高密度二酸化炭素中で優れた可溶化性能を発揮する炭化水素系界面活性剤の開発

本研究は、4鎖型(QC)炭化水素系界面活性剤を合成し、それらの水および超臨界CO2中での界面化学的物性の評価を行った。ブチル、ヘキシル、オクチル、2-エチルヘキシル、イソブチル、およびsec-ブチルを4鎖もつQCスルホサシンアミド界面活性剤を合成した。それぞれQC4, QC6, QC8, QC4-Br1、QC4-Br2と呼ぶ。QC4, QC6, QC4-Br1 と QC4-Br2は水中で界面活性を示し、それぞれ水の表面張力をが36.0, 26.6, 30.0, そして30.0 mN/mまで低下させた。QC6の26.6 mN/m は、分岐のない短鎖の炭化水素系界面活性剤では非常にまれな優れた表面張力低下能力であった。一方で、QC4-Br1、QC4-Br2、QC8は水に不溶であった。英国ラザフォードアップルトン研究所ISISにて、小角中性子散乱(SANS)測定を行ったところ、QC4水溶液では、電荷を持つ小さな楕円体ミセルと大きな多分散楕円会合体が存在することが明らかになった。一方、QC6水溶液の場合、CMCの5倍の濃度では、界面のはっきりしない球状会合体が、CMCの10倍および20倍の濃度では、1.3nmのコアと厚さ2.0nmのシェルをもつ会合体の存在が示された。シェルとコアの散乱長密度は、それぞれ界面活性剤と溶媒に相当するため、この結果はコア―シェル型ミセルではなくナノベシクルの存在を示唆する。QC4-Br1 とQC4-Br2は水に不溶なため、水系では有意なSANSプロファイルが得られなかった。また、QC4-Br1とQC4-Br2は、目視観察によって高いCO2溶解性を持つことが確認されたが、残念ながらCO2中での会合体形成を示すSANSプロファイルは得られなかった。一方で、4本のブチル鎖を持つQCスルホグルタミド 界面活性剤QC4-gluは、CO2親和性が高く、界面活性剤に対する水のモル比(W)が10まで水/CO2マイクロエマルションを安定に形成させた。これは、もっともよく知られているCO2溶解性炭化水素系界面活性剤の一つTC14の性能（W=5までの水可溶化）を超えるものである。

本研究は、4鎖型(QC)炭化水素系界面活性剤を合成し、それらの水および超臨界CO2中での界面化学的物性の評価を行った。ブチル、ヘキシル、オクチル、2-エチルヘキシル、イソブチル、およびsec-ブチルを4鎖もつQCスルホサシンアミド界面活性剤を合成した。それぞれQC4, QC6, QC8, QC4-Br1、QC4-Br2と呼ぶ。QC4, QC6, QC4-Br1 と QC4-Br2は水中で界面活性を示し、それぞれ水の表面張力をが36.0, 26.6, 30.0, そして30.0 mN/mまで低下させた。QC6の26.6 mN/m は、分岐のない短鎖の炭化水素系界面活性剤では非常にまれな優れた表面張力低下能力であった。一方で、QC4-Br1、QC4-Br2、QC8は水に不溶であった。英国ラザフォードアップルトン研究所ISISにて、小角中性子散乱(SANS)測定を行ったところ、QC4水溶液では、電荷を持つ小さな楕円体ミセルと大きな多分散楕円会合体が存在することが明らかになった。一方、QC6水溶液の場合、CMCの5倍の濃度では、界面のはっきりしない球状会合体が、CMCの10倍および20倍の濃度では、1.3nmのコアと厚さ2.0nmのシェルをもつ会合体の存在が示された。シェルとコアの散乱長密度は、それぞれ界面活性剤と溶媒に相当するため、この結果はコア―シェル型ミセルではなくナノベシクルの存在を示唆する。QC4-Br1 とQC4-Br2は水に不溶なため、水系では有意なSANSプロファイルが得られなかった。また、QC4-Br1とQC4-Br2は、目視観察によって高いCO2溶解性を持つことが確認されたが、残念ながらCO2中での会合体形成を示すSANSプロファイルは得られなかった。一方で、4本のブチル鎖を持つQCスルホグルタミド 界面活性剤QC4-gluは、CO2親和性が高く、界面活性剤に対する水のモル比(W)が10まで水/CO2マイクロエマルションを安定に形成させた。これは、もっともよく知られているCO2溶解性炭化水素系界面活性剤の一つTC14の性能（W=5までの水可溶化）を超えるものである。