有機・無機・水からなる熱応答性三元ナノハイブリッド材料の合成

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14750689
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 小林 元康 山形大学, 工学部・機能高分子工学科, 助手 (50323176)
• キーワード: ハイブリッド材料 / アクリルアミド / アニオン重合 / アルコキシシリル基 / ゾル・ゲル法 / ブロック共重合体 / 水溶性 / リビングポリマー

研究概要

1.アルコキシシリル基を有するアクリルアミドモノマーの合成
プロピルトリクロロシランを出発原料とし3段階の反応を経て側鎖にトリエトキシシリル基またはトリメトキシシリル基を有するN,N-ジアルキルアクリルアミド(SiAm)を収率53%で合成した。
2.アルコキシシリル基を有するアクリルアミドモノマーのアニオン単独重合
THF中-78C条件下、ジフェニルメチルカリウムを用いてSiAmの重合を行うと分子量分布の広いポリマーが生成したが、ジエチル亜鉛やトリエチルボランなど弱いLewis酸を添加して重合を行うとほぼ設計通りの分子量と狭い分子量分布を有するポリマーが定量的に得られた。これは生長末端カルバニオンにルイス酸が配位し、安定な成長種へと変換されたためと考えられる。中でもトリエチルボランを用いた場合は30Cという比較的高温条件下でも重合が制御された。また、このことからアルコキシシリル基が生長末端アニオンと共存し、副反応を併発することなく重合反応のみが進行することが確認された。
一方、ブチルリチウムなど対カチオンにリチウムを有するアニオン開始剤を用いた場合、Lewis酸を加えても重合の制御は行われず、活性末端カルバニオンとアルコキシシリル基が反応することが明らかになった。対カチオンにより重合形態に大きな違いが現れることが見出された。
3.ジブロック共重合体の合成
SiAmの重合反応溶液に、N,N-ジメチルアクリルアミドを加えブロック共重合体を合成した。得られたポリマーは水溶性であり、水溶液中ではポリ(SiAm)をコアとしたミセルを形成する。ここに塩酸を添加するとアルコキシシリル基が加水分解して複数の分子がシリロキシ結合により架橋し、球形のナノ粒子が生成したことをSEM観察により解析した。

研究成果

• [文献書誌] M.Kobayashi, S.Chiba, M.Takeishi: "Anionic Polymerization of N,N-Dialkylacrylamides Containing Alkoxysilyl Groups in the Presence of Weak Lewis acid"Polymer Journal. (発表予定). (2004)
• [文献書誌] M.Kobayashi, M.Hirata, M.Takeishi: "Synthesis of Well-Defined Poly(N,N-diethylacrylamide)s End-functionalized with Methacrylamide Structure by Means of Anionic Polymerization"Polymer Journal. 36.3. 238-247 (2004)
• [文献書誌] 小林元康: "アクリル系モノマーの重合制御"接着. 47・6. 271-275 (2003)
• [文献書誌] Y.Agata, M.Kobayashi, H.Kimura, M.Takeishi: "Stereospecific Interaction of One-handed Helical Polycations with Chiral Anions"Polymer. 43・17. 4829-4833 (2002)
• [文献書誌] Y.Agata, M.Kobayashi, H.Kimura, M.Takeishi: "Synthesis and Properties of Helical Polyamides Containing Atropisomeric Binaphtyl Units and Crown Ether Rings in the Main Chain"Polymer Journal. 34・12. 962-966 (2002)