JP2009127052A - 疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子、その製造方法並びにこれを用いたコーティング液 - Google Patents
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Abstract
【課題】疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子を提供する。
【解決手段】本発明は、疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子に関する。また、本発明は、シリコン系微粒子の表面をアルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンで処理して表面の水酸基を調節する方法に関する。さらに、本発明は、前記表面の水酸基が調節されてなるシリコン系微粒子を用いたコーティング液に関する。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子に関する。また、本発明は、シリコン系微粒子の表面をアルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンで処理して表面の水酸基を調節する方法に関する。さらに、本発明は、前記表面の水酸基が調節されてなるシリコン系微粒子を用いたコーティング液に関する。
【選択図】なし
Description
本発明は、疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子、その製造方法並びにこれを用いたコーティング液に関する。より具体的に、本発明は、シリコン系微粒子の表面処理を通じて粒子の表面に一定の濃度の水酸基を付与してなる、疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子に関する。
シリカやポリオルガノシルセスキオキサン微粒子のようなシリコン系微粒子は、様々な産業上の目的で用いられる。このうち、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は各種の高分子物質や（有機）溶媒に対する相溶性に優れるため、多様な樹脂またはコーティング液の添加剤としてよく用いられている。また、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、屈折率が低く、樹脂との相溶性に優れるため、最近ではＬＣＤ−ＴＶなどに用いられる拡散板の拡散剤として脚光を浴びている。このようなシリコン系微粒子は、例えば特許文献１、２、３及び４に記載のように、一般的なゾル−ゲル法により、単分散の形態で製造可能である。
特開昭５４−７２３００号公報
特開昭６３−７７９４０号公報
特開平６−２６３８７５号公報
大韓民国特許第１０−０７５６６７６号明細書
ゾル−ゲル法によりシリコン系微粒子を製造する場合、合成されるシリコン系微粒子の表面には水酸基が存在することになる。ところが、このような表面の水酸基は、高分子物質や（有機）溶媒との相溶性を阻害したり、樹脂加工の際に揮発性物質を生成するため、加工の際に様々な問題を生じる。このような表面の水酸基を除去するために、高温で熱処理する方法が適用されている。しかしながら、このような熱処理は、長時間の後処理工程を必須とし、表面の水酸基の含量の調節が容易でないという問題があった。
また、ゾル−ゲル法により製造されたシリコン系微粒子の場合、シロキサン結合がアルカリ溶液により分解する結果、シリコン系微粒子が溶解してしまうという問題があった。そのため、コーティングなどの用途に適用する際に制約が伴う。これを防止するために表面に高分子系統のコーティング層を別に生成させる方法があるが、かかる方法によれば、製造コストが上昇するという問題があった。
そこで本発明の目的は、疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子を提供することである。また、本発明の他の目的は、上記シリコン系微粒子を製造するための方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、上記シリコン系微粒子を含むコーティング液を提供することである。
上記目的を達成するための本発明は、（ａ）下記数式１：
（式中、Ａｂｓ（Ｓｉ−ＯＨ）は、赤外線吸収領域３，３００〜３，７００ｃｍ−１での最大吸光度を示し、Ａｂｓ（Ｓｉ−ＣＨ３）は、赤外線吸収領域２，９００〜３，１００ｃｍ−１での最大吸光度を示す）で表されるＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．６以下であり、（ｂ）２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間浸漬した時点でも固体状態を保持する、シリコン系微粒子である。
前記シリコン系微粒子は、ＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．６以下の範囲となることを特徴とする。一具体例として、前記ＯＨ−ｉｎｄｅｘの値は０．０００１〜０．５であることが好ましい。また、本発明のシリコン系微粒子は常温下２０％ＮａＯＨ水溶液で６時間溶解されないことを特徴とする。さらに、前記シリコン系微粒子はアルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンで表面処理されてなることが好ましい。
