Design of inner structure of reactor for synthesis of polymer nano particle

従来，ポリスチレンナノ粒子は界面活性剤を用いた乳化重合により合成されてきた。この方法では，界面活性剤により粒子表面が汚染される，環境負荷が高いといった課題がある。本研究はこれらの課題をクリアするために，三次元マイクロ網目構造を有するメラミンフォームを反応器として用いたスチレンのソープフリー乳化重合を行った。本実験ではメラミンフォームの空隙による流体抵抗をダルシーの法則に従って解析を行った。メラミンフォームの空隙率が下がると流動抵抗が上がることを実験的に明らかにした。流動抵抗の上昇に伴い，メラミンフォーム内で発生した微粒子の運動が抑制され，衝突や合一による微粒子の成長が阻害されたので100 nm未満のポリスチレン粒子を合成することができた。合成したポリスチレンの分子量も併せて測定したところ，ナノ粒子を構成する分子数の減少を確認することができた。これらの実験結果により，凝集成長と分子数には相関性があると言える。メラミンフォーム内でのポリマーの堆積は観察されず，繰り返し反応器として使うことができる。本手法は有機溶媒と界面活性剤を用いない系でナノ粒子が合成できた点に意義がある。今期の研究を通して，メラミンフォーム内でのソープフリー乳化重合ではモノマーを加熱による蒸発と拡散で供給しており，重合速度に比べてモノマー供給速度が大きいためにナノ粒子の収率が低い問題点が明らかになった。この点を来期以降に改善できるよう，紫外線を利用した光重合反応を用い収率の向上に努め，社会実装できる手法の開発を目指す。

従来，ポリスチレンナノ粒子は界面活性剤を用いた乳化重合により合成されてきた。この方法では，界面活性剤により粒子表面が汚染される，環境負荷が高いといった課題がある。本研究はこれらの課題をクリアするために，三次元マイクロ網目構造を有するメラミンフォームを反応器として用いたスチレンのソープフリー乳化重合を行った。本実験ではメラミンフォームの空隙による流体抵抗をダルシーの法則に従って解析を行った。メラミンフォームの空隙率が下がると流動抵抗が上がることを実験的に明らかにした。流動抵抗の上昇に伴い，メラミンフォーム内で発生した微粒子の運動が抑制され，衝突や合一による微粒子の成長が阻害されたので100 nm未満のポリスチレン粒子を合成することができた。合成したポリスチレンの分子量も併せて測定したところ，ナノ粒子を構成する分子数の減少を確認することができた。これらの実験結果により，凝集成長と分子数には相関性があると言える。メラミンフォーム内でのポリマーの堆積は観察されず，繰り返し反応器として使うことができる。本手法は有機溶媒と界面活性剤を用いない系でナノ粒子が合成できた点に意義がある。今期の研究を通して，メラミンフォーム内でのソープフリー乳化重合ではモノマーを加熱による蒸発と拡散で供給しており，重合速度に比べてモノマー供給速度が大きいためにナノ粒子の収率が低い問題点が明らかになった。この点を来期以降に改善できるよう，紫外線を利用した光重合反応を用い収率の向上に努め，社会実装できる手法の開発を目指す。