Synthesis and Characterization of Photo-degradable Crosslinked Elastomer

光降解交联弹性体的合成与表征

基本信息

批准号：
21K04699
负责人：
石田良仁
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Teikyo University of Science & Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04699/
关键词：
ゴム光分解架橋マイクロプラスチック高分子化学

项目摘要

ゴムなどの架橋性高分子は、高分子鎖同士をつなぐ架橋構造に基づく優れた耐久性を有する。そのため、自然環境における分解やリサイクルは困難である。そのため、このような高分子材料によるマイクロプラスチック問題をはじめとした環境問題を解決するためには、社会的な仕組みではなく、材料方面からのアプローチが必須となる。本研究課題では、ゴム材料の架橋点にあらかじめ化学増幅(連鎖反応)型の光分解機構を組みこむことで、優れた物性と易分解性を両立した新規ゴム材料の合成を目指している。これまで本研究課題では、光分解性架橋剤および光分解性ゴムの一般的な合成法の確立を達成している。それを踏まえて、昨年度は光分解性架橋剤を導入したポリウレタンゴムと一般的な架橋剤を導入したポリウレタンゴムとの熱機械的性質、及び光分解性の比較を行った。すべてのゴムは高分子ジオールとジイソシアネートを用いたプレポリマー法により合成し、その際、架橋剤の種類が異なる以外はすべて同条件で実施した。得られたゴムの引張試験を行ったところ、同じ種類および分子量の高分子ジオールを用いたゴムにおいて、架橋剤の違いによる応力ひずみ曲線に違いは見られなかった。また熱機械分析(TMA)においても、ガラス転移温度の差は10℃以内であった。これは、架橋ゴムの物性が架橋密度と高分子鎖の物性に依存するためである。一方で、THF中に分散したゴムに対して紫外線(365 nm)を照射し、ゴムの光分解性を調べたところ、一部の光分解性ゴムにおいて、ゴムが分解しTHFに溶解するまでの時間が有意に短くなった。上記の結果から、光分解性架橋剤を導入したゴムは、当初の目的通り従来の架橋ゴムと同等の物性と光による易分解性とを併せ持つ、低環境負荷な新規ゴム材料であることが示された。

基于将聚合物链连接在一起的交联结构，可交联的聚合物（例如橡胶）具有出色的耐用性。因此，在自然环境中很难分解和回收。因此，为了解决这样的环境问题，例如由聚合物材料引起的微塑料问题，从物质的角度而不是社会系统中的方法是必不可少的。该研究主题旨在合成新的橡胶材料，通过在橡胶材料的交联点上提前结合化学扩增（链反应）光降解机制，从而结合出色的物理特性和易于降解。到目前为止，该研究主题已经建立了合成可光降解的交联和光降解橡胶的一般方法。考虑到这一点，去年我们将聚氨酯橡胶的热机械性能和光降解性与可光降解的交联链和聚氨酯橡胶与一般交叉链接器进行了比较。所有橡胶均使用聚合物二醇和二异氰酸酯的前聚合物方法合成，除不同类型的交联药物外，所有橡胶均在相同条件下进行。所获得的橡胶的拉伸测试显示，使用相同类型和分子量的聚合物二醇在橡皮图中的交联剂差异，在应力应变曲线上没有差异。此外，在热机械分析（TMA）中，玻璃过渡温度的差异在10°C之内。这是因为交联橡胶的物理特性取决于聚合物链的交联密度和物理特性。另一方面，当紫外线（365 nm）被照射到分散在THF中的橡胶以检查橡胶的光降解性时，发现在某些可光降解的橡胶中，橡胶在THF中分解和溶解所需的时间较短。上述结果表明，具有最初意图引入的可光降解交联剂的橡胶是一种新型的橡胶材料，具有低环境影响，其物理特性与常规的交联橡胶具有相同的物理特性，并且很容易被光分解，就像原始目的一样。