JP2007031216A - Metal oxide particle, and its use - Google Patents

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光生 武田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal oxide particle not only exhibiting more excellent ultraviolet absorbability, but also combining advantages, e.g., that an ultraviolet absorption edge is more shifted to a long wavelength side, the absorbing efficiency of ultraviolet rays in a long wavelength region is excellent as well, further, transparency is satisfactory and, e.g., the transparency and hue of a base material are not damaged even if being internally added or applied to the base material. <P>SOLUTION: Regarding the metal oxide particle in which a dissimilar element(s) is comprised in a particle composed of the oxide of a specified metal element(s)(M), the dissimilar element(s) is at least one specific nonmetallic element and an acyl group(s) is comprised, or the dissimilar elements are at least two kinds of specific nonmetallic elements, or the dissimilar element(s) is at least one specific nonmetallic element(s), and a component(s) originated from a metal element(s)(M') other than the metal element(s)(M) is comprised in the particle. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、優れた紫外線吸収性を発揮する金属酸化物粒子とその用途に関する。詳しくは、より優れた紫外線吸収性を発揮するとともに、例えば基材に内添もしくはコーティングした場合にも基材の透明性や色相を損なうことのない金属酸化物粒子や、紫外線吸収端がより長波長側にシフトされており、長波長領域の紫外線の吸収効率にも優れる金属酸化物粒子と、これを用いた組成物、膜などに関する。   The present invention relates to metal oxide particles that exhibit excellent ultraviolet absorptivity and uses thereof. Specifically, it exhibits better UV absorption and, for example, metal oxide particles that do not impair the transparency and hue of the substrate even when internally added or coated on the substrate, and the longer UV absorption edge. The present invention relates to a metal oxide particle that is shifted to the wavelength side and has excellent absorption efficiency of ultraviolet rays in a long wavelength region, and a composition, a film, and the like using the metal oxide particle.

従来、紫外線遮蔽能を付与する目的で、例えば、繊維、板、フィルム等のプラスチック成形体、塗料、化粧料等に紫外線吸収性材料を内添したり、ガラス、プラスチックフィルム等に溶媒やバインダー樹脂とともに紫外線吸収性材料を含むコーティング剤をコーティングしたりすることが行われている。
例えば、化粧品、建材や自動車用あるいはディスプレイ用の窓ガラス、フラットパネルディスプレイなどの各種分野で用いられる紫外線吸収性材料には、近年、従来一般的に言われている380nm以下の紫外線(特に380nm付近の紫外線)に加え、より長波長領域の紫外線(短波長の可視光)に対しても優れた吸収性能を有することが求められている。これは、可視光のなかでも短波長領域の可視光は、高エネルギーであるためにプラスチックの劣化や人体への悪影響をもたらすことが懸念されるからである。また、前記紫外線吸収材料には、可視光を散乱させず高い可視光透過性を示し良好な透明性を有すること、黄色などの着色がなく基材の色相を変化させないこと、および、耐久性や耐熱性に優れること、が求められている。
Conventionally, for the purpose of imparting ultraviolet shielding ability, for example, an ultraviolet-absorbing material is internally added to plastic molded articles such as fibers, plates and films, paints and cosmetics, and solvents and binder resins are added to glass and plastic films. In addition, a coating agent containing an ultraviolet absorbing material is coated.
For example, UV absorbing materials used in various fields such as cosmetics, building materials, window glass for automobiles or displays, flat panel displays, etc., have recently been generally called ultraviolet rays of 380 nm or less (especially around 380 nm). In addition to ultraviolet rays in the long wavelength region, it is required to have excellent absorption performance for ultraviolet rays in a longer wavelength region (short wavelength visible light). This is because, among visible light, visible light in a short wavelength region has high energy, and therefore there is a concern that it may cause deterioration of the plastic and adverse effects on the human body. In addition, the ultraviolet absorbing material has high transparency and good transparency without scattering visible light, has no coloring such as yellow, does not change the hue of the substrate, and durability and There is a demand for excellent heat resistance.

紫外線遮蔽性を付与するための紫外線吸収材料としては、耐久性や耐熱性の点で無機系材料であることが望ましく、中でも、例えば波長370nm以下の紫外線を完全に遮蔽する物性を有する酸化亜鉛が有効であることが知られており、一般に粒子状で使用されていたが、これらは、前述した要望を満足させるものではなく、例えば、紫外線吸収性能が不充分であり、例えば380nm以下の紫外線を完全に遮蔽するには単位面積あたり多量の超微粒子を用いなければならず、膜厚が厚くなりすぎるなど、実用性に欠けるという問題もあった。
そこで、さらに紫外線吸収材料の紫外線吸収性能を改善する手法段として、酸化亜鉛と異種金属等との複合化が提案されている。例えば、i)FeやCoを酸化亜鉛に含有(ドープ)させたもの(特許文献1、非特許文献1参照)、ii)Ce、Ti、Al、Fe、CrおよびZrからなる少なくとも1種と、Znとの複合酸化物(特許文献2参照)、iii)Ce、Ti、Al、Fe、Co、LaおよびNiからなる少なくとも1種を酸化亜鉛に含有させたもの(特許文献3参照)が提案されている。
The ultraviolet absorbing material for imparting ultraviolet shielding properties is preferably an inorganic material in terms of durability and heat resistance. Among them, for example, zinc oxide having physical properties that completely shield ultraviolet rays having a wavelength of 370 nm or less is used. Although known to be effective and generally used in the form of particles, these do not satisfy the above-mentioned demands, for example, the ultraviolet absorption performance is insufficient, for example, ultraviolet rays of 380 nm or less are used. In order to completely shield, a large amount of ultrafine particles must be used per unit area, and there is a problem that the film thickness becomes too thick and lacks practicality.
Therefore, as a means for improving the ultraviolet absorbing performance of the ultraviolet absorbing material, a composite of zinc oxide and a dissimilar metal has been proposed. For example, i) zinc oxide containing (doped) Fe or Co (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1), ii) at least one of Ce, Ti, Al, Fe, Cr and Zr; A composite oxide with Zn (see Patent Document 2), iii) A zinc oxide containing at least one of Ce, Ti, Al, Fe, Co, La and Ni (see Patent Document 3) has been proposed ing.

ところで、紫外線吸収材料を目的としたものではないが、酸化亜鉛に異種金属を含有させる技術として、10の2乗ppmのCuを固溶させた酸化亜鉛が報告されており(非特許文献2参照)、このような酸化亜鉛についても紫外線吸収性能の改善が期待できるのではないかと考えられる。
特開平9−188517号公報 特開昭62−275182号公報 特開平5−222317号公報 大塚淳,「ZnOを主要成分とする無機顔料」,セラミックス,社団法人窯業協会,1983年,18,No.11,p.958−964 坂上登,外1名,「Optical Properties of Impurities-doped Hydrothermally Grown Zinc Oxide(不純物ドープ水熱育成酸化亜鉛の光学的性質)」,窯業協会誌,社団法人窯業協会,1969年,77[9],p.309−312
By the way, although not intended for an ultraviolet absorbing material, zinc oxide in which 10 2 ppm of Cu is dissolved is reported as a technique for incorporating a different metal into zinc oxide (see Non-Patent Document 2). ), It is considered that such zinc oxide can be expected to improve the ultraviolet absorption performance.
JP-A-9-188517 JP 62-275182 A JP-A-5-222317 Satoshi Otsuka, “Inorganic pigment containing ZnO as main component”, Ceramics, Ceramic Association, 1983, 18, No. 11, p. 958-964 Noboru Sakagami, 1 other, "Optical Properties of Impurities-doped Hydrothermally Grown Zinc Oxide", Journal of the Ceramic Industry Association, Association of Ceramic Industry, 1969, 77 [9], p. 309-312

しかしながら、近年、より高い紫外線遮断能が要求される用途が増えつつあるなか、前記i)〜前記iii)のような金属酸化物では、その紫外線吸収能は未だ充分とは言えないものであった。詳しくは、380nmより長波長の光に対する吸収性能はやや高められるものの、紫外線吸収端の長波長側へのシフト効果はまだ十分ではなく、しかも、前記i)のようにFeやCoを含有させた場合には、最も遮蔽要求が高い380nmでの吸収性能は逆に低下することになり、しかも、可視光領域に吸収帯が存在するためにFeは黄色に、Coは青色に、それぞれ強く着色することになり、紫外線吸収性材料として基材に内添あるいはコーティングすると基材の透明性や色相を損なうと言った問題が生じていた。さらに、従来の技術では、これら金属をドープしてなるものであって単離性、分散性に優れる微粒子を製造することは実質的に困難でもあった。   However, in recent years, metal oxides such as i) to iii) have not yet been able to be said to have sufficient ultraviolet absorption ability, while the applications that require higher ultraviolet blocking ability are increasing. . Specifically, although the absorption performance with respect to light having a wavelength longer than 380 nm is slightly improved, the effect of shifting the ultraviolet absorption edge toward the longer wavelength is not yet sufficient, and Fe and Co are contained as in i) above. In this case, the absorption performance at 380 nm, which has the highest shielding requirement, will be reduced. Moreover, since an absorption band exists in the visible light region, Fe is colored yellow and Co is colored blue. As a result, there has been a problem that when the substrate is internally added or coated as an ultraviolet absorbing material, the transparency and hue of the substrate are impaired. Furthermore, in the prior art, it has been substantially difficult to produce fine particles that are doped with these metals and have excellent isolation and dispersibility.

前記非特許文献2に報告されているCu固溶の酸化亜鉛は、水熱法で合成されたものであり、その粒子の大きさは10〜25mmと非常に大きく、しかも、黄色に着色したものであった。したがって、このような酸化亜鉛を紫外線吸収材料とした場合、高い可視光透過性を示し良好な透明性を有するという特性は得られず、紫外線吸収性材料として基材に内添あるいはコーティングすると基材の透明性や色相を損なうといった問題が生じることになる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、より優れた紫外線吸収性を発揮することは勿論のこと、例えば、紫外線吸収端がより長波長側にシフトされており長波長領域の紫外線の吸収効率にも優れていたり、良好な透明性を有し例えば基材に内添もしくはコーティングした場合にも基材の透明性や色相を損なうことがなかったりするという利点も兼ね備えた金属酸化物粒子と、これを用いた組成物、膜、金属酸化物含有物品および紫外線吸収体とを提供することにある。
The solid solution of zinc oxide reported in Non-Patent Document 2 was synthesized by a hydrothermal method, and the size of the particles was as large as 10 to 25 mm, and it was colored yellow. Met. Therefore, when such a zinc oxide is used as an ultraviolet absorbing material, the properties of high visible light transmission and good transparency cannot be obtained. This causes problems such as loss of transparency and hue.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is not only to exhibit better ultraviolet absorption, but also, for example, the ultraviolet absorption edge is shifted to the longer wavelength side and the absorption efficiency of ultraviolet rays in the long wavelength region is increased. The metal oxide particles having excellent transparency, good transparency, for example, the advantage that the transparency and hue of the substrate are not impaired even when the substrate is internally added or coated, and The object is to provide a composition, a film, a metal oxide-containing article and an ultraviolet absorber using the same.

なお、本発明において遮蔽対象(遮断対象)とする紫外線の波長域は、従来一般的に言われている380nm以下にとどまらず、可視光短波長領域、具体的には380〜450nmの波長領域も含むものとする。以下、紫外線、ならびに、紫外線遮蔽(遮断)および紫外線吸収における紫外線、としては、上記範囲(450nm以下)の波長の光を意味するものとする。   In the present invention, the wavelength range of ultraviolet rays to be blocked (blocked) is not limited to 380 nm or less, which is generally referred to conventionally, but also includes a visible light short wavelength region, specifically a wavelength region of 380 to 450 nm. Shall be included. Hereinafter, ultraviolet rays and ultraviolet rays in ultraviolet shielding (blocking) and ultraviolet absorption mean light having a wavelength in the above range (450 nm or less).

本発明者は、上記課題を解決するべく、金属元素(M)の酸化物に異種金属元素(M’)などの金属元素(M)とは異なる異種元素を含有させることについて鋭意検討を行った。その結果、前記金属元素(M)の酸化物として、Zn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素からなる単一酸化物や複合酸化物を選択し、該酸化物に対して、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有させ、かつ、組成(表面組成、内部組成)等の条件の最適化を行うことにより、紫外線吸収性能、可視光透過性能および色相に優れる粒子となることを見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has eagerly studied that a different element different from a metal element (M) such as a different metal element (M ′) is contained in the oxide of the metal element (M). . As a result, as the oxide of the metal element (M), a single oxide or composite oxide made of at least one metal element selected from the group consisting of Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al, and Si is used. And selecting the oxide to contain at least one selected from the group consisting of N, S, and Group 17 (Group 7B) elements, and optimum conditions such as composition (surface composition, internal composition), etc. It has been found that the particles can be made excellent in ultraviolet absorption performance, visible light transmission performance and hue.

さらに、前述した各金属酸化物粒子とともに、特定の金属元素(Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる金属元素)を金属成分として含む金属酸化物粒子、および/または、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子を組み合わせれば、短波長領域の可視光の遮断効果をより高めることができることを見出した。
本発明はこれらの知見により完成したものである。
すなわち、本発明の第一の金属酸化物粒子は、金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子において、前記金属元素(M)はZn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が含有されてなるとともに、アシル基が含有されてなる、ことを特徴とする。
Furthermore, together with each of the metal oxide particles described above, metal oxide particles containing a specific metal element (metal element selected from the group consisting of Cu, Fe, Ag and Bi) as a metal component, and / or Ag, Cu, It has been found that the effect of blocking visible light in the short wavelength region can be further enhanced by combining ultrafine metal particles having at least one selected from the group consisting of Au and a platinum group metal element as a metal element.
The present invention has been completed based on these findings.
That is, the first metal oxide particle of the present invention is a metal oxide particle composed of an oxide of a metal element (M), wherein the metal element (M) is Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al and Si. And at least one selected from the group consisting of N, S, and Group 17 (Group 7B) elements is contained in the oxide of the metal element (M). And an acyl group.

本発明の第二の金属酸化物粒子は、金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子において、前記金属元素(M)はZn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる2種以上が含有されてなる、ことを特徴とする。
本発明の第三の金属酸化物粒子は、金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子において、前記金属元素(M)はZn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が含有されてなり、かつ、前記粒子内に前記金属元素(M)以外の金属元素(M’)に由来する成分が含有されている、ことを特徴とする。
The second metal oxide particle of the present invention is a metal oxide particle comprising an oxide of a metal element (M), wherein the metal element (M) comprises Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al and Si. It is at least one selected from the group, and the oxide of the metal element (M) contains two or more selected from the group consisting of N, S, and Group 17 (Group 7B) elements. Features.
The third metal oxide particle of the present invention is a metal oxide particle comprising an oxide of a metal element (M), wherein the metal element (M) comprises Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al and Si. At least one selected from the group, the oxide of the metal element (M) contains at least one selected from the group consisting of N, S, and a group 17 (group 7B) element, and A component derived from a metal element (M ′) other than the metal element (M) is contained in the particles.

本発明の組成物は、金属酸化物粒子が媒体中に分散してなり、前記金属酸化物粒子が前記本発明の金属酸化物粒子を必須とするものである。
本発明の膜形成用組成物は、前記本発明の組成物において、前記本発明の金属酸化物粒子と分散溶媒および/またはバインダーとを必須構成成分とするものである。
本発明の膜は、金属酸化物を必須構成成分としてなり、前記金属酸化物が、前記本発明の金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶を必須とするものである。
本発明の金属酸化物含有物品は、金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶を含む物品であって、前記本発明の金属酸化物粒子と、Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および/または、Cu、Ag、Au、および白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子との組み合わせを必須とするものである。
The composition of the present invention comprises metal oxide particles dispersed in a medium, and the metal oxide particles essentially comprise the metal oxide particles of the present invention.
The composition for forming a film of the present invention comprises the metal oxide particles of the present invention and a dispersion solvent and / or a binder as essential components in the composition of the present invention.
The film of the present invention comprises a metal oxide as an essential component, and the metal oxide essentially comprises the metal oxide particles of the present invention and / or metal oxide crystals derived from the particles.
The metal oxide-containing article of the present invention is an article containing metal oxide particles and / or metal oxide crystals derived from the particles, and the metal oxide particles of the present invention, Cu, Fe, Ag and Bi. Metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of metal elements as metal elements and / or metal superoxide having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and platinum group metal elements as metal elements A combination with fine particles is essential.

本発明の紫外線吸収体は、前記本発明の金属酸化物粒子を含有してなるものである。   The ultraviolet absorber of the present invention comprises the metal oxide particles of the present invention.

本発明によれば、より優れた紫外線吸収性能を発揮することは勿論のこと、例えば、紫外線吸収端がより長波長側にシフトされており長波長領域の紫外線の吸収効率にも優れていたり、良好な透明性を有し例えば基材に内添もしくはコーティングした場合にも基材の透明性や色相を損なうことがなかったりするという利点も兼ね備えた金属酸化物粒子と、これを用いた組成物(例えば、膜形成用組成物)、膜、金属酸化物含有物品および紫外線吸収体とを提供することができる。   According to the present invention, as well as exhibiting more excellent ultraviolet absorption performance, for example, the ultraviolet absorption edge is shifted to the longer wavelength side and the absorption efficiency of ultraviolet rays in the long wavelength region is excellent, Metal oxide particles having good transparency, for example, having the advantage that the transparency and hue of the substrate are not impaired even when internally added or coated on the substrate, and a composition using the same (For example, a film-forming composition), a film, a metal oxide-containing article, and an ultraviolet absorber can be provided.

以下、本発明について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
〔金属酸化物粒子〕
本発明の金属酸化物粒子は、いずれも、前述したように、金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子であって、Zn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種である金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種(以下「異種非金属元素」と称することもある。)が含有されてなるものである。詳しくは、本発明の第一の金属酸化物粒子は、前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が含有されてなるとともに、アシル基が含有されてなることを特徴とする。本発明の第二の金属酸化物粒子は、前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる2種以上が含有されてなることを特徴とする。本発明の第三の金属酸化物粒子は、前記粒子内に前記金属元素(M)以外の金属元素(M’)に由来する成分が含有されていることを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the scope of the present invention is not limited to these descriptions, and modifications other than the following examples can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
[Metal oxide particles]
As described above, each of the metal oxide particles of the present invention is a metal oxide particle made of an oxide of a metal element (M) and made of Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al, and Si. The oxide of at least one metal element (M) selected from the group is at least one selected from the group consisting of N, S, and Group 17 (Group 7B) elements (hereinafter referred to as “different non-metallic elements”) In some cases). Specifically, in the first metal oxide particle of the present invention, the oxide of the metal element (M) contains at least one selected from the group consisting of N, S, and a group 17 (group 7B) element. And an acyl group is contained. In the second metal oxide particles of the present invention, the metal element (M) oxide contains two or more selected from the group consisting of N, S, and Group 17 (Group 7B) elements. It is characterized by. The third metal oxide particle of the present invention is characterized in that a component derived from a metal element (M ′) other than the metal element (M) is contained in the particle.

本発明において、前記異種非金属元素を含有するとは、本発明の金属酸化物粒子を構成する金属酸化物が前記異種非金属元素を含む金属酸化物であればよく、前記異種非金属元素がいかなる存在形態で含有されているかは問わない。同様に、本発明において、金属元素(M’)に由来する成分を含有するとは、本発明の金属酸化物粒子を構成する金属酸化物が前記金属元素(M’)を含む金属酸化物であればよく、前記金属元素(M’)がいかなる存在形態で含有されているかは問わない。なお、以下、前記異種非金属元素と前記金属元素(M’)を併せて「異種(非金属/金属)元素」と称することもある。
本発明の金属酸化物粒子を構成する金属酸化物において、前記異種(非金属/金属)元素の存在形態の具体例としては、例えば、(I)異種(非金属/金属)元素が金属元素(M)の酸化物の結晶に固溶して存在している形態、(II)異種(非金属/金属)元素が金属元素(M)の酸化物の金属成分として含有された状態(好ましくは複合酸化物)で存在している形態、(III)異種(非金属/金属)元素が金属元素(M)の酸化物の結晶表面に吸着している形態、(IV)異種(非金属/金属)元素が金属または単体として粒子状または膜状で金属元素(M)の酸化物の表面に付着している形態、などが例示される。なかでも、金属元素(M)の酸化物の結晶中に原子状(イオン状態を含む)で均一に分散されている固溶の形態が、異種(非金属/金属)元素によりもたらされる効果、すなわち、紫外線吸収性に優れ、また、異種(非金属/金属)元素添加による着色の程度が小さい点や、良好な透明性を保持させうる点で、好ましい。
In the present invention, the inclusion of the different non-metallic element means that the metal oxide constituting the metal oxide particles of the present invention may be a metal oxide containing the different non-metallic element. It does not matter whether it is contained in the existing form. Similarly, in the present invention, the phrase “containing a component derived from the metal element (M ′)” means that the metal oxide constituting the metal oxide particle of the present invention is a metal oxide containing the metal element (M ′). It does not matter what form the metal element (M ′) is contained in. Hereinafter, the different non-metallic element and the metal element (M ′) may be collectively referred to as “different (non-metal / metal) element”.
In the metal oxide constituting the metal oxide particle of the present invention, specific examples of the form of the dissimilar (nonmetal / metal) element include, for example, (I) a dissimilar (nonmetal / metal) element is a metal element ( M) in the form of a solid solution in the oxide crystal, (II) a state in which a different (non-metal / metal) element is contained as the metal component of the metal element (M) oxide (preferably a composite) Oxide), (III) Different (nonmetal / metal) elements adsorbed on the crystal surface of the metal element (M) oxide, (IV) Different (nonmetal / metal) Examples include a form in which the element is in the form of particles or a film as a metal or a simple substance and adhered to the surface of the oxide of the metal element (M). Among them, the effect of the solid (non-metallic / metallic) element brought about by the solid solution form uniformly dispersed in an atomic state (including ionic state) in the crystal of the oxide of the metal element (M), that is, It is preferable in that it is excellent in ultraviolet absorptivity, has a small degree of coloring due to addition of a different (non-metal / metal) element, and can maintain good transparency.

本発明の金属酸化物粒子においては、前記異種(非金属/金属)元素の分散状態としては、(i)粒子中に均一に分散して含有されていてもよく、あるいは、(ii)部分的に含有(偏析という意味ではなく、1個の粒子についてみたときに、局部的に高濃度で含有されているということ。)されていてもよい。上記(i)の場合としては、例えば、前記(I)の形態において、金属元素(M)の酸化物の結晶中に、均一に(表面層から結晶子内部まで)固溶している場合が挙げられる。上記(ii)の場合としては、金属元素(M)の酸化物の結晶の表面に表面層として、異種(非金属/金属)元素が固溶した金属酸化物固溶体相(前記(I)の形態)、あるいは、金属元素(M’)である場合は金属元素(M’)と金属元素(M)との複合酸化物、異種非金属元素である場合は金属酸窒化物(異種非金属元素がN)、金属酸硫化物(異種非金属元素がS)もしくは金属酸ハロゲン化物(異種非金属元素が17族元素)の相(前記(II)の形態)を形成している場合、が挙げられる。これらを含めて、本発明では「金属酸化物」と称する。   In the metal oxide particles of the present invention, the dissimilar (non-metal / metal) element may be dispersed in the state of (i) uniformly dispersed in the particles, or (ii) partially (Instead of meaning of segregation, it may be contained locally at a high concentration when viewed with respect to one particle). As the case of (i) above, for example, in the form of (I), there is a case where it is uniformly dissolved (from the surface layer to the inside of the crystallite) in the oxide crystal of the metal element (M). Can be mentioned. In the case of (ii) above, a metal oxide solid solution phase in which a different (non-metal / metal) element is solid-dissolved as a surface layer on the surface of the oxide crystal of the metal element (M) (form (I) above ), Or in the case of a metal element (M ′), a composite oxide of a metal element (M ′) and a metal element (M), and in the case of a dissimilar nonmetallic element, a metal oxynitride (dissimilar nonmetallic element is N), when a phase of the metal oxysulfide (the different nonmetallic element is S) or a metal acid halide (the different nonmetallic element is a group 17 element) (form (II)) is mentioned. . These are referred to as “metal oxide” in the present invention.

なお、一般に、金属酸化物は、結晶性を示すもの(結晶体)と、結晶性を示さないもの(非結晶体)とに分類される。上記結晶体とは、規則的な原子配列が周期性をもって認められる結晶子からなる金属酸化物であると定義することができ、電子線回折学的および/またはX線回折学的に、格子定数および/または回折パターンから金属酸化物の同定ができるものを言い、そうでないものは非結晶体であると定義できる。紫外線吸収能などに優れる点では、結晶体であることが好ましく、本発明の金属酸化物粒子を構成する金属酸化物についても同様である。
上記結晶体については、単結晶体であっても多結晶体であってもよく、これらを構成する結晶子の形状としては、例えば、球状、楕円球状、立方体状、直方体状、多面体状、ピラミッド状、柱状、チューブ状、りん片状、(六角)板状等の薄片状や、過飽和度の高い条件下で結晶の稜や角が優先的に伸びて生成した樹枝状、骸晶状などが挙げられる。結晶子の配向性については、限定はされず、全ての結晶子の配向性が揃っていても、ランダムであっても、一部が同じ配向性で残りがランダムであってもよく、限定はされない。
In general, metal oxides are classified into those showing crystallinity (crystals) and those showing no crystallinity (non-crystals). The crystal body can be defined as a metal oxide composed of crystallites in which a regular atomic arrangement is recognized with periodicity, and has a lattice constant in terms of electron diffraction and / or X-ray diffraction. And / or refers to what can identify a metal oxide from a diffraction pattern, otherwise it can be defined as amorphous. In terms of excellent ultraviolet absorption ability, it is preferably a crystal, and the same applies to the metal oxide constituting the metal oxide particles of the present invention.
The crystal body may be a single crystal body or a polycrystal body, and examples of the shape of the crystallite constituting them include, for example, a spherical shape, an elliptical spherical shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a polyhedral shape, and a pyramid. , Columnar, tube-like, flake-like, (hexagonal) plate-like flakes, dendrites, skeletons, etc. produced by preferentially extending crystal edges and corners under conditions of high supersaturation Can be mentioned. The orientation of the crystallites is not limited, and even if all the orientations of the crystallites are uniform or random, some of them may be the same orientation and the rest may be random. Not.

本発明の金属酸化物粒子の形状は、限定はされない。具体的には、本発明の金属酸化物粒子が金属酸化物の単結晶体からなる粒子である場合は、上述した結晶子形状と同じであるが、多結晶体からなる粒子であったり、結晶子同士が固着または凝集した粒子であったりする場合は、粒子の形状は、結晶子の形状と同じとは限らず、例えば、球状(真球状)、楕円球状、立方体状、直方体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、(六角)板状等の薄片状などが挙げられる。
本発明の金属酸化物粒子を構成する金属酸化物は、単一酸化物(具体的には、金属元素(M)の酸化物)または複合酸化物(2種以上の金属元素(M)からなる酸化物)に異種(非金属/金属)元素が固溶(ドープ)されてなる固溶体金属酸化物(固溶体酸化物)であることが好ましい。また、該金属酸化物は、金属元素と酸素とが定比組成であっても不定比組成であってもよく、限定はされない。
The shape of the metal oxide particles of the present invention is not limited. Specifically, when the metal oxide particle of the present invention is a particle made of a single crystal of a metal oxide, it is the same as the above-mentioned crystallite shape, but it is a particle made of a polycrystal or a crystal When the particles are fixed or agglomerated particles, the shape of the particles is not necessarily the same as the shape of the crystallites. , Needle-like, columnar, rod-like, cylindrical, flake-like, (hexagonal) plate-like, etc.
The metal oxide constituting the metal oxide particles of the present invention comprises a single oxide (specifically, an oxide of a metal element (M)) or a composite oxide (two or more metal elements (M)). It is preferably a solid solution metal oxide (solid solution oxide) in which a different (non-metal / metal) element is dissolved (doped) in (oxide). In addition, the metal oxide may be a non-stoichiometric composition or a metal element and oxygen, and is not limited.

