複合機能希土類触媒を用いた精密連鎖制御による機能性高分子材料の創製

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損傷から自己修復できる材料の開発は、学術的にも実用的にも極めて重要である。従来の自己修復性材料には、精密に設計された2種類以上のモノマーの共重合や多段階で合成されたものが知られている。しかし、入手しやすい１種類のモノマーからの自己修復性ポリマーの合成は実現されておらず、合成プロセスの観点から課題がある。本年度は、新たな自己修復性ポリマーの開発に取り組んだ。ミクロ構造の違いによって異なる物性を示すポリイソプレンに着目し、希土類金属触媒を用いてさまざまなミクロ構造を持つポリイソプレンを合成し、自己修復性について検討した。C5Me4SiMe3配位子を有するスカンジウム（Sc）触媒を用いて、ポリイソプレンの3,4-ユニットとシス-1,4ユニットの比を約7：3に精密に制御することにより、損傷から自己修復性を示す機能性ポリマーを創製した。得られた新しいポリマーは、伸び率約20倍、破断強度約2MPaと優れたエラストマー物性を示した。また、外部から一切の刺激やエネルギーを加えなくても、大気中だけではなく、水、酸やアルカリ性水溶液中でも自己修復性を示した。さらに、ポリイソプレンの二重結合部分を水素添加したポリマーは、水素添加していないポリイソプレンと比較して、同等かそれ以上の自己修復性を発現した。このことは、比較的単純なポリオレフィンでも、ミクロ構造を適切に制御すれば、自己修復性を発現させることができることを示しており、材料設計の観点から非常に重要な成果と考えられる。