高校化学において利用できる機能性高分子化合物に関する実験教材の探究・開発・深化

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は，高校化学で機能性高分子化合物の教育・実習に利用できる新しい実験教材を探究し，教材についての理解を深化させ，機能性高分子化合物に関する新しく魅力的な実験教材の開発を行うことである。具体的な機能性高分子化合物の教材として，「吸水性ポリマー」「イオン交換樹脂」「刺激応答性ゲル」「生分解性高分子」等を予定している。令和４年度においては，吸水性ポリマーの合成方法の確立と教材化を目指した研究，およびイオン交換樹脂の合成方法の確立を目指した研究を行った。吸水性ポリマーの合成に関して，従来から吸水性ポリマーの材料として使用されているポリアクリル酸とはカルボキシ基の結合様式が異なるマレイン酸-メチルビニルエーテル交互共重合体を材料に用いて吸水性ポリマーを合成した。ポリアクリル酸から合成した吸水性ポリマーとマレイン酸-メチルビニルエーテル交互共重合体から合成した吸水性ポリマーは，カルボキシ基の結合様式の違いにより，異なる吸水性を示すことを明らかにした。教育現場において実践可能な吸水性ポリマーの合成方法および合成した吸水性ポリマーの吸水率の測定方法を解説するための動画を作成し，高校教員を対象とした東海地区化学教育セミナーにおいて公開した。また，これらの研究成果について学会発表および論文発表を行った。イオン交換樹脂の合成に関して，スルホ基を持つ4-ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウムを重合し架橋することで陽イオン交換樹脂の合成を，第４級アンモニウム基を持つ[2-（メタクリロイルオキシ）エチル]トリメチルアンモニウムクロリドを重合し架橋することで陰イオン交換樹脂の合成を試みた。このように合成した陽イオン交換樹脂により，電解質水溶液中の陽イオンの交換が確認できたが，合成した陰イオン交換樹脂は陰イオン交換能を示さなかった。イオン交換樹脂の合成方法に関して，今後も研究を継続していく。