溶解度パラメータ (3D,4D) の基礎と利用法

SP値の考え方は端的に “Like attracts like.”、「類は友を呼ぶ」で表される。SP値は異物質間の親和性の尺度を表すから、SP値の近いもの同士は、よく溶け、よく付き、よくぬれ/分散化する。SP値は当初ヒルデブランドにより正則溶液を対象に定義されたが、その後ハンセンはSP値を極性物質にまで拡張し、3D HSP値として広く採用されている。またビアバウアーによる水素結合項を酸・塩基項に分割した4D HSP値も、難分散性有機顔料塗液の調製などへの適用が試みられている。 　HSP値/HDP値は原子団寄与法や実測法における様々な求め方において、手法により得られた値にかなりの差が認められる。そこで化合物や粒子/固体表面など、多くの材料を対象とした求め方を詳述したうえで、材料ごとの手法の選び方や長所・短所を取り上げる。 　「よく溶け」 – 溶解/浸透、「よく付き」 – 付着/接着、および「よくぬれ」 – ぬれ/分散化などの現象は、多くの材料調製における共通の必須要素である。そこで高分子/溶媒の相溶性/相分離性、分散剤/バインダーの付着性/接着性、および溶媒/樹脂中における微粒子・ナノ粒子の分散安定性などを対象に、材料物性の制御と評価に対するHSP値/HDP値の役割について、多くの事例を踏まえ基礎から解説する。

1. 3D HSP値・4D HSP値の基礎と利用法
   1. ヒルデブランドのSP値と相互作用パラメータ
   2. ハンセンのSP値:3D HSP値
   3. 3D HSP値の表し方
      1. 二次元座標表示 (バグリー線図)
      2. 三次元座標表示と相互作用距離 (ハンセン距離)
      3. テァーズ線図 (三角座標) 表示とてこの規則
   4. 4D HSP値とEED (Exchange Energy Density)
2. 化合物の3D HSP値・4D HSP値の求め方
   1. 原子団寄与法による計算
      1. Fedors法
      2. van Krevelen & Hoftyer法
      3. Stefanis & Panayiotou法
      4. Y – MB法とソフトウェアHSPiPの利用法
   2. 溶解/膨潤法による測定
      1. ハンセン球法およびダブルハンセン球法
      2. 固有粘度法
      3. ルイスの酸塩基性と4D HSP値の求め方
   3. インバースクロマトグラフィー法 (IGC法)
      1. 測定原理
      2. 測定例
   4. 計算法や測定法によるSP値・3D HSP値の相違
3. 粒子/固体表面の3D HDP値・4D HDP値の測定
   1. 凝集/沈降法
      1. 分散濃度法と界面沈降速度法
      2. 凝集粒子径法
      3. ぬれ性試験 – 接触角やぬれ張力の測定
      4. 4D HDP値の求め方
   2. インバースクロマトグラフィー法
      1. 測定原理
      2. 測定例
   3. 低磁場パルスNMR法
      1. 測定原理
      2. 測定例
4. 高分子の相溶性/相分離性の制御と評価への利用
   1. 高分子溶液の溶解性/相分離性の制御と評価
      1. フローリー・ハギンス理論と相互作用パラメータ
      2. 相図と溶解度曲線
      3. 相溶性/相分離性を応用した材料調製例
         • マイクロカプセル
         • ナノファイバー
         • 3Dスキャフィールド
         • 化学センサー
   2. 高分子ブレンドの相溶性/相分離性の制御と評価
      1. フローリー・ハギンス理論と相互作用パラメータ
      2. 相図と高分子ブレンドの構造
      3. 相溶性/相分離性を応用した材料調製例
         • 層分離/傾斜分離塗装
         • 半導体パッケージにおけるダイボンディングフィルム
5. バインダー/樹脂における付着性/接着性の制御と評価への利用
   1. SP値差を用いた評価例
      1. PP基板の接着強度
      2. ゴム中CNTの分散性と導電率
   2. ハンセン距離とREDによる評価例
      1. グラフェン酸化物の良溶媒選択と負極材料への応用
      2. PC基板の接着強度と接着剤の選択
      3. CB塗液調製における攪拌強度と良溶媒の選択
   3. ハンセン球/ダブルハンセン球の重なり度による評価例
      1. PP中シリカの表面処理と分散性
      2. レジンコンクリートにおけるフィラーの表面処理効果
6. 溶媒/樹脂中における微粒子の分散安定性の制御と評価への利用
   1. 粒子分散液の分散安定化における調製工程と課題
   2. ぬれ/分散化におけるHSP値・HDP値の役割
      1. 二液混合による表面改質グラフェンの良溶媒選択
      2. 相互作用距離を用いた表面改質TiO2の良溶媒選択
   3. 高分子分散剤を用いた立体反発安定化
      1. 高分子分散剤の構造と吸着形態
      2. 高分子分散剤の吸着等温線の測定と最適添加濃度
      3. 立体反発作用における浸透圧効果と体積制限効果
      4. 高分子ブラシによる立体反発安定化
   4. 高分子分散剤の選択指針
      1. ダブルHansen球法によるタルクやCBの最適分散剤選択
      2. ナノマグネタイト粒子における高分子ブラシの選択
      3. 4D HSP値・4D HDP値を用いた有機顔料のバインダー選択
• まとめ・質疑応答