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有機分散系の分散・凝集技術 (普及版)

  • Dispersion and Aggregation Technology for Organic Dispersions (Popular Edition)
2008年刊「有機分散系の分散・凝集技術」の普及版。分散技術の中でも高分子微粒子、カーボンナノチューブなどに特化し、基礎技術の解説から、エレクトロニクスや塗料、食品など様々な分野で活躍する分散・凝集の応用技術までを掲載しています。

商品コード: B1062

  • 監修: 川口春馬
  • 発行日: 2013年12月4日
  • 価格(税込): 5,400 円
  • 体裁: B5判、307ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0744-2

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  • 分散・凝集の基礎 / 分散剤 / 濃厚分散系 / 非水系の分散と凝集 / カーボンナノチューブ分散ゲル / ナノエマルション / 水溶性フラーレン / ナノ粒子を配合したグリース / 発酵セルロース / 乳化技術

刊行にあたって

 機能性微粒子を研究対象として、その設計・合成・応用を推し進めている者が、ときおり切歯扼腕する問題が、分散と凝集である。
 例えば、研究室でしばしばこんなやり取りが交わされる。教授が、学生に「こういう粒子を作れば機能が出るでしょう」と言う。学生はわくわくし、気合を入れてそれを作る。しばらくして彼はこう言ってくる「先生、凝集してしまってダメです」。
 本書は、三編からなる。第1編は、分散・凝集の教科書と位置づけたい。分散・凝集の基本を界面科学の見地から解説していただいた。第2編は、分散・凝集を操る手法をまとめた。特に、新奇性のある手法にスポットを当て、読者をインスパイアすることを目論んだ。第3編はトピックス集である。どこから何をどう読み取るか、読者のセンスの利かせどころかと思う。本書を通して、より多くの方々が、身の周りから宇宙の深淵までのさまざまな分散・凝集の現象に、たじろぐことなく付き合えるようになられることを期待したい。
(「刊行にあたって」より抜粋)

2008年8月  慶應義塾大学 川口春馬


<普及版の刊行にあたって>

 本書は2008年に『有機分散系の分散・凝集技術』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、ご了承ください。

2013年12月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

川口春馬   慶應義塾大学 理工学部 教授
古澤邦夫   筑波大学 産学リエゾン共同研究センター シニア・コーディネーター;筑波大学 化学系 (元)教授
長沼桂   楠本化成(株) 技術本部 部長
大坪泰文   千葉大学 大学院工学研究科 教授
武田真一   武田コロイドテクノ・コンサルティング(株) 代表取締役社長
大島広行   東京理科大学 薬学部 教授
福島孝典   (独)理化学研究所 基幹研究所 機能性ソフトマテリアル研究チーム チームリーダー
猪木雅裕   (株)ホソカワ粉体技術研究所 システム開発部 部長
小野努   岡山大学 環境理工学部 環境物質工学科 准教授
久保田潤   岡山大学 環境理工学部 環境物質工学科 博士研究員
山口政之   北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授
鈴木道隆   兵庫県立大学 大学院工学研究科 機械系工学専攻 環境エネルギー工学部門 教授
鈴木大介   東京大学 大学院工学系研究科 日本学術振興会特別研究員(PD)
吉田亮   東京大学 大学院工学系研究科 准教授
小林功   (独)農業・食品産業総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 研究員
中嶋光敏   筑波大学 生命環境科学研究科 国際地縁技術開発科学専攻 教授
大久保恒夫   コロイド組織化研究所 所長(山形大学 客員教授;岐阜大学 名誉教授)
津田薫   ナノフロンティアテクノロジー(株) 代表取締役
佐野正人   山形大学 大学院理工学研究科 教授
生越友樹   金沢大学 大学院自然科学研究科 助教
山岸忠明   金沢大学 大学院自然科学研究科 准教授
中本義章   金沢大学 大学院自然科学研究科 教授
原田明   大阪大学 大学院理学研究科 教授
小久保研   大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 講師
阿部正彦   東京理科大学 理工学部 工業化学科 教授
土屋好司   東京理科大学 理工学部 工業化学科
横内敦   日本精工(株) 総合研究開発センター 基盤技術研究所 室長
郷司春憲   日本ペイント(株) 生産本部 生産技術部 部長
田中伯明   協和メデックス(株) 研究所 研究員
武田元博   東北大学 大学院医学系研究科 ナノ医科学寄附講座 准教授
権田幸祐   東北大学 大学院医学系研究科 ナノ医科学寄附講座 助教
大内憲明   東北大学 大学院医学系研究科 腫瘍外科学分野;東北大学 大学院医科系研究科 ナノ医科学寄附講座 教授
長尾大輔   東北大学 大学院工学研究科 化学工学専攻 助教
今野幹男   東北大学 大学院工学研究科 化学工学専攻 教授
三浦晋   雪印乳業(株) 国際栄養食品部 企画グループ
大本俊郎   三栄源エフ・エフ・アイ(株) 第一事業部 ハイドロコロイド研究室 課長;グループリーダー
岩井秀隆   花王(株) ケアビューティ研究所 主任研究員

