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シリカ粒子の作製と活用動向

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Preparation of Silica Fine Particles and Trend of These Applications

★工業材料として多種多様な分野で用いられるシリカ粒子!
★シリカ粒子の基礎から「作製」,「被覆/修飾」,「分散/凝集」,「活用」の章構成で研究・開発成果を収載!
★シリカ粒子の調製や複合化,測定・評価法,応用事例の貴重な情報源となる1冊!

商品コード:
T1252
監修:
木俣光正
発行日:
2023年12月25日
体裁:
B5判、247ページ
ISBNコード:
978-4-7813-1762-5
価格(税込):
61,600
会員価格(税込):
55,440
ポイント: 504 Pt
関連カテゴリ:
ファインケミカル
新材料・新素材
新刊・近刊
ファインケミカル > 接着剤・塗料・色素
新材料・新素材 > 微粒子・ナノマテリアル
新材料・新素材 > 分析・評価技術

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キーワード:

微粒子 / 複合粒子 / 分散 / 凝集 / 分級 / 修飾 / 被覆 / ゾル-ゲル法 / コアシェル / コロイド / エマルション / 分析 / ゼータ電位 / 超音波 / 遠心沈降法 / 粒子径 / 粘弾性 / フィラー / ナノコンポジット / コーティング / 反射防止 / インク / 顔料 / 化粧品 / 抗菌 / 拡散挙動 / 脱酸素剤

刊行にあたって

 シリカ(SiO2;二酸化ケイ素)は,地球の地殻に最も豊富に含まれる構成要素のひとつであり,鉱物や石,砂などに含まれるほか,動物の皮や爪,植物ではイネのもみ殻などに多く含まれている。工業的にシリカは板ガラスをはじめ,多孔質で水分吸着剤のシリカゲルなどが一般的によくられている。特にシリカ粒子はナノサイズになるとホワイトカーボンとも呼ばれており,プラスチックやタイヤなどに加えられる各種フィラーとして使われるほか,コロイダルシリカやエアロゾル粒子などの気体や液体中に分散されたナノ粒子,カラム充填剤や単分散粒子のスペーサーなど,多種多様な場所で幅広く用いられている。工業材料としてシリカ粒子を捉えた場合,これほどまで多くの分野にわたって,多くの種類のものが存在する素材は他にないと思われる。このように様々に活用されているシリカ粒子については,その応用範囲の広さから,使用される分野や学問領域,例えば粉体やセラミックスなどの書籍の一部に掲載されている例はあるものの,シリカ粒子単独で基礎から応用事例までを網羅している書籍はほとんど見当たらない。
 本書籍「シリカ粒子の作製と活用動向」は全5章で構成されている。第1章では「シリカ粒子の基礎」として粒子の基礎的な物性からシリカ粒子の生成法についてまとめられている。第2章の「シリカ粒子の作製」では,最新の機能性を有するシリカ粒子の調製法について紹介されている。第3章の「シリカ粒子の被覆/修飾」では,シリカ粒子が関与する様々な被覆や修飾処理方法について,シリカ以外の物質との組み合わせによる機能性の付与に関して具体的に示されている。第4章の「シリカ粒子の分散/凝集」については,ゼータ電位やポリマーを介したシリカ粒子の分散/凝集について,種々の測定法から評価方法まで具体例が示されている。最後の第5章では「シリカ粒子の活用」として,シリカ粒子が用いられている多くの応用事例が取り上げられている。
 第2章以降はそれぞれの研究者や専門家の研究成果であり,それぞれのトピックスに密接なつながりは存在していない。しかしながら,シリカ粒子に関するこのようなタイプの書籍は,新しくシリカ粒子に関する研究をスタートさせた技術者や既にシリカ粒子に関する研究・技術に携わっている技術者にも是非,手に取ってもらいたい。シリカ粒子の新たな調製法や複合化方法,さらに応用事例までがこの1冊を見れば,その詳細な情報が手に入るようになっている。本書籍を様々な問題解決の糸口として,それぞれの研究者,技術者の視点で見て頂けることを願っている。

