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研究目的 固体表面のキャラクタリゼーションの一手法としての表面自由エネルギーの解析方法の確立を目的とする。固-液、固-気界面自由エネルギーをテンシオメトリーおよびインバースガスクロマトグラフィーの手法を発展させて解析し、表面自由エネルギーとその分散成分、極性成分を分離して熱力学的に導出する方法を確立する。又、各種の物理的および化学的処理を固体に対して行い、その表面自由エネルギーへの効果を明らかにする。研究概要 テンシオメトリーは購入設備である電気天秤をもとに自作した。天秤の精度が高いので、微少な表(界)面張力の測定が可能であり、対象としては、従来表面自由エネルギー的解析の行われていない繊維、特にガラス繊維をモデルにした。ガラス繊維をアルカン類、又はアルカン1極性溶媒界面に浸漬させることにより、繊維へかかる張力の測定を行った。当研究代表者が、平担な試料について既に確立した熱力学的相関性をもとに、界面張力へのアルカン種の依存性から、繊維の表面自由エネルギーの分散成文、極性成分の導出に成功した。ガラス繊維において、前者は42mj・【m^(-2)】後者は22mj・【m^(-2)】であった。インバースガスクロマトグラフィーは、既設のガスクロマトグラフに購入設備の電磁弁自動制御装置などを組込んだもので行った。各種プローブ分子のクロマトグラムを導入量を変えて測定し、無限希釈における領域での保持容量を測定した。アルカン類の保持容量とその表面張力から、固体の表面自由エネルギーの分散成分を、又、極性分子の保持容量から、固体の酸一塩基相互作用を明らかにした。ガラス繊維をモデルにすると、その表面自由エネルギーの分散成分は43mj・【m^(-2)】となり、テンシオメトリーの結果と良い一致を示した。酸一塩基相互作用は、プローブのドナー又はアクセプターとしての能力と保持容量の関係から導き、表面処理効果を明らかにした。
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