イオン液体の固体化を利用した新規高分子微粒子創製法の確立とその応用

• Project/Area Number: 13J02282
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 徳田 真芳 神戸大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 高分子微粒子 / コロイド・界面化学 / イオン液体ポリマー / ラジカル重合 / グラフェン

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，新規な機能性材料として期待されているイオン液体ポリマー(PIL)の微粒子化及び複合化に関する基礎的知見の獲得を目指している。本年度は，還元型酸化グラフェン(rGO)を含有した汎用高分子微粒子の合成に関する検討を行った。rGOは機能性材料として期待されるグラフェンの代替材料であり，汎用高分子との複合化により更なる機能性微粒子の創製が期待できる。具体的には，rGOとイミダゾリウム系PIL間に働くπ電子相互作用を利用することで，汎用モノマー中にrGOを分散させる。その後，得られたrGOモノマー分散液を乳化剤水溶液中に添加し，超音波により分散滴を作製し，ミニエマルション重合によりrGO含有高分子微粒子の合成を行った。PILホモポリマーを用いた際，モノマーへの溶解性が低いためにrGO分散液を得られなかった。そこで，モノマーへの溶解性向上のためポリメタクリル酸メチル(PMMA)とのランダム共重合体を用いたところ， rGOはモノマー中に分散したものの，分散安定性に乏しかったため，rGOが粒子外にて析出した様子が観察された。モノマー滴内へのrGOの分散性をより向上させるために，両ポリマー成分を明確に区別したブロックポリマーを用い，同様の検討を行った。その結果，rGOは汎用モノマー中に長時間安定して分散し，そのミニエマルション重合を行ったところ，重合後には，エマルションは灰色を呈しており，100 nm程度の真球状粒子が得られた。さらに，粒子内におけるrGOの含有を確認するため，得られた粒子のアセトン処理前後のDLS測定を行ったところ，エマルションのピークが30 nm程度のピークに移動し，粒子内でのrGOの含有を示唆する結果が得られ，PILを有するブロックポリマーをrGOの分散安定剤として利用することで，rGO含有高分子微粒子の合成に成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Preparation of Polymer Particles Containing Reduced Graphene Oxide Nanosheets Using Ionic Liquid Monomer (2016)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Stuart C. Thickett, Hideto Minami, Per B. Zetterlund
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 49 Issue: 4 Pages: 1222-1228
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b02216
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preparation of Poly(ionic liquid) Hollow Particles with Switchable Permeability (2016)
  • Author(s): Ryuma Nakamura, Masayoshi Tokuda, Toyoko Suzuki, Hideto Minami
  • Journal Title: Langmuir Volume: 32 Issue: 10 Pages: 2331-2337
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b00263
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preparation of Poly(ionic liquid) Composite Particles and Function Modification with Anion Exchange (2016)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Tatsunori Shindo, Toyoko Suzuki, Hideto Minami
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 6 Issue: 37 Pages: 31574-31579
  • DOI: 10.1039/c6ra00564k
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis of Polymeric Nanoparticles Containing Reduced Graphene Oxide Nanosheets Stabilized by Poly(ionic liquid) using Miniemulsion Polymerization (2016)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Mitsuyoshi Yamane, Stuart C. Thickett, Hideto Minami, Per B. Zetterlund
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 12 Issue: 17 Pages: 3955-3962
  • DOI: 10.1039/c6sm00269b
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preparation of Submicron-sized Quaternary Ammonium-based Poly (ionic liquid) P articles via Emulsion Polymerization and Switchable Responsiveness of an Emulsi on Film (2014)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Toshiharu Sanada, Tatsunori Shindo, Toyoko Suzuki, Hideto Minami
  • Journal Title: Langmuir Volume: 30 Issue: 12 Pages: 3406-3412
  • DOI: 10.1021/la500282n
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Polymer/Poly (ionic liquid) Composite Particles by Seeded Dispersion Polymerization (2013)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Tatsunori Shindo, Hideto Minami
  • Journal Title: Langmuir Volume: 29 Issue: 36 Pages: 11284-11289
  • DOI: 10.1021/la402486n
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Preparation of Poly (ionic liquid) Hollow Particles Having Permeability-Switchable Shell (2015)
  • Author(s): Ryuma Nakamura, Masayoshi Tokuda, Toyoko Suzuki, Hideto Minami
  • Organizer: The 5th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres
  • Place of Presentation: Jinji Lake Shilla Hotel
  • Year and Date: 2015-10-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イオン液体モノマーを利用した複合高分子微粒子の合成とアニオン交換による機能化 (2015)
  • Author(s): 徳田 真芳，神藤 龍仁， 鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] ポリイオン液体中空粒子の作製及びカプセル特性評価 (2015)
  • Author(s): 中村 龍真，徳田 真芳， 鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] イオン液体ポリマー中空粒子の作製及びカプセル特性評価 (2015)
