CN105658581A - 针状碳酸锶微粉及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
针状碳酸锶微粉在疏水性有机溶剂中或者在疏水性有机溶剂溶解有高分子树脂的高分子树脂溶液中的分散性优异，所述针状碳酸锶微粉是长径的平均长度为150nm以下、平均纵横比为1.5以上、长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下的针状碳酸锶颗粒的微粉，其特征在于，针状碳酸锶颗粒的表面用聚羧酸或其酸酐（A）以及化合物（B）进行了处理，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团。
Description
技术领域
本发明涉及针状碳酸锶微粉及其制造方法。
背景技术
已知的是，通过沿着特定方向对高分子树脂施加压力而制造的高分子树脂成型品显示双折射性。例如，通过对压延膜进行拉伸的方法而制造的光学膜或者通过注塑成型而制造的光学透镜所代表的光学材料用高分子树脂成型品通常显示双折射性。
作为抑制高分子树脂成型品中出现的双折射性的方法，专利文献1记载了如下方法：使针状碳酸锶颗粒分散在高分子树脂中，用通过针状碳酸锶颗粒的取向而产生的双折射性来抵消通过高分子树脂的键合链的取向而产生的双折射性。其中，使针状碳酸锶颗粒之类的固体颗粒分散在该高分子树脂成型品中的方法中，由于该固体颗粒的存在而有可能导致成型品的透明性降低。关于该高分子树脂成型品的透明性，该文献中记载了：为了维持高分子树脂的透明性，将针状碳酸锶颗粒的平均长度设为500nm以下是有利的，尤其是，若平均长度为200nm以下时，则高分子树脂的透明性基本不会受损。
需要说明的是，该文献的实施例中，作为分散有针状碳酸锶颗粒的膜的制造方法而记载了如下方法：使针状碳酸锶颗粒（平均粒径为400nm）分散在四氢呋喃中，向所得分散液中添加高分子树脂（JSR株式会社制造的透明树脂アートン、注册商标）而使其溶解，将由此制备的高分子树脂溶液涂布在玻璃板上，使该高分子树脂溶液的溶剂蒸发而制成膜后，对该膜进行拉伸。
使用上述方法，为了制造分散有针状碳酸锶颗粒的膜，需要使针状碳酸锶颗粒均匀地分散在高分子树脂的溶剂中。光学材料用高分子树脂成型品可使用聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等各种高分子树脂。这些高分子树脂的溶剂通常使用二氯甲烷、环己烷等疏水性有机溶剂。然而，微细的针状碳酸锶颗粒容易因范德华力而产生聚集。因此，针状碳酸锶颗粒越微细，则越难以均匀地分散在疏水性有机溶剂中。
关于使碳酸盐微粒分散在疏水性有机溶剂中或者分散在疏水性有机溶剂溶解有高分子树脂的高分子树脂溶液的方法，专利文献2中记载了通过如下工序进行表面处理的方法：用具有羧酸基的表面改性剂（例如硬脂酸）对碳酸盐微粒进行湿式处理的表面改性工序；以及，在分散剂（例如磷酸系分散剂）的存在下用分散机进行分散的分散工序。该文献的实施例中，将平均等效圆直径约为80nm的微细碳酸钙微粒投入至溶解有表面改性剂的乙醇中，进行分散处理后，添加分散剂并进一步进行分散处理，从而得到分散液。并且，将所得分散液与高分子树脂的甲叉二氯（二氯甲烷）溶液进行混合。像这样，该文献所记载的使碳酸盐微粒分散于高分子树脂溶液的方法是包括使碳酸盐微粒暂时分散于乙醇之类的亲水性溶剂的工序的方法。
关于将碳酸锶粉末直接投入至二氯甲烷之类的疏水性有机溶剂并使其分散的方法，专利文献3中记载了预先用包含亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的表面活性剂对碳酸锶微粒的表面进行处理的方法。该文献的实施例中使用聚氧亚烷基烷基醚羧酸作为表面活性剂，用该表面活性剂进行了处理的碳酸锶微粒的粉末在二氯甲烷中显示优异的分散性。
专利文献4中，作为在水性溶剂中显示优异分散性的碳酸锶粉末，记载了预先用包含聚羧酸或其酸酐的聚合物对碳酸锶微粒的表面进行了处理的碳酸锶粉末，所述聚羧酸或其酸酐的侧链具有聚氧亚烷基。
另一方面，专利文献5中记载了将包含针状碳酸锶颗粒粉末的水性浆料以50℃以上进行加热（以下有时称为“熟成”）处理的棒状碳酸锶颗粒粉末的制造方法。该文献中记载了：在羧酸、羧酸盐等结晶生长抑制剂的存在下，进行氢氧化锶与二氧化碳的反应，接着，将通过反应而得到的水性浆料以50℃以上进行熟成，进而根据需要用喷射式粉碎机等气流式粉碎机对棒状碳酸锶颗粒进行粉碎处理。
专利文献5的实施例中记载了利用各种制造条件而制造的棒状碳酸锶粉末及其特性。实施例1中记载了：在结晶成长抑制剂为柠檬酸、熟成温度为70℃的条件下，所得棒状碳酸锶粉末的长轴长度为131nm、纵横比为3.1。同样地，实施例2中记载了：在结晶成长抑制剂为柠檬酸、熟成温度为150℃的条件下，所得棒状碳酸锶粉末的长轴长度为131nm、纵横比为2.4。进而，实施例3中记载了：在结晶抑制成长剂为柠檬酸、熟成温度为70℃的条件下进一步用喷射式粉碎机进行粉碎处理，所得棒状碳酸锶粉末的长轴长度为82nm、纵横比为1.8。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-35347号公报
专利文献2：日本特开2008-101051号公报
专利文献3：国际公开第2012/111692号
专利文献4：日本特开2008-222496号公报
专利文献5：日本特开2010-254533号公报。
发明内容
发明要解决的问题
