CN112074582A - 表面处理红外线吸收微粒分散液及红外线吸收透明基材 - Google Patents

表面处理红外线吸收微粒分散液及红外线吸收透明基材 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种将具有优异的耐热湿性以及优异的红外线吸收特性的表面处理红外线吸收微粒分散到液体介质中而得到的表面处理红外线吸收微粒分散液,以及具有分散有该表面处理红外线吸收微粒的涂布层的红外线吸收透明基材。本发明提供一种表面处理红外线吸收微粒分散液以及使用该表面处理红外线吸收微粒分散液制备的红外线吸收透明基材,该红外线吸收微粒分散液通过将表面处理红外线吸收微粒分散在指定的液体介质中而形成,所述表面处理红外线吸收微粒是红外线吸收微粒的表面通过下述膜包覆而形成,所述膜含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上。

Description

表面处理红外线吸收微粒分散液及红外线吸收透明基材
技术领域
本发明涉及将通过指定包覆膜对红外线吸收微粒的表面进行了包覆的表面处理红外线吸收微粒,分散于指定的液体介质中而形成的表面处理红外线吸收微粒分散液,以及设有分散有该表面处理红外线吸收微粒的涂布层的红外线吸收透明基材。
背景技术
近年,红外线吸收体的需求正急剧增加,红外线吸收体相关的提案为数颇多。
从功能性观点考虑这些提案时,存在如下提案,例如,目的在于在各种建筑物、车辆的窗材等领域,充分导入可见光线并屏蔽近红外区域的光,维持亮度并抑制室内温度上升。另外,存下述提案,目的在于防止从PDP(等离子体显示面板)前方放射出的红外线,导致无线电话、家电机器的遥控器出现误操作,或对传输类光通讯造成不良影响等。
并且,从遮光部件的观点考虑这些提案。例如作为窗材等使用的遮光部件,提出了:含有从可见光区域至近红外线区域具有吸收特性的碳黑、钛黑等无机颜料,或者含有仅在可见光区域具有强吸收特性的苯胺黑等有机颜料等黑色类颜料的遮光膜,更有提出经蒸镀铝等金属的半反射镜式遮光部件。
例如,专利文献1提出的红外线屏蔽玻璃,是在透明玻璃基板上,从基板侧设有作为第1层的含有选自周期表第IIIa族、第IVa族、第Vb族、第VIb族及第VIIb族中的至少1种金属离子的复合氧化钨膜,并在该第1层上设置作为第2层的透明介电体膜,在该第2层上设置作为第3层的含有选自周期表第IIIa族、第IVa族、第Vb族、第VIb族及第VIIb族中的至少1种金属离子的复合氧化钨膜,且通过所述第2层透明介电体膜的折射率,低于所述第1层与所述第3层复合氧化钨膜的折射率,可以优选使用于要求高可见光透射率与良好红外线屏蔽性能的部位。
并且,专利文献2提出的红外线屏蔽玻璃,以与专利文献1同样的方法,在透明玻璃基板上,从基板侧起设置作为第1层的第一介电质膜,并在该第1层上设置作为第2层的氧化钨膜,在该第2层上设置作为第3层的第二介电质膜。
并且,专利文献3提出的热线屏蔽玻璃,按照与专利文献1同样的方法,在透明玻璃基板上,从基板侧设置作为第1层的含有与专利文献1同样金属元素的复合氧化钨膜,并在该第1层上设置作为第2层的透明介电体膜。
并且,专利文献4提出的具有太阳光屏蔽特性的太阳光控制玻璃片,其选自含有氢、锂、钠或钾等添加元素的三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)、五氧化铌(Nb2O5)、五氧化钽(Ta2O5)、五氧化钒(V2O5)及二氧化钒(VO2)中的1种以上的金属氧化物膜,利用CVD法或喷涂法,进行了包覆,然后,再以250℃左右进行热分解而形成。
并且,专利文献5提出的太阳光可变调光隔热材料,其通过使用由钨酸经水解而得到的氧化钨,在该氧化钨中添加例如聚乙烯吡咯烷酮等特定结构的有机聚合物而得到。
若对该太阳光可变调光隔热材料照射太阳光,则光线中的紫外线会被氧化钨吸收而产生激发电子与空穴,通过少量的紫外线量5价钨的出现量会明显增加,使着色反应变快,随之着色浓度提高。另一方面,因为光受到屏蔽,因此所述5价钨极快速地被氧化成6价从而提高消色反应。提出了使用该着色/消色特性,使对太阳光的着色及消色反应快速进行,可以在着色时会在近红外域波长1250nm下出现吸收峰,得到能屏蔽太阳光近红外线的太阳光可变调光隔热材料。
另一方面,本发明的发明人在专利文献6中公开有:将六氯化钨溶解于醇中,在该状态下使介质蒸发,或者进行加热回流后使介质蒸发,然后以100℃~500℃进行加热,可得到由三氧化钨或其水合物或这二者的混合物构成的氧化钨微粒粉末。因此,公开了使用该氧化钨微粒得到电致变色元件,以及在构成多层叠层体的膜中导入质子时,可使该膜的光学特性变化等。
并且,专利文献7提出了:将偏钨酸铵与水溶性的各种金属盐作为原料,将该混合水溶液的干固体,以约300~700℃加热温度加热,在该加热时供应添加了不活泼气体(添加量:约50vol%以上)或水蒸气(添加量:约15vol%以下)的氢气,由此制备通式MxWO3(式中,M是碱、碱土类、稀土类等金属元素;0<x<1)所示各种钨青铜的方法。因此,提出了在支撑体上实施该操作而制造各种钨青铜盐包覆复合体,并用作燃料电池等的电极催化材料。
并且,本发明的发明人等在专利文献8公开了:由红外线屏蔽材料微粒分散于介质中构成的红外线屏蔽材料微粒分散体、该红外线屏蔽材料微粒分散体的光学特性、导电性、制造方法。该红外线屏蔽材料微粒是通式WyOz(其中,W为钨;O为氧;2.2≤z/y≤2.999)所示钨氧化物的微粒、和/或通式MxWyOz(其中,M是从H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I中选出的1种以上的元素;W为钨;O为氧;0.001≤x/y≤1、2.2≤z/y≤3.0)表示的复合钨氧化物的微粒,该红外线屏蔽材料微粒的粒子直径为1nm以上且800nm以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平8-59300号公报
专利文献2:日本特开平8-12378号公报
专利文献3:日本特开平8-283044号公报
专利文献4:日本特开2000-119045号公报
专利文献5:日本特开平9-127559号公报
专利文献6:日本特开2003-121884号公报
专利文献7:日本特开平8-73223号公报
专利文献8:国际公开第2005/37932号
专利文献9:国际公开第2010/55570号
发明内容
本发明所解决的技术问题
根据本发明的发明人讨论,发现所述氧化钨微粒、和/或含有复合钨氧化物微粒的光学部件(透明基材、膜、树脂片材等)中,基于使用情况以及方法,使空气中的水蒸气以及水分缓慢浸透到该光学部件的涂布层及固态树脂中。然而,存在如下问题:若水蒸气及水分浸透到涂布层以及固态树脂中,所述氧化钨微粒和/或具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒的表面分解,波长200~2600nm下的光的透射率随时间经过而上升,所述光学部件的红外线吸收性能逐渐降低。
需要说明的是,本发明中“涂布层”指在室温下在基材上形成具有指定的膜厚的固体介质膜。
此外,在本发明中,“固体树脂”指在室温下为固体的高分子介质,包括除那些三维交联形成的高分子介质之外的高分子介质。此外,在本发明中,在室温下为固体的高分子介质可以称为“树脂”。
此外,根据本发明的发明人的研究,即使在专利文献8所公开的在介质中分散的氧化钨微粒或复合氧化钨微粒,通过空气中的水蒸气和及水分,该微粒的表面发生分解劣化。特别是,还发现氧化钨微粒和复合氧化钨微粒的表面活性越高,该分解劣化导致的红外线吸收效果的损失率越大。
上述情况下,本发明的发明人在专利文献9中公开了一种微粒的表面由四官能硅烷化合物或其部分水解产物和/或有机金属化合物进行了包覆的红外线屏蔽微粒和其制造方法,该微粒作为耐水性优异且具有优异的红外屏蔽特性的红外屏蔽微粒,是由通式WyOz所表示的氧化钨和/或由通式MxWyOz表示的复合氧化钨微粒,该微粒的平均一次粒径为1nm以上且800nm以下。
然而,就红外线吸收材料而言,从其特性出发基本上在室外使用,经常需要高耐候性。作为户外用途的示例,可列举该透明基材的至少一个表面上具有含红外线吸收材料涂布层的红外线吸收透明基材。然后,随着市场需求逐年增加,专利文献9所公开的红外线屏蔽微粒和使用其的红外线吸收性透明基材需要进一步提高耐水性和耐湿热性。
在上述情况下完成了本发明,其问题在于提供一种将具有优异的耐湿热性以及优异的红外线吸收特性的表面处理吸收红外的微粒分散在指定的液体介质中而形成的表面处理红外线吸收微粒分散液,以及具有该表面处理红外线吸收微粒分散而成的涂布层的红外线吸收透明基材。
解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题,本发明的发明人选择具有优异光学性能的所述氧化钨微粒和/或复合氧化钨微粒作为红外线吸收微粒,并对能够实现提高该红外线吸收微粒的耐湿热性以及化学稳定性的技术特征进行了研究。结果,想到如下技术特征:与该红外线吸收微粒的表面的亲和性优异,且使用化合物,并使其均匀地吸附于各微粒的表面,进一步在该微粒的表面上形成坚固的包覆膜物,从而对各个红外线吸收微粒的表面进行包覆。
本发明的发明人进一步进行了研究,在所述红外线吸收微粒中亲和性优异,并且作为在该微粒的表面上形成牢固的包覆膜的化合物,想到了金属螯合物或金属环状低聚物化合物。然后,根据进一步研究的结果,想到如下化合物:该金属螯合物和金属环状低聚物化合物进行加水分解时生成的这些化合物的水解产物或这些水解产物的聚合物,均匀地吸附在各红外线吸收微粒的表面上,且形成坚固的包覆膜。
即,氧化钨微粒和/或复合氧化钨微粒的表面由含有选自金属螯合物水解产物、金属螯合化合物的水解产物聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的至少一种的包覆膜进行了包覆而成的红外线吸收性微粒(在本发明中可以称为“表面处理红外线吸收性微粒”)。然后,发现该表面处理红外线吸收微粒具有优异的耐湿热性。
