JP2007016189A - Transparent composite material and method for producing the same - Google Patents

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康朗 甲斐
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent composite material capable of easily controlling a refractive index of a filling material, regardless of a kind of a stock material thereof, and having enough excellent transparency, by keeping the transparency when the composite material is mixed into various kinds of resins of which the refractive indices are different from one another. <P>SOLUTION: This composite material is given by adding a hollow filling material to a transparent material, wherein a size of the filling material is not less than 1 nm and not more than 380 nm and the filling material and the transparent material have such a relation as to satisfy formula (1) (V<SB>1</SB>is a volume of a stock material part of the filling material; V<SB>2</SB>is a volume of a hollow part of the filling material; n<SB>1</SB>is a refractive index of a stock material part of the filling material; n<SB>2</SB>is a refractive index of a hollow part of the filling material; and n<SB>m</SB>is a refractive index of the transparent material). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はナノサイズの粒子を透明材に分散させた透明性に優れた複合材およびその製造法に関するものである。   The present invention relates to a composite material having excellent transparency in which nano-sized particles are dispersed in a transparent material, and a method for producing the same.

有機ガラスやプラスチックレンズ等の光学用途に利用し得る透明樹脂としては、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂等がある。有機ガラスは、無機ガラスに比べ耐衝撃性、軽量性、成形性に優れる特徴を有している。メタクリル系樹脂は、光線透過率が高く、光散乱性が小さく透明性に優れ耐候性にも優れており、ポリカーボネート系樹脂は、耐衝撃性に優れているためにその用途や使用量も増加している。   Examples of transparent resins that can be used for optical applications such as organic glass and plastic lenses include methacrylic resins, polycarbonate resins, styrene resins, and epoxy resins. Organic glass has characteristics that are superior in impact resistance, light weight, and moldability compared to inorganic glass. Methacrylic resins have high light transmittance, low light scattering properties, excellent transparency and weather resistance, and polycarbonate resins have excellent impact resistance, so their use and usage increases. ing.

特許第3559894号公報には剛性の向上等を目的として、透明な非結晶の有機高分子に可視光波長以下の径を有する微細なシリカ粒子(充填材)を配合した透明樹脂組成物からなる樹脂製ウィンドウが開示されている。前記樹脂組成物は、たとえばアクリル樹脂をメチルエチルケトン溶剤に溶解させ、この溶液中にシリカ微粒子(充填材)を添加混合した後、エタノールを凝固用溶剤として添加することによってアクリル樹脂中にシリカ微粒子(充填材)が分散してなる透明樹脂組成物を沈降させて得ている。   Japanese Patent No. 3559894 discloses a resin comprising a transparent resin composition in which fine silica particles (filler) having a diameter equal to or smaller than a visible light wavelength are blended with a transparent amorphous organic polymer for the purpose of improving rigidity and the like. A made window is disclosed. In the resin composition, for example, an acrylic resin is dissolved in a methyl ethyl ketone solvent, silica fine particles (filler) are added and mixed in this solution, and then ethanol is added as a coagulating solvent to add silica fine particles (filled) into the acrylic resin. It is obtained by precipitating a transparent resin composition in which a material is dispersed.

特開2004-292698号公報には、樹脂中に2種以上の金属酸化物からなる複合金属酸化物微粒子(充填材)が分散した樹脂組成物において、複数の金属酸化物種の組成比により前記複合金属酸化物微粒子(充填材)中の屈折率を調整し、樹脂と金属酸化物の屈折率差を0.05以下とすることにより、種々の樹脂マトリックスに対して透明な樹脂複合材が得られることが提示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-292698 discloses that in a resin composition in which composite metal oxide fine particles (filler) composed of two or more kinds of metal oxides are dispersed in a resin, the composite is obtained depending on the composition ratio of a plurality of metal oxide species. By adjusting the refractive index in the metal oxide fine particles (filler) and making the refractive index difference between the resin and the metal oxide 0.05 or less, a transparent resin composite can be obtained for various resin matrices. Presented.

特許第3357881号公報にはガラスフイラー(充填材)を合成樹脂中に分散させて透明感を付与した人造大理石において、ガラスフイラー(充填材)の各成分の割合を調節して合成樹脂の屈折率と一致させることにより、外観品質に優れかつ耐久性に優れた人造大理石が得られることが示されている。   Japanese Patent No. 3357881 discloses an artificial marble in which a glass filler (filler) is dispersed in a synthetic resin to give transparency, and the refractive index of the synthetic resin is adjusted by adjusting the proportion of each component of the glass filler (filler). It is shown that an artificial marble excellent in appearance quality and durability can be obtained by matching with the above.

特許第3559894号Patent No. 3559894 特開2004-292698号JP2004-292698 特許第3357881号Japanese Patent No. 3357881

前述のような従来の複合材にあっては、屈折率の異なる各種樹脂に対して組成の一定な微粒子(充填材)を用いて透明複合材を得ることは困難であった。透明複合材を得るにはナノサイズの微粒子(充填材)を樹脂中に均一に分散させることが必要であり、そのためには一般に微粒子(充填材)表面にマトリックスとなる樹脂との親和性を改善する表面改質処理を施すことが必要である。しかし、シランカップリング剤などの表面改質処理剤と微粒子(充填材)との反応性は微粒子(充填材)の素材によって異なるため、各微粒子(充填材)種毎に最適な改質剤や処理条件を別途探すことが求められる。従って、素材が一定で、簡便な方法によって得られる屈折率調整可能な微粒子の開発が求められていた。   In the conventional composite materials as described above, it has been difficult to obtain transparent composite materials by using fine particles (fillers) having a constant composition for various resins having different refractive indexes. In order to obtain a transparent composite material, it is necessary to uniformly disperse nano-sized fine particles (filler) in the resin. For this purpose, the affinity with the resin that forms the matrix is generally improved on the surface of the fine particles (filler). It is necessary to perform surface modification treatment. However, the reactivity between the surface modification agent such as silane coupling agent and the fine particles (filler) varies depending on the material of the fine particles (filler). It is required to search for processing conditions separately. Therefore, there has been a demand for the development of fine particles having a constant material and adjustable refractive index obtained by a simple method.

本発明は、素材の種類によらず充填材の屈折率を簡易に制御することができ、屈折率の異なる各種の樹脂に対して配合した場合に透明性を確保し、十分透明性に優れた透明複合材を提供することを目的とする。   The present invention can easily control the refractive index of the filler regardless of the type of material, ensures transparency when blended with various resins having different refractive indexes, and is sufficiently transparent. An object is to provide a transparent composite material.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、複合材の充填材として大きさが1nm以上かつ300nm以下の中空状の微粒子を用い、この微粒子の素材部と中空部の体積をV1、V2、屈折率をn1、n2とし、マトリックスとなる透明材の屈折率をnmとしたとき、それぞれが下式を満足するようにすることにより、微粒子の素材が一定であっても透明な複合材が得られることを見出し、本発明に至ったものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and hollow fine particles having a size of 1 nm or more and 300 nm or less are used as the filler of the composite material. 1 and V 2 , where the refractive index is n 1 and n 2, and the refractive index of the transparent material that is the matrix is nm , so that each satisfies the following formula, the material of the fine particles is constant. However, the inventors have found that a transparent composite material can be obtained, and have reached the present invention.

