CN103922397B - 改性氧化锆微粒粉末、改性氧化锆微粒分散溶胶及其制造方法 - Google Patents
改性氧化锆微粒粉末、改性氧化锆微粒分散溶胶及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供分散性、流动性优异的改性氧化锆微粒粉末、改性氧化锆微粒分散溶胶及其制造方法,该粉末是经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒的粉末,其特征在于,平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围、平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围、平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10的范围。所述有机硅化合物为下式(1)表示的有机硅化合物,该微粒中的有机硅化合物的含量以Rn‑SiO(4‑n)/2(n为1~3的整数)计为1~50重量%的范围,29Si MAS NMR谱的主峰的半宽度在3~15ppm的范围。Rn‑SiX4‑n (1)(式中,R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同。X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数)。
Description
技术领域
本发明涉及分散性、流动性优异的改性氧化锆微粒粉末、及使用该改性氧化锆微粒粉末的分散体及它们的制造方法。
背景技术
目前,已知二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、五氧化锑、氧化铈、氧化锡、二氧化硅·氧化铝、二氧化硅·氧化锆等胶粒,作为光学材料掺入被膜等中使用以调整折射率。例如,二氧化硅用作低折射材料,氧化铝用作中等程度的折射率材料,二氧化钛、氧化锆等用作高折射率材料。
二氧化钛粒子虽具有高折射率,但分散稳定性差,二氧化钛自身具有光催化活性,因此耐光性、耐候性等存在问题。为此,通过将二氧化钛与其他成分、例如二氧化硅成分等复合化,使分散稳定性及、耐光性、耐候性等提高(专利文献1:特开平8-48940号公报)。但是,复合化成分有时不仅使折射率降低,而且也难以完全抑制光催化活性,导致耐光性、耐候性等变得不足(专利文献1)。
因此,尝试使用氧化锆代替二氧化钛,但是氧化锆粒子虽然实质上无光催化活性,耐光性、耐候性等优异,但难以得到分散性、稳定性优异的胶体领域的氧化锆溶胶。
本专利申请人公开了在羧酸等粒子生长抑制剂的存在下对锆盐的水解物进行水热处理的分散性优异的氧化锆溶胶的制造方法(专利文献2:日本专利特开2006-143535号公报)。此外,公开了在羧酸等的存在下将碳酸锆铵加热水解的稳定性优异的氧化锆溶胶的制造方法(专利文献3:日本专利特开平3-174325号公报)。
但是,上述方法得到的氧化锆微粒一干燥,凝聚就变得强烈,无法得到所希望的分散性。
另一方面,将氢氧化锆在高温下烧成,将其粉碎形成微粒而得到的氧化锆微粒虽然折射率高,但由于粒径过大、或粒径分布不均匀,或存在凝聚粒子而分散性差等缺点,不适合用于透明被膜。此外,该方法中,已知通过在粉碎时添加碱等(粉碎助剂),能够使粒径更小,或粒径分布更均匀等效果。
目前,为了提高各种金属氧化物溶胶的分散性、稳定性,用有机硅化合物(有机硅烷偶联剂)进行表面处理,但上述烧成、粉碎而得的氧化锆微粒在碱共存下的碱性区域能够稳定地分散,但存在进行清洗及纯化,除去碱成分时,表面电位降低,分散性显著降低的问题。
特别是,在作为有机硅化合物的水解用催化剂的碱存在下,可能是由于存在碱离子,对经表面处理的氧化锆微粒表面的有机硅化合物处理变得不均一,由此所得的经表面处理的氧化锆微粒的分散性、稳定性未得到满足。
另一方面,无碱共存时,即未使用水解催化剂时,3官能以下的有机硅化合物的水解速度慢,残存未反应的有机硅化合物,存在表面处理不充分的情况。
此外,作为水解催化剂使用酸时,存在在粒子表面生成链状的水解产物的倾向,有时所得的粒子发生凝聚,或导致分散性不佳。
还有,本专利申请人公开了将氧化锆粒子烧成后,在碱存在下进行粉碎处理,再用NH4型离子交换树脂处理,接着用有机硅化合物进行表面处理时,能够有效地进行表面处理,从而可以得到分散性、稳定性优异的改性氧化锆微粒的有机溶剂分散液(专利文献4:日本专利特开2009-132819号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本专利特开平8-48940号公报
专利文献2日本专利特开2006-143535号公报
专利文献3日本专利特开平3-174325号公报
专利文献4日本专利特开2009-132819号公报
发明内容
但是,如果考虑氧化锆微粒与疏水性树脂等的亲和性,则最好是用3官能以下的有机硅化合物处理。但是,目前,仅仅用3官能以下的有机硅化合物处理时,存在表面处理不充分的情况,在疏水性树脂中的分散性不足。
通常、用3官能以下的有机硅化合物的表面处理在作为水解催化剂的氨等碱的存在下进行,但干燥形成粉末时强烈地凝聚,再加上粉体的流动性低,因此有时无法均匀地分散于有机溶剂或有机树脂。为此,用有机硅化合物处理后,必须在未干燥的情况下,溶剂置换成有机溶剂后形成与有机树脂混合的分散体,尽管如此,在分散体中的分散性也不能说是均一的,存在稳定性变得不足的情况。
鉴于这样的问题点,本发明人考虑通过掌握3官能以下的有机硅化合物的表面处理状态,是不是能得到在疏水性树脂等中的分散性优异的改性氧化锆微粒。
还有,4官能的有机硅化合物虽然即使无水解催化剂也进行水解,但有时依靠未水解而残存的醇盐中的烷基,分散性提高,但是所得的氧化锆粉末强烈地凝聚,存在无法得到流动性、分散性的情况。
本发明人,鉴于上述问题,对在将3官能以下的有机硅化合物用于表面处理时,该如何做才能得到分散性优异的氧化锆微粒粉末进行了深入的研究。结果发现,通过观察表面的29Si MAS NMR谱图,能够掌握3官能以下的有机硅化合物的表面处理状态。
在通常的甲醇等溶剂存在下,使用氨催化剂,使用3官能以下的有机硅化合物时,29Si MAS NMR谱非常尖锐。与此相对,发现通过使29Si MAS NMR谱的峰宽,使主峰的半宽度在3~15ppm的范围,能够得到3官能以下的有机硅化合物充分地存在于粒子表面,而且未反应物少,对疏水性溶剂、树脂的亲和性高的微粒,并最终完成了本发明。
发现这样的表面处理可以通过在氧化锆微粒的水/醇等的混合溶剂分散液中添加规定量的有机硅化合物后,不添加催化剂,在减压下或流动状态下,进行干燥(除去溶剂)来达成。
[1]改性氧化锆微粒粉末,它是经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒的粉末,其特征是,平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围、平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围、平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10的范围。
[2]如[1]的改性氧化锆微粒粉末,其特征是,上述有机硅化合物为下式(1)表示的有机硅化合物,
该微粒中的有机硅化合物的含量以Rn-SiO(4-n)/2(n为1~3的整数)计在1~50重量%的范围,29SiMAS NMR谱的主峰的半宽度在3~15ppm的范围。
Rn-SiX4-n (1)
(式中,R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同。X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数)
[3]如[1]或[2]的改性氧化锆微粒粉末,其特征是,上述改性氧化锆微粒是在氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液中添加上述式(1)表示的有机硅化合物,在不添加有机硅化合物的水解催化剂的条件以及不进行溶剂置换的条件下,进行干燥来制得。
[4]如[3]的改性氧化锆微粒粉末,其特征是,上述干燥是在减压下或流动下,于200℃以下进行干燥。
[5]如[1]~[4]的改性氧化锆微粒粉末,其特征是,安息角为45°以下。
[6]改性氧化锆微粒分散体,其特征是,上述[1]~[5]的改性氧化锆微粒粉末分散于有机溶剂及/或有机树脂而得。
[7]如[6]的改性氧化锆微粒分散体,其特征是,上述改性氧化锆微粒的浓度以固体成分计为1~70重量%的范围。
[8]改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,包含下述工序(d)~(f),为经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒的粉末,平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围,平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围,平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10的范围。
(d)制备氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液的工序
(e)在不添加有机硅化合物的水解催化剂的条件下,添加下式(1)表示的有机硅化合物的工序
(f)不经溶剂置换而进行干燥的工序。
Rn-SiX4-n (1)
(式中,R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同。X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数)
[9]如[8]的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,上述有机硅化合物为下式(1)表示的有机硅化合物,所得的微粒中的有机硅化合物的含量以Rn-SiO(4-n)/2(n为1~3的整数)计在1~50重量%的范围,29SiMAS NMR谱的主峰的半宽度在3~15ppm的范围
Rn-SiX4-n (1)
