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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft ein organisch modifiziertes Schichtsilikat und
ein Verfahren zur Herstellung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
ebenso wie eine Harzzusammensetzung, die das organisch modifizierte
Schichtsilikat enthält.
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Stand der Technik
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Wenn
anisotrope, anorganische feine Teilchen wie Schichtsilikat mit einem
großen Längenverhältnis einer Oberflächenbehandlung
mit einem Oberflächenbehandlungsmittel oder dgl. unterworfen
und zu einem thermoplastischen Harz gegeben werden, ermöglicht
die Verwendung der Anisotropie der erhaltenen Zusammensetzung den
Erhalt des thermoplastischen Harzes mit Funktionen wie mechanischer
Festigkeit und Wärmeresistenz, und solche Zusammensetzungen
werden als Viskositätseinstellmittel für Kosmetika,
Beschichtungszusammensetzungen, Öle und Fette und dgl.
verwendet.
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Für
solche organisch modifizierten Schichtsilikate werden solche, worin
quaternäre Ammoniumionen zwischen Schichten davon eingeführt
sind, hauptsächlich verwendet. Als Schichtsilikat wird
ein frei expandierbares Schichtsilikat, in das organische Moleküle
mit einem hohen Molekulargewicht leicht eingefügt werden können,
verwendet (siehe Patentliteratur 1). Der Grund liegt darin, dass
das frei expandierbare Schichtsilikat eine Eigenschaft aufweist,
dass es in Wasser Wassermoleküle in seine Schichten einfügt,
um einen Raum zwischen den Schichten davon aufzuweiten und in im
Wesentlichen eine Schicht zu dissoziieren, was eine grundsätzliche
Einheit von Silikatteilchen ist, und somit werden organische Moleküle
mit einem hohen Molekulargewicht leicht zwischen den Schichten interkaliert.
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Wenn
das expandierbare Schichtsilikat organisch modifiziert ist und das
expandierbare Schichtsilikat selbst nicht gleichmäßig
in einem Lösungsmittel wie Wasser dispergiert ist, wird
eine große Menge an Teilchenaggregaten mit hoher Dichte
durch Reaktion mit organischen Kationen gebildet. Daher gibt es
das Problem, dass Salze, die als Nebenprodukte erzeugt werden, nicht
effizient durch Waschen entfernt werden können. Wenn eine
Schichsilikat-Dispersionslösung getrocknet und dann in
eine Matrix wie einem thermoplastischen Harz gegeben wird, kann
die Dispersionsgröße von gebildeten Teilchenaggregaten
nicht vermindert werden und ein gleichmäßiger
Dispersionszustand kann nicht erzielt werden, was zum Abbau der
Effizienz der mechanischen physikalischen und Gassperreigenschaften
führt.
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Konventionell
wurden die physikalischen Eigenschaften von organisch modifiziertem
Schichtsilikat wie mechanische Festigkeit, Gassperreigenschaft und
Dimensionsstabilität stark durch Dispergieren des Silikates verbessert,
sodass es eine Dicke und eine Größe aufweist,
die möglichst eng bei denen einer Schicht liegen. Jedoch
ist es notwendig, die Art des Oberflächenbehandlungsmittels
und die Art des verwendeten Schichtsilikates in Abhängigkeit
von der Art des verwendeten Harzes zu ändern, in dem das
organisch modifizierte Schichtsilikat dispergiert ist, ebenso wie
in Abhängigkeit von den gewünschten physikalischen
Eigenschaften. Es gibt unbegrenzte Kombinationen eines Oberflächenbehandlungsmittels
und eines Schichtsilikates, und das organisch modifizierte Schichtsilikat
hat bisher noch kein Niveau erreicht, bei dem es vollständig
in eine Schicht nach der anderen dispergiert ist. Wenn jedoch das
organisch modifizierte Schichtsilikat nur in eine Schicht nach der
anderen dispergiert ist, können die physikalischen Eigenschaften
davon nachteilig abgebaut werden. Es wird überlegt, dass
eine optimale Dicke und eine optimale Größe bei
der praktischen Verwendung existiert, jedoch wurde dieser Punkt
in der Vergangenheit nicht ausreichend untersucht.
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Um
das Problem zu lösen, wird zum Beispiel ein Verfahren vorgeschlagen,
bei dem ein expandierbares Schichtsilikat gefriergetrocknet wird,
unter Aufrechterhaltung eines dispergierten Zustandes bei der Suspension,
das fein dispergierte Schichtsilikat wird einer Plasmabehandlung
unterworfen, zur Reaktion mit einer organischen Verbindung in dem
Ausmaß einer Schichtoberfläche und Oberflächen
der Zwischenschichten, um hierdurch die Sekundäraggregation
des expandierbaren Schichtsilikates zu verhindern (siehe Patentliteratur 2).
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Jedoch
hat das vorgeschlagene Verfahren ebenfalls einen Nachteil dahingehend,
dass dann, wenn ein Schichtsilikat, dessen Oberfläche nicht
mit einer organischen Verbindung behandelt ist, in Wasser suspendiert wird,
es unmöglich wird, einen dispergierten Zustand aufrecht
zu erhalten, bei dem Schichten vollständig voneinander
getrennt sind, selbst wenn es gefroren oder getrocknet ist.
- Patentliteratur
1: japanische Patentanmeldung JP A 2004-91262
- Patentliteratur 2: japanisches Patent ( JP B) 2636204
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Offenbarung der Erfindung
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Ein
Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein organisch modifiziertes Schichtsilikat
anzugeben, das die Aggregation des organisch modifizierten Schichtsilikates
verhindern kann, die verursacht wird, wenn expandierbares Silikat
organisch modifiziert wird, ebenso wie die Dispersionsgröße
von Teilchenaggregaten vermindern kann, die verursacht wird, wenn
das organisch modifizierte Schichtsilikat zu einem thermoplastischen
Harz oder dgl. gegeben wird, ein Verfahren zur Erzeugung eines organisch
modifizierten Schichtsilikates und einer Harzzusammensetzung anzugeben,
die das organisch modifizierte Schichtsilikat enthält,
dessen mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, optische
Transparenz und Gassperreigenschaft gut ausgewogen verbessert sind.
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Die
Mittel zur Lösung der Probleme sind die folgenden:
- (1) Organisch modifiziertes Schichtsilikat,
umfassend ein Laminat, dass sich aus 3 bis 60 Schichten aus Silikat
zusammensetzt, das mit einem Oberflächenbehandlungsmittel
in einem dispergierten Zustand behandelt ist, worin das Laminat
eine Dicke von 10 bis 120 nm aufweist und ein Zwischenschichtabstand
der Schichten des oberflächenbehandelten Silikates, das
das Laminat ausmacht, 1,5 bis 4,0 nm ist.
- (2) Organisch modifiziertes Schichtsilikat gemäß Punkt
(1), worin der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Laminates
in einem dispergierten Zustand 0,01 bis 30 μm ist.
- (3) Organisch modifiziertes Schichtsilikat nach einem der Punkte
(1) und (2), worin das organisch modifizierte Schichtsilikat erhalten
ist durch Dispergieren eines Schichtsilikates in einem Lösungsmittel,
zur Herstellung einer Dispersionslösung, Zugabe eines Oberflächenbehandlungsmittel
zu der Dispersionslösung, bis der pH der Dispersionslösung
5 bis 7 erreicht, unter Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung,
Filtrieren der Schichtsilikat-Dispersionslösung unter Erhalt
eines organisch modifizierten Schichtsilikates, und Waschen des
organisch modifizierten Schichtsilikates.
