超臨界流体によるポリマーの可塑化に関する研究

• Project/Area Number: 14750606
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 化学工学一般
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 佐藤 善之 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50243598)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2003: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2002: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 可塑化 / 超臨界流体 / ポリマー / 粘度 / ガラス転移

Research Abstract

粘性特性の測定
キャピラリー式粘度計を用いてポリスチレン+CO_2系の粘度を170,180,200℃、圧力0.1〜40MPa、CO_2濃度0〜5wt%の範囲で測定した。また、得られた粘度を用いてEOS-free volume modelならびにChow-WLF modelによる推算性の検討を行った。これらのモデルはCO_2濃度零の粘度の圧力依存性を十分には表現することができなかったが、CO_2混合下では30%程度の偏差を生じるものの定性的には良好な推算が可能であった。この推算において、ポリマーの占有体積の見積にファンデアワールス体積の代わりにサンチェーラコンベ状態式の特性体積を用いることにより推算精度の向上が可能であった。また、零せん断速度での粘度が重要であることがわかったので、落球法による粘度測定装置を作製した。
ガラス転移温度の測定
高圧ガス存在下で測定可能な示差熱分析計の開発を行った。僅か10mg程度のポリスチレンに対し、4MPaまでの二酸化炭素雰囲気下で良好にガラス転移が検出可能であった。非常に微少量のサンプルで測定可能であるため、従来法の問題点であった温度操作中のガスの溶解平衡への到達も問題ないと考えられる。また、得られたガラス転移温度は最も信頼性が高いと考えられるHandaらの測定値と良好に一致しており、Chowの式による推算結果とも良好に一致した。