CN116529204A - 铌酸化合物分散液及其制造方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本申请涉及铌酸化合物分散于有机系溶剂中而成的铌酸化合物分散液,提供即使实质上不含挥发温度为200℃以上的有机物以及卤族元素、铌酸化合物也分散或溶解于有机系溶剂中而成的新的铌酸化合物分散液。一种铌酸化合物分散液,其特征在于,其是铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上(将它们也称为“胺化合物溶剂”)的混合溶剂中而成的铌酸化合物分散液,所述铌酸化合物分散液含有5.0质量%以上的水,上述胺化合物溶剂的含量相对于铌(Nb)的含量以摩尔比计为0.50以上,上述低级醇占来源于上述铌酸化合物的成分、来源于上述胺化合物溶剂的成分及水以外的含有成分(称为“剩余部分”)的70质量%以上。
Description
技术领域
本发明涉及铌酸化合物分散乃至溶解于有机系溶剂中而成的铌酸化合物分散液及其制造方法。
背景技术
作为含有铌(Nb)和氧(O)的铌酸化合物,已知有氧化铌、氢氧化铌、铌的多酸等。它们例如作为光学、电子等的原料或添加剂等来使用。
此外,铌酸由于显示出固体酸性,因此还进行了作为催化剂的研究。例如,在非专利文献1中,关于作为多酸而知的金属氧化物簇[MxOy]n-中的Nb等5族元素的多酸,报道了特别优异的碱催化剂作用。
此外,氧化铌由于具有高的折射率及介电常数,因此近年来,在光电子学材料等中,作为半导体材料、表面保护剂、抗反射材、折射率调整剂、催化剂等,由铌酸化合物形成的微粒子分散于分散介质中的状态的铌酸化合物分散液受到关注,并进行了开发。
这样的铌酸化合物分散液例如通过涂布于各种部件的表面并使其干燥,从而能够对该部件赋予所期望的功能。其中,铌酸化合物分散于有机系溶剂中而成的铌酸化合物有机分散液也能够对树脂等进行制膜,而且挥发性优异,因此具有制膜性高的特征。
关于这种铌酸化合物分散液,例如在专利文献1中,作为与亲水性溶剂的相容性高的铌酸溶胶的制造方法,公开了一种铌酸溶胶的制造方法,其特征在于,将混合有无机酸的铌酸铵溶胶进行洗涤而除去氨后,在胺化合物的存在下加热而除去氨,进一步添加有机酸。
在专利文献2中,公开了一种铌酸有机溶胶,其在含有以铌酸作为主要成分的微粒子和稳定化剂、且含有氨作为任选成分的情况下,NH3/Nb2O5(摩尔比)<1.0,并且公开了一种方法作为其制造方法,该方法包括以下工序:在水存在下,制备含有以铌酸作为主要成分的微粒子、胺盐系阳离子型表面活性剂或季铵化合物盐系阳离子型表面活性剂等稳定化剂、和胺化合物的混合液的工序;和将上述工序中得到的混合液进行溶剂置换来得到该有机溶胶的工序。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:山添诚司“多价阴离子金属氧化物簇的碱催化剂应用”2018,TheChemical Society of Japan
专利文献
专利文献1:日本特开2015-81220号公报
专利文献2:日本特开2018-127392号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以往公开的铌酸化合物分散液大多如上所述包含难以挥发的有机物或卤素作为稳定化剂,因此如果在各种部件表面涂布铌酸化合物分散液后在低温下进行干燥处理来制膜,则存在上述这些成分残留在表面膜中这一问题。
此外,如上述专利文献1那样,在铌酸化合物分散液包含有机酸的情况下,由于也存在忌讳有机酸的用途,因此无法用于这样的用途。
因此,在本发明中,关于铌酸化合物分散于有机系溶剂中而成的铌酸化合物分散液,提供即使实质上不含挥发温度为200℃以上的有机物以及卤族元素、铌酸化合物也分散或溶解于有机系溶剂中而成的新的铌酸化合物分散液及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明提出一种铌酸化合物分散液,其特征在于,其是铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上(将它们也称为“胺化合物溶剂”)的混合溶剂中而成的铌酸化合物分散液,
所述铌酸化合物分散液含有5.0质量%以上的水,上述胺化合物溶剂的含量相对于铌(Nb)的含量以摩尔比计为0.50以上,上述低级醇占来源于上述铌酸化合物的成分(称为“铌酸化合物来源成分”)、来源于上述胺化合物溶剂的成分(称为“胺化合物溶剂来源成分”)及水以外的含有成分(称为“剩余部分”)的70质量%以上。
本发明还提出一种铌酸化合物分散液的制造方法,其特征在于,将具有铌酸和铵离子的化合物即铌酸化合物(称为“前驱体”)、低级醇乃至水和上述胺化合物溶剂进行混合。
发明效果
铌酸化合物在其单独时,难以分散乃至溶解于包含低级醇及水的溶剂中。但是,如果以该溶剂作为主溶剂并向其中加入上述胺化合物溶剂,则能够分散乃至溶解。
因而,根据本发明提出的铌酸化合物分散液及其制造方法,能够提供即使实质上不含挥发温度为200℃以上的有机物以及卤族元素、铌酸化合物也分散或溶解于有机系溶剂中而成的新的铌酸化合物分散液。
所述铌酸化合物分散液在各种领域中可以作为半导体材料、表面保护剂、抗反射材、折射率调整剂、催化剂等来有效地利用。此外,也可以作为各种材料的原料来利用。
具体实施方式
接下来,基于实施方式的例子对本发明进行说明。但是,本发明并不限于下述说明的实施方式。
<<本铌酸化合物分散液>>
本发明的实施方式的一个例子的铌酸化合物分散液(“本铌酸化合物分散液”)是铌酸化合物(称为“本铌酸化合物”)的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上即胺化合物溶剂的混合溶剂(称为“本混合溶剂”)中而成的分散液或溶液。
本发明中,所谓“铌酸化合物分散于本混合溶剂中”是指由铌酸化合物形成的粒子不沉降而均匀地分散的状态。
另一方面,所谓“铌酸化合物溶解于本混合溶剂中”是指铌酸化合物溶解于本混合溶剂中而呈透明的状态。
此外,从本铌酸化合物分散液的铌化合物粒子的分散性及透光性的观点出发,波长400nm下的光线透射率优选为65%以上,其中还优选为80%以上,其中还优选为90%以上,进一步优选为95%以上,特别优选为99%以上。