- (4) Organisch modifiziertes Schichtsilikat nach einem der Punkte
(1) bis (3), worin das Oberflächenbehandlungsmittel eines
aus einer Organophosphoniumverbindung und einer Organoimidazoliumverbindung
ist.
- (5) Verfahren zur Herstellung eines organisch modifizierten
Schichtsilikates, umfassend das Dispergieren eines Schichtsilikates
in einem Lösungsmittel, zur Herstellung einer Dispersionslösung,
Zugabe eines Oberflächenbehandlungsmittels zu der Dispersionslösung,
bis der pH der Dispersionslösung 5 bis 7 erreicht, unter
Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung,
Filtrieren der Schichtsilikat-Dispersionslösung, unter
Erhalt eines organisch modifizierten Schichtsilikates, und Waschen
des organisch modifizierten Schichtsilikates.
- (6) Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
gemäß Punkt (5), weiterhin umfassend das Trocknen
des organisch modifizierten Schichtsilikates nach der Filtration
und dem Waschen.
- (7) Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
gemäß Punkt (5), weiterhin umfassend das Gefriertrocknen
des organisch modifizierten Schichtsilikates im Vakuum bei einer
Temperatur von –30°C oder niedriger nach dem Waschen.
- (8) Harzzusammensetzung, umfassend ein thermoplastisches Harz
und das organisch modifizierte Schichtsilikat gemäß einem
der Punkte (1) bis (4).
- (9) Harzzusammensetzung gemäß Punkt (8), worin
das thermoplastische Harz zumindest eines ist, ausgewählt
aus
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Polyethylenterephthalat,
Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat und Polyethylenterephthalat,
erhalten durch Copolymerisation eines Monomers, das als Substituent
zumindest eine von einer Amid- und einer Sulfonatgruppe aufweist.
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Ein
organisch modifiziertes Schichtsilikat gemäß dieser
Erfindung umfasst ein Laminat, das sich aus 3 bis 60 Silikatschichten
zusammensetzt, die mit einem Oberflächenbehandlungsmittel
in einem dispergierten Zustand behandelt worden sind, worin das
Laminat eine Dicke von 10 bis 120 nm aufweist und ein Zwischenschichtabstand
der Schichten des oberflächenbehandelten Silikates, die
das Laminat ausmachen, 1,5 bis 4,0 nm ist. Wenn das organisch modifizierte
Schichtsilikat zu einem thermoplastischen Harz gegeben wird, kann daher
eine Harzzusammensetzung mit dem organisch modifizierten Schichtsilikat
erhalten werden, worin die Dispersionsgröße der
Aggregate von Teilchen vermindert ist, und die mechanische Festigkeit,
Dimensionsstabilität, optische Transparenz und Gassperreigenschaften
davon werden gut ausgewogen verbessert.
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In
einem Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
gemäß dieser Erfindung wird ein Schichtsilikat
in einem Lösungsmittel dispergiert, zur Herstellung einer
Dispersion, ein Oberflächenbehandlungsmittel wird zur Dispersionslösung
gegeben, bis der pH der Dispersionslösung 5 bis 7 erreicht, unter
Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung,
die organisch modifizierte Schichtsilikat-Dispersion wird filtriert,
unter Erhalt eines organisch modifizierten Schichtsilikates, und
das organisch modifizierte Schichtsilikat wird gewaschen. Als Ergebnis
ist es möglich, Aggregate aus organisch modifiziertem Schichtsilikat
zu verhindern, wenn das expandierbare Silikat organisch modifiziert
wird.
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Eine
Harzzusammensetzung gemäß dieser Erfindung umfasst
ein thermoplastisches Harz und ein organisch modifiziertes Schichtsilikat
dieser Erfindung, und somit hat die Harzzusammensetzung eine ausgezeichnete
mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, optische
Transparenz und Gassperreigenschaft und kann geeignet in verschiedenen
Formgegenständen, optischen Filmen, optischen Blättern,
Magnetmaterialträgern und Trägern für
Bildungsmaterialen verwendet werden.
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Beste Art zur Durchführung
der Erfindung
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(Organisch modifiziertes Schichtsilikat
und Verfahren zur Herstellung des organisch modifizierten Schichtsilikates)
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Ein
organisch modifiziertes Schichtsilikat gemäß dieser
Erfindung enthält ein Laminat, das sich aus der vorbestimmten
Anzahl von Silikatschichten zusammensetzt, die in einem dispergierten
Zustand mit einem Oberflächenbehandlungsmittel behandelt
sind, wobei das Laminat eine bestimmte Dicke aufweist und ein bestimmter
Zwischenraum (ein bestimmter Zwischenschichtabstand) zwischen jeder
oberflächenbehandelten Silikatschicht, die das Laminat
ausmacht, existiert.
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Ein
Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
gemäß dieser Erfindung umfasst das Dispergieren
eines Schichtsilikates in einem Lösungsmittel, zur Herstellung
einer Dispersionslösung, Zugabe eines Oberflächenbehandlungsmittels
zur Dispersionslösung, bis der pH der Dispersionslösung 5
bis 7 erreicht, unter Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung,
Filtrieren der Schichtsilikat-Dispersionslösung unter Erhalt
eines organisch modifizierten Schichtsilikates, und Waschen des organisch
modifizierten Schichtsilikates.
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Wenn
das Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
gemäß dieser Erfindung durchgeführt wird,
kann ein organisch modifiziertes Schichtsilikat gemäß dieser
Erfindung erzeugt werden.
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Nachfolgend
werden das organisch modifizierte Schichtsilikat dieser Erfindung
und das Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten Schichtsilikates
dieser Erfindung detailliert beschrieben.
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Das
organisch modifizierte Schichtsilikat dieser Erfindung enthält
ein Laminat, das sich aus 3 bis 60 Schichten Silikat zusammensetzt,
das mit einem Oberflächenbehandlungsmittel in einem dispergierten
Zustand behandelt worden ist, worin das Laminat eine Dicke von 10
bis 120 nm und einen Zwischenschichtabstand der Schichten aus dem
oberflächenbehandelten Silikat, die das Laminat ausmachen,
1,5 bis 4,0 nm ist. Insbesondere enthält das organisch
modifizierte Schichtsilikat bevorzugt ein Laminat, das sich aus
10 bis 50 Schichten Silikat, das mit einem Oberflächenbehandlungsmittel
behandelt worden ist, zusammensetzt. Das Laminat hat bevorzugt eine
Dicke von 30 bis 100 nm, und der Zwischenschichtabstand zwischen
den oberflächenbehandelten Silikatschichten, die das Laminat
ausmachen, ist bevorzugt 2,0 bis 3,5 nm.
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Weiterhin
ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser des organisch modifizierten
Schichtsilikates, das sich aus einem Laminat zusammensetzt, in einem
dispergierten Zustand bevorzugt 0,01 bis 30 μm, mehr bevorzugt
0,05 bis 20 μm und noch mehr bevorzugt 0,1 bis 20 μm.
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Hierin
kann der durchschnittliche Teilchendurchmesser beispielsweise durch
Ausschneiden eines Filmes, erhalten von dem organisch modifizierten
Schichtsilikat, das sich aus einem Silikat in einem dispergierten Zustand
zusammensetzt, im Querschnitt unter Verwendung eines Mikrotoms,
Beobachtung des Querschnitts durch ein Elektronenmikroskop zum Messen
der Teilchendurchmesser einer Anzahl von Teilchen und Mitteln der
gemessenen Teilchendurchmesser bestimmt werden.
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Wenn
das organisch modifizierte Schichtsilikat mit den Eigenschaften
des Laminates und dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser in
einem dispergierten Zustand zum Beispiel in einem Zustand, bei dem
es in einem Harz dispergiert ist, versehen ist, können
die mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, optische Transparenz
und Gassperreigenschaft des organisch modifizierten Schichtsilikates
ausgewogen verbessert werden.
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Der
dispergierte Zustand ist nicht besonders beschränkt, solange
das organisch modifizierte Schichtsilikat dispergiert ist, um so
die Bereiche der Eigenschaften zu erfüllen. Das organisch
modifizierte Schichtsilikat kann in einem Lösungsmittel
oder in einem Harz dispergiert sein.
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Beispiele
des Lösungsmittels umfassen Wasser, Aceton, Methylalkohol,
Ethylalkohol, Isopropylalkohol und Tetrahydrofuran (THF). Diese
können alleine oder in Kombination verwendet werden.
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Beispiele
des Harzes umfassen Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat,
Polycarbonat, Polymethylmethacrylat und Polyethylenterephthalat,
erhalten durch Copolymerisation eines Monomers, das als Substituent
mindestens eine von einer Amidgruppe und einer Sulfonatgruppe aufweist.
Diese können alleine oder in Kombination verwendet werden.
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Die
Eigenschaften des organisch modifizierten Schichtsilikates können
quantifiziert werden, wenn das organisch modifizierte Schichtsilikat
zu einem Film geformt wird, und zwar aufgrund der planaren Richtung
des Filmes mit Hilfe der Bildanalyse. Von einer Querschnittsrichtung
können die Eigenschaften durch ein Elektronenmikroskop
oder Transmissionselektronenmikroskop quantifiziert werden. Wenn das
organisch modifizierte Schichtsilikat in einer Lösung vorliegt,
können die Eigenschaften durch Laserstreuung oder dynamische
Lichtstreuung quantifiziert werden.
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Das
organisch modifizierte Schichtsilikat kann erhalten werden durch
Dispergieren eines Schichtsilikates in einem Lösungsmittel,
unter Erzeugung einer Dispersionslösung, Zugabe eines Oberflächenbehandlungsmittels
zu der Dispersionslösung, bis der pH der Dispersionslösung
5 bis 7 erreicht, unter Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung,
Filtrieren der Schichtsilikat-Dispersionslösung, unter Erhalt
eines organisch modifizierten Schichtsilikates und Waschen des organisch
modifizierten Schichtsilikates. In diesem Fall ist es bevorzugt,
dass das organisch modifizierte Schichtsilikat nach dem Filtrieren
und Waschen getrocknet wird.
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Schichtsilikat
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Das
Schichtsilikat ist nicht besonders beschränkt und kann
angemessen in Abhängigkeit vom Zweck ausgewählt
werden; Beispiele davon umfassen Smektit-Lehmmaterialien wie natürlichen
oder synthetischen Hectorit, Saponit, Stevensit, Beidellit, Montmorillonit,
Nontronit und Bentonit; expandierbare Mika-Lehmmineralien wie Tetrakieselsäurefluormica
vom Na-Typ, Tetrakieselsäurefluormica vom Li-Typ, Fluorteniolit
vom Na-Typ und Fluorteniolit vom Li-Typ; und Vermiculit. Diese können
alleine oder in Kombination verwendet werden. Unter diesen sind
expandierbare Mikas und Smektit angesichts dessen bevorzugt, dass
sie leicht in einem Lösungsmittel aufgelöst, expandiert
und dispergiert werden und mit einem Oberflächenbehandlungsmittel leicht
oberflächenbehandelt werden.
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Als
Schichtsilikat kann ein geeignet synthetisiertes oder kommerziell
erhältliches verwendet werden. Beispiele des kommerziell
erhältlichen Produktes umfassen LAPONITE XLG (synthetisches
Hectoritanalog hergestellt von Laporte Corp. in U.K.), LAPONITE
RD (synthetisches Hectoritanalog hergestellt von Laporte Corp. in
U.K.), THERMABIS (synthetisches Hectoritanalog hergestellt von Henkel
Corp. in Germany), SMECTONE SA-1 (Saponitanalog hergestellt von
Kunimine Industries Co., Ltd.), BENGEL (natürlicher Montmorillonit,
hergestellt von Hojun Yoko Co. Ltd.), KUNIPIA F (natürlicher
Montmorillonit, hergestellt von Kunimine Industries Co., Ltd.),
BEEGUM (natürlicher Hectorit, hergestellt von Vanderbilt
Corp. in U.S.A.), DIMONITE (synthetisches expandierbares Mika, hergestellt
von Topy Industry, Ltd.), SOMASIF (synthetisches expandierbares Mika,
hergestellt von CO-OP Chemical Co., Ltd.), LUCENTITE SWN (synthetischer
Smektit, hergestellt von CO-OP Chemical Co., Ltd.) und LUCENTITE
SWF (synthetischer Smektit, hergestellt von CO-OP Chemical Co.,
Ltd.).
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Das
Wort „expandierbar" bedeutet die Eigenschaft, die beobachtet
wird, wenn ein Lösungsmittel wie Wasser, Alkohol und Ether
in die Schichten des Schichtsilikates infiltriert und das Schichtsilikat
expandiert.
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Oberflächenbehandlungsmittel
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Das
Oberflächenbehandlungsmittel ist nicht besonders beschränkt
und kann angemessen in Abhängigkeit vom Zweck ausgewählt
werden; Beispiele davon umfassen Organoonium-Verbindungen, Organohydroxy-Verbindungen,
Organosilan-Verbindungen, Organohalogen-Verbindungen, epoxygruppenhaltige
Verbindungen und imidazoliumgruppenhaltige Verbindungen. Diese können
alleine oder in Kombination verwendet werden. Unter diesen sind
Organoonium-Verbindungen besonders bevorzugt.
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Beispiele
der Organoonium-Verbindungen umfassen Organoammonium-Verbindungen,
Organophosphonium-Verbindungen, Organosulfonium-Verbindungen und
Organoimidazolium-Verbindungen. Unter diesen sind Organoammonium-,
Organophosphonium- und Organoimidazolium-Verbindungen bevorzugt.
Angesichts der Wärmeresistenz sind Organophosphonium- und
Organoimidazolium-Verbindungen besonders bevorzugt.
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Die
Organophosphonium-Verbindung wird durch die folgende Strukturformel
(1) dargestellt.
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In
der Formel (1) können R1, R2, R3 oder R4 gleich oder verschieden voneinander sein
und bedeuten jeweils eines, ausgewählt aus Wasserstoffatomen,
Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und Kohlenwasserstoffgruppen,
umfassend Carboxyl-, Hydroxyl-, Phenyl- und Epoxygruppen; in den
Alkyl- und Phenylgruppen kann ein Teil eines Wasserstoffatoms durch
irgendeines substituiert sein, ausgewählt aus einem Halogenatom,
Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe und -COOR5 (worin
R5 eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen
ist).
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X– bedeutet ein Gegenion und Beispiele
davon umfassen Halogenionen, Acetationen und Sulfationen.
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Beispiele
der Organophosphonium-Verbindung, dargestellt durch die Strukturformel
(1) umfassen Hexadecyltriphenylphsophoniumbromid, Hexadecyltributylphosphoniumbromid
und [10-[3,5-Bismethoxycarbonylphenoxy)decyl]tributylphosphoniumbromid.
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Beispiele
der Organoimidazolium-Verbindung umfassen Hexadecylimidazoliumbromid,
1-Methyl-3-[2-(3-pentadecylphenoxy)ethyl]imidazoliumbromid und [10-(3,5-Bismethoxycarbonylphenoxy)decyl]-1-methylimidazoliumbromid.
