現代社会において高分子微粒子はありとあらゆるところで大活躍しており、先端技術を支える必要不可欠な素材になっている。塗料、インキ、接着剤、樹脂改質材に加えて、医療、情報、環境、エネルギー、画像表示・記録、光通信、光・エレクトロニクスなどの分野においても利用の拡大が見込まれている。また、微粒子の1次元、2次元および3次元配列の制御やコロイド結晶を利用したフォトニック結晶,構造発色、量子ドット、有機・無機ハイブリッドなどの研究も活発化している。多岐にわたる用途に対して高分子微粒子の更なる高性能化および高機能化が強く望まれている。
今回、「高分子微粒子の最新技術動向」と題する書籍をまとめる機会をいただいた。本書は、最近5年間の高分子微粒子の高性能化や用途開発における新潮流に焦点を当てた。微粒子径制御、異形(中空)微粒子、液晶微粒子、無機微粒子、導電性微粒子、生体適合性微粒子、環境低負荷微粒子、インクジェット印刷用微粒子、カプセル化、コロイド結晶、樹脂中への分散制御、電池材料、磁性材料、構造色材料、強誘電性材料、マイクロカプセル化、リキッドマーブルなど、これからの用途展開が強く望まれる分野で活躍されている先生方にご執筆をお願いした。本書を通して読者の研究開発において何か新しい気づきや発想が生まれることを願っている。
目次
【第1編:高分子微粒子の作製】
第1章 高分子中空微粒子の炭素化による多孔質炭素中空微粒子の合成
1 はじめに
2 ポリスチレン中空微粒子の合成
3 ポリスチレンシェルの架橋反応
4 不融化反応
5 炭素化反応
6 炭素中空微粒子の比表面積
第2章 高分子微粒子の構造・配列・付着・埋没・ナノインプリントを利用した表面改質
1 はじめに
2 高分子微粒子の構造と配列
3 コアシェル微粒子のシェルによる基材への付着とアトリアクターへの展開
4 微粒子埋没による表面解析とナノ表面層の構築
5 微粒子インプリントの可能性
6 まとめ
第3章 液晶高分子微粒子の調製と機能設計
1 はじめに
2 液晶分子配向の制御と評価
3 液晶高分子微粒子の調製と微粒子内における分子配向制御
3.1 乳化重合
3.2 懸濁重合
3.3 分散重合・沈澱重合
3.4 マイクロ流路法
4 液晶高分子微粒子の機能設計
4.1 光学機能
4.2 機械特性・アクチュエーション機能
4.3 吸着機能
5 おわりに
第4章 サイズ・形態制御無機微粒子表面への精密ポリマー修飾によるサイズ・形態制御擬似高分子粒子の合成と機能化
1 はじめに
2 SI-ATRP法によるサイズ・形態制御a-Fe2O3微粒子へのPMMA修飾
3 PMMA修飾a-Fe2O3微粒子からなる自立フィルムの作成
4 まとめ
第5章 導電性高分子PEDOT:PSSへの架橋構造の導入
1 PEDOT:PSSとは
2 PEDOT:PSS膜の導電性と耐候性
3 PEDOT:PSSへの架橋の導入
4 PEDOT:CL-PSSの合成
5 PEDOT:CL-PSS膜の物性
6 PEDOT:CL-PSS微粒子の利用
7 おわりに
第6章 アミノ酸系高分子で機能化したナノ粒子の創製
1 はじめに
2 種々のペプチドで機能化した高分子ナノ粒子の調製
3 各種ペプチド担持高分子ナノ粒子と細胞との相互作用
4 アミノ酸由来ビニルポリマーで機能化したナノ粒子の調製とその特性
5 おわりに
第7章 インクジェット用顔料複合化高分子微粒子の作製と物性および画像評価
1 はじめに
2 デジタルプリント技術
3 顔料微粒子色材の種類
4 顔料複合化高分子微粒子のアプローチ
5 顔料複合化高分子微粒子の作製
5.1 高分子ポリマー合成
5.2 転相乳化型着色エマルションの設計
5.3 高分子分散顔料の分散体設計
5.4 得られた微粒化色材
6 製法の違いによる高分子着色微粒子特性に及ぼすポリマー物性の影響とカラー化
6.1 製法の違いによる高分子着色微粒子
6.2 色材のカラー対応設計
6.3 色材物性とポリマー物性との関係
6.3.1 色材物性とポリマー物性との関係(中和率)
6.3.2 色材物性とポリマー物性との関係(ポリマー量)
6.3.3 色材物性とポリマー物性との関係(分子量)
6.3.4 色材物性とポリマー物性との関係(塩生成)
6.3.5 高分子コロイド粒子の大きさと物性制御
6.4 プロセスカラー色材(染料系,顔料系色材)と画像性能との関係(4色)
6.4.1 カラー色材と文字品位との関係
6.4.2 カラー色材と色相との関係
6.4.3 カラー色材と耐水性との関係