然后,本发明的发明人想到了具有分散有表面处理红外线吸收微粒的涂膜层的红外线吸收透明基材。另外,想到将该表面处理红外线吸收微粒分散于特定液体介质中而成的表面处理红外线吸收微粒的分散液优选用作用于形成该涂布层的涂布液,从而完成本发明。
即,解决所述技术问题的第一发明如下:
一种表面处理红外线吸收微粒分散液,其是将表面处理红外线吸收微粒分散在液体介质中而形成的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,
所述表面处理红外线吸收微粒是微粒的表面由下述膜进行了包覆而形成的红外线吸收微粒,所述膜含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上。
第二发明如下:
根据第一发明所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物含有选自Al、Zr、Ti、Si、Zn中的1种以上的金属元素。
第三发明如下:
根据第一发明或第二发明所述的所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物具有选自醚键、酯键、烷氧基、乙酰基中的1种以上。
第四发明如下:
根据第一发明~第三发明中任一项所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述红外线吸收微粒是下述通式所示的红外线吸收微粒:通式WyOz(其中,W为钨,O为氧,2.2≤z/y≤2.999)、和/或通式MxWyOz(其中,M是选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中的1种以上的元素,W为钨,O为氧,0.001≤x/y≤1,2.0≤z/y≤3.0)。
第五发明如下:
根据第四发明所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述M是选自Cs、K、Rb、Tl、In、Ba中的1种以上的元素。
第六发明如下:
根据第一发明~第五发明中任一项所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述红外线吸收微粒是具有六方晶晶体结构的钨氧化物微粒和/或具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒。
第七发明如下:
根据第一发明~第六发明中任一项所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述表面处理红外线吸收微粒分散液进一步含有玻璃涂布剂。
第八发明如下:
根据第七发明所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,
所述液体介质是选自芳香族烃类、酮类、醚类、醇类、水中的1种以上,
所述玻璃涂布剂是选自硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物中的1种以上。
第九发明如下:
根据第七发明所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述液体介质是选自芳香族烃类、酮类、醚类中的1种以上,
所述玻璃涂布剂是选自聚硅氮烷、聚有机硅烷中的1种以上。
第十发明如下:
一种红外线吸收透明基材,其是在1片以上的透明基材的至少一个表面上设有涂布层而形成的红外线吸收透明基材,其中,
所述涂布层含有表面处理红外线吸收微粒,
所述表面处理红外线吸收微粒是该微粒的表面由下述膜进行了包覆而形成的红外线吸收微粒,所述膜含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上。
第十一发明如下:
根据第十发明所述的红外线吸收透明基材,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物含有选自Al、Zr、Ti、Si、Zn中的1种以上的金属元素。
第十二发明如下:
根据第十发明或第十一发明所述的红外线吸收透明基材,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物具有选自醚键、酯键、烷氧基、乙酰基中的1种以上。
第十三发明如下:
根据第十发明~第十二发明中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,
所述红外线吸收微粒是由下述通式表示的红外线吸收微粒:
通式WyOz(其中,W为钨,O为氧,2.2≤z/y≤2.999)、和/或通式MxWyOz(其中,M是选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中的1种以上的元素,W为钨,O为氧,0.001≤x/y≤1,2.0≤z/y≤3.0)所示的红外线吸收微粒。
第十四发明如下:
根据第十三发明所述的红外线吸收透明基材,其中,所述M是选自Cs、K、Rb、Tl、In、Ba中的1种以上的元素。
第十五发明如下:
根据第十发明~第十四发明中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,所述红外线吸收微粒是具有六方晶晶体结构的钨氧化物微粒和/或具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒。
第十六发明如下:
根据第十发明~第十五发明中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,所述涂布层进一步含有玻璃涂布剂。
第十七发明如下:
根据第十六发明所述的所述红外线吸收透明基材,其中,所述玻璃涂布剂是选自硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物、聚硅氮烷、聚有机硅烷中的1种以上。
第十八发明如下:
根据第十发明~第十七发明中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,所述透明基材是选自透明玻璃基材、透明树脂基材中的1种以上。
发明的效果
本发明的表面处理红外线吸收微粒、以及含有其的表面处理红外线吸收微粒粉末具有优异的红外线吸收特性且耐湿热性优异。结果,通过将含有该表面处理红外线吸收微粒的表面处理红外线吸收微粒的分散液用作涂布液,在指定的基材上设置涂布层,可以得到具有优异的红外线吸收特性且耐湿热性优异的红外线吸收透明基材。
附图说明
图1是具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物的晶体结构的示意平面图。
图2是实施例1的表面处理红外线吸收微粒的30万倍穿透型电子显微镜照片。
具体实施方式
针对本发明的具有分散有表面处理红外线吸收微粒的涂布层的红外线吸收透明基材、及优选形成该涂布层的涂布液的表面处理红外线吸收微粒分散液,依次对[1]红外线吸收微粒、[2]红外线吸收微粒的表面处理剂、[3]红外线吸收微粒的表面涂布方法、[4]表面处理红外线吸收微粒粉末的制造方法、[5]表面处理红外线吸收微粒粉末的热处理、[6]表面处理红外线吸收微粒分散液、[7]红外线吸收透明基材进行详细说明。
[1]红外线吸收微粒
本发明的红外线吸收透明基材、表面处理红外线吸收微粒分散液、以及表面处理红外线吸收微粒粉末使用的红外线吸收微粒,是如下通式表示的红外线吸收微粒:通式WyOz(其中,W为钨,O为氧,2.2≤z/y≤2.999)、和/或通式MxWyOz(其中,M是选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中的1种以上的元素,W为钨,O为氧,0.001≤x/y≤1,2.0≤z/y≤3.0)。
一般已知,含有自由电子的材料由于等离子体振动,对波长200nm~2600nm的太阳光线的区域周边的电磁波呈现反射吸收响应。因此,已知若将该材料的粉末粒子形成小于光波长的粒子,则可见光区域(波长380nm~780nm)的几何散射降低而可以得到可见光区域的透明性。
并且,本发明中“透明性”指“对可见光区域光的散射少,且透射性高”。
另一方面,由于在钨氧化物(WO3)中并没有存在有效的自由电子,因此红外线区域的吸收反射特性少,无法有效作为红外线吸收微材料。然而,已知通过形成氧缺损的WO3、或在WO3中添加Na等阳性元素的复合钨氧化物的技术特征,会在钨氧化物或复合钨氧化物中生成自由电子,而在红外线区域中显现出源自自由电子的吸收特性。因此,暗示通过这些具有自由电子的材料的单晶体等的分析,针对红外线区域的光可以产生自由电子响应。
本发明的发明人针对该钨与氧的成分范围的特定部分,发现作为红外线吸收微粒时的特别有效范围,想到在可见光区域呈透明,而在红外线区域具吸收的钨氧化物微粒、复合钨氧化物微粒。
此处,针对本发明红外线吸收微粒的钨氧化物微粒和/或具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒,依次对(1)钨氧化物微粒、(2)复合钨氧化物微粒、(3)红外线吸收微粒进行说明。
(1)钨氧化物微粒
本发明的钨氧化物微粒是通式WyOz(其中,W为钨,O为氧,2.2≤z/y≤2.999)表示的钨氧化物的微粒。
已知通式WyOz表示的钨氧化物中,该钨与氧的组分范围,是通过将氧与钨的组分比降低至少于3,由此可以在该钨氧化物中生成自由电子。
并且,将该红外线吸收微粒记为WyOz时,优选为2.2≤z/y≤2.999。若该z/y值为2.2以上,即可避免在该钨氧化物中出现目标以外的WO2晶体相,随之可得到作为材料的化学稳定性,因此能成为有效的红外线吸收微粒。另一方面,若该z/y值在2.999以下,则会生成必要量的自由电子,成为效率较好的红外线吸收微粒。
(2)复合钨氧化物微粒
在所述该复合钨氧化物(WO3)中添加下述元素M得到的物质是复合钨氧化物。然后,通过对该WO3控制氧量、及生成自由电子的元素M进行组合使用,可以得到效果更良好的红外线吸收微粒。通过采取该技术特征,在复合钨氧化物中会生成自由电子,特别在近红外线区域会显现出源自自由电子的强吸收特性,可有效成为波长1000nm附近的近红外线吸收微粒。
