シリカフィラーの分散・凝集制御とポリマーとの複合化技術

ポリマー材料との複合化に用いるシリカは安価な増量材としての役割だけでなく、近年ではポリマーの特性そのものを大きく向上させたり、新たな機能を付与するための添加剤 (フィラー) として注目されています。とりわけnmオーダーまでサイズダウンさせたシリカナノフィラーを均一にポリマー中に分散したナノコンポジットは、力学特性はじめ優れた特性の発現が期待されています。ただし、望まれる特性を発現するナノコンポジットを得るためには、フィラーとしてのシリカそのものの十分な理解と適切な材料選択が必要となるほか、ポリマーの種類に合わせた分散性の均質化や複合界面の設計のためのフィラー分散制御、ポリマーとの混合・混練技術といった多岐にわたる知見が必要となります。これらの技術は一部複合材料で実用化されてはいますが、経験則で検討が進められる側面もあり、製品の安定的な製造や信頼性の高い材料品質の確保に苦慮しておられる技術者の方もおみえではないでしょうか?シリカ/ポリマー系ナノコンポジット開発における品質と生産性の両立に向けて最小のコストで最大の効果を狙うには、経験と理論のバランスのとれた的確なアプローチが必要となります。 　本セミナーでは、大学でこの分野の基礎研究を推進している数少ない教員の経験に基づいて、上記の技術を系統的かつ学術的に理論づけした内容を解説します。また、実務に活用頂けるような、ナノコンポジットのフィラーとしてのシリカの活用事例として、従来型コンポジットの紹介だけでなく、講師が研究開発しているシリカナノフィラーの表面改質処理を必要としない新しいポリマー系ナノコンポジットについて、簡易調製技術やそのノウハウについても分かりやすく解説します。さらにポリマー系ナノコンポジットとしての優れた材料特性の発現におけるシリカナノフィラーの役割・効果について解説します。

1. シリカフィラーの基礎
   1. シリカフィラーの分類と基本物性
   2. フィラーとしてのシリカ微粒子の製法
2. シリカの分散・凝集制御の理論と実際
   1. シリカ微粒子の分散安定性
   2. シリカの表面改質技術
   3. 従来型シリカ/ポリマー系ナノコンポジットの調製法と特性
3. シリカの表面改質処理を用いない新規なシリカ/ポリマー系ナノコンポジットの簡易調製法
   1. 親水性ナノシリカの分散を事例とする無機ナノフィラーのポリマー材料中への高分散のキーポイント
   2. 本調製法で使用するシリカナノフィラーの特徴
   3. 各種ポリマー材料中へのシリカナノフィラー分散技術
      1. シリカ/フッ素樹脂系
      2. シリカ/エチレン – ビニルアルコール共重合樹脂系
      3. シリカ/ポリスチレン系
      4. シリカ/ポリプロピレン系
      5. シリカ/高密度ポリエチレン系
      6. シリカ/アクリル樹脂系
      7. シリカ/ポリカーボネート系
      8. シリカ/エポキシ樹脂系
   4. 異種粒子との複合フィラーとしての活用技術
      1. (シリカ+カーボンブラック) 複合フィラー
      2. (チタニア+シリカ) 複合フィラー
      3. (酸化亜鉛+シリカ) 複合フィラー
      4. (板状窒化ホウ素+シリカ) 複合フィラー
   5. ポリマー母材中でのナノフィラー位置制御に向けた複合材料の微視構造デザインと調製事例
      1. シリカ/アクリル樹脂系
      2. シリカ/スチレン・ブタジエンゴム系
4. シリカナノフィラーの分散がポリマー系ナノコンポジットの諸特性に及ぼす影響・効果と材料設計のポイント
   1. 力学特性制御
      1. 引張特性とその向上のためのナノコンポジット設計のポイント
      2. 耐衝撃特性とその向上のためのナノコンポジット設計のポイント
      3. シリカと異種粒子の複合フィラーによるポリマーの硬さ・強さと耐衝撃性の両立実現の取り組み事例
   2. 熱物性制御
      1. シリカとエポキシ樹脂母材間界面相互作用と熱膨張率の関係
      2. シリカと窒化ホウ素ナノ粒子の複合フィラー充填エポキシ樹脂複合材料の微視構造と熱伝導率の関係
   3. 光学特性制御
      1. シリカ/透明樹脂系ナノコンポジット膜の微視構造と光線透過率の関係
      2. シリカ/透明樹脂系ナノコンポジット膜の微視構造の高秩序化による屈折率制御
• 質疑応答