執筆者の所属表記は、2008年当時のものを使用しております。

目次

【第I編 分散・凝集の基礎】

第1章 有機微粒子の分散と凝集 
1. 歴史と分類
2. サスペンション、エマルション、ラテックス
3. ソープフリーのクリーンなラテックスの合成
4. 複合ラテックスの生成
4.1 異種高分子によるコアーシェル型複合ラテックスの調整
4.2 ヘテロ凝集法による無機-有機微粒子の複合化
5. 微粒子分散系の安定性
5.1 ζ-電位と分散粒子の安定性
5.2 塗装過程とヘテロ凝集理論
6. 有機微粒子の安定性と疎水性効果
7. 有機微粒子の分散・凝集と高分子
8. 表面間力測定による立体安定化効果の新しい知見
9. 高分子吸着層の架橋形成と電気二重層効果
10. 有機微粒子の分散・凝集と枯渇効果
10.1 吸着しない高分子電解質を添加した系の枯渇凝集
10.2 吸着性高分子電解質を添加した系の枯渇凝集挙動
10.3 枯渇安定化と高分子電解質の機能

第2章 分散剤の選択方法と最適な使用方法  
1. はじめに
2. 固体粒子/ビヒクル/分散剤間の相互作用
2.1 分散過程と分散剤
2.2 固体粒子/ビヒクル/分散剤間相互作用
3. 顔料分散剤
3.1 界面活性剤
3.2 顔料分散剤
3.2.1 分子量による分類
3.2.2 イオン性による分類
3.3 分散剤の選択方法
3.4 分散剤の選択に有効となる粒子表面の評価方法
3.4.1 粒子表面の極性
3.4.2 粒子表面の酸性度・塩基制度
4. 分散剤の効果
5. おわりに

第3章 パーコレーション・フラクタル理論とサスペンションレオロジーへの応用 
1. はじめに
2. 弾性パーコレーション
2.1 パーコレーション理論の基礎
2.2 凝集分散系の動的粘弾性
2.3 パーコレーション相図
2.4 高分子の可逆架橋により凝集した分散系における法線応力効果
2.5 スケーリング則と臨界指数
3. 凝集構造のフラクタル次元
3.1 フラクタルの基礎
3.2 孤立凝集体のフラクタル構造と粘度挙動
3.3 三次元網目構造のフラクタル構造
4. おわりに

第4章 ソフトな粒子の分散・凝集 
1. はじめに
2. 温度応答性ゲル微粒子生成過程における分散性の関与
3. PNIPAMゲル微粒子のコロイド化学・界面化学
4. 臨界凝集温度と臨界凝集塩濃度
5. 複数のアクリルアミド誘導体からなる共重合体ゲル微粒子の分散性
6. 分子集積法でのソフト粒子の合成過程における分散と凝集
7. おわりに

第5章 濃厚分散系における分散・凝集制御と評価法
1. 濃厚系での分散・凝集状態
2. 分散安定性とは
2.1 沈降・浮上に対する安定性
2.2 凝集に対する安定性
3. 多検体遠心沈降法による分散安定性評価
4. 超音波スペクトロスコピーによる分散安定性評価
4.1 超音波スペクトロスコピーの測定原理
4.2 超音波減衰機構
4.3 解析手法の一例
4.4 測定例
4.4.1 コロイダルシリカの測定例I(TEMによる評価との比較)
4.4.2 コロイダルシリカの測定例II(比表面積の大きい粒子への適用例として)
4.4.3 種々の微粒子の測定例III(他の種類の粒子への適用例と測定精度の比較)
4.4.4 凝集粒子径とその割合の推定方法
5. おわりに

第6章 非水系の分散と凝集
1. はじめに
2. 水系と非水系の違い
3. 電解質イオンと粒子由来の対イオン
4. 通常のPoisson-Boltamann方程式
5. 体積無限大の電解質溶液中の1個の粒子
6. 自由体積モデル
7. 無塩系のPoisson-Boltamann方程式
8. 無塩系における粒子周囲の電位分布
9. 粒子の実効電荷と自由な対イオン
10. 電気泳動移動度
11. 電気伝導度
12. 沈降電位とOnsagarの関係
13. 帯電粒子間の静電相互作用
14. 無塩系における帯電粒子間の全相互作用
15. おわりに