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Bevorzugte
Beispiele der Organohydroxy-Verbindung umfassen Alkohole mit 1 bis
20 Kohlenstoffatomen. Beispiele der Alkohole mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen
umfassen Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol, Butylalkohol,
Hexylalkohol, Octylalkohol, Cyclohexanol und Benzylalkohol.
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Beispiele
der Organohalogen-Verbindung umfassen Halogenkohlenwasserstoffgruppen
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen wie Methylchlorid, Ethylchlorid,
Propylchlorid, Butylchlorid, Hexylchlorid, Octylchlorid, Cyclohexylchlorid,
Benzylchlorid oder die entsprechenden Fluoride, Bromide oder Iodide.
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Die
Organosilan-Verbindung ist bevorzugt beispielsweise eine Verbindung
mit der allgemeinen Formel R6 nSiX1-n (worin R6 eine
Kohlenwasserstoffgruppe ist, X ein Halogenatom, OR7-Gruppe
(worin R7 eine Alkylgruppe ist) oder OH-Gruppe
ist; n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist). Beispiele davon umfassen
Trimethylchlorosilan, Diethyldichlorosilan, Phenyltrichlorosilan,
Methylphenyldichlorosilan, Vinyltrichlorosilan, Phenylsilanol, Trimethylethoxysilan
und Phenyltriethoxysilan.
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Lösungsmittel
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Das
Lösungsmittel wird verwendet für den Erhalt einer
Dispersionslösung, hergestellt durch Auflösen oder
Suspendieren des Schichtsilikates und des Oberflächenbehandlungsmittels
und organisches Modifizieren des Schichtsilikates mit dem Oberflächenbehandlungsmittel.
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Das
Lösungsmittel ist nicht besonders beschränkt und
kann angemessen in Abhängigkeit vom Zweck ausgewählt
werden. Beispiele davon umfassen Wasser, Aceton, Methylalkohol,
Ethylalkohol, Isopropylalkohol und Tetrahydrofuran (THF). Diese
können alleine oder in Kombination verwendet werden.
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Die
Menge des Schichtsilikates, das zum Lösungsmittel gegeben
wird, ist bevorzugt 0,1 bis 8 Massen-%. Wenn die Zugabemenge des
Schichtsilikates weniger als 0,1 Massen-% ist, kann es schwierig
sein das Dispersionsvermögen des Schichtsilikates zu verbessern,
und die Produktivität kann sich möglicherweise
vermindern wegen der geringen Ausbeute in einem Produktionsverfahren.
Wenn die Zugabemenge des Schichtsilikates mehr als 4 Massen-% ist,
tritt eine Gelierung im Lösungsmittel leicht auf, und das
Dispersionsvermögen kann sich möglicherweise vermindern.
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Es
ist bevorzugt, dass die Lösungsviskosität der
Dispersionslösung unmittelbar vor der organischen Modifizierung
von 2,0 bis 1.000 mPa·s und mehr bevorzugt 2,5 bis 600
mPa·s stabil ist. Der Ausdruck „stabil sein" bedeutet
einen Zustand, bei dem die Variation der Lösungsviskosität
nach einer bestimmten Zeitperiode innerhalb des Bereiches von ±10%
liegt. Wenn die Lösungsviskosität der Dispersionslösung
niedriger als 2,0 mPa·s ist, kann nicht bestimmt werden,
ob die Lösungsviskosität in einem stabilen Zustand
vorliegt oder nicht, weil die Lösungsviskosität
der Dispersionslösung nahezu gleich zur Lösungsviskosität
eines rohen verwendeten Lösungsmittels ist, und die Produktivität
kann sich vermindern, weil die Konzentration des Schichtsilikates in
der Dispersionslösung übermäßig
niedrig ist. Wenn die Lösungsviskosität der Dispersionslösung
höher als 1.000 mPa·s ist und selbst wenn ein
Oberflächenbehandlungsmittel oder eine Lösung,
hergestellt durch vorhergehendes Auflösen eines Oberflächenbehandlungsmittels
in einem Lösungsmittel, zu dem Schichtsilikat gegeben wird,
kann Silikat nicht gleichmäßig in der Lösung
dispergiert sein, und das Schichtsilikat wird nicht gleichmäßig
organisch modifiziert. Weiterhin kann nachdem das Schichtsilikat
organisch modifiziert, filtriert, gewaschen, im Vakuum gefriergetrocknet
und dann in einem thermoplastischen Harz dispergiert ist, die Bildung
von großen Aggregaten aus Teilchen mit einem Teilchendurchmesser
von mehr als 20 μm stattfinden.
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Die
Lösungsviskosität kann beispielsweise durch Verwendung
eines Viskosimeters vom B-Typ (VISMETRON VS-A1, hergestellt von
SHIBAURA SYSTEMS CO., LTD.) bei einer Temperatur von 22°C
gemessen werden.
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Die
Additivmenge des Oberflächenbehandlungsmittels ist so,
dass der pH der Schichtsilikat-Dispersionslösung, in dem
das Schichtsilikat in einem Lösungsmittel dispergiert ist,
5 bis 7 erreicht. Üblicherweise ist der pH einer Dispersionslösung,
worin ein Schichtsilikat in einem Lösungsmittel dispergiert
ist, 9 oder mehr und die Dispersion hat einen alkalischen pH. Denn
Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle, die in dem Schichtsilikat enthalten
sind, werden in der Dispersionslösung eluiert. Daher stellt
die Zugabe eines Oberflächenbehandlungsmittels zur Dispersionslösung,
bis der pH der Dispersionslösung neutral wird, sicher,
dass eine ausreichende Menge an Ionen in Bezug auf die Kationenaustauschkapazität
(CEC) des Schichtsilikates ausgetauscht wird. Selbst wenn eine ausreichende
Menge an Alkalimetalle oder Erdalkalimetallen, die zwischen Schichten
des Schichtsilikates existieren, ausgetauscht ist, existieren Hydroxygruppen
und dgl. an den Seitenoberflächen des Schichtsilikates.
Diese Hydroxylgruppen an Seitenoberflächen, die aneinander
durch Wasserstoff gebunden sind, expandieren die Dispersionsgröße
des Schichtsilikates, das getrocknet ist, beachtlich. Daher ist
es notwendig, ein Oberflächenbehandlungsmittel zuzugeben,
bis der pH der Dispersionslösung 7 oder weniger erreicht,
wodurch die Dispersionslösung sauer wird, und Hydroxylgruppen
an den Seitenoberflächen des Schichtsilikates das Oberflächenbehandlungsmittel
adsorbieren, um hierdurch die Wasserstoffbindung zwischen den Hydroxylgruppen
an den Seitenoberflächen zu verhindern. Wenn auf der anderen
Seite der pH der Dispersionslösung weniger als 5 ist, kann
eine überschüssige Menge des Oberflächenbehandlungsmittels
an der Oberfläche des Schichtsilikates verbleiben, was
ein Harz färben kann, wenn das getrocknete Schichtsilikat in
dem Harz dispergiert ist.
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Das
Verfahren zum Auflösen oder Suspendieren des Schichtsilikates
und eines Oberflächenbehandlungsmittels in dem Lösungsmittel
ist nicht besonders beschränkt und kann angemessen aus
allgemein verwendeten Verfahren in Abhängigkeit vom Zweck
ausgewählt werden. Beispielsweise ist es bevorzugt, einen Pulverisator
mit hoher Scherkraft zu verwenden wie eine Kugelmühle,
zusätzlich zu solchen unter Verwendung eines Rührers
vom Blatttyp wie einem Magnetrührer und einem Homogenisator.
