2016年12月16日「シランカップリング剤の効果的な活用とその必須知識」

　表面エネルギーの異なる異種材料の接着・密着性や相溶性を向上させるためにシランカップリング剤が良く使用される。シランカップリング剤は、有機材料と無機材料間に新たな界面層を形成させ、両成分の相溶性や接着性を高めたり、無機材料の分散性を向上させる効果があることから、多種多様な分野で幅広く使用されている。また近年、新規機能材料として盛んに研究されている有機-無機複合 (ハイブリッド) 材料の開発において、シランカップリング剤は複合化に重要な役割を果たしている。
　ここでは、シランカップリング剤の種類、機能、作用機構、効果的な使用法、処理効果や応用などシランカップリング剤の基礎から応用について概説する。また、有機-無機ハイブリッド材料の基礎 (材料設計、調製法、構造解析、物性評価など) から応用まで分かりやすく解説する。
　企業で金属・無機材料の表面処理、密着・接着性改良や新規な有機-無機ハイブリッド材料の開発を行っている研究者、技術者に実務に応用できる基礎から応用に至る知識習得に最適です。

1. シランカップリング剤の概要
   1. シランカップリング剤とは
   2. なぜ界面の制御が必要か-シランカップリング剤の役割
   3. シランカップリング剤の種類と化学構造
      1. アルコキシシラン化合物
      2. 耐熱性シラン化合物
      3. ダイボーダルシラン化合物
      4. 架橋型シラン化合物
      5. その他のカップリング剤 (チタネート系カップリング剤)
   4. シランカップリング剤の機能
   5. シランカップリング剤溶液の調製法、効果的な使用量と使用方法
2. シランカップリング剤の反応と作用機構
   1. シランカップリング剤の反応
   2. ゾル-ゲル法の基礎と応用
      1. ゾル-ゲル法の特徴
      2. ゾル-ゲル反応の支配因子
      3. ゾル-ゲル法の応用
   3. 加水分解反応と縮合反応と反応機構
      1. シランカップリング剤の反応性 (反応速度)
      2. pHの影響
      3. 無機材料への作用機構
      4. 有機材料への作用機構
3. シランカップリング剤の選択基準、使い方と処理効果
   1. シランカップリング剤の選択基準 – どんなシランカップリング剤を選べばよいか?
   2. シランカップリング剤の使い方 – 効果的な使い方は?
   3. シランカップリング剤の処理効果 – シランカップリング剤処理でどんな効果が得られるか?
4. フィラー概論 (フィラーの基礎を学ぶ)
   1. フィラーの種類と形状
   2. フィラーの役割
   3. フィラーの機能
   4. フィラーの作用効果
   5. 機能性フィラー
   6. シリカの種類と構造
   7. シリカの表面構造と反応性
   8. ナノ粒子の合成法と粒径制御
5. 高機能材料へのシランカップリング剤の応用
   1. 樹脂、エラストマーの架橋
   2. 複合材料 (有機-無機ハイブリッド) への応用
      1. 有機-無機ハイブリッドの材料設計
      2. 有機-無機ハイブリッド材料の調製法
         • 溶液混合法/溶融混練法
         • 層間挿入法 (層剥離法)
         • ゾルーゲル法
         • 超微粒子分散法 (In-situ重合法)
         • 表面修飾粒子法 (コアシェル構造型ハイブリッド材料)
      3. 種々な有機-無機ハイブリッド材料の調製と特性
         • 汎用 (熱可塑性) 樹脂 (PMMA、PC、PSなど)
         • 耐熱性・熱硬化性樹脂 (PI、エポキシ樹脂など)
      4. 有機-無機ハイブリッド材料の構造・特性解析
         • 構造分析
           • FT-IR
           • 29SiNMR
           • XPS
           • 表面積
         • 細孔測定
         • 特性分析
           • 熱分析 (TG-TDA、DSC)
           • 力学測定 (引張試験)
           • DMA (動的 粘弾性)
           • 透明性 (VIS-UV)
           • 表面硬度
         • 形態 (モルホロジー) 観察
           • SEM
           • TEM
           • AFM
   3. 塗料・コーティング剤への応用
      1. ハードコーティング剤の設計
      2. ハードコーティング剤の調整法
      3. ハードコーティング剤の特性評価
   4. 気体分離膜への応用
      1. 複合膜による気体透過性の制御
      2. 気体過機構 (緻密膜と多孔性膜)
      3. 透過性の制御 (透過膜とバリア膜)
   5. 熱伝導性材料への応用
      1. 高熱伝導性複合材料の設計
      2. 複合化による高熱伝導化
   6. 高機能材料への応用
      1. 中空 (ナノポーラス) シリカの合成
      2. メソポーラスシリカの機能化と応用
         • 光スイッチ
         • 触媒
         • 吸着剤
         • 光応答性ドラッグ
         • 透明断熱フィルム
      3. プロトン導電性ガラス
      4. ハイブリッド電解質膜
      5. 表面機能制御 (撥水・撥油性膜)
      6. 生体活性材料
6. 参考文献
7. 質疑応答
   • 皆様からのQ&Aおよび個別相談

2017年1月31日「シランカップリング剤処理における界面・表面および反応状態の分析・評価技術」

第1部. シランカップリング剤処理で何が起きてるのかを暴く

～処理層の構造、表面被覆状態、反応進行の解析および特性への効果～

(2017年1月31日 10:30〜14:15)

　本講座は、シランカップリング剤の反応過程おける処理層の構造、表面被覆状態、反応進行の解析および特性への効果等を見いだし、表面・界面で何が起きてるのかを暴くことで、より効果的・効率的な表面処理を行うことを目的にします。

1. シランカップリング剤の反応
   1. 加水分解反応
   2. 縮合反応
   3. 無機表面との反応
   4. 効果的な表面処理をするためには?
2. シランカップリング剤による表面はどうなっているのか?
   1. さまざまなキャラクタリゼーション手法
   2. パルスNMRで表面・界面を見る
   3. ヘアー構造、ネットワーク構造をつくる
3. シランカップリング剤と複合材料
   1. 界面はいかに強化されるか?
   2. SP値で考える界面
   3. 前処理法 (湿式法,乾式法)
   4. インテグラルブレンド法
   5. 前処理法とインテグラルブレンド法の比較
   6. 界面は強く接着するだけが能ではない
   7. シランカップリング剤が有効な物性と無効な物性
4. 最新のトピックス
   1. 本当は界面でこのように反応している
   2. 反応率を簡単に知りたい
   3. 炭酸カルシウムを補強性フィラーに
   4. 超撥水表面をつくるには?
• 質疑応答

第2部. シランカップリング剤の反応状態分析/機器分析例とその長所・短所

(2017年1月31日 14:30〜16:00)

　シランカップリング剤の加水分解・縮合反応の状態や処理表面の被覆量の分析に適用可能な機器分析について、実際の測定例を紹介しながら、各手法の特徴 (長所、短所) を解説します。

1. シランカップリング剤の加水分解・縮合反応の進行状況の評価
   1. GCによる評価例
   2. Ramanによる評価例
   3. NMRによる評価例
   4. TG/DTA – MSによる評価例
   5. MSによる評価例
2. シランカップリング剤と固体表面との結合状態の評価
   1. 赤外・近赤外分光法による評価例
   2. NMRによる評価例
   3. TG/DTAによる評価例
   4. TG/DTAによる評価例
   5. XPSによる評価例
   6. 蛍光顕微鏡による評価例
3. 基材表面の状態評価
• 質疑応答