高分子分散剤の種類、作用機構、取捨選択と効果的に活用するための必須知識

高分子分散剤 (以下、分散剤) は、合成技術の進展とともに多種多様な製品が開発中で、選定に苦慮する場合も少なくありません。分散剤は、適剤適所、すなわち水系、有機溶媒系や樹脂系、および無機粒子や有機顔料などに合わせた取捨選択には、一定の手順を踏む必要があります。加えて添加量や添加法に対する注意も必要で、過少添加や過剰添加、一括添加や分割添加の違いなどは、安定性や品質に重大な影響を及ぼします。また適切な攪拌・混錬機の選択、および操作条件の調整も重要です。

1. 分散剤の作用機構
   1. 分散系の調製工程と課題
   2. ぬれ/分散化工程における役割
   3. 安定化工程と分散剤の関係する相互作用力
      1. 立体反発力 (水系、有機溶媒系および樹脂系)
      2. 静電立体反発力 (水系)
      3. 疎水性引力 (水系)
      4. 枯渇力 (水系および有機溶媒系)
2. 分散剤の種類と応用例
   1. 分散剤の開発例とリビングラジカル重合
      1. 水系および有機溶媒系における相溶鎖・吸着鎖
      2. ブロック型分散剤 (AB、ABA、BAB) と応用例
      3. 高分岐くし型分散剤と応用例
      4. スター型分散剤と応用例
      5. ジブロックナノ粒子型分散剤と応用例
   2. ポリマーブラシ型分散剤と自己組織化単分子膜
      1. 脂肪酸型分散剤と応用例
      2. ポリシロキサン型 (grafting to) 分散剤と応用例
      3. 表面グラフト重合型 (grafting from) 分散剤と応用例
   3. 第二流体 (分散剤) とキャピラリー懸濁液
3. 分散剤の取捨選択法
   1. 分散剤選定における流れ
   2. 溶解度パラメーター (SP値) と分散剤の溶解性・吸着性
      1. 分散剤と粒子表面のSP値 (3D、4D) の求め方
      2. 相互作用パラメーターと溶解性の判定
      3. 溶媒、分散剤および粒子間のSP値のバランス
      4. ハンセン球の重なりによる樹脂中フィラーの分散性評価
      5. ダブルハンセン球を用いたCBの最適分散剤の選定
      6. 4DSP値を用いた有機顔料の最適バインダーの選定
   3. 酸塩基特性と分散剤の吸着特性
      1. 水系および有機溶媒系における吸着作用
      2. パルスNMRなどによる吸着等温線測定と最適添加量域
      3. 分散剤の一括添加と分割添加
      4. 分散剤の酸価・アミン価および粒子の等酸点
4. 攪拌・混錬機
   1. 分散系の粘度と装置選定
   2. ブレード型撹拌機
   3. 衝突ミル
   4. ビーズミル
   5. 三本ロールミル
   6. 二軸混錬押出機
5. 分散安定性試験法
   1. 湿潤点・流動点
   2. レオロジー法
   3. パルスNMR法
   4. 小角X線散乱法
6. まとめ:品質評価
• 質疑応答