上記固溶体酸化物については、いわゆる侵入型固溶体酸化物であってもよいし、置換型固溶体酸化物であってもよいし、これらの組み合わせたものであってもよく、限定はされない。
本発明において、前記金属元素(M)は、Zn(亜鉛)、Ti(チタン)、Ce(セリウム)、In(インジウム)、Sn(スズ)、Al(アルミニウム)およびSi(珪素)からなる群より選ばれる少なくとも1種である。これらのなかでも、紫外線吸収性能に優れ、さらに、特に第三の金属酸化物粒子においては半導体とするときに金属原子(M’)の含有効果が高い点で、Zn、Ti、Ce、In、Snが好ましい。特に、Zn、Ti、Ceは、その単独酸化物においても優れた紫外線吸収性能を発揮しうるものであるので、従来一般的に言われている380nm以下の紫外線に対する遮蔽効果が高く、しかも、異種(非金属/金属)元素による効果、すなわち、紫外線吸収端がより長波長側にシフトされるという効果を格段に発揮させることができる点で好ましい。さらに、金属元素(M)として、Znは、可視光に対する透明性にも優れる点で、より好ましく、酸化亜鉛系粒子が本発明の金属酸化物粒子の好ましい態様である。
The solid solution oxide may be a so-called interstitial solid solution oxide, a substitutional solid solution oxide, or a combination thereof, and is not limited.
In the present invention, the metal element (M) is selected from the group consisting of Zn (zinc), Ti (titanium), Ce (cerium), In (indium), Sn (tin), Al (aluminum), and Si (silicon). At least one selected. Among these, it is excellent in ultraviolet absorption performance, and in particular, in the third metal oxide particles, Zn, Ti, Ce, In, Sn is preferred. In particular, Zn, Ti, and Ce are capable of exhibiting excellent ultraviolet absorption performance even in their single oxides, so that they have a high shielding effect against ultraviolet rays of 380 nm or less, which is generally known in the past, and they are of different types. This is preferable in that the effect of the (nonmetal / metal) element, that is, the effect that the ultraviolet absorption edge is shifted to the longer wavelength side can be remarkably exhibited. Furthermore, Zn is more preferable as the metal element (M) from the viewpoint of excellent transparency to visible light, and zinc oxide-based particles are a preferable embodiment of the metal oxide particles of the present invention.

前記金属元素(M)の酸化物は、単一酸化物であってもよいし、複合酸化物であってもよい。例えば、複合酸化物としては、ZnIn、ZnIn、ZnIn、GaInO、InSn12、ZnSnO、ZnSnO等のように、2種以上のMからなる複合酸化物や、金属元素(M)と該金属元素(M)以外の金属元素を金属成分とする複合酸化物が挙げられる。代表して金属元素(M)がZnである場合について詳しく示すと、ZnAl、Zn11、ZnFe、ZnMoO、ZnSeO、ZnSiO、ZnWO等が好ましく挙げられる。また、本発明においては、金属酸化物の酸素の一部が前記異種非金属元素などの異種元素で置換されているものも、前記金属元素(M)の酸化物に包含され、前述した酸化物における酸素の代わりに異種非金属元素が固溶した固溶体や金属の酸窒化物、酸硫化物、酸ハロゲン化物等の形態もとり得る。特に、好ましい態様は、前記異種非金属元素(N、S、17族(7B族)元素)が金属元素(M)の酸化物中の酸素原子の一部を置換してなる固溶体である。 The oxide of the metal element (M) may be a single oxide or a complex oxide. For example, composite oxides such as ZnIn 2 O 4 , Zn 2 In 2 O 5 , Zn 3 In 2 O 6 , GaInO 3 , In 4 Sn 3 O 12 , Zn 2 SnO 4 , ZnSnO 3, etc. Examples thereof include composite oxides composed of M or more species and composite oxides containing metal elements (M) and metal elements other than the metal elements (M) as metal components. As a representative example, when the metal element (M) is Zn, ZnAl 2 O 4 , Zn 2 B 6 O 11 , ZnFe 2 O 4 , ZnMoO 4 , ZnSeO 3 , Zn 2 SiO 4 , ZnWO 4, etc. Preferably mentioned. Further, in the present invention, the metal oxide (M) oxide in which part of oxygen in the metal oxide is substituted with a different element such as the different non-metallic element is also included in the oxide described above. It can also take the form of a solid solution or a metal oxynitride, oxysulfide, acid halide or the like in which a different nonmetallic element is dissolved in place of oxygen. In particular, a preferred embodiment is a solid solution in which the heterogeneous nonmetallic element (N, S, group 17 (group 7B) element) substitutes a part of oxygen atoms in the oxide of the metal element (M).

本発明の金属酸化物粒子においては、前記異種非金属元素(N、S、および17族(7B族)元素)を含有させることにより、紫外線吸収性能の改良効果、詳しくは金属元素(M)の酸化物が本来有する光吸収端よりも長波長の光に対する吸収性能が発現する効果が得られる。
前記異種非金属元素(N、S、および17族(7B族)元素)としては、窒素、フッ素、硫黄が好ましく、特に、窒素は、光吸収端の長波長化に有効であり、より好ましい。
本発明の金属酸化物粒子において、前記異種非金属元素(N、S、17族(7B族)元素)の含有量は、金属元素(M)に対して0.01〜20原子%であることが好ましく、より好ましくは0.05〜10原子%である。0.01原子%未満であると、紫外線吸収性能の改良効果が不十分となり、一方、20原子%を超えると、370nm未満の吸収能が低下する場合がある。
In the metal oxide particles of the present invention, the inclusion of the different non-metallic elements (N, S, and Group 17 (Group 7B) elements) improves the ultraviolet absorption performance, more specifically, the metal element (M). The effect that the absorption performance with respect to light having a wavelength longer than that of the light absorption edge inherent to the oxide can be obtained.
The dissimilar non-metallic elements (N, S, and Group 17 (Group 7B) elements) are preferably nitrogen, fluorine, and sulfur. In particular, nitrogen is more effective for increasing the wavelength of the light absorption edge.
In the metal oxide particles of the present invention, the content of the different non-metallic element (N, S, group 17 (group 7B)) is 0.01 to 20 atomic% with respect to the metal element (M). Is more preferable, and 0.05 to 10 atomic% is more preferable. If it is less than 0.01 atomic%, the effect of improving the ultraviolet absorption performance becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 20 atomic%, the absorption ability of less than 370 nm may be reduced.

本発明の第一の金属酸化物粒子においては、前記金属元素(M)の酸化物に前記異種非金属元素が少なくとも1種含有されてなるとともに、アシル基が含有されてなる。前記異種非金属元素とともにアシル基をも含有させることにより、分散性が向上し、透明な膜を形成できるという効果が得られる。例えば窒素を含有させると、粒子は黄色く着色し、分散膜としたときにも黄色の着色が目立つこととなるが、アシル基を含有させることによって、着色の程度が改善されるのである。なお、後述するように、前記金属元素(M)の酸化物の表面に該酸化物に含まれる金属元素(M’)とは異なる少なくとも1種の金属元素(好ましくはSi、Ti、Al、Zrからなる群より選ばれる1種)からなるアルコキシド類またはそれらの(部分)加水分解物を結合させることによっても、同様の効果を得ることができ、このようなアルコキシド類またはそれらの(部分)加水分解物を結合させることとアシル基を含有させることとを組み合わせると、さらに優れた着色低減効果を発揮させることができる。   In the first metal oxide particles of the present invention, the oxide of the metal element (M) contains at least one kind of the different non-metal elements and an acyl group. By including an acyl group together with the different non-metallic element, the dispersibility is improved and an effect that a transparent film can be formed can be obtained. For example, when nitrogen is contained, the particles are colored yellow, and yellow coloring becomes conspicuous even when a dispersion film is formed. However, the inclusion of an acyl group improves the degree of coloring. As will be described later, at least one metal element (preferably Si, Ti, Al, Zr) different from the metal element (M ′) contained in the oxide on the surface of the oxide of the metal element (M). The same effect can also be obtained by combining an alkoxide consisting of one kind selected from the group consisting of or a (partial) hydrolyzate thereof, and such an alkoxide or their (partial) hydrolyzate. By combining the decomposition product with the acyl group, a further excellent color reduction effect can be exhibited.

本発明の第二の金属酸化物粒子においては、前記金属元素(M)の酸化物に前記異種非金属元素が2種以上が含有されてなる。2種以上の異種非金属元素を併用することで、紫外線吸収効果がより向上する。2種以上の異種金属元素のうちの少なくとも1つは、窒素、フッ素、硫黄ののうちのいずれかであることが好ましい。
本発明の第三の金属酸化物粒子においては、前記粒子内に前記金属元素(M)以外の金属元素(M’)に由来する成分が含有されている。
前記金属元素(M’)としては、特に制限されず任意に選択することができるが、好ましくは、前記金属元素(M)と異なる金属元素であってCo、Cu、Fe、Bi、In、Al、Ga、Ti、Sn、Ce、Ni、B、Mn、Ag、Au、白金族金属元素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種であるのがよい。特に、光吸収端の長波長化のためにはCo、Fe、Bi、Ni、Mn、Agが有効であり、前記異種非金属元素がNである場合等に起こる分散膜における着色を低減するためにはCo(II)、Fe(II)、Ni(II)、Cu(I)、Cu(II)が有効であり、金属元素(M)の酸化物のバンド吸収端付近の光吸収係数を高めるためにはIn、Al、Ga、Ti、Sn、Ce、Bが有効である。なお、好ましい金属元素(M’)として選択しうる前記群のうち、In、Al、Ga、Ti、CeおよびSnは、一般にn型ドーパントと称することとする。
In the second metal oxide particles of the present invention, the metal element (M) oxide contains two or more of the different non-metallic elements. By using two or more different non-metallic elements in combination, the ultraviolet absorption effect is further improved. It is preferable that at least one of the two or more kinds of different metal elements is any one of nitrogen, fluorine, and sulfur.
In the third metal oxide particle of the present invention, a component derived from a metal element (M ′) other than the metal element (M) is contained in the particle.
The metal element (M ′) is not particularly limited and can be arbitrarily selected, but is preferably a metal element different from the metal element (M) and includes Co, Cu, Fe, Bi, In, and Al. , Ga, Ti, Sn, Ce, Ni, B, Mn, Ag, Au, at least one selected from the group consisting of a platinum group metal element, an alkali metal element, and an alkaline earth metal element. In particular, Co, Fe, Bi, Ni, Mn, and Ag are effective for increasing the wavelength of the light absorption edge, and to reduce coloring in the dispersion film that occurs when the dissimilar nonmetallic element is N. Co (II), Fe (II), Ni (II), Cu (I), and Cu (II) are effective for increasing the light absorption coefficient near the band absorption edge of the oxide of the metal element (M). For this purpose, In, Al, Ga, Ti, Sn, Ce, and B are effective. Of the groups that can be selected as a preferred metal element (M ′), In, Al, Ga, Ti, Ce, and Sn are generally referred to as n-type dopants.

好ましい金属元素(M’)として選択しうる前記群の中で、Coとしては、例えば、Co(II)およびCo(III)が挙げられる。Feとしては、例えば、Fe(II)およびFe(III)が挙げられる。Co、Feが固溶成分の場合、2価の方が3価に比べて優れた紫外線吸収性を示す。よって、3価のみよりは、2価単独もしくは2価と3価が共存して存在することが好ましい。特に、Feの場合、3価であると黄色の着色が強いが、2価であると緑味を帯びた色となる点から、Feは2価が好ましい。
好ましい金属元素(M’)として選択しうる前記群の中で、Cuとしては、例えば、Cu(0)、Cu(I)およびCu(II)が挙げられる。Biとしては、例えば、Bi(III)が挙げられる。Inとしては、例えば、In(I)およびIn(III)が挙げられる。Alとしては、例えば、Al(III)が挙げられる。Gaとしては、例えば、Ga(III)が挙げられる。Tiとしては、例えば、Ti(IV)、Ti(III)が挙げられる。Snとしては、例えば、Sn(II)およびSn(IV)が挙げられる。Ceとしては、例えば、Ce(IV)、Ce(III)が挙げられる。Niとしては、例えば、Ni(0)、Ni(II)、Ni(I)、Ni(III)が挙げられる。Mnとしては、例えば、Mn(I)、Mn(II)、Mn(III)、Mn(IV)、Mn(V)、Mn(VI)、Mn(VII)が挙げられる。Agとしては、例えば、Ag(0)、Ag(I)、Ag(III)が挙げられる。これらのうち、Cu、Ag、Niは、Cu(0)、Ag(0)、Ni(0)として、すなわち金属として金属酸化物粒子の表面に付着(被着)して効果を発揮することもできる。これらのなかでも、BiはBi(III)、InはIn(III) 、AgはAg(I)、MnはMn(II)やMn(III)、NiはNi(II)が、紫外線遮蔽性などに優れる点で好ましい。
Among the groups that can be selected as a preferred metal element (M ′), Co includes, for example, Co (II) and Co (III). Examples of Fe include Fe (II) and Fe (III). In the case where Co and Fe are solid solution components, the bivalent one shows better ultraviolet absorption than the trivalent one. Therefore, it is preferable that divalent monovalent or divalent and trivalent coexist with each other rather than trivalent alone. In particular, in the case of Fe, if it is trivalent, yellow coloring is strong, but if it is divalent, Fe is preferably divalent because it gives a greenish color.
Among the group that can be selected as a preferred metal element (M ′), examples of Cu include Cu (0), Cu (I), and Cu (II). Examples of Bi include Bi (III). Examples of In include In (I) and In (III). Examples of Al include Al (III). An example of Ga is Ga (III). Examples of Ti include Ti (IV) and Ti (III). Examples of Sn include Sn (II) and Sn (IV). Examples of Ce include Ce (IV) and Ce (III). Examples of Ni include Ni (0), Ni (II), Ni (I), and Ni (III). Examples of Mn include Mn (I), Mn (II), Mn (III), Mn (IV), Mn (V), Mn (VI), and Mn (VII). Examples of Ag include Ag (0), Ag (I), and Ag (III). Of these, Cu, Ag, and Ni are effective as Cu (0), Ag (0), and Ni (0), that is, adhere to (deposit) the surface of the metal oxide particles as a metal. it can. Among these, Bi is Bi (III), In is In (III), Ag is Ag (I), Mn is Mn (II) or Mn (III), Ni is Ni (II), UV shielding property, etc. It is preferable at the point which is excellent in.

本発明の金属酸化物粒子においては、前述した異種非金属元素や金属元素(M’)のほかに、金属元素(M)に対して0.001〜5原子%の範囲でアルカリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素に由来する成分をも含有されている態様が、紫外線吸収性能をさらに高める点で好ましい。アルカリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素の含有量は、より好ましくは、金属元素(M)に対して0.001〜1原子%の範囲である。
本発明の金属酸化物粒子においては、本発明の効果を損なわない範囲で、前記金属元素(M)の酸化物に、前述した異種非金属元素、金属元素(M’)、アルカリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素のほかに、これら以外の他の金属元素を含有させることもできる。
In the metal oxide particles of the present invention, in addition to the above-described different non-metallic elements and metal elements (M ′), alkali metal elements and / Or the aspect which also contains the component derived from an alkaline-earth metal element is preferable at the point which further improves ultraviolet-ray absorption performance. The content of the alkali metal element and / or alkaline earth metal element is more preferably in the range of 0.001 to 1 atomic% with respect to the metal element (M).
In the metal oxide particles of the present invention, the above-mentioned different non-metal elements, metal elements (M ′), alkali metal elements and Alternatively, in addition to the alkaline earth metal element, other metal elements other than these can be contained.

本発明の金属酸化物粒子においては、いずれも、異種元素(すなわち、前記異種非金属元素や前記金属元素(M’)のほか、これ以外に金属元素(M)の酸化物に含有させる金属元素)の存在は、金属酸化物粒子の1次粒子およびその集合体について、FE−TEM(電界放射型透過型電子顕微鏡)によりそれらの透過像を観察しながら、粒子のほかに金属の偏析物が認められないところを探し、高分解能XMAにより元素分析を行い、各元素に帰属するピークを検出することで確認できる。偏析物の確認は、FE−TEMで観察される透過像において、通常、透過像より直接、もしくはXMAを併用して、確認できないレベルであれば偏析物は無いものとする。   In the metal oxide particles of the present invention, any metal element to be included in the oxide of the metal element (M) in addition to the different element (that is, the different non-metal element and the metal element (M ′)). The presence of metal segregates in addition to the particles while observing their transmission images with FE-TEM (field emission transmission electron microscope) for the primary particles of metal oxide particles and their aggregates. It can be confirmed by searching for an unacceptable place, performing elemental analysis with high resolution XMA, and detecting peaks attributed to each element. The confirmation of the segregated material is that there is no segregated material in a transmission image observed with FE-TEM, if it is a level that cannot be confirmed directly from the transmission image or in combination with XMA.

前記異種元素(すなわち、前記異種非金属元素や前記金属元素(M’)のほか、これ以外に金属元素(M)の酸化物に含有させる金属元素)の含有率の測定は、蛍光X線分析、原子吸光分析およびICP(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析)等の微量成分分析手法で行うこともできるが、上記高分解能XMAによる元素分析を所望の空間分解能(スポット径)で行い、各元素に帰属するピーク強度を測定し、その結果から算出するようにする手法で行うことが好ましい。上記スポット径は、プローブを絞ることにより下限を1nmφにまでできるとともに、任意に連続的に拡大することもできる。具体的には、FE−TEMによる透過像において、通常は偏析物の認められない約10個の金属酸化物粒子の集合体を選択し、これら約10個の(微)粒子をすべて含むような空間分解能(スポット径)で元素分析を行うこととする。   X-ray fluorescence analysis is used to measure the content of the different element (that is, the metal element contained in the oxide of the metal element (M) in addition to the different non-metallic element and the metal element (M ′)). , Atomic absorption analysis and trace component analysis techniques such as ICP (High Frequency Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy) can be used. Elemental analysis using the above high resolution XMA is performed with the desired spatial resolution (spot diameter). It is preferable to carry out by a method of measuring the assigned peak intensity and calculating from the result. The spot diameter can be lowered to 1 nmφ by narrowing down the probe, and can be arbitrarily increased. Specifically, in the transmission image by FE-TEM, an aggregate of about 10 metal oxide particles, in which segregation is not normally observed, is selected, and all of these about 10 (fine) particles are included. Elemental analysis is performed with spatial resolution (spot diameter).

なお、各粒子が異種元素(すなわち、前記異種非金属元素や前記金属元素(M’)のほか、これ以外に金属元素(M)の酸化物に含有させる金属元素)を含有しているか、あるいは、個々の粒子において粒子中に異種元素が均一に分散しているかについては、ビーム径を絞って(例えば1nmφ)の局所元素分析を行うことにより確認することができる。
前記FE−TEMとしては、例えば、日立製作所製の電界放射型透過型電子顕微鏡(HF−2000型、加速電圧200kV)等を用いることができる。前記高分解能XMAとしては、例えば、ケヴェックス(Kevex)社製のX線マイクロアナライザー(Sigma型、エネルギー分散型、ビーム径:空間分解能10Åφ)等を用いることができる。
Each particle contains a different element (that is, a metal element to be included in the oxide of the metal element (M) in addition to the different non-metallic element or the metal element (M ′)), or Whether or not different elements are uniformly dispersed in the individual particles can be confirmed by performing local elemental analysis with a narrowed beam diameter (for example, 1 nmφ).
As the FE-TEM, for example, a field emission transmission electron microscope (HF-2000 type, acceleration voltage 200 kV) manufactured by Hitachi, Ltd. can be used. As the high-resolution XMA, for example, an X-ray microanalyzer (Sigma type, energy dispersive type, beam diameter: spatial resolution of 10Åφ) manufactured by Kevex can be used.

本発明の金属酸化物粒子の大きさについては、超微粒子や微粒子と称されるものまですべて含み、限定はされず、通常、1次粒子の平均粒子径(1次粒子径)が1〜100nmであることが好ましい。特に好ましい態様は、1次粒子径が3〜50nmであることであり、より好ましくは5〜30nm、さらに好ましくは5〜20nm、特に好ましくは10〜20nmである。1次粒子の平均粒子径が100nmを超えると、透明性が低下するおそれがある。前記1次粒子の平均粒子径が小さすぎると、量子効果により紫外線吸収端が短波長側にシフトする傾向があり紫外線吸収材料として好ましくなくなり、一方、大きすぎると、透明性が低下するおそれがある。   The size of the metal oxide particles of the present invention includes everything referred to as ultrafine particles and fine particles, and is not limited. Usually, the average particle size (primary particle size) of primary particles is 1 to 100 nm. It is preferable that A particularly preferred embodiment is that the primary particle diameter is 3 to 50 nm, more preferably 5 to 30 nm, still more preferably 5 to 20 nm, and particularly preferably 10 to 20 nm. When the average particle diameter of the primary particles exceeds 100 nm, the transparency may be lowered. If the average particle diameter of the primary particles is too small, the ultraviolet absorption end tends to shift to the short wavelength side due to the quantum effect, which is not preferable as an ultraviolet absorbing material. On the other hand, if it is too large, the transparency may be lowered. .

なお、本発明において、1次粒子の平均粒子径とは、結晶子径(Dw)または比表面積径(Ds)を意味するものであり、詳しくは、前記粒子が結晶体である場合には結晶子径(Dw)を、前記粒子が非結晶体である場合には比表面積径(Ds)を意味するものである。したがって、結晶子径(Dw)と比表面積径(Ds)のいずれか一方が前記範囲になることが好ましいのである。より詳しくは、結晶子径(Dw)とは、X線回折学的に結晶の場合に適用されるものであり、シェラーの式により求められた結晶子の大きさのことである。該結晶子径(Dw)は、通常、金属酸化物粒子の粉末X線回折パターンを測定し、3強線(ピークが最も大きい回折線(1)、2番目に大きい回折線(2)、3番目に大きい回折線(3))について、それぞれの半値巾または積分巾よりシェラーの式から回折線(1)〜(3)に帰属される回折面に垂直方向の結晶子径D1、D2、D3を求め、これらの平均値((D1+D2+D3)/3)を結晶子径(Dw)として算出することができる。他方、比表面積径(Ds)は、金属酸化物粒子の粉末の真比重と比表面積を測定し、下記式により算出することができる。   In the present invention, the average particle diameter of primary particles means a crystallite diameter (Dw) or a specific surface area diameter (Ds), and more specifically, when the particles are crystalline, a crystal The child diameter (Dw) means the specific surface area diameter (Ds) when the particles are amorphous. Accordingly, it is preferable that either the crystallite diameter (Dw) or the specific surface area diameter (Ds) falls within the above range. More specifically, the crystallite diameter (Dw) is applied in the case of a crystal in X-ray diffraction, and is the size of a crystallite obtained by Scherrer's equation. The crystallite diameter (Dw) is usually determined by measuring a powder X-ray diffraction pattern of metal oxide particles. Three strong lines (diffractive line having the largest peak (1), second largest diffraction line (2), 3 For the second largest diffraction line (3)), the crystallite diameters D1, D2, and D3 in the direction perpendicular to the diffraction planes assigned to the diffraction lines (1) to (3) from the Scherrer formula from the respective half widths or integral widths. The average value ((D1 + D2 + D3) / 3) can be calculated as the crystallite diameter (Dw). On the other hand, the specific surface area diameter (Ds) can be calculated by the following formula by measuring the true specific gravity and specific surface area of the powder of metal oxide particles.

Ds(nm)=6000/(ρ×S)
但し、ρ:粒子の真比重(無次元)
S:B.E.T.法で測定される粒子の比表面積(m/g)
本発明の金属酸化物粒子においては、前記金属元素(M)の酸化物が結晶であり、結晶子径(Dw)(XRDピークの3強線についてシェラーの式に従って計算した各値の平均値)が30nm以下であることが好ましい。
特に、本発明の金属酸化物粒子において、前記金属元素(M)の酸化物が酸化亜鉛結晶である場合、透明性と紫外線吸収性の両方に優れる点で、X線回折測定による結晶子径のうち、格子面(002)に垂直方向の結晶子径が30nm以下であり、格子面(100)および/または格子面(110)に垂直方向の結晶子径が8nm以上であることが好ましい。より好ましくは、格子面(002)に垂直方向の結晶子径は20nm以下であり、格子面(100)および/または格子面(110)に垂直方向の結晶子径は10nm以上である。具体的には、格子面(002)に垂直方向(光軸方向)の結晶子径は、紫外線吸収性能にさほど大きな影響は及ぼさず、透明性を高める点では小さい方が好ましい。他方、格子面(002)の方向(光軸に対して垂直方向)の結晶子径、例えば、格子面(100)および/または格子面(110)に垂直方向の結晶子径は、小さすぎると紫外線吸収性能を低下させることになる。なお、各格子面に垂直方向の結晶子径は、粉末X線回折測定を行い、シェラー解析を行うことにより求めることができる。
Ds (nm) = 6000 / (ρ × S)
Where ρ is the true specific gravity of the particle (dimensionless)
S: B. E. T.A. Specific surface area (m 2 / g) of particles measured by the method
In the metal oxide particles of the present invention, the oxide of the metal element (M) is a crystal, and the crystallite diameter (Dw) (average value of each value calculated according to Scherrer's equation for the three strong lines of the XRD peak) Is preferably 30 nm or less.
In particular, in the metal oxide particles of the present invention, when the oxide of the metal element (M) is a zinc oxide crystal, the crystallite diameter by X-ray diffraction measurement is excellent in terms of both transparency and ultraviolet absorption. Of these, the crystallite diameter in the direction perpendicular to the lattice plane (002) is preferably 30 nm or less, and the crystallite diameter in the direction perpendicular to the lattice plane (100) and / or the lattice plane (110) is preferably 8 nm or more. More preferably, the crystallite diameter perpendicular to the lattice plane (002) is 20 nm or less, and the crystallite diameter perpendicular to the lattice plane (100) and / or the lattice plane (110) is 10 nm or more. Specifically, the crystallite diameter in the direction perpendicular to the lattice plane (002) (optical axis direction) does not significantly affect the ultraviolet absorption performance, and is preferably smaller in terms of enhancing transparency. On the other hand, if the crystallite diameter in the direction of the lattice plane (002) (perpendicular to the optical axis), for example, the crystallite diameter perpendicular to the lattice plane (100) and / or the lattice plane (110) is too small. The ultraviolet absorption performance will be reduced. In addition, the crystallite diameter in the direction perpendicular to each lattice plane can be obtained by performing powder X-ray diffraction measurement and performing Scherrer analysis.

