超撥水・超親油、超親水・超撥油性含フッ素コンポジットの開発と水/油分離剤への展開

• 研究課題/領域番号: 16K05891
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 澤田 英夫 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50259909)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 含フッ素オリゴマー / ナノコンポジット / 水/油分離 / 超親水/超撥油性 / 超撥水/超撥油性 / 超両疎媒性 / コンポジット / 超親油/超撥水性 / セルロースファイバー / 有機フッ素化合物 / 吸着能 / 超撥水/超親油性 / マグネタイト粒子 / シリカ粒子

研究成果の概要

本研究では、マイクロサイズシリカ粒子、シクロデキストリンポリマー微粒子等の化合物をゲスト分子とし、フルオロアルキル基含有オリゴマーのゾル-ゲル反応により、対応する含フッ素オリゴマー/ゲスト分子コンポジット類の開発を行った。特に、これらコンポジット類は超撥油/超撥水性(超両疎媒性)、超親油/超撥水性さらには超撥油/超親水等のユニークな表面濡れ性を示すことを明らかにさせ、水/油分離用充填剤 さらには水/油分離膜等への応用を可能とさせた。磁性を示す含フッ素オリゴマー/マグネタイトコンポジットにより永久磁石を作用させることによりW/Oエマルションの解乳化も可能となり、透明な油の回収が可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々の生活に関連した飲食店等の厨房の排水処理、食品工場等の排水処理、工場・プラント等の廃油処理、自動車整備工場の水汚泥処理さらには下水道浄化等、我々の生活環境下における様々な分野において水/油分離技術の開発が特に急務とされている。このような状況下において本研究により開発された新しいタイプの含フッ素コンポジット類は、これら環境問題に対応した水/油分離を可能とさせうる新しい分離剤であり、よりクリーンな生活環境を構築させるための必要不可欠な材料となることが今後大いに期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] Dr. Suwadee Kongparakul/Thammasat University(Thailand)
• [雑誌論文] Preparation of Amphiphobically Modified Poly(vinyl alcohol) Film by Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomer (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Aomi and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Coat. Technol. Res. 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 651-660
  • DOI: 10.1007/s11998-018-0148-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Fluoroalkyl End-Capped Oligomers/Hexagonal Boron Nitride Nanocomposites Possessing No Weight Loss Behavior in Nanocomposites Even after Calcination at 800℃ (2019)
  • 著者名/発表者名: Saengkaew Jittraporn、Ogasawara Takahumi、Yamashita Katsumi、Kongparakul Suwadee、Sawada Hideo
  • 雑誌名: Open Journal of Composite Materials 巻: 09 号: 02 ページ: 72-98
  • DOI: 10.4236/ojcm.2019.92004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of Fluoroalkyl End-capped Oligomer/Cyclodextrin Polymer Composites: Development of Fluorinated Composite Material Having a Higher Adsorption Ability toward Organic Molecules (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Suzuki, Y. Takegahara, Y. Oikawa, Y. Aomi, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Encapsulation Ads. Sci. 巻: 8 号: 02 ページ: 117-138
  • DOI: 10.4236/jeas.2018.82006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Superhydrophobic Coating from Fluoroalkylsilane Modified Natural Rubber Encapsulated SiO2 Composites for Self-Driven Oil/Water Separation (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Saengkaew, D. Le, C. Samart, H. Sawada, M. Nishida, N. Chanlek, S. Kongparakul, and S. Kiatkamjornwong
  • 雑誌名: Appl. Surface Sci. 巻: 462 ページ: 164-174
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.08.059
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of morphology-controlled fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane oligomeric silica/magnesium oxide nanocomposite particles: Development of magnesium oxide nanocomposite particles possessing a water-resistance ability (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Oikawa, Y. Goto, M. Nishida, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Sol-Gel Sci. Technol. 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 318-329
  • DOI: 10.1007/s10971-018-4655-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane oligomeric silica/boric acid/poly(N-methyl benzamide)-b-poly(propylene oxide) block copolymer nanocomposites - No weight loss behavior of the block copolymer in the nanocomposites even after calcination at 800 oC (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Aomi, Y. Oishi, Y. Shibasaki, Y. Aikawa, M. Jikei, M. Nishida, S. Yamazsaki, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Sol-Gel Sci. Technol. 巻: 85 号: 2 ページ: 318-329
  • DOI: 10.1007/s10971-017-4563-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wettability control between superoleophobic and superoleophilic characteristics on the modified superhydrophobic surfaces treated with fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane oligomeric silica/poly(styrene-co-butadiene) nanocomposites: Application to the separation of oil and water (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Ratcha, R. Takahashi, S. Kongparakul, S. Yamazaki, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Coat. Technol. Res. 巻: 15 号: 1 ページ: 211-222
