シランカップリング剤の上手な使い方

シランカップリング剤は有機材料と無機材料間に新たな界面層を形成させ、両成分の相溶性や接着性を高めたり無機材料の分散性を向上させる効果があることから、接着・密着性の改良や表面改質に多種多様な分野で幅広く使用されてきた。また近年、新規機能材料として盛んに研究されている有期-無機複合 (ナノハイブリッド) 材料の開発において、シランカップリング剤は複合化に重要な役割を果たしている。 　ここでは、シランカップリング剤の種類、機能、作用機構、効果的な使用法、処理効果、表面分析・解析法や応用などシランカップリング剤の基礎から応用について概説する。また、有機-無機ハイブリッド材料の基礎 (材料設計、調製法、構造解析、物性評価など) から応用まで分かりやすく解説する。企業で金属・無機材料の表面処理、密着・接着性改良や新規な有機-無機ハイブリッド材料の開発を行っている研究者、技術者に実務に応用できる基礎から応用に至る知識習得に最適です。

1. シランカップリング剤の概要
   1. シランカップリング剤とは
   2. シランカップリング剤の種類と化学構造
   3. シランカップリング剤の機能
   4. その他のカップリング剤 (チタネート系カップリング剤)
   5. シランカップリング剤の効果的な使用量と使用方法
2. シランカップリング剤の反応と作用機構
   1. シランカップリング剤の反応
   2. ゾル-ゲル法の基礎と応用
      1. ゾル-ゲル法の特徴
      2. ゾル-ゲル反応の支配因子
      3. ゾル-ゲル法の応用
   3. 加水分解反応と縮合反応
   4. 加水分解および縮合反応機構
   5. シランカップリング剤の反応性 (反応速度)
   6. 加水分解反応と縮合反応に及ぼすpHの影響
   7. 無機材料への作用機構
   8. 有機材料への作用機構
3. シランカップリング剤の選択基準、使い方と処理効果
   1. シランカップリング剤の選択基準-どんなシランカップリング剤を選べばよいか?
   2. シランカップリング剤の使い方-効果的な使い方は?
   3. シランカップリング剤の処理効果-シランカップリング剤処理でどんな効果が得られるか?
4. 表面キャラクタリゼーション-シランカップリング剤の反応状態、表面状態の分析法
   1. シリカの種類と構造
   2. シリカの表面構造と反応性
   3. ナノ粒子の合成法と粒径制御
   4. シランカップリング剤の反応解析、被覆率解析方法
   5. 表面状態の解析・評価方法
      1. 構造分析
         • FT-IR
         • NMRなど
      2. 熱分析
         • DSC
         • TG-DTAなど
      3. 表面分析
         • XPS
         • 原子間力顕微鏡 (AFM)
5. シランカップリング剤の応用
   1. 樹脂、エラストマーの架橋
   2. 複合材料 (有機-無機ハイブリッド) への応用
      1. 有機-無機ハイブリッドの材料設計
      2. 有機-無機ハイブリッド材料の調製法
         • 溶液混合法/溶融混練法
         • 層間挿入法 (層剥離法)
         • ゾルーゲル法
         • 超微粒子分散法 (In-situ重合法)
         • 表面修飾粒子法 (コアシェル構造型ハイブリッド材料)
      3. 種々な有機-無機ハイブリッド材料の調製と特性
         • 汎用 (熱可塑性) 樹脂
           • PMMA
           • PC
           • PSなど
         • 耐熱性/熱硬化性樹脂
           • PI
           • エポキシ樹脂など
      4. 有機-無機ハイブリッド材料の構造・特性解析
         • 構造分析
           • FT-IR
           • 29SiNMR
           • XPS
           • 表面積・細孔測定
         • 特性分析
           • 熱分析 (TG-TDA, DSC)
           • 力学測定 (引張試験)
           • DMA (動的)
         • 粘弾性
         • 透明性 (VIS-UV)
         • 表面硬度
         • 形態 (モルホロジー) 観察
           • SEM
           • TEM
           • AFM
   3. 塗料・コーティング剤への応用
      1. ハードコーティング剤の設計
      2. ハードコーティング剤の調整法
      3. ハードコーティング剤の特性評価
   4. 気体分離膜への応用
      1. 複合膜による気体透過性の制御
      2. 気体過機構 (緻密膜と多孔性膜)
      3. 透過性の制御 (透過膜とバリア膜)
   5. 熱伝導性材料への応用
      1. 高熱伝導性複合材料の設計
      2. 複合化による高熱伝導化
   6. 高機能材料への応用
      1. 中空 (ナノポーラス) シリカの合成
      2. メソポーラスシリカの機能化と応用
         • 光スイッチ
         • 触媒
         • 吸着剤
         • 光応答性ドラッグ
         • 透明断熱フィルム
      3. プロトン導電性ガラス
      4. ハイブリッド電解質膜
      5. 表面機能制御
         • 撥水・撥油性膜
      6. 生体活性材料
6. 参考文献