シランカップリング剤を効果的に活用するための総合知識

近年、シランカップリング剤は飛躍的に応用分野が広がり、多種多様な工業分野で使用されている。従来は界面の制御による接着・密着性や異種材料の親和性・相溶性の向上などに使用されていたが、さらに新規機能材料として盛んに研究され、既に塗料やコーティング剤として実用化されている有機-無機複合 (ハイブリッド) 材料の開発において、複合化に不可欠な薬品として使用され重要な役割を果たしている。このように、新規材料開発におけるシランカップリング剤の用途はますます拡大し重要となっている。 　本セミナーではシランカップリング剤を実務で効果的に活用するための基礎をわかりやすく説明し、有機-無機ハイブリッドや機能材料へ応用するためのナノ粒子の調製と粒径制御、シランカップリング剤による種々な材料への表面処理法や反応、処理表面の分析・解析などを具体的な実験例 (マニュアル) を中心にやさしく説明する。

1. シランカップリング剤の概要 (基礎編)
   1. シランカップリング剤とは
   2. シランカップリング剤の種類と化学構造
   3. シランカップリング剤の機能
   4. その他のカップリング剤
      • ジルコニウム系カップリング剤
      • チタネート系カップリング剤
   5. シランカップリング剤の効果的な使用量と使用方法
2. シランカップリング剤の反応、反応制御、作用機構および界面構造の制御
   1. シランカップリング剤の反応
   2. 加水分解・縮合反応と反応機構
   3. 加水分解・縮合反応の制御
      1. シランカップリング剤の反応性 (反応速度)
      2. 加水分解性基の影響
      3. 有機残基の影響
      4. pHの影響
   4. 無機材料表面への修飾反応と反応機構
   5. シランカップリング剤、反応条件の影響、界面構造の制御
      1. pHの影響
      2. 溶液濃度及び反応温度の影響
      3. 無機材料の影響
      4. 界面構造の影響
   6. ジルコニウム系及びチタネート系カップリング剤の活用
3. シランカップリング剤の選択基準、使い方と処理効果
   1. シランカップリング剤の選択基準 – どんなシランカップリング剤を選べばよいか?
   2. シランカップリング剤の使い方 – 効果的な使い方は?
   3. シランカップリング剤の処理効果 – シランカップリング剤処理でどんな効果が得られるか?
4. シランカップリング剤による表面処理法 – 界面・分散性の制御
   1. シリカの種類と構造
   2. シリカの表面構造と反応性
   3. シルセスキオキサン粒子の調製
   4. ラダー型ポリシルセオキサンの調製
   5. なぜ界面の制御が必要か?
   6. シランカップリング剤による表面修飾・改質技術
      1. 表面処理法
         1. 固相法
         2. 溶液法
         3. 気相法
      2. シランカップリング剤による表面修飾処理の実験例
         1. ナノ粒子
         2. ガラス板
         3. シリコンウェハー
         4. ステンレススチール
5. 表面キャラクタリゼーション – シランカップリング剤の反応状態、表面状態の分析法
   1. シランカップリング剤の反応解析、被覆率解析方法
   2. 表面状態の解析・評価方法
      1. 構造分析
         • FT-IR
         • NMR など
      2. 熱分析
         • DSC
         • TG-DTA など
      3. 表面分析
         • XPS
         • 原子間力顕微鏡 (AFM)
6. シランカップリング剤の応用 (応用編)
   1. 樹脂、エラストマーの架橋
   2. 複合材料 (有機-無機ハイブリッド) への応用
      1. 有機-無機ハイブリッドの材料設計
      2. 有機-無機ハイブリッド材料の調製法
         1. 溶液混合法/溶融混練法
         2. 層間挿入法 (層剥離法)
         3. ゾルーゲル法
         4. 微粒子分散法 (In-situ重合法)
         5. 表面修飾粒子法 (コアシェル構造型ハイブリッド材料)
      3. 種々な有機-無機ハイブリッド材料の調製と特性
         1. 汎用 (熱可塑性) 樹脂
            • PMMA
            • PC
            • PSなど
         2. 耐熱性・熱硬化性樹脂
            • PI
            • エポキシ樹脂など
      4. 有機-無機ハイブリッド材料の構造・特性解析
   3. 塗料・コーティング剤への応用
   4. 高機能材料への応用
7. 参考図書
8. 質疑応答