2014 Fiscal Year Annual Research Report
機能可変粒子の創製とそれを用いた微粒子構造体の制御
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26288103
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
南 秀人 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20283872)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 登代子 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (40314504)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | イオン液体ポリマー / 粒子材料 / 粒子構造 / ヤヌス粒子 / 鎖状構造体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は特に次の項目に焦点を当てて検討を行った。
１．イオン液体ポリマー（PIL）と汎用ポリマーの複合粒子の合成と磁性付与：PILをシードとし架橋反応を含むメタクリル酸メチル（MMA）の重合を行うとPILがコア，架橋PMMAがシェルのコアシェル構造を有するPIL/PMMA複合粒子が新たに得られた。この複合粒子をアニオン交換すると，PILのTFSAアニオンがBrアニオンに交換されることにより，コア部に親水性PILが存在するような，熱力学的には通常，作製が難しい構造を有する複合粒子を作製することに成功した。また， PIL/PMMA複合粒子にFeCl4アニオンを導入し，鉄イオンの還元を行ない，PILが存在するコア部にのみ鉄ナノ粒子の形成を試みた。鉄ナノ粒子の存在は導入したエネルギー分散型Xマイクロアナライザーを用いて確認すると共に，この粒子のエマルションに磁石を近づけると，複合粒子が磁石に引き寄せられ，磁性を有した複合粒子の作製に成功した。
２．イオン液体ポリマーを壁材とする中空粒子の作製と，アニオン交換による親疎水性変換：懸濁重合法を用い，架橋度が異なるPILをシェルに有する中空粒子の合成を試みた。壁材中のPILの割合が多い程，アニオン交換による疎水性から親水性への粒子の性質変化（水中での膨潤性）が顕著になると考えられたが，架橋度が低いと中空粒子としての構造を保ち得ず，様々に組成比を変えたところ，PIL≦70 wt%の系においてのみ真球状の中空粒子が得られた。
３．ビルディングブロック粒子構造体の形成：微粒子が２種類のポリマーからなる複合ヤヌス粒子をもちいて，粒子の鎖状構造体の形成を行った。特殊なイオン液体ポリマーを用いる前に，汎用高分子で粒子を作製し，ｐHにて応答する一次鎖状構造を形成することを見出した。
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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
交付申請書に記載した平成2６年度の研究計画は、①イオン液体モノマーの乳化重合および分散重合における粒子制御法を確立に向けての詳細な速度論解析，②イオン液体ポリマー粒子への磁性付与と他の遷移金属アニオンへの変換（交換する塩の種類や塩濃度などの交換率への影響を検討する。），③ポリイオン液体微粒子の中空粒子や多孔質粒子などへの構造制御，④汎用ポリマーとイオン液体ポリマーの複合化における基礎的知見の獲得，であった。
①に関しては，粒子構造の体系化はほぼ知見が得られたものの、速度論的解析までは至らなかった。②、③，④に関しては当初の計画を達成し、その成果の一部をすでに論文にまとめて学術雑誌に投稿し掲載されたほか，学会発表も行った。これらの成果より、研究計画は順調に推移おり，十分な研究成果と知見を得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画はおおむね順調に進展しているが，イオン液体モノマーから（複合）微粒子を合成する際に，粒子内のポリマー分率を正確に決定する必要がある。そのためイオン液体モノマーの反応率を求めることが必要となってくるが，イオン液体モノマーは，温度を300度にしても揮発せず，350度以上で分解してしまうため，従来法の乾燥重量方やガスクロマトグラフィー法で測定することが不可能である。そこで当初の計画には乗せていなかったが，卓上型NMRを導入し，イオン液体モノマーの合成の確認や反応率を官能基の減少により定量化することが可能である。NMRは学内に共通機器として設置されているが，反応率にともなう粒子のモルフォレジィ観察を光学顕微鏡にて同時に行う必要があり，今回の導入によりオンサイトで複合粒子の合成をより正確に把握することが可能となり，目的とする複合粒子設計の確立を目指していく。
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| Causes of Carryover |
当初購入を予定していたイオン液体モノマーを自作することにより，試薬代が大幅に減少したこと，国際学会への参加を見送ったこと，技術補佐員が確保できなかったことなどにより，物品費，旅費，人件費／謝金を繰り越すこととなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度に得られた研究知見より，重合実験中オンタイムでのイオン液体モノマーの重合挙動の解明が今後の研究遂行に必須になることから，NMRの導入を検討している。また，国際学会，国内学会において積極的に研究成果をアピールするため、出張旅費を計上する。また，実験の円滑な遂行のために本年度は研究支援員を既に確保した。そのための人件費を計上する。他は，試薬代，重合用のガラス器具代や，機器分析用の消耗品，英文校閲費として使用する予定である。
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