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超微粒子の分散技術とその評価
〜 表面処理・微粉砕と気中/液中/高分子中の分散安定化 〜
[コードNo.09STA034]

■体裁/ B5判上製本 352ページ
■発刊/ 2009年 2月 26日 サイエンス&テクノロジー(株)
■定価/ 64,800円(税込価格)

困っていませんか? ナノ粒子・微粒子の上手な分散/コントロール!
分散と安定化、評価に必要な最新技術を網羅! 手探り状態から問題解決・安心へのヒントとなる。

<著 者>
光石一太岡山県工業技術センター
木俣光正山形大学
坪川紀夫新潟大学
桐野智明東海カーボン(株)
藤巻正典DIC(株)
院去貢寿工業(株)
秋山聡(株)日清製粉グループ本社
長谷川政裕山形大学
福山紅陽協和界面科学(株)
大島広行東京理科大学
芝田隼次関西大学
後藤邦彰岡山大学
松山達創価大学
長井勝利山形大学
大佐々邦久山口大学
澤口孝志日本大学
日笠茂樹岡山県工業技術センター
長井淳ノリタケ機材(株)
大坪泰文千葉大学
椿淳一郎名古屋大学

目  次
第1章 分散・安定化のための、微粒子の表面処理・改質技術

第1節シランカップリング剤による微粒子の分散性向上
1カップリング剤の作用機構
1.1無機粒子との作用機構
1.2樹脂との作用機構
1.3カップリング処理微粒子の特性評価
2微粒子表面の水の影響
3微粒子へのカップリング剤の固着性
4樹脂中への微粒子の高充填化
5物理吸着シラン剤の長所と短所
6樹脂改質剤としてのシラン剤の応用
第2節シリカ微粒子の表面処理およびシリカコーティング処理技術
1分散性の評価
1.1付着力
1.2沈降法による分散性評価
1.3レーザー光による分散性評価
2金属アルコキシドの加水分解を利用したシード粒子成長法
2.1シード粒子成長法
2.2単分散シリカ粒子の大粒径化
2.3チタニアコーティングシリカ粒子
3シリカコーティングによる高分散化
3.1シリカコーティング酸化鉄粒子
3.2シリカコーティングポリマー粒子
第3節グラフト化による微粒子の表面処理・改質技術
1ナノ粒子表面のグラフト化の方法
2ナノ粒子表面からのグラフト重合(Grafting from法)
2.1ラジカルグラフト重合
2.2リビングラジカル重合
3表面官能基と末端反応性ポリマーとのグラフト反応(Grafting onto法)
3.1表面官能基と末端反応性ポリマーとのグラフト反応
3.2表面官能基とリビングポリマーとの反応
3.3カーボンブラックとポリマーラジカルとの反応
3.4縮合芳香族環とフェロセンの配位子交換反応
4乾式系におけるナノ粒子表面へのグラフト反応
4.1多分岐ポリアミドアミン(PAMAM)のグラフト
4.2ラジカルグラフト重合
5グラフト化によるナノ粒子の分散性制御
6ポリマーグラフトナノ粒子表面への機能付与
6.1難燃性の固定化
6.2紫外線吸収剤の固定化
6.3生理活性物質の固定化
第4節カーボンブラック粒子の表面処理・改質技術
1カーボンブラック
1.1カーボンブラックとは
1.2カーボンブラックの基本特性
1.2.1カーボンブラック一次粒子の微細構造
1.2.2一次粒径
1.2.3比表面積
1.2.4凝集構造(ストラクチャー)
1.2.5化学的性質
2カーボンブラックの表面処理
2.1表面処理技術
2.2酸化処理
2.3有機化処理
2.4自己分散型カーボンブラック
2.5グラフト処理
第5節顔料を事例とした表面処理技術
1顔料の分散とは
2顔料の表面処理
2.1ロジン処理
2.2界面活性剤処理
2.3顔料誘導体処理
2.4ポリマー処理
2.5マイクロカプセル化顔料
第2章 微粒子の粉砕技術と粒径・粒形制御