【第II編 展開する分散・凝集の科学技術】

第1章 カーボンナノチューブ分散ゲルの形成と応用
1. はじめに
2. カーボンナノチューブ分散ゲルの形成
3. カーボンナノチューブ分散高分子材料の作製
3.1 重合性イオン液体を用いたカーボンナノチューブ複合体
3.2 汎用ポリマーとカーボンナノチューブの複合体
4. カーボンナノチューブ分散ゲルの応用
4.1 カーボンナノチューブの官能基化
4.2 カーボンナノチューブ分散ゲルの電極材料としての応用
5. おわりに

第2章 機械的乾式処理法によるナノ粒子の精密分散・複合化技術 
1. はじめに
2. 機械的エネルギーによるナノ粒子の精密分散・複合化
3. 装置の構造
4. 処理結果
4.1 精密分散型複合粒子と被覆型複合粒子の検証例
4.2 二次電池の応用例
4.3 トナーの応用例
4.4 燃料電池(SOFC)の応用例
5. まとめ
6. おわりに

第3章 マイクロリアクターを利用した転相温度乳化法によるナノエマルション調製 
1. マイクロリアクター
2. 転相温度乳化法
3. 積層型マイクロリアクターによるナノエマルション調製 
4. おわりに

第4章 臨界点近傍ゲルの分散による高分子材料の高性能化 
1. はじめに
2. 伸長粘度とそのひずみ硬化性
3. 分子設計
4. 臨界ゲル
5. 臨界ゲル混合法によるレオロジー特性の制御
6. 成形加工性の向上
7. おわりに

第5章 微粒子最密充填のための粒度・粒子形状制御 
1. はじめに
2. 粒子充填性の表現法
2.1 空間率と充填率、見かけ密度
2.2 充填性に及ぼす粒子径の影響
3. 充填性に及ぼす粒度分布の影響
3.1 大小2成分混合粒子層の充填性に及ぼす粒子混合分率の影響
3.2 多成分粒子層の充填性に及ぼす粒度分布の影響
3.3 充填性に及ぼす粒度分布の影響
4. 充填性、流動性に及ぼす粒子形状の影響
4.1 フラクタル次元による粒子表面凹凸状態の定量化
4.2 流動性に及ぼす粒子表面凹凸状態の影響
5. おわりに

第6章 ゲル微粒子の自励分散・凝集 
1. はじめに
2. マイクロゲル微粒子の自励的体積振動のメカニズム
3. 振動リズムの制御
4. 自励分散/凝集振動の発現
5. おわりに

第7章 マイクロチャネルアレイを用いた均一サイズ非球形微小液滴の作製と形状制御 
1. はじめに
2. マイクロチャネル乳化
2.1 乳化基板
2.2 乳化特性
2.3 単分散微粒子・微小カプセルの作製
3. マイクロチャネルアレイを用いた非球形微小液滴の作製技術
3.1 液滴作製基板
3.2 液滴作製特性
4. おわりに

第8章 微粒子分散液の乾燥過程と散逸パターン形成 
1. はじめに
2. コロイド分散液の散逸構造
2.1 コロイド分散液の対流散逸パターン
2.2 コロイド分散液の沈降散逸パターン
2.3 コロイド分散液の乾燥散逸パターン
3. 溶液の散逸構造
4. おわりに


【第III編 様々な分野で活躍する分散・凝集技術】

第1章 カーボンナノチューブの分散と応用事例
1. カーボンナノチューブ(CNT)とは
2. CNTの用途展開
3. CNT分散の重要性
3.1 ナノフロンティアテクノロジー(NFT)の分散・切断技術
3.2 分散の方法
4. 分散CNT応用技術
4.1 樹脂複合技術
4.1.1 混合方法・表面改質
4.1.2 樹脂中への配向
4.1.3 樹脂中へのパターニング
4.2 金属複合技術
5. CNT実用化に向けて

第2章 制御可能なカーボンナノチューブ凝集
1. はじめに
2. CNTのファンデルワールス相互作用
3. 酸処理CNTの分散液
4. 鋳型法によるCNTの構造制御
5. ファンデルワールス電着
6. おわりに

第3章 環状ホスト分子を利用した単層カーボンナノチューブの可溶化と応用 
1. はじめに
2. これまでのSWNTの可溶化に関する研究
3. 分子を認識してゾル-ゲル変化を示すSWNTヒドロゲル
4. シクロデキストリン-ゲスト分子包接錯体を利用したSWNTの可溶化
5. 水溶性カリックスアレーンを利用したSWNTの可溶化
6. ククルビツリルを利用したSWNTのゲスト分子応答性及び欠損選択的可溶化
7. まとめと今後の展望

第4章 水溶性フラーレン 
1. はじめに
2. フラーレンの特徴
3. 高分散化フラーレン
4. 水溶性包接フラーレン
5. 化学修飾フラーレン
5.1 水酸化フラーレン
5.2 超親水性水酸化フラーレンの性質
5.3 超親水性水酸化フラーレンの応用
6. おわりに

