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論文

Radiation-induced grafting of acrylonitrile monomer onto cellulose nonwoven fabric

佐伯 誠一; Puspitasari, T.*; 瀬古 典明

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.124 - 125, 2011/06

Cellulose has been studied as trunk polymer of radiation-induced grafting as well as synthetic polymers. However, cellulose is easy to be degraded and be brittle by irradiation. In this topic, to lower the dose for radiation-induced grafting on cellulose, radiation-induced grafting with o/w emulsion which has ever succeeded to achieve high degree of grafting on synthetic polymer with lower dose was studied using acrylonitrile monomer as a model of typical vinyl monomer. As a result, degree of grafting in the case of emulsion system increased remarkably compared to organic solvent system. And, from 10% to 20% of acrylonitrile monomer concentration, micelle size and degree of grafting increased with increment of acrylonitrile monomer concentration respectively. It is assumed that larger micelles accelerate grafting reaction. As a whole, the effectiveness of radiation emulsion grafting were elucidated even in the case of cellulose as well as trunk polymer.

論文

Radiation degradation of graft-type polymer electrolyte membranes

澤田 真一; 岩井 保則; 山西 敏彦; 前川 康成

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.242 - 243, 2011/06

国際熱核融合実験炉(ITER)の固体高分子型水電解システムでは、耐放射線性に優れた電解質膜が要求される。そこで本研究では、放射線グラフト法で作製した電解質膜の耐放射線性を調べた。エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)とポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を基材とするグラフト電解質膜に対し、500kGyの$$gamma$$線を照射した後、膜の重量残存率,イオン交換容量(IEC),プロトン伝導度,機械的強度を測定した。ETFE電解質膜の場合、すべての膜特性が著しく低下してしまった。一方、PEEK基材電解質膜はそれほど膜特性を失わず、優れた耐放射線性を有することが明らかとなった。この結果は、PEEK電解質膜はITER内水電解システムの膜材料として有望であることを示唆する。

論文

Purification of gas using electron beam

広田 耕一; 箱田 照幸; 島田 明彦; 田口 光正; 木村 敦; 小嶋 拓治

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.108 - 109, 2011/06

電子線によるVOC処理において最も困難なプロセスに、VOCの電子線照射によって生成する副産物の処理がある。この副産物を完全に酸化するため、オゾン分解触媒である二酸化マンガン触媒を導入した。この触媒は、照射により生成するオゾンを分解して活性酸素を発生させ、これにより副産物を酸化することができる。そこで、ガス処理専用の電子加速器と二酸化マンガンを備えたハイブリットVOC処理装置用いてトルエンとキシレンの混合ガスを処理したところ、11kGyでVOCを完全に無機化することができた。また、電子線によるダイオキシン類分解に関する研究では、高浜クリーンセンターの実ガス1,000m$$^3$$/hを用いてパイロット試験を行った。その結果、14kGyで排ガスに含まれるダイオキシン類の90%以上を分解することができた。

論文

Recovery of precious metals using biomass

広田 耕一; Parajuli, D.; 瀬古 典明

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.136 - 137, 2011/06

金,白金,パラジウムなどの貴金属を回収する一般的な方法として、溶媒抽出,凝集沈殿,イオン交換などがあるが、これらの方法は高い初期投資,多量の溶媒使用及び廃液の発生など多くの問題を抱えている。これに対して、バイオマス吸着材は、経済性に優れるほか、廃液もほとんど発生しないため、低環境負荷型の技術として注目されている。本研究では、電子線を利用して日本杉を基材とする吸着材を合成し、模擬高レベル放射性廃棄物からパラジウムを分離回収する実験を行った。その結果、パラジウムのみを選択的に分離回収することができた。また、合成した吸着剤の耐放射線性を調べるため、$$gamma$$線照射下でパラジウムに対する最大吸着量を調べたところ、市販の吸着材は0.12mol/kgであったが、合成した吸着剤からは照射の有無に関係なく約1.0mol/kgの高い値が得られた。この結果から、合成した吸着剤は耐放射線性が高く、高レベル放射性廃棄物からもパラジウムを回収できることがわかった。

