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2014 Fiscal Year Research-status Report

光駆動型精密ラジカル重合を組み込んだ光硬化制御と機能性表面の創出

Research Project

Project/Area Number 26620107
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

須賀 健雄  早稲田大学, 高等研究所, 助教 (10409659)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords精密重合 / ラジカル重合 / 光硬化 / ミクロ相分離 / ブロック共重合体 / 有機触媒 / ドーマント / コーティング
Outline of Annual Research Achievements

本課題では、光解離性ドーマント種を介して多官能モノマーの光硬化を敢えて抑える、従来と逆の着想で、ネットワーク形成の時間軸を広げ、速度論的に埋もれていたミクロ相分離の誘起やマクロスコピックな表面形状変化、機能部位の表面編析を顕在化させ、光硬化材料設計の新しい切り口を提示することを目的とする。具体的には(1)光解離性の高分子ドーマント種を合成、重合をOn/Offできる「光駆動型」の精密ラジカル重合と、(2)光硬化過程を動的に描像するin-situ AFM計測を鍵技術として開拓する。初年度の成果は以下の通りである。
(1) 光解離性高分子ドーマント種の合成と鎖延長反応
有機触媒を用いたヨウ素移動型の精密ラジカル重合によりMMAを重合後、ブチルアクリレートを添加し停止することで末端C-I結合を安定化し、光解離性高分子ドーマント種を白色粉末として得た。NMR, MALDI-TOF MSよりブチルアクリレート1分子で停止できていることを明らかにした。引き続きアクリレートを2ndモノマーとして鎖延長反応し、ブロック共重合体が生成すること、光のOn/Offにより重合の進行/停止が制御できることを明らかにした。また単・二官能モノマーの光硬化では反応誘起型相分離により共連続かつ傾斜ドメイン構造の同時形成を見出した。
(2) 光硬化が誘起するミクロ相分離/表面構造のin-situ AFM観察
ポリ(ヒドロキシエチルアクリレート)、シリカナノ粒子を多官能アクリレートに添加、基材に塗布後、光ファイバーを用いてUV照射し、光硬化時の表面形状及び位相像の経時変化をAFMにより追跡した。数百nmの表面凹凸の生起と位相像変化が得られ、その場観測に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

反応誘起型のマクロ相分離は従来ポリマーブレンド系において多く検討がなされてきたが、本成果では精密ラジカル重合機構を組み込むことで、ドメインサイズが1-2桁小さなミクロ相分離、かつ光硬化と組み合わせることで、全く報告例のない共連続・傾斜ドメイン構造の構築に成功した。得られたコーティングは無色透明で光学用途に期待されるほか、その中に数十nmスケールのドメイン分布があることから新たな機能性コーティングとしての展開が強く期待される。

Strategy for Future Research Activity

光駆動型の精密ラジカル重合により、興味深いドメイン構造の構築を見出しつつある。次年度はドメインサイズの制御に関わる諸条件を整理・総括するとともに、無機ナノ粒子のハイブリッド化など機能性コーティングとしての展開をはかる。

Causes of Carryover

試薬等の消耗品および旅費等を他の研究費(JSTテニュアトラック研究費)から支出できたため、次年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

本年度は、サンプルの量合成のほか、電顕(TEM)などによるドメイン構造評価を多く実施予定で、ミクロトーム用のダイヤモンドナイフの研磨や、AFMプローブなどの購入に多く充当する。昨年少なかった学会発表も予定している。

  • Research Products

    (5 results)

All 2015 2014

All Presentation (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Presentation] Photo-driven Controlled Radical Polymerization in Photo-curing toward Unique Nano-structured Polymer Coating2015

    • Author(s)
      Suga, T.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Macromolecular Materials
    • Place of Presentation
      Ventura
    • Year and Date
      2015-01-11 – 2015-01-16
  • [Presentation] Photo-driven Controlled Radical Polymerization in Photo-curing: Unique Nano-structured Polymer Network Formation2014

    • Author(s)
      Suga, T.; Minamibayashi, K.; Nishide, H.
    • Organizer
      International Polymer Conference, IPC2014
    • Place of Presentation
      Tsukuba
    • Year and Date
      2014-12-02 – 2014-12-05
  • [Presentation] グリシジル含有ブロック共重合体の精密合成・機能化と光硬化膜への応用2014

    • Author(s)
      南林健太, 須賀健雄, 西出宏之
    • Organizer
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • Place of Presentation
      舟堀
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [Presentation] Glycidyl-Based Block Copolymerization via Organo-catalyzed Contorolled Radical Polymerization and their Functionalization2014

    • Author(s)
      Minamibayashi, K.; Suga, T.; Nishide, H
    • Organizer
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • Place of Presentation
      Fukuoka
    • Year and Date
      2014-08-24 – 2014-08-30
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 硬化性組成物、硬化物、積層体及び光学フィルム2014

    • Inventor(s)
      岩崎知一、佐藤嘉秀、須賀健雄、西出宏之
    • Industrial Property Rights Holder
      岩崎知一、佐藤嘉秀、須賀健雄、西出宏之
    • Industrial Property Rights Type
      特許特願2014-243918
    • Industrial Property Number
      特願2014-243918
    • Filing Date
      2014-12-02

URL: 

Published: 2016-05-27  

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