環状カルボニル構造の双極子-双極子相互作用を鍵とする強靭・自己修復材料の開発

基于环状羰基结构的偶极-偶极相互作用开发坚韧的自修复材料

基本信息

批准号：
22K05224
负责人：
落合文吾
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

環状カーボネート構造を持つモノマーである１，３－ジオキソラン－２－オンイルメチルメタクリレートと汎用メタクリレートであるエチルヘキシルメタクリレートとメタクリル酸メチルの三元バルク共重合による強靭ポリマーフィルムの合成を検討した。従来用いていたラウリルパーオキサイドよりも水素引き抜き能が低い開始剤であるルペロックス５７５を用いる、ないしは成長反応をほぼ抑制せずに水素引き抜きを抑制する連鎖移動剤であるテルピノレンを加えると、ヤング率を維持しながら破断伸びが向上した。これは一次鎖の成長にはほぼ影響を与えずに、副反応である側鎖からの水素引き抜きを起点とする化学架橋が抑制できたためと考えられる。この際、架橋度に応じてガラス転移温度はほぼ変わらず、検討した仕込み比においては、いずれも約５０℃であった。この化学架橋の抑制は、動的粘弾性において１００℃以上に見られるゴム状平坦領域の弾性率から求めた架橋点間分子量の向上から明らかとなった。化学架橋が少ないほうが、赤外吸収スペクトルにおけるカルボニル領域の吸収が低波数にシフトする挙動が見られ、分子運動性の向上が双極子ー双極子相互作用による化学架橋の形成を有利とすることが示唆される。また、重合温度、および重合後の後硬化の条件も架橋挙動に大きく影響し、特に１００℃などの高温での後硬化は、化学架橋を大きく促進してしまうことから、中温程度で長時間の後硬化を進めるのが有効であることが明らかとなった。

我们研究了通过具有环状碳酸酯结构的单体甲基丙烯酸1,3-二氧戊环-2-酮基甲酯、通用甲基丙烯酸乙基己酯和甲基丙烯酸甲酯的三元本体共聚来合成坚韧的聚合物薄膜。通过使用夺氢能力比以往使用的月桂基过氧化物低的引发剂Luperox 575，或添加抑制夺氢但实质上不抑制生长反应的链转移剂萜品油烯，能够提高杨氏模量。改进的同时保持不变。这被认为是由于这样的事实：化学交联是源自侧链夺氢的副反应，可以在基本上不影响主链生长的情况下被抑制。此时，玻璃化转变温度基本上不随交联度而改变，并且在所研究的所有装料比下均为约50℃。这种化学交联的抑制通过由在100℃以上的动态粘弹性中观察到的橡胶状平坦部的弹性模量求出的交联点间分子量的提高而明确。当化学交联较少时，红外吸收光谱中羰基区域的吸收会转移到较低的波数，这表明分子迁移率的提高有利于通过偶极-偶极相互作用形成化学交联。此外，聚合温度和聚合后的后固化条件对交联行为影响很大，特别是在100℃等高温下后固化大大加速了化学交联，因此不能在中温下长期处理。很明显，进行后固化是有效的。