JP2008525611A - 機能性有機粒子、およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(機能性有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃に温度を高めて、分散剤溶液を用意した。
前記製造された機能性有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度に合わせることによって、分散剤のシリカを機能性有機粒子の表面で除去した。
(機能性有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃に温度を高めて分散剤溶液を用意した。
前記製造された機能性有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度で合わせることによって、分散剤のシリカを機能性有機粒子の表面で除去した。
(機能性有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃に温度を高めて、分散剤溶液を用意した。
前記製造された機能性有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度で合わせることによって、分散剤のシリカを機能性有機粒子の表面で除去した。
機能性ナノ粒子安定化剤としてスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS:styrene−ethylene−butylene−styrene)3.5gと、機能性ナノ粒子としてカーボンナノチューブ10gを用いたのを除いては、実施例1と同一の方法で機能性有機粒子粉末を製造した。
(機能性有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃に温度を高めて、分散剤溶液を用意した。
前記製造された機能性有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度で合わせることによって、分散剤のシリカを機能性有機粒子の表面で除去した。
(機能性有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃に温度を高めて用意した。
前記製造された機能性有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度で合わせることによって、分散剤のシリカを機能性有機粒子の表面で除去した。
(機能性有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃に温度を高めて用意した。
前記製造された機能性有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度で合わせることによって、分散剤のシリカを機能性有機粒子の表面で除去した。
(有機粒子粉末製造)
内容積500mlの反応器に、分散剤としてコロイダルシリカ10gを蒸溜水400gに溶かして、反応温度の70℃で温度を高めて用意した。
前記製造された有機粒子は、懸濁液の状態として存在し、前記懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、水酸化ナトリウムの濃度を0.1Nの濃度で合わせることによって、分散剤のシリカを有機粒子の表面で除去した。
・平均粒径および粒径分布
マルチサイザ粒度測定器(multisizer coulter counter)を用いて、体積平均粒径を測定し、SEMを用いて、粒径の大きさおよび粒径分布を測定した。下記表1で粒径分布は粒径の標準偏差を意味する。
・機能性ナノ粒子の分布
TEMを用いて、機能性ナノ粒子の分布を測定した。
・電気伝導度
粉体抵抗測定装置を用いて、体積抵抗を測定することによって、機能性有機粒子の電気伝導度を測定した。
11 有機高分子マトリックス
12 機能性ナノ粒子
20 機能性有機粒子
23 機能性有機粒子の表面から中心方向に、粒子半径の50%になる地点
24 機能性有機粒子の表面から中心方向に、粒子半径の50%になる地点までの外郭領域
30 機能性有機粒子
33 外郭良識の範囲の中で機能性ナノ粒子の全体の数の70〜100%が含まれる領域
Claims (35)
- 有機高分子マトリックス、および前記有機高分子マトリックスに分散した機能性ナノ粒子を含む機能性有機粒子であって、前記機能性有機粒子の中心から粒径が増加する方向に前記機能性ナノ粒子の分布量が増加することを特徴とする機能性有機粒子。
- 前記機能性有機粒子は100nm〜1mmの粒径を有し、前記機能性ナノ粒子は10nm〜100μmの粒径を有し、前記機能性ナノ粒子の粒径が前記機能性有機粒子の粒径の1/4以下である請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性ナノ粒子の含量が機能性有機粒子の重量に対し、0.1〜50重量%であることを特徴とする請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性有機粒子の表面から中心方向に、機能性有機粒子の半径の50%になる地点までの外郭領域内に、機能性ナノ粒子の全体の数の70〜100%が含まれることを特徴とする請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性ナノ粒子数の70〜100%を含む領域の厚さが前記機能性有機粒子の表面から10nm以上であることを特徴とする請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性ナノ粒子は、有機高分子マトリックスより比重が大きいことを特徴とする請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性ナノ粒子は、伝導性ナノ粒子、カラーナノ粒子、または帯電制御剤ナノ粒子である請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記伝導性ナノ粒子は、
a)銅、銀、金、白金、インジウムスズ酸化物(ITO)、およびアンチモンスズ酸化物(ATO)からなる群から選択される1種以上の機能性金属、
b)カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレン、カーボンナノホーン、カーボンナノリング、およびカーボンナノワイヤからなる群から選択される1種以上のナノカーボン、または
c)これらの中から選択される2種以上を含む混合物、
からなる請求項7に記載の機能性有機粒子。 - 前記有機高分子マトリックスは、
i)スチレン、モノクロロスチレン、メチルスチレン、およびジメチルスチレンからなる群から選択される1種以上の芳香族ビニル系単量体、
ii)メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ドデシルアクリレート、および2−エチルヘキシルアクリレートからなる群から選択される1種以上のアクリレート系単量体、
iii)メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、および2−エチルヘキシルメタクリレートからなる群から選択される1種以上のメタクリレート系単量体、ならびに
iv)ブタジエン、およびイソプレンからなる群から選択される1種以上のジエン系単量体、
からなる群から選択される1種以上の単量体から重合された有機高分子マトリックスであることを特徴とする請求項1に記載の機能性有機粒子。 - 前記有機高分子マトリックスが、単量体に、ジビニルベンゼン、エチレンジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサメチレンジアクリレート、アリルメタクリレート、1,1,1−トリメチロールプロパントリアクリレート、トリアリルアミン、およびテトラアリルオキシエタンからなる群から選択される1種以上の架橋剤を付加して重合されたことを特徴とする請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性有機粒子は、機能性ナノ粒子安定化剤をさらに含む請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 前記機能性ナノ粒子安定化剤は、線状エステル系高分子、スチレン系高分子、およびアクリレート系高分子からなる群から選択される1種以上である請求項11に記載の機能性有機粒子。