第1節ビーズミルによる湿式粉砕・分散技術
1粉砕とナノ分散の違い
2今までに開発されてきたビーズミル(粉砕機)
3最近開発されたビーズミル(ナノ分散機)
4寿工業におけるビーズミルの歴史
5粉砕(アペックスミル)
5.1粉砕操作
5.2機構
5.3粉砕性能への要因
5.3.1ビーズ径
5.3.2ビーズ分離方式
5.3.3粉砕動力(冷却性能)
5.4粉砕実施例
6ナノ分散(ウルトラアペックスミル)
6.1ナノ分散操作
6.2機構
6.3ナノ分散性能への要因
6.3.1微小ビーズのナノ分散への効果
6.3.2遠心分離利用によるビーズ分離
6.3.3ビーズの片寄りなし
6.3.4スラリーの前分散不要
6.3.5スケールアップ
6.4実施例
6.5まとめ
第2節乾式分級機による微粒子の粒子径制御
1性能表示法
2分級機の分類
2.1慣性力式分級機
2.2自由・半自由渦形遠心式分級機
2.3強制渦形遠心式(ロータ式)分級機
3分級に影響を及ぼす因子
3.1ロータ回転数と流体流量
3.2粒子径分布
3.3粉体濃度
3.4凝集粒子の分散
4分級技術の応用
4.1精密分級
4.2スカルピング
4.3不活性雰囲気分級
4.4減圧分級
第3節超微粉砕技術としての粉砕助剤の活用法
1乾式粉砕における粉砕助剤の効果
2乾式超微粉砕における粉砕助剤の効果
3乾式粉砕における粉砕助剤の作用機構
第3章 気中における粒子の付着・帯電メカニズムと分散技術

第1節気中における粒子の付着メカニズム
1気相中で粒子に働く付着力
1.1van der Waals(ファン・デア・ワールス)力
1.2液架橋力
2気相中での粒子の凝集現象
第2節気中における粒子の帯電と付着
1静電気力
1.1クーロンの法則
1.1分極力
1.1鏡像力
2気相における粒子の帯電メカニズム
2.1接触帯電のメカニズム
2.2電場下でのイオンの衝突荷電
2.3拡散荷電
2.4正負両極イオンによる荷電中和
第3節気中における微粒子分散技術
1各種分散機とその分散メカニズム
2分散結果と分散機性能の評価
第4章 液中(水系)における微粒子の分散技術とその安定化

第1節水系における微粒子の分散技術と安定化
1微粒子分散系のもつ大きな自由エネルギー
2分子間のファンデルワールス引力エネルギー
3粒子間のファンデルワールス引力エネルギーとHamaker定数
4Hamaker定数と表面張力
5帯電粒子周囲の電位分布と拡散電気二重層:Poisson-Boltzmann方程式
6微粒子間の静電反発エネルギー
7微粒子間の全相互作用のエネルギー
第2節水系:無機微粒子の分散技術とその安定化(事例)
1TiO2の分散実施例  〜微小ビーズの影響
2有機顔料の分散  〜微小ビーズにおけるローター周速(回転数)の影響
3アルミナの分散実施例  〜ビーズ径の影響、ζ電位の影響
4シリカの分散例  〜ビーズ径、周速の影響、コンタミネーション
5セラミックコンデンサ原料 BaTiO3の分散例  〜微小ビーズによるサブミクロン分散
6分散実施例一覧
7まとめ
第3節水系:金属酸化物微粒子の分散技術とその安定化
1α-Al2O3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
1.1試料と分散性の評価
1.2ポリアクリル酸の分子量と添加量による凝集と分散
1.3まとめ
2水中でのマグネタイト微粒子の凝集・分散について
2.1マグネタイトのメジアン径とゼータ電位
2.2マグネタイトのメジアン径と吸着量
2.3マグネタイト表面での界面活性剤の吸着状態
2.4まとめ
第4節水系:高分子微粒子の分散技術とその安定化
1水系での高分子微粒子の分散
2高分子微粒子自体の分散安定化
3界面活性剤存在下での分散安定化
3.1界面活性剤存在下
3.2乳化重合用乳化剤の存在下
3.3反応性乳化剤の存在下
4高分子存在下での分散安定化
4.1両親媒性高分子存在下
4.2高分子乳化剤存在下
4.3マクロモノマー存在下
4.4高分子分散剤存在下
5まとめ
第5章 液中(非水系[溶媒中])における微粒子の分散技術とその安定化