若对该氧量控制、及生成自由电子的元素M的添加进行组合使用的红外线吸收微粒的通式记载为MxWyOz(其中,M是下述元素M,W为钨,O为氧)时,优选为满足0.001≤x/y≤1、2.2≤z/y≤3关系的红外线吸收微粒。
此处,所述复合钨氧化物中的元素M,优选为选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中的1种以上。
并且,从添加了元素M的该MxWyOz的稳定性观点出发,元素M更优选为选自碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re中的1种以上的元素。除此之外,从提高作为红外线吸收微粒时的光学特性、耐候性观点出发,元素M特别优选属于碱金属、碱土金属元素、过渡金属元素、第VIB族元素、第VB族元素的元素。
对于表示元素M添加量的x/y值,若x/y值大于0.001,则复合钨氧化物会生成充分量的自由电子,可得到作为目标的红外线吸收效果。然后,元素M添加量越多,则自由电子供应量越增加,且红外线吸收效率也越提高,x/y值为1左右时,该效果饱和。另外,若x/y值小于1,即可避免在该红外线吸收微粒中生成杂质相,故优选。
并且,关于表示氧量控制的z/y值,以MxWyOz表示的复合钨氧化物与所述WyOz表示的钨氧化物以同样机构作用,此外,z/y=3.0或2.0≤z/y≤2.2时,具有所述元素M的添加量带来的自由电子供应。因此,优选为2.0≤z/y≤3.0,更优选为2.2≤z/y≤3.0,特别优选为2.45≤z/y≤3.0。
并且,该复合钨氧化物微粒具有六方晶晶体结构时,该微粒在可见光区域的透射提高,且红外区域的吸收也提高。参照该六方晶晶体结构示意平面图的图1进行说明。
图1中,6个由符号11表示的WO6单元形成的8面体集合而构成六角形空隙,该空隙中配置以符号12表示的元素M而构成1个单元,由多个该1个单元集合而构成六方晶晶体结构。
并且为了得到可见光区域中的光透射提高效果及红外区域中的光吸收提高效果,在复合钨氧化物微粒中含有使用图1所说明的单元结构即可,该复合钨氧化物微粒可以是晶体,也可以是非晶体。
具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒具有均匀晶体结构时,元素M的添加量,按照x/y值优选为0.2以上且0.5以下,更优选为0.33。通过x/y值成为0.33,可认为所述元素M被配置于所有的六角形空隙中。
在该六角形空隙中添加存在元素M的阳离子时,在可见光区域中的光透射提高,在红外区域中的光吸收也提高。此处,一般而言,添加离子半径较大的元素M时,较容易形成该六方晶。具体而言,添加Cs、K、Rb、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Sn中的1种以上,更优选为添加Cs、K、Rb、Tl、In、Ba中的1种以上时,较容易形成六方晶。作为典型粒子,可列举:Cs0.33WOz、Cs0.03Rb0.30WOz、Rb0.33WOz、K0.33WOz、Ba0.33WOz(2.0≤Z≤3.0)等。当然即使是这些以外的元素,只要是由WO6单元形成的六角形空隙中有存在所述元素M即可,不限于所述元素。
并且,除六方晶以外,正方晶、立方晶的复合钨氧化物也有效作为红外线吸收微粒。根据晶体结构,存在红外线区域中的吸收位置发生变化的倾向,吸收位置存在按照立方晶<正方晶<六方晶的顺序朝长波长侧移动的倾向。另外,随此现象,在可见光线区域中的吸收减少的顺序如下:六方晶、正方晶、立方晶。因此,在进一步使可见光区域光透过,且进一步屏蔽红外线区域光的用途上,优选使用六方晶的复合钨氧化物。但此处所述的光学特性倾向,充其量只是大略的倾向,根据添加元素的种类、添加量、氧量会有变化,本发明不限于此。
(3)红外线吸收微粒
本发明的红外线吸收微粒含有所述钨氧化物微粒及/或复合钨氧化物微粒。而本发明的红外线吸收微粒会大幅吸收近红外线区域,特别是波长1000nm附近的光,因此穿透色调大多成为由蓝色系至绿色系。
并且,本发明红外线吸收微粒的粒径优选为1nm以上且800nm以下,进一步优选为100nm以下。从发挥更优异红外线吸收特性的观点出发,该微粒的粒径优选为10nm以上且100nm以下,更优选为10nm以上且80nm以下,特别优选为10nm以上且60nm以下。发现:若粒径在10nm以上且60nm以下的范围内,则可发挥最优异的红外线吸收特性。
此处,粒径指未凝聚的各红外线吸收微粒具有的直径的平均值,下述红外线吸收透明基材、表面处理红外线吸收微粒分散液、以及表面处理红外线吸收微粒粉末包含的红外线吸收微粒的平均粒径。需要说明的是,粒径从红外线吸收微粒的电子显微镜像计算。
另一方面,本发明红外线吸收微粒的分散粒径可根据使用目的各自选定。并且分散粒径是包含不同于所述粒径的凝聚体粒径的概念。
将本发明的红外线吸收微粒用于保持透明性的用途时,优选具有800nm以下的分散粒径。理由在于:分散粒径小于800nm的粒子,不会由于散射而完全屏蔽光,从而可以保持可见光线区域的可视性,并且也能高效保持透明性。特别是,在重视可见光区域的透明性时,优选进一步考虑粒子所造成的散射。
重视该红外线吸收微粒所带来的散射的降低时,分散粒径优选为200nm以下,更优选为100nm以下。其理由在于若粒子的分散粒径较小,则由几何散射或米氏散射所造成的波长400nm~780nm的可见光线区域的光的散射降低,结果可避免红外线吸收膜像雾玻璃一般,无法得到清晰的透明性。即,若分散粒径在200nm以下,所述几何散射或米氏散射降低,成为瑞利散射区域。瑞利散射区域中,散射光与粒径的6次方成比例,因此随分散粒径的减少,散射减低,因此透明性提高。
并且,若分散粒径在100nm以下,则散射光非常少,故优选。从避免光散射的观点出发,分散粒径越小越优选,若分散粒径为1nm以上,则容易进行工业上的制造。
通过所述分散粒径在800nm以下,本发明的红外线吸收微粒分散于介质中而得到的红外线吸收微粒分散体的雾度值,可以使可见光透射率为85%以下,雾度值为30%以下。若雾度值大于30%,则像雾玻璃一样,无法得到清晰的透明性。
需要说明的是,红外线吸收微粒的分散粒径,可以使用动态光散射法作为原理的大塚电子株式会社制造的ELS-8000等进行测定。
并且,钨氧化物微粒、复合钨氧化物微粒中,具有2.45≤z/y≤2.999所示组分比的所谓“马格涅利相(Magneli)”化学性稳定,且红外线区域的吸收特性良好,因此优选作为红外线吸收微粒。
另外,从使发挥优异红外线吸收特性的观点出发,红外线吸收微粒的微晶直径优选为1nm以上且200nm以下,更优选为1nm以上且100nm以下,进一步优选为10nm以上且70nm以下。对微晶直径进行测定时,使用利用粉末X射线衍射法(θ-2θ法)进行的X射线衍射图案的测定,以及利用Rietveld法进行的解析。X射线衍射图案的测定中,例如可使用Spectris株式会社PANalytical公司制造的粉末X射线衍射装置“X'Pert-PRO/MPD”等进行。
[2]红外线吸收微粒的表面处理剂
本发明的红外线吸收微粒的表面包覆中使用表面处理剂是选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上。
然后,该金属螯合化合物、金属环状低聚物化合物优选为金属烷氧化物、金属乙酰丙酮、金属羧酸盐等的观点出发,优选含有选自醚键、酯键、烷氧基、乙酰基中的1种以上。
此处,针对本发明红外线吸收微粒的表面处理剂,按照(1)金属螯合化合物、(2)金属环状低聚物化合物、(3)金属螯合化合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、以及它们的聚合物、(4)表面处理剂的添加量的顺序进行说明。
(1)金属螯合化合物
本发明所使用的金属螯合化合物,优选为选自含有烷氧基的Al类、Zr类、Ti类、Si类、Zn类螯合化合物中的1种以上。
作为铝类螯合化合物,可列举:乙醇铝、异丙醇铝、仲丁醇铝、二异丙醇单仲丁氧铝等铝醇盐或它们的聚合物;乙酰乙酸乙酯二异丙醇铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝、乙酰乙酸辛酯二异丙醇铝、硬脂基丙酮二异丙醇铝、双(乙酰乙酸乙酯)单乙酰丙酮铝、三(乙酰丙酮)铝等。
这些化合物是如下得到的含有烷氧基的铝螯合化合物:将铝醇盐溶解于例如:非质子性溶剂、石油类溶剂、烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、酰胺类溶剂等之中,再在该溶液中添加β-二酮、β-酮酯、一元或多元醇、脂肪酸等,并进行加热回流以及配位体的取代反应。
作为二氧化锆类螯合化合物,可列举:乙醇锆、丁醇锆等锆醇盐或它们的聚合物;硬脂酸三丁氧锆、四乙酰丙酮锆、乙酰丙酮三丁氧锆、双(乙酰丙酮)二丁氧锆、乙酰乙酸乙酯三丁氧锆、双(乙酰乙酸乙酯)丁氧基乙酰丙酮锆等。
作为钛类螯合化合物,可列举:甲基钛酸盐、乙基钛酸盐、异丙基钛酸盐、丁基钛酸盐、2-乙基己基钛酸盐等钛醇盐及它们的聚合物;乙酰丙酮钛、四乙酰丙酮钛、辛二醇钛、乙酰乙酸乙酯钛、乳酸钛、三乙醇胺钛等。
硅类螯合化合物可使用通式Si(OR)4(其中,R是相同或不同的碳原子数1~6的一价烃基)所示四官能硅烷化合物或其水解产物。作为四官能硅烷化合物的具体例,可列举:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷等。另外,可以应用于由这些烷氧基硅烷单体的烷氧基其中一部分或全部进行水解,形成硅醇基(Si-OH)的硅烷单体(或低聚物),以及经水解反应进行自缩合的聚合体。
并且,四官能基性硅烷化合物的水解产物(意指四官能硅烷化合物的水解产物的全部),可列举:由烷氧基其中一部分或全部进行水解而成为硅醇基(Si-OH)基的硅烷单体、四聚体及五聚体的低聚物、以及重均分子量(Mw)800~8000左右的聚合体(有机硅树脂)。另外,烷氧基硅烷单体中的烷氧基甲硅烷基(Si-OR),在水解反应过程中并不会全部水解成为硅醇基(Si-OH)。
锌类螯合化合物优选为例如:辛酸锌、月桂酸锌、硬脂酸锌等有机羧酸锌盐;乙酰丙酮锌螯合物、苯甲酰丙酮锌螯合物、二苯酰甲烷锌螯合物、乙酰乙酸乙酯锌螯合物等。
(2)金属环状低聚物化合物