上記は微粒子の見かけの屈折率nf=(V1n1+V2n2)/(V1+V2)とマトリックスとなる透明材の屈折率nmとの差Δn=|nf-nm|を0.05以下とすることであり、中空部と素材部の大きさの比率を変えることによって容易に実現可能である。すなわち、本発明によれば、透明複合材を構成する透明材及び充填材の種類によらず、前記充填材の、前記中空部と前記素材部との大きさの比率を変化させるという形態制御のみでその屈折率を制御することができ、種々の異なる屈折率の透明材に配合した場合においても前記形態制御に基づく屈折率制御に基づいて、その透明性を確保することができ、十分透明性に優れた複合材を提供することができる。 Difference above the refractive index n m of transparent material comprising the apparent refractive index of the fine particles nf = a (V 1 n 1 + V 2 n 2) / (V 1 + V 2) and the matrix Δn = | n f -n m | is 0.05 or less, and can be easily realized by changing the ratio of the size of the hollow portion to the material portion. That is, according to the present invention, regardless of the types of the transparent material and filler constituting the transparent composite material, only the form control of changing the size ratio of the hollow portion to the raw material portion of the filler. The refractive index can be controlled with a transparent material having various different refractive indexes, and the transparency can be ensured based on the refractive index control based on the form control, and the transparency is sufficiently high. It is possible to provide an excellent composite material.

なお、前記“中空部”とは、前記充填材の内部空洞部分を意味し、前記“素材部”とは、前記充填材の実質的部分である肉部分を意味し、例えば前記中空部は図1に示す充填材において参照数字“2”で示される部分であり、前記素材部は図1に示す充填材において参照数字“1”で示される部分である。   The “hollow part” means an internal cavity part of the filler, and the “material part” means a meat part that is a substantial part of the filler. 1 is a portion indicated by reference numeral “2” in the filler shown in FIG. 1, and the raw material portion is a portion indicated by reference numeral “1” in the filler shown in FIG.

以上説明したように、本発明によれば、素材の種類によらず充填材の屈折率を簡易に制御することができ、屈折率の異なる各種の樹脂に対して配合した場合に透明性を確保し、十分透明性に優れた透明複合材を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the refractive index of the filler can be easily controlled regardless of the type of material, and transparency is ensured when blended with various resins having different refractive indexes. In addition, a transparent composite material that is sufficiently excellent in transparency can be provided.

以下、本発明のその他の特徴及び利点、並びに本発明の詳細について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, other features and advantages of the present invention and details of the present invention will be described based on the best mode for carrying out the invention.

(透明複合材)
一般に透明複合材を得る手段としては、充填材とマトリックスとなる透明材(母材)の屈折率を近似させる方法が多く取られている。しかしながら、ガラスファイバなどのミクロンオーダ以上の充填材を用いる場合には、十分な透明性を確保するためには可視光域の全波長域において母材と充填材の屈折率をほぼ一致するようにしなければならず、現実的に困難な場合が多い。
(Transparent composite)
In general, as a means for obtaining a transparent composite material, many methods for approximating the refractive index of a filler and a transparent material (matrix) serving as a matrix are taken. However, when using fillers of micron order or larger, such as glass fiber, the refractive index of the base material and filler should be approximately the same in all wavelengths of visible light to ensure sufficient transparency. And must be practically difficult.

一方、充填材にナノサイズの微粒子(ナノ粒子)を用いる場合には、十分な透明性を確保するのに必要な母材との屈折率差の許容度は大きくなる。これは粒子サイズが小さくなると可視光の散乱も小さくなるためであり、この点でナノ粒子を充填材として用いる方が透明複合材を得る上で有利となる。ナノ粒子の大きさとしては、可視光の波長の最小値である380nmより小さくしておくことが必要である。   On the other hand, when nano-sized fine particles (nanoparticles) are used as the filler, the tolerance of the refractive index difference from the base material necessary to ensure sufficient transparency increases. This is because when the particle size is reduced, the scattering of visible light is also reduced. In this respect, it is advantageous to obtain a transparent composite material by using nanoparticles as a filler. The size of the nanoparticles needs to be smaller than 380 nm, which is the minimum wavelength of visible light.

母材に透明樹脂を用いて透明樹脂複合材とし、複合材の機械的・熱的物性を向上させようとする場合、ナノ粒子の大きさが1nmより小さいと物性向上効果が乏しく、ナノ粒子の凝集制御も困難となるため、粒子の大きさは1nm以上とすることが好ましい。   If a transparent resin is used as the base material to make a transparent resin composite and the mechanical and thermal properties of the composite are to be improved, if the size of the nanoparticles is smaller than 1 nm, the effect of improving the physical properties is poor. Since aggregation control becomes difficult, the particle size is preferably 1 nm or more.

ナノ粒子の見かけの屈折率nfと母材の屈折率nmとの差Δn=|nf-nm|が0.05よりも大きいと、両者の界面での光散乱が顕著となり、透明性が急激に低下するため、Δn=|nf-nm|は0.05以下とすることが必要である。但し、自動車用窓ガラスなどより高い透明性が求められる部位への適用を想定する場合には、Δn=|nf-nm|は0.03以下とすることがより好ましい。 If the difference Δn = | n f −n m | between the apparent refractive index n f of the nanoparticles and the refractive index n m of the base material is larger than 0.05, light scattering at the interface between the two becomes remarkable, and transparency is improved. Since it decreases rapidly, Δn = | n f −n m | needs to be 0.05 or less. However, Δn = | n f −n m | is more preferably set to 0.03 or less when it is assumed to be applied to a portion that requires higher transparency than that of window glass for automobiles.

中空のナノ粒子を構成する素材種は特に限定されず、例えばシリカ、アルミナ、ヘマタイト、チタニア、カルシアを用いることができる。特に、結晶性が良く、ナノサイズであって、アスペクト比が高く、以下に示す水熱合成法などの製造方法に依存して中空部を自在に形成することができるとともに、中空部と素材部との比率を自在に制御することができるアルミナが好ましい。   The material type constituting the hollow nanoparticles is not particularly limited, and for example, silica, alumina, hematite, titania, and calcia can be used. In particular, it has good crystallinity, is nano-sized, has a high aspect ratio, and can freely form a hollow part depending on a production method such as the hydrothermal synthesis method shown below. Alumina, which can freely control the ratio, is preferable.

たとえばアルミナの一種であるベーマイトの場合、以下のような水熱合成によって得ることができ、中空部を持つ粒子を容易に得ることができ、かつ中空部と素材部との比率も自在に制御可能である。   For example, in the case of boehmite, which is a kind of alumina, it can be obtained by the following hydrothermal synthesis, particles having a hollow part can be easily obtained, and the ratio between the hollow part and the material part can be freely controlled. It is.