また、本発明のシリコン系微粒子は、下記化学式１：
（式中、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基もしくはビニル基または炭素数６〜２０のアリール基を表し、Ｘは０〜１．５である。）
で表される単位を有することが好ましい。
で表される単位を有することが好ましい。
本発明の一具体例として、前記シリコン系微粒子の平均粒径は０．１〜１０μｍであることが好ましい。また、他の具体例として、前記シリコン系微粒子の比表面積は７．５ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。さらに、他の具体例において、前記シリコン系微粒子はポリオルガノシルセスキオキサン微粒子であることが好ましい。
上記目的を達成するための本発明のシリコン系微粒子の製造方法は、前記疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子の新たな製造方法である。具体的には、前記製造方法は、シリコン系微粒子懸濁液に、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンを混合する段階；並びに、得られた混合液をろ過及び乾燥する段階；を含む。
一具体例として、前記アルカリ金属イオン及び／または前記アルカリ土類金属イオンは、ＫＯＨもしくはＮａＯＨまたはこれらの混合物であることが好ましい。また、他の具体例として、前記アルカリ金属イオン及び／または前記アルカリ土類金属イオンは、懸濁液中のシリコン系微粒子の総質量に対し、５０ｐｐｍを超えて２０，０００ｐｐｍの濃度で添加されることが好ましい。さらに、他の具体例として、前記シリコン系微粒子懸濁液は、オルガノトリアルコキシシランを水相において加水分解反応及び縮合反応させることにより製造することが好ましい。
上記目的を達成するための本発明のコーティング液は、上記のシリコン系微粒子を含む。すなわち、前記コーティング液は、上記の表面処理を施したシリコン系微粒子を用いてなる。
本発明によれば、疎水性及び耐アルカリ性に優れたシリコン系微粒子、及びその製造方法が得られる。前記シリコン系微粒子は、コーティング剤をはじめとする多様な用途に好適に用いることができる。
［第１実施形態］
＜シリコン系微粒子＞
本発明の第１実施形態に係るシリコン系微粒子は、まず、（ａ）として、下記式で表されるＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．６以下であることを特徴とする。
＜シリコン系微粒子＞
本発明の第１実施形態に係るシリコン系微粒子は、まず、（ａ）として、下記式で表されるＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．６以下であることを特徴とする。
その際、上記式中、Ａｂｓ（Ｓｉ−ＯＨ）は、赤外線吸収領域３，３００〜３，７００ｃｍ−１での最大吸光度を示し、Ａｂｓ（Ｓｉ−ＣＨ３）は、赤外線吸収領域２，９００〜３，１００ｃｍ−１での最大吸光度を示す。
すなわち、前記ＯＨ−ｉｎｄｅｘは、赤外線スペクトルによる、３，３００〜３，７００ｃｍ−１の範囲でのＳｉ−ＯＨのピーク値を、２，９００〜３，１００ｃｍ−１の範囲でのＳｉ−ＣＨ３のピーク値で除した結果として、得られる値である。シリコン系微粒子の表面に存在する水酸基の含量は、赤外線分光分析による測定で相対的に評価することができる。なお、本明細書における水酸基の含量に供した装置は、後述の実施例で示すものを用いる。表面の水酸基の相対的な含量は、前記式のＯＨ−ｉｎｄｅｘによって規定でき、前記の測定法によって、最適な水酸基の濃度範囲を測定、分析することができる。ＯＨ−ｉｎｄｅｘが高いほど表面の水酸基の含量が相対的に高くなり親水性を有し、ＯＨ−ｉｎｄｅｘが低いほど表面の水酸基の含量が相対的に低くなり疎水性を有する。本実施形態におけるＯＨ−ｉｎｄｅｘの値は０．６以下であり、好ましくは０．０００１〜０．５であり、さらに好ましくは０．０１〜０．５であり、特に好ましくは０．０５〜０．５である。ＯＨ−ｉｎｄｅｘが０．６以下である場合、優れた疎水性及び耐アルカリ性を有するシリコン系微粒子が得られる。なお、ＯＨ−ｉｎｄｅｘが０．６以下である場合には、ＯＨ−ｉｎｄｅｘが０である場合も含まれることはいうまでもない。
次に、本実施形態のシリコン系微粒子は、（ｂ）として、２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間浸漬した時点でも固体状態を保持する。換言すれば、本実施形態のシリコン系微粒子は、常温下、２０％ＮａＯＨ水溶液中で６時間放置（浸漬）しても溶解しない。ここで、本明細書における「固体状態」とは、０．１μｍ以上の孔径（平均孔径）を有するフィルターにより分離することができる状態と定義する。このように、本実施形態のシリコン系微粒子は、シロキサン結合がアルカリ溶液により分解することを回避できるため、溶解を防止できる。そのため、コーティング剤をはじめとする多様な用途に好適に用いることができる。一方、２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間超の間、前記シリコン系微粒子を放置（浸漬）すると、前記シリコン系微粒子の初期質量（浸漬前質量）の５％未満が溶解しうる。ここで、本明細書における「常温」とは、２０±１５℃（ＪＩＳ規格）を意味する。
