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分散剤 界面制御  書籍

No.1668

 
☆目的に合った分散剤を探すには、この1冊! 使用時のトラブル対策から、効果測定まで!

分散安定化のための 界面制御技術 便覧

〜分散剤の条件設定とトラブル対策事例〜

発 刊 2012年3月   体 裁 B5判 488頁   定 価 84,000(税抜)

■ 本書のポイント(こんな疑問、問題点に迫ります)
◎ 分散への影響因子理解し、表面処理・分散剤の選択/設計指針を身につける!

◎ 『分散影響因子』 『処理手法便欄』 『ケーススタディ』 『処理効果の評価』を掲載

◎ 経験で行っていた使い方を理論的に見返すためにも!

▽▽▽何を基準に選べばよいの?

  →ゼータ電位 ぬれ  DLVO理論  HLB  立体反発  SP値 酸・塩基 吸着  
  →分散質、溶媒に合わせた上手な選び方、使い方は?
 

▽▽▽条件設定とトラブル対策とは?

   →添加のタイミングは? 温度、時間設定は? 
   →未反応物、不純物、水分、表面状態が添加剤、分散へ与える影響とは?


▽▽▽処理剤は本当に効いているの?
      
  →表面のキャラクタリゼーション、処理層の形状、被覆量と特性、、、
  →各種測定・評価のポイントと豊富な事例、データを掲載!

 
■ 執筆者【敬称略】
(株)KRI 田淵 穣 兵庫県立大学 鈴木 道隆
首都大学東京 武井 孝 新日本製鐵(株) 大石 浩
ビックケミー・ジャパン(株) 若原 章博 大阪工業大学 飯田 健郎
弘前大学  沢田 英夫 大塚電子(株)  中村 彰一
山口大学 大佐々 邦久 東京工業大学 扇澤 敏明
岡山県工業技術センター 光石 一太 東京農工大学 神谷 秀博
関西大学 芝田 隼次 東京理科大学 大島 広行
京都工芸繊維大学 山田 保治 東亞合成(株) 神戸 慎哉
長崎大学 吉永 耕二 日光ケミカルズ(株) 田端 勇仁
三重大学大学院  川口 正美 日本ペイント(株) 郷司 春憲
上智大学 小駒 益弘 武田コロイドテクノ・コンサルティング(株) 武田 真一
 
■ 目 次 

◆ 第1章 分散への影響因子とその測定

 1節 分散に影響する因子とその測定法

1 ゼータ電位の測定とゼータ電位の役割
1.1ゼータ電位の測定法
1.2 ゼータ電位測定による分散の評価 (凝集・分散の制御)
1.3 安定化の要因
1.4 凝析価と凝析力
1.5 塩析と離液順列
1.6 保護作用と増感
1.7 異粒子間の凝集 (ヘテロ凝集)
2 ぬれの測定と分散現象の関わり
3 DLVO理論
3.1 粒子間に作用するエネルギー
3.2 静電的斥力 3.3 ファンデルワールス力
3.4 粒子間に作用する全相互作用エネルギー
4 粒子の荷電の原因
4.1 イオン結晶性の粒子
4.2 金属酸化物粒子
4.3 表面官能基をもつ粒子
5 HLBの基礎と界面活性剤の用途
6 添加剤と不純物の分散への影響
6.1 親水性高分子物質
6.2 界面活性剤の性質
6.3 ミセルの形成と臨界ミセル濃度
6.4 臨界ミセル濃度の測定法
6.5 湿潤作用と浸透作用
6.6 その他の作用
7 粒子径測定による分散性の評価
7.1 フルイ分け法
7.2 顕微鏡法
7.3 レーザー散乱法
7.4 コールタ・カウンタ法
7.5 沈降法
7.6 透過法
8 粒子径の表現と粒度分布曲線 
9 沈降速度と沈降体積の測定
10 粘度および降伏応力の測定 
11 透過率の測定


