PVA (ポリビニルアルコール) の構造、合成、応用、物性および溶解性評価

第1部 PVA、PVOHの概要、構造と物性の関係などについて

(2024年12月10日 9:50〜11:00)

　ポリビニルアルコールは水溶性高分子の代表格であり、接着性や分散性に優れるだけでなく、近年は生分解樹脂としても注目されている。本講座では、ポリビニルアルコールの基礎と高機能化、さらに最近の応用展開について解説する。

1. ポリビニルアルコールの基礎
   1. ポリビニルアルコールとは
   2. ポリビニルアルコールの製造工程
2. ポリビニルアルコールの構造と物性
   1. 構造と基本物性
   2. 微細構造が与える影響
   3. 溶液、固体、皮膜の物性
   4. 生分解性
3. ポリビニルアルコールの用途紹介
   • 紙コート剤
   • 乳化剤
   • 塩化ビニル懸濁重合
   • 各種フィルム
   • 吸着剤
   • 医療分野 他
4. ポリビニルアルコールの高機能化
   1. 特殊変性による機能化
   2. 架橋による耐水化
   3. 高性能ガスバリア材の設計の考え方
5. ポリビニルアルコールに関する各種トラブルとその対策
• 質疑応答

第2部 ポリビニルアルコールとナノファイバーの複合材料 の開発とその応用

〜セルロースナノファイバーを中心に〜

(2024年12月10日 11:10〜12:20)

　ポリビニルアルコールにセルロースナノファイバー、セルロースナノクリスタル、剛直高分子ナノファイバー、カーボンナノチューブナノファイラー等を添加した複合体の作製と構造、物性の関係について解説する。ナノ材料を凝集することなく高分散させることにより、少量添加で物性が向上した。

1. ポリビニルアルコールにセルロースナノファイバーおよびセルロースナノクリスタルを添加した複合体
   1. セルロースナノファイバーおよびセルロースナノクリスタルの特徴
   2. 複合体の作製法
   3. 構造と物性
2. ポリビニルアルコールに剛直高分子ナノファイバーを添加した複合体
   1. 剛直高分子ナノファイバーの特徴
   2. 複合体の作製法
   3. 構造と物性
3. ポリビニルアルコールにカーボンナノチューブナノフィラーを添加した複合体
   1. カーボンナノチューブナノフィラーの特徴
   2. 複合体の作製法
   3. 構造と物性
• 質疑応答

第3部 ポリビニルアルコールのゲル化とその構造解析

(2024年12月10日 13:10〜14:20)

　ポリビニルアルコール (PVA) のゲル化挙動について解説する。PVAゲルは古くから研究されてきており、生体材料としての用途が期待される。いくつかあるゲルの作成手法とそのゲルの特徴を概説し、新たに開発した高強度ゲルのゲル化機構とその手法について解説する。

1. PVAの構造とその特徴
2. PVAハイドロゲルの作成手法
   1. 凍結融解法
   2. 低温結晶化法
   3. キャスト法
   4. ホットプレス法
3. 高強度PVAハイドロゲルの作成法とその構造
   1. 低温結晶化法による透明ハイドロゲル
   2. ホットプレス法により透明ハイドロゲル
   3. PVAハイドロゲルの構造
4. PVAハイドロゲルの応用
   1. 人工関節軟骨への応用
   2. 人工血管への取り組み
• 質疑応答

第4部 PVAを用いた刺激応答性コンポジットゲル

(2024年12月10日 14:30〜15:40)

　磁性粒子やケイ酸ナトリウムなどの無機フィラーとポリビニルアルコールを複合化した刺激応答性コンポジットゲルの作製方法および刺激応答性について解説する。また、これらの材料の近年の応用展開について紹介する。

1. 磁場応答性PVAコンポジットゲル
   1. PVA/磁性粒子コンポジットゲルの作製法
   2. PVA/磁性粒子コンポジットゲルの磁場応答性
   3. PVA/磁性粒子コンポジットゲルの応用
2. 温度応答性PVAコンポジットゲル
   1. PVA/ケイ酸ナトリウムコンポジットゲルの作製法
   2. PVA/ケイ酸ナトリウムコンポジットゲルの刺激応答性
   3. PVA/ケイ酸ナトリウムコンポジットゲルの応用
3. その他のPVAコンポジットゲル
• 質疑応答

第5部 PVAの応用や用途展開について〜分離膜、浸透膜の開発を中心に〜

(2024年12月10日 15:50〜17:00)

　PVAを膜マトリクスとして使用した分離膜、特に荷電膜の開発について解説する。そのために、まずは荷電膜の構造と分離機構との関係、荷電膜の基礎特性評価法について述べ、PVA系荷電膜の用途展開として、イオン交換膜を使用した電気透析や逆電気透析発電、燃料電池、またモザイク荷電膜を使用した圧透析について解説する。

1. イオン交換膜の構造 (IEM) とイオン分離の原理
   1. IEMの荷電構造
   2. IEMのイオン輸送の原理
   3. IEMを用いる電気透析、拡散透析、圧透析の原理
2. PVA系イオン交換膜の構造と製法
   1. 製膜方法と膜構造
   2. イオン選択性と膜抵抗
   3. その他の特性
3. PVA系モザイク荷電 (CM) 膜の構造と製法
   1. CM膜の製法
      • 積層法
      • 織布法
      • 印刷法
   2. CM膜の構造
   3. CM膜の物質透過性
4. PVA系イオン交換膜の応用例
   1. 電気透析による脱塩・イオン濃縮分離
   2. 逆電気透析による海水と淡水からの発電
   3. 直接メタノール型燃料電池への応用
   4. CM膜を用いた圧透析による脱塩・高選択イオン分離
• 質疑応答