非イオン界面活性剤系における自己組織体形成 Self-Organization in the Nonionic Surfactant Systems

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著者

    • 國枝 博信 KUNIEDA Hironobu
    • 横浜国立大学大学院工学研究科人工環境システム学専攻 Graduate School of Engineering, Yokohama National University
    • 宇水 剛 UMIZU Go
    • 横浜国立大学大学院工学研究科人工環境システム学専攻 Graduate School of Engineering, Yokohama National University

抄録

界面活性剤分子の自己組織化機構を理解するために, 水-ポリオキシエチレンアルキルエーテル系のラメラ液晶, ヘキサゴナル液晶の面間隔をポリオキシエチレン (EO) 鎖長を変えて測定した。これらの測定結果から疎水界面における1分子当りの有効断面積α<SUB>s</SUB>を計算した。α<SUB>s</SUB>は界面活性剤の炭化水素鎖長にあまり依存せず, EO鎖長<I>n</I>, 自己組織体の形状に依存した。α<SUB>s</SUB>は界面活性剤の炭化水素間に働く凝集力 (界面張力) とEO鎖の水和力のバランスで決まると考えられる。界面における炭化水素鎖の立体障害 (ラメラ液晶の場合, 排除面積=0.20nm<SUP>2</SUP>) と界面活性剤分子層の曲率の効果を考慮した棒状, 球状, 層状の会合体中のα<SUB>s</SUB>を計算する新しい理論を提案した。EO鎖がある長さで一定の場合, 有効断面積が最小の会合体が生成する。結果として, EO鎖が短いときはラメラ構造が安定なのに対して, EO鎖が長くなると, 界面が曲率を持つほうが安定になる。<BR>この理論を基に界面活性剤水溶液の気-液界面における界面活性剤分子の占有面積の変化に関しても考察した。水中の自己組織体と異なり, EO鎖が非常に長い場合も, 分子占有面積は平らな界面の式に従った。この場合は曲率効果が現れないためである。

In order to understand the mechanism of the self-organization of surfactant molecules, we measured the interlayer spacings of lamellar and hexagonal liquid crystals as a function of the polyoxyethylene-chain length in water-polyoxyethylene alkyl ether systems. From these data, the effective cross sectional area per one surfactant molecule at the hydrophobic interface, α<SUB>s</SUB>, is calculated. The α<SUB>s</SUB> is almost independent of the hydrocarbon-chain length of surfactant, but dependent on the EO-chain length, <I>n</I>, and the shape of aggregates in liquid crystals. It is considered that the α<SUB>s</SUB> is determined by the balance between the cohesive force (the interfacial tension) of the hydrocarbon chain and the hydration force of the EO chain. Taking into account of the steric hindrance of hydrocarbon chain at the interface (the excluded area=0.20nm<SUP>2</SUP> for lamellar liquid crystal) and the curvature effect of surfactant molecular layers, a new theory is proposed to calculate the α<SUB>s</SUB> for the rod, the spherical and the layer aggregates. At a particular EO-chain length, the aggregate to minimize the cross-sectional area is produced. As a result, when the EO chain of surfactant is short, a lamellar structure is most stable. With increasing the EO chain, the curved surface is more stable. <BR>Based on this theory, we also discuss about the change in the occupied surface area per one surfactant molecule at water-air interface in the aqueous surfactant solutions. Different from the self-organization in water, the occupied surface area at air-water interface obeys the equation for the flat surface even in the very long EO-chain surfactant because the curvature effect does not appear in this case.

収録刊行物

  • 日本油化学会誌 = Journal of Japan Oil Chemists' Society

    日本油化学会誌 = Journal of Japan Oil Chemists' Society 47(9), 879-888, 1998-09-20

    Japan Oil Chemists' Society

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002276457
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10512582
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • 雑誌種別
    大学紀要
  • ISSN
    13418327
  • NDL 記事登録ID
    4718203
  • NDL 雑誌分類
    ZP25(科学技術--化学・化学工業--油脂類)
  • NDL 請求記号
    Z17-255
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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