(中空ベーマイトナノ粒子の製造方法)
<反応混合物の生成>
最初にアルミニウム金属塩水溶液中にアルカリ水溶液を添加し、得られた反応混合物中に水酸化アルミニウムのゲル状物質を生成する。
(Method for producing hollow boehmite nanoparticles)
<Formation of reaction mixture>
First, an aqueous alkali solution is added to an aqueous aluminum metal salt solution to form an aluminum hydroxide gel-like substance in the resulting reaction mixture.

アルミニウム金属塩水溶液を構成するアルミニウム塩としては、塩化アルミニウム無水和物、塩化アルミニウム六水和物、臭化アルミニウム、臭化アルミニウム六水和物、ヨウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム九水和物、乳酸アルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウム12水和物(ナトリウムミョウバン)、過塩素酸アルミニウム九水和物、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムs-ブトキシド、アルミニウムt-ブトキシドなどから選ばれる少なくとも1種類のアルミニウム金属塩が使用される。上記に挙げた中でも市場の入手のし易さ、取り扱いの容易さ、価格が安価な、塩化アルミニウム六水和物、硝酸アルミニウム九水和物、臭化アルミニウム六水和物、硫酸ナトリウムアルミニウム12水和物(ナトリウムミョウバン)、アルミニウムイソプロポキシドが好ましい。   Aluminum salts constituting the aluminum metal salt aqueous solution include aluminum chloride anhydrate, aluminum chloride hexahydrate, aluminum bromide, aluminum bromide hexahydrate, aluminum iodide, aluminum nitrate nonahydrate, aluminum lactate At least one aluminum metal salt selected from sodium aluminum sulfate 12 hydrate (sodium alum), aluminum perchlorate nonahydrate, aluminum isopropoxide, aluminum s-butoxide, aluminum t-butoxide, etc. The Aluminum chloride hexahydrate, aluminum nitrate nonahydrate, aluminum bromide hexahydrate, sodium aluminum sulfate 12 water, among the above listed, easy to obtain in the market, easy to handle, and inexpensive Japanese (sodium alum) and aluminum isopropoxide are preferred.

アルカリ水溶液は前記アルミニウム金属塩の加水分解を促進するために反応系に添加するものであり、それを構成するアルカリ化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、及び水酸化バリウムなどから選ばれる少なくとも1種を例示すことができる。特には、水酸化ナトリウムが好ましい。   Alkaline aqueous solution is added to the reaction system in order to promote hydrolysis of the aluminum metal salt. Examples of the alkali compound constituting it include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and barium hydroxide. At least one selected from can be exemplified. In particular, sodium hydroxide is preferable.

なお、反応混合物中に副産物として、水に不溶な塩が生成するアルカリは適宜取り除く。アルカリ化合物の使用量は、アルミニウム金属塩に対し、モル比で2〜4倍であることが好ましい。2倍未満では反応原料が熱処理して反応生成物を生成するのに不十分であり、反応溶液のゲル化も起きず、収率良く粒子を得ることができない場合がある。4倍以上では逆にpHが高すぎ、アルカリがゲルを溶かしてしまい、癒着や凝集する粒子が増す場合がある。   In addition, the alkali which produces | generates a salt insoluble in water as a by-product in a reaction mixture is removed suitably. It is preferable that the usage-amount of an alkali compound is 2-4 times by molar ratio with respect to aluminum metal salt. If it is less than 2 times, the reaction raw material is insufficient for heat treatment to produce a reaction product, the reaction solution does not gel, and particles may not be obtained with good yield. On the other hand, if it is 4 times or more, the pH is too high, and the alkali dissolves the gel, which may increase adhesion and aggregation particles.

また、アルミニウム金属塩水溶液の濃度は1.0M−3.0M、アルカリ水溶液の濃度は4.0M−10.0Mとすることが好ましい。これによって、アルミニウム金属塩水溶液とアルカリ水溶液との反応混合物中のゲル状物質の生成を簡易に実現できるようになる。なお、前記アルミニウム金属塩水溶液における金属塩の濃度としては、前述したように、1.0M〜3.0Mで行なうことが好ましいが、生産性からそれぞれのアルミニウム金属塩溶解度上限の濃度がより好ましい。   The concentration of the aluminum metal salt aqueous solution is preferably 1.0M-3.0M, and the concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 4.0M-10.0M. This makes it possible to easily realize the formation of a gel-like substance in the reaction mixture of the aluminum metal salt aqueous solution and the alkaline aqueous solution. The concentration of the metal salt in the aluminum metal salt aqueous solution is preferably 1.0M to 3.0M as described above, but the concentration of each aluminum metal salt solubility upper limit is more preferable in terms of productivity.

アルミニウム金属塩水溶液とアルカリ水溶液との容量は等しいか、アルカリ水溶液が少ないことが好ましい。アルカリ水溶液の濃度が薄く、溶液の量が多すぎるとゲル化が難しくなるからである。前記アルミニウム金属塩の濃度と、前記アルミニウム金属塩及び前記アルカリ水溶液の容量を固定すれば、後の形態制御は前記アルカリ水溶液の濃度を変えれば良いだけとなるので、合成条件項目を少なくするために容量は等しいことがより好ましい。   It is preferable that the capacity | capacitance of aluminum metal salt aqueous solution and alkaline aqueous solution is equal, or there are few alkaline aqueous solutions. This is because when the concentration of the aqueous alkali solution is thin and the amount of the solution is too large, gelation becomes difficult. If the concentration of the aluminum metal salt and the capacity of the aluminum metal salt and the alkaline aqueous solution are fixed, the subsequent form control only needs to change the concentration of the alkaline aqueous solution. More preferably, the capacities are equal.

以上のような工程を経ることにより、前記反応混合物中に前記ゲル状物質を生成することができる。この結果、以下に示す熱処理によるベーマイト粒子の成長過程において、成長過程にあるベーマイト粒子が前記ゲル状物質中で固定され、粒子同士の癒着や凝集が抑制されて、粒度分布幅が狭小化されたナノサイズレベルのベーマイト粒子を得ることができるようになる。   By passing through the above steps, the gel substance can be produced in the reaction mixture. As a result, in the growth process of boehmite particles by the heat treatment shown below, the boehmite particles in the growth process were fixed in the gel substance, and the adhesion and aggregation between the particles were suppressed, and the particle size distribution width was narrowed. Nano-sized boehmite particles can be obtained.

<熱処理>
次いで、上述したゲル状物質を含む反応混合物を生成した後、第1の熱処理から第4の熱処理を順次に行う。なお、以下の熱処理は、成長過程にあるベーマイト粒子がゲル状物質内に固定された状態で行われるため、極めて狭小化された粒度分布幅(標準偏差)を実現することができる。
<Heat treatment>
Next, after generating the above-described reaction mixture containing the gel substance, the first heat treatment to the fourth heat treatment are sequentially performed. In addition, since the following heat processing is performed in the state in which the boehmite particle in the growth process was fixed in the gel-like substance, a very narrow particle size distribution width (standard deviation) can be realized.

