ナノマトリックスチャネルにおけるプロトン伝導の制御機構の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24750227
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 東京工業高等専門学校
• 研究代表者: 山本 祥正 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90444190)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 天然ゴム / プロトン伝導性高分子電解質膜 / グラフト共重合 / ポリスチレン / ナノマトリックスチャネル

研究概要

天然ゴムを原料としてナノマトリックスチャネルを有するプロトン伝導性高分子電解質膜（SDPNR-graft-PS）を調製した。得られた試料のプロトン伝導度は9.8x10-2 S/cmであり、スルホン化PSの約3倍であった。また、プロトン伝導度のアレニウスプロットの傾きより求めた活性化エネルギーは、12 kJ/molであった。この値より、ナノマトリックスチャネルを有するSDPNR-graft-PSにおけるプロトンは、プロトンが-SO3Hからその隣のSO3Hにジャンプすることにより起こるGrotthus機構で輸送されていると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Structural analysis of crosslinking junctions of vulcanized natural rubber by solid-state NMR spectroscopy equipped with field-gradient-magic angle spinning probe (2013)
  • 著者名/発表者名: Oraphin Chaikumpollert, Yoshimasa Yamamoto, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Kautschuk Gummi Kunststoffe 巻: 66(5) ページ: 28-33
  • URL: http://www.kgk-rubberpoint.de/texte/anzeigen/4321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degradation profiles in aged EPDM water seals using focused ion beam-scanning electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshito Ohtake, Yoshimasa Yamamoto, Mio Gonokami, Tsutomu Nakamura, Hiroyuki Ishii, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: 98(12) ページ: 2489-2496
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.08.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of decelerated fermentation on morphology and mechanical properties of natural rubber latex (2013)
  • 著者名/発表者名: Oraphin Chaikumpollert, Osamu Wakisaka, Akio Mase, Yoshimasa Yamamoto, Krisda Suchiva, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Rubber Chemistry and Technology 巻: 86(4) ページ: 615-625
  • DOI: 10.5254/rct.13.87968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of protein-free natural rubber (2012)
  • 著者名/発表者名: Oraphin Chaikumpollert, Yoshimasa Yamamoto, Krisda Suchiva, Phan Trung Nghia, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Polymers for Advanced Technologies 巻: 23(4) ページ: 825-828
  • DOI: 10.1002/pat.1965
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of natural rubber with soft nanomatrix structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenichiro Kosugi, Ratchaniwan Sutthangkul, Oraphin Chaikumpollert, Yoshimasa Yamamoto, Jitladda Sakdapipanich, Yoshinobu Isono, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Colloid and Polymer Science 巻: 290(14) ページ: 1457-1462
  • DOI: 10.1007/s00396-012-2703-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical properties and cross-linking structure of cross-linked natural rubber (2012)
  • 著者名/発表者名: Oraphin Chaikumpollert, Yoshimasa Yamamoto, Krisda Suchiva, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 44(8) ページ: 772-777
  • DOI: 10.1038/pj.2012.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein-free natural rubber (2012)
  • 著者名/発表者名: Oraphin Chaikumpollert, Yoshimasa Yamamoto, Krisda Suchiva, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Colloid and Polymer Science 巻: 290(4) ページ: 331-338
  • DOI: 10.1007/s00396-011-2549-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] 加硫天然ゴムの架橋点の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河原成元, Oraphin Chaikumpollert,山本祥正
  • 雑誌名: ネットワークポリマー 巻: 33(5) ページ: 259-266
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/browse/networkpolymer/33/5/_contents/-char/ja/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of a completely continuous nanomatrix channel and its proton conductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Kado, Patjaree Suksawad, Keiichi Akabori, Yoshimasa Yamamoto, Seiichi Kawahara
  • 雑誌名: Kautschuk Gummi Kunststoffe 巻: 65(7-8) ページ: 26-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] 集束イオンビーム・走査型電子顕微鏡を用いたEPDMパッキンの劣化解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 五野上美緒、中村勉、山本祥正、大武義人、河原成元
  • 雑誌名: 成形加工 巻: 24(6) ページ: 335-340
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/seikeikakou/24/6/24_335/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] 天然ゴムを原料とするプロトン伝導性高分子電解質の創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角紀行、Patjaree Suksawad、赤堀敬一、山本祥正、河原成元
