JP2009057230A - フェライト微粒子の製造方法、フェライト微粒子、及びフェライト微粒子の製造装置 - Google Patents
フェライト微粒子の製造方法、フェライト微粒子、及びフェライト微粒子の製造装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】一方から2価鉄イオンを含有する反応液を送出して輸送し、他方からで酸化剤液を送出して輸送し、送出された前記反応液と前記酸化剤液とを合流させ、合流した前記反応液と前記酸化剤液とを、流れ反応器中に流しながら反応させて粒径が30nmから数100nmで結晶性の良好なフェライト微粒子を合成する。またフェライト微粒子の合成とフェライト微粒子の表面修飾とを一つにまとめた形で、表面修飾されたフェライト微粒子の製造することができるようになった。こうして粒径が30nmから数100nmの範囲の粒径を有し粒径の揃ったフェライト微粒子の表面を修飾して液に分散することにより、粒子サイズが大きく磁化が大きくしかも分散安定性に優れ、これまで実現することのできなかった分散液が製造できるようになった。
【選択図】図1
Description
図1(a)に示した構成の装置を用い、フェライト微粒子を合成した。送出ポンプ105により、塩化第一鉄の四水和物3g、5Mの水酸化ナトリウム4ml、サッカロース34.25gを含有し、さらに種粒子として平均粒径が8nmのフェライト微粒子を分散させた反応液100mlを、反応液輸送管107を通じて送液した。また、送出ポンプ106により、硝酸ナトリウム3.4gを純水に含有させた酸化液100mlを酸化剤液輸送管108を通じ送液した。これらの液を合流部109にて合流させ、内径3mmで長さ20mの管をコイル状に巻いた流れ反応器110内を3時間で各100mlの全量が流れ尽きるように定速にて送液し反応させてフェライト微粒子を合成した。このときの流れ反応器110は温度槽111に収容し90℃に保つことにより、流れ反応器110内を合流させてゆっくり流し反応させる液の温度を90℃に設定した。なお、反応液輸送管107、酸化剤液輸送管108、合流部109、流れ反応器110の管の材質をすべてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成した。
a) Da= 52nm、 σ= 9nm、 σ/Da=0.173
b) Da= 78nm、 σ=11nm、 σ/Da=0.141
c) Da= 96nm、 σ=11nm、 σ/Da=0.115
d) Da=108nm、 σ=16nm、 σ/Da=0.148
これらの結果から、平均粒径がよく制御でき、粒径をよく揃えることができ、粒径の変動係数σ/Daの値が0.3以下であるのみならず、0.2以下の値が得られること、そして球形に近い粒子形状が得られることが確認された。これらの粒径がよく揃い、しかも球形に近い粒子形状を有するフェライト微粒子は、粒子表面を修飾し液に分散することによって、粒子サイズが大きく磁化が大きいにもかかわらず分散安定性の優れた分散液を得ることができる。
図2に示した構成の装置を用い、フェライト微粒子分散液202として、特許文献2に記載された方法に従ってバッチ反応法で合成されたフェライト粒子が純水に分散した分散液200mlを、フェライト微粒子分散液送出ポンプ205からフェライト微粒子分散液輸送管207を経由して送液した。また表面修飾物質含有液204として、クエン酸5gを含有する200mlの水溶液を、表面修飾物質含有液送出ポンプ206から表面修飾物質含有液輸送管208を経由して送液した。これらを合流部209にて合流させ、流れ反応器210内でフェライト微粒子をクエン酸で表面修飾することにより、クエン酸で表面修飾されたフェライト微粒子を得た。流れ反応器210は、内径3mmで長さ20mの管をコイル状に巻いた構成である。この流れ反応器110内を、1時間で各200mlの全量が流れ尽きるように定速にて送液し反応させた。このときの流れ反応器110は温度槽111に収容して90℃に保つことにより、流れ反応器110内を合流して流れながら反応する液の温度を90℃に設定した。
図3(a)に示した構成の装置を用い、フェライト微粒子の合成と、このフェライト微粒子の表面修飾とを一貫して行った。
このようにして表面修飾されたフェライト微粒子の分散安定性の評価を行った。まず、実施例2に記載した方法により、フェライト微粒子のクエン酸による表面処理を行った。分散安定性の評価は、この表面修飾粒子を水中に分散して分散液とした後、この分散液を24時間静置した後の分散液中のフェライト微粒子の沈降量を測定し、分散の当初に水中に分散したフェライト微粒子の量によってこの沈降量を除して得た沈降率を算出した。この沈降率が小さいほど、沈澱せずに分散しているフェライト微粒子が多い。そこでこの沈降率を分散の安定性を評価するための一つのパラメータとして用いた。
Claims (24)
- 一方から2価鉄イオンを含有する反応液を送出して輸送し、他方から酸化剤液を送出して輸送し、
送出され輸送された前記反応液と前記酸化剤液とを合流させ、
合流した前記反応液と前記酸化剤液とを、管状に形成した流路を有しこの流路における流れの中で反応を行わせる流れ反応器によって反応させてフェライト微粒子を合成する
ことを特徴とするフェライト微粒子の製造方法。 - 前記酸化剤液として硝酸、亜硝酸、硝酸塩、および亜硝酸塩から選ばれる少なくともいずれか1種の水溶液を用いることを特徴とする請求項1に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記2価鉄イオンを含有する反応液に3価鉄イオンを含有させることを特徴とする請求項1または2に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記反応液または前記酸化剤液の少なくとも一方に、アルカリを含有させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- フェライト微粒子合成の核となる微粒子を前記流れ反応器中の前記反応液と前記酸化剤液との合流液体中に分散させて含有させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記核となる微粒子として平均粒径が3nm以上20nm未満のフェライト微粒子を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記反応液及び前記酸化剤液のうちの少なくとも一方の濾過を行った後に、前記核となる微粒子を添加することを特徴とする請求項5又は6に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