粒子が分散した材料 (以下、分散系材料) は、導電剤、電池、セラミックス、機能性コーティング、塗料、インキ、など様々な分野で利用されているが、「ポテポテで流動性が無い。」、「うまく塗れない。」、「時間が経つと凝集したり、粘度が増加したりする。」、「粒子そのものは小さいはずだが、スラリー中でなかなか小さくできない。」などの問題に直面するケースが多い。
本講座では、上記の諸問題が生じ難い実用的なレシピを設計するにあたり必要となる、粒子を微粒化し、分散安定化するための基本的な考え方、粒子と分散剤 (高分子) と溶剤の最適な組み合わせ方、親和性を定量的に考えるための評価尺度、分散剤の作用機構・最近の開発動向と配合量の決め方、などを平易に解説する。
- 粒子分散の基本的な考え方
- 粒子分散とは一次粒子の凝集体 (二次粒子) を解凝集する工程である。
- さまざまな形の一次粒子 ～この形状はフロキュレートしやすい～
- 吸油量
- 粒子分散の単位過程 ～ぬれ、機械的解砕、分散安定化～
- ぬれ ～ぬれを左右する因子、親和性が高いからぬれるのではない～
- 分散安定化 ～微粒化された粒子が再凝集するのを防止する～
- 主要成分 (粒子、分散剤や樹脂、溶剤) の親和性はどうあるべきか
- 粒子の分散状態や分散安定性と粒子分散系の性質
- 流動性 ～フロキュレーションがポテポテとサラサラを左右する?
- 沈降 ～微粒化すると沈降しないのは何故?～
- 光の散乱 (ヘイズ) と粒子径
- 複数種類の粒子が共存する際に生じる問題 ～共凝集、膜内分離～
- 粒子分散の評価
- 視点は分散度と粒子間構造形成
- 代表的な粒子径測定装置使用上の注意点
- 濃厚系での分散度評価
- 構造形成の評価は粘度計で
- 溶剤系における分散レシピ設計で押さえておきたい事項
- 溶剤、粒子の表面張力とぬれ性 ～溶剤系は分散安定化だけ考えればよい～
- 溶剤系での粒子、高分子、溶剤の親和性を取り扱うための尺度
- 粒子、高分子 (分散剤や樹脂) の親和性は酸塩基で考える ～あとは酸塩基性の評価法～
- 非水電位差滴定法
- 等電点と等酸点
- バインダー樹脂で分散する ～酸塩基変性による分散用樹脂の調製～
- 溶剤選択は溶解性パラメーターで
- 溶解性パラメーターとは ～溶解性パラメーターが近いもの程、良く混じる・良く溶ける～
- 三次元溶解性パラメーター ～Hansenパラメーター～
- 様々な溶剤の溶解性パラメーター
- 高分子の溶解性パラメーターの決め方
- 溶解性パラメーターと表面張力 ～根っこは同じ凝集エネルギー～
- 水性系における分散レシピ設計で押さえておきたい事項
- 水の溶剤としての特異性
- 水性系での疎水性粉体の分散ではぬれのプロセスが重要
- 粒子の親水 – 疎水性度とぬれ
- 粒子の乾燥凝集状態とぬれ ～ガス吸着を用いた凝集隙間の評価～
- 水性系における分散安定化の考え方
- DLVO理論のエッセンスと実用分散系に適用する際の注意事項
- 高分子吸着による分散安定化と吸着のドライビングフォース ～疎水性相互作用と静電引力～
- ぬれと分散安定化を両立する粒子表面の最適親水性度
- 共存有機溶剤の影響
- 分散剤の活用法
- 分散剤の種類と利用
- 低分子分散剤 (界面活性剤) ～CMC、曇点、クラフト点、HLB値～
- 高分子分散剤 (ホモポリマー、ランダム型共重合体)
- ブロック型高分子分散剤 (直鎖型、くし型) ～分散安定性は最も良好～
- 分散剤の分子構造と粒子分散性 ～アンカー部と溶媒和部の分子内分布～
- ブロック型高分子分散剤の合成例と最近の開発動向
- 分散剤の使用
- 分散剤の評価とマッピング
- 分散配合、分散剤配合量の決め方 ～粒子の表面積から、フローポイント法～