本発明の金属酸化物粒子は、任意の溶媒や樹脂などに分散された状態での分散粒子径が、500nm以下となるものであることが、得られる塗膜や樹脂コンポジットの透明性を高めるうえで好ましい。より好ましくは200nm以下、さらに好ましくは100nm以下であり、特に、1次粒子が単分散もしくはそれに近い状態で分散されうることが望ましく、50nm以下が最も好ましい。なお、分散粒子径は、例えば、動的光散乱式粒径分布測定装置(例えば、堀場製作所製「LB−500」など)により測定することができる。
本発明の金属酸化物粒子の光学的性能は、紫外線領域(380nm以下における紫外線および450nm以下における可視光)における光の遮断性(紫外線遮断性)と、可視光(450nm〜780nm)における透過性(可視光透過性)を指標とすることができる。紫外線吸収機能材料としては、紫外線遮断性が高く、可視光透過性が高いことが好ましい。通常、紫外線遮断性や可視光透過性は、粒子のみの状態、後述する膜形成用組成物から得られる膜とした状態、あるいは溶媒等の分散媒体中に粒子が分散されてなる状態において、分光透過率特性を評価することによって、判定できる。詳しくは、紫外線遮断性は、紫外線領域の任意の波長(例えば、380nm、400nm、420nmなど)における透過率を代表値として評価するか、あるいは、450nm以下もしくは380nm以下の平均透過率を評価することによって判定される。一方、可視光透過性は、可視光領域の任意の波長(例えば、500nm、600nm、700nmなど)における透過率を代表値として評価するか、あるいは、450nm〜780nmもしくは380nm〜780nmにおける平均透過率を評価することによって判定される。これら透過率の値は、各波長における平行線透過光と拡散透過光を含めた透過率の測定により得ることができ、例えば、積分球を付帯した分光測光機により測定することができる。ただし、試料の透明感が高く、拡散透過光が実質的に無視できる場合(具体的には、試料のヘイズが5%未満である場合)には、平行線透過率のみを測定値として用いてもよい。
The metal oxide particles of the present invention have a dispersed particle diameter of 500 nm or less when dispersed in an arbitrary solvent or resin, in order to improve the transparency of the resulting coating film or resin composite. Is preferable. More preferably, it is 200 nm or less, and further preferably 100 nm or less. In particular, it is desirable that the primary particles can be dispersed in a monodispersed state or a state close thereto, and 50 nm or less is most preferable. The dispersed particle diameter can be measured by, for example, a dynamic light scattering particle size distribution measuring apparatus (for example, “LB-500” manufactured by Horiba, Ltd.).
The optical performance of the metal oxide particles of the present invention includes light blocking properties (ultraviolet blocking properties) in the ultraviolet region (ultraviolet light at 380 nm or less and visible light at 450 nm or less) and transparency in visible light (450 nm to 780 nm) ( Visible light transmission) can be used as an index. As the ultraviolet absorbing functional material, it is preferable that the ultraviolet blocking property is high and the visible light transmittance is high. In general, the ultraviolet blocking property and the visible light transmission property are measured in a state where only particles are present, a state obtained as a film obtained from a film-forming composition described later, or a state where particles are dispersed in a dispersion medium such as a solvent. This can be determined by evaluating the transmittance characteristics. Specifically, the ultraviolet blocking property is evaluated by using the transmittance at an arbitrary wavelength (for example, 380 nm, 400 nm, 420 nm, etc.) in the ultraviolet region as a representative value, or evaluating an average transmittance of 450 nm or less or 380 nm or less. Is determined by On the other hand, the visible light transmittance is evaluated with the transmittance at an arbitrary wavelength in the visible light region (for example, 500 nm, 600 nm, 700 nm, etc.) as a representative value, or the average transmittance at 450 nm to 780 nm or 380 nm to 780 nm. Determined by evaluating. These transmittance values can be obtained by measuring the transmittance including parallel-line transmitted light and diffused transmitted light at each wavelength, and can be measured by, for example, a spectrophotometer equipped with an integrating sphere. However, when the sample is highly transparent and diffusely transmitted light is substantially negligible (specifically, when the haze of the sample is less than 5%), only the parallel line transmittance is used as the measurement value. Also good.

本発明の金属酸化物粒子の好ましい態様においては、例えば、有機溶媒中に粒子濃度0.1wt%で分散したとき、380nmにおける透過率が好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下であり、400nmにおける透過率が好ましくは50%以下、より好ましくは20%以下であり、600nmにおける透過率が好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上である。また、420nmにおける透過率は50%以下であるのが好ましい。
また、本発明の金属酸化物粒子は、紫外線遮断を目的とする用途に限らず使用されるものであり、膜としたときに透明性が高いことが好ましい。具体的には、ヘイズが10%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。
In a preferred embodiment of the metal oxide particles of the present invention, for example, when dispersed in an organic solvent at a particle concentration of 0.1 wt%, the transmittance at 380 nm is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, The transmittance at 400 nm is preferably 50% or less, more preferably 20% or less, and the transmittance at 600 nm is preferably 70% or more, more preferably 80% or more. Further, the transmittance at 420 nm is preferably 50% or less.
Moreover, the metal oxide particles of the present invention are used not only for purposes intended to block ultraviolet rays, but preferably have high transparency when formed into a film. Specifically, the haze is preferably 10% or less, more preferably 2% or less, and even more preferably 1% or less.

なお、紫外線遮断性を含めた粒子の光吸収特性を測定する方法として、粒子粉末の拡散反射率を測定する方法を採用することもできる。その場合、反射率が低いということは吸収率が高いということであり、反射率が高いということは吸収率が低いということである。よって、本発明でいう紫外線領域における反射率が低く、450nm以上の可視光領域での反射率が高いことが好ましい。
本発明の金属酸化物粒子については、該粒子および/または該粒子に由来する金属元素(M)の酸化物の結晶を必須構成成分としてなる膜にしたときに、該膜の光学特性が下記の条件を満たす粒子であることが、可視光は透過させ紫外線のみを選択的に吸収する性能に優れる点で、好ましい。ここで、該膜の形態および成膜方法等については、後述する本発明の膜に関する説明が同様に適用できる。なお、以下に示す該膜の光学特性は、後述する実施例に記載の方法により測定・評価される値であるとし、また、膜部分のみ(基材除く)についての物性であって、膜付き基材の光学特性と基材のみの光学特性とを勘案して評価されるものとする。本発明の金属酸化物粒子が金属元素としてCo(II)を含有する場合には、さらに、該膜の光学特性のうち、紫外線吸収性能の指標となる波長380nmの光の透過率(%)をT380と定義するとともに、可視光透過性能の指標となる、波長500nmの光の透過率(%)をT500と、波長550nm〜700nmの光の透過率(%)の最小値をTと、TとT500との差の絶対値(|T−T500|)をΔTと、定義する。
In addition, as a method for measuring the light absorption characteristics of the particles including the ultraviolet blocking property, a method for measuring the diffuse reflectance of the particle powder can be employed. In that case, a low reflectance means that the absorptance is high, and a high reflectance means that the absorptance is low. Therefore, it is preferable that the reflectance in the ultraviolet region referred to in the present invention is low and the reflectance in the visible light region of 450 nm or more is high.
With regard to the metal oxide particles of the present invention, when the particles and / or crystals of the oxide of the metal element (M) derived from the particles are formed as films that are essential constituents, the optical properties of the films are as follows: It is preferable that the particles satisfy the conditions because they are excellent in performance of transmitting visible light and selectively absorbing only ultraviolet rays. Here, as for the form of the film, the film forming method, and the like, the description relating to the film of the present invention described later can be similarly applied. The optical properties of the film shown below are values measured and evaluated by the methods described in the examples described later, and are the physical properties of only the film part (excluding the base material), Assume that the optical properties of the substrate and the optical properties of the substrate alone are taken into consideration. When the metal oxide particles of the present invention contain Co (II) as a metal element, the transmittance (%) of light having a wavelength of 380 nm, which is an index of ultraviolet absorption performance, among the optical characteristics of the film is further obtained. T 380 is defined as T 380 and the transmittance (%) of light having a wavelength of 500 nm, which is an index of visible light transmission performance, is T 500, and the minimum value of the transmittance (%) of light having a wavelength of 550 nm to 700 nm is T 1 . , The absolute value of the difference between T 1 and T 500 (| T 1 −T 500 |) is defined as ΔT.

本発明の金属酸化物粒子は、上述のように膜とする場合に、基材への単位面積あたりの塗布量(使用量)を変化させると、それに伴い、得られた膜のT380やT500やΔTの値も変化する。そこで、得られた膜の光学特性に関しては、T380の値を基準としたときの、T500およびΔTの値で評価することとし、該膜の好ましい態様を、Co(II)を含有する金属酸化物粒子の場合(a)と、それ以外の金属酸化物粒子の場合(b)とに分けて、以下に示す。
Co(II)を含有する金属酸化物粒子の場合(a);
(i) T380が40%以下となるように上記膜を形成したときに、ΔTが10%以下であることが好ましく、より好ましくはΔTが10%以下かつT500が90%以上であり、さらに好ましくはΔTが5%以下かつT500が95%以上である。
When the metal oxide particles of the present invention are formed into a film as described above, when the coating amount (use amount) per unit area on the substrate is changed, T 380 or T The values of 500 and ΔT also change. Therefore, with respect to the optical properties of the film obtained, when a reference value of T 380, and to evaluate the value of T 500 and [Delta] T, the membrane of the preferred embodiment contains Co (II) metal The case of oxide particles (a) and the case of other metal oxide particles (b) are shown below.
In the case of metal oxide particles containing Co (II) (a);
(i) When the film is formed so that T 380 is 40% or less, ΔT is preferably 10% or less, more preferably ΔT is 10% or less and T 500 is 90% or more, More preferably, ΔT is 5% or less and T500 is 95% or more.

好ましくは、(ii) T380が30%以下となるように上記膜を形成したときに、ΔTが10%以下であることが好ましく、より好ましくはΔTが10%以下かつT500が90%以上であり、さらに好ましくはΔTが10%以下かつT500が95%以上であり、特に好ましくはΔTが5%以下かつT500が95%以上である。
さらに好ましくは、(iii) T380が20%以下となるように上記膜を形成したときに、ΔTが10%未満であることが好ましく、より好ましくはΔTが10%未満かつT500が80%以上であり、さらに好ましくはΔTが5%以下かつT500が85%以上であり、特に好ましくはΔTが5%以下かつT500が90%以上である。
Preferably, (ii) when the film is formed such that T 380 is 30% or less, ΔT is preferably 10% or less, more preferably ΔT is 10% or less and T 500 is 90% or more. More preferably, ΔT is 10% or less and T 500 is 95% or more, and particularly preferably ΔT is 5% or less and T 500 is 95% or more.
More preferably, (iii) when the film is formed so that T 380 is 20% or less, ΔT is preferably less than 10%, more preferably ΔT is less than 10% and T 500 is 80%. More preferably, ΔT is 5% or less and T 500 is 85% or more, and particularly preferably ΔT is 5% or less and T 500 is 90% or more.

特に好ましくは、(iv) T380が10%以下となるように上記膜を形成したときに、ΔTが10%未満であることが好ましく、より好ましくはΔTが10%未満かつT500が80%以上であり、さらに好ましくはΔTが5%以下かつT500が85%以上であり、特に好ましくはΔTが5%以下かつT500が90%以上である。
前記以外の金属酸化物粒子の場合(b);
(i) T380が20%以下となるように上記膜を形成したときに、T500が90%以上であることが好ましく、さらに好ましくはT500が90%以上である。
好ましくは、(ii) T380が10%以下(より好ましくはT380が5%以下)となるように上記膜を形成したときに、T500が70%以上であることが好ましく、さらに好ましくはT500が80%以上である。
Particularly preferably, (iv) when the film is formed so that T 380 is 10% or less, ΔT is preferably less than 10%, more preferably ΔT is less than 10% and T 500 is 80%. More preferably, ΔT is 5% or less and T 500 is 85% or more, and particularly preferably ΔT is 5% or less and T 500 is 90% or more.
In the case of metal oxide particles other than the above (b);
(i) When the film is formed so that T 380 is 20% or less, T 500 is preferably 90% or more, and more preferably T 500 is 90% or more.
Preferably, (ii) when the film is formed so that T 380 is 10% or less (more preferably T 380 is 5% or less), T 500 is preferably 70% or more, and more preferably T 500 is 80% or more.

本発明の金属酸化物粒子においては、前記金属元素(M)の酸化物からなる粒子は金属元素(M)に対するモル比で0.1〜14モル%のアシル基を含有していることが、分散性に優れ、透明性に優れる膜形成用組成物や膜が得られる点で、好ましい。特に、金属元素(M)がZn、Ti、Ce、In、Snである場合には、結晶の屈折率が高くなるため可視光の散乱が起こりやすく、樹脂等のバインダーに分散させたときにヘイズの高い膜となりやすいが、前述のようなアシル基を含有する粒子であると、ヘイズの低い透明性に優れる膜となるのである。前記アシル基としては、特に炭素数1〜3であることが好ましい。   In the metal oxide particles of the present invention, the particles composed of the oxide of the metal element (M) contain 0.1 to 14 mol% of acyl groups in a molar ratio to the metal element (M). It is preferable at the point from which the film-forming composition and film | membrane which are excellent in dispersibility and excellent in transparency are obtained. In particular, when the metal element (M) is Zn, Ti, Ce, In, or Sn, the refractive index of the crystal is high, so that visible light is likely to be scattered, and haze when dispersed in a binder such as a resin. However, if the particles contain an acyl group as described above, the film has excellent transparency with low haze. The acyl group preferably has 1 to 3 carbon atoms.

本発明の金属酸化物粒子において、前記金属元素(M)の酸化物は、その表面に、該酸化物に含まれる金属元素(M’)とは異なる少なくとも1種の金属元素からなるアルコキシド類またはそれらの(部分)加水分解物が結合してなるものであることが、アシル基が含有されている粒子であることが好ましいのと同様の理由で、好ましい。つまり、このような粒子は、分散性に優れ、透明性に優れる膜形成用組成物や膜が得られる点で好ましいのである。特に、金属元素(M)がZn、Ti、Ce、In、Snである場合には、この態様が有効である。前記金属元素(M)の酸化物に含まれる金属元素(M’)とは異なる少なくとも1種の金属元素は、Si、Ti、Al、Zrからなる群より選ばれることが好ましい。前記金属元素(M)の酸化物の表面に、該酸化物に含まれる金属元素(M’)とは異なる少なくとも1種の金属元素(好ましくは、Si、Ti、Al、Zrからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素)からなるアルコキシド類またはそれらの(部分)加水分解物が結合してなる粒子とするには、以下の金属化合物(1)〜(3)の少なくとも1種で表面処理すればよい。   In the metal oxide particles of the present invention, the oxide of the metal element (M) has an alkoxide comprising at least one metal element different from the metal element (M ′) contained in the oxide on the surface, or It is preferable that those (partial) hydrolysates are bonded to each other for the same reason as the particles containing an acyl group are preferable. That is, such particles are preferable in that a film-forming composition or film having excellent dispersibility and excellent transparency can be obtained. In particular, this aspect is effective when the metal element (M) is Zn, Ti, Ce, In, or Sn. The at least one metal element different from the metal element (M ′) contained in the oxide of the metal element (M) is preferably selected from the group consisting of Si, Ti, Al, and Zr. The surface of the oxide of the metal element (M) is selected from the group consisting of at least one metal element (preferably Si, Ti, Al, Zr) different from the metal element (M ′) contained in the oxide. Surface treatment with at least one of the following metal compounds (1) to (3) to form particles in which alkoxides comprising at least one metal element) or a (partial) hydrolyzate thereof are bonded. do it.

上記金属化合物(1)〜(3)について、以下に説明する。
金属化合物(1):テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン等の、前記金属元素(M)の酸化物に含まれる金属元素(M’)とは異なる少なくとも1種の金属元素からなる金属アルコキシド類。
金属化合物(2):下記一般式(a)で表される有機基含有金属化合物。なお、該金属化合物中の金属元素の種類は、限定はされない。
(a)
(ただし、Yは有機官能基、Mは金属原子、Xは加水分解性基である。iおよびjは1〜(s−1)の整数であってi+j=s(sはMの原子価)を満足する。)
一般式(a)で表される有機基含有金属化合物としては、例えば、以下のものが挙げられる。
The metal compounds (1) to (3) will be described below.
Metal compound (1): Metal alkoxides comprising at least one metal element different from the metal element (M ′) contained in the oxide of the metal element (M), such as tetramethoxysilane and tetrabutoxysilane.
Metal compound (2): An organic group-containing metal compound represented by the following general formula (a). In addition, the kind of metal element in this metal compound is not limited.
Y 1 i M 1 X 1 j (a)
(Where Y 1 is an organic functional group, M 1 is a metal atom, and X 1 is a hydrolyzable group. I and j are integers of 1 to (s-1), and i + j = s (s is M 1 Valence).)
As an organic group containing metal compound represented by general formula (a), the following are mentioned, for example.

がアルミニウムである有機基含有化合物としては、例えば、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムアルキルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノメタクリレート、アルミニウムステアレートオキサイドトリマー、イソプロポキシアルミニウムアルキルアセトアセテートモノ(ジオクチルホスフェート)等の各種アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。
がケイ素である有機基含有化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N’−ビス〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕エチレンジアミン等のアミノ系シランカップリング剤;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤;3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のクロル系シランカップリング剤;アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のアクリロキシ系シランカップリング剤;3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリロキシ系シランカップリング剤;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤;N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン等のケチミン系シランカップリング剤;N−〔2−(ビニルベンジルアミノ)エチル〕−3−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩等のカチオン系シランカップリング剤;メチルトリメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ヒドロキシエチルトリメトキシシラン等のアルキル系シランカップリング剤;(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン等のフッ素含有有機基を有するシリコン化合物;イソシアン酸プロピルトリメトキシシラン等のイソシアナト基含有有機基を有するシランカップリング剤;下記一般式(b):
R’O(CO)Si(OR”) (b)
(だだし、R’は、水素、または、メチル基等のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アシル基およびアラルキル基から選ばれる少なくとも1種が置換されていてもよい基である。R”は、メチル基等のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アシル基およびアラルキル基から選ばれる少なくとも1種が置換されていてもよい基である。nは1以上の整数である。)
で表されるシランカップリング剤;γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランやヘキサメチルジシラザン等の各種シランカップリング剤などが挙げられる。
Examples of the organic group-containing compound in which M 1 is aluminum include diisopropoxy aluminum ethyl acetoacetate, diisopropoxy aluminum alkyl acetoacetate, diisopropoxy aluminum monomethacrylate, aluminum stearate oxide trimer, and isopropoxy aluminum alkyl acetoacetate. Various aluminum-based coupling agents such as mono (dioctyl phosphate) can be used.
Examples of the organic group-containing compound in which M 1 is silicon include vinyl-based silane coupling agents such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, and vinyltriacetoxysilane; N- ( Amino silanes such as 2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N, N′-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] ethylenediamine Coupling agent; Epoxy silane coupling agent such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane; Chlorine silane cup such as 3-chloropropyltrimethoxysilane Ring agent: Acryloxypropyl Acryloxy silane coupling agents such as methoxysilane and acryloxypropyltriethoxysilane; methacryloxy silane coupling agents such as 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3-methacryloxypropyltriethoxysilane; 3-mercaptopropyltrimethoxy Mercapto silane coupling agents such as silane; Ketimine silane coupling agents such as N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine; N- [2- (vinyl Benzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxysilane / hydrochloride cationic silane coupling agent; methyltrimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, decyltriethoxysilane, hydroxyethyltrimethoxysilane, etc. Kill-based silane coupling agent; (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) silicon compound having fluorine-containing organic group such as triethoxysilane; isocyanato group-containing organic group such as propyltrimethoxysilane isocyanate A silane coupling agent having the following general formula (b):
R'O (C 2 H 4 O) n C 3 H 6 Si (OR ") 3 (b)
(However, R ′ is a group in which at least one selected from hydrogen or an alkyl group such as a methyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an acyl group, and an aralkyl group may be substituted. Is a group in which at least one selected from an alkyl group such as a methyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an acyl group and an aralkyl group may be substituted, and n is an integer of 1 or more.)
And various silane coupling agents such as γ-ureidopropyltriethoxysilane and hexamethyldisilazane.

がジルコニウムである有機基含有化合物としては、例えば、ジルコニウムジn−ブトキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、ジルコニウムトリn−ブトキシドペンタンジオネート、ジルコニウムジメタクリレートジブトキシド等の各種ジルコニウム化合物等が挙げられる。
金属化合物(3):金属アルコキシド(金属は任意)の(部分)加水分解物または縮合物や上記(2)の(部分)加水分解物または縮合物であり、例えば、下記一般式(c)で表される。
−(O−M(−R m1)(−R m2))−R (c)
(ただし、R、Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基およびアシル基からなる群より選ばれるいずれか1種もしくは該1種が置換されていてもよい基であり、Rは加水分解性基(上記一般式(a)中のXと同じ)または水酸基であり、RはRまたはRであり、Mは金属原子である。m1およびm2は(Mの原子価−2)であり、nは2から10000までの整数である。なお、金属原子Mに結合するRおよびRの種類やその価数(m1およびm2)は、金属原子Mの相互間ですべて同じであってもよいし少なくとも一部が異なっていてもよい。)
例えば、上記金属化合物(2)の加水分解縮合物であれば、上記一般式(a)中の金属原子Mに結合している加水分解性基Xの一部あるいは全部が加水分解されて該XがOH基となった化合物や、さらにM−OH間での脱水縮合等の縮合反応によりM−O−M結合を形成してなる化合物等が挙げられ、具体的には、金属化合物(2)として列挙した有機基含有化合物を、加水分解縮合および/または部分加水分解縮合してなる、線状や環状の3量体をはじめとする、線状(分岐鎖を含むものを含む)や環状の加水分解縮合物が挙げられる。
Examples of the organic group-containing compound in which M 1 is zirconium include various zirconiums such as zirconium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate), zirconium tri-n-butoxide pentanedionate, and zirconium dimethacrylate dibutoxide. Compounds and the like.
Metal compound (3): (partial) hydrolyzate or condensate of metal alkoxide (metal is optional) or (partial) hydrolyzate or condensate of (2) above, for example, in the following general formula (c) expressed.
R 1 - (O-M ( -R 2 m1) (- R 3 m2)) n -R 4 (c)
(However, R 1 and R 2 are any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an acyl group, or a group in which the one type may be substituted. R 3 is a hydrolyzable group (same as X 1 in the general formula (a)) or a hydroxyl group, R 4 is R 2 or R 3 , M is a metal atom, and m 1 and m 2 are (M valence-2), and n is an integer from 2 to 10000. The types of R 2 and R 3 bonded to the metal atom M and the valence (m1 and m2) are metal atoms. All of M may be the same, or at least some of them may be different.)
For example, in the case of the hydrolysis condensate of the metal compound (2), a part or all of the hydrolyzable group X 1 bonded to the metal atom M 1 in the general formula (a) is hydrolyzed. Examples of the compound in which X 1 is an OH group, and a compound in which an M 1 -O-M 1 bond is formed by a condensation reaction such as dehydration condensation between M 1 -OH, and the like are specifically mentioned. , Linear (including branched chains), including linear and cyclic trimers, obtained by hydrolytic condensation and / or partial hydrolytic condensation of organic group-containing compounds listed as metal compounds (2) And cyclic hydrolysis condensates.

金属化合物(3)としては、例えば、チタン(IV)テトラ−n−ブトキシドテトラマー(CO−〔Ti(OCO〕−C、和光純薬社製)や、シリコン(IV)テトラメトキシドテトラマー、メチルトリメトキシシランテトラマー、テトラメトキシシラン−メチルトリメトキシシラン共加水分解縮合物、アルミニウム(III)トリブトキシドトリマー等が挙げられる。
本発明の金属酸化物粒子の製造方法については、限定はされず、公知の、金属酸化物粒子に所望の異種元素を含有させた(ドープした)粒子を得ることのできる方法であれば、何れの方法も採用できる。例えば、金属元素(M)化合物および/またはその加水分解縮合物と、異種非金属元素化合物と、第三の金属酸化物粒子を得る場合には金属元素(M’)化合物と、アルコールとを出発原料とし、これらの混合系を高温状態にして、金属酸化物粒子を生成させる(析出させる)工程を備える製造方法(以下、製造方法(A)と称する。)が好ましい。詳しくは、製造方法(A)は、出発原料としての、金属元素(M)化合物および/またはその加水分解縮合物と、異種非金属元素化合物と、第三の金属酸化物粒子を得る場合には金属元素(M’)化合物と、アルコールとを、混合すると同時かまたはその後に、該混合系を高温状態にする工程を備える方法である。このように高温状態にすることにより、反応系中に金属酸化物粒子を生成させることができる。
Metal compound as the (3), for example, titanium (IV) tetra -n- butoxide tetramer (C 4 H 9 O-[Ti (OC 4 H 9) 2 O ] 4 -C 4 H 9, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. ), Silicon (IV) tetramethoxide tetramer, methyltrimethoxysilane tetramer, tetramethoxysilane-methyltrimethoxysilane co-hydrolysis condensate, aluminum (III) tributoxide trimer, and the like.
The method for producing the metal oxide particles of the present invention is not limited, and any method can be used as long as it is a known method that can obtain (doped) particles in which metal oxide particles contain a desired different element. This method can also be adopted. For example, a metal element (M) compound and / or a hydrolysis condensate thereof, a heterogeneous non-metal element compound, and a metal element (M ′) compound and alcohol are used in the case of obtaining third metal oxide particles. A production method (hereinafter referred to as production method (A)) including a step of forming (precipitating) metal oxide particles by using the mixed system as a raw material at a high temperature is preferable. Specifically, in the case of obtaining the metal element (M) compound and / or its hydrolysis condensate, the different non-metal element compound, and the third metal oxide particles, the production method (A) is used as the starting material. This is a method comprising a step of bringing the mixed system into a high temperature state simultaneously with or after mixing the metal element (M ′) compound and the alcohol. Thus, by making it a high temperature state, a metal oxide particle can be produced | generated in a reaction system.

製造方法(A)において用い得る金属元素(M)化合物としては、限定はされないが、金属元素(M)のカルボン酸塩が好ましい。また、金属元素(M)化合物の加水分解縮合物とは、該化合物を加水分解および/または縮合して得られる加水分解物および/または縮合物であり、モノマー化合物から高分子化合物までを含む(以下、「金属元素(M)化合物」は、「金属元素(M)化合物および/またはその加水分解縮合物」を意味することがある。)
上記金属元素(M)のカルボン酸塩としては、カルボキシル基の水素原子が金属元素(M)の原子で置換された置換基を分子内に少なくとも1つ有する化合物が好ましい。具体的には、飽和モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、飽和多価カルボン酸および不飽和多価カルボン酸などの鎖式カルボン酸;環式飽和カルボン酸;芳香族モノカルボン酸および芳香族不飽和多価カルボン酸などの芳香族カルボン酸;これらカルボン酸において、さらに分子内にヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ基、アルコキシ基、スルホン基、シアノ基およびハロゲン原子等の官能基または原子団を有する化合物;等のカルボン酸化合物中のカルボキシル基が、前記置換基となっている化合物が好ましく例示できる。
Although it does not limit as a metal element (M) compound which can be used in a manufacturing method (A), The carboxylate of a metal element (M) is preferable. Moreover, the hydrolysis condensate of a metal element (M) compound is a hydrolyzate and / or condensate obtained by hydrolyzing and / or condensing the compound, and includes a monomer compound to a polymer compound ( Hereinafter, “metal element (M) compound” may mean “metal element (M) compound and / or hydrolysis condensate thereof”.
As the carboxylate of the metal element (M), a compound having at least one substituent in the molecule in which a hydrogen atom of the carboxyl group is substituted with an atom of the metal element (M) is preferable. Specifically, a chain carboxylic acid such as a saturated monocarboxylic acid, an unsaturated monocarboxylic acid, a saturated polycarboxylic acid and an unsaturated polycarboxylic acid; a cyclic saturated carboxylic acid; an aromatic monocarboxylic acid and an aromatic polycarboxylic acid Aromatic carboxylic acids such as saturated polyvalent carboxylic acids; these carboxylic acids further have functional groups or atomic groups such as hydroxyl groups, amino groups, nitro groups, alkoxy groups, sulfone groups, cyano groups and halogen atoms in the molecule. Preferred examples include compounds in which a carboxyl group in a carboxylic acid compound such as a compound is the above substituent.

