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2013 年度 実績報告書

超臨界二酸化炭素を利用した無溶媒塗装の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23560900
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 善之  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50243598)

キーワード粘度 / 溶解度 / 膨潤度 / 希釈剤 / 自由体積理論
研究概要

新規塗装技術の開発において重要となる低分子量ポリマー+CO2系の粘度の把握を目的とした.そこで分子量の異なるPolybutadiene(PBD)を用い粘度の測定を行うことで,粘度およびCO2の可塑化効果に対する分子量の影響を検討した.また,塗料として利用されるポリウレタンの原料となるPoly(hexamethylene diisocyanate)(PHDI)を用い,PBDとの比較を行った.さらに,粘度推算において有用性が報告されているFree volume theory(FVT)による粘度推算の適用性について検討を行った.
実験では,低分子量ポリマー+CO2系粘度,CO2溶解度,CO2溶解に伴う膨潤度を測定した.得られた結果を基に,高圧二酸化炭素存在下における低分子量ポリマーの粘性挙動について,温度・圧力,ポリマー種,分子量の影響を考察した.PBD,PHDIのいずれにおいても圧力増加に伴うCO2溶解量の増加に伴い粘度が低下することが確認できた.また,粘度低下の割合を表すシフトファクターの比較から,低温ほど粘度低下が大きいことが分かった.これは低温ほどCO2 溶解度が大きく,ポリマーの密度が高いため自由体積が小さいことが影響したと考える.また,無極性のPBDに比べ極性を持つPHDIの方がCO2溶解度が大きく,CO2による可塑化効果も大きいことがわかった.さらに,分子量の大きいポリマーほどCO2の可塑化効果が大きかった.
推算においては,PBD系は平均偏差(AAD)が1.3~7.7%と良好に推算できた.PHDI 系についてはAAD=6.1~43.5%と大きいが,CO2による2桁にわたる大幅な粘度低下を表現することができた.以上より,FVTが複数のポリマー系に適用可能であることが示され,本推算モデルは高圧二酸化炭素存在下における低分子量ポリマーの粘性挙動を非常によく再現できた.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 高圧二酸化炭素存在下における低分子量ポリマーの粘度の測定および推算2014

    • 著者名/発表者名
      村井瑞季, 前田雄也, 佐藤善之, 猪股宏
    • 学会等名
      化学工学会第79年会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      20140318-20
  • [学会発表] 超臨界流体を用いたポリマーの可塑化とその応用2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤善之
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会東北・北海道支部第7回講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2014-03-11
  • [学会発表] Viscosity measurement and prediction of liquid polymer + CO2 mixture2013

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Murai, Yuya Maeta, Yoshiyuki Sato, Hiroshi Inomata
    • 学会等名
      International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      Tohoku University
    • 年月日
      20130928-20130930

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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