  • DOI: 10.1007/s11998-017-0003-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Silica Nanocomposites Containing Gluconamide Units Possessing Highly Oleophobic/Superhydrophobic, Highly Oleophobic/Superhydrophilic, and Superoleophilic/Superhydrophobic Characteristics on the Modified Surfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Katayama, S. Fujii, T. Saito, S. Yamazaki, and H. Sawada
  • 雑誌名: Polymers 巻: 9 号: 7 ページ: 292-292
  • DOI: 10.3390/polym9070292
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preparation of fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane oligomeric silica/poly(tetrafluoroethylene) nanocomposites possessing a superoleophilic/superhydrophobic characteristic: Application to the separation of oil and water (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Suzuki, Y. Takegahara, Y. Oikawa, M. Chiba, S. Yamada, M. Sugiya, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Sol-Gel Sci. Technol. 巻: 81 号: 2 ページ: 611-622
  • DOI: 10.1007/s10971-016-4209-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of FluoroalkylEnd-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Silica/Phosphonic Acids Nanocomposites Possessing Superoleophobic/Superhydrophilic and Superoleophilic/Superhydrophobic Characteristics: Application of These Nanocomposites to the Separation of Oil and Water (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamashita, S. Sasahara, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Coat. Technol. Res. 巻: - 号: 5 ページ: 1183-1193
  • DOI: 10.1007/s11998-016-9910-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of RF-(VM-SiO2)n-RF/AM-Cellu Nanocomposites, and Use Thereof for the Modification of Glass and Filter Paper Surfaces: Creation of a Glass Thermoresponsive Switching Behavior and an Efficient Separation Paper Membrane (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, Y. Suto, T. Saito, Y. Oikawa, K. Yamashita, S. Yamada, M. Sugiya, and J. Suzuki
  • 雑誌名: Polymers 巻: 9 号: 3 ページ: 92-92
  • DOI: 10.3390/polym9030092
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Facile Creation of Modified Surface Possessing the Controlled Wettability between Superamphiphobic and Superoleophobic-Superhydrophilic Characteristics by Using Perfluorocarboxamides/Calcium Carbonate/Calcium Fluoride Nanocomposites: Application to the Separation of Oil and Water (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, Y. Tsushima, T. Honda, T. Kamiya, M. Fujita, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Composites Mater. 巻: 50 号: 27 ページ: 3831-3842
  • DOI: 10.1177/0021998315626257
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gelation of Ionic Liquids by the Use of Fluoroalkyl End-Capped Oligomers/Polyaniline Composite (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sutoh, T. Tsuzuki-ishi, M. Sugiya, and H. Sawada
  • 雑誌名: Polym. Composites 巻: - 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1002/pc.23921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaction of Fluorinated Aliphatic Alcohols with Calcium Chloride: Formation of the Fluorinated Alcohol/Calcium Fluoride Nanocomposites - Thermal Stability and Application to the Surface Modification of These Nanocomposites (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, S. Yamazaki, Y. Tsushima, K. Sato, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Coat. Technol. Res. 巻: 13 号: 5 ページ: 851-861
  • DOI: 10.1007/s11998-016-9797-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Applications of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Nanoparticle Ionogels (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sutoh, T. Tsuzuki-ishi, M. Sugiya, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Sol-Gel Sci. Technol. 巻: 79 号: 1 ページ: 210-219
  • DOI: 10.1007/s10971-016-4026-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Thermal Stability of Initiator Fragments End-Capped Oligomers/Silica Nanocomposites (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, M. Kabutomori, A. Ratcha, S. Kongparakul, and M. Nishida
  • 雑誌名: Colloid Polym. Sci. 巻: 294 号: 7 ページ: 1173-1186
