低分子から高分子,ゲルまで適用可能な状態方程式の開発

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高分子の性質はその単量体の性質でほぼ決定され、さらにゲルはゲル網目を構成している高分子の性質に依存するとされている。本研究では,現在までにゲル相転移が確認されているが水溶液中であることに着目し、水分子の相互作用という観点から低分子から高分子・ヒドロゲル系の相平衡推算モデルを開発することを目的として、まず水分子の相互作用を反映できる状態方程式について、低分子および高分子系それぞれについて検討した。低分子系については、Jorgensenらのグループ寄与状態式(以下GC-EOS)の適用性について検討した。GC-EOSは、分子の大きさを考慮した自由体積項およびグループ間の相互作用に基づく引力項より成る。さらに、グループの連結性を考慮するために、新たに有効表面積の概念を導入した。推算を行ったところ、従来から推算が困難とされているCO_2-水-エタノール系を含めて3成分系の推算精度は良好であった。CO_2-エタノーループルパノール-水4成分系については気液共存組成の推算誤差はやや大きいもののタイラインの傾きに関しては良好で実験値の傾向を表わすことができた。次に高分子系については、Prangeの格子モデルについて検討した。ゲルの膨潤圧データからパラメータを決定し、膨潤平衡推算を試みた。膨潤域での推算精度は十分とは言えないが、架橋度による転移幅の違いを弾性項のみで表現することができた。転移温度の推算値は実験値と異なったが、これは本式の高分子溶液の液液平衡に対する適用性がゲルの転移点の推算結果にも現れたものと考えられる。これらのことから本式は弾性項よりは混合項に検討すべき点があると結論できる。