ポリオキサゾリンを基本骨格とした機能性ゲルの反応設計

以聚恶唑啉为基本骨架的功能凝胶的反应设计

基本信息

批准号：
03205072
负责人：
中條善樹
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ポリオキサゾリンの有する特性を利用して、新しい機能性材料としての複合ゲルの分子設計および反応設計を行うことを目的とした。本年度は特に、一般的にアミド基を繰り返しユニットとする有機高分子について、シリカゲルとのハイブリッド合成を検討した。アミド基を繰り返し単位とする有機高分子として、ポリオキサゾリンの他、ポリ(N,Nージメチルアクリルアミド)やポリ(Nービニルピロリドン)を用いた。これらの有機高分子とテトラエトキシシランをエタノ-ルに溶かし、酸触媒でゾル-ゲル反応を行い、その後乾燥させると均質透明なガラス状物質が生成した。このような無色透明均一なハイブリッドは、有機高分子とシリケ-トの仕込み組成、有機高分子の重合度のかなり広い範囲で得られることがわかった。一般の有機汎用ポリマ-では、非常に限られた組成でしかハイブリッド化できないことを考えると、ポリオキサゾリンをはじめとしたアミド基含有ポリマ-は特異的である。有機ー無機ポリマ-ハイブリッドの優れた均ー性は、両成分が分子レベルで混合されていることを強く示唆しており、これは先に述べたように、両成分間の強い水素結合に基づいていると考えられる。実際、得られたハイブリッドの赤外吸収スペクトルを測定すると、もとの有機高分子自身と比べて、そのアミドカルボニル基の伸縮振動が水素結合により低波数側にシフトしていることが確かめられた。得られた有機ー無機ポリマ-ハイブリッドをシリカゲルが熔融しない温度で焼成すると、有機高分子は完全に焼失し、その占めていた空間が細孔となった。このような手法により、広い表面積を有する多孔質シリ力が得られた。その細孔半径は約10オンブストロ-ム程度であり、いわゆる分子レベルの細孔径であることがわかった。

本研究的目的是利用聚恶唑啉的特性对作为新型功能材料的复合凝胶进行分子和反应设计。今年，我们特别研究了使用硅胶进行有机聚合物的杂化合成，这些有机聚合物通常具有酰胺基作为重复单元。除了聚恶唑啉之外，还使用聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)和聚(N-乙烯基吡咯烷酮)作为含有酰胺基作为重复单元的有机聚合物。当这些有机聚合物和四乙氧基硅烷溶解在乙醇中时，用酸催化剂进行溶胶-凝胶反应，然后干燥，产生均匀透明的玻璃状材料。发现这种无色、透明且均匀的杂化物可以在相当宽范围的有机聚合物和硅酸盐进料组成以及有机聚合物的聚合度范围内获得。考虑到一般有机通用聚合物只能以非常有限的组成进行杂化，含酰胺基团的聚合物如聚恶唑啉是独特的。有机-无机聚合物杂化物的优异均匀性强烈表明两种组分在分子水平上混合，这是基于它们之间的强氢键，如前所述。事实上，当测量所得杂化物的红外吸收光谱时，证实与原始有机聚合物本身相比，酰胺羰基的伸缩振动由于氢键而移至较低波数侧。当所得有机-无机聚合物杂化物在硅胶不熔化的温度下烧制时，有机聚合物完全烧掉，其所占据的空间变成孔。通过这种方法，获得了具有大表面积的多孔硅。孔隙半径约为10 mbstrom，被发现处于所谓的分子水平。