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：
09217235
负责人：
中條善樹
金额：
$ 1.02万
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 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。ゾル-ゲル反応で無機マトリックスを形成させる反応と同時に有機モノマーの重合も行う、いわゆる「In-Situ重合法」によって、均一なポリマーハイブリッドが合成できた。この手法により、ポリジメチルアクリルアミドとシリカゲルのポリマーハイブリッドやポリスチレンハイブリッドが得られた。さらに、有機モノマーとして例えばメチレンビスアクリルアミドのような二官能性のものを組み合わせることにより、有機マトリックスに架橋構造をもたせることもできた。このような手法により、有機のゲルと無機のシリカゲルがお互いに共有結合はしていないが絡み合っている、IPN(相互侵入網目)ハイブリッドと呼ぶべき材料が合成可能となった。このようなIPNハイブリッドは通常の直鎖状有機ポリマーのハイブリッド材料に比べて耐溶剤性に非常に優れていることがわかった。また、相互作用の一つとしてフェニル基間のスタッキング、すなわちπ-π電子相互作用を利用することも可能である。例えば、ポリスチレンを有機高分子として用いた場合、ゾル-ゲル反応の出発原料としてフェニルトリメトキシシランのようなフェニル基を有するものを用いると、ポリスチレンと無機マトリックスとの間でπ-π電子相互作用が起こり、結果として均一透明なポリマーハイブリッドが得られた。このπ-π電子相互作用を利用した有機-無機ポリマーハイブリッドの合成は、ポリスチレン以外にもベンゼン環を有するものに適用可能であり、例えばポリカーボネートやポリ(ジアリルフタレート)などからも、フェニル基置換シリカゲルとの均一なハイブリッドが得られた。

在这项研究中，我们关注有机聚合物和无机基体作为分子系统的基本结构，并旨在通过在分子水平上组合这些不同的基本结构来构建表达新功能的杂化分子超结构。采用所谓的“原位聚合法”合成了均相聚合物杂化物，其中通过溶胶-凝胶反应形成无机基质，同时聚合有机单体。利用该方法，获得了聚二甲基丙烯酰胺与硅胶和聚苯乙烯杂化物的聚合物杂化物。此外，通过组合双官能有机单体如亚甲基双丙烯酰胺，可以为有机基质提供交联结构。使用这种方法，可以合成一种称为IPN（互穿网络）杂化材料的材料，其中有机凝胶和无机硅胶相互缠绕但彼此不共价键合。研究发现，这种IPN杂化材料比普通的线性有机聚合物杂化材料具有更好的耐溶剂性。作为相互作用之一，还可以利用苯基之间的堆积、即π-π电子相互作用。例如，当使用聚苯乙烯作为有机聚合物并且使用含苯基材料例如苯基三甲氧基硅烷作为溶胶-凝胶反应的起始材料时，在聚苯乙烯和无机基质之间发生π-π电子相互作用。产生均匀透明的聚合物杂化物。利用这种π-π电子相互作用合成有机-无机聚合物杂化物可以应用于聚苯乙烯以外的带有苯环的材料，例如聚碳酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯和苯基取代的硅胶，得到均相杂化物。