作为本发明的金属环状低聚物化合物,优选为选自Al类、Zr类、Ti类、Si类、Zn类环状低聚物化合物中的1种以上。例如:环状辛醇氧化铝、环状异丙醇氧化铝、环状硬脂醇氧化铝等。
(3)金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的水解产物、以及其聚合物
本发明对所述金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物中的烷氧基、醚键、酯键的总量进行水解,成为具有羟基或羧基的水解产物,或其中一部分进行水解得到部分水解产物、和/或通过该水解反应而进行了自缩合而得到的聚合物,对本发明红外线吸收微粒的表面进行包覆而形成包覆膜,即可得到本发明的表面处理红外线吸收微粒。
即,本发明的水解产物是包含部分水解产物的概念。
需要说明的是,本发明中,针对“为了对红外线吸收微粒赋予耐湿热性,使用选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上,在该微粒的表面上形成包覆膜”,有时简称为“包覆膜”。
但是,例如存在于醇等有机溶剂的反应系统中,一般就化学计量成分而言,即使在系统内必须存在充分的水,但根据该有机溶剂的种类、浓度,并非全部的作为起始物质的金属螯合化合物、金属环状低聚物化合物的烷氧基、醚键、酯键均发生水解。因此,根据下述表面包覆方法的条件,有时即使在进行了水解后,仍会在该水解产物的分子内摄入碳C而成为无定形状态。结果,有时包覆膜成为含有未分解的金属螯合化合物和/或金属环状低聚物化合物。
该包覆膜含有未分解的金属螯合化合物和/或金属环状低聚物化合物时,有时在后续工序中的制作红外线吸收透明基材时所使用的玻璃涂布剂中的硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物、聚硅氮烷的水解反应以及脱水缩合反应急剧地进行。另外,该反应急剧进行的结果,硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物、聚硅氮烷的聚合物作为交联剂发挥作用,引发表面处理红外线吸收微粒分散液中的表面处理红外线吸收微粒发生凝聚,有可能无法得到期望的同时具有可见光透明性与红外线吸收特性的红外线吸收透明基材。
为避免该情况,若所述包覆膜中含有未分解的金属螯合化合物和/或金属环状低聚物化合物时,优选利用下述热处理促进这些化合物的分解,进行反应直到成为反应性较低的水解产物的聚合物。
即,对本发明红外线吸收微粒的表面进行包覆的包覆膜优选如下得到的聚合物:所述金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的烷氧基、醚键、酯键中的一部分或总量进行水解,成为具有羟基或羧基的水解产物,经过该水解反应并进行自缩合。
(4)表面处理剂的添加量
所述金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的添加量,相对于红外线吸收微粒100重量份,以金属元素计优选为0.05重量份以上且1000重量份以下。更优选为5重量份以上且500重量份以下,特别优选为50重量份以上且250重量份以下的范围内。
若金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的添加量为0.05重量份以上,则这些化合物的水解产物、或该水解产物的聚合物发挥对涂布红外线吸收微粒的表面进行包覆的效果,可以得到耐湿热性提高的效果。
并且,金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的添加量在1000重量份以下,由此可以避免在红外线吸收微粒上的吸附量过剩。另外,基于表面包覆带来的耐湿热性提高未饱和,希望包覆效果提高。
并且,通过金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的添加量在1000重量份以下,可避免在红外线吸收微粒上的吸附量过剩,这是因为除去介质时容易通过该金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的水解产物、或者该水解产物的聚合物,微粒彼此容易进行造粒。通过避免该微粒彼此间出现多余的造粒,可以确保良好的透明性。
此外,还可以避免由于金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的过剩,导致添加量及处理时间增加,造成生产成本增加。从工业性观点出发,金属螯合化合物或金属环状低聚物化合物的添加量优选为1000重量份以下。
并且,就本发明的表面处理红外线吸收微粒的包覆膜而言,膜厚优选为0.5nm以上。这是因为该包覆膜的膜厚为0.5nm以上时,认为该表面处理红外线吸收微粒发挥充分的耐湿热性及化学稳定性。另一方面,从该表面处理红外线吸收微粒确保指定的光学特性的观点出发,该包覆膜的膜厚优选为100nm以下。
如上所述,该包覆膜的膜厚优选为0.5nm以上且20nm以下,更优选为1nm以上且10nm以下。
需要说明的是,包覆膜的膜厚可以从表面处理红外线吸收微粒的穿透型电子显微镜像测定。例如图2所示的实施例1的表面处理红外线吸收微粒的30万倍穿透型电子显微镜像中,由2条平行实线夹持的未观察到红外线吸收微粒晶格纹(结晶中的原子排列)的部分相当于包覆膜。
[3]红外线吸收微粒表面的包覆方法
对本发明红外线吸收微粒的表面进行包覆,制造表面处理红外线吸收微粒时,首先使红外线吸收微粒分散于水、或含水的有机溶剂中,制得包覆膜形成用的红外线吸收微粒的分散液(本发明也称“包覆膜形成用分散液”)。
另一方面,制备在“[2]红外线吸收微粒的表面处理剂”所说明的表面处理剂。
然后,一边混合搅拌包覆膜形成用分散液,一边在其中添加表面处理剂。由此,制成通过红外线吸收微粒的表面由含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上的包覆膜进行包覆的物质。
制备本发明的包覆膜形成用分散液时,优选预先将作为红外线吸收微粒的例如钨氧化物和/或复合钨氧化物进行微细粉碎,再使其分散于水、或含水的适当有机溶剂中,而形成单分散状态。此时,钨氧化物和/或复合钨氧化物的分散浓度优选为0.01质量%以上且80质量%以下。若在该分散浓度范围内,则分散液的液稳定性优异。另外,选择适当的液体介质、分散剂、偶联剂、表面活性剂时,即使放入温度40℃恒温槽中,经过6个月以上仍不会发生分散液的凝胶化及粒子沉降,且分散粒径可维持在1~200nm范围。
并且,该粉碎、分散处理工序中,重点在于确保分散状态,微粒彼此间不会凝聚。理由在于:下一工序的红外线吸收微粒的表面处理过程中,可避免该红外线吸收微粒发生凝聚导致以凝聚体状态进行表面包覆,甚至可避免在下述的红外线吸收微粒分散体中仍残存该凝聚体,导致下述红外线吸收微粒分散体或红外线吸收基材的透明性降低情况发生。
作为该粉碎、分散处理的具体方法,例如,可列举:使用珠磨机、球磨机、砂磨机、涂料振荡器、超音波均质机等装置的粉碎、分散处理方法。其中,从达到所需分散粒径的时间较短的观点出发,优选为使用例如球珠、磨球、渥太华砂等介质媒介的珠磨机、球磨机、砂磨机、涂料振荡器等介质研磨机,进行粉碎、分散处理。
一边混合搅拌所制得的包覆膜形成用分散液,一边添加表面处理剂。此时,优选将包覆膜形成用分散液利用水、或含水的适当有机溶剂稀释至适当浓度。理由如下:作为红外线吸收微粒的钨氧化物和/或复合钨氧化物,若分散浓度稀释至0.1质量%以上且20质量%以下,更优选1质量%以上且10质量%以下,则全部红外线吸收微粒均匀地进行表面包覆。
以下,针对该添加,依照(1)使用以水为介质的包覆膜形成用分散液进行的红外线吸收微粒的表面包覆方法、(2)使用有利用了含水的有机溶剂的包覆膜形成用分散液的红外线吸收微粒的表面包覆方法的顺序进行说明。
(1)使用以水为介质的包覆膜形成用分散液进行红外线吸收微粒的表面涂布方法
本发明的发明人发现在所述包覆膜形成用分散液的制备中,一边搅拌混合以水为介质的包覆膜形成用分散液,一边在其中添加本发明的表面处理剂,且优选立即完成所添加的金属螯合化合物、金属环状低聚物化合物的水解反应。另外,从对红外线吸收微粒进行均匀表面涂布的观点出发,表面处理剂优选采取滴加添加。
可认为这是受到添加的本发明表面处理剂的反应顺序影响。即,以水为介质的包覆膜形成用分散液中,必需率先进行表面处理剂的水解反应,然后才产生生成水解产物的聚合反应。结果,相较于设为非水介质的情况,认为可以降低包覆膜中存在的表面处理剂分子内的碳C残存量。通过降低该包覆膜中存在的表面处理剂分子内的碳C残存量,认为可以形成以高密度对各红外线吸收微粒的表面进行包覆而形成的包覆膜。
进行该表面处理剂的滴加添加时,为了调整该表面处理剂的单位时间的添加量,优选滴加添加通过适当溶剂对表面处理剂本身进行稀释得到的物质。稀释时所使用的溶剂,优选与作为包覆膜形成用分散液介质的水的相溶性高,但不会与该表面处理剂产生反应。具体而言,例如,可优选使用:醇类、酮类、二醇类等溶剂。
表面处理剂的稀释倍率并无特别的限定。但是,从确保生产性的观点出发,稀释倍率优选为100倍以下。
需要说明的是,所述以水为介质的包覆膜形成用分散液中,金属螯合化合物、金属环状低聚物化合物、它们的水解产物、该水解产物的聚合物,在添加后马上分解成为金属离子,成为饱和水溶液时,该成为该金属离子的分解结束。
另一方面,该以水为介质的包覆膜形成用分散液中,本发明的红外线吸收微粒利用静电排斥而确保分散。
结果,全部红外线吸收微粒的表面由含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上的包覆膜进行包覆,生成本发明的表面处理红外线吸收微粒。
(2)使用有利用了含水的有机溶剂的包覆膜形成用分散液的红外线吸收微粒的表面包覆方法
所述使用以水为介质的包覆膜形成用分散液进行红外线吸收微粒的表面涂布方法的变化例,优选作为包覆膜形成用分散液介质使用含有水的有机溶剂,一边将所添加水量调整为适当值一边实施所述反应顺序的方法。
该制备方法优选适用于根据后续工序的方便性,降低包覆膜形成用分散液中所水分量的情况。