6.4.4 カラー色材と耐擦過性との関係
6.5 結論
7 展開
【第2編:高分子微粒子の構造制御】
第8章 自己組織化による高分子微粒子の構造制御
1 はじめに
2 高分子の析出による微粒子形成手法
3 ポリマーブレンド微粒子
4 ブロック共重合体微粒子
5 拘束空間(Confinement)による効果
6 相分離構造を持つ微粒子の応用展開
7 おわりに
第9章 コロイド微粒子の会合体形成
1 はじめに
2 静電相互作用による会合体形成
2.1 静電相互作用と会合の支配パラメーター
2.2 孤立した会合体の生成条件
3 イオン性界面活性剤の添加による粒子表面電荷の制御
4 計算機シミュレーションによる会合体形成
5 その他の駆動力による会合体形成
5.1 DNA修飾による粒子の会合
5.2 枯渇相互作用
6 おわりに
第10章 懸濁重合の連続プロセスに関する研究─ガラス球を充填したカラムを用いた均一なモノマー液滴の作製と管型反応器におけるエマルションの連続重合と粒子径の均一化に対する取組み─
1 緒言
2 実験方法
2.1 モノマー液滴および高分子微粒子の作製
2.2 モノマー液滴および高分子微粒子の粒径測定
2.3 水相および油相のカラム内滞留時間分布の測定
2.4 充填カラム中のガラス球の熱処理
3 実験結果
3.1 ガラス球充填層によって作製されるモノマー液滴の粒径の支配因子
3.2 充填粒子の粒径分布と水相および油相の流動状態がモノマー液滴の粒径分布におよぼす影響
3.3 管型反応器を用いたエマルションの連続重合
3.4 ガラス球比重の相違が生成液滴径に及ぼす影響
3.5 モノマー相送液ポンプの種類が生成液滴径に及ぼす影響
3.6 複数の粒径のガラス球の組合せが生成液滴径に及ぼす影響
3.7 遠心力により充填したガラス球充填層が生成液滴径に及ぼす影響
3.8 最適条件の組み合わせによる液滴分散装置の最適化
4 結言
第11章 マイクロ空間における自己多層乳化を利用した単分散多層マイクロカプセルの調製
1 はじめに
2 自己乳化(Self-emulsification)
3 マイクロ空間における自己多層乳化現象(Multi-self-emulsification)
4 三角相図の作成と共溶媒の選定
5 マイクロ流路を用いた多層エマルション,多層マイクロカプセルの調製
6 初期分散相組成による多層液滴の階層構造制御
7 自己多層乳化の経時観察
8 初期液滴径が自己多層乳化に与える影響
9 光重合による多層マイクロカプセルの調製
10 アニオン交換反応による高分子イオン液体カプセルの膜物性制御
11 おわりに
【第3編:高分子微粒子の分散制御】
第12章 統計型微粒子分散モデルの構築
1 はじめに
2 統計型分散モデル
3 粘度予測
4 凝集体の分布予測
5 超音波分散モデル
6 最後に
第13章 コロイド粒子の分散性評価ゼータ電位測定の基礎
1 はじめに
2 ゼータ電位について
3 ゼータ電位と分散性
4 ゼータ電位の測定・解析技術
5 電気泳動光散乱装置の概要と応用例
6 ゼータ電位の測定事例
6.1 塩添加によるゼータ電位の変化
6.2 たんぱく質のpH滴定
6.3 合成ラテックスのヘテロ凝集の評価
6.4 高分子電解質の交互積層によるラテックスの表面改質
7 ゼータ電位測定法の標準試料と測定規格
8 おわりに
第14章 微粒子複合材料中の微粒子分散状態の計測と制御
1 はじめに
2 粉砕・解砕工程
2.1 湿式ボールミル内の微粒子挙動の解析
2.2 湿式ボールミル内の微粒子の運動および破壊挙動のモデリング
3 混合・混練工程
3.1 水系微粒子複合材料中の微粒子分散・凝集挙動
3.2 高分子-微粒子複合材料中の高分子材料および微粒子挙動のモデリング
4 評価工程
4.1 直接的な微粒子分散状態の評価
4.2 間接的な微粒子分散状態の評価
5 おわりに
第15章 微粒子の分散凝集制御:分散剤の構造と機能の相関を議論するために
はじめるまえに
1 はじめに
2 ナノ粒子の分散と凝集
3 分散剤の構造機能相関研究に向けて
4 おわりに
第16章 高速攪拌機を用いる微粒子分散
1 はじめに
2 攪拌機の種類と微粒子分散に適した機種の選定
3 微粒子分散における攪拌操作の意義
4 高分子コート酸化チタンの分散安定化における高速攪拌の効果
5 紫外線散乱における高速攪拌の効果
6 まとめ
第17章 高分子化合物を利用したプリンテッドエレクトロニクス用の銅微粒子ペーストの展開と導電性被膜形成