使针状碳酸锶微粒分散于高分子树脂从而抑制高分子树脂成型品中出现的双折射性的方法中，需要使分散于高分子树脂的针状颗粒的长径的平均长度为500nm以下、尤其为200nm以下。然而，根据本发明人的研究而确定：长径长度为200nm以下的极其微细的针状碳酸锶微粒在疏水性有机溶剂中容易发生聚集，在疏水性有机溶剂中的分散容易变得不充分。
因此，本发明的目的在于，提供在疏水性有机溶剂中或者在疏水性有机溶剂溶解有高分子树脂的高分子树脂溶液中的分散性优异的针状碳酸锶微粉。
另外，专利文献5中记载的棒状碳酸锶颗粒粉末的纵横比高，还如实施例1、2所示那样，长轴长度为超过100nm的长度。
长径长度超过100nm的大颗粒有可能导致雾度变差等影响，有时仅能够少量添加、调整双折射的效果少。另外，专利文献5中，为了获得短的颗粒而通过粉碎处理对脆弱的部分进行了切断，但通过这种切断处理，实施例3中的纵横比变低。另外，通过进行这种切断处理，有时还会产生如下不良情况：污染加剧、或者粒径不统一而导致粒度分布变宽、或者因工序增加而导致成本增加等。
因此，本发明的目的还在于，提供具有适当长度和高纵横比的针状碳酸锶微粉及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人发现：基本不含长径长度为200nm以上的针状颗粒的针状碳酸锶微粉在疏水性有机溶剂中的分散性通过预先将聚羧酸或其酸酐（A）与化合物（B）组合并对针状碳酸锶颗粒的表面进行处理而显著提高，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团，从而完成了本发明。
因而，本发明在于针状碳酸锶微粉，其是长径的平均长度为150nm以下、平均纵横比为1.5以上、长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下的针状碳酸锶颗粒的微粉，其特征在于，针状碳酸锶颗粒的表面用聚羧酸或其酸酐（A）以及化合物（B）进行了处理，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团。
本发明还在于上述本发明的针状碳酸锶微粉的制造方法，其包括如下工序：准备在水性介质中分散有针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序，所述针状碳酸锶颗粒的长径的平均长度为150nm以下、平均纵横比为1.5以上、长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下；将该水性浆料与侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（A）混合，从而得到分散有用该聚羧酸或其酸酐进行了处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序；进而，将分散有用该聚羧酸或其酸酐进行了处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料与化合物（B）混合，从而得到分散有用该化合物进行了第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团；进而，将分散有进行了该第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料进行干燥的工序。
本发明的针状碳酸锶微粉及其制造方法的优选方式如下所示。
（1）上述化合物（B）为聚氧亚烷基烷基醚羧酸或其盐。
（2）平均纵横比为2.0以上且5.0以下。
（3）长径的平均长度为10nm以上。
（4）针状碳酸锶微粉的制造方法中，将与水性浆料进行了混合的聚羧酸或其酸酐（A）的量设为10质量份时，要与水性浆料进行混合的上述化合物（B）的量处于11~50质量份的范围。
本发明还在于针状碳酸锶微粉，其是长径的平均长度为5~100nm、平均纵横比为2.0以上、且长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下的针状碳酸锶颗粒的微粉，其特征在于，针状碳酸锶颗粒的表面用聚羧酸或其酸酐（A）和化合物（B）或胺（C）进行了处理，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团，所述胺（C）具有聚氧亚烷基和烃基。
本发明人还发现：在结晶成长抑制剂的种类和熟成条件为特定条件的情况下，针状颗粒的长径的平均长度不会变得过长，且能够增加纵横比，从而完成了本发明。
即，本发明还在于碳酸锶微粉的制造方法，其特征在于，具备如下工序：在分子内包含1个以上羟基的二羧酸或其酸酐的存在下，使氢氧化锶与二氧化碳反应而生成碳酸锶颗粒的反应工序；以及，将利用该反应工序而得到的碳酸锶颗粒在75~115℃的范围内进行加温熟成的熟成工序。
发明的效果
本发明的针状碳酸锶微粉尽管是长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率少的微粉，其在二氯甲烷、环己烷之类的用作高分子树脂溶剂的疏水性有机溶剂中的分散性也高。因此，本发明的针状碳酸锶微粉可有利地用作用于使高分子树脂成型品的双折射性相抵消的填充材料，所述高分子树脂成型品是通过沿着特定方向对高分子树脂施加压力而制造的。分散有本发明的针状碳酸锶微粉的高分子树脂成型品可有利地用作光学膜、光学透镜等光学材料用途的高分子树脂成型品。另外，通过利用本发明的制造方法，能够在工业上有利地制造在疏水性有机溶剂中的分散性优异的针状碳酸锶微粉。
另外，根据本发明，能够提供具有适当长度和高纵横比的针状碳酸锶微粉及其制造方法。
附图说明
图1是使利用实施例1和比较例1制造的针状碳酸锶微粉分散于二氯甲烷而得到的二氯甲烷分散液中的针状碳酸锶颗粒的粒度分布。
