Synthesis and Characterization of Photo-degradable Crosslinked Elastomer

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ゴムなどの架橋性高分子は、高分子鎖同士をつなぐ架橋構造に基づく優れた耐久性を有する。そのため、自然環境における分解やリサイクルは困難である。そのため、このような高分子材料によるマイクロプラスチック問題をはじめとした環境問題を解決するためには、社会的な仕組みではなく、材料方面からのアプローチが必須となる。本研究課題では、ゴム材料の架橋点にあらかじめ化学増幅(連鎖反応)型の光分解機構を組みこむことで、優れた物性と易分解性を両立した新規ゴム材料の合成を目指している。これまで本研究課題では、光分解性架橋剤および光分解性ゴムの一般的な合成法の確立を達成している。それを踏まえて、昨年度は光分解性架橋剤を導入したポリウレタンゴムと一般的な架橋剤を導入したポリウレタンゴムとの熱機械的性質、及び光分解性の比較を行った。すべてのゴムは高分子ジオールとジイソシアネートを用いたプレポリマー法により合成し、その際、架橋剤の種類が異なる以外はすべて同条件で実施した。得られたゴムの引張試験を行ったところ、同じ種類および分子量の高分子ジオールを用いたゴムにおいて、架橋剤の違いによる応力ひずみ曲線に違いは見られなかった。また熱機械分析(TMA)においても、ガラス転移温度の差は10℃以内であった。これは、架橋ゴムの物性が架橋密度と高分子鎖の物性に依存するためである。一方で、THF中に分散したゴムに対して紫外線(365 nm)を照射し、ゴムの光分解性を調べたところ、一部の光分解性ゴムにおいて、ゴムが分解しTHFに溶解するまでの時間が有意に短くなった。上記の結果から、光分解性架橋剤を導入したゴムは、当初の目的通り従来の架橋ゴムと同等の物性と光による易分解性とを併せ持つ、低環境負荷な新規ゴム材料であることが示された。