双極子類似の高分子微粒子の調製とリチウム電池への応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750640
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 馬 光輝 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助手 (90262245)
• キーワード: ポリ(4-ビニルピリジン) / ポリスチレン / 亜鈴状粒子 / 双極子状粒子 / シード重合 / モルフォロジー / 二相連続体 / ソープフリー乳化重合

研究概要

本研究は新奇なリチウムイオン膜の調製法を提案した。片端が正、もう片端が負に荷電する双極子状粒子を調製する上、直流電場をかけながら成膜する。正の端が電場の負極に、負の端が正極に向きながら配列するので、正負相が交互に配列し、且つ各相が膜に貫通するような二相連続体が調製できる。
提案した上記の技法に基づいて、双極子粒子の調製法を確立するために、高濃度のポリ(4-ビニルピリジン・ブチルアクリレート)シード粒子の調製法およびモルフォロジーの制御技法について基礎研究を行った。
1.高濃度のポリ(4-ビニルピリジン-ブチルアクリレート)シード粒子の調製法の確立
ソープフリー乳化重合法を用いて上記のシード粒子の高濃度の調製法を行った。その結果、酢酸エチルを水相に5wt%添加することによって、粒子の濃度を従来の5wt%から10wt%に上げることができた。
2.双極子状粒子を得るためのモルフォロジーの制御に関する基礎研究
上記シード粒子に、スチレンとブチルアクリートを仕込み、亜鈴状の粒子を得るための条件を調べた。その結果、膨潤時間が十分長く、重合温度が90℃以上、シードポリマーと二段階ポリマー間の親和性が十分に低いことが、亜鈴状粒子を得るための必要条件であることが明らかになった。
亜鈴状粒子の調製原理を明らかにするために、種々の系についてモルフォロジーの制御法を実験と理論の両面から調べた。ポリメチルメタクリレート(PMMA)/ポリスチレン(PSt)系について、高粘度のPMMA粒子をシードとして用いれば、二段階に重合したPStが粒子内に進入できず、表面に局在するので、亜鈴状粒子が得られることを明らかにした。PStとヘキサデカン(HD)系について、重合率があまり高くなく、StモノマーがPSt相とHD相に分配された場合、亜鈴状モルフォロジーが得られることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] G.-H.Ma, M.Nagai, S.Omi: "Study on Preparation of Monodispersed Poly(styrene-co-N-dimethylaminoethylnethacrylate) Composite Microspheres by SPG(Shirasu Porous Glass) Emulsification Technique"J. Appl. Polym. Sci.. 79. 2408-2424 (2001)
• [文献書誌] H.-M.Ni, Y.-Z.Du, G.-H. Ma, M.Nagai, S.Omi: "Mechanism of Soap-free Emulsion Polymerization of Styrene and 4-vinyl Pyridine : The Characteristics of Reaction in the Monomer Phase, Aqueous Phase and Their Interface"Macromolecules. (発売予定).
• [文献書誌] Y.-Z.Du, G.-H.a, M.Nagai, S.Omi: "A Kinetic Investigation of Thermally Initiated Emulsion Copolymerization of Styrene and Methylmethacrylate without Conventional Initiators"J. Appl. Polym. Sci.. (発売予定).