最適な分散系材料開発に向けた分散レシピ設計の基礎講座

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。」、「時間が経つと沈降したり、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分散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などを、実例を交え平易に解説する。

1. 分散レシピ設計のための基本知識
   1. 分散系の作り方 ～ブレークダウン法とビュルドアップ法
   2. 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。
      1. 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～
      2. 吸油量
   3. 粒子分散の単位過程 ～ぬれ、機械的解砕、分散安定化～
      1. 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～
      2. 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～
      3. 高分子吸着による分散安定化とアンカー部の分布の影響
   4. 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
   5. 粒子分散液の性質と性能、異常現象とその対策
      1. 流動性と増粘 ～フロキュレーションがポテポテとサラサラを左右する～
      2. 沈降 ～分散が良いと沈降しないという迷信～
      3. 光学的性能～散乱 (ヘイズ) 、吸収 (着色力) と粒子径～
      4. 複数種類の粒子が共存する際に生じる問題 ～共凝集、膜厚方向の分離～
      5. 溶解ショック ～粒子分散液に何かを混ぜると凝集するのは何故?～
2. 有機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
   1. 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～
   2. 溶剤系での粒子、高分子、溶剤の親和性の考え方
   3. 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～
      1. 非水電位差滴定法
      2. 等電点と等酸点
   4. 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～
   5. 溶剤選択は溶解性パラメーターで
      1. 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～
      2. 三次元溶解性パラメーター ～Hansenパラメーター～
      3. 様々な溶剤の溶解性パラメーター
      4. 高分子の溶解性パラメーターの決め方
      5. 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～
3. 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
   1. 水の溶剤としての特異性
   2. 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
      1. 粒子の親水 – 疎水性度とぬれ
      2. 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～
      3. ぬれをいかにして改善するか
   3. 水性系における分散安定化の考え方
      1. 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
      2. 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～
   4. 共存有機溶剤の影響
4. 分散配合の決め方
• 質疑応答