第1節非水系における微粒子の分散技術とその安定化
1分散安定化の基本
2溶媒および添加剤における分散安定化を左右するパラメータ
2.1SP値
2.2SP値の因子分解
2.3酸塩基特性
3粒子表面特性に関係するパラメータ
3.1ぬれ
3.2粒子表面のSP値
3.3粒子表面の酸塩基特性
3.4粒子表面の改質
4分散・凝集制御のポイント
4.1SP値および酸塩基特性で見る分散性
4.2分散安定化剤の働き
4.3ポリマーの吸着特性
4.4ポリマーの立体反発作用
第2節非水系(溶媒中):無機微粒子の分散技術とその安定化および濃度依存
1水系と非水系の違い
2電解質イオンと粒子由来の対イオン
3通常のPoisson-Boltamann方程式
4体積無限大の電解質溶液中の1個の粒子
5自由体積モデル
6無塩系のPoisson-Boltamann方程式
7無塩系における粒子周囲の電位分布
8粒子の実効電荷と自由な対イオン
9電気泳動移動度
10電気伝導度
11沈降電位とOnsagarの関係
12帯電粒子間の静電相互作用
13無塩系における帯電粒子間の全相互作用
14多体効果
15高分子層の効果
第3節非水系(溶媒中):金属酸化物微粒子の分散技術とその安定化
1チタン酸バリウム(BaTiO3)のトルエンおよびエタノールの混合溶液中での分散
1.2試料と分散性の評価
1.3アルキルリン酸エステルによるBaTiO3の分散
1.4まとめ
2直鎖飽和脂肪酸による磁性酸化鉄の分散安定化
2.1試料と分散性の評価
2.2流動特性におよぼすγ-Fe2O3の含水率の影響
2.3流動特性におよぼすγ-Fe2O3添加量の影響
2.4流動特性におよぼす脂肪酸のアルキル鎖長の影響
2.5脂肪酸のγ-Fe2O3に対する吸着形態
2.6流動特性におよぼす脂肪酸の添加量の影響
2.7まとめ
第4節非水系(溶媒中):高分子微粒子の分散技術とその安定化
1非水系での高分子微粒子の分散
2非極性溶媒中での高分子微粒子の分散
2.1立体安定剤系
2.2反応性立体安定剤系
3極性溶媒中での高分子微粒子の分散
3.1立体安定剤系
3.2反応性立体安定剤系
4まとめ
第6章 高分子材料への微粒子の分散技術とその安定化

