| 研究課題/領域番号 |
17K05887
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
小林 元康 工学院大学, 先進工学部, 教授 (50323176)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | エラストマー / ポリマーブラシ / アニオン重合 / ポリイソプレン / ポジメチルシロキサン / 表面改質 / 表面開始重合 / 表面グラフト |
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| 研究実績の概要 |
基板表面に固定化した開始剤を起点として表面開始重合を行うことで、多様なポリマーを表面にグラフトする手法は有効な表面改質法として古くから研究されてきた。しかし、ポリイソプレンのようなエラストマーをグラフトするには技術的に困難を伴う表面開始アニオン重合を必要とするため、これまでの先行研究は極わずかしか存在していない。昨年度までの研究においてヘキサメチルシロキサン(D3)の表面開始アニオン重合を行ったところ、求核性の高いアニオン開始剤を用いても膜厚10 nm程度のポリマーブラシしか生成せず、開始剤の反応効率が低いことが明らかとなった。そこでH30年度の研究では、求核性の低いアニオン開始剤でも重合するエチレンオキシド誘導体の開環アニオン重合を試みた。ｔ－ブトキシカリウムやカリウムナフタレンを開始剤としてTHF中、グリシジルメチルエーテルの重合を試みたが、収率は10%程度にとどまり、数平均分子量も3000以下のポリエーテルしか得られなかった。モノマー濃度や重合温度、モノマーの精製法、添加ルイス酸の種類などを工夫しても収率の向上は認められなかった。現在、炭化水素系溶媒を用いて重合を検討している。
エラストマーと同様にガラス転移温度(Tg)の低い長鎖アルキルメタクリレートからなるポリマーブラシをシリコン基板上に合成し、少量のトルエンとともに貼り合わせたところ室温にて0.5 MPaの強度で接着することが明らかとなった。また、ポリマーブラシのグラフト密度、分子量、分子量分布が接着に与える影響を検討するため、種々の一次構造を有するPMMAブラシを調製した。PMMAブラシを対向するように重ね合わせて貼り合わせ、熱接着させると接着強度は特定の分子量分布、グラフト密度、分子量の時に最大となることが明らかになった。接着界面における分子鎖の構造が大きな影響を与えていると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
30年度の研究にて、表面開始アニオン重合によるポリエーテルの合成を試みているが、高分子量体が得られておらず、当初の予定よりも研究は遅れている。しかし、ポリマーブラシの分子量分布やグラフト密度など一次構造が接着強度に与える影響が詳細に明らかになり接着の時空間制御に必要な基礎的な知見は蓄積しつつある。また、ポリマーブラシの接着に関する相互作用について成果を論文として発表することができた。これをふまえ、今後の研究計画を修正する必要があるが、大幅な変更は不要であり、予定通り目標を達成できると見込まれる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最大の目標は十分な膜厚を有する表面グラフト化エラストマーを表面アニオン重合法により合成する点にある。開環アニオン重合によるポリエーテルの合成に着手し、その最適な条件検討を行う。また、最終年度の計画として成果を論文化するだけでなく、化学教室などのアウトリーチ活動による成果の公開を計画している。
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