JP2005535556A - 分散された二酸化チタンを含有する非酸性、非塩基性コロイド溶液、その製造方法及びそのコロイド溶液を含むコーティング剤 - Google Patents
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Abstract
また本発明は二酸化チタンコロイド溶液を含む、多機能性で常温硬化型コーティング剤に関する。
Description
れた二酸化チタンコロイド溶液は高濃度(3〜5重量%)、且つ中性溶液である。従って、その応用分野も大いに広がり得る。
A)アルコールにチタン化合物と安定化剤を添加する工程、
B)反応溶液に撹拌しながら蒸留水を徐々に添加する工程、
C)生成した溶液に塩基性溶液を添加して中和する工程、及び
D)中和した溶液を85℃を超える温度で加熱する工程。
前記C)工程で、塩基性溶液を徐々に添加しながら生成した溶液のpHを6〜8になるように調節する。
前記D)工程で、溶液を7時間を超えて加熱後、アナターゼ構造で10nm未満のサイズの二酸化チタン微粒子が分散された中性及び透明なコロイド溶液を得ることが可能である。
(b)生成した溶液に塩基性溶液を添加することで生成した溶液を中和する工程、及び
(c)中和した溶液を75℃を超える温度で7時間を超えて加熱する工程。
。また、前記(b)工程以前に、40%四塩化チタン水溶液を全体溶液の0.01〜2重量%になるように添加するか、蒸留水を全体溶液の2〜10重量%になるように添加して加水分解反応を促進する。また、溶液を十分な時間、好ましくは1時間を超えて常温で撹拌する。(b)工程で、塩基性溶液を徐々に添加して生成した溶液のpHが6〜8になるように調節する。(c)工程で、溶液を7時間を超えて加熱後、アナターゼ構造を持ち、10nm未満のサイズの二酸化チタン微粒子が分散された中性及び透明な二酸化チタン(TiO2)コロイド溶液を得ることが可能である。
グリコールを添加する。
ルを使った二酸化チタンコロイド溶液を含むことを特徴とした、優れた透明性、付着性、結晶性、吸光度及び安定性を有する多機能性の常温硬化型コーティング剤を提供する。
7時間得られた溶液を加熱後、分散された、アナターゼ構造の二酸化チタンナノ微粒子(10nm未満)を含む、澄んでいて透明なコロイド溶液を得た。
1mlの水を使った又はアルコールを使った二酸化チタンコロイド溶液を、5mlの水又はアルコールに各々希釈した。溶液中での光散乱度を紫外/可視光分光器を使用して、410nm波長領域(光が吸収されないで散乱する一番短い波長領域)で測定した。
1mlの水を使った又はアルコールを使った二酸化チタンコロイド溶液を、5mlの水またはアルコールに各々希釈した。その溶液をガラス板表面にスピンコーティング法で塗布し、ついで、恒温槽で110℃の温度で熱処理し、その後、消しゴムで擦った。紫外/可視光分光器を用い350nmで吸光度を測定した。
1ヶ月経過後、二酸化チタンコロイド溶液の濁度の変化度を測定した。濁度は透明性と
同一の方法で測定した。
相対的な吸光度である。1mlの二酸化チタンコロイド溶液を5mlの蒸留水に希釈し、350nmの波長で吸光度を測定した。
1mlの水を使った又はアルコールを使った二酸化チタンコロイド溶液を、5mlの水又はアルコールに各々希釈した。溶液はガラス板表面にスピンコーティング法で二回塗布し、恒温槽で110℃の温度で熱処理し、その後、X線回析(XRD)を用いて薄膜の結晶性を測定した。膜が非常に薄いため、XRDは1°で実施し、2θは10°から80°の範囲で、走査速度は2°/分で測定した。
Claims (24)
- 分散された二酸化チタンナノ微粒子を含む中性及び透明な、水を使った二酸化チタンコロイド溶液を製造する方法であって、以下の工程、
(A)チタン化合物と安定化剤とをアルコールに添加する工程と、
前記安定化剤は、アルコール基とケトン基を有する有機酸と、アルコール基と酢酸基を有する有機酸と、及びこれらの塩とからなる群から選択され、
(B)前記反応した溶液に撹拌しながら蒸留水を徐々に添加する工程と、
(C)塩基性溶液を添加して前記生成した溶液を中和する工程と、及び
(D)前記中和した溶液を85℃を超える温度で加熱する工程とを含み、
前記(A)工程で、チタン化合物及び安定化剤は任意の順序で添加することが可能であることを特徴とする、分散された二酸化チタンナノ微粒子を含む中性及び透明な、水を使った二酸化チタンコロイド溶液を製造する方法。 - (A)工程で前記安定化剤の添加前およびチタン化合物をアルコールに添加した後に、前記溶液に40%四塩化チタン水溶液を添加することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記アルコールは1〜50重量%の量で添加し、前記安定化剤は全溶液に対し少なくとも0.1重量%の量で添加し、そして前記チタン化合物は、生成したチタンコロイド溶液に分散された二酸化チタンの量によって算出され、1〜5重量%の量で添加し、そして、残りは水であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記アルコールはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのC1〜C4の低級アルコールからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記チタン化合物は、チタン(IV)イソプロポキシド(titanium(IV) isopropoxide)(テトライソプロパノールチタン(tetraisopropanol titanium))と、チタン(IV)ブトキシド(titanium(IV) butoxide)と、チタン(IV)エトキシド(titanium(IV) ethoxide)(チタンテトラエタノレート(titanium tetraethanolate))と、チタン(IV)メトキシド(titanium(IV) methoxide)と、ステアリン酸チタン(IV)(titanium(IV) stearate)と、及びこれらの混合物とからなる群より選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記安定化剤は、ペンタンジオール、ペンタンジオン、ブタンジオール、ブタンジオン、アルキルアセトアセテート、ポリエチレングリコール、水酸化セチルトリメチルアンモニウム、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、トリアルキルアルコールアミン((RO)3N)、又はこれらの混合物をさらに含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記塩基性溶液は水酸化ナトリウム、アルカリ金属の塩基性化合物、アンモニウム化合物、アミン化合物、アルキルアンモニウム基を有する塩基性化合物、アルカリ土類金属の塩基性化合物、またはアルミニウムイオンなどの陽イオンを有するポリ塩基性化合物であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- (A)工程でチタン化合物に加えて、有機シリコン化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物、鉄化合物、又はこれらの混合物をさらに添加することを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- (D)工程の前記加熱手順を、高温、高圧反応器内で120℃を超える温度で5時間実施する熱水反応に置き換えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 分散された二酸化チタンナノ微粒子を含む中性及び透明な、アルコールを使った二酸化チタンコロイド溶液を製造する方法であって、以下の工程、
