Hansen溶解度パラメータは有機小分子の親和性評価だけでなく、高分子（ポリマー）に対しても応用可能であり、その利便性が注目を集めています。
ポリマーの親和性は、機能性材料の開発において、材料設計や製造プロセスなど、多くの場面で、重要な指針としての役割を果たしています。たとえば、ポリマーアロイやブレンド材料では、異なる複数のポリマーが均質な混合状態となることが、機械的強度、耐熱性、耐衝撃性等の物性を最適化するために重要となります。
また、高分子が溶媒中で完全に溶解しないまま塗膜すると、重合体の凝集が生じ、表面粗さ（ざらつき）など、製品特性への影響、後工程での不具合や歩留まり低下にもつながります。
高分子の親和性評価には、熱力学的な指標として、しばしば、χ（カイ）パラメータが用いられています。χパラメータとは、2種類の高分子同士、もしくは高分子と溶媒との混合過程における、ギブス自由エネルギー変化ΔGにおいて、エントロピーとエンタルピーの変化量を定量的に評価するパラメータであり、Flory–Huggins理論として知られています。
すなわち、χパラメータの値が小さいほど、そのペアは「よく似た」組み合わせであり、熱力学的に混ざりやすいことを示します。一方、χパラメータの値が大きい場合は混合に伴うエンタルピー増大が著しく、相分離を引き起こします。
このように、理論上はχパラメータを正確に求めれば、高分子の親和性を評価できると期待されます。
理論的には有用なχパラメータですが、実際に実験・計算から値を求めるのは容易ではなく、材料開発の現場では、正確なχパラメータの算出は大きなハードルとなっています。そこで、よりシンプルかつ実用的な代替手法として、Hansen溶解度パラメータが活用されています。
多くの研究において、Flory–Huggins理論のχパラメータとHansen溶解度パラメータの間には、近似的な関係が存在すると報告されており、一般に、次のような関係式が用いられます。
この式は、2つの材料間のHansen溶解度パラメータの差が小さいほど、χパラメータも小さくなり、結果として高分子が相互に溶解しやすいことを示唆しています。
実際、多くの研究でも、上記の関係式の正当性が確認されており、Hansen溶解度パラメータがχパラメータの近似手段として有効であることが伺えます。
Hansen溶解度パラメータによるχパラメータの近似は、複雑な実験・計算を必要しないと共に、高分子との親和性を相手の材料の種類によらず簡便に推定できる点で大きな利点があります。
一方、高分子の親和性には、Hansen溶解度パラメータだけによる評価が難しいケースも存在し、その活用にはいくつかの注意点が存在します。
エントロピー変化の効果高分子の重合度（分子量）が大きくなるほど、溶解過程でのエントロピー変化ΔSが小さくなる傾向があり、Hansen溶解度パラメータの距離Raが同じ場合でも、次第に完全溶解 → ゲル化・膨潤 → 不溶と異なる物理現象が観測されるケースがあります。これは特に、結晶性高分子など、規則的な分子配列や結晶領域が存在する場合に顕著になります。
この様な場合では、①温度を高くする、②高分子の粒径を小さくする、③化学反応など物理的な分散以外の機構を活用するといった工夫が溶解性を上げるために必要となります。
溶解度の濃度比率依存性高分子と溶媒の混合では、濃度比率に応じて、その溶解性が変化します。これらの挙動や温度依存性を議論するには、χパラメータによる議論が必要になります。
また、Flory–Huggins理論も、高次の相互作用（多体相互作用や局所的なゆらぎなど）が無視されており、χパラメータの推測精度にも限界があります。
高分子の親和性を測る優れた指標として、初期スクリーニングやマテリアルインフォマティクスにHansen溶解度パラメータが活用される一方、Hansen溶解度パラメータは、あくまでも混合過程での熱力学的な指標であることを踏まえ、他の要因（温度、攪拌、溶媒の浸透速度など）の影響も加味しながら、活用する姿勢が必要です。
Hansen溶解度パラメータは有機小分子系の親和性評価だけでなく、高分子に対してもその有用性は認められています。
実際、Hansen溶解度パラメータは高分子材料の開発現場において、配合設計やトラブルシューティングに広く用いられており、高分子の親和性を推測・評価する理論や指標を活用は、材料設計やプロセス開発の効率化に直結します。Hansen溶解度パラメータの利点と限界を正しく踏まえ、適材適所で活用することが、効率的かつ信頼性の高い次世代の材料開発のカギとなるでしょう。
