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有機高分子多孔質体の技術動向

　有機高分子やそれに無機材料を複合化した有機・無機複合材料による多孔質体は、軽量性、分離機能、吸着・吸蔵機能、吸水機能、触媒機能、固定・担持機能、膨潤性、断熱性、緩衝性、絶縁性、吸音性など、多岐にわたる特性・機能を示します。その軽量性や緩衝性から梱包・包装材料、断熱性から建築資材や保温材、高反射性から光学材料、低誘電率性から絶縁材料、吸音性から吸音材料、分離機能性から分離膜や医療材料など様々な用途に応用展開されています。

　本調査レポートは、粒状体、膜、フィルム、シート、中空繊維、ハニカム構造体、発泡体など多種多様な形体を有する有機高分子および有機・無機複合材料による多孔質体について、以下の観点からまとめたものです。

　★第1章：概要について総括的に記述
　★第2章：有機高分子多孔質体の製造方法を詳述
　★第3章：有機・無機複合材料の開発動向を詳述
　★第4章：特性、機能と評価方法を詳述
　★第5章：多岐にわたる応用展開について紹介
　★付属資料：国内公開特許の概要(241件)を収録

　　　　□体裁　A4判　475ページ
　　　　□定価　71,400円　(本体68,000円、消費税3,400円)
　　　　□送料　弊社負担
　　　　□発行　2009年4月

章　目　次　

第1章　有機高分子多孔質体の概要
第2章　有機高分子多孔質体の製造方法
第3章　多孔質有機・無機複合体
第4章　有機高分子多孔質体の特性・機能と評価方法
第5章　有機高分子多孔質体の応用展開
付属資料(国内公開特許情報)

詳　細　目　次　

  頁
第1章　有機高分子多孔質体の概要 1
　1.1　有機高分子多孔質体とは 1
　1.2　有機高分子多孔体の開発経緯と用途 2
　1.3　有機高分子多孔体の製造方法、機能および用途 3

第2章　有機高分子多孔質体の製造方法		 5
　2.1　相分離法 5
　　2.1.1　熱誘起相分離(TIPS)法 6
　　2.1.2　非溶媒誘起相分離(NIPS)法 8
　　2.1.3　架橋重合時の相分離 10
　　2.1.4　中空繊維化 11
　　　(1)　ポリスルホン/ポリビニルピロリドン中空糸膜(NIPS法) 12
　　　(2)　ポリエチレン中空糸膜(TIPS法) 14
　2.2　抽出法 15
　　2.2.1　高分子添加 16
　　2.2.2　有機物添加 17
　　2.2.3　無機物添加 18
　　2.2.4　反応中間体中の相分離物質の抽出(多孔質ポリイミド微粒子の製造) 19
　2.3　化学処理法 22
　　2.3.1　酸およびアルカリ処理 22
　　2.3.2　共有結合生成(架橋反応) 23
　2.4　延伸法 25
　2.5　発泡法 28
　　2.5.1　機械的発泡法 28
　　2.5.2　物理的発泡法 29
　　　(1)　常温気体(二酸化炭素)による発泡 29
　　　(2)　臨界流体(窒素、二酸化炭素)による微細発泡 30
　　　　A.MCPの発泡原理 33
　　　　B.微細発泡成形プロセス 34
　　　(3)　揮発性液体による発泡 35
　　　　A.ペンタン、ブタン発泡 35
　　　　B.水発泡 37
　　2.5.3　化学的発泡法 39
　　　(1)　化学反応型発泡(ウレタン発泡) 39
　　　(2)　熱分解型発泡 40
　　　　A.有機系発泡剤 42
　　　　B.無機系発泡剤 45
　　　　C.複合発泡剤 45
　　2.5.4　架橋処理発泡法 46
　　　(1)　化学架橋 47
　　　(2)　放射線(電子線)架橋 48
　　2.5.5　熱膨張性マイクロカプセル法による発泡 49
　　2.5.6　ハニカム構造化 51
　2.6　照射エッチング法 54
　　2.6.1　中性子線照射 54
　　2.6.2　エキシマレーザー光照射 55
　2.7　融着法 57
　2.8　表面処理 61
　　2.8.1　プラズマ処理 61
　　2.8.2　プラズマグラフト重合処理 64
　2.9　複合法 66
　　2.9.1　ポリマーコーティング法 66
　　2.9.2　モノマー重合法 67
　　2.9.3　界面重合法　 68
　　2.9.4　多段重合法 69
　　2.9.5　フィリング重合法 70
　2.10　その他 71
　　2.10.1　電解重合 71
　　2.10.2　酸化還元重合 73