また、本実施形態のシリコン系微粒子は、下記化学式１で表される単位を有することが好ましい。
上記式中、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基もしくはビニル基または炭素数６〜２０のアリール基であり、Ｘは０〜１．５であることが好ましい。
上記Ｒは、炭素数１〜６のアルキル基もしくはビニル基または炭素数６〜２０のアリール基である限り、以下に限定されることはないが、好ましくはメチル基、エチル基またはフェニル基であり、なかでもメチル基が、工業的な観点より特に好ましい。また、当該アルキル基、ビニル基、アリール基は置換基を有していてもよい。前記置換基の例として、以下に限定されることはないが、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、アミノブチル基、ビニル基、ベンジル基、メルカプトプロピル基などが挙げられる。即ち、非置換のアルキル基、ビニル基及びアリール基と、置換されたアルキル基、ビニル基及びアリール基とは、重複した基でありうる。前記化学式１で表されるシリコン系微粒子は、１種単独の化合物でもよく、２種以上からなる組成物であってもよい。ＯＨ基の、前記シリコン系微粒子における存在場所は特に制限されることなく、内部及び／または表面（「表面近傍」を含む。以下同じ）に存在しうる。なかでも、前記シリコン系微粒子の表面に存在するＯＨ基（「表面の水酸基」をいう。以下同じ）は、高分子物質または溶媒との相溶性に特に重要な影響を及ぼしうる。すなわち、前記シリコン系微粒子の表面に存在するＯＨ基が少ないほど、高分子物質または溶媒との相溶性は有意に向上しうる。なお、前記高分子物質については特に制限されることなく、一般に高分子物質と称される全ての物質を含みうる。溶媒については、後述する。
一方、上記Ｘは、０〜１．５の範囲である限り、特に制限されることはないが、より好ましくは０〜１．３、さらに好ましくは０〜１．０である。上記の範囲内にある場合（特に１．５以下である場合、水分を吸収しすぎることがないため、コーティング液を製造する際の溶媒との相分離、樹脂加工時のガス発生の問題などが発生し難くなる。
前記シリコン系微粒子の平均粒径は、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることがさらに好ましい。上記の範囲内にある場合（特に、０．１μｍ以上または１０μｍ以下の平均粒径の場合）、実質的に拡散剤、コーティング用途や化粧品用途としての効果を発現することができる。また、拡散剤、コーティング用途または化粧品用途によって様々な範囲の粒子が用いられうる。以下に限定されることはないが、好適な例を挙げれば、拡散剤は１〜３μｍ、コーティング用途としては１〜５μｍ、化粧品用途としては５〜１０μｍの範囲である。なお、本明細書における平均粒径は、１μｍ以上の場合にはＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒを用いて分析、測定し、１μｍ以下の場合にはＭａｌｖｅｒｎ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒを用いて分析、測定した値である。
前記シリコン系微粒子の比表面積は、７．５ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、８．５〜３０ｍ２／ｇであることがより好ましく、１０〜２７．５ｍ２／ｇであることがさらに好ましい。上記の範囲内にある場合（特に、比表面積が７．５ｍ２／ｇ以上の場合）、アルカリ金属などによる表面処理効果が十分に発揮されうる。なお、本明細書における比表面積は、ＢＥＴ法により算出したＢＥＴ比表面積を意味する。
前記シリコン系微粒子は、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子であることが好ましい。本実施形態のシリコン系微粒子がポリオルガノシルセスキオキサン微粒子である場合、前記ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、各種の高分子物質や溶媒に対する相溶性に極めて優れるため、多様な樹脂またはコーティング液の添加剤として好適に用いることができる。
さらに、前記シリコン系微粒子は、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンで表面処理されてなることが好ましい。アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンの種類、及びこれらで表面処理することによる有利な効果については、後述の第２実施形態において詳述する。
［第２実施形態］
＜シリコン系微粒子の製造方法＞
本発明の第２実施形態に係るシリコン系微粒子の製造方法は、シリコン系微粒子懸濁液に、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンを混合する段階；並びに、得られた混合液をろ過及び乾燥する段階を含む。前記製造方法により得られるシリコン系微粒子は、疎水性及び耐アルカリ性に共に優れる。
