2013 Fiscal Year Annual Research Report
水分散系での制御/リビングラジカル重合の開発と機能性高分子微粒子の創製
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25288054
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大久保 政芳 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (30031131)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 俊文 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70179612)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 制御/リビングラジカル重合 / 微粒子 / カプセル / 蓄熱剤 / 乳化重合 / マイクロサスペンション重合 / ミニエマルション重合 / ナノ粒子 |
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| Research Abstract |
京大化研の山子 茂教授の提案したOrganotellurium-mediated radical polymerization (TERP) の乳化重合系への適応をメタクリル酸ジメチルアミンのエチル(DM)ユニットを20～40個連結し，末端にbutyl telluride基を有するポリカチオン系試薬を用いて検討し,陽電荷を有する非常に安定な高分子エマルションを合成した。DMユニット数は重合速度，生成粒子径に大きな影響を与え，その数が10の場合では，重合は数時間で完結し，40 nm以下のナノ粒子が作製することを明らかにし，論文報告した (Polymer Chemistry, 2014, 5 , 2784-2792)。
京大化研の後藤淳准教授らが開発したReversible Chain Transfer Catalyzed Polymerization (RTCP)をスチレンの乳化重合系に初めて適応し，その有効性を認め，学会発表した（第62回高分子学会年会、京都国際会議場）。
それぞれの相が半球状に相分離した，真球状のヤヌス構造を有するPMMA/PS複合粒子をアセトン/水混合溶液（9/1，8/2，ｗ/ｗ）に接触させたときに両ポリマー相の界面で粒子が分割されて半球状の粒子が生成される現象を見出しているが，その分割速度に及ぼす分子量の影響を明らかにし，その分割機構ならびに工業レベルの異形粒子の創製法の確立にむけて重要な知見を得，論文報告した（Colloid Polym. Sci., 2014, 292, 733-738）。
市販の蓄熱剤であるRubitherm 27 (RT27) の１μm前後のカプセル粒子を本研究者らが提起したSaPSeP法を用いるマイクロサスペンション重合にて作製し，粒子中のRT27の融解並びに結晶化熱（J/g-RT27）がカプセル壁のポリマー素材により大きく異なることを明らかにした。このことは，これまでの世界の常識とされてきた概念に異を唱える実験結果であり，今後の蓄熱カプセル粒子の創製技術の発展に大きな一石を投じるものと考え，学会発表した（PACOON2014, Kohn Kaen, タイ，2014.1.9）。
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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
TERP，ヨウ素移動重合（ITP）ならびにRTCPの，いずれも本邦において開発された制御/リビングラジカル重合（CLRP）を駆使した，水分散系での機能性高分子微粒子の合成については計画通りに研究は進行しており，その成果を研究発表並びに学術論文誌に掲載の形で報告できた。
複合高分子微粒子の異相構造制御並びに異形粒子の制御についても半球状粒子の簡便作製法を提起し，論文発表など順調に成果を挙げており，また，この話題を中心に2014年1月にタイKohn Kaenで開催された国際会議（PACOON2014）において招待講演をする機会を与えられ，情報発信を行った。
この２年間に限定しても70を越える学術論文が発表され，活発な研究活動が進められている蓄熱剤のポリマーカプセル化において，従来のカプセル化された蓄熱剤の熱特性の取り扱い（J/g-カプセル粒子）が工業的には合理的であるが，科学的には大きな誤りと考え，その既成概念の打破に国際会議において挑戦を始めた。ポリマーカプセル化技術の発展に極めて重要な大きな影響を与えるテーマであり，機能性カプセル粒子法の創製に向けて着実な一歩を踏み出している。
分子インプリンティング能を有する高分子微粒子の合成については，ITP法により作製したポリアニオンブロックに生分解性を有するブロック部位を結合して水分散系でナノ粒子を作製して適応しようと試みているがまだその合成に成功していない。ただ，問題点は明らかに成りつつあり，検討を続行している。
以上のように，交付申請書に記載した，本邦発のCLRP法を工業レベルで展開するための水分散系での確立ならびにそれを用いての独創的で魅力ある機能性高分子微粒子の創製法を提起する研究目的を，当初の計画通りに，ラジャモンコン工科大学タンヤブリ校のA. ChaiyasatとP. Chaiyasat両博士との緊密な連携の下に順調に達成しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下に示すように申請書に記載した研究計画にしたがって，今後も国際連携の下に着実に研究を推進する。
１）Emulsion TERPについては，次の挑戦課題である，高分子量で分子量分布が狭く制御された重合系の確立の可能性についての挑戦を行う。特に乳化重合系の特徴を生かし，本研究者らが先に提起しているConfined Space Effectを有効に活用する。Emulsion RTCPについてはこれまで通りに市販されている安価な試薬を用いての水分散系での重合法の確立に向けての研究を継続する。とくに後者については，in Situでの初期粒子の生成に注目して検討を行い，ナノ粒子の合成法を確立する。
３）粒子分割法による半球状粒子の作製についてはその粒子中にブロック重合体を一部存在させることによる分割に至るまでの時間の制御の可能性について明らかにする。
４〕機能性カプセル粒子としては蓄熱材カプセル粒子について既成概念の打破に向けてひるまず，世界の研究グループとの論争に対応していくつもりである。
５）分子インプリンティング能を有する高分子微粒子の合成については，当初の計画通りに進行していないがすでに問題点は明らかになりつつあり，継続する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度に購入予定であった振とう式恒温水槽が研究期間中，借用できることになり，購入を中止したこと，及び研究補佐員を２名雇用する予定であったが，１名の雇用にとどまったために繰越金が発生した。その他は，ほぼ予定通りの執行を行っている。
本年度は，昨年度と同様の１名の研究補佐員の雇用に加えて，タイの連携研究者のところから２名の実験補助員に３ヶ月間協力を受けつつあり，その旅費・滞在費として計６０万円の支出を行っている。また，当初の予定になかった膜乳化内圧式マイクロキット一式（５３万円）の使用計画を立てている。
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