高分子複合材料における充填剤としてのメソポーラスシリカMesoporous silica as inorganic filler in polymer composites
東京工業大学大学院理工学研究科物質科学専攻Department of Chemistry and Materials Science, Tokyo Institute of Technology ◇ 〒 152-8550 東京都目黒区大岡山2-12-1
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メソポーラスシリカ(MPS)は,ナノオーダーの直径の細孔を多数有する特異的な構造をもつ無機粒子であり,また,高機能性複合材料の創製のため,高分子複合材料における充填剤としても利用できる。本稿では,その研究例について解説している。高分子固体電解質においては,そのイオン伝導度および力学的強度を増加させるための新規な無機フィラーとしてMPSを利用することができる。また,MPSの細孔中に高イオン伝導性のイオン性液体を閉じ込め,MPS中のメソ空間を高速イオン伝導パスとして機能させようとする研究も行われている。生分解性高分子であるポリ-L-乳酸との複合化においては,MPSを充填することにより,アルカリ水溶液中での加水分解を大幅に促進させることができる。これは,多数の細孔を有するMPSのアルカリ水溶液への溶解性が非常に高いためである。MPSは,細孔サイズ,フィラー形状,表面状態などを変化させることで,様々な応用が考えられ,高分子材料との複合化という観点からもとても興味深い材料である。
Mesoporous silica (MPS) is an inorganic particle having well-ordered hexagonal nano-channels and large specific surface area, and has attracted increasing attention as a novel material for separations and reactions. The MPS is also available as inorganic filler for high performance polymer composites, and two applications of MPS were reviewed in this manuscript. The MPS was used for poly (ethylene oxide) (PEO)-based solid polymer electrolytes (SPE) as novel inorganic filler. For improvement in ionic conductivity in solid state, an ionic liquid (IL) was introduced into the periodic nano-tunnels of MPS, and the IL-filled MPS (IL-MPS) was filled with PEO-based SPE. The addition of IL-MPS was able to realize the improvement in both ionic conductivity and mechanical strength of SPE. The MPS was also used as a filler for poly (L-lactide) (PLLA), which is well-known as a biodegradable polymer, to control the hydrolytically degradation. Incorporating MPS into PLLA highly accelerated the hydrolysis in an alkaline solution. This is due to the high dissolution characteristic of MPS in an alkaline solution. The MPS is interesting materials as functional filler from the viewpoint of the composite with polymer because of its tunable characteristics such as pore size, filler shape, surface condition, etc.
Key words: Mesoporous silica; Solid polymer electrolyte; Ionic liquid; Biodegradable polymer; Poly (L-lactide)
© 2006 ゼオライト学会© 2006 Japan Association of Zeolite
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