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ポリマー系ナノコンポジットの技術動向

(2001年『ポリマー系ナノコンポジットの最新技術と応用』普及版)

商品コード: B0799

  • 監修: 中條澄
  • 発行日: 2007年1月
  • 価格(税込): 3,456 円
  • 体裁: A5判、240ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-906-1

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刊行にあたって

 ようやく、『ポリマー系ナノコンポジットの最新技術と応用』の刊行に至った。
 周知のようにポリマー系ナノコンポジットは、世界的に熱い視線が集中しているナノテクノロジーの一環であり、ポリマーを連続相とするナノ次元超微粒子分散系である。
 本年4月に小泉光恵大阪大学・龍谷大学名誉教授を編集委員長として『ナノマテリアルの最新技術』がシーエムシー社から上梓され、幸いにして好評で版を重ねているとのことである。本書はこれに続き、製品化のスピードが加速しているポリマー系ナノコンポジットに関して、より詳細に最新技術と応用を解説するものである。
 幸い現在トップクラスと考えられる多数の執筆者の賛同を得て、広範囲にわたるポリマー系ナノコンポジットのほぼ全領域をカバーすることが出来たものと考えている。この分野の技術および用途開発は日進月歩であるが、本書を一読することにより、ポリマー系ナノコンポジットの最近の動向を把握することが出来、今後の開発にあたって大いに参考になる情報を提供できたものと確信している。
 本書の構成はまず概論でポリマー系ナノコンポジットに関する全体的な現状を展望している。次に使用原料および主な製造法に関する最近の動向が詳しく解説されている。さらに第3章では主なポリマー系ナノコンポジットの個々につき詳細に説明されている。特にPET系ナノコンポジットについては海外からの執筆を得ることができた。第4章では特に今後の発展が期待されるナノコンポジットの高機能化につき別章として解説することにした。第5章ではポリマー系ナノコンポジットに関するトピックスに関する紹介をまとめてある。この中から今後大きい発展を見せるであろうナノコンポジットが出現するものと期待している。最後に第6章では今後の発展に関する見通しを極力具体的に示すことにした。
 本書は現在のところ、ポリマー系ナノコンポジットの最新技術に関するもっとも包括的な専門書と思われるが、上述のようにこれを味読することにより、実り多い将来が期待される分野への参入に際しての基礎的知見のみならず、多くの示唆と見通しが得られるものと信じている。
 最後に本書の刊行にあたり、ご多忙ななか、ご執筆いただいた各執筆者に感謝申し上げるとともに、格別のご努力、ご援助を頂いたシーエムシー出版部の北村巌氏他の皆さんに対し厚くお礼を申し上げる。
2001年10月  K・C・リサーチ 中條 澄

<普及版の刊行にあたって>
 本書は2001年に『ポリマー系ナノコンポジットの最新技術と応用』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承下さい。

2007年1月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

中條 澄   K・C・リサーチ 代表
安倍一也   コープケミカル(株) 新素材事業部 営業開発室長代理
長谷川直樹   (株)豊田中央研究所 燃料電池部 電解質材料研究室 チームリーダー
佐藤紀夫   (株)豊田中央研究所 研究推進部 部長
矢野彰一郎   日本大学 理工学部 教授
安江健治   ユニチカ(株) 中央研究所 所長
臼杵有光   (株)豊田中央研究所 材料2部 機能高分子合成研究室 室長
         (現)(株)豊田中央研究所 有機材料研究室 室長
原口和敏   (財)川村理化学研究所 理事
原田敏彦   大阪市立工業研究所 プラスチック課 研究主幹
竹村泰彦   JSR(株) 高分子研究所 エラストマー開発室 主幹研究員
TsungYen Tsai   Manager Inorganic and Solid State Chemistry Dept.Applied Chemistry Div.UnionChemical Labo(UCL).Industrial Technology Research Institute(ITRI),TAIWAN
武田邦彦   芝浦工業大学 工学部 材料工学科 教授
阪上俊規   JSR(株) スペシャリティ事業部 事業企画部 主査
         (現)JSR(株) 高分子研究所 機能製品開発室 主査
加藤英樹   ハイペリオン・キャタリシス・インターナショナル・インク MDTマネジャー
小林敏勝   日本ペイント(株) 創造技術研究所 課長
         (現)日本ペイント(株) 総合技術研究所 グループマネージャー
水谷幸雄   元・(株)トクヤマ 常務取締役 研究開発本部長
塩山 洋   (独)産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 主任研究員
         (現)(独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員
住田雅夫   東京工業大学大学院 理工学研究科 教授
荒川源臣   オリヱント化学工業(株) 第2開発部
         (現)帝人ファイバー(株) 産業資材技術開発部
島田雅之   大阪市立工業研究所 プラスチック課
         (現)大阪市立工業研究所 有機材料課 研究主任
上利泰幸   大阪市立工業研究所 プラスチック課 研究副主幹
         (現)大阪市立工業研究所 有機材料課 研究主幹
須方一明   オリヱント化学工業(株) 第2開発部 部長
         (現)オリヱント化学工業(株) 法務部特許室 主任部員
合田秀樹   荒川化学工業(株) 研究所 化成品部
         (現)荒川化学工業(株) 新事業企画開発部 ハイブリッドG グループリーダー

