SP値、表面張力の求め方、使い方とコーティング材料への応用例

化学物質の製造現場では、混合・溶解・塗布などの操作が頻繁に行われる。これらの現象の良否はSPや表面張力を用いて考えることで制御が可能である。 　本講ではSPと表面張力を分子間力の観点から平易に解説し、コーティング分野への応用例をできるだけ多く紹介する。また、従来のSPや表面張力の取り扱いでは、溶解・混合・付着で生じる分子間相互作用の変化は全て吸熱系という暗黙の了解事項があったが、昨今の高極性有機溶剤や水が関与する現象では、発熱系となることも珍しくない。本講では、これらの現象に対するアプローチも紹介したい。

1. 溶解性パラメーター (SP)
   1. 溶解性パラメーター (SP) とは
   2. 溶ける・溶けない、混じる・混じらないをSPで考える
   3. 分子間力に基づくSPの成分分け (ハンセンパラメーター)
   4. 様々な溶剤や高分子のSP値の実例紹介
   5. 濁度滴定法による高分子のSP値の決定
   6. 粉体表面のSP値による評価の妥当性ついて
   7. 三角座標を用いた親和性範囲の表示
   8. 化学構造式から計算によりSP値を求める
      • Small法
      • Fedors法
   9. コーティング材料設計におけるSPの利用例
      1. 相分離型塗料におけるSP値を用いた相分離制御
      2. 複層塗装系の混相制御と密着性の両立
      3. 基材への密着性・接着性とSP値
      4. 付着付与剤の分子設計
      5. SP値を用いた粒子表面親水性度の評価
      6. 混合溶剤のSP値とシンナー設計
      7. 高分子同士の相溶性とSP値
      8. 高分子の耐溶剤性とSP値
2. 表面張力 (表面自由エネルギー)
   1. 表面張力とSP値 (どちらも由来は分子間力)
   2. 表面張力と濡れる・ハジく (親和性と濡れ性は関係ない)
   3. 様々な濡れの形態
      • 付着濡れ
      • 拡張濡れ
      • 浸透濡れ
      • 浸漬濡れ
   4. ヤング式とデュプレ式、付着仕事
      1. 接触角を液体と固体の表面張力から予測する
      2. 表面張力が既知の液体との接触角から固体の表面張力を決定する
   5. 表面張力の成分分け
   6. 表面張力・界面張力の測定方法
      1. 液体の表面張力の測定方法
         • ウイルへルミ法
         • 白金リング法
      2. 固体粉体の表面張力の測定方法 (毛管浸透法)
   7. コーティング材料設計における表面張力の影響
      1. ぬれ障害型ハジキ
      2. 異物ハジキ
      3. 表面調整剤の分子構造と機能
         • レベリング剤
         • 消泡剤
      4. 基材への密着性と表面張力
3. 強い相互作用を表すパラメーター
   1. 発熱的相互作用と吸熱的相互作用
   2. 有機溶剤の電子供与性・受容性 (ルイス酸塩基性度)
   3. n-メチルピロリドン (NMP) がポリフッ化ビニリデン (PVdF) の溶剤に選ばれるのは何故?
   4. 有機溶剤中での粒子の帯電と溶剤のルイス酸塩基性度
   5. 表面張力の酸塩基成分分けと塗料の密着性