イオン液体を溶媒に用いた高分子ゲルの創製とナノ構造導入による機能化

使用离子液体作为溶剂创建聚合物凝胶并通过引入纳米结构进行功能化

• 批准号: 06J07079
• 负责人: 上木 岳士
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J07079/
• 关键词: イオン液体; 刺激応答性高分子; イオンゲル; 体積相転移; 相転移; 高分子電解質; ブロックコポリマー; 動的光散乱; 感温性高分子; スマートゲル; 下限臨界溶液温度; 上限臨界溶液温度; 共重合

室温で液体状態の塩である「イオン液体(IL)」が注目を集めている。ILは熱的・(電気)化学的安定性、難揮発性などの特徴から様々な材料への応用が期待されている。本研究代表者はこれまでIL中で刺激に応じて溶解状態を変化させる高分子化合物に注目しIL中の高分子の溶存状態や相転移ダイナミクスに関する研究を展開してきた。本研究の最終目標はIL中における高分子の相転移や、それに基づく自己組織化現象等を利用し、高度で社会的にも有用な分子システムを構築することである。ポリベンジルメタクリレート(PBnMA)のIL中でのLCST型相分離ダイナミクスを動的光散乱測定(DLS)から評価したところ本系のLCST型相分離が極めて鋭敏に起きていることが明らかになった。しかし化学構造上PBnMAと類似点が認められるスチレンとメタクリル酸メチルのランダム共重合体は同じLCST型相分離を示すものの、そのダイナミクスは緩慢であることがわかった。両者の相転移ダイナミクスの対照性は凝集セグメントのシークエンス分布の違いから議論された(The Journal of Physical Chemistry B,2007,111,4750.)。一方ILを溶媒に用いた高分子溶液(ゲル)に関する従来の研究と今後の展望、未解決の問題を"相溶系""相変化系"という切り口で網羅した総合論文をまとめ採録決定に至った(Macromolecules,2008,in press,)。ここでは液体に内在する複数の相互作用がその特異性を引き出す事例を挙げ、構造形成性液体(異常エントロピー液体)としての水とILの類似性を指摘した。また多重な外部刺激に誘起されてIL中で溶存状態を大きく変えるランダムコポリマーを設計・評価し、これを一成分とするブロックコポリマーを合成した。熱や光に応じてIL中で自己組織化するブロックコポリマーは、ILの持つ、そのユニークな性質を保ちつつ可逆的にゲル化(固体薄膜化)させる潜在的可能性を秘めており基礎学術的にはもちろん材料化学的見地からも興味深いと考えられる。本研究成果は近くアメリカ物理学会にて発表予定である。

“离子液体（IL）”是在室温下液体的盐，引起了人们的注意。由于其特性，例如热和（电 - ）化学稳定性和不良的波动性，因此预计IL将应用于多种材料。首席研究者先前已经专注于聚合物化合物，这些化合物会因刺激而改变其在IL中的溶解状态，并且一直在研究IL和相变动力学中聚合物溶解状态的研究。这项研究的最终目的是通过利用IL中聚合物的相过渡和基于它们的自组织现象来构建具有高度社会有用的分子系统。从动态光散射测量值（DLS）评估了IL中聚苯二丙烯酸酯（PBNMA）的LCST型相分离动力学，以表明该系统的LCST型相分离非常敏感。然而，尽管苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的随机共聚物由于其化学结构而与PBNMA相似，但表现出相同的LCST型相分离，但仍发现动力学很慢。由于聚集段的序列分布的差异，讨论了两者之间的相变动力学之间的对比（《物理化学杂志》 B，2007，111，4750）。另一方面，我们从“兼容系统”和“相变系统”的角度汇总了一篇综合论文，该论文涵盖了先前的研究，未来的前景和未解决的问题，并决定接受这本书（Macromolecules，2008年，印刷中）。在这里，我们列举了液体中固有的多种相互作用如何获得其特异性的例子，并指出水与IL之间的相似性是结构形成的液体（异常的熵液体）。此外，设计并评估了由多个外部刺激诱导的随机共聚物，以极大地改变IL中的溶解状态，并合成了使用这些成分的共聚物块嵌段。响应热或光中自我组装的块共聚物具有可逆的凝胶（诱导固体薄膜）的潜力，同时保持IL的独特特性，并且不仅从基本的学术角度，而且从物质化学的角度来看。这项研究的结果将很快在美国物理学会上呈现。

项目成果

Stimuli Responsive Blockcopolymers in Ionic Liquids

离子液体中的刺激响应嵌段共聚物

• 发表时间: 2008
• 作者: 花田良子;花田良子;花田良子;Yoshiko Hanada;花田 良子;花田 良子;Takeshi Ueki;Takeshi Ueki;Takeshi Ueki;Takeshi Ueki;Takeshi Ueki;Takeshi Ueki
• 通讯作者: Takeshi Ueki

Upper critical solution temperature behavior of poly(N-isopropylacrylamide) in an ionic liquid and preparation of thermo-sensitive nonvolatile gels

• DOI: 10.1246/cl.2006.964
• 发表时间: 2006-08-05
• 期刊: CHEMISTRY LETTERS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Ueki, Takeshi;Watanabe, Masayoshi
• 通讯作者: Watanabe, Masayoshi

Lower critical solution temperature behavior of linear polymers in ionic liquids and the corresponding volume phase transition of polymer gels

• DOI: 10.1021/la062986h
• 发表时间: 2007-01-30
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Ueki, Takeshi;Watanabe, Masayoshi
• 通讯作者: Watanabe, Masayoshi