新規の構造が厳密に制御されたパーフルオロアルキル基化ポリマーの精密合成と表面化学への応用

结构严格控制的新型全氟烷基聚合物的精确合成及其在表面化学中的应用

基本信息

批准号：
02F00384
负责人：
平尾明
金额：
$ 1.15万
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

アニオンリビング重合法を用いて,鎖末端に2,4,8,16,32個のパーフルオロオクチル基を有するポリスチレンの合成を行った.アニオンリビング重合法を経由して得られた鎖末端にベンジルブロミド基を有するポリスチレンと,特別にデザインした1,1-ジフェニルエチレン誘導体から得られるアニオンとの反応を繰り返すことで,鎖末端に目的の数の水酸基を有するポリスチレン合成した.次に,ポリマー鎖末端の水酸基とC_8F_<17>COClとの反応をTHF中,室温,2時間,トリエチルアミン存在下において行った結果,SEC,^1H NMR,^<13>C NMR, IR測定により,得られたポリマーは設計通りの分子量ときわめて狭い分子量分布を有し,目的の数のパーフルオロオクチル基が定量的に導入されていることを確認した.従来,パーフルオロオクチル基の導入はNaH存在下,C_8F_<17>(CH_2)_3Brを用い40℃で数日間の反応が必要であったのに対し,本研究の手法は穏和な条件下で短時間に定量的な反応が進行することで優れている.得られたポリマーはTHF溶液からカバーガラス上にスピンコート後,加熱処理し,X線光電子分光スペクトル(XPS),接触角測定による表面構造解析に用いた.ここで用いるポリマーは構造が厳密に制御されていることから,フィルム最表面の構造構築に置ける鎖末端のパーフルオロオクチル基の数依存性を議論するために最適のサンプルである.詳細に検討を行った結果,XPSよりフィルム最表面はわずか4個のパーフルオロアルキル基でほぼ覆われていることを見いだした.また,パーフルオロオクチル基の数が8,16と増すにつれて最表面のパーフルオロオクチル基の数がわずかずつ上昇するが,32個としても変化はなかった.もはやパーフルオロオクチル基の濃縮は飽和に達していることが確かめられた.同様の傾向は接触角測定からも支持された.水,ドデカンの接触角はフィルム最表面がはつ水性のみならず,はつ油性であることを示しており,この性質はパーフルオロオクチル基の数に依存していることが明らかとなった.

使用阴离子活性聚合合成了链端的2,4,8,16,32全氟辛基的聚苯乙烯。通过重复从链末端的聚苯乙烯与苄基溴基团之间的反应以及从链端的1,1-二苯基甲基苯基衍生物和多苯乙烯中获得的聚苯乙烯之间的反应，并在链末端重复聚苯乙烯与苯二溴化物基团之间的反应，并重复多苯二甲酸基因，并重复多苯乙烯基团在链末端重复，并重复多苯乙烯和多苯乙烯，以及多苯乙烯与多苯乙烯与多苯乙烯相结合。接下来，在三乙胺存在下，在聚合物链上的羟基在聚合物链中与C_8F_ <17> COCL结束了2小时。结果，sec，^1h nmr，^<13> c nmr，IR测量结果证实，所获得的聚合物的分子量和设计的分子量极窄，并且定量引入了所需的pertluorooctyl基团的数量。通常，在NAH存在下，需要在40°C下进行全氟辛基的引入，而这项研究的方法非常好，因为在轻度条件下，定量反应在短时间内进行。将所获得的聚合物从THF溶液中旋转到盖玻片上，并加热，用于使用X射线光电光谱（XPS）和接触角度测量，用于表面结构分析。这里使用的聚合物的结构受到严格控制，因此可以将链端放置在膜最表面的结构结构中。这是讨论边缘上荧光基团的数量依赖性的最佳样本。经过详细的研究，我们发现膜的表面几乎只被XPS中的四个全氟烷基覆盖。此外，随着全氟辛基组的数量增加到8,16，顶表面的全氟辛基数量略有增加，但不高达32。证实，全氟辛基群的浓度已达到饱和。接触角度测量支持类似的趋势。水和十二烷的接触角表明膜的表面不仅是水基的，而且是油基，并且该特性取决于全氟辛基的数量。