1 はじめに
2 ポリビニルピロリドン(PVP)を保護剤として用いた銅微粒子ペースト
2.1 PVPコートされた銅粒子
2.2 PVPコートされた銅微粒子の熱焼結
2.3 PVPコートされた銅粒子の光焼結
2.4 接着剤としてのPVP
3 ゼラチンを用いた銅微粒子から作製する銅ペースト
4 その他の高分子を用いた銅微粒子・ペースト
5 おわりに
第18章 マイクロ流動場におけるやわらかい高分子微粒子の分離
1 はじめに
2 ハイドロゲル微粒子の機能設計
3 高分子微粒子のマイクロ流動場における流動挙動
4 高分子微粒子のマイクロ流動場における流動挙動の可視化
5 単一微粒子のマイクロ流動場における流動挙動
6 微粒子混合溶液の流路内分布の評価
7 まとめと展望
【第4編:高分子微粒子の機能向上と新しい機能の創出】
第19章 有機・無機ハイブリッド微粒子を基盤としたイオン伝導性材料の開発
1 はじめに
2 機能性シルセスキオキサン(SQ)微粒子の合成
3 ディ―プ共融混合体を基盤としたイオン伝導性シルセスキオキサン(SQ)微粒子の開発
4 イオン伝導性を有する自己修復有機・無機ハイブリッドの開発
5 おわりに
第20章 強誘電性高分子からなる高分子微粒子薄膜の表面濡れ特性
1 はじめに
2 ポリフッ化ビニリデン
3 ポリフッ化ビニリデン微粒子
4 ポリフッ化ビニリデン微粒子薄膜
5 おわりに
第21章 制御/リビングラジカル重合による高分子微粒子の表面修飾と機能創出
1 はじめに
2 不均一系ラジカル重合とリビングラジカル重合
2.1 NMP
2.2 ATRP
2.3 RAFT重合
2.4 開環メタセシス重合
3 CRPの沈殿重合への適用
4 おわりに
第22章 ランタノイド複合高分子を用いる無着色磁性粒子の作製と利用
1 はじめに
2 ランタノイド元素の特性
3 ホルミウム複合高分子の特徴
4 無着色磁性粒子ならびに着色磁性粒子の作製
5 発光特性を有する蛍光磁性粒子の作製
6 おわりに
第23章 コロイド粒子の自己集合体を利用した光の三原色による発色性材料の開発
1 はじめに
2 フォトニックボールが示す構造色
3 フォトニックボールを鋳型にして調製した構造発色性のポーラスな高分子ゲル
4 異なる複数のフォトニックボールを鋳型にして調製した構造発色性のポーラスな高分子ゲル
5 おわりに
第24章 高規則性ポーラスアルミナを用いた膜乳化プロセスによる単分散ナノ微粒子の創製と機能化
1 はじめに
2 高規則性ポーラスアルミナメンブレンの形成
3 高規則性ポーラスアルミナを用いた単分散エマルションの形成
4 まとめ
第25章 非水系分散重合法を用いた圧電性を有する高分子微粒子の開発
1 はじめに
2 圧電性とは
3 ポーリングレス圧電性材料
4 実験項
4.1 2-VNpの分散(共)重合
4.2 フィルムの作製
4.3 圧電性試験
5 結果と考察
5.1 2-VNpの分散(共)重合挙動
5.2 圧電性試験
6 おわりに
第26章 シリカ微粒子含有によるナノ構造化ファイバー膜の作製と構造評価
1 はじめに
2 電界紡糸法(エレクトロスピニング法)による微粒子内包化
3 ファイバー内部において粒子が被覆する理論
4 シリカ微粒子含有ファイバー膜の作製
4.1 SBS溶液調整
4.2 PVDF溶液調整
4.3 シリカ微粒子含有溶液調整
4.4 エレクトロスピニングファイバー膜の作製
5 シリカ微粒子含有ファイバー膜の構造評価
5.1 SBS表面形状(粒径:100,260 nm系)
5.2 PVDF表面形状(粒径:100,260 nm系)
5.3 両高分子の繊維径比較(粒径:100,260 nm系)
5.4 SBS表面形状(粒径:1000 nm系)
5.5 PVDF表面形状(粒径:1000 nm系)
5.6 両高分子の繊維径比較(粒径:1000 nm系)
6 まとめ
6.1 SBS系エレクトロスピニング膜について
6.2 PVDF系エレクトロスピニング膜について
第27章 高分子粒子安定化ソフト分散体を基盤技術とする物質運搬・放出システムの構築
1 はじめに
2 粒子安定化ソフト分散体
2.1 リキッドマーブル(LM)
2.2 アーマードバブル(AB)
3 微粒子安定化ソフト分散体を利用した物質運搬
3.1 リキッドマーブルを利用する物質運搬
3.2 アーマードバブルを利用する物質運搬
4 外部刺激による物質放出
4.1 リキッドマーブルからの物質放出
4.2 アーマードバブルからの物質放出
5 おわりに