上述“铌酸化合物溶解于本混合溶剂中(呈透明)”是指在理论上波长400nm下的光线透射率为100%,但在实用上只要为99.5%以上则可以视为透明。
“铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于本混合溶剂中”可以通过铌酸化合物分散液的组成分析、目视观察以及光线透射率测定来判断。
本铌酸化合物分散液可以为液体状、悬浮液状(溶胶)、糊剂状中的任一种。
<本铌酸化合物>
本铌酸化合物只要为含有铌酸的化合物即可。例如可列举出包含Nb、O及H、或者包含Nb、O、H及N的化合物。其中,从对本混合溶剂的分散性乃至溶解性优异的观点出发,例如优选为铌酸铵或其盐。但是,并不限于上述这些。
其中,从对本混合溶剂的分散性乃至溶解性优异的观点出发,本铌酸化合物优选为具有多酸结构的化合物。
其中,从对本混合溶剂的分散性乃至溶解性优异的观点出发,优选为铌的多酸与铵离子的化合物。例如优选为具有式:[NbxOy]n-·mH2O(6≤x≤10、19≤y≤28、n=6、m为0~50的整数)所表示的结构的含水化合物。具体而言,可列举出具有[Nb6O19]6-·mH2O所表示的结构的含水化合物等。但是,并不限于该含水化合物。
在本铌酸化合物为具有铌酸和铵离子的化合物的情况下,从进一步提高本铌酸化合物的分散性乃至溶解性的观点出发,铵离子含量相对于铌(Nb)含量的摩尔比(NH4 +/Nb)优选为0.50以上。
从所述观点出发,该摩尔比更优选为0.55以上,其中还特别优选为0.58以上、其中更特别优选为0.60以上。另一方面,从不阻碍胺化合物溶剂的效果的观点出发,该摩尔比(NH4 +/Nb)的上限值为20以下。
需要说明的是,上述铌(Nb)含量及上述铵离子(NH4+)的含量可以由铌酸化合物分散液求出。
上述铌(Nb)含量可以通过下述重量法来求出:通过将铌酸化合物分散液的一部分在110℃下干燥24小时后,在1000℃下烧成4小时来生成Nb2O5,由其质量算出铌酸化合物分散液中所含的Nb2O5浓度,由该Nb2O5浓度算出Nb含量。即,通过将算出的Nb2O5浓度(质量浓度)除以Nb2O5的分子量的1/2即132.9,可以换算成Nb的摩尔浓度。
此外,上述铵离子(NH4 +)的含量例如可以通过下述方式来算出:通过凯氏定氮法求出氨性氮、伯~叔胺性氮及季铵性氮在铌酸化合物分散液中的合计含量,另一方面,例如通过后述的方法求出伯~叔胺性氮及季铵性氮在铌酸化合物分散液中的含量,由前者的含量减去后者的含量后,在以摩尔浓度进行计算的情况下直接使用该值,此外在以质量浓度进行计算的情况下除以氮的原子量即14.01,换算成氮(N)的摩尔浓度=NH4+的摩尔浓度。
本铌酸化合物在本混合溶剂中以铌酸化合物的胶体粒子的形式存在、或者其一部分或全部溶解而以离子的形式存在。
例如,在本铌酸化合物为具有铌酸和铵离子的化合物的情况下,在本混合溶剂中,变成以铌酸化合物的胶体粒子的形式存在、或者以铌酸的离子及铵离子的形式存在。
<本混合溶剂>
本混合溶剂是以低级醇及水作为主溶剂的溶剂。
该“主溶剂”是指低级醇及水占本混合溶剂的50质量%以上的含义,设想下述情况:低级醇及水进一步占其中60质量%以上、进一步占其中70质量%以上、进一步占其中80质量%以上、进一步占其中90质量%以上、进一步占其中95质量%以上(包括100质量%)。
从能够提高本铌酸化合物对本混合溶剂的分散性乃至溶解性的观点出发,本铌酸化合物分散液优选含有5.0质量%以上的水,进一步优选为其中的8.0质量%以上、其中的9.0质量%以上、其中的10质量%以上。
但是,如果水的量过多,则有可能成膜性恶化,因此上限值优选为95质量份%以下,进一步优选为其中的90质量%以下、其中的85质量%以下。
需要说明的是,上述的水由于在不使后述的除去氟而得到的铌酸化合物含有物干燥的情况下及在胺化合物溶剂中通常也被包含,因此即使不加水,也变得含有水。
本混合溶剂中的“低级醇”是指碳数为5以下的醇,也包含多元醇。例如可列举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油等。但是,并不限于上述这些。
本混合溶剂是以低级醇及水作为主溶剂、且含有伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上即胺化合物溶剂的溶剂。
这里,作为上述胺,可以使用伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上的混合物。从溶解性的观点出发,优选为伯胺、仲胺或季铵化合物或者它们中的2种以上的混合物,其中优选伯胺或季铵化合物或者它们两者的混合物。
作为优选的具体例子,可列举出后述的烷基胺(也包含季烷基铵化合物)、胆碱([(CH3)3NCH2CH2OH]+)、氢氧化胆碱([(CH3)3NCH2CH2OH]+OH-)等。
作为上述烷基胺(包含季烷基铵化合物),可以使用具有1~4个烷基的烷基胺。其中,优选烷基的数目为1、2或4个的烷基胺,其中进一步优选烷基的数目为1或4个的烷基胺。
在具有2~4个烷基的情况下,2~4个烷基可以全部相同,此外,也可以包含不同的烷基。
作为上述烷基胺的烷基,从溶解性的观点出发,优选烷基的碳数为1~6的烷基,进一步优选为其中的4个以下、其中的3个以下、进而其中的2个以下者。
作为上述烷基胺的具体例子,可列举出甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、氢氧化四甲基铵(TMAH)、乙基胺、甲基乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、甲基二乙基胺、二甲基乙基胺、氢氧化四乙基铵(TEAH)、氢氧化四丁基铵(TBAH)、正丙基胺、二正丙基胺、三正丙基胺、异丙基胺、二异丙基胺、三异丙基胺、正丁基胺、二正丁基胺、三正丁基胺、异丁基胺、二异丁基胺、三异丁基胺、叔丁基胺、正戊胺、正己胺等。
其中,从溶解性的方面出发,优选为甲基胺、二甲基胺、氢氧化四甲基铵(TMAH)、乙基胺、甲基乙基胺、二乙基胺及氢氧化四乙基铵(TEAH),其中进一步优选甲基胺、乙基胺、氢氧化四甲基铵(TMAH)、氢氧化四乙基铵(TEAH)。尤其最优选氢氧化四甲基铵(TMAH)。
