JP7371355B2 - 固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法 - Google Patents
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Description
下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する溶媒準備工程と、
上記固体物質に対する上記溶媒の接触角を測定する接触角測定工程と、
上記接触角の大きさによって上記溶媒を良溶媒および貧溶媒に分類する分類工程と、
下記式(4-1)~(4-3):
δd=(ΔEd V/V)1/2 (4-1)
δp=(ΔEp V/V)1/2 (4-2)
δh=(ΔEh V/V)1/2 (4-2)
(上記式(4-1)~(4-3)中、
δdは凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δpは凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δhは凝集エネルギー密度の水素結合力項、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される上記溶媒の上記凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間にプロットし、上記良溶媒の座標を含み、上記貧溶媒の座標を含まない球を求める球決定工程と、
上記球の中心座標を上記固体物質の凝集エネルギー密度とする凝集エネルギー密度決定工程と、
を有する、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法を提供する。以下、本実施形態の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法を、第1の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法と称する場合がある。
下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する溶媒準備工程と、
上記固体物質に対する上記溶媒の接触角を測定する接触角測定工程と、
上記固体物質の凝集エネルギー密度を仮定し、下記式(5):
Ra={4×(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2}1/2 (5)
(上記式(5)中、
Raは、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間における、溶媒および固体物質間の距離、
δd1は固体物質の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp1は固体物質の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh1は固体物質の凝集エネルギー密度の水素結合力項、
δd2は溶媒の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp2は溶媒の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh2は溶媒の凝集エネルギー密度の水素結合力項
を示し、δd2、δp2およびδh2は下記式(6-1)~(6-2):
δd2=(ΔEd V/V)1/2 (6-1)
δp2=(ΔEp V/V)1/2 (6-2)
δh2=(ΔEh V/V)1/2 (6-2)
(上記式(6-1)~(6-3)中、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される。)
において、δd1、δp1およびδh1を変動させることにより、上記式(5)で表されるRaと上記接触角との相関係数が最大になるようなδd1、δp1およびδh1を求める凝集エネルギー密度決定工程と、
を有する、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法を提供する。以下、本実施形態の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法を、第2の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法と称する場合がある。
本開示の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法の第1実施態様は、固体物質の凝集エネルギー密度を測定する固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法であって、
下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する溶媒準備工程と、
上記固体物質に対する上記溶媒の接触角を測定する接触角測定工程と、
上記接触角の大きさによって上記溶媒を良溶媒および貧溶媒に分類する分類工程と、
下記式(4-1)~(4-3):
δd=(ΔEd V/V)1/2 (4-1)
δp=(ΔEp V/V)1/2 (4-2)
δh=(ΔEh V/V)1/2 (4-2)
(上記式(4-1)~(4-3)中、
δdは凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δpは凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δhは凝集エネルギー密度の水素結合力項、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される上記溶媒の上記凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間にプロットし、上記良溶媒の座標を含み、上記貧溶媒の座標を含まない球を求める球決定工程と、
上記球の中心座標を上記固体物質の凝集エネルギー密度とする凝集エネルギー密度決定工程と、
を有する、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法である。
本実施態様における溶媒準備工程は、下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する工程である。
本実施態様における接触角測定工程は、上記固体物質に対する上記溶媒の接触角を測定する工程である。本工程においては、固体物質と溶媒との親和性の評価として、固体物質に対する溶媒のぬれ性、すなわち固体物質に対する溶媒の接触角を評価する。