第1の熱処理は、前記反応混合物を室温以上の第1の温度に加熱することによって行う。第1の熱処理は、主として、前記反応混合物内に生じたアルカリ金属塩の加水分解を促進し、反応混合物内におけるゲル状物質の生成を促進させるためのものである。温度としては、室温(25℃)〜140℃で行なうことが好ましいが、反応時間を考慮すると120℃〜140℃とすることが好ましい。140℃を越える温度で第1の熱処理を行なうと、長さが不揃いのベーマイト粒子が生成してしまい、以降の熱処理を施行しても前記ベーマイト粒子の粒度分布幅(標準偏差)を狭小化できない場合がある。なお、熱処理時間は24間以上が好ましく、24時間未満では標準偏差の小さくなる効果が見られない。   The first heat treatment is performed by heating the reaction mixture to a first temperature not lower than room temperature. The first heat treatment is mainly for accelerating the hydrolysis of the alkali metal salt generated in the reaction mixture and promoting the formation of a gel-like substance in the reaction mixture. The temperature is preferably from room temperature (25 ° C.) to 140 ° C., but considering the reaction time, it is preferably 120 ° C. to 140 ° C. When the first heat treatment is performed at a temperature exceeding 140 ° C., boehmite particles having irregular lengths are generated, and the particle size distribution width (standard deviation) of the boehmite particles cannot be reduced even if the subsequent heat treatment is performed. There is a case. The heat treatment time is preferably 24 or more, and if it is less than 24 hours, the effect of reducing the standard deviation is not observed.

第1の熱処理の後、第2の熱処理を行う。この第2の熱処理は、主として高アスペクト比のベーマイト粒子を得るために行う。第2の熱処理は、前記反応混合物を前記第1の熱処理の温度よりも高い温度で行う必要があり、具体的には140℃〜250℃の温度で行なうことができるが、特には170℃〜250℃であることが好ましい。140℃未満であると粒子生成に時間がかかるばかりでなく、粒度分布の標準偏差が大きくなる。また、250℃以上ではアスペクト比の小さな粒子を製造するには有利であるが、市販の通常グレードのオートクレーブの耐熱、耐圧容器が250℃で限界を迎えること、250℃のために大量のエネルギーを必要とすることから250℃以下とすることが好ましい。   After the first heat treatment, a second heat treatment is performed. This second heat treatment is mainly performed to obtain boehmite particles having a high aspect ratio. The second heat treatment requires the reaction mixture to be performed at a temperature higher than the temperature of the first heat treatment. Specifically, the second heat treatment can be performed at a temperature of 140 ° C to 250 ° C. It is preferable that it is 250 degreeC. If it is less than 140 ° C., not only will it take time to produce particles, but also the standard deviation of the particle size distribution will increase. At 250 ° C or higher, it is advantageous to produce particles with a small aspect ratio, but the heat resistance and pressure-resistant containers of commercial ordinary grade autoclaves will reach the limit at 250 ° C, and a large amount of energy is required for 250 ° C Since it is required, the temperature is preferably 250 ° C or lower.

第2の熱処理における時間は、設定温度の絶対値に依存するが、昇温段階を含め10〜30分以内とするのが好ましい。上記規定時間を越える加熱は粒子径分布の標準偏差を著しく悪化させるばかりか、針状粒子は紡錘形状に、板状粒子は粒状となり、アスペクト比を損失することにつながる。   The time in the second heat treatment depends on the absolute value of the set temperature, but is preferably within 10 to 30 minutes including the temperature rising stage. The heating exceeding the specified time not only significantly deteriorates the standard deviation of the particle size distribution, but also the needle-like particles become spindle-shaped and the plate-like particles become granular, leading to a loss of aspect ratio.

第2の熱処理の後、第3の熱処理を行う。この第3の熱処理は、主として前記ベーマイト粒子の粒度分布幅(標準偏差)を狭小化するために行う。この第3の熱処理では、前記第2の熱処理よりも低い温度で処理を行うのがよく、130℃以下、より好ましくは室温以下に設定する。また、前記第2の熱処理の温度からの冷却は、熱処理を実施している容器を流水中に入れて行うなどして、極力急速に行なうのがよい。具体的には10分以内であることが好ましい。本段階での熱処理時間は、前記冷却に要した時間も含め10分以上であることが好ましい。これによって、目的とするベーマイト粒子の粒度分布幅(標準偏差)をより狭小化することができるようになる。   After the second heat treatment, a third heat treatment is performed. This third heat treatment is mainly performed in order to narrow the particle size distribution width (standard deviation) of the boehmite particles. In the third heat treatment, the treatment is preferably performed at a temperature lower than that of the second heat treatment, and is set to 130 ° C. or lower, more preferably to room temperature or lower. The cooling from the temperature of the second heat treatment is preferably performed as quickly as possible, for example, by placing the container in which the heat treatment is performed in running water. Specifically, it is preferably within 10 minutes. The heat treatment time at this stage is preferably 10 minutes or more including the time required for the cooling. This makes it possible to further narrow the particle size distribution width (standard deviation) of the target boehmite particles.

前記第3の熱処理の後、第4の熱処理を行う。この第4の熱処理は、主として前記高アスペクト比のベーマイト粒子の成長を行う。温度は100℃〜180℃の温度範囲に設定することが必要である。温度が180℃よりも高いと、粒度分布幅を拡大させ、標準偏差を悪化させるばかりでなく、針状粒子は紡錘形状に、板状粒子は粒状となり、アスペクト比を損失する場合がある。詳しく述べると、第4の熱処理において、180℃以上の温度で熱処理を行なうと、生成していた粒子が再溶解、再結晶化(オストワルド熟成)し、粒子の形状、粒度分布幅が制御不能になる場合があり、これによって前記粒度分布幅を劣化させてしまう場合がある。また、温度が100℃未満であると収率が悪化する場合がある。処理時間は4時間〜1週間であり、設定温度に応じて加熱時間が相違する。   After the third heat treatment, a fourth heat treatment is performed. This fourth heat treatment mainly grows the high aspect ratio boehmite particles. It is necessary to set the temperature in the temperature range of 100 ° C to 180 ° C. When the temperature is higher than 180 ° C., not only the particle size distribution width is expanded and the standard deviation is deteriorated, but also the acicular particles become spindle-shaped, the plate-like particles become granular, and the aspect ratio may be lost. Specifically, in the fourth heat treatment, if the heat treatment is performed at a temperature of 180 ° C. or higher, the generated particles are re-dissolved and recrystallized (Ostwald ripening), and the particle shape and particle size distribution width become uncontrollable In some cases, the particle size distribution width may be deteriorated. Moreover, a yield may deteriorate that temperature is less than 100 degreeC. The processing time is 4 hours to 1 week, and the heating time varies depending on the set temperature.