論文

Development of a new grafting system for making metal adsorbent

瀬古 典明; 植木 悠二; Thi Yen Ninh, N.*; Bang, L. T.*; 玉田 正男

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.140 - 141, 2011/06

To make a practical synthesis process for metal adsorbents, we have developed a new emulsion grafting system instead of general organic solvent system. A glycidyl methacrylate (GMA) was used for precursor monomer which can be introduced many functional unit after grafting. The emulsion state of GMA in water with surfactants was stable during grafting time. Although irradiation dose was necessary 200 kGy to make adsorbents in organic system, in general, we found that a pre-irradiation dose could be reduced until 10 kGy. This result implies that water can be considered as an effective grafting solvent, and the new emulsion grafting system is high effective for grafting rate.

論文

Preparation of amine-type adsorbents with emulsion graft polymerization of 4-hydroxybutyl acrylate glycidylether

Ma, H.; 保科 宏行; 瀬古 典明

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.132 - 135, 2011/06

In this study, a pre-irradiation method was used for emulsion graft polymerization of 4-hydroxybutyl acrylate glycidylether (4-HB) onto polyethylene/polypropylene (PE/PP) nonwoven fabric. After 30 kGy irradiation, with 4-HB concentration of 5%, surfactant span 20 of 0.5% at 40 $$^{circ}$$C for 2 h, the trunk polymer was made grafted at a Dg of 135%. 4-HB-grafted PE/PP nonwoven fabric was modified by ethylenediamine (EDA). With a Dg of 135%, the amine group density of the adsorbent is 2.8 mol/g. The adsorption test was carried out by batch experiment in several metal ion solutions, and the removal ratio from the EDA modified adsorbent of the metal ions is in the order of Cu$$^{2+}$$ $$>$$ Pb$$^{2+}$$ $$>$$ Zn$$^{2+}$$ $$>$$ Ni$$^{2+}$$ $$>$$ Li$$^{+}$$. Compared with glycidyl methacrylate (GMA) which is a typical functional monomer for graft polymerization, 4-HB-grafted adsorbent exhibited not only better mechanical property but also higher adsorption capacity of Cu$$^{2+}$$ and Pb$$^{2+}$$.

論文

Development of grafted type poly(ether ether ketone) electrolyte membranes; Morphology of PEEK substrate and radiation-induced graft polymerization

長谷川 伸; Chen, J.; 越川 博; 岩瀬 裕希*; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成; 岩瀬 裕希*

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.238 - 239, 2011/06

耐熱性、及び機械特性に優れた芳香族炭化水素膜であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)基材へのスルホン酸含有スチレン誘導体の放射線グラフト重合を検討した。PEEK膜へのスルホン酸含有スチレン誘導体であるスチレンスルホン酸エチルエステル(E4S)へのグラフト重合は、PEEKの結晶化度11から26%において穏やかに進行し、72時間でグラフト率50%以上に達した。しかしながら、結晶化度26%以上では、グラフト重合がほとんど進行しなかった。SAXSを用いてこれら結晶化度の異なる試料についてモルホロジーの変化を検討したところ、結晶化度26%以上でd=14nmのラメラ周期構造を見いだした。こうして、結晶化度26%以上でのPEEK膜へのグラフト重合の抑制は、ラメラ周期構造の形成によるモノマー拡散の阻害によることが明らかとなった。

論文

The Effect of antioxidants on degradation mechanism of cable insulation material for nuclear power plant

島田 明彦; 工藤 久明*; 出崎 亮; 杉本 雅樹; 吉川 正人; 田村 清俊; 瀬口 忠男*

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.244 - 247, 2011/06

The lifetime of cables for a nuclear power plant has been estimated by accelerated ageing testing. It is necessary for the accurate lifetime estimation of cables to study thermal and radiation degradation mechanisms of cable insulation. EPR (ethylene propylene rubber), XLPE (crosslinked polyethylene), and SiR (silicon rubber) as the typical insulation polymers were selected and the degradation mechanisms were studied by the accelerated thermal and radiation ageing. The tensile properties, the decomposition product content by FT-IR analysis and crosslinking or chain scission by gel fraction measurement were investigated. An antioxidant as a stabilizer formulated in EPR and XLPE has a significant influence on the degradation rate. The antioxidant is much effective for thermal oxidation, but not for radiation oxidation. The content of AX (antioxidant) decreases with radiation decomposition and also with evaporation during thermal ageing. An increase in Arrhenius activation energy over 100 $$^{circ}$$C is caused by decreasing of AX content. The degradation mechanism of SiR is different from EPR and XLPE, that is, crosslinking by oxidation at any ageing. For radiation oxidation, the dose rate determines the oxidation profile in polymer materials. The irradiation at elevated temperature around 100 $$^{circ}$$C is the useful technique in radiation ageing testing to increase the oxidation depth.

論文

Graft-type polymer electrolyte membranes consisting of poly(ether ether ketone) prepared by radiation technique

前川 康成; 長谷川 伸; 越川 博; Chen, J.

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.104 - 105, 2011/06

放射線グラフト重合法を、耐熱性,機械特性に優れたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)膜に適用することで、従来の市販膜よりも機械強度で2.3倍かつ導電率で1.5倍の性能を有する高分子電解質膜の開発に成功した。このPEEK電解質膜は、95$$^{circ}$$Cで1000時間以上の連続運転可能なことを実証した。さらに、その高い機械強度を活かして、PEEK電解質膜の膜厚を従来の1/5以下である10$$mu$$mに薄膜化できた。薄膜化による膜抵抗低減により、0.2-1.0A/cm$$^{2}$$の電流密度領域で、従来膜よりも高い出力密度が達成できた。

論文

Synthesis of fibrous metal adsorbent by radiation-induced emulsion grafting of ethyl styrenesulfonate

植木 悠二; 瀬古 典明; 玉田 正男

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.144 - 145, 2011/06

A fibrous metal adsorbent was synthesized by radiation-induced emulsion grafting of ethyl styrenesulfonate (ETSS) onto a polyethylene nonwoven fabric, followed by hydrolysis of the ETSS grafted chains to form styrenesulfonate grafted chains. The degree of grafting (Dg) could be controlled up to 810% (4.2 mmol-ETSS/g-adsorbent) by changing the pre-irradiation dose, ETSS concentration, grafting temperature and grafting time. The sulfonic acid (SO$$_{3}$$H) group density and conversion ratio of ETSS reached 3.7 mmol-SO$$_{3}$$H/g-adsorbent and 88%, respectively. The performance of the fibrous metal adsorbent was evaluated by batchwise adsorption test of Cu(II). The adsorption rates of the fibrous adsorbents were 11 to 205 times higher than that of commercial granular resin, depending on the Dg of adsorbents. The adsorption equilibrium times of adsorbents having Dg of 50%, 100%, 200%, 400% and 700% were 7, 20, 60, 90 and 130 min, respectively (granular resin: $$>$$ 24 h).

論文

Preparation of anion-exchange membranes for fuel cell applications by $$gamma$$-ray pre-irradiation grafting

越川 博; 八巻 徹也; 浅野 雅春; 前川 康成; 山口 進*; 山本 和矢*; 朝澤 浩一郎*; 山田 浩次*; 田中 裕久*

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.240 - 241, 2011/06

燃料電池用アニオン交換型電解質膜(AEM)をETFE膜へのクロロメチルスチレングラフト重合とトリメチルアミンの四級化反応により作製した。塩化物型のAEMを1M-KOH及び窒素ガスでバブリングした純水で処理することで水酸化物型に置換できる。しかし、水酸化物型はCO$$_{2}$$が溶存した水で重炭酸化物型に置換される。AEMは対イオンの酸性度が低いと伝導率及び含水率が増加した。グラフト鎖に架橋を導入すると、スチレンスルホン酸グラフト鎖のプロトン交換型電解質膜で効果があったが、AEMでは塩化物型と水酸化物型ともに含水率がわずかに減少しただけだった。この結果から、AEMの水酸化物型で強力に水を吸収する傾向があることが明らかになった。

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