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シルセスキオキサン材料の化学と応用展開

  • Chemistry of Silsesquioxane Materials and Their Applications
★ ハイブリッド材料の原料に、耐熱性・難燃性など高分子の改質に、いま最も応用研究の熱いシルセスキオキサンの日本初の成書
★ エレクトロニクス、フォトニクス、触媒など各分野での構造制御やナノサイズを活かした無限の可能性を徹底解説!!

商品コード: T0577

  • 監修: 伊藤真樹
  • 発行日: 2007年7月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、311ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-949-8
こちらの書籍については、お問い合わせください。
  • シリコーンレジン / ネットワークポリマー / ハイブリッド材料 / 高分子の改質 / マイクロパターニング / ナノインプリント / LED封止材料 / 金属錯体

刊行にあたって

 「シルセスキオキサン」はシリコーンレジンのうちT単位のみからなるものを言う。シリコーンレジンに包含されるシルセスキオキサンが特に独立して語られるのは、M(R3SiO1/2)、D、T、Q単位の組み合わせの中で、T単位は単独でシリコーンレジンを形成できるからかもしれない。また、かご型八量体のような特定の構造をとるオリゴマーが注目されていることも大きな要因である。シリコーンレジン・ポリシルセスキオキサンは三次元ネットワークポリマーであるが、本来溶媒に可溶で、かつ室温で安定に保存でき、さらに架橋(硬化)させて不溶・不融の最終使用形態(塗膜など)となることを前提としている。さらにゾルゲル化学的アプローチからは、アルコキシシランモノマーから一気に不溶性のゲルを形成することも視野に入る。一方、シルセスキオキサンオリゴマーは、それ自身を機能性分子と考えることができる。ポリシルセスキオキサンあるいはシリコーンレジンが本来持っている耐熱性、耐候性、電気絶縁性といった特長に加えて、構造既知の分子を有機無機ハイブリッド材料等のビルディングブロックとして用いることができること、また有機高分子等への添加剤として考えた場合にも分散性を制御しやすいことによる機能の発現など、オリゴマーとしての特徴が見出され始めているように思う。また、かご型八量体のサイズは1~2nm程度で、通常のコロイダルシリカ等の粒子よりさらに小さく、分子と粒子の中間的な領域を占めうることもナノテクノロジー分野で興味がもたれる所以であろう。ポリシルセスキオキサンの分野では、新たな有機無機ハイブリッド材料や、特定の置換基をもつモノマーからのメソ構造体の創製なども注目される。本書は古典的なシリコーンレジンから一歩進んで、ポリ/オリゴシルセスキオキサンという切り口からこの分野の進歩を眺めようとするものであり、この材料の新しい顔、可能性を探る一助となることを願うものである。また、このようなシルセスキオキサンの研究は、シリコーンレジン全体を見直すことにもなると信ずる。
(「はじめに」より抜粋)

2007年6月  伊藤真樹

著者一覧

阿部芳首   東京理科大学 理工学部 教授
郡司天博   東京理科大学 理工学部 工業化学科 准教授
伊藤真樹   Dow Corning(東レ・ダウコーニング(株)) Business&Technology Incubator Associate Research Scientist
工藤貴子   群馬大学 大学院工学研究科 応用化学・生物化学専攻 教授
海野雅史   群馬大学 大学院工学研究科 応用化学・生物化学専攻 教授
下嶋 敦   東京大学 大学院工学系研究科 助教
黒田一幸   早稲田大学 理工学術院 教授
中西和樹   京都大学 大学院理学研究科 化学専攻 准教授
長谷川功   岐阜大学 工学部 応用化学科 助教
岩村 武   静岡県立大学 環境科学研究所 反応化学研究室 助教
坂口眞人   静岡県立大学 環境科学研究所 反応化学研究室 教授
中條善樹   京都大学 大学院工学研究科 高分子化学専攻 重合化学研究室 教授
山廣幹夫   チッソ石油化学(株) 五井研究所 研究第3センター 第33G グループサブリーダー
及川尚夫   チッソ石油化学(株) 五井研究所 研究第2センター 第21G 研究員
森 秀晴   山形大学 大学院理工学研究科 准教授
小畠邦規   (株)KRI ナノ材料研究部 主任研究員
林 蓮貞   (株)KRI ナノ材料研究部 研究員
福田 猛   荒川化学工業(株) 光電子材料事業部 研究開発部 HBグループ
鈴木 浩   東亞合成(株) 新事業企画推進部 機能性シリコン材料チーム チームリーダー
樫尾幹広   リンテック(株) 技術統括本部 研究所 素材設計研究室
池田正紀   (独)科学技術振興機構 技術移転促進部 
穂坂 直   九州大学 大学院工学府 物質創造工学専攻
宮本郷太   九州大学 大学院工学府 物質創造工学専攻
大塚英幸   九州大学 先導物質化学研究所 准教授
高原 淳   九州大学 先導物質化学研究所 教授
保田直紀   三菱電機(株) 先端技術総合研究所 マテリアル技術部 主席研究員
松田厚範   豊橋技術科学大学 工学部 物質工学系 教授
中松健一郎   兵庫県立大学 高度産業科学技術研究所
松井真二   兵庫県立大学 高度産業科学技術研究所 教授
岡本尚道   静岡大学 名誉教授
冨木政宏   静岡大学 工学部 電気電子工学科 助教
辻村 豊   ナガセケムテックス(株) 研究開発部 研究員
岡上吉広   九州大学 大学院理学研究院 化学部門 助教
和田健司   京都大学 工学研究科 講師
田邊 真   東京工業大学 資源化学研究所 助教
小坂田耕太郎   東京工業大学 資源化学研究所 教授

