JP2005200294A - 有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 下記の(A)及び(B)工程:
(A)分散媒中に100℃以下の沸点(1気圧)を有する親水性溶媒を25〜100質量%含有する親水性無機酸化物ゾルに、珪素原子に結合したアルコキシル基を2個以上有する珪素アルコキシド、又は1個以上の珪素原子に結合したヒドロキシル基と1個以上の珪素原子に結合したアルコキシル基を有する珪素アルコキシドを添加して、該ゾル中の無機酸化物粒子を表面処理する工程、及び
(B)炭素数3〜12の1級アルコールの共存下に、(A)工程で得られた表面処理された無機酸化物ゾルの分散媒を非アルコール性有機溶媒にて置換する工程
を含む有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法による。
【選択図】 なし
Description
(A)分散媒中に100℃以下の沸点(1気圧)を有する親水性溶媒を25〜100質量%含有する親水性無機酸化物ゾルに、珪素原子に結合したアルコキシル基を2個以上有する珪素アルコキシド、又は1個以上の珪素原子に結合したヒドロキシル基と1個以上の珪素原子に結合したアルコキシル基を有する珪素アルコキシドを添加して、該ゾル中の無機酸化物粒子を表面処理する工程、及び
(B)炭素数3〜12の1級アルコールの共存下に、(A)工程で得られた表面処理された無機酸化物ゾルの分散媒を非アルコール性有機溶媒にて置換する工程
を含む有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法による。
有機溶媒分散ゾルの乾燥後、BET法による比表面積S(m2/g)を測定し、以下の換算式(1)にて、平均粒子径d(nm)を求めた。
d(nm)=6000/[ρ(g/cm3)×S(m2/g)] (1)
(式中、dは平均粒子径、ρは密度、Sは比表面積をあらわす。シリカでは、密度は2.2(g/cm3)を採用した。)。
カールフィッシャー滴定法にて求めた。
ゾルを分散溶媒で希釈し、溶媒のパラメーターを用いてコルターN4(商品名:米国コルター社製)で測定した。
浮きばかり法にて求めた。
オストワルド粘度計にて求めた。
ガスクロマトグラフィーにて求めた。
カラム:3mm×1mガラスカラム、
充填剤:ポーラパックQ、
カラム温度:130〜230℃(昇温8℃/min)、
キャリアー:N2 40mL/min、
検出器:FID、
注入量:1μL、
内部標準:トルエンゾルでは、アセトンを採用し、その他のゾルでは内部標準を用いず、面積比を採用した。
撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2箇を備えた内容積3リットルのガラス製反応器に、市販のメタノール分散シリカゾル(商品名:MT−ST、日産化学工業(株)製、SiO2濃度30質量%、平均粒子径12nm、水分1.8質量%、動的光散乱法粒子径30nm)2570gを仕込み、オイルバスにて、60℃まで加熱した。フェニルトリメトキシシラン(商品名:TSL8173、GE東芝シリコーン(株)製)154gを10分かけて添加した後昇温し、留出が始まってからn−ブチルアルコールを255g液面を一定に保ちながら添加した。さらに蒸留を行いながらトルエンを添加した。トルエンの添加量が1900g、沸点が98℃になった時点で蒸留置換を中断し、液温を95℃にて4時間保持した。この後、再び大気圧下蒸留を行いながらトルエンを添加し、添加量820g、沸点111℃になるまで液面を下げながら置換を続けトルエン分散シリカゾル(SiO2濃度40質量%、20℃における比重1.160、20℃における粘度3.6mPa・s、水分0.02質量%、n−ブチルアルコール濃度0.5質量%、動的光散乱法粒子径31nm)1960gを得た。このゾルの一部をガラス製容器に密閉し、50℃の恒温槽内で1ヶ月保持した後粘度を測定したところ、3.5mPa・sであった。
n−ブチルアルコールをイソブチルアルコールに変えた以外は実施例1と同様の操作により、トルエン分散シリカゾル(SiO2濃度40質量%、20℃における比重1.160、20℃における粘度3.4mPa・s、水分0.02質量%、イソブチルアルコール濃度0.4質量%、動的光散乱法粒子径41nm)1960gを得た。このゾルの一部をガラス製容器に密閉し、50℃の恒温槽内で1ヶ月保持した後粘度を測定したところ、3.5mPa・sであった。
