有機-無機ポリマーハイブリッドの分子系超構造設計

有机-无机聚合物杂化物的分子超结构设计

基本信息

批准号：
07241239
负责人：
中條善樹
金额：
$ 1.15万
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、分子系素構造として有機高分子と無機マトリックスをとりあげ、これら異種の素構造を分子レベルで組み合わせて、新しいし機能を発現するハイブリッド型の分子系超構造を構築することを目的として研究を進めた。まず、有機成分として、ポリオキサゾリンなどのアミド基を繰り返し単位とするものの他、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタンについても、それぞれテトラアルコキシシランのゾル-ゲル反応に共存させることにより、条件を適当に選べは透明均一なポリマーハイブリッドが得られることがわかった。また、シュークロース、リグニン、キトサンなどの天然有機資源を用いても、その水酸基をイソシアネートでウレタン基に変換することにより、均一なハイブリッドが得られた。さらに、無機成分の出発原料として、天然鉱物資源である水ガラスを利用することも可能であり、ポリオキサゾリンやウレタン化キトサンとの対応するポリマーハイブリッドを合成することができた。また、二種類の有機高分子を有機成分として用いたところ、シリカゲルとのいわゆる三元系のポリマーハイブリッドを得ることができた。二種類の有機成分がシリカゲルマトリックスのシラノール残基との水素結合による相互作用の強さが異なることを利用して、一方の有機成分のみを選択的に抽出することに成功した。例えば、ポリオキサゾリン-ポリビニルピロリドン-シリカゲルの三元ポリマーハイブリッドをメタノールで抽出したところ、ポリオキサゾリンのみが選択的に除かれ、結果として、半径1-2nmの細孔を有する多孔質ハイブリッド(ポリビニルピロリドン-シリカゲル)が得られた。さらに、ハイブリッドの合成の際、第三の成分として塩化リチウムや塩化カルシウムなどの金属塩、塩化銅や塩化ニッケルなどの遷移金属塩を添加したところ、金属塩が均一に分散したハイブリッドが得られた。これらハイブリッド中の金属塩は、抽出を行っても溶離することはなかった。この遷移金属含有ハイブリッドを過熱焼成すると、有機高分子部分のみが除かれ、遷移金属が高分散した多孔質シリカゲルが得られた。

在这项研究中，我们讨论了有机聚合物和无机基质作为分子结构，并进行了研究，目的是在分子水平上将这些异源结构组合在一起，以创建表达新和功能特性的混合分子超结构。 First, it was found that, in addition to the repeating unit of amide groups such as polyoxazoline, polyamides, polyimides, polycarbonates, polyesters and polyurethanes, polyamides, polyimides, polycarbonates, polyesters and polyurethanes, each of which coexists in the sol-gel reaction of tetraalkoxysilane, a transparent, uniform polymer hybrid can be obtained by selecting appropriate 状况。此外，即使使用了自然有机资源，例如蔗糖，木质素和壳聚糖，羟基也会转化为带有异氰酸酯的氨基甲酸基团，从而产生均匀的杂种。此外，水玻璃是一种天然的矿物质资源，可以用作无机成分的起始材料，并且可以合成对应于聚恶唑啉和氨基甲酸酯壳聚糖的聚合物杂种。此外，当将两种类型的有机聚合物用作有机成分时，获得了与硅胶的所谓三元聚合物混合体。利用这两个有机成分在硅胶基质中与硅醇残基的氢键导致的相互作用强度有所不同的事实，仅成功提取了一个有机成分。例如，用甲醇萃取多恶唑唑羟基甲基吡啶酮 - 硅质凝胶的三元聚合物杂化，仅选择性去除多恶唑啉，从而导致多孔杂化（多乙烯基吡咯烷酮 - 硅凝胶）具有1-2 nm radius的孔。此外，当杂交盐的合成时，将金属盐（如氯化锂和氯化钙）以及过渡金属盐（如铜氯化物和氯化物）添加为第三个成分，其中均匀分散了金属盐，其中金属盐被均匀分散。这些杂种中的金属盐在提取时没有消除。当将这种含有金属的杂化杂种过热时，仅除去有机聚合物部分，从而导致多孔硅胶高度分散。