| 研究領域 | 元素ブロック高分子材料の創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H00767
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
藤井 秀司 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (70434785)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 元素ブロック / 高分子微粒子 / コロイド安定性 / 静電相互作用 / フィルム |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、リン酸基を含有する有機高分子シード粒子の精密合成を行う。次いで、シード粒子に対し、無機イオン、ナノ粒子を静電相互作用を駆動力として導入し、原子・ナノ粒子レベルで有機無機成分がハイブリッドした高分子微粒子材料の創出を行う。ハイブリッド化条件と、生成微粒子のコロイド安定性、構造の因果関係について詳細に検討し、元素ブロック高分子微粒子のデザイン・合成技術の確立を目指す。平成27年度は、下記2項目について検討を行った。
（1）有機高分子シード粒子の精密合成および評価
高分子微粒子合成法を駆使し、化学組成、粒子径、粒子径分布の制御されたリン酸基を有するサブミクロンメートルサイズのシード粒子の精密合成を行った。具体的には、リン酸基を有するビニルモノマー（acid phosphoxy ethyl methacrylate, 3-chrolo-2-acid phosphoxy propylmethacrylate等）の分散重合により、6か月以上コロイド安定性を維持する高分子ラテックスの合成に成功した。生成粒子の化学組成、粒子径、粒子径分布、コロイド安定性について、赤外分光分析装置、元素分析装置、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、動的光散乱法を用いて評価した。
（2）静電相互作用を利用する元素ブロック高分子微粒子の創出
項目（１）にて合成した高分子微粒子に、無機イオン（元素ブロック）を添加することで、有機と無機が原子・ナノ粒子レベルでハイブリッドした元素ブロック高分子微粒子の合成を行った。具体的には、Caイオンを元素ブロックとして採択し、その添加条件が、生成粒子の構造・化学組成・コロイド安定性に与える影響を精査した。その結果、Caイオンは架橋剤として機能することが明らかになり、添加濃度の増加とともに、元素ブロック高分子微粒子が剛直になり、乾燥後も球状形状を保つことを確認した。また、Caイオン添加後も、元素ブロック高分子微粒子はコロイド安定性を保つことも明らかになった。
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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
平成27年度の研究計画通り、分散重合法により、リン酸基を含有する有機高分子シード粒子の精密合成・評価を行った。さらに、シード粒子に無機元素ブロックを導入することで元素ブロック高分子微粒子の合成に成功し、計画通り目標を達成することができた。また、また、領域研究メンバーとの共同研究を通じて、「元素ブロック高分子材料」の可能性の追求を行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度以降も、当該新学術領域研究のメンバーとの連携を通じて、「元素ブロック」の学理の体系化に努める。具体的には、下記のとおり研究を推進する。
平成27年度に合成した元素ブロック高分子微粒子の水分散液を、基板上に塗布・乾燥させることでラテックスフィルムを作製し、その構造・機能評価を行う。生成フィルムの表面構造、内部構造を原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡および超薄切片の透過型電子顕微鏡観察により評価する。また、粒子の最低フィルム造膜温度を最低造膜温度測定装置を利用し測定することで、フィルム作製条件を精査する。また、フィルムの耐火性、引っかき硬度、光透過性を、耐火実験、引っかき硬度試験機、紫外可視分光光度計を利用し評価する。また、サブミクロンメートルサイズの粒子で、電子顕微鏡による内部構造評価が困難な場合、ミクロンメートルサイズのシード粒子を作製し、良好な電子顕微鏡像の取得に努める。
得られた結果を取りまとめ、学会発表、論文投稿を行う。平成27年度、平成28年度で取得する基礎的データを有機的に繋げることで、真に使える「元素ブロック高分子材料」開発の実現に向けた足掛かりとしたい。
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| 備考 |
下記サイトで研究がハイライト
http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/10/liquid-marble-glue-pressure-sensitive-adhesive
https://www.newscientist.com/article/dn28489-powdered-glue-goes-on-dry-and-sticks-when-squished/
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