JP2007197278A - Inorganic oxide ultrafine particle and method for producing the same - Google Patents

Inorganic oxide ultrafine particle and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide inorganic oxide ultrafine particles e.g., useful to the materials for optical members, optical members such as antireflection agents and various applications, to provide a sol liquid, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: In the coated type inorganic oxide ultrafine particles, inorganic oxide ultrafine particles comprising titanium oxide with a rutile type crystal structure having a refractive index of 1.5 to 2.8 are used as nuclear fine particles, and each nuclear fine particle is provided with a coating layer composed of silicon oxide by a specified process. Each nuclear fine particle includes tin-modified rutile type titanium oxide ultrafine particles obtained by a specified process, and the coating layer composed of silicon oxide is a double layer coating type, and is obtained by coating an internal layer and an external layer by a specified process. Further, the coated type inorganic oxide ultrafine particles are composed of sol obtained by being dispersed into water or an organic solvent. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は光学部材の材料や、反射防止剤等の光学部材、並びに各種用途に有用な無機酸化物超微粒子、ゾル液及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical member material, an optical member such as an antireflective agent, inorganic oxide ultrafine particles useful for various applications, a sol solution, and a method for producing the same.

より詳しくは、光学レンズ(メガネレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料等の高屈折光学部材の材料等だけでなくプラスチック劣化防止添加剤、化粧品添加剤、自動車用窓ガラス、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、光学フィルター等における反射防止材、誘電材、拡散板などといった光学部材、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、プラスチック材料、コーティング材料などの用途に有用な透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた高屈折率の被覆型無機酸化物超微粒子、ゾル液およびその製造方法に関する。   More specifically, optical lenses (glass lenses, pickup lenses in information recording devices such as CDs and DVDs, lenses for photographing devices such as digital cameras), optical prisms, optical waveguides, optical fibers, thin film moldings, optical adhesives, Anti-reflective materials in plastic materials such as encapsulating materials for optical semiconductors, anti-plastic deterioration additives, cosmetic additives, automotive window glass, plasma displays, liquid crystal displays, EL displays, optical filters, etc. High transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance, etc. useful for applications such as optical materials such as dielectric materials and diffusion plates, metal materials, ceramic materials, glass materials, plastic materials, coating materials, etc. The present invention relates to a coated inorganic oxide ultrafine particle having a refractive index, a sol liquid, and a production method thereof.

無機ガラスは、透明性に優れているなどの諸物性に優れており、光学部材として広い分野で用いられている。しかしながら、重くて破損しやすいこと、加工性、生産性が悪い等の短所があり、無機ガラスに代わる素材として透明光学用樹脂の開発が盛んに行われている。アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂に代表される非晶性熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等の硬化性樹脂は、可視領域波長における良好な透明性を有し、しかも無機ガラス材料に比べて成形性、量産性、あるいは可撓性、強靱性、耐衝撃性等の優れた特徴を有する汎用透明樹脂材料である。このような透明樹脂材料に高い屈折率を付与することによって、薄肉軽量な光学レンズ(プラスチック製眼鏡レンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料等の高屈折光学部材の材料等への展開が期待されている。   Inorganic glass is excellent in various physical properties such as excellent transparency, and is used in a wide field as an optical member. However, it is disadvantageous in that it is heavy and easily damaged, and the workability and productivity are poor. Thus, transparent optical resins have been actively developed as a material to replace inorganic glass. Non-represented by acrylic resin, styrene resin, polycarbonate resin, polyester resin, olefin resin, alicyclic acrylic resin, alicyclic olefin resin, polyurethane resin, polyether resin, polyamide resin, polyimide resin A curable resin such as a crystalline thermoplastic resin, or an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, or a silicone resin has good transparency in the visible region wavelength, and is more moldable, mass-productive than an inorganic glass material, or It is a general-purpose transparent resin material having excellent characteristics such as flexibility, toughness and impact resistance. By giving a high refractive index to such a transparent resin material, a thin and light optical lens (plastic eyeglass lens, pickup lens in information recording equipment such as CD and DVD, lens for photographing equipment such as a digital camera), Development of materials such as optical prisms, optical waveguides, optical fibers, thin film moldings, optical adhesives, and optical semiconductor sealing materials is expected.

例えば、プラスチック製眼鏡レンズ分野においては、ファッション性豊かなニーズに対応するためには、レンズの中心厚、コバ厚、および曲率を下げ、全体的に肉薄であることが必要である。この点から、ますます高い屈折率が求められている。近年、硫黄、ハロゲン元素等の原子番号の大きな元素を含有するモノマーを用いることによる高屈折率化が積極的に研究されている。従来から眼鏡レンズには低屈折率のジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂(屈折率1.50)が用いられてきたが、近年、特許文献1に記載されているチオール化合物とイソシアネート化合物を熱重合し、チオウレタン結合を形成して得られる樹脂レンズ(屈折率1.60〜1.70)、さらには特許文献2に記載されているチオエポキシ化合物の開環熱重合により、エピチオスルフィド結合を形成して得られる樹脂樹脂レンズ(屈折率1.70以上)が開発されている。しかしながら非汎用の特殊モノマーを使用する特殊な高屈折率樹脂であるために産業上の利用分野が極度に制限されるという問題があった。このようなハロゲン元素あるいは硫黄元素の導入によっても高くなるが、有機樹脂の屈折率は使用される元素、分子構造により決まるため、通常1.4〜1.7程度の範囲が限度である。そこで、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式アクリル樹脂、脂環式オレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂に代表される非晶性熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の硬化性樹脂などの汎用透明樹脂を利用しての高屈折率化技術、特に屈折率1.7以上の高屈折率樹脂が強く求められている。   For example, in the field of plastic eyeglass lenses, in order to meet the needs of fashionableness, it is necessary to lower the center thickness, edge thickness, and curvature of the lens, and to be thin overall. In this respect, a higher refractive index is required. In recent years, research into increasing the refractive index by using a monomer containing an element having a large atomic number such as sulfur or a halogen element has been actively conducted. Conventionally, diethylene glycol bisallyl carbonate resin (refractive index: 1.50) having a low refractive index has been used for spectacle lenses. Recently, a thiol compound and an isocyanate compound described in Patent Document 1 are thermally polymerized to obtain a thiol compound. Obtained by forming an epithiosulfide bond by ring-opening thermal polymerization of a resin lens (refractive index of 1.60 to 1.70) obtained by forming a urethane bond, and further a thioepoxy compound described in Patent Document 2. Resin-resin lenses (refractive index of 1.70 or more) have been developed. However, since it is a special high refractive index resin using a non-general special monomer, there is a problem that the industrial application field is extremely limited. Although it is increased by the introduction of such a halogen element or sulfur element, the refractive index of the organic resin is determined by the element used and the molecular structure, and is usually limited to a range of about 1.4 to 1.7. Therefore, amorphous resin represented by acrylic resin, styrene resin, polycarbonate resin, polyester resin, olefin resin, alicyclic acrylic resin, alicyclic olefin resin, polyurethane resin, polyether resin, polyamide resin, polyimide resin. High refractive index technology using a general-purpose transparent resin such as a curable thermoplastic resin, or a curable resin such as an epoxy resin or an unsaturated polyester resin, particularly a high refractive index resin having a refractive index of 1.7 or more is strongly demanded. ing.

また例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などアクリル系樹脂を利用したポリマー光ファイバーについては、コア部(光ファイバー断面における中心部)はクラッド部(同外周部)よりも高屈折率とすることで、この屈折率差が大きいほど光が伝播可能な最大角度に対応する開口数を大きくすることができる。   Also, for example, for a polymer optical fiber using an acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), the refractive index of the core part (center part in the optical fiber cross section) is higher than that of the cladding part (same outer peripheral part). As the rate difference is larger, the numerical aperture corresponding to the maximum angle at which light can propagate can be increased.

また例えば、発光ダイオードでは発光素子部をエポキシ樹脂、シリコン樹脂などで封止している。一般に半導体素子部を構成している半導体の屈折率は非常に高く、接している物質の屈折率が低ければ臨界角も小さく全反射が起こりやすい。そのため、より屈折率の高い物質で発光素子をつつむことで全反射の起こる角度を大きくでき、その分外部での光束取り出し効率が向上する。   For example, in the light emitting diode, the light emitting element portion is sealed with epoxy resin, silicon resin, or the like. In general, the refractive index of a semiconductor constituting the semiconductor element portion is very high. If the refractive index of a substance in contact with the semiconductor element portion is low, the critical angle is small and total reflection tends to occur. Therefore, the angle at which the total reflection occurs can be increased by sandwiching the light emitting element with a material having a higher refractive index, and the light beam extraction efficiency is improved accordingly.

さらには、例えば光ファイバーや光導波路、一部のレンズのように、異なる屈折率を有する複数の材料を併用したり、屈折率に分布を有する材料の開発も望まれている。これらの材料に対応するためには、屈折率を任意に調節できることが不可欠となる。   Furthermore, there is a demand for the development of a material that uses a plurality of materials having different refractive indexes, such as an optical fiber, an optical waveguide, and some lenses, or has a distribution in the refractive index. In order to cope with these materials, it is indispensable to arbitrarily adjust the refractive index.

近年、樹脂の高屈折率化を目的として、Zr、Sn、Sb、Mo、In、Zn、Ti等の結晶構造を有する屈折率の高い透明性無機酸化物微粒子あるいはそれらの複合酸化物を、分散状態を保ったまま樹脂中に導入して、無色透明な高屈折率樹脂を形成する技術が提案されている。このような用途に用いるためには高分散性や透明性が要求されるため、無機酸化物はその粒子径が1−100nmサイズの超微粒子であることが望ましい。   In recent years, for the purpose of increasing the refractive index of resins, transparent inorganic oxide fine particles having a high refractive index having a crystal structure such as Zr, Sn, Sb, Mo, In, Zn, Ti, or composite oxides thereof have been dispersed. A technique for forming a colorless and transparent high refractive index resin by introducing it into the resin while maintaining the state has been proposed. Since high dispersibility and transparency are required for use in such applications, the inorganic oxide is preferably ultrafine particles having a particle size of 1 to 100 nm.

しかしながら、上記の技術では、強度などを保持できるマトリックス量を用いながら高い屈折率の樹脂を設計することは、未だ不十分であった。屈折率を上げようと微粒子の含有量が多すぎると樹脂が脆弱となってしまうからである。また、超微粒子になるほど凝集を生じやすく透明な樹脂を得ることは困難であった。   However, in the above technique, it has not been sufficient to design a resin having a high refractive index while using a matrix amount that can maintain strength and the like. This is because if the content of fine particles is too large to increase the refractive index, the resin becomes brittle. In addition, it is difficult to obtain a transparent resin as it becomes more likely to be agglomerated as it becomes ultrafine particles.