  • Author(s): 中村 龍真，徳田 真芳， 鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] Preparation of polymer particles containing reduced graphene oxide using ionic liquid monomer (2015)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Stuart C. Thickett, Hideto Minami, Per B. Zetterlund
  • Organizer: IPCG Research Conference 2015
  • Place of Presentation: University of New Hampshire
  • Year and Date: 2015-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 乳化重合を用いたイオン液体ポリマー微粒子の合成とそのフィルム表面物性 (2015)
  • Author(s): 徳田 真芳，真田 敏春， 鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第64回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] Preparation of poly(ionic liquid) particles by emulsion polymerization (2014)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Toshiharu Sanada, Tatsunori Shindo, Toyoko Suzuki, Hideto Minami
  • Organizer: RACI Workshop on Polymer Nanoparticles, Self-Assembly and Colloids
  • Place of Presentation: University of New South Wales (Australia)
  • Year and Date: 2014-11-14
• [Presentation] MORPHOLOGY CONTROL OF POLYMERIC NANOPARTICLES USING MEMBRANE EMULSIFICATION (2014)
  • Author(s): Sri Agustina, Masayoshi Tokuda, Hideto Minami, Cyrille Boyer, Per B. Zetterlund
  • Organizer: RACI Workshop on Polymer Nanoparticles, Self-Assembly and Colloids
  • Place of Presentation: University of New South Wales (Australia)
  • Year and Date: 2014-11-14
• [Presentation] 懸濁重合法を用いたイオン液体ポリマー中空粒子の作製 (2014)
  • Author(s): 中村 龍真，徳田 真芳，鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第18回高分子ミクロスフェア討論会
  • Place of Presentation: 福井大学
  • Year and Date: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [Presentation] ポリイオン液体中空粒子の作製とその機能変換 (2014)
  • Author(s): 中村 龍真，徳田 真芳， 鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 2014年度色材研究発表会
  • Place of Presentation: 名古屋市工業研究所
  • Year and Date: 2014-10-23 – 2014-10-24
• [Presentation] イオン液体ポリマーをシェルとする中空粒子の作製 (2014)
  • Author(s): 中村 龍真，徳田 真芳，神藤 龍仁，鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第60回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [Presentation] 汎用高分子/イオン液体ポリマー複合微粒子の合成とその構造制御 (2014)
  • Author(s): 神藤 龍仁，徳田 真芳， 鈴木 登代子，南 秀人
  • Organizer: 第63回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Presentation] ポリイオン液体粒子の合成とその機能評価 (2014)
  • Author(s): 徳田真芳
  • Organizer: 神戸大学界面科学研究センターコロキウム 「高分子界面」
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2014-05-08
• [Presentation] Preparation of quaternary ammonium-based poly (ionic liquid) particles by emulsion polymerization (2013)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Toshiharu Sanada, Tatsunori Shindo, Tyoko Suzuki, Flideto Minami
  • Organizer: 85^<th> JSCM Anniversary Conference
  • Place of Presentation: Tokyo (japan)
  • Year and Date: 2013-10-25
• [Presentation] 乳化重合によるイオン液体ポリマー微粒子の合成 (2013)
  • Author(s): 徳田 真芳, 真田 敏春, 神藤 龍仁, 鈴木 登代子, 南 秀人
  • Organizer: 第59回高分子研究発表会(神戸)
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
  • Year and Date: 2013-07-12
• [Presentation] Specific Solubility Behavior of Poly (lonic Liquid) Particles by Changing the Counter Anion (2013)
  • Author(s): Masayoshi Tokuda, Hideto Minami
  • Organizer: IPCG Research Conference 2013
  • Place of Presentation: Shanghai (China)
  • Year and Date: 2013-06-25
• [Presentation] Preparation of Poly (ionic liquid)/Commodity Polymer Composite Particles by Seeded Dispersion Polymerization (2013)
  • Author(s): Tatsunori Shindo, Masayoshi Tokuda, Hideto Minami
  • Organizer: IPCG Research Conference 2013
  • Place of Presentation: Shanghai (China)
  • Year and Date: 2013-06-25
• [Presentation] アニオン交換を利用したイオン液体ポリマー微粒子の特異な溶解挙動 (2013)
  • Author(s): 徳田真芳, 南 秀人
  • Organizer: 第62回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
  • Year and Date: 2013-05-31
• [Presentation] 塩溶液中における四級アンモニウム系イオン液体ポリマー微粒子の特異な溶解挙動 (2013)
  • Author(s): 徳田真芳, 南 秀人
  • Organizer: 第20回クロマトグラフィーシンホジウム
  • Place of Presentation: 神戸大学
• [Presentation] シード分散重合法を用いた汎用高分子/イオン液体ポリマー複合微粒子の合成 (2013)
  • Author(s): 神藤龍仁, 徳田真芳, 南 秀人
  • Organizer: 第20回クロマトグラフィーシンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸大学