(a)チタン化合物と安定化剤とをアルコールに添加する工程と、
前記安定化剤は、アルコール基とケトン基を有する有機酸と、アルコール基と酢酸基を有する有機酸と、及びこれらの塩とからなる群から選択され、
(b)塩基性溶液を添加することで前記生成した溶液を中和する工程と、及び
(c)前記中和した溶液を75℃を超える温度で7時間を超えて加熱する工程とを含み、
前記(a)工程で、チタン化合物及び安定化剤は任意の順序で添加することが可能であることを特徴とする、分散された二酸化チタンナノ微粒子を含む中性及び透明な、アルコールを使った二酸化チタンコロイド溶液を製造する方法。 - (b)工程の前に、40%四塩化チタン水溶液を前記溶液にさらに添加するか、又は蒸留水を前記溶液にさらに添加することを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記アルコールは50〜90重量%の量で添加し、前記安定化剤は全溶液に対し少なくとも0.1重量%の量で添加し、そして前記二酸化チタン化合物は、生成したチタンコロイド溶液に分散された二酸化チタンの量によって算出され、1〜5重量%の量で添加し、そして、残りは水であることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記アルコールはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのC1〜C4の低級アルコールからなる群から選択されることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記チタン化合物は、チタン(IV)イソプロポキシド(titanium(IV) isopropoxide)(テトライソプロパノールチタン(tetraisopropanol titanium))と、チタン(IV)ブトキシド(titanium(IV) butoxide)と、チタン(IV)エトキシド(titanium(IV) ethoxide)(チタンテトラエタノレート(titanium tetraethanolate))と、チタン(IV)メトキシド(titanium(IV) methoxide)と、ステアリン酸チタン(IV)(titanium(IV) stearate)と、及びこれらの混合物とからなる群より選択されることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記安定化剤は、ペンタンジオール、ペンタンジオン、ブタンジオール、ブタンジオン、アルキルアセトアセテート、ポリエチレングリコール、水酸化セチルトリメチルアンモニウム、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、トリアルキルアルコールアミン((RO)3N)、又はこれらの混合物をさらに含むことを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記塩基性溶液は水酸化ナトリウム、アルカリ金属の塩基性化合物、アンモニウム化合物、アミン化合物、アルキルアンモニウム基を有する塩基性化合物、アルカリ土類金属の塩基性化合物、またはアルミニウムイオンなどの陽イオンを有するポリ塩基性化合物であることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
- (a)工程でチタン化合物に加えて、有機シリコン化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物、鉄化合物、又はこれらの混合物をさらに添加することを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
- (c)工程の前記加熱手順を、高温、高圧反応器内で120℃を超える温度で5時間実
施する熱水反応に置き換えることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。 - 請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法によって製造された、中性及び透明な二酸化チタンコロイド溶液であって、1〜5重量%の、アナターゼ構造を有する二酸化チタンナノ微粒子が分散されていることを特徴とする、中性及び透明な二酸化チタンコロイド溶液。
- 請求項19に記載の二酸化チタンコロイド溶液を含むコーティング剤であって、優れた透明性、付着性、結晶性、吸光度及び安定性を有することを特徴とする、二酸化チタンコロイド溶液を含むコーティング剤。
- 請求項20に記載のコーティング剤で表面をコーティングされている製品。
- 中性で透明な、水を使った又はアルコールを使った組成物であって、1〜5重量%の二酸化チタンが分散されており、グリコール酸、ペンタンジオール、ペンタンジオン、ブタンジオール、ブタンジオン、グリコールの塩水溶液及びこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも0.1重量%の安定化剤と、前記安定化剤を中和可能な量の塩基性溶液と、及び残りは溶媒としての水又はアルコールとを含むことを特徴とする、中性で透明な、水を使った又はアルコールを使った組成物。
- 前記安定化剤は、ペンタンジオール、ペンタンジオン、ブタンジオール、ブタンジオン、アルキルアセトアセテート、ポリエチレングリコール、水酸化セチルトリメチルアンモニウム、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、トリアルキルアルコールアミン((RO)3N)、又はこれらの混合物をさらに含むことを特徴とする、請求項22に記載の組成物。
- 有機シリコン化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物、鉄化合物、又はこれらの混合物をさらに含むことを特徴とする、請求項22又は23に記載の組成物。
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