溶解度パラメータ (3D, 4DSP値) の基礎と活用技術

溶解度パラメータ (以下、SP値) は、“Like likes like。”で表されるように、異なる材料間の親和性/類似性の尺度ですから、SP値の似たもの同士は、「よく溶け」、「よく付き」、「よくぬれ」ます。SP値は、当初ヒルデブランドらが正則溶液について定義しましたが、ハンセンは極性材料に拡張しHSP値 (3DSP値) として広く採用されています。更にビルボアらは酸塩基性を考慮した4DSP値への展開を試みました。 　化合物のSP値の求め方には、原子団寄与法による計算、および材料とプローブとの親和性を調べる実測法があります。どの方法を採用するにしても、得られた値にはかなりの違いが見られます・そこで化合物や粒子表面などの測定法について、各手法の適用限界や長所・短所を取り上げます。 　「よく溶ける」、「よく付く」、および「よくぬれ/分散する」は、たいていの材料調製工程における基盤要素技術です。そこで溶媒/樹脂の溶解性/相分離性、分散剤の吸着性、および粒子分散液の分散安定性の制御と評価をもとに、高分子溶液/ブレンド、高分子コンポジットおよび粒子分散液などの調製工程におけるSP値の役割について、多くの事例を踏まえ基礎から解説します。

1. SP値 (3D, 4D) の基礎と活用術 (第1日目)
   1. ギブスエネルギー変化と混合/分散の熱力学
   2. ヒルデブランドのSP値と相互作用パラメータ
   3. ハンセンのHSP値 (3DSP値)
   4. 4DSP値とEED (交換エネルギー密度)
   5. SP値の図示化法
      1. 二次元座標表示 (バグリープロット)
      2. 三次元座標と相互作用距離 (ハンセン距離)
      3. テァーズ線図 (三角座標) とてこの規則
2. 化合物のSP値 (3D, 4D) の求め方
   1. 溶媒のSP値の測定法
      1. 物性値との相関
      2. 混合溶媒のSP値の求め方
      3. 溶媒の4DSP値
   2. 高分子/界面活性剤のSP値の求め方
      1. 原子団寄与法による計算
         1. フェドース法
         2. ホイ法
         3. バンクレベレン&ホフティザー法
         4. ステファニス&パナイオトゥ法
         5. Y – MB法とソフトウェアHSPiPの利用法
         6. COSMO法と数値計算法の新しい流れ
      2. 溶解/膨潤現象を利用した測定法
         1. 濁点滴定法
         2. ハンセン球法およびダブルハンセン球法
         3. 二液混合グラジエント法
         4. 固有粘度法
         5. フアントホッフ則と拡張ハンセン法
      3. インバースクロマトグラフィー法の原理と測定例
   3. 気体のSP値の測定
      1. 気体の溶解度とSP値
      2. 測定法と応用例
   4. SP値の課題と限界
      1. 計算法や測定法によるSP値の相違
      2. SP値の精度と適用分野
   5. SP値に及ぼす温度の影響
3. 粒子/固体表面のSP値 (3D, 4D) の測定法
   1. 凝集・沈降法
      1. 二液滴定法
      2. 遠心沈降下の分散濃度と界面沈降速度法
      3. 凝集粒子径法
   2. インバースクロマトグラフィー法
   3. 低磁場パルスNMR法
   4. ぬれ張力/接触角法
4. 混合溶液の相溶性/相分離性の制御と評価
   1. ギブスエネルギー変化と臨界共溶点
   2. 混合溶液における応用例
      1. 薬剤の皮膚浸透性の評価と制御
      2. ペロブスカイトナノ結晶法における溶媒選択
      3. 抽出操作におけるグリーン抽剤
5. 高分子溶液/ブレンドの相溶性/相分離性の制御と評価 (第2日目)
   1. 高分子溶液の相溶性/相分離性の制御と評価
      1. 高分子溶液の相図と構造
      2. 高分子溶液における応用例
         1. エアロゲル調製における最適混合溶媒の選択
         2. 溶媒キャスト法によるナノファイバーの作成
         3. 3Dスキャフィールドにおける溶媒調整
         4. 薬剤のゲル/結晶化における溶媒選択
   2. 高分子ブレンドの相溶性/相分離性の制御と評価
      1. 高分子ブレンドの相図と構造
      2. 高分子ブレンドの応用例
         1. 二層/傾斜複層塗料
         2. エポキシ強化複合材料の調製
         3. ダブルハンセン球法とポリマー改質アスファルト
6. 高分子コンポジットにおけるフィラーの付着/分散性
   1. SP値差による評価例
      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 (相対的エネルギー差) による評価例
      1. PVDF中のSWNTの分散性と材料強度
      2. エポキシ樹脂中のコア/シェル粒子の分散性
      3. インクジェットノズルの汚染防止
   3. ハンセン球/溶解窓の重なり度による評価例
      1. ポリプロピレン中シリカの表面改質と分散性
      2. レジンコンクリート中フィラーの表面改質と分散性
      3. Li電極材料複合系におけるバインダー選択
7. 粒子分散液の分散安定化技術と分散剤の選択
   1. 粒子分散液の分散安定化技術
      1. 粒子分散液の調製工程と課題
      2. ぬれ/分散化と溶媒選択
      3. 立体反発効果による安定化作用
         1. 粒子間に働く相互作用力
         2. 立体反発作用における浸透圧効果/体積制限効果
         3. 高分子ブラシによる立体反発作用と応用例
   2. 分散剤の選択指針
      1. 分散剤の種類と構造
      2. 分散剤の溶解性/伸張性と相互作用パラメータ
   3. 分散剤の吸着性と分散安定性の評価
      1. 溶媒、分散剤および粒子間のSP値バランス
      2. ダブルハンセン球を用いたCBの最適分散剤の選択
      3. 4DSP値を用いた有機顔料の最適バインダーの選択
   4. 分散安定性試験法
      1. レオロジー法
      2. 小角X線散乱法
      3. 低磁場パルスNMR法
      4. マテリアルインフォマテクスと材料評価例
8. まとめ
• 質疑応答