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廣木 章博; 山下 真一*; 木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part B), p.583 - 586, 2015/12
放射線架橋ヒドロキシプロピルセルロースゲルと2-ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどのメタクリル酸エステルモノマーから調製したポリマーゲル線量計に150MeV/uヘリウム線、290MeV/u炭素線、500MeV/u鉄線を照射すると、透明だったゲル線量計は白くなった。照射したポリマーゲル線量計の吸光度は、10Gyまでの線量増加に伴い増加した。また、吸光度は、線量率増加に伴い低下した。線量率一定で照射サンプルの吸光度を比較すると、ヘリウム線,炭素線,鉄線の順で低下した。これは、線エネルギー付与(LET)の変化と一致した。LETの増加にともない、重合の開始剤となるOHラジカルや水和電子の濃度が低下し、白濁因子となるポリマーの生成が抑制されたためと考えられる。このように、ポリマーゲル線量計は、線量,線量率やLETに依存した白濁化を示すことが分かった。
長澤 尚胤; 田口 光正
Isotope News, (736), p.47 - 50, 2015/08
学校教育現場ではプラスチックに対する放射線照射効果を理解するための学校教材が求められていたものの、市場にはほとんど無かった。放射線架橋技術を活用して生分解性プラスチックであるポリ(
-カプロラクトン)に耐熱性や形状記憶性を持たせた学校教材を企業と共同開発した。本教材を通じて、学生達が放射線の照射効果を体験し、熱収縮チューブ, 電線ケーブル被覆材, 自動車ラジアルタイヤ, 創傷被覆材の製造など放射線加工技術が社会で利用させていることを理解できる。
線照射によるシルク細胞培養基材の力学特性の変化河原 豊*; 関口 孝弘*; 西川 幸宏*; 長澤 尚胤
日本シルク学会誌, 23, p.67 - 69, 2015/03
蚕の液状絹を原料として凍結乾燥法により作製した絹エアロゲルは、再生医療用に利用可能な3次元構造を有するシルク細胞培養基材としての利用が期待されている。絹エアロゲルを生体内外で細胞培養する際に、その圧縮強度は重要な物性の一つであることから、絹エアロゲル中の水溶性セリシンの架橋効果を調べた。未処理とセリシンを除去処理した試料に線を10, 25, 50kGy照射し、照射前後の絹エアロゲルの圧縮強度について評価した。セリシン除去処理した絹エアロゲルは線量の増加とともに圧縮強度が低下したが、未処理絹エアロゲルでは逆に圧縮強度が増加した。50kGy照射した場合、未処理絹エアロゲルの圧縮強度は、未照射の2倍の0.3MPaになった。線照射によりセリシンに架橋構造が導入され絹エアロゲルの圧縮強度を改善できることから新規シルク細胞培養基材を作製できる手がかりを得た。
Wasikiewicz, J. M.; 長澤 尚胤; 玉田 正男; 三友 宏志*; 吉井 文男
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 236(1-4), p.617 - 623, 2005/07
被引用回数：54 パーセンタイル：95.02(Instruments & Instrumentation)電子線照射して架橋したカルボキシメチルキチン(CMCT)及びカルボキシメチルキトサン(CMCTS)ハイドロゲルの金属イオン吸着特性について研究した。これらのゲルは、さまざまな希金属イオンの中でスカンジウムイオンと金イオンの吸着能力が高く、2時間といった短時間でほぼ吸着が飽和した。特に金イオンの吸着について詳細に検討し、ラングミア式で算出した結果、乾燥ゲル1gあたりの金イオンの最大吸着量が、CMCTゲルで0.06
mol/g、CMCTSゲルで0.19mol/gであった。両ハイドロゲルは金カチオンの有効な吸着材である。
八巻 徹也; 浅野 雅春; 前川 康成; 森田 洋右; 諏訪 武; Chen, J.*; 坪川 紀夫*; 小林 和博*; 久保田 仁*; 吉田 勝
Radiation Physics and Chemistry, 67(3-4), p.403 - 407, 2003/08