此外,上述烷基胺可以单独使用它们中的一种,也可以将两种以上组合使用。
另一方面,作为季铵化合物,除了作为上述烷基胺介绍的季烷基铵化合物以外,例如还可以优选列举出氢氧化苄基三甲基铵、氢氧化胆碱等不含有卤素的季铵化合物。
本混合溶剂还可以含有上述主溶剂及胺化合物溶剂以外的溶剂成分(称为“其他的溶剂成分”)。
作为该其他的溶剂成分,可列举出酮、醚、腈等。
<本铌酸化合物分散液中的组成>
在本铌酸化合物分散液中,从提高本铌酸化合物对本混合溶剂的分散性乃至溶解性的观点出发,上述胺化合物溶剂的含量相对于铌(Nb)的含量,以摩尔比计优选为0.50以上,进一步优选为其中的0.60以上、其中的0.80以上、其中的1.0以上。
但是,从成膜时的干燥容易性的观点出发,以该摩尔比计优选为30以下,进一步优选为其中的20以下、其中的10以下。
此时,对于“胺化合物溶剂的含量”,除了来源于胺化合物溶剂的含量以外,还包含来源于本铌酸化合物即后述的前驱体的含量。
在本铌酸化合物分散液中,从有效利用铌的观点出发,铌的含量优选以Nb2O5换算计含有0.1质量%以上的铌,进一步优选以其中的0.5质量%以上、其中的1.0质量%以上的比例含有。另一方面,从分散乃至溶解的观点出发,优选以Nb2O5换算计以40质量%以下的比例含有铌,进一步优选以其中的35质量%以下、其中的30质量%以下的比例含有。
需要说明的是,在本铌酸化合物分散液中,铌乃至铌酸未必以Nb2O5状态存在。以Nb2O5换算计来表示铌乃至铌酸的含量是基于表示Nb浓度时的惯例。
本铌酸化合物分散液中的铌含量可以通过下述重量法来进行测定:对通过使20mL的分散液蒸发干固并在1000℃下烧成4小时而得到的Nb2O5的质量进行测定。
在本铌酸化合物分散液中,上述胺化合物溶剂的含量优选根据铌的含量来适当调整。如果列举出标准,则从分散性的观点出发,优选含有2.0质量%以上,进一步优选以其中的3.0质量%以上、其中的5.0质量%以上的比例含有。另一方面,进一步优选以30质量%以下、其中的20质量%以下的比例含有。
关于本铌酸化合物分散液中的上述胺化合物溶剂的含量,对于伯~叔胺,可以通过己烷萃取及气相色谱质谱分析法(GC-MS)来进行测定,对于季铵化合物,可以通过直接MS法来进行测定。
作为上述GC-MS的装置,可以使用日本电子制JMS-Q1500GC等。此外,作为上述直接MS法的装置,可以使用Thermo Fisher公司制Q-Exactive等。
在本铌酸化合物分散液中,关于低级醇与水的比率,从分散乃至溶解的观点出发,水的含量相对于低级醇的含量100质量份优选为5.5质量份以上,进一步优选为其中的6.0质量份以上、其中的8.0质量份以上、其中的10质量份以上。另一方面,从向树脂的成膜性的观点出发,优选为1000质量份以下。
此外,关于低级醇及水,可以通过气相色谱质谱分析法(GC-MS)来进行测定,可以使用日本电子制JMS-Q1500GC等。
在本铌酸化合物分散液中,优选低级醇占上述铌酸化合物来源成分、上述胺化合物溶剂来源成分及水以外的含有成分(称为“剩余部分”)的70质量%以上。
通过低级醇占该剩余部分的70质量%以上,能够提高分散性或溶解性或这两者。
从所述观点出发,更进一步优选低级醇占该剩余部分的80质量%以上,进一步优选低级醇占其中的90质量%以上、其中的95质量%以上(包括100质量%)。
需要说明的是,上述“铌酸化合物来源成分”是指本铌酸化合物、及本铌酸化合物溶解于本混合溶剂中发生变化而得到的成分、例如铌酸的离子、铵离子等。
此外,“来源于胺化合物溶剂的成分”除了本胺化合物溶剂以外,还指本胺化合物溶剂与本铌酸化合物等发生反应而变化得到的成分。
对于该剩余部分,除了包含低级醇以外的有机溶剂(例如丙酮等)以外,还有可能包含各种添加剂。
本铌酸化合物分散液中的“铌酸化合物来源成分”的含量可以通过下述方式进行测定(重量法):通过进行蒸发干固并在1000℃下烧成4小时来生成Nb2O5,由其质量算出分散液中所含的“铌酸化合物来源成分”。
另一方面,关于“来源于胺化合物溶剂的成分”的含量,对于伯~叔胺,可以通过己烷萃取及气相色谱质谱分析法(GC-MS)来进行测定,对于季铵化合物,可以通过直接MS法来进行测定。
本铌酸化合物分散液的特征之一在于,也可以实质上不含稳定化剂或有机酸等挥发温度为200℃以上的有机物以及卤族元素。
这里,所谓“实质上不含挥发温度为200℃以上的有机物以及卤族元素”是指不有意含有它们的含义,除了无意中包含的情况即不可避免地作为杂质被包含的情况以外未被包含的含义。
上述“稳定化剂”是指日本特开2018-127392号公报中列举的胺盐系阳离子型表面活性剂、季铵化合物盐系阳离子型表面活性剂等。但是,并不限于上述这些。
作为上述胺盐系阳离子型表面活性剂,例如可列举出十八烷基胺、氧乙烯基十二烷基胺、聚氧乙烯基十二烷基胺等。
作为上述季铵化合物盐系阳离子型表面活性剂,例如可列举出二烷基二甲基氯化铵、烷基三甲基氯化铵、烷基二甲基苄基氯化铵等。
上述“有机酸”可列举出专利文献1中记载的单羧酸、二羧酸、羟基羧酸等。
例如,作为上述单羧酸,可列举出甲酸、醋酸、丙酸、正丁酸、戊酸等,作为上述二羧酸,可列举出草酸、琥珀酸、马来酸、丙二酸、富马酸、戊二酸等,作为上述羟基羧酸,可列举出柠檬酸、乙醇酸、乳酸、酒石酸、苹果酸等。
但是,并不将有机酸限定于上述这些。
不含挥发温度为200℃以上的有机物这一事项可以通过离子色谱法、液相色谱法、气相色谱法等来进行测定。
此外,不含卤族元素这一事项可以通过ICP发光分光分析法(高频电感耦合等离子体发光分光分析法、ICP-OES/ICP-AES)及离子色谱法等来进行测定。
<本铌酸化合物分散液的性状>
本铌酸化合物分散液可以是由本铌酸化合物形成的胶体粒子分散并悬浮于本混合溶剂中的状态即溶胶的状态,也可以是本铌酸化合物溶解于本混合溶剂中而呈透明的液体的状态。
此外,在由本铌酸化合物形成的胶体粒子分散并悬浮于本混合溶剂中的状态的情况下,也可以是该胶体粒子的一部分溶解于本混合溶剂中。
(光线透射率)
本铌酸化合物分散液是波长400nm下的光线透射率超过65%的分散液,其中还优选为70%以上者,进一步优选为其中的80%以上、其中的90%以上(包括100%)者。
如上所述,本铌酸化合物分散液由于铌酸化合物分散乃至溶解于本混合溶剂中,因此该光线透射率超过65%。
(HSP)
