山口大学　名誉教授　大佐々　邦久 氏
【講師紹介】

　溶解度パラメータ（SP値）は、“Like seeks like”「同気相求む」が表すように異種材料間の親和性/類似性の尺度です。したがって、SP値が同程度の材料同士は、よく溶け、よくぬれ、よく付きます。SP値はもともと分子間力由来の値ですから、どの分子間力の成分に重点を置くかの違いでいくつかの定義があり、最も広く採用されているのは、ハンセンらが提唱した3DSP値、いわゆるHSP値です。
　本講座では、第一講でSP値の由来と様々な利用法、および化合物や粒子のSP値を計算や実測で求める方法を説明します。第二講では、溶媒、高分子や粒子の様々な組み合わせからなる複合材料、すなわちソルベントブレンド／高分子溶液、ポリマーブレンドの溶解性／相分離性、およびポリマーコンポジットにおけるフィラーの付着性/分散性の制御法と応用例を取り上げます。第三講では、粒子分散液やキャピラリー懸濁液における分散剤、チキソ剤や表面改質法などの選び方について、多くの例題と事例を踏まえ基礎から解説します。

 第1講 　溶解度パラメータの基礎と求め方

　化合物のHSP値はたいてい原子団寄与法で簡単に計算でき、ソフトもありますが、課題は計算法により値に違いが出ることです。実測法では、化合物の溶解/膨潤性や粒子の凝集・沈降性を測定し、ハンセン球による図解法あるいは拡張ハンセン法による数値解法で求める方法が主です。本講では、これらの手法と適用限界や長所・短所を取り上げます。

【習得できる知識】
　・SP値・HSP値の基礎と利用法
　・原子団寄与法によるSP値・HSP値の推算と適用限界
　・化合物，粒子や気体のSP値・HSP値の測定法
　・温度の影響

１．SP値・HSP値の基礎
　1.1 分散系の熱力学と溶解度パラメータ
　　1.1.1 溶解度パラメータとギブスエネルギー変化
　　1.1.2 ヒルデブランドのSP値（１D）と相互作用パラメータ
　　1.1.3 ハンセンのSP値（HSP値，３D）
　1.2 HSP値の図示化とHSP距離（ハンセンプロット，テアーズ線図）
　1.3 モル凝集エネルギーと分子間相互作用力
　1.4 4DSP値とEED（交換エネルギー密度）
 
２．化合物のSP値・HSP値の計算法
　2.1 物性定数からの計算
　2.2 原子団寄与法による計算
　　2.2.1 フェドース法
　　2.2.2 バンクレベレン・ホフティザー法
　　2.2.3 ホイ法
　　2.2.4 ステファニス・パナイオトゥ法
　　2.2.5 HSP値計算のための市販ソフト
　　2.2.6 数値計算法（COSMO，AI）の新しい流れ
 
３．化合物のSP値・HSP値の測定法
　3.1 化合物の種類と測定法の選択
　　3.1.1 濁点滴定法
　　3.1.2 ハンセン球とダブルハンセン球の利用
　　3.1.3 インバースガスクロマトグラフィー法
　　3.1.4 拡張ハンセン法と数値解析
　3.2 計算法・測定法によるSP値・HSP値の違い
　3.3 気体のSP値・HSP値
　3.4 SP値・HSP値に及ぼす温度や圧力の影響
 
４．粒子表面のSP値・HSP値の測定法
　4.1 粒子径や種類の違いによる測定法の選択
　4.2 インバースガスクロマトグラフィー法
　4.3 低磁場パルスNMR法
　4.4 凝集・沈降法
　　4.4.1 重力沈降法
　　4.4.2 遠心沈降法
　　4.4.3 フロック径法
　4.5 接触角とぬれ張力
 
参考文献
付表集

□ 演習問題・添削 □

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 第2講 　高分子複合材料の相分離性の制御と材料開発例

　溶媒、高分子および粒子の様々な組み合わせからなる複合材料の調製では、溶解性や相分離性が主な課題であり、それらの現象の解明を目的にSP値が提案されたともいえます。工業的には、むしろ溶解性や相分離性を逆手にとり、様々な新規材料が開発されています。

【習得できる知識】
　・ソルベントブレンドの相分離性と応用例
　・高分子複合材料の溶解性/相分離性の制御と応用例
　・樹脂中のフィラー分散性の制御と応用例
　・フィラーの表面改質法

１．ソルベントブレンド/高分子複合材料の相分離性の制御と応用
　1.1 分散系の不安定性
　1.2 ソルベントブレンドの相分離性と応用例
　　1.2.1 抽出操作とグリーン抽剤の選択
　　1.2.2 ペロブスカイト太陽電池における貧溶媒析出法
　1.3 高分子溶液の相分離性と応用例
　　1.3.1 マイクロカプセル
　　1.3.2 高分子エアロゲル
　　1.3.3 ナノファイバー
　1.4 ポリマーブレンドの相分離性と応用例
　　1.4.1 ポリマー改質アスファルト
　　1.4.2 メンブレンコンタクター
　　1.4.3 ３Dスキャフィールド
 