具体而言,一边搅拌混合以有机溶剂为介质的包覆膜形成用分散液,一边同时滴加本发明的表面处理剂及纯水。此时,适当控制会影响反应速度的介质温度、以及表面处理剂及纯水的滴加速度。另外,作为有机溶剂,只要例如醇类、酮类、二醇类等在室温下会溶解于水中的溶剂即可,可选择各种溶剂。
并且,在该“(2)”中,在滴加添加表面处理剂时,为了调整该表面处理剂的单位时间的添加量,优选滴加添加表面处理剂本身以适当溶剂稀释而成的物质。此时,作为稀释时使用的溶剂,优选与作为包覆膜形成用分散液的介质的含有水的有机溶剂相溶性高,但不与该表面处理剂产生反应的溶剂。具体而言,优选使用例如:醇类、酮类、二醇类等溶剂。
需要说明的是,作为表面处理剂,使用市售物的金属螯合化合物、金属环状低聚物化合物时的对策、以及表面处理剂的稀释倍率,与所述“(1)”相同。
[4]表面处理红外线吸收微粒粉末的制造方法
本发明的表面处理红外线吸收微粒粉末如下而得到:对包覆膜形成用分散液中的红外线吸收微粒进行表面包覆后,再利用适当干燥处理除去分散液(包覆膜形成用分散液、表面处理剂、水等溶剂的混合物)中的溶剂,即可得到。作为干燥处理的设备,从能够进行加热和/或减压,并容易进行该超微粒的混合甲基回收的观点出发,可列举:大气干燥机、万能混合机、带式混合机、真空流动干燥机、振动流动干燥机、冷冻干燥机、RIBOCONE、回转窑、喷雾干燥机、PALCON干燥机等,但不限于这些。
需要说明的是,红外线吸收微粒为复合钨氧化物微粒时期望在如下的温度下进行干燥处理:比分散液中的溶剂会挥发的温度更高温度,且在大气氛围中元素M不会脱离的温度进行干燥处理,优选为150℃以下。
[5]表面处理红外线吸收微粒粉末的热处理
如“[2]红外线吸收微粒的表面处理剂(4)项”所述,表面处理红外线吸收微粒及表面处理红外线吸收微粒粉末中的包覆膜,含有未分解的金属螯合化合物和/或金属环状低聚物化合物时,优选通过热处理促进该螯合化合物和/或低聚物化合物的分解。
该热处理在大气环境下、或不活泼气体环境下实施。此时,热处理温度优选达到金属螯合化合物和/或金属环状低聚物化合物发生分解的温度以上,且低于红外线吸收微粒开始结晶化的温度。具体而言,红外线吸收微粒为钨氧化物微粒或复合钨氧化物微粒时,优选为温度200℃以上且低于500℃的温度范围。
需要说明的是,红外线吸收微粒是复合钨氧化物微粒时,优选进行热处理并使元素M不会脱离,且热处理环境优选在惰性气体环境下。
通过该温度控制,促进未分解的金属螯合化合物和/或金属环状低聚物化合物分解,但不会使红外线吸收微粒晶粒成长,即可得到本发明的表面处理红外线吸收微粒。
[6]表面处理红外线吸收微粒分散液
使用在“[4]表面处理红外线吸收微粒粉末的制造方法”、或“[5]表面处理红外线吸收微粒粉末的热处理”中所说明的本发明表面处理红外线吸收微粒粉末,即可得到本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液。
本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液是如下的用作涂布液的物质:将本发明的表面处理红外线吸收微粒分散于液体介质中,并含有玻璃涂布剂,根据所需进一步含有酸、分散剂、其他添加剂。作为该液体介质,优选使用选自有机溶剂、油脂、液态增塑剂、通过固化而高分子化的化合物以及水中的1种以上。
以下,针对本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液,按照优选可以使用的(1)有机溶剂、(2)油脂、(3)液态增塑剂、(4)玻璃涂布剂、(5)酸、(6)分散剂、(7)其他添加剂、以及(8)表面处理红外线吸收微粒分散液的制造方法的顺序进行说明。
(1)有机溶剂
本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液所使用的有机溶剂可以使用例如:醇类、酮类、烃类、二醇类及水类等。
具体例如可使用:甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、苄醇、二丙酮醇等醇类溶剂;
丙酮、甲乙酮、二甲酮、甲丙酮、甲基异丁酮、环己酮、异佛尔酮等酮类溶剂;
3-甲基甲氧基丙酸酯、乙酸正丁酯等酯类溶剂;
乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇异丙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯等二醇衍生物;
甲酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯啶烷酮等酰胺类;
甲苯、二甲苯等芳香族烃类;
二氯乙烷、氯苯等。
而这些有机溶剂中,特别优选为可使用二甲酮、甲乙酮、甲基异丁酮、甲苯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸正丁酯等。
(2)油脂
本发明表面处理红外线吸收微粒分散液所使用的油脂,优选为植物油或源自植物油的化合物。
作为植物油,例如可使用:亚麻仁油、葵花油、桐油、紫苏油等干性油;麻油、棉籽油、菜籽油、大豆油、米糠油、芥子油等半干性油;橄榄油、椰子油、棕榈油、脱水篦麻油等非干性油等。
作为源自植物油的化合物,可使用由植物油的脂肪酸、与单醇直接进行酯反应而得到的脂肪酸单酯、醚类等。
并且,市售石油类溶剂可以使用为油脂。
另外,作为市售石油类溶剂,例如可使用:(注册商标)ISOPER E、EXXSOL Hexane、EXXSOL Heptane、EXXSOL E、EXXSOL D30、EXXSOL D40、EXXSOL D60、EXXSOL D80、EXXSOLD95、EXXSOL D110、EXXSOL D130(以上均为Exxon Mobil制造)等。
(3)液体增塑剂
作为本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液中所添加的液体增塑剂,例如可使用:作为一元醇与有机酸酯的化合物的增塑剂,作为多元醇有机酸酯化合物等酯类的增塑剂,作为有机磷酸类增塑剂等磷酸类的增塑剂等。需要说明的是,优选均在室温下呈液态。
其中,可以优选使用作为多元醇与脂肪酸合成得到的酯化合物的增塑剂。该由多元醇与脂肪酸所合成的酯化合物并无特别的限定,例如可以使用如下反应而得到的醇类酯化物等:三乙二醇、四乙二醇、三丙二醇等二醇,与丁酸、异丁酸、己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、壬酸(正壬酸)、癸酸等一元有机酸,进行反应。
并且,可以使用:四乙二醇、三丙二醇与所述一元有机酸形成的酯化合物等。
其中,可以优选使用例如:三乙二醇二己酸酯、三乙二醇二-2-乙基丁酸酯、三乙二醇二辛酸酯、三乙二醇二-2-乙基己酸酯等三乙二醇的脂肪酸酯等。另外,可以优选使用三乙二醇的脂肪酸酯。
(4)玻璃涂布剂
通过本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液中含有玻璃涂布剂,可以对本发明红外线吸收透明基材赋予耐磨损性。从该观点出发,优选使本发明表面处理红外线吸收微粒分散液,更进一步含有玻璃涂布剂。
作为所含有的玻璃涂布剂,例如可使用:含有Sn、Ti、In、Si、Zr、Al中的任1种以上的金属烷氧化物及金属有机化合物。其中,优选为含Si的化合物,优选使用例如:硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物、聚有机硅氧烷、聚硅氮烷以及具有键结于硅原子上的有机基团的有机硅化合物,且该有机基团中的1个以上是作为具有反应性官能团的有机基团。需要说明的是,优选为均在室温下呈液态。
作为聚硅氮烷,例如可使用:全氢聚硅氮烷、部分有机化聚硅氮烷、有机硅氮烷等。
作为具有键合于硅原子上的有机基团,且该有机基团中的1个以上是作为具有反应性官能团的有机基团的有机硅化合物,优选具有Si且在反应基团中具有:胺基、巯基、环氧基及(甲基)丙烯酰氧基的化合物。例如可使用:3-(甲基)丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-胺丙基三甲氧基硅烷、3-胺丙基三乙氧基硅烷、3-胺丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、N-(N-乙烯苄基-2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基甲基二乙氧基硅烷等。
需要说明的是,玻璃涂布剂是选自硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物中的1种以上时,液体介质优选为选自芳香族烃类、酮类、醚类、醇类、水中的1种以上。另外,玻璃涂布剂是选自聚硅氮烷及聚有机硅烷中的1种以上时,液体介质优选为选自芳香族烃类、酮类、醚类中的1种以上。
(5)酸
就促进所述玻璃涂布剂中所含水解性硅单体等进行水解的观点出发,优选在本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液中添加酸。
作为本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液中所添加的酸,例如可使用:硝酸、盐酸、硫酸、三氯乙酸、三氟乙酸、磷酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、草酸等。挥发性酸在加热时会挥发,不会残存于固化后膜中,故优选。
该酸发挥对水解性硅单体以及该硅单体的水解缩合物的水解进行促进的催化作用。分散液中的酸添加量在能发挥该催化作用的范围内,可以没有特别限定地设定,相对于分散液总量,以容量比计,优选为0.001~0.1mol/L左右。
(6)分散剂
本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液中,为了能够进一步提高表面处理红外线吸收微粒的分散稳定性,避免由于再凝聚导致的分散粒径粗大化,优选添加各种分散剂、表面活性剂、偶联剂等。
