グラフト重合による高分子吸着材革命

グラフト重合による高分子吸着材革命

著者名 斎藤 恭一
藤原 邦夫
須郷 高信
発行元 丸善出版
発行年月日 2014年10月
判型 A5 210×148
ページ数 224ページ
ISBN 978-4-621-08863-0
Cコード 3043
NDCコード 571
ジャンル 化学・化学工学 >  高分子化学 >  高分子合成・反応
化学・化学工学 >  材料化学 >  有機材料・高分子材料

内容紹介

高分子の幹に高分子の枝を接ぎ木(グラフト)することで、簡単に、既存材料に機能性を付与できる「放射線グラフト重合法」。この技術の応用範囲はますます広がっており、たとえば、最近開発された吸着繊維は福島第一原発で放射性セシウム除去に活躍している。 本書では、この放射線グラフト重合の基礎から研究・開発、そして製品に至るまでをまとめた。基礎研究の成果を製品につなぐことによって実現した「吸着材の革命」の現場を知ることができる一冊。

目次

第1章 グラフト重合の基礎
 1.1 基本用語
  放射線グラフト重合/放射線グラフト重合の分類/照射設備/基材と官能基の選択/材料作成経路の工夫/グラフト率/グラフト重合材料の構造/ポリマーブラシとポリマールーツ/モル転化率
 1.2 分離性能の評価
  吸着材の性能/流通式と回分式/平衡吸着容量と動的吸着容量/捕捉効率/回分式での評価/吸着と溶出の繰返し
 1.3 分離材料のイノベーションの意義
第2章 グラフト鎖のサイエンス
 2.1 グラフト鎖の長さ方向での官能基の分布
  反応の順番を入れ替えて官能基を分布させる/反応の溶媒を調節して官能基を分布させる/反応液のpHを調節して官能基を分布させる
 2.2 グラフト鎖の伸縮の検出:多孔性膜の孔表面上でのグラフト鎖の伸縮
  マグネシウムイオンを使ってグラフト鎖を縮める/タンパク質の吸着と溶出の進行が透過流束から見える/タンパク質が吸着して縮むときに伸びるときがある
 2.3 グラフト鎖相は液仕様
  ショ糖にとってグラフト鎖相は硫酸のよう/金属イオンにとって疎水性グラフト鎖相は有機溶媒のよう/グラフト鎖相拡散
 2.4 ポリエチレンでのラジカルの生成とグラフト重合
  ポリエチレン
 2.5 グラフト鎖はイオン供給と安定担持の源
第3章 分離材料の形と性能の革命  その1 〜多孔性中空糸膜と多孔性シート〜
 3.1 分離用の機能性材料の設計指針
  二つの物質移動の型/分離のトレードオフの改善:分離材料革命の原点
 3.2 多孔性中空糸膜の分離材料を使った金属イオンの補集
  基材として精密濾過用の膜を選択/キレート多孔性中空糸膜の重金属イオン捕集への適用/高速捕集膜である要件/中空糸膜の膜厚方向の吸着量分布を直接測定/『拡散物質移動抵抗ほとんどゼロ』の提案/貴金属イオンの高速回収/酸化ゲルマニウムの回収/ホウ素の除去/『拡散物質移動抵抗ほとんどゼロ』の限界/抽出試薬を使う分離技術/グラフト鎖への抽出試薬の担持/塩基性抽出試薬の担持/中性抽出試薬の担持/放射性物質の除去
 3.3 多孔性中空糸膜の分離材料を使ったタンパク質の捕集
  タンパク質精製にポリエチレン基材は不安/ポリエチレン表面の親水化/ベタインの固定/ジエチルアミノ型アニオン交換多孔性中空糸膜とアルブミン/スルホン酸型カチオン交換多孔性中空糸膜とリゾチーム/多層度/タウリンの固定/疎水性リガンド/アフィニティリガンドの固定/偽アフィニティリガンドの固定/DHAの精製
 3.4 多孔性中空糸膜の分離材料を使った固定化酵素反応
  酵素の多層集積構造/デキストランの分解/ショ糖からのデキストランの合成反応/高濃度尿素の分解/固定化酵素の速度論
 3.5 タンパク質固定多孔性中空糸膜を使ったキラル分離
  アルブミンが多層集積したキラル分離場
 3.6 多孔性シートの分離材料
  多孔性材料にこだわる/多孔性シート/イオン交換多孔性シートを使う放射性核種の分離
第4章 分離材料の形と性能の革命 その2 〜繊維,フィルム,そして粒子〜
 4.1 線維状の分離・反応材料
  繊維の利点とイオン交換繊維/フェロシアン化金属担持繊維:セシウム除去/繊維に載せる無機化合物のスクリーニング/吸着繊維「ガガ」の量産体制の確立/ウレアーゼ固定繊維:超純水中の尿素の分解/アミドキシム型キレート繊維:海水からのウラン採取/アミドキシム中空繊維/太平洋沿岸での流通試験/太平洋上での係留試験
 4.2 フィルム状の分離材料
  電気透析法による塩づくり/フィルムにイオンが通る隙間の作製/グラフト型イオン交換膜の電気透析性能/作成の過程に伴うフィルムの内部構造の変化
 4.3 粒子状の分離材料
  粒子へのグラフトはタブーでなくなった/タンパク質の溶出クロマトグラフィー/レアアースの溶出クロマトグラフィー
第5章 グラフト鎖の競争
 5.1 グラフト粒子充填カラムvs市販ビーズ充填カラム
  レアメタルの分離
 5.2 グラフト多孔性中空糸膜vs市販ビーズ充填カラム
 5.3 グラフト多孔性シートvs市販ビーズ充填カラム
 5.4 グラフト遷移充填カラムvs市販ビーズ充填カラム
 5.5 グラフトフィルムvs市販イオン交換膜
  競争を終えて
第6章 グラフト重合の製品
 6.1 ボタン電池用隔膜
 6.2 イオン交換吸着多孔性中空糸膜
  超純水中の微量金属イオン除去/タンパク質除去用アニオン交換多孔性中空糸膜
 6.3 塩基性ガス吸着不織布
  世界初の連続グラフト重合装置
 6.4 放射性物質の吸着線維「ガガ」
  染色技術を活かしたセシウム除去吸着繊維「ガガ」の大量製造/放射性ストロンチウム除去の難しさ/吸着繊維を使った除染システムの提案

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