逆ひも状ミセルによる非極性・低極性溶媒のレオロジー制御

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24550149
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 荒牧 賢治 横浜国立大学, 環境情報研究院, 准教授 (80313469)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 逆ひも状ミセル / 分子集合体 / 界面活性剤 / 増粘剤 / 小角X線散乱

Research Abstract

循環系での水ベース流体輸送の低エネルギー化に貢献するDR剤として用いられるひも状ミセルは界面活性剤分子同士の自己集合により形成されるため、高分子DR剤と異なり、ポンプなどで剪断を受けて結合が切断されても自発的に再構築が行われる自己修復機能を有する。一方、原油輸送や潤滑油においてもはDR剤あるいは粘度調整剤として高分子が添加されるが、循環利用により高分子鎖の切断により性能を失っていく。さらに、オイルクレンジング剤などの油剤ベースの化粧品製剤でも有効な高分子増粘剤が限られており、さらに十分な使用感を得られないという問題がある。これらの問題を解決するために、本研究においては非極性／低極性溶媒中における逆ひも状ミセルの形成を行い、高分子添加剤に替わる粘度調整剤としての機能を見いだすことを目的とした。
ジグリセリンアルキルエーテルは炭化水素中でジグリセリン基同士が水素結合によって自己集合し、水の添加なしで逆ミセルを形成し、小角X線散乱測定による集合体構造解析を行った。25℃におけるＸ線の散乱曲線をGIFT（Generalized Indirect Fourier Transform）法により解析したところ、逆ミセルは濃度5%において棒状であり、濃度増加とともにその長軸長さの増大が見られた。また溶液の粘性率は濃度に対して一次関数的に増大し、球状コロイドのモデルから計算した増粘挙動より大きな増粘の程度を示したことから、棒状逆ミセルの形成が確認できた。温度の影響は75℃まで上昇させると逆ミセルの長軸の長さは大きく減少し、また微量の水の添加によっては逆に長軸の長さは増大した。これらのことは温度上昇による親水基の脱水和と水和水による親水基間の水和力の増大による臨界充填パラメータの変化により説明できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は非極性・低極性溶媒中での逆ひも状ミセルの形成条件の抽出を行い、逆ひも状ミセルのキャラクタリゼーションを行う計画をたてた。その結果、界面活性剤濃度と温度による逆ミセルの一次元方向の成長に対する影響を明らかにすることができ、初年度の計画については目的を概ね達した。

Strategy for Future Research Activity

前年度から引き続いて逆ひも状ミセルの形成に関する界面活性剤及び溶媒分子構造とミセル構造との関係とそれに対する温度、pH、電解質添加、微量の水分量などのパラメータとの関係を明らかにする。また、その知見を用いて、ほとんどのリオトロピック液晶で見いだされている両親媒性分子集合体の構造対称性に関する理論をミセルについても提案する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし