JP2008533212A - 被覆微粒子およびその製造方法、ならびに、導電性微粒子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機材料または有機無機複合材料からなるコア微粒子の表面に、開環および/または重縮合反応により形成された重合体被覆層を有する被覆微粒子、および当該被覆微粒子の製造方法であって、上記コア粒子を分散させた水系媒体中、界面活性剤の存在下で、上記重合体被覆層を開環および/または重縮合反応により形成する被覆微粒子の製造方法。
【選択図】 図4
Description
水混和度=[水(g)/初期縮合化合物(g)]×100
水に対する溶解率 (%) =100−(A/21)×100
(ただし、上記式中Aは、読み取った試料化合物の液量(mL)を表す。)
R1‐(CH2‐CH2‐O‐)n‐Xm‐R2 (1)
R1−(CH2−CH2−O−)n−1−X1 (2)
ただし、X1は、下記構造式(a)で表される基を表す:
ただし、X2は、下記構造式(b)で表される基:
R3 lSiX4−l (4)
(ここで、R3は置換基を有していてもよく、アルキル基、アリール基、アラルキル基および不飽和脂肪族基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基を表し、Xは水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基を示し、lは0から3までの整数を示す。)
CH2=C(−R4)−COOR5− (5)
(ここで、R4は水素原子またはメチル基を表し、R5は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基を表す。)
CH2=C(−R6)− (6)
(ここで、R6は水素原子またはメチル基を表す。)
CH2=C(−R7)−R8− (7)
(ここで、R7は水素原子またはメチル基を表し、R8は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基を表す。)
コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)により、被覆層付与前後の粒子径をそれぞれ測定し、被覆層付与前後の粒子径の差を2で割って被覆層の厚さを算出した。
走査型電子顕微鏡(SEM,S3500N,日立製作所製)により、重合体被覆層形成前後の粒子の表面状態を観察し、下記基準に従って3段階で評価した。
[評価基準]
1:コア粒子表面の重合体被覆層が非常に薄い、もしくは、重合体被覆層が形成されておらず、単粒子で存在している。
2:コア粒子表面が均一な重合体被覆層で覆われており、単粒子で存在している。
3:コア粒子表面が多量の樹脂に覆われており、かつ、当該樹脂により粒子同士が付着している。
下記製造例により得られた被覆微粒子10gをに無電解ニッケルめっき処理を施し、処理後の粒子表面のメッキ状態を電子顕微鏡により観察し、下記基準に従って評価した。
[評価基準]
○(良好):粒子表面が一様にニッケル被覆層によって覆われている。
×(劣る):粒子表面にニッケル被覆層が形成されていない。
ポリシロキサン粒子および重合体微粒子の平均粒子径は、コールターマルチサイザー(ベックマンコールター社製)により、30000個の粒子の粒子径を測定し、平均粒子径を求めた。
島津微小圧縮試験機(島津製作所社製,「MCTW‐500」)により、室温(25℃)において、試料台(材質:SKS平板)上に散布した試料粒子1個について、直径50μmの円形平板圧子(材質:ダイヤモンド)を用いて、粒子の中心方向へ一定の負荷速度(2.275mN/秒)で荷重をかけて、圧縮変位が粒子径の10%となるまで粒子を変形させたときの荷重と変位量(mm)を測定する。測定した圧縮荷重、粒子の圧縮変位、粒子の半径を、下記式:
微小圧縮試験機(島津製作所製,「MCTW‐500」)を用いて、試料粒子を反転荷重9.8mNまで圧縮した後、荷重を減らしていくときの荷重値と圧縮変位との関係を測定して得られる値であり、荷重を除く際の終点を原点荷重値0.098mNとし、負荷および除負荷における圧縮速度を1.486mN/秒として測定したときに、反転の点までの変位(L1)と、反転の点から原点荷重値をとる点までの変位(L2)との比(L1/L2)〔%〕として表した値である。
微小圧縮試験機(島津製作所製,「MCTW‐500」)により、室温(25℃)において、試料台(材質:SKS平板)上に散布した試料粒子1個について、直径50μmの円形平板圧子(材質:ダイヤモンド)を用いて、粒子の中心方向へ一定の負荷速度で荷重をかけ、0.098mN(1g荷重)負荷時点における粒子の変位量(L3)を、粒子径(D)との比(L3/D)〔%〕として表した値である。
50mlのセパラブルフラスコに、尿素:3g、メラミン:7g、37質量%ホルマリン:20g、25質量%アンモニア水:1.5gを仕込み、攪拌しながら70℃まで昇温させた。同温度で15分間保持した後、常温まで冷却し、メラミンおよび尿素とホルムアルデヒドとの初期縮合化合物である均一溶液の化合物(a)(化合物(a)の均一溶液全量に対する固形分濃度55質量%)を得た。
300mlのセパラブルフラスコにポリエチレンイミン(「エポミンSP006」,重量平均分子量=600,(株)日本触媒製):14.5g、および、水:43.5gを初期仕込し、その後、攪拌下で、予め調整しておいたエポキシ化合物(ラウリルポリオキシエチレン(n=22)グリシジルエステル、水に対する溶解率:100%)の25質量%水溶液:97.2gを10分間かけて滴下した。
冷却管、温度計、滴下口を備えた四つ口フラスコに、水250部と25%アンモニア水10部とを混合した溶液を入れ、攪拌しながらここにγ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン30部とメタノール125部とを混合した溶液を滴下口から添加して、γ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解、縮合を行って、ポリシロキサン粒子(無機質粒子)を調整した。反応開始から1時間後、滴下口より水250部を添加し、ポリシロキサン粒子分散液を希釈した。反応開始から2時間攪拌を継続し、ポリシロキサン粒子分散液を得た(平均粒子径:1.83μm、変動係数:3.17%)。
