高分子メカノケミストリーにおける単一分子鎖系／バルク材料系間の相関解明

阐明聚合物机械化学中单分子链系统与本体材料系统之间的相关性

基本信息

批准号：
19J14764
负责人：
木田淳平
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

隠れ鎖を有する単結合均一開裂型のメカノフォアを用いることで、従来の方法では困難であったメカノフォア単独でのエラストマーの力学的刺激による自己高強度化を達成した。ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジスルフィド（BiTEMPS）骨格においてジスルフィド結合が力学的刺激により切断されることを明らかにした後、BiTEMPS骨格をメカノフォアとした隠れ鎖を有する環状メカノフォア (BCM) を新たに設計し、合成した。BCMは結合解離エネルギーの小さいジスルフィド結合が力学的刺激により結合開裂する一方で、隠れ鎖により開裂後の運動性が制限されている。この特殊な結合開裂挙動から、架橋点にBCMを有する架橋高分子の力学物性や、開裂後の再結合挙動に特異な影響を与えることを予想した。得られたBCMを分子鎖中央に有する直鎖状高分子のすりつぶしにより、硫黄由来と考えられるESRスペクトルが得られたことから、BCMが力学的な化学結合切断反応性を有することを確かめた。BCMを架橋点に有する架橋高分子を加熱すると硫黄ラジカル由来のシグナルがESR測定にて観測された。さらに100 度における応力緩和試験を行うと、非環状のBiTEMPS架橋剤では大幅な応力緩和が見られた一方で、環状のBCM架橋では僅かな緩和が見られた。この結果から、BCMの隠れ鎖がBiTEMPS開裂後の大規模な緩和を抑制していることがわかった。最後に力学的刺激によるBCMの開環反応に基づく高強度化が可能であることをESR測定、膨潤試験、および引張試験から明らかにした

通过使用具有隐藏链的单键均匀可裂解机械载体，我们通过单独使用机械载体的机械刺激实现了弹性体的自强化，这在传统方法中是困难的。在证明双（2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基）二硫醚（BiTEMPS）骨架中的二硫键会因机械刺激而断裂后，我们使用 BiTEMPS 骨架作为机械载体开发了一条隐藏链。并合成了环状机械载体（BCM）在BCM中，具有低键解离能的二硫键通过机械刺激被裂解，但裂解后的迁移率受到隐藏链的限制。我们预测这种特殊的键断裂行为将对交联点处的 BCM 交联聚合物的机械性能以及断裂后的重组行为产生独特的影响。通过研磨所得的在分子链中心具有BCM的线性聚合物，获得了被认为源自硫的ESR光谱，证实了BCM具有机械化学键断裂反应性。当加热具有BCM作为交联点的交联聚合物时，在ESR测量中观察到源自硫自由基的信号。进一步在100度下的应力松弛测试表明，无环BiTEMPS交联剂表现出显着的应力松弛，而环状BCM交联剂则表现出轻微的松弛。这些结果表明，BCM 的隐藏链抑制了 BiTEMPS 裂解后的大规模弛豫。最后，我们通过ESR测量、膨胀测试和拉伸测试证明，基于机械刺激引起的开环反应可以提高BCM的强度。