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微粒子分散系の安定性評価の考え方と「ポテンシャル曲線」の描き方・読み方・使い方

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微粒子分散系の安定性評価の考え方と「ポテンシャル曲線」の描き方・読み方・使い方

オンライン 開催 PC実習付き

概要

本セミナーでは、微粒子分散について取り上げ、分散剤の種類と選び方、最適な分散条件に導くための装置条件や表面処理のコツについて詳解いたします。

開催日

  • 2024年4月15日(月) 13時00分 16時30分
  • 2024年4月16日(火) 10時30分 16時30分

受講対象者

  • 粉体・微粒子分散で課題を抱えている方
  • 粉体・微粒子分散に関連する技術者・研究者、品質担当者
    • 医薬品
    • 化学品・化学原料
    • 食品
    • 化粧品
    • 塗料
    • 電子材料
    • 金属材料
    • 電池材料
    • 粉末治金
    • セラミックス
    • 肥料 など

プログラム

 分散系の定性性はDLVO理論で評価できる。この理論では粒子のゼータ電位 (分散促進因子) とハマカー定数 (凝集促進因子) を用いて粒子間相互作用のポテンシャル曲線を描く。2つの因子を完全に理解した上で、ポテンシャル曲線の描き方、読み方、使い方について解説する。

  1. はじめに (準備) :自然界の意志 (自然を支配する原理)
    1. 確率の大きい状態へ:エントロピー (無秩序さ) を増やしたい
    2. 力に逆らわない:ポテンシャルエネルギー (力に逆らっている度合) を下げたい
  2. 微粒子集団は粒子間引力 (分子間引力に由来) により必ず凝集する
    1. 微粒子 (分子集合体) そのものは分子間に引力がないとできない
    2. 分子間に働く普遍的なファンデルワールス引力
    3. 微粒子表面の分子は内部の分子に比べ高エネルギー状態にある
    4. 微粒子集団は粒子間に斥力がなければ (分散媒質との親和性が強くない限り) 必ず凝集する
    5. エネルギーと電位の尺度;熱エネルギー4×10 – 21 Jと25 mVが基準値
    6. ポテンシャル曲線の谷と山の意味:山を越えられるか、谷から抜け出せるか
  3. 分子間引力と微粒子間引力
    1. 微粒子間引力は分子間に働くファンデルワールス引力の合計
    2. 微粒子集団の凝集促進因子:ハマカー定数
    3. 分散の目安:ハマカー定数に打ちかつ微粒子間斥力が必要
    4. 似た者同士は引き合う「類は友を呼ぶ」
    5. 分散媒質との親和性:疎水性粒子と親水性粒子
  4. 微粒子間引力に対抗する微粒子間斥力:粒子表面を何かで覆う
    1. 静電斥力:対イオンの雲で粒子表面を覆う
    2. 高分子等で粒子表面を被覆:立体相互作用
  5. 界面電気現象の基礎
    1. 水系と非水系 (有機溶媒系) の違い:誘電率の差 (誘電率の大きな水と小さな油)
    2. 電荷 (原因) と電場・電位 (結果)
    3. 帯電微粒子は裸ではなく電気二重層 (対イオンの雲) の衣を着てブラウン運動を行う
    4. 電気二重層の厚さ (デバイ長) と微粒子表面の電位
      (ゼータ電位に近似的に等しい) が界面電気現象を支配
    5. ポアソン・ボルツマン方程式
    6. 微粒子集団の分散促進因子:ゼータ電位
    7. 分散の目安:熱エネルギーに相当するゼータ電位25mVが基準
  6. 電気泳動移動度の測定とゼータ電位を計算する式:
    • ゼータ電位は直接測定する量ではなく計算から求める量。どの式を用いるべきかが重要
      1. 電気泳動とゼータ電位
      2. スモルコフスキーの式:大きな固体粒子に適用、形状によらない
      3. ヒュッケルの式:小さな固体粒子や非水系 (有機溶媒系)
      4. ヘンリーの式:任意のサイズでゼータ電位が50mV以下の球状固体粒子
      5. 円柱状固体粒子の場合:粒子の方向について平均をとると球ほぼ同じ
      6. ゼータ電位が50mV以上では緩和効果 (拡散電気二重層の変形) が重要
      7. 緩和効果を考慮した式:任意のサイズとゼータ電位をもつ球状固体粒子
      8. 種々の理論式の適用範囲
      9. 測定例
  7. エマルションと柔らかい粒子 (高分子で被覆した粒子) の電気泳動
    1. エマルションは同じゼータ電位をもつ固体粒子より速く泳動
    2. ヘルマン・藤田の球状高分子電解質の電気泳動理論
    3. 柔らかい粒子の電気泳動は固体粒子と全く異なる
    4. 柔らかい粒子か固体粒子かの見分け方 6.5 柔らかい粒子の電気泳動移動度の解析法と実例
  8. 沈降電位、濃厚系、非水系 (有機溶媒系) の電気泳動および動的電気泳動 (CVP法とESA法 )
    1. 沈降電位:CVPと同じ原理
    2. 体積分率が1%を超えると濃厚系の扱い
    3. 動的電気泳動:CVP法とESA法
    4. 非水系 (有機溶媒系) では、粒子の電荷が
      • 非常に大きいと電荷に依存しない一定の電気泳動移動度を示す:対イオン凝縮効果
  9. 微粒子間の静電反発エネルギー:DLVO理論
    1. 1個の粒子に働く力
    2. 2個の粒子間の静電斥力:電気二重層の重なりによる対イオンの浸透圧増加
    3. DLVO理論:分散安定性を説明する標準理論 8.4 微粒子間の全相互作用エネルギー
  10. エクセルによる分散系の安定性を評価する方法:
    • エクセルを用いたポテンシャル曲線の描き方
      1. 数値入力:ハマカー定数、ゼータ電位、電解質濃度等の入力
      2. エクセルによる任意温度の媒質粘度と誘電率の計算
      3. エクセル組み込み関数 (指数関数、べき関数) を用いて数式入力:
      4. DLVO理論に基づく粒子間相互作用エネルギーの式を入力
      5. エクセルによる任意の粒子間距離における全相互作用エネルギーの計算と結果の図示
      6. エクセルのMAX機能を用いたポテンシャルの山の計算
      7. ポテンシャル曲線の作成例とポテンシャルの山
      8. 分散系の安定性のわかるマップ:ポテンシャルの山の高さが熱エネルギーkTの15倍あると安定
      9. 非水系 (有機溶媒系) のポテンシャル曲線
  11. さらに精密な評価:凝集確率と安定度比
    • 質疑応答

