フッ素成分の相分離によって動的に架橋された超高速自己修復エラストマーの開発

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自己修復性ポリマー材料の設計における大きな目標のひとつは、力学強度と自己修復速度の両立である。しかしながら、一般的にはこれらの特性は二律背反の関係にあり、その両立は容易ではない。本研究では、この課題の解決をめざし、アクリル酸メチルとアクリル酸エチルのランダム共重合体（PEMA）に対してごく少量のフッ化アルキル側鎖を導入したところ、比較的高い力学強度を持つ一方で、きわめて優れた自己修復性をしめすエラストマーが得られることを見出した。このエラストマーでは、フッ化アルキル側鎖がミクロ相分離して球状のナノドメインを形成する結果、ポリマーが物理的に架橋される。このフッ素成分によって架橋されたエラストマーは、比較的高い力学強度を持つにもかかわらず、きわめて迅速な自己修復性を示す。具体的には、試料片を切断したとしても、切断面どうしを接触させた瞬間に500グラム以上の荷重を支えることができるほど強力に接合する。さらに15分以内には切断前の力学強度を回復することがわかった。これは、PEMAが粘着剤などにも使用されるほどに凝集力の高いポリマーであることに起因する。一方で、表面自由エネルギーの低いフッ化アルキル側鎖の偏析によって、極めて粘着性の低い表面を持つことについても明らかにした。すわわち、このエラストマーでは、PEMA成分が表面にあらわれる切断面のみで接合が選択的に起こる。これは、エラストマーどうしの接着の抑制に効果があり、実用的な観点から、きわめて有用な特性であるといえる。