l2/t=(r×γcosθ)/2η (2)
(上記式(2)中、lは溶媒の浸透高さ、tは時間、rは充填された粒状物質の毛管半径、γは溶媒の表面張力、ηは溶媒の粘度、θは接触角を示す。)
WL/t=(S2×ε2×ρL 2)×(r×γL×cosθ)/2ηL (3)
(上記式(3)中、WLは溶媒の浸透重量、tは時間、Sはカラムの断面積、εは空隙率、ρLは溶媒の密度、rは充填された粒状物質の毛管半径、γLは溶媒の表面張力、ηLは溶媒の粘度、θは接触角を示す。)
したがって、溶媒の浸透重量Wを測定することにより、接触角を算出することができる。
本実施態様における分類工程は、上記接触角の大きさによって上記溶媒を良溶媒および貧溶媒に分類する工程である。
本実施態様における球決定工程は、下記式(4-1)~(4-3):
δd=(ΔEd V/V)1/2 (4-1)
δp=(ΔEp V/V)1/2 (4-2)
δh=(ΔEh V/V)1/2 (4-2)
(上記式(4-1)~(4-3)中、
δdは凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δpは凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δhは凝集エネルギー密度の水素結合力項、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される上記溶媒の上記凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間にプロットし、上記良溶媒の座標を含み、上記貧溶媒の座標を含まない球を求める工程である。
本実施態様における凝集エネルギー密度決定工程は、上記球の中心座標を上記固体物質の凝集エネルギー密度とする工程である。
本開示の発明者らは、簡便な固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法について鋭意検討し、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間における、溶媒および固体物質間の距離Raと、固体物質に対する溶媒の接触角との間に相関性があることを初めて見出した。
下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する溶媒準備工程と、
上記固体物質に対する上記溶媒の接触角を測定する接触角測定工程と、
上記固体物質の凝集エネルギー密度を仮定し、下記式(5):
Ra={4×(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2}1/2 (5)
(上記式(5)中、
Raは、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間における、溶媒および固体物質間の距離、
δd1は固体物質の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp1は固体物質の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh1は固体物質の凝集エネルギー密度の水素結合力項、
δd2は溶媒の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp2は溶媒の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh2は溶媒の凝集エネルギー密度の水素結合力項
を示し、δd2、δp2およびδh2は下記式(6-1)~(6-2):
δd2=(ΔEd V/V)1/2 (6-1)
δp2=(ΔEp V/V)1/2 (6-2)
δh2=(ΔEh V/V)1/2 (6-2)
(上記式(6-1)~(6-3)中、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される。)
において、δd1、δp1およびδh1を変動させることにより、上記式(5)で表されるRaと上記接触角との相関係数が最大になるようなδd1、δp1およびδh1を求める工程と、
を有する、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法である。
なお、本実施態様におきましては、上述しましたように「上記式(5)で表されるRaと上記接触角との相関係数が最大になるようなδd1、δp1およびδh1を求める工程」としているが、上記式(5)で表されるRaと接着仕事、もしくは界面張力との相関関係が最大になるようにδd1、δp1およびδh1を求める工程としてもよい。
本実施態様における溶媒準備工程は、上記第1実施態様の溶媒準備工程と同様とすることができる。
本実施態様における接触角測定工程は、上記第1実施態様の接触角測定工程と同様とすることができる。
本実施態様における凝集エネルギー密度決定工程は、上記固体物質の凝集エネルギー密度を仮定し、下記式(5):
Ra={4×(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2}1/2 (5)
(上記式(5)中、
Raは、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間における、溶媒および固体物質間の距離、
δd1は固体物質の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp1は固体物質の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh1は固体物質の凝集エネルギー密度の水素結合力項、
δd2は溶媒の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp2は溶媒の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh2は溶媒の凝集エネルギー密度の水素結合力項
を示し、δd2、δp2およびδh2は下記式(6-1)~(6-2):
δd2=(ΔEd V/V)1/2 (6-1)
δp2=(ΔEp V/V)1/2 (6-2)
δh2=(ΔEh V/V)1/2 (6-2)
(上記式(6-1)~(6-3)中、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される。)
において、δd1、δp1およびδh1を変動させることにより、上記式(5)で表されるRaと上記接触角との相関係数が最大になるようなδd1、δp1およびδh1を求める工程である。
