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界面活性剤の最新研究・素材開発と活用技術    
Recent Development of Surfactant Research and Applications
[コードNo.2016T020]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 荒牧賢治
■体裁/ B5判 241ページ
■発行/ 2016年8月22日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 71,280円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1176-0

 
★ 機能性や環境適合性を高めた界面活性剤開発につながる最新研究成果を紹介!
★ 界面活性剤各種の特性に迫る研究事例および特性を活かした用途開発を徹底解説!
★ 長年研究され一般家庭から産業界まで幅広く浸透する界面活性剤の新機能について理解を深めるための一冊!

キーワード

界面活性剤 / アミノ酸系 / ショ糖系 / ポリグリセリン系 / フッ素系 / 高分子ミセル / ひも状ミセル / トムズ効果 / 抵抗低減(DR)効果 / ジェミニ型 / ピリジルアミンオキシド型 / トリメリック型 / アミドアミンオキシド型 / 挙動 / 会合体構造 / 超臨界流体 / 自己組織化 / ブロックコポリマー / マイクロエマルション / ペプチド / アミノ酸 / 非イオン性 / 耐塩性 / 泡沫安定化 / 泡質改善 / 増粘 / 乳化 / 分散 / 低泡性 / 撥水撥油 / 精練剤 / 難燃剤 / 混和剤 / 医薬品 / 化粧品 / 食品 / 繊維 / 塗料 / 身体洗浄 / 衣料洗浄 / 金属洗浄

刊行にあたって

 界面活性剤は気-液、液-液、固-液等の界面に吸着し、界面状態を変化させることや、分子集合体(ミセル、ベシクル、リオトロピック液晶、単分子膜等)を形成することで機能を発揮する。これらの特性は起泡、消泡、乳化、可溶化、濡れ、潤滑、帯電防止、分散、凝集などの機能と直接関係している。界面活性剤の機能に関する研究は古くから行われているため、アカデミックな研究では従来型界面活性剤のみの研究は少なく、ポリマーや生体分子などを利用して界面活性剤と同等、あるいは上回る機能性を発揮させる研究が盛んになっている。しかし一方、産業界においては従来型界面活性剤も変わらず多用されており、先端的な研究との解離が大きくなってきている。また、環境問題、資源・エネルギー問題の観点からのプレッシャーも大きく、生体への安全性、生分解性、使用量の削減、再生可能原料の利用などにより従来型の石油系界面活性剤を代替する必要性が産業界では高まっている。そのため、本書では界面活性剤を廻る諸情勢を反映して、最新の機能性開発研究から産業界での利用の現状について幅広く読者の興味を惹く話題を集めた。
第1章から第8章ではアカデミックな最新研究を紹介した。機能性や環境適合性の観点から界面活性剤分子を構成するビルディングブロックや分子構造を適切に選択した研究、応用を見据え機能化を図った研究などについて述べられている。第9章から第15章では企業における界面活性剤の機能性開発研究例について述べられている。最後に第16章から第25章では界面活性剤が利用されている用途別に利用動向、実例などを挙げて解説頂いている。
 その他にもたくさんの最新研究、産業分野での利用があるが、紙面の制約で全ては紹介しきれない。本書をきっかけとして、今回執筆いただいた産業分野だけでなく、材料、医薬品、バイオ、環境対応技術などの研究者に、古くて新しい界面活性剤に関して理解が進めば幸いである。

2016年8月
横浜国立大学
荒牧賢治

著者一覧

荒牧賢治横浜国立大学
鯉谷紗智横浜国立大学
酒井健一東京理科大学
懸橋理枝(地独)大阪市立工業研究所
東海直治(地独)大阪市立工業研究所
遊佐真一兵庫県立大学
井村知弘(国研)産業技術総合研究所
佐伯隆山口大学
吉村倫一奈良女子大学
鷺坂将伸弘前大学
中村武嗣太陽化学(株)
ビスワス・シュヴェンドゥ味の素(株)
脇田和晃日油(株)
村上亮輔住友精化(株)
斉藤大輔第一工業製薬(株)
田中佳祐ニッコールグループ(株)コスモステクニカルセンター
高野啓DIC(株)
川上亘作(国研)物質・材料研究機構
小川晃弘三菱化学フーズ(株)
山口俊介ニッコールグループ(株)コスモステクニカルセンター
坂井隆也花王(株)
金子行裕ライオン(株)
中川和典第一工業製薬(株)
三橋雅人AGCセイミケミカル(株)
齋藤嘉孝日華化学(株)
岡田和寿竹本油脂(株)
久司美登日本ペイント・オートモーティブコーティングス(株)