在本铌酸化合物分散液中,从提高本铌酸化合物对本混合溶剂的溶解性的观点出发,关于铌酸化合物来源成分、胺化合物溶剂来源成分及水以外的剩余部分例如低级醇及其他的混合溶剂成分的HSP值,优选为:
dD(分散项)≤16.0、dP(极性项)=8.5~11.5、dH(氢键项)≥16.0。
从所述观点出发,dD(分散项)进一步优选为15.8以下,其中进一步优选为15.5以下。
dP(极性项)进一步优选为8.0以上或11.0以下,其中进一步优选为8.5以上或10.5以下。
dH(氢键项)进一步优选为18.5以上,其中进一步优选为19.0以上。
需要说明的是,HSP值(汉森溶解度参数)是表示某种物质在其它某种物质中溶解多少这一溶解性的指标。
HSP是将由希尔德布兰德(Hildebrand)导入的溶解度参数分割成分散项δD、极性项δP、氢键项δH这3个成分,并在三维空间中进行表示。分散项δD表示由分散力产生的效果,极性项δP表示由偶极子间力产生的效果,氢键项δH表示由氢键力产生的效果,记载为:
dD(分散项)=δD:来源于分子间的分散力的能量
dP(极性项)=δP:来源于分子间的极性力的能量
dH(氢键项)=δH:来源于分子间的氢键力的能量。
(这里,各自的单位为MPa0.5。)
上述分散项反映了由范德华力产生的作用,上述极性项反映了由偶极矩产生的作用,上述氢键项反映了由水、醇等产生的作用。而且,基于HSP得到的矢量类似的物质彼此可以判断为溶解性高,矢量的类似度可通过汉森溶解度参数的距离(HSP距离)来判断。
此外,汉森的溶解度参数不仅是溶解性的判断的指标,还可成为某种物质在其它某种物质中容易存在到什么程度即分散性良好到什么程度的判断的指标。
在本发明中HSP[δD、δP、δH]例如可以通过使用电脑软件Hansen SolubilityParameters in Practice(HSPiP),由其化学结构简便地进行推算。具体而言,通过安装于HSPiP中的Y-MB法由化学结构求出。此外,在化学结构未知的情况下,由使用了多种溶剂的溶解测试的结果通过安装于HSPiP中的球体(sphere)法来求出。
低级醇与其他的混合溶剂成分的混合成分的HSP可以根据混合比率(体积比率)如下那样地求出。
[dDm,dPm,dHm]=[(a*dD1+b*dD2),(a*dP1+b*dP2),(a*dH1+b*dH2)]/(a+b)
混合比率以体积进行计算。
(由“用于初学者的HSP(https://pirika.com/HSP/JP/Examples/Docs/4Beginner.htm)”引用。)
(密合性)
本铌酸化合物分散液可以设定为如下那样作为涂敷液进行涂布时在以下所示的密合性评价中被评价为“合格”的溶液。
<密合性评价>
将铌酸化合物分散液使用旋转涂布机在钠玻璃基材上进行1次涂布,将该带涂布膜的钠玻璃基材在200℃×3小时的条件下进行烧成后,冷却至25℃,在上述涂布膜的表面粘贴JIS Z 1522:2009“玻璃纸胶带”中记载的玻璃纸胶带24mm×15m,将胶带的表面用指尖摩擦3次后,在1分钟以内抓住胶带的端并以60°±10°的角度用0.5~1.0秒使胶带剥离时,将涂布膜表面光滑并且完全没有剥离者评价为合格。
<本铌酸化合物分散液的制造方法>
接下来,对本铌酸化合物分散液的优选的制造方法(称为“本制造方法”)进行说明。
作为本制造方法的一个例子,可列举出下述制造方法:将具有铌酸和铵离子的化合物即铌酸化合物(称为“前驱体”)、低级醇乃至水和上述胺化合物溶剂进行混合而得到前驱体分散或溶解而成的铌酸化合物分散液(称为“分散工序”)。但是,本铌酸化合物分散液的制造方法并不限于这样的制造方法。
本制造方法只要具备上述工序,则可以适当追加其他的工序或者其他的处理。
通过本制造方法得到的铌酸化合物分散液最终成为铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于含有低级醇乃至水和上述胺化合物溶剂的混合溶剂中而成的分散液。
(前驱体)
从对本混合溶剂的分散性乃至溶解性高的观点出发,上述前驱体优选为具有铌酸和铵离子的化合物,铵离子含量相对于铌(Nb)含量的摩尔比(NH4 +/Nb)优选为0.50以上,还优选为其中的0.55以上、其中的0.58以上、其中的0.60以上。另一方面,从不阻碍胺化合物溶剂的效果的观点出发,优选为20以下,进一步优选为其中的10以下。
需要说明的是,前驱体中的铵离子(NH4 +)的含量可以通过与上述本铌酸化合物中的情况同样的方法进行测定。但是,在获知前驱体不含伯~叔胺及季铵化合物的情况下,可以仅通过凯氏定氮法来进行测定。
(前驱体的制造方法)
作为上述前驱体的制造方法,可以将氟化铌水溶液添加到氨水溶液中而得到含铌沉淀物(称为“逆中和工序”),从该含铌沉淀物中除去氟而得到铌酸化合物含有物即上述前驱体。但是,并不将上述前驱体的制造方法限于该制造方法。
上述前驱体的制造方法只要具备上述工序,则可以适当追加其他的工序或者其他的处理。
[逆中和工序]
在逆中和工序中,优选将氟化铌水溶液添加到规定浓度的氨水溶液中而得到含铌沉淀物。即,优选进行逆中和。
优选的是,不是进行将氨水溶液添加到氟化铌水溶液中进行中和的正中和,而是进行将氟化铌水溶液添加到氨水溶中进行中和的逆中和。
据推测:通过进行逆中和,铌酸的结构成为容易溶于水中的结构。
氟化铌水溶液可以通过使铌乃至铌氧化物与氢氟酸(HF)反应而制成氟化铌(H2NbF7),将其溶解于水中来制作。
而且,该氟化铌水溶液优选按照除了含有水(例如纯水)以外还以Nb2O5换算计含有1~100g/L的铌的方式来制备。此时,如果铌浓度为1g/L以上,则成为容易溶于水中的铌酸化合物,因此氟化铌水溶液的铌浓度更优选以Nb2O5换算计为1g/L以上,在考虑生产率的情况下,进一步优选为其中的10g/L以上、其中的20g/L以上。另一方面,如果铌浓度为100g/L以下,则成为容易溶于水中的铌酸化合物,因此为了更可靠地合成容易溶于水中的铌酸化合物,更优选为90g/L以下,进一步优选为其中的80g/L以下、其中的70g/L以下。
从使铌乃至铌氧化物完全溶解的观点出发,氟化铌水溶液的pH优选为2以下,进一步优选为其中的1以下。
另一方面,上述氨水溶液优选氨浓度为5.0~30质量%。