该分散剂、偶联剂、表面活性剂可配合用途选定,优选为具有含胺基的基团、羟基、羧基、或环氧基等作为官能基的物质。这些官能基具有吸附在表面处理红外线吸收微粒的表面而防止凝聚,使其均匀的分散的效果。更优选为分子中具有这些官能基中的任一者的高分子类分散剂。
市售分散剂的优选具体例,例如可使用:Lubrizol公司制造的SOLSPERSE(注册商标)3000、SOLSPERSE 9000、SOLSPERSE 11200、SOLSPERSE 13000、SOLSPERSE 13240、SOLSPERSE 13650、SOLSPERSE 13940、SOLSPERSE 16000、SOLSPERSE 17000、SOLSPERSE18000、SOLSPERSE 20000、SOLSPERSE 21000、SOLSPERSE 24000SC、SOLSPERSE 24000GR、SOLSPERSE 26000、SOLSPERSE 27000、SOLSPERSE 28000、SOLSPERSE 31845、SOLSPERSE32000、SOLSPERSE 32500、SOLSPERSE 32550、SOLSPERSE 32600、SOLSPERSE 33000、SOLSPERSE 33500、SOLSPERSE 34750、SOLSPERSE 35100、SOLSPERSE 35200、SOLSPERSE36600、SOLSPERSE 37500、SOLSPERSE 38500、SOLSPERSE 39000、SOLSPERSE 41000、SOLSPERSE 41090、SOLSPERSE 53095、SOLSPERSE 55000、SOLSPERSE 56000、SOLSPERSE76500等;
BYK-Chemie·Japan株式会社制造的Disperbyk(注册商标)-101、Disperbyk-103、Disperbyk-107、Disperbyk-108、Disperbyk-109、Disperbyk-110、Disperbyk-111、Disperbyk-112、Disperbyk-116、Disperbyk-130、Disperbyk-140、Disperbyk-142、Disperbyk-145、Disperbyk-154、Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbyk-165、Disperbyk-166、Disperbyk-167、Disperbyk-168、Disperbyk-170、Disperbyk-171、Disperbyk-174、Disperbyk-180、Disperbyk-181、Disperbyk-182、Disperbyk-183、Disperbyk-184、Disperbyk-185、Disperbyk-190、Disperbyk-2000、Disperbyk-2001、Disperbyk-2020、Disperbyk-2025、Disperbyk-2050、Disperbyk-2070、Disperbyk-2095、Disperbyk-2150、Disperbyk-2155;Anti-Terra(注册商标)-U、Anti-Terra-203、Anti-Terra-204;BYK(注册商标)-P104、BYK-P104S、BYK-220S、BYK-6919等;
EFKA Additives公司制造的EFKA(注册商标)-4008、EFKA-4046、EFKA-4047、EFKA-4015、EFKA-4020、EFKA-4050、EFKA-4055、EFKA-4060、EFKA-4080、EFKA-4300、EFKA-4330、EFKA-4400、EFKA-4401、EFKA-4402、EFKA-4403、EFKA-4500、EFKA-4510、EFKA-4530、EFKA-4550、EFKA-4560、EFKA-4585、EFKA-4800、EFKA-5220、EFKA-6230、BASF日本株式会社再造的JONCRYL(注册商标)-67、JONCRYL-678、JONCRYL-586、JONCRYL-611、JONCRYL-680、JONCRYL-682、JONCRYL-690、JONCRYL-819、JONCRYL-JDX5050等;
大塚化学株式会社制造的TERPLUS(注册商标)MD1000、TERPLUS D1180、TERPLUSD1330等;
Ajinomoto Fine-Techno株式会社制造的AJISPER(注册商标)PB-711、AJISPERPB-821、AJISPER PB-822等。
(7)其他添加剂
在本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液中,为了控制涂布性、流平性、干燥性,可以以该分散液的5质量%以下范围而少量含有各种表面活性剂、树脂成分。作为表面活性剂,可列举:阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、或两性表面活性剂。
并且,为了对使用该分散液得到的红外线吸收透明基材赋予可挠性,可以以该分散液的5质量%以下范围而少量含有例如:有机硅树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、含聚氧亚烷基的亲水性有机树脂、环氧树脂等各种有机树脂。
另外,为了对得到的红外线吸收透明基材赋予龟裂防止性,可以以该分散液的20质量%以下范围含有例如:热固化性树脂、热塑性树脂、紫外线固化性树脂等。更具体而言,可举例如:丙烯酸类树脂、环氧树脂、聚酯树脂、胺树脂、聚氨酯树脂、呋喃树脂、有机硅树脂及这些树脂的改性物。
(8)表面处理红外线吸收微粒分散液的制造方法
制造本发明表面处理红外线吸收微粒分散液时,只要将本发明的表面处理红外线吸收微粒、玻璃涂布剂、以及根据需要添加的分散剂及/或其他添加剂,一起添加于所述液体介质中并进行分散即可。分散的方法可列举在“[3]红外线吸收微粒的表面涂布方法”中所说明的粉碎、分散处理的具体方法。但,若过度进行粉碎、分散处理,导致表面处理红外线吸收微粒中的1次粒子粉碎,则有时会有出现未包覆的新生表面,导致无法确保耐湿热性。因此,粉碎、分散处理优选保留最低极限的分散。
需要说明的是,所述“(5)酸”,从抑制与玻璃涂布剂产生过度反应的观点出发,优选在分散液制造的最终阶段添加。
[7]红外线吸收透明基材
本发明的红外线吸收透明基材在透明基材至少一个表面上设有将本发明表面处理红外线吸收微粒分散液作为涂布液而形成的涂布层。所述涂布层由分散有本发明表面处理红外线吸收微粒的玻璃涂布剂发生固化而得到。
本发明红外线吸收透明基材的耐湿热性与化学稳定性均优异,且适合用作红外线吸收材料。
针对本发明的红外线吸收透明基材,按照(1)红外线吸收透明基材所使用的透明基材、(2)红外线吸收透明基材的制造方法、(3)红外线吸收透明基材的耐湿热特性、(4)红外线吸收透明基材上的涂布层膜厚测定的顺序进行说明。
(1)红外线吸收透明基材所使用的透明基材
作为透明基材,可以使用透明玻璃基材、透明树脂基材,作为必要的板、片材、薄膜等表面状态及耐久性,只要不会产生不良情况即可,并无特别限制。
作为透明玻璃基材的具体例,可列举:透明玻璃、绿玻璃等功能性玻璃。
作为透明树脂基材的具体例,可列举包含下述透明聚合物的板、片材、以及薄膜:聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯类聚合物;二乙酸纤维素、三乙酰基纤维素等纤维素类聚合物;聚碳酸酯类聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类聚合物;聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚合体等苯乙烯类聚合物;聚乙烯、聚丙烯、具有环状或降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚合体等烯烃类聚合物;氯乙烯类聚合物、芳香族聚酰胺等酰胺类聚合物;酰亚胺类聚合物、砜类聚合物、聚醚砜类聚合物;聚醚醚酮类聚合物;聚苯硫醚类聚合物;乙烯醇类聚合物;偏二氯乙烯类聚合物;乙烯缩丁醛类聚合物、芳酯类聚合物、聚甲醛类聚合物、环氧类聚合物、以及它们的二元类、三元类各种共聚合体、接枝共聚合体、杂化物等透明聚合物。
(2)红外线吸收透明基材的制造方法
使用本发明的表面处理红外线吸收微粒分散液,按照公知方法在透明基材上形成涂布层,再根据指定方法进行固化,可以制造本发明的表面处理红外线微粒分散于固体介质中得到的红外线吸收透明基材。作为固化的方法,可列举利用干燥处理、照射紫外线或电子束、以及热处理等进行固化的方法。
其中,优选使用含玻璃涂布剂的表面处理红外线吸收微粒分散液,在形成涂布层后,再利用热处理使玻璃涂布剂固化的方法。这是因为通过采取该构成,可以对红外线吸收透明基材赋予耐磨损性。涂布层形成后的热处理温度优选为100℃以上且600℃以下,更优选为涂布液中的溶剂沸点以上且小于500℃。这是因为若热处理温度达100℃以上,则涂布层中所含的金属烷氧化物和/或该金属烷氧化物的水解聚合物的聚合反应可以结束。另外,若热处理温度达100℃以上,则作为溶剂的水及有机溶剂不会残留于涂布层中,因此这些溶剂不会成为导致可见光透射率降低的原因。另一方面,若热处理温度在600℃以下,则可以抑制表面处理红外线吸收微粒的热劣化。
(3)红外线吸收透明基材的耐湿热特性
本发明的红外线吸收透明基材是将可见光透射率设定在80%左右,并在温度85℃、相对湿度90%的湿热环境中暴露9天时,该暴露前后的日照透射率变化量在4.0%以下,具有优异的耐湿热性。
(4)红外线吸收透明基材上的涂布层的膜厚测定
本发明红外线吸收透明基材上的涂布层的膜厚测定,可以使用触针式表面粗糙度计等实施。具体而言,在指定平滑基材上涂布表面处理红外线吸收微粒分散液而得到包覆膜。在该包覆膜固化前,使用剃刀剥离该包覆膜其中一部分。将该所剥离的固化前的包覆膜,设置于另一平滑基材上,利用适当方法使固化而形成涂布层后,使用触针式表面粗糙度计,测定基材与涂布层的高度差从而可以得到膜厚。
实施例
以下,参照实施例,针对本发明进行具体说明。但本发明不限于以下实施例。