目 次

【第1編 界面活性剤の最新研究】
第1章再生可能原料を用いた合成界面活性剤の機能
1はじめに
2ひも状ミセルによる水、油の増粘効果
2.1ひも状ミセル
2.2アシルアミノ酸エステルによるひも状ミセルの形成
2.3ショ糖脂肪酸エステルによるひも状ミセルの形成
2.4逆ひも状ミセル形成による油の増粘
3モノおよびポリグリセリン脂肪酸エステルの結晶・液晶微粒子による泡沫安定化
4ポリグリセリン型界面活性剤水溶液系の相挙動とニオソーム形成
5おわりに
第2章ジェミニ型両親媒性物質の実用化も意識した研究展開
1はじめに
2アミノ酸系ジェミニ型界面活性剤
3アルキルアミン・アルキルカルボン酸による複合体(擬似ジェミニ型両親媒性物質)
4ホスホリルコリン類似基を有する両性ジェミニ型両親媒性物質による乳化
5おわりに
第3章長鎖アルキルアミンオキシド誘導体の水溶液挙動-水素結合部位導入の効果
1はじめに
2ピリジルアミンオキシド型界面活性剤
3アミドアミンオキシド型界面活性剤
4おわりに
第4章pH応答性を有するジブロック共重合体の会合によるミセル形成
1はじめに
2PAMPS-PAaUの合成
3pHに応答した会合挙動
4pHに応答したゲスト分子の取り込みと放出
5まとめ
第5章ペプチドベース界面活性剤の特性とその応用
1はじめに
2化学合成・ペプチド界面活性剤
2.1構造と特徴
2.2Surfpep22の合成と界面活性
2.3Surfpep22による脂質ナノディスク形成
3バイオ合成(発酵法)・ペプチド界面活性剤
3.1構造と特徴
3.2サーファクチン(SF)
3.3ライケンシン(Lch)
3.4アルスロファクチン(AF)
4おわりに
第6章界面活性剤の棒状ミセルによる抵抗低減効果
1はじめに
2DR効果を示す界面活性剤
3DR効果を示す界面活性剤のレオロジー特性
4DR効果を示す流れの特徴
5界面活性剤によるDR効果の実用化
5.1配管抵抗低減剤の商品化
5.2DR効果による空調設備の省エネルギー
5.3DR効果の普及
5.4実用化の問題点
6おわりに
第7章トリメリック型界面活性剤の合成・物性・ミセル形成
1はじめに
2トリメリック型界面活性剤
3カチオンタイプの合成例
4臨界ミセル濃度
5表面張力
6水溶液中でのミセル形成
7おわりに
第8章超臨界CO2利用技術に向けたCO2-philic界面活性剤の開発
1超臨界CO2
2CO2-philic界面活性剤の設計
2.1分子形状
2.2親水性-親CO2性バランス(HCB)
2.3Winsor R理論
2.4CO2-philic界面活性剤の親CO2基と親水基
3CO2-philic界面活性剤の開発の歴史
4界面活性剤/W/CO2混合系の相挙動と物性研究
5界面活性剤/W/CO2混合系の応用研究
6おわりに
【第2編 界面活性剤の高機能化】
第9章ポリグリセリン脂肪酸エステルの特性と高機能化
1ポリグリセリン脂肪酸エステルの現状
1.1非イオン性界面活性剤としてのポリグリセリン脂肪酸エステル
1.2ポリグリセリン
1.3ポリグリセリンのエステル化
2ポリグリセリン脂肪酸エステルの高機能化
2.1ジグリセリン・トリグリセリンのエステル
2.2組成を変えたポリグリセリンのエステル
2.3ポリグリセリンアルキルエーテル
3おわりに
第10章アシルアミノ酸エステル系両親媒性油剤
1はじめに
2化粧品用油剤とは
3アシルアミノ酸エステル系油剤とは
3.1油剤骨格にアミノ酸があることの意義
4油剤の両親媒性とは
5アシルアミノ酸エステル系両親媒性油剤
5.1アシルグルタミン酸誘導体
5.2アシルサルコシン誘導体
5.3アシル-N-メチルβアラニン誘導体
6おわりに
第11章長鎖PEGを有する非イオン性活性剤
1はじめに
2ラウリン酸PEG-80ソルビタン(PSL)の泡質改善効果
3ポリオキシエチレンアルキルエーテル(PAE)を用いた泡物性評価
3.1使用したPAEとそれらの物性
3.2泡弾性のひずみ依存性測定