通过将用于逆中和的氨水溶液的氨浓度设定为5.0质量%以上,能够消除Nb溶解残留,使铌乃至铌酸完全溶于水中。另一方面,如果氨水溶液的氨浓度为30质量%以下,则为氨的饱和水溶液附近,因此是优选的。
从所述观点出发,氨水溶液的氨浓度优选为5.0质量%以上,进一步优选为其中的10质量%以上、其中的15质量%以上、其中的20质量%以上、其中的25质量%以上。另一方面,优选为30质量%以下,进一步优选为其中的29质量%以下、其中的28质量%以下。
在逆中和工序中,优选将氟化铌水溶液相对于氨水溶液的添加量(NH3/Nb2O5摩尔比)设定为95~300,进一步优选设定为其中的100以上或200以下、其中的110以上或150以下。
氟化铌水溶液及氨水溶液都为常温即可。
在逆中和工序中,将上述氟化铌水溶液添加到上述氨水溶液中时,优选在1分钟以内进行中和反应。即,优选的是,不是花费时间慢慢地添加上述氟化铌水溶液,而是例如一口气投入等以1分钟以内的时间投入来进行中和反应。
此时,上述氟化铌水溶液的添加时间优选设定为1分钟以内,进一步优选设定为其中的30秒以内、其中的10秒以内。
[F洗涤工序]
由于在上述中和反应中得到的溶液即含铌沉淀物中存在氟化铵等氟化合物作为杂质,因此优选将它们除去来得到铌酸化合物含有物。
氟化合物的除去方法是任意的。例如,除了利用使用了氨水或纯水的反渗透过滤、超滤、精密过滤等使用了膜的过滤的方法以外,还可以采用离心分离、其他公知的方法。
F洗涤工序只要在常温下进行即可,不特别需要各自的温度调整。
接着,在上述工序中除去氟而得到的铌酸化合物含有物也可以根据需要进行干燥。此时的干燥方法只要适当采用公知的干燥方法即可。
但是,如果将水分完全除去,则有可能铌酸化合物的结构乃至性质发生变化,因此优选使水分残留。从这个意义上来说,优选在离心分离后不进行干燥。
(分散工序)
在分散工序中,如上所述,只要将上述铌酸化合物(前驱体)、作为主溶剂的低级醇乃至水和上述胺化合物溶剂进行混合,得到铌酸化合物分散或溶解而成的铌酸化合物分散液即可。
此时,并不特别限定将上述前驱体、上述主溶剂与上述胺化合物溶剂进行混合的顺序。
例如,也可以如下操作:将上述前驱体添加到以低级醇乃至水作为主溶剂的溶剂中来制成浆料,在该浆料中添加上述胺化合物溶剂并使其分散或溶解来得到铌酸化合物分散液。
此外,也可以如下操作:在以低级醇乃至水作为主溶剂、并向其中加入了上述胺化合物溶剂的混合溶剂中添加上述前驱体并使其分散或溶解来得到铌酸化合物分散液。
需要说明的是,“以低级醇乃至水作为主溶剂”是指包含仅以低级醇作为主溶剂的情况和以低级醇及水作为主溶剂的情况的含义。
但是,分散工序并不限于这些方法。
其中,优选的是,仅由低级醇来制备溶剂、或将水与低级醇混合来制备溶剂,在该溶剂中加入前驱体,根据需要进行搅拌来得到浆料,在该浆料中加入上述胺化合物溶剂来制备铌酸化合物分散液。
此时,如上所述,即使是在仅以低级醇作为溶剂的情况下,通过铌化合物所含有的水分,也成为包含水和醇的主溶剂。此外,需要说明的是,胺化合物溶剂也经常含有水。
像这样操作得到的铌酸化合物分散液成为铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有上述胺化合物溶剂的混合溶剂中而成的分散液。
此外,在除去氟而得到的铌酸化合物含有物及胺化合物溶剂含有水的情况下,该水也相当于铌酸化合物分散液的混合溶剂中的水。
作为上述胺化合物溶剂的胺,如上所述可以使用伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上的混合物。
其中,从溶解性的观点出发,优选为伯胺、仲胺或季铵化合物或者它们中的2种以上的混合物,其中还优选伯胺或季铵化合物或者它们两者的混合物。
具体而言,可优选例示出烷基胺(也包含季烷基铵化合物)、胆碱([(CH3)3NCH2CH2OH]+)、氢氧化胆碱([(CH3)3NCH2CH2OH]+OH-)等。
作为上述烷基胺(包含季烷基铵化合物),可以使用具有1~4个烷基的烷基胺。其中,优选烷基的数目为1、2或4个的烷基胺,其中进一步优选烷基的数目为1或4个的烷基胺。
在具有2~4个烷基的情况下,2~4个烷基可以全部相同,此外,也可以包含不同的烷基。
作为上述烷基胺的烷基,从溶解性的观点出发,优选烷基的碳数为1~6的烷基,进一步优选其中的4个以下、其中的3个以下、进而其中的2个以下者。
作为上述烷基胺的具体例子,可列举出甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、氢氧化四甲基铵(TMAH)、乙基胺、甲基乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、甲基二乙基胺、二甲基乙基胺、氢氧化四乙基铵(TEAH)、氢氧化四丁基铵(TBAH)、正丙基胺、二正丙基胺、三正丙基胺、异丙基胺、二异丙基胺、三异丙基胺、正丁基胺、二正丁基胺、三正丁基胺、异丁基胺、二异丁基胺、三异丁基胺及叔丁基胺、正戊胺、正己胺等。
其中,从溶解性的方面出发,优选为甲基胺、二甲基胺、氢氧化四甲基铵(TMAH)、乙基胺、甲基乙基胺、二乙基胺、氢氧化四乙基铵(TEAH),其中进一步优选甲基胺、乙基胺、氢氧化四甲基铵(TMAH)、氢氧化四乙基铵(TEAH)。尤其最优选氢氧化四甲基铵(TMAH)。
另一方面,作为季铵化合物,除了作为上述烷基胺介绍的季烷基铵化合物以外,例如还可以优选列举出氢氧化苄基三甲基铵、氢氧化胆碱等不含有卤素的季铵化合物。
在将水与低级醇进行混合来制备主溶剂时,关于低级醇与水的混合比率,从分散性的观点出发,优选按照水的含量相对于低级醇的含量100质量份成为5.5质量份以上的方式进行混合,进一步优选按照成为其中的6.0质量份以上、其中的8.0质量份以上、其中的10质量份以上的方式进行混合。另一方面,从向树脂的成膜性的观点出发,优选按照成为1000质量份以下的方式进行混合。
<本铌酸分散液的用途>
本铌酸分散液例如可以作为由玻璃、树脂、金属板、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物等制成的建材、车用构件、电子设备框体、半导体材料、膜、颜料、催化剂等上的涂敷液来利用。但是,本铌酸分散液的用途并不限于该涂敷液。
<语句的说明>
当在本说明书中表达为“X~Y”(X、Y为任意数字)的情况下,只要没有特别说明,则包含“X以上且Y以下”的含义,并且也包含“优选大于X”或“优选小于Y”的含义。
