Tailor-made modification of polymeric materials by star polymers serving as designed nanodomains

通过星形聚合物作为设计的纳米域对聚合物材料进行定制改性

• 批准号: 22K05230
• 负责人: 金岡 鐘局
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Shiga Prefecture
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05230/
• 关键词: 星型ポリマー; リビング重合; ラジカル重合; 高分子ゲル; 高分子改質剤; 結晶性高分子; RAFT重合

１.星型ポリマーを架橋点にもつゲルの合成星型ポリマーの合成時に用いる架橋剤に、N,N’-メチレンビスアクリルアミド（BIS）を用いてアーム鎖の重合度、分岐数が異なるさまざまな星型ポリマーを合成した。ゲル中の星型ポリマー分子のモル濃度がほぼ等しくなるようにゲルを合成したところ（濃度／アーム重合度を一定）、重合度に対して弾性率および破断伸びが極大値を示した。粘度測定から星型ポリマーの重なり濃度を求めたところ、重なり濃度より高濃度の星型ポリマーがゲル中に存在していると、高い力学特性を示すことがわかった。これらの結果は、アーム鎖間が充分に相互作用することが力学特性の向上に重要な役割を果たしていることを示している。架橋剤に疎水性のものを用いると、水中でのゲル生成時の網目鎖形成を阻害し、生成ゲルの弾性率が低下した。小角X線散乱（SAXS）測定より、ゲル中で星型ポリマー架橋点が比較的均一に分散していることが明らかとなった。2.星型ポリマーのナノ分散による結晶性高分子の特性改質付加開裂連鎖移動（RAFT）重合を用いてアーム鎖重合度が異なる星型ポリ（n-ブチルアクリレート）（PBA）を合成した（アームDPn = 102, 196）。星型ポリマーの末端カルボキシ基と、別途合成したポリカプロラクトン（PCL）（DPn = 36, 69）を縮合させることで、目的とする星型ブロックコポリマーを得た。5wt%の星型P(BA(100)-b-CL(36))を添加したPCLフィルムは無添加のものと比較して最大応力、弾性率、伸びが増大した。ジブロック構造によってマトリックスPCLの結晶性部位が繋ぎ合わせられ、星型ポリマーとの間で滑りが起こったためであると考えられる。また、柔軟なゴム成分を添加したにもかかわらず弾性率が向上していることから結晶構造にも影響を与えている可能性が高い。

1. Star ポ リ マ ー を bridging point に も つ ゲ ル synthetic star の ポ リ マ ー の synthetic に use い る bridging tonic に, N, N '- メ チ レ ン ビ ス ア ク リ ル ア ミ ド (BIS) を い て ア ー ム lock の coincidence degree, the number of divisions が different な る さ ま ざ ま な star ポ リ マ ー を synthetic し た. ゲ ル の star in ポ リ マ ー molecular の モ ル concentration が ほ ぼ etc し く な る よ う に ゲ ル を synthetic し た と こ ろ (concentration / ア ー を ム contact ratio must be), coincidence degree に し seaborne て 弾 sex rate お よ び breaking stretch び が numerical を and shown great し た. Viscosity measurement か ら star ポ リ マ ー の heavy な り concentration を o め た と こ ろ, heavy な り concentration よ り high-concentration の star ポ リ マ ー が ゲ ル に exist し て い る と mechanical characteristic, high い を shown す こ と が わ か っ た. こ れ ら の results は, ア ー ム が fully に interaction between lock す る こ と が mechanical characteristics の に up important な "を cut fruit た し て い る こ と を shown し て い る. Bridging tonic に 疎 water-based の も の を with い る と, water で の ゲ ル generated when の mesh lock forming を resistance against し, generate ゲ ル の 弾 sex rate low が し た. Small Angle X-ray scattered (SAXS) よ り, ゲ ル で star in ポ リ マ ー bridging point が comparison に uniformly dispersed し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. 2. The star ポ リ マ ー の ナ ノ scattered に よ る crystalline polymer modification の characteristics plus cracking chain mobile (RAFT) coincidence を い て ア ー ム lock coincidence degree が different な る star ポ リ (n - ブ チ ル ア ク リ レ ー ト) (PBA) を synthetic し た (ア ー ム DPn = 102, 196). End of the star ポ リ マ ー の カ ル ボ キ シ と, don't stay synthetic し た ポ リ カ プ ロ ラ ク ト ン (PCLS) (DPn = 36, 69) を condensation さ せ る こ と で, purpose と す る star ブ ロ ッ ク コ ポ リ マ ー を た. 5 wt % の star P (BA (100) - b - CL (36)) を add し た PCLS フ ィ ル ム は without adding の も の と compare し て 応 force, biggest 弾 sex ratio, stretching び が raised large し た. ジ ブ ロ ッ ク tectonic に よ っ て マ ト リ ッ ク ス PCLS の crystalline parts が 繋 ぎ close わ せ ら れ, star ポ リ マ ー と の で slip between り が up こ っ た た め で あ る と exam え ら れ る. ま た, soft な ゴ ム composition を add し た に も か か わ ら ず 弾 が sex rate upward し て い る こ と か ら crystal structure に も influence を and え て い が high い る possibilities.

项目成果

異種セグメントを有する星型ポリマーの精密合成と結晶性高分子材料との複合化による力学特性変化

与结晶高分子材料复合精确合成不同链段的星形聚合物并改变力学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 善田晃平;伊田翔平;金岡鐘局
• 通讯作者: 金岡鐘局

一般的な構造を有するアクリレート系多分岐星型ポリマーの新たな機能：特異的表面特性および改質剤効果

具有共同结构的丙烯酸酯基超支化星形聚合物的新功能：比表面性能和改性效果

• 发表时间: 2023
• 作者: 伊田翔平;谷川弘樹;CHANG WEICHEN;善田晃平;金岡鐘局
• 通讯作者: 金岡鐘局

結晶性セグメントを外層に有する星型ポリマーとの複合化による高分子材料の力学特性変化

与外层具有结晶链段的星形聚合物复合导致聚合物材料机械性能的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 善田晃平;伊田翔平;金岡鐘局
• 通讯作者: 金岡鐘局

Structure-property correlation of crosslinked domain hydrogels exhibiting thermoresponsive mechanical toughening and hybridization with photoluminescent carbon dots

交联域水凝胶的结构-性能相关性表现出热响应机械增韧和与光致发光碳点的杂交

• DOI: 10.1039/d2py00423b
• 发表时间: 2022
• 期刊: Polymer Chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: Shohei Ida;Takahiro Okuno;Miki Morimura;Kazumasa Suzuki;Hiroki Takeshita;Masatoshi Oyama;Keiji Nakajima;Shokyoku Kanaoka
• 通讯作者: Shokyoku Kanaoka

星型ポリマー架橋ゲル：多分岐星型ポリマー架橋剤の構造がゲル化挙動および力学特性に及ぼす効果

星形聚合物交联凝胶：超支化星形聚合物交联剂结构对凝胶行为和力学性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木颯馬;伊田翔平;竹下宏樹;大山雅寿;中島啓嗣;金岡鐘局
• 通讯作者: 金岡鐘局