濃厚/非水/多成分系における微粒子・ナノ粒子の分散安定化技術、分散剤・チキソ剤の選択、分散安定性試験法

微粒子・ナノ粒子の応用範囲の広がりとともに、濃厚、非水、多成分と三拍子そろった分散系、たとえば新規のLi電池電極材料、積層セラミックコンデンサーやペロブスカイト太陽電池などの開発が進められています。これら、分散系製品の出来は主に微粒子の分散安定化技術に依存しますが、その評価には溶解度パラメータ (SP値) が欠かせません。 　さらにSP値と表裏一体の表面自由エネルギーや酸塩基度も併せ、溶剤/樹脂中の粒子のぬれ・分散安定性、分散剤/バインダーやチキソ剤の溶解性および吸着性を同じ土俵上で検討することで、トレードオフ関係のバインダー・分散剤の吸着性とぬれ性のバランス、粒子の表面改質法およびキャピラリー懸濁液などについて基礎から平易に解説します。

1. 濃厚/非水/多成分系の特徴と課題
   1. 粒子分散系の調整工程
   2. 濃厚/非水/多成分系の課題
2. 溶解度パラメータの基礎と求め方
   1. 溶解度パラメータの基礎
      1. ヒルデブランドのSP値とハンセンの3DSP値 (HSP値)
      2. 3DSP値の図示化法と相互作用距離 (HSP距離)
      3. 4DSP値とEED (Exchange Energy Density)
   2. 化合物の3DSP値・4DSP値の求め方
      1. 原子団寄与法とソフトウェアHSPiPによる計算
      2. ハンセン球/ダブルハンセン球法による測定
      3. 拡張ハンセン法による数値計算
   3. 粒子表面の3DSP値・4DSP値の測定法
      1. 重力・遠心沈降法
      2. インバースガスクロマトグラフィー法
      3. 低磁場パルスNMR法
      4. 接触角法
3. 表面自由エネルギーの基礎と測定法
   1. ヤング・デュプレの式と表面張力/界面張力の測定
   2. 粒子の表面エネルギーと成分項の測定法
      1. 接触角法 (圧縮成型法,両面テープ法,薄層浸透法)
      2. インバースガスクロマトグラフィー法
4. 酸塩基度の基礎と測定法
   1. ルイスとグートマンの酸塩基度
   2. 電位差滴定法 (電荷0点,酸価/アミン価)
   3. インバースガスクロマトグラフィー法
5. 濃厚/非水/多成分系におけるぬれ/分散性の制御と表面改質法
   1. 溶剤中のぬれ/分散性の制御
      1. HSP距離を用いた二液混合による最適溶剤の調製
      2. ハンセン球法によるペロブスカイト晶析溶媒の選択
      3. ウエッティング・エンベロープによる溶剤選択
   2. 樹脂中のぬれ/分散性の制御
      1. ハンセン球の重なり体積比によるLi電極用樹脂の選択
      2. ウエッティング・エンベロープによる表面改質の評価
      3. 酸塩基相互作用パラメータによる最適樹脂の選択
   3. ぬれ/分散性改善のための表面改質法
      1. 界面活性剤のHLB値と応用例
      2. カップリング法
      3. グラフト重合法
6. 濃厚/非水/多成分系における安定性の制御
   1. 粒子間相互作用力の種類と特徴
   2. 静電反発作用とDLVO理論
   3. 高分子分散剤による立体反発安定化
   4. ポリマーブラシによるナノ・濃厚系の立体反発安定化
   5. キャピラリー懸濁液における第二流体の選択
7. 分散剤/チキソ剤の種類と選択
   1. 分散剤の構造と吸着形態
   2. 相互作用パラメータと分散剤の溶解性/伸張性
   3. 吸着性の制御と分散剤の選択例
      1. 吸着等温線の測定と最適添加量
      2. 酸価・アミン価による分散剤/バインダー選択法
      3. 吸着相互作用パラメータと分散剤の選択例
      4. ダブルハンセン球法による最適分散剤の選択例
      5. 4DSP値とEEDによる最適バインダーの選択例
   4. チキソ剤の構造と選択指針
      1. チキソ剤の作用機構
      2. チキソ剤の種類と応用例
8. 濃厚/非水/多成分系の分散安定性試験法
   1. 湿潤点・流動点
   2. グラインドゲージと超音波スペクトロスコピー法
   3. レオロジー法
   4. 小角X線散乱法
   5. 低磁場パルスNMR法
• まとめと品質評価法
• 質疑応答