溶解度パラメータ (SP値、HSP値) の基礎、求め方、応用技術

溶解度パラメータ (以下、SP値) は、“Like likes like。”で表される、異種材料間の親和性/類似性の尺度です。したがってSP値の似ているもの同士は、「よく溶け合い」、「よく付き」、「よくぬれ」ます。特にハンセンが分子間力の各成分に基づき定義したHSP値は、様々な分野で活用されています。 　本セミナーでは、先ずSP値の求め方については、化合物の場合、原子団寄与法による計算や実測法を、また粒子の場合、従来の凝集・沈降法に加え、IGC法や低磁場パルスNMR法などを取り上げます。次いで異種材料間の親和性/類似性の考え方に基づき、新規材料開発例に加え、今後の展開が期待される分野、すなわちエネルギー、環境およびバイオ・医用などの分野への活用例について解説します。

1. 溶解度パラメータの基礎
   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3DSP値 (HSP値) と4DSP値
   3. HSP値の利用法
      1. ハンセン球とHSP距離
      2. 三角線図とてこの規則
2. 溶解度パラメータの求め方
   1. 化合物の原子団寄与法によるHSP値の数値計算
      1. フェドース法
      2. バンクレベレン・ホフテイザー法
      3. ステファニス・パナイオトウ法
      4. Y-MB法 (ソフトHSPiP) およびソフトSoluVisionの利用
      5. 数値計算の新しい流れ
         • COSMO
         • AIの利用など
   2. 化合物のHSP値の測定法
      1. シングルハンセン球/ダブルハンセン球法
      2. 拡張ハンセン法
      3. インバースガスクロマトグラフィー法
   3. 粒子のHSP値の測定法
      1. 凝集/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
3. 混合溶媒における相分離性の制御と応用
   1. 溶媒混合の規則と最適溶媒選択
   2. 応用例
      • アセトンフリー除光液
      • グリーン抽剤
      • エアロゲル
4. 高分子複合材料における溶解/相分離性の制御と応用
   1. 高分子溶液における相図と相分離性
   2. 応用例
      • 光ファイバー型センサー
      • マイクロカプセル
      • ナノファイバー
   3. 高分子ブレンドにおける相図と相分離性
   4. 応用例
      • メンブレンコンタクター
      • ポリマー改質アスファルト
      • 二層分離型塗装
5. 粒子分散系材料における付着性/分散性の制御と応用
   1. 粒子分散液の分散安定化と高分子分散剤の選択
      1. 調製工程と安定化機構
      2. 高分子分散剤の選択指針
         • ブロック型/くし型構造
         • 溶解/伸張性と相互作用パラメータ
         • 吸着特性とダブルハンセン球の利用
   2. キャピラリー懸濁液と二次流体の選択
      1. レオロジー特性と二次流体の選択指針
      2. 応用例
         • 3Dプリンター用グラフェンインク
         • 食品材料
   3. 高分子コンポジットにおけるフィラーの付着/分散性
      1. HSP距離やハンセン球重なり度による評価法
      2. 応用例
         • シリカ-ポリプロピレンコンポジット
         • レジンコンクリート
         • コア/シェルナノ粒子強化材料
6. 今後の展開が期待される分野
   1. エネルギー分野
      • ペレブスカイト太陽電池
      • 水素発生複合電極
      • Li電池複合電極
   2. バイオ・医用分野
      • 生体適合性溶媒
      • 3Dスキャフィールド
      • 薬剤の皮膚浸透性
   3. 環境分野
      • 超臨界炭酸ガスによる抽出
      • 化学吸収法による排ガスの分離回収
      • 使用済み電線からの銅線の分離回収
7. まとめ
• 質疑応答