一方、プラスチック製眼鏡レンズは耐擦傷性が低く傷が付き易いという欠点を持つため、シリカゾルおよび有機ケイ素化合物を用いたコーティング組成物、あるいは光硬化型コーティング組成物を調製し、ハードコーティング膜を表面に設ける方法が行われている。また、プラスチック製眼鏡レンズは耐衝撃性が低いという欠点を持つ。そのため、基材とハードコーティング膜との間にプライマー膜を施し、衝撃を吸収させるといった方法が用いられている。しかしながら、基材が高屈折率であるのに対して低い屈折率であるため、塗膜に基材との屈折率差による干渉縞が見え、外観不良となるという問題が生じている。そのため、ハードコーティング膜、プライマー膜、あるいは光硬化型ハードコーティング膜の屈折率も、基材の屈折率同等レベルにまでに近づける必要がある。   On the other hand, plastic eyeglass lenses have the disadvantage of being scratch resistant and easily scratched. Therefore, a coating composition using silica sol and an organosilicon compound or a photo-curable coating composition is prepared, and the hard coating film is coated on the surface. The method of providing in is performed. In addition, plastic spectacle lenses have the disadvantage of low impact resistance. Therefore, a method of applying a primer film between the base material and the hard coating film to absorb impact is used. However, since the substrate has a high refractive index and a low refractive index, interference fringes due to a difference in refractive index from the substrate can be seen in the coating film, resulting in a problem of poor appearance. Therefore, the refractive index of the hard coating film, primer film, or photocurable hard coating film needs to be close to the refractive index equivalent level of the substrate.

これまでコーティング膜高屈折率化用コーティング組成物に添加する無機酸化物超微粒子、ゾル液として、酸化アンチモンが推奨されてきたが、レンズのプラスチック基材の屈折率が最近のように1.6以上の場合には、もはやこの酸化アンチモンでは対応できない。酸化アンチモン自体は屈折率1.7を有しているが、屈折率の低い有機ケイ素化合物等に充填させて用いるため、コーティング膜としての屈折率が基材よりも低くなるためである。   So far, antimony oxide has been recommended as the inorganic oxide ultrafine particles and sol solution to be added to the coating composition for increasing the refractive index of the coating film, but the refractive index of the plastic substrate of the lens is 1.6 as recently. In these cases, this antimony oxide can no longer be used. This is because antimony oxide itself has a refractive index of 1.7, but is used by being filled in an organosilicon compound having a low refractive index, so that the refractive index as a coating film is lower than that of the substrate.

同様に透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた高屈折率の超微粒子、ゾル液が光学レンズ(メガネレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料等の高屈折光学部材の材料等だけでなくプラスチック劣化防止添加剤、化粧品添加剤、自動車用窓ガラス、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、光学フィルター等における反射防止材、誘電材、拡散板などといった光学部材、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、プラスチック材料、コーティング材料などといった製品分野でも求められている。   Similarly, ultra-fine particles with a high refractive index and sol solution that are excellent in transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance, etc. are optical lenses (optical pickup lenses in information recording devices such as eyeglass lenses, CDs, DVDs, digital Lenses for photographic equipment such as cameras), optical prisms, optical waveguides, optical fibers, thin film moldings, optical adhesives, materials for high refractive optical members such as optical semiconductor sealing materials, etc., as well as plastic deterioration prevention additives , Cosmetic additives, automotive window glass, plasma displays, liquid crystal displays, EL displays, optical materials such as anti-reflective materials in dielectric filters, diffusers, metal materials, ceramic materials, glass materials, plastic materials, coatings It is also required in product fields such as materials.

そこで酸化チタン超微粒子を用いる方法が提案されている。酸化チタンは特に屈折率が高く、かつ透明性も高いため、他微粒子に比べて少ない量で樹脂組成物、コーティング膜の高屈折率化が可能である。酸化チタンには代表的な結晶型としてルチル型とアナターゼ型とがある。これまで高屈折率用の無機酸化物超微粒子ゾル液として、屈折率no=2.56、ne=2.49を有するアナターゼ型酸化チタン超微粒子を主成分とした材料が、主に用いられている。これに対し、ルチル型酸化チタンはその屈折率が屈折率no=2.61、ne=2.9(no:常光線に対する屈折率、ne:異常光線に対する屈折率)(実験科学講座 日本化学会編)であり、アナターゼ型に比べて高屈折率、紫外線吸収といった光学特性などに優れていることが知られており、このルチル型酸化チタン超微粒子、及びゾル液を合成する試みが積極的に行われていた。しかしながら、産業的に用い得るルチル型酸化チタン超微粒子、及びゾル液は未だ得られていないのが現状であった。例えばJpn.J.Appl.Phys.,37,4603(1998)に報告されているように長繊維状のルチル型酸化チタンが寄せ集まった凝集粒子径200〜400nmの凝集体が生成するが、このままでは産業的には利用不可能であった。   Therefore, a method using titanium oxide ultrafine particles has been proposed. Since titanium oxide has a particularly high refractive index and high transparency, it is possible to increase the refractive index of the resin composition and the coating film in a smaller amount than other fine particles. Titanium oxide includes a rutile type and an anatase type as typical crystal types. So far, materials mainly composed of anatase-type titanium oxide ultrafine particles having a refractive index no = 2.56 and ne = 2.49 have been mainly used as the inorganic oxide ultrafine particle sol solution for high refractive index. Yes. On the other hand, the refractive index of rutile-type titanium oxide has a refractive index no = 2.61, ne = 2.9 (no: refractive index for ordinary light, ne: refractive index for extraordinary light) (Chemical Society of Japan, Experimental Science) It is known that the optical properties such as high refractive index and ultraviolet absorption are superior to those of anatase type, and attempts to synthesize the rutile titanium oxide ultrafine particles and sol liquid are positive. It was done. However, the rutile type titanium oxide ultrafine particles and sol liquid that can be used industrially have not been obtained yet. For example, Jpn. J. et al. Appl. Phys. , 37, 4603 (1998), aggregates having an aggregate particle diameter of 200 to 400 nm formed by gathering long fibrous rutile type titanium oxide are produced, but cannot be used industrially as they are. there were.

一方、光学材料、コーティング材料、樹脂組成物等にこれらの酸化チタン超微粒子を用いる場合、特に樹脂などの有機媒体と複合化して用いる場合には、酸化チタンの光触媒作用により、光吸収で発生した電子−ホールによる有機物分解を起こし、耐擦傷性、表面硬度、耐磨耗性、透明性、耐熱性、耐光性、耐候性、紫外線遮蔽性能等が問題となっている。   On the other hand, when these titanium oxide ultrafine particles are used in optical materials, coating materials, resin compositions, etc., particularly when used in combination with an organic medium such as a resin, it is generated by light absorption due to the photocatalytic action of titanium oxide. Organic matter decomposition due to electron-holes occurs, and scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance, transparency, heat resistance, light resistance, weather resistance, ultraviolet shielding performance and the like are problems.

現在ではこのようなアナターゼ型酸化チタン超微粒子の耐光性を改善させる目的で、例えば特許文献3記載のような、アナターゼ型酸化チタンと無機酸化物を複合した超微粒子、あるいはアナターゼ型酸化チタンを無機酸化物で被覆した超微粒子が適用されている。   At present, for the purpose of improving the light resistance of such anatase-type titanium oxide ultrafine particles, for example, as disclosed in Patent Document 3, ultrafine particles combining anatase-type titanium oxide and an inorganic oxide, or anatase-type titanium oxide is inorganic. Ultrafine particles coated with oxide have been applied.

これらはいずれも無機酸化物被覆によるアナターゼ型酸化チタン超微粒子の不活性化を目標としたものである。このように酸化チタン超微粒子を無機酸化物で被覆することで耐光性は改善される。しかし、使用されている酸化チタンはアナターゼ型であるために、屈折率が約2.5であり、耐光性向上のために無機酸化物で被覆した場合には大幅に屈折率が低下してしまい、本来のアナターゼ型酸化チタンの屈折率よりは低くなり、屈折率を向上させる効果は低い。被覆する無機酸化物の量を減らし屈折率を上げたとしても耐光性が不十分となり、屈折率と耐光性の両者を満足するようなものは得られていないのが現状である。   All of these are aimed at inactivating the anatase-type titanium oxide ultrafine particles by coating with an inorganic oxide. Thus, light resistance is improved by coat | covering a titanium oxide ultrafine particle with an inorganic oxide. However, since titanium oxide used is anatase type, the refractive index is about 2.5, and when coated with an inorganic oxide to improve light resistance, the refractive index is greatly reduced. The refractive index is lower than that of the original anatase-type titanium oxide, and the effect of improving the refractive index is low. Even if the amount of the inorganic oxide to be coated is reduced and the refractive index is increased, the light resistance is insufficient, and no material satisfying both the refractive index and the light resistance has been obtained.

さらには酸化チタン超微粒子およびそのゾル液を上記のような有機媒体等に分散させる必要がある。しかしながら酸化チタン超微粒子ゾル液は通常酸性領域で安定であり、中性〜塩基性領域ではゲル化、沈殿を生じるため、使用可能なpH領域が限定される。あるいは有機溶媒等に分散させようとすると安定性を損ないやすいといった利用上の問題が生じている。   Furthermore, it is necessary to disperse the titanium oxide ultrafine particles and the sol solution thereof in the organic medium as described above. However, since the titanium oxide ultrafine particle sol solution is usually stable in an acidic region and gelation and precipitation occur in a neutral to basic region, the usable pH region is limited. Or when it tries to disperse | distribute to an organic solvent etc., the problem on utilization that stability is easy to be impaired has arisen.

これに対して従来のアナターゼ型酸化チタンより屈折率の高いルチル型酸化チタンは、前記した通り、用い得る超微粒子、ゾル液が無いのが現状であった。
特開平9−110956号公報 特開2002−194083号公報 特開2001−123115号公報
On the other hand, the rutile type titanium oxide having a higher refractive index than the conventional anatase type titanium oxide, as described above, has no ultrafine particles and sol liquid that can be used.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-110956 JP 2002-140883 A JP 2001-123115 A

本発明の目的は上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、光学材料、コーティング材料、樹脂組成物などの用途に有用な透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた高屈折率の平均粒子径が1〜100nmの被覆型無機酸化物超微粒子、ゾル液およびその製造方法を提供することを目的とする。   The object of the present invention has been achieved in view of the above circumstances, and is excellent in transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance and the like useful for applications such as optical materials, coating materials, and resin compositions. It is another object of the present invention to provide coated inorganic oxide ultrafine particles having a high refractive index and an average particle diameter of 1 to 100 nm, a sol solution, and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、焼結剤として用いられるスズ化合物が長繊維化を防止すると共に凝集も防止し、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、分散性に優れたゾル液が得られることを見出し、これを核超微粒子とし特定の方法でケイ素酸化物を含む被覆層を設けることによって透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた高屈折率の平均粒子径が1〜100nmの被覆型無機酸化物超微粒子が得られることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that tin compounds used as a sintering agent prevent long fiber formation and aggregation, and tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles. Sol liquid with excellent dispersibility can be obtained, and this is used as a core ultrafine particle to provide transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance by providing a coating layer containing silicon oxide by a specific method. It was found that coated inorganic oxide ultrafine particles having a high refractive index and an average particle diameter of 1 to 100 nm, which are excellent in properties and the like, can be obtained.