图2是使利用实施例1和比较例1制造的针状碳酸锶微粉分散于环己烷而得到的环己烷分散液中的针状碳酸锶颗粒的粒度分布。
具体实施方式
本发明的第一针状碳酸锶微粉是长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计为5%以下、优选为3%以下、更优选为1%以下的微粉。针状颗粒的长径的平均长度通常为150nm以下，优选为130nm以下、更优选为100nm以下。长径的平均长度的下限通常为10nm，优选为30nm、更优选为50nm。针状颗粒的平均纵横比通常为1.5以上、优选为2.0以上、更优选为2.2以上。平均纵横比的上限通常为5.0，优选为4.0。针状颗粒的长径长度和纵横比可以通过对针状碳酸锶微粉的电子显微镜图像进行图像分析来测定。
第一针状碳酸锶微粉中，针状颗粒的表面利用聚羧酸或其酸酐（A）、化合物（B）这两种物质进行了处理，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团。针状颗粒的表面附着有两种物质可通过使用傅里叶变换红外光谱测定装置（FT-IR）测定颗粒表面的红外吸收光谱来确认。
作为通过用两种物质对针状碳酸锶颗粒的表面进行处理而使针状碳酸锶微粉在疏水性有机溶剂中的分散性提高的原因，可以考虑如下。将针状碳酸锶颗粒用侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（A）以及具有亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的化合物（B）进行处理时，聚羧酸或其酸酐（A）借助羧基而优先附着于针状碳酸锶颗粒的表面，从而在颗粒的表面整体形成聚羧酸或其酸酐（A）的覆盖层。并且，化合物（B）中的一部分主要借助在水中形成阴离子的基团而附着于针状碳酸锶颗粒的未附着有聚羧酸或其酸酐（A）的部分，其余借助亲水性基团与聚羧酸或其酸酐（A）的聚氧亚烷基进行化学键合或物理键合，在聚羧酸或其酸酐（A）的覆盖层的表面整体形成化合物（B）的覆盖层，从而在针状碳酸锶颗粒的表面形成双重覆盖层。通过这样操作而形成的双重覆盖层，抑制针状碳酸锶颗粒彼此接触的空间位阻效果变大，因此，针状碳酸锶颗粒彼此难以发生聚集。因此，针状碳酸锶颗粒的微粉（干燥粉末）在针状碳酸锶颗粒彼此之间形成大的间隙。另外，针状碳酸锶颗粒的外侧的化合物（B）的覆盖层露出大量与疏水性有机溶剂的亲和性高的疏水性基团。根据如上理由，疏水性有机溶剂容易侵入至针状碳酸锶颗粒彼此之间的间隙，本发明的针状碳酸锶微粉在疏水性有机溶剂中的分散性高。
本发明中，侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（A）优选为酸酐。作为聚羧酸或其酸酐（A）的例子，可列举出日油株式会社制造的マリアリムAKM-0531、マリアリムAKM-1511-60、マリアリムHKM-50A、マリアリムAKM-150A、マリアリムSC-0505K。
本发明中使用的具有亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的化合物（B）优选为疏水性基团与在水中形成阴离子的基团借助亲水性基团进行了键合的化合物。亲水性基团优选是包含碳原子数为1~4的氧基亚烷基的聚氧亚烷基。疏水性基团优选为碳原子数处于3~30的范围的烷基、苯基或者碳原子数处于7~30的范围的烷基苯基。形成阴离子的基团优选为选自羧酸基（-CO2H）、硫酸基（-OSO3H）和磷酸基（-OPO3H2）中的酸基。这些酸基的氢原子可以被钠、钾等碱金属离子或铵取代。化合物（B）优选为下述化学式（I）所示的羧酸或其盐。
[化1]
其中，化学式（I）中，R1是指碳原子数处于3~30的范围的烷基、苯基或者碳原子数处于7~30的范围的烷基苯基，L1是指碳原子数处于1~4的范围的亚烷基，M1是指氢、碱金属或铵；k是指2~10的范围的数。R1优选是碳原子数处于10~18的范围的烷基或烷基苯基。L1优选为亚乙基。
第一针状碳酸锶微粉例如可通过包含下述工序的方法来制造。
准备在水性介质中分散有针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序，所述针状碳酸锶颗粒的长径的平均长度为150nm以下、平均纵横比为1.5以上、长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下。
将该水性浆料与侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（A）混合，从而得到分散有用该聚羧酸或其酸酐进行了处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序。
进而，将分散有用该聚羧酸或其酸酐进行了处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料与化合物（B）混合，从而得到分散有用该化合物进行了第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团。
将分散有该进行了第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料进行干燥的工序。
