| 研究課題/領域番号 |
17H03116
|
|---|
| 研究機関 | 神戸大学 |
|---|
研究代表者 |
南 秀人 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20283872)
|
|---|
| 研究分担者 |
鈴木 登代子 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (40314504)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 高分子材料合成 / 高分子微粒子 / 水素結合 |
|---|
| 研究実績の概要 |
29年度は微粒子構造体形成法の概念を確立にむけて，主に以下の内容を行った。
１）水素結合による高分子構造体のカギとなる分散安定剤について，シード分散重合での分散安定剤の導入量（定量）および分子量と粒子径が構造体に与える影響の検討をおこなった。分散重合での分散安定剤量は，グラフトされている者で２～10wt％であり，表面に存在させる量としては十分量であることを明らかにした。さらにサブミクロンサイズのヤヌス状粒子も合成し粒径と分散安定剤の分子量について会合挙動との相関を検討した。その結果，これまでの検討でミクロンサイズでは十数個程度の一次元鎖状粒子構造体しかできなかったが，サブミクロンサイズでは会合数が４０以上の構造体が見られ，この現象は温度を上げることにより，顕著に観察された。これはブラウン運動がはげしくなり粒子同士の衝突が頻繁となり水素結合が促進されることが考えられた。
２）微粒子構造体のビルディングブロック粒子として，粒子自体に機能を持たせるポリイオン液体粒子や，球状だけでなく，異形粒子についてもその合成の検討をおこなった。特に異形粒子は，球状粒子とは違う会合構造になることが予想され，非常に興味深い。本年度，当研究グループにて，非常に簡便でこれまでの合成法および形状とは違う棒状ポリスチレン粒子の合成に成功した。形状は，これまで機械的な方法で報告されている紡錘状の棒状粒子とは違い，円柱状を有している。さらにその合成方法は，高分子容器中で撹拌するだけというもので，収率も高く（ほぼ１００％），他の高分子微粒への適用についても可能性を明らかにした。そのメカニズムについては未解明であるが，高分子溶液中でのポリスチレン粒子の可塑化および撹拌流れ応力による変形であることを示唆する結果を得ている。今後，分散安定剤の局在化などを検討してビルディングブロック粒子としての応用に発展させる。
|
| 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
交付申請書に記載した平成29年度の研究計画は、①粒子上にグラフト化している分散安定剤の定量化（分散安定剤の含有量）をおこない，分散安定剤の種類による重合条件によるグラフト効率など合成の最適条件を検討する。②制御/リビングラジカル重合の一つであるRAFT重合により，自身でも合成を行い，最適条件を検討し，さらに分子量の違うビルディングブロック粒子を合成する。③溶媒吸収放出法により，モルフォロジーの再構築をおこなう。その際，界面張力を調整することにより，コアシェル粒子からヤヌス状への変化することがわかっている。相分離を効率よく起こさせるためのポリマーの種類，分散安定剤の種類による影響を検討する。④これまで得られている一次元鎖状構造と形成温度の影響を検討する。温度の上昇と共に粒子運動もおおきくなることから鎖長の延長が期待されるが，同時に粒子運動による水素結合の開裂も懸念される。その挙動について，最初に，構造の明確な上記の半球状ヤヌス粒子を用いて，顕微鏡上で温度を変えながらその会合挙動を検討するであった。①④に関しては，沈降の影響を最小にするためにサブミクロンサイズのヤヌス粒子の合成を検討し，分散安定剤の定量および粒子構造体の温度による影響を明らかにした。②については，国際共同研究によりRAFT重合の技術を導入し，ブロックポリマーの合成などに成功しており，目的は十分に達成出来ると考えている。③に関しては当初の計画から少し変更があるものの，その過程において，これまで報告例のない円柱棒状の形態を有するポリスチレン粒子の合成に成功しており，学会発表も行った。これら異形粒子に関しては，本課題の主題である微粒子構造体の展開が大きく発展するをすることが期待され，来年度への新し一つのテーマとするなど，研究計画は順調に推移しており，十分な研究成果と知見を得られたと考えている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
昨年度に引き続き詳細な粒子構造制御についての検討を行う。具体的には，１）シード分散重合が難し組合せについては，シラス多孔質ガラス（SPG）膜乳化装置を用いて粒子径が均一な液滴を作製し，溶媒蒸発法を利用して単分散な複合粒子を合成し，ビルディングブロック粒子の作製を試みる。２）検討の中で作製してきたビルディングブロック粒子の構造（分子量および相互作用点）と実際，それより得られる水素結合による粒子構造体との相関を観察し，さらにその相互作用点を明らかにするため，粒子の相互作用点に蛍光ラベリング（蛍光モノマー）をおこない，共焦点レーザー顕微鏡によりその検討・評価を行う。３）これまでは，複合微粒子のそれぞれの体積分率，相分離挙動および分散安定剤の分子量などにより，その相互作用点の制御を目指してきたが，申請者がこれまで行ってきたゼロ次構造の制御をもとにより複雑な相互作用点を持った（例えば三相に相分離した粒子や，ゴルフボールの様に多くの結合点をパッチ的に有する表面など）複合粒子の合成をおこなう。４）二点かつ同表面積をもつヤヌス状ビルディングブロックについては，鎖状構造を持つことを明らかにしてきたが，上記の様に面積をどちらか多くに変化させた粒子，さらに，三相（もしくは体積比の異なる）にわかれた粒子についての粒子構造体の形成を検討する。面積を変えることにより相互作用点が実質増加し，デンドリックな構造や三相粒子を用いることにより，意図的な網目構造が出来ることが期待される。５）昨年度，その合成法を新たに見出した円柱棒状粒子についても合成条件および機構について検討を重ね，さらにその棒状粒子のゼロ次構造と得られる構造体の相関について幾何的予測と実験的結果により明らかにしていく。
|
