遠隔火花放電による汎用プラスチックの合成方法を開発筑波大

筑波大学は2024年8月1日、テスラコイル（高電圧／高周波発生装置）からの遠隔火花放電を用いて、触媒や重合開始剤を使わずにポリスチレンなどの汎用高分子（プラスチック）を合成する方法を開発したと発表した。従来のプラスチックより耐久性が高く、安価で不純物の少ない製品の開発につながる可能性がある。

研究グループは今回、モノマーとして、スチレンやビニルベンゾエート、メチルメタクリレートなどを用いた。モノマーをガラス容器に入れて、外部のテスラコイルから1分間火花放電を行うと、モノマーの一部にラジカルが発生した。その後、攪拌を続けたところ、重合反応が進み、いずれのモノマーについてもポリマーを合成できた。また、ニトロキシラジカルを介したスチレンの精密重合にも成功し、比較的分子量のそろったポリスチレンの合成に成功した。分子量のそろった高分子は熱的特性や機械的特性に優れている。

さらに、導電性高分子の代表格として知られるポリアセチレンに、テスラコイルからの火花放電処理をしたところ、共役系高分子であるポリアセチレン中に、反応性が高く、孤立したπ電子であるソリトンが発生。ポリアセチレン表面でラジカル重合反応が進行し、ポリスチレンができた。研究グループでは、この方法を「ソリトンラジカル重合法」と名付けた。

開発された火花放電重合法を用いると、特定の重合開始剤や触媒を用いることなく、食品容器などに使用されるポリスチレンやポリメチルメタクリレート（アクリル）などを高純度で合成できる。研究グループは今後、さまざまな高分子材料をこの手法で合成し、工業的な有用性についての検証を進める。

研究成果は同年7月31日、Next Materialsに掲載された。

遠隔火花放電による汎用プラスチックの合成方法を開発　筑波大