水-油界面を利用する高分子設計-単分散・単分子微粒子の創製

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09875236
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 伊藤 浩一 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00023119)
• 研究分担者: 川口 正剛 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (00204694)
• キーワード: 両親媒性マクロモノマーモノマー / ポリエチレンオキシド / 組織化 / ミセル重合・共重合 / 乳化・分散共重合 / ブラシ高分子

研究概要

「界面」、「表面」は、いわゆる「バルク」とは大きく異なる特殊な場を提供し、さまざまな特異性の発現が見られる。本研究は、水-油界面に重合可能な高分子つまり両親媒性マクロモノマーを組織化することによる新しい高分子設計について基本的知見を得ることを目的とした。
1. さまざまなp-スチリルアルキル末端ポリエチレンオキシド(PEO)マクロモノマーを合成し、表面張力測定から、臨界ミセル濃度(cmc)、光散乱から会合度、ミセルサイズ等を測定した。
2. 上記マクロモノマーは水中、スチレンを可溶化した。この可溶化ミセルのラジカル重合は見かけ上均一に進行し、アゼオトロピック共重合系であることを確認した。
3. スペーサーのアルキレン鎖長が長いほど、cmcは低く、共重合も速く、安定な超微粒子を形成した。
4. 生成共重合体は、分岐度の高いグラフト高分子モデルとして、溶液論的に興味深い。ただし、共重合体のために、絶対分子量の測定が容易でなく、微粒子の単分子性の確認は今後の課題として残っている。
5. 両親媒性マクロモノマーは、多量の疎水性モノマー(スチレン)との水中乳化共重合、アルコール中分散共重合に対しても有効であり、サブミクロン-ミクロサイズの単分散高分子微粒子を生成することができる。この場合も、マクロモノマーPEO鎖は微粒子の殻を形成して、その排除体積効果によって、立体安定化作用を担う。殻を形成するPEO鎖は伸びきり鎖に近いことを、TEM、動的光散乱で確認した。
6. p-スチリルブチル末端PEOマクロモノマー(n=45)の水中単独ミセル重合で得られる櫛形高分子の多角度光散乱検出器付SEC測定は、持続長q=17nmの半屈曲性みみず鎖として記述できることがわかった。
7. 積極的に水-油界面での組織化を利用した高分子設計について、さらに今後挑戦したい。

研究成果

• [文献書誌] H.Furuhashi,S.Kawaguchi,S.Itsuno,K.Ito.: "Synthesis,polymerization,and dispersion copolymerization of poly(ethylene oxide) macromonomers carrying methacryloyloxyalkyl end groups" Colloid Polym.Sci.275. 227-233 (1997)
• [文献書誌] E.Nomura,K.Ito,A.Kajiwara,M.Kamachi: "Radical polymerization kinetics of poly(ethylene oxide) macromonomers" Macromolecules. 30. 2811-2817 (1997)
• [文献書誌] S.Kawaguchi,G.Imai,J.Suzuki,A.Miyahara,T.Kitano,K.Ito: "Aqueous solution properties of oligo- and poly(ethylene oxide) by static light scattering and intrinsic viscosity" Polymer. 38. 2885-2891 (1997)
• [文献書誌] S.Kawaguchi,K.Akaike,Z-M.Zhang,H.Matsumoto,K.Ito: "Water soluble bottlebrushes" Polym.J.30. 1004-1007 (1998)
• [文献書誌] S.Kawaguchi,K.Ito: "Aqueous solution behavior of amphiphilic poly(ethylene oxide) comblike polymers" Colloid & Surface A: Physicochemical & Engineering Aspects,. (in press).
• [文献書誌] K.Ito: "Polymeric design by macromonomer technique" Prog.Polymer Sci.23. 581-620 (1998)
• [文献書誌] K.Ito,S.Kawaguchi: "Adv.Polym.Sci.142(Branched Polymers)" Springer, 50 (1998)
• [文献書誌] 川口正剛、伊藤浩一: "蒲池幹治監修:ラジカル重合-高分子の精密合成と新材料:2,3編" エヌ・ティ・エス(印刷中), (40) (1999)