PNIPAAmゲルの架橋密度と膨潤度に関して

質問

こんにちは。

先日、架橋剤の濃度を変化させ膨潤度（膨潤前後の重さ）を測定しました。架橋剤にはメチレンビスアクリルアミドを用いております。一般に、架橋密度があがるにつれ膨潤度は低下するものと認識しております。

実際に測定してみると、あるところまでは架橋剤が増えるにつれて膨潤度は低下しましたが、それ以上になると逆に膨純度は大きくなりました。

この現象がどうしても理解できず、本やインターネットで調べてみたのですそのような記述が見つからずにいます。
個人的には、架橋剤の量が多いために架橋点の不均一性が増大し、膨潤率に影響しているのか…と考えたのですが、確信もなく、納得できないままでいます。
なにかヒントや、よい文献がございましたらぜひお伺いしたいです。

長文失礼いたしました。
よろしくお願いいたします。

回答No.2

hero_of_k · ベストアンサー

１回目の回答は説明が穴だらけだったので補足します。

私が２つ目のパターンだと言ったのは、なぜならその場合だとある程度以上架橋点が増えるとそれ以上膨潤度が下がらなくなる点が存在するのではないかと考えたからです。PEGとかのゲルで確認するか、参考文献探してみてください。多分PEG使うほうが早いと思いますがｗ

それを踏まえたうえで、pnipaamが臨界温度前の状態に戻って可溶化すると考えれば、いくらキツキツに束縛されててもイソプロピル基の周りにくっついたクラスター水分子の重さだけ膨潤度は増えるのではないかと考えているのですよ。

でも、あなたの考えも一理ありますので、IRとるなりNMRとるなり実験あるのみです。

それが学生実験のレポートなら、例え答えが見つからなくても、それを調べる実験方法を合理的に予想して書いておけば、私なら及第点以上つけますね！＜結局私にも分からないからｗ＞

お礼

早速のご回答ありがとうございました。

なるほど…そのような理由も考えられるのですね！！
やはり実験して確かめるのが1番でしょうね☆

とはいえ貴重なご意見をありがとうございました。
がんばって謎を解明したいと思います！！

回答No.4

c80s3xxx

> 架橋剤分子同士が反応する

じゃなくて，ポリマーのふたつの反応点を一つの架橋剤分子が結ぶから架橋なんでしょ．
でも，架橋剤が過剰にあれば，各反応点に別々の架橋剤分子が反応してしまうことがおこるでしょ．
その場合は，架橋剤分子のもう片側の反応基は反応する相手が見つからないってことがあるでしょ．
だから，架橋剤入れすぎると，かえって架橋がうまくかからないということはおこりうると．

お礼

もの分かりが悪くて申し訳ないです…

そういう意味だったのですね。
ということは架橋剤が過剰だと硬くなるどころかゲル化しないことも考えられるのですね。
とてもわかりやすい解説ありがとうございました！！

回答No.3

c80s3xxx

もっとも単純に，架橋剤が過剰になれば，各サイトごとに「別々の架橋剤分子」が反応してしまうから，「架橋」にならないと．

お礼

早速のご回答ありがとうございます。

「架橋剤分子同士が反応する」なんてぜんぜん思いつきませんでした…
そういう可能性も十分ありますよね！！

貴重なご意見ありがとうございます。
参考にさせていただきます☆

回答No.1

hero_of_k

高分子は専門じゃないけど、pnipaamの相転移挙動は論文読んでても面白いから好きです。。。じゃなくて、何となく質問読んでて気づいたことを書かせてもらいますね。
架橋点が増えるほど膨潤度が下がることは知られてるけど、じゃあ限界まで架橋度を上げたら何が起こるのでしょう？要するに架橋点がほとんど飽和？に近いくらい増えている状態です。
私の頭では２パターンくらい予想されます。１つ目は鎖の運動が束縛されて固体になるパターンで、鎖同士の相互作用が強いときそうなると思います。２つ目は網目の中に溶媒分子を取り込んだままゲル状態を保ち続けます。溶媒との相互作用の方が強いときですね。
さて、pnipaamですが臨界温度以下ではイソプロピル基の周りに水がクラスター作って囲んでるらしいですね。臨界超えると鎖の運動でこれが壊れて不溶化＆ゲル化するらしいです。
膨潤させる溶媒が何か知りませんが、膨潤って言ってるくらいなので水を使ってて今回は２つ目のパターンなのでしょう。だとすると、架橋点が増えて鎖の運動が束縛ると、また水分子がクラスターを作ってpnipaamが可溶化している時のような状態になると思います。要するに臨界温度前の状態です。
IRとってみたらどうでしょう？pnipaamは臨界前と後でアミド結合のピークがシフトするらしいので、膨潤度が増えてきたときのピークが臨界前の形だったら私の勝ちですｗ