水性浆料中的针状碳酸锶颗粒的含量优选处于1~30质量%的范围。相对于水性浆料中的针状碳酸锶颗粒100质量份，与水性浆料进行混合的聚羧酸或其酸酐（A）的量通常为1~30质量份的范围、优选为2~20质量份的范围。相对于水性浆料中的针状碳酸锶颗粒100质量份，化合物（B）在水性浆料中的投入量通常为1~40质量份的范围、优选为3~30质量份的范围。与水性浆料进行混合的化合物（B）的混合量可以与聚羧酸或其酸酐（A）的混合量相同，优选增加化合物（B）的混合量。将与水性浆料进行了混合的聚羧酸或其酸酐（A）的量设为10质量份时，要与水性浆料进行混合的化合物（B）的量优选处于11~50质量份的范围、更优选处于15~40质量份的范围。聚羧酸或其酸酐（A）与化合物（B）优选在搅拌下投入至水性浆料中。另外，向水性浆料中投入化合物（B）优选在使聚羧酸或其酸酐（A）溶解于水性浆料后进行。
分散有用化合物（B）进行了第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的干燥可以使用喷雾干燥器和桶式干燥器等干燥机通过公知的干燥方法来进行。
本发明所要处理的针状碳酸锶颗粒例如可以通过将平均纵横比小于1.5的微细球状碳酸锶微粒在水中加热至60℃以上、优选加热至60~100℃、特别优选加热至70~100℃的温度而使颗粒生长，由此来制造。球状碳酸锶微粒的BET比表面积优选处于20~180m2/g的范围、更优选处于40~180m2/g的范围、特别优选处于60~180m2/g的范围。需要说明的是，球状碳酸锶微粒不需要为正球状，也可以为椭球状、角为圆润的立方体状或长方体状。
球状碳酸锶微粒可如下制造：一边搅拌氢氧化锶的水溶液或水性悬浊液，一边在羟基和羧基分别具有至少1个且合计具有至少3个的有机酸的存在下，向该水溶液或水性悬浊液中导入二氧化碳气体而使氢氧化锶发生碳酸化，从而制造。氢氧化锶的水溶液或水性悬浊液中，氢氧化锶的浓度通常为1~20质量%的范围、优选为2~15质量%的范围、更优选为3~8质量%的范围。有机酸优选的是，羧基数量为1个或2个且羧基与羟基的合计为3~6个。作为有机酸的优选例，可列举出酒石酸、苹果酸和葡糖酸。有机酸的用量相对于氢氧化锶100质量份通常为0.1~20质量份的范围、优选为1~10质量份的范围。二氧化碳气体的流量相对于氢氧化锶1g通常为0.5~200mL/分钟的范围，优选为0.5~100mL/分钟的范围。需要说明的是，球状碳酸锶微粒的制造方法记载于国际公开第2011/052680号。
本发明的第二针状碳酸锶微粉的特征在于，长径的平均长度为5~100nm，平均纵横比为2.0以上，且长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计为5%以下。针状碳酸锶微粉的长径的平均长度在5~100nm的范围内、优选在10~80nm的范围内、更优选在20~70nm的范围内。另外，针状碳酸锶微粉的短径的平均长度没有特别限定，优选为5~50nm、更优选为10~40nm。
此处，长径的平均长度可通过目视或自动地对针状碳酸锶微粉的扫描型电子显微镜（SEM）照片进行图像处理的方法来测定。针状碳酸锶颗粒的长径可作为将针状碳酸锶颗粒视作长方形时的长度方向的长度（长边的长度）来测定。另外，针状碳酸锶颗粒的短径可作为将针状碳酸锶颗粒视作长方形时的宽度方向的长度（短边的长度）来测定。具体而言，算出外切于图像的针状碳酸锶颗粒且面积达到最小的长方形，由其长边和短边的长度求出长径长度和短径长度。进而，“平均”是指测定在统计学上具有可靠性的个数（N数）的针状碳酸锶颗粒而得到的平均值，作为其个数，通常为100个以上、优选为300个以上、更优选为500个以上。
针状碳酸锶微粉的平均纵横比为2.0以上，优选为2.05以上、更优选为2.1以上。另外，碳酸锶微粉的平均纵横比的上限没有特别限定，例如为20以下、优选为10以下、更优选为5以下。需要说明的是，此处提及的纵横比是指颗粒的“长径长度/短径长度”。另外，平均纵横比是指纵横比的平均值，可以测定单个颗粒的纵横比来算出多个颗粒的平均值，也可以测定多个颗粒的长径的平均长度和短径的平均长度而作为“长径的平均长度/短径的平均长度”来算出。
针状碳酸锶微粉中的长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计为5%以下。长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率优选为3%以下、特别优选为1%以下。针状颗粒的个数可通过目视或自动地对针状碳酸锶微粉的扫描型电子显微镜（SEM）照片进行图像处理的方法来计数。
针状碳酸锶微粉的BET比表面积没有特别限定，通常在50~150m2/g的范围内，优选在60~140m2/g的范围内，更优选在70~130m2/g的范围内。BET比表面积低于50m2/g时，生长耗费时间，BET比表面积超过150m2/g时，聚集力变强、分散性降低而透明性容易变差。
（分子内包含1个以上羟基的二羧酸或其酸酐）
针状碳酸锶微粉优选为分子内包含1个以上羟基的二羧酸或其酸酐（以下有时称为“二羧酸类”）附着于针状颗粒表面的微粉。这种二羧酸类附着于颗粒表面时，短径的过度成长受到抑制，颗粒微细且能够提高纵横比。其结果，例如在制成光学膜时，碳酸锶微粉被组入树脂基质中而容易取向，容易控制双折射的抑制、表达。另外，碳酸锶微粉的分散性提高时，在光学膜中使用时透明性容易提高。需要说明的是，针状颗粒的表面附着有二羧酸类可以使用傅里叶变换红外光谱测定装置（FT-IR）测定颗粒表面的红外吸收光谱来确认。
二羧酸类可以通过在氢氧化锶与二氧化碳的反应工序中添加而作为结晶成长抑制剂发挥功能。即，二羧酸类在反应工序中作为结晶成长抑制剂而发挥功能，并且附着于颗粒表面而在反应结束后发挥出提高分散的功能。
作为二羧酸类的具体例，例如可列举出苹果酸、丙醇二酸、D-酒石酸、L-酒石酸、内消旋酒石酸、DL-酒石酸（外消旋体）、这些化合物的酸酐等。这些之中，特别优选为DL-酒石酸。