被引用回数：76 パーセンタイル：97.02(Chemistry, Physical)固体高分子型燃料電池用電解質膜に応用するため、線架橋(340
,60~240kGy)して得られたポリテトラフルオロエチレン膜にスチレンを線グラフト、次いでスルホン化によって導電性基を導入した。スチレンのグラフト率は、グラフト重合に必要な線量,温度,時間を変化させることにより、5~120%の範囲で制御できた。このグラフトスチレン鎖にスルホン基を導入し、イオン交換容量を測定したところ、0.5~3.3meq/gの値を得た。スルホン基を含むグラフトスチレン鎖の膜内における分布状態を調べるため、イオウ元素をX線分析した結果、膜の内部にまで均一に分布していることが確かめられた。これらの結果を学会で発表し、論文投稿する予定である。
吉田 勝; 八巻 徹也
最新燃料電池部材; その最先端技術と信頼性評価, p.82 - 92, 2003/00
最近、われわれは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜に放射線で架橋構造を付与し、それに放射線グラフト重合を応用することにより、高性能の燃料電池用高分子電解質膜を作製することに成功した。すなわち、架橋PTFE膜にスチレンをグラフトした後、グラフト鎖をスルホン化したところ、従来膜ナフィオンを凌駕するイオン交換能,膨潤特性を付与することができたのである。これが世界初の「架橋」フッ素高分子電解質膜であり、しかもその作製プロセスが極めて簡便であることは特筆に値する。本稿では、はじめに本技術のポイントとなる放射線架橋の基礎を概説し、次にPTFE架橋技術と架橋PTFE膜を基材とした電解質膜の合成法について述べ、最後に新たな放射線利用にかかわる研究としてわれわれの有するイオンビーム微細加工技術とその応用について紹介する。
八巻 徹也; 吉田 勝
図解,燃料電池のすべて, p.117 - 119, 2003/00
機械的強度,耐熱性,耐薬品性に優れたフッ素樹脂を架橋すると、これらの諸特性がさらに向上するので、さまざまな用途を持つ材料として応用価値が高くなる。1990年代のはじめに、それまで放射線分解型の高分子であると信じられてきたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下、結晶融点(327
C)以上という特殊な環境下で放射線照射したときのみ、架橋することが発見された。架橋フッ素高分子電解質膜の合成は、この架橋PTFEのシート(厚さ50
100ミクロン)に放射線を照射して、非常に反応しやすい部位(ラジカル)を内部にまで均一につくり、これにスチレンなどの芳香族ビニル化合物を付加重合させた後にスルホン酸基をつけることで行う。得られた電解質膜のイオン交換容量は0.73ミリ当量/gで、現在使われているパーフルオロスルホン酸膜の0.91.1ミリ当量/gよりはるかに高い値である。また、アルコール-水混合液中では、架橋構造を持たない従来の電解質膜と比較して、膨潤し難く寸法安定性に優れていることが確認されている。このことから、架橋PTFEからなる電解質膜では、メタノールの透過が大幅に抑制されると考えられる。
幕内 恵三
日本ゴム協会誌, 75(2), p.85 - 89, 2002/02
放射線加工のなかで最も実用化が進んでいるのは、放射線架橋である。ゴムの放射線架橋は、放射線利用の研究開発が始まった初期の段階から期待されていた。しかし、タイヤ以外のゴム製品ではあまり利用されていない。この原因を考察し、現状と新たな応用の可能性を紹介した。放射線架橋ゴムの低物性の主な原因は、ゴム分子の放射線による主鎖切断と放射線で発生したオゾンによる劣化のためである。多官能性モノマー添加による架橋促進と電子加速器による短時間照射などの適切な対策を講ずれば、放射線架橋でも硫黄架橋と同等の性能は得られる。配合によっては硫黄架橋よりもすぐれた耐熱性も認められる。硫黄架橋では数種類の架橋促進剤が使用され、複雑な配合となる場合が多いが、放射線架橋により配合の単純化が可能となる。また、放射線架橋の架橋速度は放射線の線量率で制御できるため、高線量率照射により押出し機とのon-line化がタイヤ工場では行われている。単純な配合と早い架橋は製造コスト削減に寄与することを強調した。
片貝 秋雄; 須郷 高信; 幕内 恵三