これら金属元素(M)のカルボン酸塩のなかでも、下記一般式(I):
M(O)(m−x−y−z)/2(OCOR)(OH)(OR) (I)
(但し、Mは金属元素(M)の原子(Zn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種);Rは、水素原子、置換基があってもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基から選ばれた少なくとも1種;Rは、置換基があってもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基から選ばれた少なくとも1種;m、x、yおよびzは、x+y+z≦m、0<x≦m、0≦y<m、0≦z<mを満たす数(mはMの原子価)である。)
で表される化合物(例えば、前記例示した金属元素(M)のカルボン酸塩の一部が水酸基やアルコキシ基等で置換された化合物等)、飽和カルボン酸塩、不飽和カルボン酸塩および塩基性酢酸塩がより好ましく、さらに好ましくは上記一般式(I)で表される化合物であり、最も好ましくは金属元素(M)のギ酸塩、酢酸塩およびプロピオン酸塩ならびにこれらの塩基性塩である。
Among these carboxylates of the metal element (M), the following general formula (I):
M (O) (m-x -y-z) / 2 (OCOR 1) x (OH) y (OR 2) z (I)
(However, M is an atom of metal element (M) (at least one selected from the group consisting of Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al, and Si); R 1 is a hydrogen atom or a substituent. At least one selected from a good alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group; R 2 is at least one selected from an alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group which may have a substituent; Species; m, x, y and z are numbers satisfying x + y + z ≦ m, 0 <x ≦ m, 0 ≦ y <m, 0 ≦ z <m (m is the valence of M).)
(For example, compounds in which a part of the carboxylate of the metal element (M) exemplified above is substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, etc.), saturated carboxylate, unsaturated carboxylate, and basic Acetates are more preferred, more preferred are compounds represented by the above general formula (I), and most preferred are formate, acetate and propionate of metal element (M) and basic salts thereof.

なお、金属元素(M)のカルボン酸塩は、結晶水を含むカルボン酸塩の水和物であってもよいが、無水物であることが好ましい。
上記一般式(I)で表される化合物について、さらに詳しく説明する。
一般式(I)中のRやRとしては、分散性の高い金属酸化物粒子が得られやすい点で、水素、メチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、水素、メチル基、エチル基が特に好ましい。また、同様の理由で、一般式(I)中のxは、1≦x≦mを満たすことが好ましく、yは0≦y<m/2を満たすことが好ましく、zは1≦z<m/2を満たすことが好ましい。
The carboxylate of the metal element (M) may be a hydrate of carboxylate containing crystal water, but is preferably an anhydride.
The compound represented by the general formula (I) will be described in more detail.
R 1 and R 2 in the general formula (I) are preferably alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as hydrogen and methyl groups in terms of easy obtaining of highly dispersible metal oxide particles. A group and an ethyl group are particularly preferred. For the same reason, x in the general formula (I) preferably satisfies 1 ≦ x ≦ m, y preferably satisfies 0 ≦ y <m / 2, and z is 1 ≦ z <m. It is preferable to satisfy / 2.

一般式(I)で表される化合物としては、分散性の高い金属酸化物粒子が得られやすい点で、溶解速度の速いものが好ましい。溶解速度とは、反応で直接測定することもできるが、25℃において、一般式(I)で表される化合物2重量部を、25±3℃のイオン交換水(pH5〜8)200重量部に混合して撹拌したとき、完全に溶解して透明な溶液が得られるまでの時間tで定義される。一般式(I)で表される化合物の溶解速度は、2分以下が好ましく、より好ましくは1分以下、さらに好ましくは30秒以下である。
一般式(I)で表される化合物の加水分解縮合物のうち、縮合物については、金属元素(M)と酸素(O)とがメタロキサン結合した結合鎖−(M−O)(ただし、nは1以上である。)を有する化合物であることが好ましい。上記縮合物の縮合度(平均)は、限定はされないが、結晶子の大きさや形態のそろった金属酸化物粒子が得られる点で、100以下であることが好ましく、より好ましくは10以下である。
As the compound represented by the general formula (I), a compound having a high dissolution rate is preferable in that metal oxide particles having high dispersibility are easily obtained. The dissolution rate can be directly measured by reaction. At 25 ° C., 2 parts by weight of the compound represented by the general formula (I) is added to 200 parts by weight of ion-exchanged water (pH 5-8) at 25 ± 3 ° C. When the mixture is mixed and stirred, it is defined as the time t until the solution is completely dissolved and a transparent solution is obtained. The dissolution rate of the compound represented by the general formula (I) is preferably 2 minutes or less, more preferably 1 minute or less, and still more preferably 30 seconds or less.
Among the hydrolyzed condensates of the compound represented by the general formula (I), the condensate is a bonded chain-(MO) n (wherein the metal element (M) and oxygen (O) are bonded to each other). n is preferably 1 or more). The degree of condensation (average) of the condensate is not limited, but is preferably 100 or less, more preferably 10 or less, in that metal oxide particles having a uniform crystallite size and shape can be obtained. .

金属元素(M)化合物は、上述したもののうち1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
製造方法(A)において用い得る異種非金属元素の化合物としては、限定はされないが、例えば、異種非金属元素がNである場合、アンモニア、アンモニア水、尿素、炭酸アンモニウム等の窒素化合物が好ましく挙げられ、異種非金属元素がSである場合、硫化水素、硫化ナトリウムなどの金属硫化物等が好ましく挙げられ、異種非金属元素が17族元素である場合、フッ化水素酸、塩化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸などの酸や、金属(好ましくは金属元素(M)もしくは金属元素(M’))のフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物などが好ましく挙げられる。異種非金属元素の化合物は、これらのうち1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
As for the metal element (M) compound, only one kind of those described above may be used, or two or more kinds may be used in combination.
The compound of the different non-metallic element that can be used in the production method (A) is not limited. For example, when the different non-metallic element is N, nitrogen compounds such as ammonia, aqueous ammonia, urea, and ammonium carbonate are preferable. When the different nonmetallic element is S, metal sulfides such as hydrogen sulfide and sodium sulfide are preferably mentioned. When the different nonmetallic element is a group 17 element, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, odor Preferable examples include acids such as hydrofluoric acid and hydroiodic acid, and fluorides, chlorides, bromides and iodides of metals (preferably metal element (M) or metal element (M ′)). As for the compound of the different non-metallic element, only one of these may be used or two or more of them may be used in combination.

製造方法(A)において用い得る金属元素(M’)の化合物としては、限定はされないが、金属元素(M’)として金属酸化物中に含有させようとする金属元素(M’)の化合物を必須として用いるようにする。例えば、金属カルボン酸塩類や金属アルコキシド類等が好ましく挙げられる。金属元素(M’)の化合物は、これらのうち1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
製造方法(A)において用い得るアルコールとしては、限定はされないが、例えば、脂肪族1価アルコール(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブチルアルコール、ステアリルアルコール等)、脂肪族不飽和1価アルコール(アリルアルコール、クロチルアルコール、プロパギルアルコール等)、脂環式1価アルコール(シクロペンタノール、シクロヘキサノール等)、芳香族1価アルコール(ベンジルアルコール、シンナミルアルコール、メチルフェニルカルビノール等)、フェノール類(エチルフェノール、オクチルフェノール、カテコール、キシレノール、グアヤコール、p−クミルフェノール、クレゾール、m−クレゾール、o−クレゾール、p−クレゾール、ドデシルフェノール、ナフトール、ノニルフェノール、フェノール、ベンジルフェノール、p−メトキシエチルフェノール等)、複素環式1価アルコール(フルフリルアルコール等)等の1価アルコール類;アルキレングリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ピナコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等)、脂環式グリコール(シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール等)、および、ポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)等のグリコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノアセテート等の上記グリコール類のモノエーテルまたはモノエステル等の誘導体;グリセリンやトリメチロールエタン等の3価アルコール、エリスリトールやペンタエリスリトール等の4価アルコール、リピトールやキシリトール等の5価アルコール、ソルビトール等の6価アルコール等の3価以上の多価アルコール、ヒドロベンゾイン、ベンズピナコール、フタリルアルコール等の多価芳香族アルコール、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン等の2価フェノールや、ピロガロール、フロログルシン等の3価フェノール等の多価フェノール、および、これら多価アルコール類におけるOH基の一部(1〜(n−1)個(ただし、nは1分子当たりのOH基の数))がエステル結合またはエーテル結合となった誘導体;等を挙げることができる。アルコールは、これらのうち1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
The compound of the metal element (M ′) that can be used in the production method (A) is not limited, but includes a compound of the metal element (M ′) to be included in the metal oxide as the metal element (M ′). Use as essential. For example, metal carboxylates and metal alkoxides are preferable. As for the compound of the metal element (M ′), only one of these may be used, or two or more may be used in combination.
The alcohol that can be used in the production method (A) is not limited, but examples thereof include aliphatic monohydric alcohols (methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, t-butyl alcohol, stearyl alcohol, etc.), aliphatic unsaturation. Monohydric alcohols (allyl alcohol, crotyl alcohol, propargyl alcohol, etc.), alicyclic monohydric alcohols (cyclopentanol, cyclohexanol, etc.), aromatic monohydric alcohols (benzyl alcohol, cinnamyl alcohol, methylphenyl carbinol) Etc.), phenols (ethylphenol, octylphenol, catechol, xylenol, guaiacol, p-cumylphenol, cresol, m-cresol, o-cresol, p-cresol, dodecylphenol, naphtho , Nonylphenol, phenol, benzylphenol, p-methoxyethylphenol, etc.), monohydric alcohols such as heterocyclic monohydric alcohols (furfuryl alcohol, etc.); alkylene glycols (ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1, 4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol, pinacol, diethylene glycol, triethylene glycol, etc.), alicyclic glycol (cyclopentane) -1,2-diol, cyclohexane-1,2-diol, cyclohexane-1,4-diol, etc.) and glycols such as polyoxyalkylene glycol (polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.) Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, 3-methyl-3-methoxybutanol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, Derivatives such as monoethers or monoesters of the above glycols such as ethylene glycol monoacetate; trihydric alcohols such as glycerin and trimethylolethane; tetrahydric alcohols such as erythritol and pentaerythritol; pentahydric alcohols such as lipitol and xylitol; sorbitol Trihydric or higher polyhydric alcohols such as hexahydric alcohols, hydrobenzoin, benzpinacol, Polyhydric aromatic alcohols such as phthalyl alcohol, dihydric phenols such as catechol, resorcin, and hydroquinone, polyhydric phenols such as trihydric phenols such as pyrogallol and phloroglucin, and a part of OH groups in these polyhydric alcohols (1 to (n-1) (where n is the number of OH groups per molecule)) an ester bond or an ether bond; Alcohol may use only 1 type in these, or may use 2 or more types together.

これらのなかでも、上記アルコールとしては、金属元素(M)化合物や異種非金属元素の化合物や金属元素(M’)の化合物と反応して金属酸化物粒子を生成し易いアルコールが好ましく、脂肪族アルコール、水溶性の高いアルコールが好ましく、具体的には、水に対する溶解度1重量%以上のアルコールが好ましく、水に対する溶解度10重量%以上のアルコールがより好ましい。
出発原料としての、金属元素(M)化合物とアルコールとの相互の使用割合(配合割合)については、限定はされないが、金属元素(M)化合物の金属換算原子数に対する、アルコール中の(アルコール由来の)水酸基の数の比が、0.8〜1000であることが好ましく、より好ましくは0.8〜100、さらに好ましくは1〜50、特に好ましくは1〜20である。
Among these, the alcohol is preferably an alcohol that easily reacts with a metal element (M) compound, a compound of a different non-metallic element or a compound of a metal element (M ′) to form metal oxide particles, and is aliphatic. Alcohols and alcohols with high water solubility are preferred. Specifically, alcohols having a solubility in water of 1% by weight or more are preferred, and alcohols having a solubility in water of 10% by weight or more are more preferred.
The mutual use ratio (mixing ratio) of the metal element (M) compound and the alcohol as a starting material is not limited, but in the alcohol relative to the number of metal-converted atoms of the metal element (M) compound (derived from the alcohol The ratio of the number of hydroxyl groups is preferably 0.8 to 1000, more preferably 0.8 to 100, still more preferably 1 to 50, and particularly preferably 1 to 20.

また、金属元素(M)化合物と、異種非金属元素化合物または金属元素(M’)化合物との相互の使用割合(配合割合)については、限定はされないが、金属元素(M)化合物の金属換算原子数と異種非金属元素化合物の異種非金属元素の原子数または金属元素(M’)化合物の金属換算原子数との比が、前述した異種非金属元素の含有率または金属元素(M’)の含有率の好ましい範囲を満たすように、適宜設定すればよい。
前記出発原料の混合系は、ペースト状、乳濁液状、懸濁液状および溶液状などの流動性のある液状であることが好ましい。必要に応じて、後述する反応溶媒をも混合することにより、上記液状となるようにしてもよい。通常、金属元素(M)化合物、異種非金属元素化合物、金属元素(M’)化合物は、該混合系においては、粒子状で分散した状態、溶解した状態、あるいは、一部が溶解した状態で残りが粒子状で分散している状態、などの状態で存在する。
Moreover, although there is no limitation on the mutual use ratio (mixing ratio) of the metal element (M) compound and the different non-metal element compound or the metal element (M ′) compound, the metal conversion of the metal element (M) compound The ratio of the number of atoms and the number of atoms of the different non-metallic element of the different non-metallic element compound or the number of metal-converted atoms of the metal element (M ′) compound is the content of the different non-metallic element or the metal element (M ′). What is necessary is just to set suitably so that the preferable range of the content rate of may be satisfy | filled.
The starting material mixing system is preferably a fluid liquid such as a paste, emulsion, suspension or solution. If necessary, it may be made liquid by mixing a reaction solvent described later. Usually, in the mixed system, the metal element (M) compound, the heterogeneous non-metal element compound, and the metal element (M ′) compound are dispersed in the form of particles, dissolved, or partially dissolved. The rest is in a state of being dispersed in the form of particles.

製造方法(A)においては、さらに反応溶媒を用いてもよい。具体的には、前記出発原料を混合するにあたり、あるいは、前記出発原料の混合系を高温状態にするにあたり、さらに反応溶媒を加えた上で行うようにしてもよい。
反応溶媒の使用量については、限定はないが、前記出発原料と反応溶媒との合計使用量に対する、前記金属元素(M)化合物の使用量の割合が、0.1〜50重量%であることが好ましく、金属酸化物粒子を経済的に得ることができる。
上記反応溶媒としては、水以外の溶媒、すなわち、非水溶媒が好ましい。非水溶媒としては、例えば、炭化水素、各種ハロゲン化炭化水素、アルコール(フェノール類や、多価アルコールおよびその誘導体で水酸基を有する化合物なども含む)、エーテルおよびアセタール、ケトンおよびアルデヒド、カルボン酸エステルおよびリン酸エステル類等のエステル、アミド類、多価アルコール類のすべての水酸基の水素がアルキル基やアシル基で置換された誘導体化合物、カルボン酸およびその無水物、シリコーン油ならびに鉱物油などを挙げることができる。反応溶媒としては、親水性溶媒が特に好ましい。具体的には、常温(25℃)において、水を5重量%以上含み溶液状態になり得る溶媒が好ましく、任意の量の水を含み均一な溶液状態になり得る溶媒がより好ましい。反応溶媒としてのアルコールとしては、出発原料となるアルコールとして先に列挙したものと同様のものが好ましく挙げられる。反応溶媒は、これらのうち1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
In the production method (A), a reaction solvent may be further used. Specifically, the mixing of the starting materials or the mixing system of the starting materials may be performed after further adding a reaction solvent.
Although there is no limitation about the usage-amount of a reaction solvent, the ratio of the usage-amount of the said metal element (M) compound with respect to the total usage-amount of the said starting material and the reaction solvent shall be 0.1-50 weight%. Is preferable, and metal oxide particles can be obtained economically.
As the reaction solvent, a solvent other than water, that is, a non-aqueous solvent is preferable. Non-aqueous solvents include, for example, hydrocarbons, various halogenated hydrocarbons, alcohols (including phenols, polyhydric alcohols and derivatives thereof having a hydroxyl group), ethers and acetals, ketones and aldehydes, carboxylic acid esters And derivatives such as esters such as phosphate esters, amides, polyhydric alcohols in which all hydroxyl groups are substituted with alkyl groups or acyl groups, carboxylic acids and their anhydrides, silicone oils and mineral oils. be able to. As the reaction solvent, a hydrophilic solvent is particularly preferable. Specifically, a solvent that can be in a solution state containing 5% by weight or more of water at room temperature (25 ° C.) is preferable, and a solvent that can be in a uniform solution state containing any amount of water is more preferable. Preferable examples of the alcohol as the reaction solvent are the same as those listed above as the starting alcohol. Among these, the reaction solvent may be used alone or in combination of two or more.

製造方法(A)においては、前記出発原料等(必要に応じて用いる、反応溶媒等も含む。)の混合系に含まれる水分が少ない方が、得られる金属酸化物粒子の欠陥が少なくなるため好ましい。具体的には、該混合系中に、出発原料として用いた金属元素(M)化合物中の金属原子に対してモル比で4未満のわずかな水分しか含有しないことが好ましく、水分がモル比で1未満であるとさらに好ましく、0.5未満であると特に好ましく、0.1未満が最も好ましい。上記水分量が多すぎると、金属酸化物の結晶子中に異種非金属元素や金属元素(M’)が含有されにくくなり、前述した本発明の効果を十分に発揮できる金属酸化物粒子が得られないおそれがある。上記水分量は、例えば、カールフィッシャー法により測定することができる。   In the production method (A), since the amount of moisture contained in the mixed system of the starting materials and the like (including the reaction solvent used as necessary) is less, the resulting metal oxide particles have fewer defects. preferable. Specifically, it is preferable that the mixed system contains only a small amount of water with a molar ratio of less than 4 with respect to the metal atoms in the metal element (M) compound used as the starting material. More preferably, it is less than 1, particularly preferably less than 0.5, and most preferably less than 0.1. If the amount of water is too large, it becomes difficult for the metal oxide crystallites to contain different kinds of non-metallic elements and metal elements (M ′), and metal oxide particles that can sufficiently exhibit the effects of the present invention described above are obtained. There is a risk of not being able to. The water content can be measured, for example, by the Karl Fischer method.

なお、上記水分量は、一般には、遊離の水分量を意味するが、金属元素(M)化合物や異種非金属元素化合物や金属元素(M’)化合物が結晶水を有する場合、その結晶水の水分量も含まれる。また、上記水分量は、出発原料等に含まれる水分(使用するアルコールおよびその他の反応溶媒成分中の遊離の水、ならびに、金属元素(M)化合物や異種非金属元素化合物や金属元素(M’)化合物中の結晶水等の水の総和)に関する値であり、前記混合系を高温状態にすることによる反応において副生する水分については、考慮しないものとする。
製造方法(A)において、前記出発原料の混合系を高温状態にするとは、該混合系の温度を常温よりも高い温度であって金属酸化物粒子が生成し得る温度、またはそれ以上の温度に昇温させることである。具体的には、得ようとする金属酸化物粒子の種類(金属元素(M)や異種非金属元素化合物や金属元素(M’)の種類等)等によっても異なるが、一般には、50℃以上であり、結晶性の高い金属酸化物粒子を得るためには、80℃以上が好ましく、100〜300℃がより好ましく、100〜200℃がさらに好ましく、120〜200℃が特に好ましい。なお、上記混合系の温度とは、反応容器のボトム温度であるとする。
In addition, although the said moisture content generally means the free moisture content, when a metal element (M) compound, a dissimilar nonmetallic element compound, and a metal element (M ') compound have crystal water, the crystal water Water content is also included. In addition, the amount of water is the amount of water contained in the starting material (free water in the alcohol and other reaction solvent components used, as well as metal element (M) compounds, dissimilar non-metal element compounds, metal elements (M ′ ) The sum of water such as crystal water in the compound), and water generated as a by-product in the reaction by bringing the mixed system to a high temperature state is not considered.
In the production method (A), when the mixed system of the starting materials is brought into a high temperature state, the temperature of the mixed system is higher than room temperature and the metal oxide particles can be generated or higher. It is to raise the temperature. Specifically, although it varies depending on the type of metal oxide particles to be obtained (type of metal element (M), heterogeneous non-metallic element compound, metal element (M ′), etc.), generally 50 ° C. or higher In order to obtain highly crystalline metal oxide particles, 80 ° C. or higher is preferable, 100 to 300 ° C. is more preferable, 100 to 200 ° C. is further preferable, and 120 to 200 ° C. is particularly preferable. Note that the temperature of the mixing system is the bottom temperature of the reaction vessel.

上記混合系の高温状態は、金属酸化物粒子の結晶性を高め、紫外線遮蔽性等の物性に優れたものが得られる点で、所定温度を30分以上保持することが好ましく、より好ましくは2時間以上である。
生成させた金属酸化物粒子について、残存有機基の除去や、より一層の結晶成長の促進等を目的とする場合、必要に応じて、該金属酸化物粒子を300〜800℃で加熱してもよい。
上記混合系を高温状態にする際の具体的な昇温手段としては、ヒーター、温風や熱風による加熱が一般的であるが、これらに限定はされず、例えば、紫外線照射などの手段を採用することもできる。
The high temperature state of the mixed system is preferably maintained at a predetermined temperature for 30 minutes or more, more preferably 2 from the viewpoint that the crystallinity of the metal oxide particles is improved and an excellent physical property such as ultraviolet shielding property is obtained. More than an hour.
When the generated metal oxide particles are intended to remove residual organic groups or promote further crystal growth, the metal oxide particles may be heated at 300 to 800 ° C. as necessary. Good.
As a specific temperature raising means for bringing the above mixed system into a high temperature state, a heater, heating with warm air or hot air is generally used, but is not limited thereto, and means such as ultraviolet irradiation is adopted. You can also

上記混合系を高温状態にする際は、常圧下、加圧下、減圧下のいずれの圧力下で行ってもよく、限定はされないが、加圧下で出発原料を加熱等により高温状態にすることがより好ましい。また、出発原料や併用する反応溶媒等の沸点が、金属酸化物粒子が生成される反応温度よりも低い場合は、耐圧反応装置を用いて行うことも好ましい。通常、反応温度、反応時の気相圧は、溶媒となる成分の臨界点以下で行うが、超臨界条件で行うこともできる。
加圧下で出発原料を高温状態にする場合、加熱時の圧力(気相部の圧力)は、限定はされないが、常圧(大気圧)を1kg/cmとする絶対圧Pで示したときに、P>1kg/cmを満たすことが好ましく、より好ましくは1.5kg/cm≦P≦100kg/cmである。さらに、加圧効果が高く、かつ経済的な設備で行うことができる点で、3kg/cm≦P≦20kg/cmを満たすことが特に好ましい。加圧の方法としては、限定はされないが、例えば、アルコールの沸点より高い温度に加熱する方法や、気相部を窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスで加圧にする方法などが採用できる。
When the above mixed system is brought into a high temperature state, it may be carried out under normal pressure, under pressure or under reduced pressure, and is not limited, but the starting material may be brought into a high temperature state by heating or the like under pressure. More preferred. In addition, when the boiling point of the starting material or the reaction solvent used in combination is lower than the reaction temperature at which the metal oxide particles are generated, it is also preferable to use a pressure resistant reactor. Usually, the reaction temperature and the gas phase pressure during the reaction are carried out below the critical point of the component serving as the solvent, but it can also be carried out under supercritical conditions.
When the starting material is brought into a high temperature state under pressure, the pressure during heating (pressure in the gas phase part) is not limited, but when indicated by an absolute pressure P with the normal pressure (atmospheric pressure) being 1 kg / cm 2 Furthermore, it is preferable that P> 1 kg / cm 2 is satisfied, and more preferably 1.5 kg / cm 2 ≦ P ≦ 100 kg / cm 2 . Furthermore, it is particularly preferable that 3 kg / cm 2 ≦ P ≦ 20 kg / cm 2 is satisfied in that the pressurizing effect is high and it can be performed with economical equipment. The method of pressurization is not limited, but for example, a method of heating to a temperature higher than the boiling point of alcohol, a method of pressurizing the gas phase part with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, etc. can be adopted. .

製造方法(A)においては、上記混合系の高温状態は、前述したように、出発原料等を混合すると同時かまたは混合した後に得られていればよく、すなわち、上記混合系を得るための出発原料等の混合と、該混合系を高温状態にするための昇温とは、別々に行ってもよいし、同時(一部同時も含む)に行ってもよく、限定はされない。詳しくは、上記混合系の昇温のための具体的手段(例えば加熱等)は、上記出発原料等の混合に関わらず任意の方法・タイミングで行うことができ、例えば、混合前の出発原料等の少なくとも一つを加熱等しておくことで混合と同時に該混合系を昇温させるようにしてもよいし、混合して得られる混合系に対して、該混合をしながらか又は該混合を終了した後で、加熱等を施し該混合系を昇温させるようにしてもよく、限定はされない。したがって、この混合と、昇温のための加熱等とのタイミングに関する実施態様としては、例えば、(i) 金属元素(M)化合物と異種非金属元素化合物と第三の金属酸化物粒子を得る場合には金属元素(M’)化合物とアルコールとを混合しておいて、これを加熱等により昇温し高温状態にする、(ii)アルコールを所定温度に加熱等しておき、これに金属元素(M)化合物と異種非金属元素化合物と第三の金属酸化物粒子を得る場合には金属元素(M’)化合物とを混合することで、混合系を昇温させ高温状態にする、(iii)反応溶媒と、金属元素(M)化合物と異種非金属元素化合物と第三の金属酸化物粒子を得る場合には金属元素(M’)化合物とを混合して所定温度に加熱等しておき、これにアルコールを混合することで、混合系を昇温させ高温状態にする、(iv)各成分(金属元素(M)化合物、異種非金属元素化合物、第三の金属酸化物粒子を得る場合には金属元素(M’)化合物、およびアルコール、ならびに、必要に応じて用いる反応溶媒)を別々に加熱等しておいた後、これらを混合することで、混合系を昇温させ高温状態にする、等が好ましく挙げられる。   In the production method (A), as described above, the high temperature state of the mixed system may be obtained at the same time as or after mixing the starting materials, that is, the starting for obtaining the mixed system. The mixing of the raw materials and the like and the temperature raising for bringing the mixed system into a high temperature state may be performed separately or simultaneously (including partly simultaneously), and are not limited. Specifically, specific means (for example, heating) for raising the temperature of the mixed system can be performed by any method and timing regardless of the mixing of the starting materials, for example, starting materials before mixing, etc. The temperature of the mixed system may be raised simultaneously with mixing by heating at least one of the above, or the mixing system obtained by mixing may be mixed or mixed. After the completion, heating or the like may be performed to raise the temperature of the mixed system, and there is no limitation. Therefore, as an embodiment relating to the timing of this mixing and heating for raising the temperature, for example, (i) When obtaining a metal element (M) compound, a different non-metal element compound, and third metal oxide particles Is mixed with a metal element (M ′) compound and an alcohol, and the temperature is raised to a high temperature by heating or the like. (Ii) The alcohol is heated to a predetermined temperature, etc. (M) In the case of obtaining a compound, a heterogeneous nonmetallic element compound, and third metal oxide particles, the mixed system is heated to a high temperature state by mixing the metal element (M ′) compound. ) When obtaining the reaction solvent, the metal element (M) compound, the heterogeneous nonmetal element compound, and the third metal oxide particles, the metal element (M ′) compound is mixed and heated to a predetermined temperature. By mixing alcohol with this, the temperature of the mixed system is raised. (Iv) Each component (metal element (M) compound, heterogeneous non-metallic element compound, metal element (M ′) compound and alcohol for obtaining third metal oxide particles), alcohol, and necessary Preferably, the reaction solvent used in accordance with the above is heated separately, and then mixed to raise the temperature of the mixed system to a high temperature.