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Vakuum-Gefriertrocknungsverfahren
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Im
Vakuum-Gefriertrocknungsverfahren wird das nicht getrocknete, organisch
modifizierte Schichtsilikat nach dem Waschen im Vakuum bei einer
Temperatur von –30°C oder niedriger gefriergetrocknet.
Spezifisch ist es bevorzugt, dass eine Lösung oder Paste,
erhalten durch Auflösen und Suspendieren des Schichtsilikates
und eines Oberflächenbehandlungsmittels in einem angemessenen
Lösungsmittel, zur Herstellung einer organisch modifizierten
Schichtsilikat-Dispersionslösung, Filtrieren der Schichtsilikat-Dispersionslösung, unter
Erhalt eines organisch modifizierten Schichtsilikates, und Waschen
des organisch modifizierten Schichtsilikates, bei einer Temperatur
von –30°C oder weniger innerhalb einer Stunde
gefriergetrocknet wird, und es ist weiterhin bevorzugt, dass die
Lösung oder Paste bei einer Temperatur von –50°C
innerhalb einer Stunde gefriergetrocknet wird. Wenn die Temperatur
höher als –30°C ist, wird das dispergierte,
organisch modifizierte Schichtsilikat, im Gefriertrocknungsvorgang
orientiert, unter Erzeugung einer Aggregation von Teilchen. Wenn die
Temperatur –30°C oder weniger ist, kann der dispergierte
Zustand aufrecht erhalten werden.
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Das
Verfahren zum Auflösen und Suspendieren eines Schichtsilikates
und eines Oberflächenbehandlungsmittels in einem Lösungsmittel
zur Reaktion dieser beiden und das Verfahren zum Filtrieren und
Waschen des erhaltenen organisch modifizierten Schichtsilikates
sind nicht besonders beschränkt und bekannte Verfahren
können verwendet werden.
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Der
Druck, bei dem die Dispersionslösung im Vakuum getrocknet
wird, ist nicht besonders beschränkt, solange es ein solcher
Druck ist, bei dem das verwendete Lösungsmittel im gewissen
Ausmaß entfernt und die Dispersionslösung in einen
Vakuumzustand gebracht werden kann, und ist bevorzugt 3,3 bis 26,6
Pa.
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Weiterhin
wird die Dispersionslösung bevorzugt einem Sekundärtrocknen
nach dem Vakuum-Gefriertrocknen im Hinblick auf das vollständige
Entfernen des verwendeten Lösungsmittels unterworfen.
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Die
Temperatur, bei dem das gefriergetrocknete Schichtsilikat sekundär
getrocknet wird, ist bevorzugt 20 bis 50°C, und der Druck,
bei dem das sekundäre Trocknen durchgeführt wird,
ist bevorzugt 9,9 bis 40 Pa.
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Harzzusammensetzung
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Die
Harzzusammensetzung dieser Erfindung enthält ein thermoplastisches
Harz und ein organisch modifiziertes Schichtsilikat gemäß dieser
Erfindung und enthält weiterhin andere Komponenten nach
Bedarf.
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Thermoplastisches Harz
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Das
thermoplastische Harz ist nicht besonders beschränkt, kann
angemessen in Abhängigkeit vom Zweck ausgewählt
werden, und bevorzugte Beispiele hiervon umfassen Polyester (zum
Beispiel Polyethylenterephthalat, Polyethylen-2,6-naphthalat, Polybutylenterephthalat,
Polycarbonat und Polyethylenterephtalat, erhalten durch Copolymerisation
eines Monomers, das als Substituent zumindest eine von einer Amidgruppe und
einer Sulfonatgruppe enthält), Polypropylen, Polyethylen,
Cycloolefin und ein Acrylharz. Diese können alleine oder
in Kombination verwendet werden. Unter diesen sind Polyethylenterephthalat
(als „PET" bezeichnet), Polyethylennaphthalat, Polycarbonat
(als „PC" bezeichnet) Polymethylmethacrylat und Polyethylenterephthalat,
erhalten durch Copolymerisation eines Monomers, das als Substituenten
zumindest eine von einer Amidgruppe und einer Sulfonatgruppe enthält,
besonders bevorzugt, weil sie eine ausgezeichnete Transparenz haben.
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Das
Polyethylenterephthalat, gebildet durch Copolymerisation eines Monomers,
das als Substituent zumindest eine von einer Amidgruppe und einer
Sulfonatgruppe enthält, kann durch Substituieren eines
Teils einer Dicarbonsäurekomponente und/oder eines Teils
der Diolkomponente mit dem folgenden Monomer erhalten werden. Beispiele
des verwendeten Monomers umfassen 5-Natriumdimethylsulfoisophthalat, N,N-Bis(3-aminopropyl)piperazin,
N,N-Bis(aminocyclohexyl)methan, 2-Aminoethylpiperazin, 2-Aminopropylpiperazin,
Diethanollauratamid, o-Aminobenzylalkohol und m-Xyloldiamin. Die
Menge der Dicarbonsäurekomponente und/oder Diolkomponente,
die durch eines dieser Monomeren substituiert ist, ist bevorzugt
5 Mol-% oder mehr. Wenn die Substitutionsmenge der Dicarbonsäurekomponente
und/oder Diolkomponente weniger als 5 Mol-% ist, kann das Dispersionsvermögen
der anorganischen Füllstoffe möglicherweise unzureichend sein.
-
Das
Polyethylenterephthalat, erhalten durch Copolymerisation eines Monomers,
das als Substituenten zumindest eine von einer Amidgruppe und Sulfonatgruppe
enthält, kann in Kombination mit Polyethylenterephthalat
oder dgl. verwendet werden. Wenn Polyethylenterephthalat in Kombination
verwendet wird, ist die Menge des Polyethylenterephthalates, erhalten
durch Copolymerisation eines Monomers, das als Substituent zumindest
eine von einer Amidgruppe und einer Sulfonatgruppe enthält
bevorzugt 5 bis 25 Massenteile pro 100 Massenteile der Harzkomponenten.
Wenn die Menge an Polyethylenterephthalat weniger als 5 Massenteile
ist, kann das Dispersionsvermögen möglicherweise
unzureichend werden. Wenn es mehr als 25 Massenteile ist, kann die
mechanische Festigkeit der resultierenden Harzzusammensetzung möglicherweise
unzureichend werden.
-
Die
Additivmenge des thermoplastischen Harzes in der Harzzusammensetzung
ist bevorzugt 70 bis 99,5 Massenteile pro 100 Massenteile in der
Harzzusammensetzung. Wenn die Additivmenge des thermoplastischen
Harzes weniger als 70 Massenteile ist, können sich das
Dispersionsvermögen der anorganischen Teilchen und die
Transparenz der resultierenden Harzzusammensetzung möglicherweise
vermindern, und die Formgegenstände, hergestellt unter
Verwendung der Harzzusammensetzung, können manchmal spröde
für die praktische Verwendung werden, und wenn sie mehr
als 99,5 Massenteile ist, kann die mechanische Festigkeit nicht
verbessert werden.
-
Die
Menge des organisch modifizierten Schichtsilikates, das zur Harzzusammensetzung
gegeben wird, ist bevorzugt 0,5 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile
der Harzzusammensetzung. Wenn die Additivmenge des organisch modifizierten
Schichtsilikates weniger als 0,5 Massenteile ist, kann die mechanische Stärke
nicht verbessert werden, und wenn sie mehr als 30 Massenteile ist,
können sich das Dispersionsvermögen und die optische
Transparenz der Harzzusammensetzung manchmal vermindern und Formgegenstände,
hergestellt unter Verwendung der Harzzusammensetzung können
manchmal zu spröde werden, um praktisch verwendet zu werden.
