N-ビニルアシルアミドから得られる熱刺激応答性高分子

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555326
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 佐藤 真一 三菱化学, 研究開発本部・技術開発センター, 主席研究員 ; 芹澤 武 鹿児島大学, 工学部, 助手 (30284904) ; 岸田 晶夫 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60224929)
• キーワード: N-ビニルアシルアミド / N-ビニルイソブチルアミド / 水溶性高分子 / ヒドロゲル / 感熱応答性 / グラフト / 白金コロイド触媒 / 高分子ナノスフェア

研究概要

N-ビニルアシルアミド系モノマーを中心に、その合成および重合・共重合を検討し、熱に応答して高度な機能を発現する新規な高分子の開発を行って来ている。まず、 N-ビニルイソブチルアミド(NVIBA)等のモノマー合成について確立し、次に、これらのビニルモノマーをラジカル重合・共重合させ水溶性高分子とし、架橋剤を加えた系ではヒドロゲル化し、感熱応答性を調べる基礎研究を行った。水溶性高分子では濁りを観測しDSC測定することにより、またヒドロゲルでは膨潤・収縮を調べることで相転移温度を求め、感熱応答性を評価した。既に多くの研究例のある、ポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(PolyNIPAAm)と比較した。基盤研究は応用研究、展開研究がポイントであるが、まず,感熱応答性高分子鎖を既存高分子材料へグラフトした。ポリエチレンフィルムにPolyNIPAAm鎖を持つものは、通常の生活環境でその相転移温度を境に、低温で親水的、高温で疎水的であることが分かった。繊維などの様々な材料に感熱応答性を付与できると結論した。次に、水に分散安定性の高い、ポリスチレンコア-水溶性グラフト鎖コロナの高分子ナノスフェアにPolyNIPAAmおよびPolyNVIBA鎖の導入を行った。相転移温度を境に、粒径が高温では小さく、低温では大きくなる。これらコア-コロナ型高分子ナノスフェアに白金および銀コロイドを固定化した。水中で安定な新しい触媒系であり、同時に回収、再精製、再使用可能な特徴を持つ。詳細な検討は次年度以降であるが、感熱応答性グラフト鎖の相転移により反応速度が制御されることが、最も重要な点であろう。無機担体に感熱応答性高分子をグラフト化する研究も開始した。さらに、市販のモノマーの組み合わせでも感熱応答性高分子を創製、応用展開する研究にも着手している。

研究成果

• [文献書誌] F.Seto,K.Fukuyama,Y.Muraoka,A.Kishida,M.Akashi: "Thermosensitive Surface Properties of Polyethylene Film with Poly(N-isopropyl-acrylamide)Chains Prepared by Corona Discharge Induced Grafting" J.Appl.Polym.Sci.68. 1773-1779 (1998)
• [文献書誌] C.W.Chen,M.Q.Chen,T.Serizawa,M.Akashi: "In Situ Synthesis ans Their Catalytic Properties of Platinum Colloids on Polystyrene Microsphers with Surface-Grafted Poly(N-isopropylacrylamide)." J.Chem.Soc.Chem.Commun.831-832 (1998)
• [文献書誌] K.Suwa,K.Yamamoto,M.Akashi,K.Takano,N.Tanaka,S.Kunugi: "Effects of Salt on the Temperature and Pressure Responsive Properties of Poly(N-vinylisobutyramide)Aqueous Solution" Colloid Polym.Sci.276. 529-533 (1998)
• [文献書誌] C.W.Chen,M.Q.Chen,T.Serizawa,M.Akashi: "In Situ Formation of Silver Nanoparticles on Poly(N-isopropylacrylamide)-Coated Polystyrene Microspheres" Adv.Mater.10. 1122-1126 (1998)
• [文献書誌] M.Q.Chen,T.Serizawa,M.Akashi: "Graft Copolymers Having Hydrophobic Backbone and Hydrophilic Branches.XVII.Effects of Various Parameters on Size and Morphology of Microspheres Using Poly(N-isopropylacrylamide)as a Steric Stabilizer." Polym.Adv.Tech,. 10. 120-126 (1999)
• [文献書誌] C-W.Chen,M.Akashi: "Temperature-Responsive Catalytic Activity of Poly(N-isopropylacrylamide)-Protected Au/Pt Bimetallic Nanoparticles in Aqueous Solution" Polym.Adv.Tech,. 10. 127-133 (1999)
• [文献書誌] F.Seto,Y.Muraoka,T.Akagi,A.Kishida,M.Akashi: "Appl.Polym.Sci.," Surface Grafting of Poly(vinylamine)onto Poly(ethylene)Film by Corona Discharge Induced Grafting, (印刷中
• [文献書誌] S.Kunugi,K.Takano,N.Tnanka,M.Akashi: "Langmuir" Effects of Ionic Additives and Ionic Comonomer on the Temperature and Pressure Responsive Behavior of Thermoresponsive Polymers in Aqueous Solutions., (印刷中