| 研究課題/領域番号 |
21K05165
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 工学院大学 (2022)
東京工業大学 (2021) |
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研究代表者 |
後関 頼太 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (20592215)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | アニオン重合 / ブタジエン誘導体 / カテコール / 交互共重合 / 1,1-ジフェニルエチレン / 熱可塑性エラストマー / エラストマー材料 / 配列制御高分子 / ゴム材料 / 接着材料 / 生体模倣 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、モノマー配列を簡便に制御する技術を確立し、構造と物性との相関を解明することで、機能性材料の新しい設計指針を獲得を目指す。特に、１分子から２成分系の繰り返し構造を与え得る1-フェニル-1,3-ジエン誘導体に着目し、1,1-ジフェニルエチレンとのアニオン共重合により配列制御ポリマーの精密合成を目指す。また、このモノマー骨格は天然に見出すことができ、その部分構造には天然の接着機構に深く関与するカテコール基が存在する。そのため、環境調和型の配列制御ポリマーが合成できるのみならず、このポリマー鎖を有する熱可塑性エラストマーの創製により接着性ゴム材料の開発に繋がることが期待できる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、モノマー配列を簡便に制御する技術を確立し、配列に由来する特性との相関を解明することで、機能性材料の新しい設計指針を獲得することを目指している。特に、１分子からEt-Stとなる２成分の繰り返し構造を与える1-フェニル-1,3-ジエン誘導体類に着眼し、DPEとのアニオン共重合によりABC(Et-St-DPE)３成分系配列制御ポリマーを合成可能にする手法の開発という挑戦的な課題に取り組んでいる。
2022年度では、1-フェニル-1,3-ブタジエン(1-PBE)と1,1-ジフェニルエチレン(DPE)との交互共重合およびカテコール基を有する1-PBE誘導体の重合性を評価した。アニオン共重合では温度・溶媒・DPE当量・濃度・対カチオンなど種々の条件下で行い、得られたポリマーの交互性を調査した。その結果、THF中、-40°CでDPE当量を15とすることで、構造の明確な共重合体が得られることを明らかにした。加えて、得られたポリマーの水素添加反応は副反応なく進行することが確認でき、３成分形ABC配列制御ポリマーが得られていることを確認している。また、カテコール含有1-PBE誘導体に関しては、モノマーの合成方法を確立するとともに、その重合がTHF中で定量的に進行することがわかった。さらに、得られたポリマーはジエン誘導体でありながら室温付近にガラス転移温度を有していることがわかり、当初の予定通り、スチレンの代替材料として利用できる可能性が示唆された。
これらの結果は、当初計画していた研究計画にほぼ基づいており、おおむね良好な結果が得られている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で掲げた第一目標である、モノマー骨格と交互性の関係と共重合反応により3成分系ABC配列制御高分子の合成法の確立に関しては良好な結果が得られている。また、カテコール基含有1-PBE誘導体に関しても1-PBEと同様な重合性を示すことが分かりつつあり、当初の予定通りであるといえる。ただし、その特性に関して、十分な比較検討ができていないことや交互共重合体成分をセグメントとするエラストマー合成の着手には至れていないことから、若干の遅れが生じていると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後に関しては当初の予定通り、配列構造と物性の関係を調査すべく、共重合成分をセグメントとするエラストマーの合成および比較ポリマーの合成を進めていく。また、天然成分からカテコール含有1-PBE誘導体の合成方法の確立やこれを含有するエラストマー材料の特性評価を行う予定である。
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