＜シリコン系微粒子の製造方法＞
本発明の第２実施形態に係るシリコン系微粒子の製造方法は、シリコン系微粒子懸濁液に、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンを混合する段階；並びに、得られた混合液をろ過及び乾燥する段階を含む。前記製造方法により得られるシリコン系微粒子は、疎水性及び耐アルカリ性に共に優れる。
前記シリコン系微粒子懸濁液は、オルガノトリアルコキシシランを水相において加水分解反応及び縮合反応させることにより製造することができる。前記オルガノトリアルコキシシランは、下記化学式２で表示され、商業上、容易に入手可能である。
上記式中、Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基もしくはビニル基または炭素数６〜２０のアリール基であり、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキル基であることが好ましい。上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ上記した基である限り、特に限定されることはなく、当該アルキル基、ビニル基、アリール基は置換基を有していてもいなくてもよい。また、オルガノトリアルコキシシランの具体例については、従来公知のものが挙げられるため、ここでは記載を省略する。
前記加水分解反応及び前記縮合反応には、酸触媒または塩基触媒を用いることができる。前記酸触媒としては、以下に制限されることはないが、塩酸、硝酸、硫酸、有機酸、オルガノクロロシランなどが挙げられる。なお、オルガノクロロシランの具体例については、従来公知のものが挙げられるため、ここでは記載を省略する。前記塩基触媒としては、以下に制限されることはないが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、炭酸水素の塩、アンモニアなどの水溶液が挙げられる。水相において酸触媒や塩基触媒の存在下、オルガノトリアルコキシシランについて加水分解反応及び縮合反応を行うことにより、シリコン系微粒子懸濁液を製造する方法としては、上記特許文献１〜４等に開示された様々な方法が使用可能であり、特定の製造方法には限定されない。なお、塩基触媒としてアルカリ金属やアルカリ土類金属を用いる場合、シリコン系微粒子懸濁液に添加されるアルカリ金属やアルカリ土類金属の濃度（添加量）の中に、前記塩基触媒も含まれる（後述の実施例では、アンモニア水を用いて濃度を計算している）。
前記シリコン系微粒子懸濁液における上記のオルガノトリアルコキシシランとオルガノクロロシランとの混合比は以下の通りである。即ち、オルガノトリアルコキシシランに対し、好ましくは１００〜２，０００ｐｐｍの濃度のオルガノクロロシランを混合し、得られた混合物に水を混合して透明なゾルを得、そして、前記混合液のｐＨを８〜１１に保持することによって、製造できる。また、オルガノトリアルコキシシランに対して、より好ましくは３００〜１，５００ｐｐｍ、さらに好ましくは３５０〜１，０００ｐｐｍのオルガノクロロシランを混合する。このようなシリコン系微粒子懸濁液の製造方法は、上記特許文献４に開示されており、参照により本発明に含まれる。
また、前記シリコン系微粒子懸濁液に占めるシリコン系微粒子の質量（総質量）は、好ましくは１〜３０質量％であり、より好ましくは５〜２０質量％であり、さらに好ましくは５〜１０質量％である。
前記シリコン系微粒子懸濁液は、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子懸濁液であることが好ましい。上述と同様、前記シリコン系微粒子懸濁液がポリオルガノシルセスキオキサン微粒子懸濁液である場合、前記ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、各種の高分子物質や溶媒に対する相溶性に極めて優れる。そのため、結果として、多様な樹脂またはコーティング液の添加剤として好適に用いることができる。
上記の製造方法により得られたシリコン系微粒子懸濁液に、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンを添加し、得られた溶液を用いて、シリコン系微粒子の表面処理を行う。
前記アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンとしては、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋等、周期律表上のＩＡまたはＩＩＡ族に該当するイオンを用いることができる。なかでも、ＩＡ族に該当するＮａ＋、Ｋ＋等を用いることにより、イオン交換能の観点から、特に好ましい本願所望の効果を得ることができる。
