N-アルキルアクリルアミドモノマーを用いた乳化重合機構の実験科学的研究

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高分子微粒子は、その応用・用途の枠を急速に拡大しつつあり、数多くの研究・開発がなされている。その際、最も多く用いられる合成法は乳化重合法であり、重合速度が速く、高分子量のポリマーが得られ、さらに分散性が高い生成物が得やすい等の理由から、工業規模でもこの方法が数多く採用されている。他方、重合機構についても多くの研究例があるが、最も本質的な疑問である『微粒子を構成する高分子の数・分子量・分子量分布が、重合過程での粒径変化に如何に関係するか?』は依然として明確になっていない。従って、モノマー、乳化剤、開始剤の種類・濃度などの合成条件は、経験的・試行錯誤的手段で決定されている。この状況が現在でも続いている背景には、上述の疑問に答える実験手法が十分に確立されていないことにある。言い変えれば、これは(1)重合過程で採取した微粒子からその構成高分子が容易に得られる実験系と、(2)粒子と構成高分子のキャラクタリゼーションを正確に行なうための測定手法に関係する問題である。そこで、本研究は、高分子微粒子の合成法として広く用いられている乳化重合法において、その機構を解明し、重合の制御法を確立するための実験手法を検討することを目的とする。具体的には、γ-線照射により粒子を構成する高分子の架橋(ゲル化)を行ない、"粒径を保存"し、(1)静的光散乱法による分子量と慣性半径の測定;(2)動的光散乱法による流体力学半径の測定;(3)GPC法による分子量分布の測定を有機的に組み合わせる実験手法の確立を目指した。その結果、平成9年度及び10年度の研究から本手法は有効性が確かめられた。本年度は、γ-線照射によるポリビニルアルコール水溶液からのゲル微粒子生成と、アクリル酸又はN-ビニルイミダゾールとN-イソプロピルアクリルアミドからなる高分子ゲル微粒子の合成系を用いて、この実験手法の有効性を明らかにした。