目的物質の高精度分離・誘導が可能な単分散磁性ポリマー複合粒子の新規合成法の開発

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磁性ナノ粒子(マグネタイト)をサブミクロンサイズのポリマー粒子内部に包含した「磁性ポリマー複合粒子」を、水相中での界面活性剤を用いない重合反応(ソープフリー乳化重合)により合成した。ソープフリー乳化重合を利用して、粒径均一性が高く(単分散)、磁性ナノ粒子含有率が高い複合粒子を合成するためには、系内に磁性ナノ粒子が共存してもポリマー粒子の分散安定性が維持される重合法を確立することが必要となる。そこで本研究では、重合pHによってイオン基の解離状態を調整可能な弱電解質性の重合開始剤を導入し、重合中のポリマー粒子の表面電荷を制御した。その上で、ポリマー粒子形成機構に基づき、成長過程にある単分散なポリマー粒子に磁性粒子を取り込ませ、その後もポリマー粒子を静電的に安定な状態で成長させることによって、単分散な複合粒子の合成に成功した。さらに、複合粒子の応用の領域を広めるためには、対象物質の種類や分離条件などに応じ、様々なサイズの複合粒子を合成することが望まれる。ソープフリー乳化重合は、一般的にサブミクロンサイズのポリマー粒子合成法であるが、弱電解質性開始剤を導入することにより、ポリマー粒子の粒径をミクロンサイズまで大きくできることが報告されている。そこで、本重合系法を用いて、複合粒子の合成においても、これまでの500nm程度から、さらに粒径を大きくすることを試みた。複合粒子の大粒径化のために、モノマー濃度および磁性ナノ粒子の添加量を増大させて検討した。得られた粒子は、磁性ナノ粒子がポリマー粒子中に取り込まれ、ポリマー粒子中に取り込まれない遊離の磁性ナノ粒子はほとんどなかった。複合粒子の平均粒径は984nm、粒径分散度は5.7%であり、単分散であった。本重合法を利用して、複合粒子の大粒径化を達成可能であることがわかった。