 2節 DLVO理論と粒子間静電的相互作用ポテンシャルの制御

1 界面における電気現象
1.1 界面電氣の発生
1.2 ゼータ電位
1.3 ゼータ電位の測定
1.4 金属酸化物のゼータ電位
2 静電的反発力とvan der Waals引力
3 粒子間静電的相互作用ポテンシャルの制御
3.1 電解質の濃度とSchulze.Hardy則
3.2 表面電位による制御   
3.3 分散剤による制御
4 異種粒子間の凝集・分散
5 非極性溶媒中における粒子間全静電的ポテンシャル


 3節
 立体的反発作用による分散安定化

1 混合効果および体積制限効果  
2 高分子と溶媒との相溶性
3 溶媒-高分子間相互作用パラメータ 
4 高分子の吸着特性


 4節
 ゼータ電位の測定と分散との相関

1 帯電粒子周囲の電位分布と拡散電気二重層
2 電気泳動移動度測定による微粒子のゼータ電位の評価
3 微粒子間の静電反発エネルギー
4 微粒子間の全相互作用のエネルギー


 5節
 表面エネルギーの測定と分散との相関

1 分子間のvan der Waals引力
2 分散系のもつ大きな表面自由エネルギー
3 微粒子間のvan der Waals引力とHamaker定数
4 Hamaker定数と表面張力 5 Hamaker定数の実測値と理論値


 6節
 各種表面処理・改質剤の性質と吸着現象

1 界面の性質 
1.1 吸着とは
1.2 吸着現象の発見
1.3 吸着現象の応用分野
2 界面活性剤の性質
2.1 界面活性剤の性質    
2.2 ミセルの形成と臨界ミセル濃度
2.3 臨界ミセル濃度の測定法    
2.4 臨界ミセル濃度の変動
2.5 界面活性剤の溶解性
2.6 可溶化現象
2.7 湿潤作用と浸透作用
2.8 乳化現象
2.9 起泡作用
2.10 洗浄作用
2.11 粉体の濡れ性
2.12 接触角の測定
2.13 界面活性剤の分類と化学構造
3 吸着現象
3.1 液体.気体界面 3.2 固体.気体界面
3.3 固体.気体界面(2) 3.4 溶液中からの溶質の固体への吸着
3.5 物理吸着と化学吸着 3.6 粉体の表面積の推算
3.7 ケルビン(Kelvin)式


 7節
 SP値による分散性と表面処理の効果

1 SP値による微粒子分散性の評価
1.1 溶解度パラメーター 
1.2 溶媒の種類とvan der Waals引力
1.3 分散性の評価  
1.4 他の物性との相関性とその利用
2 水相中での無機粉体の分散剤状態評価と測定事例
2.1 微粒子の凝集・分散挙動におよぼすポリアクリル酸の効果
 ・試料と分散性の評価  
 ・分子量と添加量による凝集と分散
2.2 水中でのマグネタイト微粒子の凝集・分散
 ・メジアン径とゼータ電位
 ・メジアン径と吸着量
 ・表面での界面活性剤の吸着状態
3 有機溶媒中での無機粉体の分散状態評価と測定事例
3.1 BaTiO3のトルエンおよびエタノールの混合溶液中での分散
 ・試料と分散性の評価 
 ・アルキルリン酸エステルによる分散
3.2 直鎖飽和脂肪酸による磁性酸化鉄の分散安定化
 ・流動特性におよぼす含水率、添加量、鎖長の影響
 ・脂肪酸のγ.Fe2O3に対する吸着形態
 ・流動特性におよぼす脂肪酸の添加量の影響


 
8節 酸・塩基性の測定と分散安定化への応用

1 酸・塩基性
2 溶媒のドナー数およびアクセプタ数
3 高分子の酸価およびアミン価
4 固体表面の酸塩基性
4.1 酸点・塩基点
4.2 滴定法による固体の酸・塩基測定
4.3 湿潤熱・吸着熱法
4.4 ぬれ特性による酸・塩基度の評価と溶媒の選択
4.5 逆相ガスクロマトグラフィーによる酸・塩基パラメータの決定
5 高分子の吸着特性  
5.1 高分子の吸着構造