即ち、本発明は、
[1]屈折率が1.5〜2.8であるルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核(A)とし、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)から構成される無機酸化物被覆層を有する被覆型無機酸化物超微粒子であって、
前記核(A)のルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子中のルチル型酸化チタン超微粒子が、
チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られ、Sn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、
前記(B)のケイ素酸化物を含む被覆層が、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られる被覆層を有し、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆型無機酸化物超微粒子。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
[2]前記の被覆型無機酸化物超微粒子の結晶径の短軸、長軸が2〜20nmである前記1記載の被覆型無機酸化物超微粒子。
[3]前記1または2に記載の被覆型無機酸化物超微粒子からなる超微粒子凝集体の平均凝集粒子径が、10〜100nmである被覆型無機酸化物超微粒子。
[4]前記1〜3の何れかに記載の被覆型無機酸化物超微粒子が、水あるいは有機溶剤に分散してなるゾル。
に関するものである。
That is, the present invention
[1] An inorganic oxide ultrafine particle containing titanium oxide having a rutile crystal structure with a refractive index of 1.5 to 2.8 is used as a nucleus (A), and is composed of a coating layer (B) containing silicon oxide. Coated inorganic oxide ultrafine particles having an inorganic oxide coating layer,
The rutile type titanium oxide ultrafine particles in the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having the rutile type crystal structure of the nucleus (A),
In the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l is reacted in a pH range of −1 to 3. Obtained tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a Sn / Ti composition molar ratio of 0.001 to 0.5,
The coating layer containing silicon oxide (B) is of a two-layer coating type, the inner layer has a coating layer obtained by the step (1), and the outer layer is obtained by the step (2), Coated inorganic oxide ultrafine particles, wherein the weight ratio of the oxide coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7 [2] The coated inorganic oxide 2. The coated inorganic oxide ultrafine particles according to 1 above, wherein the ultrafine particles have a minor axis and a major axis of 2 to 20 nm.
[3] Coated inorganic oxide ultrafine particles having an average aggregate particle diameter of 10 to 100 nm of the ultrafine particle aggregate composed of the coated inorganic oxide ultrafine particles as described in 1 or 2 above.
[4] A sol in which the coated inorganic oxide ultrafine particles according to any one of 1 to 3 are dispersed in water or an organic solvent.
It is about.

本発明のスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子は、従来の製法では成し得なかったものであり、かつアナターゼ型では得られない高屈折率の超微粒子、ゾル液を提供することが出来る。本発明の被覆型無機酸化物超微粒子は、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を特定の方法でケイ素酸化物で被覆することによって、ルチル型酸化チタンとしての高い屈折率や紫外線遮蔽性等を有しながら、その光触媒性を効果的に抑制している。これにより得られた透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた被覆型無機酸化物超微粒子、ゾル液を用いることで、耐擦傷性、表面硬度、耐磨耗性、透明性、耐熱性、耐候性、紫外線遮蔽性等に優れた光学レンズ(メガネレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料等の高屈折光学部材の材料等だけでなくプラスチック劣化防止添加剤、化粧品添加剤、自動車用窓ガラス、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、光学フィルター等における反射防止材、誘電材、拡散板などといった光学部材、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、プラスチック材料、コーティング材料などといった製品分野に好適に用いることが出来る。   The tin-modified rutile type titanium oxide ultrafine particles of the present invention can be provided as ultrafine particles and sol liquid having a high refractive index that cannot be obtained by the conventional production method and that cannot be obtained by the anatase type. The coated inorganic oxide ultrafine particles of the present invention have high refractive index and ultraviolet shielding properties as rutile titanium oxide by coating tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles with silicon oxide by a specific method. However, the photocatalytic property is effectively suppressed. By using the resulting coated inorganic oxide ultrafine particles and sol solution with excellent transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance, etc., scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance , Optical lenses with excellent transparency, heat resistance, weather resistance, UV shielding, etc. (glass lenses, pick-up lenses for information recording equipment such as CDs and DVDs, lenses for photography equipment such as digital cameras), optical prisms, light Not only materials for high refractive optical members such as waveguides, optical fibers, thin film moldings, optical adhesives, and optical semiconductor sealing materials, but also plastic deterioration prevention additives, cosmetic additives, automotive window glass, plasma displays, liquid crystals Optical members such as anti-reflective materials, dielectric materials, and diffusion plates for displays, EL displays, optical filters, etc., metal materials, ceramic materials, glass materials Plastic materials, can be suitably used in product areas such as coating materials.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明は、屈折率が1.5〜2.8であるルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核微粒子とし、ケイ素酸化物を含む被覆層から構成される被覆型無機酸化物超微粒子およびそのゾル液、である。   The present invention provides a coating composed of a coating layer containing silicon oxide, wherein the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having a rutile crystal structure with a refractive index of 1.5 to 2.8 are used as the core fine particles. Type inorganic oxide ultrafine particles and a sol solution thereof.

即ち、屈折率が1.5〜2.8であるルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核(A)とし、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)から構成される無機酸化物被覆層を有する被覆型無機酸化物超微粒子であって、
前記核(A)のルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子中のルチル型酸化チタン超微粒子が、
チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られ、Sn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、
前記(B)のケイ素酸化物を含む被覆層が、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られる被覆層を有し、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆型無機酸化物超微粒子、である。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
That is, an inorganic oxide ultrafine particle containing titanium oxide having a rutile crystal structure with a refractive index of 1.5 to 2.8 is used as a nucleus (A), and it is composed of a coating layer (B) containing silicon oxide. A coated inorganic oxide ultrafine particle having an inorganic oxide coating layer,
The rutile type titanium oxide ultrafine particles in the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having the rutile type crystal structure of the nucleus (A),
In the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l is reacted in a pH range of −1 to 3. Obtained tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a Sn / Ti composition molar ratio of 0.001 to 0.5,
The coating layer containing silicon oxide (B) is of a two-layer coating type, the inner layer has a coating layer obtained by the step (1), and the outer layer is obtained by the step (2), A coated inorganic oxide ultrafine particle, wherein the weight ratio of the oxide coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7

前述の通り、ルチル型はアナターゼ型に比べてより高い屈折率を有するため、超微粒子化したルチル型酸化チタンを用いることで、より高屈折率化が可能となる。さらに、樹脂の透明性等を損なわないためには、ルチル型酸化チタンは超微粒子である必要がある。   As described above, since the rutile type has a higher refractive index than the anatase type, it is possible to achieve a higher refractive index by using ultrafine particles of rutile type titanium oxide. Furthermore, in order not to impair the transparency of the resin, the rutile titanium oxide needs to be ultrafine particles.

本発明における、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子、とは、上記のように、超微粒子化したルチル型酸化チタンを含んでいればよく、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンとの複合体であっても、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを被覆するような形状であってもよく、特に制限はないが、通常、当該無機酸化物超微粒子中、ルチル型酸化チタンの割合は5〜100%(重量比)、好ましくは、50〜100%、さらに好ましくは70〜100%である。   In the present invention, the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having a rutile-type crystal structure, as long as it contains rutile-type titanium oxide formed into ultrafine particles as described above, the rutile-type crystal structure Even if it is a complex with a titanium oxide having a rutile crystal structure, it may be a shape that covers a titanium oxide having a rutile type crystal structure, and is not particularly limited. The ratio of rutile type titanium oxide is 5 to 100% (weight ratio), preferably 50 to 100%, and more preferably 70 to 100%.

また、超微粒子化したルチル型酸化チタン以外の成分については、本発明の超微粒子の分散安定性を損なわないものであればよく、特に制限はないが、中でも無機酸化物が望ましい。具体的には、例えば、Al、Si、V、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、W等の酸化物が挙げられ、好ましくは、Al、Si、Zr、Sn、Sbの酸化物である。   Further, the components other than the ultrafine particles of rutile titanium oxide are not particularly limited as long as they do not impair the dispersion stability of the ultrafine particles of the present invention. Among them, inorganic oxides are desirable. Specific examples include oxides such as Al, Si, V, Fe, Zn, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, and W, and preferably oxidation of Al, Si, Zr, Sn, and Sb. It is a thing.

本発明において、好適な、ルチル型酸化チタン超微粒子としては、チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であって、該超微粒子のSn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であることを特徴とするスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、さらに当該超微粒子の結晶径の短軸、長軸が2〜20nmであることを特徴とするスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子である。   In the present invention, a preferable rutile-type titanium oxide ultrafine particle has a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l in the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2. Tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by reacting an aqueous titanium compound solution in a pH range of −1 to 3, and the Sn / Ti composition molar ratio of the ultrafine particles is 0.001 to 0.5. A tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle characterized by the above, and a tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle characterized by having a minor axis and a major axis of 2-20 nm of the crystal diameter of the ultrafine particle. .

なお、ここで言う結晶径とは、いわゆる一次粒子径のことであって、化学便覧改訂3版(基礎編 丸善株式会社)記載のようにa、c軸方向長さで表現される。本明細書ではそれぞれ短軸、長軸と呼ぶ。また、平均凝集粒子径とは、一次粒子が凝集してなる粒子径を表す。   The crystal diameter referred to here is a so-called primary particle diameter, and is expressed by the lengths in the a and c axis directions as described in Chemical Handbook Revision 3 (Basic Edition Maruzen Co., Ltd.). In this specification, they are called a short axis and a long axis, respectively. Moreover, the average aggregated particle diameter represents a particle diameter obtained by aggregating primary particles.

まず、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の製造法について説明する。   First, a method for producing tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles will be described.

