Aggregation Structure of Hyper-branched Block Copolymers in Solution

溶液中超支化嵌段共聚物的聚集结构

基本信息

批准号：
21K05184
负责人：
登阪雅聡
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
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

项目摘要

分子形態を明確化するためのシミュレーションを行う際、全原子モデルでは用いるソフトの能力を超えてしまう。そこで着目点を変更し、単純化したモデルによって多分岐高分子の形成過程をシミュレーションするソフトを開発することで、統計的な構造分布の解析を行った。このシミュレーションは、分岐度や分子量を変えた多分岐高分子の分散度や重合速度を良く再現した。加えて、個々の多分岐高分子についても分子量と分岐数に関する統計的な傾向を解析することで、設計通りの構造に近い生成物が得られている事が示された。また、フェニル基を有する分岐剤を新たに合成し、それを用いた多分岐高分子について、フェニル基を分岐点のプローブとしたNMR解析を行ったところ、設計通りに分岐点の導入されていることが示唆された。さらに、分岐構造を変えた種々の試料について動的粘弾性測定を行い、分岐構造に由来する粘度の系統的な低下が確認された。このように、異なる方法で分子形態に関する情報を得ることが出来た。合成法についても、効率化を検討した。均一系では重合後期に系の粘度が増大するため、ブロック共重合の際には試料を再溶解する必要がある。そこで、系の粘度が低く保たれるエマルジョン重合を多分岐高分子に適用することで、本研究で用いるブロック共重合体の効率的合成を可能とした。基板表面の凝集状態に関しては、多分岐高分子溶液を微小ギャップ間に配置した表面力測定により解析した。対向する基板が近接すると、分子レベルの接触で応力が急上昇する距離がある（ハードウォール距離）。この距離は溶液に直鎖高分子を溶解することで大きくなるが、多分岐高分子を溶解した場合にはその二倍程度に大きくなるという結果が得られた。この結果は、多分岐高分子が「境界接触」と呼ばれる状態での摩擦低減に、非常に有効であることを示す。

进行仿真以阐明分子形态时，全原子模型超出了所使用的软件的功能。因此，我们更改了焦点和开发的软件，该软件使用简化的模型模拟了多支球的聚合物的形成过程，并分析了统计结构分布。该模拟很好地再现了具有不同分支程度和分子量的多支球聚合物的分散性和聚合速率。此外，通过分析每个高度分支的聚合物的分子量和分支数量的统计趋势，获得了接近设计的结构的产物。此外，新合成了具有苯基基团的分支剂，并使用苯基作为分支点的探测器对多支链聚合物进行了NMR分析，这表明将分支点引入了设计为设计。此外，对具有改变分支结构的各种样品进行了动态粘弹性测量，并确认了从分支结构得出的粘度系统降低。因此，以不同的方式获得了有关分子形态的信息。我们还考虑提高合成方法的效率。在均匀的系统中，系统的粘度在聚合的后期增加，因此有必要在块共聚过程中重新安装样品。因此，通过应用乳液聚合（将系统粘度低的乳液聚合）应用于多支球菌聚合物，可以有效合成本研究中使用的块共聚物。通过表面力测量值分析了底物表面的聚集状态，其中将多支球菌的聚合物溶液放在小间隙之间。当相对的底物接近时，在分子水平接触（硬墙距离）下应力急剧上升的距离。通过将线性聚合物溶解在溶液中来增加该距离，但是当溶解大的大枝聚合物时，它会增加约两倍。该结果表明，在称为“边界接触”的情况下，最分支的聚合物在减少摩擦方面非常有效。