超臨界水中におけるラジカル反応機構の解明

• 研究課題/領域番号: 05750679
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 反応・分離工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阿尻 雅文 東北大学, 工学部, 助教授 (60182995)
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1993年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 超臨界 / ラジカル / 分解 / 反応速度 / 水 / ポリマー

研究概要

超臨界水中でのラジカル反応の研究対象として、ポリエチレンの部分酸化分解反応をとりあげ、分解生成物の水の有無による違いを比較・検討することで、超臨界水中での分解反応の特性を明らかにすることを試みた。
まず、ポリエチレンの窒素中での熱分解実験をTube Bomb Reactorを用いて行った。分解に要する時間は、400℃では10〜15時間、450℃で1〜1.5時間、500では5分であったが、温度が高いほどチャーの生成が多かった。次に、水を共存させて(0.5cm^3/g)同じ温度で実験を行ったところ、反応に要する時間は窒素中とほとんど変わらなかったが、チャーの生成が抑制された。400℃において酸素を水に対し2mo1%共存させ、またポリエチレンをSUS金網にコーティングし外部表面積を大きくして実験を行った。その結果、反応速度は比表面積の増大とともに大きくなり、ポリエチレンを0.1mmに分散させると、400℃においても反応時間5分程度で分解可能なことがわかった。水を共存させた場合と水を導入しない場合の生成物を比較すると、チャーの生成が抑制されるだけでなく、ガスの生成も抑制され、オイル分および水溶性成分の収率が増大した。水と共存させた場合の生成物中水溶性成分は、主にアルコールやカルボン酸であり、またオイル分にもアルデヒド、ケトン等が含まれており、熱分解反応に水が大きく関与していることがわかった。