八幡  壽雄

小松  藤男

東海林  幸義

荒  英樹

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ポリエチレン・ポリスチレンおよび ポリプロピレンの流動電位(第2報)その他（別言語等）のタイトルThe Streaming Potential of Polyethylene,Polystyrene and Polypropylene (Report 2)著者 小松  藤男, 八幡  壽雄, 東海林  幸義, 荒  英樹雑誌名 室蘭工業大学研究報告. 理工編巻 6号 3ページ 725-731発行年 1969-07-15URL http://hdl.handle.net/10258/3457ポリエチレン・ポリスチレンおよびポリプロピレンの流動電位 (第2報)小松藤男・八幡寿雄東海林幸義・荒 英樹The Streaming Potential of Polyethylene， Polystyrene and Polypropylene (Report I) Fujio Komatsu， Toshio Yahata， Yukiyoshi Shyoji and Hideki Ara Abstract In this paper， we report the results of some measurements on the streaming potential of polyethylene (P.E)， Polystyrene (P.S)， and Polypopylene (P.P) in acetone solutions The streaming potential values of P.E， P.S， and P.P in deionization water vary with time， and this variation has already been given in Report 1. The time measured varies with concentrations of acetone solutions until the streaming poten-tial values of P.E， P.S， and P.P in acetone solutions become constant. The streaming potential value of P.E is五xed6 hours after immersing the P.E in 100% acetone solution， 3 hours in 80% acetone solution， and 1 hour in 50% acetone solution. As for the P.P， itshows nearly th巴 sameresults as the P.E. On the other hand， the P.S shows the different results from both the P.E and the P.P I.緒言国体を溶媒に浸潰した場合に生ずる ι電位と吸着， または水和作用との聞には密接な関係1)があることから，著者らは前報2)において，ポリエチレン，ポリスチレンについての ι電位と親水性，および腕水性との関係について報告を行なった。本報においては，ポリエチレン，ポリスチレンおよびポリプロピレンをアセトン溶液中に浸潰した場合の流動電位を求めた結果を報告する。1. 実験装置と方法1. 実験装置流動電位測定装置は，第1報2)において使用した装置を用いた。2.試料原試料として下記のものを用いた。これらの形状はすべて米粒状のものであった。(119) 726 小松藤男・八幡寿雄・東海林幸義・荒 英樹i) ポリエチレン。 平均分子量22，000， 38，000 i) ポリスチレン。 平均分子量51，000， 67，000 ii) ポリプロピレン。平均分子量70，000，160，000 上記の原試料の各々について， 繊維および、細粒に砕いたものを作製し， 実験試料に供した。有機溶媒として使用したアセトンは，市寂のものを蒸溜して用い，純水は，水道水をイオン交換樹脂塔を通過させた後，これを蒸詔装置で蒸溜したものを使用し，アセトンとの混合は重量比で行なった。A. 試料⑧: 原試料を温度220-2900Cで加熱熔融し室温でノズルより引き出して繊維状とした。この繊維は平均径0.2mmで， これを約5mmの長さに切って使用した。B. 試料⑥: 原試料を窒素ガスで置換されたフラスコ中で，温度310-3200Cで熔融したものを，温度100Cの水中にて急冷し，これを平均径約1mmの細粒に砕いたものを使用した。3. 洗浄試料⑧および試料⑥はそれぞれエタノールで洗浄し，ついで、純水で再度洗浄後，減圧乾燥器で温度 750C，10時間乾燥させたものをセルに充填し，測定を行なった。4. 密度空気比重計(東芝ベックマン製)によって求めた密度を，表-1に示す。試料⑧密度試料⑤密度P.S 67，000 1.057 1.049 75ふとよ:ι7日寸町~5.