多糖のマクロ配向ゲル:その構造発現に関する基礎的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650727
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 横山 文義 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 助手 (50174876)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島村 薫 岡山大学, 工学部, 教授 (80013506)
• Keywords: 多糖 / ゲル / 配向 / 構造 / アルギン酸 / 錯体

Research Abstract

本研究では、ゲル化能を有する多糖の中で、2価金属イオンと錯体形成をとおしてゲル化する性質をもつ、高分子電解質のアルギン酸をとりあげた。ここでは、このポリマーのソーダ塩の準希薄な水溶液をガラスまたはステンレスの細管内を流動させ、各種2価金属塩の水溶液の中に押し出す方法により、マクロに分子配向したアルギン酸金属錯体ゲルを得た。分子配向に及ぼす、流動、ゲル化、ならびに金属イオンの影響について、主として偏光顕微鏡を用いて検討した。また、錯体の結晶学的な構造については、広角X線回折法により検討した。その概要を以下に示す。
流動下のアルギン酸ソーダは、剪断速度とともに、より引き伸ばされた分子形態へ変わる。しかし、試みた3800sec^<‐1>までは、分子はマクロには円筒的な面配向を示す。ゲル化はdie swellと縦収縮を引き起こし分子配向を歪めるものの、生じたゲルはやはり面配向の傾向にある。しかし、剪断速度の効果はゲル化で相殺され、比較的低剪断域でゲルの異方性に極大が観測される。分子配向に対する金属イオンの効果は、まずゲル化時のこの変形の大小となって表れる。すなわち、die swellはPb<Cu<Ca<Znであり、異方性はPb錯体ゲルが最も高く、Zn錯体ゲルが最も低い。このことは、糖残基と金属イオンとの結合性の違いあるいは錯体構造の違いに帰せられる。ゲル物性の金属イオン依存在は、ゲルの応力-伸び曲線にも見られる。Pb,Cuでは弾性率、強度ともに高く、伸びは低い。一方、Ca,Znではその逆の挙動を示す。G richならびにM richの延伸ゲル繊維の広角X線回折写真から、グルロン酸、マンヌロン酸ともにほぼ2_1ラセン形態をとっていることが明らかにされた。これは、ポテンシャルエネルギーの計算結果とも一致する。しかし、金属イオンとM/G比に依存した別の周期構造の存在が認められた。これについては今後さらに検討を要する。

Research Products

• [Publications] F.Yokoyama: "Morphology of oriented calcium alginate gels obtained by the flow-gelation method" Polymer. 32. 2911-2916 (1991)
• [Publications] F.Yokoyama: "Morphologies of oriented alginate gels crosslinked with various divalent metal ions" J.Macromol.Sci.-phys.B31. 463-483 (1992)