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2015 年度 実施状況報告書

光応答性界面活性剤を用いたエマルションの解乳化挙動

研究課題

研究課題/領域番号 15K17847
研究機関東京理科大学

研究代表者

高橋 裕  東京理科大学, 工学部, 助教 (90709817)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード界面活性剤 / エマルション / アゾベンゼン / 解乳化
研究実績の概要

本研究は、能動的にマテリアルの性質をコントロールできる刺激応答性マテリアルの新たな利用法としてエマルションの解乳化に着目し、新たな刺激応答性マテリアルの作製およびその現象の発現機構の解明を行い、工業的な応用を目指している。刺激応答として光を用いた光誘導解乳化は、従来の解乳化に考えられる欠点を補えるものと期待される。本年度は、これまでに達成している光応答性のアゾベンゼン基を有するGemini(双子)型界面活性剤を用いた光誘導解乳化の発現機構を界面化学および有機合成化学的な側面から明らかにすることを目的としている。
界面化学的手法は、油/水界面に吸着している界面活性剤が紫外光照射によって収縮することが分かった。これは、光照射によるアゾベンゼン基の構造変化に伴い、油/水界面全体に配向している界面活性剤が一時的な油/水界面の直接的な接触を導くことを示唆している。
有機合成化学的手法では、アゾベンゼン基を有するGemini型界面活性剤の類縁体を合成し、その一部において光誘導解乳化が確認されたことから、Gemini型界面活性剤中のスペーサー部位にアゾベンゼン基を有することが重要であることを明らかにしている。
これらの結果より、紫外光照射による解乳化機構は以下のように考える。界面活性剤中のアゾベンゼン基が光照射による異性化に伴う分子の伸縮によって、一時的な油/水界面の直接的な露出が起こるため、エマルション中の油/水界面にも一時的な露出が油滴間の合一を促進させ、最終的にエマルションの相分離、すなわち解乳化を導くと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では、これまでに達成している光誘導解乳化の発現機構の解明を行い、光誘導解乳化の工業的な応用を目的としている。初年度は光誘導解乳化の発現機構の解明を目指しており、現在までにその発現機構を明らかにしていることから、おおむね順調に進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

光誘導解乳化の発現機構を解明し、解乳化に及ぼす重要な因子の解明に成功している。しかしながら、現在の光誘導解乳化には界面活性剤の合成収率が低い、解乳化を達成するための光照射時間が長いといった欠点を有している。一方で、高収率で合成可能なアゾベンゼン基を有する界面活性剤はすでに得られている。今後は、明らかにした発現機構に基づき、高収率で得られる界面活性剤を用いて先述した欠点を改善する系での光誘導解乳化を探索していく。

次年度使用額が生じた理由

学会発表での費用である旅費を支出する予定であったが、学内予算から支出したために差額が生じた。

次年度使用額の使用計画

当該年度において、実験に必要な物品を購入することで支出する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Active Demulsification of Photoresponsive Emulsions Using Cationic-Anionic Surfactant Mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Takahashi, Nanami Koizumi, Yukishige Kondo
    • 雑誌名

      LANGMUIR

      巻: 32 ページ: 683-688

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b03912

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photoinduced formation of threadlike micelles from mixtures of a cationic surfactant and a stilbene amphiphile2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Takahashi, Mai Kishimoto, Yukishige Kondo
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 470 ページ: 250-256

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2016.02.053

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Golden organic crystals of an azobenzene derivative containing two ester bonds2015

    • 著者名/発表者名
      Yukishige Kondo, Kazuya Nakajima, Masakatsu Kato, Hidetaka Ohrui, Yutaka Takahashi
    • 雑誌名

      Coloration Technology

      巻: 131 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1111/cote.12151

    • 査読あり
  • [学会発表] 刺激応答性界面活性剤の分子設計とその機能2016

    • 著者名/発表者名
      髙橋 裕
    • 学会等名
      平成27年度第3回油化学セミナー
    • 発表場所
      東京海洋大学(東京都港区)
    • 年月日
      2016-01-22 – 2016-01-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Photoinduced Coalescence of Oil Droplets in Emulsions Prepared Using Photoresponsive Surfactants2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Takahashi, Nanami Koizumi, Yukishige Kondo
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Redox応答性エマルションの解乳化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋 裕、小泉奈々美、近藤行成
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-12
  • [学会発表] フェロセン修飾界面活性剤を用いたエマルションのredox応答挙動2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋 裕、小泉奈々美、近藤行成
    • 学会等名
      日本油化学会第54回年会
    • 発表場所
      名城大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-10
  • [学会発表] Coalescence of Oil Droplets in Emulsions Triggered by Ultraviolet Light2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Takahashi, Yukishige Kondo
    • 学会等名
      EMN Meeting on Droplet
    • 発表場所
      Phuket (Thailand)
    • 年月日
      2015-05-07 – 2015-05-11
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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