ι電位流動電位から c-電f立を算出するのに， Helmholtz-Smoluchowskyの式3)を用いた。?????E; 流動電位 (mV)C; 界面動電位 (mV) P: 液体を流す圧力 (cmHg) K8: 電極聞の比電導度 (mho) D3); 液体の誘電率ヂ): 液体の粘性係数 (cp) 6. 膨潤度流動電位測定後の試料 (200Cの溶液中に6時間浸潰したもの)をすみやかに水洗を行な(120) ポリエチレン・ポリスチレンおよびポワプロピレ γの流動電位 (第2報) 727 い，鴻紙にはさんで軽く圧し，表面の水分を除去してその試料の重量を秤量し，ついで減圧乾燥器で温度750C，24時間乾燥し，その乾燥試料を秤量し，次式により膨潤度を算出した。膨潤度=膨潤試料重量/乾燥試料重量III.実験結果流動電位と静水圧の比が一定値となるためには，セルに詰める試料の量が問題となるので各々の試料につき， セルに詰める試料の量を変えて，EjPの値を測定した結果を，図 1，2， 3 に示す。セルは第1報で報告したものを使用し，純水を用いて測定した。この図からわかるように，ある充填量範囲で，流動電位がほぼ一定値を示している所がある。また実際に，セルに試料を詰めた場合， 0.6g以下では試料はセル内を溶液を流動させるごとに浮遊の状態で移動し電位がばらついた。 また， 1.0 g以上詰めた場合には試料聞に溶液の浸透しない空間，すなわち気泡の存在が認められやはり電位がばらついた。このため，ポリエ100 25 50. 戸込、ごへ己 へとhS 80. S 20 JJ jml は」 lt.J 担 60. i三~ 15 f 曲目 ~IIP 哲爾三 40. 理10 震20。日2 04 0.6 0.8 10. 0 0.2 04 tT6 0.8 /.0. -充填量 (9) 一一一充填量 (9) 一一+充填量 (9)図-1 充填量と流動動位の関係 図-2 充填量と流動電位の関係 図-3 充填量と流動電位の関係(ポリエチレン 22，000) (ポリスチレγ51，000) (ポリプロピレン 70，000)60. v ???? へと〉ミ) 9o.rl 令8o.~ ¥. 'L. 、、A-.‘-_同ム陶ー・ー鴫句hムー・同ー ーーム句ー 晴ー也.t:._ ーー同八16(}，o.o. ‘ ~ <， 、、、ム・ー・・・・ムー・ー ーー -t:.-------;:・--田ー 企ー画ーーー -ーL¥. v 】 160，0.00。70.，0.0.0. 20. 50. B 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 一一』浸漬時間 (hr) 一一+浸 j責時間 (hr)図-4 ポリプロピレ γ試料⑧のふ電位 図-5 ポリプロピレン試料@のこー電位の時間的変化 の時間的変化(121) 728 小松藤男・八l幡寿雄・東海林幸義・荒 英樹料十 種類表-2 Mi水と水和容量および膨i向度試Polypropylene 70，0 Polypropylene 160，0 ???? v -1 寸」∞ ! 1とoー と∞||膨潤度(mV) 26.0 27.0 1.062 52. 2.5 1.08 試料Polyethylene 2，0⑧ Polyethylene 2，0⑥ Polyethylene 38，0⑧ Polyethylene 38，0⑥ Polystyrene 51，0⑧ Polystyrene 51，0⑥ Polystyrene 67，0 @ Polystyrene 67，0⑥ 10 80 Jト :;l1UJZl:::l:;[:;[;22 l:;l:;l:il:z l::;l;:;l::i:;8; l::l;;l1J3L 1 6.91 53_1 _!_.6 1.059 l:;lJjlj:i iJ i:::ljL-;i l J2 l:j l:jli l!日ltil:::[::l::04; 亡。c(mV) 1.9 1.3 6.0 っ 、????••• ?????1.011 1.05 1.012 ??????80 50 80 50 80 50 50 Polypropylene 70，0⑧ Polypropylene 70，0⑥ Polypropylene 160，0③ 10 80 50 ???????????????????10 50 Polypropylene 160，0⑥ (122) 729 (第2報)ポリエチ Vン・ポリスチレンおよびポリプロピレンの流動電位8r 74 i 22，000③50% ???? ??????13 12 6 5 4 ???? ?Jl ? 7 3 一一浸漬時間Chr)2 。?????? ??6 ポリユチレンのふ電位ls!? j/ / • / 5l，OOO@50% 図-85 図-66 2 3 4 5 -ー+浸漬時間 Chr)ポリエチレンのふ電位 2，0 234 5 一一ー浸潰時間 (hr)/ 。 6 ポリスチレンのふ電位m忽皐忽乙4図-928 6 5 234 一一ー浸漬時間 (hr)。6 5 3 4 一一一一浸漬時間 (hr)z / 16 。ポりプロピレンのふ電位図-10(123) ポリエチレンのふ電位図-7730 小松藤男・八幡寿雄・東海林幸義・荒 英樹チレンでは0.8g，ポリスチレン，ポリプロピレンは0.7gを最適充境量とした。ポリプロピレンの試料について，純水による乙電位と時間の関係を，図-4，5に示す。 