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Notes： 単位取得退学

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Country： Japan

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Country： Japan

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Committee type：Municipal

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Authorship：Principal investigator 

Grant amount：\1820000 （ Direct Cost: \1400000 、 Indirect Cost：\420000 ）

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Grant amount：\4680000 （ Direct Cost: \3600000 、 Indirect Cost：\1080000 ）

The surfactant molecules adsorb to substrates such as the fabrics, it is well known amodel that a hydrophilic group adsorbed to a substrate, and hydrophobic group facedto water. However, this model is thermodynamically unstable and is not rational. Inthis study, we investigated a rational adsorption model by using of surface tension, quartz crystal microbalance, and Infrared spectroscopic techniques etc. That is thesubstrate surface is hydrophilic, and there is very little number of the adsorption ofsurfactant molecules. On the other hand, the surfactant adsorbs as multi-layer onthe hydrophobic surface. In addition, we also proposed that the model of acollapsed-vesicle as an adsorption model of fabric softener surfactant.

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Grant amount：\3100000 （ Direct Cost: \3100000 ）

家庭科教科書や一般の書籍などにおける衣類の洗浄モデルや柔軟剤吸着モデルでは、洗剤の主成分である界面活性剤が親水性表面には親水基が、疎水性表面には疎水基が単分子層を形成しているとされている。しかし前者のケースでは疎水基が水中に露出することになり熱力学的に不安定なため、実際にこのモデルのようになっているとは考えにくい。本研究では親水性表面・疎水性表面における界面活性剤分子の吸着現象について表面張力、FT/IR、水晶振動子微量質量分析(QCM)等の界面科学的手法を用いて、合理的な吸着挙動を推定した。
界面活性剤には陽イオン(ドデシル硫酸ナトリウム)、陰イオン(ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド)、非イオン(テトラエチレングリコールドデシルエーテル)を、親水性基質には酸化チタン、疎水性基質にタルクを用いた。界面活性剤水溶液/基質-分散系のcmc測定、および分散系遠心沈降物のFT/IR測定の結果から、界面活性剤の種類に関係なく表面吸着性の強さは、疎水性表面>>親水性表面であることが示唆された。QCMによる吸着量の直接測定結果でも、前述同様の結果が得られた。またQCM測定結果から吸着量を概算すると、疎水性表面には多層(あるいは複数のミセルが集結している)で、親水性表面には単層以下で界面活性剤分子が吸着している可能性が示唆された。
本研究結果は2つのシンポジウム等に発表した。また1つの論文を現在投稿中である。本研究で得られた知見は既知の概念とは大きく異なっているため、今後多くの検証を経る必要がある。

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Grant amount：\2300000 （ Direct Cost: \2300000 ）

フルオロカーボンは、炭化水素の水素原子をフッ素原子で置換した化合物であり、とくに低分子量のものは炭化水素系化合物では発現できない機能を有し、「人工血液」に代表される次世代の高機能性材料などさまざまな分野で研究が行われている。そしてこれらの物質は、ごく少量が基質表面に吸着して薄膜を形成したり、微細粒子となるような「希薄溶液・分散系」で機能を発現する。
しかし、フルオロカーボンを希釈できる溶剤は、その種類が乏しく、かつ経済・安全性に問題があり実用的ではない。ゆえにこの機能化のためには界面活性剤を用いて乳化・可溶化を行い水中に分散させるのが最適である。しかしながら、フルオロカーボンは水、油脂にきわめて難溶であり、また経験に頼る方法で乳化の調製が行われているため、系統的な理解困難とされていた。
今年度は昨年度に引き続き、水/界面活性剤/フルオロカーボン系状態図を作成し、各成分の溶存状態を調査した。その結果、代替フロンとして知られる物質を系に添加することで、水とフルオロカーボンの相溶性が向上し、可溶化に有効であるとの知見を得た。これは代替フロンがコソルベントとして機能していると思われる。そしてこの系において可溶化系のモデルとなるマイクロエマルション形成に成功した。本研究で調製されたマイクロエマルションは、炭化水素系のマイクロエマルションと同様の相挙動を示し、温度・組成等の形成条件も類似することがわかった。
このフルオロカーボン可溶化系は、医薬品、塗料、化粧品等の機能性製品中に多用されている「フッ素樹脂」を容易に溶解除去できることがわかった。本研究の一部を、第34回洗浄に関するシンポジウム(日本油化学会)で「シリコーン、フルオロカーボン乳化系の洗浄特性」という題で発表した。

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Grant amount：\2100000 （ Direct Cost: \2100000 ）

ケイ素およびフッ素系高分子物質は、化粧品、医薬品、表面加工剤など私たちの生活において幅広く利用されている。しかし、ケイ素およびフッ素系高分子物質を希釈できる溶剤は、その種類が乏しく、かつ経済・安全性に問題があり実用的ではない。ゆえにこの機能化のためには界面活性剤を用いて「乳化・可溶化」を行い、水中に分散させるのが最適である。
しかし、界面活性剤は周囲の環境により集合傾向が変化してさまざまな分子集合体(ミセル、逆ミセル、ライオトロピック液晶、マイクロエマルションなど)を形成し、状態の理解は困難をきわめる。そこで、乳化・可溶化形成を系統的に理解するために、水/界面活性剤/シリコーンあるいはフルオロカーボン系の形成するさまざまな液相を、相平街図を作成して系統的な理解を試みた。
その結果、水/界面活性剤/シリコーンオイル(ケイ素系高分子)系においてマイクロエマルションの形成に成功した。また、このマイクロエマルションから乳化調製を行うと、乳化機を必要とせずにサプミクロンオーダーの非常に微細かつ分散安定な水中油滴型エマルションが得られることを見いだした。これらの成果は国内・国外の討論会で公表しており(※)、論文投稿の準備も進んでいる。なお、フルオロカーボン(フッ素系高分子)は予備的実験の段階ではあるが、マイクロエマルション形成の可能性をあることがわかっており、今後も継続して研究する予定である。
(※)・中村,藤井「水/界面活性剤/シリコーンオイル系の溶存状態に関する研究」第37回油化学討論会(1998)
・Nakamura,Fujii,Matsuzaki,Watanabe,"The Phase Behavior in a Water/Nonionic Surfactant/Fatty acid ester/Silicone-oil System",13th Conference of the Europian Colloid and lnterface Society(1999)

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