| 研究課題/領域番号 |
21K05192
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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 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
浪越 毅 北見工業大学, 工学部, 准教授 (30452072)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 超分子 / 光環化反応 / ポリフェニルアセチレン / ビニルエーテル / 超分子自立膜 / 気体透過膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低分子の集合体である超分子は新たな機能性膜材料として期待されている。超分子は規則的な分子配列から、高分子とは異なる機能が得られるが、実用サイズと強度を合わせ持つ超分子膜は得られておらず、工業化は今までに例がない。
申請者はらせんポリフェニルアセチレン膜のSCAT反応とSCAT反応時にビニルエーテル(VE)基が重合するSCAT重合を見出した。これにより超分子自立膜の高強度化と超分子自立膜のガス分離膜としての応用の可能性を見出した。
本研究では、SCAT反応によるVEの重合機構の解明とSCAT重合を利用した超分子自立膜の高強度化、それにともなうガス選択分離膜としての利用について検討する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は申請者が見出した実用的なスケールで超分子膜を合成できるポリフェニルアセチレン膜の光環化反応(SCAT)による超分子自立膜の調製法を発展させるものである。本研究で最近新たに見つけたSCAT反応とともに起こるポリフェニルアセチレン骨格に有するビニルエーテルの重合反応を利用し超分子自立膜の高強度化とSCAT重合のメカニズムの解明を目的とする。
SCAT反応が起こるDHPA型モノマーにビニルエーテル基（VE基）あるいはそれよりも重合性の低いプロペニルエーテル基(PE基)を導入したモノマー（それぞれDVOEDHPA、DPOEDHPA）を合成してTHF中、[Rh(nbd)Cl]2/TEAを触媒に用いて前駆体ポリマーの合成を行い1.8万ー29.8万の高分子量体を得た。さらに製膜性が高く気体透過性の優れたポリマーが得られるトリメチルシリルフェニルアセチレン（SPA）との共重合も行い高分子量体が得られた。
得られたこれらのポリマーのSCAT反応を検討した。poly(DVOEDHPA)、poly(DPOEDHPA)は膜が透明化しSCAT反応を起こした。一方、copoly(DVOEDHPA/SPA)(75/25)はSCAT反応を起こさなかった。これはSPAを導入することで主鎖の螺旋ピッチが変わりSCAT反応が起こらなくなったと考えられる。
SCAT反応前のそれぞれのポリマーはTHFに可溶であったが、照射後は不溶化し、それぞれのIRスペクトルからポリマーの重合性基のピークが消失し、光照射によってVE基とPE基による架橋構造が形成された。
SCAT反応で生じるラジカルがVEを架橋させると考えていたが、SCAT反応しなかったcopoly(DVOEDHPA/SPA)も架橋反応を起こしたため、SCAT重合の反応メカニズム解明のために共重合比率を変えて検討するなどのさらに検討する必要が生じた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度にモノマーの複数合成を達成したが合成には時間がかかったため、得られたポリマーのＳＣＡＴ重合の機構解明が遅れていた。本年度はSACT重合の検討が進み進展したものの予想したSACT重合挙動とは異なったことから、さらに別モノマーを合成してSCAT重合の挙動を観測する必要が生じたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
合成は確立できているので共重合組成を変えたポリマーを作ることでＳＣＡＴ重合の機構解明の研究を加速させる。
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