記反応液に糖類を含有させる方法、前記酸化剤液に糖類を含有させる方法、および前記反応液と前記酸化剤液とが合流した液に糖類を含有させる方法の少なくともいずれかの方法により、前記反応液と前記酸化剤液とが合流した液に糖類を含有させて反応させることで合成されるフェライト微粒子を球状化することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記流れ反応器を流れる液体の温度を温度槽を用いて制御することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記流れ反応器を流れる液体の温度をウオーターバスまたはオイルバスを用いて制御することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記反応液の送出および酸化剤液の送出に送出ポンプを用いることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 送出された前記反応液及び酸化剤液の輸送、合流、及び反応に、一体化構成の管を用いることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記流れ反応器として内径が0.1mm以上10mm以下の管で構成されているものを用いることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記流れ反応器の管の長さが1m以上100m以下であることを特徴とする請求項13に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 合流させた前記反応液および酸化剤液が前記流れ反応器中に滞在する時間を30分以上6時間以内にすることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記流れ反応器として複数個の部分反応器を直列に接続して構成したものを用いることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 前記フェライト微粒子の製造を不活性ガス雰囲気中にて行うことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載のフェライト微粒子の製造方法。
- 一方から2価鉄イオンを含有する反応液を送出し、他方から酸化剤液を送出し、送出された前記反応液と前記酸化剤液とを合流させ、合流した前記反応液と前記酸化剤液とを、管状の流れ反応器中に流しながら反応させてフェライト微粒子を合成することによって製造することができ、
平均粒径Daが30nm以上300nm以下であり、
粒径の標準偏差σと平均粒径Daとの比として定義される変動係数σ/Daが0.3以下である
ことを特徴とするフェライト微粒子。 - フェライト微粒子を分散した分散液を一方から送出して輸送し、他方から前記フェライト微粒子を表面修飾する表面修飾物質を含有する液を送出して輸送し、送出された前記フェライト微粒子を分散した分散液と前記表面修飾物質を含有する液とを合流させ、
合流した前記フェライト微粒子を分散した分散液と前記有機物質を含有する液とを、管状に形成した流路を有しこの流路における流れの中で反応を行わせる流れ反応器によって反応させてフェライト微粒子を表面修飾する
ことを特徴とする表面修飾されたフェライト微粒子の製造方法。 - 前記フェライト微粒子として、一方から2価鉄イオンを含有する反応液を送出して輸送し、他方から酸化剤液を送出して輸送し、送出された前記反応液と前記酸化剤液とを合流させ、合流した前記反応液と前記酸化剤液とを、管状に形成した流路を有しこの流路における流れの中で反応を行わせる流れ反応器によって反応させて合成したフェライト微粒子を用いることを特徴とする請求項19記載の表面修飾されたフェライト微粒子の製造方法。
- フェライト微粒子を分散した分散液を一方から送出して輸送し、他方からフェライト微粒子を表面修飾する表面修飾物質を含有する液を送出して輸送し、送出された前記フェライト微粒子を分散した分散液と前記表面修飾物質を含有する液とを合流させ、合流した前記フェライト微粒子を分散した分散液と前記表面修飾物質を含有する液とを、管状に形成した流路を有しこの流路における流れの中で反応を行わせる流れ反応器によって反応させて表面修飾することによって製造でき、
平均粒径Daが30nm以上300nm以下であり、
粒径の標準偏差σと平均粒径Daとの比として定義される変動係数σ/Daが0.3以下であって、
水中に分散し24時間静置した場合の分散液中のフェライト微粒子の含有量の変化が分散初期における含有量の6%以下であることを特徴とする表面修飾されたフェライト微粒子。 - 請求項21に記載の表面修飾されたフェライト微粒子に対し、さらにモノマー、ポリマー、シリカおよび金から選ばれる少なくとも一種でさらに表面修飾をしてなることを特徴とする表面修飾されたフェライト微粒子。
- 2価鉄イオンを含有する反応液を送出する反応液送出ポンプと、
前記反応液を輸送する反応液輸送管と、
酸化剤液を送出する酸化剤液送出ポンプと、
前記酸化剤液を輸送する酸化剤液輸送管と、
前記反応液と前記酸化剤液とを合流させる合流部と、
合流させた前記反応液と前記酸化剤液とを管状に形成した流路の流れの中で反応を行わせることによりフェライト微粒子を合成する流れ反応器と
を備えたことを特徴とするフェライト微粒子製造装置。 - 2価鉄イオンを含有する反応液を送出する反応液送出ポンプと、
前記反応液を輸送する反応液輸送管と、
酸化剤液を送出する酸化剤液送出ポンプと、
前記酸化剤液を輸送する酸化剤液輸送管と、
前記反応液と前記酸化剤液とを合流させる合流部と、
合流させた前記反応液と前記酸化剤液とを管状に形成した流路の流れの中でフェライト合成反応を行わせることによりフェライト微粒子を合成する流れ反応器と
前記流れ反応器で合成された前記フェライト微粒子を分散したフェライト微粒子分散液を輸送するフェライト分散液輸送管と、
表面修飾物質含有液を送出する表面修飾物質含有液送出ポンプと、
前記表面修飾物質含有液を輸送する表面修飾物質含有液輸送管と、
前記フェライト分散液と前記表面修飾物質含有液とを合流させる合流部と、
合流させた前記フェライト分散液と前記表面修飾物質含有液とを、管状に形成した流路の流れの中でフェライト粒子表面を表面修飾物質が修飾する反応を行わせる流れ反応器と
を備えたことを特徴とする表面修飾されたフェライト微粒子製造装置。
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