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 69(5) ページ: 228-234
  • DOI: 10.1295/koron.69.228
  • 査読あり
• [学会発表] Polymer Electrolyte Membrane with Nanomatrix Channel Prepared by Sulfonation of Natural Rubber Grafted with Polystyrene (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Kado, Mitsuaki Tokuta, Patjaree Suksawad, Yoshimasa Yamamoto, Seiichi Kawahara
  • 学会等名: ACS Rubber Division, 185th Technical Meeting
  • 発表場所: Louisville, USA
  • 年月日: 2014-03-26
• [学会発表] Polymer Electrolyte Membrane with Nanomatrix Channel Prepared by Sulfonation of Natural Rubber Grafted with Polystyrene (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Kado, Mitsuaki Tokuda, Patjaree Suksawad, Yoshimasa Yamamoto, Hiroyuki Ishii and Seiichi Kawahara
  • 学会等名: ESCANBERシンポジウム
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2014-03-03
• [学会発表] Extractable Protein Content and Total Nitrogen Content of Natural Rubber Products (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimasa Yamamoto, Kai Miyano, Hiroyuki Ishii, Seiichi Kawahara
  • 学会等名: RubberCon 2013
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] 天然ゴム製品の溶出タンパク質量と窒素含有率 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正・宮野快・石井宏幸,長岡技科大河原成元
  • 学会等名: 日本ゴム協会エラストマー討論会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-12-11
• [学会発表] 天然ゴムのモルフォロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正・Oraphin Chaikumpollert・石井宏幸・河原成元
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Nitrogen Content of Natural Rubber Products (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimasa Yamamoto, Kai Miyano, Hiroyuki Ishii, Phan Trung Nghia, Seiichi Kawahawa
  • 学会等名: 2nd TCVN Meeting
  • 発表場所: Ho Chi Minh City, Vietnam
  • 年月日: 2013-08-21
• [学会発表] 水プロセスにおける陽極酸化反応による天然ゴムの臭素化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正・河原成元
  • 学会等名: 高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-05-31
• [学会発表] カーボンブラック配合加硫天然ゴム、イソプレンゴムおよび脱タンパク質化天然ゴムのモルフォロジーと物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正、河原成元、浅野敦志、岩井智昭、上杉明里、宇川仁太、北居寿章、北川直之、倉本直明、齊藤武徳、竹中克彦、富永洋一、西谷要介、平原英俊、渡辺訓江
  • 学会等名: 成形加工学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-05-21
• [学会発表] Bromination of natural rubber and incorporation of phenyl group by Suzuki Miyaura Cross-coupling Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Shioyama, Yoshimasa Yamamoto, Katsuhiko Takenaka, Seiichi Kawahara
  • 学会等名: 3^<rd> Thailand-Japan Rubber Symposium
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-12
• [学会発表] Bromination of natural rubber by anodic oxidation in water process (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshimasa Yamamoto, Seiichi Kawahara
  • 発表場所: Pattaya, Thailand
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] 水反応系での陽極酸化反応による天然ゴムの臭素化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正、河原成元
  • 学会等名: 第24回日本ゴム協会エラストマー討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] Preparation of polymer electrolyte membrane with nanomatrix channel prepared by sulfonation of natural rubber grafted with polystyrene (2012)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Kado, Patjaree Suksawad, Yoshimasa Yamamoto, Keiichi Akabori, Seiichi Kawahara
  • 学会等名: 10^<th> Fall Rubber Colloquium
  • 発表場所: Hannover, Germany
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] 水プロセスにおける陽極酸化反応による天然ゴムの臭素化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正、河原成元
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] カーボンブラック配合加硫天然ゴムのモルフォロジーと物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本祥正、河原成元、浅野敦志、岩井智昭、北居寿章、北川直之、倉本直明、齊藤武徳、竹中克彦、富永洋一、西谷要介、平原英俊、渡辺訓江
  • 学会等名: 平成24年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-06-06
• [学会発表] ナノマトリックスチャネル構造を有するプロトン伝導性高分子電解質膜の調製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角紀行、Patjaree, Suksawad、山本祥正、河原成元
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] ナノマトリックスチャネル構造を有するプロトン伝導性高分子電解質膜の調製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角紀行、Patjaree, Suksawad、赤堀敬一、山本祥正、河原成元
  • 学会等名: 日本ゴム協会2012年年次大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-05-25
• [図書] Advances in Materials Science (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimasa Yamamoto, Seiichi Kawahara
  • 総ページ数: 327-343
  • 出版者: Oakville, ON, Canada