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パーヒドロポリシラザンを元素ブロックとするナノ複合材料の開発

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00727
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

斎藤 礼子  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30225742)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード有機-シリカナノ複合体 / 元素ブロック / シリカカプセル / シリカ微粒子 / エポキシ樹脂 / 水蒸気バリア性 / ハードコート材料 / 高分子合成 / 複合材料・物性 / ナノ複合体 / ポリマー / シリカ
研究実績の概要

有機-シリカナノ複合体創製)前年度確立したエポキシ基を有するブロック共重合体を鋳型として用い、有機-シリカナノ複合体のナノ構造制御に成功した。この際、ナノ構造制御はシリカ前駆体であるパーヒドロポリシラザン(PHPS)の特定高分子領域への偏在化により発現する。ナノ構造形成のFT-IR解析、二次元NMR (NOESY法)による精密解析より、ナノ構造形成の駆動力は高分子中のエポキシ基とPHPSのアミノ基によるものであることを解明し、さらに、シリカの非偏在化領域を形成するポリマーとPHPSとの相互作用により、ナノ構造制御の限界を明らかとした。
モノマー重合へのPHPS添加によるナノ複合体創製においては、系内の種々の反応速度の実測と制御により、同一の仕込みにおいても、特性の異なるナノ構造体創製の戦略的デザイン法を明らかにした。特にポリベンズオキサジンとの複合化においては、低シリカ添加率での高水蒸気バリア性および着色性低減を可能とし、脂環式エポキシ樹脂との複合化では、チオール基導入により、塩基性のPHPS添加にもかかわらず、高透明性・高水蒸気バリア性の合成に成功し、シリカ添加量の増加に伴い、複合体中の自由体積が減少することを見出した。
微粒子創製)微粒子合成時の界面活性剤の種類により、カプセル型シリカ微粒子と中実シリカ微粒子(いずれも直径25~35 nm)の作り分けが可能である点に着目し、界面活性剤の形成に及ぼす機能を解明した。span80においては、粒子の鋳型表面での再配置が可能であり、このため、中実粒子の形成が優位であることが明らかとなった。カプセル型粒子においては、乾燥前には、カプセル内包物が徐々に放出されるが、絶乾後、粒子表面の表面張力により、粒子中に空気が保存され、内包物の放出が起こらないことを見出した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Study on synthesis and the reaction mechanism of polybenzoxazine-silica nanocomposites provided from perhydropolysilazane2016

    • 著者名/発表者名
      Lee, J.Y.; Takeichi, T.; *Saito, R.:
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 99 ページ: 536-543

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2016.07.056

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transparency and water vapor barrier properties of polybenzoxazine-silica nanocomposites provided with perhydropolysilazane2016

    • 著者名/発表者名
      Lee, J.Y.; *Saito, R.,
    • 雑誌名

      J. Appl. Polym. Sci.

      巻: 133 号: 47

    • DOI

      10.1002/app.44238

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of well-defined 3-arm and 6-arm poly(acrylic acid)s via ATRP of methyl acrylate and hydrolysis of 3-arm and 6-arm poly(methyl acrylate)s2016

    • 著者名/発表者名
      Aakane Kubotera, Reiko Saito
    • 雑誌名

      Polymer journal

      巻: 48

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Architectural effect of poly(acrylic acid) and poly(amide imide) block copolymers on dispersion of carbon nanotubes in water2016

    • 著者名/発表者名
      Aakane Kubotera, Reiko Saito
    • 雑誌名

      Journal of Applied Polymer Science

      巻: 133 号: 23

    • DOI

      10.1002/app.43461

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dispersion of carbon nanoparticle in water with poly(acrylic acid)-poly(amide imide) copolymers2016

    • 著者名/発表者名
      Aakane Kubotera, Reiko Saito
    • 雑誌名

      Colloid and Polymer Science

      巻: 294 号: 5 ページ: 941-946

    • DOI

      10.1007/s00396-016-3861-3

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] シリカ前駆体を用いた有機-シリカナノ複合体創製2017

    • 著者名/発表者名
      斎藤礼子,
    • 学会等名
      「元素ブロック高分子材料の創出」第9回公開シンポジウム
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polyurethane-silica nanocomposites provided from perhydropolysilazane: polymerization mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      Lee, J. Y., Saito, R.,
    • 学会等名
      The Fifth International Education Forum on Environment and Energy Science
    • 発表場所
      San Diego (USA)
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたw/oのカプセル化によるシリカ微粒子形成2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤 礼子,金原 俊史,倉持 薫,
    • 学会等名
      第19回高分子ミクロスフェア討論会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザン由来シリカによるナノシリカ材料構築とその特性2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ラジカル誘起カップリング反応とトリブロック共重合体合成への応用2016

    • 著者名/発表者名
      金子宥輔,斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたポリウレタン-シリカナノ複合体の合成と反応機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      李周妍,斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ブロック共重合体のミクロ相分離を鋳型とした有機‐シリカナノ複合体の相分離挙動2016

    • 著者名/発表者名
      橋本尚,斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] エポキシ-シリカ複合体中のシリカの物性への影響2016

    • 著者名/発表者名
      髙杉晃央,斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マルチビニルモノマーの鋳型重合によるはしご型高分子合成における主鎖の立体規則性の影響2016

    • 著者名/発表者名
      今智範,斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたシリカ粒子合成における界面活性剤による粒子構造制御2016

    • 著者名/発表者名
      倉持薫,斎藤礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シクロデキストリン誘導体/ポリアミドイミド複合体:リチウムイオン電池用新規分散剤への応用2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤礼子,久保寺茜,松本昌樹,
    • 学会等名
      第33回シクロデキストリンシンポジウム
    • 発表場所
      高松
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンの有機‐シリカナノ複合体創製への展開とその特性2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤礼子,
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Epoxy-silica nanocomposites provided from perhydropolysilazane2016

