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

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555326
• 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: 泉川 洋 三菱化学(株), 横浜総合研究所・機能化学研究所, 副主任研究員 ; 芹澤 武 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (30284904)
• キーワード: N-ビニルアシルアミド / 下限臨界溶解温度(LCST) / ビニルアミン / 刺激応答性 / 金属保護触媒

研究概要

外部環境の変化に応答して高分子の形状や物性が可逆的に変化する刺激応答性高分子が注目されている。本年度は、独自に開発したN-ビニルアシルアミド誘導体の共重合性(理想共重合性)に着目し、共重合体水溶液の下限臨界溶解温度(LCST)の制御を行い、応用研究を行うことを目的とした。また側鎖のアミド基を加水分解することで反応性の高い一級アミノ基を有する共重合体の合成について検討した。応用研究として、刺激応答性高分子を保護剤に用い白金(Pt)コロイドを調製し、調製したコロイドについてその触媒活性を中心に形態や物性を検討した。
N-ビニルホルムアミド(NVF)、N-ビニルイソブチルアミド(NVIBA)から得られた共重合体(poly (NVF-co-NVIBA))は、モノマー反応性比よりランダム共重合体であることを明らかとした。共重合体水溶液のLCSTはNVF含量が増加するのに伴って高温度側にシフトした。また加水分解後の共重合体水溶液のLCSTは、加水分解前と比べさらに高温度側にシフトし、なだらかな透過率変化を示した。これより側鎖の一部をより親水的な構造に変化させることにより、LCSTが上昇することがわかった。さらにDSC解析からも同様な結果が得られた。またN-ビニルアシルアミド誘導体を保護剤として調製されたPtコロイドは、外部刺激により触媒活性が制御でき、最適条件(モノマーユニット/Pt比率、分子量の効果、共重合組成比の効果)も明らかとした。以上より、刺激応答性を有するポリビニルアミン共重合体の合成が可能であった。この共重合体は金属触媒保護担体に用いることで外部刺激により触媒活性の制御が可能であり工業化にも展開可能であるとの結論に至った。

研究成果

• [文献書誌] Shigeru Kunugi,Tomoko Tada,Yoshiaki Yamazaki,Kazuya Yamamoto,Mitsuru Akashi: "Thermodynamic Studies on Coil-Globule Transitions of Poly (N-vinylisobutyramide-co-vinylamine) in Aqueous Solutions"Langmuir. 16. 2042-2044 (2000)
• [文献書誌] Chun-Wei Chen,Daisuke Tano,Mitsuru Akashi: "Colloidal Platinum Nanoparticles Stabilized by Vinyl Polymers with Amide Side Chains : Dispersion Stability and Catalytic Activity in Aqueous Electrolyte Solutions"J.Colloid and Interface Sci.. 225. 349-358 (2000)
• [文献書誌] Chun-Wei Chen,Takashi Takezako,Kazuya Yamamoto,Takeshi Serizawa,Mitsuru Akashi: "Poly (N-vinylisobutyramide)-Stabilized Platinum Nanoparticles : Synthesis and Temperature-Responsive Behavior in Aqueous Solution"Colloids Surf.. 169. 107-116 (2000)
• [文献書誌] Kazuya Yamamoto,Takeshi Serizawa,Yoichiro Muraoka,Mitsuru Akashi: "Synthesis and Functionalities of Poly (N-Vinylalkylamide).XII Synthesis and Thermosensitive Property of Poly (vinylamine) Copolymer Prepared from Poly (N-vinylformamide-co-N-vinylisobutyramide)"J.Polym.Sci.Part A : Polym.Chem.. 38. 3674-3681 (2000)
• [文献書誌] Chun-Wei Chen,Kumiko Arai,Kazuya Yamamoto,Takeshi Serizawa,Mitsuru Akashi: "Temperature and pH Dependence of Catalytic Activity of Colloidal Platinum Stabilized by Poly (vinylamine-co-N-vinylisobutyramide)"Macromol.Chem.and Phys.. 201. 2811-2819 (2000)
• [文献書誌] Mitsuru Akashi,Akio Kishida: "Synthesis of Novel Smart Polymers for Bioseparation and Bioprocessing"New Stimuli Responsive Polymers for Bioseparation and Bioprocessing (B.Mattiasson,I.Galaev eds.)(in press).