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J-GLOBAL ID：201502289034442184   整理番号：15A0550252

感熱性高分子水溶液の相分離・ゲル化・レオロジー

Phase Separation, Gelation, and Rheology in Aqueous Solutions of Temperature-Sensitive Polymers

著者 (2件)： 田中文彦 (東京農工大) ,  田中文彦 (神奈川県産業技術セ)
資料名： 日本物理学会誌
巻： 70  号： 4  ページ： 260-268  発行年： 2015年04月05日 
JST資料番号： F0221A  ISSN： 0029-0181  CODEN： NBGSA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 水溶性高分子ポリイソプロピルアクリルアミド(PNIPAM)は,昇温により32°C付近でランダムコイルから粒状高分子(グロビュール)に転移する逆コイル-グロビュール転移(iCG転移)を引き起こす。転移温度が体温に近く,高温で凝集する非常に鋭い逆転移であるためPNIPAMは感熱(感温)高分子と呼ばれ,医学,薬学,工学などに広く応用されている。PNIPAMの感熱性の分子論的起源は永く謎であったが,我々は最近水和の協同性に由来する鎖のシャープな脱水和が原因であることを指摘し,高分子の協同水和の理論モデル化を行った。このモデルに基づく水和量,鎖の平均両末端間距離,相分離線などの計算により,実測されたiCG転移の特性と,そのマクロな現れである高温相分離現象(LCST)を説明するのに成功した。相分離を示唆するLCST曇点曲線は,第2溶媒の混合,加圧,金属塩の添加などに敏感に反応して移動するので,iCG転移や相分離の制御法には多くの可能性がある。このような特性を有するPNIPAMを架橋剤を用いて化学架橋したマクロおよびミクロゲルも当然ながら感熱性を有し,32°C付近で急激な体積相転移が起こる。水溶性高分子の両末端を疎水基(短いアルキル鎖やフッ化炭素鎖)で疎水化すると,末端基の疎水凝集により会合したミセルを架橋点とする高分子ネットワークが形成される。両末端疎水化水溶性高分子はテレケリック会合高分子と呼ばれている。鎖の分子量を揃えると構造が均一なネットワークが形成されるので,疎水会合や可逆ゲルのレオロジー研究に格好のサンプルとなり,これまで多くの研究が行われてきた。末端疎水化PNIPAM(tel-PNIPAM)の水溶液中の会合構造は階層性を有し,希薄溶液中でのフラワーミセル,準濃厚領域でのミセル架橋ネットワーク,高温スピノダル領域で現れるメソグロビュール(100nm程度の巨大会合体),さらに高温でのメソグロビュールのフラクタル凝集構造などがあり,光散乱実験,中性子散乱実験,DSC測定,蛍光測定などにより詳細が研究されている。テレケリック会合高分子のミセル架橋点では末端鎖の引き抜きや会合による解離-再結合を繰り返すことができるため,ネットワーク全体としては連結しているにも拘わらず,ブリッジ鎖と末端自由鎖(ダングリング鎖)の間の転換による特異な運動様式で流動することができる。...(著者抄録)

シソーラス用語： *機能性高分子 ,  水溶性高分子 ,  *ポリイソプロピルアクリルアミド ,  高分子溶液 ,  水溶液 ,  *凝集 ,  *相分離 ,  *ゲル化 ,  水和 ,  脱水反応 ,  高分子鎖 ,  協同現象 ,  末端基 ,  テレケリック重合体 ,  ネットワーク構造 ,  解離 ,  再結合 ,  フラクタル次元 ,  *レオロジー ,  ミセル ,  光散乱 ,  中性子散乱 ,  示差走査熱量測定 ,  蛍光測定 ,  *コイル-グロビュール転移
準シソーラス用語： *感熱性高分子 ,  高分子ミセル ,  高分子レオロジー ,  高分子水溶液

分類 (2件)： 高分子溶液の物理的性質  (CG02013S) ,  高分子溶液・融液のレオロジー  (BL01013Z)

引用文献 (38件)：

• G. N. Malcolm and J. S. Rowlinson: Trans. Faraday Soc. 53 (1957) 921.
• S. Saeki, N. Kuwahara, M. Nakata and M. Kaneko: Polymer 17 (1976) 685.
• R. L. Cook, J. H. E. King and D. G. Peiffer: Phys. Rev. Lett. 69 (1992) 3073.
• T. Sun and J. H. E. King: Macromolecules 31 (1998) 6383.
• A. Matsuyama and F. Tanaka: Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 341.

タイトルに関連する用語 (5件)： 感熱性 ,  高分子水溶液 ,  相分離 ,  ゲル化 ,  レオロジー