| 研究課題/領域番号 |
18J21706
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
広重 聖奈 信州大学, 総合医理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| キーワード | ラテックスフィルム / エラストマー微粒子 / ロタキサン架橋剤 |
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| 研究実績の概要 |
本課題の研究目的の一つである強靭な微粒子フィルムを作製するためには、そもそも微粒子フィルムが脆いと言われている要因である微粒子界面間に着目することは必要不可欠である。そこで今回は、微粒子フィルムをアニーリングすることで微粒子界面のポリマー鎖の相互貫入を促進させ、本微粒子フィルムの力学的特性のさらなる向上、およびロタキサン架橋微粒子フィルムの強靭性メカニズムを明らかにすることを目的に実験を行った。自然乾燥によって作製したフィルムは、ロタキサン架橋剤(RC)および化学架橋剤の仕込み量を増加させると、破断エネルギーは小さくなった。これは、架橋点間距離の減少に伴い、微粒子表面の高分子鎖の絡まり合いが生じにくくなるため、微粒子界面からの破断が生じやすくなったと考えられる。次に微粒子のガラス転移温度よりも十分に高い温度で微粒子フィルムをアニーリングした場合、ほとんどのフィルムにおいてアニーリング後に破断ひずみ・破断応力は大きくなる傾向を示し、その積である破断エネルギーは、アニール時間の1/2乗の間に、一定時間まで直線関係が認められた。化学架橋微粒子フィルムを用いた場合は、微粒子内部の架橋剤量が増えるとラテックスフィルムの破断エネルギーは減少したが、ロタキサン架橋した微粒子のフィルムは、微粒子内部のRCの仕込み量が増えても破断エネルギーは減少せず、むしろ増加傾向を示した。これは、RCの導入量が増えても、アニーリング時に架橋点が可動であるため、十分な相互貫入が生じ、さらに微粒子表面から破断しにくくなることで内部のRCの緩和効果がより顕著に表れたためだと予測される。以上の結果から、RCを導入したラテックスフィルムは化学架橋剤とは異なり、アニーリング処理により力学的特性を飛躍的に向上できることを明らかにした。本成果は筆頭著者として学術論文に掲載され、各種国内学会、国際学会で発表を行った。
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| 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
当該年度において、研究テーマは進展していると考えられる。本年度は、微粒子界面の相互貫入に着目し、ラテックスフィルムのさらなる強靭化を目指して実験を行ってきた。既報と同様に、化学架橋微粒子からなるラテックスフィルムは、アニーリング後に示す各フィルムの破断エネルギーは架橋剤の増加に伴い減少する傾向にあった。しかし、開発したロタキサン架橋微粒子のラテックスフィルムは、アニールに伴い増加傾向にあった。これは、微粒子内部の架橋点が動くことにより、アニーリングの際に微粒子表面間の高分子鎖がより絡まり合いやすくなったと結論付けている。本結果は筆頭著者として論文を執筆し、アクセプトされたため、おおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
① ロタキサン架橋構造が微粒子フィルムの力学的特性に与える影響の調査
微粒子内部に導入するロタキサン架橋剤の可動領域を拡張し、微粒子フィルムのさらなる機能性向上のため、ロタキサン架橋剤の軸鎖長を変化させた微粒子フィルムをそれぞれ作製し、架橋点のミクロな変化がマクロな微粒子フィルムの力学的特性にどのような影響を与えるか調査を進めている。
② 微粒子フィルム評価の確立
本研究の目的の一つである微粒子フィルムの強靭性のメカニズムの解明には、微粒子の形状(変形)、微粒子界面間の相互貫入を詳細に調査することは必要不可欠である。現在、原子間力顕微鏡法や散乱法等の多角的評価法により、微粒子の変形や力学的特性がどのように変化するのか調査を行っている。
③ 生体適合性微粒子の開発
上記以外にも、生体適合性を示す高分子微粒子の合成・フィルムの力学的特性の向上等にも携わり、微粒子フィルムのさらなる機能化の向上にも努めている。
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