Characterization of liquid marbles formed with hydrophobicized cellulose fine powder

疏水化纤维素细粉形成的液体弹珠的表征

基本信息

批准号：
21K05716
负责人：
戸川英二
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Forest Research and Management Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

液体ビー玉の外殻を形成するセルロース微粒子（パウダー）に関し、サイズや起源の異なるセルロース粉末を各種用いて［ろ紙粉末（パウダー）4種：（40-100 mesh）・（100-200）・（200-300）・（300-）、再生セルロース微粒子（φ 5 μm）、スギ微粉砕木粉（20 μm＜）］、シランカップリング剤であるメチルトリメトキシシランによる気相コーティング法を適用したセルロースパウダーの表面疎水化、続く液体ビー玉形成可否について調べた。セルロース微粒子のサイズや種類に関係なく、使用した全種類の疎水化セルロースパウダーに液滴を滴下させて液体ビー玉を形成させることができた。また、疎水化ろ紙粉末（300-）および水を外殻・内部液にそれぞれ使用した液体ビー玉を用いてその性質を検討した。液体ビー玉は滴下する水量に応じてそのサイズが可変すること、複数個を合一させることができること、さらにろ紙上で押し潰せば外殻セルロースおよび内部液を分離して内部液の回収、外殻セルロースパウダーの再利用可能なことを確認した。さらに、液体ビー玉の内部液となる液体に関し、性質の異なる水溶液を各種用いて液体ビー玉の形成条件を検討した。その結果、使用する液体による液体ビー玉形成の可否は液体の溶解度パラメーターや極性指標各種との相関が見られ、ある程度高い溶解度パラメーター、あるいは極性を有していないと液体ビー玉は形成しないことが明らかとなった。具体的には、グリセリンとエチレングリコールは任意の濃度で、メタノールの場合は40％、エタノールの場合は30％までの濃度ならば液体ビー玉を形成させることが可能であった。また、液体ビー玉はその表面疎水性を利用して、水面浮遊できることを確認した。

对于形成液体弹珠外壳的纤维素细颗粒（粉末），我们使用了不同尺寸和来源的各种纤维素粉末[4种滤纸粉末：（40-100目）、（100-200）、（200 -300)・(300-)、再生纤维素微粒(φ5μm)、细磨雪松木粉(20)。 μm<)]，采用硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷的气相涂覆方法对纤维素粉末进行表面疏水化，并研究了液体弹珠的后续形成。无论纤维素颗粒的大小或类型如何，我们都能够通过将液滴滴到所使用的所有类型的疏水纤维素粉末上来形成液体弹珠。我们还研究了使用疏水滤纸粉（300-）和水作为外壳和内部液体的液体弹珠的性质。液体弹珠的大小随滴水量的多少而变化，可多块组合，在滤纸上粉碎时，可将外壳纤维素与内部液体分离，回收内部液体，外壳可回收。我们确认纤维素粉末可以重复使用。此外，对于液体弹珠的内部液体，我们研究了使用具有不同性质的各种水溶液形成液体弹珠的条件。结果，所使用的液体是否能够形成液体弹珠与液体的溶解度参数和各种极性指标相关，并且显然，除非液体具有相对高的溶解度参数或极性，否则不会形成液体弹珠。。具体来说，任何浓度的甘油和乙二醇都可以形成液体弹珠，甲醇最高可达 40%，乙醇最高可达 30%。此外，还证实液态大理石可以利用其表面疏水性漂浮在水面上。