3.3泡の粘弾性測定
3.4IRによる泡膜測定
4泡質改善メカニズム関する考察
5おわりに
第12章化学架橋を工夫したアクリル酸アルキルコポリマー
1はじめに
2一般的なアクリル酸アルキルコポリマーの増粘、乳化のメカニズム
2.1水溶液の増粘機構
2.2耐塩性
2.3乳化のメカニズム
3化学架橋を工夫したアクリル酸アルキルコポリマー『アクペックSER』
3.1アクペックSERとは
3.2アクペックSER水溶液の増粘挙動
3.3アクペックSERの耐塩性
3.4乳化能力
3.5顔料の分散
4アクペックSERと界面活性剤の相乗効果
4.1高分子界面活性剤と低分子界面活性剤の相互作用
4.2アクペックSERとアニオン系界面活性剤の相互作用
4.3アクペックSERと両性界面活性剤の相互作用
4.4アクペックSERとノニオン系界面活性剤の相互作用
5おわりに
第13章低泡性かつ界面活性能に優れた界面活性剤
1低泡性かつ界面活性能に優れた界面活性剤が要求される背景
2泡立ちのメカニズム
3泡立ちと界面活性剤構造の相関
4低泡性かつ界面活性能に優れたノイゲン(R)LF-Xシリーズ
4.1ノイゲンLF-Xシリーズ構造の特徴
5おわりに
第14章高純度モノアルキルリン酸塩の会合挙動
1はじめに
2直鎖型モノセチルリン酸(NIKKOLピュアフォスα)
2.1αゲルとは
2.2直鎖型モノセチルリン酸(NIKKOLピュアフォスα)の自己組織化挙動
3β分岐型モノヘキサデシルリン酸アルギニン(NIKKOLピュアフォスLC)の自己組織化挙動
4おわりに
第15章熱分解型フッ素系界面活性剤の開発
1はじめに
2熱分解型フッ素系界面活性剤
2.1レべリング性とリコート性の両立のための設計コンセプト
2.2当社のフッ素系活性剤“メガファック”シリーズにおけるDS-21の位置づけ
2.3メガファックDS-21の性状および基本物性
2.4メガファックDS-21のレベリング性能
2.5メガファックDS-21の熱分解挙動
2.6塗膜表面の評価
2.7まとめ
3熱分解型フッ素系界面活性剤の応用事例
3.1ディスプレイ材料用各種レジストへの応用
3.2低誘電材料として用いるPTFEの分散剤
3.3機能性表面の創生
4今後の展望
【第3編 界面活性剤の応用分野】
第16章医薬品分野における界面活性剤利用技術
1医薬品用途に利用される界面活性剤
2経口剤への利用
3注射剤への利用
4その他の投与経路への利用
5リン脂質の利用
6おわりに
第17章食品用界面活性剤
1はじめに
2乳化剤について
3乳化剤の種類と性質
3.1グリセリン脂肪酸エステル
3.2レシチン
3.3ショ糖脂肪酸エステル
3.4その他の乳化剤
4乳化剤の機能と食品への応用
4.1界面活性能に基づく機能
4.2油脂との相互作用
4.3澱粉との相互作用
4.4タンパク質との相互作用
5食品における乳化剤の使い方
6おわりに
第18章化粧品用の界面活性剤
1はじめに
2化粧品における界面化学
3化粧品に使用される非イオン界面活性剤
3.1ポリオキシエチレン脂肪酸
3.2ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
3.3ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油
3.4ポリオキシエチレンソルビトールテトラ脂肪酸エステル
3.5グリセリン脂肪酸エステル
3.6ソルビタン脂肪酸エステル
3.7ポリグリセリン脂肪酸エステル
3.8ショ糖脂肪酸エステル
3.9アルキルポリグルコシド
4おわりに
第19章身体洗浄用界面活性剤
1はじめに〜身体用洗浄剤と界面活性剤〜
2身体洗浄用界面活性剤の使い方
2.1第一界面活性剤
2.2補助界面活性剤
3固形石けん
3.1固形石けんの第一界面活性剤
3.1.1脂肪酸石けん
3.1.2脂肪酸イセチオン酸エステルNa塩
3.1.3アシル化グルタミン酸塩
3.2固形石けんの補助界面活性剤