講師

主催

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お問い合わせ

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(主催者への直接のお問い合わせはご遠慮くださいませ。)

受講料

1名様
: 60,000円 (税別) / 66,000円 (税込)
複数名
: 55,000円 (税別) / 60,500円 (税込)

持参品

Microsoft Excel (2013以上が望ましい) が使用可能なパソコンをご用意ください。
講演前にお送りするExcelシートは、後日、自由に活用が可能です。

複数名同時受講割引について

  • 2名様以上でお申込みの場合、1名あたり 55,000円(税別) / 60,500円(税込) で受講いただけます。
    • 1名様でお申し込みの場合 : 1名で 60,000円(税別) / 66,000円(税込)
    • 2名様でお申し込みの場合 : 2名で 110,000円(税別) / 121,000円(税込)
    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 165,000円(税別) / 181,500円(税込)
  • 同一法人内による複数名同時申込みのみ適用いたします。
  • 受講券、請求書は、代表者にご郵送いたします。
  • 他の割引は併用できません。

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  • 1名様あたり 30,000円(税別) / 33,000円(税込)

日本国内に所在しており、以下に該当する方は、アカデミック割引が適用いただけます。

  • 学校教育法にて規定された国、地方公共団体、および学校法人格を有する大学、大学院、短期大学、附属病院、高等専門学校および各種学校の教員、生徒
  • 病院などの医療機関・医療関連機関に勤務する医療従事者
  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方
  • 支払名義が企業の場合は対象外とさせていただきます。
  • 企業に属し、大学、公的機関に派遣または出向されている方は対象外とさせていただきます。

ライブ配信セミナーについて

  • 本セミナーは「Zoom」を使ったライブ配信セミナーとなります。
  • お申し込み前に、 視聴環境テストミーティングへの参加手順 をご確認いただき、 テストミーティング にて動作確認をお願いいたします。
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    ライブ配信の画面上でスライド資料は表示されますので、セミナー視聴には差し支えございません。
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  • タブレットやスマートフォンでも受講可能ですが、機能が制限される場合があります。
  • ご視聴は、お申込み者様ご自身での視聴のみに限らせていただきます。不特定多数でご覧いただくことはご遠慮下さい。
  • 講義の録音、録画などの行為や、権利者の許可なくテキスト資料、講演データの複製、転用、販売などの二次利用することを固く禁じます。
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本セミナーは終了いたしました。

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