Development of a method in which gas ingesting and diffusion characteristics can be evaluated even in a multicomponent system of gas and materials by using NMR spectroscopy

开发一种方法，即使在气体和材料的多组分系统中，也可以通过使用 NMR 光谱来评估气体摄入和扩散特性

• 批准号: 22K05239
• 负责人: 吉水 広明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05239/
• 关键词: NMR; 気体収着特性; 気体拡散特性; 高分子複合材料; 混合気体

令和4年度に進めた研究の実績は大要以下の3点である。１．ゴム材料(ブタジエンゴムとアクリロニトリル-ブタジエン共重合体ゴム)を対象に二酸化炭素共存下における材料の分子運動性の変化ついて，核磁気共鳴(NMR)現象を通じて評価される着目核のNMR緩和時間の温度依存測定を行って検討した。ゴム材料の水素原子核(プロトン)のNMR緩和時間が二酸化炭素の収着によって大きく変化するには，分子運動性の範囲が限られる傾向にあることや，ゴム材料の成分組成や二酸化炭素収着量の影響を受けることなどを確認できた。２．ポリスチレンに収着させたメタンの系中における自己拡散係数を磁場勾配パルス(PFG) NMR法で計測する条件を調べた。メタンのプロトンを対象とした高感度な1H PFG法よりも，13C核を対象とした低感度な13C PFG法の方が良好な結果を得られることがわかった。また，ポリスチレン中のメタンの拡散挙動は，物質の拡散現象を説明する物理化学現象の基本原理におおむね従っていることが，自己拡散係数の温度依存データの解析からわかった。３．比較的ガスバリア性の高いポリエチレンテレフタラート(PET)を対象に，キセノンを収着させてその129Xe NMRスペクトルの観測を試みた。低圧力下で収着量が少ない条件では系中のキセノンの低い拡散性が原因でピーク線幅の広がりが激しくスペクトルが得られないこと，圧力を上げてキセノン収着量を増大させたり測定温度を上昇させたりすると比較的良好なスペクトルが得られること，などがわかった。以上の研究成果の一部は2022年12月に開催された第60回高分子と水に関する討論会で発表した。また，2023年6月開催予定の繊維学会年次大会で発表する。

2020年度的研究结果总结为以下三点。 1.在二氧化碳存在下，通过核磁共振（NMR）现象评估了橡胶材料（丁二烯橡胶和丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶）的核磁共振弛豫时间的温度依赖性。为了使橡胶材料中氢核（质子）的NMR弛豫时间因二氧化碳吸附而发生显着变化，分子活动范围往往受到限制，橡胶材料的成分组成以及二氧化碳吸附量我们能够确认它受到了影响。 2.我们研究了使用脉冲磁场梯度 (PFG) NMR 测量聚苯乙烯上吸附的甲烷自扩散系数的条件。结果发现，针对 13C 原子核的灵敏度较低的 13C PFG 方法比针对甲烷质子的高灵敏度 1H PFG 方法产生更好的结果。此外，对自扩散系数随温度变化的数据分析表明，甲烷在聚苯乙烯中的扩散行为通常遵循解释物质扩散现象的物理化学现象的基本原理。 3.我们尝试通过吸附氙来观察具有较高气体阻隔性的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的129Xe NMR谱。在低压和少量吸附的条件下，由于体系中氙的扩散率较低，峰线宽度显着变宽，无法获得光谱。发现通过提高光谱可以得到相对较好的光谱。价值。上述部分研究成果在2022年12月举行的第60届聚合物与水研讨会上发表。研究结果还将在定于 2023 年 6 月举行的日本纤维学会年会上公布。

项目成果

NMR法によるシンジオタクチックポリスチレンの各種結晶構造における気体輸送特性の評価

NMR法评价间规聚苯乙烯不同晶体结构的气体传输性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇藤社一希・宮本若菜・植野智浩・向井瞳・河内岳大;〇藤社一希・南悠斗・中田光星・河内岳大;河内岳大;宇野 希美・吉水 広明;山田 耕生・吉水 広明;川西 知樹・吉水 広明;宇野 希美・吉水 広明;山田 耕生・吉水 広明
• 通讯作者: 山田 耕生・吉水 広明

NMR法によるガラス状高分子の気体収着特性と高次構造の評価

核磁共振法评价玻璃态聚合物的气体吸附性能和高阶结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇藤社一希・宮本若菜・植野智浩・向井瞳・河内岳大;〇藤社一希・南悠斗・中田光星・河内岳大;河内岳大;宇野 希美・吉水 広明;山田 耕生・吉水 広明;川西 知樹・吉水 広明;宇野 希美・吉水 広明;山田 耕生・吉水 広明;川西 知樹・吉水 広明
• 通讯作者: 川西 知樹・吉水 広明

二酸化炭素の収着に伴うBRおよびNBRの可塑化現象のNMR法による観察

用NMR法观察BR和NBR由于二氧化碳吸附而塑化的现象

• 发表时间: 2023
• 作者: 〇藤社一希・宮本若菜・植野智浩・向井瞳・河内岳大;〇藤社一希・南悠斗・中田光星・河内岳大;河内岳大;宇野 希美・吉水 広明
• 通讯作者: 宇野 希美・吉水 広明

PETに収着したキセノンのXe-129 NMRスペクトル

PET 上吸附的氙的 Xe-129 NMR 谱

• 发表时间: 2023
• 作者: 〇藤社一希・宮本若菜・植野智浩・向井瞳・河内岳大;〇藤社一希・南悠斗・中田光星・河内岳大;河内岳大;宇野 希美・吉水 広明;山田 耕生・吉水 広明;川西 知樹・吉水 広明
• 通讯作者: 川西 知樹・吉水 広明

ポリスチレンに収着したメタンのH-1およびC-13 PFG NMR法による拡散特性評価

H-1和C-13 PFG NMR法评价聚苯乙烯吸附甲烷的扩散特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 〇藤社一希・宮本若菜・植野智浩・向井瞳・河内岳大;〇藤社一希・南悠斗・中田光星・河内岳大;河内岳大;宇野 希美・吉水 広明;山田 耕生・吉水 広明
• 通讯作者: 山田 耕生・吉水 広明