本発明において用いられるスズ化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には例えば塩化スズ、硝酸スズ、硫酸スズ、スズ酸塩などのスズ塩化合物あるいは酸化物、水酸化物、金属スズ等から選ばれるスズ化合物等が好ましいものとして挙げられる。
本発明において用いられるチタン化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には例えば、塩化酸化チタン、硫酸チタン、硝酸チタン、チタンアルコキシド、水和酸化チタン(あらかじめチタン化合物をアルカリ条件で加水分解させたものも含む)などから選ばれるチタン化合物等が好ましいものとして挙げられる。
The tin compound used in the present invention is not particularly limited, but specifically, for example, a tin salt compound such as tin chloride, tin nitrate, tin sulfate, stannate, or an oxide, hydroxide, metal Preferred examples include tin compounds selected from tin and the like.
The titanium compound used in the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, titanium chloride oxide, titanium sulfate, titanium nitrate, titanium alkoxide, hydrated titanium oxide (a titanium compound in advance under alkaline conditions). Preferred examples include titanium compounds selected from such as hydrolyzed ones).

まず、スズ化合物を水溶液に添加しておき、これにチタン化合物を加える。スズ化合物とチタン化合物は同時に加えてもよいし、どちらが先であってもよい。また、混合化合物の形態であってもよい。反応媒体は水が望ましいが、アルコール等の有機溶剤あるいは水と有機溶剤の混合媒体でもよい。   First, a tin compound is added to an aqueous solution, and a titanium compound is added thereto. The tin compound and the titanium compound may be added at the same time, or either one may be first. Moreover, the form of a mixed compound may be sufficient. The reaction medium is preferably water, but may be an organic solvent such as alcohol or a mixed medium of water and an organic solvent.

ルチル型酸化チタンの結晶成長制御のための修飾剤として反応に用いるスズ化合物の量は、チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2、好ましくは0.01〜1であることが望ましい。スズ量を上記範囲より少なくしていくとルチル型酸化チタン超微粒子は生成するが、結晶径、凝集粒子径が大きくなり、したがって分散性が悪くなる可能性がある。また、有機媒体等に分散させた際、媒体の透明性が低下する可能性がある。また、上記範囲より多くしていっても、ルチル型を有する酸化チタン超微粒子の合成は可能であるが、反応に要する時間が長くなり、この場合はルチル型酸化チタン超微粒子に多量のスズ化合物が付着したものが得られる可能性がある。また、これより大きいと残存スズ化合物量が多くなり、粒子屈折率が低下する可能性がある。   The amount of tin compound used in the reaction as a modifier for controlling crystal growth of rutile titanium oxide is such that the molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) is 0.001 to 2, preferably 0.01 to 1. It is desirable. If the tin amount is less than the above range, rutile-type titanium oxide ultrafine particles are produced, but the crystal diameter and aggregated particle diameter are increased, and therefore the dispersibility may be deteriorated. Further, when dispersed in an organic medium or the like, the transparency of the medium may be lowered. Further, even if the amount is larger than the above range, it is possible to synthesize the titanium oxide ultrafine particles having the rutile type, but the time required for the reaction becomes long. In this case, a large amount of tin compound is contained in the rutile type titanium oxide ultrafine particles. There is a possibility that a product with attached will be obtained. On the other hand, if it is larger than this, the amount of the residual tin compound increases, and the particle refractive index may decrease.

反応液中のTi濃度は0.07〜5mol/l、好ましくは0.1mol/lから1mol/lが望ましい。上記範囲より低いTi濃度では、Sn/Ti(モル比)として0.01〜0.03の範囲でスズ化合物を添加してもアナターゼ型とルチル型の混合酸化チタン超微粒子が生成する可能性がある。同様に上記範囲より低いTi濃度では、Sn/Ti(モル比)として0.03より大きい範囲でスズ化合物を添加すると、ルチル型酸化スズを有する酸化チタン酸化スズ混合超微粒子が生成する可能性がある。   The Ti concentration in the reaction solution is 0.07 to 5 mol / l, preferably 0.1 to 1 mol / l. When the Ti concentration is lower than the above range, there is a possibility that anatase-type and rutile-type mixed titanium oxide ultrafine particles may be produced even if a tin compound is added in the range of 0.01 to 0.03 as Sn / Ti (molar ratio). is there. Similarly, at a Ti concentration lower than the above range, if a tin compound is added in a range larger than 0.03 as Sn / Ti (molar ratio), there is a possibility that titanium oxide-tin oxide mixed ultrafine particles having rutile tin oxide are generated. is there.

反応液のpHは−1〜3が望ましい。必要に応じて塩酸や硝酸などで調節する。pHが3より大きい条件で反応させると、スズ化合物を加えない場合ではアナターゼ型酸化チタンになってしまい、これを避けるためにスズ化合物を添加してルチル構造を得ようとすると、酸化スズなどのルチル型酸化チタンではない異種物質が生成してしまう可能性がある。   The pH of the reaction solution is desirably −1 to 3. Adjust with hydrochloric acid or nitric acid as necessary. When the reaction is carried out under a condition where the pH is greater than 3, anatase-type titanium oxide is obtained in the case where no tin compound is added, and in order to avoid this, a tin compound is added to obtain a rutile structure. There is a possibility that foreign substances other than rutile-type titanium oxide are produced.

反応温度に関しては、Ti濃度とpHが上記の範囲であれば良く、特に制限は無いが、好ましくは−10〜100℃、さらに好ましくは20〜60℃が推奨される。反応温度に応じて反応完了時間が決定されるが、通常は0.5〜10時間で実施する。   Regarding the reaction temperature, the Ti concentration and pH may be in the above ranges, and there is no particular limitation, but preferably −10 to 100 ° C., more preferably 20 to 60 ° C. is recommended. Although the reaction completion time is determined depending on the reaction temperature, it is usually carried out in 0.5 to 10 hours.

上記の反応により生成したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子中に含まれるスズ化合物量として、Sn/Tiモル比=0.001〜0.5であることが好ましい。スズ量を上記範囲より少なくしていくとルチル型酸化チタン超微粒子の粒子径が大きくなり、分散性が悪くなる可能性がある。また、上記範囲より多くしていくと、より効率よく結晶成長及び凝集を制御し、粒子径の小さな超微粒子が得られるが、ルチル型酸化チタン超微粒子に多量のスズ化合物が付着したものが得られ、結果として屈折率の低い超微粒子が得られる可能性がある。   The amount of tin compound contained in the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles produced by the above reaction is preferably Sn / Ti molar ratio = 0.001 to 0.5. If the amount of tin is made smaller than the above range, the particle diameter of the rutile titanium oxide ultrafine particles becomes large and the dispersibility may be deteriorated. Also, if the amount is larger than the above range, crystal growth and aggregation can be controlled more efficiently, and ultrafine particles with a small particle diameter can be obtained, but a rutin-type titanium oxide ultrafine particle with a large amount of tin compound attached can be obtained. As a result, ultrafine particles having a low refractive index may be obtained.

この方法により得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmである。   The minor axis and major axis of the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by this method have a minor axis and a major axis of 2 to 20 nm, and an average aggregated particle diameter of 10 to 100 nm.

本発明のスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が得られる反応機構(反応メカニズム)は現在十分に明らかではないが、これは表面がスズ化合物で修飾されていることを特徴としている。原料に用いたスズ化合物、あるいは溶液中で解離したスズイオン、あるいは加水分解等により溶液中で生成したスズ化合物が、酸化チタン表面に配位、吸着、化学結合等により付着したものと推測される。また、元々アナターゼ型ではなくルチル型酸化チタン生成条件でスズ化合物を修飾剤として添加したもので、長軸方向への結晶成長が阻止された結果生じたものと推測される。このことは超微粒子の結晶径が2〜20nmであるスズ修飾酸化チタン超微粒子を得るために必要な修飾スズ化合物量が酸化チタンを隙間無く被覆する量には程遠い、チタンに対するモル比が0.001〜0.5という少量であることからも窺える。   Although the reaction mechanism (reaction mechanism) by which the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles of the present invention are obtained is not sufficiently clear at present, this is characterized in that the surface is modified with a tin compound. It is presumed that the tin compound used as the raw material, the tin ion dissociated in the solution, or the tin compound generated in the solution by hydrolysis or the like adhered to the titanium oxide surface by coordination, adsorption, chemical bonding, or the like. In addition, it is presumed that the tin compound was originally added as a modifier under the conditions for producing rutile type titanium oxide instead of the anatase type, and this was caused as a result of the inhibition of crystal growth in the major axis direction. This indicates that the amount of the modified tin compound necessary for obtaining tin-modified titanium oxide ultrafine particles having a crystal diameter of 2 to 20 nm is far from the amount of titanium oxide coated without a gap, and the molar ratio to titanium is 0. It can be seen from the small amount of 001-0.5.

上記により得られた反応生成物は、そのままスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、ゾル液として用いてもよいし、所望の後処理を施してもよい。すなわち、エバポレーターによる減圧濃縮、限外ろ過などの公知の方法で精製、適当な濃度に濃縮することも可能である。遠心分離して白色沈殿物を得、水、その他所望の媒体に対して再分散させることも可能である。スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を水に分散させたゾル液は、メタノールなどのアルコール類、2−メトキシエタノールなどのセロソルブ類といった有機溶媒に溶媒置換して、有機溶媒分散スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液として用いることも可能である。   The reaction product obtained as described above may be used as tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles or sol liquid as it is, or may be subjected to a desired post-treatment. That is, it can be purified by a known method such as vacuum concentration using an evaporator or ultrafiltration, and concentrated to an appropriate concentration. Centrifugation can yield a white precipitate that can be redispersed in water or other desired media. The sol liquid in which tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles are dispersed in water is substituted with an organic solvent such as alcohols such as methanol and cellosolves such as 2-methoxyethanol, and organic solvent-dispersed tin-modified rutile-type titanium oxide It can also be used as an ultrafine particle sol solution.

本発明により得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmであることが好ましい。結晶径が2nmより小さいと、これらを含むコーティング液を用いてコート膜を作成した場合に耐擦傷性、硬度が不十分となり、また、本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、得られる媒体が白濁し、不透明となる可能性がある。   It is preferable that the minor axis and the major axis of the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by the present invention are 2 to 20 nm and the average aggregate particle diameter is 10 to 100 nm. When the crystal diameter is smaller than 2 nm, the scratch resistance and hardness are insufficient when a coating film is prepared using a coating solution containing these, and the originally obtained refractive index may not be obtained. If it is larger than 20 nm, light scattering may occur. When the average aggregate particle diameter is larger than 100 nm, the obtained medium may become cloudy and opaque.

次に、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)の調製方法について述べる。   Next, a method for preparing the coating layer (B) containing silicon oxide will be described.

