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超臨界流体の最新応用技術
〜環境保全・高分子加工・各種合成反応〜
[コードNo.04NTS100]

■体裁/ B5判 上製函入 344頁
■発行/ 2004年 3月 15日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 45,360円(税込価格)

高機能グリーン溶媒として注目を集める超臨界流体について、グリーンケミストリー、環境保全・リサイクル
技術、材料の製造・加工技術など様々な方面での最先端の応用技術を解説する。
※本書はエヌ・ティー・エス主催「新段階に入った超臨界流体の最新技術―グリーンケミストリーから各種
 産業での応用技術まで―」セミナー(2003年7月)を講演録として編集したものです。

執筆者(執筆順)
新井 邦夫 

榧木 啓人
碇屋 隆雄
生島 豊
岡畑 恵雄
 森 俊明
伯田 幸也
佐々木 満
鈴木 明
大竹 勝人

斎藤 拓
西川 茂雄
 堀 照夫
三島 健司
片田 直樹
生津 英夫

東北大学大学院環境科学研究科環境科学専攻教授/
(独)産業技術総合研究所超臨界流体研究センター長
(独)科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業(さきがけ)専任研究者
東京工業大学大学院理工学研究科・フロンティア創造共同研究センター教授
(独)産業技術総合研究所超臨界流体研究センター流体特性解明チームチーム長
東京工業大学大学院生命理工学研究科教授
東京工業大学大学院生命理工学研究科助教授
(独)産業技術総合研究所超臨界流体研究センター材料合成チーム研究員
熊本大学工学部物質生命化学科助手
(独)産業技術総合研究所超臨界流体研究センタープロセスチーム長
(独)産業技術総合研究所環境調和技術研究部門
高圧流体プロセスグループグループリーダー/主任研究員
東京農工大学工学部有機材料化学科助教授
三井化学(株)研究開発部門機能材料研究所加工技術グループ主任研究員
福井大学大学院工学研究科ファイバーアメニティ工学専攻教授
福岡大学工学部化学システム工学科助教授
花王(株)加工・プロセス開発研究所第1研究室室長
日本電信電話(株)物性科学基礎研究所ナノ加工研究グループリーダー/
主幹研究員