（表面处理剂）
针状碳酸锶颗粒的表面附着有第一表面处理剂和第二表面处理剂这两种表面处理剂。作为第一表面处理剂，使用在侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（化合物A）。作为第二表面处理剂，使用具有亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的化合物（化合物B），或者使用具有聚氧亚烷基和烃基的胺（化合物C）。需要说明的是，针状颗粒的表面附着有上述两种表面处理剂可以使用傅里叶变换红外光谱测定装置（FT-IR）测定颗粒表面的红外吸收光谱来确认。
作为通过用两种表面处理剂对针状碳酸锶颗粒的表面进行处理而使针状碳酸锶微粉在疏水性有机溶剂中的分散性提高的原因，可以考虑如下。用第一表面处理剂和第二表面处理剂对针状碳酸锶颗粒进行处理时，第一表面处理剂借助羧基而优先附着于针状碳酸锶颗粒的表面，从而形成覆盖层。并且，在包含第一表面处理剂的覆盖层的表面形成包含第二表面处理剂的覆盖层，在针状碳酸锶颗粒的表面形成双重覆盖层。通过这样操作而形成的双重覆盖层，抑制针状碳酸锶颗粒彼此接触的空间位阻效果变大，因此，针状碳酸锶颗粒彼此难以聚集。进而，形成有三重覆盖层的针状碳酸锶颗粒的微粉（干燥粉末）中，针状碳酸锶颗粒彼此之间形成大的间隙。
已知的是，作为第二表面处理剂的化合物B所具有的疏水性基团和化合物C所具有的烃基为亲油性，相对于疏水性有机溶剂的亲和性高。像这样，通过在针状颗粒之间形成大的间隙、在针状颗粒的外侧的覆盖层露出大量疏水性基团或烃基，本发明的针状碳酸锶微粉投入至疏水性有机溶剂时，有机溶剂容易侵入至针状颗粒彼此之间的间隙，因此，针状碳酸锶微粉本质上不会形成聚集颗粒而容易分散在其有机溶剂中。
（第一表面处理剂）
作为第一表面处理剂的化合物A可以使用与前述第一针状碳酸锶微粉中使用的侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（A）相同的化合物A。
（第二表面处理剂）
第二表面处理剂可以适当地选择上述化合物B或化合物C。
化合物B可以使用与前述第一针状碳酸锶微粉中使用的具有亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的化合物（B）相同的化合物。作为化合物B的市售品，可列举出花王株式会社的カオーセラ8110。
化合物C优选为氮原子上键合有两个聚氧亚烷基和一个烃基的化合物。聚氧亚烷基优选为聚氧亚乙基。烃基优选碳原子数处于12~18的范围。烃基可以具有双键、三键。
另外，作为化合物C，可以为胺系表面活性剂。化合物C为胺系表面活性剂时，HLB（亲水亲油平衡）优选处于4~10的范围。优选通过使针状碳酸锶微粉分散的有机溶剂的极性来调整化合物C的HLB。例如，使针状碳酸锶微粉分散于环己烷之类的极性极低的有机溶剂时，优选使用HLB处于4~6的范围的化合物C。另一方面，使针状碳酸锶微粉分散于二氯甲烷之类的极性相对较高的有机溶剂时，优选使用HLB处于7~10的范围的化合物C。作为化合物C的市售品，可列举出日油株式会社的ナイミーンS-202、ナイミーンS-204。
接着，针对本发明的碳酸锶微粉的制造方法进行说明。
本发明的碳酸锶微粉的制造方法的特征在于，其具备如下工序：在分子内包含1个以上羟基的二羧酸或其酸酐的存在下，使氢氧化锶与二氧化碳反应而生成碳酸锶颗粒的反应工序；以及，将利用该反应工序而得到的碳酸锶颗粒在75~115℃的范围内进行加温熟成的熟成工序。另外，根据需要也可以在熟成工序后进行表面处理工序和干燥工序。通过利用本发明的制造方法，能够在工业上有利地制造长径的平均长度为5~100nm、平均纵横比为2.0以上、且长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计为5%以下的针状碳酸锶微粉。
（a）反应工序
该工序是一边搅拌氢氧化锶的水溶液或水性悬浊液（以下记作水性浆料），一边在结晶成长抑制剂的存在下导入二氧化碳气体而使氢氧化锶发生碳酸化，从而制造纵横比低的球状碳酸锶颗粒的工序。水性浆料中包含的氢氧化锶的浓度没有特别限定，为1~20质量%的范围，优选为2~18质量%的范围、更优选为3~15质量%的范围。
结晶成长抑制剂优选是羧基数量为2个且羟基与它们的合计为3~6个的有机酸。作为结晶成长抑制剂的优选例，可列举出酒石酸、苹果酸和丙醇二酸（タツトロン酸）。作为结晶成长抑制剂，可以使用具有羟基和2个羧基且合计具有至少3个的有机酸，从附着于所制造的颗粒表面来控制颗粒生长从而在微细的同时还提高分散性的观点出发，更优选为上述分子内包含1个以上羟基的二羧酸或其酸酐，特别优选为DL-酒石酸。结晶成长抑制剂的用量相对于氢氧化锶100质量份通常为0.1~20质量份的范围、优选为1~10质量份的范围。
二氧化碳气体的流量相对于氢氧化锶1g通常为0.5~200mL/分钟的范围，优选为0.5~100mL/分钟的范围。通过反应工序，能够获得例如平均纵横比低于1.5、接近球状的微细球状碳酸锶微粒。需要说明的是，球状碳酸锶微粒的制造方法记载于国际公开第2011/052680号。
（b）熟成工序
熟成工序是使反应工序中得到的包含球状碳酸锶微粒的水性浆料以规定的温度、时间来熟成，从而颗粒生长成针状碳酸锶微粒的工序。熟成工序可以在温水中进行。熟成温度在75~115℃的范围内，优选在80~110℃的范围内，特别优选在85~105℃的范围内。熟成温度低于75℃时，存在球状碳酸锶微粒的结晶生长不充分、平均纵横比过低的倾向，熟成温度超过115℃时，存在球状碳酸锶微粒的短径的结晶生长被促进、纵横比变低的倾向。另外，熟成时间没有特别限定，通常在1~100小时的范围内，优选在5~50小时的范围内，特别优选在10~30小时的范围内。