目次

〔第I編 基礎化学、分子設計と構造制御〕
第1章 シルセスキオキサン総論
1. はじめに
2. ラダーシルセスキオキサン
3. かご型シルセスキオキサン
4. 不完全かご型シルセスキオキサン
5. その他のシルセスキオキサン

第2章 ポリシルセスキオキサンの構造解析と反応化学
1. はじめに
2. ポリシルセスキオキサンの構造解析
3. 反応化学
4. おわりに

第3章 シルセスキオキサン生成の分子軌道法計算
1. 緒言
2. T8の生成機構
2.1 脱水縮合反応
2.2 反応中間体
2.3 3つのタイプの反応機構経路
2.4 脱水縮合反応の遷移状態
2.5 T8形成の反応機構とそのポテンシャルエネルギー面
3. 結言

第4章 かご型および精密合成ラダーシルセスキオキサン
1. はじめに
2. シルセスキオキサン合成
2.1 一般的合成法
2.2 シラノールの脱水縮合によるかご状シルセスキオキサンの合成
2.3 シラノールを基軸としたラダーシロキサンの精密合成
2.3.1 五環式ラダーシロキサンの合成
2.3.2 選択的ラダーシロキサン合成
2.3.3 九環式ラダーシロキサンの合成
2.3.4 酸化によるラダーシロキサンの合成
2.3.5 ラダーポリシロキサンの合成
3. ラダーシロキサンの物性
4. ラダーシロキサンの熱特性
5. まとめと今後の展望

第5章 自己組織化によるメソ構造体の合成
1. はじめに
2. 層状シルセスキオキサンの合成
2.1 両親媒性アルキルシランの利用
2.2 有機架橋型アルコキシシランの利用
2.3 長鎖アルコキシ基の導入による自己組織化
3. 有機基の設計による機能性付与
3.1 層状シルセスキオキサンへの有機官能基の導入
4. 構造、形態の多様化
4.1 ベシクル型シルセスキオキサンの形成
4.2 不斉炭素の導入によるらせん状ファイバーの形成
4.3 親水性ロッド状シルセスキオキサン
4.4 充填パラメータの制御によるメソ構造制御
5. おわりに

第6章 ブリッジドシルセスキオキサンの多孔構造制御
1. はじめに
2. 加水分解・重縮合反応
3. 極性溶媒系の相分離
4. 水素結合性共存物質による相分離
5. 分離カラムとしての細孔表面特性評価
6. 長距離秩序をもつメソ孔と共連続マクロ孔の階層構造
7. 界面活性剤-両親媒性溶媒系の挙動
8. おわりに

〔第II編 ナノハイブリッド材料にむけて〕
第1章 有機-無機ハイブリッドのプラットホームとしての多面体シルセスキオキサン
1. 多面体シルセスキオキサン
2. 多面体シルセスキオキサンを有機-無機ハイブリッドの合成に利用するメリット
3. 多面体シルセスキオキサンの合成
3.1 T型ケージの合成
3.2 Q型ケージの合成
3.2.1 多面体構造を持つケイ酸アニオンの合成
3.2.2 多面体ケイ酸アニオンのシリル化
4. ヒドロシリル化
5. シロキサン結合は安定なのか?
6. 将来展望

第2章 シルセスキオキサンを用いた有機-無機ハイブリッド材料
1. はじめに
2. シルセスキオキサン骨格を有する有機-無機ハイブリッドポリマー
3. ナノフィラーとしてシルセスキオキサンを利用した有機-無機ポリマーハイブリッド
4. シルセスキオキサンとアルコキシシランのゾル-ゲル反応を利用した有機-無機ポリマーハイブリッド
5. おわりに

