Radiation deterioration in mechanical properties and ion exchange capacity of Nafion N117 swelling in water

浸漬したナフィオンN117膜の機械特性とイオン交換能の放射線による劣化

岩井 保則; 廣木 章博; 玉田 正男; 山西 敏彦

Iwai, Yasunori; Hiroki, Akihiro; Tamada, Masao; Yamanishi, Toshihiko

ナフィオンの機械強度及びイオン交換能の放射線による劣化に及ぼす酸素の影響を調査した。室温又は343Kの温度下にて酸素飽和水に浸漬したナフィオン膜を線及び電子線にて1600kGyまで順次照射した。室温における照射の結果、機械強度の劣化では酸素が関与しない反応が支配的となることを示した。空気雰囲気とは異なり、浸漬下では溶存している酸素濃度が小さいため、酸素が関与する劣化反応は大幅に抑制された。また、線源の種類の違いや線量率の影響は小さかった。343Kにおける照射では、酸素が関与しない反応が室温より活性化する一方、酸素が関与する反応の寄与は無視小となった。溶出するフッ素量はナフィオンの放射線による劣化を非破壊で評価する指標となることを示した。イオン交換能は1600kGyの照射においても2割の低下にとどまり、ナフィオンの側鎖は放射線に対して強いことがわかった。

Soaking Nafion N117 in oxygen-saturated distilled water was irradiated by g-rays or electron beam at various dose ranging to 1600 kGy at room temperature or 343K to obtain detailed information on the effect of oxygen on radiation deterioration in Nafion mechanical properties and ion exchange capacity. The contribution of reactions that boar no relation to oxygen to radiation deterioration in mechanical property was dominant for the irradiation in oxygen-saturated distilled water at room temperature. The effect of oxygen was not significant due to little oxygen concentration in distilled water. Irradiated Nafion N117 became a weak and brittle material at 343K. The effect of oxygen became negligible at 343K. The ion exchange capacity irradiated at the dose of 1600kGy was only 20% decrease of initial capacity at room temperature.