(式中,R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同。X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数)
[10]如[8]或[9]的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,上述工序(d)中所用的改性前的氧化锆微粒的平均粒径(DZ)在5~400nm的范围,与上述平均二次粒径(DM2)之比(DM2)/(DZ)为0.2~5。(注:平均粒径(DZ)使用水作为分散介质,调整至固体成分浓度10重量%,对其进行超声波分散,通过动态光散射法测定)
[11]如[8]或[9]的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,所述工序(f)的干燥在流动下、或減圧下于200℃以下进行。
[12]如[8]~[11]的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,所使用的氧化锆微粒通过下述工序(a)~(c)制造。
(a)将氢氧化锆凝胶在氢氧化钾及过氧化氢的存在下进行解胶或溶解的工序
(b)水热处理的工序
(c)清洗的工序。
[13]如[12]的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,在上述工序(b)中,在粒子生长调节剂的存在下进行水热处理。
[14]如[12]或[13]的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征是,上述工序(b)中的水热处理温度在40~300℃的范围。
发明的效果
本发明能够提供分散性、流动性优异的改性氧化锆微粒粉末,均匀分散性、分散稳定性优异的改性氧化锆微粒分散体及改性氧化锆微粒粉末和改性氧化锆微粒分散体的制造方法。
本发明的改性氧化锆微粒粉末的流动性优异,能够直接以粉体容易地均匀地单分散于有机溶剂、有机树脂等。改性氧化锆微粒粉末大多以有机溶剂及/或有机树脂分散体使用,由于可以在临使用前形成分散体来使用,以改性氧化锆微粒粉末的形式保管,所以保管安全,无需以分散体的形式运输,从而运输也安全,可以减少运输费用等,经济性也优良。
附图说明
图1表示本发明的改性氧化锆微粒粉末(实施例6)的表面状态的示意图。
图2表示按照现有方法处理的改性氧化锆微粒粉末(比较例4)的表面状态的示意图。
图3表示实施例6的改性氧化锆微粒的29Si MAS NMR谱图
图4表示比较例4的改性氧化锆微粒的29Si MAS NMR谱图
具体实施方式
以下,首先说明本发明的改性氧化锆微粒。
[改性氧化锆微粒]
本发明的改性氧化锆微粒粉末是经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒的粉末。
本发明的粉末的平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围,平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围,平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10的范围、优选在1~7的范围。
本发明中的平均二次粒径(DM2)如下评价:使用甲醇作为分散介质,调整至固体成分浓度30重量%,进行超声波分散,对由此得到的分散体采用动态光散射法进行评价。此外,平均一次粒径(DM1)是对TEM观察的100个粒子测定粒径,求其平均值。
若在这样的比(DM2)/(DM1)的范围,则改性氧化锆微粒的凝聚程度低,在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性高,呈易分散性。
若上述比(DM2)/(DM1)过大,则表示改性氧化锆微粒的凝聚程度高,存在在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性变得不充分的情况,有时分散体的透明性低,分散稳定性变得不足。(DM2)/(DM1)通常不会小于1。
用甲醇分散液评价时,由于本发明的改性氧化锆微粒粉末的分散性好,因此能够再现性好地评价平均粒径、分散性。此外,使用其他有机溶剂时也没有大的差别。但是,若在表面处理后用水分散液评价,则由于分散性低、发生凝聚,导致无法测定平均粒径,呈与通过TEM观察测定的一次粒径大幅背离的结果。
有机硅化合物
有机硅化合物使用下式(1)表示的水解性有机硅化合物。
Rn-SiX4-n (1)
R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同。作为非取代的烃基除了烷基、环烷基以外,还可例举具有双键的链烯基等。此外,取代烃基可例举环氧基、环氧丙氧基、(甲基)丙烯酰氧基、氨基甲酸酯基、氨基、酰胺基、酰亚胺基、脲基等取代基的烃基或烃基的氢被氟等卤素取代的烃基等。
X表示碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢原子的任意一种,n为1~3的整数。n为2以上时,R可以互相相同或不同,此外多个X可以互相相同或不同。
这样,通过使用1~3官能的有机硅化合物,可以获得流动性、分散性优异的改性氧化锆微粒粉末。而4官能的有机硅化合物不残存疏水性官能团,改性氧化锆微粒粉末强烈地凝聚,存在无法获得流动性、分散性的情况。
有机硅化合物具体可例举甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基-3,3,3-三氟丙基二甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基甲基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基甲基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-环氧丙氧基乙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基乙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、3-脲基异丙基丙基三乙氧基硅烷、全氟辛基乙基三甲氧基硅烷、全氟辛基乙基三乙氧基硅烷、全氟辛基乙基三异丙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、三甲基硅烷醇、甲基三氯硅烷等及它们的混合物。
其中,γ-(甲基)丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基乙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等丙烯酸类或甲基丙烯酸类的有机硅化合物由于能够得到流动性、分散性等优异的改性氧化锆微粒粉末,因此可以优选使用。
若使用这样的有机硅化合物,在特定的条件下,进行表面处理,则29Si MASNMR谱的主峰变宽,半宽度达到3~15ppm的范围。
本发明的改性氧化锆微粒粉末的29Si MAS NMR谱的主峰的半宽度优选在3~15ppm,更好是在3.5~12ppm的范围。
经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒粉末的29Si MAS NMR谱中,通常,测得来自有机硅化合物的Si的化学位移值不同的2个以上的峰,主峰是指峰高度最高的峰。此外,根据条件有时测定到1个峰。
主峰的半宽度小于上述下限时,峰变得尖锐。这样的改性氧化锆微粒为与在催化剂存在下,将有机硅化合物(有机硅烷偶联剂)水解改性而得的氧化锆微粒相近的表面状态,所得的粉末易凝聚,安息角高,流动性不足,还存在在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性不足的情况。
可以推断,本发明的改性氧化锆微粒粉末中有机硅化合物的硅原子在粒子表面以使29Si MAS NMR谱的宽度变宽即影响到硅原子的核自旋的程度互相接近至结合而致密地存在,与此相对,用现有的表面处理方法所得的表面处理氧化锆粉末中有机硅化合物在粒子表面相互作用较小。
它们的比较以模型图示于图1及图2。
图1为本发明的改性氧化锆微粒表面的示意图,认为有机硅化合物彼此间在粒子表面以-O-Si-O-Si-的形式连结,同时在氧化锆粒子表面,构成R的C=O及、-COO-与表面的OH相互作用,结果形成在氧化锆粒子表面附近有机硅化合物互相缠绕的状态。还认为也进行有机硅化合物彼此间的缩聚。其结果,认为可能是由于本发明的改性氧化锆微粒粉末处于有机硅化合物将粒子表面致密地包覆的状态,因此不易凝聚,在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性优良,而且粉末的安息角小,流动性优良。
图2是在甲醇存在下,使用氨催化剂进行表面处理的示意图。氧化锆微粒表面的OH基与有机硅化合物进行缩聚。认为虽然有机硅化合物彼此间也进行缩聚而构成-Si-O-Si-,但会检测出较多量的相当于式(1)的X的水解性基的残基。
改性氧化锆微粒中的有机硅化合物的含量随氧化锆微粒的粒径、有机硅化合物的种类等而异,但以Rn-SiO(4-n)/2(n为1~3的整数)计优选在1~50重量%的范围、更好是在2~40重量%的范围。
如果有机硅化合物的含量少,则有时得到强烈凝聚了的改性氧化锆微粒,流动性(在本申请中评价安息角)低,在有机溶剂、有机树脂等中的分散性低,即使分散,有时也无法得到均匀地单分散的分散体。因此,即使使用改性氧化锆微粒形成透明被膜,也存在透明性、雾度、膜的强度、耐擦伤性等不足的情况。即使有机硅化合物的含量过多,有效结合于氧化锆微粒的表面的有机硅化合物也不会增加,不仅无法起到进一步提高流动性、在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性的效果,还由于有机硅化合物自身增多,导致例如未反应的有机硅化合物、有机硅化合物之间的反应物增加,存在无法得到改性氧化锆微粒粉末的流动性、在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性更加提高的效果的情况,而且,有时根据改性氧化锆微粒的用途,成为折射率降低的要因。
改性氧化锆微粒中的水分的含量以H2O计优选为5重量%以下,更好是2重量%以下。