 9節 界面活性剤のHLB値の測定と分散安定化への応用

1.HLB値とは
2 HLB値の求め方
2.1 Griffin法
2.2 Davis法
2.3 有機概念図から求める方法
2.4 実験から求める方法
3.界面活性剤の分散安定化への応用
3.1 表面張力の低下   
3.2 固/液界面への吸着と表面改質
 ・固体表面の極性       
 ・固体表面の電気的特性



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◆ 第2章 各種表面処理と条件設定・トラブル対策

 1節 粒子表面の改質による液中での凝集・分散挙動の設計

1 粒子凝集・付着に関する粒子間相互作用制御の必要性
2 液中での分散制御のための基礎概念
3 静電的な作用を期待した表面改質と分散設計法の基礎
4 立体障害的な作用を期待した表面改質法


 2節 in-situ合成法による表面設計した粒子の製造法

 3節 表面改質による気相粒子、乾燥粉体の
     付着・流動性、及び液体再分散性の制御


 4節 分散剤の選び方

1 粒子表面への濡れと吸着
2 湿潤分散剤の構造
3 分散安定化メカニズム 
4 コントロール重合による湿潤分散剤


 5節 高分子分散剤の設計・高機能化・評価法

1 高分子分散剤の概要
1.1 低分子分散剤と高分子分散剤
1.2 分散工程における高分子分散剤の役割
2 高分子分散剤の設計
2.1 顔料への吸着 2.2 媒体への親和
2.3 分散時の斥力
3 高分子分散剤の高機能化
3.1 分子量・組成分布の制御 3.2 分岐変性
3.3 グラフト・分極変性
4 分散状態の評価法・分散剤使用量の最適化
4.1 分散状態の評価
4.2 添加量の最適化
 ・粘度測定 ・沈降安定性評価


 6節 高分子分散剤によるスラリーの分散安定化の制御

1高分子分散剤の固体粒子への吸着
2高分子分散剤の吸着した固体粒子の分散安定化


 7節 高分子による表面処理技術

1 高分子による処理
1.1 表面での反応
1.2 表面での重合
 ・ラジカル重合
 ・イオン重合
2 高分子分散剤


 8節 フルオロアルキル基含有オリゴマー/シリカの調製

1 フルオロアルキル基含有オリゴマー/シリカナノ粒子の調製
2 800 ℃において不燃性および可燃性を示す
  フルオロアルキル基含有オリゴマー/シリカナノコンポジットの開発


 9節 ナノ粒子の表面処理技術に必要な条件と考え方
          〜ゾルゲル法 機械的分散処理〜


1 分散の必要性
2 ゾルゲル法
3 機械的分散処理


 10節 シランカップリング剤のメカニズムと表面処理技術

1 反応機構
2 シラン剤の加水分解と縮合反応
3 シラン剤によるフィラーの表面処理技術
3.1 乾式混合手法
3.2 高速撹拌手法
3.3 湿式混合手法
3.4 スプレードライ法
3.5 超臨界流体法
3.6 インテグレルブレンド法
4 シラン剤の分析手法
5 未反応シラン剤の有無と複合材料の特性
5.1 熱硬化性樹脂の場合
5.2 熱可塑性樹脂の場合


 11節 シランカップリング剤を用いた表面化学修飾

1 シランカップリング剤
2 表面化学修飾
3 加水分解触媒およびpH
4 処理温度
5 撹拌速度・処理時間
6 シランカップリング剤の種類および添加量
7 ナノコンポジットの作製


 12節 その他のカップリング剤

1 チタネート系カップリング剤
1.1 チタネート剤の作用機構
1.2 チタンアルコキシドの特性
1.3 表面処理装置によるカップリング処理
2 ジルコニウム系カップリング剤
3 表面処理フィラー特性評価
3.1 粒度分布  
3.2 接触角   
3.3 沈降体積  
3.4 湿潤熱


