【無料配信♪】Renta !全タテコミ作品第1話

 高吸水性ポリマーとしてポリアクリル酸ナトリウムの架橋物を合成する実験についての疑問です。

 アクリル酸ナトリウムに架橋剤としてN,N’-メチレンビスアクリルアミドを加え、ポリマーを合成したのですが、その架橋度の求め方がわかりません。

 非常に無知で申し訳ないのですが、そもそも「架橋度」というのはどういったものなのですか?
 ある1分子のポリマーにおいて架橋されうる部位のうち、実際に架橋されている部位の割合で、%で表すものなのでしょうか?だとしたらアクリル酸ナトリウムとN,N’-メチレンビスの物質量の比から求めるのですか?

 
 高校生のときの問題集や赤本などもいろいろと調べてみましたが、架橋度を求めよという問題が見当たらなかったのでこの場で質問させていただきました。御回答よろしくお願いします。

※具体的な値(加えたN,N’-メチレンビスの量など)も載せたほうがいいという場合にはそれに応じます。

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A 回答 (1件)

はじめに、素人であることをお断りさせて戴いた上で・・・




Webで検索してみたところ、架橋度には、大きく分けて

1)原料モノマーと架橋剤の使用量から計算で出す;
http://www.wacon.co.jp/technical/kouza/mizu1.html
(キーボードでCtrlと「F」キーを同時押しして「架橋度」で検索)
2)生成ポリマーを溶解させ、不溶分を実測して出す;
http://www.furukawa.co.jp/jiho/fj111/fj111_18.pdf
(2頁目の「4.3.4.架橋度 (ゲル分率)」の章を参照)

という2つの考え方があるようです。
(ただ、幾つかのサイトを見た印象としては、本来の「架橋度」は前者を指すものの、
 それだと実際の生成物の物性の指標にならない(→全ての高分子で本当に全て
 取り込まれるとは限らない)ので、実態を知るために後者の測定が行われている、
 ということのようです)

どちらが妥当なのかはその時々によると思いますが、もし学生実験での課題だと
いうことでしたら、生成ポリマーの再溶解実験を行ったかどうかで、判断できると
思います。
(「再溶解させて、溶け残りの質量を計測」という作業をやっていなければ、「2)」に
 よる架橋度は出しようがない、ということで)


なお、上記「1)」で紹介したサイトでは、「架橋剤/仕込みモノマー」(実際の表記は
「DVB/仕込みモノマー」)となっていますが、この「仕込みモノマー」は恐らく通常
モノマー(ご質問の系ではアクリル酸ナトリウム)と架橋剤との「合計量」を意味して
いるものと思います。
(この場合、架橋剤もモノマーと見ることができるということと、そう考えないと通常
 モノマーと架橋剤との1対1の反応が「架橋度100%」、更に架橋剤を増やせば
 100%を越えることになってしまい、一般的な感覚として違和感がある、ということ
 を根拠とした推測ですが)

この「合計量」を「質量単位」で考えるのか、「モル単位」で考えるのかはわかりませんでしたが、
多少計算の手間が増えますが、「モル単位」で出しておき、「架橋度○%(モル換算)」等と添え書き
すれば問題ないのではないかと思います。
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Q「PHR」という単位について

 樹脂の配合などにおいて添加剤の添加量を示すのに「PHR」や「phr」という単位を見かけるのですが、正式にはどういう意味なんでしょうか?

 自分としては「%」のつもりで解釈しているのですが、少し不安になってます。

 何かの略称とは思うのですが、それも判別がつきません。

 よろしくお願いします。

Aベストアンサー

日本語で「重量部」と言います。
樹脂の場合は P= per、H= hundred 、R = resin を表し、ゴムなら最後が R= rubber となります。

主の樹脂やゴムの重量を100として、その他配合、添加する物の重量を数字で表示します。
100分率の%と似ていますが、結果としてはその比率は違いますので、要注意です。

例えば、配合する物の合計が10であれば10÷110=約9%となりますが、仮に副樹脂を40として、
その他を代えなければ、10÷(100+40+10)=約6.6%となり、場合によっては、
大きく性質が変わる可能性があります。

Q粘度の単位換算について教えてください。

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Aベストアンサー

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〔cgs(cm,g,s)系の場合〕
圧力の単位:dyn/(cm^2)
粘度の単位:dyn・s/(cm^2) =P(ポアズ)

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したがって、
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Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Qアクリルアミドと架橋剤で作るゲル

実験で、アクリルアミドとNN'-メチレンビスアクリルアミド(架橋剤)でゲルを作りました。
その反応では、過硫酸アンモニウムとテトラメチルエチレンジアミンを入れたんですが、この2つの試薬の反応式がいまいち理解できません。
過硫酸アンモニウム=ラジカル重合開始剤、テトラメチルエチレンジアミン=反応促進剤というのは分かったのですが、実際、どのように反応に関係してくるのでしょうか…。
教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