改性氧化锆微粒中的水分的含量以H2O计过多时,改性氧化锆微粒粉末的流动性下降,在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性变得不足,例如分散于有机溶剂中所形成的分散体的透明性低,易沉降,存在分散体的稳定性不足的情况。此外,使用分散于有机树脂所得的分散体形成的被膜存在透明性、膜强度不足的情况。改性氧化锆微粒中的水分的含量是采取改性氧化锆微粒粉末0.15g,用京都电子工业株式会社(京都電子工業(株))制:卡尔-费歇(Karl Fischer)水分计(MKA-610)测定。水分量可以通过干燥调整到规定的范围以下。
本发明的改性氧化锆微粒的平均粒径(DM2)优选在5~500nm的范围、更好是在7~400nm的范围。如果是该范围的平均粒径,则凝聚少、流动性高、而且在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性高。因此,形成透明被膜时,光的散射小,雾度值降低。难以得到小于上述范围的微粒,如果超过上述范围,则用途受到限制,例如用于形成透明被膜时,光的散射变强,透明性不充分,雾度值增高。
对于粒径测定,改性氧化锆微粒的平均粒径(DMZ)如下测定:使改性氧化锆微粒粉末分散于甲醇,照射超声波,制备出固体成分浓度30重量%的分散液,用粒径测定装置(大塚电子株式会社(大塚電子(株))制:ELS-Z)进行测定。
本发明所用的氧化锆微粒(改性前)的平均粒径(DZ)优选在5~400nm的范围、更好是在7~300nm的范围。如果是在该范围的平均粒径(DZ),则能够达到上述改性氧化锆微粒的平均粒径(DM2)。氧化锆微粒的平均粒径(DZ)小于上述范围时难以以非凝聚状态的微粒的形态得到,使用过度凝聚了的粒子时,难以得到本申请的流动性、分散性优异的改性氧化锆微粒粉末。氧化锆微粒的平均粒径(DZ)如果超过上述范围,则存在所得的改性氧化锆微粒的平均粒径超过规定的范围的情况,如前所述,带来用途方面的限制。
氧化锆微粒的平均粒径(DZ)如下测定:使改性前的氧化锆微粒分散于水,照射超声波,制备出固体成分浓度10重量%的分散液,用粒径测定装置(大塚电子株式会社制:ELS-Z)进行测定。
其次,上述氧化锆微粒的平均粒径(DZ)与上述改性氧化锆微粒的平均粒径(DM2)之比(DM2)/(DZ)优选在0.2~5的范围、更好是在0.5~3的范围。
上述比(DM2)/(DZ)过大时表示改性氧化锆微粒的凝聚程度高,存在在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性不足的情况,分散体存在透明性低,分散稳定性不足的情况。有时改性前的粒子凝聚,经改性后不再凝聚,因此(DM2)/(DZ)有时会小于1。如果(DM2)/(DZ)过低,则这意味着原料粒子过度凝聚,存在可能由于改性不均一,导致在有机溶剂、有机树脂等中的分散性不充分的情况。
还有,到目前为止公开的改性氧化锆,如果在处理后粉体化则发生凝聚,分散性差,因此无法评价安息角(流动性)等。
本发明的改性氧化锆微粒粉末的安息角虽然随改性氧化锆微粒的平均粒径而异,但具有改性氧化锆微粒的平均粒径越小安息角越大,平均粒径越大安息角越小的趋势,优选在45°以下、更好是在40°以下。具有这样的安息角的本发明的改性氧化锆微粒由于流动性高、与粘性分散体的混合性、分散性也高,因此能够得到均一的分散体。改性氧化锆微粒粉末的安息角大时流动性低,与树脂等粘性分散体的混合性、分散性低,有时无法得到均一的分散体。此外,改性氧化锆微粒发生强烈地凝聚时,安息角大,分散到有机溶剂及/或有机树脂中时,残存凝聚的改性氧化锆微粒,有时无法均匀地单分散。
构成本发明的改性氧化锆微粒粉末的改性氧化锆微粒优选为结晶性。具体是优选单斜晶型或立方晶型。若改性氧化锆微粒为无定形,则有时流动性、分散性等不充分。其原因尚未明确,可能由于无定形的氧化锆微粒的微细孔多,导致因空间位阻无法与有机硅化合物结合的羟基或表面残存,由此改性氧化锆微粒粉末有时在有机溶剂及/或有机树脂分散介质中的分散性不充分。改性氧化锆微粒为结晶性时,改性氧化锆微粒粉末的流动性、分散性等优异,并且折射率较高,作为高折射率材料有用。
这样的本发明的改性氧化锆微粒通过在氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液中添加上式(1)表示的有机硅化合物,在不添加有机硅化合物的水解催化剂的条件以及不进行溶剂置换的条件下,在减压下或流动下,并且在200℃以下进行干燥而制得。具体是,如下制造。
[改性氧化锆微粒粉末的制造方法]
本发明的改性氧化锆微粒粉末的制造方法的特征是包含下述工序(d)~(f)。
(d)制备氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液的工序
(e)添加式(1)表示的有机硅化合物的工序
(f)在不添加有机硅化合物的水解催化剂的条件以及不进行溶剂置换的条件下,进行干燥的工序。
工序(d)
制备氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液
(氧化锆微粒)
为了使所得的改性氧化锆微粒的平均粒径在上述范围,氧化锆微粒使用在约5~400nm的范围、优选在约7~300nm的范围的氧化锆微粒。具体是,平均粒径(DZ)优选在5~400nm的范围、更好是在7~300nm的范围。如果是该范围的平均粒径(DZ),则能够达到上述改性氧化锆微粒的平均粒径(DMZ)。
这时,基于上述理由,氧化锆微粒优选结晶性的氧化锆微粒。
氧化锆微粒的制备方法
在本发明中,优选通过(a)将氢氧化锆凝胶在氢氧化钾及过氧化氢的存在下解胶或溶解后,(b)进行水热处理,(c)进行清洗,得到这样的氧化锆微粒。
首先,将氢氧化锆凝胶在氢氧化钾及过氧化氢的存在下解胶或溶解。氢氧化锆凝胶只要是能够在氢氧化钾及过氧化氢的存在下、解胶或溶解则没有特别的限定,例如可以使用将锆化合物水解或中和而得的氢氧化锆凝胶(包括氧化锆水合物、氢氧化锆等)。
锆化合物可例举氯化锆(ZrCl2)、氯氧化锆(ZrOCl2)、硝酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、碳酸锆、乙酸锆等、以及烷氧基锆等。
调整氢氧化锆凝胶、混合氢氧化锆凝胶时,为了调整凝胶的大小等,可以使用与后述相同的粒子生长调节剂。上述氢氧化锆凝胶、混合氢氧化锆凝胶可以按照本发明申请人申请的日本专利特开2009-167085号公报来制备。
在上述氢氧化锆凝胶分散液中加入氢氧化钾及过氧化氢。这时氢氧化锆凝胶分散液的浓度优选调整到以固体成分计0.1~20重量%,更好是0.2~15重量%,特别好是0.5~10重量%的范围。如果在该浓度范围,则生产效率高,而且粒径分布也均一。而如果分散液浓度过低,则有时収率、生产效率降低,过高也存在最终得到的改性氧化锆微粒的粒径分布变得不均一的趋势。
氢氧化锆凝胶的以ZrO2计的摩尔数设为(MZr)、碱金属氢氧化物的摩尔数设为(MOH)、过氧化氢的以H2O2计的摩尔数设为(MPO)时,(MOH)/(MZr)较好是在1~20的范围、更好是在2~15的范围,(MPO)/(MZr)较好是在5~30的范围、更好是在8~25的范围。
(MOH)/(MZr)小时,氢氧化锆凝胶的溶解不充分,平均粒径小,有时无法得到具有均匀的粒径分布的改性氧化锆系微粒。(MOH)/(MZr)过大,也不会进一步增加氢氧化锆凝胶的溶解,也不会提高所得的氧化锆微粒的粒径的均一性,而且在后续工序中除去、清洗碱的负担增加,不经济。
解胶或溶解时的温度随上述(MOH)/(MZr)、(MPO)/(MZr)而不同,较好是在0~90℃的范围、更好是在5~80℃的范围。如果是该范围的温度,则解胶(溶解)充分地进行,溶解溶液的稳定性增加,经济性也优良。
解胶或溶解时间只要是氢氧化锆凝胶解胶或溶解,则没有特别的限定,通常5小时就足够。
解胶通常是指将作为微细的氢氧化锆凝胶的凝聚体的氢氧化锆凝胶的凝聚状态消除,使其微细化,有时伴有部分溶解。溶解是指将它们溶解。
此外,可以不一定经解胶或溶解,就进行水热处理,但如果预先进行解胶或溶解后再进行水热处理,则粒径的分布窄,均一且分散性高,能够得到折射率高的改性氧化锆系微粒,因此优选。
接着,将氢氧化锆凝胶解胶或溶解溶液极性进行水热处理。
氢氧化锆凝胶解胶或溶解溶液较好是添加碱性氮化合物使溶液的pH在9~14的范围内、更好是在11~14的范围内尽可能地高。
碱性氮化合物可例举NH3、四甲基氢氧化铵(TMAH)、四乙基氢氧化铵(TEAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)等。如果将溶解溶液的pH调整至上述范围,则结晶性高,能够得到折射率高的改性氧化锆系微粒。
此外,水热处理优选在粒子生长调节剂的存在下进行。作为粒子生长调节剂使用羧酸或羧酸盐、羟基羧酸(在1分子内含有羧基和醇性羟基)、羟基羧酸盐等。
具体可例举,酒石酸、甲酸、乙酸、草酸、丙烯酸(不饱和羧酸)、葡糖酸等一元羧酸及一元羧酸盐,苹果酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸,己二酸,癸二酸,马来酸,富马酸,邻苯二甲酸等多元羧酸及多元羧酸盐等。还可以例举α-乳酸、β-乳酸、γ-羟基戊酸、甘油酸、酒石酸、柠檬酸、托品酸、二苯基乙醇酸等羟基羧酸及羟基羧酸盐。
粒子生长调节剂的使用量优选相对于解胶(溶解)溶液中的1摩尔ZrO2,添加0.1~20摩尔、更好是1~8摩尔的粒子生长调节剂。粒子生长调节剂的使用量如果在该范围内,则最终得到的氧化锆溶胶的粒径分布均一,能够调整到规定的平均粒径。
水热处理温度优选在40~300℃的范围、更好是在100~250℃的范围。若水热处理温度在该范围内,则能够有效得到结晶性高、粒径分布均一的氧化锆粒子。
水热处理时间没有特别的限定,随水热处理温度而异,通常0.5~12小时。这样通过水热处理,能够制造具有均匀的粒径分布,非凝聚体的氧化锆微粒。
此外,氧化锆微粒发生凝聚时,可以根据需要进行分散处理。分散处理时,可以添加分散促进剂。作为分散处理的方法可以使用球磨机、喷射式粉碎机、滚筒式球磨机(ロ一ル転動ミル)等现有公知的装置。
分散促进剂通常可以使用NaOH、KOH等碱金属氢氧化物的水溶液。还可以使用氨、有机胺等碱性化合物。
此后,将氧化锆微粒分散液清洗。清洗方法只要是能够除去在上述工序(a)中使用的氢氧化钾的钾离子、工序(b)中使用的粒子生长调节剂、根据需要使用的分散促进剂、其他夹杂的阳离子、阴离子、或盐则没有特别的限定,可以采用现有公知的方法,可例举例如超滤膜法、过滤分离法、离心分离过滤法、离子交换树脂法、电渗析法等。
尤其是,超滤膜法、电渗析法能够在除去杂质时不会使溶液的pH产生大的变化,因此不会损害氧化锆微粒的稳定性,所以优选使用。
氧化锆微粒分散液优选清洗至固体成分浓度10重量%的分散液的电导度为3mS/cm以下、更好是0.3mS/cm以下。分散液的电导度如果在上述范围内,则可以使离子性成分等杂质的残存量相对于氧化锆微粒重量在5重量%以下、甚至是0.5重量%以下。
如果这样通过清洗减少离子性成分等杂质,则虽然机理尚不明确,但可能由于氧化锆表面的吸附离子等被除去,与有机硅化合物的反应变得高效,或者,粒子表面的双电荷层变厚,作用于氧化锆微粒间的静电排斥力变大,从而获得所得的改性氧化锆微粒粉体在各种有机溶剂等中的分散性提高的效果。
(水)
作为分散介质也可以全部使用水,与有机溶剂混合使用时,水的使用量只要是能够将所使用的有机硅化合物的水解性基水解的量即可。
(有机溶剂)
有机溶剂只要是与水具有相溶性,溶解有机硅化合物,则没有特别的限定,可例举甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇(IPA)、丁醇、双丙酮醇、糠醇、四氢糠醇、乙二醇、己二醇、异丙二醇等醇类;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类;二乙醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚等醚类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮、乙酰乙酸酯等酮类,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲苯、环己酮、异佛尔酮等。
尤其是,沸点低的醇类由于在后述工序(f)中能够在低温干燥时除去,因此优选使用。
氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液的浓度没有特别的限定,优选以固体成分计在约1~30重量%的范围。
此外,分散液优选进行分散处理。作为分散处理方法可以采用充分的搅拌、照射超声波等方法。
工序(e)
添加下式(1)表示的有机硅化合物。
Rn-SiX4-n (1)
(式中、R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同。X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数)
有机硅化合物使用上述的有机硅化合物。
此外,在上述工序(d)中分散介质仅使用水时,或者有机溶剂少时,在本工序(e)中可以以有机硅化合物的有机溶剂溶液的形式来添加。优选按照使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物量以Rn-SiO(4-n)/2(n为1~3的整数)计达到1~50重量%、更好是2~40重量%的范围的条件来添加有机硅化合物。
若有机硅化合物的使用量少,则虽然随有机硅化合物的种类、氧化锆微粒的平均粒径而有差异,但存在得到强烈的凝聚的改性氧化锆微粒粉末的情况,流动性低,在有机溶剂、有机树脂等中的分散性低,即使分散,有时也无法得到均匀地单分散的分散体。若有机硅化合物的使用量过多,则例如未反应的有机硅化合物、有机硅化合物彼此间的反应物增多,无法获得改性氧化锆微粒粉末的流动性、在有机溶剂及/或有机树脂中的分散性进一步提高的效果,而且,根据改性氧化锆微粒的用途有时成为折射率降低的要因。
工序(f)
接着,进行干燥。在本发明中,不添加有机硅化合物的水解催化剂的条件、以及不进行溶剂置换的条件下进行干燥。
干燥优选在减压下或流动条件下、于200℃以下进行干燥。
如果添加催化剂、或进行溶剂置换,则有机硅化合物水解,对粒子表面的OH基,进行表面处理,因此29Si MAS NMR谱的主峰的半宽度变成与3~15ppm的范围相比更尖锐的峰,如上所述,有时分散体的稳定性下降、或粉体的分散性降低。干燥优选在减压下或流动条件下进行干燥。
像本发明这样,不添加催化剂、也不进行溶剂置换,就在减压下或流动条件下进行干燥,则在表面处理时,进行有机硅化合物彼此间的缩聚,此外,粒子表面的OH基与亲水性成分的相互作用增强。
流动下进行干燥的方法,使用旋转蒸发器等旋转干燥机。如果使用旋转式干燥机,则改性氧化锆微粒不会强烈地凝聚,得到稍稍凝聚成粒状的改性氧化锆微粒粉末,由此能够得到安息角小,流动性、分散性优异的改性氧化锆系微粒粉末。
在减压下进行干燥时,能够以更低温度除去溶剂,在氧化锆微粒不会强烈地凝聚的状态下氧化锆微粒表面OH基与有机硅化合物结合,能够得到即使发生凝聚也容易单分散的改性氧化锆微粒粉末。
干燥后的改性氧化锆微粒中的水分的含量优选以H2O计为5重量%以下、更好是2重量%以下。如果水分量多则存在有机硅化合物的含量变少的倾向,此外,改性氧化锆微粒彼此间的结合增强,所以有时流动性及分散性下降。
这里,减压下是指比常压(大气压)低即可。在本发明中,优选约800hPa以下、更好是500hPa以下。此外,这时,压力也无需恒定,可以将压力慢慢地降低。
干燥温度随溶剂的沸点、干燥方法等而异,但只要是溶剂挥散的温度即可,通常优选200℃以下。更好是在-30~150℃、进一步更好是在0~120℃的范围。
干燥温度如果过高,则虽然所得的改性氧化锆微粒粉末的水分含量变少,但可能是由于改性氧化锆微粒之间强烈地凝聚,有时导致流动性、分散性变得不足。
此外,干燥温度无需恒定,例如也能够以较低的温度干燥至基本除去水及/或有机溶剂,然后,在上述范围的高温下进行干燥。
这样得到的改性氧化锆微粒粉末如前所述,平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围、平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围、平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10。
此外,上述氧化锆微粒的平均粒径(DZ)与上述改性氧化锆微粒的平均粒径(DM2)之比(DM2)/(DZ)在0.2~5。
[改性氧化锆微粒分散体]
本发明的改性氧化锆微粒分散体由上述改性氧化锆微粒粉末分散于有机溶剂及/或有机树脂而得。
有机溶剂
有机溶剂可以使用现有公知的有机溶剂。
具体可例举甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇(IPA)、丁醇、双丙酮醇、糠醇、四氢糠醇、乙二醇、己二醇、异丙二醇等醇类;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类;二乙醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚等醚类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮、乙酰乙酸酯等酮类,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲苯、环己酮、异佛尔酮等及它们的混合溶剂。
有机树脂
有机树脂可以使用现有公知的有机树脂。
具体可例举作为涂料用树脂等公知的热固性树脂、热塑性树脂、电子射线固化树脂等。作为这样的树脂可例举例如一直在使用的聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚苯醚树脂、热塑性丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、含氟树脂、乙酸乙烯树脂、硅橡胶等热塑性树脂,聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂、丁醛树脂、反应性硅树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、热固性丙烯酸树脂、紫外线固化型丙烯酸树脂等热固性树脂,紫外线固化型丙烯酸树脂等。还可以是这些树脂的2种以上的共聚物或改性体。
此外,紫外线固化型树脂的情况下,可以包含光聚合引发剂,热固性树脂的情况下,可以包含固化催化剂。
本发明的改性氧化锆微粒分散体(溶胶)通过将上述改性氧化锆微粒粉末分散于有机溶剂及/或有机树脂来制得。
分散的方法没有特别的限定,混合于有机溶剂及/或有机树脂后进行搅拌,或者边搅拌边混合即可。此外,虽然随分散介质的种类或所得的分散体的浓度而异,但也可以根据需要采取照射超声波等促进分散的方法。
使本发明的改性氧化锆微粒粉末分散于上述有机溶剂时,改性氧化锆微粒的浓度虽高,但容易得到均匀分散,透明性、稳定性优异的改性氧化锆微粒的有机溶剂分散溶胶。此外,使本发明的改性氧化锆微粒粉末分散于有机树脂时,也在无需施加强烈的机械能的情况下,即使是改性氧化锆微粒的浓度变高时,也能够容易地获得均匀分散的无有机溶剂的改性氧化锆微粒的树脂分散体。
不含有机溶剂,使用改性氧化锆微粒的树脂分散体形成透明被膜时,无需通过干燥除去溶剂就能够通过加热或紫外线照射形成固化的透明被膜。
本发明的改性氧化锆微粒粉末由于改性氧化锆微粒间没有强的凝聚或结合,流动性、分散性优良,因此无需使用机械化学的装置就能够得到改性氧化锆微粒均匀单分散的分散体。
这样得到的改性氧化锆微粒的有机溶剂及/或有机树脂分散体中的改性氧化锆微粒的浓度无特别的限定,可根据用途适当选择。通常以固体成分计优选1~70重量%的范围、更优选2~60重量%的范围。
改性氧化锆微粒的有机溶剂或有机树脂分散体即使长期静置,改性氧化锆微粒也不会发生凝聚及沉降,是具有透明性的稳定的溶胶。
[实施例]
以下、通过实施例来说明,但本发明并不受这些实施例的限定。
[实施例1]
改性氧化锆微粒(1)粉末的制备
将固体成分浓度9.5重量%的氢氧化锆凝胶317.9kg悬浮于535.3kg的水中,制备出固体成分浓度3.5重量%的氢氧化锆凝胶分散液。
接着,在上述固体成分浓度3.5重量%的氢氧化锆凝胶分散液中加入浓度17重量%的KOH水溶液354.9kg、浓度35重量%的过氧化氢水溶液302.0kg、浓度10重量%的酒石酸水溶液88.5kg,在30℃搅拌2小时,将氢氧化锆凝胶解胶。工序(a)
这时,(MOH)/(MZr)为20、(MPO)/(MZr)为10。接着,在将氢氧化锆凝胶解胶而得的溶液中加入浓度10重量%的酒石酸水溶液88.5kg,在高压釜中,于150℃进行11小时的水热处理。工序(b)
接着,将氧化锆微粒分散液用超滤膜法充分清洗后,用超声波匀化器(日本精机制作所株式会社((株)日本精機制作所)制:US-600TCVP)进行分散处理,制备出固体成分浓度11.2重量%的氧化锆微粒(1)分散液。工序(c)
氧化锆微粒(1)的平均粒径用粒径测定装置(大塚电子株式会社(大塚電子(株))制:ELS-Z)测定,结果示于表1。
接着,将氧化锆微粒(1)分散液400g采取至烧杯中。接着,加入甲醇400g,制备出固体成分浓度5.6重量%的氧化锆系微粒(1)水/甲醇分散液。工序(d)
这时,水/甲醇混合分散介质中的甲醇的比例为56重量%。
接着,在氧化锆微粒(1)水/甲醇分散液中添加11.2g作为有机硅化合物的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社(信越化学(株))制:KBM-503),搅拌5分钟,使所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到15.3重量%。工序(e)
接着,用旋转蒸发器,一边将减压度慢慢降至压力达到50hPa以下,一边在60℃干燥1.5小时,制得改性氧化锆微粒(1)粉末。工序(f)
对所得的改性氧化锆微粒(1)粉末,测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。这里,平均粒径是用后述的改性氧化锆微粒(1)甲醇分散体测定的平均粒径。
此外,水分含量、安息角及折射率通过以下的方法测定。
水分含量
用京都电子工业株式会社(京都電子工業(株))制:卡尔-费歇(Karl Fischer)水分计(MKA-610)测定改性氧化锆微粒(1)粉末的水分量,结果示于表1。
安息角
在玻璃制透明试样瓶(圆筒状、内容积100cc)中填充改性氧化锆微粒(1)粉末约30cc,在水平板面上以低速旋转约10次后,用量角仪测定粉末的上表面的角度,结果示于表1。
折射率
在本发明中,折射率使用作为标准折射液的CARGILL制的SeriesA、AA,用以下的方法测定,结果示于表1。
(1)将改性氧化锆微粒(1)分散液投入蒸发器中,使分散介质蒸发。
(2)将其在80℃干燥12小时,形成粉末。
(3)将已知折射率的标准折射液在玻璃板上滴加2、3滴,在其中混合上述粉末。
(4)用各种标准折射液进行上述(3)的操作,将混合液变成透明时的标准折射液的折射率作为改性氧化锆微粒(1)的折射率。
29Si
MAS NMR谱
用核磁共振装置(Agilent technologies公司(Agilent technologies社)制:VNMRS-600)测定改性氧化锆微粒(1)粉末的29Si MAS NMR谱。标准物质使用聚二甲基硅烷(-34.44ppm),用单脉冲法,以延迟时间15秒、MAS速度6kHz的条件进行测定。利用装置附带的曲线拟合程序分析得到的主峰的化学位移值及半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(1)有机溶剂分散体的制备
将改性氧化锆微粒(1)粉末5g与甲醇及甲基异丁基酮混合,充分搅拌制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(1)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(1)甲基异丁基酮分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(1)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(1)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(1)甲基异丁基酮分散体,按以下的方法评价分散性及稳定性,结果示于表1。
分散性
在玻璃制透明试样瓶中填充分散体,观察透明性,按以下的基准评价。
透明的分散体。 : ◎
透明性高的分散体。 : ○
半透明性的分散体。 : △
白浊的分散体。 : ×
稳定性
在玻璃制透明试样瓶中填充分散体,在30℃静置10天后,观察透明性,按以下的基准评价。
透明的分散体。 : ◎
透明性高的分散体。 : ○
半透明性的分散体。 : △
发现有白浊或沉降粒子的分散体。 : ×
改性氧化锆微粒(1)有机树脂分散体的制备
将改性氧化锆微粒(1)粉末3g与ライトアクリレ一トDPE-6A(以后简称DPE-6A)(共荣社化学株式会社(共栄社化学(株))制二季戊四醇六丙烯酸酯、UV固化型丙烯酸树脂(多元丙烯酸单体)混合,充分搅拌,制成固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(1)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(1)有机树脂分散体,按以下的方法评价分散性,结果示于表1。
分散性
在玻璃制透明试样瓶中填充分散体,观察透明性,按以下的基准评价。
透明的分散体。 : ◎
透明性高的分散体。 : ○
半透明性的分散体。 : △
白浊的分散体。 : ×
[实施例2]
改性氧化锆微粒(2)粉末的制备
在实施例1中,除了于40℃干燥24小时以外,同样地制得改性氧化锆微粒(2)粉末。工序(f)
对所得的改性氧化锆微粒(2)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29SiMAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(2)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(2)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(2)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(2)MIBK分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(2)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(2)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(2)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(2)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(2)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(2)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(2)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[实施例3]
改性氧化锆微粒(3)粉末的制备
在实施例1中,除了用旋转蒸发器在80℃干燥1小时以外,同样地制得改性氧化锆微粒(3)粉末。工序(f)
对所得的改性氧化锆微粒(3)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29SiMASNMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(3)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(3)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(3)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(3)MIBK分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(3)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(3)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(3)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(3)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(3)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(3)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(3)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[实施例4]
改性氧化锆微粒(4)粉末的制备
除了在实施例1的工序(e)中,添加9.0g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社(信越化学(株))制:KBM-503),使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到12.6重量%以外,同样地制得改性氧化锆微粒(4)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(4)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29SiMAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(4)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(4)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(4)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(4)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(4)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(4)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(4)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(4)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例5]
改性氧化锆微粒(5)粉末的制备
除了在实施例1的工序(e)中,添加22.4g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社制:KBM-503)使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到36.1重量%以外,同样地制得改性氧化锆微粒(5)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(5)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(5)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(5)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(5)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(5)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(5)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(5)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(5)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(5)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例6]
改性氧化锆微粒(6)粉末的制备
在实施例1的工序(d)中,除了不添加甲醇以外,同样地制得改性氧化锆微粒(6)粉末。工序(f)
对所得的改性氧化锆微粒(6)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。还有,29SiMAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。此外、该谱图示于图3。
改性氧化锆微粒(6)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(6)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(6)有机溶剂分散体。
对所得的氧化锆微粒(6)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(6)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(6)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(6)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(6)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例7]
改性氧化锆微粒(7)粉末的制备
除了在实施例1的工序(d)中,添加异丙醇(IPA)代替甲醇以外,同样地制得改性氧化锆微粒(7)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(7)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(7)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(7)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(7)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(7)有机溶剂分散体,测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(7)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,使用改性氧化锆微粒(7)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(7)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(7)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例8]
改性氧化锆微粒(8)粉末的制备
除了在实施例8的工序(b)中,在将氢氧化锆凝胶解胶而得的溶液中加入531kg酒石酸以外,同样地制得改性氧化锆微粒(8)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(8)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(8)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(8)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(8)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(8)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(8)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(8)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(8)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(8)有机树脂分散体测定粒径,用以上的方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例9]
改性氧化锆微粒(9)粉末的制备
除了在实施例1的工序(b)中,于110℃进行36小时的水热处理以外,同样地制得改性氧化锆微粒(9)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(9)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(9)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中、除了使用改性氧化锆微粒(9)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(9)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(9)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(9)有机树脂分散体的制备
在实施例1中、除了使用改性氧化锆微粒(9)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(9)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(9)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例10]
改性氧化锆微粒(10)粉末的制备
除了在实施例1的工序(b)中,于180℃进行3小时的水热处理以外,同样地制得改性氧化锆微粒(10)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(10)粉末,测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(10)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(10)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(10)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(10)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(10)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(10)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(10)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(10)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例11]
改性氧化锆微粒(11)粉末的制备
除了在实施例1的工序(e)中,不添加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社制:KBM-503),而是添加11.2g的γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社制:KBM-5103),使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到15.0重量%以外,同样地制得改性氧化锆微粒(11)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(11)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(11)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(11)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(11)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(11)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(11)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(11)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(11)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(11)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例12]