-
Das
Verfahren zum Zugeben und Mischen des organisch modifizierten Schichtsilikates
ist nicht besonders beschränkt und kann angemessen aus
allgemein angewandten Verfahren ausgewählt werden, und
es ist bevorzugt, dass das organisch modifizierte Schichtsilikat
durch ein Schmelzknetverfahren schmelzgeknetet wird.
-
Der
Kneter, der zum Schmelzkneten des organisch modifizierten Schichtsilikates
verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt und kann
angemessen aus allgemein verwendeten Knetern in Abhängigkeit
vom Zweck ausgewählt werden. Beispiele davon umfassen Uniaxialextruder,
biaxiale Extruder mit gleicher Richtung, biaxiale Extruder mit unterschiedlicher
Richtung, kontinuierliche Kneter vom Mörteltyp (KCK), worin
das Kneten zwischen einer Rotierscheibe und einer stationären
Scheibe durchgeführt wird, BANBURY Mischer und Walzenmühlen.
-
Eine
Harzzusammensetzung, erhalten durch ein Schmelzknetverfahren, kann
zuvor im Vakuum oder durch Heißlufterwärmen beim
Durchführen des Extrusionsformens oder Spritzgießens
getrocknet werden.
-
Andere Additive
-
Allgemein
verwendete andere Additive können in Kombination mit der
Harzzusammensetzung innerhalb eines Bereiches verwendet werden,
bei dem die Verwendungsmenge der Additive die optische Transparenz
und mechanische Festigkeit der Harzzusammensetzung nicht beeinträchtigt.
-
Beispiele
der Additive umfassen Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, thermische
Stabilisatoren, Plastifizierer, Flammwidrigkeitsmittel, Vernetzer,
Antistatikadditive und Kompatibilisiermittel (wie ein Polyestercopolymer,
erhalten durch Copolymerisation eines Monomers, das als Substituent
eine Amidgruppe und/oder Sulfonatgruppe enthält).
-
Die
Harzzusammensetzung kann für Formgegenstände,
Filme und Blätter durch Formen und Formgebung durch ein
allgemein verwendetes Formgebungsverfahren verwendet werden. Insbesondere
können Filme und Blätter in einem nicht-gestreckten
oder gestreckten Zustand verwendet werden, bei dem sie durch uniaxiales
oder biaxiales Strecken gestreckt werden.
-
Weil
die Harzzusammensetzung dieser Erfindung das organisch modifizierte
Schichtsilikat dieser Erfindung enthält, hat sie ausgezeichnete
mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, Gassperreigenschaft und
optische Transparenz, kann für verschiedene Anwendungen
eingesetzt und geeignet in verschiedenen Formgegenständen,
zum Beispiel optischen Filmen, optischen Blättern, Magnetmaterialträgern
und Trägern für Bildgebungsmaterialien verwendet
werden.
-
Diese
Erfindung kann die Probleme des Standes der Technik lösen
und ein organisch modifiziertes Schichtsilikat ergeben, das eine
Aggregation verhindern kann, die verursacht wird, wenn ein expandierbares Silikat
organisch modifiziert wird, und kann ebenso die Dispersionsgröße
der Teilchenaggregate vermindern, die verursacht werden, wenn das
organisch modifizierte Schichtsilikat zu einem thermoplastischen
Harz oder dgl. gegeben wird, ein Verfahren zur Erzeugung eines organisch
modifizierten Silikates und eine Harzzusammensetzung angeben, die
das organisch modifizierte Schichtsilikat enthält, dessen
mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, optische
Transparenz und Gassperreigenschaft ausgewogen verbessert sind.
-
Beispiele
-
Nachfolgend
wird diese Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf spezifische
Beispiele erläutert, jedoch ist diese Erfindung nicht auf
die offenbarten Beispiele beschränkt.
-
Beispiel 1
-
Herstellung von feinen Teilchen 1
-
Als
expandierbares Schichtsilikat wurden 4 g SOMASIF ME-100 (hergestellt
von CO-OP Chemical Co., Ltd., synthetische Mika) verwendet und in
400 ml Wasserbad mit einer Wassertemperatur von 22°C unter Verwendung
eines Homogenisators (Rührer vom Blattyp, hergestellt von
Nihonseiki Kaisha Ltd.) bei 11.000 Upm dispergiert, das Rühren
wurde einmal gestoppt, zum Messen der Lösungsviskosität
der wässrigen Lösung aus expandierbarem Silikat
in einem Warmwasserbad von 22°C unter Verwendung eines
Viskosimeters vom B-Typ, und dann wurde das Rühren fortgesetzt,
bis die Lösungsviskosität der wässrigen
Lösung aus dem expandierbaren Silikat einen konstanten
Wert von 2,8 mPa·s erreichte. Als die Lösungsviskosität
der wässrigen Lösung aus dem expandierbaren Silikat
konstant war, wurde eine 10 Massen-%-ige wässrige Lösung
aus Hexadecyltriphenylphosphoniumbromid (Hexadecyltriphenylphosphoniumionen),
die zuvor hergestellt worden war, als Oberflächenbehandlungsmittel
durch Auflösen von Hexadecyltriphenylphosphoniumbromid
in Wasser unter Rühren zu der wässrigen Lösung
aus expandierbaren Silikat bei einer Tropfrate von 0,2 ml/min gegeben, bis
der pH der Lösung ungefähr 6 erreichte, und hierdurch
wurde das expandierbare Schichtsilikat organisch modifiziert (Ionen
ausgetauscht), unter Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung.
-
Die
organisch modifizierte Schichtsilikat-Dispersionslösung
wurde mit Wasser gewaschen, während mit einem Büchnertrichter
saugfiltriert wurde, bis die Leitfähigkeit des Filtrates
200 μS/cm erreicht, unter Erhalt einer Paste aus dem organisch
modifizierten Schichtsilikat.
-
Die
somit erhaltenen Paste aus dem organisch modifizierten Schichtsilikat
wurde schnell in flüssigem Stickstoff unter Verwendung
eines Gefriertrockners (TRIO MASTER IIA-04, hergestellt von Kyowa
Vacuum Engineering, LTD.) gefroren, zum Stabilisieren des dispergierten
Zustandes. Die gefrorene Paste wurde in eine Gefriertrocknungsanlage,
die auf –30°C oder weniger gekühlt worden
war, gegeben und der Druck wurde auf 6,6 Pa reduziert, zur Entfernung
von 90% Lösungsmittel in der gefrorenen Paste aus dem organisch
modifizierten Schichtsilikat. Dann wurde der Trocknungsvorgang unter
vermindertem Druck durchgeführt, während die Probe
gekühlt wurde, sodass die Temperatur der Probe die Temperatur überstieg,
bei der die Sublimierung des Lösungsmittels verhindert
wurde. Anschließend wurde der Druck des Systems auf 13,3
Pa reduziert und aufrechterhalten, während die Gefriertrocknungsanlage
so eingestellt wurde, dass die Temperatur der Probe bei 30°C
gehalten wurde, dann wurde die Reduktion des Druckes einmal gestoppt
und die Reduktion des Druckes wurde zu einem Zeitpunkt vollendet,
als das Lösungsmittel von der Probe sublimiert war und
das Ausmaß des Druckabfalls sich nicht veränderte.
Durch diesen Vorgang wurden die feinen Teilchen 1 hergestellt.
