孔径を自由に変えることができる温度応答性分離多孔膜の開発; 目的物質を選択分離する高機能膜の作製と応用性

浅野 雅春; 吉田 勝

工業材料, 52(12), p.65 - 69, 2004/12

http://ci.nii.ac.jp/naid/40006498506

イオン照射・エッチング処理技術により得られた円柱状の貫通孔を持つ穿孔膜表面と孔壁面に、温度に応答して伸縮するゲル層を放射線グラフト重合によって導入し、温度変化に追従させてゲル層厚(孔径)を制御することで、目的物質を選択的に分離できる温度応答性多孔膜を開発した。エチレングリコールビスアリルカーボネートに基づく基材フイルム(50m厚)に6.19MeV/nのエネルギーを持つLiKrイオンを110Li ions/cmLiのフルエンスで照射し、次いで6M NaOH水溶液に浸漬し60Cで所定時間エッチングを行い、1.3m径の円柱状貫通孔からなるイオン穿孔膜を作製した。次いで、アクリロイル-L-プロリンメチルエステル(A-ProOMe)水溶液にイオン穿孔膜を浸漬し、LiCo線源からの線を30kGy照射することで、イオン穿孔膜にA-ProOMeに基づくポリマーゲルを重量で1.1%化学修飾した。この膜の温度による孔のon-offスイッチング機能を知るため、0.1M KCl水溶液中、0Cと30Cの間で電流値を測定したところ、温度と孔のサイズの変化に追従して電流値は可逆的に応答することがわかった。

放射線改質した材料の環境,医療・福祉への応用

吉井 文男

原子力システムニュース, 15(2), p.31 - 37, 2004/09

最近技術移転した3つの製品について紹介する。(1)セルロースの誘導体であるカルボキシメチルセルロース(CMC)が濃度10%以上のペースト状照射により橋かけ反応を起こすことを見いだした。そのゲルを充填したマットが床ずれ防止に有効であることを実証し、民間企業が昨年の5月から販売を開始した。(2)橋かけ助剤であるトリアリルイソシアヌレート(TAIC)を添加したポリ乳酸は、30kGyの比較的に低線量で橋かけし、耐熱性が向上したため、熱収縮チューブに応用できた。(3)ポリビニルアルコールを主成分とする電子線橋かけハイドロゲルが創傷被覆材に有効であることをゲル物性測定や臨床試験から明らかにし、実用化した。

生分解性材料の放射線橋かけによる改質とその応用

吉井 文男

防菌防黴誌, 32(8), p.405 - 412, 2004/08

http://ci.nii.ac.jp/naid/10013454182

生分解性材料は、資源循環型材料として今後ますます研究が進み実用化が盛んになると期待している。放射線橋かけは、室温の照射によリ高分子材料を改質できるため、環境に調和した材料開発に有効な技術である。本報告では、放射線橋かけが難しい生分解性プラスチックと多糖類に橋かけ構造を導入する技術開発を行い、以下の事実を見いだした。(1)ポリブチレンサクシネート(PBS)は無機物(活性炭や二酸化ケイ素)の添加により、橋かけ効率の向上と生分解性が促進できた。(2)PBSはトリメタアリルイソシアンレートの1%という極めて低い濃度により効果的に橋かけ反応が起き、耐熱性が著しく改善できた。(3)ポリ乳酸は、トリアリルイソシアンレートの添加により橋かけが効果的に起き、耐熱性が向上し、熱収縮材に応用できた。(4)天然高分子では、多糖類誘導体のカルボキシメチルセルロースやカルボキシメチルキトサンがペースト状で効果的に放射線橋かけ反応が起き、医療・福祉の分野や環境保全材料への応用が可能になった。

