界面活性剤の基質表面における吸着現象の解明

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家庭科教科書や一般の書籍などにおける衣類の洗浄モデルや柔軟剤吸着モデルでは、洗剤の主成分である界面活性剤が親水性表面には親水基が、疎水性表面には疎水基が単分子層を形成しているとされている。しかし前者のケースでは疎水基が水中に露出することになり熱力学的に不安定なため、実際にこのモデルのようになっているとは考えにくい。本研究では親水性表面・疎水性表面における界面活性剤分子の吸着現象について表面張力、FT/IR、水晶振動子微量質量分析(QCM)等の界面科学的手法を用いて、合理的な吸着挙動を推定した。界面活性剤には陽イオン(ドデシル硫酸ナトリウム)、陰イオン(ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド)、非イオン(テトラエチレングリコールドデシルエーテル)を、親水性基質には酸化チタン、疎水性基質にタルクを用いた。界面活性剤水溶液/基質-分散系のcmc測定、および分散系遠心沈降物のFT/IR測定の結果から、界面活性剤の種類に関係なく表面吸着性の強さは、疎水性表面>>親水性表面であることが示唆された。QCMによる吸着量の直接測定結果でも、前述同様の結果が得られた。またQCM測定結果から吸着量を概算すると、疎水性表面には多層(あるいは複数のミセルが集結している)で、親水性表面には単層以下で界面活性剤分子が吸着している可能性が示唆された。本研究結果は2つのシンポジウム等に発表した。また1つの論文を現在投稿中である。本研究で得られた知見は既知の概念とは大きく異なっているため、今後多くの検証を経る必要がある。