相分離を利用するポリマーモノリスの新規作製法の開発

开发利用相分离生产聚合物整体材料的新方法

基本信息

批准号：
21655081
负责人：
宇山浩
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

貫通した孔と骨格(材料部分)から構成され、網目状の共連続構造をもつ一体型の多孔体成形体(モノリス)は高い通気性・通液性、高強度、高比表面積、軽量といった特性を示すため、次世代型多孔材料として注目されている。今年度は貧溶媒誘起相分離(NIPS)法を用いて、ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)をはじめとする高分子のモノリス作製を検討した。NIPS法は高分子溶液に貧溶媒を混合することで相分離を誘起する手法であり、簡便かつ温和な条件下でナノ多孔体の作製が可能である。PHAとして3-ヒドロキシ酪酸(HB)と3-ヒドロキシ吉草酸(HV)の共重合体であるPHBV(3-HB content: 95mol%)を用いた。PHBVのクロロホルム溶液に貧溶媒であるアセトニトリルを混合し静置すると相分離が起こり、白色の成型体が得られた。切断面をSEMで観察したところ、1～2μmの孔と200～500nmの骨格からなる三次元網目構造をもつモノリスであることがわかった。また、容器の選択により任意形状のPHBVモノリスが得られた。ポリマー濃度の多孔構造に与える影響を調べたところ、60mg/mLの場合にモノリスの骨格径が最小となった。骨格径は混合溶液のポリマーに対する親和性や粘度などに依存し、微細構造が制御された。BET法によりモノリスの比表面積を測定したところ、いずれの濃度のモノリスも大きな比表面積を有しており、比表面積と骨格径の相関が明らかとなった。また、得られたPHBVモノリスの示差走査熱量分析(DSC)から、粉末と比べて融解エンタルピーが増大していることがわかった。この結果から、モノリスの形成過程でPHBVの結晶化が促進したと考えられる。NIPS法はポリカーボネートモノリスの作製にも有用であった。

由贯穿孔和骨架（材料部分）组成的、具有网状共连续结构的一体式多孔成型体（整体），具有高透气性、透液性、高强度、高比表面积等性能因此，它作为下一代多孔材料而受到关注。今年，我们研究了使用反溶剂诱导相分离 (NIPS) 方法生产包括聚羟基链烷酸酯 (PHA) 在内的聚合物整体。 NIPS法是一种通过将不良溶剂混合到聚合物溶液中诱导相分离的方法，可以在简单温和的条件下生产纳米多孔材料。作为PHA，使用3-羟基丁酸(HB)和3-羟基戊酸(HV)的共聚物PHBV(3-HB含量：95mol％)。将不良溶剂乙腈与PHBV的氯仿溶液混合并静置，发生相分离，得到白色成型体。当使用SEM观察切割面时，发现它是具有由1-2μm的孔和200-500nm的骨架组成的三维网络结构的整料。此外，通过选择容器可以获得任意形状的PHBV整体材料。当我们研究聚合物浓度对多孔结构的影响时，我们发现整体骨架直径在 60 mg/mL 时最小。骨架直径取决于混合溶液对聚合物的亲和力和粘度，并且微观结构受到控制。当通过BET法测量整体料的比表面积时，任何浓度的整体料都具有较大的比表面积，并且比表面积与骨架直径之间的相关性变得清晰。此外，所获得的 PHBV 整料的差示扫描量热法 (DSC) 显示，与粉末相比，熔化热有所增加。该结果表明在整体形成过程中促进了 PHBV 结晶。 NIPS 方法也可用于生产聚碳酸酯整体材料。