アルコキシド法単分散微粒子シ-ド重合に関する反応工学的研究

• 研究課題/領域番号: 06453093
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 反応・分離工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 斎藤 正三郎 東北大学, 工学部, 教授 (00005224)
• 研究分担者: 佐藤 友章 東北大学, 工学部, 助手 (70261584) ; スミス リチャード 東北大学, 工学部, 助教授 (60261583) ; 猪股 宏 東北大学, 工学部, 助教授 (10168479) ; 今野 幹男 東北大学, 工学部, 助教授 (40125547)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円); 1994年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
• キーワード: 金属アルコキシド法 / シ-ド重合 / 単分散微粒子 / 静電反発力 / 水和斥力

研究概要

金属アルコキシド重合は単分散性の良い無機微粒子の製造法として注目され、これを応用して液晶ディスプレーのスペーサーやコーティング剤などに活用されている。この方法により粒径分布の狭い粒子を工業的に製造するためには、シ-ド重合法(あらかじめ生成した反応系を希釈してモノマーを添加する多段重合法)が適用されているが、その操作条件の選定や装置設計には試行錯誤的な方法に頼らざるを得ない状況にある。これは、従来の研究がシ-ド重合を対象としたものがほとんどないこと、さらに従来の研究の主眼が平均粒径と反応条件の関係に置かれ、粒径分布そのものを対象としたものが少ないためであると思われる。したがって、この制御法を確立することは極めて重要な工業的課題である。
そこで本申請者らはこのような問題を解決するために、反応条件を種々に変えた場合の粒径分布ならびに生成粒子の多分散性の指標となる変動係数の経時変化の測定を行うことにより、単分散性粒子を生成する最適なモノマー濃度が存在することを明らかにした。また、単分散性粒子が生成する条件下では、反応初期において非球状の微小粒子が凝集して大きな粒子が生成し、その大粒子が粒径分布を維持したまま微小粒子を吸収しながら成長する2つの過程を経ることがわかった。これらの実験結果から、粒子生成過程と粒子成長過程の2つを同時に考慮したモデルを導出し、粒径分布ならびに変動係数の経時変化についての計算を試みた。その結果、モノマー濃度に対する平均粒径や単分散性について本実験結果と同様な傾向を示すことができた。また、本研究によて、従来、分散安定性に関して主要な因子であるとされていた静電反発力よりも水和斥力の方が生成粒子の粒径分布に大きく影響することがわかった。