 執筆者の所属表記は、注記以外は2001年当時のものを使用しております。 

目次

第1章 ポリマー系ナノコンポジット概論
1. ポリマー系ナノコンポジットの位置づけ
2. ポリマー系ナノコンポジットの歴史
3. ポリマー系ナノコンポジットの物性
3.1 ポリマー系ナノコンポジットの物性のまとめ
3.2 機械的熱的性質
3.3 機械的性質
4. ポリマー系ナノコンポジットの製法
4.1 ポリマー系ナノコンポジットの製造ポイントと製法の種類
4.2 層間挿入法(Intercalation法)
4.3 In-Situ法
4.4 モレキュラーコンポジット形成法
4.5 超微粒子直接分散法
4.6 ポリマー系ナノコンポジットの主な流れ
5. ポリマー系ナノコンポジットの構造解析法
5.1 X線回折(XRD)による解析
5.2 電子顕微鏡による解析
5.3 その他
6. ポリマー系ナノコンポジットの応用、 用途
7. 最近のポリマー系ナノコンポジット関連技術の発展
7.1 製造方法に関するもの
(1) ポリマーの極性別ナノクレーの選択法
(2) コポリマーを使用する方法
(3) 特殊な重合触媒を利用する方法
(4) 相溶化剤(第三成分)を利用する方法
(5) 環状オリゴマーを利用する方法
(6) クレースラリー注入法
(7) 溶融混練法における機械的要因の影響の検討
(8) ゾルーゲル法の進歩
(9) その他
7.2 汎用プラスチックの完全層剥離型ナノコンポジット合成の成功
7.2.1 PS
7.2.2 PET
7.2.3 硬質エポキシ樹脂
7.3 ナノコンポジット化による機能性の向上

第2章 ポリマー系ナノコンポジットの原料・製造法の最新技術
1. 層状粘土鉱物の現状
1.1 はじめに
1.2 層状ケイ酸塩の分類
1.3 合成層状ケイ酸塩の製法
1.3.1 合成雲母
(1) 溶融法
(2) インターカレーション法
1.3.2 合成スメクタイト
1.4 合成層状ケイ酸塩の特性値
1.4.1 合成雲母
1.4.2 合成スメクタイト
1.5 合成粘土鉱物のナノコンポジットへの展開
1.6 おわりに

2. クレイスラリー注入によるポリマークレイナノコンポジットの製造
2.1 はじめに
2.2 クレイスラリー注入によるナイロンクレイナノコンポジットの製造
2.2.1 スラリーの調整
2.2.2 スラリー注入による製造
2.2.3 クレイの分散性
2.2.4 物性
2.2.5 モデル実験
2.3 おわりに

3. ゾル-ゲル法を利用したナノコンポジット
3.1 はじめに
3.2 ゾル-ゲル法
3.3 ゾル-ゲル法によるナノコンポジットの調製と力学特性
3.3.1 混合法
3.3.2 共重合法
3.3.3 エンドキャップ法
3.4 ナノコンポジットの構造
3.5 おわりに