緩衝材の乾燥収縮特性

鈴木 英明*; 藤田 朝雄

JNC TN8400 99-016, 34 Pages, 1999/03

JNC-TN8400-99-016.pdf:14.8MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおける人工バリアは、ガラス固化体、オーバーパック、緩衝材を基本として構成され、このうち、緩衝材には膨潤性粘土のベントナイトを高密度に締固めた圧縮ベントナイトを用いることが考えられている。圧縮ベントナイトは、地下水の浸潤にともない膨潤し、圧縮ベントナイト中の隙間や隣接する岩盤の割れ目への充填や、非常に低い透水性により地下水の移動を抑制する機能を有している。しかし、ガラス固化体が核種の崩壊により熱を発生するため、圧縮ベントナイトが乾燥し収縮やひび割れを生じた場合には、地下水の部分的な侵入など物質移動抑制の観点から人工バリアの密閉性の低下や機械的強度の低下などが懸念される。本報告書では、圧縮ベントナイトの乾燥収縮特性について報告する。土の収縮現象は、土が水分などの放出によってその体積を現象させることであり、干拓地の地表のひび割れなどは典型的な例である。収縮の程度には土の構造が大きく関与しており、粘性土の特徴的な物理化学的性質の中でも、収縮現象は膨潤現象と並んで基本的な特性のひとつである。実験では、圧縮ベントナイトの供試体を製作する際の初期含水比をパラメータに、乾燥によるひび割れの発生はほとんどないことが分かった。また、供試体の初期含水比が大きいほど、乾燥により体積変化が大きく、収縮限界、線収縮などの収縮定数は初期含水比に依存することが分かった。さらに、乾燥によって生じたひび割れや亀裂の機械的強度への影響を確認するため、乾燥前後の供試体の一軸圧縮強さを比較した。その結果、乾燥後のひび割れを持つ供試体の一軸圧縮強さ、およびE50は湿潤状態の供試体よりも大きく、乾燥によってひび割れが生じた場合でも機械的強度は低下しないことが分かった。

雑固体廃棄物の固型化に用いるモルタル原材料の配合

橋爪 修司; 高澤 宏充; 松本 潤子; 馬場 恒孝

原子力バックエンド研究, 5(1), p.37 - 44, 1998/08

https://doi.org/10.3327/jnuce.5.1_37

低レベル放射性廃棄物雑固体廃棄体の浸出挙動を検討するため、雑固体廃棄体を模擬した廃棄体を調製する必要がある。このため、モルタルの流動性、圧縮強度、ブリージング率、収縮率に与えるモルタル原材料の配合の影響、及び流動性と他の特性の関係、雑固体廃棄物の固型化に適した原材料の配合について検討した。その結果、水/セメント比の増加にしたがい、流動性は良くなり、圧縮強度は低下し、ブリージング率と収縮率は増加する傾向であり、高炉セメントは普通ポルトランドセメントに比べ、水/セメント比がこれら特性に与える影響の大きいことを明らかにした。この原因を高炉セメントに含まれる微細な高炉スラグによるものと推察した。また、混和剤/セメント比の増加にしたがい流動性は良くなるが、混和剤を多く入れても効果は飽和することが明らかとなった。けい砂/セメント比については、この比の増加にしたがい収縮率が減少する傾向にあり、このことからセメントの水和反応に基づく体積減少がモルタルの収縮の主たる原因であると推定した。なお高炉セメントを使用した場合、流動性がよくブリージング水が発生すると材料分離が生じ圧縮強度の著しい低下が認められた。

release of 9--D-arabinofuranosyladenine from thermo-responsive copoly(acryloyl-L-proline methyl ester/styrene) gels

宮嶋 勝春*; 吉田 勝; 佐藤 宏*; 大道 英樹; 片貝 良一*; Higuchi, W. I.*

European Polymer Journal, 30(7), p.827 - 831, 1994/07

https://doi.org/10.1016/0014-3057(94)90011-6

温度応答性材料の素材であるアクリロイル-L-プロリンメチルエステル(A-ProOMe)と親水性モノマーである2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)とを放射線共重合させ、得られたポリマーゲルの温度応答挙動を活性化エネルギーEの結果から評価した。収縮プロセス及び膨潤プロセスの両方で、HEMA成分の増加と共にEの減少が観察された。この場合、膨潤プロセスのEは収縮プロセスのそれの約1.3倍大きくなることが分かった。このゲルにヘルペス治療薬であるArd-Aを包括し、薬物放出速度とゲル収縮速度の関係を調べたところ、両者の間に直線関係が得られた。これはマトリックスが収縮の際に水を押し出す、いわゆるポンピング作用を示すことによるとして説明した。

Radiation-grafting of acrylic acid onto ultrahigh molecular,high-strength polyethylene fibers