なお、前記異種非金属化合物は、高温状態にする過程、高温状態、金属酸化物粒子生成後などの任意の段階で、異種非金属元素の原料ガス(例えば、アンモニアガスや硫化水素等)として供給するようにしてもよい。
上記実施態様(特に(ii)〜(iv)の実施態様)においては、出発原料等の混合方法は、限定はされないが、添加する方の出発原料等を、一括添加(例えば1分以内に)してもよいし、逐次添加(例えば1分間を超える時間をかけて)してもよい。逐次添加としては、連続添加(連続フィード)であってもよいし、断続添加(パルス添加)であってもよいし、これらの組み合わせであってもよく、限定はされない。断続添加(パルス添加)においては、各パルスは、連続添加でもよいし、一括添加でもよく、限定はされない。なお、上記混合方法については、添加によって生じる混合系の温度変化がより小さい方が、1次粒子径の揃った金属酸化物粒子が得られやすい点で好ましく、具体的には、混合系の温度変化が10℃以内に納まるように添加速度等を制御することが好ましい。
The heterogeneous nonmetallic compound is supplied as a source gas of a heterogeneous nonmetallic element (for example, ammonia gas, hydrogen sulfide, etc.) at any stage such as in the process of bringing it into a high temperature state, at a high temperature state, or after generation of metal oxide particles. You may make it do.
In the above embodiment (particularly, embodiments (ii) to (iv)), the method for mixing the starting materials is not limited, but the starting materials to be added are added all at once (for example, within 1 minute). Alternatively, it may be added sequentially (for example, taking a time exceeding 1 minute). The sequential addition may be continuous addition (continuous feed), intermittent addition (pulse addition), or a combination thereof, and is not limited. In intermittent addition (pulse addition), each pulse may be continuous addition or batch addition, and is not limited. As for the above mixing method, a smaller temperature change of the mixed system caused by the addition is preferable from the viewpoint of easily obtaining metal oxide particles having a uniform primary particle diameter, and specifically, the temperature of the mixed system. It is preferable to control the addition rate and the like so that the change is kept within 10 ° C.

上記実施態様(特に(ii)の実施態様)においては、金属元素(M)化合物をアルコールに添加して混合する場合の添加速度(添加されるアルコールのモル数に対する、1分あたりの金属元素(M)化合物の添加モル数の比)が、0.0001〜2であることが好ましく、より好ましくは0.0005〜1.0である。上記添加速度が0.0001未満であると、平均1次粒子径が0.1μm以下のものを得ることが困難になるおそれがあり、2を超えると、前述した高温状態の温度制御が困難(特に反応スケールが大きい場合)となり、粒子径の揃った粒子を得ることが困難になるおそれがある。
製造方法(A)においては、少なくとも前記出発原料の混合系を高温状態にしている間は、該混合系を、撹拌所要動力0.0001kw/m以上で撹拌しておくことが好ましく、より好ましくは0.001kw/m以上であり、さらに好ましくは0.01〜10kw/mである。
In the above embodiment (particularly the embodiment of (ii)), the addition rate when the metal element (M) compound is added to the alcohol and mixed (the metal element per minute relative to the number of moles of alcohol added ( M) The ratio of the number of moles of compound added) is preferably 0.0001 to 2, more preferably 0.0005 to 1.0. If the addition rate is less than 0.0001, it may be difficult to obtain an average primary particle size of 0.1 μm or less. If it exceeds 2, it is difficult to control the temperature in the high temperature state described above ( Especially when the reaction scale is large), it may be difficult to obtain particles having a uniform particle size.
In the production method (A), the mixed system is preferably stirred at a power required for stirring of 0.0001 kw / m 3 or more at least while the mixed system of the starting materials is at a high temperature. Is 0.001 kw / m 3 or more, more preferably 0.01 to 10 kw / m 3 .

製造方法(A)においては、生成させた金属酸化物粒子の分散性を高める目的で、出発原料からなる混合系を高温状態にし金属酸化物粒子を生成させるまでの過程あるいは生成させた後の任意の段階で、前記混合系または反応系に、脂肪族カルボン酸や脂肪族アミン、あるいは、前述した金属化合物(1)〜(3)を添加することが好ましい。該添加により、金属酸化物粒子が2次凝集することを効果的に抑制でき、分散性に優れた粒子が得られる。なかでも、上記金属化合物を添加することが、金属酸化物粒子の結晶子径を、例えば非常に小さい粒径に制御できる等の点で、特に好ましい。上記脂肪族カルボン酸や脂肪族アミンの添加量(合計添加量)は、金属元素(M)化合物中の金属元素(M)に対し0.1〜10モル%であることが好ましい。上記金属化合物(1)〜(3)の添加量(合計添加量)は、該金属化合物中の金属元素の、金属元素(M)化合物中の金属元素(M)に対する原子比で、0.1〜10原子%であることが好ましい。   In the production method (A), for the purpose of improving the dispersibility of the generated metal oxide particles, the process until the mixed system consisting of the starting materials is brought to a high temperature state to generate the metal oxide particles or any after the generation In this stage, it is preferable to add an aliphatic carboxylic acid, an aliphatic amine, or the metal compounds (1) to (3) described above to the mixed system or reaction system. By this addition, it is possible to effectively suppress the secondary aggregation of the metal oxide particles and to obtain particles having excellent dispersibility. Among these, the addition of the metal compound is particularly preferable in that the crystallite diameter of the metal oxide particles can be controlled to a very small particle diameter, for example. The addition amount (total addition amount) of the aliphatic carboxylic acid or aliphatic amine is preferably 0.1 to 10 mol% with respect to the metal element (M) in the metal element (M) compound. The addition amount (total addition amount) of the metal compounds (1) to (3) is an atomic ratio of the metal element in the metal compound to the metal element (M) in the metal element (M) compound. It is preferable that it is -10 atomic%.

本発明の金属酸化物粒子は、前述したように、より優れた紫外線吸収性を発揮することは勿論のこと、例えば、紫外線吸収端がより長波長側にシフトされており長波長領域の紫外線の吸収効率にも優れていたり、良好な透明性を有し例えば基材に内添もしくはコーティングした場合にも基材の透明性や色相を損なうことがなかったりするという利点も兼ね備えた金属酸化物粒子である。
本発明の金属酸化物粒子は、例えば、化粧品、紫外線遮断を目的とする電子材料、包装材料用等の各種フィルムやビル、家等の建築物用窓、自動車窓、サンルーフ、鉄道や飛行機の窓等に用いられるガラスやポリカーボネート等の透明プラスチックシートに含有させる粒子としてあるいは成膜し得る紫外線吸収塗料用原料粒子として有用である。
As described above, the metal oxide particles of the present invention not only exhibit superior ultraviolet absorption, but also, for example, the ultraviolet absorption edge is shifted to the longer wavelength side, and ultraviolet rays in the long wavelength region are absorbed. Metal oxide particles that have excellent absorption efficiency and good transparency, for example, even when they are internally added to or coated on a substrate, they do not impair the transparency and hue of the substrate. It is.
The metal oxide particles of the present invention are, for example, cosmetics, various electronic films for the purpose of shielding ultraviolet rays, packaging materials, etc., windows for buildings such as buildings and houses, automobile windows, sunroofs, railway and airplane windows It is useful as a particle to be contained in a transparent plastic sheet such as glass or polycarbonate used in the above, or as a raw material particle for an ultraviolet absorbing paint that can be formed into a film.

詳しくは、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Zn、Ti、Ceの場合には、これらの酸化物粒子もしくはこれらの酸化物に本発明で規定する以外の異種元素を含有させた粒子では得られなかった、優れた紫外線吸収性能や無色性や可視光透過性能を同時に満足させることができるため、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)、PDP(プラズマディスプレイ)、白色LED、水銀ランプ、蛍光灯などの表示デバイスや照明において励起源や光源に由来する紫外線を遮断する紫外線吸収材料として、また、建築物、車両(自動車、電車など)、空輸機(飛行機、ヘリコプターなど)などの各種窓材やディスプレイ等に用いられる各種ガラス(単板ガラス、複層ガラス、合わせガラス等の無機系ガラス、およびポリカーボネート樹脂等の有機系ガラス)の紫外線吸収材料として、また、農業用フィルムや各種包装用フィルムなどの紫外線遮蔽性を要する各種フィルムの紫外線吸収材料として、有用である。   Specifically, when the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Zn, Ti, or Ce, these oxide particles or these oxides contain different elements other than those specified in the present invention. Excellent UV absorption performance, colorlessness, and visible light transmission performance that could not be obtained with the treated particles can be satisfied at the same time. For example, LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display), white LED, mercury lamp As a UV-absorbing material that blocks ultraviolet rays derived from excitation sources and light sources in display devices such as fluorescent lamps and lighting, and various types of buildings, vehicles (cars, trains, etc.), air transports (airplanes, helicopters, etc.) Various glasses used for window materials, displays, etc. (inorganic glass such as single glass, multi-layer glass, and laminated glass, and polycarbonate As the ultraviolet absorbing material organic glass) such as a resin, and as UV-absorbing material for various films that require ultraviolet shielding property such as agricultural films, various packaging films useful.

本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Zn、Si、Alの場合には、従来から化粧品用紫外線吸収剤として主に汎用されていた酸化チタンに比べて白色度が低く透明感が高くなるため、より優れた透明感を与えうる化粧品用紫外線吸収剤として、有用である。特に、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Si、Alの場合には、とりわけ低い屈折率を有する粒子となるため、従来にはない低屈折率の紫外線遮断材料として、前記表示デバイス材料や電子材料などとしても有用である。
本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Ti、Zn、Ce、In、Snの場合には、高屈折率である粒子となるため、バインダー成分となる樹脂やシリケートなどとの配合比を制御することにより、任意の屈折率を有する膜を得ることが可能となるため、反射防止性を兼ね備えた紫外線吸収膜の原料として、有用である。
When the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Zn, Si, or Al, the whiteness is lower than that of titanium oxide, which has been mainly used as a cosmetic UV absorber. Therefore, it is useful as a UV absorber for cosmetics that can give a better transparency. In particular, when the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Si or Al, the particles have a particularly low refractive index. It is also useful as a display device material or an electronic material.
When the metal element (M) in the metal oxide particle of the present invention is Ti, Zn, Ce, In, or Sn, it becomes a particle having a high refractive index, and therefore, it is blended with a resin or silicate as a binder component. By controlling the ratio, it becomes possible to obtain a film having an arbitrary refractive index, which is useful as a raw material for an ultraviolet absorbing film having antireflection properties.

さらに、本発明の金属酸化物粒子は、紫外線遮断を目的とした用途以外にも適用可能であり、例えば、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Ti、Zn、Ce、In、Snの場合には、高屈折率である粒子となるため、樹脂、フィルム、膜などの屈折率を高めるための高屈折率フィラーとしても好適に用いることができ、特に、本発明の金属酸化物粒子が超微粒子である場合、反射防止膜として好適な透明で高屈折率を有する膜やフィルムを得ることができる。
また、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Zn、In、Sn、Tiの場合には、赤外線(近赤外線〜遠赤外線)の吸収材料としても有用である。特に、金属元素(M)がZn、In、Sn、Tiであって、異種非金属元素としてフッ素を含有する粒子は、赤外線吸収材料として有用である。
Furthermore, the metal oxide particles of the present invention can be applied to applications other than the purpose of blocking ultraviolet rays. For example, the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Ti, Zn, Ce, In In the case of Sn, particles having a high refractive index can be suitably used as a high refractive index filler for increasing the refractive index of resins, films, films, etc. When the product particles are ultrafine particles, a transparent film having a high refractive index suitable for an antireflection film and a film can be obtained.
Further, when the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Zn, In, Sn, or Ti, it is also useful as an infrared (near infrared to far infrared) absorbing material. In particular, particles in which the metal element (M) is Zn, In, Sn, Ti and contains fluorine as a different non-metallic element are useful as an infrared absorbing material.

また、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Zn、Alの場合には、熱伝導性に優れる粒子となるため、熱伝導性フィラーとして有用であり、例えば、放熱性が求められる白色LED用途や電子回路基板用途などにおいて、熱伝導性の高いシート、フィルム、膜を得る際に好適に用いることができる。
また、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Zn、Ti、In、Snの場合には、電子伝導性に優れる粒子となるため、半導体もしくは導電体として有用である。特に、本発明の金属酸化物粒子が超微粒子である場合、塗料化することにより、フィルム等の透明帯電防止膜や透明導電膜として好ましく用いることができる。
In addition, when the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Zn or Al, it becomes a particle having excellent thermal conductivity, and thus is useful as a thermally conductive filler. For example, heat dissipation is required. In white LED applications, electronic circuit board applications, and the like, it can be suitably used when obtaining a sheet, film, or film having high thermal conductivity.
Further, when the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Zn, Ti, In, or Sn, the particles are excellent in electron conductivity, and thus are useful as semiconductors or conductors. In particular, when the metal oxide particles of the present invention are ultrafine particles, it can be preferably used as a transparent antistatic film such as a film or a transparent conductive film by forming a paint.

また、本発明の金属酸化物粒子は、1種または2種以上の異種非金属元素もしくは金属元素(M’)を含有するものであり、金属元素(M)の酸化物のバンドギャップ中に新たな電子準位が形成されたものとなるため、光触媒材料や蛍光体材料としても有用である。例えば、近年、太陽光利用効率の高い光触媒、いわゆる可視光作動型光触媒が求められているが、本発明の金属酸化物粒子における金属元素(M)が、Zn、Tiの場合には、該光触媒の原料としても有用である。
また、本発明の第三の金属酸化物粒子において、前記金属元素(M)が、Zn、Ti、In、Snのいずれかであって、前記金属元素(M’)としてFe、Co、Ni、Mnからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する場合、または、前記金属元素(M’)としてFe、Co、Ni、Mnからなる群から選ばれる少なくとも1種と金属元素(M)の価数よりも高い金属元素(例えば、MがZnの場合は、In、Al、B、Ga、Snなどの3価または4価の金属元素)とを含有する場合には、(フェロ)磁性(透明)半導体特性を示す粒子としても有用である。
Further, the metal oxide particles of the present invention contain one or two or more different kinds of non-metallic elements or metal elements (M ′), and are newly added in the band gap of the metal element (M) oxide. Therefore, it is useful as a photocatalyst material or a phosphor material. For example, in recent years, there has been a demand for a photocatalyst with high sunlight utilization efficiency, a so-called visible light actuated photocatalyst. When the metal element (M) in the metal oxide particles of the present invention is Zn or Ti, the photocatalyst is used. It is also useful as a raw material.
In the third metal oxide particle of the present invention, the metal element (M) is any one of Zn, Ti, In, and Sn, and the metal element (M ′) is Fe, Co, Ni, When containing at least one selected from the group consisting of Mn, or the valence of at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Mn and the metal element (M) as the metal element (M ′) (Ferro) (for example, when M is Zn, a trivalent or tetravalent metal element such as In, Al, B, Ga, Sn, etc.) It is also useful as a particle exhibiting semiconductor characteristics.

本発明の金属酸化物粒子は、含有させる異種非金属元素や金属元素(M’)の種類や組み合わせにより、各種の調色が可能であり、例えば着色顔料としても有用である。例えば、金属元素(M’)がBi、Agである場合には鮮明な黄色、金属元素(M’)がFe(III)である場合には黄色、金属元素(M’)がMnである場合にはオレンジ色〜ベージュ、金属元素(M’)がFe(II)、Ni(II)である場合には緑、金属元素(M’)がIn、Coである場合には青〜緑、金属元素(M’)がCuである場合には灰色、等となる傾向がある。これらに他の金属元素(M’)や異種非金属元素を共存させることで、色が微妙にあるいはドラスチックに調色された粒子とすることができる。   The metal oxide particles of the present invention can be adjusted in various colors depending on the kinds and combinations of different non-metallic elements and metal elements (M ′) to be contained, and are also useful, for example, as a coloring pigment. For example, when the metal element (M ′) is Bi or Ag, it is clear yellow, when the metal element (M ′) is Fe (III), it is yellow, and when the metal element (M ′) is Mn. Is orange to beige, green when the metal element (M ′) is Fe (II) or Ni (II), blue to green when the metal element (M ′) is In or Co, metal When the element (M ′) is Cu, it tends to be gray or the like. By making these other metal elements (M ′) and dissimilar non-metal elements coexist with these particles, the particles can be finely or drastically toned.

〔組成物〕
本発明の組成物は、金属酸化物粒子が媒体中に分散してなり、前記金属酸化物粒子が前述した本発明の金属酸化物粒子を必須とするものである。
本発明の金属酸化物粒子は、液状または固体状の各種組成物として、前述した種々の用途に適用することができる。例えば、液状組成物としては、分散溶媒に粒子が分散した溶媒分散体、塗膜形成性バインダーに粒子が分散した塗料組成物、合わせガラスの中間膜や樹脂成形品の原料となる可塑剤に粒子が分散した分散体、液状樹脂に粒子が分散した分散体、アクリルモノマーなどの重合性化合物に粒子が分散した重合性組成物等が挙げられ、固体状組成物としては、前記液状組成物を原料として得られる、膜、膜つき基材、繊維状、フィルム状もしくはシート状の樹脂成形品等が挙げられる。例えば、前記液状組成物は、粉末状で得た本発明の金属酸化物粒子もしくは該金属酸化物粒子を製造した際の反応液を、各種分散媒体に従来公知の方法にて分散させることにより容易に得ることができる。以下、実用上、特に有用な膜形成用組成物(前記分類では、溶媒分散体または塗料組成物に該当する)について説明する。
〔Composition〕
In the composition of the present invention, metal oxide particles are dispersed in a medium, and the metal oxide particles essentially use the metal oxide particles of the present invention described above.
The metal oxide particles of the present invention can be applied to the various uses described above as various liquid or solid compositions. Examples of liquid compositions include solvent dispersions in which particles are dispersed in a dispersion solvent, coating compositions in which particles are dispersed in a film-forming binder, particles in a plasticizer that is a raw material for laminated glass interlayer films and resin molded products. Dispersions in which particles are dispersed in a liquid resin, polymerizable compositions in which particles are dispersed in a polymerizable compound such as an acrylic monomer, and the like. As a solid composition, the liquid composition is used as a raw material. And a resin molded product in the form of a film, a substrate with a film, a fiber, a film, or a sheet. For example, the liquid composition can be easily obtained by dispersing the metal oxide particles of the present invention obtained in powder form or the reaction liquid when the metal oxide particles are produced in various dispersion media by a conventionally known method. Can get to. Hereinafter, practically particularly useful film-forming compositions (corresponding to the solvent dispersion or the coating composition in the above classification) will be described.

本発明の組成物(後述する本発明の膜形成用組成物も含む)においては、前記金属酸化物粒子は、1μm以下の分散粒径で分散していることが、組成物および該組成物により得られる膜における透明性に優れる点で、好ましい。より好ましくは0.2μm以下、さらに好ましくは0.1μm以下、特に好ましくは0.07μm以下である。
〔膜形成用組成物〕
本発明にかかる膜形成用組成物は、前述したように、前記本発明にかかる金属酸化物粒子と、分散溶媒および/またはバインダーとを必須構成成分とする組成物である。なお、本発明の組成物の必須構成成分である本発明の金属酸化物粒子については、前述した説明が同様に適用できる。
In the composition of the present invention (including the film-forming composition of the present invention described later), the metal oxide particles are dispersed with a dispersed particle size of 1 μm or less depending on the composition and the composition. It is preferable in terms of excellent transparency in the resulting film. More preferably, it is 0.2 μm or less, further preferably 0.1 μm or less, and particularly preferably 0.07 μm or less.
[Film-forming composition]
As described above, the film-forming composition according to the present invention is a composition comprising the metal oxide particles according to the present invention, a dispersion solvent and / or a binder as essential components. In addition, the description mentioned above is applicable similarly about the metal oxide particle of this invention which is an essential structural component of the composition of this invention.

本発明の組成物の必須構成成分である、分散溶媒および/またはバインダーについては、これら(分散溶媒とバインダー)の使用量の相互割合(配合割合)については、限定はされず、必須構成成分である金属酸化物粒子の種類(組成)や使用量や、形成させる膜の形態に応じて、適宜設定することができる。
上記分散溶媒としては、例えば、水、(各種ハロゲン化)炭化水素、アルコール、エーテル、アセタール、ケトン、アルデヒド、カルボン酸エステル、アミド類およびカルボン酸(無水物)等の有機溶剤や、シリコーン油、鉱物油などが挙げられる。これらは、1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
With respect to the dispersion solvent and / or binder, which are essential constituents of the composition of the present invention, the mutual ratio (mixing ratio) of the amounts used (dispersion solvent and binder) is not limited, and is an essential constituent. It can be set as appropriate according to the type (composition) and amount of metal oxide particles used and the form of the film to be formed.
Examples of the dispersion solvent include organic solvents such as water, (various halogenated) hydrocarbons, alcohols, ethers, acetals, ketones, aldehydes, carboxylic acid esters, amides, and carboxylic acids (anhydrides), silicone oils, Examples include mineral oil. These may be used alone or in combination of two or more.

上記バインダーとしては、例えば、熱可塑性または熱硬化性(熱硬化性、紫外線硬化性、電子線硬化性、湿気硬化性、これらの併用等も含む)の各種合成樹脂や天然樹脂等の有機系バインダーや、無機系バインダー等を挙げることができる。合成樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、アルキド樹脂、アミノ樹脂、ビニル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、フッ素樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ケトン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、液状ポリブタジエン、クマロン樹脂等を挙げることができ、これらが1種または2種以上使用される。天然樹脂としては、例えば、セラック、ロジン(松脂)、エステルガム、硬化ロジン、脱色セラック、白セラック等を挙げることができ、これらが1種または2種以上使用される。合成樹脂としては、エチレン−プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム等の天然または合成のゴム等を用いてもよい。合成樹脂と併用する成分として、硝酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、酢酸セルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等を挙げることができる。   Examples of the binder include organic binders such as various synthetic resins and natural resins that are thermoplastic or thermosetting (including thermosetting, ultraviolet curable, electron beam curable, moisture curable, and combinations thereof). And inorganic binders. Examples of synthetic resins include polyester resins, fluororesins, alkyd resins, amino resins, vinyl resins, acrylic resins, epoxy resins, polyamide resins, polyurethane resins, thermosetting unsaturated polyester resins, phenol resins, chlorinated polyolefin resins, Examples include butyral resin, silicone resin, acrylic silicone resin, fluororesin, xylene resin, petroleum resin, ketone resin, rosin-modified maleic acid resin, liquid polybutadiene, coumarone resin, and the like. The Examples of natural resins include shellac, rosin (pine resin), ester gum, hardened rosin, decolorized shellac, white shellac, and the like, and one or more of these are used. As the synthetic resin, natural or synthetic rubber such as ethylene-propylene copolymer rubber, polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and acrylonitrile-butadiene copolymer rubber may be used. Examples of the component used in combination with the synthetic resin include cellulose nitrate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate, ethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, and hydroxyethyl cellulose.

バインダー成分の形態については、限定はなく、溶剤可溶型、水溶性型、エマルション型、分散型(水/有機溶剤等の任意の溶剤)等を挙げることができる。
水溶性型のバインダー成分としては、例えば、水溶性アルキド樹脂、水溶性アクリル変性アルキド樹脂、水溶性オイルフリーアルキド樹脂(水溶性ポリエステル樹脂)、水溶性アクリル樹脂、水溶性エポキシエステル樹脂、水溶性メラミン樹脂等を挙げることができる。
エマルション型のバインダー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキル共重合ディスパージョン;酢酸ビニル樹脂エマルション、酢酸ビニル共重合樹脂エマルション、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルション、アクリル酸エステル(共)重合樹脂エマルション、スチレン−アクリル酸エステル(共)重合樹脂エマルション、エポキシ樹脂エマルション、ウレタン樹脂エマルション、アクリル−シリコーンエマルション、フッ素樹脂エマルション等を挙げることができる。
The form of the binder component is not limited, and examples include a solvent-soluble type, a water-soluble type, an emulsion type, and a dispersion type (any solvent such as water / organic solvent).
Examples of water-soluble binder components include water-soluble alkyd resins, water-soluble acrylic-modified alkyd resins, water-soluble oil-free alkyd resins (water-soluble polyester resins), water-soluble acrylic resins, water-soluble epoxy ester resins, and water-soluble melamines. Examples thereof include resins.
Examples of emulsion type binder components include (meth) alkyl acrylate copolymer dispersions; vinyl acetate resin emulsions, vinyl acetate copolymer resin emulsions, ethylene-vinyl acetate copolymer resin emulsions, and acrylate (co) polymer resins. An emulsion, a styrene-acrylic ester (co) polymer resin emulsion, an epoxy resin emulsion, a urethane resin emulsion, an acrylic-silicone emulsion, a fluororesin emulsion, and the like can be given.

無機系バインダーとしては、シリカゾル、アルミナゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾルおよびセリアゾル等の金属酸化物ゾル;アルカリケイ酸;シリコンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシドおよびチタンアルコキシド等の金属アルコキシドならびにこれらの(加水分解)縮合物;(ポリ)シラザン;リン酸塩等を挙げることができる。また、金属ギ酸塩、金属酢酸塩および金属シュウ酸塩等の金属カルボン酸塩ならびにこれらの塩基性塩や、金属アセチルアセトナート等のβ−ジケトン錯体といった有機金属錯体等のように、熱分解によって金属酸化物となり得る金属化合物も挙げることができる。
これら無機系バインダーは、塗布した後で熱および/または湿気によって金属酸化物や金属水酸化物となるが、これら無機系バインダーのなかでも、上記金属酸化物や金属水酸化物が紫外線吸収性に優れる点では、Ti、Ce、Znを金属元素として含む無機系バインダーが好ましく、得られる膜の化学的耐久性に優れる点では、Si、Zr、Ti、Alを金属元素として含む無機系バインダーが好ましく、金属酸化物粒子の分散性に優れる点では、金属アルコキシド類の無機系バインダーが好ましく、特に、Si、Ti、Alを金属元素として含む金属アルコキシドおよびこれらの(加水分解)縮合物が好ましい。
Examples of the inorganic binder include metal oxide sols such as silica sol, alumina sol, titania sol, zirconia sol and ceria sol; alkali silicic acid; metal alkoxides such as silicon alkoxide, zirconium alkoxide and titanium alkoxide and their (hydrolyzed) condensates; Poly) silazane; phosphates and the like. In addition, metal carboxylates such as metal formate, metal acetate and metal oxalate, and basic salts thereof, organometallic complexes such as β-diketone complexes such as metal acetylacetonate, etc. Mention may also be made of metal compounds that can be metal oxides.
These inorganic binders are converted into metal oxides or metal hydroxides by heat and / or humidity after being applied. Among these inorganic binders, the metal oxides and metal hydroxides are UV-absorbing. In terms of superiority, inorganic binders containing Ti, Ce, Zn as metal elements are preferred, and in terms of superior chemical durability of the resulting film, inorganic binders containing Si, Zr, Ti, Al as metal elements are preferred. In terms of excellent dispersibility of the metal oxide particles, inorganic binders of metal alkoxides are preferable, and metal alkoxides containing Si, Ti, and Al as metal elements and their (hydrolyzed) condensates are particularly preferable.

