2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of low-temperature flow of biodegradable block copolymers under pressure
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20K05633
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
谷口 育雄 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 教授 (30314305)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧力可塑性高分子 / 相転移 / ブロック共重合体 / 生分解性高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧力変化によって、可逆的なナノ構造変化により相分離状態-相溶状態間を相転移する高分子多相系はバロプラスチックと呼ばれている。本研究では特に、加圧により固体（相分離）状態から流動（相溶）状態へ相転移するバロプラスチック・ブロック共重合体の化学構造と加圧流動メカニズムとの相関について研究した。このようなバロプラスチックは、室温付近で加圧成形できる。一般的な熱可塑性高分子は、溶融成形によって成形加工されるが、加熱時の高分子鎖の熱分解がリサイクルを妨げる原因となっている。これと比較して、低温成形可能なバロプラスチックは、省エネルギー成形（CO2排出低減）が可能であり、かつ高分子鎖の成形時の分解を抑制することができるため、リサイクル性が高い。よって、サスティナブルな高分子材料として期待されている。
本研究では、MITのMayesらによって導出されたCompressible Regular Solution (CRS) modelを用いて、加圧流動が期待される高分子の組み合わせを探索し、圧力誘起相転移が期待されるブロック共重合体を種々化学合成する。ここで、ソフトセグメントとしては、ガラス転移温度が室温よりもかなり低いポリカプロラクトン（PCL）誘導体（-30°C未満）などを、ハードセグメントとしてガラス転移温度が室温以上のポリ乳酸（55°C）を対象としている。得られたブロック共重合体の圧力応答性を実測し、理論的かつ実験的に圧力誘起相転移を支配する熱力学的パラメータを決定した。しかしながら、ブロック共重合体の構造と流動性の相関についてはこれまで全く検討されていない。そこで、圧力誘起相転移による加圧流動を、キャピラリーレオメーターを用いて定量的に評価してきた。
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