放射線グラフト重合による多機能型芳香族炭化水素高分子の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、耐熱性及び機械特性に優れた芳香族炭化水素高分子へ、イオン伝導性等の機能をグラフト重合により付与した多機能型芳香族炭化水素高分子の創出と、反応機構に関する因子の解明を目的とする。今年度は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)膜へのスチレンスルホン酸エチルエステル(ETSS)の放射線グラフト重合について検討した。PEEK膜へのETSSグラフト重合では、熱アニーリングによって制御できる結晶化度とラメラ形成がその重合速度と到達グラフト率に重要であり、ラメラ形成しない結晶化度11～25％の膜はグラフト重合性を示すのに対し、30%以上では殆ど重合しないことを既に報告した。一方、50℃のDVB（DOXの50重量％溶液）で18時間処理した低結晶性PEEK膜（l-PEEK、市販品、結晶化度11％）では、24時間でのグラフト率が、l-PEEK(前処理なし) 45％に対し、190％に向上した。今回、溶媒前処理効果を調べるため、DOXのみで同様に前処理したPEEK膜について、同条件でのETSSグラフト重合は、24時間でグラフト率190％とほぼ同様の重合促進効果を示したことから、溶媒アニーリングによる基材の構造変化が重合促進に重要であることが明らかとなった。そこで、溶媒処理したPEEK膜の結晶化度と小角X線散乱(SAXS)を測定し比較検討した。溶媒処理膜の結晶化度は20-22％と、熱処理によるグラフト重合性を示した結晶化度の範囲であった。SAXS測定より、ラメラ周期構造に相当する相関長9.5 nmのピークが出現した。これは、熱処理で現れる相間長14nmの半分程度であり、散乱強度も低いことから、周期性の弱い新たなラメラ相の形成を示唆している。すなわち、溶媒アニール処理によるl-PEEKの結晶化度20％程度で、周期性が低く、短いラメラ構造が、グラフト重合に有利であることが分かった。