2019 Fiscal Year Annual Research Report
可逆的な分岐ー線状高分子トポロジー変換可能なABCトリブロックコポリマーの創製
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18H02018
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高田 十志和 東京工業大学, 物質理工学院, 特任教授 (40179445)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中薗 和子 東京工業大学, 物質理工学院, 特任助教 (30467021)
打田 聖 東京工業大学, 物質理工学院, 講師 (70343168) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | トポロジー効果 / ロタキサン / ブロック共重合体 / トポロジー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、複数の高分子鎖の連結点へのロタキサン構造の導入により高分子トポロジー変換が可能になる特性をさらに発展させ、外部環境や刺激によって生ずる「動的な連結点のミクロな分子応答」が最終的に「マクロな分子の自律的な集合（自己組織化）、バルク物性を制御」する動的秩序形成系を産み出す材料系の創製を目的として、ＡＢＣトリブロックコポリマー系における可逆的な線状―星形高分子トポロジー変換系を構築し、それを反映したモルフォロジー・バルク物性変換という階層的刺激応答系について研究を進めた。
昨年度からミクロ相分離構造の明瞭な観察のために、各ポリマー成分が十分な分子量と適当なχパラメータを有するロタキサン連結型トリブロック共重合体の合成を行った。具体的な設計としては、ポリ(δ-バレロラクトン)(PVL)、ポリスチレン(PS)、ポリジメチルシロキサン(PDMS )からなるポリマーを合成した。PVLはジフェニルリン酸を触媒とするδ-バレロラクトンの開環重合を、ロタキサンの軸末端を重合開始点とすることで導入した。また、ロタキサンの輪成分上には、ジチオエステル構造を導入し、これをRAFT剤とするRAFT重合によりPSを導入した。最後に軸成分の末端に銅触媒を用いるアルキン-アジド環化付加反応によりPDMS鎖を導入して３種の高分子鎖がロタキサン構造で連結されたABCトリブロックコポリマーを合成した。本年度はこれらのトリブロック共重合体の熱物性等の基本的な物性評価および薄膜作成条件の検討を行なった。
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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
ABCトリブロック共重合体の合成において、初年度確立した合成経路を用いて再度スケールアップして合成を進め、表面観察に必要なサンプルを得た。合成したトリブロック共重合体の熱物性の評価を進め、薄膜中でのトポロジー変換挙動の観察を目指し、薄膜作成およびトポロジー変換条件の検討に着手した。並行して溶液中でトポロジー変換を行なった、星形および線状トリブロック共重合体のミクロ相分離構造観察の検討にも着手した。条件の最適化や相分離構造の解析にはさらなる検討が必要であるが、次年度中には達成できるものと考えている。これらを総合して概ね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
PVL-PDMS-PSトリブロック共重合体について、今後は特に星型/線状トポロジー変換について重点的に検討を進める。バルク状態や薄膜状態でのトポロジー変換の効率的な方法について精査する。また、トポロジー変換に応じて期待されるミクロ相分離構造の変換についても、AFM, SAXSおよびTEM等の手法を用いて観察し、これらを総合してトポロジー依存性を評価する。ロタキサン連結の効果を明らかにするためのモデルブロックコポリマー等の合成は予定よりも遅れているが、ロタキサン連結トリブロックポリマー合成における知見を用いて容易に合成可能と考えている。モデルブロックコポリマーとの比較から総合的に連結点の構造の違いが及ぼす高分子のミクロ相分離構造とその巨視的物性(力学特性など)の対応を明らかにするとともに、構造および物性を外部刺激により制御できる刺激応答性材料としての機能の探索を進め、論文等での成果公表を目指す。
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