放射線によるポリシランの機能化とその秩序構造の構築

聚硅烷的辐射官能化及其有序结构的构建

基本信息

批准号：
11750777
负责人：
佐藤信浩
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ポリシランの放射線グラフト重合による化学修飾、および得られたグラフトポリマーを用いた秩序構造の構築を目的として行ったものである。前年度の研究においてポリシランが放射線グラフト重合に耐えうるだけの放射線耐性を有することが明らかとなったので、本年度は実際にポリシランに対するグラフト重合を試みた。試料として用いたポリシランは、側鎖がアルキル基のみからなるpoly(methylpropylsilane)(PMPrS)であり、これに対し両親媒性を有するmethyl methacrylate(MMA)のグラフト重合を試みた。トルエン溶液を真空下室温でガンマ線照射することによりグラフトポリマーを得た。GPC、UV、IR、^1H-NMR等の分析結果から、このポリマーがPMPrS主鎖にMMAがグラフト重合したものであることが確認された。ケイ素原子一個当たりのMMAユニットの導入率で定義されるグラフト率を^1H-NMRスペクトルから求めたところ、総吸収線量、およびMMA濃度の増加とともにグラフト率は増加した。これに対し、線量率が増加した場合にはグラフト率は減少した。今回の一連の実験において到達した最大のグラフト率は0.73であった。得られたグラフトポリマーの気水界面における挙動を調べるために表面圧-面積等温線の測定を行った。PMPrSホモポリマーでは、高圧縮まで表面圧の上昇が見られず、水面上で3次元的に凝集した糸まり状になっていることが示唆された。一方、グラフトポリマーでは大面積から表面圧が上昇し、MMAユニットの分率に対して極限占有面積を求めたところ、その値はほぼ直線的に変化した。このことから、グラフトポリマーは、PMMA側鎖が気水界面に接して広がり、PMPrSが糸まり状に丸まった形態をとっていることが考えられる。この場合、各ポリマー鎖は凝集せず各々分離して水面上に広がっており、一種の単分子膜を形成していると言うことができる。以上述べたように、本研究によって、放射線グラフト重合を用いてポリシランに対して有効に化学修飾を行うことができることが明らかとなった。また、放射線グラフト重合により両親媒性を付与したポリシランが単分子膜を形成することが見出された。気水界面単分子膜は人工的な分子集積体として知られるLB膜の前段階であることから、種々のポリシランを用いて人為的な秩序構造の構築を行うための可能性が本研究により示された。

进行这项研究的目的是通过辐射移植聚合物化学修饰多硅烷，并使用所得的移植聚合物对有序结构进行构建。在上一年的研究中，据显示，多硅烷具有足够的辐射耐药性来抵抗辐射移植聚合的聚合，因此今年我们实际上试图与多硅烷进行接枝聚合。用作样品的多硅烷为聚（PMPRS）（PMPRS），该多硅烷仅具有烷基，并且尝试了两亲甲基甲基丙烯酸甲酯（MMA）的移植物聚合。在室温下真空下辐照甲苯溶液以获得移植聚合物。 GPC，UV，IR， ^1H-NMR之类的分析结果证实，该聚合物用MMA接枝到主PMPRS链上。由每个硅原子的MMA单位引入速率定义的移植率是由 ^1H-NMR光谱确定的，并且移植率随着总吸收剂量和MMA浓度的增加而增加。相反，当剂量率增加时，移植率降低。这一系列实验中达到的最大移植率为0.73。测量表面压力面积等温线以研究空气水界面上所得的移植物聚合物的行为。 PMPRS均聚物在表面压力上直到高压缩直到表面压力没有上升，这表明它是水表面上的三维团聚团。另一方面，移植物聚合物的表面压力从大面积增加了，并且当计算最终占用区域相对于MMA单位的分数计算时，该值几乎是线性变化的。这使得移植物聚合物具有与空气水界面接触的PMMA侧链的形状，并且PMPRS被舍入形状。在这种情况下，每个聚合物链不会被聚集在一起，并且在水面上分离并扩散，形成一种单层。如上所述，这项研究表明，可以使用辐射移植聚合化对多硅烷进行化学修饰。还发现多硅烷通过辐射移植聚合形成单层赋予两亲性。由于气水界面单层是称为人工分子积累的LB膜的阶段，因此这项研究证明了使用各种多层硅烷构建人为有序结构的可能性。