（c）表面处理工序
表面处理工序是用分散剂对熟成工序中得到的针状碳酸锶微粒的表面进行处理而提高分散性的工序。作为分散剂，可以使用公知的分散剂，优选依次或同时利用上述第一表面处理剂和第二表面处理剂这两种化合物进行处理。
表面处理工序可以通过在熟成工序后的水性浆料中添加分散剂来进行。水性浆料中的碳酸锶颗粒的含量优选处于1~30质量%的范围。化合物A在水性浆料中的投入量相对于水性浆料中的碳酸锶颗粒100质量份通常为1~30质量份的范围、优选为2~20质量份的范围。
另外，第一表面处理剂在水性浆料中的投入量相对于水性浆料中的碳酸锶颗粒100质量份通常为1~40质量份的范围、优选为3~30质量份的范围。同样地，第二表面处理剂在水性浆料中的投入量相对于水性浆料中的碳酸锶颗粒100质量份通常为1~40质量份的范围、优选为3~30质量份的范围。
第一表面处理剂和第二表面处理剂优选一边搅拌水性浆料一边投入。另外，第二表面处理剂在水性浆料中的投入优选在使第一表面处理剂溶解于水性浆料后再进行，但不限定于此，可以同时投入第一表面处理剂和第二表面处理剂。
（d）干燥工序
干燥工序是将上述（b）熟成工序、根据需要（c）表面处理工序中得到的水性浆料干燥而制成碳酸锶微粉的工序。干燥工序可以使用喷雾干燥器和桶式干燥器等干燥机通过公知的干燥方法来进行。干燥后的碳酸锶微粉可以进行筛分来去除粗大颗粒。作为筛分的网眼，例如可以设为75μm。
实施例
[实施例1]
（1）针状碳酸锶颗粒水性浆料的制造
向水温为10℃的纯水3L中投入氢氧化锶八水合物（特级试剂、纯度：96%以上）366g并混合，从而制备浓度为5.6质量%的氢氧化锶水性悬浊液。向该氢氧化锶水性悬浊液中添加DL-酒石酸（特级试剂、纯度：99%以上）14.2g（相对于1g氢氧化锶为0.039g）并搅拌，从而溶解于水性悬浊液。接着，将氢氧化锶水性悬浊液的温度维持至10℃，同时持续搅拌，并且向该水性悬浊液中以0.5L/分钟的流量（相对于1g氢氧化锶为2.9mL/分钟的流量）吹入二氧化碳气体，直至该水性悬浊液的pH达到7为止，从而生成碳酸锶颗粒，然后进一步持续搅拌30分钟，从而得到碳酸锶颗粒水性悬浊液。将所得碳酸锶颗粒水性悬浊液以95℃的温度加热处理12小时，使碳酸锶颗粒生长为针状，其后放冷至室温，从而制造针状碳酸锶颗粒水性浆料。
（2）针状碳酸锶颗粒的表面处理
对于针状碳酸锶颗粒水性浆料，使用均质混合器（プライミクス株式会社制、T.K.HOMOMIXER MarkII），使搅拌叶片以7.85m/秒的圆周速度进行旋转来搅拌，并且，向该水性浆料中添加包含侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸酐的聚合物（マリアリムSC-0505K、日油株式会社制）16.24g（相对于碳酸锶颗粒100质量份为8质量份），使该聚合物溶解于水性浆料，接着，添加聚氧亚乙基烷基醚羧酸（カオーセラ8110、花王株式会社制）56.84g（相对于碳酸锶100质量份为28质量份），其后持续搅拌混合1小时。将搅拌后的碳酸锶颗粒水性浆料喷雾到加热至120~130℃的不锈钢板上，对水性浆料进行干燥而得到碳酸锶微粉。使用电子显微镜观察所得碳酸锶微粉的结果，确认到针状颗粒的微粉。
（3）针状碳酸锶微粉的颗粒尺寸和BET比表面积的测定
由针状碳酸锶微粉的电子显微镜图像测定1000个颗粒的长径长度和纵横比，求出它们的平均和长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率。其结果，长径的平均长度为37nm且平均纵横比为2.3，长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计为0.1%以下（1000个之中为0个），进而，长径长度为100nm以上的针状颗粒的含有率为0.1%以下（1000个之中为0个）。另外，测定所得针状碳酸锶微粉的BET比表面积时，为98.0m2/g。
（4）针状碳酸锶微粉在有机溶剂中的分散性的评价
1）在二氯甲烷中的分散性的评价
将针状碳酸锶微粉0.2g投入至二氯甲烷20g中，使用超声波均化器进行5分钟分散处理，从而制备碳酸锶颗粒浓度为1质量%的针状碳酸锶颗粒的二氯甲烷分散液。
通过动态光散射法测定二氯甲烷分散液中的针状碳酸锶颗粒的粒度分布。图1示出粒度分布图。另外，下述表1示出累积粒度分布的D50（筛下的累积粒度分布达到50%的粒径）、D90（筛下的累积粒度分布达到90%的粒径）、以及标准偏差的数据。
使用分光光度计测定二氯甲烷分散液的光透射率。有机溶剂中生成大的聚集颗粒时，分散液的光透射率降低。下述表1示出400nm、500nm、600nm、700nm和800nm的各波长的光透射率。
2）在环己烷中的分散性的评价
将针状碳酸锶微粉0.2g投入至环己烷20g中，使用超声波均化器进行5分钟分散处理，从而制备碳酸锶颗粒浓度为1质量%的针状碳酸锶颗粒的环己烷分散液。
通过动态光散射法测定环己烷分散液中的针状碳酸锶颗粒的粒度分布。图2示出粒度分布图。另外，下述表2示出累积粒度分布的D50（筛下的累积粒度分布达到50%的粒径）、D90（筛下的累积粒度分布达到90%的粒径）、以及标准偏差的数据。
使用分光光度计测定环己烷分散液中的光透射率。下述表2示出400nm、500nm、600nm、700nm和800nm的各波长的光透射率。
[比较例1]
