| 研究課題/領域番号 |
17K05956
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
瀬古 典明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員 (10354953)
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| 研究分担者 |
植木 悠二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 併任 (50446415)
保科 宏行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (60446416)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 放射線照射 / RAFT重合 / エマルション重合 / グラフト重合 / 吸着材 / 放射光XAFS / 分子量分布 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高分子吸着材の合成手法として、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合と放射線エマルショングラフト重合とを融合させるというユニークな手法により、グラフトする高分子側鎖長及び高分子鎖間隔を制御し、水中に溶存する金属を効果的に捕集可能な高選択性吸着材を開発することを目的として実施した。
初年度は計画通り、エマルション重合により形成されるモノマーミセルの形状とサイズを汎用性のあるグリシジルメタクリレート(GMA)を用いて調べ、反応効率の高いミセルサイズを導出し、グラフト吸着材に必要な反応率(グラフト率)を従来の5分の1の線量で得られることを見出した。この知見を元に、2年目以降は、エマルション重合にRAFT重合を融合し、4-シアノ-4-((フェニルカルボノチオイル)チオ)ペンタン酸(CPPA)をRAFT剤としてGMAのグラフト重合系に共存させると、ラジカルを基点とするグラフト重合量が減少していることがわかった。これは、RAFT重合の特徴である連鎖移動による重合が進行し、グラフト側鎖が長さ方向に伸長していることを示している。加えて、同時に生成されるPGMAのNMR分析により、ポリマー鎖片末端にCPPA由来の官能基が固定化されていることが観測されたことから、確実に長さ方向に側鎖が伸長していることを示すことができた。さらに、モノマー/CPPA比を一定にして重合した場合、吸収線量と反応時間の増加とともにグラフト率は増加するが、相反してGMA濃度の増加とともに減少することがわかった。これは基材の内部ではなく、表層から外部へ伸長していることを示しており、エマルション重合を融合させたことにより表層から側鎖が伸長していることが言える。この特徴をいかしたEuとSmの吸着選択性評価では、RAFTを介在させて作製した吸着材が従来法の吸着材と比較して、表層により高密度に吸着基が導入したことにより吸着速度が向上していることがわかった。
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