Development of Sulfur-Containing Ultrahigh-Refractive-Index Polymers through Controlling Intermolecular Interactions

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本年度は、超高屈折率と可視光透明性を両立するポリマーの実現に向け、分子間相互作用を基軸に候補構造を設計・合成し、光学特性等を評価した。具体的には以下2項目の成果を得た。1. ヒドロキシ置換ポリ(フェニレンスルフィド)の構造拡張：まず、本特別研究員らが従前に見出したヒドロキシ置換ポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)(屈折率nD: 1.80)を出発点として、新たに2種の構造へ展開した。(1) ヒドロキシ置換PPSとメチルチオ置換PPSを共重合すると、組成比に応じ分極率と分子体積が増減し、両者が概ね半分ずつの組成で屈折率が最高値(nD: 1.85)を示すことを見出した。本ポリマーは「共重合によって屈折率を向上できる」類例ない系である。本成果はACS Polym. Au誌に報告した。(2) ジヒドロキシ置換PPSを合成し、複数箇所での水素結合に基づく疑似架橋効果により密度が格段に向上し、超高屈折率(nD: 1.85)を示すことを明らかにした。本成果はACS Appl. Polym. Mater誌に報告した。2. チオウレアポリマー：新たな候補構造として、ランダムかつ多点で水素結合を形成できるチオウレアに着目した。芳香族をスペーサーに持つチオウレアポリマーは非晶性・高分子量(1万以上)・可視透明性・高屈折率(nD: 1.7-1.8)など、光学樹脂として優れた性質を示した。特に、フェニレンやフェニレンスルフィドを有するチオウレアポリマーは1.8超の屈折率を示し、チオウレアの一部をウレアに置き換えた共重合体が、水素結合の増強により更に高い屈折率(最高nD: 1.84)を示すことを見出した。併せて、チオウレアポリマーにジアミンを過剰量添加すると、チオウレアの結合交換反応によりポリマーが分解されることを見出した。以上の成果は現在、論文投稿準備中である。