上記の熱処理後、前記反応生成物が入った容器を放冷し、遠心分離機を用いて生成したベーマイト粒子と溶液とを分離する。その後、副生成物の塩を除くために硝酸ナトリウム水溶液(0.5M)で遠心洗浄(3回)し、遠心水洗(1回)し、水メタノール混合溶液(体積比水:メタノール=0.5:9.5)で遠心洗浄を1回行った後、乾燥させてメタノールを蒸発させ、その後水に分散させることにより、目的のベーマイトナノ粒子分散液を得る。   After said heat processing, the container containing the said reaction product is stood to cool, and the boehmite particle | grains and solution which were produced | generated using the centrifuge are isolate | separated. Then, to remove by-product salts, centrifugal washing with sodium nitrate aqueous solution (0.5M) (3 times), centrifugal water washing (1 time), water methanol mixed solution (volume ratio water: methanol = 0.5: 9.5) After performing centrifugal washing once, drying is performed to evaporate methanol, and then dispersed in water to obtain a target boehmite nanoparticle dispersion.

以上のような4段階の熱処理を行うことにより、短軸長1〜10nm、長軸長20〜400nm、アスペクト比が5〜80であるベーマイト粒子を得ることができる。また、これらの寸法特性値の標準偏差を10%以内に抑えることができる。したがって、前記ベーマイト粒子を所定の樹脂中に含有させ樹脂組成物を製造した際に、その物性のばらつきを減少させることができ、前記樹脂組成物から安定した品質の物品をつくることができる。   By performing the four-stage heat treatment as described above, boehmite particles having a minor axis length of 1 to 10 nm, a major axis length of 20 to 400 nm, and an aspect ratio of 5 to 80 can be obtained. In addition, the standard deviation of these dimensional characteristic values can be suppressed to within 10%. Therefore, when the boehmite particles are contained in a predetermined resin to produce a resin composition, variations in physical properties can be reduced, and an article with stable quality can be made from the resin composition.

上述のようにして得たベーマイト粒子は、エポキシ樹脂に包埋して切片を透過型電子顕微鏡で観察すると、写真1に示したように中空の針状粒子となっていることが確認された。   The boehmite particles obtained as described above were embedded in an epoxy resin and the section was observed with a transmission electron microscope. As a result, it was confirmed that the boehmite particles were hollow needle-like particles as shown in Photo 1.

ベーマイト粒子の短軸長は上述の第4の熱処理の温度と時間の設定値を変えることにより制御可能である。また、上述のプロセスによって得たベーマイト粒子を、再度原料のアルミニウム金属塩水溶液中に混合し、更にアルカリ水溶液を添加することによって、水酸化アルミニウムのゲル状物質中にベーマイト粒子が分散したものを作成し、その後上述の第1〜第4の熱処理工程を行なうと、添加したベーマイトナノ粒子の周りに新たにベーマイトが成長し、短軸長を増加させることも可能である。なお、このような工程を取っても、ベーマイト粒子は中空構造を維持し、中空部の大きさに変化はほとんど見られない。これらの手法によりベーマイトナノ粒子の中空部と素材部との比率を制御可能である。   The minor axis length of the boehmite particles can be controlled by changing the set values of the temperature and time of the fourth heat treatment described above. Also, the boehmite particles obtained by the above-mentioned process are mixed again in the raw material aluminum metal salt aqueous solution, and further added with an alkaline aqueous solution to create a dispersion of boehmite particles in the gel substance of aluminum hydroxide. Then, when the first to fourth heat treatment steps described above are performed, boehmite newly grows around the added boehmite nanoparticles, and the short axis length can be increased. In addition, even if such a process is taken, the boehmite particles maintain a hollow structure, and there is hardly any change in the size of the hollow part. By these methods, the ratio of the hollow part and the raw material part of boehmite nanoparticles can be controlled.

以上のようにして得たベーマイト粒子によれば、その中空部の大きさを自在に制御可能であるため、その見かけの屈折率を制御可能である。したがって、前記屈折率制御によって種々の屈折率の透明材に配合した際にも、前記透明材との屈折率差を上述したように0.05以下とすることができ、十分透明性を確保した透明複合材を得ることができる。   According to the boehmite particles obtained as described above, the size of the hollow portion can be freely controlled, so that the apparent refractive index can be controlled. Therefore, even when blended into transparent materials having various refractive indexes by the refractive index control, the refractive index difference from the transparent material can be 0.05 or less as described above, and sufficient transparency is ensured. A transparent composite material can be obtained.

(透明複合材の製造方法)
次に、上記透明複合材の製造方法について説明する。前記透明複合材を製造する方法としては以下に示すような3つの方法を例示することができる。
(Transparent composite manufacturing method)
Next, the manufacturing method of the said transparent composite material is demonstrated. Examples of the method for producing the transparent composite material include the following three methods.

第1の製造方法としては、上記中空針状無機ナノ粒子を分散剤とともに有機溶剤に分散混合させてナノ粒子分散液を作製した後、前記分散液と別途準備した透明材とを混合し、溶融混練することによって目的とする透明複合材を得る。混練機は、二軸押出成形機、真空微量混練押出機、ラボプラストミル等を用いることができ、前記ナノ粒子の種類、分散させている溶媒の種類により選択決定する。   As a first production method, the hollow needle-like inorganic nanoparticles are dispersed and mixed in an organic solvent together with a dispersant to prepare a nanoparticle dispersion, and then the dispersion and a separately prepared transparent material are mixed and melted. The desired transparent composite material is obtained by kneading. As the kneader, a twin-screw extruder, a vacuum micro-kneader extruder, a lab plast mill, or the like can be used, which is selected and determined according to the type of the nanoparticles and the type of solvent being dispersed.

第2の製造方法としては、前記ナノ粒子分散液と、樹脂を含む有機溶媒とを混合攪拌し、高温減圧下において溶媒のみをすばやく留去し、前記ナノ粒子が均一に分散した、目的とする透明複合材を得る。溶剤減量とともに溶液の粘度が上昇するが、攪拌出来なくなるまで攪拌を継続する。これによって、前記透明複合材中における前記ナノ粒子を、凝集させることなくより均一に分散させることができるようになる。   As a second production method, the nanoparticle dispersion liquid and an organic solvent containing a resin are mixed and stirred, and only the solvent is quickly distilled off under high temperature and reduced pressure, whereby the nanoparticles are uniformly dispersed. A transparent composite material is obtained. Stirring is continued until the viscosity of the solution increases as the solvent decreases, but stirring is no longer possible. Accordingly, the nanoparticles in the transparent composite material can be more uniformly dispersed without agglomeration.

第3の製造方法としては、前記ナノ粒子分散液と透明材のモノマーとを混合し、その後、前記モノマーを重合させることにより、目的とする透明複合材を得る。この方法においても、前記透明複合材中における前記ナノ粒子を、凝集させることなくより均一に分散させることができるようになる。   As a third production method, the nanoparticle dispersion liquid and a transparent monomer are mixed, and then the monomer is polymerized to obtain a target transparent composite material. Also in this method, the nanoparticles in the transparent composite material can be more uniformly dispersed without agglomeration.