此外,在表达为“X以上”(X为任意数字)或“Y以下”(Y为任意数字)的情况下,也包含“优选大于X”或“优选低于Y”的主旨的意图。
实施例
对于本发明,通过以下的实施例进一步进行说明。但是,以下的实施例并不限定本发明。
(实施例1)
通过使五氧化铌100g溶解于55质量%氢氟酸水溶液200g中,添加1830mL离子交换水,从而得到以Nb2O5换算计含有50g/L的铌(Nb2O5=4.69质量%)的氟化铌水溶液。
将该氟化铌水溶液400mL用低于1分钟的时间添加到1L氨水(NH3浓度为25质量%)中而得到反应液(pH11)。该反应液为铌酸化合物水合物的浆料、换言之为含铌沉淀物的浆料。
接着,将上述反应液使用离心分离机进行倾滤,洗涤至上清液的自由氟量达到100mg/L以下为止,得到除去了氟的铌酸化合物含有物(前驱体含有物)。
该铌酸化合物含有物(前驱体含有物)的水分量为35.3质量%。
在该铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中,铵离子含量相对于铌(Nb)含量的摩尔比(NH4 +/Nb)为0.8。
此时,关于上述Nb含量,通过将上述铌酸化合物含有物的一部分在110℃下干燥24小时后,在1000℃下烧成4小时来生成Nb2O5,由该质量算出铌酸化合物中所含的Nb2O5浓度,由该Nb2O5浓度算出Nb含量。
此外,对于上述氨离子含量,通过凯氏定氮法进行测定。
在上述除去了氟的铌酸化合物含有物(前驱体含有物)13.2g中添加乙醇(水分量为0.5质量%)48.4g并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为6.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(胺化合物溶剂即TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%、表1的“胺化合物溶剂含有物”)8.4g并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料。将该浆料搅拌24小时来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为13.0质量%。
由于在上述氢氧化四甲基铵5水合物及铌酸化合物含有物中包含水,因此实施例1中得到的铌酸化合物分散液(样品)是铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有作为胺化合物溶剂的氢氧化四甲基铵的混合溶剂中而成的铌酸化合物分散液。
(实施例2)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以11.3:13.1的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为4.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为50.1质量%。
(实施例3)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以26.3:29.1的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使甲基胺浓度成为10.0质量%的方式添加甲基胺水溶液(甲基胺浓度为40质量%、水分量为60质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为51.6质量%。
(实施例4)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%)48.4g并进行搅拌,而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%)40.8g并进行搅拌,之后按照使氢氧化四乙基铵浓度成为8.0质量%的方式添加氢氧化四乙基铵5水合物(TEAH浓度为35质量%、水分量为65质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为21.8质量%。
(实施例5)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以42.4:24.7的质量比例含有异丁醇(水分量为1.0质量%)和甲醇(水分量为0.2质量%)的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为7.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为14.1质量%。
与实施例1同样地,由于在上述氢氧化四甲基铵5水合物及铌酸化合物含有物中包含水,因此实施例5中得到的铌酸化合物分散液(样品)是铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有作为胺化合物溶剂的氢氧化四甲基铵的混合溶剂中而成的铌酸化合物分散液。
(实施例6)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇,而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以34.6:5.6:29.0的质量比例含有异丁醇(水分量为1.0质量%)、乙二醇(水分量为0.5质量%)和甲醇(水分量为0.2质量%)的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为5.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为12.1质量%。
与实施例1同样地,由于在上述氢氧化四甲基铵5水合物及铌酸化合物含有物中包含水,因此实施例6中得到的铌酸化合物分散液(样品)是铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有作为胺化合物溶剂的氢氧化四甲基铵的混合溶剂中而成的铌酸化合物分散液。
