| 研究課題/領域番号 |
63550674
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
高分子物性・高分子材料
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| 研究機関 | 北九州工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
原口 俊秀 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 教授 (00038598)
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| 研究分担者 |
西宮 康二 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 助手 (10208209)
畑中 千秋 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 助教授 (80180884)
井手 俊輔 北九州工業高等専門学校, 一般科目, 教授 (10041550)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1989
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| キーワード | プラズマ重合 / 二重層膜 / 高分子膜 / 膜分離 / 気体分離膜 / 電子温度 / ヘキサメチルジシロキサン / ヘキサフロロベンゼン |
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| 研究概要 |
再現性よくプラズマ重合膜を得るためには放電系の電子温度の制御が重要であることを知った。即ち、ダブルプロ-ブ法により、プラズマ中の電子温度のリアルタイム測定を行い、この値を一定に保つことがプラズマの定常状態を得るために必要である。電子温度は放電出力と圧力の変化を敏感に反映するばかりでなく、重合反応に大きく影響した。また、重合系の電子温度と出力の関係には極小点が存在し、この点での供給電力が最も有効にプラズマ中の化学反応に作用しており、この点が重合操作の目安となると考えられた。得られた知見に基づき、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS)とヘキサフロロベンゼン(HFB)の両モノマ-について本研究の放電圧力である0.02torrにおける放電出力と電子温度の関係を求めた。その結果、HMDSの場合には20W、HFBの場合には40Wの出力で電子温度の極小点が存在することがわかった。この極小点を与える出力で重合を行い、得られた重合膜の酸素と窒素の透過試験及び走査電子顕微鏡、赤外吸収スペクトル、X線光電子スペクトルによる膜構造解析の結果から重合時における膜温度が膜構造と気体透過性に大きな影響を及ぼすことが判明した。即ち、20℃で得られたHMDSの重合膜はシロキサン結合の割合が大きく、アルキル基の少ない無機質のものでありクラックを生じやすいが、-5℃の重合温度ではアルキル基を多く含むシリコンゴム類似の有機質の膜を得た。この膜の酸素透過速度は2000〜3000Åの膜厚で10^<-4>CC(STP)/cm^2・S・cmHgのオ-ダ-であり、酸素の分離比は膜厚に関係なく2.0であった。そこで2500ÅのHMDS重合層上に500〜1000ÅのHFB層をさらに推積させた二重層膜を作成したところ、この膜は酸素透過速度7×10^<-5>CC(STP)/cm^2・S・cmHg、分離比(O_2/N_2)2.5以上を示した。これらの結果は本研究の二重層膜が高性能の酸素富化膜となり得ることを示唆するものである。
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