 13節 大気圧プラズマによる粉体の表面処理と水中分散性改善

1 粉体処理実例と評価
1.1ポリマー粉体のバルク表面改質  
1.2 PE表面の酸化
1.3 実験
1.4 化学修飾法  
1.5 結果と考察  
1.6結論
2 ポリエチレン粉体のPEG薄膜形成
2.1 PEG吸着薄膜形成 2.2 PEG薄膜架橋化
2.3 PEG薄膜の濡れ性評価 2.4 結論
3 化粧品原料用有機、無機顔料超微粉体への
               大気圧プラズマによるシリカ薄膜堆積
3.1実験
3.2 結果と考察
3.3 結論


 14節 高分子相溶化剤の設計法と実用化例

1緒言
2相溶化剤の設計法
2.1 ブロック・グラフト共重合体を応用した相溶化剤の設計法
2.2.ランダム共重合体を応用した相溶化剤
3具体的な相溶化設計法と応用例
3.1 ブロック鎖をリアクティブプロセシングの
                     反応基に応用した相容化技術


 15節 最近の乳化技術の課題と乳化剤の選択法

1 液晶・ゲルの関与した乳化技術
1.1 液晶・ゲルの関与した乳化技術の種類と概要
1.2 乳化技術各論
2 高分子乳化剤による乳化
2.1 高分子乳化剤  
2.2 高分子乳化剤の応用




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◆ 第3章 ケースに応じた上手な使い方


 1節 ナノ粒子を安定的に分散させるには

1.ナノ分散系の特徴
1.1 表面エネルギー
1.2 表面改質による表面エネルギー制御
2.金属ナノ粒子の液相合成における分散剤の役割
2.1 自己組織化単分子膜
2.1 全静電的相互作用ポテンシャル
2.2 分散安定化に及ぼす固体濃度の影響
3 静電的反発作用による分散安定化


 2節
 処理剤で粒子間引力を弱めるには?

1.ヘテロ分散系(異種粒子混合系)
2.バインダー・分散剤の相溶性
3.ナノ粒子分散系


 3節
 粒子間反発力を強めるための分散剤

1.分散剤の働き
1.1 分散剤の種類と特徴
1.2 分散剤の構造
2.静電的反発力と分散剤の選択
3.立体的反発力と分散安定化剤の選択


 4節
 分散剤の吸着したスラリーによる乳化作用

1.エマルションの基礎
2.Pickeringエマルションの基礎
3.分散剤を吸着したスラリーで調製したPickeringエマルション


 5節
 様々な有機溶媒に分散可能な
    高機能アニオン性界面活性剤を用いた分散制御

 6節
 溶媒極性に対応した複数種のシランカップリング剤表面修飾法

 7節
 求めるスペックに合わせた反応条件の最適化

1 シラン剤の使用目的
2 シラン剤の反応に及ぼす各種要因
2.1 フィラーとシラン剤との反応に及ぼす溶媒の影響
2.2 シラン剤によるフィラーの被覆性
2.3 フィラーに対するシラン剤の吸着に及ぼすpHの影響
2.4 樹脂との作用に及ぼす臨界表面張力の影響
2.5 フィラー表面の水分の影響
2.6 フィラーの熱処理温度とシラン剤の固着性
2.7 シラン処理に及ぼす表面処理剤の濃度の影響
3 シラン処理フィラーの特性評価
4 樹脂改質剤としてのシラン剤の応用


