蛍光法でみる高分子ゲルおよび高分子液晶のミクロ構造と相転移ダイナミックス

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08405060
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀江 一之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10013690)
• 研究分担者: 城田 秀明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00292780) ; 町田 真二郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20262032)
• キーワード: 高分子液晶 / 高分子ゲル / 蛍光プローブ / ポリイソプロピルアクリルアミド / 重水素効果 / 水素結合 / ポリイミドゲル / ダイナミックス

研究概要

本年度は、高分子ゲルを用いた研究を中心に、研究をすすめた。
PNIPAMゲルの水中および重水中での温度変化に伴う平衡膨潤度変化の測定を行い、重水素同位体効果として、体積相転移温度は、重水の方が約0.7℃高く、平衡膨潤時の半径も重水中の方が大きいことを明らかにした。また、Flory-Rehner-Shibayamaの式を使って最適化の計算を行い、重水素効果は主として混合のエンタルピー項ΔHの変化として効いていることがわかった。PNIPAMゲルおよびPAAMゲルの水中および重水中25℃での膨潤過程の特性時間は、重水中の方が大きく、これは主として粘度の違いによるものである。平衡膨潤度に対する重水素同位体効果は、PNIPAMゲルでは重水中の方が大きいのに対し、PAAMゲルでは重水中の方が小さく逆であり、ゲE汲7膨潤に対して水素結合の果たす機構の違い(PNIPAMは、LCSTを示し、PAAMはUCSTを示す)と関連して興味深い。水中および重水中の線状PNIPAMのコイル-グロビュール転移に対する重水素同位体効果についても、透過率変化の測定およびダンシルプローブをつけて蛍光測定を行い、PNIPAMゲルの体積相転移の場合と比較している。
剛直な主鎖を持つポリイミドの膨潤ゲルの合成とその体積相転移が本研究の中で、世界で初めて実現された。溶媒可溶型の含フッ素ポリイミドPI(6FDA/DHBP)中のフェノール性水酸基とヘキサメチレンジイソシアナート(HMDI)を反応させて軟らかいポリイミドゲルを合成した。このポリイミドゲルは、水/NMP混合溶媒中のNMP80%以上で膨潤し、乾燥状態の40倍以上に達する。平衡膨潤度測定およびゲルの粘弾性測定から架橋点間分子量や有効架橋効率を計算し、このポリイミドゲルの特性解析をすすめている。

研究成果

• [文献書誌] H.Shirota, N.Endo, K.Horie: "Volume Phase Transition of Polymer Gel in Water and Heavy Water" Chem.Phys.238. 487-494 (1998)
• [文献書誌] J.He, T.Yamashita, K.Horie: "Preparation and Volume Change of Polyimide Gels" Macromol.Chem.Phys.199・6. 949-954 (1998)
• [文献書誌] H.W.Huang, K.Horie, M.Tokita, J.Watanabe: "Fluorescence Study on Intermolecular Interactions between Mesogenic 4, 4'-Biphenyldicarboxylate Moieties of Thermotropic Liquid-Crystalline Polyesters with 5 and 6 Methylene Units" Macromol.Chem.Phys.199・6. 1851-1858 (1998)
• [文献書誌] H.W.Huang, K.Horie, M.Tokita, J.Watanabe: "Fluorescence Study on Intermolecular Complex Formation between Mesogenic Biphenyl Moieties of Main-chain Thermotropic Liquid-crystalline Polyesters with 7-18 Methylene Units" Polymer. 40. 3013-3023 (1999)
• [文献書誌] H.W.Huang, T.I.Kaneko, K.Horie, J.Watanabe: "Fluorescence Study on Intermolecular Complex Formation between Mesogenic Terphenyldiimide Moieties of a Thermotropic Liquid-crystalline Polymide" Polymer. (印刷中).
• [文献書誌] H.Shirota, K.Horie: "Deuterium Isotope Effect on Swelling Process in Aqueous Polymer Gel" Chem.Phys.(印刷中).
• [文献書誌] K.Horie, H.W.Huang, M.Shimada: "Proceedings “Molecular Interactions and Time-Space Organization in Macromolecular Systems" (OUMS98)" Springer, Tokyo(印刷中),