なお、特にベーマイト粒子などのような中空針状無機ナノ粒子では、表面に水酸基を多数有するため親水性を呈する。したがって、そのままでは疎水的性質の強いメタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂等の透明樹脂中に均一に分散させることは一般に困難である。したがって、これらの透明樹脂に分散させるには、前記ナノ粒子の表面をシランカップリング剤、有機リン酸エステル系分散剤などで改質し、さらにそれを透明樹脂の良溶媒である有機溶媒に分散したものとしてから透明樹脂に添加するのがよい。   In particular, hollow needle-like inorganic nanoparticles such as boehmite particles exhibit hydrophilicity because they have many hydroxyl groups on the surface. Therefore, it is generally difficult to uniformly disperse in transparent resins such as methacrylic resins, polycarbonate resins, styrene resins, and epoxy resins, which have strong hydrophobic properties. Therefore, in order to disperse in these transparent resins, the surface of the nanoparticles is modified with a silane coupling agent, an organophosphate dispersant, etc., and further dispersed in an organic solvent which is a good solvent for the transparent resin It is better to add it to the transparent resin.

また、上記ナノ粒子分散液を得る方法としては、水と有機溶媒の沸点差を利用した溶媒置換の方法も取れるが、中空針状無機ナノ粒子の水分散液をフリーズドライして乾燥粉末を得た後、前記有機溶媒中に乾燥粉末と有機リン酸エステル系分散剤などを添加して混合攪拌する方法の方がより簡便である。なお、その際、より均一な分散状態を得るためには、前記ナノ粒子分散液に超音波を印加する方法が有効である。   In addition, as a method for obtaining the above nanoparticle dispersion liquid, a solvent replacement method using a difference in boiling point between water and an organic solvent can be used. However, a dry powder is obtained by freeze-drying the aqueous dispersion liquid of hollow needle-like inorganic nanoparticles. Thereafter, a method of adding a dry powder, an organic phosphate ester dispersant, and the like to the organic solvent and mixing and stirring is easier. In this case, in order to obtain a more uniform dispersion state, a method of applying ultrasonic waves to the nanoparticle dispersion is effective.

(実施例1)
機械攪拌機を備えたテフロン(登録商標)製ビーカーに塩化アルミニウム六水和物(2.0M,40ml,25℃)を入れ、恒温槽で10℃に保ちつつ、攪拌(700rpm)しながら水酸化ナトリウム(5.10M,40ml,25℃)を約6分かけて滴下した。滴下終了後さらに10分間攪拌を続け、攪拌終了後、溶液のpHを測定した(pH=7.08)。溶液をテフロンライナーを備えたオートクレーブに代え密栓し、オーブンで120℃、24時間経時させた(第1の熱処理)。第1の熱処理の終了後、前記オートクレーブをオイルバスヘ移し、180℃、30分間加熱した(第2の熱処理)。
Example 1
Place aluminum chloride hexahydrate (2.0M, 40ml, 25 ° C) in a Teflon beaker equipped with a mechanical stirrer, and maintain sodium hydroxide (700rpm) while maintaining at 10 ° C in a constant temperature bath. 5.10M, 40ml, 25 ° C) was added dropwise over about 6 minutes. Stirring was continued for another 10 minutes after the completion of dropping, and the pH of the solution was measured after the stirring was finished (pH = 7.08). The solution was replaced with an autoclave equipped with a Teflon liner, sealed, and aged in an oven at 120 ° C. for 24 hours (first heat treatment). After completion of the first heat treatment, the autoclave was transferred to an oil bath and heated at 180 ° C. for 30 minutes (second heat treatment).

第2の熱処理終了後、前記オートクレーブを流水へ入れ、急速冷却(約10℃)をした(第3の熱処理)。第3の熱処理終了後、前記オートクレーブを再びオーブンヘ入れ160℃で、1日加熱を続けた(第4の熱処理)。その後、前記オートクレーブを流水で冷やし、遠心分離(30000rpm,30min)で上澄み除去後、遠心水洗3回、水メタノール混合溶液(体積比水:メタノール、0.5:9.5)遠心洗浄を1回行った。その後、凍結乾燥機を用いて乾燥させることにより無色結晶を得た。   After completion of the second heat treatment, the autoclave was put into running water and rapidly cooled (about 10 ° C.) (third heat treatment). After completion of the third heat treatment, the autoclave was again placed in an oven and heated at 160 ° C. for 1 day (fourth heat treatment). Thereafter, the autoclave was cooled with running water, and the supernatant was removed by centrifugation (30000 rpm, 30 min), followed by centrifugal water washing 3 times and water methanol mixed solution (volume ratio water: methanol, 0.5: 9.5) centrifugal washing once. Then, colorless crystals were obtained by drying using a freeze dryer.

透過電子顕微鏡(TEM)を用いて粒子のサイズを調べたところ、短軸長さ(径)a=6nmの針状粒子であり、中空部の大きさはb=2nmであった。従って、微粒子の素材部と中空部の体積比はV1:V2=0.889:0.111であった。この粒子をX繰回折装置(XRD)により分析した結果、粒子はベーマイト構造をなしていることが確認された。また、粒子の屈折率nfを液浸法により調べると1.58であった。 When the size of the particles was examined using a transmission electron microscope (TEM), it was acicular particles having a minor axis length (diameter) a = 6 nm, and the size of the hollow portion was b = 2 nm. Therefore, the volume ratio of the fine particle material portion to the hollow portion was V 1 : V 2 = 0.889: 0.111. As a result of analyzing the particles with an X-ray diffraction apparatus (XRD), it was confirmed that the particles had a boehmite structure. Further, the refractive index n f of the particles was 1.58 when examined by the immersion method.

上記によって得たベーマイト粒子3.3gを約100gのTHFに入れよく攪拌した後、超音波分散機に40分間かけた。そこヘブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学工業製、商品名JP-506H)を0.1g入れてよく攪拌した後、超音波分散機に60分間かけ、THF中に安定的に分散したベーマイト粒子分散液を得ることができた。   The boehmite particles obtained as described above (3.3 g) were placed in about 100 g of THF and stirred well, and then subjected to an ultrasonic disperser for 40 minutes. After adding 0.1 g of hebutoxyethyl acid phosphate (product name JP-506H, manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.) and stirring well, the dispersion of boehmite particles stably dispersed in THF was put on an ultrasonic disperser for 60 minutes. I was able to get it.

減圧装置、機械攪拌機、還流器を備えた反応容器に、上記ベーマイト粒子分散溶液(ベーマイト10.2wt%)、130g、ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス製、商品名ノバレックス7030A、屈折率nm=1.58)115g、ジクロロメタンを追加溶媒として加え、攪拌した。次いで、減圧ラインを用いて、系内を徐々に減圧にすることにより溶媒であるTHFを留去し、この後さらに温度を上げ完全に溶媒を除いてポリカーボネート樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を乾燥した後、熱プレス成形して光学特性評価用の試験片(2mm厚)を得た。 In a reaction vessel equipped with a decompressor, mechanical stirrer, and reflux, the above boehmite particle dispersion solution (Boehmite 10.2 wt%), 130 g, polycarbonate resin (Mitsubishi Engineering Plastics, trade name Novalex 7030A, refractive index n m = 1.58) ) 115 g, dichloromethane was added as an additional solvent and stirred. Next, THF was removed as the solvent by gradually reducing the pressure in the system using a vacuum line, and then the temperature was further raised to completely remove the solvent to obtain a polycarbonate resin composition. The obtained resin composition was dried and then subjected to hot press molding to obtain a test piece (2 mm thick) for optical property evaluation.

