千葉大学工学部共生応用化学科 教育GPプログラムWEBサイト

ポリウレタンとは，複数の活性水素を有するポリオールとジイソシアナートとの重付加反応により生成するウレタン結合を有するポリマーの総称です。
イソシアナート基の反応性が高いため加熱操作を必要とせず，生成後は非常に安定になるため， 発泡体，フィルム，粉末，溶液，エマルションなど様々な工業製品に用いられています。
本実験では，クッション，住宅用断熱材などに使用されている発泡ポリウレタン(ポリウレタンフォーム)を合成し，簡単な力学特性の評価を行います。

ラジカル重合は高分子化学における重合反応の形式の一種であり，ラジカルを反応中心としてポリマー鎖が伸長していく反応です。
本実験では，開始剤に2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を用いたメタクリル酸メチルの溶液重合， ならびに再沈殿法によるポリマーの精製操作を学びます。
また，ディラトメーターを用いた重合溶液の体積変化の測定より， 開始剤濃度が重合速度に与える影響について検討します。

高分子とは，一般に10,000以上の分子量を有する化合物です。
高分子の材料としての特性は分子量によって支配されることが多く，分子量の測定は大変重要です。 合成高分子は，タンパク質などの生体高分子と異なり，分子量の異なる混合物であるため， 求めた分子量は統計的な平均分子量として決定されることになりますが，分子量の測定方法によって平均分子量の意味が異なってきます。 本実験では，粘度法による高分子の分子量測定について学びます。

異なる2種類以上のモノマーを同時に重合することを共重合と呼びます。
単独のモノマーからなる高分子(ホモポリマー)と比較して，共重合により得られる高分子(共重合体，コポリマー)の物理化学的特性は， 共重合に用いたモノマーだけでなく，モノマーの並べ方(ランダム，交互，ブロック，グラフト)にも依存します。 本実験では，スチレンとメタクリル酸メチルとの共重合を行い，モノマー反応性比を決定します。

自重よりもはるかに大量の水を吸収することができる吸水性樹脂は，紙おむつなどの日用品に使用されています。
また，地球環境保全の観点から，吸水性樹脂を土壌に埋設することにより，雨水を保持する砂漠化防止材料への応用も期待されています。
本実験では，アクリル酸とN,N’-メチレンビスアクリルアミドとの逆相懸濁重合を行い，ポリアクリル酸が三次元的に架橋された吸水性樹脂を調製します。

1935年，DuPont社のW. Carothersにより「空気と石炭から作られる，クモの糸より細く鋼鉄より強い繊維」 (同社キャッチコピーより)であるナイロン6,6が作られました。 これが人類が初めて作り出した化学繊維です。
安価，丈夫，耐水性・染色性にも優れた素晴らしい素材です。 ナイロンは，アミド結合を繰り返し単位に持つポリアミド系樹脂と呼ばれるエンジニアリングプラスチックの一つであり， その仲間には防弾チョッキにも用いられるケブラーも含まれます。 本実験では，界面重縮合によるナイロン6,6の紡糸と，マイクロカプセル作製を試みます。

ナイロン6,6をN-メトキシメチル化変性したN-メトキシメチル化ナイロンは， 柔らかい吸湿性樹脂ですが，乾燥後に得られる皮膜は高いガスバリヤー性を示します。
また，高い溶解度パラメーターを有するため，メタノールやエタノールなどの低級アルコールに溶解し， ケトンやエステルなどの石油系溶剤には溶解しないため，耐溶剤性の優れたコーティング膜などに使用されています。 本実験では，ナイロン6,6のメトキシメチル化および加水分解を通して，高分子反応による高分子の改質について学びます。

ポリアニリンはアニリンを酸化重合することによって得られ，古くからアニリンブラックとして知られています。 1970年代後半に白川秀樹博士らによってポリアセチレンの高い導電性が報告されてから，ポリアニリンも導電性高分子として科学的， 工業的に注目を浴びるようになりました。本実験では，化学的酸化重合法によりポリアニリンを合成し， プロトン付加によるドーピングによるπ共役系の電子状態の変化に基づく光物性の変化を観察します。

孔の開いた構造をもつ高分子を多孔性高分子と呼びます。多孔性高分子は材料として身近で役立っています。 例えば，家庭用浄水器には，中空糸の形をした多孔性高分子膜が束になって内蔵されています。
本実験では，ポリエチレン製多孔性シートの液体透過速度を測定して，孔構造についてモデルを立てて，孔の直径を算出します。 一方，走査型電子顕微鏡を使って，この多孔性シートの断面を観察して，孔の直径を大まかに測ります。

高分子の鎖は，一般的にその内部に非常に大きな自由度を持っているため，希薄溶液中で曲がりくねった糸鞠のような形態をとっていて， さらにに溶液中では絶え間なく変形し動き回っています。
本実験ではPC上で，構造の比較的単純な高分子を3Dモデリングにより作成し，それを模擬的に乱数を用いて形態の変化を追跡します。 これらの統計的な処理から，実は高分子の振る舞いは，ある単純なモデルで表現できることを確かめます。

DNAは，ホスホジエステル結合を介してヌクレオチドが連結した，アニオン性高分子です。
そのヌクレオチド配列(遺伝情報)は，DNAポリメラーゼ(酵素)を用いた精密な鋳型重合によって， 正確に複製／増幅することができます。本実験では，パン酵母から取り出した染色体DNAを， ポリアニオンとしての物性を利用して精製します。次に，アルコール発酵能に係る酵素の遺伝子を， PCR(Polymerase Chain Reaction)法によって選択的に酵素増幅します。

アガロースゲル電気泳動は，アガロース(寒天の主成分)ゲルを使用した電気泳動により，DNAをその大きさに応じて分離する手法です。
分離されたDNAは巨大分子であるゲルマトリクス内を拡散しないことから，通電をやめた後もその場にとどまります。 また，アガロースゲルは非共有結合性の相互作用によってマトリクス形成しているため，容易にゲルからDNAを回収することができます。 本実験では，PCR増幅したDNAをアガロースゲル電気泳動分析し，その分子量と増幅効率の概算を行います。