講演・口頭発表等 - 吉水 広明
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Application of Xe-129 NMR Spectroscopy to the Characterization of Gas Transport Properties of Polymeric Membranes 国際会議
吉水広明
繊維科学とテクノロジーに関する国際シンポジウム（ISF2014） 繊維学会
開催年月日： 2014年09月 - 2014年10月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：東京ファッショタウンビル
Microvoids in glassy polymers are considered to be correlated with unrelaxed volume (so-called “excess free volume”). In this presentation, the microvoids were investigated by Xe sorption and Xe-129 NMR measurements. The Xe sorption isotherms of glassy polymers were successfully interpreted by the dual-mode sorption model composed of Henry and Langmuir sorption sites. Xe-129 NMR chemical shifts of Xe in glassy polymers showed a non-linear low-field shift with increasing amount of Xe sorption because of fast exchange of Xe atoms between the two sites. From the Xe-129 NMR chemical shift, we could determine the mean size of the microvoids. Further, the peak width of Xe in polymers became narrower by elevating pressure of Xe, indicating that diffusivity of the Xe in samples was changed by concentrating of Xe. These findings on peak width were also successfully explained by the dual-mode sorption model. It was proposed that the spin-spin relaxation time of Xe-129 in polymers is a good index of the gas diffusion properties of them. As an appendix, dependence on pressure of the peak intensity was very close to the corresponding sorption isotherms. From these findings, Xe-129 NMR spectroscopy is shown to be a powerful technique to characterize the higher ordered structures in glassy polymers and the gas transport properties, i.e., gas sorption and gas diffusion of polymers.
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NMR of the gas in polyimides with different glassy states 国際会議
藤田 雅也，吉水 広明
繊維科学とテクノロジーに関する国際シンポジウム（ISF2014） 繊維学会
開催年月日： 2014年09月 - 2014年10月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：東京ファッショタウンビル
In general, gas sorption of glassy polymers can be rationalized by the dual-mode sorption model. This model says the total sorption amount is consisted with the amount of Henry' low sorption site and Langmuir's one. The saturation constant in the Langmuir sorption mode generally corresponds to the unrelaxed volume (so-called “excess free volume”) of glassy polymer. Thus, the volume of non-equilibrium state (i.e., the unrelaxed volume) linearly increases with decreasing temperature. It is possible to understand the behavior of unrelaxed volume by examining the Langmuir sorption mechanism. The presence of unrelaxed volume in glassy polymers plays an important role in the gas sorption as microvoids. In this study, polyimide (PI) which is one of glassy polymers was used to understand the glassy state through clarifications of the relationships between the microvoids and gas transport properties. PI membranes in different glassy states were prepared by slowly cooling from above the glass transition temperature (Tg) and carbon dioxide conditioning. The carbon dioxide conditioning was performed as follows; PI membrane is put into a stainless chamber, and then carbon dioxide was introduced to the chamber until a pressure of 60 atm at 25 degree C for 20 hrs. After this period, carbon dioxide was released quickly. Density of the carbon dioxide conditioning PI membrane was lower than that of the slowly cooled PI membrane. Xe sorption of these PI membranes can be explained successfully on the basis of the dual-mode sorption model. Xe-129 NMR chemical shift of the Xe in PI membranes downfield shifts with increasing pressure of Xe. By analyzing the chemical shifts, mean pore sizes of the microvoids of PI membranes could be estimated. It was concluded that the microvoids of PI can be some extent controlled by carbon dioxide conditioning.
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An NMR observation on gas-sorption induced molecular motion change of the alkyl side chains in layered structure of liquid crystalline polyester 国際会議
山内 雅弘，吉水 広明
繊維科学とテクノロジーに関する国際シンポジウム（ISF2014） 繊維学会
開催年月日： 2014年09月 - 2014年10月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：東京ファッショタウンビル
The polyesters synthesized from 1,4-dialkylester of pyromellitic acid and 4,4’-biphenol are able to form the uniquely layered structure via liquid-crystalline state. In this study, the liquid crystalline polyester with tetradecyl side chains, B-C14 was synthesized. From the results of differential scanning calorimetry (DSC) and wide angle X-ray diffraction (WAXD) measurements, B-C14 behaved as a thermotropic liquid crystal and formed the layered structure composed of alternating rigid aromatic main chain layers and flexible alkyl side chain layers. The gas sorption phenomenon of B-C14 was restricted to the side chain layer, which is almost a liquid-like environment. Because the carbon dioxide and methane sorption isotherms obeyed Henry’s law. However, the propane and isobutane sorption isotherms exhibited the soluble type, namely, Flory-huggins type. These findings show that the sorption properties of B-C14 are strongly affected by affinity of gas molecules and alkyl side chain layers. The effects of gas to the local molecular motions of B-C14 were investigated by using carbon dioxide, methane, propane, and isobutene, and the some NMR measurements. It was confirmed that the motions of side-chain layer of B-C14 were remarkably changed by propane and isobutane sorption from the results of 400 MHz H-1 and 100 MHz C-13 NMR spectra and the analyses of NMR free induction decay (FID) curves of all protons of the B-C14 and gas systems.