 8節
 インテグラルブレンド法における前処理方法

Q1.インテグラルブレンド法に使用されるフィラーは,どんなもの
Q2.使用する処理剤には,どのようなものがあるか.
Q3.実施する際の長所・短所はどのようなものであるか.
Q4.液状樹脂を用いた場合,配合手法はどのようにするか.
Q5.ガラス繊維織物強化熱硬化性樹脂に対するシラン剤の
      インテグラルブレンドの効果の程度はどのようであるか.
Q6.液状樹脂を取り扱うに際して,樹脂に対する
        最適なシラン剤の組合せの紹介例を示して欲しい.
Q7.シラン剤のマスタバッチを使用する際の留意点について.
Q8.嵩高フィラーにおける乾燥条件の最適化はあるか.
Q9.ミキサーを用いて,シラン剤/フィラー混練の留意点は何か.
Q10.樹脂塗料/フィラー/チタネートの組合せ代表例は.
Q11.二軸押出機において、樹脂/フィラーの配合手法と
        複合材料の特性に及ぼす影響はどのようになるか.
Q12.ニーダーにおいて,樹脂/ゴム/フィラーの配合手法と
               材料特性との関連性はどのようになるか.
Q13.押出機を用いたポリオレフィンとシラン剤のグラフト反応に 
    ついて,インテグラルブレンドの効果はどの程度であるか.


 9節
 充填性、流動性に対する粒子表面状態の影響とは?

1.充填性、流動性におよぼす粒子表面凹凸状態の影響
2.粉粒体の充填性におよぼす粒子表面疎水化の影響


 10節
 顔料分散のための分散剤の設計技術とは?

1 顔料分散と界面制御
2 酸塩基相互作用
3 疎水性相互作用
4 顔料分散剤の構造
4.1 非水系、水系での顔料分散剤の設計技術
5 顔料分散剤による色安定性の改良


 11節
 ポリマーをうまくブレンド・アロイ化するには?

1相溶系
2非相溶系

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◆ 第4章 表面処理の効果と分散性評価


 1節 表面処理の効果と分散性評価

1 粒子径およびゼータ電位測定法
1.1 粒子のブラウン運動と動的光散乱法
1.2 ゼータ電位と電気泳動レーザードップラー法
2 分散剤効果の評価
2.1 pH 2.2 陰イオン性界面活性剤
2.3 無機電解質
2.4 陰イオン性高分子電解質
2.5 陽イオン性界面活性剤   
2.6 吸着時間の効果


 2節 表面キャラクタリゼーションの評価技術

1.シランカップリング剤の分析・解析法
2.シランカップリング剤の反応分析
3.シランカップリング剤の反応状態分析
3.1 赤外分析法(FT.IR)
3.2 核磁気共鳴(NMR)
3.3 原子間力顕微鏡(AFM)
3.4 X線光電子分光法


 3節 表面改質基の定性・定量

1.熱重量分析法   
2.元素分析法 
3.赤外吸収スペクトル法
4.固体核磁気共鳴吸収スペクトル法  
5.X線光電子分光法


 4節 シランカップリング剤処理層の形態と分散への応用

1.加水分解時のpHとシランカップリング剤層の層構造
2.シランカップリング剤による無機フィラーの表面修飾
2.1 構造と界面の接着性    
2.2 処理法と表面への被覆量
2.3 シランカップリング剤の構造と材料の力学特性
3 被覆したシランカップリング剤の層構造の影響
3.1 被覆量と力学特性     
3.2 被覆層の構造と力学特性


 5節 液中粒子表面のキャラクタリゼーション法

1.電位差滴定法による粒子表面の
    酸・塩基的特性と表面電荷密度の評価
2.ゼータ電位測定による微粒子/溶媒界面の電気化学的特性評価
2.1無機微粒子・ナノ粒子のゼータ電位測定
2.2 凝集に対する安定性とゼータ電位
2.3 pHシフト法による分散安定化とin situゼータ電位評価
2.4 非水系濃厚分散スラリーの分散・凝集とゼータ電位の関係
2.5 非水系溶媒の調製.極性と溶解性および溶媒の混和性.
2.6非水系溶媒の性質と帯電機構.極性溶媒と無極性溶媒中での電離.
2.7 非水系極性溶媒中での帯電機構
2.8非水系極性溶媒中での帯電機構
2.9水系極性溶媒中での帯電機構
3.遠心沈降分析装置を活用した迅速多検体粉体表面濡れ性評価法
3.1 多検体遠心沈降分析法の原理と測定装置
3.2多検体遠心沈降法による濡れ性評価の応用例



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