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A会場（孔雀）

材　　

料

●　プレゼン技術の概要高分子粒子あるいはフィルムの表面から，選択的かつ反応層厚さを調整しながら化学反応させることにより，異なる機能を持つ高分子層から成る高性能のコアーシェル粒子などの多層構造粒子あるいはフィルムを作製する技術

●　従来技術・競合技術との比較高分子の多層化技術としては，高分子を塗布・積層させる，あるいはモノマーを重合させる等の方法があるが，薄膜を形成する条件が限定されている。本法は生成した層の厚みの調整や多層化が容易で層間での剥離が起こり難いなど優れた特長がある。

●　プレゼン技術の特徴・用いる高分子や反応試薬の種類により，多種多様な機能を付加させることができる。・多層構造を構成するそれぞれの膜厚をμｍオーダーで調整できる。・層間の界面があるにも拘わらず，高分子鎖が連続であるという特異な化学構造をとるため，界面での剥離が起こり難い。

●　想定される用途・高分子の機能化技術・高分子の表面処理技術・徐放材料

広島大学

大学院工学研究院　物質化学工学部門　化学工学専攻

准教授　飯澤　孝司

高分子の反応を用いた新規な高分子の多層化技術

15：10～15：35

高分子の反応を用いた新規な高分子の多層化技術高分子の多層化技術

（New Multilayering Technology Using Polymer Reaction)

広島大学大学院広島大学大学院工学研究院物質工学部門

飯澤 孝司飯澤 孝司

本研究の背景

●高分子の機能化・改質の観点から→ ポリアクリル酸のエステル化・アミド化→ 高速 定量的 分離 生成の容易さ→ 高速、定量的、分離・生成の容易さ→ 表面近傍からポリマーの奥深くまでの反応

●ハンドリングの容易さなどから → 架橋高分子（ゲル）に着目● ンドリングの容易さなどから → 架橋高分子（ゲル）に着目

本研究の特徴・従来研究との違い本研究の特徴 従来研究との違い

従来は異なるモノマーの重合（コアーシェル粒子）やポリマ の貼り合わせ等による多層化が主流ポリマーの貼り合わせ等による多層化が主流

●高分子反応を用いた多層化の特徴・多種多様な機能を付加させることができる。多種多様な機能を付加させることができる。・多層構造を構成する粒子が合成できる。・ ｍｍオーダーの比較的大型のコアーシェル粒子の合成に

適する。・膜厚の調整が容易でμｍオーダーで調整できる。

想定される用途・応用分野想定される用途・応用分野

ゲ 膨潤速度を遅らすゲルの膨潤速度を遅らす•徐放性農薬・肥料ドラ グデリバリ システム（ＤＤＳ）用薬剤担体•ドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）用薬剤担体

ゲルの膨潤速度を速くするゲルの膨潤速度を速くする•乾燥剤・濃縮剤•分離剤•分離剤•アクチュエータ―

その他•各種充填剤（コアーシェル型のフェラー）•各種充填剤（コア シェル型のフェラ ）

Using Polymer Reaction

高分子反応による機能性高分子合成

利点１．合成（製造）が容易２．少量、多品種の製造に適している

問題点１．純度が悪い２ 精密合成に適さない２．精密合成に適さない

問題点の解決法選択性の高い高分子反応を用いれば

高次構造の制御は？

選択性の高い高分子反応を用いれば高度な精密合成が可能

溶解 膨潤 無変化

原料のポリアクリル酸ゲル誘導体（DAA)の合成原料 ポリアクリ 酸ゲ 誘導体（ ) 合成

比較的容易 合成 きる比較的容易に合成できる

DAA

未反応部分

R‐X

（親水性コア）

エステル化部分（疎水性シェル）親水性物質の透過を抑制

エステル化率: 90-95 %

0 1 15

膜厚 反応時間１－ rt/R0 t （分）

0.1 150.2   600 3 900.3 900.4  1800.6             3201.0             470

反応時間（ｔ）を変えることにより、

容易に膜厚（１－ rt/R0) を調整することができる。

Fig. DAAとR-Xの反応における代表的な未膨潤径（ /R )の消失速度代表的な未膨潤径（rt/R0)の消失速度

高分子ゲルの反応モデル R-Xの構造・反応性により→内部構造が決まる。内部構造が決まる。

Ⅰ： 相対的な化学反応速度， Ⅱ： 膨潤層内の拡散速度 ， Ⅲ： 未反応層の拡散速度

高分子ゲルの徐放材料への応用高分子ゲルの徐放材料への応用

NtM NtMt ∝∞

0.7

Rose Bengal50℃の水中で３ヶ月以上0次放出が可能

0.5

0.6Rose BengalMethyl Orange

ce CH3

ClCl

CCl

ClO

ON

0.3

0.4

Abs

orba

nc NNCH3

N

OIINaO O

I ICCl ONa SO3Na

0.1

0.2

A

Methyl Orange Rose Bengal

FW : 1017.65 FW : 327.33

0.00 50 100 150 200 250 300 350 400

S lli Ti ( h )

F i 染料による徐放挙動の違い

Swelling Time ( h )

F ig . 染料による徐放挙動の違い

　　　( 架橋剤：M B A A , D B U 処理時間：5 m in ）

シェル層のエステル化率や膜厚等により、薬物の0次放出、時限破壊放出を選択できる

ポリ（2‐ヒドロキシエチルアクリラート）(PHEA)のアシル化でも可能

PHEA粒子のアシル化から得られたカプセルは破壊放出する

新規な非対称二層構造ゲルの作成とその屈曲特性

例） 生物（静脈）模倣の一方向バルブ

Yu, Q et al., Appl. Phys. Left., 78 2589 200178, 2589, 2001.

エステル化と同様の機構で進む機構で進む

特異な構造：2つの層と1つの連続な網目

② 対称 非対称感温性二層ゲルの合成とその感温特性 屈曲特性を測定② 対称・非対称感温性二層ゲルの合成とその感温特性、屈曲特性を測定

課題： 変形速度遅い

非対称感温性二層構造ゲルの今後の展望と課題

展望

・ＤＡＡはアミド化以外にエステル化など多彩な合成法が利用でき 合成の幅が広いでき、合成の幅が広い。

・二層ゲルの組み合わにより、様々な感温性以外の機能を創成できる。成できる。

・マイクロリソグラフィーのマスキング技術を利用することにより、微細な加工や高速な屈曲特性を示すゲルを開発できる。

ジグザク変形や イル型変形など空間的に大きな変形ゲル・ジグザク変形やコイル型変形など空間的に大きな変形ゲルが開発できる。

課題１．二層間の界面での破壊が起こり易い。

応答速度が遅２．応答速度が遅い３．ポリアクリルアミド系以外の感温性ゲルの開発４ 二層化技術から多層化技術への発展４．二層化技術から多層化技術への発展５．新たな機能性多層構造ゲルの開発

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