• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

Design of inner structure of reactor for synthesis of polymer nano particle

Research Project

Project/Area Number 21H01702
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

山本 徹也  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10432684)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsガラスビーズ / 空隙率 / ナノ粒子 / ソープフリー乳化重合 / 紫外線照射
Outline of Annual Research Achievements

反応器内部にガラスビーズを充填し,空隙率を0.45に設定し,ガラスビーズ間のマイクロ・ナノ空間を利用したソープフリー乳化重合を行った。原料はスチレンモノマーと開始剤である過硫酸カリウムである。紫外線照射によりラジカル重合を促進し,反応温度を40℃で重合を行うことができた。その結果,収率を80%以上維持しながら,ナノ粒子を合成することができた。特にガラスビーズのサイズを小さくする,具体的には15~30マイクロメートルのものを使用することで,空間をより細かく分割することができ,平均径が27 nmのポリマーナノ粒子を界面活性剤フリーで合成することに成功した。これらの現象を解析するため,ガラスビーズ充填層をX線CTで3次元観察を行い,隙間空間の画像解析による定量的評価と隙間のCFDによる流動解析を行った。その結果,ガラスビーズ径を小さくすることで隙間空間の分割に成功し,より小さなマイクロ・ナノ空間を創成することができたこと,小さな空間内の溶媒の対流がガラスビーズの壁面の効果により抑制されていることが明らかになった。これはガラスビーズと溶媒(水)間の水素結合が一因であると考えらえる。対流が抑制されると重合で析出したナノ粒子の運動も抑えられるので,衝突頻度関数に起因する凝集による成長が阻害される。これらの実験と解析の結果から,充填するガラスビーズ径で重合反応で得られるナノ粒子のサイズをコントロールする技術を開発することに成功したと言える。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] High-Efficiency Polymerization for Synthesizing Polymer Nanoparticles in Melamine Foam Using Ultraviolet Irradiation2024

    • Author(s)
      Yamamoto Tetsuya、Morikawa Haruyuki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 9 Pages: 5273~5277

    • DOI

      10.1021/acsomega.3c05840

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hollow particles synthesized by water-soluble and oil-soluble initiators and the mechanism of incorporating an oil-soluble initiator2023

    • Author(s)
      Yamamoto Tetsuya、Maeda Shinya、Hara Mitsuo
    • Journal Title

      Results in Materials

      Volume: 19 Pages: 100421~100421

    • DOI

      10.1016/j.rinma.2023.100421

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of polymer nanoparticles using methylcellulose gel as reactor2023

    • Author(s)
      Tetsuya Yamamoto
    • Journal Title

      Journal of Biological Macromolecules

      Volume: 23 Pages: 37~45

    • DOI

      10.14533/jbm.23.37

    • Open Access
  • [Journal Article] In-Situ Observations of Growth Process of Polymer Particles and Antimicrobial Activity2023

    • Author(s)
      Yamamoto Tetsuya
    • Journal Title

      Journal of the Society of Powder Technology, Japan

      Volume: 60 Pages: 341~347

    • DOI

      10.4164/sptj.60.341

  • [Journal Article] 2.2.1 Mechanisms of Formation and Growth of Polymer Particles by In-Situ Observations2023

    • Author(s)
      Yamamoto Tetsuya
    • Journal Title

      Journal of the Society of Powder Technology, Japan

      Volume: 60 Pages: 221~227

    • DOI

      10.4164/sptj.60.221

  • [Presentation] Design of reactor to synthesize polymer nano particles2024

    • Author(s)
      Tetsuya Yamamoto
    • Organizer
      SCEJ 89th Annual Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 加熱・発泡による基板上の微粒子の脱着2024

    • Author(s)
      丸山陽介,神田英輝,山本徹也
    • Organizer
      第26回化学工学会学生発表会
  • [Presentation] 高分子微粒子ナノサイズ化のための反応器内部構造設計2023

    • Author(s)
      山本徹也,大内慎也
    • Organizer
      第22回高分子ミクロスフェア討論会
  • [Presentation] 充填層リアクターによる高分子微粒子のナノサイズ化2023

    • Author(s)
      山本徹也,森野あゆみ
    • Organizer
      化学工学会 第54回秋季大会
  • [Presentation] 反応場の流動制御による生成微粒子のナノサイズ化2023

    • Author(s)
      森野あゆみ,山本徹也
    • Organizer
      化学工学会山形大会2023
  • [Presentation] ナノ粒子合成のための反応器内部構造のデザイン2023

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      粉体工学会春期研究発表会
    • Invited
  • [Presentation] 反応場の流動制御による生成微粒子のナノサイズ化2023

    • Author(s)
      森野あゆみ,山本徹也
    • Organizer
      省エネルギーに貢献する粒子設計・粉体プロセスの薬工連携研究会
  • [Presentation] Reactor using glass beads to synthesize polymer nanoparticle2023

    • Author(s)
      森野あゆみ,山本徹也
    • Organizer
      37th European Colloid Interface Society Conference
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi