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ESR study on radiation-induced radicals in carboxymethyl cellulose aqueous solution

カルボキシメチルセルロース水溶液中における放射線誘起ラジカルのESR測定に関する研究

佐伯 誠一; 長澤 尚胤; 廣木 章博; 森下 憲雄; 玉田 正男; 工藤 久明*; 勝村 庸介*

Saiki, Seiichi; Nagasawa, Naotsugu; Hiroki, Akihiro; Morishita, Norio; Tamada, Masao; Kudo, Hisaaki*; Katsumura, Yosuke*

多糖類誘導体であるカルボキシメチルセルロース(CMC)は、高濃度水溶液条件下における放射線照射によりゲル化することが知られている。従来、多糖類及びその誘導体は放射線分解型であり、放射線架橋反応は分解反応とは異なる反応機構をたどると考えられる。そこで、本研究ではCMC水溶液の放射線架橋反応機構を明らかとするため、高分子水溶液の放射線架橋反応の起因となるOHラジカルとの反応に焦点を当て、生成するCMCラジカルについてESR法により検討した。まず、過酸化水素の光分解をOHラジカル生成源としてCMCラジカルの生成及びESR測定を行い、スペクトル観測に成功した。超微細結合定数等のスペクトル解析により、同スペクトルはカルボキシメチル基炭素上ラジカルと同定された。次に、亜酸化窒素飽和下にあるCMC水溶液への電子線照射を行い、照射6分後においてESR測定を行ったところ、前述と同様のスペクトルが観測され、長寿命のカルボキシメチル基炭素上ラジカルの生成を見いだした。また、窒素飽和・酸素飽和下における測定においては、スペクトル強度が半減又は0となり、これらの長寿命ラジカルはOHラジカルとの反応により生成すると見いだされた。

Carboxymethyl cellulose (CMC), one of polysaccharide derivatives, at highly concentrated aqueous solution undergoes radiation-crosslinking reactions. In this topic, CMC radical, formed by reaction with OH radical attributed to radiation-induced crosslinking reaction, were studied by ESR method to understand the radiation-induced reaction mechanism of CMC aqueous solution. At first, it was succeeded to observe ESR spectra of the CMC radical using photolysis of hydrogen peroxide as the origin of OH radical. Observed ESR spectra were identified as radicals located on the secondary carbon of carboxymethyl groups. Secondly, N$$_{2}$$O saturated CMC aqueous solution 6 min after electron beam irradiation was measured by ESR method. The spectra were almost same shape as the case of photolysis of hydrogen peroxide, and were assigned as long-lived radicals located on carboxymethyl groups. Next, in the case of N$$_{2}$$ and O$$_{2}$$ saturation, spectra intensity become half or 0. This means that these long-lived radicals are produced by reaction with OH radical.

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パーセンタイル:65.84

分野:Chemistry, Physical

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