| 研究課題/領域番号 |
25871093
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
木村 敦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究員 (60465979)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | イオン液体 / 天然高分子 / ゲル / 放射線 / 架橋 |
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| 研究概要 |
天然高分子は有用な資源循環型材料でありながら一般の溶媒に難溶かつ熱で溶解しにくく、放射線分解が容易であるため、誘導化や架橋剤転化糖の化学処理を用いずに化学ゲルを作製することは困難であった。申請者らは、イオン液体中に高濃度均一分散させた天然高分子に放射線を照射することで、環境にやさしい新規天然高分子ゲルを作製することに成功した。しかし、現段階では天然高分子ゲルの反応収率が低いことから、新規天然高分子改質技術として普及する為の合成プロセスを確立できていない。本研究では、イオン液体中の天然高分子の放射線架橋メカニズムを明らかにすることで、生成する天然高分子ゲルの収率や特性の向上を目指す。今年度は、イオン液体中の天然高分子の放射線架橋反応メカニズムを明らかにするため、蛍光・重水素標識したイオン液体の合成を試みた。イオン液体の合成・標識化に必要な原料、器具、GPC分析に必要なカラム、および電気化学分析に必要なポテンショスタッドや電極等を購入し、各種分析機器(GC-MS、LC-MS、イオンクロマトグラム、GPC、TGA、DSC、FT-IR、動的粘弾性測定装置、LCRメータ)の校正を行った。蛍光物質であり、かつ天然多糖類の一種であるセルロースおよびキトサンを溶解するDibutylimidazolium acetateの合成に成功した。このイオン液体は励起光323 nmにおいて395 nmの強い蛍光を発することが分かった。さらに、このイオン液体に20％のセルロースを溶解し、γ線照射を行うことによりセルロースの架橋ゲルが生成することを明らかにした。
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| 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
平成２５年度実施計画では、イオン液体の標識化およびイオン液体中の天然高分子と放射線誘起活性種の反応挙動の解明を目標としていた。イオン液体の標識化については、新規蛍光イオン液体Dibutylimidazolium acetateを合成しただけでなく、平成２６年度目標の標識化イオン液体を用いた天然高分子ゲルの作製に成功した。一方で、イオン液体中の天然高分子と放射線誘起活性種の反応挙動については、標識化イオン液体の合成が遅れたことで、平成２５年度中の実施が困難であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
標識化した新規イオン液体は精製が困難であり、不純物を多く含むことからパルス放射線分解法の実施を見送ることとした。代案として、放射線誘起活性種捕捉剤をイオン液体に溶解しγ線分解生成物を分析することで、イオン液体中、イオン液体/水混合溶液中、およびイオン液体/水/天然高分子混合溶液中の反応活性種の挙動を段階的に明らかにする予定である。さらに、平成２６年度は、反応活性種捕捉剤を添加した条件で、イオン液体/水混合溶液中の天然高分子の放射線照射を行い、生成したゲルの収率、膨潤度、分子量、動的粘弾性、電気伝導度等を評価し、天然高分子の架橋反応を促進する因子を明らかにする予定である。また、標識化したイオン液体を用いて作製した天然高分子ゲルについて、蛍光分光測定およびESR測定を実施し、天然高分子ゲルの架橋構造を明らかにする予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
実験計画の遅延により、イオン液体中の天然高分子と放射線誘起活性種の反応挙動を明らかにするための実験に必要な、各種反応活性種捕捉剤および分析に必要なGPC用カラムの購入を取りやめたことにより、次年度の使用額が生じた。
次年度使用額については、実験の進捗を勘案しながら、各種反応活性種補足剤およびGPC用カラムの購入に充てる予定である。
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