本開示の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法の第3実施態様は、上記第1実施態様の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法と、上記第2実施態様の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法とを組み合わせる、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法である。
表1に示される、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項(δd2、δp2およびδh2)が既知である複数種の溶媒を準備した。次いで、ポリエステルフィルム(東洋紡(株)製 コスモシャインA-4100、厚さ50μm)に対する各溶媒の接触角を、接触角測定装置(協和界面科学(株)製 DM700)を用い、液適法(解析方法:θ/2法)で液量3μLにて測定した。接触角の測定結果を表1に示す。
表2に示される、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項(δd2、δp2およびδh2)が既知である複数種の溶媒を準備した。次いで、実施例1におけるポリエステルフィルム(東洋紡(株)製 コスモシャインA-4100、厚さ50μm)をポリエチレンフィルム(東洋紡(株)製 リックス L6102、厚さ50μm)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエチレンフィルム表面に対する各溶媒の接触角を測定した。接触角の測定結果を表2に示す。
Claims (2)
- 固体物質の凝集エネルギー密度を測定する固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法であって、
下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する溶媒準備工程と、
前記固体物質に対する前記溶媒の接触角を測定する接触角測定工程と、
前記固体物質の凝集エネルギー密度を仮定し、下記式(5):
Ra={4×(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2}1/2 (5)
(上記式(5)中、
Raは、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間における、溶媒および固体物質間の距離、
δd1は固体物質の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp1は固体物質の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh1は固体物質の凝集エネルギー密度の水素結合力項、
δd2は溶媒の凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δp2は溶媒の凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δh2は溶媒の凝集エネルギー密度の水素結合力項
を示し、δd2、δp2およびδh2は下記式(6-1)~(6-3):
δd2=(ΔEd V/V)1/2 (6-1)
δp2=(ΔEp V/V)1/2 (6-2)
δh2=(ΔEh V/V)1/2 (6-3)
(上記式(6-1)~(6-3)中、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される。)
において、δd1、δp1およびδh1を変動させることにより、上記式(5)で表されるRaと前記接触角との相関係数が最大になるようなδd1、δp1およびδh1を求める凝集エネルギー密度決定工程と、
を有する、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法。 - 第1の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法と、第2の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法とを組み合わせる、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法であって、
前記第2の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法が、請求項1に記載の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法であり、
前記第1の固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法が、
下記式(1):
c=(ΔEd V/V)+(ΔEp V/V)+(ΔEh V/V) (1)
(上記式(1)中、
c[J/cm3]は凝集エネルギー密度、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される凝集エネルギー密度が既知である複数種の溶媒を準備する溶媒準備工程と、
前記固体物質に対する前記溶媒の接触角を測定する接触角測定工程と、
前記接触角の大きさによって前記溶媒を良溶媒および貧溶媒に分類する分類工程と、
下記式(4-1)~(4-3):
δd=(ΔEd V/V)1/2 (4-1)
δp=(ΔEp V/V)1/2 (4-2)
δh=(ΔEh V/V)1/2 (4-3)
(上記式(4-1)~(4-3)中、
δdは凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、
δpは凝集エネルギー密度の双極子間力項、
δhは凝集エネルギー密度の水素結合力項、
ΔEd V[J/mol]は凝集エネルギーのロンドン分散力成分、
ΔEp V[J/mol]は凝集エネルギーの双極子間力成分、
ΔEh V[J/mol]は凝集エネルギーの水素結合力成分、
V[cm3/mol]はモル体積を示す。)
で示される前記溶媒の前記凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を、凝集エネルギー密度のロンドン分散力項、双極子間力項および水素結合力項を座標軸とする三次元空間にプロットし、前記良溶媒の座標を含み、前記貧溶媒の座標を含まない球を求める球決定工程と、
前記球の中心座標を前記固体物質の凝集エネルギー密度とする凝集エネルギー密度決定工程と、
を有する、固体物質の凝集エネルギー密度の測定方法。
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