第3章 各種ポリマー系ナノコンポジットの最新技術
1. ポリアミド系ナノコンポジット
1.1 はじめに
1.2 In-Situ製造法
1.3 ナイロン6/層状珪酸塩系ナノコンポジットの特性
1.3.1 結晶化特性
1.3.2 ナノコンのDSCカーブ
1.3.3 レオロジー特性
1.3.4 珪酸塩シートの強化材としての効果
1.3.5 ナノコンポジットの一般的特性
1.3.6 機械的性質
1.3.7 熱変形温度
1.3.8 ガスバリヤー性
1.3.9 リサイクル性
1.4 ナノコンポジットの用途
1.4.1 成形品用途
1.4.2 フィルム用途
1.4.3 繊維用途
1.5 おわりに

2. ポリオレフィン系ナノコンポジット
2.1 はじめに
2.2 ポリオレフィン系クレイナノコンポジットの合成
2.2.1 モノマー重合法
2.2.2 ポリマー溶融混練法
2.3 ポリオレフィンクレイナノコンポジットの特性
2.3.1 力学特性
2.3.2 熱的特性、結晶性
2.3.3 レオロジー特性、発泡特性
2.3.4 ガスバリヤー性
2.3.5 膨潤特性
2.3.6 クリープ特性
2.3.7 難燃特性
2.4 おわりに

3. 熱硬化性樹脂系ナノコンポジット
3.1 はじめに
3.2 エポキシ樹脂系ナノコンポジット
3.2.1 エポキシ樹脂/シリカ系ナノコンポジット
3.2.2 エポキシ樹脂/粘土鉱物系ナノコンポジット
3.3 フェノール樹脂系ナノコンポジット
3.3.1 ナノコンポジットの合成とモルフォロジー
3.3.2 ナノコンポジットの力学物性
3.3.3 ナノコンポジットのトライボロジー特性
3.4 ポリイミド系ナノコンポジット
3.5 おわりに

4. LCP系アロイにおける相乗効果を中心としたナノコンポジットへのアプローチ
4.1 はじめに
4.2 LCP/LCP系における相乗効果
4.3 その他のLCP系アロイの相乗効果
(1) LCP/PEEK系
(2) LCP/PEI系
(3) LCP/アモルファスナイロン系
4.4 おわりに

5. エラストマー系ナノコンポジット
5.1 はじめに
5.2 エストラマー系ナノコンポジットの分類
5.3 各種エストラマー系ナノコンポジット
5.3.1 無機フィラーがナノ分散したエラストマーコンポジット
(1) 変性ポリマーを用いた混練法
(2) 有機物でインターカレートされたフィラー(層間化合物)混合法
(3) ゴム中でのゾル-ゲル法を利用したIn-Situフィラー合成法
(4) その他
5.3.2 ポリマー・有機フィラー等がナノ分散したエラストマーコンポジット
(1) ポリマーブレンド時の動的架橋利用法
(2) ポリマー中でのIn-Situ有機フィラー合成
5.4 おわりに

6. PET系ナノコンポジット(要旨)
6. PET Nano-composites
6.1 Introduction
6.2 Results and Discussion
6.2.1 Development review and patents analysis of PET/Clay nanocomposites
6.2.2 Patents、relating to the various clay treatment methods、are introducedbelow
(1) Ion exchange method
(2) Synthetic clay method
(3) Diffusion method
6.2.3 Characterization and modification of the clays
(1) Characterization of the high purity clays
(2) Modification of the pure clays
6.2.4 The application of the modified clays
6.3 Conclusion
6.4 Acknowledgments

第4章 ナノコンポジット化による高機能化の最新技術
1. 機能性ナノコンポジット
1.1 ナノコンポジット化による高機能化の概況
1.2 ガスバリア性
1.3 難燃化
1.4 耐摩擦摩耗性の向上
1.5 その他の機能性
(1) 電気的・磁気的機能
(2) 高機能顔料
(3) その他

2. ナノコンポジットによるポリマーの難燃化
2.1 はじめに
2.2 ポリマー難燃化の原理
2.3 ナノコンポジットの難燃効果の発見
2.4 ナノスケールの無機物の混練による難燃化
2.5 おわりに

