The establishment of a technology of binderless flexible tape casting using stimulation responsive slurry

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令和４年度は、刺激応答性スラリーの調製条件について、より幅広い物質への対応を検討した上で、最適条件で調製した刺激応答性スラリーを用いてシート成形に取り組む予定であった。しかしながら新型コロナウイルスの感染拡大の影響が色濃く残り、特に吸着量や吸着形態の分析が当初の想定通りには進まず、最も重要な水中で負に帯電する粒子への対応のみの検討に留まった。昨年度までの成果で、高分子電解質分散剤であるポリカルボン酸アンモニウムと軟凝集化添加剤であるメチレンジアミンのみの組み合わせで刺激応答性スラリーの調製に成功しており、水中で表面が正帯電する粒子はほぼ対応可能となっていた。一方で、水中で負に帯電する粒子も多数存在するため、技術の汎用性確保のためこれらの粒子への対応が必要であった。負に帯電している表面に強く吸着する高分子分散剤の代表は、カチオン系高分子電解質であるポリエチレンイミンが挙げられるため、昨年度までに使用していたアニオン系のものに近い分子量のものを採用した。まずは回分重力沈降試験、粘度測定および全有機炭素量測定法により分散剤の最適添加量調査を行ったが、単に試料粉体、イオン交換水、高分子分散剤を混合しただけでは良分散状態となる添加条件を得ることができず、分散剤も大半が吸着しなかった。粒子が十分に負帯電していることは確認されていることから、ポリエチレンイミンが水中で十分に帯電していないことが原因と推測されたため、酸を添加して再度最適添加量を調査し、アニオン系高分子分散剤を適量添加した場合と同様の最適条件を明らかにした。次に、軟凝集化添加剤としてマロン酸を添加したところ、事前に飽和水溶液を調製しておくことで刺激応答性スラリーの調製に成功した。これらの結果より、水中で負に帯電する粒子に対しても刺激応答性スラリーの調製が可能となり、フレキシブルシート成形に利用できる可能性が示唆された。