改性氧化锆微粒(12)粉末的制备
不进行实施例1的工序(a),(b),(c),而是在将酒石酸26.8g溶于纯水368g的水溶液中加入218g的氧化锆粉末(第一稀元素化学工业株式会社(第一稀元素化学工業(株))制:RC-100),接着,添加浓度10重量%的KOH水溶液,形成pH12.3的氧化锆粉末分散液。将其用分散机(日本赤穗株式会社(カンペ(株))制:BATCHSAND)分散后,用超滤膜清洗至电导度达到300μs/cm左右,接着,加入阴离子交换树脂(ROHM AND HAAS公司(ROHM AND HAAS社)制:DUOLITE UP5000)240g,进行清洗处理,将树脂分离。将此作为氧化锆浓度11.2重量%的氧化锆微粒分散液(12),接下来,与实施例1同样地处理,制得改性氧化锆微粒(12)粉末。工 序(f)
对所得的改性氧化锆微粒(12)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(12)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(12)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(12)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(12)有机溶剂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
改性氧化锆微粒(12)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(12)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(12)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(12)有机树脂分散体测定粒径,用上述方法评价稳定性、透光率(透明性),结果示于表1。
[实施例13]
改性氧化锆微粒(13)粉末的制备
与至实施例1的工序(e)为止同样地操作,在氧化锆微粒(1)水/甲醇分散液中添加11.2g作为有机硅化合物的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社制:KBM-503),使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到15.3重量%,搅拌5分钟。
接着,用箱式干燥机,在60℃干燥24小时,制得改性氧化锆微粒(13)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(13)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(13)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(13)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(13)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(13)甲醇分散体,测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(13)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(13)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(13)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(13)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(13)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(13)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[比较例1]
改性氧化锆微粒(R1)粉末的制备
与实施例1同样地操作,在氧化锆微粒(1)水/甲醇分散液中添加11.2g作为有机硅化合物的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社制:KBM-503),使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到15.3重量%,搅拌5分钟。工序(e)
接着,用超滤膜溶剂置换成甲醇,接着用箱式干燥机,在60℃干燥24小时,制得改性氧化锆微粒(R1)粉末。
此外,在超滤后的滤液中添加氨水,结果发现产生白浊,未反应的有机硅化合物逸散。
对所得的改性氧化锆微粒(R1)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(R1)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R1)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R1)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R1)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R1)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(R1)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(R1)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R1)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R1)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R1)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[比较例2]
改性氧化锆微粒(R2)粉末的制备
在比较例1中,除了用箱式干燥机在40℃干燥72小时以外,同样地制得改性氧化锆微粒(R2)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(R2)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(R2)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R2)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R2)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R2)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R2)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(R2)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(R2)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R2)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R2)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R2)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[比较例3]
改性氧化锆微粒(R3)粉末的制备
在比较例1中,除了用箱式干燥机在80℃干燥5小时以外,同样地制得改性氧化锆微粒(R3)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(R3)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(R3)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R3)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R3)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R3)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R3)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(R3)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(R3)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R3)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R3)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R3)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[比较例4]
