JP2005306641A - 有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法 - Google Patents
有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 シュウ酸安定型酸化ニオブゾルにクエン酸または水溶性クエン酸塩を加えた後、アンモニアを添加してpHを7〜10に調整し、次いで限外濾過することにより製造したシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルに、アミン化合物を添加した後、水溶媒を有機溶媒で置換することを特徴とする有機溶媒分散型酸化ニオブゾルの製造方法である。このような製造方法によって得られる有機溶媒分散型酸化ニオブゾルは、高濃度で液安定性に優れ、他の有機溶媒との相溶性に優れているため、触媒、オプトエレクトロニクス材料、半導体材料、誘電体材料、塗料、表面保護剤、反射防止材、屈折率調整剤等の原料として極めて有用である。
【選択図】 なし
Description
このような現状において、上述の要求に応じるべく、微細粒子の酸化ニオブゾルを提供する技術が開発されている。例えば、本出願人は、各種用途に使用できるシュウ酸安定型酸化ニオブゾルの技術を先に出願した(例えば、特許文献1参照)。
更に、本出願人は、このシュウ酸安定型酸化ニオブゾルの用途に於いて、他の金属元素と併用するとゾルの安定性が低下し、ゲル化によってゾル溶液が不安定化するために使用できなくなる点を改良するため、上記シュウ酸安定化ニオブゾルにクエン酸を含有せしめるか、更には、クエン酸を加えた後、アンモニア水溶液を添加することにより上記欠点を回避するクエン酸を添加したシュウ酸安定型酸化ニオブゾルを開示している(例えば、特許文献2参照)。
実際、これら酸化ニオブゾルを電子材料用原料として他の有機溶媒分散型金属酸化物原料と混合する場合、増粘したり、ゲル化して安定生産できない欠点があった。また、表面保護剤等へ利用する場合、成形助剤として用いる有機系バインダーとの相溶性が悪く、均質なコーティングができない欠点を有しており、その用途が著しく限定されているのが現状である。
この技術をこれら酸化ニオブに適用したが、有機溶媒分散型酸化ニオブゾルを得ることができなかった。即ち、特許文献1に記載されているように、酸化ニオブは、オキシカルボン酸としてシュウ酸のみしか水分散型酸化ニオブゾルを得ることができず、このシュウ酸安定型酸化ニオブゾルでは、酸化チタンで得た技術を生かすことができなかった。また、特許文献2記載の製造方法による単にクエン酸を添加したシュウ酸安定型酸化ニオブゾルやその後アンモニア水溶液を添加したものに関しても同様に有機溶媒分散型の酸化ニオブゾルを得ることができなかった。
このような背景から、有機溶媒と相溶性の良い酸化ニオブゾルの開発が待たれていた。
クエン酸は、粉末状態で添加しても、水溶液で添加しても良く、これによって得られるシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの性能に影響を与えることはない。また、水溶性クエン酸塩を使用することができ、このような塩としては、クエン酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウムなどを例示することができる。
クエン酸または水溶性クエン酸塩の添加量に関しては言えば、特に限定する必要はないが、クエン酸量は、クエン酸/Nb2O5(モル比)=0.1〜0.5の範囲となるように添加することが望ましい。即ち、下限を下廻りクエン酸量が不足すると、シュウ酸の除去率が低くなるため安定な本発明の有機溶媒分散型酸化ニオブゾルを得ることができない。また反対に上限を上廻り、過剰のクエン酸または水溶性クエン酸塩を添加しても、次工程(アンモニアを添加してpHを7〜10に調整し、次いで限外濾過する工程)でクエン酸アンモニウムとして系外に排出され、経済的でない。
pH調整の際の酸化ニオブ濃度に関しては、特に制限はないが、シュウ酸、クエン酸の含有量や調整するpHによっては、ゾル粘度が高くなる場合があり、Nb2O5として10質量%以下の濃度で行なうことが好ましい。
このように組成調整されたシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルにアミン化合物を添加した後、有機溶媒を添加し、水溶媒を有機溶媒に置換することにより、本発明の有機溶媒分散型酸化ニオブゾルを得ることができる。
本発明の有機溶媒分散型酸化ニオブゾル中の水分量は、有機溶媒と水との共沸蒸留により自由に制御でき、特に限定されないが、本発明では10質量%以下、好ましくは3質量%以下が良い。
また、本発明の有機溶媒分散型酸化ニオブゾルは、その物性上、酸化ニオブ濃度が30質量%と高い場合でも、へイズ率が20%以下と非常に濁りの少ない特徴を有し、透明性が要求されるようなメガネレンズのコート剤、その他光学用途に特に有用である。また、酸化ニオブ濃度が30質量%のときの粘度に関しても、数十cp程度で非常に粘度が低く、工業的な取り扱いが非常に優れたものである。
本発明の有機溶媒分散型酸化ニオブゾルの物性は、以下の方法で測定した。
平均粒子径の測定
平均粒子径は、動的光散乱色粒度分布測定装置LB-500(堀場製作所製)を用いて測定した。
ヘイズ率の測定
