| 研究課題/領域番号 |
22K05224
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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 | 山形大学 |
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研究代表者 |
落合 文吾 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20361272)
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| 研究分担者 |
西岡 昭博 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (50343075)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024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)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | カルボニル / 自己修復 / カーボネート / 強靭材料 / アクリル / ポリエチレン / アクリレート / 物理架橋 / 強靭化 / 相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、環状カルボニル構造により生み出される強い双極子－双極子相互作用を鍵とした非イオン性の可逆的な物理架橋により、ポリマーの強靭化と接着性の向上・自己修復性の発現を目指すものである。
環状カルボニル化合物は、一方向に強く分極しているため、双極子モーメントが大きく、 結果的に分子間相互作用が強い。この強い相互作用は、ポリマー中で強い物理架橋点を形成する鍵となりえる。そこで、環状カルボニル構造を共重合等で精密に配置し、アイオノマーのような優れた強靭さや接着性、自己修復性などを、周囲の環境に左右されにくい非イオン性の構造で発現させる。さらにこのコンセプトの汎用ポリオレフィンへの適用も目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、五員環カーボネートの双極子―双極子相互作用に基づく可逆的な物理架橋を鍵としたポリマーの強靭化を検討した。アクリル系ポリマーでは、グリシジルメタクリレートとCO2の反応により得たモノマーを用いた。適切な開始剤と連鎖移動剤を選択すると、ポリマーを強靭化でき、汎用開始剤を用いるよりも靭性に優れるポリマーが得られた。結果的に、自立しながら、折り曲げと加熱による形状回復が可能なフィルムが得られた。さらにこの方法をポリエチレンの強靭化に展開すべく、長鎖アルキル基を持つ低分子五員環カーボネートの添加を検討し、会合挙動とポリエチレンの結晶化の制御に向けた基礎的知見を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
二酸化炭素を活用して得られる化合物が、汎用高分子材料の強靭化に応用できることを明らかにした。折り曲げても割れや破断が起きにくい高分子材料は、長寿命であるのみならず、使用後に異なる形に変形させて用途を変えることもできるため、資源の無駄遣いを減らすことができる。また、この手法が最も利用されているプラスチックであるポリエチレンに展開できると、大きなインパクトがあるが、本研究はその基盤を作ることができた。
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