-
Beispiele 2 bis 9 und Vergleichsbeispiel
1 bis 4
-
Herstellung der feinen Teilchen 2 bis
13
-
Feine
Teilchen 2 bis 13 wurden auf gleiche Weise wie bei der Herstellung
der feinen Teilchen 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Art
des expandierbaren Schichtsilikates, das Oberflächenbehandlungsmittel,
eine stabile Lösungsviskosität der Dispersionslösung,
erhalten nach Auflösen des expandierbaren Schichtsilikates
in einem Lösungsmittel, pH und der Trocknungsbedingungen
gemäß den Tabellen 1 und 2 geändert wurden.
-
Die
Lösungsviskosität bei jedem Herstellungsvorgang
der feinen Teilchen, der pH und die Teilchengröße
der getrockneten feinen Teilchen 1 bis 13 wurden wie folgt gemessen.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
-
Messung der Lösungsviskosität
-
Die
Lösungsviskosität wurde unter Verwendung eines
Viskosimeters vom B-Typ (VISMETRON VS-A1, hergestellt von SHIBAURA
SYSTEMS CO., LTD.), wobei ein Rotationsschaft entsprechend dem Bereich
der gemessenen Viskosität geändert wurde, in einem
warmen Bad mit 22°C gemessen.
-
pH-Messung
-
Unter
Verwendung eines pH-Messgerätes (PH5011A, hergestellt von
CUSTOM Co., Ltd.) wurde der pH in einem Reaktor im Verlaufe der
Zeit gemessen.
-
Messung der Größe
der getrockneten Teilchen
-
Die
Probe, die im Vakuum gefriergetrocknet war, wurde bei einem Druck
von 5 kgf pulverisiert und durch ein Elektronenmikroskop beobachtet,
und die Größe der getrockneten Teilchen wurde
auf der Basis der folgenden Kriterien bewertet.
-
Auswertungskriterien
- B:
- Keine Teilchenaggregate
mit einer Größe von mehr als 100 μm wurden
beobachtet.
- C:
- Teilchenaggregate
mit einer Größe von mehr als 100 um wurden beobachtet.
Tabelle 2 | | Verwendete Teilchen | Trocknungsbedingungen | | Größe
der getrockneten Teilchen |
| Gefrierschritt | Trocknung
sschritt |
| Temperatur (°C) | Zeit (min) | Temperatur (°C) | Ausmaß der Druckverminderung (Pa) |
| Bsp.
1 | Feines Teilchen 1 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
2 | Feines Teilchen 2 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
3 | Feines Teilchen 3 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
4 | Feines Teilchen 4 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
5 | Feines Teilchen 5 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
6 | Feines Teilchen 6 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
7 | Feines Teilchen 7 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
8 | Feines Teilchen 8 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Bsp.
9 | Feines Teilchen 9 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | B |
| Vgl. bsp. 1 | Feines Teilchen 10 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | C |
| Vgl. bsp. 2 | Feines Teilchen 11 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | C |
| Vgl. bsp. 3 | Feines Teilchen 12 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | C |
| Vgl. bsp. 4 | Feines Teilchen 13 | –196 | 5 | 30 | 6,6 | C |
-
Beispiel 10
-
Herstellung der Harzzusammensetzung
-
In
einen Doppelschraubenextruder (TEM-37, hergestellt von Toshiba Machine
Co., Ltd.) wurden 5 Massen-% feine Teilchen 1, 83 Massen-% M-PET
(Polyethylenterephthalat (PET), hergestellt von FUJIFILM Corporation,
nachfolgend als „PET1" bezeichnet) als thermoplastisches
Harz und 10 Massen-% eines Polyethylentherephthalatcopolymers, erhalten
durch Copolymerisation von 20 Massen-% eines Monomers, das als Substituent
eine Sulfonatgruppe enthielt (SSIA-PET, hergestellt von FUJIFILM
Corporation), gegeben und durch ein Schmelzknetverfahren schmelzgeknetet,
unter Erhalt einer Harzzusammensetzung gemäß Beispiel 1.
Die Mischung wurde bei einer Schraubenrotationsgeschwindigkeit von
150 Upm und einer Temperatur von 275°C geknetet.
-
Die
somit erhaltene Harzzusammensetzung wurde durch einen Biaxialtruder
(hergestellt von TOYO SEIKI CO., LTD.) unter Verwendung einer T-Düse
bei einer Temperatur von 275°C extrusionsgeformt, zur Herstellung
eines Blattes mit einer Dicke von 150 μm.
-
Das
Blatt mit einer Dicke von 150 μm wurde dreifach in Längsrichtung
und Querrichtung (3 × 3) und dreifach in Transversalrichtung
aufeinanderfolgend (Streckgeschwindigkeit in jede Richtung 1,5 m/min)
bei einer Zugtemperatur von 105°C gestreckt, unter Erzeugung
eines biaxial gestreckten Filmes mit einer Dicke von 17 μm.
-
Beispiele 11 bis 18 und Vergleichsbeispiele
5 bis 8
-
Herstellung der Harzzusammensetzung
-
Harzzusammensetzungen
wurden hergestellt, und biaxial gestreckte Filme wurden hergestellt
unter Verwendung der jeweils erhaltenen Harzzusammensetzungen auf
gleiche Weise wie bei Beispiel 10, mit der Ausnahme, dass die Art
und die Zugabemenge des thermoplastischen Harzes und die Art und
Zugabemenge des organisch modifizierten Schichtsilikates gemäß Tabelle
3 geändert wurden.
-
Auswertung
-
Die
Eigenschaften der biaxial gestreckten Filme, erzeugt unter Verwendung
einer jeden Harzzusammensetzung der Beispiele 10 bis 18 und der
Vergleichsbeispiele 5 bis 8 wurden wie folgt bewertet. Die Ergebnisse
sind in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
-
(1) Messung der Dicke, Anzahl der Schichten,
Zwischenschichtabstand und Dispersionsteilchengröße
des organisch modifizierten Schichtsilikates
-
Schichtdicke
-
Jeder
der dreifach gestreckten Filme (3 × 3 in Längsrichtung
und Querrichtung), erhalten von jeder Harzzusammensetzung, wurde
in eine Probe mit einer Dicke von 100 mm im Querschnitt unter Verwendung eines
Mikrotoms geschnitten und die Probe wurde durch ein Transmissionselektronenmikroskop
(JEM-2010: 100 kV, hergestellt von JEOL Ltd.) bei 200.000facher
Vergrößerung beobachtet. Die Dicke der Schichten
von 100 Teilchen wurde tatsächlich gemessen und der Durchschnittswert
wurde als Schichtdicke (nm) verwendet.
-
Zwischenschichtabstand
-
Jeder
der dreifach gestreckten Filme (3 × 3 in Längsrichtung
und Querrichtung), erhalten von jeder Harzzusammensetzung, wurde
gefroren und pulverisiert, unter Erhalt eines Pulvers und das Pulver
wurde einer Röntgenbeugung mit breitem Winkel (Anlage RINT
TTRIII, hergestellt von Rigaku Corporation) unterworfen, zur Berechnung
eines Zwischenschichtabstandes (nm) von einem Beugungswinkel eines
Peaks, der jeder (001) Ebene entspricht. Als Messbedingungen war
die Röntgenstrahlerzeugungsintensität 50 kV–300
mA, der Bereich der Messung (Beugungswinkel 28) war von 1° bis
35° und die Abtastgeschwindigkeit 4°/min.
-
Anzahl der Schichten
-
Die
Anzahl der Schichten wurde durch Dividieren der Schichtdicke, die
gemäß dem obigen Verfahren gemessen war, durch
die Zwischenschichtdicke berechnet.
