| 研究課題/領域番号 |
21K05178
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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35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
芝崎 祐二 岩手大学, 理工学部, 教授 (90323790)
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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 |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 超分子 / ポリエチレンイミン / ポリジメチルシロキサン / カリックスアレーン / 多重水素結合 / ポリマー / 高性能ポリマー / アザカリックスアレーントリアジン / 高耐熱ポリマー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カリックスアレーンは分子認識、金属捕集、スイッチング材料として広く研究されている。本研究では、環式グアナミン骨格であるアザカリックスアレーントリアジン（ACAT）の強い凝集作用を赤外分光法や核磁気共鳴分光法により解明するとともに、それを応用した超分子構造体の構築を目指すものである。特にACATをポリマー中に導入することで、ポリマー鎖がACATにより大きく会合し、条件によって物理ゲル化することが可能となる。これにより、ポリマーの元の機械的・熱的・光学的性質を、大幅に向上させることができる。
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| 研究実績の概要 |
申請者は、1,3,5-s-トリアジン骨格含有高分子の設計・合成、応用展開に関わる研究を行ってきた。すなわちアザカリックスアレーントリアジン（ACAT）を主鎖に含むポリマー（c-PG）が従来型の鎖式ポリマー（l-PG）と比較して格段に高い耐熱性と機械特性を示しながら、フィルムは溶媒可溶性であり、優れた光透過性、無着色性を有することを見出した。この要因は、主鎖に配置された本来それほど強くないACATの分子間相互作用がポリマーフィルム中の各所で相乗的にはたらき、ポリマー鎖間を緻密に物理架橋しているためと考えた。そこで令和３、４年度は、ACAT骨格の相互作用について、モデル化合物を合成して赤外分光法ならびに核磁気共鳴法による解析、超分子化について検討を行った。令和４，５年度は、ポリジメチルシロキサン（PDMS）、ポリエチレンイミン（PEI）鎖中にACATを化学結合あるいは物理的に導入し、ACATが発現する相互作用力がポリマー中でどのように作用するのかを検討した。その結果、ACCAT間には弱い多重水素結合がはたらくが、ポリマー中に分散させるとそれらはポリマー中のエーテル基などと相互作用することで容易に分散することが明らかとなった。PDMSに対して導入するACATの配合量を増やすにつれてPDMSの主鎖の運動性が低下し、PEIやPDMSが常温で液状であるのに対して自立フィルムの作製が可能となった。DMAによる動的熱解析からACATの多重水素結合がPEIやPDMSの運動を著しく制限していること、また、Tgにおける分子運動の活性化エネルギーは芳香族ポリマーと同等であるほど高いことも明らかとした。さらに金属イオンの捕捉実験も行い、ポリマー鎖中への効率的なイオンの捕捉に成功した。前半の成果をEuropeanPolymerJournalに投稿し、高評価を得、掲載に至った。なお、後半部のPEIとACATに関する論文は現在準備中であり、近日中に投稿予定である。
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