本書「巻頭言」より

著者一覧

木俣光正  山形大学 
横井俊之  東京工業大学 
山本瑛祐  名古屋大学 
黒田一幸  早稲田大学 
金井俊光  横浜国立大学 
山内紀子  茨城大学 
佐藤 誠  佐竹マルチミクス㈱ 
中原佳夫  和歌山大学 
森貞真太郎 佐賀大学 
谷本智史  滋賀県立大学 
佐藤正秀  宇都宮大学 
則末智久  京都工芸繊維大学 
金森千聡  京都工芸繊維大学 
廣本眞結  京都工芸繊維大学 
加藤丈滋  大塚電子㈱ 
森 哲也  ㈱堀場製作所 
棚橋 満  富山県立大学 
鳥飼直也  三重大学 
武田真一  武田コロイドテクノ・コンサルティング㈱ 
田淵 穣  DIC㈱  
竹岡敬和  名古屋大学 
平出智大  ㈱リコー 
上田 稔  鈴木油脂工業㈱ 
井澤謙一  富士シリシア化学㈱
松村和之  信越化学工業㈱ 
宮川晃尚  筑波大学 
中谷清治  筑波大学 
丸山紗代  熊本大学 
徐  薇  熊本大学 
新留琢郎  熊本大学 
山口央基  ダイキン工業㈱ 
鈴木誠也  TOPPANホールディングス㈱ 
大日方野枝 TOPPANホールディングス㈱ 
大塚絵美子 TOPPANホールディングス㈱ 

目次 +   クリックで目次を表示

第1章 シリカ粒子の基礎
1 はじめに
2 粉体・シリカの基礎物性
 2.1 粒子径と比表面積
 2.2 粒子密度
 2.3 シリカの結晶構造と硬度
 2.4 粒子表面の物性
3 シリカ粒子の製造法
 3.1 乾式法
 3.2 湿式法
 3.3 ゾル-ゲル法
 3.4 ゾル-ゲル法によるシリカ粒子の調製と表面処理
 3.5 粉砕法(粉砕助剤の利用)
4 おわりに

第2章 シリカ粒子の作製
1 シリカナノ粒子コロイド結晶
 1.1 シリカナノ粒子
 1.2 シリカナノ粒子のコロイド結晶
 1.3 塩基性アミノ酸を用いるシリカナノ粒子の合成方法
 1.4 シリカ粒子コロイド結晶の構造
 1.5 合成機構
 1.6 粒子サイズ制御
 1.7 シリカナノ粒子コロイド結晶の応用,今後の展望

2 単分散メソポーラスシリカナノ粒子の作製とコロイド結晶の構築
 2.1 はじめに
 2.2 メソポーラスシリカ粒子のナノ粒子化と作製法
 2.3 単分散メソポーラスシリカナノ粒子とコロイド結晶
 2.4 単分散メソポーラスシリカナノ粒子の細孔径および形態の制御
 2.5 おわりに

3 マイクロ流体デバイスを用いた単分散シリカ-ハイドロゲル複合粒子の作製と形態制御
 3.1 はじめに
 3.2 マイクロ流体デバイスを用いた単分散液滴の形成
 3.3 マイクロ流体デバイスを用いた単分散シリカ粒子の作製
 3.4 マイクロ流体デバイスを用いた単分散シリカ-ハイドロゲル複合粒子の作製
 3.5 おわりに

4 両親媒性アミン溶媒を用いた疎水性ハイブリッドシリカ粒子の合成
 4.1 はじめに
 4.2 ジエチルアミン中での疎水性ハイブリッドシリカ粒子の合成
 4.3 ジエチルアミン中での疎水性ハイブリッドシリカ粒子の形成プロセス
 4.4 アルキル基の長さが生成粒子の疎水性に与える影響
 4.5 疎水性相互作用を利用した疎水性ハイブリッドシリカ粒子への糖鎖化合物の固定化
 4.6 おわりに

5 高精度湿式分級機「アイクラシファイア」のシリカ粒子作製での活用
 5.1 はじめに
 5.2 高精度分級の重要性
 5.3 アイクラシファイアの製品コンセプト
 5.4 アイクラシファイアの分級原理と特徴
 5.5 アイクラシファイアの適用分野と分級事例
  5.5.1 微粉除去・微粉回収
  5.5.2 粗粉除去(粗大粒子の除去)
  5.5.3 サイジング・単分散化
 5.6 アイクラシファイアの製造を支援する技術・サービス
  5.6.1 手軽なデータ取得と容易なスケールアップ
  5.6.2 自動運転機能とIoTサービス
 5.7 おわりに

