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2016 年度 実施状況報告書

ゲル網目のモノマー配列制御:架橋ドメイン設計による両親媒性ゲルの高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 16K17962
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

伊田 翔平  滋賀県立大学, 工学部, 助教 (80610740)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードゲル / 両親媒性 / 刺激応答性 / アクリルアミド / リビングラジカル重合 / 架橋 / ハイブリッド材料 / モノマー配列
研究実績の概要

本研究では両親媒性ゲルの高機能化に向けて、架橋ドメインとリンキング鎖の設計に基づく両親媒性ゲルの新たな設計指針を確立することを目指している。この目的達成のため、今年度は1.「トリブロックポリマーの架橋による両親媒性ドメインゲルの合成」、2.「末端架橋による機能性ゲルの合成」を行い、以下の成果を得た。
1.「トリブロックポリマーの架橋による両親媒性ドメインゲルの合成」:外側のブロックに反応性部位を持つABA型トリブロックポリマーを精密合成し、これらを架橋することによってゲルの合成を行った。この時得られるゲルは、外側のブロックのみで架橋されるために架橋ドメインが形成され、中央のブロックがリンキング鎖として架橋ドメインを繋ぎ合わせた構造を有すると考えられる。今年度は親水性モノマーと温度応答性モノマーを組み合わせ、種々の分子量やモノマー配列を有するトリブロックポリマーを合成した。これらのトリブロックポリマーを架橋することによって得られたゲルの水中における膨潤挙動を評価したところ、両モノマーがランダムに配列したゲルと比較して、温度変化に対して鋭敏かつ大きな体積変化を示すことがわかった。
2.「末端架橋による機能性ゲルの合成」:本研究では剛直な無機化合物を疎水性架橋ドメインとした両親媒性ゲルの合成も目指している。今年度は両末端に反応性部位を有するテレケリックポリマーを精密合成し、様々な構造を有する多分岐架橋剤と反応させることによって末端架橋し、ゲルの合成を試みた。その結果、ゲル化には末端架橋反応の選択が重要であることに加え、溶媒の効果が大きいことを明らかにした。また、テレケリックポリマーの設計によって、得られるゲルに自己修復機能を付与することも可能であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ABA型トリブロックポリマーの架橋によって得られるゲルを合成し、特徴的な膨潤挙動を発現することを明らかにすることができた。また、末端架橋によるゲルの合成に関して、反応条件の最適化に向けた情報が得られただけでなく、高機能性を有するゲルの開発も行うことができた。

今後の研究の推進方策

次年度は、トリブロックポリマーの構造を様々に変化させ、水との親和性を大きく変化させることによる膨潤挙動や力学特性への効果を調べることによって、新規両親媒性ゲルの特徴を明らかにする。これとともに、剛直な無機化合物を架橋剤とした末端架橋によるゲルの合成を試みる。

次年度使用額が生じた理由

研究開始当初、前駆体高分子の評価をより高精度に行うためにGPCシステムの更新を検討し、多額の予算を計上していた。しかし、他の共同研究を進行させている過程でGPCシステムを使用できることとなり、2016年度中に購入する必要が失われた。そのため、次年度に予算を繰り越すこととなった。

次年度使用額の使用計画

上記共同研究の継続状況を見て、GPCシステム更新の検討を引き続き行う。GPCの使用が今年度も引き続き可能であれば、合成したゲルの評価を行うための力学試験機の治具購入もしくは更新に用いる。その他、消耗品や旅費については当初の研究計画を元に進める。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] End-Crosslinking of Controlled Telechelic Poly(N-isopropylacrylamide) toward a Homogeneous Gel Network with Photo-Induced Self-Healing2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ida, Ryohei Kimura, Satoshi Tanimoto, Yoshitsugu Hirokawa
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 49 ページ: 237-243

    • DOI

      10.1038/pj.2016.112

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Swelling Behavior of Thermoresponsive/Hydrophilic Polymer Conetworks with Functional Crosslinked Domains2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ida, Hironobu Kitanaka, Satoshi Tanimoto, Shokyoku Kanaoka, Yoshitsugu Hirokawa
    • 学会等名
      11th International Gel Symposium, Japan
    • 発表場所
      日本大学津田沼キャンパス
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] 架橋ドメインを有する新規両親媒性ゲルの精密合成と膨潤特性2017

    • 著者名/発表者名
      北中 寛之、伊田 翔平、谷本 智史、金岡 鐘局、廣川 能嗣
    • 学会等名
      第28回高分子ゲル研究討論会
    • 発表場所
      東京大学山上会館
    • 年月日
      2017-01-16 – 2017-01-17
  • [学会発表] Structure Design of Thermoresponsive Gels via Crosslinking of Controlled Triblock Prepolymers Synthesized by RAFT Polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ida, Hironobu Kitanaka, Satoshi Tanimoto, Shokyoku Kanaoka, Yoshitsugu Hirokawa
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] 両親媒性トリブロックポリマー後架橋ゲルの精密合成:プレポリマーの構造制御に基づくゲルの網目構造設計2016

    • 著者名/発表者名
      北中 寛之、伊田 翔平、谷本 智史、金岡 鐘局、廣川 能嗣
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] 高分子ゲルの感温特性に及ぼすモノマー配列の効果:新規両親媒性ゲルの設計2016

    • 著者名/発表者名
      伊田 翔平、廣川 能嗣
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] 均一網目を有するゲルの創成に向けたテレケリックPNIPAAmのチオール-エン末端架橋2016

    • 著者名/発表者名
      伊田 翔平、丸田 竜也、山脇 正光、谷本 智史、廣川 能嗣
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [学会発表] 感温特性の制御に向けたトリブロックポリマー後架橋ゲルの精密合成2016

    • 著者名/発表者名
      北中 寛之、伊田 翔平、谷本 智史、廣川 能嗣
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [学会発表] Structure Design of Thermoresponsive Polymer Gels by RAFT Polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ida, Yoshitsugu Hirokawa
    • 学会等名
      EMN Meeting on Hydrogel Materials
    • 発表場所
      Peninsula Excelsior Hotel, Singapore
    • 年月日
      2016-05-09 – 2016-05-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 滋賀県立大学工学部材料科学科高分子機能設計研究室HP

    • URL

      http://www.mat.usp.ac.jp/polymer-chemistry/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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