溶解度パラメータ (SP・HSP) の基礎と微粒子の分散安定化への最新活用術

溶解度パラメータ (SP) は、Hildebrandが正則液体 (非極性) の溶解性の尺度として定義した1Dモデルの値です。その後Hansenは極性物質を対象に3DHSPを提唱し、応用範囲は飛躍的に広がりました。最近では酸、塩基項を考慮に入れた4DHSPも提案されており、これら諸モデルは異種物質間の溶解性、微粒子のぬれ/分散性や付着性の評価などに活用され、化学分野以外にエレクトロニクス、薬剤や化粧品等、様々な工業分野で不可欠のツールです。 　本講では、先ずSP・HSPや4DHSPの由来とその求め方、および粒子のHansen分散度パラメータ (Hansen Dispersibility Parameter : HDP) の最新測定法について説明します。次いでぬれ/分散・安定化作用をもとに、ぬれ/分散化のための良溶媒や安定化のための分散剤/バインダーの選択指針、および界面活性剤を含む表面改質法について、最新の応用事例を踏まえ平易に解説します。スラリーの安定性評価では、特にレオロジー特性に係わるチキソ剤の選択法について述べます。

1. SP・HSPおよび4DHSPの由来
   1. 溶解/分散現象とギブスエネルギー変化
   2. HildebrandのSP
   3. HansenのSP (HSP) と相互作用パラメータ
   4. HSPの三次元表示,相互作用距離およびTeas線図
   5. 4DHSPと交換エネルギー密度 (EED)
2. 化合物のSP・HSPの求め方
   1. 溶媒および混合溶媒のSP・HSPの求め方
   2. 原子団寄与法による計算とHSPiPの利用法
   3. 溶解/膨潤性を利用したスクリーニング法
   4. インバースガスクロマトグラフィー法
   5. 固有粘度法
3. 粒子のDP/HDPの測定法
   1. 重力・遠心沈降法によるスクリーニング
   2. フロック径を利用したスクリーニング
   3. インバースガスクロマトグラフィー法
   4. 低磁場パルスNMR法
   5. 4DHSPと4DHDPの測定および難分散性顔料への応用
4. 微粒子分散系の基礎
   1. 微粒子分散系の問題点
   2. ぬれ/分散性不良の原因
   3. 安定性不良の原因
   4. 撹拌不良の原因と分散・混練機の選択
5. 粒子のぬれ・分散化のための良溶媒の選択
   1. SPによるぬれの簡易評価
   2. Hansen球を用いたぬれの評価
   3. 二液混合による良溶媒の調製
   4. フロック径測定による良溶媒の選択
   5. 成型体密度測定によるバインダーの良溶媒の選択
6. 粒子の安定性を維持するためのポイント
   1. 粒子間に働く相互作用力
   2. van der Waals力と有効Hamaker定数
   3. 静電反発作用とDLVO理論
   4. 高分子分散剤と立体反発安定作用 (特にポリマーブラシ理論)
   5. イオン性高分子分散剤による静電立体反発作用と応用
   6. 非DLVO力の種類と働き
7. 高分子分散剤/バインダーの働きと選択指針
   1. 分散剤の選択指針および種類と構造
   2. 分散剤/バインダーの良溶媒の選択
   3. 分散剤/バインダーの吸着特性
   4. 吸着パラメータと溶解,ぬれ,吸着間のSP値のバランス
8. 粒子の表面改質法と応用例
   1. 表面改質の目的と手法
   2. 界面活性剤の種類、HLB値および応用例
   3. カップリング反応法と応用例
   4. グラフト反応法と応用例
9. 分散系の安定性評価法
   1. 重力・遠心沈降速度法
   2. 超音波スペクトロスコピーによるフロック径測定
   3. レオロジー特性 (動的粘弾性) とチキソ剤の選択
10. まとめ