高分子材料の自由体積空間における共役高分子の気相重合と機能開拓

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本研究は、樹脂やゴムなどの汎用的な高分子材料中の「自由体積空間」で共役高分子を気相経由で重合する新手法を確立することを目指している。本手法により、共役高分子を汎用的な高分子材料中に分子鎖レベルでその場・気相重合することが可能となり、均一な複合による機械的強度、気体透過性、導電性等の制御や向上により、新規な高分子材料の機能化を実現する。2023年度は、まず、いくつかの汎用樹脂およびゴム材料中に導電性高分子を合成する手法の開拓と条件の最適化を行った。導入モノマーの量や反応条件、原料の反応順、実験系のセットアップなどを確立した。同最適化した条件で、いくつかの樹脂やゴムに複合を試みたところ、実際に樹脂内部まで複合した場合と表面のみにコーティングが生成する場合があることがわかった。前者のサンプルについて、顕微鏡観察、組成分析などを複合的に行うことで、表面へのコーティングではなく、自由体積空間に複合している可能性を示した。また、陽電子消滅寿命測定法により、樹脂やゴム中の自由体積空間の体積および孔径が減少していることがわかった。比較として、様々な種類のモノマーでの複合化を試み、モノマーの種類による複合可否を調査した。いくつかの典型的な共役高分子の合成法による複合化を試みたところ、自由体積空間での共役高分子の形成は見られなかった。以上の結果より、本研究で確立した手法のみで、分子鎖間の自由体積空間というせまい空間での重合が可能であることがわかった。