N-ビニルアセトアミド誘導体から得られる新規な感熱応答性高分子

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08651055
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 明石 満 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20145460)
• 研究分担者: 芹澤 武 鹿児島大学, 工学部, 助手 (30284904)
• キーワード: N-ビニルアセトアミド / N-ビニルイソブチルアミド(NVIBA) / 感熱応答性高分子 / N-イソプロピルアクリルアミド / 下限臨界溶液温度(LCST)

研究概要

本研究では、N-ビニルイソブチルアミド(NVIBA)やN-ビニルアセトアミド誘導体を合成し、ラジカル重合により新規な水溶性感熱応答性高分子への誘導、及びその感熱応答性発現メカニズムを検討することを目的としている。これまでに、アルキル基の炭素数の異なるN-ビニルアセトアミド誘導体を合成し、基本的な重合性、共重合性を明らかにし、新規な感熱応答性高分子へ誘導した。また氷点から沸点までの幅広い温度範囲での下限臨界溶液温度(LCST)の制御、新規な感熱応答性ヒドロゲルへの研究も発展させた。最終年度の9年度はN-ビニルアセトアミド系の高分子と類似の構造を持つN-イソプロピルアクリルアミドに代表されるアクリルアミド系の高分子とのLCSTの相違についての解明を示差走査熱量計(DSC)を用いて検討した。更にNVIBAマクロモノマーを合成し、ポリスチレン核を持つ水分散性高分子ナノスフェア表面に感熱応答性素子の誘導、またポリエチレン等の汎用性高分子へ感熱応答素子をグラフト重合させ、その挙動について検討した。
まず、DSCにより水和状態を観測することで、結合水に起因する融解ピークが明らかに異なり、また自由水も結合水の影響を受けていることが示唆された。これよりモノマー単位での親水基と水との水素結合及び疎水性水和がポリマーの水和に非常に重要であることが示唆された。次に、NVIBAマクロモノマーを連鎖移動剤を用いることで合成し、ナノスフェアの粒径を分子量を変化させることで制御した。またLCST以上でナノスフェアのサイズが小さくなることを明らかとした。さらに、コロナ放電処理によりポリエチレン表面に感熱応答素子のグラフト重合が可能であった。また帯電圧測定より大気中でもLCST以上で表面が疎水性になることが明らかとなり、温度変化によるポリエチレンの表面改質が可能であるとの結論を得た。

研究成果

• [文献書誌] Chun-Wei Chen,and Mitsuru Akashi: "Preparation of Ultrafine Platinum Particles Protected by Poly(N-isopropylacrylamide)and Their Catalytic Activity in the Hydrogenation of Allyl Alcohol" Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry. 35. 1329-1332 (1997)
• [文献書誌] Kazuo Suwa, Yoshihiro Wada, Yoshihiro Kikunaga, Keitaro Morishita, Akio Kishida,and Mitsuru Akashi: "Synthesis and Functionalities of Poly(N-vinylalkylamide).IV.Synthesis and Free Radical Polymerization of N-vinylisobutyramide and Thermosensitive Properties of the Polymer" Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry. 35. 1763-1768 (1997)
• [文献書誌] Kazuo Suwa, Keitaro Morishita, Akio Kishida,and Mitsuru Akashi: "Synthesis and Functionalities of Poly(N-vinylalkylamide).V.Control of a Lower Critical Solution Temperature of Poly(N-vinylalkylamide)." Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry. 35. 3087-3094 (1997)
• [文献書誌] Kazuo Suwa, Yoshihiro Wada, Akio Kishida,and Mitsuru Akashi: "Synthesis and Functionalities of Poly(N-vinylalkylamide).VI.A Novel Thermosensitive Hydrogel Crosslinked Poly(N-vinylalkylamide)." Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry. 35. 3377-3384 (1997)
• [文献書誌] Chun-Wei Chen and Mitsuru Akashi: "Synthesis,Characterization,and Catalytic Properties of Colloidal Platinum Nanoparticles Protected by Poly(N-isopropylacrylamide)" Langmuir. 13・24. 6465-6472 (1997)
• [文献書誌] S.Kunugi, K.Tanaka, N.Tanaka, K.Suwa and M.Akashi: "Effects of Pressure on the Behavior of the Thermoresponsive Polymer Poly(N-vinylisobutyramide)(PNVIBA)" Macromolecules. 30・15. 4499-4501 (1997)
• [文献書誌] Ming-Qing Chen, Takeshi Serizawa,and Mitsuru Akashi: "Graft Copolymers Having Hydrophobic Backbone and Hydrophilic Branches.XVI.Polystyrene Microspheres with Poly(N-isopropylacrylamide)Branches on Their Surfaces:Size Control Factors...." Polymers for Advanced Technologies. (印刷中).
• [文献書誌] Chun-Wei Chen and Mitsuru Akashi: "Temperature-responsive Catalytic Activity of Poly(N-isopropylacrylamide)-protected Au/Pt Bimetallic Nanoparticles in Aqueous Solutions" Polymers for Advanced Technologies. (印刷中).