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高分子材料中に存在する水分子のNMR法による拡散性評価
吉水広明
第63回高分子討論会 高分子学会
開催年月日： 2014年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：長崎大学文教キャンパス
高分子材料を水処理技術へ応用するにあたり，系中における水の存在状態を明らかにすることは重要である。バルクと材料中へ溶解した水を分離観察するのにNMR法は適している。本発表ではいくつかの高分子試料を対象に，NMRスペクトル観察から水分子を追跡し，拡散性の評価などを試みた。水分量による拡散性の変化などが確認された。
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NMR法によるガラス状態の微細高次構造と気体輸送特性に関する考察
吉水広明
第63回高分子討論会 高分子学会
開催年月日： 2014年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：長崎大学文教キャンパス
省エネルギー技術の一つである高性能気体分離膜の創製を志向して，種々のガラス状高分子を対象に，局所分子運動性を含む凝集固体構造の詳細と気体輸送特性との因果関係をNMR測定などから考察した。メチル炭素の空間配置や局所分子運動の僅かな違いが気体輸送特性に与える影響は比較的大きく，新規気体分離素材創製へ向けて設計指針が提案できた。
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液晶性ポリエステルが形成する層状構造の詳細とその気体拡散特性
吉水広明
第52回高分子材料自由討論会 第52回高分子材料自由討論会世話人
開催年月日： 2014年06月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：石和温泉 華やぎの章 慶山
液晶性ポリエステルが形成する層状構造の詳細とその気体拡散特性について調べた結果，直鎖アルキル側鎖構造の違い，即ち炭素数の変化に応じて，伸び切った高分子鎖が層状に凝集した際の秩序性の程度が変わり，短いほど高秩序でこれを受けて拡散異方性が顕著となることを見出した。
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ポリイミド膜の気体輸送特性に関するNMR法による研究
藤田 雅也，吉水 広明
平成26年度繊維学会年次大会（創立７０周年記念大会） 繊維学会
開催年月日： 2014年06月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：タワーホール船堀（江戸川区総合区民ホール）
ガラス状態には余剰自由体積であるミクロボイドと呼ばれる微小空孔が存在する。ポリイミドを用いてXe収着測定及びXe-129 NMR測定を行った。急冷などの物理処理によってミクロボイドのサイズや気体の拡散性が変化した。
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配向した固体ポリペプチドに収着した気体分子の拡散性とサイズ
岩本 純，吉水 広明
平成26年度繊維学会年次大会（創立７０周年記念大会） 繊維学会
開催年月日： 2014年06月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：タワーホール船堀（江戸川区総合区民ホール）
配向した固体ポリペプチドに気体を収着させて拡散性を評価したところ，拡散方向によって値が変わり，異方性が確認された。また，気体分子のサイズによって拡散性が変化した。
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メタクリルポリマーの気体輸送特性と凝集高次構造・局所分子運動のNMR法による検討
萬濃香穂，吉水広明
平成26年度繊維学会年次大会（創立７０周年記念大会） 繊維学会
開催年月日： 2014年06月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：タワーホール船堀（江戸川区総合区民ホール）
調製条件の異なるPMMA膜や比較用メタクリルポリマーを対象に，局所分子運動性を含む凝集固体構造と気体輸送特性との因果関係をNMR測定などから考察した。メチル炭素の空間配置や運動性の違いが気体輸送特性に与える影響は比較的大きく，新規素材創製へ向けて設計指針が提案できた。
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液晶性ポリエステルの気体収着による局所分子運動性変化のNMR観察
山内 雅弘，吉水 広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋国際会議場
アルキル側鎖をもつ全芳香族液晶性ポリエステル(B-C14)は，剛直な主鎖骨格と柔軟な側鎖層が交互に積層した層状構造を形成する。収着気体がB-C14の局所分子運動性に及ぼす影響について検討したところ，側鎖層に顕著な変化が確認された。
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磁場配向した固体PBLGの気体拡散異方性
岩本 純，吉水 広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋国際会議場
磁場を印加させて分子鎖が磁場と平行に配向した固体PBLGを調製した。配向した固体PBLGにメタンを収着させて気体拡散性評価を行った結果，拡散方向に異方性が得られる結果が得られた。
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ポリカーボネートに収着した気体のNMRスペクトル観察から見えるガラス状態