フェニルトリメトキシシランに替えてn−ブチルトリメトキシシラン(信越化学製)138gを添加した以外は実施例1と同様の操作によりトルエン分散シリカゾル(SiO2濃度30質量%、20℃における比重1.065、20℃における粘度2.1mPa・s、水分0.02質量%、n−ブチルアルコール濃度0.5質量%、動的光散乱法粒子径32nm)2600gを得た。
n−ブチルアルコールの添加を行わない以外は実施例1と同様の操作を行ったが、トルエン置換の途中で著しく粘度が増加し、目的とするトルエン分散シリカゾルは得られなかった。
n−ブチルアルコールをs−ブチルアルコールに変えた以外は実施例1と同様の操作を行ったが、98℃熟成後のトルエン置換で著しく増粘した。
撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2箇を備えた内容積3リットルのガラス製反応器に、市販のメタノール分散シリカゾル(商品名:MT−ST、日産化学工業(株)製、SiO2濃度30質量%、平均粒子径12nm、水分1.8質量%)2570gを仕込み、オイルバスにて60℃まで昇温した。フェニルトリメトキシシラン(商品名:TSL8173、GE東芝シリコーン(株)製)154gを添加しながら蒸留を行い、更に反応器内ゾルの沸騰を維持し、液面を一定に保ちながら、容器内のゾルの水分が0.3%になるまで、別のボイラーで発生させたメタノールの蒸気を反応器内のシリカゾル中に連続的に吹き込んだ。次いでこのゾルを大気圧下蒸留しながら、液面一定で、n−ブチルアルコール255gを添加し、更にトルエンを添加した。トルエンの添加量1911g、沸点が98℃になった時点で溶媒置換を中断し、95℃で4時間加熱した。この後、再び大気圧下蒸留を行いながら、トルエン添加量820g、沸点111℃になるまで、液面を下げながらトルエンを添加し、トルエン分散シリカゾル(SiO2濃度40質量%、20℃における比重1.160、20℃における粘度3.1mPa・s、水分0.01質量%以下、n−ブチルアルコール濃度0.7質量%、動的光散乱法粒子径27nm)1960gを得た。このゾルの一部をガラス製容器に密閉し、50℃の恒温槽内で1ヶ月保持した後粘度を測定したところ、3.2mPa・sであった。
撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2箇を備えた内容積3リットルのガラス製反応器に市販のメタノール分散シリカゾル(商品名:MT−ST、日産化学工業(株)製、SiO230質量%、水分1.8質量%、平均粒子径12nm)1400gとn−プロピルアルコール250gを入れ、攪拌しながらメチルトリメトキシシラン(商品名:A−163、日本ユニカー(株)製)80gを60分かけて滴下した。ついで55℃まで昇温して2時間熟成をおこなった。さらに昇温して留出が始まったらプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加しながら液温が78℃になるまで蒸留した。さら容器の内容液を全量なすフラスコに移し、70mmHgまで徐々に減圧にし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加しながら蒸留を続け、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの総添加量が1250gとなったところで置換を終了した。得られたプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散シリカゾルはSiO2濃度30質量%、20℃における粘度3.3mPa・s、n−プロピルアルコール濃度は0.8質量%であった。