該被覆層(B)、即ちケイ素酸化物を含む被覆層とは、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られ、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆層である。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
The coating layer (B), that is, the coating layer containing silicon oxide, is a two-layer coating type, in which the inner layer is obtained by the step (1) and the outer layer is obtained by the step (2). The weight ratio of the material coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7

本発明において、上記で合成したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子あるいはそのゾル液を光学材料、コーティング材料、樹脂組成物等に用いる場合、酸化チタンの光触媒性による周辺有機物の劣化を防止するため、耐光性を付与することが必要になる。この目的のためにケイ素酸化物を含む被覆層をルチル型酸化チタン超微粒子に設ける。なお、被覆とは超微粒子表面を完全に覆った形態、あるいは隙間が空いた形態両方を意味する。   In the present invention, when the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles synthesized above or a sol solution thereof is used for an optical material, a coating material, a resin composition, etc., in order to prevent deterioration of surrounding organic substances due to the photocatalytic property of titanium oxide, It is necessary to impart light resistance. For this purpose, a rutile titanium oxide ultrafine particle is provided with a coating layer containing silicon oxide. In addition, a coating means both the form which covered the ultrafine particle surface completely, or the form with which the clearance gap was vacant.

上記被覆に用いられるケイ素酸化物としては、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾル、ケイ酸ナトリウム、あるいはケイ酸カリウムなどのケイ酸塩を挙げることが出来る。ここでいうケイ素酸化物とは無定形の酸化物、結晶性の酸化物、あるいは水和した状態であってもよい。また、ケイ酸、ケイ酸オリゴマーあるいはそれらの塩であってもよく、それらが核微粒子表面に吸着、結合した状態であってもよい。   Examples of the silicon oxide used for the coating include silicates such as colloidal silica, silicate sol, sodium silicate, or potassium silicate. The silicon oxide here may be an amorphous oxide, a crystalline oxide, or a hydrated state. Further, it may be silicic acid, silicic acid oligomer, or a salt thereof, and may be in a state in which they are adsorbed and bound to the surface of the nuclear fine particles.

被覆層の形成方法としては、まず、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子のゾル液を調製する。上記で調製したゾル液を希釈あるいは濃縮し、固形分として0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜5重量%の範囲にすることが望ましい。分散液の固形分濃度が0.01重量%未満の場合は生産性が低く工業的に有効でなく、分散液の固形分濃度が20重量%を越えると得られる超微粒子が凝集体となる可能性がある。   As a method for forming the coating layer, first, a sol solution of tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles is prepared. It is desirable to dilute or concentrate the sol solution prepared above so that the solid content is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight. When the solid content concentration of the dispersion is less than 0.01% by weight, the productivity is low and not industrially effective, and when the solid content concentration of the dispersion exceeds 20% by weight, the resulting ultrafine particles may become aggregates. There is sex.

核微粒子(この場合、核(A)であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、をさす)を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて(核微粒子ゾル液がゲル化しない程度に)滴下することが望ましい。反応液中でのケイ素酸化物の滴下終了後の濃度は酸化ケイ素換算で0.01〜5wt%が好ましい。これより小さいと生産性が低く工業的に有効でなく、これより大きいと(ケイ素酸化物のみで)重合が進行しすぎてケイ素酸化物の不溶物が生成する可能性がある。   A solution in which silicon oxide is dissolved in water and / or an organic solvent is continuously or intermittently added to a reaction liquid containing nuclear fine particles (in this case, tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles which are nuclei (A)). Add to react on the surface of the core particle. It is desirable to drop over 0.1 to 100 hours (to the extent that the core fine particle sol solution does not gel). The concentration after the completion of dropping of the silicon oxide in the reaction solution is preferably 0.01 to 5 wt% in terms of silicon oxide. If it is smaller than this, the productivity is low and it is not industrially effective, and if it is larger than this, polymerization may proceed too much and an insoluble substance of silicon oxide may be formed.

[ 工程(1):核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程 ] [Step (1): A step of reacting a silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7.

まず、核微粒子即ち核(A)と、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物を、pH<7の条件下で反応させる。 First, the core fine particles, that is, the core (A) and the silicon oxide having a weight ratio with respect to the core (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 are reacted under the condition of pH <7.

ここで用いられるケイ素酸化物としては特に制限はないが、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾルが好ましい。用いる量としては、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10が好ましく、0.01〜0.5であることが好ましい。この範囲、即ち10より大きいと十分な屈折率が得られなくなる可能性がある。この範囲、即ち0.001より小さいと分散安定性が低くなる可能性がある。 Although there is no restriction | limiting in particular as a silicon oxide used here, Colloidal silica and silicate sol are preferable. The amount to be used, the weight ratio of the nucleus (A) is 0.001 to 10 is preferable in terms of SiO 2 is preferably 0.01 to 0.5. If it is in this range, that is, greater than 10, a sufficient refractive index may not be obtained. If it is less than this range, that is, 0.001, dispersion stability may be lowered.

反応液のpHは7より小さいことが好ましく、さらには2〜4が好ましい。pHが7以上だと核微粒子であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が、凝集、ゲル化を引き起こす可能性がある。pHは必要に応じて酸性化合物あるいは塩基性化合物を加えて調整してもよい。例えば酸性化合物としては塩酸、硫酸、硝酸などが、塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。   The pH of the reaction solution is preferably less than 7, and more preferably 2-4. If the pH is 7 or more, tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles, which are core fine particles, may cause aggregation and gelation. You may adjust pH by adding an acidic compound or a basic compound as needed. Examples of acidic compounds include hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and basic compounds include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

本工程では、核微粒子を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて核微粒子ゾル液がゲル化しない程度に滴下することが望ましい。これより長いと経済的に効率的でない。これより短いと反応が不十分となる可能性がある。   In this step, a solution in which silicon oxide is dissolved in water and / or an organic solvent is continuously or intermittently added to the reaction liquid containing the nuclear fine particles to react on the surface of the fine nuclear particles. It is desirable to drop the sol solution so that the core fine particle sol solution does not gel over 0.1 to 100 hours. Longer than this is not economically efficient. If it is shorter than this, the reaction may be insufficient.

反応温度は特に制限はないが、0〜200℃が好ましく、30〜100℃がより好ましい。この範囲、即ち200℃より大きいと超微粒子が凝集する可能性がある。この範囲、即ち0℃より小さいと反応が十分に進行しない可能性がある。   Although reaction temperature does not have a restriction | limiting in particular, 0-200 degreeC is preferable and 30-100 degreeC is more preferable. If it is in this range, that is, higher than 200 ° C., ultrafine particles may be aggregated. If it is less than this range, that is, 0 ° C., the reaction may not proceed sufficiently.

[ 工程(2):核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程 ] [Step (2): The silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 is reacted with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7. Process]

工程(1)で得られた被覆超微粒子あるいはゾル液を必要に応じて解こうした後、続いて、(1)で得られた被覆超微粒子と、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物を、pH≧7の条件下で反応させる。 The coated ultrafine particles or sol solution obtained in the step (1) is dissolved as necessary. Subsequently, the weight ratio of the coated ultrafine particles obtained in (1) to the nucleus (A) is calculated in terms of SiO 2 . The silicon oxide which becomes 0.001 to 10 is reacted under the condition of pH ≧ 7.

ここで用いられるケイ素酸化物としては特に制限はないが、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾルが好ましい。用いる量としては、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10が好ましく、0.1〜1であることが好ましい。この範囲、即ち10より大きいと十分な屈折率が得られなくなる可能性がある。この範囲、即ち0.001より小さいと十分な耐光性が得られなくなる可能性がある。 Although there is no restriction | limiting in particular as a silicon oxide used here, Colloidal silica and silicate sol are preferable. The amount to be used, the weight ratio of the nucleus (A) is 0.001 to 10 is preferable in terms of SiO 2 is preferably 0.1 to 1. If it is in this range, that is, greater than 10, a sufficient refractive index may not be obtained. If this range is smaller than 0.001, sufficient light resistance may not be obtained.

反応液のpHは7以上であることが好ましく、さらには8〜11が好ましい。適宜この範囲にpHを調節すればよい。pHが7より小さいと緻密な被覆層が形成できない可能性がある。pHは塩基性化合物を加えて適宜調整すればよい。該塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。   The pH of the reaction solution is preferably 7 or more, more preferably 8-11. What is necessary is just to adjust pH to this range suitably. If the pH is less than 7, a dense coating layer may not be formed. The pH may be adjusted appropriately by adding a basic compound. Examples of the basic compound include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

本工程では、核微粒子を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて添加することが望ましい。これより長いと経済的に効率的でない。これより短いと反応が不十分となる可能性がある。   In this step, a solution in which silicon oxide is dissolved in water and / or an organic solvent is continuously or intermittently added to the reaction liquid containing the nuclear fine particles to react on the surface of the fine nuclear particles. It is desirable to add over 0.1 to 100 hours. Longer than this is not economically efficient. If it is shorter than this, the reaction may be insufficient.

反応温度は特に制限はないが、0〜200℃が好ましく、80〜200℃がより好ましい。この範囲、即ち200℃より大きいと微粒子が凝集する可能性がある。この範囲、即ち0℃より小さいと反応が十分に進行しない可能性がある。   Although reaction temperature does not have a restriction | limiting in particular, 0-200 degreeC is preferable and 80-200 degreeC is more preferable. If it is in this range, that is, higher than 200 ° C., fine particles may aggregate. If it is less than this range, that is, 0 ° C., the reaction may not proceed sufficiently.

なお、該被覆層(B)、即ちケイ素酸化物を含む被覆層に含まれるその他の無機酸化物としては得られる微粒子の耐光性、分散性、保存安定性を損なうものでなければ特に制限はないが、具体的には、例えば、Al、Si、V、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、W等の酸化物が挙げられ、好ましくは、Al、Si、Zr、Sn、Sbの酸化物が挙げられる。   Other inorganic oxides contained in the coating layer (B), that is, the coating layer containing silicon oxide, are not particularly limited as long as they do not impair the light resistance, dispersibility, and storage stability of the resulting fine particles. However, specific examples include oxides such as Al, Si, V, Fe, Zn, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, and W, and preferably Al, Si, Zr, Sn, and Sb. The oxide of this is mentioned.

また、被覆層としては上記記載の二層のケイ素酸化物からなる被覆層のみが望ましいが、他の無機酸化物の被覆層を設けても良い。この場合、上記記載の二層のケイ素酸化物からなる被覆層の内側に設けることが望ましい。   Moreover, as the coating layer, only the coating layer made of the two-layered silicon oxide described above is desirable, but another inorganic oxide coating layer may be provided. In this case, it is desirable to provide inside the coating layer made of the two-layered silicon oxide described above.

本発明により得られた二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmであることが好ましい。結晶径が2nmより小さいと、本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、有機媒体が白濁し、不透明となる可能性がある。   The minor axis and major axis of the double-layered silicon oxide-coated tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained according to the present invention are preferably 2 to 20 nm and the average aggregated particle diameter is 10 to 100 nm. If the crystal diameter is smaller than 2 nm, the originally obtained refractive index may not be obtained. If it is larger than 20 nm, light scattering may occur. If the average aggregate particle diameter is larger than 100 nm, the organic medium may become cloudy and opaque.