(实施例7)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以21.4:39.7的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使二甲基胺浓度成为10.0质量%的方式添加二甲基胺水溶液(二甲基胺浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为56.5质量%。
(实施例8)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以5.7:7.7的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为15.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有30质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为42.7质量%。
(实施例9)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以49.0:4.7:14.0的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)、丙酮(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为0.7质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算含有1.0质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为8.5质量%。
(比较例1)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇,而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加甲基乙基甲酮(水分量为1质量%)并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为5.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物含有液(样品)。该铌酸化合物含有液(样品)中的水的含量为12.4质量%。
(比较例2)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加丙酮(水分量为1质量%)并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为5.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物含有液(样品)。该铌酸化合物含有液(样品)中的水的含量为12.0质量%。
(比较例3)
在实施例1中,在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%)52.6g并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为3.0质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有10质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物含有液(样品)。该铌酸化合物含有液(样品)中的水的含量为10.0质量%。
(比较例4)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以48.0:1.7:18.0的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)、丙酮(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为0.7质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有1.0质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为4.3质量%。
(比较例5)
在实施例1中,代替在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加乙醇(水分量为0.5质量%),而是在铌酸化合物含有物(前驱体含有物)中添加以32.0:4.7:31.0的质量比例含有乙醇(水分量为0.5质量%)、丙酮(水分量为0.5质量%)和纯水的溶剂并进行搅拌,之后按照使氢氧化四甲基铵浓度成为0.7质量%的方式添加氢氧化四甲基铵5水合物(TMAH浓度为50质量%、水分量为50质量%)并进行搅拌,制备以Nb2O5换算计含有1.0质量%铌的浆料,除此以外,与实施例1同样地操作来得到铌酸化合物分散液(样品)。该铌酸化合物分散液(样品)中的水的含量为8.5质量%。
对于实施例及比较例中使用的前驱体含有物、低级醇等、纯水、胺化合物溶剂含有物的使用量、纯分、水分等及所得到的铌酸化合物分散液(“Nb酸水溶液”)的水含量,示于表1中。
此外,对于实施例及比较例中得到的铌酸化合物含有液(样品),算出水含量、胺化合物溶剂与Nb的摩尔比、剩余部分的低级醇所占的比例。将其结果示于表2中。
需要说明的是,实施例1~9及比较例1~5中得到的铌酸化合物含有液(样品)中的铌酸化合物与各铌酸化合物含有物(前驱体含有物)同样地,铵离子含量相对于铌(Nb)含量的摩尔比(NH4 +/Nb)都为0.8。
[表1]
*1 IBA:异丁醇(别名2-甲基-1-丙醇)
*2 EG:乙二醇(别名乙烷-1,2-二醇)
*3 (MEK):甲基乙基甲酮(别名2-丁酮)<不是低级醇>
*4 (丙酮):别名2-丙酮<不是低级醇>
*5 纯水:以纯水添加者为对象(前驱体含有物、低级醇、胺化合物溶剂含有物中的水分除外)
需要说明的是,在表1中分别示出了IBA*1:异丁醇(别名2-甲基-1-丙醇)、EG*2:乙二醇(别名1.2-乙二醇)、(MEK)*3:甲基乙基甲酮(别名2-丁酮)《不是低级醇》、(丙酮)*4:别名2-丙酮《不是低级醇》、纯水*5:以纯水添加者为对象(前驱体含有物、低级醇等、胺化合物溶剂含有物中的水分除外)。