第3 章 シリカ粒子の被覆/修飾
1 化学修飾法を用いる有機分子機能化シリカナノ粒子の作製
 1.1 はじめに
 1.2 シリカナノ粒子の化学修飾
  1.2.1 化学修飾の形態
  1.2.2 化学修飾の箇所
  1.2.3 化学修飾の注意点
 1.3 物理吸着に基づく有機分子によるシリカナノ粒子の機能化
  1.3.1 ストーバー法(内部修飾)
  1.3.2 逆ミセル法(内部修飾)
  1.3.3 ラトル型粒子(内部修飾)
  1.3.4 シード媒介成長法(内部および表面修飾)
  1.3.5 接着性化合物を介する修飾(表面修飾)
  1.3.6 再沈殿法(表面修飾)
 1.4 おわりに

2 ポリマー修飾シリカ粒子の作製
 2.1 はじめに
 2.2 シリカ粒子へのポリマー修飾方法の種類
 2.3 Grafting to法によるポリマー修飾シリカ粒子の作製
  2.3.1 カルボキシ基とアミノ基によるアミド結合
  2.3.2 ピリジル基とハロゲン化アルキル基の四級化反応
  2.3.3 チオール基とマレイミド基のマイケル付加反応
 2.4 Grafting from法によるポリマー修飾シリカ粒子の作製
  2.4.1 フリーラジカル重合(FRP)
  2.4.2 原子移動ラジカル重合(ATRP)
 2.5 まとめ

3 ペプチド修飾シリカ微粒子の作製とその利用可能性
 3.1 はじめに
 3.2 ペプチドの有用性と可能性
 3.3 ペプチドのシリカ微粒子へのグラフト方法
  3.3.1 シリカ表面への官能基導入
  3.3.2 ペプチドの導入方法(1)「ペプチドの縮合による固定化」
  3.3.3 ペプチドの導入方法(2)「シリカ表面におけるペプチドの固相合成」
  3.3.4 ペプチドの導入方法(3)「シリカ表面からのアミノ酸のグラフト重合」
 3.4 ペプチド修飾シリカ粒子の利用領域の例
  3.4.1 カラム充填材としての可能性
  3.4.2 刺激応答性薄膜としての可能性
 3.5 終わりに

4 マイクロ波加熱を利用した金属ナノ粒子表面へのシリカ被覆
 4.1 はじめに
 4.2 マイクロ波を利用するコア・シェル型ナノ粒子合成の特徴
 4.3 マイクロ波加熱を利用するAu,Agナノ粒子へのシリカ被覆
 4.4 マイクロ波加熱を利用するマグヘマタイト(γ‒Fe2O3)ナノ粒子へのシリカ被覆
 4.5 おわりに

5 シリカナノ粒子の被覆によるPickeringエマルションの超音波解析
 5.1 はじめに
 5.2 超音波散乱法
  5.2.1 超音波散乱法の原理
  5.2.2 超音波スペクトロスコピー実験方法
  5.2.3 散乱理論解析
 5.3 シリカ粒子の表面修飾とエマルションの調製
  5.3.1 シリカ粒子の表面修飾
  5.3.2 エマルションの調製
 5.4 超音波散乱の解析結果
 5.5 まとめと展望

第4章 シリカ粒子の分散/凝集
1 ゼータ電位測定とシリカ粒子の分散評価
 1.1 はじめに
 1.2 ゼータ電位について
 1.3 ゼータ電位と分散性
 1.4 ゼータ電位の測定・解析技術
 1.5 電気泳動光散乱装置の概要と応用例
 1.6 ゼータ電位の測定事例
  1.6.1 無機酸化物のゼータ電位の測定
  1.6.2 塩添加によるシリカ粒子のゼータ電位の変化
  1.6.3 シリカ粒子への界面活性剤添加の検討
 1.7 ゼータ電位測定法の標準試料と測定規格
 1.8 おわりに

