pHとイオン強度に応答したハイドロゲルマイクロカプセル膜の構造変化

水凝胶微胶囊膜结构随pH值和离子强度的变化

基本信息

批准号：
06680864
负责人：
牧野公子
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、我々は両性高分子電解質膜を持つpoly(L-lysine-alt-terephthalic acid)マイクロカプセルが外部のpHとイオン強度に応答して、その粒子径と膜の物質透過速度が変化することを報告してきた。この現象はマイクロカプセルの膜がゲル構造を持ち、その構造が外部のイオン濃度に応答して変化することによると考えられる。粒子径が減少あるいは増大する時、膜厚も減少するのか、又逆に増大するのかはこの構造変化を知る上で重要である。そこで、本年度はphとイオン強度及びマイクロカプセルの粒子径と膜厚の3つの関係を明らかにする事を目的として種々のpHとイオン強度の溶液中にマイクロカプセルを分散して膜厚の測定を行った。膜厚の測定には音波測定法を用い、膜の密度と断熱圧縮率、水和量を求めた。同時にこの条件下での膜の粘弾性をハ-ケの粘度計を用いて測定した。マイクロカプセルサスペンションは最も粒子径の小さい領域(pH4)ではニュートン流動を示し、断熱圧縮率は小さかった。マイクロカプセル膜がゲル構造を持つpH6以上の領域では非ニュートン流動を示しpHが増加するとともに降伏値が増加し、断熱圧縮率も増加した。こうして、膜が電荷を持ち、負の電荷密度が大きくなると膜の粘弾性が増加することが示された。pHを変化させた時、膜密度の変化は粒子径の変化と逆の傾向を示した。即ち、pH6以上で粒子径が大きくなると膜密度は低下し、pH4で粒子径が最小の時膜密度が最大になった。膜の水和量の測定の結果マイクロカプセル膜が固体からゲル化する領域(pH4-pH6)で膜の水和量が劇的に増加することが明らかになった。しかし、よりアルカリ性の溶液中では水和量は減少した。これは高分子の電荷密度が非常に高い領域では膜内に存在する水分子であっても、その多くが結合水ではなく自由水として存在するためと考えられる。

近年来，我们已经报道了带有两性电解质聚合物电解质膜的聚（L-赖氨酸-替代对苯二甲酸）微胶囊会根据外部pH和离子强度而改变其粒径和膜渗透速率。这种现象被认为是由于微胶囊的膜具有凝胶结构，并且该结构响应外部离子浓度而变化。重要的是要了解当粒径减小或增大时，膜厚度是否也会减小或增大，这种结构变化。因此，今年我们将微胶囊分散在不同pH和离子强度的溶液中并测量膜厚度，旨在阐明pH和离子强度以及微胶囊粒径和膜厚度之间的三个关系。采用声波测量法测量膜厚，测定膜的密度、绝热压缩率和水合量。同时，使用Haake粘度计测量在这些条件下膜的粘弹性。微胶囊悬浮液在粒径最小（pH 4）区域表现出牛顿流动，绝热压缩系数较小。在pH值大于6的范围内，微囊膜具有凝胶结构，表现出非牛顿流动，并且随着pH值的升高，屈服值增大，绝热压缩系数也增大。由此可知，膜具有电荷，随着负电荷密度的增加，膜的粘弹性增加。当pH值改变时，膜密度的变化与颗粒尺寸的变化呈现相反的趋势。即，在pH 6或更高时，随着粒径增大，膜密度降低，而在pH 4时，当粒径最小时，膜密度达到最大值。测量膜的水合量的结果表明，在微胶囊膜从固体变为凝胶的区域(pH4-pH6)，膜的水合量急剧增加。然而，在碱性较高的溶液中，水合量会减少。这被认为是因为，在聚合物的电荷密度极高的区域中，即使膜内存在水分子，它们中的大部分也以自由水而不是结合水的形式存在。