-
Dispersionsteilchengröße
-
Jeder
der dreifach gestreckten Filme (3 × 3 in Längsrichtung
und Querrichtung), erhalten von jeder Harzzusammensetzung, wurde
genau in eine Probenscheibe in Querschnitt unter Verwendung eines
Mikrotoms geschnitten, und die Probe wurde durch ein Elektronenmikroskop
(S-4700: 5 kV, hergestellt von Hitachi, Ltd.) bei 1.000facher Vergrößerung
und 3.000facher Vergrößerung beobachtet. Die Teilchengröße
(Hauptachse) von 100 Teilchen wurde tatsächlich gemessen
und der Durchschnittswert wurde als Dispersionsteilchengröße
(μm) angesehen.
-
(2) Zugmodul der Elastizität
-
Jeder
der dreifach gestreckten Filme (3 × 3 in Längsrichtung
und Querrichtung), erhalten aus jeder Harzzusammensetzung, wurde
einem Zugtest unter Verwendung eines TENSILON Testgerätes
(STROGRAPH VE50, hergestellt von TOVO SEIKI CO., LTD.) unterworfen
zur Bestimmung des Zugmoduls der Elastizität. Gleichermaßen
wurde ein Zugmodul der Elastizität von einem Film gemessen,
der nur aus PET ohne anorganische Teilchen erzeugt war. Dann wurde
als Prozentsatz berechnet, wie sich der Zugmodul der Elastizität
eines Blattes aus dem Film, erzeugt aus der Harzzusammensetzung,
im Vergleich zum Zugmodul der Elastizität eines Films,
der nur aus PET erzeugt war, erhöhte. Die Ergebnisse wurden
bewertet und durch die folgenden drei Niveaus klassifiziert.
-
Auswertungskriterien
-
-
- A
- Um 50% oder mehr in
Bezug auf den Film nur aus PET verbessert
- B
- Um 20% oder mehr und
weniger als 50% in Bezug auf Filme nur aus PET verbessert
- C
- Um weniger als 20%
in Bezug auf den Film nur aus PET verbessert
-
(3) Gassperreigenschaft
-
Die
Wasserdampfpermeabilitätsrate eines jeden der dreifach
gestreckten Filme (3 × 3 in Längsrichtung und
Querrichtung), erhalten von jeder Harzzusammensetzung, wurde durch
ein Wasserdampf-Permeabilitätstestgerät (L80-5000,
hergestellt von LYSSY Co., Ltd.) gemessen und auf der Basis der
folgenden Kriterien bewertet. Die Gassperreigenschaft wurde bei
einer Temperatur von 40°C für 24 Stunden gemessen.
-
Auswertungskriterien
-
-
- B
- Um 50% oder mehr in
Bezug auf die Dampfpermeabilität des Filmes nur aus PET
vermindert
- C
- Um weniger als 50%
in Bezug auf die Dampfpermeabilität des Filmes nur aus
PET vermindert
-
(4) Bewertung des Schleiers
-
Der
Schleier eines jeden der dreifach gestreckten Filme (3 × 3
in Längsrichtung und Querrichtung), erhalten von jeder
Harzzusammensetzung, wurde gemessen, worin die Setzposition der
Probe in Längsrichtung dreimal und in Querrichtung dreimal
variiert wurde und zwar durch ein Turbidimeter (COLOR AND COLOR
DIFFERENCE METER MODEL 1001DP, hergestellt von NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES
CO., LTD.), und der Durchschnittswert wurde für die Auswertung
verwendet. Um einen Einfluss auf den Schleier in Abhängigkeit
von der Form einer Probenoberfläche zu vermeiden, wurde
Tritolylphosphat in eine Zelle gegeben und der Schleier in einem
Zustand gemessen, bei dem die Probe in Tritolylphosphat getränkt
war und die Ergebnisse wurden auf der Grundlage der folgenden Kriterien
bewertet.
-
Auswertungskriterien
-
-
- B
- Der Schleier war weniger
als 30%
- C
- Der Schleier war mehr
als 30%
-
Gesamtbewertung
-
Aufgrund
der Auswertungsergebnisse (1) bis (4) wurden die Harzzusammensetzungen
insgesamt bewertet und entsprechend den folgenden beiden Niveaus
klassifiziert.
-
Auswertungskriterien
- Ausgezeichnet
- Alle Bewertungspunkte
wurden mit A oder B beurteilt
- Schlecht
- Einige Auswertungspunkte
wurden nicht mit A oder B bewertet
Tabelle 4 | | Gassperreigenschaft | Elastizitätsmodul während
der Dehnung | Schleier | Gesamtbewertung |
| Bsp.
10 | B | A | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
11 | B | B | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
12 | B | B | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
13 | B | B | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
14 | B | A | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
15 | B | B | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
16 | B | A | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
17 | B | B | B | Ausgezeichnet |
| Bsp.
18 | B | A | B | Ausgezeichnet |
| Vgl.
bsp. 5 | C | C | B | Schlecht |
| Vgl.
bsp. 6 | B | C | B | Schlecht |
| Vgl.
bsp. 7 | B | C | C | Schlecht |
| Vgl.
bsp. 8 | B | C | B | Schlecht |
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Weil
ein organisch modifiziertes Schichtsilikat gemäß dieser
Erfindung und ein Verfahren zur Erzeugung eines organisch modifizierten
Schichtsilikates dieser Erfindung die Aggregation von organisch
modifiziertem Schichtsilikat verhindern kann, die verursacht wird,
wenn ein expandierbares Silikat organisch modifiziert wird, und
ebenfalls die Dispersionsgröße von Teilchenaggregaten
vermindern kann, die verursacht wird, wenn das organisch modifizierte
Schichtsilikat in ein thermoplastisches Harz oder dgl. gegeben wird,
kann dieses für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden.
-
Weil
eine Harzzusammensetzung gemäß dieser Erfindung,
die das organisch modifizierte Schichtsilikat enthält,
bezüglich der mechanischen Festigkeit, Dimensionsstabilität,
optischen Transparenz und Gassperreigenschaft in gut ausgewogener
Weise verbessert ist, kann sie geeignet für verschiedene
Formgegenstände, optische Filme, optische Blätter,
Magnetmaterialträger, Träger für Bildgebungsmaterialien
und dgl. verwendet werden.
-
Zusammenfassung
-
Organisch
modifiziertes Schichtsilikat, umfassend ein Laminat, das sich aus
drei 3 bis 60 Silikatschichten zusammensetzt, die mit einem Oberflächenbehandlungsmittel
in einem dispergierten Zustand behandelt sind, worin das Laminat
eine Dicke von 10 bis 120 nm und einen Zwischenschichtabstand der
Schichten aus dem oberflächenbehandelten Silikat, die das
Laminat ausmachen, 1,5 bis 4,0 nm ist. Ein bevorzugter Aspekt dieser
Erfindung ist ein organisch modifiziertes Schichtsilikat, erhalten
durch Dispergieren eines Schichtsilikates in einem Lösungsmittel,
zur Herstellung einer Dispersionslösung, Zugabe eines Oberflächenbehandlungsmittels
zur Dispersionslösung, bis der pH der Dispersionslösung
5 bis 7 erreicht, unter Erhalt einer organisch modifizierten Schichtsilikat-Dispersionslösung,
Filtrieren der Schichtsilikat-Dispersionslösung, unter
Erhalt eines organisch modifizierten Schichtsilikates und Waschen
des organisch modifizierten Schichtsilikates.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2004-91262
A [0007]
- - JP 2636204 B [0007]