第3章　多孔質有機・無機複合体		 77
　3.1　ポリマー系ナノコンポジット 77
　　3.1.1　ポリマー・クレイナノコンポジットゲル 77
　　　(1)　ナノコンポジットゲルの構造と合成法 79
　　　(2)　ナノコンポジットゲルの物性 80
　　　　A.構造均一性・透明性 80
　　　　B.力学物性 81
　　　　C.温度応答性(透明性変化) 82
　　　　D.温度応答性(体積の変化) 82
　　3.1.2　ポリマー鎖層間挿入型クレイナノコンポジット 83
　　　(1)　ナイロン6-クレイハイブリッド 84
　　　(2)　ポリプロピレン-クレイナノハイブリッド 86
　　　(3)　クレイナノコンポジット発泡体 88
　3.2　有機・無機ナノハイブリッド多孔体 91
　　3.2.1　有機高分子-無機ハイブリッド多孔体 91
　　　(1)　有機シリケート系ハイブリッド多孔体の合成 93
　　　(2)　生分解性高分子-シリケートハイブリッド 94
　　　　A.ゼラチン-シリケートハイブリッド 95
　　　　B.キトサン-シリケートハイブリッド 98
　　　(3)　生分解性高分子-ヒドロキシアパタイトハイブリッド 100
　　　　A.交互浸漬法によるヒドロキシアパタイトハイブリッドの合成 100
　　　　B.ポリ乳酸-ヒドロキシアパタイトハイブリッド 102
　　　(4)　自己組織化高分子-金属ハイブリッド 104
　　　　A.無電解メッキによる有機・無機ハイブリッドの合成 104
　　　　B.無電解メッキ有機・無機ハイブリッドの機能と応用 105
　3.3　メソポーラス構造を有する規則性有機・無機ハイブリッド 106
　　3.3.1　メソポーラス有機シリカ 108
　　　(1)　メソポーラス有機シリカの合成 108
　　　(2)　結晶状メソポーラス有機シリカ 109
　　　(3)　化学修飾法による機能化 112
　　　(4)　固体酸触媒への応用例 114
　　3.3.2　薄膜化技術 116
　　　(1)　自立膜化 117
　　　(2)　細孔の配向制御　 120
　　　　A.シリコン基板(110)上での細孔配向制御 120
　　　　B.ラビング処理した高分子薄膜上での細孔配向制御 121
　　　　C.磁場による細孔配向制御 122
　3.4　有機・無機ハイブリッド電解質膜 124
　　3.4.1　有機高分子と無機物粒子の複合化による電解質膜の改良 124

第4章　有機高分子多孔質体の特性・機能と評価方法		 129
　4.1　多孔性 129
　　4.1.1　細孔分布 130
　　　(1)　水銀圧入法 130
　　　(2)　N2吸着法 132
　　　(3)　バブルポイント法及び細菌ろ過法(精密ろ過膜の細孔分布測定法) 133
　　　(4)　原子間顕微鏡(AFM) 134
　　　(5)　走査型電子顕微鏡(SEM) 136
　　　(6)　DSC(示差走査熱量計)法 138
　　4.1.2　比表面積 139
　　4.1.3　嵩密度 140
　4.2　表面特性 141
　　4.2.1　親水性、疎水性(接触角の測定) 141
　　4.2.2　モルフォロジー(表面粗さ) 142
　　4.2.3　表面組成(FT-IR、顕微IR、XPS) 144
　4.3　透過性・濾過性 147
　　4.3.1　透過速度(透過流束と阻止率) 147
　　4.3.2　ガス透過係数 148
　　4.3.3　分画分子量 150
　　4.3.4　ファウリング(透過流束の低下現象) 151
　4.4　吸着・拡散 152
　　4.4.1　吸着平衡(平衡吸着量の測定) 152
　　4.4.2　拡散(拡散係数の測定) 154
　4.5　機械的性質 156
　　4.5.1　破壊強度・歪み 156
　　4.5.2　剛性・硬さ 158
　　4.5.3　衝撃強度 159
　　4.5.4　緩衝性 160
　　4.5.5　吸音性 161
　4.6　熱的性質 162
　　4.6.1　耐熱性 162
　　　(1)　耐熱劣化性 162
　　　(2)　熱的変形特性 162
　　　(3)　耐熱分解性 163
　　　(4)　ラマン分光法による熱劣化解析 164
　　4.6.2　断熱性(熱伝導度の測定) 165
　4.7　化学的性質 169
　　4.7.1　耐薬品性　 169
　　4.7.2　耐水性 172
　　4.7.3　膨潤度 173
　4.8　耐候性・耐光性 174
　　4.8.1　屋外暴露試験 174
　　4.8.2　促進劣化試験 174

