らせん状ポリマーブラシの局所構造および力学特性解析

螺旋聚合物刷的局部结构与力学性能分析

• 批准号: 16J06889
• 负责人: 佐藤 雅尚
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06889/
• 关键词: ポリマーブラシ; らせん高分子; 表面開始リビングアニオン重合; 包接錯体; らせん構造; フラーレン; 螺旋構造

本研究は，片末端が基材表面に対して高密度に固定化された，らせん状ポリマーの構造および力学物性に関する詳細な知見を得ることを目的としている．これまでに表面開始リビングアニオン重合法に基づき新規らせん状ポリマーブラシの創製およびそのらせん構造の分子包接能評価を成し遂げている．本年度は，らせん状ポリマーブラシに対するさらなる機能性付与を実現するために，ポリマーブラシの側鎖部位への分子導入を試みた．これまでに報告されているポリマーブラシの側鎖部位への機能性付与は，ポリマーブラシ調製時に用いるモノマー種の選択により達成される．一方で，側鎖に機能性部位を有するモノマーは，反応性，溶解性などの観点から重合手法に限界がある．側鎖にカルボニル基を有するPMMAは，種々のアルコール，アミンなどと水素結合を形成する．そこで表面開始リビングアニオン重合法に基づき調製したPMMAブラシに対して，機能性部位を有するアルコールを相互作用させることにより，らせん状ポリマーブラシ側鎖への機能付与を目指した．キラル化合物とメタクリレート系高分子の分子間相互作用に基づくらせん構造形成におよぼす立体規則性の影響を評価するためのモデル系として，様々な立体規則性を有するPMMAを調製しその構造解析を行った．温度変調型の核磁気共鳴（NMR）および赤外吸収分光（IR）測定に基づき，PMMAとキラル分子が水素結合により相互作用を生じていることを明らかにした．キラル分子と相互作用を生じたPMMAをスピンキャスト法により製膜し，円偏光二色性（CD）および振動円二色性（VCD）測定に基づき構造解析を行った結果，アルコール化合物と相互作用したPMMAは立体規則性に応じて異なる構造を形成することが明らかとなった．

本研究的目的是获得有关一端以高密度固定在基材表面上的螺旋聚合物的结构和机械性能的详细知识。到目前为止，我们基于表面引发活性阴离子聚合方法创建了一种新型螺旋聚合物刷，并评估了螺旋结构的分子包合能力。今年，为了为螺旋聚合物刷提供更多功能，我们尝试将分子引入聚合物刷的侧链位点。迄今为止报道的向聚合物刷的侧链位点添加功能是通过选择聚合物刷制备过程中使用的单体种类来实现的。另一方面，从反应性、溶解性等角度来看，侧链具有官能团的单体在聚合方法上存在局限性。 PMMA的侧链带有羰基，能与各种醇、胺等形成氢键。因此，我们的目的是通过使醇与基于表面引发的活性阴离子聚合制备的PMMA刷的功能位点相互作用，从而赋予螺旋聚合物刷的侧链功能。作为评估立构规整性对基于手性化合物和甲基丙烯酸酯聚合物之间的分子间相互作用的螺旋结构的影响的模型系统，我们制备了具有各种立构规整性的PMMA并分析了它们的结构．基于调温核磁共振 (NMR) 和红外吸收光谱 (IR) 测量，我们揭示了 PMMA 和手性分子通过氢键相互作用。通过旋转浇铸将与手性分子相互作用的PMMA形成薄膜，并基于圆二色性（CD）和振动圆二色性（VCD）测量进行结构分析，结果发现PMMA与醇化合物相互作用。结果表明，PMMA 根据立构规整性形成不同的结构。

项目成果

Evaluation of Encapsulation Property for Polymer Brush on the basis of Controlling Stereoregularity

基于立构规整性控制的聚合物刷封装性能评价

• 发表时间: 2016
• 作者: Masanao Sato; Tomoyasu Hirai; Atsushi Takahara
• 通讯作者: Atsushi Takahara

Design of High-Density Helical Polymer Brush on Silica Nanoparticles for the Size Recognition of Fullerene Molecules

二氧化硅纳米颗粒上高密度螺旋聚合物刷的设计用于富勒烯分子的尺寸识别

• DOI: 10.1021/acsmacrolett.7b00906
• 发表时间: 2018
• 影响因子: 7.015
• 作者: Sato Masanao;Kato Tomoki;Shimamoto Hitoshi;Kamitani Kazutaka;Ohta Noboru;Hirai Tomoyasu;Takahara Atsushi
• 通讯作者: Takahara Atsushi

Evaluation of separation property of syndiotactic poly(methyl methacrylate) brush for higher fullerene

间规聚甲基丙烯酸甲酯刷对高富勒烯的分离性能评价

• 发表时间: 2017
• 作者: Masanao Sato; Tomoyasu Hirai; Atsushi Takahara
• 通讯作者: Atsushi Takahara

Preparation of polymer brushes with well-controlled stereoregularity and evaluation of their functional properties

立体规整性可控的聚合物刷的制备及其功能性能评价

• DOI: 10.1038/s41428-018-0078-y
• 发表时间: 2018
• 影响因子: 2.8
• 作者: Hirai Tomoyasu;Sato Masanao;Kato Tomoki;Shimamoto Hitoshi;Uno Kiyu;Otozawa Nobuyuki;Takahara Atsushi
• 通讯作者: Takahara Atsushi

Observation of constraint surface dynamics of polystyrene thin films by functionalization of a silsesquioxane cage

通过倍半硅氧烷笼的功能化观察聚苯乙烯薄膜的约束表面动力学

• DOI: 10.1016/j.polymer.2016.08.040
• 发表时间: 2016
• 影响因子: 4.6
• 作者: 1)Taiki Hoshino; Shiki Nojima; Masanao Sato; Tomoyasu Hirai; Yuji Higaki; So Fujinami; Daiki Murakami; Shigesaburo Ogawa; Hiroshi Jinnai; Atsushi Takahara; Masaki Takata
• 通讯作者: Masaki Takata