前記アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンは、シリコン系微粒子懸濁液と十分に混合可能な溶媒に溶解させることにより、溶液の状態で当該懸濁液に添加するのが好ましい。前記溶媒として、以下に制限されることはないが、水もしくはアルコールまたはこれらの混合溶媒を用いることができる。前記アルコールの例として、以下に制限されることはないが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが挙げることができ、これらは１種単独または２種以上を混合して用いることができる。前記アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンの共役イオン（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｎｇ ｉｏｎ）としては、前記アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンが溶媒に溶解することを妨げない限り、特に制限されることはないが、残存する共役イオンによる影響を排除するために水酸化物イオンを用いるのが好ましい。前記アルカリ金属イオン及び／または前記アルカリ土類金属イオンは、ＫＯＨもしくはＮａＯＨまたはこれらの混合物であることが好ましい。
前記アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンの当該懸濁液への添加量（濃度）は、前記懸濁液中に存在するシリコン系微粒子の総質量を基準として、好ましくは５０ｐｐｍを超えて２０，０００ｐｐｍ以下、より好ましくは７０〜２０，０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１００〜１５，０００ｐｐｍ、特に好ましくは２００〜１４，５００ｐｐｍである。５０ｐｐｍ超の濃度で添加する場合、後述の実施例及び比較例との対比によって実証しているように、実質的に本願所望の効果が得られる。さらに、７０ｐｐｍ以上の濃度で添加する場合、シリコン系微粒子の表面の水酸基を十分に除去することができる。一方、２０，０００ｐｐｍ以下の濃度で添加する場合、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンが塩の形態で存在することを回避し、これによりシリコン系微粒子全体としての物性に悪い影響を及ぼすことを効果的に抑制できる。
シリコン系微粒子懸濁液に前記アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンが添加されて得られた混合液を、公知の方法によってろ過及び乾燥する。前記ろ過及び乾燥の段階を経て、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンにより表面処理されたシリコン系微粒子を得ることができる。微粒子を回収することができる方法であれば、ろ過及び乾燥の方法は特に限定されない。前記乾燥の段階は、以下に制限されることはないが、好ましくは１６０〜２５０℃で１０〜３０時間、より好ましくは１６０〜２５０℃で１５〜２５時間行う。また、前記乾燥の段階を、好ましくは１８０〜３００℃で５〜２５時間、好ましくは１８０〜３００℃で１０〜２０時間行うこともできる。従来技術のように、シリコン系微粒子表面の疎水化処理に際し、４０時間以上もの長時間の熱処理を要していたのとは異なり、本実施形態では、３０時間以下という従来技術に比べて有意に短時間の乾燥処理であっても、シリコン系微粒子の表面に容易に疎水性を付与することができうる。
本実施形態に係る製造方法を通じて製造された、表面処理されたシリコン系微粒子は、ＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．６以下、好ましくは０．０００１〜０．５である。本実施形態により得られたシリコン系微粒子は、疎水性と耐アルカリ性とが共に非常に優れる。前記の方法で製造されたシリコン系微粒子は、２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間放置しても溶解されない。換言すれば、２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間浸漬した時点でも依然として固体状態を保持する。一方、２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間以上放置すると、初期質量の５％未満が溶解しうる。仮にアルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンを用いた表面処理を行わず、代わりに、従来から一般に行われている熱処理によって、ＯＨ−ｉｎｄｅｘが０．６以下のシリコン系微粒子を得ようとすると、非常に長時間の熱処理が要求されるため、コストや品質上の問題が発生し、商業的観点より実用性に乏しい。また、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオン以外の物質でシリコン系微粒子の表面処理を行う場合、シリコン系微粒子のＯＨ−ｉｎｄｅｘが０．６以下の値を示したとしても、アルカリ溶液中での安定性が低下しうるため、品質面で問題がある。
本実施形態による、表面処理されてなるシリコン系微粒子は、疎水性と耐アルカリ性とが共に非常に優れるため、耐アルカリ性が要求されるコーティング液や樹脂組成物等、様々な用途に好適に用いることができる。
前記表面処理されてなるシリコン系微粒子は、比表面積（ＢＥＴ比表面積）が有意に大きいため、樹脂組成物やコーティング組成物の成分として、触媒または薬品のベクター（ｖｅｃｔｏｒ）や光拡散板などに好適に用いることができる。
