新しいpHおよび温度応答性材料の分子設計と機能発現

新型pH和温度响应材料的分子设计和功能表达

基本信息

批准号：
06858098
负责人：
長崎幸夫
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は我々が見いだしてきたアミノ基とシリル基を有するポリサイラミンヘテロテレケリックの新規刺激応答性材料としての可能性を追求したものである。ポリサイラミンは主鎖にエチレンジアミンと3-シラペンタン構造を交互に有し今までにない全く新しい構造を有する。主鎖にシリコン結合を有するため、非常に運動性が高く、-90℃程度のガラス転移点を有している。しかしながらポリサイラミンのジアミン部分を酸によりプロトン化することにより主鎖の運動性が急激に低下する事がわかった。実際、そのガラス転移点は50℃にも達する。この傾向は用いる酸によって変わることから、ケイ素のルイス酸性によりアニオンがポリマーにバインドすることが確かめられた。このようにアミノ基のプロトン化とともにシリコン周辺のアニオンバインドがポリマー鎖コンホメーションに大きく影響するため、ポリサイラミンを用いてi)表面処理剤、ii)架橋ゲルの2つの機能性材料設計を試みた。ポリサイラミンの片末端にアルコキシル基或いはチオール基を導入することによりガラス基板及び金表面へのポリサイラミンの担持が可能であった。実際、金表面では2.3nm^2/molとかなり高密度に表面処理が達成された。この表面はpH等の環境に応答して、表面の堅さを急激に変化させる新しい材料である。この表面ポリサイラミンの自由末端にはフリーのアミノ基を有し、機能分子の担持等更なる機能の付与が可能であり、興味深い。ポリサイラミンを基本骨格とするゲルはpHによりゲル鎖のゴム弾性が急激に変化するため、ゲルイオン浸透圧から期待される膨潤度に比べ、著しく大きい値を示した。この結果は、膨潤する事により柔らかくなるこれまでのイオン性ハイドロゲルとは全く反対の特性であり、新しい材料として有用である。このポリサイラミンゲルは廻りの温度によっても環境応答するため興味深い。

在这项研究中，我们研究了具有氨基和甲硅烷基的聚硅胺杂遥爪作为新型刺激响应材料的潜力。聚硅胺具有主链上乙二胺和3-硅戊烷结构交替的全新结构。由于其主链上有硅键，因此具有非常高的迁移率，玻璃化转变点约为-90°C。然而，人们发现，当聚硅胺的二胺部分被酸质子化时，主链的迁移率迅速降低。事实上，它的玻璃化转变温度高达50°C。由于这种趋势根据所使用的酸而变化，因此证实阴离子由于硅的路易斯酸性而与聚合物结合。这样，硅周围的氨基和阴离子的质子化极大地影响了聚合物链构象，因此我们尝试使用聚硅胺设计两种功能材料：i）表面处理剂和ii）交联凝胶。通过在聚硅胺的一端导入烷氧基或硫醇基，可以将聚硅胺担载在玻璃基板和金表面上。事实上，在金表面，以2.3nm^2/mol的相当高的密度实现了表面处理。该表面是一种新材料，可根据 pH 值等环境因素快速改变其表面硬度。这种表面聚硅胺在其游离端具有游离氨基，并且很有趣，因为它能够赋予进一步的功能，例如支撑功能分子。由于以聚硅胺为基本骨架的凝胶的凝胶链的橡胶弹性根据pH而快速变化，因此溶胀程度明显大于凝胶离子渗透压的预期。这一结果与传统离子水凝胶完全相反，传统离子水凝胶因溶胀而变软，可作为新材料。这种聚硅胺凝胶很有趣，因为它会根据周围的温度对环境做出反应。