溶融混練・溶液混合法による樹脂・フィラーの簡易ナノ複合化技術

プラスチックの性能改善・新機能付与を目的として、高分子材料中への無機フィラーのナノ分散技術が注目されている。ナノ分散のための実用法としては、溶融混練法や溶液混合法に代表されるブレンド法によるトップダウン型の直接分散法が主流であるが、分散性向上のためのナノフィラー表面の疎水化処理が不可欠とされている。 　これに対し、講師の研究グループでは、フィラーの表面改質処理を用いないプラスチック中へのナノフィラー均一分散法を提案しているので、本セミナーで具体的事例を挙げて解説する。 　本技術では、分散性を左右する因子の一つである溶融混練条件の最適化のみならず、ポリマー中へ添加するシリカフィラーの一次ナノ粒子の会合状態にも着目し、混練の前に無機ナノ粒子のコロイド水溶液の分散・凝集制御により強度・粒子配列構造を調整 (「弱く」会合させた) 無機ナノ粒子の集合体を予備調製しておき、これをプラスチック融体と溶融混練により複合化させる。 　そこで、混練操作およびこの操作での溶融プラスチックのフィラーの分散・凝集の基礎に加え、DLVO理論やコロイド化学等の考え方を基に水溶液中での微粒子の分散・凝集現象の理解も目指す。さらに、本技術により調製したナノコンポジットの各種特性についてもフィラー分散性との関係中心に解説する。

1. 無機ナノ粒子の特性
   1. ナノ粒子の一般的特性
   2. ナノ粒子の凝集特性
   3. 水中におけるナノ粒子の分散・凝集挙動 (DLVO理論)
2. 従来の有機・無機ナノコンポジットの調製法とその特徴
   1. In Situ法
   2. 層間挿入法
   3. 微粒子直接分散法 (ブレンド法)
3. 微粒子直接分散法を発展させた新しいフィラー/高分子系ナノコンポジット調製法
   1. 無機ナノ粒子多孔質集合体の調製方法
   2. 無機ナノ粒子多孔質集合体の孔構造
   3. 無機ナノ粒子多孔質集合体の解砕強度
   4. 混練時の熱可塑性プラスチック融体内部に
      発生するせん断応力 (溶融混練法)
   5. 各種熱可塑性プラスチック中への
      無機ナノ粒子集合体の解砕・分散 (溶融混練法)
   6. 撹拌された低粘性ワニス中での
      無機ナノ粒子集合体の解砕・分散 (溶液混合法)
   7. 各種プラスチック中での無機ナノ粒子
      多孔質集合体の解砕・分散メカニズム
   8. マトリックスとなる高分子の性質
      (疎水性 or 親水性、熱可塑性 or 熱・光硬化性) と無機ナノ粒子の解砕・分散性の関係
   9. 無機フィラーナノ分散のためのキーポイント
4. 異種粒子とのヘテロ凝集制御を利用したフィラー/高分子系ナノコンポジット調製法
   1. 異種無機ナノ粒子混合水溶液のヘテロ凝集制御系
   2. 無機ナノ粒子と高分子ラテックスナノ粒子のヘテロ凝集制御系
   3. シリカナノ粒子多孔質集合体の触媒担持体としての利用とプラスチック中への微細分散
5. 無機ナノ粒子/高分子系ナノコンポジットの各種特性とフィラー分散性の関係
   1. 難燃性
   2. 熱線膨張率
   3. ガラス転移温度
   4. 結晶化現象
   5. 耐衝撃性
   6. 引張り特性
   7. その他 (実操業での生産性に影響を及ぼす諸特性等)
• 質疑応答・名刺交換