第5章 微小気泡の分散 
1. はじめに
2. 気液界面に働く力
3. 微小気泡の発生
4. 微小気泡の特性
4.1 微小気泡の上昇速度
4.2 微小気泡の自己加圧効果
4.3 微小気泡の内包ガス溶解能
4.4 微小気泡の表面電位特性
4.5 微小気泡の超音波反射特性
5. 微小気泡の発生法
5.1 気液二相流体混合・剪断法
5.2 圧力加減制御法
5.3 細孔方式
5.4 超音波法
5.5 超高速旋回法
6. 超音波診断用造影剤としての微小気泡の利用
7. おわりに

第6章 ナノ粒子を配合したグリースの開発 
1. はじめに
2. 自動車電装補機軸受用グリースの開発
2.1 開発の背景
2.2 白色はく離メカニズムの推定
2.3 白色はく離メカニズムの検証
2.3.1 水素の発生
2.3.2 水素の移動
2.3.3 水素の吸着・拡散
2.4 ナノカーボン粒子を応用した対策技術
2.5 長寿命化グリースの開発
3. おわりに

第7章 高外観の塗膜を得るための顔料の微分散技術
1. はじめに
2. 自動車用塗膜の動向と顔料分散技術
3. 顔料分散剤
3.1 顔料分散剤の種類
3.2 高分子顔料分散剤
3.3 非水系での顔料分散剤の設計技術
3.4 水系での顔料分散剤の設計技術
4. 塗料用の分散機と動向
4.1 小粒径ビーズによる微粒子化
4.2 マルチパス分散方式の有効性
4.3 アニュラー型分散機

第8章 ラテックス診断薬
1. はじめに
2. ラテックス
2.1 ポリスチレンラテックス
2.2 磁性粒子
2.3 着色・蛍光ラテックス
3. 各種測定法への応用
3.1 スライドラテックス凝集法
3.2 イムノクロマト法
3.3 光学測定法
3.4 B/F分離による免疫測定法
3.5 遺伝子検査
4. ラテックス試薬の作製
4.1 結合
4.2 感度
4.3 抗体
4.4 分散液
5. おわりに

第9章 機能性ナノ粒子の医学領域における展開 
1. はじめに
2. 医療において画像診断が果たす役割
3. 医療応用可能な機能性ナノ粒子とイメージング
3.1 蛍光ナノ粒子
3.2 X線造影剤
3.3 MRI造影剤
4. 機能性ナノ粒子を用いた医療イメージングの今後の展開

第10章 単分散磁性ポリマー粒子の合成と多機能複合粒子合成への新展開 
1. はじめに
2. 単分散磁性ポリマー粒子の合成
2.1 シランカップリング剤を用いた磁性ポリマー粒子合成
2.2 イオン性コモノマーを併用した磁性ポリマー粒子合成
3. ソープフリー乳化重合を利用した磁性蛍光複合粒子の合成
4. おわりに

第11章 乳の美味しさと乳化技術 
1. 乳とは
2. 乳における各成分の分散状態
2.1 エマルション(乳化状態)
2.2 コロイド分散
2.3 溶液
2.4 牛乳における脂肪球界面
3. 牛乳から各種乳製品への乳化状態変化
3.1 市販牛乳の製造工程
3.2 バターの製造工程
3.3 チーズの製造工程
4. 高付加価値乳製品の開発と応用

第12章 発酵セルロース不溶性増粘安定剤
1. はじめに
2. 発酵セルロースの基原
3. 発酵セルロースの主な特徴
4. 一次構造
5. 原子間力顕微鏡による観察
6. 走査型電子顕微鏡による観察
7. 発酵セルロース製剤の特性
7.1 レオロジー特性
7.2 温度依存性
7.3 濃度と粘度の関係
7.4 耐塩、耐酸性
8. 発酵セルロース製剤の食品への応用
8.1 ホットペットココアへの応用
8.2 酸性乳飲料への応用
8.3 果汁飲料への応用
8.4 酸乳ゼリーへの応用
8.5 レトルトプリンへの応用
8.6 ドレッシング、タレへの応用
8.7 スープ類への応用
9. 発酵セルロース製剤による不溶性固形物の分散例
10. おわりに

第13章 コスメティックスにおける乳化技術 
1. はじめに
2. 界面活性剤/水2成分系が形成する高次構造体
3. 界面活性剤/油/水3成分系が形成する高次構造体
4. 高次構造体を利用した高機能化コスメティックス
4.1 ラメラ液晶を利用したスキンケア化粧料
4.2 バイコンティニュアス液晶を利用したオイルクレンジング剤
4.3 逆ヘキサゴナル液晶ゲルを利用した高持続性口紅
5. おわりに
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