刺激応答性高分子膜の合成とその応用

(1)N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)をポリビニルアルコール(PVA)にグラフトした共重合体から膜を製造し、その膜の感温性および物質透過性におよぼす温度の影響などについて検討した。ジメチルスルホキシド(DMSO)中のPVAにNIPAAmを加えて開始剤として過硫酸カリウムを用いて40℃、20時間重合することによりPVA-g-NIPAAmを収率よく合成できた。この共重合体のDMSO溶液からシャーレ中で溶媒を蒸発させることにより膜を得た。この膜を120℃で8時間熱処理して水不溶性膜を得た。PVA-g-NIPAAmの転移温度を示差走差熱量計により測定した結果、p-NIPAAmと同じく約34℃であった。PVA-g-NIPAAmの水中での膨潤度は転移温度以上で急激に低下することが認められた。これらの膜によるアルカリ金属イオンの透過速度を検討した結果、転移温度までは上昇したが、それ以上では急激に減少した。また分子量の異なるエチレングリコールの透過を温度を変えて検討した。温度を変えることにより分子量の異なるものの透過をコントロールすることができた。なお分子量20000のポリエチレングリコールはいずれの温度でも透過しなかった。(2)フォトクロミック分子としてスピロピラン(SP)誘導体を用いこれをテトラエチレングリコールジメタクリラート、ドデシルメタクリラート、およびヒドロキシエチルメタクリラートからなる三元共重合体(GDH)にドープあるいは共重合体させて得られた高分子膜の光感応性について検討した。SPは高分子膜中でも溶液中と同様の光異性化を行うことが認められた。これらの膜を二室型セルの中央に固定化し、UV照射側セルおよび未照射側セルの塩濃度の異なる場合は勿論、等濃度の系においてもUV照射により膜電位が発生することが認められた。この膜電位発生機構を種々の実験を行って検討した。

(1)N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)をポリビニルアルコール(PVA)にグラフトした共重合体から膜を製造し、その膜の感温性および物質透過性におよぼす温度の影響などについて検討した。ジメチルスルホキシド(DMSO)中のPVAにNIPAAmを加えて開始剤として過硫酸カリウムを用いて40℃、20時間重合することによりPVA-g-NIPAAmを収率よく合成できた。この共重合体のDMSO溶液からシャーレ中で溶媒を蒸発させることにより膜を得た。この膜を120℃で8時間熱処理して水不溶性膜を得た。PVA-g-NIPAAmの転移温度を示差走差熱量計により測定した結果、p-NIPAAmと同じく約34℃であった。PVA-g-NIPAAmの水中での膨潤度は転移温度以上で急激に低下することが認められた。これらの膜によるアルカリ金属イオンの透過速度を検討した結果、転移温度までは上昇したが、それ以上では急激に減少した。また分子量の異なるエチレングリコールの透過を温度を変えて検討した。温度を変えることにより分子量の異なるものの透過をコントロールすることができた。なお分子量20000のポリエチレングリコールはいずれの温度でも透過しなかった。(2)フォトクロミック分子としてスピロピラン(SP)誘導体を用いこれをテトラエチレングリコールジメタクリラート、ドデシルメタクリラート、およびヒドロキシエチルメタクリラートからなる三元共重合体(GDH)にドープあるいは共重合体させて得られた高分子膜の光感応性について検討した。SPは高分子膜中でも溶液中と同様の光異性化を行うことが認められた。これらの膜を二室型セルの中央に固定化し、UV照射側セルおよび未照射側セルの塩濃度の異なる場合は勿論、等濃度の系においてもUV照射により膜電位が発生することが認められた。この膜電位発生機構を種々の実験を行って検討した。