固相で実現する「進化型」高分子主鎖変換反応の開発と自己修復材料への応用

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K21219
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 高坂 泰弘 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90609695)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• キーワード: 共役置換反応 / メカノケミカル重合 / メカノケミカル分解 / 主鎖切断 / 不飽和ポリエステル / ビトリマー

研究成果の概要

ビス[2-（ブロモメチル）アクリレート]とジカルボン酸のメカノケミカル重合は，3級アミン触媒で加速し，特に直線的な構造をもつ固体モノマーで高重合度ポリマーが得られた．この手法は，難溶性モノマーの重合で特に効力を発揮した．得られたポリ共役エステルとジエチルアミンをミキサーミルで混合したところ，共役置換反応を生じて主鎖切断した．ポリマーはガラス状態でも分解するが，ポリマー鎖の相互作用が強いほど分解しにくかった．最後に，アクリル酸とアクリル酸エチルの共重合体をビス[2-（ブロモメチル）アクリレート]で架橋して，3級アミン触媒存在下で架橋点が組換わり，プレス成形や応力緩和が可能なビトリマーを得た．

自由記述の分野

高分子化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

室温，常圧，短時間，無溶媒で重合する，低環境負荷なポリエステル製造法を提供した．また，従来合成困難であった，難溶性モノマーの重合も実現した．さらに，同じ反応機構・プロセスでの高分子分解も実現した．研究では反応解析を容易にするため，合成と分解が不可逆的に進行する系を採用したが，その成果は，メカノケミカルな共役置換反応を酢酸等によるカルボン酸交換反応に応用した，ケミカルリサイクルへの可能性を示した．研究の終盤では，プレス成形や応力緩和が可能なビトリマー材料を創成した．この材料は自己修復性等も期待されることから，さらなる研究に繋がっている．