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第１講 SP値・HSP値の基礎とその求め方
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【講座主旨】
分散系の熱力学的不安定性、すなわち粒子の凝集性や高分子の相分離性などは混合エンタルピー変化で表されますが、この値は概ねSP値・HSP値で説明できます。また化合物や粒子のSP値・HSP値の求め方については、特に最新の機器を用いた迅速な測定法を中心に説明します。
【プログラム】
１．分散系の熱力学的不安定性とSP値とHSP値の由来
1.1 混合ギブスエネルギーと分散系の熱力学的不安定性
1.2 HildebrandのSP値と相互作用パラメータ
1.3 HansenのSP値（HSP値）
(1) 相互作用距離とHansen球（3Dパラメータモデル）
(2) Teas線図（三角座標）とてこの規則
(3) HSP値の酸塩基成分と4Dパラメータモデル
２．化合物のSP値・HSP値の求め方
2.1 原子団寄与法によるHSP値の計算
(1) van Krevelen & Hoftyzer法
(2) Hoy法
(3) Stefanis & Panayiotou法
(4) ソフトウェアHSPiPの利用法
2.2 インバースガスクロマトグラフィー法
(1) 原理と測定法
(2) Janas法と適用例
(3) Lindvig法と適用例
2.3 溶解・膨潤法
(1) GPC(SEC)-MALS-VISCOを用いた極限粘度法
(2) 拡張Hansen法
(3) 二成分溶媒グラジエント法
(4) 多成分溶媒混合によるHSP値の調整
2.4 気体のSP値・HSP値と応用例
2.5 SP値・HSP値に及ぼす温度と圧力の影響
2.6 SP値・HSP値の求め方による相違
３．粒子表面のSP値・HSP値の求め方
3.1 インバースガスクロマトグラフィー法
(1) 原理と測定法
(2) 様々なサンプルへの適用例
3.2 低磁場パルスNMR法
(1) 原理と測定法
(2) 表面修飾度合いの測定
3.3 凝集・沈降法
(1) 多架遠心分離装置を用いた分散濃度法
(2) 重力および遠心場における界面沈降速度法
(3)繊維状材料の接触角法による測定
【演習問題・添削】
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第２講 粒子分散系の分散・安定化に必要な要件
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【講座主旨】
分散系調製では、ぬれ・分散化だけでは駄目で、静電反発作用や立体反発作用による安定化が不可欠です。ぬれ/分散化のためのSP値・HSP値や表面エネルギーの活用例と、表面エネルギーの測定法、およびポリマーブラシによる効果的な立体反発作用について説明します。
【プログラム】
１．ぬれ/分散化に必要な要件
1.1 ぬれ/分散化のためのSP値・HSP値の活用
(1) ぬれ径とぬれ張力（wetting tension）
(2) Hansen球を用いたぬれ/分散化の評価
(3) Teas線図を用いた二成分溶媒の最適混合率の決定
1.2 ぬれ/分散化のための表面エネルギーの活用
(1) 表面エネルギーとその成分分け
(2) 付着仕事と界面張力
(3) 浸漬ぬれ・拡張ぬれとwetting envelopeによる溶媒選択
1.3 表面エネルギーと成分項の測定法
(1) インバースガスクロマトグラフィー法
・表面自由エネルギーと酸塩基項
・表面不均一性
(2) 接触角法
・両面接着テープ（adhesive tape）法
・薄層浸透（thin layer wicking）法
1.4 低磁場パルスNMR法によるぬれ性の評価
２．安定化に必要な要件
2.1 van der Waals引力とHamaker定数
(1) 様々な形状の粒子間van der Waals引力
(2) Hamaker定数と有効Hamaker定数
2.2 DLVO理論と静電反発作用による安定化
(1) 粒子表面の帯電機構と電気二重層
(2) ゼータ電位と測定法
(3) 静電反発エネルギーとポテンシャルエネルギー曲線
2.3 高分子分散剤を用いた立体反発作用による安定化
(1) 混合効果・体積制限効果とHVO理論
(2) ポリマーブラシによる立体安定化とAdG理論
(3) 静電立体反発作用
(4) 分散剤の最適添加濃度と枯渇現象
2.4 非DLVO力と相互作用力の測定
(1) 枯渇引力と枯渇反発力
(2) 溶媒和力
(3) 疎水性引力
３．微粒子の大きさ，分布および形状
3.1 粒子径の定義
3.2 粒度分布の表し方と測定法
3.3 平均粒子径の求め方
3.4 粒子形状の表し方
3.5 比表面積の測定法
【演習問題・添削】
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第３講 分散剤選択および表面修飾と評価法
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【講座主旨】
工業的な分散系調製では、分散剤の添加あるいは粒子の表面修飾、およびそれら両方が不可欠です。分散剤/界面活性剤の種類と働きを述べ、どう活用すれば溶媒や樹脂中における分散安定化に寄与できるか、SP値・HSP値、表面エネルギーおよび酸塩基度をもとに説明します。
【プログラム】
１．高分子分散剤の働きと選択指針
1.1 高分子分散剤の選択指針
(1) 分散剤の種類と最適構造
(2) 最小吸着層厚さと最適分子量
(3) 相互作用パラメータと分散剤の良溶媒の選択
1.2 高分子分散剤の吸着特性
(1) 粒子、分散剤および溶媒間のHSP値の最適バランス
(2) 酸塩基相互作用パラメータによる最適分散剤の選択
(3) 粒子および分散剤の酸塩基度の測定
・インバースガスクロマトグラフィー法
・金属酸化物の等電点と酸塩基性
・中和滴定法
・分散剤の酸価とアミン価
1.4 チキソ（粘弾性調整）剤
(1) チキソ剤の役割
(2) チキソ剤の種類と応用
２． 粒子の表面修飾と評価法
2.1 表面修飾のための物理化学的方法
(1) 酸化法
(2) 照射法
(3) マイクロカプセル法
2.2 界面活性剤の種類と活用法
(1) HLB値とその求め方
(2) 吸着特性と表面修飾への応用
・単分子吸着層による親水化・疎水化
・二層吸着膜による分散安定化
2.3 自己組織化単分子膜による表面修飾
(1) 脂肪酸の化学吸着による修飾と応用例
(2) カップリング反応による修飾と応用例
(3) 表面グラフト反応による修飾と応用例
2.4 SP値・HSP値による表面修飾の評価例
(1) 界面活性剤を用いた高熱伝導性樹脂の調製
(2) CNTコンポジットにおけるHSP値の応用
(3) PPコンポジットにおけるHansen球の応用
(4) レジンコンクリートにおけるTeas線図の応用
2.5 表面エネルギーに基づく表面修飾の評価例
(1) wetting envelopeによる膜表面の修飾評価
(2) 付着仕事によるフィラー密着性の評価
(3) ポリマーブレンドの構造とフィラー局在性
2.6 酸塩基性に基づく表面修飾の評価例
(1) CNFの表面修飾とコンポジットの強度
(2) カーボンブラック塗料の調製
(3) 自動車用塗料の分散性
３．粒子分散系の分散安定性評価法
3.1 フロック径法
(1) 粒度ゲージ法
(2) 超音波スペクトロスコピー法
3.2 凝集・沈殿法
(1) 界面沈降速度法
(2) 毛管吸引時間（CST）法
3.3 レオロジー法
(1) 流動曲線とヒステリシスループ
(2) チクソトロピーと降伏応力
(3) スラリーの動的粘弾性
【演習問題・添削】