詳細目次
総論 超臨界流体技術の現状と工業化進展への課題
 1. はじめに  2. 超臨界流体とグリーンプロセス   2.1. 地球のエネルギー循環   2.2. 地球の歴史と超臨界状態   2.3. グリーンプロセス技術  3. 超臨界流体の機能とその発現   3.1. 凝集力と拡散力   3.2. 物質の状態   3.3. 溶解度の調整   3.4. 反応場としての超臨界流体  4. 超臨界流体技術の可能性   4.1. 分散型生産への応用   4.2. 家庭用機器への応用  5. 超臨界流体技術の現状   5.1. 超臨界水の利用技術   5.2. 超臨界CO2の利用技術   5.3. 超臨界水酸化技術   5.4. ドライクリーニング   5.5. 溶媒効果から見た超臨界流体研究の現状   5.6. 高温・高圧操作の消費エネルギー  6. まとめ   6.1. 超臨界インキュベーション・コンソーシアム   6.2. 実用化への課題
第1編 超臨界流体とグリーンケミストリー
第1講 超臨界CO2を活用した有機合成反応の新展開  1. はじめに  2. グリーンケミストリー   2.1. グリーンケミストリーの定義   2.2. 超臨界CO2とグリーンケミストリー  3. 超臨界CO2の反応媒体としての特徴  4. 超臨界CO2中における高効率反応   4.1. カルボニル化反応   4.2. 超臨界CO2の水素化   4.3. 水溶性ルテニウム触媒の利用  5. 超臨界CO2を含む多相系反応   5.1. 両親媒性ポリマー担持ルテニウム触媒   5.2. 超臨界CO2と液状基質の二相系反応  6. 超臨界CO2を利用したCO2の化学固定   6.1. NMR装置を使った超臨界CO2中のアミンの挙動観測   6.2. カルバミン酸の付加反応によるウレタン合成   6.3. プロパルギルアミンの反応による環状ウレタンの合成   6.4. CO2とアジリジンの反応   6.5. 超臨界CO2を用いるアジリジンからの環状ウレタンの合成   6.6. 超臨界CO2中における共重合  7. おわりに 第2講 超臨界水を用いた環境調和型合成プロセスの開発  1. はじめに  2. 超臨界水の性質   2.1. 水のイオン積   2.2. ラマン分光法による超臨界水中の水素結合の解析   2.3. 臨界点付近の水素結合   2.4. 水素結合ネットワークの影響  3. ラクタムの合成   3.1. ラクタム合成の工業的意義   3.2. バッチ法によるラクタム合成   3.3. 水熱条件下の加水分解   3.4. 超臨界水マイクロリアクションシステムによるラクタム合成   3.5. マイクロリアクションシステムの問題点   3.6. ラクタムの収率と水のイオン積   3.7. 超臨界水中のプロトンの活性   3.8. ナイロン6のケミカルリサイクルプロセス  4. 不均化反応   4.1. 超臨界水を用いた不均化反応   4.2. 超臨界水の酸触媒およびアルカリ触媒としての機能  5. Heck Coupling反応   5.1. 超臨界水を用いた無触媒Heck Coupling反応   5.2. 塩基の影響  6. まとめ 第3講 超臨界流体中での分子認識と酵素反応  1. はじめに  2. 分子認識の観測法   2.1. 水晶発振子のしくみ   2.2. 水晶発振子の耐水化と高感度化   2.3. 微量天秤としての水晶発振子  3. 核酸塩基間の分子認識   3.1. 核酸塩基間水素結合   3.2. 気相中および液相中の分子認識   3.3. 超臨界流体中の分子認識   3.4. 気相、液体、超臨界流体中の溶媒和  4. 有機溶媒中の酵素反応   4.1. 酵素を有機溶媒に可溶化させる工夫   4.2. 脂質修飾酵素を用いた糖化合物の合成   4.3. 有機溶媒の効果  5. 超臨界流体中の酵素反応   5.1. 超臨界およびCO2超臨界CHF3中の配糖化反応   5.2. 超臨界CHF3中の酵素反応における圧力効果と温度効果   5.3. 超臨界流体中の反応のメカニズム   5.4. 超臨界CHF3中のトリグリセリド合成と不斉選択エステル化  6. まとめ 第4講 超臨界水中での水熱合成反応によるナノ粒子製造プロセス  1. はじめに  2. 超臨界流体を用いた微粒子製造法  3. 超臨界水を用いた水熱合成法の原理と特性   3.1. 超臨界水の物性と水熱合成   3.2. 連続式水熱合成反応装置   3.3. 生成物の粒子形状とメカニズム  4. 超臨界水熱合成法による粒子のサイズ制御   4.1. 粒子サイズ決定因子   4.2. 脱塩効果   4.3. 予熱効果   4.4. 混合効果  5. 超臨界水熱合成法による粒子の形状制御   5.1. 化学平衡シフトを利用した形状制御   5.2. 超臨界水熱合成法の特性のまとめ  6. 超臨界水熱合成法による微粒子合成例   6.1. チタン酸バリウムナノ粒子   6.2. チタン酸カリウムナノワイヤー  7. おわりに
第2編 超臨界流体と環境保全・リサイクル技術
第1講 超臨界流体を利用したバイオマス再資源化技術  1. はじめに  2. 超臨界流体の特徴  3. 超臨界流体利用技術の動向  4. バイオマス再資源化の現状と動向  5. 超臨界流体を利用したバイオマスの再資源化   5.1. 超臨界流体を利用した再資源化技術の現状   5.2. セルロースの分子構造と化学物質製造原料への変換   5.3. 亜・超臨界水中でのセルロースの反応   5.4. セルロースq型の生成   5.5. セルロースの反応機構   5.6. 糖類の反応機構  6. まとめ 第2講 超臨界流体によるPCB・ダイオキシン処理  1. はじめに  2. 残留性有機汚染物質   2.1. PCB   2.2. ダイオキシン   2.3. POPsの問題点  3. PCB処理   3.1. PCB処理の現状と問題点   3.2. PCBの処理方法  4. 超臨界水を利用した有害物の分解・無害化技術   4.1. 超臨界水利用技術の概要   4.2. 超臨界水分解の研究報告例   4.3. 超臨界水酸化の研究報告例  5. 超臨界水酸化によるPCB処理   5.1. 超臨界水酸化の問題点   5.2. 反応器材料のスクリーニングと腐食実験   5.3. チタンとタンタルを用いた圧力バランス式リアクタ  6. 新しい研究の動向   6.1. 複合型超臨界プロセス   6.2. 直接型超臨界プロセス  7. まとめ
