21世紀にむけた無機高分子の合成およびそれを前駆体とする新材料の創製に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10490027
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 阿部 芳首 東京理科大学, 理工学部工業代学科, 教授 (20084460)
• 研究分担者: 郡司 天博 東京理科大学, 理工学部工業代学科, 講師 (20256663)
• キーワード: 無機高分子 / 前駆体 / オリコシロチクン / ポリシルセスキオチタン / コーティング / 薄膜 / 有機・無機・ハイブリラド / セラミックス

研究概要

1.ケイ素官能性オリゴシロキサンの合成
RSiX_3(R=Me,Vinyl,Phenyl;X=Cl,NCO)の気相および液相加水分解反応により、ジシロキサン(RX_2Si)_2Oを定量的収率で、また環状4量体(RX_2SiO)_4および鎖状3〜6量体(n=1〜4)RX_2SiO(SiRX-O-)_nSiX_2Rを収率よく合成することができた。このうち(PhCl_2Si)_2Oの加水分解ではジシロキサンテトラオールの合成に成功した。
2.ポリシルセスキオキサンの合成とその高性能・機能コーティング膜への応用
MeSi(OR)3の酸触媒加水分解重縮合体ポリシロキサンR=Meは、優れた保護および層間絶縁材の機能を有するコーティング膜を形成することを見いだした。特に、後者としての高い特性を引き出す目的で、R=Pr^i,Bu^i,Butについて検討する過程で、R=Priの塩基R4NOH触媒加水分解縮合では鎖状高分子量体が生成することが分かった。一方、1.のオリゴシロキサンをビルディングブロックとする縮合反応によりテトラシロキサン環が2〜3個縮合したオリゴラダーシルセスキオキサン(R=Me)が得られることを見いだした。
3.有機・無機ハイブリッドの合成、構造、物性、コーティング特性
スチレンー無水マレイン酸ブロックおよび交互共重合体とジルコニウムアルコキシド類との反応により含ジルコニウムハイブリッドが得られ、これの有機と無機基板に対するコーティング特性を評価した結果、膜は光学および機械特性に優れており、その熱処理により生成するジルコニア膜は、硬度と付着力に優れていることが分かった。一方、RSi(OMe)_3(R=vinyl,3-methacryloxypropyl)の付加重合と加水分解重縮合により得られる炭素鎖とシロキサン鎖を主鎖骨格とするポリマーハイブリッドからは剥離膜が調製でき、膜構造と機械的な強度との関係が考察できた。
4.メタロキサン化合物の合成と性質
シランジオールやジシロキサンジオールとチタンキレート、チタノセンクロリド、ジルコニウムキレートとの反応により数種のメタロシロキサン化合物が合成できた。これらのSiO_2-MO_2(M=Ti,Zr)系セラミック前駆体としての性質があることを認め、さらにチタノシロキサンにはスチレンの重合触媒としての機能があることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] 郡司天博,笠原貴之,河野正規,阿部芳首: "環状メタロシロキサン化合物を前駆体とするセラミックの創製"材料技術. 18. 79-85 (2000)
• [文献書誌] Y.Abe,K.Kagayama,N.Takamura,T.Gunji,T.Yoshihara,N.Takahashi: "Preparation and Properties of Polysilsesquioxanes : Function and Characterization of coating agents and coating films"Journal of Non-Crystalline Solids. 261. 39-51 (2000)
• [文献書誌] T.Gunji,M.Ozawa,Y.Abe,R.West: "Preparation of C_<60>-Silica Gel Hybrid Monolith by Sol-Gel Process"Journal of Sol-Gel Science and Technology. 印刷中.
• [文献書誌] N.Takamura,H.Okonogi,T.Gunji,Y.Abe: "ポリシルセスキオキサンの合成とその性質(ビニルトリメトキシシランからのポリマーハイブリッドの合成とその性質)"高分子論文集. 57. 198-207 (2000)
• [文献書誌] 郡司天博,柴田大輔,阿部芳首: "結晶水を用いた加水分解によるポリアロキサンのワンポット合成"材料技術. (印刷中).
• [文献書誌] T.Gunji,Y.Makabe,N.Takamura,Y.Abe: "Preparation and Characterization of Organic-Inorganic Hybrids and Coating Films from 3-Methacryloxypropylpolysil sesquioxane"Appl.Organometal.Chem.. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Abe,K.Kagayama,N.Takamura,T.Gunji: "MRS Symposium Proceedings Vol.565 Low-Dielectric Constant Materials V"MRS,Warrendale, Pennsylvania. 465 (1999)
• [文献書誌] Y.Abe,N,Takamura,T.Gunji: "MRS Symposium Proceedings Vol.576 Organic/Inorganic Hybrid Materials II"MRS,Warrenda1e, Pennsylvania. 306 (1999)