課題番号 ：S-18-NU-0046
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：高プロトン伝導性高分子層状組織体のin-situ湿度制御斜入射X線散乱測定
Program Title (English) ：In-situ grazing incidence small angle X-ray scattering measurement of highly proton conductive layered polymer assemblies under humid control
利用者名（日本語） ：松井 淳
Username (English) ：J. Matsui
所属名（日本語） ：山形大学理学部
Affiliation (English) ：Faculty of Science, Yamagata University

１．概要（Summary ）
我々は、アルキルアクリルアミド高分子であるpoly(dodecyl acrylamide) (PDDA)を積層構造骨格とした電気化学的発色性やプロトン伝導性を発現する高分子材料を提案している。最近、PDDAのスピンコート膜を加湿下および水中にて加熱処理を行うと、基板面外方向のX線散乱強度の増加と高次の散乱ピークが出現し、構造規則性が向上することがわかった*。本支援課題では、アルキル鎖長を4(ブチル基), 6(ヘキシル基), 7(ヘプチル基), 8(オクチル基), 9(ノニル基), 10(デシル基)とそれぞれ変えたアルキルアクリルアミド高分子を合成し、加湿アニール後の構造規則性を斜入射小角X線散乱(GI-SAXS)測定により評価した。その結果、アルキル鎖長8以上にて高い規則性のラメラ構造が発現することが明らかとなった。

２．実験（Experimental）
アルキルアクリルアミド高分子のスピンコート膜を作製し、80℃の加湿下の条件にて24hの加湿アニールを行った後、GI-SAXS測定を行った。X線散乱装置には、Rigaku FR-E/R-AXIS IVを用い、斜入射ステージを使用した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　アルキル鎖長n = 4, 6～10のアルキルアクリルアミド高分子薄膜の加熱アニール処理後のGI-SAXS二次元像をFigure 1に示す。アルキル鎖の短い、ブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基のアクリルアミド高分子では、加湿アニール処理後でも、散乱角6°以下の主鎖間隔に対応する散乱が、アーク状に観察された。一方、オクチル基以上の鎖長では、その主鎖間隔由来の散乱は、面外方向にスポット状となった。よって、加湿アニールによる高規則性ラメラ構造の発現は、オクチル基以上の長いアルキル鎖が必要であり、加湿時のアルキル鎖長の凝集性に起因するものと考えられる。
Figure 1. 2D GI-SAXS images for polyalkylacrylamide films with various alkyl side-chains ( n = 4, 6-10) after annealing at high humid condition.

４．その他・特記事項（Others）
参考文献
*Y. Hashimoto, T. Sato, R. Goto, Y. Nagao, M. Mitsuishi, S. Nagano, J. Matsui, RSC Adv., vol. 7 (2017) pp. 6631-6635.

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) K. Ebata, Y. Hashimoto, K. Ebara, M. Tsukamoto, S. Yamamoto, M. Mitsuishi, S. Nagano, J. Matsui, Polym. Chem.,vol. 10 (2019) pp. 835-842.

６．関連特許（Patent）
　なし