JP7186961B2 - 吸湿材 - Google Patents
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1.材料
(1)イオン液体
イオン液体として、構造式(S1)~(S6)で示す6種の硫酸系イオン液体、構造式(P1)~(P6)で示す6種のリン酸系イオン液体、および、構造式(O1)~(O3)で示す酢酸系イオン液体を合成し、試料とした。
金属溶解性試験に用いる金属片として、熱間圧延軟鋼板(SPHC:以下、「軟鋼板」と略記する)、ステンレス板(SUS304)、タフピッチ銅板(C1100P:以下「銅板」と略記する)、耐食アルミニウム板(A5052:以下、「アルミ板」と略記する)を用いた。
(1)硫酸系、リン酸系、酢酸系イオン液体を用いた試験例
イオン液体1gをシャーレに取り、湿度計(株式会社T&D製 照度・紫外線・温度・湿度データロガー TR-74Ui)と共にチャック付きポリ袋(旭化成ホームプロダクツ株式会社製 ジップロック(登録商標)、273mm×268mm)に入れ、30℃の恒温槽内に入れて静置し、湿度が平衡状態に達するまでのチャック付きポリ袋内の湿度の変化を測定した。
濃度30質量%の塩化リチウム水溶液5gをシャーレに取り、上記(1)と同様に試験を行った。
[P4441][DMPO4]の80質量%水溶液1.84gをシャーレに取り、上記(1)と同様に試験を行った。
(1)硫酸系、リン酸系、酢酸系イオン液体を用いた試験例
硫酸系イオン液体のうち吸湿率が最も高かった[P4441][MeSO4]と、次いで高い値を示した[EMIm][MeSO4]、および、リン酸系イオン液体のうち最も吸湿率が高かった[P4441][DMPO4]と、三番目に高い値を示した[EMIm][DMPO4]を金属溶解性試験に供した。 なお、リン酸系イオン液体のうち、吸湿率が二番目に高い値を示した[EDMIm][DMPO4]は、実験条件(60℃)で固体となったため除外した。
濃度30質量%の塩化リチウム水溶液を用いて、上記(1)と同様に試験を行った。
コーンプレート型粘度計(英弘精機株式会社製 DV2TCP)を用いて各イオン液体の粘度を測定した。なお、粘度は原液の状態で測定した。また、3種の酢酸系イオン液体については、60℃で試験中に変色し、不安定であったため測定を断念した。
臭気は、人間の嗅覚を用いて調べた。
吸湿試験および粘度・臭気計測の結果を表1に、金属溶解性試験の結果を表2に示す
図1、図2および図3に示すように、いずれのイオン液体も、時間経過とともに湿度が低下し、除湿性能を有することがわかる。表1に示すように、モルあたりの吸湿率は、いずれのイオン液体も塩化リチウム(30%水溶液)を上回り、吸湿速度は4.8倍から37倍に達していた。最もモル当たりの吸湿度が大きいのは[P4444][OAc]であり、続いて[P4441][DMPO4]であった。
表2に示すように、塩化リチウム(30%水溶液)を用いた場合、表2に示すように、すべての金属片で明確な重量減少が認められ、特に銅板の溶解が顕著であった。
表1に示すように、硫酸系イオン液体では、不快臭が感じられるものが多かった。また、酢酸系イオン液体は、保存中に徐々に不快臭が感じられるようになった。一方、リン酸系イオン液体は、無臭であった。
酢酸系イオン液体は、イオン交換樹脂を用いたアニオン交換の過程を必要とし、大量合成がやや困難である。さらにカルボン酸塩は安定性に問題があることが知られており、本試験において用いた酢酸系イオン液体も、時間の経過とともに変色が見られた。 以上の問題により、酢酸系イオン液体は実用化に適していないと考えられる。
以上より、上記試験に用いたイオン液体のうち、吸湿性、臭気、金属溶解性および実用化の観点で、ホスホニウム系のカチオンと、リン酸エステル系のアニオンとで構成されるイオン液体が優れた吸湿材であり、特に、[P4441][DMPO4]が優れていると考えられた。
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