ドメイン構造を有する単分子ポリマーナノ粒子の構築法開発

具有域结构的单分子聚合物纳米颗粒构建方法的开发

• 批准号: 18J20302
• 负责人: 田中 涼斗
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20302/
• 关键词: ブロック共重合体; ヤヌス型ナノ粒子; 分子内架橋; ミクロ相分離; 側鎖変換; 活性エステル; ラジカル重合

架橋用官能基を持つ直鎖状ブロック共重合体を分子内架橋し、一粒子内に二種類の性質を持つヤヌス型粒子の合成を試みた。従来はドメインを確実に構築するため、重合と架橋反応を交互に繰り返す手法を採用しており、煩雑であった。そこで本年度は、架橋用官能基を持つ直鎖状ブロック共重合体を一挙に分子内架橋することにより、ヤヌス型ナノ粒子の合成経路を短縮することを中心に取り組んだ。側鎖に二重結合を有するポリスチレン-ポリカプロラクトンのブロック共重合体に対して大希釈条件下、グラブス触媒第二世代を用いたオレフィンメタセシス反応を行うことで両ブロックを一挙に分子内架橋した。得られた架橋ポリマーを詳細に解析したところ、架橋したブロック共重合体一分子の中で、ポリスチレンドメインとポリカプロラクトンドメインがそれぞれ分離して存在していることを示唆する結果を得た。この結果より、ナノ粒子内にドメイン構造を構築する上で重合と架橋反応を繰り返して行う必要はなく、一回の架橋反応でドメイン構造を構築できることが分かった。また、シンクロトロン放射光を用いてミクロ相分離構造を観察した。その結果、ミクロ相分離構造の形成を示す散乱パターンは観測されなかった。分子内架橋ブロック共重合体だけでなく、直鎖状ブロック共重合体からも散乱ピークが見られなかったことから、分子内架橋によって相分離構造が破壊されたのではなく、ブロック共重合体そのもののパラメータ(分子量やポリマー種の組み合わせ)が不適切であったと考えられる。したがって、ポリマー種や分子量を最適化することで、より微細なミクロ相分離構造を構築するためのヤヌス型ブロック共重合体ナノ粒子を容易に得られると期待できる。

将带有交联函数组的线性块共聚物交联分子内分子，以合成一个粒子内具有两种属性的Janus型颗粒。过去，为了确保域的构建，已经采用了一种交替的聚合和交联反应的方法，这很复杂。因此，今年，我们专注于缩短Janus型纳米颗粒的合成途径，该途径通过线性块共聚物与官能团进行交联的分子交联。通过在较大的稀释条件下使用第二代grubbs催化剂进行烯烃的分解反应，在侧链的聚苯乙烯 - 多聚二苯二酚的块共聚物上使用第二代grubbs催化剂进行烯烃分解反应，通过分子内进行了分子交联。对获得的交联聚合物的详细分析得出的结果表明，聚苯乙烯结构域和多丙酮酸酮结构域在一个交联的块共聚物分子中分别存在。该结果表明，无需重复聚合和交联反应以在纳米颗粒中构造域结构，并且可以在一个交联反应中构建域结构。另外，使用同步加速器辐射观察到微相分离结构。结果，没有观察到散射模式，表明形成了麦克相分离结构。由于不仅在分子内交联块共聚物中没有观察到散射峰，而且在线性块共聚物中也观察到，因此人们认为，相位分离结构并未因分子内交联而破坏，而且块共聚物本身的参数（分子量和分子量和聚合物的组合）是不适当的。因此，通过优化聚合物物种和分子量，预计Janus型块共聚物纳米颗粒可以轻松获得用于构建更精细的微相分离结构的共聚物纳米颗粒。

项目成果

高分子化学研究室

高分子化学实验室

分子内架橋を基盤とした両親媒性ブロック共重合体の水中自己組織化制御法

基于分子内交联的两亲性嵌段共聚物水下自组装控制方法

• 发表时间: 2018
• 作者: Naomi Kitayama;Chisa Nakashima;Atsushi Otsuka;Yoshihiro Ishida;Kenji Kabashima;田中 涼斗
• 通讯作者: 田中 涼斗