実施例5と同じ容器に市販のメタノール分散シリカゾル(商品名:MA−ST−M、日産化学工業(株)製、SiO240質量%、水分2.3質量%、平均粒子径22nm)920gを入れ、攪拌しながらn−ブチルシリケート(多摩化学工業製)103gを10分かけて滴下した。滴下直後やや白濁及び増粘が認められたが、45分攪拌を続けたところ、粘度、濁度とも低下した。ついで50℃まで昇温して1時間熟成をおこなった。ついで反応器の内容液を2Lのナスフラスコに移し、ロータリーエバポレーターで150mmHgの圧力下、酢酸n−ブチルをチャージしながら蒸留した。さらに70mmHgまで徐々に減圧にし、酢酸ブチルを添加しながら蒸留を続け、酢酸n−ブチルの総添加量が1820gとなったところで蒸留置換を終了した。得られた酢酸n−ブチル分散シリカゾルはSiO2濃度30質量%、20℃における粘度3.3mPa・s、n−ブチルアルコール濃度は1.2%であった。
実施例5と同じ反応容器に市販のメタノール分散シリカゾル(商品名:MT−ST、日産化学工業(株)製、SiO230質量%、pH3.3、平均粒子径12nm、水分1.8質量%)850gとn−プロピルアルコール128gを仕込み、攪拌下にテトラ−n−プロピルオルトシリケート(東京化成工業(株)製)64gを15分かけて添加した後、昇温して、55℃で2時間熟成を行った。次いで留出が始まるまで昇温して、メチルイソブチルケトン(MIBK)を添加して液面を一定に保ちながら蒸留を行った。留出液が0.4Lとなったところで蒸留を中断し、冷却後ナスフラスコに移し、130mmHg、浴温60〜63℃でMIBKをチャージしながら蒸留を行った。MIBKの添加量が745gとなったところで蒸留置換を終了した。得られたMIBK分散シリカゾルは20℃における比重1.119、固形分45.0%、20℃における粘度2.4mPa・s、水分0.01質量%、メタノール濃度0.01質量%、n−プロピルアルコール濃度0.7質量%であった。
酸化スズ−酸化タングステン−酸化珪素複合ゾル被覆酸化スズ−ジルコニウム複合ゾル(メタノール分散ゾル、全金属酸化物濃度32.5質量%、水分0.7質量%)815gを2Lフラスコにとり、n−プロピルアルコールを329g添加、ついで10%硫酸を22.6g添加、マグネチックスターラーにて攪拌した。ついでメチルトリメトキシシラン(商品名:A−163、日本ユニカー(株)製)36.7gを徐々に添加し、添加終了後、還流下にて1hr反応した。得られたゾルをロータリーエバポレーターにて減圧下、液温30℃以下でメチルエチルケトン(MEK)4Lをすこしづつ加えながらメタノールを留去することにより、メタノールゾルのメタノールをMEKで置換した酸化スズ−酸化タングステン−酸化珪素被覆酸化スズ−ジルコニウム複合ゾルのMEK分散ゾルを1315g得た。得られたゾルは25℃における比重0.976、25℃における粘度2.3mPa・s、全金属酸化物濃度20.0質量%であった。
酸化アンチモン−酸化珪素複合ゾルにて表面処理された酸化アンチモンドープ酸化スズゾル(メタノール分散ゾル、全金属酸化物濃度20.0質量%、水分0.4質量%)120gを1Lフラスコにとり、n−ブチルアルコール12gを添加、ついで10%硫酸を1.4g添加、マグネチックスターラーにて攪拌した。ついでメチルトリメトキシシラン(商品名:A−163、日本ユニカー(株)製)4.8gを徐々に添加し、添加終了後、還流下にて1hr反応した。得られたゾルをロータリーエバポレーターにて減圧下、液温30℃以下でMEK1.3Lをすこしづつ加えながらメタノールを留去することにより、メタノールゾルのメタノールをMEKで置換した酸化スズ−酸化珪素複合ゾルにて表面処理された酸化アンチモンドープ酸化スズゾルのMEK分散ゾルを103g得た。得られたゾルは25℃における比重1.006、25℃における粘度1.0mPa・s、全金属酸化物濃度22.0質量%であった。
酸化アンチモンドープ酸化スズゾル(商品名:CCA−30M、日産化学工業(株)製、メタノール分散ゾル、全金属酸化物濃度30.0質量%、水分0.7質量%)66.6gを1Lフラスコにとり、メタノール34g、n−ブチルアルコール12gを添加、ついで10%硫酸を1.4g添加、マグネチックスターラーにて攪拌した。ついでメチルトリメトキシシラン(商品名:A−163、日本ユニカー(株)製)4.8gを徐々に添加し、添加終了後、還流下にて1hr反応した。得られたゾルをロータリーエバポレーターにて減圧下、液温30℃以下でMEK1.8Lをすこしづつ加えながらメタノールを留去することにより、メタノールゾルのメタノールをMEKで置換した酸化アンチモンドープ酸化スズゾルのMEK分散ゾルを100g得た。得られたゾルは25℃における比重0.998、25℃における粘度1.0mPa・s、動的光散乱法粒子径66nm、全金属酸化物濃度20.0質量%であった。
撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2箇を備えた内容積1リットルのガラス製反応器に、市販のメタノール分散シリカゾル(商品名:MT−ST、日産化学工業(株)製、SiO2濃度30質量%、平均粒子径12nm、水分1.8質量%)516gを仕込み、反応器内ゾルの沸騰を維持し、液面を一定に保ちながら、容器内のゾルの水分が0.6%になるまで、別のボイラーで発生させたメタノールの蒸気を反応器内のシリカゾル中に連続的に吹き込みながら蒸留を行なった。次いでゾル液温を60℃に下げ、n−ヘキシルトリメトキシシラン(商品名:TSL8241、GE東芝シリコーン(株)製)31.9gを添加し、60℃で3時間加熱した。この後、大気圧下蒸留をしながらn−ブチルアルコール25.8gを添加し、更に液面を下げながら、シクロヘキサン添加量1200g、沸点81℃になるまで溶媒置換を行い、シクロヘキサン分散シリカゾル(SiO2濃度39質量%、20℃における比重1.056、20℃における粘度3.4mPa・s、水分0.01質量%以下、n−ブチルアルコール濃度0.3質量%)400gを得た。このゾルの一部をガラス製容器に密閉し、50℃の恒温槽内で1ヶ月保持した後粘度を測定したところ、3.5mPa・sであった。
Claims (8)
- 下記の(A)及び(B)工程:
(A)分散媒中に100℃以下の沸点(1気圧)を有する親水性溶媒を25〜100質量%含有する親水性無機酸化物ゾルに、珪素原子に結合したアルコキシル基を2個以上有する珪素アルコキシド、又は1個以上の珪素原子に結合したヒドロキシル基と1個以上の珪素原子に結合したアルコキシル基を有する珪素アルコキシドを添加して、該ゾル中の無機酸化物粒子を表面処理する工程、及び
(B)炭素数3〜12の1級アルコールの共存下に、(A)工程で得られた表面処理された無機酸化物ゾルの分散媒を非アルコール性有機溶媒にて置換する工程
を含む有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。 - (A)工程における該珪素アルコキシドが珪素原子に結合した炭素数1〜4のアルコキシル基を有する珪素アルコキシドである請求項1に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
- (A)工程における該珪素アルコキシドがジアルキルジアルコキシシラン又はアルキルトリアルコキシシランである請求項1又は2に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
- (A)工程における該珪素アルコキシドがジアルキルアルコキシヒドロキシシラン又はアルキルジアルコキシヒドロキシシランである請求項1又は2に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
- (A)工程における該珪素アルコキシドがテトラアルコキシシラン又はトリアルコキシヒドロキシシランである請求項1又は2に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
- (A)工程における該珪素アルコキシドが珪素原子に結合した炭素数4〜20のアルキル基を有する珪素アルコキシドである請求項3又は4に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
- (B)工程における該非アルコール性有機溶媒がケトン類又はエステル類である請求項1、2、3、4又は5に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
- (B)工程における該非アルコール性有機溶媒が炭化水素又はハロゲン化炭化水素である請求項6に記載の有機溶媒分散無機酸化物ゾルの製造方法。
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