2017 Fiscal Year Research-status Report
高校化学をより印象深くするための新しい高分子化学教材の探求と開発
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17K00966
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| Research Institution | Aichi University of Education |
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Principal Investigator |
長 昌史 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (50332721)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉崎 武尚 京都大学, 工学研究科, 教授 (90230705)
中村 洋 京都大学, 工学研究科, 教授 (90243162)
井田 大地 京都大学, 工学研究科, 助教 (80610518)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高分子化学 / 機能性高分子化合物 / 吸水性ポリマー / 温度応答性ゲル / 光硬化性樹脂 / 高校化学 / 化学教育 / 化学教材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高校化学で合成高分子化合物の教育・実習に利用できる新しい高分子化学実験教材の探求・開発を行うことである。高校化学の高分子化学の単元における機能性高分子化合物の扱いは、その名称と性質を紹介するにとどまり、具体的に利用することができる教材はほぼ無いのが実情である。本研究では、高校化学において利用できる機能性高分子化合物の教材を開発し、高校化学における高分子化学の内容をより印象深いものにすることを目標にしている。具体的な機能性高分子化合物の教材として、「吸水性ポリマー」「温度応答性ゲル」「光硬化性樹脂」を予定している。
平成29年度においては、まず、吸水性ポリマーの合成方法の確立を目指した研究を進めた。ポリアクリル酸水溶液を、pH7になるように水酸化ナトリウム水溶液で中和したのち、グリセロールジグリシジルエーテル，またはエチレングリコールジグリシジルエーテル，またはポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを添加し80℃で2時間反応させることでポリアクリル酸の架橋反応が進行し、ポリアクリル酸ハイドロゲルを生成した。そのハイドロゲルを、凍結乾燥法で乾燥させることで吸水性ポリマーを作成した。いずれの架橋剤を用いた場合も、作成した吸水性ポリマーは、自重の数百倍の純水を吸水することが分かった。吸水率は、架橋剤の種類と架橋密度に依存することを明らかにした。吸水性ポリマーの合成方法が確立したので、今後は吸水性ポリマーの教材化を進めていく。
また、同年度において、温度応答性ゲルについて、温度変化によるゲル体積の変化を観察しやすくするために、ゲルの染色方法の探索を行った。ポリ-N-イソプロピルアクリルアミドのハイドロゲルの染色には、染料としてオレンジ-IIを用いることが適していることを明らかにした。
また、ポリビニルアルコールから作られるゲル教材に関する研究成果を論文にまとめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
吸水性ポリマーの合成方法はほぼ確立している。したがって、吸水率に関するより詳細な調査と、化学教材としての利用方法を確立する段階に来ている。
温度応答性ゲルに関しては、合成方法は確立しており、視認性を高めるための染色が可能であることが確認された。したがって、化学教材としての利用方法を確立する段階に来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
吸水性ポリマーの吸水率の詳細な調査と化学教材としての利用方法の確立、温度応答性ゲルの視認性を高めるための実験と化学教材としての利用方法の確立を推進していく。光硬化性樹脂に関しては研究に着手する。
また、当初の研究対象にあげた３つの機能性高分子化合物以外にも、化学教材として利用可能な対象を見つけ、その調査・研究も推進していくことを考えている。
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