2 遠心沈降法を用いた高分解能の粒子径分布測定
 2.1 粒子径分布測定装置の種類とその分解能
 2.2 遠心沈降法の原理
 2.3 測定手法とセルの種類
 2.4 遠心力と測定時間
 2.5 分析装置例:遠心式ナノ粒子解析装置Partica CENTRIFUGE
 2.6 Partica CENTRIFUGEでの測定例

3 表面非改質親水性シリカナノフィラーの分散・凝集制御とポリマーとの複合化技術
 3.1 はじめに
 3.2 (親水性シリカ)/ポリマー系ナノコンポジットの調製
  3.2.1 ポリマー中への親水性シリカナノフィラーの分散戦略
  3.2.2 ナノコンポジット調製法の概略
 3.3 ナノシリカフィラー粉の一次粒子凝集構造
 3.4 ポリマーとのブレンドによるナノシリカフィラー粉の解凝集性
 3.5 (親水性シリカ)/ポリマー系ナノコンポジットの特性
  3.5.1 (親水性シリカ)/PP系ナノコンポジットの引張特性
  3.5.2 (親水性シリカ)/エポキシ樹脂系ナノコンポジットの熱的特性
 3.6 まとめ

4 形状の異なるシリカの混合による高分子コンポジットの粒子分散状態とレオロジー特性
 4.1 はじめに
 4.2 フュームドシリカが単独添加された高分子コンポジット
 4.3 シリカが混合添加された高分子コンポジットの例
  4.3.1 コロイダルシリカとの混合添加
  4.3.2 一次粒子径が大きなフュームドシリカとの混合添加
 4.4 まとめ

5 濃厚分散系における分散・凝集制御とその評価
 5.1 はじめに
 5.2 濃厚分散系が用いられる製造プロセスと評価項目
 5.3 濃厚分散系の実用評価法
  5.3.1 なぜ濃厚系のまま評価する必要性があるのか?現状の問題点とその背景
  5.3.2 超音波スペクトロスコピー
   ⑴ 超音波スペクトロスコピーの原理
   ⑵ 超音波スペクトロスコピーによる評価例
  5.3.3 遠心沈降法
   ⑴ 沈降法による分散安定性評価
   ⑵ 遠心沈降法の原理と測定装置
   ⑶ 遠心沈降法の応用例
 5.4 まとめ

第5章 シリカ粒子の活用
1 シリカナノ粒子を用いた反射防止・防汚技術とその応用
 1.1 はじめに
 1.2 シリカナノ粒子の応用例
  1.2.1 反射防止膜
   ⑴ PMPS/シリカナノ粒子ハイブリッド薄膜の作製
   ⑵ PMPS/シリカナノ粒子ハイブリッド薄膜の反射防止膜への展開
  1.2.2 超親水膜
 1.3 おわりに

2 非結晶質のシリカから成る単分散な粒子を用いた顔料の調製
 2.1 非晶性シリカ
 2.2 単分散シリカ粒子
 2.3 構造発色性顔料
  2.3.1 人類の生活と共に発展してきた色材
  2.3.2 従来の色材の欠点と新しい色材の必要性
  2.3.3 人類にとって新しい色材〜構造発色性材料〜
  2.3.4 非晶性シリカからなる単分散な粒子を用いた色鮮やかな顔料の調製
 2.4 今後の展望と課題

3 中空シリカを用いた水系白色インクの開発
 3.1 はじめに
 3.2 白色顔料
 3.3 産業用インクジェットプリンターにおける白インク
 3.4 顔料沈降に対する材料的アプローチ
 3.5 中空シリカの合成
 3.6 各種評価結果
  3.6.1 一次粒子径の要因効果(白色隠蔽性と沈降性)
  3.6.2 顔料付着量と白色隠蔽性の関係
  3.6.3 印字塗膜の断面構造
 3.7 おわりに

