2015.10/15 微粒子の表面処理

高分子へ微粒子の分散を向上するためにカップリング剤による微粒子の表面処理は常套手段として行われている。また、カップリング剤の一部については、その反応機構や微粒子表面の反応速度について研究されている。しかし、注意しなければいけないのは、研究報告の内容が技術へそのまま展開できないときがあることだ。
 
すなわちカップリング剤が微粒子表面で反応している、と信じて混練機で微粒子の分散を試みても、うまく微粒子の凝集が改善されない、とか、耐久評価試験をしたときにカップリング剤がブリードアウトしたりする場合がある。
 
また、カップリング剤による微粒子の分散処理方法は、ノウハウになっており、特許に書かれた材料の組み合わせや手順を行ってもうまく再現しない場合もある。特許が間違っているのか、というとそうではなく、手順の一部がノウハウとして隠してあるのだ。
 
それでもカップリング剤による微粒子表面処理技術のリバースエンジニアリングは比較的易しく、試行錯誤で実験を進めてゆけば、そのうちにノウハウが見えてくる。ところが高分子の吸着による微粒子の表面処理技術は、カップリング剤のリバースエンジニアリングよりも難しい。
 
そもそも高分子を微粒子に吸着させて表面処理を行う方法など教科書に書かれていない場合が多い。当方は、その手の教科書の執筆を依頼されると、シリカを凝集しないようにゼラチンに分散した技術を例に、高分子吸着による微粒子の表面処理技術について書くようにしているが、どのように見いだしたか、あるいはどのように評価を進めたかについては詳しく書いていない。
 
それは、微粒子に高分子を吸着させる表面処理技術は、ノウハウの塊であり、実用的な技術は科学で説明がつかないからだ。科学では説明が難しいが、技術はできており、できあがった材料について高分子学会などに報告している。
 
高分子吸着による微粒子表面処理の一番の利点は、高分子を用いているので、吸着していない処理剤がブリードアウトしにくい点である。カップリング剤による場合には、カップリング剤が低分子オリゴマー程度までの大きさしかないので、微粒子に反応せず余っている過剰なカップリング剤がブリードアウトする問題がどうしても残る。
 
先日熱伝導高分子の開発を指導していたときに、微粒子の表面処理を高分子の吸着で行い材料開発に成功したが、湿熱劣化の耐久試験で吸着剤がまったくブリードアウトしなかった。
 

カテゴリー : 高分子