上記手法によって得られる核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比はSiO換算で0.001〜20である。被覆層の量により、超微粒子自体の屈折率と耐光性を調節することが出来る。これにより所望する耐光性を付与出来、かつ屈折率が1.5〜2.8で調節可能である。 The weight ratio of the silicon oxide coating layer to the core particles obtained by the above method is 0.001 to 20 in terms of SiO 2. The refractive index and light resistance of the ultrafine particles themselves can be adjusted by the amount of the coating layer. Thereby, the desired light resistance can be imparted and the refractive index can be adjusted to 1.5 to 2.8.

上記により得られた反応生成物は、そのまま二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液として用いてもよいし、所望の後処理を施してもよい。すなわち、エバポレーターによる減圧濃縮、限外ろ過などの公知の方法で精製、適当な濃度に濃縮することも可能である。遠心分離して白色沈殿物を得、水、その他所望の媒体に対して再分散させることも可能である。特に限外ろ過を行うことによって、微粒子周りの電気二重層を遮蔽して微粒子の凝集を引き起こす原因となるイオン分を取り除くことが出来るため、分散安定性が向上する。二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を分散させた水ゾル液は、メタノールなどのアルコール類、2−メトキシエタノールなどのセロソルブ類といった有機溶媒に溶媒置換して、有機溶媒に分散したゾル液として用いることも可能である。   The reaction product obtained as described above may be used as it is as a two-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle sol solution, or may be subjected to a desired post-treatment. That is, it can be purified by a known method such as vacuum concentration using an evaporator or ultrafiltration, and concentrated to an appropriate concentration. Centrifugation can yield a white precipitate that can be redispersed in water or other desired media. In particular, by performing ultrafiltration, it is possible to remove the ion component that causes the aggregation of the fine particles by shielding the electric double layer around the fine particles, so that the dispersion stability is improved. The aqueous sol solution in which the two-layer silicon oxide coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles are dispersed is replaced with an organic solvent such as alcohols such as methanol and cellosolves such as 2-methoxyethanol, and dispersed in the organic solvent. It is also possible to use it as a sol solution.

酸化チタン超微粒子は通常中性域に等電位点を持ち、従来の製法では酸性領域で安定なゾルである。そのため従来の手法で製造した酸化チタン超微粒子ゾル液は中性〜塩基性では凝集、ゲル化を引き起こし、使用範囲が限定されるという問題があった。また有機溶剤に置換しようとすると凝集、ゲル化を引き起こし、安定性を損なうという問題があった。さらには分散媒が水の場合でも10重量%以上に濃縮しようとするとゲル化を引き起こし、高濃度に分散したゾル液を得るのは困難であり、生産性が低いといった問題があった。本発明に係るケイ素酸化物をpH<7の範囲で反応させることによって、広範囲pH、特に14>pH>3の条件において、凝集、ゲル化を生じず、分散性、保存安定性に優れた薄層のケイ素酸化物で被覆された酸化チタン超微粒子ゾル液が得られ、かつpH≧7の範囲で反応させることによって緻密で厚いケイ素酸化物被覆層を設けることができる。   Titanium oxide ultrafine particles usually have an equipotential point in the neutral region and are stable sols in the acidic region in the conventional production method. For this reason, the titanium oxide ultrafine particle sol solution produced by the conventional method has a problem that the neutral to basic flocculation causes aggregation and gelation, and the range of use is limited. Moreover, when it tried to substitute to an organic solvent, there existed a problem of causing aggregation and gelatinization and impairing stability. Furthermore, even when the dispersion medium is water, if it is concentrated to 10% by weight or more, gelation is caused, and it is difficult to obtain a sol solution dispersed at a high concentration, resulting in low productivity. By reacting the silicon oxide according to the present invention in the range of pH <7, there is no aggregation or gelation in a wide range of pH, particularly 14> pH> 3, and it is a thin film excellent in dispersibility and storage stability. A titanium oxide ultrafine particle sol solution coated with a silicon oxide layer can be obtained, and a dense and thick silicon oxide coating layer can be provided by reacting in a range of pH ≧ 7.

通常酸性領域において安定な酸化チタン超微粒子ゾル液はその表面がプラスに帯電している。そこに上記条件において反応させることによって反対符号の電荷を持ち、かつ核微粒子よりもサイズの小さな超微粒子を選択することによって核微粒子表面でヘテロ凝集を引き起こし、より効果的に一様に薄層のケイ素酸化物被膜が形成され、これにより、核微粒子表面にSiOの特性が付与され、本発明に係る酸化チタン超微粒子ゾルはpH=3〜14という広範囲のpH領域において安定となると考えられる。pH≧7の塩基性条件下で緻密で厚いケイ素酸化物層に成長させることによって高分散性を保ちながら耐光性、耐候性を有する超微粒子が得られる。すなわち、pH<7で形成される被覆内層及びpH≧7で形成される被覆外層の二層構造を持つ透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた酸化チタン超微粒子、ゾル液である。 In general, the surface of a titanium oxide ultrafine particle sol that is stable in an acidic region is positively charged. By reacting there under the above conditions, by selecting ultrafine particles having the opposite sign charge and smaller in size than the nuclear fine particles, heteroaggregation is caused on the surface of the nuclear fine particles, and the thin layer is more effectively and uniformly formed. It is considered that a silicon oxide film is formed, thereby imparting SiO 2 characteristics to the surface of the core fine particle, and the titanium oxide ultrafine particle sol according to the present invention is stable in a wide pH range of pH = 3-14. By growing a dense and thick silicon oxide layer under basic conditions of pH ≧ 7, ultrafine particles having light resistance and weather resistance can be obtained while maintaining high dispersibility. That is, ultrafine titanium oxide particles having a two-layer structure of a coating inner layer formed at pH <7 and a coating outer layer formed at pH ≧ 7 and excellent in transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance, etc. A sol solution.

前記ケイ素酸化物被覆によりゾル液の濃度は固形分換算で20重量%以上、さらには35重量%以上の高濃度にした場合でも広範囲のpHで安定に存在し、有機媒体に置換した際でも高濃度に安定に存在する。   With the silicon oxide coating, the concentration of the sol solution is stable over a wide range of pH even when the concentration is as high as 20% by weight or more, further 35% by weight or more in terms of solid content, and even when replaced with an organic medium. Stable in concentration.

本発明により得られた被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子をカルボン酸、アミン、有機ケイ素酸化物、あるいは有機ポリマーなどで修飾することにより、表面修飾された二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液として用いることも可能である。これにより有機媒体等への分散性、相溶性が向上する。   By modifying the coated inorganic oxide ultrafine particles obtained by the present invention, that is, the bilayer silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles with carboxylic acid, amine, organic silicon oxide, or organic polymer, It can also be used as a surface-modified double-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle sol solution. Thereby, the dispersibility and compatibility with an organic medium etc. improve.

表面処理に用いられるカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、酒石酸、グリコール酸などが好適に用いられる。   As the carboxylic acid used for the surface treatment, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, tartaric acid, glycolic acid and the like are preferably used.

また、表面処理に用いられるアミンとしては、プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミンなどが好適に用いられる。これらで表面処理を行うには、例えばこれらの水あるいはアルコールなどの溶液に超微粒子あるいはゾル液を混合し、必要に応じて触媒を加えた後、所定時間常温で放置するか、加熱処理を行うとよい。   Further, as the amine used for the surface treatment, propylamine, diisopropylamine, butylamine and the like are preferably used. In order to perform surface treatment with these, for example, ultrafine particles or a sol solution is mixed in a solution such as water or alcohol, and after adding a catalyst as necessary, it is left at room temperature for a predetermined time or is subjected to heat treatment. Good.

有機ケイ素酸化物表面処理は、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシランなどが好適に用いられる。処理方法としては有機ケイ素酸化物を含む溶剤にゾル液を混合し、必要に応じて触媒を加えた後、一定時間室温から60℃の範囲で加熱した後に限外ろ過、遠心分離などの方法で混合液中の未反応分を除去する等の方法で行われる。   For the organosilicon oxide surface treatment, tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, or the like is preferably used. As a treatment method, a sol solution is mixed with a solvent containing an organosilicon oxide, a catalyst is added if necessary, and the mixture is heated for a predetermined time in a range of room temperature to 60 ° C. and then subjected to ultrafiltration, centrifugation, or the like. It is performed by a method such as removing unreacted components in the mixed solution.

また有機ポリマーとしてはアミノ基、カルボン酸基など微粒子表面と反応、吸着等相互作用を有することが可能な官能基を有するポリマーが望ましい。ポリスチレンをアミノ化、クロロメチル化、スルホン化した、さらにはそれらの誘導体であるスチロール系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等のアクリル系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。表面処理方法は上記記載の方法で行えばよい。用いられる表面処理剤の量は、用いる有機溶剤、有機媒体等への分散性を考慮して適宜設定される。   The organic polymer is preferably a polymer having a functional group capable of interacting with the surface of the fine particles such as amino group and carboxylic acid group, such as reaction and adsorption. Polystyrene aminated, chloromethylated, sulfonated, and their derivatives, styrene resins, polymethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polyacrylic acid, polyacrylamide and other acrylic resins, vinyl alcohol resins, epoxy Based resins and the like. The surface treatment method may be performed by the method described above. The amount of the surface treatment agent to be used is appropriately set in consideration of dispersibility in the organic solvent, organic medium and the like to be used.

この方法により結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmのケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が得られる。 結晶径が2nmより小さいと、これらを含む媒体等に用いた場合に本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、有機媒体が白濁し、不透明となる可能性がある。   By this method, silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a minor axis and a major axis of 2 to 20 nm and an average aggregated particle diameter of 10 to 100 nm are obtained. When the crystal diameter is smaller than 2 nm, there is a possibility that the refractive index originally obtained when used for a medium containing these may not be obtained. If it is larger than 20 nm, light scattering may occur. If the average aggregate particle diameter is larger than 100 nm, the organic medium may become cloudy and opaque.

また、本発明の被覆型無機酸化物超微粒子は、その製造工程により、通常は水に分散してなるゾルの形態を取るが、溶剤置換により、メタノール、エタノールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのセロソルブ類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類等の、有機溶剤に分散してなるゾル液とすることもできる。   The coated inorganic oxide ultrafine particles of the present invention are usually in the form of a sol dispersed in water depending on the production process, but by solvent substitution, alcohols such as methanol and ethanol, methyl cellosolve, ethyl Organic solvents such as cellosolves such as cellosolve, esters such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, halogen hydrocarbons such as chloroform, hydrocarbons such as toluene and heptane, etc. It is also possible to make a sol solution dispersed in the sol.