- 懸濁重合ステップにおいて遠心力を加えて製造された機能性有機粒子である請求項1に記載の機能性有機粒子。
- 有機高分子マトリックス、および前記有機高分子マトリックスに分散した機能性ナノ粒子を含む機能性有機粒子の製造方法であって、
a)単量体、分子量調節剤、および機能性ナノ粒子を混合して単量体混合物を製造するステップ、
b)前記単量体混合物に重合開始剤を入れて反応させる第一次反応ステップ、および
c)前記第一次反応の生成物を分散剤溶液と混合して、前記機能性有機粒子の中心から粒径が増加する方向に、機能性ナノ粒子の分布量を増加させるのに必要な遠心力を加えながら反応させる第2次反応ステップ、
を含む機能性有機粒子の製造方法。 - 前記c)ステップの後に、
d)前記第2次反応の生成物に、前記第2次反応ステップで加えられる遠心力より弱い遠心力を加えながら反応させる第3次反応ステップ、
をさらに含む請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。 - 前記a)ステップの単量体が
i)スチレン、モノクロロスチレン、メチルスチレン、およびジメチルスチレンからなる群から選択される1種以上の芳香族ビニル系単量体、
ii)メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ドデシルアクリレート、および2−エチルヘキシルアクリレートからなる群から選択される1種以上のアクリレート系単量体、
iii)メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、および2−エチルヘキシルメタクリレートからなる群から選択される1種以上のメタクリレート系単量体、ならびに
iv)ブタジエン、およびイソプレンからなる群から選択される1種以上のジエン系単量体、
からなる群から選択される1種以上であることを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。 - 前記a)ステップにおいて、ジビニルベンゼン、エチレンジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサメチレンジアクリレート、アリルメタクリレート、1,1,1−トリメチロールプロパントリアクリレート、トリアリルアミン、およびテトラアリルオキシエタンからなる群から選択される1種以上の架橋剤をさらに添加して重合することを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記a)ステップの分子量調節剤は、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクティルメルカプタン、四塩化炭素および四臭化炭素からなる群から選択される1種以上である請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記a)ステップにおいて、機能性ナノ粒子安定化剤をさらに添加する請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記a)ステップの単量体混合物は、単量体100重量部に対し、分子量調節剤0.001〜8重量部、および機能性ナノ粒子0.1〜50重量部を混合して製造され、前記b)ステップの重合開始剤は、単量体100重量部に対し、0.01〜5重量部で用いられることを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記c)ステップの分散剤溶液は、
i)シリカ、不溶性カルシウム塩、および不溶性マグネシウム塩からなる群から選択される1種以上の無機分散剤、
ii)脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリール硫酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸塩からなる群から選択される1種以上のアニオン性界面活性剤、または
iii)ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフェノールエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリビニールアルコール、アルキルセルロース、ポリビニールピロリドンからなる群から選択される1種以上の非イオン性界面活性剤、
から選択される1種以上の分散剤を含むことを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。 - 前記c)ステップにおいて分散剤溶液の非活性溶媒は水であり、水100重量部に対し、分散剤を0.1〜50重量部で含むことを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記c)ステップにおいて前記第一次反応の生成物と分散剤溶液との重量比が1:95〜50:50であることを特徴とする請求項22に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記c)ステップに加えられる遠心力は50〜5000Gであることを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記d)ステップに加えられる遠心力は1〜1000Gであることを特徴とする請求項15に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記b)ステップにおいては30〜95℃で1〜30分間攪拌し、c)ステップにおいては30〜95℃で50〜5000Gの遠心力を加えて5〜60分間攪拌する請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- d)ステップにおいては30〜95℃で1G〜1000Gの遠心力を加えて5〜30時間の間攪拌する請求項15に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記機能性有機粒子が100nm〜1mmの粒径を有し、前記機能性ナノ粒子は10nm〜100μmの粒径を有し、前記機能性ナノ粒子の粒径が前記機能性有機粒子の粒径の1/4以下であることを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記機能性有機粒子内において、機能性ナノ粒子が前記機能性有機粒子の全体重量に対し、0.1〜50重量%の量で用いられることを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記機能性ナノ粒子は、有機高分子マトリックスより比重が大きいことを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記機能性ナノ粒子は、伝導性ナノ粒子、カラーナノ粒子、または帯電制御剤ナノ粒子である請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記c)ステップの後に、分散剤、反応凝集物、および反応副産物を除去するステップをさらに実施することを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記d)ステップの後に、分散剤、反応凝集物、および反応副産物を除去するステップをさらに実施することを特徴とする請求項15に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記c)ステップの後に、フィルタリングによる水分除去と乾燥のステップをさらに実施することを特徴とする請求項14に記載の機能性有機粒子の製造方法。
- 前記d)ステップの後に、フィルタリングによる水分除去と乾燥のステップをさらに実施することを特徴とする請求項15に記載の機能性有機粒子の製造方法。
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