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前山研究室

研究分野・キーワード:高分子合成(重縮合)・耐熱性材料開発・重合反応開発・イオン捕集材開発・溶剤可溶性芳香族ポリケトン・ポリケトン硬化物・耐熱材料・耐熱透明材料・耐熱発光材料・高活性Pd触媒開発・アニオン捕集材

高性能耐熱材料(芳香族ポリケトン)の開発・合成法開拓および機能材料化

1.熱に強く、酸やアルカリに侵されない高性能芳香族ポリケトンの開発

有機材料が本来持っている「熱に弱い」という問題点を克服し、金属材料より軽く、なおかつ、金属材料のように熱にも強く、十分な強度を有する材料の開発を目指しています。ベンゼン環とケトンカルボニル基、エーテル酸素を工夫してつなげることで高性能化が発現します。特に私たちは芳香環の並べ方を工夫し適切な分子設計を施すことにより、有機溶剤によく溶けるポリケトン、あるいは水に溶けるポリケトンの開発を行っています。高分子溶液として塗料用途での利用が可能となり、金属基板・ガラス基板への薄膜コーティングが可能となります。

2.芳香環(ベンゼン環)どうしを効率的につなぐ高活性・高速重合金属触媒の開発

鈴木章先生が開発された「鈴木-宮浦カップリング反応」は、原料の取り扱いやすさ、反応性の高さなどの点で機能材料の合成手法に広く用いられています。しかし、芳香族ポリケトンの合成に適用するには反応性が十分でなく、高分子量体を得ることができませんでした。我々のグループでは大阪大学・櫻井グループとの協力研究を通して、鈴木-宮浦カップリング重合に用いる「高速・高活性」重合触媒を開発しました。我々の開発した重合触媒を用いると重合は1時間程度で終了します。現在、さらなる反応活性の向上を目指し研究を行っています。この合成技術を「鈴木-宮浦カップリング重合」以外の系への展開を現在さらに試みています。

3.耐熱性と十分な溶剤可溶性を併せ持つ芳香族ポリケトン透明材料の開発

我々のグループで開発してきた芳香族ポリケトン(1.)は優れた耐熱性を溶剤可溶性を併せ持っていますが、黄色~茶色に着色しています。熱に強い透明フィルムの需要が極めて高い社会的要求に応えるため、芳香族ポリケトンの透明材料への展開を目指し研究を進めています。様々な分子ユニットを導入することにより、これまでの芳香族ポリケトンよりも透明性が大きく向上した材料を開発しました。さらなる透明性の向上、さらには光学的性質に基づく諸物性の改善を目指し研究を進めています。また、ポリケトンが黄土色を呈している原因を基礎研究を通して明らかにし、透明素材開発の新しいアプローチにも現在挑戦しています。

4.溶剤可溶性芳香族ポリケトンの硬化による不溶化

溶剤可溶性芳香族ポリケトン素材の塗料用途への展開を行っています。その中で、塗膜後の不溶化を可能にする種々の硬化システムの開発を現在勧めています。

5.芳香族ポリケトンを基盤とする蛍光特性を示すπ共役系高分子の開発

我々のグループで開発してきた高活性重合触媒を用いる重合(2.)において、芳香族ポリケトン骨格にπ共役構造を組み込むことで、青~オレンジ色の蛍光特性を示します。ケトンカルボニル基やエーテル酸素を主鎖に導入することで得られる交差共役型π共役系高分子の光学的特性、蛍光特性を調査し、その性能向上を図ります。

6.選択的なイオン(アニオン)や有用物質の選択的分離を志向した有機高分子ゲルの開発

金属イオンの捕集材料はこれまで数多く開発されてきているのに対し、アニオンや生体分子等の有機分子の選択的捕集が達成された例は多くありません。私たちのグループでは適切に分子デザインされた捕集サイトを有するモノマー、ベースモノマー、架橋剤を用いるラジカル共重合により捕集サイトを有する有機高分子ゲルを作製し、その捕集挙動の追跡を行っています。近年、その中でもその重要性が増しているフッ化物イオンの捕集剤開発を行っています。私たちの開発した高分子ゲルを使うと、F,C,Brイオン共存下の溶液からFイオンのみを効率的にかつ選択的に取り出すことができます。実用化に耐えられるよう、現在その分子設計の改良を試みています。