3.2.1長鎖アルキルアルコール、長鎖脂肪酸
3.2.2脂肪酸アミドプロピルベタイン
4液体全身洗浄料(ボディーシャンプー)・洗顔料
4.1液体全身洗浄料・洗顔料の第一界面活性剤
4.1.1脂肪酸石けん
4.1.2ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩
4.1.3モノアルキルリン酸塩
4.1.4アシル化グルタミン酸塩
4.1.5ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩
4.2液体全身洗浄料・洗顔料の補助界面活性剤
4.2.1長鎖アルコール・長鎖脂肪酸
4.2.2脂肪酸アミドプロピルジメチルベタイン
4.2.3脂肪酸アルカノールアミド
5シャンプー
5.1シャンプーの第一界面活性剤
5.1.1アルキル硫酸塩
5.1.2ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩
5.2シャンプーに用いられる補助界面活性剤
5.2.1脂肪酸アミドプロピルジメチルベタイン
5.2.2脂肪酸アルカノールアミド
5.2.3ポリオキシエチレンアルキルエーテル
5.2.4アルキルポリグルコシド
6ヘアコンディショナー
6.1ヘアコンディショナーの第一界面活性剤
6.1.1アルキルジメチルアミン酸塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩
6.1.2脂肪酸アミドプロピルジメチルアミン酸塩
6.2ヘアコンディショナーの補助界面活性剤
6.2.1長鎖アルコール
7おわりに
第20章快適で環境にやさしい洗剤のための界面活性剤
1はじめに
2台所用洗浄剤における効率洗浄の実現
3衣料用液体洗剤における植物由来の界面活性剤の活用
3.1α-スルホ脂肪酸メチルエステル塩
3.2脂肪酸メチルエステルエトキシレート
4おわりに
第21章工業用洗浄剤への界面活性剤応用技術
1はじめに
2界面活性剤の分類と性能について
3洗浄のメカニズムと界面活性剤の役割について
3.1油性汚れの除去機構
3.2固体微粒子汚れの除去機構
3.3留意すべきポイント(再付着防止、泡立ち、すすぎ)
4おわりに
第22章樹脂添加用フッ素系界面活性剤
1はじめに
2ヤングの式
3樹脂表面のエネルギー
4パーフルオロアルキル化合物の特徴
4.1パーフルオロアルキル基
4.2パーフルオロアルキル構造の合成
4.3パーフルオロアルキル基の表面エネルギー
5樹脂への適用
5.1撥水撥油性の付与
5.2親水性の付与
6おわりに
第23章繊維用界面活性剤と界面化学
1はじめに
1.1繊維加工業界における界面活性剤の用途
2精練剤
3ポリエステル用分散均染剤
4オリゴマー除去剤
5綿用フィックス剤
6難燃剤
6.1カーテンの耐久難燃加工
7撥水剤
8耐久吸水加工剤
9おわりに
第24章コンクリート用界面活性剤
1はじめに
2混和剤の減水性
2.1空気連行による減水効果
2.2静電反発力によるセメント分散効果
2.3立体反発力によるセメント分散効果
3混和剤への機能付与
3.1増粘させる
3.2乾燥収縮を低減させる
3.3CO2排出削減への取組み
4おわりに
第25章塗料用界面活性剤
1はじめに
2塗料に用いられる界面活性剤の種類
2.1消泡剤
2.2表面調整剤
2.3ハジキ防止剤
2.4増粘剤・粘性制御剤
2.5色別れ防止剤
3顔料分散剤・高分子乳化剤
3.1顔料分散剤とは
3.2分散剤の構造とはたらき
3.2.1ぬれ・吸着・安定化と分散剤の分子構造
3.3分散剤の適用事例
3.3.1非水系の分散
3.3.2水系の分散
4構造制御された高分子分散剤の設計と合成
4.1高分子の構造と水中でのミセル形態
4.2制御されたラジカル重合の進歩



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