第3章 不完全縮合型シルセスキオキサンの合成と応用展開
1. はじめに
2. 新規シルセスキオキサン誘導体の合成
2.1 パーフルオロアルキル基含有シルセスキオキサン
2.2 ダブルデッカー型フェニルシルセスキオキサン
3. リビングラジカル重合法を用いたシルセスキオキサン含有高分子の合成
3.1 リビングラジカル重合法を用いたパーフルオロアルキル基含有シルセスキオキサン含有高分子の精密合成
3.2 リビングラジカル重合法を用いたダブルデッカー型フェニルシルセスキオキサン含有高分子の精密合成
4. おわりに

第4章 シルセスキオキサン微粒子を用いた有機-無機ハイブリッド
1. はじめに
2. シルセスキオキサン微粒子の合成
3. シルセスキオキサン微粒子のコンプレックス形成を利用したハイブリッド
4. シルセスキオキサン微粒子をコア部位として利用した星型ハイブリッド
5. おわりに

第5章 フラーレン分散有機-無機ハイブリッドの合成
1. はじめに
2. C60-ケイ素誘導体の合成
3. C60-PEOS系ハイブリッド
4. PEOS-C60ハイブリッドゲルフィルムの光制限性
5. ディップコーティングによるPEOS-C60ハイブリッドコーティングフィルムの調製

第6章 光学活性シルセスキオキサンとセルロース誘導体シルセスキオキサンハイブリッドの合成
1. はじめに
2. ポリシルセスキオキサンに何を期待するか?
3. ポリシルセスキオキサンのバリエーション
4. ポリシルセスキオキサンを用いた有機-無機ハイブリッド材料作成
4.1 光学活性基を持つ重合性ポリシルセスキオキサン
4.1.1 序
4.1.2 合成
4.1.3 構造推定
4.1.4 光学活性・成膜
4.2 酢酸セルロース/ポリシルセスキオキサンハイブリッド材料
4.2.1 序
4.2.2 実験
4.2.3 結果
5. おわりに

第7章 位置選択的ハイブリッドによる光学用材料の創製
1. シルセスキオキサン類について
2. 有機-無機ハイブリッド材料への展開
2.1 位置選択的分子ハイブリッド法とは
2.2 シルセスキオキサン類への適用
3. シルセスキオキサン類を用いた有機-無機ハイブリッド
3.1 光硬化による有機-無機ハイブリッド硬化物の作製
3.2 光硬化による有機-無機ハイブリッド硬化物の諸物性
3.3 熱硬化による有機-無機ハイブリッド硬化物の作製とその諸物性
4. おわりに

第8章 光硬化型シルセスキオキサンと超耐熱性シルセスキオキサン
1. はじめに
2. 光硬化型SQシリーズ
2.1 カチオン硬化型SQ(OX-SQシリーズ)
2.2 ラジカル硬化型SQ(AC-SQシリーズ)
2.3 光硬化型材料への応用
2.3.1 OX-SQシリーズ
2.3.2 OX-SQ(SI-20)
2.3.3 AC-SQ(SI-20)
3. 超耐熱性材料を目指した材料の創製(VH-SQ)
3.1 VH-SQの合成
3.2 ヒドロシリル化反応による硬化物の熱重量分析
3.2.1 白金触媒による硬化
3.2.2 無触媒系での熱硬化
4. おわりに

第9章 シルセスキオキサンの機能性薄膜・粘着剤への応用
1. 緒言
2. 機能性薄膜(ハードコーティング膜)への応用
3. 粘着剤への応用
4. おわりに

〔第III編 高分子の改質〕
第1章 かご型シルセスキオキサンによる高分子の改質
1. はじめに
2. かご型シルセスキオキサンの構造と期待特性
3. かご型シルセスキオキサンによる高分子材料の改質技術
3.1 多官能性かご型シルセスキオキサンの利用
3.2 高分子主鎖骨格へのかご型シルセスキオキサン構造の導入
3.3 高分子側鎖へのかご型シルセスキオキサン構造の導入
3.4 高分子材料へのかご型シルセスキオキサンのブレンド
4. かご型シルセスキオキサンによるポリフェニレンエーテルの改質
4.1 背景
4.2 かご型シルセスキオキサンによるPPEの改質効果
4.2.1 難燃性の改善メカニズム
4.2.2 溶融流動性の改善メカニズム
4.2.3 PPE/かご型シルセスキオキサン組成物の外観と改質効果発現機構
5. おわりに

