2022 Fiscal Year Research-status Report
Tailor-made modification of polymeric materials by star polymers serving as designed nanodomains
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22K05230
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
金岡 鐘局 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (10275167)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 星型ポリマー / リビング重合 / ラジカル重合 / 高分子ゲル / 高分子改質剤 / 結晶性高分子 / RAFT重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１.星型ポリマーを架橋点にもつゲルの合成
星型ポリマーの合成時に用いる架橋剤に、N,N’-メチレンビスアクリルアミド（BIS）を用いてアーム鎖の重合度、分岐数が異なるさまざまな星型ポリマーを合成した。ゲル中の星型ポリマー分子のモル濃度がほぼ等しくなるようにゲルを合成したところ（濃度／アーム重合度を一定）、重合度に対して弾性率および破断伸びが極大値を示した。粘度測定から星型ポリマーの重なり濃度を求めたところ、重なり濃度より高濃度の星型ポリマーがゲル中に存在していると、高い力学特性を示すことがわかった。これらの結果は、アーム鎖間が充分に相互作用することが力学特性の向上に重要な役割を果たしていることを示している。架橋剤に疎水性のものを用いると、水中でのゲル生成時の網目鎖形成を阻害し、生成ゲルの弾性率が低下した。小角X線散乱（SAXS）測定より、ゲル中で星型ポリマー架橋点が比較的均一に分散していることが明らかとなった。
2.星型ポリマーのナノ分散による結晶性高分子の特性改質
付加開裂連鎖移動（RAFT）重合を用いてアーム鎖重合度が異なる星型ポリ（n-ブチルアクリレート）（PBA）を合成した（アームDPn = 102, 196）。星型ポリマーの末端カルボキシ基と、別途合成したポリカプロラクトン（PCL）（DPn = 36, 69）を縮合させることで、目的とする星型ブロックコポリマーを得た。5wt%の星型P(BA(100)-b-CL(36))を添加したPCLフィルムは無添加のものと比較して最大応力、弾性率、伸びが増大した。ジブロック構造によってマトリックスPCLの結晶性部位が繋ぎ合わせられ、星型ポリマーとの間で滑りが起こったためであると考えられる。また、柔軟なゴム成分を添加したにもかかわらず弾性率が向上していることから結晶構造にも影響を与えている可能性が高い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
星型ポリマー架橋ゲルに関しては、星型ポリマー分子の設計とゲル化反応の条件を適切に選ぶことが、力学特性の向上に重要であることを示すことができた。また、SAXS測定より、比較的秩序だった構造のゲルが生成していることも明らかにした。
ブロック星型ポリマー改質剤については、結晶性のPCLに数％混合するだけで、生成フィルムの力学特性が著しく変化することを示せた。
以上のように、申請時の研究計画調書に記載した当初の令和４年度の研究目的は十分達成されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
星型ポリマー架橋ゲルについては、ゲルの網目鎖を構成するモノマーとして種々の汎用的な親水性化合物を検討し、星型ポリマー架橋剤による均一網目形成の普遍性を明らかにすることを令和５年度の主な目的として進める。
星型ポリマー改質剤については、令和５年度に結晶構造・結晶化挙動と力学特性の相関について重点的に調べる。例えば、偏光顕微鏡観察などを用いて、結晶化速度、核生成速度と添加星型ポリマーの構造との相関を調べる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響で、研究活動の縮小などにより、年間に使用する研究費が減少し、大学における運営交付金を優先して使用した結果、次年度使用額が生じた。
次年度使用額の８から９割は、試薬、溶媒、ガラス器具などの物品費に使用する予定である。
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