水によるリサイクルが可能で、丈夫で自己修復性のある糖ベースの超分子ネットワーク：メイラード様重合開始を利用

科学分野:

• ポリマー化学; 材料科学; グリーンケミストリー

背景:

• 架橋ポリマーは高度な特性を提供しますが、共有結合性適応ネットワーク（CAN）における不可逆的な架橋や限定的な可塑性により、リサイクルの課題に直面しています。CANの現在のリサイクル方法は、触媒を必要とし、固体状態での可塑性が限られていることが多く、持続可能性を妨げています。持続可能でリサイクル可能な高性能ポリマーの開発は、環境および産業用途にとって極めて重要です。

研究 の 目的:

• リサイクル可能で機能的なポリマーを作成するための、新規の水媒体重合戦略を導入すること。メイラード反応に着想を得た触媒フリーの水系反応を利用してポリマー合成を行うこと。水中で完全にリサイクル可能な、自己修復および再成形能力を持つ適応性ポリマーを開発すること。

主な方法:

• 麦芽糖を触媒および官能側鎖として使用した、アクリルアミド（AAm）の一段階水系重合を100℃未満で行いました。水素結合および動的なイミン結合を介した適応性官能化超分子ネットワーク（AFSN）の形成。引張強度、伸長率、破壊エネルギー、接着性能、自己修復能力を含むエラストマー特性のキャラクタリゼーション。

主要な成果:

• 高強度（最大5 MPa）、高伸長率（最大1000％）、高破壊エネルギー（36 kJ m⁻²）を持つAFSNの合成に成功しました。頑丈な接着性能（最大4.8 MPa）と室温での迅速な自己修復能力を実証しました。化学的劣化なしに、水のみを使用してエラストマーを完全に溶解し、繰り返し再加工することができました。

結論:

• 開発された水媒体重合は、高性能でリサイクル可能なポリマーへの持続可能で環境に優しいルートを提供します。AFSNは、多様な用途に適した優れた機械的および自己修復特性を示します。このアプローチは、廃棄物と環境への影響を削減する、グリーンポリマー化学の実用的なソリューションを提供します。