实施例及比较例中,包覆膜形成用分散液或表面处理红外线吸收微粒分散液中的微粒分散粒径,以基于动态光散射法的粒径测定装置(大塚电子株式会社制造的ELS-8000)测得的平均值表示。另外,就微晶直径而言,使用粉末X射线衍射装置(Spectris株式会社PANalytical公司制造的X'Pert-PRO/MPD),利用粉末X射线衍射法(θ-2θ法)进行测定,再使用Rietveld法计算。
表面处理红外线吸收微粒的包覆膜的膜厚,从使用穿透型电子显微镜(日立制作所株式会社制造的HF-2200)得到的30万倍照片数据,将没有观察到红外线吸收微粒的晶格纹的部分设为包覆膜,读取该包覆膜的膜厚。
本发明红外线吸收透明基材上的涂布层的膜厚,通过使用触针式表面粗糙度计(东京精密株式会社制造的SURFCOM-5000DX)进行测定。
首先,厚度3mm玻璃基材上,使用指定棒涂机对表面处理红外线吸收微粒分散液进行涂布而制成包覆膜。在该包覆膜进行固化前,使用剃刀剥离该包覆膜的一部分。将该所剥离的固化前的包覆膜,设置于另一平滑基材上,利用适当方法进行固化而形成涂布层,得到红外线吸收透明基材。然后,使用触针式表面粗糙度计,测定玻璃基材与涂布层的高度差,可以得到涂布层的膜厚。
红外线吸收透明基材的光学特性,是使用分光光谱仪(日立制作所株式会社制造的U-4100)进行测定,而可见光透射率与日照透射率根据JISR3106进行计算。该红外线吸收透明基材的雾度值使用雾度计(村上色彩株式会社制造的HM-150)测定,再根据JISK7105计算。
红外线吸收透明基材的耐湿热性评价方法,是将可见光透射率80%左右的该红外线吸收透明基材,在温度85℃、相对湿度90%的湿热氛围中暴露9天。然后,例如,在六方晶铯钨青铜的情况下,将该暴露前后的日照透射率变化量在4.0%以下判断耐湿热性良好,将变化量超过4.0%判断为耐湿热性不足。
[实施例1]
将Cs/W(摩尔比)=0.33的六方晶铯钨青铜(Cs0.33WOz)粉末(住友金属矿山株式会社制造的YM-01、2.0≤Z≤3.0)25质量%、与纯水75质量%进行混合而得到的混合液,装填于已放入0.3mmφ ZrO2球珠的涂料振荡器中,进行10小时的粉碎、分散处理,得到实施例1的Cs0.33WOz微粒分散液。对得到的分散液中的Cs0.33WOz微粒的分散粒径进行测定,结果为100nm。另外,作为粒径测定的设定,粒子折射率为1.81、粒子形状为非球形。另外,背景使用纯水进行测定,溶剂折射率设为1.33。另外,除去得到的分散液的溶剂后,测定Cs0.33WOz微粒的微晶直径,结果为32nm。
将得到的Cs0.33WOz微粒的分散液、与纯水混合,得到Cs0.33WOz微粒浓度2质量%的实施例1的包覆膜形成用分散液A。
另一方面,将作为铝类螯合化合物的乙酰乙酸乙酯二异丙醇铝2.5质量%、和异丙醇(IPA)97.5质量%混合,形成实施例1的表面处理剂a。
将所得到包覆膜形成用分散液A:890g装入烧杯中,一边利用安装有叶片搅拌机进行强烈地搅拌,一边历时3小时滴加添加360g的表面处理剂a。
滴加添加该表面处理剂a后,进一步在温度20℃下进行24小时搅拌,制备实施例1的熟化液。然后,使用真空流动干燥,从该熟化液中蒸发介质,再将得到的干固物在氮气环境中以200℃进行1小时的热处理,将所得到的粉状体例如用锤碎机进行干式粉碎,得到实施例1的表面处理红外线吸收微粒粉末。
此处,就实施例1的表面处理红外线吸收微粒的包覆膜膜厚而言,使用图2所示30万倍穿透型电子显微镜照片进行测定,结果为2nm(并未观察到实施例1的Cs0.33WOz微粒的晶格纹(结晶中的原子排列),由2条平行实线夹持的部分的膜厚)。
将实施例1的表面处理红外线吸收微粒粉末10g、与异丙醇23g、四甲氧基硅烷16g、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷10g混合,得到混合液。将得到的混合液装填于已放入0.3mmφ ZrO2球珠的涂料振荡器中,进行1小时的粉碎、分散处理。然后,添加0.1摩尔/升的硝酸40g,在温度20℃下搅拌1小时,得到实施例1的表面处理红外线吸收微粒分散液。
除去得到表面处理红外线吸收微粒分散液的溶剂后,测定表面处理红外线吸收微粒的微晶直径,结果为28nm。
需要说明的是,四甲氧基硅烷与3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷,是硅烷类烷氧化物的玻璃涂布剂。
将实施例1的表面处理红外线吸收微粒分散液,使用棒涂机(井元制作所株式会社制造的IMC-700)涂布于厚度3mm玻璃基板上,形成包覆膜。将该包覆膜以150℃加热30分钟而形成涂布层,得到实施例1的红外线吸收透明基材。另外,测定涂布层的膜厚,结果为3μm。
对实施例1的红外线吸收透明基材的光学特性进行测定,结果可见光透射率为79.7%,日照透射率为46.6%,雾度值为0.4%。
将得到的实施例1的红外线吸收透明基材,在温度85℃、相对湿度90%的湿热环境中暴露9天后,测定光学特性,结果可见光透射率为82.8%,日照透射率为50.5%,雾度为0.4%。由于暴露于湿热环境中而造成的可见光透射率变化量为3.1%,日照透射率变化量为3.9%,均为较小值,且雾度也没有变化。
实施例1的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例2、3]
变更表面处理剂a的量、及滴加添加时间,除此之外,按照与实施例1同样地操作,得到实施例2与实施例3的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例2、3的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例4]
将实施例1的熟化液静置1小时,使表面处理红外线吸收微粒粉末与介质呈固液分离。然后,仅除去作为上清液的介质而得到红外线吸收微粒浆。得到的红外线吸收微粒浆料在大气氛围中,以80℃进行3小时干燥处理,在得到的粉状体例用锤碎机进行干式粉碎,得到实施例4的表面处理红外线吸收微粒粉末。
使用实施例4的表面处理红外线吸收微粒粉末代替实施例1的表面处理红外线吸收微粒粉末,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例4的表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例4的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例5]
将乙酰丙酮三丁氧锆2.4质量%、与异丙醇97.6质量%进行混合,形成实施例5的表面处理剂b。
使用表面处理剂b代替表面处理剂a,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例5的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例5的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例6]
将双(乙酰乙酸乙酯)二异丙氧基钛2.6质量%、与异丙醇97.4质量%混合,形成实施例6的表面处理剂c。
使用表面处理剂c代替表面处理剂a,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例6的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例6的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例7]
将Na/W(摩尔比)=0.33的立方晶钠钨青铜粉末(住友金属矿山株式会社制造)25质量%、与异丙醇75质量%进行混合而得到的混合液,装填于已放入0.3mmφZrO2球珠的涂料振荡器中,进行10小时的粉碎、分散处理,得到实施例7的Na0.33WOz微粒分散液。测定得到分散液中的Na0.33WOz微粒分散粒径,结果为100nm。另外,作为粒径测定的设定,粒子折射率设为1.81,粒子形状为非球形。另外,背景使用异丙醇进行测定,溶剂折射率设为1.38。另外,除去得到的分散液的溶剂后,测定实施例7的Na0.33WOz微粒的微晶直径,结果为32nm。
将实施例7的Na0.33WOz微粒的分散液及异丙醇混合,得到红外线吸收微粒(立方晶钠钨青铜微粒)浓度2质量%的包覆膜形成用分散液B。得到的520g的包覆膜形成用分散液B装入烧杯中,一边利用设置有叶片的搅拌机强烈搅拌,一边历时3小时同时滴加添加360g的实施例1中说明的表面处理剂a,以及100g的纯水d。滴加添加后,在温度20℃下搅拌24小时,制备实施例7的熟化液。然后,使用真空流动干燥,从该熟成液中蒸发介质,再将所得到干固物在氮气环境中以200℃进行1小时的热处理,将得到的粉状体例用锤碎机进行干式粉碎,得到实施例7的表面处理红外线吸收微粒粉末。
使用实施例7的表面处理红外线吸收微粒粉末代替实施例1的表面处理红外线吸收微粒粉末,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例7的表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例7的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例8~10]
使用K/W(摩尔比)=0.33的六方晶钾钨青铜粉末代替六方晶铯钨青铜粉末(实施例8),使用Rb/W(摩尔比)=0.33的六方晶铷钨青铜粉末代替六方晶铯钨青铜粉末,使用Magneli相的W18O49代替六方晶铯钨青铜粉末(实施例10)(以上均为住友金属矿山株式会社制造),除此之外,与实施例1同样地测定红外线吸收微粒的分散粒径与微晶直径,得到包覆膜形成用分散液C(实施例8)、包覆膜形成用分散液D(实施例9)、包覆膜形成用分散液E(实施例10)。
使用包覆膜形成用分散液C~E代替包覆膜形成用分散液A,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例8~10的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例8~10的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例11]