在实施例1的（2）针状碳酸锶颗粒的表面处理中，未向针状碳酸锶颗粒水性浆料中添加包含侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸酐的聚合物（マリアリムSC-0505K），并且，将聚氧亚乙基烷基醚羧酸（カオーセラ8110）的添加量设为48.72g（相对于碳酸锶100质量份为24质量份），除此之外，与实施例1同样操作而制造用聚羧酸酐进行了处理的针状碳酸锶微粉。与实施例1同样地进行所得针状碳酸锶微粉在有机溶剂中的分散性的评价。将其结果示于图1、2和表1、2。
[比较例2]
在实施例1的（2）针状碳酸锶颗粒的表面处理中，未向针状碳酸锶颗粒水性浆料中添加聚氧亚乙基烷基醚羧酸（カオーセラ8110），即仅向针状碳酸锶颗粒水性浆料中添加侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸酐（マリアリムSC-0505K）16.24g（相对于碳酸锶颗粒100质量份为8质量份），除此之外，与实施例1同样操作而制造用聚羧酸酐进行了处理的针状碳酸锶微粉。将所得针状碳酸锶微粉分别投入至二氯甲烷和环己烷时，针状碳酸锶颗粒在二氯甲烷和环己烷中均发生沉降，在二氯甲烷和环己烷两者中均无法分散。
根据图1、图2、表1和表2、以及比较例2的结果可知：与仅用具有亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的化合物进行了处理的现有针状碳酸锶微粉（比较例1）、以及仅用侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸（或其羧酸）进行了处理的现有针状碳酸锶微粉（比较例2）相比，利用侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸（或其酸酐）与具有亲水性基团和疏水性基团且具有在水中形成阴离子的基团的化合物的组合进行了处理的基于本发明的针状碳酸锶微粉分散于二氯甲烷和环己烷时，聚集颗粒的发生少、显示优异的分散性。
[实施例2]
（1）针状碳酸锶微粉的制造
（a）反应工序
向水温为10℃的纯水3L中投入氢氧化锶八水合物（特级试剂、纯度：96%以上）366g并混合，从而制备浓度为5.6质量%的氢氧化锶水性悬浊液。向该氢氧化锶水性悬浊液中添加DL-酒石酸（特级试剂、纯度：99%以上）并搅拌，从而溶解于水性悬浊液中。接着，将氢氧化锶水性悬浊液的温度维持至10℃，同时持续搅拌，并且向该水性悬浊液中以3.75L/分钟的流量（相对于1g氢氧化锶为22mL/分钟的流量）吹入二氧化碳气体，直至水性悬浊液的pH达到7为止，从而生成针状碳酸锶颗粒。然后进一步持续搅拌30分钟，从而制造针状碳酸锶颗粒水性悬浊液。
（b）熟成工序
将所得针状碳酸锶颗粒水性悬浊液投入至不锈钢罐，以80℃的温度加热处理24小时，从而使针状碳酸锶颗粒生长为针状。其后，放冷至室温，从而制造针状碳酸锶颗粒水性浆料。
（c）表面处理工序・（d）干燥工序
将针状碳酸锶颗粒水性浆料（浓度：5.8质量%）3500g投入至均质混合器（プライミクス株式会社制、T.K.HIMOMIXER MarkII）中，使均质混合器的搅拌叶片以7.85m/秒的圆周速度进行旋转来搅拌，并且，向水性浆料中添加侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸酐（化合物A：マリアリムKM-0521、日油株式会社制）12.2g（相对于针状碳酸锶颗粒100质量份为6质量份）而使其溶解。接着，添加聚氧亚乙基-硬脂胺（化合物C：ナイミーンS-204、HLB＝8.0、日油株式会社制）30.5g（相对碳酸锶颗粒100质量份为15质量份），其后持续搅拌混合1小时。将搅拌混合后的水性浆料干燥而得到碳酸锶微粉。使用电子显微镜观察所得碳酸锶微粉的结果，确认到针状颗粒的微粉。
（2）针状碳酸锶微粉的颗粒尺寸和BET比表面积的测定
由针状碳酸锶微粉的电子显微镜图像测定1000个颗粒的长径长度和纵横比的结果，长径的平均长度为64nm且平均纵横比为2.7。长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率为0.4%以下（1000个之中为4个）。另外，测定所得针状碳酸锶微粉的BET比表面积时，为74.0m2/g。将这些结果示于表3。进而，求出长径长度处于5nm~100nm的范围内的针状颗粒的含有率时，为99.6%。
（3）针状碳酸锶微粉的表面分析
利用傅里叶变换红外光谱测定装置（FT-IR），通过1次反射ATR（金刚石为45℃、分辨率为4cm-1）对针状颗粒的表面进行分析。其结果，检测出源自化合物A的红外吸收峰和源自化合物C的红外吸收峰。
[实施例3]
（1）针状碳酸锶微粉的制造
（a）反应工序・（b）熟成工序
在实施例2的反应工序中，将二氧化碳气体的流量设为0.5L/分钟（相对于1g氢氧化锶为2.9mL/分钟的流量），在熟成工序中将针状碳酸锶颗粒水性悬浊液以95℃的温度加热处理12小时，除此之外，与实施例2同样操作来制造针状碳酸锶颗粒水性浆料。
（c）表面处理工序
在实施例2的表面处理工序中，作为化合物A而添加マリアリムSC-0505K（日油株式会社制）16.24g（相对于碳酸锶颗粒100质量份为8质量份）、将化合物C（ナイミーンS-204）的添加量设为46.69g（相对于碳酸锶颗粒100质量份为23质量份），除此之外，与实施例2同样操作来进行针状碳酸锶颗粒的表面处理。
（2）针状碳酸锶微粉的颗粒尺寸和BET比表面积的测定
