電解質多糖におけるゾル-ゲル転移機構

电解质多糖的溶胶-凝胶转变机制

• 批准号: 03650755
• 负责人: 今野 幹男
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650755/
• 关键词: ゾル-ゲル転移; 電解質多糖; スケ-リング則; 臨界指数

高分子のゾル-ゲル転移は、その際のレオロジ-特性の大きな変化を利用し、多くの化学製品に利用されている。近年ではこの転移を2次相転移現象と捉え、転移の際の巨視的物性の変化を普遍的に記述しようとする動きがある。スケ-リング則はその一つ手段として、適用性が検討されてきたが、電解質高分子系に対する適用例は僅少である。本研究では電解質高分子として電解質多糖類に注目し、種々の金属塩を添加した際のゾル-ゲル転移についてスケ-リング則適用性を検討し、さらに錯体構造とレオロジ-特性の関連性についても言及した。電解質多糖としてはグルロン酸Naとマンヌロン酸Naの共重合体であるアルギン酸Na及びガラクツロン酸Naの重合体であるペクチン酸Na、金属塩としてはCa^<2+>、Cu^<2+>、Co^<2+>等の塩化物を用いた。はじめにこれらの金属塩を添加した際の粘度の変化を調べた。アルギン酸Naに対してはCuCa、Coの順にゲルを化し、一方ペクチン酸Naに対してはCa、CuCoの順にゲル化する結果となり、ゲル化能の序列に相違が認められた。そこで^<13>CーNMRにより金属イオンの結合部位を調べたところ、Caはグルロン酸及びガラクツロン酸に選択的に配位し、Cuは糖鎖に選択性のないカルボキシル基への配位が明らかになった。従って、この微視的な錯体構造を考慮するによって、ゲル化能の相違が説明されることがわかった。またゲル化点近傍における粘度の変化に対してスケ-リング則の適用を試みたところ、その適用性が認められ、臨界指数はいずれも1.0±0.3程度の値が得られた。そこでゲル化の機構の異なる他の系に対する粘度の臨界指数の報告例と比較したところ、同程度の値となることが見いだされた。さらにゾル-ゲル転移におけるもう1つの巨視的物性である弾性率指数に対しても比較を行ったところ、同様な結果が得られ、臨界指数は普遍的な値を有することが示唆された。

聚合物的溶胶-凝胶转变利用了流变性质发生的巨大变化，并用于许多化学产品。近年来，有一种运动将这种转变视为二级相变现象，并普遍描述转变过程中宏观物理性质的变化。作为其中一种方法，标度定律的适用性已被研究，但其应用于电解质聚合物体系的例子很少。在这项研究中，我们重点关注电解质多糖作为电解质聚合物，研究了添加各种金属盐时缩放规则对溶胶-凝胶转变的适用性，并研究了复杂结构与流变性质之间的关系。电解质多糖包括海藻酸钠和果胶酸钠，海藻酸钠是古洛糖醛酸钠和甘露糖醛酸钠的共聚物，果胶酸钠是半乳糖醛酸钠的聚合物。金属盐包括Ca 2+ 、Cu 2+ 、氯化物等因为使用了Co^<2+>。首先，我们研究了添加这些金属盐时粘度的变化。对于海藻酸钠，CuCa和Co按该顺序凝胶化，而对于果胶酸钠，Ca和CuCo按该顺序凝胶化，表明凝胶化能力的顺序不同。因此，当我们使用^ 13 C-NMR研究金属离子的结合位点时，我们发现Ca选择性地与古洛糖醛酸和半乳糖醛酸配位，而Cu与羧基配位，其对糖链没有选择性。清除。因此，发现可以通过考虑这种微观复杂结构来解释胶凝能力的差异。此外，当我们尝试将标度定律应用于胶凝点附近的粘度变化时，其适用性得到了证实，并且在所有情况下临界指标值约为1.0±0.3。因此，当我们比较具有不同凝胶机制的其他体系的临界粘度指数的报告值时，我们发现这些值具有可比性。此外，当我们比较溶胶-凝胶转变中的另一个宏观物理性质弹性模量指数时，得到了类似的结果，表明该临界指数具有普适性。