ポリマーブラシを利用した親水性と撥水性が共存するパラドキシカル表面の構築

使用聚合物刷构建亲水性和拒水性共存的矛盾表面

• 批准号: 22K14729
• 负责人: 佐藤 知哉
• 金额: $ 2万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14729/
• 关键词: ポリマーブラシ; 表面開始原子移動ラジカル重合法（SI-ATRP）; 共重合; ぬれ性; 親水性; 疎水性; 撥水性; 精密重合

本年度は、本研究課題の主目的であるポリマーブラシを利用したパラドキシカル表面の作製に向けた合成技術の開発とそれを利用したポリマーブラシ／コポリマーブラシの量産に取り組んだ。ゾル－ゲル法によりシリコン基板上に作製した重合開始層を起点とし、空気中でポリマーブラシの合成が可能な改良型原子移動ラジカル重合法（Paint-on法）を用いて各種親水性モノマー（メタクリル酸3-スルホプロピルカリウム、SPMK）、疎水性モノマー（アクリル酸 1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル、HDFDA）の重合を検討した。また、合成した親水性／疎水性ポリマーブラシを起点としたPaint-on法によるコポリマーブラシの合成も試みた。今回用いる重合開始層は、疎水性であり水の接触角ヒステリシスも小さいことから、一定時間経過しポリマーブラシが合成され表面が親水化されないと水系の重合溶液は濡れ広がることができない。疎水性ポリマーブラシから親水性モノマーを重合する場合にも同様である。このため、予備検討として従来型の水系Paint-on法の重合溶液を用いてポリマーブラシ／コポリマーブラシの簡易合成を試みたところ、均質な表面を得ることはできなかった。この解決のために、従来型の水系Paint-on法重合溶液に低表面張力のエタノールを添加し重合を行ったところ、重合溶液は重合開始層や疎水性ポリマーブラシのいずれにもよく濡れ広がり、より均質なポリマーブラシ／コポリマーブラシが合成できた。本手法で合成したpolySPMKブラシの水接触角（WCA)は10°以下、polyHDFDAブラシのWCAは110°、poly(HDFDA-SPMK)コポリマーブラシのWCAは40~60°程度であった。以上の結果から、Paint-on法重合溶液の改良とそれを利用したポリマーブラシ／コポリマーブラシの合成に成功した。

は this year, the purpose of this research topic の main で あ る ポ リ マ ー ブ ラ シ を using し た パ ラ ド キ シ カ ル surface の as on け に た synthesis の open 発 と そ れ を using し た ポ リ マ ー ブ ラ シ / コ ポ リ マ ー ブ ラ シ の production に group take り ん だ. ゾ ル - ゲ ル method に よ り シ リ コ ン substrate に cropping し た overlap starting point start layer を と し, empty 気 で ポ リ マ ー ブ ラ シ の synthetic が could move な improved type atomic ラ ジ カ ル superposition method (Paint) on method を with い て various hydrophilic モ ノ マ ー (メ タ ク リ ル acid 3 - ス ル ホ プ ロ ピ ル カ リ ウ ム, SPMK), water-based 疎 モ ノ Youdaoplaceholder5 ア (ア リ リ リ <e:1> を検 acid 1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフ ロデシ ロデシ ロデシ, HDFDA) <s:1> overlap を検 to discuss た. ま た, synthetic し た hydrophilic / 疎 water-based ポ リ マ ー ブ ラ シ を starting point と し た Paint - on method に よ る コ ポ リ マ ー ブ ラ シ の synthetic も try み た. This recycle い る overlap start layer は, water-based 疎 で あ り の water contact Angle ヒ ス テ リ シ ス も small さ い こ と か ら, certain time 経 し ポ リ マ ー ブ ラ シ が synthetic さ が れ surface hydrophilization さ れ な い と drainage の superposition solution は れ speech &drama hiroo が る こ と が で き な い. 疎 water-based ポ リ マ ー ブ ラ シ か ら hydrophilic モ ノ マ ー を overlap す る occasions に も with others で あ る. Beg と こ の た め, reserve 検 し て 従 type to の drainage method of Paint - on を の superposition solution with い て ポ リ マ ー ブ ラ シ / コ ポ リ マ ー ブ ラ シ の simple synthetic を try み た と こ ろ, homogeneous な surface を る こ と は で き な か っ た. こ の solve の た め に, 従 to の drainage method of Paint - on superposition solution に low surface tension の エ タ ノ ー ル を add し line overlap を っ た と こ ろ は overlap, superposition solution start layer や 疎 water-based ポ リ マ ー ブ ラ シ の い ず れ に も よ く れ speech &drama hiroo が り, よ り homogeneous な ポ リ マ ー ブ ラ シ / コ ポ リ マ ー ブ ラ シ が synthetic で き た. This technique で synthetic し た polySPMK ブ ラ シ の water contact Angle (WCA) は under 10 °, polyHDFDA ブ ラ シ の WCA は 110 °, poly real (HDFDA SPMK コ ポ リ マ ー ブ ラ シ の WCA は 40 ~ 60 ° degree で あ っ た. の above results か ら, Paint - on method of superposition solution の improved と そ れ を using し た ポ リ マ ー ブ ラ シ / コ ポ リ マ ー ブ ラ シ の synthetic に successful し た.

项目成果

ゾル－ゲル法を利用した重合開始剤の無限希釈とそれに伴うポリマーブラシのグラフト密度変化：重合に必要な表面開始剤の下限濃度の決定

使用溶胶-凝胶法无限稀释聚合引发剂并导致聚合物刷接枝密度的变化：聚合所需表面引发剂浓度下限的测定

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤知哉;中村 聡;浦田千尋;穂積 篤
• 通讯作者: 穂積 篤