第1節無機微粒子の分散技術とその安定化(シリカ微粒子)
1PMMA/シリカナノハイブリッドの調製
1.1シリカナノ粒子
1.2マトリクスPMMA
1.3ハイブリッドの調製方法と分散−凝集特性の評価
2ハイブリッドサスペンションの絡み合い凝集特性(調製方法1)
2.1C'のポリマーの分子量依存性
2.1C'とポリマー溶液物性の関係: 理論解析
3ハイブリッドフィルムの絡み合い凝集特性(調製方法2)
3.1分子量依存性
3.2溶融PMMA分子鎖の絡み合い形成へのダイナミクス
4SiO2ナノ粒子の分散安定化技術: 透明ハイブリッドフィルムの調製
第2節無機微粒子の分散技術とその安定化 〜事例〜
1原材料および前処理の効果
1.1フィラー表面処理をはじめとするフィラー性状による分散性の変化
1.1.1イオン結合性表面処理剤
1.1.2シランカップリング剤
1.1.3フィラー表面の脂肪酸処理による分散性向上例
1.1.4ハイブリッドフィラー
1.1.5フィラー性状が分散性に影響を及ぼすその他の要因
1.2ポリマーの変性や変性ポリマーの添加によるフィラー分散の制御
1.2.1ポリマーの変性によるフィラー分散の向上
1.2.2ポリマーアロイにフィラーを添加する場合の注意点と利点
2コンパウンド手法によるフィラー分散性の向上
2.1副資材の利用によるフィラー分散性の向上
2.2加工条件によるフィラー分散状態の変化
2.3マスターバッチについて
第3節電子ペーストにおける粉末分散技術とその安定化
1材料技術編
1.1電子ペースト概要説明
1.2各種金属粉末概要
1.3樹脂概要
1.4溶剤概要
1.5分散剤概要
2分散技術
2.1分散工程
3安定化
3.1粉体粒子とベヒクルおよび溶剤との濡れ性
3.2分散安定性
3.3レオロジー
4応用例
4.1分散強度差による電子ペースト中の樹脂の燃焼挙動検討
4.2分散工法と脱バインダー挙動
第7章 分散系の挙動特性と分散性の評価

第1節微粒子のぬれ性とその評価
1ぬれ、接触角、表面張力の基本概念
1.1ぬれと接触角
1.2表面張力
1.3固体の表面張力
1.4界面張力
1.5表面自由エネルギーと表面積
1.6Youngの式
1.7ぬれ性と表面張力、接触角の関係
1.8重力支配と表面張力支配
2粉体における接触角測定方法
2.1液滴法による接触角測定
2.1.1基本原理
2.1.2測定例
2.1.3液滴法の特徴
2.2浸透速度法
2.2.1基本原理
2.2.2測定例
2.2.3浸透速度法の特徴
第2節粒径別によるゼータ電位の測定とその評価
1帯電粒子周囲の拡散電気二重層
2大きな粒子:Smoluchowskiの式
3小さな粒子:Huckelの式(ヒュッケルの式)
4任意のサイズの粒子:Henryの式
5緩和効果を考慮した式
6液滴(エマルション)
7高分子電解質
8柔らかい粒子
9沈降電位
10濃厚系
11動的電気泳動
第3節SP値による微粒子分散性の評価
1溶解度パラメーター
2溶媒の種類とvan der Waals引力の関係
3溶解度パラメーターによる分散性の評価
4溶解度パラメーターと他の物性との相関性とその利用
第4節微粒子分散系のレオロジー評価
1凝集分散系の基本的な流動挙動
1.1三次元網目構造の形成と降伏応力
1.2非ニュートン流動と動的降伏応力
1.3せん断流動停止後の応力緩和挙動
2凝集分散系における時間依存性挙動とその測定
2.1チクソトロピー
2.2履歴の消失と平衡流動曲線
2.3三次元網目構造とチクソトロピー
3特許に見る凝集分散系の流動性評価法
3.1特許例
3.2分散系レオロジーとしての請求内容の検討
第5節微粒子の沈降挙動の制御と評価
1非凝集分散系の沈降挙動
1.1液体中における微粒子の運動学的性質
1.2非凝集性微粒子の沈降挙動とブラウン運動
2通常の凝集分散系の沈降挙動
2.1孤立凝集体の構造と沈降挙動
2.2光学的手法による凝集分散系の沈降挙動の評価
3特殊な粒子間引力により凝集した分散系の沈降挙動
3.1結晶構造をもつ沈降層
3.2高分子の可逆架橋により凝集した分散系の沈降挙動
第6節スラリー中の微粒子集合状態の評価
1流動挙動の観察
2沈降・堆積挙動の観察(回分沈降実験)
3静水圧測定
4定圧ろ過
5直接観察
6毛管吸引時間測定による粒子集合状態の評価

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