［第３実施形態］
＜コーティング液＞
本発明の第３実施形態に係るコーティング液は、上記第１実施形態のシリコン系微粒子、及び上記第２実施形態の製造方法により得られたシリコン系微粒子を含む。前記コーティング液は、プラスチック基材のコーティング用組成物、基板の熱化を防止できるコーティング用組成物、塗料用コーティング剤、ＬＣＤパネルなどに用いることができ、従来のポリオルガノシルセスキオキサンに代替して用いることができる。本実施形態に係るコーティング液は、本発明の属する分野における通常の知識を有する者が前記第１実施形態及び第２実施形態によるシリコン系微粒子を用いることができれば、容易に製造することができる。
＜コーティング液＞
本発明の第３実施形態に係るコーティング液は、上記第１実施形態のシリコン系微粒子、及び上記第２実施形態の製造方法により得られたシリコン系微粒子を含む。前記コーティング液は、プラスチック基材のコーティング用組成物、基板の熱化を防止できるコーティング用組成物、塗料用コーティング剤、ＬＣＤパネルなどに用いることができ、従来のポリオルガノシルセスキオキサンに代替して用いることができる。本実施形態に係るコーティング液は、本発明の属する分野における通常の知識を有する者が前記第１実施形態及び第２実施形態によるシリコン系微粒子を用いることができれば、容易に製造することができる。
本発明は、下記の実施例によって一層十分に理解することができる。しかし、下記の実施例は本発明の例示にすぎず、願書に添付された特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではない。
［製造例：シリコン系微粒子懸濁液の製造］
メチルトリメトキシシランに対し、５００ｐｐｍの濃度のメチルトリクロロシランを混合した後、得られた混合液５００ｇをイオン交換水２，８００ｇと混合した。続いて、前記混合液を攪拌しつつ、アンモニア水を加えてｐＨを９．７に調整してから４時間保持し、平均粒径２μｍのポリメチルシルセスキオキサン懸濁液を製造した。なお、ポリメチルシルセスキオキサンは、下記化学式３
メチルトリメトキシシランに対し、５００ｐｐｍの濃度のメチルトリクロロシランを混合した後、得られた混合液５００ｇをイオン交換水２，８００ｇと混合した。続いて、前記混合液を攪拌しつつ、アンモニア水を加えてｐＨを９．７に調整してから４時間保持し、平均粒径２μｍのポリメチルシルセスキオキサン懸濁液を製造した。なお、ポリメチルシルセスキオキサンは、下記化学式３
で表される単位を有する。したがって、上記化学式１において、ポリメチルシルセスキオキサンの一単位は、Ｒが炭素数１のアルキル基（メチル基）であり、Ｘが０である場合に相当する。
［実施例１］
前記製造例から得たポリメチルシルセスキオキサン懸濁液に、カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として３００ｐｐｍになるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加した後、１時間攪拌した。その後、ろ過して２００℃で２０時間乾燥した。
前記製造例から得たポリメチルシルセスキオキサン懸濁液に、カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として３００ｐｐｍになるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加した後、１時間攪拌した。その後、ろ過して２００℃で２０時間乾燥した。
［実施例２］
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として６００ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として６００ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
［実施例３］
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として３，５００ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として３，５００ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
［実施例４］
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として１４，０００ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として１４，０００ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
［比較例１］
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として５０ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
カリウムイオンの濃度がポリメチルシルセスキオキサンの総質量を基準として５０ｐｐｍとなるように、０．１％水酸化カリウム水溶液を添加したことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
［比較例２］