3. ハイブリッド/ナノコンポジットコーティング材
3.1 はじめに
3.2 ゾル-ゲル法の概要
3.3 有機-無機ハイブリッド体の分類と代表的合成手法
3.3.1 低分子量有機成分共有結合ハイブリッド
3.3.2 高分子量有機成分共有結合ハイブリッド
3.3.3 低分子量有機成分水素結合ハイブリッド
3.3.4 高分子量有機成分水素結合ハイブリッド
3.4 高耐久性有機-無機ハイブリッド体の開発
3.4.1 側鎖修飾型ハイブリッド体の合成
(1) ゾル-ゲル反応及び構造解析
(2) 高分子量化と保存安定性の両立
(3) 厚膜化
3.4.2 ポリマーハイブリッド型の合成
3.5 高耐久性有機-無機ハイブリッド体の特性
(1) 透明性
(2) 耐熱性
(3) 機械的性質及び化学的性質
(4) 耐候性
(5) 耐汚染性
3.6 ハイブリッド/ナノコンポジット技術の応用
3.7 おわりに

第5章 ポリマー系ナノコンポジットに関するトピックス
1. カーボンナノチューブ
1.1 カーボンナノチューブとは
1.2 カーボンナノチューブの導電性フィラーとしての特性
(1) 少量添加で高い導電性が達成でき、素材の物性を損なわない
(2) 成形品表面からの脱落が少ない
(3) アウトガスが少ない
(4) リサイクル性に優れる
(5) その他
1.3 カーボンナノチューブ導電性樹脂の応用分野・実用化事例
1.4 ハイペリオン上市製品の種類とその特性
1.5 今後の課題
(1) 価格
(2) 最適な分散技術の確立

2. 貴金属ナノ粒子ペースト
2.1 はじめに
2.2 濃厚貴金属ナノ粒子ペーストの調製
2.3 貴金属ナノ粒子ペーストの特徴
2.3.1 金属含有量
2.3.2 安定性
2.3.3 粒子径
2.3.4 プラズモン吸収
2.4 ナノ粒子ペーストの応用事例
2.4.1 色材としての応用例
2.4.2 金属薄膜の形成
2.4.3 担持
2.5 おわりに

3. 相分離架橋重合によるナノコンポジット機能性材料
3.1 はじめに
3.2 相分離架橋重合
3.3 ペースト法イオン交換膜
3.4 微多孔性材料
3.4.1 含浸・架橋重合法
3.4.2 押出機内ゾル-ゲル反応法
3.4.3 押出機内架橋重合法
3.5 おわりに

4. グラファイト層間重合によるナノコンポジットの形成
4.1 はじめに
4.2 カリウム-GIC中でのイソプレンの重合
4.3 層間重合に及ぼすモノマーとアルカリ金属の種類の影響
4.4 おわりに

5. 動的パーコレーション現象によるポリマー系ナノコンポジットの評価
5.1 はじめに
5.2 動的パーコレーション現象
5.3 動的パーコレーションに及ぼすCB/ポリマー相互作用の効果
5.4 CB充填相溶系ポリマーブレンドにおける動的パーコレーション
5.5 おわりに

6. ポリカーボネート/シリカ系ハイブリッド材料
6.1 はじめに
6.2 有機ポリマーの選択
6.3 無機物の選択
6.4 PC/シリカ系ハイブリッド材料
6.4.1 ハイブリッド材料の作製
6.4.2 ハイブリッド材料の特性
6.4.3 成分傾斜ハイブリッド材料
6.5 おわりに

7. 位置選択的分子ハイブリッド
7.1 ゾル-ゲルハイブリッド
7.2 位置選択的分子ハイブリッド
7.3 エポキシ樹脂-シリカハイブリッド
7.4 エポキシ樹脂-シリカハイブリッドの材料物性
(1) 耐熱特性
(2) 密着性
7.5 ポリウレタン-シリカハイブリッド
7.6 ハイブリッドドメインを持つポリウレタンの特性
(1) 柔軟性保持・高弾性率
(2) 耐寒性保持・超耐熱性
7.7 おわりに

第6章 ポリマー系ナノコンポジットの今後の展開
1. はじめに
2. 層状無機物を用いたナノコンポジットの開発
3. LCPを少量(10%以下、できれば5%以下)使用するナノコンポジットの開発
4. 汎用樹脂をベースとするナノコンポジットの開発
5. In-Situ法によるナノコンポジットの開発
5.1 ゾル-ゲル法を利用する大規模製造技術の開発
5.2 In-Situ超微粒子合成法の開発
6. 超微粒子直接合成法によるナノコンポジット製造法の開発
7. ナノコンポジット技術と既存の複合化技術とのドッキング
8. 特殊機能をもったナノコンポジットの開発
9. 地道な基礎データの集積
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