第2章 かご型シルセスキオキサン添加高分子薄膜の分子凝集状態と熱的性質
1. はじめに
2. かご型シルセスキオキサンを添加したポリスチレン薄膜の熱的安定性
3. ポリスチレン薄膜中におけるかご型シルセスキオキサン分子の分布状態
4. 鎖末端にシルセスキオキサン骨格を有するポリスチレン薄膜の熱的安定性
5. おわりに

〔第IV編 その他の分野〕
第1章 電子デバイス用絶縁膜材料への応用
1. はじめに
2. ポリオルガノシルセスキオキサン
3. ポリフェニルシルセスキオキサンの絶縁膜材料への展開
4. 梯子状ポリフェニルシルセスキオキサンの合成と膜特性
4.1 PPSQの合成
4.2 耐熱性
4.3 紫外線透過性
4.4 熱硬化収縮
4.5 電気特性
4.5.1 絶縁破壊電圧
4.5.2 誘電特性
4.6 残留応力
4.7 接着性
4.8 パターン形成
4.9 絶縁膜材料としての特性比較
5. 今後の応用展開

第2章 マイクロパターニング
1. はじめに
2. シルセスキオキサンをベースとする無機-有機ハイブリッド
2.1 ペンダント型ハイブリッド
2.2 共重合型ハイブリッド
3. オルガノシルセスキオキサン系ハイブリッド膜の物性
3.1 光学的性質
3.2 表面の化学的性質
3.3 力学的・機械的性質
3.4 熱的性質と構造
4. マイクロパターニングプロセスへの応用
4.1 エンボス性
4.2 フォトリソグラフィー法
4.3 固体表面のエネルギー差を利用する方法
4.4 チタニアの光触媒作用を利用する方法
4.5 電気泳動堆積と撥水-親水パターンを利用する方法
5. おわりに

第3章 室温ナノインプリント材料・技術
1. はじめに
2. HSQスピン塗布膜を用いたナノインプリント
2.1 HSQスピン塗布膜を用いたナノインプリントプロセス
2.2 かご型HSQとはしご型HSQ
2.3 かご型HSQとはしご型HSQを転写材料として使用した室温ナノインプリントの比較
3. HSQ液滴塗布膜を用いたナノインプリント
3.1 HSQ液滴塗布膜を用いたナノインプリントプロセス
3.2 HSQスピン塗布膜とHSQ液滴塗布膜を用いて作製された転写パターンの比較
3.3 HSQ液滴塗布膜を用いて作製された転写パターンの残渣評価
3.4 HSQ液滴塗布膜法によるマイクロパターンとコンプレックスパターンの作製

第4章 ポリシルセスキオキサンの光学材料への応用
1. 研究の背景
2. 有機修飾シリカ膜の作製と疎水性
3. 低損失スラブ型光導波路
4. チャネル型光導波路
5. 有機修飾シリカの回折格子
6. 有機修飾シリカの熱光学効果
7. 有機修飾シリカのモールド
8. まとめ

第5章 新規樹脂材料の合成と光学用途への応用(LED封止材料開発を中心として)
1. はじめに
2. 樹脂の劣化と安定剤
3. シルセスキオキサンの導入
4. シルセスキオキサンを骨格とするエポキシ樹脂の合成
5. シルセスキオキサン骨格エポキシ樹脂の硬化物
6. シルセスキオキサン骨格エポキシ樹脂の改良
7. SQ-OSi-EPの硬化物
8. 異なる置換基の導入
9. シルセスキオキサンのみで硬化させる構造体
10. おわりに

第6章 かご型シルセスキオキサンの水素原子包接
1. はじめに
2. Q8M8の水素原子包接
2.1 固体のQ8M8の水素原子包接
2.2 水素原子を包接したQ8M8の溶存状態における特徴
3. 側鎖置換基の異なるD4Rかご型シルセスキオキサンへの水素原子包接
4. 拡大サイズかご型シルセスキオキサンへの水素原子包接
5. その他の研究

第7章 金属含有シルセスキオキサンの触媒への応用
1. 緒言
2. 不完全縮合シルセスキオキサンの合成
3. シリカとの構造類似性
4. 金属含有シルセスキオキサンの合成と均一系触媒としての機能開発
5. 金属含有シルセスキオキサンを活用した多様な形態の触媒開発
6. おわりに

第8章 シルセスキオキサン金属錯体の合成
1. はじめに
2. 配位原子を導入したシルセスキオキサン誘導体の金属錯体
3. 前周期遷移金属のシルセスキオキサン錯体
4. 後周期遷移金属のシルセスキオキサン錯体
5. おわりに
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