本発明の組成物は、Cu、Ag、FeおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子(該金属酸化物粒子は第二成分として添加されるものであり、以下、「添加金属酸化物粒子」と称することもある)、および/または、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子(該金属超微粒子は第二成分として添加されるものであり、以下「添加金属超微粒子」と称することもある。)、をも含むことが好ましい。これにより、短波長領域の可視光の遮断効果をより高めることができるのである。
添加金属酸化物粒子のうち、Cuを金属元素とする金属酸化物粒子としては、例えば、酸化第一銅(CuO)、酸化第二銅(CuO)、銅フェライト(CuFe)、モリブデン酸銅(CuMoO)、タングステン酸銅(CuWO)、チタン酸銅(CuTiO)、セレン酸銅(CuSeO)、亜クロム酸銅(CuCr)等の単一酸化物、複合酸化物、単一酸化物や複合酸化物の金属元素の一部が異種金属元素で一部置換された固溶体酸化物、単一酸化物や複合酸化物の酸素の一部が他の元素(例えば、窒素、硫黄、ハロゲン元素など)で一部置換された固溶体酸化物からなる粒子が挙げられる。なお、前記酸化物においては、例えば、Cu1−δOのように、化学両論組成からずれた化合物も含まれるものである。なかでも、酸化銅粒子もしくは該粒子の粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は好ましく、酸化第一銅粒子もしくは該粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は特に好ましい。
The composition of the present invention is a metal oxide particle containing at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Fe and Bi as a metal element (the metal oxide particle is added as a second component, Hereinafter, the metal ultrafine particles (also referred to as “added metal oxide particles”) and / or metal ultrafine particles containing at least one selected from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements (the metal) The ultrafine particles are added as the second component, and it is preferable that the ultrafine particles also include “added metal ultrafine particles”. As a result, the visible light blocking effect in the short wavelength region can be further enhanced.
Among the additive metal oxide particles, as the metal oxide particles containing Cu as a metal element, for example, cuprous oxide (Cu 2 O), cupric oxide (CuO), copper ferrite (CuFe 2 O 4 ), Single oxides such as copper molybdate (CuMoO 4 ), copper tungstate (CuWO 4 ), copper titanate (CuTiO 3 ), copper selenate (CuSeO 4 ), copper chromite (CuCr 2 O 4 ), etc. Oxides, solid solution oxides in which some of the metal elements of single oxides and complex oxides are partially substituted with dissimilar metal elements, and part of oxygen in single oxides and complex oxides are other elements (for example, , Nitrogen, sulfur, halogen elements, etc.) and particles made of solid solution oxides. In addition, in the said oxide, the compound which shifted | deviated from stoichiometric composition like Cu1- (delta) O is also contained, for example. Among these, copper oxide particles or particles in which an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group is bonded to the particle surface of the particles are preferable, such as cuprous oxide particles or an ethanoyl group or the like on the particle surface. Particularly preferred is a particle having an organic group such as an alkoxy group such as an acyl group or an ethoxy group bonded thereto.

添加金属酸化物粒子のうち、Feを金属元素とする金属酸化物粒子としては、例えば、酸化鉄(酸化第一鉄(FeO)、酸化第二鉄(α−Fe、γ−Fe)、四三酸化鉄(Fe)など)、水酸化鉄(III)(α−FeO(OH)、γ−FeO(OH)など)、一般式M(II)Fe(但し、該式中のMは1種または2種以上の任意の金属元素である)で表される各種フェライト化合物(例えば、マンガンフェライト、亜鉛フェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト、亜鉛ニッケルフェライトなど)、チタン酸鉄(FeTiO)、モリブデン酸鉄(FeMoO)、タングステン酸鉄(FeWO4)等の単一(水)酸化物、複合酸化物、単一(水)酸化物や複合酸化物の金属元素の一部が異種金属元素で一部置換された固溶体酸化物、単一(水)酸化物や複合酸化物の酸素の一部が他の元素(例えば、窒素、硫黄、ハロゲン元素など)で一部置換された固溶体酸化物からなる粒子が挙げられる。なお、前記(水)酸化物においては、例えば、Fe1−δOのように、化学両論組成からずれた化合物も含まれるものである。なかでも、(水)酸化鉄粒子もしくは該粒子の粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は好ましく、α−Fe粒子もしくは該粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は特に好ましい。 Among the added metal oxide particles, examples of the metal oxide particles containing Fe as a metal element include iron oxide (ferrous oxide (FeO), ferric oxide (α-Fe 2 O 3 , γ-Fe 2). O 3 ), triiron tetroxide (Fe 3 O 4, etc.), iron hydroxide (III) (α-FeO (OH), γ-FeO (OH), etc.), general formula M (II) Fe 2 O 4 (However, M in the formula is one or more arbitrary metal elements) Various ferrite compounds (for example, manganese ferrite, zinc ferrite, cobalt ferrite, nickel ferrite, barium ferrite, zinc nickel) Ferrite (such as ferrite), iron titanate (FeTiO 3 ), iron molybdate (FeMoO 4 ), iron tungstate (FeWO 4 ), etc., single (water) oxide, composite oxide, single (water) oxide and composite Oxidation Solid solution oxides in which part of the metal element of the product is partially substituted with a different metal element, part of oxygen in the single (hydroxide) oxide or composite oxide is another element (for example, nitrogen, sulfur, halogen element) Etc.) and particles made of solid solution oxide partially substituted. In addition, in the said (water) oxide, the compound which shifted | deviated from stoichiometric composition like Fe1- (delta) O is also contained, for example. Among these, (water) iron oxide particles or particles in which an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group is bonded to the particle surface are preferable, α-Fe 2 O 3 particles or the particles Particles having an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group bonded to the surface are particularly preferred.

添加金属酸化物粒子のうち、Biを金属元素とする金属酸化物粒子としては、例えば、三酸化ビスマス(III)((Bi)、チタン酸ビスマス(BiTi12)、モリブデン酸ビスマス(BiMoO)、タングステン酸ビスマス(BiWO)、スズ酸ビスマス(BiSn)、ジルコン酸ビスマス(2Bi・3ZrO)等の単一酸化物、複合酸化物、単一酸化物や複合酸化物の金属元素の一部が異種金属元素で一部置換された固溶体酸化物、単一酸化物や複合酸化物の酸素の一部が他の元素(例えば、窒素、硫黄、ハロゲン元素など)で一部置換された固溶体酸化物からなる粒子が挙げられる。なお、前記酸化物においては、例えば、Bi2−δのように、化学両論組成からずれた化合物も含まれるものである。なかでも、酸化物粒子もしくは該粒子の粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は好ましく、三酸化ビスマスやチタン酸ビスマスからなる粒子もしくは該粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は特に好ましい。 Among the additive metal oxide particles, examples of the metal oxide particles containing Bi as a metal element include bismuth trioxide (III) ((Bi 2 O 3 ), bismuth titanate (Bi 4 Ti 3 O 12 ), and molybdenum. Single oxides such as bismuth acid (Bi 2 MoO 6 ), bismuth tungstate (Bi 2 WO 6 ), bismuth stannate (Bi 2 Sn 2 O 7 ), bismuth zirconate (2Bi 2 O 3 .3ZrO 2 ), Complex oxides, solid solution oxides in which some of the metal elements in single oxides or complex oxides are partially replaced with dissimilar metal elements, and some of the oxygen in single oxides or complex oxides in other elements ( For example, particles made of a solid solution oxide partially substituted with nitrogen, sulfur, halogen element, etc. In addition, in the oxide, for example, Bi 2 -δ O 3 , from a stoichiometric composition. In particular, oxide particles or particles in which an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group is bonded to the particle surface of the particle are preferable, and bismuth trioxide is preferable. Particularly preferred are particles made of bismuth titanate or particles having an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group bonded to the particle surface.

添加金属酸化物粒子のうち、Agを金属元素とする金属酸化物粒子としては、例えば、酸化銀(AgO)等の単一酸化物、複合酸化物、単一酸化物や複合酸化物の金属元素の一部が異種金属元素で一部置換された固溶体酸化物、単一酸化物や複合酸化物の酸素の一部が他の元素(例えば、窒素、硫黄、ハロゲン元素など)で一部置換された固溶体酸化物からなる粒子が挙げられる。なお、前記酸化物においては、例えば、Ag2−δOのように、化学両論組成からずれた化合物も含まれるものである。なかでも、酸化物粒子もしくは該粒子の粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は好ましく、酸化銀(AgO)からなる粒子もしくは該粒子表面にエタノイル基等のアシル基やエトキシ基等のアルコキシ基などの有機基が結合した粒子は特に好ましい。 Among the additive metal oxide particles, examples of the metal oxide particles containing Ag as a metal element include single oxides such as silver oxide (Ag 2 O), composite oxides, single oxides, and composite oxides. Solid solution oxide in which part of metal element is partially substituted with dissimilar metal element, part of oxygen in single oxide or composite oxide is partly in other elements (for example, nitrogen, sulfur, halogen elements, etc.) The particle | grains which consist of a substituted solid solution oxide are mentioned. In addition, in the said oxide, the compound which shifted | deviated from stoichiometric composition like Ag2- (delta) O is also contained, for example. Among these, oxide particles or particles in which an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group is bonded to the particle surface of the particles are preferable. The particles composed of silver oxide (Ag 2 O) or the particles Particles having an organic group such as an acyl group such as an ethanoyl group or an alkoxy group such as an ethoxy group bonded to the surface are particularly preferred.

なお、添加金属酸化物粒子は、Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる2種以上を金属元素とするものであってもよいし、Cu、Fe、AgおよびBi以外の金属元素をさらに含むものであってもよい。
添加金属酸化物粒子の大きさは、特に制限されないが、優れた透明性を発現させるうえでは、1次粒子の平均粒子径が1〜100nmであることが好ましく、5〜30nmであることがより好ましく、5〜20nmであることがさらに好ましい。
添加金属超微粒子は、Cu、Ag、Au、および白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子である。また、前記したように該粒子の一部または全部が酸化されて酸化物として存在する場合も含める。該添加金属超微粒子としては、単一金属または合金用粒子からなるものが好ましく、1次粒子径が1〜100nm、好ましくは1〜20nmのものがよい。450nm以下にプラズモン吸収による吸収が強いものが好ましく、例えば、Cu,Agを金属元素として含むものがあげられる。
Note that the additive metal oxide particles may have two or more kinds selected from the group consisting of Cu, Fe, Ag and Bi as metal elements, or metal elements other than Cu, Fe, Ag and Bi. Further, it may be included.
The size of the additive metal oxide particles is not particularly limited, but the average particle diameter of the primary particles is preferably 1 to 100 nm and more preferably 5 to 30 nm in order to develop excellent transparency. Preferably, it is 5-20 nm.
The additive metal ultrafine particles are metal ultrafine particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and a platinum group metal element as a metal element. In addition, as described above, the case where a part or all of the particles are oxidized and exist as an oxide is also included. The additive metal ultrafine particles are preferably composed of single metal or alloy particles, and those having a primary particle diameter of 1 to 100 nm, preferably 1 to 20 nm are preferable. Those having strong absorption due to plasmon absorption at 450 nm or less are preferred, and examples include those containing Cu and Ag as metal elements.

本発明の組成物の必須構成成分である金属酸化物粒子と、分散溶媒および/またはバインダーとの使用量については、限定はされないが、具体的には、全ての金属酸化物粒子の使用量割合が、該組成物中の全固形分量に対して、10〜90重量%であることが好ましく、より好ましくは20〜80重量%である。上記使用量割合が、10重量%未満であると、例えば該組成物を紫外線遮断膜の形成に用いる場合に、十分なUV遮断性を得るために厚い膜にする必要があり、特に該粒子以外に無機バインダーや硬化性樹脂を膜成分として用いた場合等では、得られた膜にクラックが入りやすくなるおそれがあり、90重量%を超えると、例えば該組成物を膜の形成に用いた場合に、膜の機械的強度が不十分となるおそれがある。ただし、本発明の組成物が、分散溶媒を必須構成成分とする組成物であって、これを基材に塗布し、高温に加熱して焼成(焼結)することにより膜形成を行う場合は、該組成物における金属酸化物粒子の割合は、該組成物中の全固形分量に対して90重量%を超えていてもよいし、特に100重量%であってもよい。   The amount of the metal oxide particles, which are essential constituents of the composition of the present invention, and the dispersion solvent and / or binder is not limited, but specifically, the amount of all metal oxide particles used. However, it is preferable that it is 10 to 90 weight% with respect to the total solid content in this composition, More preferably, it is 20 to 80 weight%. When the amount used is less than 10% by weight, for example, when the composition is used for forming an ultraviolet blocking film, it is necessary to form a thick film in order to obtain sufficient UV blocking properties. In the case of using an inorganic binder or a curable resin as a film component, there is a possibility that cracks are likely to occur in the obtained film, and when it exceeds 90% by weight, for example, when the composition is used for film formation In addition, the mechanical strength of the film may be insufficient. However, when the composition of the present invention is a composition containing a dispersion solvent as an essential constituent, and this is applied to a substrate, heated to a high temperature and fired (sintered) to form a film. The ratio of the metal oxide particles in the composition may exceed 90% by weight, particularly 100% by weight, based on the total solid content in the composition.

本発明の組成物は、さらに他の構成成分を含むものであってもよく、例えば、分散剤や、無機バインダーおよび硬化性樹脂等を含んでいてもよい。
分散剤としては、例えば、前記金属化合物(1)〜(3)が好ましく、なかでも、金属化合物(3)が特に好ましい。上記金属化合物(1)〜(3)の添加量(合計添加量)は、該金属化合物中の金属元素の、金属元素(M)化合物中の金属元素(M)に対する原子比で、0.1〜10原子%であることが好ましい。
本発明の組成物の用途は、限定はされず、例えば、紫外線遮断膜形成用の塗布液や紫外線カット塗料として取り扱うことができる。具体的には、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)、PDP(プラズマディスプレイ)、白色LED、水銀ランプ、蛍光灯などの表示デバイスや照明において励起源や光源に由来する紫外線を遮断するためのフィルムやガラスに紫外線遮断膜を形成する際に用いる塗布液として、また、建築物、車両(自動車、電車など)、空輸機(飛行機、ヘリコプターなど)などの各種窓材やディスプレイ等に用いられる各種ガラス(単板ガラス、複層ガラス、合わせガラス等の無機系ガラス、およびポリカーボネート樹脂等の有機系ガラス)に紫外線遮断膜を形成する際に用いる塗布液として、また、農業用フィルムや各種包装用フィルムなどの紫外線遮蔽性を要する各種フィルムに紫外線遮断膜を形成する際に用いる塗布液として、さらに、前記窓材などに用いられる合わせガラスの中間膜として紫外線遮断膜を形成する際に用いる塗布液として、有用である。また、本発明の組成物は、〔金属酸化物粒子〕の項で前述したように、該組成物に含まれる金属酸化物粒子の金属元素の種類によって、赤外線吸収膜、高屈折率膜、低屈折率膜、反射防止膜、熱伝導性膜、帯電防止膜、透明導電膜、光触媒膜、蛍光体膜、磁性体膜などの各種機能膜の形成に用いる塗布液として、あるいはインクジェットインクとしても、有用である。特に、Znを主たる金属元素(前記金属元素(M))とする金属酸化物粒子を含む本発明の組成物は、前述した各種用途においてとりわけ良好な特性を示しうるものであり、好適である。
The composition of the present invention may further contain other components, and for example, may contain a dispersant, an inorganic binder, a curable resin, and the like.
As the dispersant, for example, the metal compounds (1) to (3) are preferable, and the metal compound (3) is particularly preferable. The addition amount (total addition amount) of the metal compounds (1) to (3) is an atomic ratio of the metal element in the metal compound to the metal element (M) in the metal element (M) compound. It is preferable that it is -10 atomic%.
The use of the composition of the present invention is not limited, and can be handled as, for example, a coating liquid for forming an ultraviolet blocking film or an ultraviolet cut paint. Specifically, for example, a film or glass for blocking ultraviolet rays derived from an excitation source or a light source in a display device or illumination such as an LCD (liquid crystal display), a PDP (plasma display), a white LED, a mercury lamp, or a fluorescent lamp As a coating solution used for forming an ultraviolet blocking film on a glass, various types of glass (single) used for various window materials and displays such as buildings, vehicles (cars, trains, etc.), air transports (airplanes, helicopters, etc.), etc. UV, such as agricultural film and various packaging films, as a coating solution used when forming an ultraviolet blocking film on inorganic glass such as plate glass, multilayer glass, laminated glass, and organic glass such as polycarbonate resin) As a coating solution used when forming an ultraviolet blocking film on various films that require shielding, the window material is further used. As a coating liquid used for forming the ultraviolet blocking layer as an intermediate film of a laminated glass to be used etc., it is useful. Further, as described above in the section of [Metal oxide particles], the composition of the present invention has an infrared absorption film, a high refractive index film, a low refractive index film, and the like depending on the type of metal element of the metal oxide particles contained in the composition. As a coating liquid used for forming various functional films such as a refractive index film, an antireflection film, a heat conductive film, an antistatic film, a transparent conductive film, a photocatalyst film, a phosphor film, and a magnetic film, or as an inkjet ink, Useful. In particular, the composition of the present invention containing metal oxide particles containing Zn as the main metal element (the metal element (M)) can exhibit particularly good characteristics in the various uses described above, and is suitable.

〔膜〕
本発明にかかる膜は、前述したように、前記本発明にかかる金属酸化物粒子および/または該金属酸化物粒子に由来する金属酸化物結晶を必須構成成分として得られてなる膜である。すなわち本発明の膜は、(1)本発明にかかる金属酸化物粒子がバインダー中に分散した膜、(2)該粒子のみからなる膜、(3)該粒子を焼結して得られた膜、および、(4)これらの膜形態を組み合わせてなる膜(特に、上記(2)の膜と上記(3)の膜とを組み合わせてなる膜)など、本発明の金属酸化物粒子を含む組成物(中間組成物など)または本発明の膜形成用組成物を原料成分として用いて得られた膜を全て包含する。
〔film〕
As described above, the film according to the present invention is a film obtained by using the metal oxide particles according to the present invention and / or metal oxide crystals derived from the metal oxide particles as an essential component. That is, the film of the present invention includes (1) a film in which the metal oxide particles according to the present invention are dispersed in a binder, (2) a film made of only the particles, and (3) a film obtained by sintering the particles. And (4) a composition comprising the metal oxide particles of the present invention, such as a film formed by combining these film forms (particularly, a film formed by combining the film (2) and the film (3)). All the films obtained by using the product (intermediate composition etc.) or the film forming composition of the present invention as a raw material component are included.

上記(1)の膜は、バインダーを含む前記組成物を塗布または成形して得られる。上記(2)の膜は、溶媒分散型の前記組成物を塗布して得られる。上記(3)の膜は、上記(1)または上記(2)の膜を高温で焼成等することにより金属酸化物粒子を焼結させてなる金属酸化物結晶の膜として得られる。上記(4)の膜は、例えば、上記(2)の膜を高温で焼成等することにより一部の金属酸化物粒子を焼結させてなる、金属酸化物粒子と該粒子に由来する金属酸化物結晶との複合膜として得られる。通常、上記(1)および(2)の膜では、本発明の金属酸化物粒子が実質的にその形態を維持して存在することになるが、上記(3)の膜や、上記(4)の膜のうち上記(3)の膜の形態を取り得る部分では、粒子の結晶子径の変化等といった構造変化を伴うため、得られる膜は、もとの粒子の結晶形態とは異なる多結晶膜あるいは単結晶膜となる場合もある。なお、本発明の膜の必須構成成分(または必須原料成分)である、本発明の金属酸化物粒子については、前述した説明が同様に適用できる。   The film of (1) is obtained by applying or molding the composition containing a binder. The film (2) is obtained by applying the solvent-dispersed composition. The film of (3) is obtained as a film of metal oxide crystals formed by sintering metal oxide particles by firing the film of (1) or (2) at a high temperature. The film of (4) is obtained by, for example, sintering a part of metal oxide particles by baking the film of (2) at a high temperature, and metal oxide derived from the metal oxide particles. It is obtained as a composite film with physical crystals. Usually, in the films of the above (1) and (2), the metal oxide particles of the present invention exist substantially while maintaining the form thereof, but the film of (3) and (4) above. The portion of the film (3) that can take the form of the film is accompanied by a structural change such as a change in the crystallite diameter of the particle, so that the obtained film is a polycrystal different from the crystal form of the original particle. It may be a film or a single crystal film. In addition, the description mentioned above is applicable similarly about the metal oxide particle of this invention which is an essential structural component (or essential raw material component) of the film | membrane of this invention.

本発明の膜の好ましい態様は、該膜が、Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶、および/または、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子(Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属が膜形成過程において又はその後工程において酸化されてなる金属酸化物超微粒子を含む)および/または該粒子に由来する金属からなる結晶および/または該粒子に由来する金属酸化物からなる結晶、をも含むことである。これにより、短波長領域の可視光の遮断効果をより高めることができるのである。なお、Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子については、それぞれ、前述した〔膜形成用組成物〕の項で説明した添加金属酸化物粒子および添加金属超微粒子と同様である。   In a preferred embodiment of the film of the present invention, the film is a metal oxide particle having at least one metal element selected from the group consisting of Cu, Fe, Ag and Bi and / or a metal oxide crystal derived from the particle. And / or metal ultrafine particles having at least one selected from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements as metal elements (at least selected from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements) (Including metal oxide ultrafine particles obtained by oxidizing a metal having one kind of metal element in the film formation process or in the subsequent process) and / or crystals derived from the metal and / or metal derived from the particle A crystal made of an oxide. Thereby, the visible light blocking effect in the short wavelength region can be further enhanced. In addition, at least one selected from the group consisting of metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Fe, Ag and Bi as metal elements, and from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements. The metal ultrafine particles used as the metal element are the same as the additive metal oxide particles and additive metal ultrafine particles described in the above section [Composition for film formation].

本発明の膜は、限定はされないが、一般には、所望の基材表面に形成され得る膜であり、その形態は、基材表面上の所望の面積部分に切れ目なく連続的に広がって存在している形態(以下、連続膜と言うことがある。)であってもよいし、基材表面上の所望の面積部分に不連続的に存在している形態(以下、不連続膜と言うことがある。)であってもよく、限定はされない。不連続膜では、膜の構成成分が基材表面に部分的に存在(点在)しているが、それらの大きさ、面積、厚みおよび形状等は、限定はされない。不連続膜の具体的な形態としては、例えば、膜の構成成分が、基材表面に微細なドット状で存在している形態や、いわゆる海島構造のように存在している形態や、縞模様状に存在している形態や、これら形態を合わせた形態等が挙げられる。   Although the film of the present invention is not limited, it is generally a film that can be formed on the surface of a desired substrate, and the form of the film exists continuously and continuously spreading over a desired area on the surface of the substrate. (Hereinafter sometimes referred to as a continuous film), or a form that exists discontinuously in a desired area on the substrate surface (hereinafter referred to as a discontinuous film). There is no limitation. In the discontinuous film, the constituent components of the film are partially present (spotted) on the surface of the substrate, but the size, area, thickness, shape, and the like are not limited. Specific forms of the discontinuous film include, for example, a form in which the constituent components of the film are present in the form of fine dots on the surface of the substrate, a form in which the so-called sea-island structure is present, and a striped pattern The form which exists in a shape, the form which combined these forms, etc. are mentioned.

上記連続膜および不連続膜が金属酸化物粒子のみを構成成分としてなる(金属酸化物粒子が集合してなる)場合、これら膜の構造としては、限定はされないが、具体的には、所望の大きさの空間を有する多孔質構造であってもよいし、マクロ的に見てこのような多孔質構造ではない一体的な密実構造(すなわち実質的に緻密な構造)であってもよいが、より緻密な構造である方が、UV遮断性に優れ且つ散乱による可視光に対する透明性の低下がない膜が得られる点で好ましい。なお、不連続膜においては、上述したような膜の構造は、部分的に存在している個々の膜部分のうちの、全てが備えていてもよいし、一部のみが備えていてもよい。   When the continuous film and the discontinuous film are composed only of metal oxide particles (consisting of metal oxide particles), the structure of these films is not limited. It may be a porous structure having a space of a size, or may be an integrated solid structure (that is, a substantially dense structure) that is not such a porous structure when viewed macroscopically. A denser structure is preferable in that a film having excellent UV blocking properties and no reduction in transparency to visible light due to scattering can be obtained. In the discontinuous film, the structure of the film as described above may be included in all or only a part of the individual film portions that are partially present. .

本発明の膜の実施態様としては、基材表面上に形成された膜そのものを意味する態様と、基材上に形成された膜と該基材とから構成されるものを意味する態様、とのいずれをも含むとする。
本発明の膜に用い得る上記基材としては、その材質等は限定されず、例えば、酸化物、窒化物、炭化物等のセラミクス、ガラスなどの無機物;PET、PBT、PENなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、アラミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマーなどの耐熱性樹脂フィルムとして知れられる樹脂フィルム、シートのほか、従来公知の(メタ)アクリル樹脂、PVC樹脂、PVDC樹脂、PVA樹脂、EVOH樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PTFE、PVF、PGF、ETFE等のフッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂等の各種樹脂からなるフィルムやシート各種樹脂高分子、および、これら各種樹脂高分子にアルミ、アルミナ、シリカなどを蒸着したフィルム等の加工品、などの有機物;各種金属類などが好ましく挙げられる。
As an embodiment of the film of the present invention, an aspect meaning the film itself formed on the surface of the base material, an aspect meaning a structure composed of the film formed on the base material and the base material, and Both of them are included.
The base material that can be used for the film of the present invention is not limited, for example, ceramics such as oxides, nitrides and carbides, inorganic substances such as glass; polyester resins such as PET, PBT, and PEN, polycarbonate Resin films known as heat resistant resin films such as resin, polyphenylene sulfide resin, polyether sulfone resin, polyetherimide resin, polyimide resin, amorphous polyolefin resin, polyarylate resin, aramid resin, polyetheretherketone resin, liquid crystal polymer In addition to sheets, conventionally known (meth) acrylic resins, PVC resins, PVDC resins, PVA resins, EVOH resins, polyimide resins, polyamideimide resins, PTFE, PVF, PGF, ETFE, and other fluororesins, epoxy resins, polyols Organic materials such as films and sheets made of various resins such as fin resins, various resin polymers, and processed products such as films obtained by vapor-depositing aluminum, alumina, silica, etc. on these various resin polymers; It is done.

上記基材の形状・形態としては、例えば、フィルム状、シート状、板状、繊維状、積層体状などが挙げられるが、用途・使用目的等に応じて選択すればよく、限定はされない。また、上記基材は、機能面においても、限定はされず、例えば、光学的に透明であってもよいし、不透明であってもよく、用途・使用目的等に応じて選択すればよい。
本発明の膜は、紫外線遮断を目的とする用途に限らず使用されるものであり、透明性が高いことが好ましい。具体的には、ヘイズが10%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。
本発明の膜の光学的性能は、紫外線領域(380nm以下における紫外線および450nm以下における可視光)における光の遮断性(紫外線遮断性)と、可視光(450nm〜780nm)における透過性(可視光透過性)を指標とすることができる。紫外線吸収機能材料としては、紫外線遮断性が高く、可視光透過性が高いことが好ましい。前述したように、通常、膜の紫外線遮断性や可視光透過性は、膜とした状態において分光透過率特性を評価することによって判定できる。紫外線遮断性および可視光透過性の判定の仕方の詳細については、前述した通りである。なお、本発明の膜の光学的性能のうち、以下に示す膜の光学特性は、後述する実施例に記載の方法により測定・評価される値であるとし、また、膜部分のみ(基材除く)についての物性であって、膜付き基材の光学特性と基材のみの光学特性とを勘案して評価されるものとする。また、本発明の膜の光学特性のうち、紫外線吸収性能の指標となる波長380nmの光の透過率(%)をT380と定義するとともに、可視光透過性能の指標となる、波長500nmの光の透過率(%)をT500と、波長550nm〜700nmの光の透過率(%)の最小値をTと、TとT500との差の絶対値(|T−T500|)をΔTと、定義する。
Examples of the shape and form of the base material include a film shape, a sheet shape, a plate shape, a fiber shape, and a laminated body shape, but may be selected according to the use / purpose of use, and is not limited. The base material is not limited in terms of function, and may be optically transparent or opaque, for example, and may be selected according to the intended use and purpose of use.
The film of the present invention is used not only for the purpose of blocking ultraviolet rays, but preferably has high transparency. Specifically, the haze is preferably 10% or less, more preferably 2% or less, and even more preferably 1% or less.
The optical performance of the film of the present invention is as follows: light blocking property (ultraviolet blocking property) in the ultraviolet region (ultraviolet light at 380 nm or less and visible light at 450 nm or less) and transparency (visible light transmission) in visible light (450 nm to 780 nm). Sex) can be used as an index. As the ultraviolet absorbing functional material, it is preferable that the ultraviolet blocking property is high and the visible light transmittance is high. As described above, normally, the ultraviolet blocking property and visible light transmittance of a film can be determined by evaluating the spectral transmittance characteristics in the state of the film. The details of how to determine the ultraviolet blocking property and the visible light transmission property are as described above. Of the optical performance of the film of the present invention, the optical characteristics of the film shown below are values measured and evaluated by the methods described in the examples described later, and only the film part (excluding the substrate) ) And is evaluated in consideration of the optical properties of the film-coated substrate and the optical properties of the substrate alone. Among the optical characteristics of the film of the present invention, the transmittance (%) of light with a wavelength of 380 nm, which is an index of ultraviolet absorption performance, is defined as T 380, and light with a wavelength of 500 nm, which is an index of visible light transmission performance The transmittance (%) of T is 500 , the minimum transmittance (%) of light having a wavelength of 550 nm to 700 nm is T 1, and the absolute value of the difference between T 1 and T 500 (| T 1 −T 500 | ) Is defined as ΔT.