与实施例2同样操作来测定颗粒尺寸时，长径的平均长度为32nm、平均纵横比为2.3。长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率为0.1%以下（1000个之中为0个）。另外，所得针状碳酸锶微粉的BET比表面积为98.0m2/g。将它们的结果示于表3。进而，求出长径长度处于5nm~100nm范围内的针状颗粒的含有率时，为100%。
[实施例4]
（1）针状碳酸锶微粉的制造
在实施例3的表面处理工序中，为了替代化合物C（ナイミーンS-204），将化合物B（カオーセラ8110、花王株式会社制）设为56.64g（相对于碳酸锶颗粒100质量份为28质量份），除此之外，与实施例3同样操作来进行针状碳酸锶微粉的制造。
（2）针状碳酸锶微粉的颗粒尺寸和BET比表面积的测定
与实施例2同样操作来测定颗粒尺寸时，长径的平均长度为37nm、平均纵横比为2.3。长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率为0.1%以下（1000个之中为0个）。另外，所得针状碳酸锶微粉的BET比表面积为98.0m2/g。将它们的结果示于表3。进而，求出长径长度处于5nm~100nm范围内的针状颗粒的含有率时，为100%。
[参考例1]
（1）针状碳酸锶微粉的制造
未进行实施例3的熟成工序，直接对反应工序中得到的针状碳酸锶颗粒水性悬浊液进行表面处理工序，除此之外，与实施例3同样操作来制造针状碳酸锶微粉。
（2）针状碳酸锶微粉的颗粒尺寸和BET比表面积的测定
与实施例2同样操作来测定颗粒尺寸时，长径的平均长度为18nm、平均纵横比为1.7。长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率为0.1%以下（1000个之中为0个）。另外，所得针状碳酸锶微粉的BET比表面积为150.0m2/g。将它们的结果示于表3。
根据如上结果可知：实施例2~4与参考例1对比时，通过进行熟成工序，可获得能够将长径的平均长度适当地减小至5~100nm的范围内、且平均纵横比细长至2.0以上的、包含大量针状颗粒的针状碳酸锶微粉。
Claims (11)
1.针状碳酸锶微粉，其是长径的平均长度为150nm以下、平均纵横比为1.5以上、长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下的针状碳酸锶颗粒的微粉，其特征在于，针状碳酸锶颗粒的表面用聚羧酸或其酸酐（A）以及化合物（B）进行了处理，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团。
2.根据权利要求1所述的针状碳酸锶微粉，其中，所述化合物（B）为聚氧亚烷基烷基醚羧酸或其盐。
3.根据权利要求1所述的针状碳酸锶微粉，其中，平均纵横比为2.0以上且5.0以下。
4.根据权利要求1所述的针状碳酸锶微粉，其中，长径的平均长度为10nm以上。
5.权利要求1所述的针状碳酸锶微粉的制造方法，其包括如下工序：
准备在水性介质中分散有针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序，所述针状碳酸锶颗粒的长径的平均长度为150nm以下、平均纵横比为1.5以上、长径长度为200nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下；
将该水性浆料与侧链具有聚氧亚烷基的聚羧酸或其酸酐（A）混合，从而得到分散有用该聚羧酸或其酸酐进行了处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序；
进而，将分散有用该聚羧酸或其酸酐进行了处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料与化合物（B）混合，从而得到分散有用该化合物进行了第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料的工序，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团；
进而，将分散有进行了该第二次处理的针状碳酸锶颗粒的水性浆料进行干燥的工序。
6.根据权利要求5所述的针状碳酸锶微粉的制造方法，其中，所述化合物（B）为聚氧亚烷基烷基醚羧酸或其盐。
7.根据权利要求5所述的针状碳酸锶微粉的制造方法，其中，将与水性浆料进行了混合的聚羧酸或其酸酐（A）的量设为10质量份时，与水性浆料进行混合的所述化合物（B）的量处于11~50质量份的范围。
8.针状碳酸锶微粉，其是长径的平均长度为5~100nm、平均纵横比为2.0以上、且长径长度为150nm以上的针状颗粒的含有率以个数基准计处于5%以下的针状碳酸锶颗粒的微粉，其特征在于，针状碳酸锶颗粒的表面用聚羧酸或其酸酐（A）和化合物（B）或胺（C）进行了处理，所述聚羧酸或其酸酐（A）的侧链具有聚氧亚烷基，所述化合物（B）具有亲水性基团和疏水性基团，还具有在水中形成阴离子的基团，所述胺（C）具有聚氧亚烷基和烃基。
9.根据权利要求8所述的针状碳酸锶微粉，其中，所述平均纵横比在2.0~20的范围内。
10.根据权利要求8所述的针状碳酸锶微粉，其中，BET比表面积在50~150m2/g的范围内。
11.碳酸锶微粉的制造方法，其特征在于，具备如下工序：
在分子内包含1个以上羟基的二羧酸或其酸酐的存在下，使氢氧化锶与二氧化碳反应而生成碳酸锶颗粒的反应工序；以及
将利用该反应工序而得到的碳酸锶颗粒在75~115℃的范围内进行加温熟成的熟成工序。
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