この図からわかるように，ポリプロピレンではじ電位がほぼ一定値を示すようになる迄に要する時間は約1時間位であった。この試料の水和容量と膨潤度を，表-2に示す。表-2の記号1;;0は試料を溶液中に浸潰した瞬間の電位であるが，本研究においては，測定開始は溶液を流して後，セル内の気泡を除く作業のために， 5分後または 7分後に行なったため，この時の測定値をむとした。曲線を外挿して C。を求めることもできるのであるが，実際に図-4，5からもわかるように，この曲線からは外挿値を求めることは困難であった。ふは6時間後の電位の値とし，水和容量1)を 1;0-1;=1とした。表-3は各試料のアセトン溶液における水和容量と膨潤度を示したものである。 この表中で， たとえばポリスチレン 51，000⑥のように C∞の値がらより大きく得られているものがあるが，これは，図 9に示されるように時間が経過するにつれて， 1;;-電位が大きくなってきたための値で，一般に図-4，5， 6， 7， 8， 10に示されるような曲線と異なった曲線が得られた。図-6，7， 8はポリエチレンのアセトン溶液における ι電位を時間の経過と共にプロットしたものである。 同様に図-9および図-10はそれぞれポリスチレンおよびポリプロピレンの曲線を示したものである。図-6からわかるようにポリエチレンをアセトン 100%溶液に浸潰した場合1;;-電位は浸漬直後から約2時間位の所迄は急激に減少し，その後徐々にι電位は低下し約6時間で一定値を示している。図 7に示されるようにアセトン80%溶液の場合には約3時間でふ値が得られ，図-5からはアセトン 50%溶液でふ値は約1時間で、得られることが示されている。 これらの図において，他の試料についての曲線を表示しなかったのは曲線が同一範囲内に輯醸しているため省略した。図-9に示されるポリスチレンの場合， アセトン 100%溶液のものについては， 試料が溶解し測定不可能であった。 アセトン80%浴液においては，約6時間後においてこー電位は減少し始めたが，他の試料と比較のため 6時間経過後のふ電位をふの値とした。 50%溶液の場合は一般に示される曲線が得られた。国一10に示されるポリプロピレンの場合， 曲線の形状はポリエチレンのそれとほぼ類似しているが， 乙電位が一定値を示す時間は溶液濃度にあまり左右されずに約 1~2 時間程度であった。IV.考察ポリプロピレンを純水に浸潰した場合，ふ値を比較してみると，分子量の高い試料が C∞値は高く，試料⑥すなわち，密度の低いものがふ値は高い。 また膨j開度を比較すると， 1;∞ (124) ポワエチレン・ポリスチレンおよびポリプロピレ γの流動電位 (第2報) 731 値の高い試料が膨j閏度大で，かつまた密度の低い試料は膨i閏度も大であった。すなわち，同一分子量の試料にあっては，ふ値の高い試料は密度低く膨j閏度大であった。 しかし， 水和容量値からは結論を得ることは困難であり，今後の研究課題である。ポリエチレン，ポリプロピレンをアセトン溶液に浸潰した場合の， ι電位の時間的な変化を検討すると， ι電位が一定値を示す時間において吸湿平衡に到達したとみなされる。試料⑧に比較して， 密度の低い試料⑥においては， c-電位が一定値を示すのに若干遅れていることが認められTこ。勿論，試料⑧は繊維状で，試料⑥は粒状であるが，試料⑥は試料⑧よりもミセル間膨潤に近い傾向を示し，膨i閏度も僅かにではあるが，同一溶液濃度においては大きくなっていることが認められた。このことから， ミセル構造を持つ高分子物質を繊維状にすることにより，結晶化度を高めた場合には，遊離面におけるミセル力が飽和され，界面エネルギーが減少し，吸着力も減少する結果となる。ポリスチレンについては， アセトン 80%溶液に浸潰した場合， ι電位が時間と共に上昇して行き，相当の時間経過後はまた減少してきたが，これは最初に溶媒和作用の進行と共に溶媒和層が拡大しつつあるためであり，その後試料表面の溶解により表面積が減少し，それと共に溶媒和層も減少し，電位が低ドしてきたものと考えられる。このことは，ポリスチレンのアセトン 80%溶液の膨潤度が比較的大であることからも， また， 長時間セルの中に試料を浸潰して置くと試料の体積が減じてくることからもこの結果を裏づけている。全般的に膨潤度と水和容量を比較してみると，はっきりとした考察は今後の研究にまたねばならないが，有機溶媒を使用した場合，特に蒸気圧の低い揮発性の液体の場合の膨潤度は，測定の際に誤差を生じ易いのでこれまた改良を計画中で、ある。終に，本研究の諸測定に御援助言どいただいた荒井雅行技官に謝意を表する。(昭和44年4月3日 臼本化学会第 22年会で発表) (昭和44年4月30日受理)文献1) 金丸競 工化誌， 12， 169 (1936). 金丸競:工化誌;， 39， 517 (1963). 2) 小松藤男・ 室工大研報， 6， 61 (1967). 3) M. Smoluchowsky: Phys， Z.9， 529 (1905). 4) lnternational Critical Tabl巴 V，lO.(125) 

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