1988 Fiscal Year Annual Research Report
自由エネルギー解析による固体表面のキャラクタリゼーション
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61470005
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
堤 和男 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00013178)
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| Keywords | 表面自由エネルギー / テンシオメトリー / インバースガスクロマトグラフィー / 炭素繊維 |
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| Research Abstract |
固体表面の表面自由エネルギーをテンシオメトリーおよびインバースガスクロマトグラフィーの手法を用いて定量的に決定した。試料として用いたのは、炭素繊維、およびそれらの表面修飾物である。
テンシオメトリーの原理は、液体に浸漬した繊維にかかる張力を微量精密電子天秤により測定し繊維への液体の接触角を求めるものである。主として飽和炭化水素ーホルムアミド二液系を液体としてもちい、繊維の表面自由エネルギーの分散成分および繊維と極性液体との非分散相互作用を同時に求めた。後者は液体の表面自由エネルギーの非分散成分の平方根に対し直線的に変化し、その勾配は繊維の表面自由エネルギーの非分散成分に対応する。
インバースガスクロマトグラフィーの原理は、固体(繊維)を固定相として種々のプローブ分子の保持容量を測定しその値を基に吸着等温線を導出、表面特性を解析するものである。飽和炭化水素の導入量を変化させ相対圧が1近傍までの吸着等温線を求めて、表面において拡張ぬれが起こるものとして表面および界面自由エネルギーを計算した。
炭素繊維を酸化または還元すると、分散成分は殆ど変化しないが非分散成分は酸化により増大し還元により減少した。ESCAによると、酸化により含酸素官能基が形成し、表面の[O]/[C]比と極性(表面自由エネルギーの非分散成分/全表面自由エネルギー)とは直線関係にあった。炭素繊維をCF_4ーO_2混合気体によりプラズマ処理すると、繊維の表面自由エネルギーは気体の組成によって著しく変化した。CF_4が多いと繊維は低エネルギー化し、O_2が多いと酸化が優先し非分散成分が著しく増大する。前者の場合、表面には、CF、CF_2、CF_3基が生成してることが分かった。表面自由エネルギーから求めたエポキシ樹脂との付着仕事は、繊維ー樹脂界面のせん断強度と良い相関性を示した。
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Research Products
(2 results)
