多相高分子の表面設計と環境応答特性の制御

多相聚合物的表面设计和环境响应特性的控制

基本信息

批准号：
04205055
负责人：
塩見友雄
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04205055/
关键词：
多相高分子表面構造環境応答性界面機能材料

项目摘要

多相高分子の表面および界面の構造や形態が、接触媒体と相互作用したとき、どの様な反応挙動を示すかを明らかにすることは、新素材の分子設計にとって極めて重要である。本研究では、化学構造のみならず物理特性をも考慮した種々の多相高分子をモデル高分子として合成し、そのモデル表面と環境応答挙動との関係を体系的に明らかにした。モデル表面を形成する構造明確な多相高分子として、疎水性であるポリウレタンおよび親水性であるポリビニルアルコールを幹成分とし、ポリシロキサン、ポリエーテル、ポリアミン、ポリスチレンをグラフト鎖として導入したグラフト型共重合体を合成した。これらは、化学構造のみならず、集合体物性として、ガラス-ゴム状態、結晶-非晶状態が考慮されている。これらを用いて、空気中および水中における表面構造の変化および応答速度をXPSおよび接触角法を用いて評価した。その結果、多相高分子表面では、キャスト製膜過程で特定セグメント成分の表面濃縮が容易に起こり、それは表面エネルギーを最も小さくする方向であり、また、その表面層の厚さは、枝成分含量を調整することにより制御し得た。多相高分子を水中に浸漬すると、比較的短いタイムスケールで表面濃縮成分が可逆的に変化することが認められた。その応答速度は、枝鎖の長短によって変わり、また、ガラス状態および結晶状態では、環境応答をしない場合が認められた。以上の結果、多相高分子表面は一般に接触する媒体の変化によって短い時間で著しい構造・形態の変化を生じ、枝鎖の長さ密度を含む一次化学構造および分子集合状態の適切な選択によって表面構造を制御し得ることが示された。この成果は、多相高分子のフレキシビリティを生かした新界面機能素材の分子設計の基礎となるものと期待される。

对于新材料的分子设计，非常重要的是，在与接触介质相互作用时，多相聚合物的表面和界面结构和形态如何表现出反应行为。在这项研究中，将各种多相聚合物合成为模型聚合物，不仅考虑了化学结构，还考虑了物理特性，并且系统地揭示了模型表面与环境响应行为之间的关系。合成了接枝型共聚物，其中具有透明结构的多相聚合物形成模型表面是疏水聚氨酯和亲水性的聚乙烯基醇作为茎成分，以及多酰氧烷，聚醚，聚胺和聚苯乙烯作为接枝链引入。这些不仅考虑了化学结构，还考虑了玻璃橡胶状态和晶体不汤态作为骨料物理特性。这些被用来评估使用XPS和接触角法评估空气和水中的表面结构和反应率的变化。结果，在多相聚合物表面的表面上，在铸造膜形成过程中很容易发生特定片段成分的表面浓度，以最小化表面能的方向，并且可以通过调节分支成分含量来控制表面层的厚度。据观察，当多相聚合物浸入水中时，表面浓缩成分在相对较短的时间表上可逆地变化。响应率取决于分支链的长度和短时，在某些情况下，在玻璃状和结晶状态下未达到环境响应。结果，已经表明，由于接触培养基的变化，多相聚合物表面通常会在短时间内发生结构和形态的显着结构和形态变化，并且可以通过适当选择原代化学结构（包括分支的长度密度和分子组装状态）来控制表面结构。预计这一成就将是利用多相聚合物灵活性的新界面功能材料的分子设计的基础。