高密度二酸化炭素中で優れた可溶化性能を発揮する炭化水素系界面活性剤の開発
| Project/Area Number |
13F03768
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Research Field |
Physical properties of metals
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
鷺坂 将伸 (2014) 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60374815)
吉澤 篤 (2013) 弘前大学, 大学院理工学研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
JAMES Craig 弘前大学, 理工学研究科, 外国人特別研究員
JAMES Craig 弘前大学, 大学院理工学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2013: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
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| Keywords | 界面活性剤 / 超臨界二酸化炭素 / マイクロエマルション / 逆ミセル / 二酸化炭素 / 可溶化 / 炭化水素 / 分岐 / 小角中性子散乱 / 分子集合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、4鎖型(QC)炭化水素系界面活性剤を合成し、それらの水および超臨界CO2中での界面化学的物性の評価を行った。ブチル、ヘキシル、オクチル、2-エチルヘキシル、イソブチル、およびsec-ブチルを4鎖もつQCスルホサシンアミド界面活性剤を合成した。それぞれQC4, QC6, QC8, QC4-Br1、QC4-Br2と呼ぶ。QC4, QC6, QC4-Br1 と QC4-Br2は水中で界面活性を示し、それぞれ水の表面張力をが36.0, 26.6, 30.0, そして30.0 mN/mまで低下させた。QC6の26.6 mN/m は、分岐のない短鎖の炭化水素系界面活性剤では非常にまれな優れた表面張力低下能力であった。一方で、QC4-Br1、QC4-Br2、QC8は水に不溶であった。
英国ラザフォードアップルトン研究所ISISにて、小角中性子散乱(SANS)測定を行ったところ、QC4水溶液では、電荷を持つ小さな楕円体ミセルと大きな多分散楕円会合体が存在することが明らかになった。一方、QC6水溶液の場合、CMCの5倍の濃度では、界面のはっきりしない球状会合体が、CMCの10倍および20倍の濃度では、1.3nmのコアと厚さ2.0nmのシェルをもつ会合体の存在が示された。シェルとコアの散乱長密度は、それぞれ界面活性剤と溶媒に相当するため、この結果はコア―シェル型ミセルではなくナノベシクルの存在を示唆する。QC4-Br1 とQC4-Br2は水に不溶なため、水系では有意なSANSプロファイルが得られなかった。また、QC4-Br1とQC4-Br2は、目視観察によって高いCO2溶解性を持つことが確認されたが、残念ながらCO2中での会合体形成を示すSANSプロファイルは得られなかった。一方で、4本のブチル鎖を持つQCスルホグルタミド 界面活性剤QC4-gluは、CO2親和性が高く、界面活性剤に対する水のモル比(W)が10まで水/CO2マイクロエマルションを安定に形成させた。これは、もっともよく知られているCO2溶解性炭化水素系界面活性剤の一つTC14の性能（W=5までの水可溶化）を超えるものである。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Economical and Efficient Hybrid Surfactant with Low Fluorine Content for the Stabilisation of Water-in-CO2 Microemulsions2015
Author(s)
Azmi Mohamed, Tretya Ardyani, Masanobu Sagisaka, Shinji Ono, Tsuyoshi Narumi, Makoto Kubota, Paul Brown, Craig James, Julian Eastoe, Azlan Kamari, Norhayati Hashim, Illyas Md Isa, Suriani Abu Bakar
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Journal Title
The Journal of Supercritical Fluids
Volume: 98
Pages: 127-136
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hyperbranched Hydrocarbon Surfactants Give Fluorocarbon-like Low Surface Energies2014
Author(s)
Masanobu Sagisaka, Tsuyoshi Narumi, Misaki Niwase, Shioki Narita, Atsushi Ohata, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Elisabeth Taffin de Givenchy, Frederic Guittard, Shirin Alexander, and Julian Eastoe
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Journal Title
Langmuir
Volume: 30
Issue: 21
Pages: 6057-6063
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] The Development of Highly Branched Hydrocarbon Surfactants as a Substitute for Fluorocarbon Surfactants2014
Author(s)
M. Sagisaka, T. Narumi, M. Niwase, S. Narita, A. Ohata, C. James, A. Yoshizawa, E. Guittard, F. Guittard, S. Alexander, J. Eastoe
Organizer
20th International Symposium on Surfactants in Solution (SIS 2014)
Place of Presentation
Coimbra, Portugal
Year and Date
2014-06-23
Related Report
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