ミクロ相分離構造の超微細化を実現するブロック共重合体の分子設計

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今年度はポリスチレンとポリメタクリル酸メチルからなるブロック共重合体(PS-b-PMMA)の末端修飾法を基盤として、ミクロ相分離構造の制御を試みた。まず、本来ミクロ相分離しないはずの低分子量PS-b-PMMA(9k)のPMMA末端にオリゴ糖鎖を導入することで、明確にミクロ相分離構造を発現することを明らかとした。ここで重要なのは、オリゴ糖鎖の体積分率は全体のわずか5%程度であるにもかかわらず、その高分子全体の相分離構造に大きく寄与しているということである。このときのミクロ相分離構造の周期間隔は10nm程度であり、未修飾PS-b-PMMAのミクロ相分離の限界とされていた周期間隔20nmの約半分の非常に微細なミクロ相分離構造の構築を達成したと言える。また、オリゴ糖導入前の低分子量PS-b-PMMAはほぼ完全に相溶状態であり、このような状態のブロック共重合体の末端を修飾したことでミクロ相分離を誘発した例は本系が初めてである。続いて、PS-b-PMMAの末端構造の影響を評価する目的で、チタニウムアルコキシドを触媒とし様々なアルコール類を用いたエステル交換反応を行った。この反応では、PMMA末端のMMAユニットのみが選択的にエステル交換されることから、実質的にPMMA末端を修飾することができる。疎水性、親水性、フルオロラス性など様々なアルコール類が本反応系に適用可能であった。得られた各種末端修飾PS-b-PMMAのミクロ相分離構造を調べたところ、大きな差異は確認されなかったが、アジド基を導入した場合はミクロ相分離構造の周期間隔が1nm程度増大したことから、末端構造がブロック共重合体のミクロ相分離に寄与している可能性が示唆された。また、本目的からは脱線するが、水酸基を有するポリマーもアルコールとして本反応系に適用可能であり、本反応系の新規ブロック共重合体合成法としての有用性も示された。