<透射率测定>
利用分光光度计来测定实施例1~9中得到的铌酸化合物分散液(样品)或比较例1~5中得到的铌酸化合物含有液(样品)的透射率。
=透射率测定条件=
·装置:UH4150形分光光度计
·测定模式:波长扫描
·数据模式:%T(透射)
·测定波长范围:200~2600nm
·扫描速度:600nm/分钟
·采样间隔:2nm
由测定得到的透射率算出波长400nm下的光线透射率,示于表2中。
<HSP值(汉森溶解度参数)>
使用电脑软件Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP),通过Y-MB法算出实施例1~9中得到的铌酸化合物分散液(样品)或比较例1~5中得到的铌酸化合物含有液(样品)中所含的溶剂的HSP值,示于表2中。
<密合性评价>
将实施例1~9中得到的铌酸化合物分散液(样品)或比较例1~5中得到的铌酸化合物含有液(样品)使用旋转涂布机在钠玻璃基材上进行1次涂布。将该带涂布膜的钠玻璃基材在大气中200℃×3小时的条件下进行烧成,冷却至25℃。在上述涂布膜的表面粘贴JISZ 1522:2009中记载的玻璃纸胶带24mm×15m(NICHIBAN株式会社制、制品名CT-24、厚度为0.053mm)。然后,为了使胶带与涂布膜正确接触,将胶带的表面用指尖结实地摩擦3次后,在1分钟以内抓住胶带的端并以60°±10°的角度用0.5~1.0秒使胶带剥离。
将涂布膜表面光滑并且完全没有剥离的样品评价为“合格(○)”,将一部分剥离或者膜不均匀的样品评价为“不合格(×)”,示于表2中。
此外,无法浆料化或溶液化、无法评价的样品设定为无法评价(-)。
[表2]
*1:由于铌酸化合物含有液分离成2相,因此无法测定400nm光线透射率
*2:无法分散,不能浆料化
需要说明的是,关于比较例1及2的样品,由于铌酸化合物含有液分离成2相,因此无法测定波长400nm下的光线透射率。
关于比较例5,由于分散性差,不能浆料化,因此无法测定波长400nm下的光线透射率。
(考察)
实施例1~9中得到的铌酸化合物分散液(样品)由于原料及制造方法,因此实质上不含挥发温度为200℃以上的有机物以及卤族元素。
由上述实施例和比较例的结果以及迄今为止本发明的发明者所进行的试验结果可知:通过以低级醇及水作为主溶剂,并添加伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上的混合物即上述的胺化合物溶剂,从而能够提高铌酸化合物的分散性乃至溶解性,能够得到铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解而成的铌酸化合物分散液。
此外,关于铌酸化合物分散液中的水的含量,确认到下述结果:如果实施例中的水的含量为8.5质量%以上,则与水的含量为4.3质量%的比较例4相比,分散性乃至溶解性优选。因而可知:从提高铌酸化合物的分散性乃至溶解性的观点出发,优选按照使铌酸化合物分散液中的水的含量成为5.0质量%以上的方式来调整水量。
此外,关于上述胺化合物溶剂的含量,确认到下述结果:如果实施例中的上述胺化合物溶剂的含量相对于铌(Nb)的含量的比率为0.73以上,则与该比率为0.44的比较例3相比,铌酸化合物的分散性乃至溶解性优选。因而还可知:从提高铌酸化合物的分散性乃至溶解性的观点出发,优选按照使上述胺化合物溶剂的含量相对于铌(Nb)的含量以摩尔比计成为0.50以上的方式进行调整。
此外,关于低级醇的比例,确认到下述结果:如果实施例中的低级醇的比例为77.8质量%,则与该比例为50.8质量%的比较例5相比,铌酸化合物的分散性乃至溶解性优选。因而还可知:从提高铌酸化合物的分散性乃至溶解性的观点出发,优选按照使低级醇占上述铌酸化合物来源成分、上述胺化合物溶剂来源成分及水以外的含有成分的70质量%以上的方式进行调整。
Claims (6)
1.一种铌酸化合物分散液,其特征在于,其是铌酸化合物的一部分或全部分散或溶解于以低级醇及水作为主溶剂、且含有伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上的混合溶剂中而成的铌酸化合物分散液,将伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上也称为“胺化合物溶剂”,
所述铌酸化合物分散液含有5.0质量%以上的水,
所述胺化合物溶剂的含量相对于铌Nb的含量以摩尔比计为0.50以上,
所述低级醇占来源于所述铌酸化合物的成分、来源于所述胺化合物溶剂的成分及水以外的含有成分即称为“剩余部分”的70质量%以上。
2.根据权利要求1所述的铌酸化合物分散液,其特征在于,以Nb2O5换算计含有0.1~40质量%的铌。
3.根据权利要求1或2所述的铌酸化合物分散液,其特征在于,波长400nm下的光线透射率为65%以上。
4.一种铌酸化合物分散液的制造方法,其特征在于,将具有铌酸和铵离子的化合物即铌酸化合物、低级醇乃至水、和伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上进行混合,所述铌酸化合物称为“前驱体”,将伯胺、仲胺、叔胺或季铵化合物或者它们中的2种以上也称为“胺化合物溶剂”。
5.根据权利要求4所述的铌酸化合物分散液的制造方法,其特征在于,所述前驱体中,铵离子含量相对于Nb含量的摩尔比(NH4 +/Nb)为0.50以上。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的铌酸化合物分散液,其在以下所示的密合性评价中被评价为合格,
<密合性评价>
将铌酸化合物分散液使用旋转涂布机在钠玻璃基材上进行1次涂布,将该带涂布膜的钠玻璃基材在200℃×3小时的条件下进行烧成后,冷却至25℃,在所述涂布膜的表面依据JIS Z 1522:2009粘贴玻璃纸胶带24mm×15m,将胶带的表面用指尖摩擦3次后,在1分钟以内抓住胶带的端并以60°±10°的角度用0.5~1.0秒使胶带剥离时,将涂布膜表面光滑并且完全没有剥离者评价为“合格”。
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