梶 加名子; 阿部 義則*; 村井 正樹*; 西岡 昇*; 小佐井 興一*

Journal of Applied Polymer Science, 47, p.1427 - 1438, 1993/00

https://doi.org/10.1002/app.1993.070470814

最近になって市場に出始め、単材あるいは複合材料として産業資材分野への利用が期待されている高性能繊維材料である超高分子量、高強力ポリエチレン繊維への電子線を用いるアクリル酸の前照射グラフト重合を行い、グラフト重合挙動を検討すると共に熱安定性の付与をはかった。グラフト重合挙動は従来の高密度ポリエチレン繊維やフィルムと本質的に異ならないが、原繊維のもつ高強力を保持するためには前照射線量は1Mrad程度の小線量が望ましいことを明らかにした。又原繊維は最大収縮率約90%150C附近で溶融切断してしまうがアクリル酸をグラフト後Ca塩に転換することにより収縮率10%程度300Cになっても溶融切断しない高強力繊維が得られた。

Environmental responsive poly(methacryloyldipeptide) hydrogels having the sequences of L-amino acyl-glycine ethyl esters as pendant groups

吉田 勝; 桜井 靖夫*; 玉田 正男; 熊倉 稔*; 萩原 幸; 片貝 良一*

Radiation Physics and Chemistry, 39(6), p.469 - 472, 1992/00

https://doi.org/10.1016/1359-0197(92)90098-Z

L-Ala-GlyoEt,L-Val-GlyoEt,L-Leu-GlyoEt,L-ILe-GlyoEtの側鎖シーケンスをもつポリメタクリロイルヒドロゲルを合成し、溶媒の種類と温度変化に対する応答性を調べた。いずれのヒドロゲルでも10Cでの膨潤率は、30%水-70%2-プロパノールのときに極大を示した。また、極大値はL-ILe-GlyoEtL-Leu-GlyoEtL-Val-GlyoEtL-Ala-GlyoEtの順に増加した。L-ILe-GlyoEtを含むヒドロゲルを用いて、温度応答性を調べたところ低温で膨潤し高温で収縮する性質を示した。

Effect of thermal annealing on property changes of neutron-irradiated non-graphitized carbon materials and nuclear graphite

松尾 秀人

JAERI-M 91-090, 15 Pages, 1991/06

JAERI-M-91-090.pdf:0.47MB

非晶質炭素及び原子炉用黒鉛材料を1128-1483Kで中性子照射した後2573Kまでの各温度で熱処理して寸法、密度、電気比抵抗、ヤング率、熱膨張率の変化を調べた。炭素材料は原子炉用黒鉛材料に比較して照射によってより大きくて、また異方的な寸法収縮挙動を示した。この寸法収縮量は、1773Kから2023Kまでの熱処理温度で減少したが、それ以上の温度では僅かに増加した。これに対して、照射した原子炉用黒鉛材料を熱処理した場合は、寸法、密度、熱膨張率は殆んど変化しなかったが、電気比抵抗やヤング率は熱処理温度が高くなるにしたがって次第に減少した。これらの実験事実から、非晶質炭素材料と原子炉用黒鉛材料の寸法変化挙動には著しい違いがあることがわかった。

Synthesis of methacryloyl-L-alanine derivatives having various carboxyl-protecting groups and thermo-response of its polymer hydrogels

吉田 勝; 玉田 正男; 熊倉 稔; 片貝 良一*

Radiation Physics and Chemistry, 38(1), p.7 - 10, 1991/00

https://doi.org/10.1016/1359-0197(91)90037-3

メタクリロイル-L-アラニンメチルエステル(MA-AlaOMe)のポリマーゲルを合成し、外部刺激応答性、特に熱に対する応答性を調べたところ、低温膨潤、高温収縮からなる可逆的応答性を示した。このような応答メカニズムはL-アラニンのカルボキシル保護基と密接に関係していると考え、種々の保護基を導入し、熱応答性との相関性を検討した。H基(COOH)の導入は、低温で高膨潤ゲルになるものの高温収縮応答性に劣ることが分かった。CHCH基(COOCHCH)を含むゲルは温度応答性を示さなかった。これに対し、CH基(COOCH)およびCH基(COOCH)を導入したゲルの場合、低温で高膨潤そして高温で高収縮の可逆的応答性を示した。この結果から温度応答機能の発現に対しカルボキシル保護基が重要な役割を果たしていると結論できた。