また、上記のような有機溶剤ではなく、樹脂モノマーなどの有機媒体に直接分散させてもかまわない。これにより微粒子分散有機媒体を直接硬化させることが可能となり、製造法の簡略化が可能となる。エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等のモノマーなどが挙げられる。   Further, instead of the organic solvent as described above, it may be directly dispersed in an organic medium such as a resin monomer. As a result, the fine particle-dispersed organic medium can be directly cured, and the manufacturing method can be simplified. Examples thereof include monomers such as epoxy resin, acrylic resin, and silicon resin.

上記方法によって得られた二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の屈折率は、1.5〜2.8、特に2.0〜2.8のものが得られ、各用途に合わせて適宜設定される。   The refractive index of the bilayer silicon oxide-coated tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by the above method is 1.5 to 2.8, particularly 2.0 to 2.8. It is set as appropriate.

従って、本発明に係る被覆型無機酸化物超微粒子、すなわち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子は高屈折率であり、透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れているため、当該超微粒子を用いて形成した有機媒体等は高屈折率、透明性、耐光性、耐候性、耐熱性、成形加工性等を併せ持ち、任意に屈折率を調節できるものであり、光学部材に好適に用いられる。具体的には、例えば光学レンズ(メガネレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料等の高屈折光学部材の材料等だけでなくプラスチック劣化防止添加剤、化粧品添加剤、自動車用窓ガラス、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、光学フィルター等における反射防止材、誘電材、拡散板などといった光学部材、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、プラスチック材料、コーティング材料などといった製品分野が挙げられる。   Therefore, the coated inorganic oxide ultrafine particles according to the present invention, that is, the double-layered silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles have a high refractive index, transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, and weather resistance. The organic medium formed using the ultrafine particles has high refractive index, transparency, light resistance, weather resistance, heat resistance, molding processability, etc., and can adjust the refractive index arbitrarily. It is suitable for an optical member. Specifically, for example, optical lenses (glass lenses, pickup lenses in information recording devices such as CDs and DVDs, lenses for photographing devices such as digital cameras, etc.), optical prisms, optical waveguides, optical fibers, thin film molded products, optical adhesives Anti-reflection in plastics, anti-degradation additive, cosmetic additive, automotive window glass, plasma display, liquid crystal display, EL display, optical filter, etc. Product fields such as optical members such as materials, dielectric materials and diffusion plates, metal materials, ceramic materials, glass materials, plastic materials, coating materials, and the like.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.

(スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、ゾル液の調製)
[製造例1]
四塩化スズ五水和物0.27gを100mlナス型フラスコに仕込み、イオン交換水50mlに溶解し、酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti 15重量%含有)5mlを加えた。溶液のpHは−0.1であった。(仕込みTi濃度=0.45、Sn/Ti=0.03) マグネチックスターラーで攪拌し、50℃で1時間加熱したところ、白色の沈殿を得た。遠心分離を行い、白色沈殿を回収、イオン交換水に再分散させた。限外ろ過を行い、固形分2重量%のゾル液を得た。この固形分の粉末X線回折測定、電子顕微鏡観察を行った。120℃で2時間熱風乾燥を行った後に粉末X線回折測定を行ったところ、酸化チタンルチル型であった。結晶径は回折ピークの半値幅からDebye−Sherrerの式を用いて計算した。その結果、結晶径が平均それぞれ短軸5nm、長軸8nmであった。電子顕微鏡観察は透過型電子顕微鏡を用い、メッシュに希薄ゾル液を滴下したものを倍率20万倍、200万倍で観察した。その結果、平均凝集粒子径が23nmのルチル型酸化チタンであった。誘導結合プラズマ法分析によるSn/Tiの元素モル比は0.02であった。
(Preparation of tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles and sol solution)
[Production Example 1]
Tin tetrachloride pentahydrate 0.27 g was charged into a 100 ml eggplant type flask, dissolved in 50 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of a hydrochloric acid aqueous solution of titanium oxide chloride (containing 15 wt% Ti) was added. The pH of the solution was -0.1. (Feed Ti concentration = 0.45, Sn / Ti = 0.03) When stirred with a magnetic stirrer and heated at 50 ° C. for 1 hour, a white precipitate was obtained. Centrifugation was performed, and the white precipitate was collected and redispersed in ion-exchanged water. Ultrafiltration was performed to obtain a sol solution having a solid content of 2% by weight. This solid was subjected to powder X-ray diffraction measurement and electron microscope observation. When powder X-ray diffraction measurement was performed after hot-air drying at 120 ° C. for 2 hours, it was a titanium oxide rutile type. The crystal diameter was calculated from the half-value width of the diffraction peak using the Debye-Scherrer equation. As a result, the average crystal diameter was 5 nm for the minor axis and 8 nm for the major axis, respectively. The observation with an electron microscope was performed using a transmission electron microscope, and a solution obtained by dropping a diluted sol solution onto a mesh was observed at a magnification of 200,000 times and 2 million times. As a result, it was a rutile type titanium oxide having an average aggregated particle size of 23 nm. The elemental molar ratio of Sn / Ti by inductively coupled plasma analysis was 0.02.

[製造例2]
製造例1で四塩化スズ五水和物を0.9g用いた以外は実施例1と同様に実施した。(仕込みTi濃度=0.45、Sn/Ti=0.1) 得られたゾル液の固形分を製造例1と同様に分析したところ、結晶径が平均それぞれ短軸5nm、長軸8nmで、平均凝集粒子径が20nmのルチル型酸化チタンであった。Sn/Tiの元素モル比は0.06であった。
[Production Example 2]
The same operation as in Example 1 was carried out except that 0.9 g of tin tetrachloride pentahydrate was used in Production Example 1. (Feed Ti concentration = 0.45, Sn / Ti = 0.1) When the solid content of the obtained sol solution was analyzed in the same manner as in Production Example 1, the average crystal diameter was 5 nm for the minor axis and 8 nm for the major axis, respectively. It was a rutile type titanium oxide having an average aggregated particle size of 20 nm. The element molar ratio of Sn / Ti was 0.06.

(二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製) (Preparation of bilayer silicon oxide-coated tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle sol solution)

このスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液2500gをpH<7に調整した後、80℃に加熱した。2重量%のケイ素酸化物水溶液125gを1時間かけて滴下し、さらに30分加熱した。室温にまで冷却した後、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液を加えて塩基性ゾル液にした。80℃に昇温し、2重量%ケイ素酸化物水溶液625gを2時間かけて滴下しさらに4時間加熱した。限外ろ過を行い精製し、2重量%ゾル液を得た。120℃で2時間熱風乾燥を行った後に誘導結合プラズマ法による元素分析を行ったところ、酸化物換算で酸化ケイ素/スズ修飾酸化チタン重量比=0.11/1であった。ロータリーエバポレーターによりメタノールへ溶媒を置換し濃縮し、30重量%メタノール分散ゾル液とした。   After 2500 g of this tin-modified rutile type titanium oxide ultrafine particle sol solution was adjusted to pH <7, it was heated to 80 ° C. 125 g of a 2% by weight aqueous silicon oxide solution was added dropwise over 1 hour, and the mixture was further heated for 30 minutes. After cooling to room temperature, a 1 mol / l sodium hydroxide aqueous solution was added to form a basic sol solution. The temperature was raised to 80 ° C., and 625 g of a 2 wt% aqueous silicon oxide solution was added dropwise over 2 hours, and further heated for 4 hours. The mixture was purified by ultrafiltration to obtain a 2 wt% sol solution. When elemental analysis was performed by inductively coupled plasma method after hot-air drying at 120 ° C. for 2 hours, the weight ratio of silicon oxide / tin-modified titanium oxide was 0.11 / 1 in terms of oxide. The solvent was replaced with methanol by a rotary evaporator and concentrated to obtain a 30 wt% methanol-dispersed sol.

製造例2で調製したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液を用いた以外は実施例1と同様にして2重量%ゾル液、及び溶媒置換、濃縮を行い30重量%メタノール分散ゾル液を調製した。   A 2 wt% sol solution and a solvent-dispersed and concentrated solution were prepared in the same manner as in Example 1 except that the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle sol solution prepared in Production Example 2 was used to prepare a 30 wt% methanol-dispersed sol solution. did.

[比較例1]
イオン交換水2Lに酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti含有率15重量%)20mlを加え、60℃で6時間加熱した。室温まで冷却した後、限外ろ過により濃縮、脱イオン処理を行い、固形分2重量%ゾル液とした。得られたゾル液の固形分を製造例1と同様に分析したところ、結晶径が短軸、長軸共に平均5nmのアナターゼ型酸化チタンであった。
[Comparative Example 1]
To 2 L of ion-exchanged water, 20 ml of a hydrochloric acid aqueous solution of titanium oxide chloride (Ti content: 15% by weight) was added and heated at 60 ° C. for 6 hours. After cooling to room temperature, it was concentrated and deionized by ultrafiltration to obtain a sol solution having a solid content of 2% by weight. When the solid content of the obtained sol solution was analyzed in the same manner as in Production Example 1, it was anatase-type titanium oxide having an average of 5 nm on both the minor axis and the major axis.

(ジルコニウム酸化物被覆アナターゼ型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製)
[比較例2]
イオン交換水2Lに酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti含有率15重量%)20mlを加え、60℃で6時間加熱した。酸化塩化ジルコニウム八水和物32gを溶解した水溶液50gを滴下し、90℃に昇温し、1時間加熱した。室温まで冷却した後、限外ろ過を行った。室温まで冷却した後、限外ろ過により濃縮、脱イオン処理を行い、2重量%ゾル液とした。得られたゾル液の固形分を実施例1と同様に分析したところ、結晶径が短軸、長軸共に平均5nmのアナターゼ型酸化チタンであった。ジルコニウム酸化物被覆アナターゼ型酸化チタン超微粒子の組成は酸化物換算で酸化ジルコニウム/酸化チタン重量比=0.85/1であった。
(Preparation of zirconium oxide-coated anatase-type titanium oxide ultrafine particle sol solution)
[Comparative Example 2]
To 2 L of ion-exchanged water, 20 ml of a hydrochloric acid aqueous solution of titanium oxide chloride (Ti content: 15% by weight) was added and heated at 60 ° C. for 6 hours. 50 g of an aqueous solution in which 32 g of zirconium oxide chloride octahydrate was dissolved was dropped, heated to 90 ° C., and heated for 1 hour. After cooling to room temperature, ultrafiltration was performed. After cooling to room temperature, it was concentrated and deionized by ultrafiltration to give a 2 wt% sol solution. When the solid content of the obtained sol solution was analyzed in the same manner as in Example 1, it was anatase-type titanium oxide having an average of 5 nm on both the minor axis and the major axis. The composition of the zirconium oxide-coated anatase-type titanium oxide ultrafine particles was zirconium oxide / titanium oxide weight ratio = 0.85 / 1 in terms of oxide.