第5章　有機高分子多孔質体の応用展開		 179
　5.1　電池部材 179
　　5.1.1　固体高分子型燃料電池用電解質膜 179
　　　(1)　PEFCの構成 179
　　　(2)　PEFC用電解質膜 180
　　　(3)　直接メタノール型燃料電池(DMFC)用電解質膜 182
　　　(4)　コンポジット電解質膜(細孔フィリング電解質膜) 183
　　　　A.コンポジット電解質膜の作製 184
　　　　B.コンポジット電解質膜の特性(プロトン伝導性、メタノール透過性) 185
　　5.1.2　二次電池用セパレータ 188
　　　(1)　ニッケル・水素電池用セパレータ 188
　　　　A.電池構造とセパレータの役割 188
　　　　B.セパレータ表面の親水化処理 190
　　　　C.セパレータの製造法 191
　　　(2)　リチウムイオン電池用セパレータ 192
　　　　A.リチウムイオン二次電池の構造とセパレータの役割 192
　　　　B.ポリオレフィン微多孔膜の親水処理 193
　　　　C.微多孔セパレータの製造方法 194
　　5.1.3　リチウムイオンポリマー電池用ポリマー電解質 196
　　　(1)　多孔性ゲル電解質 198
　　　(2)　ホストポリマーとゲル電解質の特性 198
　　　　A.VDF-HFPコポリマー 199
　　　　B.AN-MMAコポリマー 200
　　　　C.架橋型ポリエーテル系コポリマー 201
　5.2　電子部品材料 205
　　5.2.1　低誘電材料 205
　　　(1)　多孔質ポリエーテル膜 206
　　　(2)　多孔質ポリイミド膜 207
　　　(3)　フッ素系発泡絶縁体(同軸ケーブル用) 210
　　5.2.2　導電性高分子材料 213
　　　(1)　導電性高分子の複合化技術 214
　　5.2.3　異方性導電フィルム 216
　　5.2.4　延伸熱伝導フィルム(多孔質PTFE) 219
　　5.2.5　電波吸収材(多孔質体を基材とした複合電波吸収材) 220
　5.3　情報・記録材料 224
　　5.3.1　多孔質ポリマーによる液晶配向制御 224
　　　(1)　延伸多孔質ポリマーを含む液晶素子とその作製 226
　　　(2)　多孔質配向ポリマーを積層したゲスト・ホスト液晶素子 229
　　5.3.2　反射防止膜 231
　　5.3.3　光反射シート 234
　　5.3.4　熱転写用紙(多孔性塗膜含有シートの応用) 236
　　　(1)　多孔性塗膜の形成法 237
　　　(2)　塗膜の構造・物性と記録品質 237
　5.4　分離材料 241
　　5.4.1　精密濾過膜 242
　　5.4.2　限外濾過膜 246
　　5.4.3　透析膜 248
　　5.4.4　逆浸透膜 250
　　5.4.5　ナノ濾過膜 253
　　5.4.6　気体膜分離膜 254
　　5.4.7　電気透析膜 257
　　5.4.8　浸透気化膜・膜蒸留 260
　　5.4.9　イオン交換樹脂 261
　　　(1)　高分子母体(ゲル型樹脂と多孔性型樹脂) 262
　　　　A.ゲル型共重合体 263
　　　　B.多孔性型共重合体 264
　　　(2)　イオン交換樹脂の製法とイオン交換の選択性 266
　　　(3)　架橋型共グラフト重合法・多孔性イオン交換膜 268
　　　　A.架橋型共グラフト重合法イオン交換中空糸膜/超純水製造への応用例 270
　　　　B.イオン架橋法イオン交換中空糸膜/有用タンパク質の回収例 272
　　　(4)　モノリス状多孔質イオン交換樹脂 273
　5.5　医療材料 278
　　5.5.1　人工臓器 279
　　　(1)　人工肺 279
　　　(2)　人工腎臓 283
　　　(3)　人工血管 286
　　　(4)　人工肝臓 289
　　　(5)　コンタクトレンズ 291
　　　　A.コンタクトレンズに求められる特性 291
　　　　B.ハードコンタクトレンズ 292
　　　　C.ソフトコンタクトレンズ 293
　　5.5.2　徐放性医療材料(リリースコントロール剤) 295
　　　(1)　TTS用徐放性薬剤(経皮パッチ製剤) 296
　　　(2)　生体内分解性高分子マイクロスフェア 297
　　　　A.リュープリン徐放剤 297
　　　　B.PLGAマイクロカプセル配合養毛料　ホソカワ粉体技術研究所 298
　　　(3)　薬物徐放性コンタクトレンズ 300
　　5.5.3　創傷被覆材 303
　　　(1)　ハイドロコロイド製剤 304
　　　(2)　ポリウレタンフォーム製剤 304
　　　(3)　ハイドロゲル製剤 305
　　　(4)　アルギン酸塩製剤 308
　　　(5)　キチン・キトサン製剤(光架橋キトサンゲル製剤) 310
