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京都大学使通用树脂的物性达到超级工程塑料的水平 |
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| http://cn.newmaker.com
2/27/2013 8:09:00 AM
日经BP社
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日本京都大学于2013年2月25日宣布，该校研究生院工程学研究系副教授植村卓史的研究小组开发出了使树脂材料的分子主链沿同一方向排列，由此提高力学特性及光学特性等的方法。通过使用该方法，可将聚苯乙烯等通用树脂的特性提高至与超级工程塑料相当的水平，因此能够高效生产高性能树脂材料。植村卓史撰写的有关该方法的论文已被英国科学杂志《Nature Chemistry》收录，电子版已于2013年2月24日（世界标准时间）公开。
新开发的方法利用导入至交联部位的多孔性金属络合物（PCP）将主链之间连接起来，使主链沿同一方向排列，然后再去除PCP。实际上，利用该方法合成聚苯乙烯后可确认，存在采用普通合成法时看不到的衍射峰，另外，用透射型电子显微镜观察时，也获得了主链在分子水平沿同一方向排列的图像。
一般情况下，构成树脂材料的高分子链大多处于如同丝线交错缠绕的状态。据植村教授介绍，这种状态“不能充分发挥（树脂材料）潜在的特性”，利用新开发的方法使主链精密排列的话，便可实现力学物性、光学特性及各向异性出色的新型树脂材料。以前很难使主链精密排列，即便使之排列，很多时候耐热性及耐溶剂处理性也很弱，不能用于实际的树脂材料。
用于主链间键合的PCP由金属离子和连接金属离子的有机物构成，形成nm级单维空间（细孔）规则排列的构造。在细孔内导入苯乙烯单体向一个方向排列后，通过部分PCP骨架中的二乙烯基进行单体连接及交联，最后仅去除PCP，获得聚苯乙烯（主-客体交联聚合法）。
使用新方法制成的聚苯乙烯由于主链间为交联状态，因此稳定性高，不溶解于可使普通聚苯乙烯充分溶解的有机溶剂。比如，普通聚苯乙烯在110℃的温度下就会溶解，而用新方法制成的聚苯乙烯即使加热至200℃也可保持排列构造。另外，比重也比普通聚苯乙烯的1.04g/cm3高，达到1.13g/cm3，因此，利用新方法有望大幅提高聚本乙烯的强度。
前面提到的主-客体交联聚合法除了聚苯乙烯外还可用于多种乙烯基树脂。实际上，将原料单体从苯乙烯换成甲基丙烯酸甲酯进行实验后表明，可合成与聚苯乙烯具有同样排列构造的聚甲基丙烯酸甲酯。（记者：高野敦，《日经制造》）
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