2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of extreme phase separation formation and rubbery-to-glassy transition with elevating temperature
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21H01990
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
野々山 貴行 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (50709251)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ハイドロゲル / ソフトマター / 相分離 / ガラス転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エラストマー系極限相分離材料の合成において、温度依存性を考慮したHansenの溶解度パラメータ（HSP）の観点から材料設計を行った。主となる高分子にはポリイソボルニルアクリレート（PIBXA）を用い、はじめにPIBXAのHSPを溶解性試験によって実験的に求めた。HSPの温度依存性は、溶解度試験に用いた溶媒の熱膨張率を用いて補正し、室温以外に、35，45、および55℃での溶解性試験から各温度におけるPIBXAのHSPを求めた。次に、PIBXAとして組み合わせる可塑剤として、リン酸トリエチル（TEP）、フタル酸ジブチル（DBP)、アジピン酸ジブチル（DBA)を選択し、それらのHSPと先ほど求めたPIBXAのHSPを組み合わせたところ、DBPとDBAはすべての温度で相溶するのに対し、TEPは25－45℃の範囲は非相溶、55℃は相溶に転じると予測された。実際に各可塑剤を添加してPIBXAを合成したところ、予測と全く同じ通りに材料の温度応答性と相溶性を示した。この結果から、温度補正を考慮したHSPによって、高分子の相溶性が予測できることが示された。得られたPIBXA-TEPは、通常の可塑剤とは異なり、TEP濃度が高いほどガラス転移温度が上昇する結果が得られ、可塑剤の新しい用途を開拓した。
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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
HSPを用いた高分子ー低分子の相溶性をある程度予測することができ、概ね順調に進展している。今回は低温で非相溶となるUCST型だが、引き続き高温度で非相溶となるLCST型のマテリアルの創製を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
LCST型のマテリアルは異種分子間の水素結合が重要と考えられている。HSPの水素結合項に着目して、相応しい高分子および可塑剤を選定し、材料創製を行う。
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