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2017 年度 実施状況報告書

ジエン骨格を特徴とするゴム材料の合成と高機能ゴム材料開発のためのモデル構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K17742
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

戸田 智之  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (60709335)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード合成ゴム / 均一系触媒 / 配位重合 / 錯体 / 共役ジエン / 高分子反応 / 共重合 / デンドラレン
研究実績の概要

本研究では、遷移金属錯体触媒による配位重合を用いた汎用ジエン類とデンドラレンとの共重合により、ポリマー内部に共役ジエン骨格を有するポリマー材料の開発ならびにこれを用いる新規ゴム材料開発の基礎的な知見を得ることを目的としている。
交差共役系化合物であるデンドラレンは、アニオン重合によって主鎖に共役ジエン骨格を有するポリマーを与えることがわかっている。しかしながらこの化合物のその他の重合性については未解明な部分が多く残っている。そこで本年度はチタン錯体を用いて、2-ヘキシル[3]デンドラレン、2-フェニル[3]デンドラレンおよび2-トリメチルシリル[3]デンドラレンの配位重合を行い、その重合性を明らかにしてきた。さらに共役ジエンとしてイソプレンを選択し、これとの共重合についても検討し、新しい材料としての可能性を探索してきた。
[3]デンドラレンとして2-ヘキシル[3]デンドラレンの重合を行ったところ、イソプレンと比較して重合は遅いもののポリマーを得ることができた。NMR測定の結果、得られたポリマーのミクロ構造についてはビニル付加ではなく共役付加による構造のみが得られていることがわかり、これはTHF中、低温でアニオン重合した際と同様の結果であった。分子量分布は2.1とやや広かったが、単峰性であり、一般的な遷移金属錯体触媒による重合結果と一致している。一方、2-フェニル[3]デンドラレンの重合では、重合中では可溶性であるものの、再沈殿後には不溶性ポリマーを与えた。これについては次年度に詳細を明らかにしていく予定である。また2-トリメチルシリル[3]デンドラレンについては重合が進行しなかった。イソプレンと2-ヘキシル[3]デンドラレンの共重合においてはランダム共重合が進行することがわかった。この点についてはアニオン重合の場合とは対照的な結果であり、配位重合の優位性が示されたと言える。

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

現在までにシクロペンタジエニル配位子を有するハーフメタロセン型トリクロロチタン錯体とメチルアルミノキサンを組み合わせた触媒系を用いて、デンドラレン類の配位重合ならびにイソプレンとの共重合について検討し、重合性を明らかにしてきた。
当初の計画通りであり、研究計画はおおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

1. 2-フェニル[3]デンドラレンの重合性の解明
先にも述べたように、チタン錯体とメチルアルミノキサンの組み合わせにより2-ヘキシル[3]デンドラレンの単独重合が進行し、可溶性ポリマーが得られるものの、2-フェニル[3]デンドラレンの重合では、不溶性ポリマーを与えることがわかっている。この置換基の効果を明らかにするため、重合条件の再検討を行い、2種類の[3]デンドラレンのモノマーとしての重合性の違いを明らかにする。またイソプレンとの共重合も行うことで、多角的検討によるアプローチにより2-フェニル[3]デンドラレンの重合性を解明する。
2. 触媒系の探索
デンドラレンの配位重合に対し、より適した触媒系の探索を行う。具体的には均一系分子性錯体触媒を中心に検討し、イソプレンなどの共役ジエン類との共重合についても展開していく。
さらにここまで得られた知見をもとに、[4]デンドラレンの配位重合についても検討し、新しい材料探索を進める。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anionic polymerization of 2-hexyl[3]dendralene2018

    • 著者名/発表者名
      Y, Takamura, K. Takenaka, T. Toda, H. Takeshita, M. Miya, T. Shiomi
    • 雑誌名

      Macromol. Chem. Phys.

      巻: 219 ページ: 1700046

    • DOI

      10.1002/macp.201700046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anionic Polymerization of 2-Phenyl[3]dendralene Using Lithium-based Initiators2018

    • 著者名/発表者名
      Y, Takamura, T. Toda, M. Miya, K. Takenaka, T. Shiomi
    • 雑誌名

      e-Journal of Soft Materials

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

  • [雑誌論文] Molecular Aggregation States and Physical Properties of Syndiotactic Polystyrene/Hydrogenated Polyisoprene Multiblock Copolymers with Crystalline Hard Domain2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Higaki, K. Suzuki, Y. Kiyoshima, T. Toda, M. Nishiura, N. Ohta, H. Masunaga, Z. Hou, A. Takahara
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 ページ: 6184-6191

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b01193

    • 査読あり
  • [学会発表] ビスインドリル配位子を持つチタン錯体によるエチレン重合活性2017

    • 著者名/発表者名
      葛西侑毅, 戸田智之, 西井圭, 岡崎雅明, 太田俊
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 配位重合およびアニオン重合によって得たポリ(2-ヘキシル[3]デンドラレン)のミクロ構造2017

    • 著者名/発表者名
      高村祐貴、戸田智之、宮正光、竹中克彦
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 単純な希土類塩化物触媒系による植物由来ジエンモノマーの重合2017

    • 著者名/発表者名
      西井圭, 松本享典, 石崎直, 太田俊, 戸田智之
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] The bio-polymer synthesis from green alga Botryococcus braunii2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kaneko, Suguru Yanagiya, Tomoyuki Toda, Itaru Miura, TakamasaYamaguchi, Katsuhiko Takenaka, Katsuyuki Tsuda, Hiroshi Matsuura
    • 学会等名
      2nd STI-Gigaku 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Stereoselective Polymerization of Bio-renewable Myrcene Using New Simple Catalyst Systems Based on Rare-Earth-Metal Chlorides2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sato, Nao Ishizaki, Kyosuke Matsumoto, Shun Ohta, Tomoyuki Toda, Kei Nishii
    • 学会等名
      2nd STI-Gigaku 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 11-Bromoundec-1-ene as co-monomer for synthesis of brominated polyethylene2017

    • 著者名/発表者名
      Itaru Miura, Katsuhiko Takenaka, Tomoyuki Toda
    • 学会等名
      2nd STI-Gigaku 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 一酸化炭素とヒドロキシアルケンを用いた新規ポリエステルの合成2017

    • 著者名/発表者名
      黄 秋源, 宮 正光, 戸田 智之, 竹中 克彦
    • 学会等名
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
  • [学会発表] アクリル酸長鎖アルキル、アクリル酸エチルの共重合と生成ポリマーの熱物性2017

    • 著者名/発表者名
      代 勝尭, 宮 正光, 戸田 智之, 竹中 克彦
    • 学会等名
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
  • [学会発表] シクロオクタテトラエニル配位子を有するジルコニウム錯体のエチレン重合活性2017

    • 著者名/発表者名
      山口 剛正, 竹中 克彦, 戸田 智之, 宮 正光
    • 学会等名
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
  • [学会発表] メタロセン触媒を用いたω-ブロモアルケンの共重合による臭素化PE、臭素化EPMの合成2017

    • 著者名/発表者名
      三浦 周, 竹中 克彦, 戸田 智之, 宮 正光
    • 学会等名
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
  • [備考] 長岡技術科学大学物質材料工学専攻 高分子材料化学研究室 ホームページ

    • URL

      http://mst.nagaokaut.ac.jp/polymer/

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公開日: 2018-12-17  

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