4 球状多孔質シリカ粒子「ゴッドボール」の特長と化粧品への応用
 4.1 球状多孔質シリカ粒子「ゴッドボール」
  4.1.1 「ゴッドボール」の製法
  4.1.2 「ゴッドボール」の化粧料への応用例
   ⑴ 使用感向上
   ⑵ 化粧崩れ・ベトツキ防止
   ⑶ 有効成分の担持および徐放性
 4.2 球状多孔質シリカカプセル
  4.2.1 球状多孔質シリカカプセルの特性
   ⑴ 化粧もち効果
   ⑵ 紫外線遮蔽能
   ⑶ しわ・毛穴ぼかし効果
 4.3 その他の機能性球状多孔質シリカ粒子「プルセア」シリーズ
 4.4 まとめ

5 マイクロナイズドシリカの製造と利用
 5.1 はじめに
 5.2 製造方法
 5.3 不定形タイプと球形タイプ
  5.3.1 不定形タイプ
  5.3.2 球形タイプ
 5.4 マイクロナイズドシリカの特性
 5.5 使用用途
  5.5.1 プラスチック
  5.5.2 塗料/コーティング
  5.5.3 医薬品
  5.5.4 粉末食品
  5.5.5 化粧品
 5.6 おわりに

6 ゾルゲルシリカ微粒子QSGシリーズの特長
 6.1 はじめに
 6.2 ゾルゲルシリカ微粒子QSGシリーズの合成
 6.3 ゾルゲルシリカ微粒子QSGシリーズの特性とその応用
  6.3.1 他基材への付着性
  6.3.2 応用
 6.4 ゾルゲルシリカ微粒子QSGシリーズの今後の展開

7 イオン,有機分子,タンパク質,DNAのシリカ粒子内拡散挙動の評価
 7.1 はじめに
 7.2 顕微分光測定
 7.3 配位子含浸ポリマー被覆シリカ粒子内へのランタノイドイオンの拡散
 7.4 有機小分子の分配挙動
  7.4.1 シリカ粒子表面への有機小分子の分配
  7.4.2 ODSシリカ粒子への有機小分子の分配挙動
 7.5 タンパク質の分配挙動
 7.6 DNAの分配挙動
 7.7 おわりに

8 銀ナノ粒子のシリカコートとその抗菌活性
 8.1 はじめに
 8.2 銀ナノ粒子の抗菌活性
 8.3 シリカコート銀ナノ粒子の口腔細菌増殖阻害
  8.3.1 銀ナノ粒子の調製とシリカコーティング
  8.3.2 バイオフィルム形成阻害活性
 8.4 シリカコート銀ナノプレートの光照射による抗菌活性制御
  8.4.1 シリカコート銀ナノプレートの調製
  8.4.2 シリカコート銀ナノプレートへのパルス光レーザー照射と抗菌活性への影響
 8.5 シリカコート金-銀ナノケージの光照射による抗菌活性増強
  8.5.1 シリカコート金-銀ナノケージの調製
  8.5.2 シリカコート金-銀ナノケージの抗菌活性
 8.6 おわりに

9 シリカ粒子を用いた耐摩耗性を有する超撥水塗料の開発検討
 9.1 はじめに
 9.2 nmオーダーシリカ粒子を用いた超撥水塗膜の開発検討
 9.3 μmオーダーシリカ粒子を用いた超撥水塗膜の開発検討
 9.4 まとめ

10 シリカの乾式粉体コーティングと脱酸素剤への適用
 10.1 包装技術と脱酸素剤
  10.1.1 包装技術
  10.1.2 脱酸素包装技術
  10.1.3 有機系脱酸素剤
 10.2 コアシェル型有機系脱酸素剤の作製
  10.2.1 コアシェル型有機系脱酸素剤の概要
  10.2.2 材料
  10.2.3 攪拌造粒による脱酸素剤の作製
  10.2.4 脱酸素剤の物性評価
  10.2.5 脱酸素剤の酸素吸収性能評価
  10.2.6 脱酸素剤の形態および組成分析
 10.3 コアシェル型有機系脱酸素剤の評価結果および考察
  10.3.1 脱酸素剤の物性評価
  10.3.2 脱酸素剤の酸素吸収性能
  10.3.3 脱酸素剤の断面形態観察
  10.3.4 脱酸素剤の断面組成分析
  10.3.5 コアシェル型脱酸素剤における酸素吸収性能向上の原理
 10.4 まとめ

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