可逆的に物理架橋－化学架橋変換が可能な新規熱可塑性ポリウレタンの開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14689
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 伊藤 祥太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00783979)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 熱可塑性エラストマー / 架橋 / 解架橋 / 光応答 / アントラセン

Outline of Annual Research Achievements

成形性に優れ、材料リサイクルが可能な低環境負荷材料である熱可塑性エラストマーに対し、共有結合に由来する架橋が可能で、さらに加熱による解架橋が可能な応答性部位を導入することで、化学架橋に基づく高耐久性と、熱可塑性に基づく高生産性・リサイクル性を兼ね備えたエラストマーの開発を目的としている。光により架橋し、加熱による解架橋が可能な応答性部位として、ヒドロキシ基を2つもつアントラセン誘導体の合成を検討している。昨年度検討した9,10-ビス（ヘンキサノロキシ）アントラセンは自発的に分解したため、今年度はトリエタノールアミンの1つのヒドロキシ基に結合させたアントラセン誘導体を合成し、1H NMRにより確認した。これを低分子のジオールとして導入することで、応答性の架橋・解架橋部位をもつポリウレタンポリマーを合成した。具体的には、数平均分子量2000ポリカプロラクトンジオール（PCL）とジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）から得たプレポリマーに対し、上記のヒドロキシ基を2つもつアントラセン誘導体を反応させ、無色の粘性液体を得た。GPCにより数平均分子量14800、分子量分布1.81のポリマーが得られていることがわかった。1H NMRにより、アントラセン部位、PCL、MDIの導入を確認した。溶媒キャストしたウレタンポリマーのUV-vis測定では、アントラセン構造に由来する310～400nmの吸収ピークが見られた。このポリマー薄膜に対し、254nmのUVライト（30 mW cm-2）を照射すると、アントラセンの吸収ピークが減少し、5分でほとんど消失した。続けて、150℃で加熱を1分行うと、アントラセンの吸収ピークが半分程度まで回復した。以上より、アントラセンの架橋と、部分的な解架橋を確認した。また、得られたポリウレタンは、時間経過により結晶化することが分かった。今後、架橋・解架橋性や物性評価を進める。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

架橋・解架橋部位を導入したポリウレタンの合成法が確立できたので、ポリマー構造の制御と、架橋・解架橋機能の相関検討を加速する。

Strategy for Future Research Activity

アントラセンの導入量や分子量などのポリマー構造を制御し、架橋・解架橋機能や物性との相関を調査する。

Causes of Carryover

人件費の支出が約半年分であったため。本年度も人件費として利用し、研究を進める。