２．ポリマーコンポジットにおける付着/分散性の制御と応用
　2.1 付着と接着の基礎
　2.2 SP値差による評価
　　2.2.1 PETの剥離強度
　　2.2.2 高電導材料におけるSWNTの分散性
　　2.2.3 高熱伝導材料の開発
　2.3 HSP距離による評価
　　2.3.1 コア/シェルナノ粒子包埋強靭化材料
　　2.3.2 インクジェットプリンターのノズル汚染
　2.4 ハンセン球/テアーズ線図による評価と応用例
　　2.4.1 Liイオン二次電池の高性能負極材料の開発
　　2.4.2 レジンコンクリート
　　2.4.3 ポリプロピレン複合材料
 
３．相互作用パラメータ（χパラメータ）の求め方
　3.1 融点降下法
　3.2 界面現象法
　3.3 小角Ｘ線散乱法
　3.4 シミュレーション法
 
４. 粒子の付着/分散性改善のための表面改質法
　4.1 表面改質の目的と手法
　4.2 界面活性剤の種類と利用法
　　4.2.1 界面活性剤とHLB値
　　4.2.2 無機/有機複合粒子
　　4.2.3 二層吸着膜による分散安定化
　4.3 カップリング反応による表面改質法
　　4.3.1 膜内包埋粒子の分散性
　　4.3.2 多面体シルセスオキサン（POSS）の応用
　4.4 表面グラフト重合反応による表面改質法
　　4.4.1 Grafting-from法とGrafting-to法
　　4.4.2 ZnO包埋シリコン膜
 
参考文献

□ 演習問題・添削 □

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 第3講 　粒子分散液の分散安定化と分散剤選択および分散安定性試験法

　粒子分散液の不安定化の原因は複雑で、コントロールも難しく、一筋縄ではいかない分散系の代表ですから、用途に合わせた安定性の制御が欠かせません。本講では、水中および有機溶媒中における静電反発作用のみならず、静電立体反発作用や立体反発作用、特にポリマーブラシによる安定化について詳述します。また最近のリビングラジカル重合法に基づく高性能分散剤の開発例、および貯蔵安定化剤についても取り上げます。

【習得できる知識】
・静電反発および立体反発安定化機構
・分散剤の働きと選択指針
・貯蔵安定化剤の働きと選択指針
・分散安定性試験法

１．粒子分散液の分散安定化機構
　1.1 粒子分散液の調製工程
　1.2 ぬれ/分散化の評価と良溶媒選択
　1.3 粒子間に働く相互作用力
　　1.3.1 フアンデルワールス力
　　1.3.2 ハマカー定数と有効ハマカー定数
　　1.3.3 枯渇力と疎水性引力
　1.4 静電反発力とDLVO理論
　　1.4.1 粒子表面の帯電機構と電気二重層
　　1.4.2 ゼータ電位と測定法
　　1.4.3 静電反発作用とポテンシャルエネルギー曲線
　　　・水中における静電反発作用と安定度比
　　　・有機溶媒中における静電反発作用と安定度比
　1.5 分散剤による立体反発安定化
　　1.5.1 高分子分散剤の保護作用と立体反発力
　　1.5.2 ポリマーブラシモデルによる立体反発安定化
　　1.5.3 自己組織化単分子膜とポリマーブラシの形成
　　1.5.4 静電立体反発力とイオン性高分子分散剤
　　1.5.5 高分子分散剤の最適添加濃度
 
２．分散剤の働きと選択指針
　2.1 分散剤の種類と構造
　　2.1.1 界面活性剤タイプ
　　2.1.2 高分子タイプ
　2.2 高分子分散剤の選択指針
　　2.2.1 分散剤構造：ブロック型，くし型
　　2.2.2 新規高性能分散剤の開発と応用例
　　2.2.3 高分子分散剤の溶解/伸張性と相互作用パラメータ
　2.3 分散剤の吸着特性
　　2.3.1 吸着等温線と吸着量の測定
　　2.3.2 電位差滴定法による酸価/アミン価の測定
　　2.3.3 インバースガスクロマトグラフィー法
　2.4 SP値を用いた分散剤の選択指針
　　2.4.1 溶媒，分散剤，および粒子間の最適SP値バランス
　　2.4.2 ダブルハンセン球を用いたCBの最適分散剤の選択
　　2.4.3 4DSP値を用いた最適バインダー（分散剤）の選択
 
３．貯蔵安定化剤の選択
　3.1 架橋分散剤の種類と選択
　3.2 キャピラリー懸濁液と第二流体の選択
　　3.2.1 高電導・高伝熱材料
　　3.2.2 水電解用電極材料
　3.3 チキソトロピーとチキソ剤の選択
　　3.3.1 チキソトロピーと測定法
　　3.3.2 チキソ剤の種類と選択
 
４．粒子分散系材料の分散安定性試験法
　4.1 撹拌/混錬操作
　4.2 分散剤の一括添加と分割添加
　4.3 湿潤点・流動点
　4.4 凝集・沈降法
　4.5 レオロジー法
　　4.5.1 流動曲線と流動構成式
　　4.5.2 降伏応力とSP値
　　4.5.3 動的粘弾性
　4.6 小角Ｘ線散乱法
　4.7 低磁場パルスＮＭＲ法
 
おわりに
参考文献

□ 演習問題・添削 □
 

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