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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21655081/
• 关键词: モノリス; 多孔体; 相分離; 貧溶媒誘起相分離; ポリヒドロキシアルカノエート; ポリカーボネート; アクリル樹脂; ポリメタクリル酸メチル; ポリ乳酸; モノリス; 多孔体; 相分離; 貧溶媒誘起相分離; ポリヒドロキシアルカノエート; ポリカーボネート; アクリル樹脂; ポリメタクリル酸メチル; ポリ乳酸

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。

由穿透孔和骨骼（材料部分）组成的集成多孔模制体（整体）和具有网状的连接结构的结构具有高透气性和液体渗透性，高强度，高特异性表面积和轻量级，并且引起了作为下一代多孔材料的注意。今年，我们使用较差的溶剂诱导的相分离（NIPS）研究了包括多羟基烷烃（PHA）在内的聚合物的整体生产。 NIPS方法是一种通过将较差的溶剂混合到聚合物溶液中，从而使纳米多孔体在简单和轻度的条件下制造，从而诱导相分离。 PHBV（3 hb含量：95 mol％），3-羟基丁酸（Hb）和3-羟基乙烯酸（HV）的共聚物被用作PHA。当乙腈是一种不可溶解的乙腈时，将氯仿中的PHBV溶液混合在一起，并将混合物置于架子上时，发生了相位分离，从而产生了白色模制产物。使用SEM观察切割表面，发现它是一个具有三维网络结构的整体，由1至2μm的孔组成，骨骼为200至500 nm。此外，容器的选择给出了任意形状的PHBV整体。当研究聚合物浓度对多孔结构的影响时，以60 mg/ml的速度将整体的骨骼直径最小化。骨骼直径取决于混合溶液对聚合物的亲和力和粘度，并控制了精细的结构。当使用BET方法测量整体的特定表面积时，所有浓度的整体浓度都具有较大的特定表面积，并且揭示了特定表面积与骨骼直径之间的相关性。此外，获得的PHBV巨石的差异扫描量热法（DSC）表明，与粉末相比，熔化的焓增加。从这些结果中可以相信，在整体形成过程中促进了PHBV的结晶。 NIPS方法也可用于制备聚碳酸酯整体。