温度昇降により水溶性ホウ素を分離する親水・疎水制御型ハイブリッド機能高分子の開発

本研究は、科学技術を支える主要な元素である一方、排出規制物質でもあるホウ素化合物の環境にやさしい新たな分離回収技術の創出を目指すべく、水溶性ホウ素の化学吸着部位を温度感応性高分子に導入した『親水・疎水制御型ハイブリッド機能高分子』を開発し、主に温度昇降とろ過により水溶性ホウ素を効率的に分離回収するシステムを構築・提案することを主な目的としている。研究初年度となる今年度は、本研究のハイブリッド機能高分子の基本となる高分子の合成と温度感応性に関する検討を行った。具体的には、温度感応性高分子のユニットとして下限臨界共溶温度（LCST）を35℃付近に有するポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)（pNIPAAm）を、ホウ素の効果的な捕集と脱着に有効な機能部位としてキレート配位子のN-メチル-D-グルカミン（NMDG）を採用し、NMDGの導入に伴う高分子の親水性の向上、すなわちLCSTの低下を抑制するための疎水基としてスチレン（Sty）を導入したNIPAAm-NMDG-Sty共重合体を合成した。その結果、NMDG導入による高分子の親水効果よりも、Sty導入による疎水効果のほうが顕著に表れることがわかった。この結果は、温度感応性を保持するためSty導入量を少なく抑えてNMDGの導入量を増やすことができ、結果としてホウ素の化学吸着能を向上できることを示す極めて有用な知見である。今年度はNMDGとStyの導入比（仕込み比）を最適化するには至らなかったが、当初の想定以上にNMDG導入量を増加したハイブリッド機能高分子を開発できる可能性を見出せた点は特筆に値する。

本研究は、科学技術を支える主要な元素である一方、排出規制物質でもあるホウ素化合物の環境にやさしい新たな分離回収技術の創出を目指すべく、水溶性ホウ素の化学吸着部位を温度感応性高分子に導入した『親水・疎水制御型ハイブリッド機能高分子』を開発し、主に温度昇降とろ過により水溶性ホウ素を効率的に分離回収するシステムを構築・提案することを主な目的としている。研究初年度となる今年度は、本研究のハイブリッド機能高分子の基本となる高分子の合成と温度感応性に関する検討を行った。具体的には、温度感応性高分子のユニットとして下限臨界共溶温度（LCST）を35℃付近に有するポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)（pNIPAAm）を、ホウ素の効果的な捕集と脱着に有効な機能部位としてキレート配位子のN-メチル-D-グルカミン（NMDG）を採用し、NMDGの導入に伴う高分子の親水性の向上、すなわちLCSTの低下を抑制するための疎水基としてスチレン（Sty）を導入したNIPAAm-NMDG-Sty共重合体を合成した。その結果、NMDG導入による高分子の親水効果よりも、Sty導入による疎水効果のほうが顕著に表れることがわかった。この結果は、温度感応性を保持するためSty導入量を少なく抑えてNMDGの導入量を増やすことができ、結果としてホウ素の化学吸着能を向上できることを示す極めて有用な知見である。今年度はNMDGとStyの導入比（仕込み比）を最適化するには至らなかったが、当初の想定以上にNMDG導入量を増加したハイブリッド機能高分子を開発できる可能性を見出せた点は特筆に値する。