2016 Fiscal Year Research-status Report
異方構造を有し高強度で高膨潤比を示すポリビニルアルコールゲルの新しい作製方法
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15K01311
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
鈴木 淳史 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (90162924)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ポリビニルアルコール / キャストドライ法 / 凍結解凍法 / 高強度ゲル / 高膨潤ゲル / 異方構造 / 一方向凍結法 / 積層法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
汎用のポリビニルアルコール（PVA）を用いて、一方向凍結法ならびに積層法による微結晶の集合状態の制御技術を確立するために、前年度作製方法を詳細に検討した凍結・解凍（FT）ゲルとキャストドライ（FT）ゲルを用いて、以下の実験を行なった。
(1) 一方向凍結法による繊維配向FTゲルの作製：
＜一方向凍結FTゲルの作製＞PVA水溶液をシート状の型に入れて、室温から徐々に所定温度（－28℃）の冷媒に、型を端から一定速度で浸漬してPVA水溶液全体が冷媒に浸漬した後、所定温度（+4℃）で静置した。この凍結・解凍の操作を4～5回繰り返した。冷媒に浸漬する速度を0.01mm/sから0. 1mm/sの範囲の範囲の一定速度で制御した。
(2) 積層法による多層ゲルの作製：
＜CD-FT積層ゲルの作製＞前年度検討した凍結・解凍時の温度ならびに保持時間の最適値を用いてFTゲルを作製した。PVA溶液をポリスチレン製のシャーレにキャストして所定時間の経過後に、このFTゲルを乗せて、さらにFT層の上に第3層としてPVA水溶液をキャストした後、この3層ゲルを温度・湿度制御の下で乾燥させた。＜CD-CD積層ゲルの作製＞前年度検討した温度・湿度制御されたCDゲルを多数作製し、一定量のPVA水溶液をCDゲルシートの間に挟むことにより、一度の乾燥で多層化ゲルを作製した。＜一方向凍結FT積層ゲルの作製＞上記の一方向凍結法による一方向に配向された一方向凍結FTゲルシートを多数作成し、配向の向きを90度回転して一定量のPVA水溶液と交互に積層して、一方向凍結FT積層ゲルを作製した。
(3) ゲルの物性の測定：膨潤比は、試料を十分の量の純水に浸漬し、平衡膨潤に達するまで静置し、重量から計算し、単軸引張り試験、剥離強度の測定、単軸圧縮試験、引き裂き試験により力学特性を評価した。剥離強度は、新規購入した角度可変剥離治具を使用して評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
一方向凍結FTゲルの配向方向の強度は等方FTゲルと比較して大きく増大し、膨潤比も大きくなった。その効果は、ゲルの浸漬速度に大きく依存することが分かった。一方、積層ゲルについては、積層面の強度を向上させるための作製方法は明らかになったが、一方向凍結FT積層ゲルの高膨潤・高強度化の実現には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までの結果から、従来のFT法、CD法単独の方法で作製した物理架橋PVAゲルの高膨潤・高強度という観点からの作製方法の最適化、ならびに擬一次元もしくは擬二次元の異方構造を有するゲルの作製方法がほぼ確立できた。これらの知見を元に、物理架橋PVAゲルの配向制御、積層化による高分子網目の微細構造制御方法に改良を加えて、高膨潤・高強度特性を発現させるための条件の探索を行なう。
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