ミクロ相分離構造を内包したポリイミド微粒子の創生、炭素化、および電極触媒への展開

含有微相分离结构的聚酰亚胺颗粒的创建、碳化和开发成电催化剂

• 批准号: 21K04828
• 负责人: 難波江 裕太
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04828/
• 关键词: ポリイミド; マルチブロックコポリマー; ミクロ相分離; 沈殿重合; 微粒子; 炭素; 電極触媒

ミクロ相分離構造を発現し得るポリイミドとして、柔軟鎖と剛直鎖を有するマルチブロックコポリマーを設計した。前年度に合成を完了したポリマーに加え、数種類のモノマーの組み合わせを追加し、さらに多くのマルチブロックコポリマーを合成した。得られたポリマーを熱重量分析、小角X線散乱、広角X線回折、示差走査熱量測定によって解析した。その結果いくつかのサンプルで、恒等周期長が数ナノメートルの規則的な構造が発現していることが示唆された。このような構造は本研究が目指している、メソポーラス構造の発現に適しているので、好ましい現象である。またミクロ相分離構造を内包したポリミド微粒子の合成の前段階として、低分子のモノマーの沈殿重合法について、反応条件を詳細に検討した。分散剤やモノマー濃度を変化させることで、ポリイミド微粒子の粒子径を変化させることができることが、明らかとなった。次に、マルチブロックコポリマーの微粒子を作製するために、柔軟鎖と剛直鎖を有するモノマーを沈殿重合に供した。これまで扱ってきた低分子のモノマーとは溶解性が異なるため、重合溶媒の検討を注意深く行った。その結果ある溶媒の組み合わせで、新規モノマーでも沈殿重合が成立することを見出した。さらに、ミクロ相分離構造を内包した微粒子の合成法として、ブロック共重合体の再沈殿による粒子作製法を検討した。ミクロ相分離構造を内包した微粒子を、電子顕微鏡で多数観測することに成功した。

具有柔性和刚性链的多块共聚物被设计为能够表达麦克相分离结构的聚酰亚胺。除了上一年合成的聚合物外，添加了几种单体组合以合成更多的多块共聚物。通过热重分析，小角度的X射线散射，广角X射线衍射和差异扫描量热法分析所得聚合物。结果表明，在某些样本中，表达具有几种纳米身份周期长度的常规结构。这种结构是一种首选现象，因为它适用于本研究旨在实现的介孔结构的表达。此外，作为低分子量单体的沉淀聚合方法，对反应条件进行了详细研究，作为含有麦粒分离结构的多晶颗粒的降水聚合步骤。已经揭示了通过改变分散剂或单体浓度，可以更改聚酰亚胺细颗粒的粒径。接下来，为了准备多块共聚物的细颗粒，具有软链链的单体进行了沉淀聚合。随着迄今为止处理的低分子量单体的溶解度不同，我们仔细检查了聚合溶剂。结果，发现即使在一定的溶剂组合中，新单体也可以实现降水聚合。此外，研究了一种合成含有微层分离结构的细颗粒的方法，研究了一种通过重新沉淀块共聚物来制备颗粒的方法。我们已经成功地观察到了大量使用电子显微镜的精细颗粒，这些颗粒含有大量的微粒分离结构。

项目成果

Synthesis and Higher-order Structural Characterization of Polyimides Containing Chain-length-controlled Polysiloxanes

含链长可控聚硅氧烷的聚酰亚胺的合成及高阶结构表征

• DOI: 10.2494/photopolymer.35.265
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Photopolymer Science and Technology
• 影响因子: 0.8
• 作者: Yoshida Erina;Nabae Yuta;Hayakawa Teruaki
• 通讯作者: Hayakawa Teruaki

Creation of Thermal Response Ordered Mesostructure Polymer Particles Using Diblock Copolymers via 3D Confined Self‐Assembly

使用二嵌段共聚物通过 3D 受限自组装创建热响应有序介观结构聚合物颗粒

• DOI: 10.1002/macp.202200402
• 发表时间: 2023
• 期刊: Macromolecular Chemistry and Physics
• 影响因子: 2.5
• 作者: Tong Liang;Nabae Yuta;Hirai Tomoyasu;Yabu Hiroshi;Hayakawa Teruaki
• 通讯作者: Hayakawa Teruaki

Synthesis and Higher-order Structural Characterization of Polyimides Containing Polysiloxane with Controlled Chain Lengths

链长可控的含聚硅氧烷的聚酰亚胺的合成及高阶结构表征

• 发表时间: 2022
• 作者: 川上 宙輝;伊藤 勇毅;Yu-An Chien;Wan-Ting Chiu;Parthojit Chakraborty;Chun-Yi Chen;Tso-Fu Mark Chang;中本 高道;曽根 正人;吉田絵里菜・前田颯・難波江裕太・早川晃鏡;塚村順平，髙橋優樹，張麗華，ジェームメルバート，岡本一将，渡辺精一;吉田絵里菜・前田颯・難波江裕太・早川晃鏡
• 通讯作者: 吉田絵里菜・前田颯・難波江裕太・早川晃鏡

鎖長制御されたポリシロキサンを含むポリイミドの合成

含可控链长聚硅氧烷的聚酰亚胺的合成

• 发表时间: 2021
• 作者: Yu-An Chien;Tso-Fu Mark Chang;Chun-Yi Chen;Daisuke Yamane;Hiroyuki Ito;Katsuyuki Machida;Kazuya Masu;Masato Sone;吉田絵里菜 難波江裕太 早川晃鏡
• 通讯作者: 吉田絵里菜 難波江裕太 早川晃鏡

難波江研究室ホームページ

难波实验室主页