過硫酸アンモニウムはラジカル重合開始剤で、-O-O-結合が切れて、ラジカルを発生します。しかし、これだけでは結合の解裂が起こりにくいので、テトラメチルエチレンジアミンを加えて結合を切れやすくします。まず、両者の間で錯体が出来、次にテトラメチルエチレンジアミンから過硫酸アンモニウムに電子移動することにより、-O・ラジカルを作っているようです。

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ポリアクリレートというのは、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルを付加重合させて作ったものです。いわゆる「アクリル」と同等のものと考えて良いでしょう。

>その意味を『エネルギー電子線照射により・・・がそれに当てはまるのでしょうか?
『 』の部分はポリアクリレートに対して行った加工処理のことであり、素材そのものの話ではないと思います。

アクリレートというのは、化学的には、アクリル酸のエステルまたは塩という意味しかありません。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%AB%E6%A8%B9%E8%84%82

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
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是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

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 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
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Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Q誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について教えてください。

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか?
また、その理論はどこからどうやって出されているのでしょうか?
もしよろしければその理論を、高校生でもわかる説明でお願いしたいのですが・・・。ご無理を言ってすみませんが宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
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εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
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伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
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はずです。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

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融点とガラス転移温度の違いが良く理解できません。分かりやすく教えてください。

Aベストアンサー

高分子やってるものです。おそらく質問にでてくる融点は普通いわれている融点ではなく、高分子特有のTmといわれているほうの融点ですよね?
板ガムを考えていただけるとわかりやすいと思います。ガムってそのまんまだと引っ張ってもぶちぶちきれちゃいますよね?でも口の中でかむとひっぱっても伸びるようになります。この引っ張っても伸びる性質に変わる温度が高分子における融点です。次にガムを寒いところもしくは冷凍庫に入れてみてください。常温のガムは折り曲げてもたたまれるだけなのですが、低温におかれたガムを折り曲げようとすると割れてしまうと思います。このぱきぱきの状態になってしまう温度がガラス転移温度です。
食品保存容器とかラップに耐熱温度がかかれていると思いますが、よくみるとなぜか上と下の両方の温度限界がかかれていると思います。上の方の温度限界(融点)になると溶けてしまうのはまあ想像がつくのですが、下の方の温度限界(ガラス転移温度)になるとぱきぱきになって容器が割れてしまうので書かれているのです。

Q高分子化学のラジカル重合の開始剤について

代表的なラジカル開始剤に過酸化ベンゾイル(BPO)とアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)がありますが、前者は溶媒からH・を引き抜きやすく、後者はH・を引き抜かないと習ったのですが、なぜそのような性質があるのか理由がわかりません。

やはり構造が関係しているのでしょうか?
誰かおしえていただけないでしょうか?

よろしくおねがいします

Aベストアンサー

開始剤が分解して発生したラジカルがビニル基に付加する反応や生長反応と溶媒から水素を引き抜く反応を比べると、一般的に水素引き抜き反応の方が活性化エネルギーは高いと思います。
よって、高温で反応させるほど水素引き抜き反応の割合が増えていきます。
一般的な傾向として、分解温度の高い開始剤(10時間半減期の温度が指標になります。)ほど、発生するラジカルの活性が高く、水素引き抜き反応が起きやすくなります。
10時間半減期の高い開始剤ほど、重合操作自体を高い温度で行う傾向があるので、重合温度が高くなると言うことも影響します。
また、BPOとAIBNとの比較では、AIBNは炭素原子がラジカルになっているのに対して、BPOは酸素原子がラジカルになっています。
同じ程度の分解温度の場合には、酸素ラジカルの方が水素との親和性が高く、水素を引き抜きやすい傾向があります。
(分解温度の方が寄与としては大きいとは思います。)
BPOは安息香酸ラジカルに分解し、その後フェニルラジカルとCO2とに分解しますが、通常のラジカル重合の条件下ではフェニルラジカルまでに分解する割合は小さいと言われています。
そこで、水素引き抜き反応のしやすさの議論は安息香酸ラジカルでするべきだと思います。
繰り返しますが、水素の引き抜きやすさの一番の指標は、開始剤の分解温度、つまり10時間半減期の温度で、この温度が高いほど生成するラジカルは不安定ですから、活性化エネルギーの高い反応、つまり水素引き抜き反応を起こしやすい。
2番目の因子としてラジカルが炭素ラジカルなのか酸素ラジカルであるかということです。
どちらの指標もBPOの方が水素を引き抜きやすいという結果となりますし、実際にBPOの方が水素を引き抜きます。

開始剤が分解して発生したラジカルがビニル基に付加する反応や生長反応と溶媒から水素を引き抜く反応を比べると、一般的に水素引き抜き反応の方が活性化エネルギーは高いと思います。
よって、高温で反応させるほど水素引き抜き反応の割合が増えていきます。
一般的な傾向として、分解温度の高い開始剤(10時間半減期の温度が指標になります。)ほど、発生するラジカルの活性が高く、水素引き抜き反応が起きやすくなります。
10時間半減期の高い開始剤ほど、重合操作自体を高い温度で行う傾向があるので、...続きを読む


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