濃厚系・非水系・多成分系における微粒子・ナノ粒子の分散・凝集制御技術

微粒子分散系は、もともと取り扱いの厄介な分散系ですが、中でも濃厚系、非水系および多成分系は、それぞれ多くの問題を抱えていますから、ぬれ (分散) ・安定化だけをとっても一筋縄ではいきません。たとえば一つの粒子周りに別の粒子が多数くるような濃厚系では、多体効果により静電反発力による安定化は難しく、その傾向は非水系でより著しくなります。また多成分の樹脂中にフィラーを分散するような場合、フィラーの局在性はフィラーと樹脂のぬれ性や樹脂同士の相分離性などに左右されるようになります。 　本セミナーでは、濃厚系、非水系および多成分系における問題点を洗い出し、主に表面自由エネルギーや溶解度パラメータ (SP値・HSP値) に基づくぬれ・分散化の考え方、および静電反発力および立体反発力による安定化理論をどのように適用すれば諸問題を解決できるか、基礎から分かりやすく説明します。

1. 濃厚系、非水系および多成分系の分散・安定化における問題点
   1. 濃厚系における問題点
      • 例:粒子間距離の接近および多くの隣接粒子の存在
   2. 非水系における問題点
      • 例:溶媒・樹脂毎の比誘電率、表面張力やSP値・HSP値などの相違
   3. 多成分系における問題点
      • 例:異種粒子混在系におけるヘテロ凝集、ポリマーブレンド形態やフィラーの局在性
2. 濃厚系、非水系および多成分系におけるぬれ不良の要因と対策
   1. 表面自由エネルギーによるぬれの評価
      1. 接触角、界面張力および付着仕事
      2. 非水系におけるぬれ形態とぬれ限界線
      3. ポリマーブレンドにおけるフィラーの局在性とブレンド形態
         1. wetting coefficientによるフィラー局在性の判定
         2. Neumannの三角形と三成分系ブレンドの形成過程
   2. 非水系におけるSP値・HSP値によるぬれ・分散化の評価
      1. Hansen球によるぬれの判定
      2. 樹脂・粒子間の付着仕事と粒子コーティングへの応用
      3. 樹脂の溶解性制御とマイクロカプセルへの応用
3. 濃厚系、非水系および多成分系における安定化不良の要因と対策
   1. 粒子間に働く引力と引力エネルギー
      1. van der Waals 引力エネルギーとHamaker定数
         1. Hamaker定数と有効Hamaker定数
         2. 様々な物体間のvan der Waals引力エネルギー
      2. 大・小 (分散剤) 粒子の混在系における枯渇引力
   2. 粒子間に働く反発力と反発エネルギー
      1. 非水系の静電反発力に影響する諸因子
         1. 電気二重層とゼータ電位
         2. 非水系における反発エネルギーの低下
         3. 濃厚系の多体効果による反発エネルギーの低下
         4. 異種粒子 (ゼータ電位や粒子径) 混在系におけるヘテロ凝集
      2. 分散剤の立体反発力に影響する諸因子
         1. 非水系における溶媒力の低下と極小値の存在
         2. 分散剤の伸張・高吸着密度下における高分子ブラシの反発力
      3. 疎水性反発力、水和反発力および枯渇反発力
4. 濃厚系、非水系および多成分系における分散剤の選択と表面改質
   1. 濃厚系に適した高分子ブラシ形成用の分散剤
      1. 高分子分散剤構造と吸着形態
      2. 界面活性剤の吸着形態に及ぼす粒子表面特性の影響
      3. ナノ粒子の分散・安定化のための界面活性剤
      4. シラン化処理およびグラフト処理による表面改質
   2. 非水系に適した分散剤の選択
      1. 相互作用パラメータ (χパラメータ) と分散剤の伸張性
      2. 溶媒と分散剤間の競争吸着と酸塩基特性
      3. 極性の異なる溶媒に適したトリブロック分散剤
5. 濃厚系、非水系および多成分系における分散・安定性試験法
   1. 濃厚系 (非水系) に適した分散・安定性試験法
      1. レオロジー特性の測定
         • 流動曲線 (チキソトロピーや降伏値)
         • 動的粘弾性 (貯蔵弾性率や損失弾性率)
      2. フロック径の測定
         • グラインドゲージ (粒ゲージ)
         • 超音波減衰分光法
   2. 非水系に適した分散・安定性試験法
      1. 凝集沈殿法 濁度法、界面沈降速度法、沈殿体積法
      2. レオロジー特性の測定
      3. フロック径の測定
   3. 多成分系に適した分散・安定性試験法
      1. 顕微鏡観察
         • SEM
         • TEM
         • 位相差
      2. レオロジー特性の測定
      3. フロック径の測定
• 質疑応答