樋口智章，吉水広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋国際会議場
高分子のガラス状態では凍結した分子鎖で囲まれた余剰自由体積であるミクロボイドと呼ばれる微小空孔が存在する。ポリカーボネートを用いてXe収着測定及びXe-129 NMR測定を行った。急冷などの物理処理によってミクロボイドのサイズや気体の拡散性が変化した。
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ポリイミドに収着した気体のNMRスペクトル観察から見えるガラス状態
藤田 雅也，吉水 広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋国際会議場
高分子のガラス状態では凍結した分子鎖で囲まれた余剰自由体積であるミクロボイドと呼ばれる微小空孔が存在する。ポリイミドを用いてXe収着測定及びXe-129 NMR測定を行った。急冷などの物理処理によってミクロボイドのサイズや気体の拡散性が変化した。
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ε結晶含有シンジオタクチックポリスチレン膜の調製と気体収着特性
杉坂瞭仁，吉水広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋国際会議場
ε結晶含有シンジオタクチックポリスチレン膜の調製条件等を検討し，得られた膜の気体収着特性を主にNMR法より検討した。ε結晶は密度やX線回折測定などから低密度であることが知られているが，その構造的特徴は気体収着特性に反映されていた。
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収着気体のNMRスペクトル観察によるエチレンアイオノマーの非晶相の分子運動評価
加藤里紗，吉水広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋国際会議場
エチレンアイオノマーを対象に，結晶化度の異なる試料膜の各種NMR実験データから非晶相の評価を行った。高分子材料に収着した気体のNMRスペクトル観察によって，高分子鎖の揺らぎの程度が推し量れる一例が示された。
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気体分離素材の提案ＩＩ－PMMAガラスの構造と気体輸送特性に関するNMR法による考察
萬濃香穂，吉水広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：名古屋国際会議場
省エネルギー技術の一つである高性能気体分離膜の創製を志向して，調製条件の異なるPMMA膜や比較用メタクリルポリマーを対象に，局所分子運動性を含む凝集固体構造と気体輸送特性との因果関係をNMR測定などから考察した。メチル炭素の空間配置や運動性の違いが気体輸送特性に与える影響は比較的大きく，新規素材創製へ向けて設計指針が提案できた。
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気体分離素材の提案Ⅰ－液晶性ポリエステルの磁場配向構造と気体輸送特性
浅沼諒太，吉水広明
第63回高分子学会年次大会 高分子学会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：名古屋国際会議場
省エネルギー技術の一つである高性能気体分離膜の創製を志向して，比較的短いアルキル側鎖を有する液晶性全芳香族ポリエステルB-C6(数字はアルキル側鎖の炭素数)の磁場配向膜を作成し，磁場配向構造と気体輸送特性について調査した。気体分離能と拡散異方性が確認された。
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液晶性ポリエステルが形成する層状構造における気体収着に伴う側鎖の分子運動性変化に関するNMR研究
山内 雅弘，吉水 広明
14-1NMR研究会 高分子学会 NMR研究会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地： 東京工業大学(大岡山キャンパス)
液晶性ポリエステルが形成する層状構造における気体収着に伴う側鎖の分子運動性変化に関するNMR分光学的データを取得し，収着サイトであるアルキル側鎖部の化学的性質を反映し，アルカンガスで顕著な運動性の向上が確認できた。
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ポリイミドのガラス状態と気体収着特性に関するNMR研究
藤田 雅也，吉水 広明
14-1NMR研究会 高分子学会 NMR研究会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地： 東京工業大学(大岡山キャンパス)
ポリイミドのガラス状態と気体収着特性に関し，主にキセノンのNMRスペクトルデータを観測して議論した。炭酸ガス暴露処理をしたものの方が，自由体積の僅かな増大を反映して，ミクロ環境も増大していることが確認された。
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配向固化したポリペプチドのNMR法による気体拡散特性評価と気体分子サイズの影響
岩本 純，吉水 広明
14-1NMR研究会 高分子学会 NMR研究会
開催年月日： 2014年05月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地： 東京工業大学(大岡山キャンパス)
ポリペプチドの一つ，ポリベンジルグルタメートを強磁場下でキャスト固化させて分子配向した試料を対象に，NMR法による気体拡散特性評価を行ったところ，配向構造に因る拡散異方性に加え，気体分子サイズの影響も反映しているのを確認した。
