第9回分散凝集科学技術講座 分散・凝集のすべて 2022.09.02
近年、ナノからミクロンオーダーの微粒子・液滴を含むコロイド分散体が日々開発されていますが、その一方で、分散性や分散安定性の評価、あるいは分散制御において、様々な課題が山積しつつあります。特に濃厚分散系の分散・凝集状態のハンドリングにおいては、その解析やトラブルシューティングが研究者・技術者にとって悩みの種となっています。近年では、関連業界も拡大し、化粧品・トイレタリー製品や食品、塗料等は勿論のこと、ファインケミカルや電池、有機ＥＬ等のエレクトロニクス関連分野においても、分散性制御と評価が必須のスキルとなってきています。このような状況下、現場の研究者・技術者の方々からは、「何処へ行けば必要な情報やノウハウを入手できるのか」という質問にお応えして、分散・凝集に関連する様々な分野と技術の講演を集めて本講座「分散・凝集のすべて」を企画しました。初学者の方からエキスパートの方まで様々な分野とレベルの皆様のために豪華講師陣をお招きしております。この分野の研究・技術開発等でお困りの皆様の御参加を、心よりお待ち申し上げます。
実用系ではインクや塗料だけにとどまらず、様々な応用分野で分散凝集現象がキーテクノロジーとなっている。本講では、現状の実用系と基礎研究との関連を整理し、今後の課題について解説する。
疎液性粒子の分散・安定性に対するDLVO理論では、粒子分散系は準安定状態にあり、粒子の凝集は不可逆過程とみなされる。二つの粒子間のファンデルワールス引力と静電斥力をもとに分散系の安定性が評価される。ここで、ハマカー定数（凝集促進因子）とゼータ電位(分散促進因子)が本質的な役割を演じる。本講演では、DLVO理論の発展を振り返り、その現状と課題について解説する。
Hansen溶解度パラメータ（HSP）は高分子-溶媒間、高分子-高分子間などの相溶性評価、ナノ粒子・微粒子の溶媒中での凝集・分散性評価などに広く用いられています。本講演では、微粒子・ナノ粒子表面のHSP値の測定手法であるHansen溶解球法の概説および界面活性剤、イオン液体のHSP値（2球）についても解説いたします。
産業界では粒子は水、油、エマルションまたは樹脂などの他成分と混合して利用する場合が多く、粒子分散は重要な技術となっている。また、あるがままの粒子では粒子表面で吸着や触媒反応などが起って混合系を劣化させるなどの悪影響を与える場合がある。このような場合には粒子を不活性化させ、望みの系に分散しやすい表面処理を行う。本講演では粒子にとって重要な粒子分散と表面処理の基本的な考え方と具体例について述べる。
塗料やインクなどの濃厚な固体粒子分散系では、大きなハマカー定数、異種電荷粒子の共存、夾雑イオンの存在などの理由で、高分子吸着による分散安定化が重要である。このための高分子と粒子との親和性の考え方や評価方法、分散剤分子設計について概説する。また、低表面張力粒子の水性系での分散では、水性媒体に対するぬれの確保が重要であり、このための着眼点を示す。
分散や凝集の状態を調べる手法として、動的光散乱(DLS)は簡便なうえにサイズ分布も測定できるため広く普及しています。その反面、データの再現性が悪く測定するたびに違う結果が出る、電子顕微鏡観察の結果とズレがある、などなど、悩みを抱えることも多い手法です。本講座では、それらの原因について、散乱の基礎から説明してゆきます。
高濃度な粒子分散系は擬塑性流動（シアシニング)やダイラタント流動（シアシックニング）などの特徴的な非ニュートン流動を示すが、これらの挙動が工業的なプロセスにおける生産性や品質に大きな影響を及ぼすことから、その制御指針が求められている。これらのレオロジー挙動を支配する液構造は、シリカなどの斥力系粒子の場合とカーボンなどの引力系粒子の場合によって異なることから、それぞれの特徴と制御指針について説明する。
溶液化学が溶液の微視的な側面を探求するのに対し、コロイド界面化学やソフトマター物理学は溶媒を粗視化してソフトな系のメゾスコピック挙動を記述することに優れていると言えるだろう。本講演では、小角・広角散乱法と誘電分光法の分析手法を組み合わせ、「水和水のダイナミクスや界面での対イオン揺らぎ」といった溶液の微視的物性と「ミセル間・膜間相互作用、さらには相挙動」との接点について、最近の応用事例を紹介する。
乳化物の不安定性は界面の不安定性に帰結され、安定化を図るために乳化剤や高分子、粉体などが利用される。本講演では、化粧品における最近の乳化技術動向を概説し、界面活性剤系の特異な自己組織体である“αゲル”を用いた乳化とその特徴を紹介する。
粉体の油剤中への分散性の評価は、経験的・定性的なものが多い。特に化粧品用の紫外線散乱剤などの微粒子は、顕微鏡による観察すらもできない。そこで本セミナーでは、化粧品用微粒子の油剤への分散性を定量的に明らかにする手法について解説する。さらに、制御された微粒子分散系がもたらした新たな化粧品製剤に関する応用事例についても述べる。
講演者の経験が多い銅微粒子・ナノ粒子の合成法の詳細とこれらを用いた低温焼結・高温焼結のためのペースト・インク化について研究室レベルの小規模のものから中規模サイズまでの手法についてこれまでの研究結果を述べるとともに皆さんと議論したい。また、その配線材料として利用法ならびに解析法としての加熱その場観察についても触れる。
リチウムイオン二次電池(LiB)の性能は、その電極構造によって大きく変化するにも関わらず、その起源となる電極スラリー内の内部構造やその形成過程に関しては殆ど議論されていない。本講演では、レオロジー特性を指標として、粉体材料と高分子溶液を混合して作製される電極スラリーの内部構造変化や電極スラリーに特徴的な挙動について考察した事例を紹介する。
部会員30,000 円、日本化学会会員35,000 円、協賛学会員35,000円、
非会員40,000 円、学生（部会員） 8,000 円、学生（非会員） 10,000 円
※ご勤務先が法人部会員の場合は部会員、日本化学会法人会員の場合は日本化学会会員、
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日本化学会 コロイドおよび界面化学部会
E-mail jigyoukikaku_03@colloid.csj.jp