Development of adhesion mechanism using upper critical solution temperature by electrostatic interaction and its application

利用静电相互作用上临界溶液温度的粘附机制的发展及其应用

• 批准号: 21H02005
• 负责人: 遊佐 真一
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02005/
• 关键词: 静電相互作用; ポリアンホライト; 感温性; 接着; ゲル; 双性イオン; 精密高分子合成; 高分子電解質

高温で溶媒に溶解して低温で不溶となる現象は、上限臨界溶液温度（UCST）と呼ばれる。特に、同一側鎖にカチオンとアニオンを含む双性イオン構造のスルホベタイン構造の直鎖状高分子は、UCSTを示す高分子として研究されている。低温ではカチオンとアニオンの静電相互作用が強く働くため、水に不溶となる。一方昇温すると分子運動が激しくなり、静電相互作用が遮蔽されるため、水に可溶となることが知られている。本研究の最終目的は、UCSTを示すゲルを利用して、接着や自己修復に応用することである。今年度は、UCSTを示すヒドロゲルの合成を試みた。特に、カチオンとアニオン性側鎖をランダムにポリマー側鎖に導入したポリアンホライトに架橋剤を導入することでゲル化を試みた。これまでの研究で既に、カチオン性の４級アンモニウム塩を含むスチレン型モノマーのVBTACと、スルホネートイオンを含むスチレン型モノマーのNaSSによるランダム共重合体は、水中でUCST挙動を示すことを確認している。今回は、架橋剤となる２つのメタクリレート基を含む低分子量ポリエチレングリコール（PEG）存在下で、VBTACとNaSSの共重合を行うことでヒドロゲルを作製した。得られたヒドロゲルは、純水中で温度を変化しても、常に白濁した状態で温度応答挙動を示さなかったが、食塩やチオ硫酸ナトリウムなどを溶解した水中で、低温で白濁して、昇温により透明化する現象が観測された。これは、純水中ではカチオン性のVBTACと、アニオン性のNaSSの静電相互作用が強く働くため、温度応答挙動を観測できなかったが、塩を添加してVBTACとNaSSの静電相互作用を遮蔽することで、温度変化による静電相互作用の強さが変化したと考えられる。さらに、温度応答の実験条件を最適化することにより、より明確にポリアンホライトヒドロゲルは、UCST挙動を示すと期待される。

High-temperature で solvent に dissolves <s:1> て low-temperature で insoluble となる phenomenon, upper limit critical solution temperature (UCST) と ばれる. に, same side lock に カ チ オ ン と ア ニ オ ン を containing む bisexual イ オ ン tectonic の ス ル ホ ベ タ イ ン tectonic の straight lock polymer は, UCST を す in polymer と し て research さ れ て い る. Low temperature で, カチ, <s:1>, とアニ, とアニ, <s:1> electrostatic interaction が, strong く, くため, くため, water に insoluble となる. A warming す る と molecular motion が excitation し く な り, electrostatic interactions, covered さ が れ る た に め, water soluble と な る こ と が know ら れ て い る. The <s:1> ultimate goal of this study すゲ and UCSTを show that すゲ を を を can be used to て て, and then や can be used to repair に応 by itself with する する とである とである. This year, すヒドロゲ and UCSTを show that すヒドロゲ すヒドロゲ <s:1> <s:1> is combined with を test みた. に, カ チ オ ン と ア ニ オ ン sexual side chain を ラ ン ダ ム に ポ リ マ ー side chain に import し た ポ リ ア ン ホ ラ イ ト に bridging tonic を import す る こ と で ゲ ル change を try み た. こ れ ま で の research で に, カ チ オ ン sex の 4 ア ン モ ニ ウ ム salt contains を む ス チ レ ン type モ ノ マ ー の VBTAC と, ス ル ホ ネ ー ト イ オ ン を containing む ス チ レ ン type モ ノ マ ー の NaSS に よ る ラ ン ダ ム weigh fit は, water で UCST 挙 dynamic を shown す こ と を confirm し て い る. This は, bridging tonic と な る 2 つ の メ タ ク リ レ ー ト base を containing む low molecular weight ポ リ エ チ レ ン グ リ コ ー ル (PEG) in the presence of で, VBTAC と NaSS の total line overlap を う こ と で ヒ ド ロ ゲ ル を cropping し た. Have ら れ た ヒ ド ロ ゲ ル は, で in pure water temperature を variations change し て も, often に gonorrhea し た state で temperature 応 a 挙 moving を shown さ な か っ た が, food salt や チ オ sulfate ナ ト リ ウ ム な ど を dissolved し で た water, low temperature で gonorrhea し て, warming に よ り transparent す る phenomenon が 観 measuring さ れ た. こ れ は, pure water で は カ チ オ ン sex の VBTAC と, ア ニ オ ン sex の NaSS の strong electrostatic interaction が く 働 く た め, temperature 応 answer 挙 を 観 measuring で き な か っ た が, salt を add し て VBTAC と NaSS の electrostatic interaction を covered す る こ と で, temperature variations に よ る strong electrostatic interaction の さ が variations change し た と え test Youdaoplaceholder0. さ ら に, temperature 応 answer の be を 験 conditions optimization す る こ と に よ り, よ り clear に ポ リ ア ン ホ ラ イ ト ヒ ド ロ ゲ ル は, UCST 挙 dynamic を shown す と expect さ れ る.

项目成果

Vesicle formation of amphiphilic diblock copolymers via polymerization induced self-assembly (PISA)

通过聚合诱导自组装（PISA）形成两亲性二嵌段共聚物的囊泡

• 发表时间: 2021
• 作者: Shin-ichi Yusa;Shotaro Yukioka
• 通讯作者: Shotaro Yukioka

Adsorptive removal of cefixime using a novel adsorbent based on synthesized polycation coated nanosilica rice husk

• DOI: 10.1016/j.porgcoat.2021.106361
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Progress in Organic Coatings
• 影响因子: 6.6
• 作者: Thi Thuy Trang Truong;Thi Ngan Vu;T. Dinh;T. Pham;Thi Anh Huong Nguyen;M. Nguyen;S. Yusa;T. Pham

National Taiwan University(その他の国・地域)

国立台湾大学（其他国家/地区）

Association Behavior of a Homopolymer Containing Choline Phosphonate Groups in Aqueous Solutions

含磷酸胆碱基团的均聚物在水溶液中的缔合行为

• DOI: 10.1246/cl.210601
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chem. Lett.
• 作者: TL Nguyen;M Mukai;D Ihara;A Takahara;S Yusa
• 通讯作者: S Yusa

Facile preparation of water-soluble multiwalled carbon nanotubes bearing phosphorylcholine groups for heat generation under near-infrared irradiation

• DOI: 10.1038/s41428-021-00495-x
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Polymer Journal
• 影响因子: 2.8
• 作者: T. Nguyen;M. Takai;K. Ishihara;Keigo Oyama;S. Fujii;S. Yusa