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2016 年度 実績報告書

表面官能基化ZrO2ナノ微粒子を用いた高透明ハイブリッド材料の新展開

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00721
研究機関山形大学

研究代表者

川口 正剛  山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (00204694)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード有機無機ハイブリッド / 透明材料 / 屈折率制御 / 表面処理 / 光学材料 / ナノ微粒子 / チオール-エン反応 / エポキシ樹脂
研究実績の概要

水中に分散している無機ナノ微粒子を用いて1次粒子径を保ったまま有機溶媒に相移動させながら同時に表面疎水化処理化を行うユニークな表面機能化方法を見いだした。この方法で表面処理したNPsは、様々な有機媒体中にナノ分散できるだけでなく、高分子マトリックス中にもナノ分散させることが可能であり、透明性を損なうことなく高屈折率なハイブリッドバルク材料を与える有用な元素ブロックである。今年度は、この手法をより一層発展させるために以下の項目について検討を行った
1. ZrO2 NPsのTEMおよびSAXS測定を行い、粒子径分布を考慮した散乱関数と比較検討を行うことによって精密特性解析手法を確立した。この手法の開発によって、得られるハイブリッド材料のより精密な解析が可能となった。また、ZrO2 NPsの密度を決定する手法を提案し、決定した。NPsの密度はバルクの値よりも小さくなることを実験的に証明した。
2.これまでZrO2 NPsの表面処理剤としては主にカルボン酸が有用であることを報告してきたが、逐次系ポリマーに対しては耐熱性が低下するなどの問題点があった。そこで、エポキシ樹脂モノマーを表面処理剤としてZrO2表面に修飾させることで、直接ZrO2微粒子をモノマー中にナノ分散させ、その場重合させることで“見かけ上”表面処理剤フリーでZrO2を導入した各種エポキシハイブリッド材料の合成法を確立した。
3. 光硬化反応を用いることで容易に重合・硬化できるthiol-ene樹脂に着目し、ZrO2ナノ微粒子を凝集することなく有機モノマー中に分散可能な表面処理剤の設計およびthiol-ene反応可能な部分を有するZrO2ナノ微粒子を用いたハイブリッド材料の創製について検討を行い、種々の基礎的な知見を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 3件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Dimensional Characterizations from Rod Stars to Brushes of Polymers with a Low Degree of Polymerization2017

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, M.; Takahara, A.; Kawaguchi, S.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 ページ: 324-331

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b02251

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ロットブラシの主鎖剛直性について2017

    • 著者名/発表者名
      菊地 守也, 齋藤 悠太, 鳴海 敦, 川口正剛
    • 雑誌名

      高分子論文集

      巻: 74 ページ: 64-74

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ZrO2ナノ微粒子含有熱硬化性および熱可塑性ハイブリット光学材料の創製2017

    • 著者名/発表者名
      5.榎本 航之, 菊地 守也, 鳴海 敦, 川口正剛
    • 雑誌名

      色材協会誌

      巻: 90 ページ: 72-79

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Maltotriose-conjugation to a Fluorinated Chlorin Derivative Generating a PDT Photosensitizer with Improved Water-solubility2016

    • 著者名/発表者名
      Narumi, A.; Tsuji, T.; Shinohara, K.; Yamazaki, H.; Kikuchi, M.; Kawaguchi, S.; Mae, T.; Ikeda, A.; Sakai, Y.; Kataoka, H.; Inoue, M.; Nomoto, A.; Kikuchi, J.; Yano, S.
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 89 ページ: 3350-3353

    • DOI

      10.1039/c6ob00276e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ring Expansion-controlled Radical Polymerization: Synthesis of Cyclic Polymers and Ring Component Quantification Based on SEC-MALS Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Narumi, A.; Hasegawa, S.; Yanagisawa, R.; Tomiyama, M.; Yamada, M.; Binder, W. H.; Kikuchi, M.; Kawaguchi, S.
    • 雑誌名

      React. Funct. Polym.

      巻: 104 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.reactfunctpolym.2016.04.013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 水中におけるPEGのコンフォメーション2016

    • 著者名/発表者名
      川口 正剛
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 65 ページ: 292-294

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ハイブリット透明エポキシ材料2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 航之, 菊地 守也, 鳴海 敦, 川口 正剛
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 36 ページ: 25-33

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 機能性高分子微粒子の設計2017

    • 著者名/発表者名
      川口 正剛
    • 学会等名
      平成28年度 KAST 教育講座第IV期
    • 発表場所
      かながわサイエンスパーク
    • 年月日
      2017-01-24 – 2017-01-24
    • 招待講演
  • [学会発表] SEC-VIS-MALS法による高分子特性解析の基礎と応用2016

    • 著者名/発表者名
      川口 正剛
    • 学会等名
      高分子物性評価セミナー
    • 発表場所
      グランパークプラザ田町
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-01
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面処理剤フリー有機-無機ハイブリッド化手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 航之
    • 学会等名
      2016高分子学会東北支部研究発表会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2016-11-10 – 2016-11-11
    • 招待講演
  • [学会発表] ZrO2/シリコーンハイブリッド微粒子の創製2016

    • 著者名/発表者名
      太田 耀寛, 榎本 航之, 菊地 守也, 川口 正剛
    • 学会等名
      2016高分子学会東北支部研究発表会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2016-11-10 – 2016-11-11
  • [学会発表] エポキシドをベースとした有機-無機ナノハイブリットフィルムの特異な光学特性2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 航之, 菊地 守也, 鳴海 敦, 川口 正剛
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] 光硬化反応を用いた有機無機ハイブリッド光学材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      青山 博, 榎本 航之, 菊地 守也, 川口 正剛, 松川 公洋
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] ラジカル開始機能を有するZrO2を用いた熱可塑透明材料の合成2016

    • 著者名/発表者名
      日野 俊輔, 山下 智之, 榎本 航之, 菊地 守也, 川口 正剛
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] シリコーン-ZrO2ハイブリット材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      日野 俊輔, 榎本 航之, 菊地 守也, 鳴海 敦, 川口 正剛
    • 学会等名
      平成28年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      いわき明星大学
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-11
  • [学会発表] 一次元規制ATRPによる可溶性ラダーポリマーの合成2016

    • 著者名/発表者名
      山口 敏夫, 菊地 守也, 鳴海 敦, 川口 正剛
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [学会発表] エポキシドをベースとした有機-無機ナノハイブリット光学材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 航之, 菊地 守也, 鳴海 敦, 川口 正剛
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [学会発表] Thiol-ene反応を用いた有機無機ハイブリット光学材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      青山 博, 榎本 航之, 菊地 守也, 鳴海 敦, 松川 公洋, 川口 正剛
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [図書] 元素ブロック材料の創出と応用展開2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 航之, 菊地 守也, 川口 正剛
    • 総ページ数
      265(137-151)
    • 出版者
      CMC出版
  • [図書] エポシキ樹脂の○○化/機能性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 航之, 菊地 守也, 川口 正剛
    • 総ページ数
      287(145-160)
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
  • [図書] ポリマーナノコンポジットの開発と分析技術2016

    • 著者名/発表者名
      川口 正剛
    • 総ページ数
      232(220-232)
    • 出版者
      CMC出版

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公開日: 2018-01-16  

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