水酸化カリウムを添加しないことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
水酸化カリウムを添加しないことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
［比較例３］
水酸化カリウムを添加しないで乾燥時間を４８時間としたことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
水酸化カリウムを添加しないで乾燥時間を４８時間としたことを除いては、前記実施例１と同様の方法、条件で実験を行った。
上記した各実施例及び各比較例における過程を経て得られたシリコン系微粒子について、下記の方法を通じて物性を評価した。
（１）疎水性：赤外線分光分析により、下記式により定義されたＯＨ−ｉｎｄｅｘを測定して疎水性を評価した。その際に使用した装置は、ＦＴＳ−７０００（Ｖａｒｉａｎ社製）である。
上記式中、Ａｂｓ（Ｓｉ−ＯＨ）は、赤外線吸収領域３，３００〜３，７００ｃｍ−１での最大吸光度を示し、Ａｂｓ（Ｓｉ−ＣＨ３）は、赤外線吸収領域２，９００〜３，１００ｃｍ−１での最大吸光度を示す。
なお、各Ａｂｓ値は、測定時に製造したサンプルの厚さ、またはサンプルの製造条件、湿度などから影響を受けて、ベースラインの変更により絶対値に差が生じうる。そして、ＯＨ−ｉｎｄｅｘは、Ａｂｓの比率で評価され、客観的に特性（物性）を表すことのできる指標である。
（２）耐アルカリ性：２０％ＮａＯＨ水溶液にシリコン系微粒子を添加した後、溶解の程度を常温（２０±１５℃（ＪＩＳ規格））下で６時間、肉眼により観察した。
（３）比表面積：シリコン系微粒子を２００℃で５時間、真空下で乾燥した後、ＡＳＡＰ２０２０（Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ社）を用いてシリコン系微粒子のＢＥＴ比表面積を測定した。
上記の表１を通じて、表面処理されたポリメチルシルセスキオキサン微粒子（実施例１〜４）の場合、０．６を有意に下回る、非常に低いＯＨ−ｉｎｄｅｘの値を示し、２０％ＮａＯＨ水溶液で溶解しないことを確認した。反面、アルカリイオンの濃度が本発明の範囲を逸脱した（下回った）比較例１の場合、耐アルカリ性が低下したことが分かる。アルカリ表面処理を行わなかった比較例２及び３の場合、ＯＨ−ｉｎｄｅｘの値の上昇と耐アルカリ性の低下とを確認した。特に比較例３はＯＨ−ｉｎｄｅｘが０．６以下であってもアルカリ表面処理を行わなかったために、耐アルカリ性の低下したことが分かる。
また、実施例で製造したポリメチルシルセスキオキサンは、化学式として、（ＣＨ３ＳｉＯ１．５）ｎで表され、上記化学式１におけるＸが０の場合に相当する。このことから、十分な熱処理をしなければ、表面に多くのＯＨ基が存在するようになる（Ｘ＞０の場合）。
本発明に対する改変や変更は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に行うことができ、このような改変や変更は全て本発明の範囲に含まれる。
Claims (12)
- （ａ）下記数式１：
で表されるＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．６以下であり、
（ｂ）２０％ＮａＯＨ水溶液中、常温下で６時間浸漬した時点でも固体状態を保持する、シリコン系微粒子。 - 前記ＯＨ−ｉｎｄｅｘの値が０．０００１〜０．５である、請求項１に記載のシリコン系微粒子。
- 下記化学式１：
で表される単位を有する、請求項１に記載のシリコン系微粒子。 - アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンで表面処理されてなる、請求項１に記載のシリコン系微粒子。
- 平均粒径が０．１〜１０μｍである、請求項１に記載のシリコン系微粒子。
- 比表面積が少なくとも７．５ｍ２／ｇ以上である、請求項１に記載のシリコン系微粒子。
- ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子である、請求項１に記載のシリコン系微粒子。
- シリコン系微粒子懸濁液に、アルカリ金属イオン及び／またはアルカリ土類金属イオンを混合する段階；並びに、
得られた混合液をろ過及び乾燥する段階；
を含む、シリコン系微粒子の製造方法。 - 前記アルカリ金属イオン及び／または前記アルカリ土類金属イオンは、ＫＯＨもしくはＮａＯＨまたはこれらの混合物である、請求項８に記載のシリコン系微粒子の製造方法。
- 前記アルカリ金属イオン及び／または前記アルカリ土類金属イオンは、懸濁液中のシリコン系微粒子の総質量に対し、５０ｐｐｍを超えて２０，０００ｐｐｍ以下の濃度で添加される、請求項８に記載のシリコン系微粒子の製造方法。
- 前記シリコン系微粒子懸濁液は、オルガノトリアルコキシシランを水相において加水分解反応及び縮合反応させることにより製造する、請求項８に記載のシリコン系微粒子の製造方法。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載のシリコン系微粒子、または請求項８〜１１のいずれか１項に記載の製造方法により得られたシリコン系微粒子を含む、コーティング液。
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