特に、本発明の金属酸化物粒子を紫外線吸収体として用いる場合の本発明の膜の光学特性に関しては、T380が、40%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以下である。同様に、ΔTが、10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下である。同様に、T500が、80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。同様に、可視光に対する透明性の指標であるヘイズ値(基材のヘイズ値を差し引いた値)が、3%未満であることが好ましく、より好ましくは1%未満、さらに好ましくは0.5%未満である。 In particular, regarding the optical characteristics of the film of the present invention when the metal oxide particles of the present invention are used as an ultraviolet absorber, T 380 is preferably 40% or less, more preferably 20% or less, and still more preferably. It is 10% or less, particularly preferably 5% or less. Similarly, ΔT is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. Similarly, T 500 is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. Similarly, the haze value (value obtained by subtracting the haze value of the base material), which is an indicator of transparency to visible light, is preferably less than 3%, more preferably less than 1%, and even more preferably 0.5%. Is less than.

さらに、本発明の膜は、上記各種光学特性の2種以上について、上記範囲を同時に満たすものであってもよく、使用用途等による要望に応じて選択できる。例えば、以下のような膜が例示される(なお、いずれの膜においてもヘイズ値は1%以下である。)
(i) T380が40%以下、ΔTが5%以下、T500が95%以上の膜。
(ii) T380が20%以下、ΔTが10%以下、T500が90%以上の膜。
(iii) T380が10%以下、ΔTが10%以下、T500が80%以上の膜。
本発明の膜を形成する方法としては、限定はされないが、例えば、前記本発明の膜形成用組成物を用いて形成する方法が好ましい。なお、この形成方法に用い得る、本発明の組成物については、前述した説明が同様に適用できる。
Furthermore, the film of the present invention may satisfy the above ranges at the same time for two or more of the various optical properties described above, and can be selected according to demands depending on the intended use. For example, the following films are exemplified (in any film, the haze value is 1% or less).
(i) T 380 is less than 40%, [Delta] T is 5%, T 500 is less than 95% of the membrane.
(ii) A film having T 380 of 20% or less, ΔT of 10% or less, and T 500 of 90% or more.
(iii) A film having T 380 of 10% or less, ΔT of 10% or less, and T 500 of 80% or more.
The method for forming the film of the present invention is not limited, but for example, a method of forming using the film forming composition of the present invention is preferred. In addition, the description mentioned above is applicable similarly about the composition of this invention which can be used for this formation method.

以下では、本発明の組成物を用いた膜の形成方法について説明する。
本発明の組成物を用いて膜を形成する方法としては、限定はされないが、該組成物を、基材表面に、バーコーター法、ロールコーター法、ナイフコーター法、ダイコーター法およびスピンコート法等の塗布法ならびにスプレー法などの従来公知の成膜方法を用いて塗布し膜形成する方法や、本発明の組成物に、基材の一部または全部を漬けた後取り出すことで塗布し膜形成する、いわゆるディッピング法が採用できる。また、本発明の組成物の必須構成成分として分散溶媒を用いた場合等では、塗布した後に高温で焼成することにより成膜することもでき、例えば、金属酸化物粒子の少なくとも一部が融合した結晶性の膜を得ることができる。
Hereinafter, a method for forming a film using the composition of the present invention will be described.
A method for forming a film using the composition of the present invention is not limited, but the composition is applied to the surface of a substrate by a bar coater method, a roll coater method, a knife coater method, a die coater method, and a spin coat method. A coating method such as a coating method such as a spraying method and a method of forming a film by using a conventionally known film forming method such as a spray method, or a film applied by removing a part or all of a substrate after immersing a part or all of the substrate in the composition of the present invention A so-called dipping method can be employed. In addition, in the case where a dispersion solvent is used as an essential component of the composition of the present invention, a film can be formed by baking at a high temperature after coating, for example, at least a part of metal oxide particles are fused. A crystalline film can be obtained.

本発明の膜は、例えば、〔金属酸化物粒子〕や〔膜成形用組成物〕の項で前述したような各種用途において用いられる紫外線遮断膜として、また、赤外線吸収膜、高屈折率膜、低屈折率膜、反射防止膜、熱伝導性膜、帯電防止膜、透明導電膜、光触媒膜、蛍光体膜などの各種機能膜として、有用である。さらに、紫外線遮蔽膜と前記各種機能膜のいずれかとを兼ねる2種以上の機能を備えた膜(例えば、高屈折率を有する紫外線遮蔽膜、透明導電性を有する紫外線遮蔽膜など)としても有用である。
〔金属酸化物含有物品〕
本発明の金属酸化物含有物品は、金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶を含む物品であって、前記本発明の金属酸化物粒子と、Cu、Ag、FeおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および/または、Cu、Ag、Au、および白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子との組み合わせを必須とするものである。このような組み合わせにより、本発明の金属酸化物含有物品は、紫外線のみならず、短波長領域の可視光の遮断効果にも優れたものとなるのである。なお、Cu、Ag、FeおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子については、それぞれ、前述した〔膜形成用組成物〕の項で説明した添加金属酸化物粒子および添加金属超微粒子と同様である。
The film of the present invention is, for example, an ultraviolet blocking film used in various applications as described above in the section of [Metal oxide particles] and [Film forming composition], and also an infrared absorbing film, a high refractive index film, It is useful as various functional films such as a low refractive index film, antireflection film, heat conductive film, antistatic film, transparent conductive film, photocatalyst film, and phosphor film. Further, it is also useful as a film having two or more kinds of functions that serve both as an ultraviolet shielding film and one of the various functional films (for example, an ultraviolet shielding film having a high refractive index, an ultraviolet shielding film having transparent conductivity, etc.). is there.
[Metal oxide-containing articles]
The metal oxide-containing article of the present invention is an article containing metal oxide particles and / or metal oxide crystals derived from the particles, and the metal oxide particles of the present invention, Cu, Ag, Fe and Bi. Metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of metal elements as metal elements and / or metal superoxide having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and platinum group metal elements as metal elements A combination with fine particles is essential. By such a combination, the metal oxide-containing article of the present invention has an excellent effect of blocking not only ultraviolet rays but also visible light in a short wavelength region. In addition, at least one selected from the group consisting of metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Fe and Bi as metal elements, and from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements The metal ultrafine particles used as the metal element are the same as the additive metal oxide particles and additive metal ultrafine particles described in the above section [Composition for film formation].

本発明の金属酸化物含有物品において、前記本発明の金属酸化物粒子と、前記添加金属酸化物粒子および/または前記添加金属超微粒子との割合は、限定はされないが、本発明の金属酸化物粒子100重量部に対し、0.1〜50重量部が好ましく、1〜10重量部がより好ましい。前記添加金属酸化物粒子および/または前記添加金属超微粒子が前記範囲よりも少ないと、組み合わせによる効果が不充分となり、一方、前記範囲よりも多いと、可視光透過性の低減や着色の程度が高くなる等の問題が生じることがある。
〔紫外線吸収体〕
本発明の紫外線吸収体は、本発明の金属酸化物粒子を含有してなるものである。なお、本発明の紫外線吸収体の必須構成成分である本発明の金属酸化物粒子については、前述した説明が同様に適用できる。
In the metal oxide-containing article of the present invention, the ratio of the metal oxide particles of the present invention to the additive metal oxide particles and / or the additive metal ultrafine particles is not limited, but the metal oxide of the present invention The amount is preferably 0.1 to 50 parts by weight and more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the particles. If the added metal oxide particles and / or the added metal ultrafine particles are less than the above range, the effect of the combination becomes insufficient. Problems such as an increase may occur.
[Ultraviolet absorber]
The ultraviolet absorber of the present invention comprises the metal oxide particles of the present invention. In addition, the description mentioned above is applicable similarly about the metal oxide particle of this invention which is an essential structural component of the ultraviolet absorber of this invention.

また、本発明の紫外線吸収体は、Cu、Ag、FeおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および/または、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子、をも含むことが好ましい。これにより、短波長領域の可視光の遮断効果をより高めることができるのである。なお、Cu、Ag、FeおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子については、それぞれ、前述した〔膜形成用組成物〕の項で説明した添加金属酸化物粒子および添加金属超微粒子と同様である。   The ultraviolet absorber of the present invention is a metal oxide particle having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Fe and Bi as a metal element, and / or Ag, Cu, Au and a platinum group metal element. It is also preferable to include metal ultrafine particles having at least one selected from the group consisting of metal elements as metal elements. Thereby, the visible light blocking effect in the short wavelength region can be further enhanced. In addition, at least one selected from the group consisting of metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Fe and Bi as metal elements, and from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements. The metal ultrafine particles used as the metal element are the same as the additive metal oxide particles and additive metal ultrafine particles described in the above section [Composition for film formation].

本発明の紫外線吸収体において、前記添加金属酸化物粒子および/または前記添加金属超微粒子をも含む場合、前記本発明の金属酸化物粒子と前記添加金属酸化物粒子および/または前記添加金属超微粒子との割合は、限定はされないが、本発明の金属酸化物粒子100重量部に対し、0.1〜50重量部が好ましく、1〜10重量部がより好ましい。前記添加金属酸化物粒子および/または前記添加金属超微粒子が前記範囲よりも少ないと、組み合わせによる効果が不充分となり、一方、前記範囲よりも多いと、可視光透過性の低減や着色の程度が高くなる等の問題が生じることがある。   When the ultraviolet absorber of the present invention also contains the added metal oxide particles and / or the added metal ultrafine particles, the metal oxide particles of the present invention and the added metal oxide particles and / or the added metal ultrafine particles. Although the ratio is not limited, it is preferably 0.1 to 50 parts by weight and more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal oxide particles of the present invention. When the added metal oxide particles and / or the added metal ultrafine particles are less than the above range, the effect of the combination becomes insufficient. On the other hand, when the added metal oxide particles and the added metal ultrafine particles are more than the above range, the visible light transmittance is reduced and the degree of coloring is reduced. Problems such as an increase may occur.

以下に、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下では、便宜上、「重量部」を単に「部」と、「重量%」を「wt%」と記すことがある。
実施例および比較例における、測定方法および評価方法を以下に示す。
なお、各実施例・比較例の評価で用いる粉末試料の調製は、特に断りのない限り、次のようにして行った。すなわち、金属酸化物粒子の生成反応により得られた反応液を遠心分離した後、沈降物の反応溶媒による洗浄(沈降物を反応溶媒に再分散させ、遠心分離すること)を3回繰り返し、その後、得られた沈降物を真空乾燥機により60℃で12時間真空乾燥することにより、金属酸化物粒子の粉末試料を得た。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, for convenience, “parts by weight” may be simply referred to as “parts” and “wt%” may be referred to as “wt%”.
Measurement methods and evaluation methods in Examples and Comparative Examples are shown below.
In addition, preparation of the powder sample used by evaluation of each Example and a comparative example was performed as follows unless there is particular notice. That is, after centrifuging the reaction solution obtained by the formation reaction of metal oxide particles, washing the precipitate with a reaction solvent (redispersing the precipitate in the reaction solvent and centrifuging) is repeated three times, The obtained precipitate was vacuum-dried at 60 ° C. for 12 hours with a vacuum dryer to obtain a powder sample of metal oxide particles.

<金属酸化物粒子の評価>
(1)金属酸化物粒子の結晶同定
上記粉末試料に関し、粉末X線回折装置(理学電気株式会社製、製品名:RINT2400)を用いた粉末X線回折により、金属酸化物粒子の結晶系・結晶構造を評価した。以下に測定条件を示す。
X線:CuKα1線(波長:1.54056Å)/40kV/200mA
走査範囲:2θ=20〜80°
スキャンスピード:5°/min
なお、金属酸化物粒子がZnを主金属成分とする場合において、ZnOと同等の結晶系・結晶構造を有するか否かは、六方晶系ZnOに特有の3強線のピークが認められるか否かで判定した。具体的には、以下の3つの回折角(a)〜(c)の位置のすべてに回折ピークが存在する場合、ZnOと同等の結晶系・結晶構造を有すると判定した。
<Evaluation of metal oxide particles>
(1) Crystal Identification of Metal Oxide Particles Regarding the above powder sample, the crystal system / crystal of the metal oxide particles by powder X-ray diffraction using a powder X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, product name: RINT2400). The structure was evaluated. The measurement conditions are shown below.
X-ray: CuKα1 ray (wavelength: 1.54056Å) / 40 kV / 200 mA
Scanning range: 2θ = 20-80 °
Scan speed: 5 ° / min
In the case where the metal oxide particles have Zn as the main metal component, whether or not they have a crystal system / crystal structure equivalent to ZnO depends on whether or not a peak of three strong lines peculiar to hexagonal ZnO is observed. Judged by. Specifically, when diffraction peaks exist at all of the following three diffraction angles (a) to (c), the crystal system / crystal structure equivalent to ZnO was determined.

(a) 2θ=31.65〜31.95°
(b) 2θ=34.30〜34.60°
(c) 2θ=36.10〜36.40°
なお、(a)の位置に存在する回折ピークは、ZnO結晶の(100)面に対する回折線に基づくものと判定し、(b)の位置に存在する回折ピークは、ZnO結晶の(002)面に対する回折線に基づくものと判定し、(c)の位置に存在する回折ピークは、ZnO結晶の(101)面に対する回折線に基づくものと判定する。
Zn以外の金属元素を主金属成分とする場合においても同様に、その金属元素の酸化物結晶に特有の3強線のピークが認められるか否かで判定した。
(a) 2θ = 31.65 to 31.95 °
(b) 2θ = 34.30 to 34.60 °
(c) 2θ = 36.10 to 36.40 °
It is determined that the diffraction peak existing at the position (a) is based on the diffraction line with respect to the (100) plane of the ZnO crystal, and the diffraction peak existing at the position (b) is the (002) plane of the ZnO crystal. The diffraction peak existing at the position (c) is determined to be based on the diffraction line for the (101) plane of the ZnO crystal.
Similarly, when a metal element other than Zn was used as the main metal component, the determination was similarly made based on whether or not a peak of three strong lines peculiar to the oxide crystal of the metal element was observed.

(2)金属酸化物粒子の粒子径
(2−1)1次粒子径
金属酸化物粒子の結晶子径(Dw)を測定し、1次粒子径として評価した。
結晶子径(Dw)は、上記粉末試料に関し、粉末X線回折装置(理学電気株式会社製、製品名:RINT2400)を用いた粉末X線回折により、金属酸化物粒子の結晶子径(Dw)を評価した。具体的には、得られたX線回折パターンにおける各回折線の回折線幅より、シェラーの式(解析)により結晶子径Ds(hkl)(ここで、hklはミラー指数を表す。Ds(hkl)はミラー指数(hkl)の格子面に垂直な方向の結晶子の大きさである。)を求め、3強腺の各Dsの平均値をDwとした。つまり、特に断らない限り、結晶子径(Dw)は、通常、金属酸化物粒子の粉末X線回折パターンを測定し、3強線(ピークが最も大きい回折線(1)、2番目に大きい回折線(2)、3番目に大きい回折線(3))について、それぞれの半値巾または積分巾より、シェラーの式に基づき、回折線(1)〜(3)に帰属される回折面に垂直方向の結晶子径Ds1、Ds2、Ds3を求め、これらの平均値((Ds1+Ds2+Ds3)/3)を結晶子径(Dw)として算出する。
(2) Particle diameter of metal oxide particles (2-1) Primary particle diameter The crystallite diameter (Dw) of metal oxide particles was measured and evaluated as the primary particle diameter.
The crystallite diameter (Dw) is related to the above powder sample by the powder X-ray diffraction using a powder X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, product name: RINT2400). Was evaluated. Specifically, from the diffraction line width of each diffraction line in the obtained X-ray diffraction pattern, according to Scherrer's formula (analysis), the crystallite diameter Ds (hkl) (where hkl represents the Miller index. Ds (hkl). ) Is the crystallite size in the direction perpendicular to the lattice plane of the Miller index (hkl).) The average value of each Ds of the three strong glands was defined as Dw. In other words, unless otherwise specified, the crystallite diameter (Dw) is usually determined by measuring the powder X-ray diffraction pattern of the metal oxide particles. For the line (2) and the third largest diffraction line (3), based on the Scherrer's formula from the respective half width or integral width, the direction perpendicular to the diffraction plane belonging to the diffraction lines (1) to (3) The crystallite diameters Ds1, Ds2, and Ds3 are calculated, and the average value ((Ds1 + Ds2 + Ds3) / 3) is calculated as the crystallite diameter (Dw).

(2−2)分散粒子径
得られた反応液もしくは該反応液から溶媒置換して得られた溶媒分散体を試料とし、動的光散乱式粒径分布測定装置(堀場製作所製「LB−500」)にて測定したメジアン径を分散粒子径とした。測定に際し、希釈する場合は、反応で用いた溶媒を希釈溶媒として用いた。評価基準は以下の通りである。
A:分散粒径<0.1μm
B:0.1μm≦分散粒径<0.5μm
C:0.5μm≦分散粒径
(3)金属酸化物粒子の組成
(3−1)N、Sおよび17族元素の含有量
上記粉末試料を用いて元素分析を行うことにより求めた。
(2-2) Dispersed particle size Using the obtained reaction solution or a solvent dispersion obtained by solvent substitution from the reaction solution as a sample, a dynamic light scattering particle size distribution measuring apparatus ("LB-500" manufactured by Horiba, Ltd.) was used. The median diameter measured in “)” was defined as the dispersed particle diameter. In the case of dilution, the solvent used in the reaction was used as a dilution solvent. The evaluation criteria are as follows.
A: Dispersion particle size <0.1 μm
B: 0.1 μm ≦ dispersed particle size <0.5 μm
C: 0.5 μm ≦ dispersed particle size (3) Composition of metal oxide particles (3-1) Content of N, S, and Group 17 element It was determined by conducting elemental analysis using the above powder sample.

(3−2)添加金属元素(M’)の含有量
上記粉末試料を強酸水溶液に溶解し、ICP分析を行うことにより求めた。
(3−3)アシル基結合量
上記粉末試料1gを0.1N水酸化ナトリウム水溶液に添加し、24時間攪拌したのち、イオンクロマトによりアシル基の同定と結合量の定量を行った。
(3−4)添加金属元素(M’)の価数の評価
必要に応じて、金属酸化物粒子における添加金属元素(M’)の価数を以下のようにして評価した。すなわち、上記粉末試料に関し、光電子分光装置(日本電子株式会社製、製品名:JPS−90型)を用いたX線光電子分光法(XPS)により、金属酸化物粒子に含有される添加金属元素(M’)の2p3/2スペクトルを測定し、そのピーク位置より結合エネルギー値を求め、添加金属元素(M’)の価数を判定した。
(3-2) Content of Added Metal Element (M ′) The above powder sample was dissolved in a strong acid aqueous solution and obtained by ICP analysis.
(3-3) Acyl group binding amount 1 g of the above powder sample was added to a 0.1 N aqueous sodium hydroxide solution and stirred for 24 hours, and then the acyl group was identified and the binding amount was determined by ion chromatography.
(3-4) Evaluation of valence of added metal element (M ′) The valence of the added metal element (M ′) in the metal oxide particles was evaluated as follows. That is, with respect to the powder sample, an additive metal element contained in the metal oxide particles (XPS) using a photoelectron spectrometer (manufactured by JEOL Ltd., product name: JPS-90 type) is used. The 2p 3/2 spectrum of M ′) was measured, the binding energy value was determined from the peak position, and the valence of the added metal element (M ′) was determined.

なお、結合エネルギー値は、帯電性によるエネルギーシフト等による測定値の誤差を低減するために、表面炭化水素のC1sピークの位置を基準にして補正して求めた。
また、比較するための既知のデータとして、日本電子株式会社発行の「Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy」(1991年)における各種金属元素の化合物の2p3/2スペクトルのピーク位置を参考とした。
(4)金属酸化物粒子の光学特性
(4−1)吸収特性
得られた分散体を希釈溶媒として1−ブタノールを用いて微粒子濃度0.1wt%となるように希釈したものを試料として用い、積分球付き自記分光光度計(島津製作所製「UV−3100」)を用いて、紫外および可視領域における分光透過率曲線を測定した。紫外吸収性は400nmにおける透過率(T1)で、可視光透過性は600nmにおける透過率(T2)で評価し、下記の基準で判定した。
The binding energy value was obtained by correcting with reference to the position of the C1s peak of the surface hydrocarbon in order to reduce the error in the measured value due to the energy shift due to the charging property.
Further, as known data for comparison, 2p 3/2 spectrum peak positions of various metal element compounds in “Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy” (1991) published by JEOL Ltd. were referred to.
(4) Optical characteristics of metal oxide particles (4-1) Absorption characteristics A sample obtained by diluting the obtained dispersion with 1-butanol as a diluent solvent to a fine particle concentration of 0.1 wt% was used. Spectral transmittance curves in the ultraviolet and visible regions were measured using a self-recording spectrophotometer with an integrating sphere (Shimadzu "UV-3100"). The ultraviolet absorptivity was evaluated by the transmittance (T1) at 400 nm, and the visible light transmittance was evaluated by the transmittance (T2) at 600 nm.

紫外線吸収性;A:T1<30%
B:30%≦T1<60%
C:60%≦T1
可視光透過性;A:T2≧80%
B:80%>T2≧60%
C:60%>T2
(4−2)着色・透明性の程度の評価
微粒子分散膜を形成して評価した。すなわち、得られた分散体100部に、シリケートバインダー(SiO換算の固形分:51wt%)20部および触媒(n−ブチルアミン)0.5部を配合し、塗料を調製した。
UV absorption; A: T1 <30%
B: 30% ≦ T1 <60%
C: 60% ≦ T1
Visible light transmittance; A: T2 ≧ 80%
B: 80%> T2 ≧ 60%
C: 60%> T2
(4-2) Evaluation of degree of coloring / transparency A fine particle dispersion film was formed and evaluated. That is, 100 parts of the resulting dispersion was mixed with 20 parts of a silicate binder (solid content in terms of SiO 2 : 51 wt%) and 0.5 part of a catalyst (n-butylamine) to prepare a paint.

得られた塗料を、無アルカリガラス(コーニングインターナショナル株式会社製、バリウムホウケイ酸ガラス、ガラスコード番号:7059、厚み:0.6mm)にバーコーターでウエット膜厚が24μmとなるように塗布した。その後、25℃で常乾することにより、表面に金属酸化物粒子が分散した分散膜の形成されたガラスを得た。
そして、着色の程度については、上記分散膜付きガラスの外観を目視にて観察し、下記の基準で判定した。
○:着色が認めらない
△:若干着色が認められる
×:顕著に着色が認められる
透明性の程度については、上記分散膜付きガラスの外観を目視にて観察し、下記の基準で判定した。
The obtained paint was applied to alkali-free glass (Corning International, Barium Borosilicate Glass, glass code number: 7059, thickness: 0.6 mm) with a bar coater so that the wet film thickness was 24 μm. Then, the glass in which the dispersion film in which the metal oxide particles were dispersed was formed on the surface by performing normal drying at 25 ° C.
And about the degree of coloring, the external appearance of the said glass with a dispersion film was observed visually, and the following reference | standard determined.
○: Coloring is not recognized Δ: Slightly colored ×: Remarkably colored is observed The degree of transparency was determined by visually observing the appearance of the glass with the dispersion film and based on the following criteria.

○:透明性が高い
△:透明ではあるが僅かに濁りが認められる
×:濁っている
(5)粉末試料の色相
粉末試料の外観を目視にて観察して、評価した。
(6)微粒子濃度
反応液または分散体における微粒子濃度は、反応液または分散体0.5gをるつぼに秤量し、120℃で1時間、真空乾燥した後の乾燥粉末重量を測定し、算出した。
○: High transparency Δ: Transparent but slightly turbid ×: Turbid (5) Hue of powder sample The appearance of the powder sample was visually observed and evaluated.
(6) Fine Particle Concentration The fine particle concentration in the reaction solution or dispersion was calculated by measuring 0.5 g of the reaction solution or dispersion in a crucible and measuring the dry powder weight after vacuum drying at 120 ° C. for 1 hour.

〔実施例1−1〕
撹拌機、添加槽に直結した添加口、温度計、留出ガス出口および窒素ガス導入口を備えた、外部より加熱し得る耐圧ガラス製反応器と、上記添加口につながった添加槽と、上記留出ガス出口につながった冷却器(トラップに直結)と、を備えた反応装置を用意した。
上記反応器内に、ギ酸亜鉛無水物粉末156部、1−ブタノール3912部、尿素0.1部からなる混合物を仕込み、気相部を窒素ガスでパージした後、撹拌しながら、20℃から150℃まで昇温し、150℃±1℃で10時間加熱保持して、金属酸化物粒子の生成反応を行った後、冷却することにより、微粒子を2wt%の濃度で含む反応液(11)を得た。得られた反応液(11)を減圧下で加熱して反応液中の溶媒成分の一部を留去することにより、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(11)を得た。
[Example 1-1]
Stirrer, addition port directly connected to the addition tank, thermometer, distillate gas outlet and nitrogen gas inlet, pressure-resistant glass reactor that can be heated from the outside, addition tank connected to the addition port, and the above A reactor equipped with a cooler (directly connected to the trap) connected to the distillate gas outlet was prepared.
In the reactor, a mixture of 156 parts of zinc formate anhydrous powder, 3912 parts of 1-butanol and 0.1 part of urea was charged, and the gas phase part was purged with nitrogen gas. The reaction solution (11) containing fine particles at a concentration of 2 wt% was heated to 150 ° C. and heated and held at 150 ° C. ± 1 ° C. for 10 hours to form a metal oxide particle and then cooled. Obtained. The obtained reaction liquid (11) was heated under reduced pressure to distill off a part of the solvent component in the reaction liquid, thereby obtaining a dispersion (11) containing fine particles in a proportion of 20 wt%.