上記方法により調整したゾル液について、以下に示すように耐光性、屈折率、分散安定性、保存安定性について評価を行った。その結果を表1に示す。   The sol solution prepared by the above method was evaluated for light resistance, refractive index, dispersion stability, and storage stability as shown below. The results are shown in Table 1.

(a)耐光性
色素としてアリザリンレッドスルホン酸ナトリウム(以下AR)を用いた。石英セルに限外ろ過をしたゾル液を固形分6mg相当分取り出し、2×10-4mol/lのAR水溶液を3g加えて攪拌した。混合した後、遮光下で攪拌し、吸収ピークが変化しなくなった時点で吸着平衡に達したとしてキセノンランプを用いて照射した。照射光出口にHOフィルターを用いて赤外光をカットした。出口から10cmの位置にセルを配置し攪拌した。この位置での照度は120〜130mW/cmとし、通常太陽光の約2.5倍とした。10分ごとに吸収スペクトルを測定し、横軸を時間、縦軸を色素残存率(A/A)(照射前の最大吸収強度(A)に対する各時間における吸収強度(A)の比)としてグラフを作成し、各ゾル液で比較を行った。吸収スペクトルの測定は分光光度計UV−2200(島津製作所製)を用いた。その結果を図1に示す。
(A) Light resistance Sodium alizarin red sulfonate (hereinafter referred to as AR) was used as a dye. A sol solution ultrafiltered in a quartz cell was taken out in an amount equivalent to 6 mg of solid content, and 3 g of an AR aqueous solution of 2 × 10 −4 mol / l was added and stirred. After mixing, the mixture was stirred in the dark and irradiated with a xenon lamp, assuming that the adsorption equilibrium was reached when the absorption peak ceased to change. Infrared light was cut using an H 2 O filter at the irradiation light exit. A cell was placed at a position 10 cm from the outlet and stirred. The illuminance at this position was 120 to 130 mW / cm 2 and about 2.5 times that of normal sunlight. Absorption spectrum is measured every 10 minutes, the horizontal axis is time, the vertical axis is the dye residual ratio (A / A 0 ) (the ratio of the absorption intensity (A) at each time to the maximum absorption intensity (A 0 ) before irradiation) As a result, a graph was prepared and compared with each sol solution. The absorption spectrum was measured using a spectrophotometer UV-2200 (manufactured by Shimadzu Corporation). The result is shown in FIG.

(b)屈折率
(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン15gに0.001規定塩酸3.5gを2時間かけて滴下し、3時間攪拌した。エチルセロソルブを30g加え、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン部分加水分解物の溶液とした。次に、ケイ素酸化物被覆処理を行った各メタノールゾル液(実施例1,2、比較例2)(全固形濃度20重量%に調整したもの)9.3gに前述の(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン部分加水分解物溶液5.3gを添加、さらに硬化剤としてアルミニウムアセチルアセトナート50mg、界面活性剤(日本ユニカー(株)製:L7604)10mgを添加し、攪拌しコーティング液を作成した。次に、石英基板上に当該コーティング液をスピンコート法により膜厚約700Åに塗布し、120℃で2時間熱風乾燥した塗布膜を、自動波長走査型エリプソメーターM−150(日本分光(株)製)を用いて屈折率を測定した。
(B) Refractive index To 15 g of (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, 3.5 g of 0.001 N hydrochloric acid was added dropwise over 2 hours and stirred for 3 hours. 30 g of ethyl cellosolve was added to prepare a solution of a partial hydrolyzate of (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane. Next, 9.3 g of each methanol sol solution (Examples 1 and 2 and Comparative Example 2) subjected to silicon oxide coating treatment (adjusted to a total solid concentration of 20% by weight) was added to the aforementioned (3-glycidoxy Propyl) Trimethoxysilane partial hydrolyzate solution 5.3 g was added, and further 50 mg of aluminum acetylacetonate and 10 mg of surfactant (manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd .: L7604) were added as a curing agent and stirred to create a coating solution did. Next, the coating solution was applied on a quartz substrate by spin coating to a film thickness of about 700 mm, and dried with hot air at 120 ° C. for 2 hours to produce an automatic wavelength scanning ellipsometer M-150 (JASCO Corporation) Was used to measure the refractive index.

また、ケイ素酸化物被覆処理を行った各ゾル液(実施例1,2、比較例2)にゾル液中に含まれる固形分と同量のポリビニルピロリドンを加え、石英基板上にスピンコート法により膜厚約700Åに塗布し、120℃で(2時間熱風)乾燥した塗布膜を、すみやかに前記エリプソメーターを用いて屈折率を測定した。含有される固形分の体積分率から固形分の屈折率を評価した。その結果を表1に示す。   Further, polyvinyl pyrrolidone in the same amount as the solid content contained in the sol solution is added to each sol solution (Examples 1 and 2 and Comparative Example 2) subjected to the silicon oxide coating treatment, and spin coating is performed on the quartz substrate. The refractive index of the coating film applied to a film thickness of about 700 mm and dried at 120 ° C. (hot air for 2 hours) was measured immediately using the ellipsometer. The refractive index of the solid content was evaluated from the volume fraction of the contained solid content. The results are shown in Table 1.

Figure 2007197278
*微粒子ナシでの塗膜屈折率:1.47
Figure 2007197278
* Coating film refractive index with fine particle pear: 1.47

(c)分散性、保存安定性
得られた水に分散したゾル液に塩酸水溶液あるいは水酸化ナトリウム水溶液を加えて以下の表2に記載の各pHに調整し、分散安定性を以下の指標で評価した。
○… 変化しない
×… ゲル化、凝集し沈殿を生成した
(C) Dispersibility, storage stability The aqueous solution of sol dispersed in water is added with an aqueous hydrochloric acid solution or an aqueous sodium hydroxide solution to adjust the pH to the values shown in Table 2 below. evaluated.
○… No change ×… Gelation, aggregation and precipitation

また、各ゾル液の溶媒及び固形分濃度を調製して得られた30重量%メタノールゾル液を室温で半年保存した際の変化を以下の指標で評価した。その結果を表2に示す。
○… 変化しない
△… 増粘した
×… ゲル化した(あるいは溶媒置換、濃縮中にゲル化)
Moreover, the change when the 30 wt% methanol sol solution obtained by adjusting the solvent and solid content concentration of each sol solution was stored at room temperature for half a year was evaluated by the following indices. The results are shown in Table 2.
○… No change △… Thickened ×… Gelled (or gelled during solvent replacement or concentration)

Figure 2007197278
Figure 2007197278

上記結果からわかるように、二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を用いることにより、アナターゼ型酸化チタンを核微粒子に用いた場合では得られない高屈折率を有し、かつ微粒子光触媒性が効果的に抑制され、広範囲のpH領域で分散安定性、保存安定性に優れた無機酸化物超微粒子が得られていることが分かる。   As can be seen from the above results, the use of the bilayer silicon oxide-coated tin-modified rutile type titanium oxide ultrafine particles has a high refractive index that cannot be obtained when anatase type titanium oxide is used as the core fine particles, and the fine particles It can be seen that the photocatalytic property is effectively suppressed and ultrafine inorganic oxide particles having excellent dispersion stability and storage stability in a wide pH range are obtained.

本発明により得られた被覆型無機酸化物超微粒子、すなわち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、もしくはそのゾル液は、光学レンズ(メガネレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料等の高屈折光学部材の材料等だけでなくプラスチック劣化防止添加剤、化粧品添加剤、自動車用窓ガラス、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、光学フィルター等における反射防止材、誘電材、拡散板などといった光学部材、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、プラスチック材料、コーティング材料などの用途に有用な透明性、分散性、耐光性、耐候性等に優れた高屈折率の部材を提供出来るという有用性がある。   The coated inorganic oxide ultrafine particles obtained by the present invention, that is, the double-layered silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles, or the sol solution thereof is an optical lens (glass lens, CD, DVD or other information recording device) In addition to materials for high refractive optical members such as optical lenses, optical waveguides, thin film moldings, optical adhesives, and sealing materials for optical semiconductors, etc. Plastic deterioration prevention additive, cosmetic additive, automotive window glass, plasma display, liquid crystal display, EL display, optical member such as anti-reflective material in dielectric filter, diffusion plate, metal material, ceramic material, glass material , Transparency useful for applications such as plastic materials, coating materials, Dispersibility, light resistance, have utility that can provide a member having a high refractive index which is excellent in weather resistance.

実施例等における色素残存率(A/A)の時間変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the pigment | dye residual ratio (A / A0 ) in an Example etc.

Claims (4)

屈折率が1.5〜2.8であるルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核(A)とし、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)から構成される無機酸化物被覆層を有する被覆型無機酸化物超微粒子であって、
前記核(A)のルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子中のルチル型酸化チタン超微粒子が、
チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られ、Sn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、
前記(B)のケイ素酸化物を含む被覆層が、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られる被覆層を有し、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆型無機酸化物超微粒子。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
Inorganic oxidation composed of a coating layer (B) containing silicon oxide with an inorganic oxide ultrafine particle containing titanium oxide having a rutile crystal structure having a refractive index of 1.5 to 2.8 as a nucleus (A) A coated inorganic oxide ultrafine particle having a material coating layer,
The rutile type titanium oxide ultrafine particles in the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having the rutile type crystal structure of the nucleus (A),
In the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l is reacted in a pH range of −1 to 3. Obtained tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a Sn / Ti composition molar ratio of 0.001 to 0.5,
The coating layer containing silicon oxide (B) is of a two-layer coating type, the inner layer has a coating layer obtained by the step (1), and the outer layer is obtained by the step (2), Coated inorganic oxide ultrafine particles, wherein the weight ratio of the oxide coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7
前記の被覆型無機酸化物超微粒子の結晶径の短軸、長軸が2〜20nmである請求項1記載の被覆型無機酸化物超微粒子。   The coated inorganic oxide ultrafine particles according to claim 1, wherein the minor axis and the major axis of the coated inorganic oxide ultrafine particles are 2 to 20 nm. 請求項1または2に記載の被覆型無機酸化物超微粒子からなる超微粒子凝集体の平均凝集粒子径が、10〜100nmである被覆型無機酸化物超微粒子。   Coated inorganic oxide ultrafine particles having an average aggregate particle diameter of 10 to 100 nm of the ultrafine particle aggregate comprising the coated inorganic oxide ultrafine particles according to claim 1 or 2. 請求項1〜3の何れかに記載の被覆型無機酸化物超微粒子が、水あるいは有機溶剤に分散してなるゾル。   A sol obtained by dispersing the coated inorganic oxide ultrafine particles according to claim 1 in water or an organic solvent.
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