日本化学会誌, 1994(1), p.68 - 73, 1994/00
放射線前照射法を適用して、ポリエチレンフィルムにアクリル酸をグラフト重合した。得られた親水性の膜を使って、パーベーパレーション法により、エタノール水溶液からの水の選択分離性を検討した。その結果、分離係数及び透過速度は、グラフト膜中のカルボキシル基濃度の増加にともなって増大した。例えば、グラフト率220%の膜を使った場合、30wt%エタノール水溶液の分離係数、透過速度はそれぞれ6および4.6kg/(m
・h)であった。さらに、膜への放射線架橋が水の選択分離性に及ぼす効果を調べた。グラフト鎖導入前の架橋と導入後の架橋とを比較した結果、後者の架橋法がエタノール水溶液からの水のパーベーパレーション選択分離に有効であった。グラフト率220%の未架橋膜と後架橋膜の分離性能を70wt%のエタノール水溶液で比較した結果、後架橋膜の分離係数は10倍になった。
三友 宏志*; 河野 昂*; 渡辺 祐平; 伊藤 均; 石垣 功
Reports on Progress in Polymer Physics in Japan, 34, p.415 - 416, 1991/00
微生物産生ポリエステルであるPHBおよびその共重合体Poly(HB-CO-20mol%HV)を線照射し、線量に対する分子量、融点およびガラス転移点の低下を調べた。PHBおよびP(HB-CO-HV)のDSC測定から求めた融点は照射線量に対してはほぼ直線的に低下するが、空気中照射に比べ真空中の方がその低下は小さい。また、GPCから求めた数平均分子量は低線量照射で急激に低下するが、その後は線量に対して徐々に低下した。真空中ではその度合いが小さくなり、酸素の影響が明らかに見られた。ほぼ同じ分子量を示す真空中照射試料の融点は空気中のそれより約15C低いところに現れ、細かく結晶が壊されているにもかかわらず分子間架橋のために分子量が高く見積もられているものと推定された。またガラス転移温度も空気中では直線的に低下したが、真空中ではS字型曲線に沿った減少を示し、架橋の生成が転移温度の低下を遅延させたと考えられる。
萩原 幸; 曽原 正善*; 荒木 邦夫; 鍵谷 勤*
J.Appl.Polym.Sci., 25, p.1541 - 1547, 1980/00
被引用回数：4 パーセンタイル：31.77(Polymer Science)化学法により橋かけ処理したポリエチレン被覆層のうえに難燃化樹脂のジャケット層をもうけて電線全体を難燃化した。このジャケット層を線により橋かけ処理したところ、ゲル分率が大きくなるにしたがい難燃性も向上し、60%近傍で極大となった。しかし、ジャケット層に十分な耐熱性を与えるに必要なゲル分率70%以上の領域では、難燃性は著しく低いものとなった。一方、電子線により橋かけ処理した場合には、電子線の入射エネルギーにより難燃性に対する効果が変化した。これはエネルギーの違いによりDepth-Doseが異るため、ジャケット層内での橋かけ結合の分布が変化したためと推論された。このことを立証するため、ジャケット層を2層に分け、ポリエチレンに接した内層のゲル分率を外層のそれよりも大きくなるように橋かけ処理したところ、平均ゲル分率70%以上としても優れた難燃性が保持されることが確かめられた。なお、これと逆の構造の場合は、十分な難燃性は得られなかった。
幕内 恵三; 瀬口 忠男; 諏訪 武; 阿部 俊彦; 田村 直幸; 武久 正昭
日本化学会誌, 1973(8), p.1574 - 1581, 1973/08
ポリフッ化ビニリデンの放射線架橋を化学的観点から検討した。ポリフッ化ビニルデンは、真空中で照射すると架橋したが、そのG値は0.6~0.8と小さく、主鎖切断のG値とほぼ同じ値であった。照射によってHFが発生し、ポリエンを含む不飽和結合が生成した。ポリエンは、共役数が増すと濃度は低下し、共役数5以上のポリエンの生成は認められなかった。発生したHFは、脱HF反応を促進する効果があることが認められた。酸素は架橋反応を阻害し、主鎖切断と脱HFを促進させた。酸素の影響は、線量率と試料の厚さによって変化した。線量率が高く、試料が厚くなるほど酸素の影響は少なくなった。酸フッ化物、カルボン酸などが酸化生成物として検出された。これらの結果を、ESR測定の結果と関連させ、架橋および主鎖切断、さらに酸化などの反応機構を考察した。
