濃厚系における微粒子・ナノ粒子の分散・凝集制御と評価技術

微粒子分散系は、もともと取り扱いが面倒ですが、とりわけ濃厚系は固化しやすく、固化しないまでも流動性を失いパサパサ、ボテボテになり勝ちです。この傾向は、粒子が小さくなるほど著しく、特にナノ粒子の濃厚系では、粒子同士が数nm～数十nmまで接近するため、粒子間引力は強くなる一方で、逆に反発力は低下するようになります。また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顕著です。 　本セミナーでは、上記のような濃厚系特有の諸問題に対処するために、先ずぬれ・分散化で必要な基礎物性の求め方および高密度化・低粘度化のための粒度調整法について説明します。次いで粒子間相互作用の考え方をもとに、濃厚系に適した分散剤の選択法や表面改質法、および評価技術について、初歩から分かり易く解説します。

1. 微粒子分散系の調製工程と濃厚系における問題点
   1. 微粒子分散系の調製工程
   2. 粒子間距離と凝集速度
   3. 三次元ネットワーク形成とゲル構造
   4. 隣接粒子群による多体効果
2. 溶解度パラメータ/表面エネルギーの求め方
   1. 溶解度パラメータ (SP値・HSP値) の求め方
      1. HildebrandのSP値とHansenのSP値 (HSP値)
      2. 化合物の原子団寄与法および溶解法による求め方
      3. 微粒子・ナノ粒子のSP値・HSP値の測定
   2. 表面張力/表面エネルギーの測定法
      1. 表面張力/表面エネルギーの成分分け
      2. 接触角法による表面エネルギーの測定
      3. インバースガスクロマトグラフィー法による測定
3. 濃厚系の高密度化・低粘度化のための粒度調整
   1. 濃厚系の空間率と粘度との関係
   2. 大小粒子2成分系における最適混合比
   3. 多成分系における最適混合比
4. ぬれ・分散化のための溶媒/樹脂の選択
   1. SP値・HSP値によるぬれ・分散化の評価
      1. 相互作用距離とHansen球
      2. Hansen球法による溶媒/樹脂の選択
   2. 表面エネルギーによるぬれ・分散化の評価
      1. Youngの式と界面張力・付着仕事
      2. ぬれの形態とwetting envelopeによる溶媒/樹脂の選択
5. 粒子間相互作用と安定化機構
   1. 粒子間に働く引力エネルギー
      1. van der Waals引力エネルギーとHamaker定数
      2. 大・小粒子 (含:分散剤) の混在系における枯渇引力
   2. 静電反発作用による安定化
      1. 電気二重層とゼータ電位
      2. 濃厚系における多体効果と静電反発力低下
      3. ヘテロ系における静電反発エネルギー
   3. 立体反発作用による安定化
      1. 浸透圧・体積制限効果と立体反発エネルギー
      2. 高分子ブラシモデルによる立体反発作用
      3. 静電反発作用と立体反発作用による相乗効果
6. 濃厚系安定化のための分散剤選択と表面改質法
   1. 高分子分散剤選択のポイント
      1. 分散剤の共重合体構造と吸着形態
      2. 酸塩基性と吸着特性
      3. 相溶鎖の伸張性と溶媒の選択
      4. 最適添加量と枯渇作用
   2. 表面改質による安定化と評価技術
      1. 界面活性剤の構造とHLB値
      2. 界面活性剤による吸着形態と自己組織化
      3. カップリング法およびグラフト法による改質例
7. 濃厚系の分散安定性評価法
   1. フロック径法
      1. 顕微鏡画像処理
      2. 粒度ゲージ
      3. 超音波減衰分光法
   2. 凝集沈殿法
      1. 多重散乱による沈降速度測定
      2. 沈殿体積
   3. レオロジー法
      1. 流動特性 (チキソトロピーや降伏値)
      2. 動的粘弾性 (貯蔵弾性率や損失弾性率)
• 質疑応答