超臨界流体中における合成ゴム製造プロセスの開発のための基礎的研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555231
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 猪股 宏 東北大学, 工学部, 助教授 (10168479)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SMITH Richar 東北大学, 工学部, 助教授 (60261583)
• Keywords: 超臨界 / ポリマー / 分配比 / ポリブタジエン / 脱溶媒

Research Abstract

現在のポリマー製造プロセスでは多くのポリマーが溶液,乳化重合により生成されており,製品化のためスチームストリッピング等の方法で脱溶媒が行なわれている.しかしこの方法での消費エネルギーは大で,コスト全体に占める割合は高い.このような分離工程に超臨界流体を適用した場合、その溶解力や拡散速度等の特徴から、上記の問題の解決が期待できる。そこで本研究では,超臨界流体による脱溶媒プロセスの基礎研究として、ポリマー存在下における超臨界流体への溶媒の溶解度の測定を行った。
実験では超臨界流体としてCO2,ポリマーとしてpoly butadiene(PB)、溶媒としてHexaneを用い,種々の濃度のPBHexane溶液を試料とした。所定容量(200ml)のPB溶液を恒温槽中の抽出セルに仕込み,平衡に到達させた後CO2を抽出セルから流出させ、減圧操作で凝縮したHexaneを冷却してトラップし,PB存在下におけるCO2へのHexaneの溶解度を算出した。なお、本測定でのCO2流量は約10rSTPであり、CO2全仕込量の約3%程度であった。溶解度測定終了後,抽出セル中のCO2を全て流出させ,CO2仕込量を測定した。さらに、PB溶液中のCO2濃度が無視できると仮定し、溶解度とCO2仕込量からマスバランスによりポリマー相中のHexane濃度を推算した。
CO2へのHexaneの溶解度は,PB濃度増加とともに減少する傾向がある。またマスバランスより算出した分配比にも同様の傾向が見られた。これはPB-Hexane間の相互作用が強くなり、Hexaneの活量が低下したためであると考えられる。プロセス化のためには、広い組成範囲における溶解度の温度、圧力依存性、また無限希釈状態での分配比のデータが必要であるが、次年度の課題とする。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Inomata: "Molecualr Dynamics Simulation of Infinitely Dilute Solutious of Behgene in Supercritical CO_2" Fluid Phase Eguilibria. (印刷中). (1996)
• [Publications] Chee Chin Liew: "Molecular Dynamics Study on Solvent Clustering in Supercritical Fluid Solutions Based on Particle Radial Kinetic Energy" Fluid Phase Eguilibria. 104. 317-327 (1995)