得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表2に示す。
〔実施例1−2〜1−5〕
実施例1−1において、仕込み原料の種類や使用量を、表1に示したように変更した以外は、実施例1−1と同様にして、各反応液(12)〜(15)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(12)〜(15)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表2に示す。
Table 2 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Examples 1-2 to 1-5]
In Example 1-1, each reaction liquid (12)-(15) was obtained like Example 1-1 except having changed the kind and usage-amount of the raw material as shown in Table 1. In the same manner, dispersions (12) to (15) containing fine particles at a ratio of 20 wt% were obtained.
Table 2 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

〔実施例1−6〕
実施例1−2と同様にして反応液(12)を得た後、得られた反応液(12)を遠心分離し、沈降物を80℃で真空乾燥したのち粉砕することによって、微粒子粉末を得た。該粉末を、硫化水素含有窒素ガス中300℃で加熱処理したのち、得られた粉末を、ビーズミルを用いて1−ブタノール中に微粒子濃度20wt%で分散させることにより、分散体(16)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表2に示す。
[Example 1-6]
After obtaining the reaction liquid (12) in the same manner as in Example 1-2, the obtained reaction liquid (12) is centrifuged, and the precipitate is vacuum-dried at 80 ° C. and then pulverized to obtain fine particle powder. Obtained. After heat-treating the powder in hydrogen sulfide-containing nitrogen gas at 300 ° C., the obtained powder is dispersed in 1-butanol at a fine particle concentration of 20 wt% using a bead mill to obtain a dispersion (16). It was.
Table 2 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

〔比較例1−1〕
実施例1−6において、硫化水素含有窒素ガスを窒素ガスに代え、加熱処理の温度を300℃から400℃に変更する以外は、同様にして、分散体(c11)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表2に示す。
〔比較例1−2〕
実施例1−3と同様にして反応液(13)を得た後、得られた反応液(13)を遠心分離し、沈降物を80℃で真空乾燥したのち粉砕することによって、微粒子粉末を得た。該粉末を、アンモニア含有窒素ガスに縛した後、窒素中350℃で加熱処理することにより得られた粉末を、ビーズミルを用いて1−ブタノール中に微粒子濃度20wt%で分散させることにより、分散体(c12)を得た。
[Comparative Example 1-1]
In Example 1-6, a dispersion (c11) was obtained in the same manner except that the hydrogen sulfide-containing nitrogen gas was changed to nitrogen gas and the temperature of the heat treatment was changed from 300 ° C to 400 ° C.
Table 2 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Comparative Example 1-2]
After obtaining the reaction liquid (13) in the same manner as in Example 1-3, the obtained reaction liquid (13) is centrifuged, and the precipitate is vacuum-dried at 80 ° C. and then pulverized to obtain fine particle powder. Obtained. After the powder was bound with ammonia-containing nitrogen gas, the powder obtained by heat treatment at 350 ° C. in nitrogen was dispersed in 1-butanol at a fine particle concentration of 20 wt% using a bead mill, whereby a dispersion was obtained. (C12) was obtained.

得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表2に示す。
〔実施例1−7〕
実施例1−2と同様にして反応液(12)を得た後、得られた反応液(12)を遠心分離し、沈降物を80℃で真空乾燥したのち粉砕することによって、微粒子粉末を得た。
該粉末を、ビーズミルを用いて1−ブタノール中に微粒子濃度20wt%で分散させることにより、分散体(17)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表2に示す。
Table 2 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Example 1-7]
After obtaining the reaction liquid (12) in the same manner as in Example 1-2, the obtained reaction liquid (12) is centrifuged, and the precipitate is vacuum-dried at 80 ° C. and then pulverized to obtain fine particle powder. Obtained.
Dispersion (17) was obtained by dispersing the powder in 1-butanol at a fine particle concentration of 20 wt% using a bead mill.
Table 2 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

実施例1−1〜実施例1−5および実施例1−7で得られた分散体中の微粒子の分散膜状態での透明性・着色の程度は、比較例1−2で得られた分散体中の微粒子に比べて、黄色の着色が緩和されたものであった。なお、比較例1−1で得られた分散体から得た分散膜は、白濁していたことから、着色の程度を「△」と評価した。   The degree of transparency and coloring of the fine particles in the dispersions obtained in Example 1-1 to Example 1-5 and Example 1-7 in the state of the dispersion film was determined by the dispersion obtained in Comparative Example 1-2. Compared with fine particles in the body, yellow coloration was alleviated. In addition, since the dispersion film obtained from the dispersion obtained in Comparative Example 1-1 was cloudy, the degree of coloring was evaluated as “Δ”.

Figure 2007031216
Figure 2007031216

Figure 2007031216
〔実施例2−1〕
実施例1−1において、原料混合物に、酢酸第一鉄(II)無水物粉末1.8部をさらに含有させた以外は、実施例1−1と同様にして、反応液(21)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(21)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表3に示す。
Figure 2007031216
[Example 2-1]
In Example 1-1, a reaction liquid (21) was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that 1.8 parts of ferrous acetate (II) anhydride powder was further added to the raw material mixture. In the same manner, a dispersion (21) containing fine particles at a ratio of 20 wt% was obtained.
Table 3 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

〔比較例2−1〕
実施例1−1において、原料混合物に、尿素を用いず、酢酸第一鉄(II)無水物粉末1.8部をさらに含有させた以外は、実施例1−1と同様にして、反応液(c21)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(c21)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表3に示す。
表3に示すように、実施例2−1で得られた分散体(21)中の微粒子は、黄色味を帯びた緑色であり、実施例1−1で得られた分散体(11)中の微粒子に比べて分散膜の着色が目立たず、紫外線吸収性が実施例1−1、比較例2−1で得られた各微粒子に比べて優れるものであった。
[Comparative Example 2-1]
In Example 1-1, the reaction mixture was used in the same manner as in Example 1-1 except that the raw material mixture did not contain urea and further contained 1.8 parts of ferrous acetate (II) anhydride powder. (C21) was obtained, and in the same manner, a dispersion (c21) containing fine particles in a proportion of 20 wt% was obtained.
Table 3 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
As shown in Table 3, the fine particles in the dispersion (21) obtained in Example 2-1 are yellowish green, and in the dispersion (11) obtained in Example 1-1. Dispersion film coloring was not conspicuous as compared with the fine particles, and the ultraviolet absorption was superior to the fine particles obtained in Example 1-1 and Comparative Example 2-1.

〔実施例2−2〕
実施例1−3において、原料混合物に、酢酸第一銅(I)無水物粉末0.25部をさらに含有させた以外は、実施例1−3と同様にして、反応液(22)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(22)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表3に示す。
〔比較例2−2〕
実施例1−3において、原料混合物に、尿素を用いず、酢酸第一銅(I)無水物粉末0.25部をさらに含有させた以外は、実施例1−3と同様にして、反応液(c22)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(c22)を得た。
[Example 2-2]
In Example 1-3, a reaction liquid (22) was obtained in the same manner as in Example 1-3, except that the raw material mixture further contained 0.25 part of cuprous acetate (I) anhydride powder. In the same manner, a dispersion (22) containing fine particles at a ratio of 20 wt% was obtained.
Table 3 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Comparative Example 2-2]
In Example 1-3, the reaction mixture was used in the same manner as in Example 1-3 except that the raw material mixture did not contain urea and further contained 0.25 part of cuprous acetate (I) anhydride powder. (C22) was obtained, and similarly, a dispersion (c22) containing fine particles at a ratio of 20 wt% was obtained.

得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表3に示す。
表3に示すように、実施例2−2で得られた分散体(22)中の微粒子は、淡い灰色であり、実施例1−3で得られた分散体(13)中の微粒子に比べて分散膜の着色が目立たず、紫外線吸収性が実施例1−3、比較例2−2で得られた各微粒子に比べて優れるものであった。
〔実施例2−3〕
実施例1−2において、原料混合物に、酢酸ニッケル(II)4水和物粉末1.3部をさらに含有させた以外は、実施例1−2と同様にして、反応液(23)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(23)を得た。
Table 3 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
As shown in Table 3, the fine particles in the dispersion (22) obtained in Example 2-2 are light gray, compared with the fine particles in the dispersion (13) obtained in Example 1-3. Thus, the coloring of the dispersed film was inconspicuous, and the ultraviolet absorptivity was superior to the fine particles obtained in Example 1-3 and Comparative Example 2-2.
[Example 2-3]
In Example 1-2, a reaction liquid (23) was obtained in the same manner as in Example 1-2, except that the raw material mixture further contained 1.3 parts of nickel acetate (II) tetrahydrate powder. Further, a dispersion (23) containing fine particles at a ratio of 20 wt% was obtained in the same manner.

得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表3に示す。
〔実施例2−4〕
実施例1−2において、原料混合物に、酢酸コバルト(II)無水物粉末1.8部をさらに含有させた以外は、実施例1−2と同様にして、反応液(24)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(24)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表3に示す。
Table 3 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Example 2-4]
In Example 1-2, a reaction liquid (24) was obtained in the same manner as in Example 1-2, except that 1.8 parts of cobalt (II) acetate anhydrous powder was further added to the raw material mixture. Similarly, a dispersion (24) containing fine particles at a ratio of 20 wt% was obtained.
Table 3 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

表3に示すように、実施例2−3、実施例2−4で得られた分散体(23)、(24)中の微粒子は、実施例1−2で得られた分散体(12)中の微粒子に比べて分散膜の着色が目立たず、紫外線吸収性が実施例1−2で得られた微粒子に比べて優れるものであった。   As shown in Table 3, the fine particles in the dispersions (23) and (24) obtained in Example 2-3 and Example 2-4 were dispersed in the dispersion (12) obtained in Example 1-2. Dispersion film coloring was not conspicuous compared to the fine particles therein, and the ultraviolet absorption was superior to the fine particles obtained in Example 1-2.

Figure 2007031216
〔実施例2−5〕
実施例1−1と同様の反応器に、酢酸亜鉛無水物粉末183部、フッ化亜鉛無水物0.05部、酢酸酸化ビスマス(III)粉末12部、酢酸第一銅(I)無水物0.07部、メタノール3880部からなる混合物を仕込み、気相部を窒素ガスでパージした後、撹拌しながら、20℃から180℃まで昇温し、180℃±1℃で10時間加熱保持して、金属酸化物粒子の生成反応を行った後、冷却することにより、微粒子を2wt%の濃度で含む反応液(25)を得た。得られた反応液(25)を減圧下で加熱して反応液中の溶媒成分の一部を留去することにより、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(25)を得た。
Figure 2007031216
[Example 2-5]
In a reactor similar to Example 1-1, 183 parts of zinc acetate anhydrous powder, 0.05 part of zinc fluoride anhydride, 12 parts of bismuth acetate (III) acetate powder, cuprous acetate (I) anhydride 0 0.07 parts and a mixture consisting of 3880 parts of methanol were charged, and the gas phase part was purged with nitrogen gas, then the temperature was raised from 20 ° C. to 180 ° C. with stirring, and heated and held at 180 ° C. ± 1 ° C. for 10 hours. After the reaction for generating metal oxide particles, the reaction liquid (25) containing fine particles at a concentration of 2 wt% was obtained by cooling. The obtained reaction liquid (25) was heated under reduced pressure to distill off a part of the solvent component in the reaction liquid, thereby obtaining a dispersion (25) containing fine particles in a proportion of 20 wt%.

得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表5に示す。
〔実施例2−6〜2−12〕
実施例2−5において、仕込み原料の種類や使用量を、表4に示したように変更した以外は、実施例2−5と同様にして、各反応液(26)〜(212)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(26)〜(212)を得た。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表5に示す。
Table 5 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Examples 2-6 to 2-12]
In Example 2-5, each reaction liquid (26)-(212) was obtained like Example 2-5 except having changed the kind and usage-amount of the raw material as shown in Table 4. Further, in the same manner, dispersions (26) to (212) containing fine particles at a ratio of 20 wt% were obtained.
Table 5 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

Figure 2007031216
Figure 2007031216

Figure 2007031216
〔実施例3−1〕
実施例1−1と同様の反応器に、テトラ−n−ブトキシチタン340部、酢酸300部、尿素1部、2−ブロパノール3360部からなる混合物を仕込み、気相部を窒素ガスでパージした後、撹拌しながら、20℃から160℃まで昇温し、160℃±1℃で5時間加熱保持して、金属酸化物粒子の生成反応を行った後、冷却することにより、黄色を呈する微粒子濃度2wt%の反応液(31)を得た。さらに、得られた反応液より、実施例1−1と同様にして、微粒子濃度20wt%の1−ブタノール分散体(31)を得た。
Figure 2007031216
[Example 3-1]
A reactor similar to Example 1-1 was charged with a mixture of 340 parts of tetra-n-butoxytitanium, 300 parts of acetic acid, 1 part of urea, and 3360 parts of 2-propanol, and the gas phase part was purged with nitrogen gas. While stirring, the temperature is raised from 20 ° C. to 160 ° C., heated and held at 160 ° C. ± 1 ° C. for 5 hours, and after the formation reaction of the metal oxide particles, the fine particle concentration exhibiting yellow by cooling A 2 wt% reaction solution (31) was obtained. Further, a 1-butanol dispersion (31) having a fine particle concentration of 20 wt% was obtained from the obtained reaction solution in the same manner as in Example 1-1.

得られた分散体中の微粒子は、エタノイル基がTiに対してモル比で0.2%結合したものであった。
得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表7に示す。
〔実施例3−2〜3−6〕
実施例3−1において、仕込み原料の種類や使用量を、表6に示したように変更した以外は、実施例3−1と同様にして、各反応液(32)〜(36)を得、さらに同様にして、微粒子が20wt%の割合で含有された分散体(32)〜(36)を得た。
The fine particles in the obtained dispersion were those in which ethanoyl groups were bonded to Ti in a molar ratio of 0.2%.
Table 7 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.
[Examples 3-2 to 3-6]
In Example 3-1, the reaction liquids (32) to (36) were obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the types and amounts used of the charged raw materials were changed as shown in Table 6. In the same manner, dispersions (32) to (36) containing fine particles at a ratio of 20 wt% were obtained.

得られた分散体および分散体中の金属酸化物粒子について、前述の各種評価方法に基づき評価した結果を表7に示す。   Table 7 shows the results of evaluating the obtained dispersion and the metal oxide particles in the dispersion based on the various evaluation methods described above.

Figure 2007031216
Figure 2007031216

Figure 2007031216
〔実施例4−1〕
実施例2−1で得られた分散体(21)100部に、シリケートバインダー(SiO
換算の固形分:51wt%)20部および触媒(n−ブチルアミン)0.2部を配合し、塗料を調製した。
得られた塗料を、アルカリガラス上にバーコ−ターで塗布し、常温乾燥したのち、窒素雰囲気下200℃で1時間加熱することにより、金属酸化物粒子分散膜が表面に形成された分散膜付きガラスを得た。
Figure 2007031216
[Example 4-1]
To 100 parts of the dispersion (21) obtained in Example 2-1, a silicate binder (SiO 2
20 parts of converted solid content (51 wt%) and 0.2 part of catalyst (n-butylamine) were blended to prepare a paint.
The obtained coating material is coated on an alkali glass with a bar coater, dried at room temperature, and then heated at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, whereby a metal oxide particle dispersed film is formed on the surface. Glass was obtained.

得られた分散膜付きガラスについて、光学性能を評価した結果、600nmにおける透過率が92%、400nmにおける透過率が25%であり、ヘイズが0.3%である、無色性に優れる紫外線遮断ガラスであった。
なお、各波長における透過率は、上記評価方法(4)で用いたと同じ装置で分光透過率曲線を測定することにより求め、ヘイズは、濁度計により評価した。また、着色の程度は、外観を目視で観察することにより評価した。
〔実施例4−2〕
実施例2−5で得られた分散体(25)100部に、アクリル樹脂バインダー(固形分:50wt%)50部を配合し、塗料を調製した。
As a result of evaluating the optical performance of the obtained glass with a dispersion film, the ultraviolet blocking glass excellent in colorlessness having a transmittance at 600 nm of 92%, a transmittance at 400 nm of 25%, and a haze of 0.3%. Met.
In addition, the transmittance | permeability in each wavelength was calculated | required by measuring a spectral transmittance curve with the same apparatus as used in the said evaluation method (4), and the haze was evaluated with the turbidimeter. The degree of coloring was evaluated by visually observing the appearance.
[Example 4-2]
To 100 parts of the dispersion (25) obtained in Example 2-5, 50 parts of an acrylic resin binder (solid content: 50 wt%) was blended to prepare a paint.

得られた塗料を、ポリエステルフィルム上にバーコ−ターで塗布し、常温乾燥したのち、100℃で10分間加熱することにより、金属酸化物粒子分散膜が表面に形成された分散膜付きフィルムを得た。
得られた分散膜付きフィルムについて、実施例4−1と同様にして光学性能を評価した結果、600nmにおける透過率が88%、400nmにおける透過率が25%であり、ヘイズが0.5%である、無色性に優れる紫外線遮断フィルムであった。
〔実施例4−3〕
実施例2−10で得られた分散体(210)を、アルカリガラス上にバーコ−ターで塗布し、常温乾燥したのち、窒素雰囲気下300℃で30分間加熱することにより、金属酸化物膜が表面に形成された膜付きガラスを得た。
The obtained paint is applied onto a polyester film with a bar coater, dried at room temperature, and then heated at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a film with a dispersion film on which a metal oxide particle dispersion film is formed. It was.
About the obtained film with a dispersion film, the optical performance was evaluated in the same manner as in Example 4-1. As a result, the transmittance at 600 nm was 88%, the transmittance at 400 nm was 25%, and the haze was 0.5%. It was a UV-blocking film excellent in colorlessness.
[Example 4-3]
The dispersion (210) obtained in Example 2-10 was coated on an alkali glass with a bar coater, dried at room temperature, and then heated at 300 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, whereby a metal oxide film was formed. A glass with a film formed on the surface was obtained.

得られた膜付きガラスは、Znに対して、窒素を3.4原子%、Ceを2原子%、Cuを0.1原子%含有するZnO結晶膜を備えたものであり、実施例4−1と同様にして光学性能を評価した結果、600nmにおける透過率が90%、400nmにおける透過率が20%であり、ヘイズが0.2%である、無色性に優れる紫外線遮断ガラスであった。
〔実施例4−4〕
実施例3−5で得られた分散体(35)を、アルカリガラス上にバーコ−ターで塗布し、常温乾燥したのち、窒素雰囲気下400℃で加熱することにより、金属酸化物膜が表面に形成された膜付きガラスを得た。
The obtained glass with a film was provided with a ZnO crystal film containing 3.4 atomic% of nitrogen, 2 atomic% of Ce, and 0.1 atomic% of Cu with respect to Zn. As a result of evaluating the optical performance in the same manner as in Example 1, it was an ultraviolet blocking glass excellent in colorlessness, having a transmittance at 600 nm of 90%, a transmittance at 400 nm of 20%, and a haze of 0.2%.
[Example 4-4]
The dispersion (35) obtained in Example 3-5 was coated on an alkali glass with a bar coater, dried at room temperature, and then heated at 400 ° C. in a nitrogen atmosphere, whereby the metal oxide film was formed on the surface. The formed glass with film was obtained.

得られた膜付きガラスは、Tiに対して、ヨウ素を0.8原子%、Cuを0.8原子%含有するTiO結晶膜を備えたものであり、実施例4−1と同様にして光学性能を評価した結果、600nmにおける透過率が90%、400nmにおける透過率が30%であり、ヘイズが0.3%である、無色性に優れる紫外線遮断ガラスであった。 The obtained glass with a film was provided with a TiO 2 crystal film containing 0.8 atomic% iodine and 0.8 atomic% Cu with respect to Ti, and in the same manner as in Example 4-1. As a result of evaluating the optical performance, it was an ultraviolet blocking glass excellent in colorlessness having a transmittance at 600 nm of 90%, a transmittance at 400 nm of 30%, and a haze of 0.3%.

本発明の膜は、例えば、建物用窓ガラス、自動車および電車等の車両用窓ガラス、飛行機およびヘリコプター等の空輸機用窓ガラス、農業用フィルム、各種包装用フィルムなどに好適であるが、用途はこれらに限定されず、各種機能性フィルムへの紫外線遮機能の付与のほか、赤外線遮蔽機能や導電機能等を付与する目的でも、各種用途に好適に用いることができる。
本発明の膜形成用組成物は、例えば、紫外線遮断膜形成用の塗布液や紫外線カット塗料として好適であるほか、上記本発明の膜の形成材料として好適である。
本発明の金属酸化物粒子は、例えば、膜やフィルム、塗料、化粧料等の各種用途において、紫外線遮蔽性を付与するための成分として好適であるほか、上記本発明の膜および上記本発明の組成物の構成成分として好適である。
The film of the present invention is suitable for window glass for buildings, window glass for vehicles such as automobiles and trains, window glass for air transport such as airplanes and helicopters, agricultural films, various packaging films, etc. Is not limited to these, and can be suitably used for various purposes in addition to imparting an ultraviolet shielding function to various functional films and for the purpose of imparting an infrared shielding function, a conductive function, and the like.
The film-forming composition of the present invention is suitable, for example, as a coating liquid for forming an ultraviolet blocking film or an ultraviolet-cut paint, and also suitable as a material for forming the film of the present invention.
The metal oxide particles of the present invention are suitable as components for imparting ultraviolet shielding properties in various applications such as films, films, paints, cosmetics, etc. It is suitable as a component of the composition.

Claims (18)

金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子において、
前記金属元素(M)はZn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が含有されてなるとともに、アシル基が含有されてなる、
ことを特徴とする、金属酸化物粒子。
In metal oxide particles comprising an oxide of a metal element (M),
The metal element (M) is at least one selected from the group consisting of Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al and Si,
The oxide of the metal element (M) contains at least one selected from the group consisting of N, S, and a group 17 (group 7B) element, and an acyl group.
Metal oxide particles characterized by the above.
金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子において、
前記金属元素(M)はZn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる2種以上が含有されてなる、
ことを特徴とする、金属酸化物粒子。
In metal oxide particles comprising an oxide of a metal element (M),
The metal element (M) is at least one selected from the group consisting of Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al and Si,
The oxide of the metal element (M) contains two or more selected from the group consisting of N, S, and a group 17 (group 7B) element.
Metal oxide particles characterized by the above.
金属元素(M)の酸化物からなる金属酸化物粒子において、
前記金属元素(M)はZn、Ti、Ce、In、Sn、AlおよびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記金属元素(M)の酸化物に、N、S、および17族(7B族)元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が含有されてなり、
かつ、前記粒子内に前記金属元素(M)以外の金属元素(M’)に由来する成分が含有されている、
ことを特徴とする、金属酸化物粒子。
In metal oxide particles comprising an oxide of a metal element (M),
The metal element (M) is at least one selected from the group consisting of Zn, Ti, Ce, In, Sn, Al and Si,
The oxide of the metal element (M) contains at least one selected from the group consisting of N, S, and a group 17 (group 7B) element,
And the component derived from metal elements (M ') other than the metal element (M) is contained in the particles,
Metal oxide particles characterized by the above.
前記金属元素(M’)は、前記金属元素(M)と異なる金属元素であってCo、Cu、Fe、Bi、In、Al、Ga、Ti、Sn、Ce、Ni、B、Mn、Ag、Au、白金族金属元素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項3に記載の金属酸化物粒子。   The metal element (M ′) is a metal element different from the metal element (M) and includes Co, Cu, Fe, Bi, In, Al, Ga, Ti, Sn, Ce, Ni, B, Mn, Ag, The metal oxide particle according to claim 3, which is at least one selected from the group consisting of Au, a platinum group metal element, an alkali metal element, and an alkaline earth metal element. 1次粒子径が3〜50nmである、請求項1から4までのいずれかに記載の金属酸化物粒子。   The metal oxide particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the primary particle diameter is 3 to 50 nm. 前記金属元素(M)の酸化物が結晶であり、結晶子径(XRDピークの3強線についてシェラー法の式に従って測定した各値の平均値)が30nm以下である、請求項1から5までのいずれかに記載の金属酸化物粒子。   The oxide of the metal element (M) is a crystal, and the crystallite diameter (average value of each value measured according to the Scherrer method for the three strong lines of the XRD peak) is 30 nm or less. The metal oxide particles according to any one of the above. 前記金属元素(M)の酸化物は酸化亜鉛結晶であり、格子面(002)に垂直方向の結晶子径が30nm以下、格子面(100)および/または格子面(110)に垂直方向の結晶子径が10nm以上である、請求項1から6までのいずれかに記載の金属酸化物粒子。   The oxide of the metal element (M) is a zinc oxide crystal, a crystallite diameter perpendicular to the lattice plane (002) is 30 nm or less, and a crystal perpendicular to the lattice plane (100) and / or the lattice plane (110). The metal oxide particle according to any one of claims 1 to 6, wherein the child diameter is 10 nm or more. 前記金属元素(M)の酸化物からなる粒子は金属元素(M)に対するモル比で0.1〜14モル%のアシル基を含有している、請求項1から7までのいずれかに記載の金属酸化物粒子。   8. The particle according to claim 1, wherein the particles made of the oxide of the metal element (M) contain 0.1 to 14 mol% of acyl groups in a molar ratio with respect to the metal element (M). Metal oxide particles. 前記金属元素(M)の酸化物は、その表面に、該酸化物に含まれる金属元素(M’)とは異なる少なくとも1種の金属元素からなるアルコキシド類またはそれらの(部分)加水分解物が結合してなるものである、請求項1から8までのいずれかに記載の金属酸化物粒子。   The oxide of the metal element (M) has, on its surface, alkoxides composed of at least one metal element different from the metal element (M ′) contained in the oxide or a (partial) hydrolyzate thereof. The metal oxide particles according to any one of claims 1 to 8, which are bonded. 前記金属元素(M’)のほかに、金属元素(M)に対して0.001〜5原子%の範囲でアルカリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素に由来する成分をも含有されている、請求項1から9までのいずれかに記載の金属酸化物粒子。   In addition to the metal element (M ′), a component derived from an alkali metal element and / or an alkaline earth metal element is contained in the range of 0.001 to 5 atomic% with respect to the metal element (M). The metal oxide particles according to any one of claims 1 to 9. 金属酸化物粒子が媒体中に分散してなり、前記金属酸化物粒子が請求項1から10までのいずれかに記載の金属酸化物粒子を必須とする、組成物。   A composition comprising metal oxide particles dispersed in a medium, wherein the metal oxide particles essentially comprise the metal oxide particles according to claim 1. 請求項1から17までのいずれかに記載の金属酸化物粒子と分散溶媒および/またはバインダーとを必須構成成分とする、請求項11に記載の膜形成用の組成物。   The composition for forming a film according to claim 11, comprising the metal oxide particles according to any one of claims 1 to 17 and a dispersion solvent and / or a binder as essential components. 前記金属酸化物粒子は、1μm以下の分散粒径で分散している、請求項11または12に記載の組成物。   The composition according to claim 11, wherein the metal oxide particles are dispersed with a dispersed particle diameter of 1 μm or less. Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および/または、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子、をも含む、請求項11から13までのいずれかに記載の組成物。   Metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Fe, Ag and Bi as metal elements, and / or at least one selected from the group consisting of Ag, Cu, Au and platinum group metal elements The composition according to any one of claims 11 to 13, further comprising metal ultrafine particles as a metal element. 金属酸化物を必須構成成分としてなり、前記金属酸化物が、請求項1から10までのいずれかに記載の金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶を必須とする、膜。   A film comprising a metal oxide as an essential component, wherein the metal oxide essentially comprises the metal oxide particles according to any one of claims 1 to 10 and / or metal oxide crystals derived from the particles. . Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶、および/または、Ag、Cu、Auおよび白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子および/または該粒子に由来する金属からなる結晶および/または該粒子に由来する金属酸化物からなる結晶、をも含む、請求項15に記載の膜。   Metal oxide particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Fe, Ag and Bi as metal elements and / or metal oxide crystals derived from the particles, and / or Ag, Cu, Au and platinum groups Including metal ultrafine particles having at least one selected from the group consisting of metal elements as metal elements and / or crystals composed of metals derived from the particles and / or crystals composed of metal oxides derived from the particles, The membrane according to claim 15. 金属酸化物粒子および/または該粒子に由来する金属酸化物結晶を含む物品であって、請求項1から10までのいずれかに記載の金属酸化物粒子と、Cu、Fe、AgおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属酸化物粒子、および/または、Cu、Ag、Au、および白金族金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を金属元素とする金属超微粒子との組み合わせを必須とする、金属酸化物含有物品。   An article comprising metal oxide particles and / or metal oxide crystals derived from the particles, comprising the metal oxide particles according to any one of claims 1 to 10, and Cu, Fe, Ag and Bi. Metal oxide particles having at least one selected from the group as a metal element, and / or metal ultrafine particles having at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and a platinum group metal element as a metal element; Metal oxide-containing articles that require a combination of 請求項1から10までのいずれかに記載の金属酸化物粒子を含有してなる、紫外線吸収体。   The ultraviolet absorber formed by containing the metal oxide particle in any one of Claim 1-10.
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