使用低温固化型全氢聚硅氮烷(AZ Electronic Materials公司制造、商品名:AQUAMICA NP-110)15g代替四甲氧基硅烷16g及3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷10g,且不添加0.1摩尔/升的硝酸40g,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例11的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例11的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
另外,低温固化型全氢聚硅氮烷属于玻璃涂布剂。
[实施例12]
将四乙氧基硅烷309g设为表面处理剂d。
使用表面处理剂d代替表面处理剂稀释液a,且未添加异丙醇,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例12的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例12的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[实施例13]
将乙酰丙酮锌4.4质量%、与异丙醇95.6质量%进行混合,得到实施例13的表面处理剂稀释液e。
使用表面处理剂稀释液e代替表面处理剂稀释液a,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例13的表面处理红外线吸收微粒粉末、表面处理红外线吸收微粒分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
实施例13的表面处理红外线吸收微粒粉末的制造条件如表1所示,表面处理红外线吸收微粒分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
[比较例1]
将六方晶铯钨青铜粉末(住友金属矿山株式会社制造的YM-01、2.0≤Z≤3.0)10g,与异丙醇23g、四甲氧基硅烷16g、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷10g进行混合,再将得到混合液装填于已放入0.3mmφ ZrO2球珠的涂料振荡器中,进行5小时的粉碎、分散处理。然后,添加0.1摩尔/升的硝酸40g,在温度20℃下搅拌1小时,得到比较例1的表面处理红外线吸收微粒分散液。除去得到的表面处理红外线吸收微粒分散液的溶剂后,测定六方晶铯钨青铜粒子的晶粒径,结果为28nm。
将比较例1的表面处理红外线吸收微粒分散液,利用棒涂机(井元制作所株式会社制造的IMC-700)涂布于厚度3mm玻璃基板上,形成包覆膜。该包覆膜以150℃加热30分钟而形成固化膜,得到比较例1的红外线吸收透明基材。另外,测定涂布层的膜厚,结果为3μm。
测定得到的比较例1的红外线吸收透明基材的光学特性,结果可见光透射率为79.3%、日照透射率为46.1%、雾度值为0.5%。
得到的比较例1的红外线吸收透明基材,在温度85℃、相对湿度90%的湿热环境中暴露9天后,测定光学特性,结果可见光透射率为83.3%、日照透射率52.5%、雾度0.9%。由于暴露于湿热环境所造成的可见光透射率变化量为4.0%、日照透射率变化量6.4%,得知与实施例相比较大。另外,雾度的变化比例为0.4%。
比较例1的红外线吸收透明基材的光学特性评价结果,如表3所示。
[比较例2~5]
使用Na/W(摩尔比)=0.33的立方晶钠钨青铜粉末代替六方晶铯钨青铜粉末(比较例2),使用K/W(摩尔比)=0.33的六方晶钾钨青铜粉末代替六方晶铯钨青铜粉末(比较例3),使用Rb/W(摩尔比)=0.33的六方晶铷钨青铜粉末代替六方晶铯钨青铜粉末(比较例4),使用Magneli相的W18O49粉末代替六方晶铯钨青铜粉末(比较例5)(以上均为住友金属矿山株式会社制造),除此之外,与比较例1同样地操作,得到比较例2~5的红外线吸收微粒的分散液、红外线吸收透明基材,进行与实施例1同样的评价。
比较例2~5的红外线吸收透明基材因暴露于湿热环境所造成的可见光透射率变化量、以及日照透射率变化量,均大于实施例。另外,比较例2~5的红外线吸收透明基材因暴露于湿热环境所造成的雾度变化量,也大于实施例。
比较例2~5的红外线吸收微粒的分散液的制造条件如表2所示,红外线吸收透明基材的光学特性评价结果如表3所示。
Figure BDA0002760217460000341
Figure BDA0002760217460000351
Figure BDA0002760217460000361
符号说明
11.以WO6单元形成的8面体
12.元素M

Claims (18)

1.一种表面处理红外线吸收微粒分散液,其是将表面处理红外线吸收微粒分散在液体介质中而形成的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,
所述表面处理红外线吸收微粒是该微粒的表面由下述膜进行了包覆而形成的红外线吸收微粒,所述膜含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上。
2.根据权利要求1所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物含有选自Al、Zr、Ti、Si、Zn中的1种以上的金属元素。
3.根据权利要求1或2所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物具有选自醚键、酯键、烷氧基、乙酰基中的1种以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,
所述红外线吸收微粒是下述通式WyOz和/或下述通式MxWyOz所示的红外线吸收微粒:
通式WyOz,
式中,W为钨,O为氧,2.2≤z/y≤2.999,
通式MxWyOz,
式中,M是选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中的1种以上的元素,W为钨,O为氧,0.001≤x/y≤1,2.0≤z/y≤3.0。
5.根据权利要求4所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述M是选自Cs、K、Rb、Tl、In、Ba中的1种以上的元素。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述红外线吸收微粒是具有六方晶晶体结构的钨氧化物微粒和/或具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述表面处理红外线吸收微粒分散液进一步含有玻璃涂布剂。
8.根据权利要求7所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,
所述液体介质是选自芳香族烃类、酮类、醚类、醇类、水中的1种以上,
所述玻璃涂布剂是选自硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物中的1种以上。
9.根据权利要求7所述的表面处理红外线吸收微粒分散液,其中,所述液体介质是选自芳香族烃类、酮类、醚类中的1种以上,
所述玻璃涂布剂是选自聚硅氮烷、聚有机硅烷中的1种以上。
10.一种红外线吸收透明基材,其是在1片以上的透明基材的至少一个表面上设有涂布层而形成的红外线吸收透明基材,其中,
所述涂布层含有表面处理红外线吸收微粒,
所述表面处理红外线吸收微粒是该微粒的表面由下述膜进行了包覆而形成的红外线吸收微粒,所述膜含有选自金属螯合化合物的水解产物、金属螯合化合物的水解产物的聚合物、金属环状低聚物化合物的水解产物、金属环状低聚物化合物的水解产物的聚合物中的1种以上。
11.根据权利要求10所述的红外线吸收透明基材,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物含有选自Al、Zr、Ti、Si、Zn中的1种以上的金属元素。
12.根据权利要求10或11所述的红外线吸收透明基材,其中,所述金属螯合化合物或所述金属环状低聚物化合物具有选自醚键、酯键、烷氧基、乙酰基中的1种以上。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,
所述红外线吸收微粒是由下述通式WyOz和/或下述通式MxWyOz表示的红外线吸收微粒:
通式WyOz,
式中,W为钨,O为氧,2.2≤z/y≤2.999,
通式MxWyOz,
式中,M是选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Yb中的1种以上的元素,W为钨,O为氧,0.001≤x/y≤1,2.0≤z/y≤3.0。
14.根据权利要求13所述的红外线吸收透明基材,其中,所述M是选自Cs、K、Rb、Tl、In、Ba中的1种以上的元素。
15.根据权利要求10~14中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,所述红外线吸收微粒是具有六方晶晶体结构的钨氧化物微粒和/或具有六方晶晶体结构的复合钨氧化物微粒。
16.根据权利要求10~15中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,所述涂布层进一步含有玻璃涂布剂。
17.根据权利要求16所述的红外线吸收透明基材,其中,所述玻璃涂布剂是选自硅烷偶联剂、硅烷类烷氧化物、聚硅氮烷、聚有机硅烷中的1种以上。
18.根据权利要求10~17中任一项所述的红外线吸收透明基材,其中,所述透明基材是选自透明玻璃基材、透明树脂基材中的1种以上。
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