    • 著者名/発表者名
      Saito, R.; Takasugi, A.,
    • 学会等名
      第17回US-JAPAN Composite symposium
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transparency and water vapor barrier properties of polybenzoxazine-silica nanocomposites2016

    • 著者名/発表者名
      Lee, J. Y., Saito, R.,
    • 学会等名
      第17回US-JAPAN Composite symposium
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Well ordered organic-silica nanocomposite by using self-assembly of diblock copolymer2016

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, H.; Saito, R.;
    • 学会等名
      第17回US-JAPAN Composite symposium
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チオール末端の連鎖移動反応によるポリ(アクリル酸tert-ブチル-block-アクリル酸-block-アクリル酸tert-ブチル)トリブロック共重合体の合成2016

    • 著者名/発表者名
      金子 宥輔,松本 昌樹,斎藤 礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ポリ(アミドイミド-block-アクリル酸-block-アミドイミド)トリブロック共重合体の合成と水系溶媒中における導電助剤の分散2016

    • 著者名/発表者名
      金子 宥輔,久保寺 茜,斎藤 礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マルチビニルモノマーの鋳型重合における分子内π-π相互作用のゲル化機構への影響2016

    • 著者名/発表者名
      竹島 厚,今 智範,斎藤 礼子,
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シンジオタクチック型マルチビニルモノマーの分子内重合によるはしご型高分子の合成2016

    • 著者名/発表者名
      今智範,竹島厚,斎藤礼子
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたシリカカプセル合成における、塩化ニッケルを電解質としたW/O エマルション濃度の効果2016

    • 著者名/発表者名
      倉持 薫,斎藤 礼子
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたエポキシ-シリカナノ複合体の創成と透明性2016

    • 著者名/発表者名
      高杉晃央,斎藤礼子
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ジブロックコポリマーのミクロ相分離を鋳型としたナノ構造を有する有機-シリカナノ複合体の形成2016

    • 著者名/発表者名
      橋本 尚典,斎藤礼子
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cyclodextrin/poly(amideimide) complexes as novel binders/dispersants for lithium ion battery2016

    • 著者名/発表者名
      Saito, R.; Matsumoto, M.
    • 学会等名
      18th International Cyclodextrin Symposium
    • 発表場所
      Florida (USA)
    • 年月日
      2016-05-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを元素ブロックとするナノ構造体の創製2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤礼子
    • 学会等名
      日本化学会第96春季大会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府)
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Surfactant effect on synthesis of silica hollow particles by encapsulation of water droplet with perhydropolysilazane in octane/dibutyl ether mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Reiko Saito
    • 学会等名
      ACS 251st National Meeting
    • 発表場所
      San Diego Convention Center (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and properties of polybenzoxazine-silica nanocomposites provided from perhydropolysilazane2015

    • 著者名/発表者名
      Joo Yeon Lee, Reiko Saito
    • 学会等名
      PacifiChem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polystyrene-silica nanocomposites with well-controlled nanostructures provided from perhydropolysilazane2015

    • 著者名/発表者名
      Reiko Saito
    • 学会等名
      PacifiChem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transparency and water vapor barrier of polybenzoxazine-silica nanocomposites provided from perhydropolysilazane2015

    • 著者名/発表者名
      Joo Yeon Lee, Reiko Saito
    • 学会等名
      The 4th International Education Forum on Environment and Energy Science
    • 発表場所
      Ka’anapali, Maui, (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hollow silica particles provided by encapsulation of w/o emulsion with perhydropolysilazane2015

    • 著者名/発表者名
      Reiko Saito
    • 学会等名
      2015 EMN Open Access Week Meeting
    • 発表場所
      成都 (中華人民共和国)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポリアミドイミドのポリアクリル酸化β-シクロデキストリンへの包接材料の創製2015

    • 著者名/発表者名
      松本昌樹 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 脂環式エポキシ基とパーヒドロポリシラザンの相互作用に基づく有機シリカナノハイブリッドの形成2015

    • 著者名/発表者名
      橋本尚典、李周妍 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いた中空粒子2015

    • 著者名/発表者名
      斎藤礼子 金原俊史
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたポリベンゾオキサジン‐シリカナノ複合体の透明性と水蒸気バリア性2015

    • 著者名/発表者名
      李周妍 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたポリベンゾオキサジン-シリカナノ複合体の水蒸気バリア性2015

    • 著者名/発表者名
      李周妍 竹市力 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーヒドロポリシラザンを用いたシリカカプセルの一段階合成におけるバチルアルコールによるカプセル構造の制御2015

    • 著者名/発表者名
      金原俊史 川口正剛 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] W/Oエマルションの分散相を鋳型とするパーヒドロポリシラザンを用いたシリカカプセルの一段階合成2015

    • 著者名/発表者名
      金原俊史 川口正剛 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ポリアクリル酸-ポリアミドイミドの共重合による水中におけるカーボンナノチューブの分散2015

    • 著者名/発表者名
      久保寺茜 住吉鈴鹿 松本昌樹 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] コア―コロナ型ポリアクリル酸微粒子の構造因子がカーボン粒子の分散に及ぼす効果2015

    • 著者名/発表者名
      住吉鈴鹿 久保寺茜 斎藤礼子
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 元素ブロック高分子-有機‐無機ハイブリッド材料の新概念-2015

    • 著者名/発表者名
      中條善樹、斎藤礼子他42名
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] パーヒドロポリシラザンを元素ブロックとする有機-無機複合材料創成

    • URL

      http://www.op.titech.ac.jp/polymer/lab/saito/html/projects/element.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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