この試験片の標準の光Aに対する曇価をヘイズメーター(村上色彩研究所製HM-65)にて計測したところ、表1に示すように1%と極めて優れた透明性を示した。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.00であった。 When the haze value of this test piece with respect to the standard light A was measured with a haze meter (HM-65 manufactured by Murakami Color Research Laboratory), as shown in Table 1, it showed an extremely excellent transparency of 1%. In this case, the difference in refractive index between the matrix resin and the nanoparticles was Δ n = 0.00.

(実施例2)
第4の熱処理温度を140℃とした以外は実施例1と同様にして、ベーマイト粒子とそれをポリカーボネート樹脂に分散させた樹脂組成物を得た。実施例1同様にしてこれらの物性を測定した結果は表1のようであり、曇価は6%と良好な透明性を示した。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.03であった。
(Example 2)
A boehmite particle and a resin composition in which it was dispersed in a polycarbonate resin were obtained in the same manner as in Example 1 except that the fourth heat treatment temperature was 140 ° C. The results of measuring these physical properties in the same manner as in Example 1 are as shown in Table 1. The haze value was 6%, indicating good transparency. In this case, the refractive index difference Δn = 0.03 between the matrix resin and the nanoparticles.

(実施例3)
第4の熱処理温度を180℃とした以外は実施例1と同様にして、ベーマイト粒子とそれをポリカーボネート樹脂に分散させた樹脂組成物を得た。実施例1同様にしてこれらの物性を測定した結果は表1のようであり、曇価は12%と透視像を確認できる程度の比較的良好な透明性を示した。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.05であった。
(Example 3)
A boehmite particle and a resin composition in which it was dispersed in a polycarbonate resin were obtained in the same manner as in Example 1 except that the fourth heat treatment temperature was 180 ° C. The results of measuring these physical properties in the same manner as in Example 1 are as shown in Table 1, and the haze value was 12%, indicating a relatively good transparency such that a fluoroscopic image could be confirmed. In this case, the refractive index difference Δn = 0.05 between the matrix resin and the nanoparticles.

(実施例4)
第4の熱処理温度を110℃とした以外は実施例1と同様にして、ベーマイト粒子を得た。不活性ガス気流下、フラスコに溶媒のTHF500ml、メタクリル酸メチル80g、アクリル酸25g、重合開始剤AIBINを0.5mol%添加し、その溶液を80℃に加熱して、攪拌しながら上記本実施例のベーマイト粒子分散液(ベーマイト10.2wt%)105g加え、18時間そのまま攪拌しながら80℃の温度を保ち続けた。反応終了後、室温に戻し、過剰のn-ヘキサンを加えてポリマーを沈殿させ、濾別してメタクリル酸系樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を乾燥して粉状にし、それを過熱プレス成形して光学特性評価用の試験片(2mm厚)を得た。
Example 4
Boehmite particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the fourth heat treatment temperature was 110 ° C. Under an inert gas stream, 500 ml of the solvent THF, 80 g of methyl methacrylate, 25 g of acrylic acid and 0.5 mol% of the polymerization initiator AIBIN were added to the flask, and the solution was heated to 80 ° C. 105 g of boehmite particle dispersion (boehmite 10.2 wt%) was added, and the temperature of 80 ° C. was kept while stirring for 18 hours. After completion of the reaction, the temperature was returned to room temperature, and excess n-hexane was added to precipitate the polymer, followed by filtration to obtain a methacrylic acid resin composition. The obtained resin composition was dried to form a powder, which was subjected to overheat press molding to obtain a test piece (2 mm thick) for optical property evaluation.

なお、上記操作においてベーマイト粒子分散液を加えなかったものも同様な操作によって作製し、屈折率をアッベ屈折計を用いて調べたところnm=1.49であった。 Incidentally, made by same operation that was not added boehmite particle dispersion in the above operation was n m = 1.49 Examination of refractive index with an Abbe refractometer.

実施例1同様にして材料物性を測定した結果は表1のようであり、曇価は1%と極めて優れた透明性を示した。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.00であった。   The results of measuring the material properties in the same manner as in Example 1 are as shown in Table 1, and the haze value was 1%, indicating extremely excellent transparency. In this case, the difference in refractive index between the matrix resin and the nanoparticles was Δn = 0.00.

(比較例1)
加えるベーマイトナノ粒子分散液を実施例4で得たものに替えたこと以外は実施例1の場合と同様にしてポリカーボネート樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 1)
A polycarbonate resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the boehmite nanoparticle dispersion to be added was changed to that obtained in Example 4.

実施例1同様にして材料物性を測定した結果は表1のようであり、曇価は27%とかなり透明性に劣るものとなった。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.09であった。   The results of measuring the physical properties of the materials in the same manner as in Example 1 are as shown in Table 1. The haze value was 27%, which was considerably inferior in transparency. In this case, the refractive index difference Δn = 0.09 between the matrix resin and the nanoparticles.

(比較例2)
第4の熱処理温度を200℃とした以外は実施例1と同様にして、ベーマイト粒子とそれをポリカーボネート樹脂に分散させた樹脂組成物を得た。実施例1同様にしてこれらの物性を測定した結果は表1のようであり、曇価は22%とかなり透明性に劣るものとなった。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.06であった。
(Comparative Example 2)
Except that the fourth heat treatment temperature was 200 ° C., boehmite particles and a resin composition in which the boehmite particles were dispersed in a polycarbonate resin were obtained in the same manner as in Example 1. The results of measuring these physical properties in the same manner as in Example 1 are as shown in Table 1. The haze value was 22%, which was considerably inferior in transparency. In this case, the refractive index difference Δn = 0.06 between the matrix resin and the nanoparticles.

(比較例3)
ベーマイト粒子分散液を実施例2で用いたものを使用したこと以外は実施例4と同様にしてアクリル樹脂組成物を得た。実施例1同様にしてこれらの物性を測定した結果は表1のようであり、曇価は23%とかなり透明性に劣るものとなった。なお、この場合のマトリックス樹脂とナノ粒子との屈折率差△n=0.06であった。
(Comparative Example 3)
An acrylic resin composition was obtained in the same manner as in Example 4 except that the boehmite particle dispersion used in Example 2 was used. The results of measuring these physical properties in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. The haze value was 23%, which was considerably inferior in transparency. In this case, the refractive index difference Δn = 0.06 between the matrix resin and the nanoparticles.