冷却管、温度計、滴下口を備えた四つ口フラスコに、ポリビニルピロリドン(重量平均分子量(Mw)3万)2部、アゾビスメチルバレロニトリル1部を、イソプロパノール150部に溶解させた溶液を窒素気流下で攪拌しながら、ここにスチレン15部を投入した後、60℃に昇温して24時間重合反応を行い、ポリスチレン粒子分散液を得た(平均粒子径:5.1μm、変動係数:7.3%)。
合成例(2)で得られた化合物(b)の溶液10gと合成例(3)で得られたコア微粒子20gとを300mlのビーカーに入れ、スパチュラで混合し、ここに水50gを添加し超音波をあててコア微粒子を分散させた(分散液C1)。
攪拌機を備えた300ml平底セパラブルフラスコに分散液C1を入れ、攪拌下(回転数200rpm)、化合物(a)の溶液6gを添加し、40℃まで昇温させた。同温度で3時間保持した後、水150mlを添加し常温まで冷却し、被覆微粒子D2を得た。また、上記製造例1と同様の方法で、被覆微粒子D2にNiメッキを施した。得られた被覆微粒子D2の特性(重合体被覆層厚さ、表面性状およびメッキ性)の評価結果を表2に示す。
合成例(2)で得られた化合物(b)の溶液5gと合成例(3)で得られた有機無機複合粒子20gとを300mlのビーカーに入れ、スパチュラで混合し、ここに水50gを添加し超音波をあててコア微粒子を分散させた(分散液C2)。
攪拌機を備えた300ml平底セパラブルフラスコに分散液C1を入れ、攪拌下(回転数200rpm)、化合物(a)の溶液6gを添加し、50℃まで昇温させた。同温度で1時間保持した後、水150mlを添加し、常温まで冷却して、被覆微粒子D4を得た。また、上記製造例1と同様の方法で、被覆微粒子D4にNiメッキを施した。得られた被覆微粒子D4の特性を表2に示す。
合成例(2)で得られた化合物(b)の溶液10gと、合成例(4)で得られたポリスチレン粒子20gとを300mlのビーカーに入れ、スパチュラで混合し、ここに水50gを添加し超音波をあててコア微粒子を分散させた(分散液C3)。
製造例3で得られた被覆微粒子D3にエッチング処理を施すことなく無電解ニッケルめっきを行い、金置換反応によりニッケル‐金メッキ層を形成し、導電性微粒子を得た。
合成例(2)で得られた化合物(b)の溶液10gと、合成例(3)で得られた有機無機複合粒子20gとを300mlのビーカーに入れ、スパチュラで混合し、ここに水30gおよびメタノール20gを添加し、超音波を当てて有機無機複合粒子を分散させた(分散液C4)。
合成例(3)で得られたコア微粒子(有機無機複合粒子)を用いて、上記製造例6と同様の方法で無電解Niメッキ、金置換反応を行い、ニッケル‐金メッキ層が形成された導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子のメッキ性の評価結果を表2に示す。
合成例(4)で得られたポリスチレン粒子を用いて、上記製造例6と同様の方法で無電解Niメッキ、金置換反応を行い、ニッケル‐金メッキ層が形成された導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子のメッキ性の評価結果を表2に示す。
水50gを入れた300mlのビーカーに、合成例(3)で得られたコア微粒子20gを入れ、これに超音波を当ててコア微粒子を分散させた(分散液C5)。
合成例(3)で得られたコア微粒子(有機無機複合粒子)20gと、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5gを300mlのビーカーに入れ、スパチュラで混合し、ここに水30gを添加し、超音波を当ててコア微粒子を分散させた(分散液C6)。
2 重合体被覆層
3 導体層
Claims (7)
- 有機材料または有機無機複合材料からなるコア微粒子の表面に、開環および/または重縮合反応により形成された重合体被覆層を有することを特徴とする被覆微粒子。
- 平均粒子径が1.0〜100μm、粒子径の変動係数(Cv値)が10%以下である請求項1に記載の被覆微粒子。
- 上記重合体被覆層が、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、スルホン酸基、アルデヒド基、およびリン酸基よりなる群から選ばれる少なくとも1種を有する重合体を含むものである請求項1または2に記載の被覆微粒子。
- 有機材料、または、有機無機複合材料からなるコア微粒子の表面に重合体被覆層を有する被覆微粒子の製造方法であって、
上記コア粒子を分散させた水系媒体中、界面活性剤の存在下で、上記重合体被覆層を開環および/または重縮合反応により形成することを特徴とする被覆微粒子の製造方法。 - 上記界面活性剤として、下記一般式で表される構造を有する化合物を用いる請求項4に記載の被覆微粒子の製造方法。
R1‐(CH2‐CH2‐O‐)n‐Xm‐R2
(ただし、式中、R1は、炭素数5〜25の脂肪族または芳香族の疎水性基、R2は、重量平均分子量300〜10,000のポリアミン構造またはポリカルボン酸構造を有するポリマー鎖、nは3〜85の整数をそれぞれ表し、且つ、Xは、アミノ基、イミノ基およびカルボキシル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基と反応し得る基に由来し、上記反応後に形成される基、mは1または0を表す。) - 前記重合体被覆層が、尿素、チオ尿素、メラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、シクロヘキシルグアナミンよりなる群から選ばれた少なくとも1種と、ホルムアルデヒドとの重縮合反応により得られる構造を有するものである請求項4または5に記載の被覆微粒子の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の被覆微粒子の表面に導体層が形成されていることを特徴とする導電性微粒子。
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