高単分散磁性ポリマー粒子の合成とその粒子配列制御への応用に関する研究

高度单分散磁性聚合物颗粒的合成及其在颗粒排列控制中的应用研究

• 批准号: 17760551
• 负责人: 長尾 大輔
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760551/
• 关键词: 磁性粒子; マグネタイト; ポリマー; ポリスチレン; 弱電解質性; pH; イオン強度; シランカップリング剤; 水溶性高分子; ポリビニルピロリドン; 立体相互作用; 分散安定化

はじめに磁性ポリマー粒子の形態を制御するため、マグネタイト(Fe_3O_4)粒子とポリスチレンからなる磁性ポリマー粒子を種々の条件で合成した。重合開始剤には、重合pHにより生成ポリマーの表面電荷量を制御可能な弱電解質性の開始剤を用いた。マグネタイト粒子には予めシランカップリング剤で表面処理を施し、生成ポリマーとの親和性を高めた。重合は、マグネタイト合成条件と同じ1塩基性で行った。その結果、生成磁性ポリマー粒子の粒子形態は重合溶液のpHやイオン強度だけでなく、重合溶液に残留した磁性粒子のシランカップリング剤の量にも強く依存し、それらの諸因子を調整することにより生成磁性ポリマー粒子を球状化できることがわかった。こうした粒子形態制御技術は、磁性ポリマー粒子の配列化において粒子径制御とともに重要な要素技術になる。さらに磁性ポリマー粒子中の磁性粒子含有率を向上させるため、種々の磁性粒子添加量で同種の重合を行った。その結果、磁性粒子添加量の増大が必ずしも含有率増大につながる訳ではなく、過度の磁性粒子添加は重合系を不安定化し、逆に含有量を低下させることがわかった。これに対し、磁性粒子を適切量加えた重合系では、添加した磁性粒子のほぼ100%がポリマー粒子に取り込まれることがわかった。得られた磁性ポリマー粒子は磁気測定も行った。塩基性条件で合成した磁性ポリマー粒子は、酸性条件下で見られたようなマグネタイト粒子の酸化は起こらず、磁気特性を維持したままポリマー粒子に取り込まれることを確認した。

首先，为了控制磁性聚合物颗粒的形貌，在不同条件下合成了由磁铁矿(Fe_3O_4)颗粒和聚苯乙烯组成的磁性聚合物颗粒。作为聚合引发剂，我们使用了弱电解引发剂，它可以通过调节聚合pH值来控制生成的聚合物的表面电荷量。磁铁矿颗粒预先用硅烷偶联剂进行表面处理，以增加它们与所得聚合物的亲和力。聚合在与磁铁矿合成条件相同的一元条件下进行。因此，生成的磁性聚合物颗粒的颗粒形态不仅很大程度上取决于聚合溶液的pH和离子强度，而且还取决于聚合溶液中剩余的磁性颗粒中硅烷偶联剂的量，而这些因素发现所生产的磁性聚合物颗粒可以制成球形。这种颗粒形状控制技术与磁性聚合物颗粒排列中的颗粒尺寸控制一起成为重要的基本技术。此外，为了提高磁性聚合物颗粒中的磁性颗粒含量，以不同添加量的磁性颗粒进行相同类型的聚合。结果发现，增加磁性颗粒的添加量并不必然导致含量的增加，并且过量添加磁性颗粒会使聚合体系不稳定，相反会降低含量。相反，发现在添加适量磁性颗粒的聚合体系中，添加的磁性颗粒几乎100％并入聚合物颗粒中。还对所获得的磁性聚合物颗粒进行磁性测量。证实在碱性条件下合成的磁性聚合物颗粒没有像在酸性条件下观察到的那样发生磁铁矿颗粒的氧化，并且在保持其磁性的同时并入到聚合物颗粒中。

项目成果

Synthesis of Submicron-Sized Titania-Coated Silica Particles with a Sol-Cel Method and Their Application to Colloidal Photonic Crystals

溶胶-细胞法合成亚微米二氧化钛包覆二氧化硅颗粒及其在胶体光子晶体中的应用

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Sol-Gel Science and Technology 38
• 作者: 中西康雅;松本金矢;座古勝;山田由紀子;Daisuke Nagao;Daisuke Nagao;Eiichi Mine
• 通讯作者: Eiichi Mine

Fabrication of Colloidal Photonic Crystals of Submicron-Sized Spheres

亚微米球体胶体光子晶体的制造

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the American Ceramic Society (accepted)
• 作者: 中西康雅;松本金矢;座古勝;山田由紀子;Daisuke Nagao
• 通讯作者: Daisuke Nagao

Preparation and colloidal stability of monodisperse magnetic polymer particles

• DOI: 10.1016/j.jcis.2005.03.073
• 发表时间: 2005-09-15
• 期刊: JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
• 影响因子: 9.9
• 作者: Gu, SC;Onishi, JY;Konno, M
• 通讯作者: Konno, M

Preparation of Silica-Coated Co-Pt Alloy Nanoparticles

• DOI: 10.1016/j.matlet.2005.12.078
• 发表时间: 2006-07
• 期刊: Materials Letters
• 影响因子: 3
• 作者: Yoshio Kobayashi;M. Horie;D. Nagao;Y. Ando;T. Miyazaki;M. Konno

Preparation of Highly Monodisperse Poly (methyl methacrylate) Particles Incorporating Rhodamine 6G for Colloidal Crystals

掺入罗丹明6G的高单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体颗粒的制备

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Colloid and Interface and Science (in press)
• 作者: 中西康雅;松本金矢;座古勝;山田由紀子;Daisuke Nagao;Daisuke Nagao;Eiichi Mine;Yoshio Kobayashi;Daisuke Nagao
• 通讯作者: Daisuke Nagao