改性氧化锆微粒(R4)粉末的制备
与实施例1同样地操作,在氧化锆微粒(1)水/甲醇分散液中添加11.2g作为有机硅化合物的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学株式会社制:KBM-503),使得所得的改性氧化锆微粒中的有机硅化合物以R1-SiO3/2计达到15.3重量%,接着一边搅拌一边将分散液的温度升温至60℃后,用1分钟添加浓度5重量%的氨水1.6g,进行有机硅化合物的水解。
接着,用超滤膜溶剂置换成甲醇,接着,用箱式干燥机,在60℃干燥24小时制得改性氧化锆微粒(R4)粉末。此外,在超滤后的滤液中添加氨水,结果未发现白浊。
对所得的改性氧化锆微粒(R4)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。还有,1H-NMR的谱图示于图4。
改性氧化锆微粒(R4)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R4)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R4)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R4)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R4)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(R4)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(R4)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,使用改性氧化锆微粒(R4)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R4)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R4)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[比较例5]
改性氧化锆微粒(R5)粉末的制备
在比较例4中,除了用超滤膜溶剂置换成甲醇后,用旋转蒸发器代替箱式干燥机,在60℃将压力维持在50hPa的同时干燥1.5小时以外,同样地制得改性氧化锆微粒(R5)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(R5)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表1。此外,29Si MAS NMR谱的主峰的化学位移值、半宽度示于表。
改性氧化锆微粒(R5)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R5)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R5)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R5)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表1。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R5)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(R5)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表1。
改性氧化锆微粒(R5)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R5)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R5)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R5)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表1。
[比较例6]
改性氧化锆微粒(R6)粉末的制备
在比较例4中,进行有机硅化合物的水解后,不经溶剂置换,用箱式干燥机在60℃干燥24小时,制得改性氧化锆微粒(R6)粉末。
对所得的改性氧化锆微粒(R4)粉末测定水分含量、结晶性、平均粒径、安息角、折射率,结果示于表。
改性氧化锆微粒(R6)有机溶剂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R6)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R6)有机溶剂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R6)甲醇分散体测定平均粒径,结果示于表。
此外,对固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R6)甲醇分散体及改性氧化锆微粒(R6)甲基异丁基酮分散体评价分散性及稳定性,结果示于表。
改性氧化锆微粒(R6)有机树脂分散体的制备
在实施例1中,除了使用改性氧化锆微粒(R6)粉末以外,同样地制得固体成分浓度30重量%的改性氧化锆微粒(R6)有机树脂分散体。
对所得的改性氧化锆微粒(R6)有机树脂分散体评价分散性,结果示于表。
表1-1
氧化锆系微粒的制造
表1-2
改性氧化锆系微粒粉末的制造
表1-3
Claims (12)
1.改性氧化锆微粒粉末,它是经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒的干燥粉末,其特征在于,平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围、平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围、平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10的范围,
所述有机硅化合物为下式(1)表示的有机硅化合物,
所述改性氧化锆微粒粉末中的有机硅化合物的含量以Rn-SiO(4-n)/2计在1~50重量%的范围,29Si MAS NMR谱的主峰的半宽度在3~15ppm的范围,
Rn-SiX4-n (1)
式中,R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同,X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数。
2.如权利要求1所述的改性氧化锆微粒粉末,其特征在于,所述改性氧化锆微粒是在氧化锆微粒的水及/或有机溶剂分散液中添加上式(1)表示的有机硅化合物,在不添加有机硅化合物的水解催化剂条件以及不进行溶剂置换的条件下,进行干燥而制得。
3.如权利要求2所述的改性氧化锆微粒粉末,其特征在于,所述干燥是在减压下或流动下,于200℃以下进行干燥。
4.如权利要求1~3中任一项所述的改性氧化锆微粒粉末,其特征在于,安息角在45°以下。
5.改性氧化锆微粒分散体,其特征在于,权利要求1~4中任一项所述的改性氧化锆微粒粉末分散于有机溶剂及/或有机树脂而得。
6.如权利要求5所述的改性氧化锆微粒分散体,其特征在于,所述改性氧化锆微粒的浓度以固体成分计在1~70重量%的范围。
7.改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征在于,所述粉末为通过下述工序(d)~(f)制得的、经有机硅化合物表面处理的改性氧化锆微粒的干燥粉末,平均二次粒径(DM2)在5~500nm的范围,平均一次粒径(DM1)在5~500nm的范围,平均二次粒径(DM2)与平均一次粒径(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1~10的范围,
所述有机硅化合物为下式(1)表示的有机硅化合物,
所述改性氧化锆微粒粉末中的有机硅化合物的含量以Rn-SiO(4-n)/2计在1~50重量%的范围,29Si MAS NMR谱的主峰的半宽度在3~15ppm的范围;
(d)制备氧化锆微粒的水及/或有机溶剂的分散液的工序,
(e)在不添加有机硅化合物的水解催化剂的条件下,在所述分散液中添加下式(1)表示的有机硅化合物的工序,
(f)不经溶剂置换而对添加有所述有机硅化合物的分散液进行干燥的工序,
Rn-SiX4-n (1)
式中,R为碳数1~10的非取代或取代烃基,可以互相相同或不同,X:碳数1~4的烷氧基、羟基、卤素、氢,n:1~3的整数。
8.如权利要求7所述的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征在于,所述工序(d)中所用的改性前的氧化锆微粒的平均粒径(DZ)在5~400nm的范围,与上述平均二次粒径(DM2)之比(DM2)/(DZ)为0.2~5,
上述平均粒径(DZ)是使用水作为分散介质,调整至固体成分浓度10重量%,对其进行超声波分散,通过动态光散射法测定。
9.如权利要求7所述的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征在于,所述工序(f)的干燥在流动下或減圧下,于200℃以下进行。
10.如权利要求7~9中任一项所述的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征在于,所使用的氧化锆微粒通过下述工序(a)~(c)制造,
(a)将氢氧化锆凝胶在氢氧化钾及过氧化氢的存在下进行解胶或溶解的工序
(b)水热处理的工序
(c)清洗的工序。
11.如权利要求10所述的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征在于,在所述工序(b)中,在粒子生长调节剂的存在下进行水热处理。
12.如权利要求10所述的改性氧化锆微粒粉末的制造方法,其特征在于,所述工序(b)中的水热处理温度在40~300℃的范围。
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