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2023 年度 実施状況報告書

立体選択性コントロールを鍵とする自己修復型エラストマーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K04869
研究機関小山工業高等専門学校

研究代表者

西井 圭  小山工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (00552928)

研究分担者 加藤 岳仁  小山工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90590125)
植田 泰之  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 博士研究員 (90879727)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
キーワードペンタジエン / イソタクチック構造 / トランス-1,4-構造 / 希土類錯体 / 熱可塑性エラストマー
研究実績の概要

有機金属触媒を用いた高活性,高立体特異的(cis-1,4- / trans-1,4- / 3,4- / 1,2-)ブタジエンあるいはイソプレン重合に関する報告例は多い.しかし,(E)-1,3-ペンタジエンのイソタクチック-トランス-1,4-特異的重合の報告例は少なく,新規触媒系の開発が必要である.最近ハーフサンドイッチ型希土類錯体触媒系が様々なアルケン類,ジアルケン類の重合反応に高活性,高立体特異性を示すことが知られている.そこで,本研究ではシクロペンタジエニル配位子誘導体を有するガドリニウム錯体をトリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラートで活性化させて,トルエン中,25 °Cで(E)-1,3-ペンタジエン重合を行った.その結果,本錯体触媒系で得られたポリペンタジエンは比較的高分子量(Mn = 199 800)であった.とくに,ポリマーのイソタクチック(isotactic)構造選択率(mm)を示す値はmm > 95%およびトランス-1,4-構造選択率(trans-1,4)を示す値は trans-1,4 = 98%を有するisotactic-trans-1,4-ポリペンタジエンが合成できた.さらに,混合溶媒中(トルエン + 極性溶媒)で上記と同様の重合を行ったところ,Mn = 129 700,mm = 83%,trans-1,4 = 92%のポリマーが得られた.本ポリマーは引張強度(> 9.0 MPa),伸び率(> 2900%)ともに優れた材料であることを確認した。

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

本研究課題の進捗状況において上記区分を選択した理由を示す.申請時に計画していた「高い伸び率および引張強度を有する熱可塑性エラストマーの合成」に関しておおむね目標を達成できたと考えている.さらに「ポリマーの物性評価」について,目標値は未達成であるが,改善する方向性を確認できた.

今後の研究の推進方策

前年度、すでに混合溶媒中で「高性能熱可塑性エラストマーの合成」について知見が得られた.よって,今年度は極性溶媒量を調節し「迅速な自己接着あるいは自己修復性」が発現する合成条件を見出すことに挑戦する.

次年度使用額が生じた理由

昨年度、人件費を計上したが、該当業務の支援員を雇用できなかった。このため、未使用予算が発生した。昨年度末から、引き続き支援員を募集し、今年度は雇用できた。よって、計画通りに使用予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Synthesis and tensile properties of biomass-based cis-1,4-polybutadiene using erythritol-derived 1,3-butadiene as a monomer2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Toda, Yuhi Sasakawa, Katsuhiko Takenaka, Kosuke Yamaguchi, Yoshinao Nakagawa, Kei Nishii, Yo Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Applied Polymer Science

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/app.55401

    • 査読あり
  • [学会発表] (2-methylbenzimidazole)2NiCl2錯体によるイソプレンのcis-1,4-選択的重合およびイソプレン-スチレン共重合2024

    • 著者名/発表者名
      蓮見正仁,塚原翔, 植田泰之, 加藤岳仁, 戸田智之, 太田俊, 西井圭
    • 学会等名
      日本化学会 第104春季年会 (2024)
  • [学会発表] 単座または二座ベンゾイミダゾール系配位子を持つニッケルジクロリド錯体を 用いたイソプレンおよびスチレンの重合2023

    • 著者名/発表者名
      蓮見正仁, 谷川青空, 塚原翔, 植田泰之, 戸田智之, 太田俊, 西井圭
    • 学会等名
      第72回高分子討論会 2023年
  • [学会発表] ネオジム触媒系によるバイオマス組成ブタジエン重合における微量水分の影響2023

    • 著者名/発表者名
      西井圭, 早乙女光紀, 戸田智之, 中川善直, 中村洋
    • 学会等名
      第72回高分子討論会 2023年
  • [学会発表] ビス(ベンゾイミダゾール)配位ニッケルジクロリド錯体を用いた 立体特異的スチレン重合2023

    • 著者名/発表者名
      西井圭, 塚原翔, 宮田翔太, 植田泰之, 戸田智之, 太田俊
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会 2023年

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公開日: 2024-12-25  

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