  • DOI: 10.1007/s00396-016-3873-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation and Thermal Stability of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Silica/Poly(acrylonitrile-co-butadiene) Nanocomposites - Application to the Separation of Oil and Water (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ratcha, T. Saito, R. Takahashi, S. Kongparakul, and H. Sawada
  • 雑誌名: Colloid Polym. Sci. 巻: 294 号: 9 ページ: 1529-1539
  • DOI: 10.1007/s00396-016-3909-4
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation and Thermal Stability of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Silica/Boric Acid Nanocomposites - Encapsulated A Variety of Low Molecular Weight Organic Compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Aomi, M. Nishida, and H. Sawada
  • 雑誌名: J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 巻: 54 号: 24 ページ: 3835-3845
  • DOI: 10.1002/pola.28280
  • 査読あり
• [学会発表] 含フッ素オリゴマー/セルロースファイバーコンポジット類による種々の低分子有機化合物の吸着 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山元竣太、澤田英夫
  • 学会等名: 日本化学会第99回春季年会，1G2-05, 甲南大学岡本キャンパス
• [学会発表] Preparation and Property of Fluoroalkyl End-Capped Oligomer/Magnesium Oxide Nanocomposite (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada
  • 学会等名: The Fifth International Conference of the Cis Countries (Sol-Gel Synthesis and Research of Inorganic Compounds, Hybrid Functional Materials and Disperse Systems - (SOL-GEL 2018)), Russia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Preparation and Properties of Fluoroalkyl End-capped Oligomer/Boron Nitride and /Magnetite Nanocomposites (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, S. Okada, J. Saengkaew, and K. Yamashita,
  • 学会等名: The 7th Japan-China-Korea Joint Seminar on Fluorine Chemistry, Tsukuba, Japan.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation of Fluoroalkyl End-capped Oligomer/Cyclodextrin Polymer Composites Possessing a Superoleophilic/Superhydrophobic Characteristic: Development of Fluorinated Composite Material Having a Higher Adsorption Ability toward Organic Molecules (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada
  • 学会等名: Fluoropolymer 2018, Denver, USA.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation and Applications of Fluoroalkyl End-Capped Oligomer/Boron Nitride Nanocomposites (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, S. Okada, K. Yamashita, and T. Ogasawara
  • 学会等名: EMN (Energy Materials Nanotechnology ) Dubrovnik Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation and Property of Fluoroalkyl End-Capped Oligomer/Magnesium Oxide Nanocomposite Particles (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, Y. Oikawa, and Y. Goto
  • 学会等名: EMN (Energy Materials Nanotechnology ) Hawaii Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation of Fluoroalkyl End-Capped Oligomeric Silica Composites Possessing a Superoleophilic/Superhydrophobic Characteristic: Application to the Separation of Oil and Water (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, J. Suzuki, and M. Chiba
  • 学会等名: Emerging Material Technologies Summit, Hanoi, Vietnam.
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of fluoroalkyl end-capped oligomeric composites possessing superoleophilic/superhydrophobic and superoleophobic/superhydrophilic characteristics - application to the oil/water separation (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada
  • 学会等名: The 2017 EMN (Energy Materials Nanotechnology) Orlando Meeting, Orland, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation of fluoroalkyl end-capped oligomeric composites possessing the superoleophilic/superhydrophobic and superoleophobic/superhydrophilic characteristics: Application to the oil/water separation (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada
  • 学会等名: International Conference on Advanced Materials and Building Materials (ICAMBM2017), Kuala Lumpur
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation and applications of fluoroalljyl end-capped oligomer/cellulose nanofiber composites (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, Y. Endo, and Y. Oikawa
  • 学会等名: The 10th Japanese-French Joint Seminar on Fluorine Chemistry, Kanazawa, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Preparation of fluoroalkyl end-capped oligomeric composite particles possessing superoleophilic/superhydrophobic and superoleophobic/superhydrophilic characteristics: Application to the separation of oil/water (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada
  • 学会等名: The 7th Asian Particle Technology Symposium, Chang Gung University Campus, Taoyuan, Taiwan
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane oligomeric silica/alkyl-Modified cellulose nanocomposites - Application to the separation membrane of oil/water (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, Y. Suto. T. Saito, Y. Oikawa, K. Yamashita, S. Yamada, M. Sugiya, and J. Suzuki,
  • 学会等名: The 19th International Sol-Gel Conference, Liege, Belgium
  • 国際学会
• [学会発表] Facile Creation of Superamphiphobic, Superoleophilic/Superhydrophobic and Superoleophobic/Superhydrophilic Surfaces by Using Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomer (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada
  • 学会等名: ilicon-Containing Polymers and Composites
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2016-12-11
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of Fluoroalkylated Oligomer/Talc Composites ー Encapsulated Hydrophilic Polymeric Compounds Possessing Highly Oleophobic and Superhydrophilic Characteristics (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oikawa, S. Yamada, M. Sugiya, and H. Sawada
  • 学会等名: FLUOROPOLYMER 2016
  • 発表場所: New Orleans, LA USA
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Thermal Stability of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Silica/Poly(acrylonitrile-co-butadiene) Nanocomposites ー Application to the Separation of Oil and Water (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ratcha, T. Saito, R. Takahashi, and H. Sawada
  • 学会等名: FLUOROPOLYMER 2016
  • 発表場所: New Orleans, LA USA
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Application of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Silica/Talc Nanocomposites - Encapsulated Cyclodextrins (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Chiba, T. Saito, Y. Oikawa, J. Suzuki, S. Yamada, M. Sugiya, and H. Sawada
  • 学会等名: FLUOROPOLYMER 2016
  • 発表場所: New Orleans, LA USA
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of Fluoroalkyl End-Capped Vinyltrimethoxysilane Oligomeric Nanocomposites -Encapsulated Phosphonic Acid Segments Possessing Superoleophobic/Superhydrophilic and Superoleophilic/Superhydrophobic Characteristics (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yamashita, S. Sasahara, and H. Sawada,
  • 学会等名: FLUOROPOLYMER 2016
  • 発表場所: New Orleans, LA USA
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of Fluoroalkyl End-Capped Oligomer/PTFE Nanocomposites: Application to the Separation of Oil and Water (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, Y. Takegahara, Y. Oikawa, J. Suzuki, S. Yamada, and M. Sugiya
  • 学会等名: FLUOROPOLYMER 2016
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Creation of Superamphiphobic, Superhydrophobic/Superoleophilic and Superhydrophilic/Superoleophobic Surfaces by Using Fluoroalkyl End-Capped vinyltrimethoxysilane Oligomer as a Key Intermediate”, Fluorinated Polymers (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada (分担執筆）B. Ameduri and H. Sawada (Eds.) (他著者：R. Dams, K. Hintzer, I. Yamamoto, H. R. Allcock, M. Ohkura, Y. Morzawa, T. Hoshino, J. T. Goldbach, R. Amin-Sanayei, G. O’Brien, W. Navarrini, T. Hirai, D. A. Hercules, J. S. Thrascher, B. Amedurei, A. Fujimori, H. Sawada et al.）
  • 総ページ数: 372
  • 出版者: イギリス化学会
• [図書] Fluorinated Polymers: Volume 1, “Synthesis, Properties, Processing and Simulation” (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Ameduri and H. Sawada (Eds.) (S. Yamazaki, H. Sawada, M. Yoshida, T. Narita, S. Banerjee, A. Ghosh, S. Inagi, B. Hosemann, R. Siegmann, S. Beuermann, D. Pospiech, D. Jehnichen, P. Chunsod, P. Friedel, F. Simon, K. Grundke, C. Feng, X. Huang, H. Kaspar, B. Ameduri et al.）
  • 総ページ数: 392
  • 出版者: イギリス化学会
• [図書] Fluorinated Polymers: Volume 2, “Applications” (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Ameduri and H. Sawada (Eds.) (R. Dams, K. Hintzer, I. Yamamoto, H. R. Allcock, M. Ohkura, Y. Morzawa, T. Hoshino, J. T. Goldbach, R. Amin-Sanayei, W. He, J. Henry, W. Kosar, A. Lefebre, G. O’Brien, W. Navarrini, T. Hirai, D. A. Hercules, J. S. Thrascher, B. Amedurei, A. Fujimori, H. Sawada et al. ）
  • 総ページ数: 372
  • 出版者: イギリス化学会
• [備考]
  • URL: http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/~fsaw/HOME/home.html