ナノ粒子の分散・凝集メカニズムと、その安定化

第1部 溶解度パラメータを用いたナノ粒子の凝集・分散性評価

(2017年3月31日 10:00〜12:00)

はじめに

• “Hildebrand溶解度パラメータについて (原著より) ”
• 正則溶液理論から導かれた溶解度パラメータの意味
• 物性値としての溶解度パラメータの価値
• 一般的な物質 (気体・液体・固体) の溶解度パラメータの総論
• HildebrandおよびHansen溶解度パラメータの相互関係

1. 溶解平衡の基礎知識
   1. 物質の溶解現象と溶解度
   2. 液体の種類と特性
   3. 溶解度に関係した溶液モデルの種類
   4. 溶解度に寄与する因子
2. 溶解度パラメータの推算に利用できる液体の一般通性
   1. 溶解度
   2. 蒸気圧
   3. 臨界定数 (臨界温度、臨界圧力、臨界体積)
   4. 密度、沸点、融点、表面張力、屈折率など
3. 溶解度パラメータ (SP値) の基礎と応用
   1. Hildebrandの溶解度パラメータ (SP値) の定義
   2. Hildebrandの溶解度パラメータの計算方法
   3. Hildebrand溶解度パラメータによる溶解性評価の基礎
4. 溶解度パラメータ (SP値) の分子グループ寄与法による計算
   1. Hildebrand (SP値)
   2. Smallの計算方法
   3. Rheineck & Linの計算方法
   4. Kreveren & Hoftyzerの計算方法
   5. Fedors の計算方法
   6. Hansenの計算方法
   7. Hoyの計算方法
   8. Stefanis&Panayiotou法 (S&P法)
   9. HSPiP
   10. JKU – HSP
5. Hansen溶解度パラメータ (SP値) を用いた溶解性の評価法
   1. Hansenの溶解度パラメータを用いた評価法
   2. SP値の三角線図による評価
   3. Hnasen Solubility Windowの考え方
   4. 溶解度パラメータを用いた溶解性の評価 (HildebrandとHansenのSP値の比較)
6. Hansen球の考え方およびHSP値の3Dグラフの意味
   1. Hansen Solubility Sphere Methodの原理と考え方
   2. 3Dグラフ上での相溶性・溶解性の評価
   3. 3Dグラフ上での多成分系混合溶媒の評価
   4. Hansen溶解球法の特徴
7. Hansen溶解球法による物質のHSP値の測定
   1. Hansen球法によるHSP値の測定方法 (固体・液体・気体)
   2. 微粒子・ナノ粒子表面のHSP値の測定
   3. ポリマー、樹脂のHSP値の測定
   4. Hansen球法の
8. HSP値計算ソフトHSPiPプログラムおよびJKU – HSP
   1. HSPiPプログラムの紹介
   2. JKU – HSPプログラムの紹介
   3. JKU – HSPプログラムの新しいパラメータの開発状況
   4. JKU – HSPプログラムの推算精度と応用
   5. HSPiPプログラムの応用
9. 溶解度パラメータ (HSP値) を用いた微粒子・ナノ粒子の凝集・分散性評価
   1. 微粒子・ナノ粒子表面のHSP値の測定方法
   2. シリカ粒子の表面HSP値の測定
   3. アミノ基で修飾されたシリカ粒子表面のHSP値の測定
   4. シラノール基で修飾されたシリカ粒子のHSP値の測定
   5. HSP値を用いたナノ粒子の分散・凝集性の評価

おわりに

• 溶ける、溶けないを、見極 (予測) する意味
• Hildebrand溶解度パラメータの応用と限界
• Hansen溶解度パラメータの幅広い応用と将来展望
• 将来期待されているHSP値の応用分野 (医学、食品、薬学)
• 現場における溶解性評価の高度化・迅速化に対するHSP値の価値
• 溶解に係る新規材料開発のHSP値高度利用の方向性
• 質疑応答

第2部 ナノ粒子の分散・凝集メカニズム

(2017年3月31日 12:40〜14:10)

　ナノ粒子の分散・凝集は粒子間に働く引力と斥力のバランスで決まる。引力は分子間力に由来するファンデルワールス引力であり、斥力は帯電粒子周囲の拡散電気二重層の重なりに起因する静電斥力である。前者はハマカー定数 (凝集促進因子) 、後者はゼータ電位 (分散促進因子) で決まる。この二つのパラメータを使ってDLVO理論に基づいて粒子間相互作用のポテンシャル曲線を描くと分散安定性を定量評価できる。 　本講演ではポテンシャル曲線の描き方を初歩から丁寧に解説する。

1. ナノ粒子間のファンデルワールス引力とハマカー定数 (凝集促進因子)
   1. 分子間のファンデルワールス引力とナノ粒子間のファンデルワールス引力
   2. ハマカー定数
2. ナノ粒子間の静電斥力とゼータ電位 (分散促進因子)
   1. ナノ粒子周囲の拡散電気二重層とナノ粒子間の静電斥力
   2. 電気泳動移動度の測定とゼータ電位を計算する式
   3. Smoluchowskiの式との式
   4. Henryの式と緩和効果を考慮した式
   5. エマルションと柔らかい粒子 (高分子で被覆した粒子) の電気泳動
3. ナノ粒子分散系の安定性を評価するDLVO理論
   1. ポテンシャル曲線の描き方
   2. ポテンシャル曲線の山と安定性のマップ
• 質疑応答

ナノ粒子の分散における分散剤の選定と配合の最適化

(2017年3月31日 14:20〜17:20)

　生産現場、研究現場で、何か問題が起こった時、何故そうなるのか、何故そうなったのか、どうすればそれを解決できるのかを気づかせ、対応できる手段の一つは界面活性剤の基礎知識及び応用できる知識の習得だと思います。 　しかし現在界面活性剤を授業で教える大学、高専等は非常に少なく、界面活性剤の知識なしに卒業後実際の現場に入り、何らかの問題に遭遇した時対応にまごつくことがあり、界面活性剤の知識を得ると何故が分かり、対応が容易になるとよく耳にします。 　今回のセミナーでは界面活性剤の基礎をお話しし、またその知識を元に産業分野で非常に使用頻度の高い分散及び分散剤の考え方、使い方についてお話します。

1. 分散とは;分散と分散剤の関係
2. 粉体について
   1. 粒子径と粉体凝集性 (超微粒子の凝集性等)
   2. 粒子形と粉末凝集性
3. 分散の三要素とは
   1. ぬれ性
   2. 解きほぐし性
   3. 分散の安定性
4. 分散及び分散剤を理解するための界面活性剤のキーワードとその意味と使い方
   1. 界面活性剤の基礎、界面活性剤を理解するための基礎項目の理解
   2. 分散を理解するための界面活性剤の基礎知識
      1. 表面張力
      2. ぬれ性
      3. ミセル
      4. HLB
5. 水系分散剤について
   1. 水系分散剤選定のポイント、超微粒子粉体の分散のポイント等
   2. 分散剤の選定方法と評価方法例、すぐ使える簡易方法等
6. 溶剤系分散について、溶剤系分散でのポイント
   1. 酸・塩基相互作用
   2. SP値
   3. 極性溶媒と非極性溶媒の差異等
• 質疑応答