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論文

Effect of partial delignification of kenaf bast fibers for radiation graft copolymerization

Mohamed, N. H.*; 玉田 正男; 植木 悠二; 瀬古 典明

Journal of Applied Polymer Science, 127(4), p.2891 - 2895, 2013/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:43.92(Polymer Science)

環境に優しい植物由来材料のケナフ繊維をグラフト重合材料の基材として利用するため、亜塩素酸による脱リグニンを検討した。亜塩素酸の濃度,処理温度,処理時間を最適化した結果、0.5%亜塩素酸中、80$$^{circ}$$C、6時間処理することでグラフト重合に適したケナフ繊維を得ることができた。この処理により、2%以下まで脱リグニンしたケナフ繊維の密度,繊維径,引っ張り強度は基材として使用可能な程度の範囲で低下したが、4-クロロメチルスチレンをグラフト重合した場合、未処理では全くグラフト重合できなかったが、処理後は143%のグラフト率を得ることができた。

論文

Emulsion graft polymerization of 4-chloromethylstyrene on kenaf fiber by pre-irradiation method

Mohamed, N. H.*; 玉田 正男; 植木 悠二; 瀬古 典明

Radiation Physics and Chemistry, 82, p.63 - 68, 2013/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:59.34(Chemistry, Physical)

放射線グラフト重合法は、さまざまな素材・形状の高分子基材を機能化する技術であり、高性能吸着材の創製や燃料電池膜の開発などの分野で利用されている。われわれは、グラフト重合の反応溶媒として水と界面活性剤とを混合させて利用するエマルション重合法を確立したことによって、従来法よりも著しく反応効率が向上することを見いだした。しかし、その反応機構等については、詳細な検討がされていない。そこで、本研究では、ミセルの安定性、ミセル形状、及び、グラフト重合反応時のミセル挙動等について詳細に検討した。その結果、エマルション溶液のミセルは、30$$^{circ}$$C以下の低温領域ではミセル同士の会合が起こりにくく、長時間安定なミセルを形成することがわかった。また、デジタルマイクロスコープによりミセル形状を詳細に観察したところ、本法で調製したミセルは粒径0.5$$sim$$40$$mu$$mのマイクロミセル内部に粒径100nm程度のナノミセルが多数存在する特殊な形状をしていることがわかった。さらに、グラフト重合時のミセル挙動について観測した結果、マイクロミセル崩壊後、多数のナノミセルが基材表面に浸透するといった挙動を示すことがわかり、この一連のミセル挙動が反応効率の向上に大きく寄与していることを解明した。

論文

The Effect of partial delignification of kenaf bast fibers for radiation graft polymerization

Mohamed, N. H.*; 玉田 正男; 植木 悠二; 瀬古 典明

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 45, 2012/01

放射線グラフト重合法は、さまざまな素材・形状の高分子基材へ適応可能な機能性付与技術であり、幅広い分野で利用されている。しかし、木質繊維などに代表されるようなリグノセルロース系材料では、材料自身に含まれるリグニンが阻害剤となりグラフト重合反応が進行しないという問題がある。本研究では、リグノセルロース系天然高分子であるケナフ繊維を基材とするグラフト吸着材の創製を目指し、その第一段階として、ケナフ繊維からのリグニン除去方法の検討、並びに、ケナフ繊維中のリグニン含有量が及ぼすグラフト率への影響について検討した。その結果、ケナフ繊維(初期リグニン含有量: 88%)を0.7%亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いて90$$^{circ}$$Cで6時間処理することにより、リグニン含有量を1.12%まで低減化させることに成功した。また、脱リグニン化ケナフ繊維を用いたクロロメチルスチレン(CMS)のグラフト重合反応においては、リグニン含有量が6%以下となった場合から徐々にグラフト重合反応が進行し、リグニン含有量が2%の場合ではグラフト率は143%に達した。

論文

Rapid biodiesel fuel production using novel fibrous catalyst synthesized by radiation-induced graft polymerization

植木 悠二; Mohamed, N. H.*; 瀬古 典明; 玉田 正男

International Journal of Organic Chemistry, 1(2), p.20 - 25, 2011/06

An efficient fibrous catalyst for the biodiesel fuel production has been synthesized by radiation-induced graft polymerization of 4-chloromethylstyrene onto a nonwoven polyethylene (NWPE) fabric followed by amination with trimethylamine (TMA) and further treatment with NaOH. The degree of grafting of NWPE fabric and TMA group density of fibrous catalyst could easily and reproducibly be controlled within a range of up to 340% and 3.6 mmol-TMA/g-catalyst, respectively. In the transesterification of triglycerides and ethanol using the synthesized fibrous catalyst, the conversion ratio of triglycerides reached 95% after 4 h reaction at 50$$^{circ}$$C.

論文

Fibrous catalyst for biodiesel production synthesized by radiation-induced graft polymerization

植木 悠二; Mohamed, N. H.*; 瀬古 典明; 玉田 正男

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 41, 2011/01

動植物性油脂を原料として製造されるバイオディーゼル燃料(BDF)は、バイオマス由来、毒性が低い、生分解性を有する、再生可能なエネルギーである等の優れた特長を有しており、軽油代替燃料として注目を集めている。近年、多孔性陰イオン交換樹脂を触媒として利用するBDF製造法が開発されたものの、この製法では反応速度が遅い等の問題があった。本研究では、放射線グラフト重合技術を利用した新規BDF製造用触媒の開発を試みた。その結果、エマルション重合とそれに続く化学修飾(第4級アンモニウム基の導入及びNaOH処理)により、目的とする新規BDF製造用触媒を作製することができた。グラフト重合体の反応速度は、粒子状樹脂と比較して3倍以上となり、短時間で効率的にBDFを製造可能であった。反応温度50$$^{circ}$$C,反応時間2時間におけるトリグリセリド(油脂)の反応率はグラフト重合体では82%、粒子状樹脂では26%となった。

口頭

放射線グラフト重合を利用したバイオディーゼル燃料製造用繊維状触媒の開発

植木 悠二; 佐伯 誠一; 瀬古 典明; 玉田 正男; Mohamed, N. H.*

no journal, , 

動植物性油脂を原料として製造されるバイオディーゼル燃料は(BDF)は、バイオマス由来、毒性が低い、生分解性を有する、再生可能エネルギーである等の優れた特長を有しており、軽油代替燃料として注目を集めている。近年、均相アルカリ触媒法に代わる新規BDF製造法として、多孔性陰イオン交換樹脂を触媒として利用する不均相固体触媒法が開発されたものの、この製法では反応速度が遅くBDF生成に長時間を要するといった問題があった。そこで本研究では、反応速度の向上を目的として放射線グラフト重合体を不均相固体触媒として利用する新規BDF製造用触媒の開発、及び、その利用方法を検討した。その結果、クロロメチルスチレン-トリメチルアンモニウムから成るグラフト鎖末端に水酸化物イオンを固定化したグラフト重合体がBDF製造用触媒機能を有することを見いだした。本研究で開発したグラフト重合体の反応速度は、陰イオン交換樹脂(DIAION PA306S)よりも3倍以上速く、短時間で効率的にBDFを製造することが可能となった(反応効率:グラフト重合体: 82%,樹脂: 26%)。

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