環状カルボニル構造の双極子-双極子相互作用を鍵とする強靭・自己修復材料の開発

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環状カーボネート構造を持つモノマーである１，３－ジオキソラン－２－オンイルメチルメタクリレートと汎用メタクリレートであるエチルヘキシルメタクリレートとメタクリル酸メチルの三元バルク共重合による強靭ポリマーフィルムの合成を検討した。従来用いていたラウリルパーオキサイドよりも水素引き抜き能が低い開始剤であるルペロックス５７５を用いる、ないしは成長反応をほぼ抑制せずに水素引き抜きを抑制する連鎖移動剤であるテルピノレンを加えると、ヤング率を維持しながら破断伸びが向上した。これは一次鎖の成長にはほぼ影響を与えずに、副反応である側鎖からの水素引き抜きを起点とする化学架橋が抑制できたためと考えられる。この際、架橋度に応じてガラス転移温度はほぼ変わらず、検討した仕込み比においては、いずれも約５０℃であった。この化学架橋の抑制は、動的粘弾性において１００℃以上に見られるゴム状平坦領域の弾性率から求めた架橋点間分子量の向上から明らかとなった。化学架橋が少ないほうが、赤外吸収スペクトルにおけるカルボニル領域の吸収が低波数にシフトする挙動が見られ、分子運動性の向上が双極子ー双極子相互作用による化学架橋の形成を有利とすることが示唆される。また、重合温度、および重合後の後硬化の条件も架橋挙動に大きく影響し、特に１００℃などの高温での後硬化は、化学架橋を大きく促進してしまうことから、中温程度で長時間の後硬化を進めるのが有効であることが明らかとなった。