高分子材料の相溶性評価に活かす溶解度パラメータ（SP・HSP）の基礎と実践

セミナー趣旨

　高分子材料における溶解・膨潤・相溶性の理解は、溶媒選択、添加剤設計、高分子ブレンド、塗膜・接着など、多くの実務課題に関わる。
　本講演では、高分子物理の基礎に立ち返り、混合自由エネルギーやFlory–Hugginsのχパラメータの考え方を出発点として、Hildebrand溶解度パラメータ（SP）からHansen溶解度パラメータ（HSP）への発展を概説する。HSPの三成分、Hansen空間、RED値の意味を整理し、溶媒・添加剤・高分子ブレンドの相溶性をどのように評価できるか、実例を交えて紹介する。
　さらに、温度変化がHSPに及ぼす影響や、実材料における相分離挙動を取り上げるとともに、HSPだけでは説明しきれない現象についても解説する。HSPを万能な予測式ではなく、実験計画や材料設計を支援する「相互作用の地図」として位置づけ、その有効性と限界、実務における活用方法を理解する。

受講対象・レベル

・SP・HSPを基礎から学び、材料選定に活用したい方
・HSP値の求め方や測定・算出方法を理解したい方
・Hansen球やRED値の読み方に迷っている方
・溶媒・添加剤の候補選定を経験則や総当たり実験から改善したい方
・HSPによる予測と実験結果が一致せず、判断に困っている方
・温度変化による溶解性・相溶性・相分離挙動を理解したい方

習得できる知識

・溶解度パラメータ（SP・HSP）の基礎と、相溶性評価に用いる際の考え方を理解できる。
・HSPの求め方と、Hansen球・RED値を用いた評価方法を理解できる。
・溶解度パラメータに基づき、高分子-高分子、高分子-低分子（可塑剤を含む）の相溶性を評価、予測できる。
・溶媒、添加剤、高分子ブレンドなどの候補選定にHSPを活用できる。
・温度変化による相溶性や相分離挙動の変化を評価できる。
・溶解度パラメータによる評価の限界と課題を理解し、実験結果と組み合わせて活用できる。

セミナープログラム

１．はじめに：なぜ溶解度パラメータを使うのか
　1-1　 高分子材料における相溶性の重要性
　　(1)　溶媒選択
　　(2)　添加剤・可塑剤設計
　　(3)　高分子ブレンド
　　(4)　塗膜、接着、膨潤、白化、ブリードアウト
　1-2　SP/HSPの役割
　　(1)　実験前の候補スクリーニング
　　(2)　「混ざる・混ざらない」を数値で考える
　　(3)　材料設計における相互作用の地図

２．高分子が「溶ける・混ざる」とは
　2-1　 低分子溶液と高分子溶液の違い
　　(1)　高分子鎖の大きさと配座
　　(2)　高分子では混合エントロピーが小さい
　2-2　混合自由エネルギーの基礎
　　(1)　エンタルピー項とエントロピー項
　　(2)　Flory–Huggins理論（格子理論）の考え方
　　(3)　χパラメータの意味

３．SPからHSPへ
　3-1　 Hildebrand溶解度パラメータ SP
　　(1)　凝集エネルギー密度の考え方
　　(2)　正則溶液理論との関係
　　(3)　SPの有効性と限界
　3-2　Hansen溶解度パラメータ HSP
　　(1)　1次元のSPから3次元のHansen空間へ
　　(2)　SPを三成分に分ける考え方
　　(3)　分散力項 δD
　　(4)　極性項 δP
　　(5)　水素結合項 δH
　3-3　HSPで何が見えるか
　　(1)　溶媒親和性
　　(2)　膨潤性
　　(3)　添加剤との相溶性
　　(4)　高分子ブレンドの初期評価

4. HSPの実践的な使い方
　4-1　 Hansen空間とHSP距離
　　(1)　Hansen空間の読み方
　　(2)　HSP距離 Ra
　　(3)　相互作用半径 R0
　　(4)　Hansen球の意味
　4-2　RED値による評価
　　(1)　RED < 1：相溶しやすい候補
　　(2)　RED ≈ 1：境界領域
　　(3)　RED > 1：相溶しにくい候補
　　(4)　RED値を絶対判定にしないための注意点
　4-3　HSP値の求め方
　　(1)　文献値・データベースの利用
　　(2)　グループ寄与法による推算
　　(3)　溶解試験・膨潤試験による実験的決定
　　(4)　Hansen球フィッティングの考え方
　4-4　実務でのワークフロー
　　(1)　候補材料・溶媒のHSP収集
　　(2)　Hansen空間での比較
　　(3)　RED値による一次スクリーニング
　　(4)　実験結果によるフィードバック
　　(5)　混合溶媒設計への応用

５．温度をどう考えるか
　5-1　 HSPの温度依存性
　　(1)　凝集エネルギー密度と温度
　　(2)　熱膨張率の影響
　5-2　χパラメータと相分離温度
　　(1)　χの温度依存性
　　(2)　UCST型相分離
　　(3)　LCST型相分離
　　(4)　HSPだけでは説明しにくい温度応答

６．HSPの限界と現在地
　6-1　HSPが得意なこと
　　(1)　溶媒選択
　　(2)　膨潤性評価
　　(3)　添加剤・可塑剤の候補選定
　　(4)　混合溶媒設計
　　(5)　初期スクリーニング
　6-2　HSPが苦手なこと
　　(1)　強い特異的相互作用
　　(2)　イオン性材料
　　(3)　反応を伴う系
　　(4)　結晶性が支配的な系
　　(5)　ブロック共重合体・ミクロ相分離
　　(6)　非平衡・速度論支配の現象
　6-3　溶解度パラメータの現在地
　　(1)　HSPは「完全な予測式」ではなく「相互作用の地図」
　　(2)　χパラメータ、熱分析、顕微鏡観察との組み合わせ
　　(3)　計算化学、分子シミュレーション、機械学習との接続
　　(4)　実験計画を効率化するための指標としての活用

７．HSPを用いた実例紹介
　7-1　相溶性評価への活用
　　・高分子―高分子、高分子―低分子（可塑剤等）の相溶性評価例
　7-2　材料設計への活用
　　・溶媒・添加剤・高分子の候補選定および材料設計への活用例

８．まとめ

　【質疑応答】

キーワード：
溶解度パラメータ,相溶性,SP値,HSP,高分子材料,温度依存性,セミナー

セミナー講師

北海道大学 大学院 先端生命科学研究院 准教授 博士(工学)　野々山 貴行 氏

【ご専門】
ハンセンの溶解度パラメータ、温度応答性材料、プラスチック、相溶性

【ご略歴】
2013年3月、名古屋工業大学大学院工学研究科博士後期課程修了。博士（工学）。
同年4月、北海道大学大学院先端生命科学研究院 特任助教に着任。特任准教授、テニュアトラック准教授を経て、2025年1月より同研究院 テニュア准教授。
2025年4月より、北海道大学 次世代ソフトマテリアル共創拠点 拠点長を兼任。

セミナー受講料

49,500円（税込、資料付）
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