塗料、インク、電池材料、電子部材、粘着剤、化粧品など、粒子を分散させた系は幅広い分野で用いられており、その分散状態は製品性能を大きく左右します。分散安定性は粒子径、ゼータ電位、レオロジー、濡れ性などの要因で決定されますが、その一つである粉体と分散媒との親和性である「濡れ性」の評価は、材料設計や品質安定化の観点からも極めて重要と言えます。パルスNMRは、分子運動性と相関する¹HのT₂緩和時間（T_2H）を非破壊で測定でき、分散体の濡れ性評価に活用することができます。今回は酸化チタン（疎水化処理／無処理）を用い、極性の異なる溶媒への濡れ性をパルスNMRで評価した事例を紹介します。

パルスNMRによる濡れ性評価について

分散体のパルスNMR測定では分散媒のT_2Hを観測しています。
一般に分散体中では、粒子表面に拘束された液体分子は自由状態の液体分子と比べて運動性が低下するため、短いT_2Hを示します。分散体で観測されるT_2Hは拘束された液体分子と自由状態の液体分子の緩和挙動を反映した平均的な値であり、粉体-分散媒間の濡れ性が良い程、粒子表面に拘束された液体分子の割合が増加するため、分散体のT_2Hは短く得られます。このように、分散体のT_2Hを指標として、粉体-分散媒間の濡れ性を評価できます。

酸化チタン（疎水化処理／無処理）の濡れ性評価

酸化チタン（疎水化処理品／無処理品）を極性の異なる溶媒に分散し、濡れ性を評価しました。
分散媒単体と分散体のT_2Hの変化割合を示すRsp値を粒子体積比に対してプロットし、その傾きから濡れ性を比較したものを図2に示しています（傾きが大きいほど、濡れ性が高いことを意味する）。その結果、疎水化処理品は無処理品に比べて、極性溶媒であるメタノールに対しては濡れ性が低い傾向にある一方で、低極性溶媒であるヘキサンに対しては高い濡れ性を示すことが確認されました。これらの傾向は、分散状態の外観（沈降・均一性）とも概ね整合しており、分散安定性を評価する上で濡れ性が重要な指標の一つとなることが示唆されました。以上の結果から、パルスNMRにより表面処理による濡れ性の違いを評価できることが確認され、本手法は分散媒選定や表面処理条件の最適化に有用な評価手法となることが期待されます。

Rsp値：分散媒単体と分散体のT_2Hの変化割合
Rsp＝（Rav/Rb）-1
　　Rav：分散体の緩和速度（T_2Hの逆数）
　　Rb：分散媒の緩和速度（T_2Hの逆数）
粒子体積比：溶媒体積に対する粒子体積の比
粒子体積比(V)＝（C/1-C）/（ρ_solvent/ρ_p）
　　C：粒子濃度
　　ρ_p ：粒子密度（g/cm³）
　　ρ_solvent ：溶媒密度（g/cm³）