　　5.5.4　医療用分離機能膜 313
　　　(1)　細胞分離膜 313
　　　　A.表面修飾ポリウレタン膜 313
　　　　B.血球細胞の分離 314
　　　(2)　ウイルス除去膜 316
　　　(3)　核酸分離膜 320
　　　　A.高分子多孔質膜の表面特性とそれを用いた核酸抽出 320
　　　　B.全血からのゲノムDNAの抽出例 322
　　5.5.5　再生医療材料 323
　　　(1)　細胞足場材料としての高分子多孔質体 324
　　　(2)　多孔質足場材料の製法 325
　　　(3)　多孔質足場材料の複合化 326
　　　(4)　人工軟骨及び人工皮膚への応用 328
　　　　A.人工軟骨 328
　　　　B.人工皮膚 329
　　　(5)　細胞シート培養基材(温度応答性培養皿) 332
　5.6　触媒・担体 336
　　5.6.1　酵素・微生物固定化担体 336
　　　(1)　酵素・微生物の固定化法 336
　　　　A.担体結合法 338
　　　　B.架橋法 344
　　　　C.包括法 344
　　　(2)　バイオプロセスへの応用 347
　　　　A.アスパラギン酸の製造 348
　　　　B.L‐アラニンの製造 349
　　　　C.アクリルアミドの製造 350
　　　　D.ジルチアゼムの製造プロセスへの応用(膜バイオリアクターによる
　　　　　 (2RS,3SR)-1の光学分割)		 351
　　　(3)　廃水処理への応用 354
　　　　A.担体投入型活性汚泥法 355
　　　　B.微生物膜バイオリアクターよる汚濁河川水の浄化 358
　　5.6.2　触媒 361
　　　(1)　イオン交換樹脂の固体酸触媒および塩基触媒としての応用 361
　　　　A.強酸性イオン交換樹脂 361
　　　　B.強塩基性イオン交換樹脂 365
　　　　C.超強酸性イオン交換樹脂 365
　　　(2)　担持触媒としての応用 366
　　　　A.エチレン重合用担持ジルコノセン触媒 366
　　　　B.担持Wilkinson錯体触媒 368
　　　　C.担持ヘテロポリ酸触媒 369
　5.7　生分解性多孔質高分子材料 372
　　5.7.1　生分解性高分子の多孔質化と多孔質構造 373
　　5.7.2　ポリ乳酸系生分解性多孔質膜 376
　　　(1)　バイオプロセス用濾過膜への応用 376
　　　(2)　多孔質弾性シート 378
　　5.7.3　生分解性樹脂発泡体 380
　　　(1)　高耐熱性ポリ乳酸押出発泡樹脂 380
　　　(2)　ポリブチレンサクシネート系生分解性樹脂発泡体 382
　5.8　発泡樹脂材料 386
　　5.8.1　断熱材 387
　　　(1)　土木・建築資材への応用 388
　　　　A.ポリスチレン発泡体 388
　　　　B.フェノール樹脂発泡体 391
　　　(2)　保温・保冷材への応用 393
　　　　A.硬質ポリウレタンフォーム 393
　　　　B.農水産物出荷容器への応用　 396
　　5.8.2　真空断熱材 397
　　5.8.3　緩衝材 399
　　　(1)　包装・容器、生活用品 400
　　　(2)　自動車・車両部品 401
　　5.8.4　吸音材 402
　　　(1)　多孔質吸音材 403
　　　(2)　有孔吸音材 405
　5.9　高吸収性樹脂 407
　　5.9.1　吸水原理 407
　　5.9.2　SAPの分類 409
　　5.9.3　製造方法 410
　　5.9.4　吸水・保水性能 413
　　5.9.5　用途 414
　　　(1)　衛生材料分野 415
　　　(2)　農園芸分野 418
　　　(3)　食品・流通分野 418
　　　(4)　土木・建築分野 418
　　　(5)　電気・電子材料分野 419
　　　(6)　医療分野 420

付属資料(国内公開特許情報)		  
1.多孔質体に関する出願  
　1.1　製造方法(27件)  
　1.2　成形体・組成物(10件)  
　1.3　多孔質繊維(4件)  
　1.4　多孔質粒子(5件)  
2.発泡体に関する出願  
　2.1　製造方法(44件)  
　2.2　成形体・組成物(37件)  
　2.3　発泡性粒子(14件)  
　2.4　発泡剤・起泡剤(7件)  
3.分離膜に関する出願  
　3.1　分離膜(14件)  
　3.2　中空糸・中空膜(24件)  
4.有機・無機ハイブリッドに関する出願(9件)  
5.多孔質体・発泡体の用途別出願  
　5.1　電池(二次電池、燃料電池)用途(13件)  
　5.2　医療用途(11件)  
　5.3　その他用途(22件)  
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