ヘイズ率は、色差計COH-300A(日本電色工業製)を用いて測定した。測定条件としては、試料を光路長1cmのガラスセルに入れて測定した。
粘度の測定
粘度は、E型粘度計(トキメック製)を用いて、25℃における粘度を測定した。
含水率の測定
含水率は、自動水分測定装置 KF-100(三菱化学製)を用いて、カールフィッシャー容量滴定方式にて測定した。
電気伝導度の測定
電気伝導度は、電気伝導度計 CM−14P(TOA ELECTRON Ltd.製)を用いて測定した。
得られたエタノール分散型酸化ニオブゾルを35℃の恒温槽内で保存し、長期安定性を確認したところ、6ヶ月後も高い流動性を保持していた。。
得られたエタノール分散型酸化ニオブゾルのNb2O5濃度をエタノールで20%に調整したものは、35℃の恒温槽内で保存し、長期安定性を確認したところ、6ヶ月後も高い流動性を保持していた。
得られた2−プロパノール分散型酸化ニオブゾルを、35℃の恒温槽内で保存し、長期安定性を確認したところ、6ヶ月後も高い流動性を保持していた。
得られた2−プロパノール分散型酸化ニオブゾルを、35℃の恒温槽内で保存し、長期安定性を確認したところ、6ヶ月後も高い流動性を保持していた。
得られた1−ブタノール分散型酸化ニオブゾルを、35℃の恒温槽内で保存し、長期安定性を確認したところ、6ヶ月後も高い流動性を保持していた。
得られたメチルイソブチルケトン分散型酸化ニオブゾルのNb2O5濃度をメチルイソブチルケトンで20%に調整したサンプルを、35℃の恒温槽内で保存し、長期安定性を確認したところ、黄色味を帯びるものの6ヶ月後も高い流動性を保持していた。
[比較例1]
[比較例2]
[比較例3]
Claims (11)
- シュウ酸安定型酸化ニオブゾルにクエン酸または水溶性クエン酸塩を加えた後、アンモニアを添加してpHを7〜10に調整し、次いで限外濾過することにより製造したシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルに、アミン化合物を添加した後、水溶媒を有機溶媒で置換することを特徴とする有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- 限外濾過することにより製造したシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルのNb2O5濃度10質量%での電気伝導度が5S/m以下である請求項1記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- クエン酸/シュウ酸(モル比)=0.5〜10で、且つシュウ酸/Nb2O5(モル比)=0.05〜0.3である請求項1または2記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- アミン化合物の添加量が、アミン化合物/Nb2O5(モル比)=0.2〜2.0の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- アミン化合物が1級、2級または3級のアルキルアミン化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- シュウ酸安定型酸化ニオブゾルにクエン酸または水溶性クエン酸塩を加えた後、アンモニアを添加してpHを7〜10に調整し、次いで限外濾過した後、これに酸性化合物を添加することにより製造したシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルに、アミン化合物を添加した後、水溶媒を有機溶媒で置換することを特徴とする有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- 限外濾過した後、これに酸性化合物を添加することにより製造したシュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルのNb2O5濃度10質量%での電気伝導度が5S/m以下である請求項6記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- クエン酸/シュウ酸(モル比)=0.5〜10、且つシュウ酸/Nb2O5(モル比)=0.05〜0.3である請求項6または7記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- アミン化合物の添加量が、アミン化合物/Nb2O5(モル比)=0.2〜2.0の範囲である請求項6〜8のいずれかに記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- アミン化合物が1級、2級または3級のアルキルアミン化合物である請求項6〜9のいずれかに記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
- 酸性化合物がクエン酸、リンゴ酸、酒石酸または乳酸から選ばれた1種以上を用いることを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載の有機溶媒分散型シュウ酸・クエン酸安定型酸化ニオブゾルの製造方法。
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