以上、具体例を挙げながら本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。   The present invention has been described in detail above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、酸化防止剤及び熱安定剤(例えば、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、チオエーテル、ホスファイト類及びこれらの置換体及びその組み合わせを含む)、紫外線吸収剤(例えばレゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等)、滑剤、離型剤(例えばシリコン樹脂、モンタン酸及びその塩、ステアリン酸及びその塩、ステアリルアルコール、ステアリルアミド等)、染料(例えばニトロシン等)、顔科(例えば硫化カドミウム、フタロシアニン等)を含む着色剤、添加剤添着液(例えばシリコンオイル等)、及び結晶核剤(例えばタルク、カオリン等)などを単独又は適宜組み合わせて添加することができる。   For example, the resin composition of the present invention contains an antioxidant and a heat stabilizer (including hindered phenols, hydroquinones, thioethers, phosphites, and their substitution products and combinations thereof), ultraviolet absorption, if necessary. Agents (for example, resorcinol, salicylate, benzotriazole, benzophenone, etc.), lubricants, mold release agents (for example, silicon resin, montanic acid and salts thereof, stearic acid and salts thereof, stearyl alcohol, stearylamide, etc.), dyes (for example, nitrocin) , Coloring agents containing facials (for example, cadmium sulfide, phthalocyanine, etc.), additive additives (for example, silicon oil), crystal nucleating agents (for example, talc, kaolin, etc.), etc. can be added alone or in appropriate combination. .

具体的には、熱安定性を向上させるため、イルガノックス1010、1076(チバガイギー社製)等のヒンダードフェノール類、スミライザーGS、GM(住友化学社製)に代表される部分アクリル化多価フェノール類、イルガフオス168(チバガイギー社製)等のホスファイト類に代表される燐化合物などの熱安定剤を適量加えてもよい。   Specifically, in order to improve thermal stability, partially acrylated polyphenols represented by hindered phenols such as Irganox 1010 and 1076 (manufactured by Ciba-Geigy), Sumilizer GS, and GM (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) An appropriate amount of a heat stabilizer such as a phosphorus compound typified by phosphites such as Irgafos 168 (manufactured by Ciba Geigy) may be added.

本発明の透明複合材における充填材の一構成態様を示す図である。It is a figure which shows one structural aspect of the filler in the transparent composite material of this invention. 本発明の透明複合材における充填材の一構成態様を示すTEM写真である。It is a TEM photograph which shows one structural aspect of the filler in the transparent composite material of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

a ベーマイトナノ粒子の外径
b ベーマイトナノ粒子の中空部の径
1 ベーマイトナノ粒子の素材部
2 ベーマイトナノ粒子の中空部
n1 ベーマイトナノ粒子の素材部の屈折率
n2 ベーマイトナノ粒子の中空部の屈折率
V1 ベーマイトナノ粒子の素材部の体積分率
V2 ベーマイトナノ粒子の中空部の体積分率

a Outside diameter of boehmite nanoparticles
b Hollow part diameter of boehmite nanoparticles
1 Material part of boehmite nanoparticles
2 Hollow part of boehmite nanoparticles
n 1 Boehmite nanoparticle material refractive index
n 2 Boehmite nanoparticles hollow refractive index
Volume fraction of material part of V 1 boehmite nanoparticles
Volume fraction of hollow part of V 2 boehmite nanoparticles

Claims (8)

中空状の充填材を透明材に添加した複合材において、前記充填材の大きさが1nm以上かつ380nm以下であり、前記充填材の素材部と中空部の体積をV1、V2、屈折率をn1、n2とし、前記透明材の屈折率をnmとしたとき、それぞれが下式を満足するようになっていることを特徴とする透明複合材。
In a composite material in which a hollow filler is added to a transparent material, the size of the filler is 1 nm or more and 380 nm or less, and the volume of the material part and the hollow part of the filler is V 1 , V 2 , refractive index N 1 and n 2, and the refractive index of the transparent material is nm , each of which satisfies the following formula.
前記充填材が中空針状無機ナノ粒子であり、前記透明材が樹脂透明材であることを特徴とする、第1項に記載の透明複合材。   2. The transparent composite material according to item 1, wherein the filler is hollow needle-like inorganic nanoparticles, and the transparent material is a resin transparent material. 前記中空針状無機ナノ粒子がアルミナであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の透明複合材。   The transparent composite material according to claim 1, wherein the hollow needle-like inorganic nanoparticles are alumina. 前記中空針状無機ナノ粒子がベーマイトであることを特徴とする、請求項3に記載の透明複合材。   The transparent composite material according to claim 3, wherein the hollow needle-shaped inorganic nanoparticles are boehmite. 前記アルミナは水熱合成によって得ることを特徴とする、請求項3又は4に記載の透明複合材。   The transparent composite material according to claim 3 or 4, wherein the alumina is obtained by hydrothermal synthesis. 請求項1〜5のいずれか一に記載の透明複合材の製造方法であって、
前記中空針状無機ナノ粒子を分散剤とともに有機溶剤に分散混合させてナノ粒子分散液を作製する工程と、
前記透明材と前記ナノ粒子分散液とを溶融混練することによって、前記透明複合材を製造することを特徴とする、透明複合材の製造方法。
A method for producing a transparent composite material according to any one of claims 1 to 5,
A step of producing a nanoparticle dispersion by dispersing and mixing the hollow needle-like inorganic nanoparticles in an organic solvent together with a dispersant;
A method for producing a transparent composite material, wherein the transparent composite material is produced by melt-kneading the transparent material and the nanoparticle dispersion.
請求項1〜5のいずれか一に記載の透明複合材の製造方法であって、
前記中空針状無機ナノ粒子を分散剤とともに有機溶剤に分散混合させてナノ粒子分散液を作製する工程と、
前記透明材を有機溶剤に分散混合させて透明材分散液を作製する工程と、
前記ナノ粒子分散液と前記透明材分散液とを混合し、溶媒留去することにより、前記透明複合材を得る工程と、
を具えることを特徴とする、透明複合材の製造方法。
A method for producing a transparent composite material according to any one of claims 1 to 5,
A step of producing a nanoparticle dispersion by dispersing and mixing the hollow needle-like inorganic nanoparticles in an organic solvent together with a dispersant;
A step of dispersing and mixing the transparent material in an organic solvent to produce a transparent material dispersion;
A step of obtaining the transparent composite material by mixing the nanoparticle dispersion and the transparent material dispersion and distilling off the solvent;
A method for producing a transparent composite material, comprising:
請求項1〜5のいずれか一に記載の透明複合材の製造方法であって、
前記中空針状無機ナノ粒子を分散剤とともに有機溶剤に分散混合させてナノ粒子分散液を作製する工程と、
前記透明材のモノマーに対し、前記ナノ粒子分散液を配合し、重合を進行させることによって前記透明複合材を得る工程と、
を具えることを特徴とする、透明複合材の製造方法。

A method for producing a transparent composite material according to any one of claims 1 to 5,
A step of producing a nanoparticle dispersion by dispersing and mixing the hollow needle-like inorganic nanoparticles in an organic solvent together with a dispersant;
The step of obtaining the transparent composite material by blending the nanoparticle dispersion liquid with respect to the monomer of the transparent material and advancing polymerization;
A method for producing a transparent composite material, comprising:

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