第3編 超臨界流体と製造・加工技術
第1講 超臨界CO2を溶媒とした高分子重合  1. はじめに  2. 超臨界CO2の特徴   2.1. 粘度   2.2. 誘電率   2.3. 溶解度   2.4. フッ素化化合物の溶解性   2.5. ガラス転移点  3. 重合溶媒としての超臨界CO2   3.1. 重合溶媒としての利点と欠点   3.2. 超臨界CO2に適した重合形式  4. 超臨界CO2を用いた重合システム   4.1. 溶液重合   4.2. 超臨界CO2重合システムの問題点   4.3. 界面活性剤使用系   4.4. 界面活性剤非使用系  5. まとめ 第2講 超臨界流体による高分子の精密高次構造制御  1. はじめに  2. 構造形成過程のin―situ観察法   2.1. 超臨界顕微鏡システム   2.2. 超臨界光散乱測定システム   2.3. 超臨界誘電緩和測定装置  3. 超臨界CO2を利用した多孔化   3.1. 連結多孔構造   3.2. スピノーダル分解   3.3. 相挙動と凍結   3.4. 多孔構造と光反射性   3.5. 不融高分子の多孔化     ●ポリプロピレン結晶の多孔化     ●アラミドの多孔化   3.6. ナノコンポジットの微細多孔化  4. 結晶高次構造の制御   4.1. 超臨界流体による溶融状態の制御   4.2. CO2ガス雰囲気下におけるポリプロピレンの結晶化   4.3. 超臨界CO2によるポリプロピレンの高次構造制御   4.4. ポリプロピレンコンポジットの繊維状フィブリル構造   4.5. 不融難溶ポリマーのウィスカー状結晶   4.6. 結晶の成長機構  5. ポリマーブレンド  6. おわりに 第3講 超臨界CO2を用いた高分子加工技術─発泡・変性・アロイ・含浸─  1. はじめに  2. 超臨界流体の利用技術   2.1. 物質循環・環境調和型溶媒   2.2. ポリマー成形加工から見た超臨界CO2   2.3. 超臨界流体利用技術の傾向  3. 超臨界CO2を用いた発泡技術   3.1. 発泡剤としての超臨界CO2の特徴   3.2. 超臨界CO2発泡プロセスの応用例   3.3. 超臨界CO2の発泡剤としての問題点   3.4. 超臨界CO2による高発泡化技術   3.5. 超臨界CO2発泡の現状  4. 超臨界CO2を用いた高分子加工技術   4.1. 押出機内反応   4.2. ポリマーアロイ   4.3. CO2徐放剤   4.4. 物質導入  5. 超臨界技術の開発発展の意義 第4講 超臨界流体を用いた繊維の染色と加工  1. 染色産業の特徴  2. 超臨界CO2を媒体とした染色   2.1. 超臨界染色が行なわれるようになった背景   2.2. 超臨界CO2への染料の溶解   2.3. 超臨界CO2中でのポリマーの膨潤     ●ポリプロピレン     ●未延伸ポリエステル     ●各種高分子のCO2中での膨潤   2.4. 超臨界CO2中での染色の速度と吸着等温線   2.5. 超臨界CO2中の染料の拡散係数   2.6. 超臨界染色のメカニズム  3. 超臨界CO2を用いた繊維の機能加工   3.1. 従来の加工法   3.2. ポリエチレングリコールの注入による親水加工   3.3. さまざまなポリマーの注入による機能加工  4. 超臨界CO2を使用した無電解メッキの前処理技術   4.1. 廃液処理のいらないメッキ法   4.2. 白金錯体注入によるメッキ   4.3. パラジウム錯体およびニッケル錯体注入によるメッキ   4.4. テフロンとポリイミドのメッキ  5. まとめ 第5講 超臨界流体を用いたコーティング技術とマイクロカプセルの製造  1. はじめに  2. 超臨界流体を用いたさまざまな製造・加工技術   2.1. 機能性微粒子の製造法   2.2. 超臨界流体中での高分子重合   2.3. 高付加価値製品の開発   2.4. 超臨界CO2を用いた染色技術   2.5. 超臨界CO2を用いた抽出技術   2.6. 超臨界水を用いた分解技術  3. 超臨界CO2を用いた塗装用微粒子の開発   3.1. 超臨界CO2を用いる利点   3.2. CO2を用いた塗装装置   3.3. RESS―N法による微粒子の製造  4. 超臨界CO2を用いたマイクロカプセルの製造   4.1. RESS―N法を利用したコーティング技術   4.2. マイクロカプセルの解析   4.3. マイクロカプセルの生産条件   4.4. 徐放性マイクロカプセル  5. おわりに 第6講 超臨界流体を用いた複合化粉体の調製と工業化  1. はじめに  2. 既存の粉体複合化技術   2.1. 複合化の目的   2.2. 複合化粉体とその応用例   2.3. 既存のコーティング法の特徴と課題   2.4. 化粧品粉体の種類と機能   2.5. 既存の化粧品用複合化粉体  3. 超臨界流体を利用した粉体の複合化   3.1. ポリマーと無機物の複合化物   3.2. 複合化媒体としての超臨界流体の特徴   3.3. フッ素系およびシリコン系ポリマーの超臨界CO2に対する溶解度   3.4. 超臨界流体を用いた複合化技術の種類   3.5. RESS法と低速膨張法   3.6. 低速膨張法による複合化粉体の製造法   3.7. 複合化による光学特性の制御  4. 複合化粉体製造設備  5. まとめ 第7講 極微細パターン形成のための超臨界乾燥法  1. はじめに  2. 微細パターン形成における問題点  3. 超臨界乾燥―密集ライン―   3.1. パターン倒れの原因     ●シリコンパターン     ●レジストパターン   3.2. 超臨界CO2を使用した乾燥工程   3.3. 超臨界CO2によるシリコンパターンの乾燥   3.4. 超臨界CO2によるレジストパターンの乾燥     ●水分の影響によるパターン崩れ     ●水分を制御した超臨界乾燥法  4. 超臨界乾燥―孤立ライン―   4.1. パターン倒れの原因   4.2. 超臨界流体の拡散力を利用した乾燥法  5. 水でリンスしたレジストの乾燥   5.1. 間接超臨界乾燥法   5.2. 直接超臨界乾燥法  6. 超臨界流体を利用した現像(超臨界現像)  7. CO2一環プロセス  8. 超臨界乾燥装置  9. まとめ

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