JP2011011182A

JP2011011182A - 分散剤

Info

Publication number: JP2011011182A
Application number: JP2009159613A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Wakahara; 義幸若原; Yasuhiro Yamada; 康博山田
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】有機溶剤中において、微細化された金属化合物粒子を高濃度で２次凝集することなく、単分散又はそれに近い状態となるように分散させるための分散剤を提供する。
【解決手段】一般式（１）で表される酸性基を有する化合物（Ａ）を含有してなる分散剤である。
【化９】

[式中、Ｒ¹は炭素数２〜２２のアルキル基又はアルケニル基；Ｒ²はメチレン基又は−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基；Ｑは酸性基；Ｘは水素原子、水酸基及び−Ｏ−（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基からなる群から選ばれる１種以上である。]
【選択図】なし

Description

本発明は、分散剤に関する。更に詳しくは、有機溶剤中に金属化合物粒子を分散させるための分散剤に関する。

金属酸化物粒子等の金属化合物粒子は、例えば、有機溶剤中に分散させ、場合によりバインダー樹脂や可塑剤等を加え、スラリーにしたものが電子部品用の材料として用いられている。
従来、前記スラリーを得るための分散剤としては、パルミチン酸やステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、ソルビタンエステル類及びリン酸エステル類等の酸含有高分子化合物や、酸性基を含む共重合物等が知られている（例えば特許文献１〜３）。しかしながら、これらの分散剤は、微細化された金属化合物粒子を高濃度で２次凝集することなく、単分散又はそれに近い状態となるように分散させるには未だ分散性が不十分であるという問題点を有していた。

特開２０００−１０５４５３号公報特開２００４−１０４５３号公報特開２００６−１６９４１７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、微細化された金属化合物粒子を高濃度で２次凝集することなく、単分散又はそれに近い状態となるように分散させるための分散剤を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、一般式（１）で表される酸性基を有する化合物（Ａ）を含有してなる分散剤；及び前記分散剤で金属化合物粒子を有機溶剤中に分散してなる有機溶剤系金属化合物粒子スラリー；である。

式中、Ｒ¹は炭素数２〜２２のアルキル基又はアルケニル基；Ｒ²はメチレン基又は−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基；Ｑは酸性基；Ｘは水素原子、水酸基又は−Ｏ−（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基を表す。

本発明の分散剤は、微細化された金属化合物粒子を高濃度で２次凝集することなく、単分散又はそれに近い状態となるように分散させることができる。

一般式（１）におけるＲ¹で表される炭素数２〜２２のアルキル基としては、直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられる。例えば、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、直鎖又は分岐のオクチル基、直鎖又は分岐のノニル基、直鎖又は分岐のデシル基、直鎖又は分岐のウンデシル基、直鎖又は分岐のドデシル基、直鎖又は分岐のトリデシル基、直鎖又は分岐のテトラデシル基、直鎖又は分岐のペンタデシル基、直鎖又は分岐のヘキサデシル基、直鎖又は分岐のオクタデシル基、直鎖又は分岐のドコシル基及び直鎖又は分岐のエイコシル基等が挙げられる。炭素数２〜２２のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、アリル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基及びオクタデセニル基等が挙げられる。Ｒ¹のうち好ましいのは、炭素数６〜１６のアルキル基である。
Ｒ²は、メチレン基又は−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基である。

一般式（１）におけるＸとしては、水素原子、水酸基及び−Ｏ（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基からなる群から選ばれる１種以上である。−Ｏ（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基におけるＡＯは、炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、炭素数２〜４のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基及びオキシブチレン基が挙げられる。これらのうち好ましいのは、オキシエチレン基及びオキシプロピレン基である。これらのオキシアルキレン基は、１種でも２種以上の混合物でもよい。２種以上の混合物の場合、ｍ個のオキシアルキレンの結合様式はブロック、ランダム及びこれらの組み合わせのいずれでもよい。ｍは０〜２００の数であり、分散性の観点から好ましいのは０〜１００の数であり、更に好ましいのは０〜２０の数である。
Ｘとして分散性の観点から好ましいのは、水素原子と−Ｏ（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基の併用、及び水酸基と−Ｏ（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基の併用である。

一般式（１）において、Ｑで表される酸性基としては、一般式（２）〜（４）のいずれかで表される基が挙げられる。

式中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基；ｎは０〜２００の数；Ｙは水素原子又は２−ヒドロキシエチル基を表す。

一般式（２）におけるＡＯで表される炭素数２〜４のオキシアルキレン基としては、一般式（１）における炭素数２〜４のオキシアルキレン基と同様の基が挙げられる。ｎ個のオキシアルキレンの結合様式はブロック、ランダム及びこれらの組み合わせのいずれでもよい。ｎは０〜２００の数であり、分散性の観点から好ましいのは０〜１００の数であり、更に好ましいのは０〜２０の数である。

一般式（４）におけるＹとしては、水素原子又は２−ヒドロキシエチル基であり、分散性の観点から好ましいのは２−ヒドロキシエチル基である。

一般式（１）で表される酸性基を有する化合物（Ａ）としては、以下の（ａ１）〜（ａ６）の化合物が挙げられる。
（ａ１）ポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸［一般式（１）において、Ｘが水素原子、Ｒ¹が炭素数２〜２２のアルキル基、Ｒ²がメチレン基、Ｑが一般式（２）で表される基であり、ＡＯが炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎが１〜２００の数である化合物］
（ａ２）β−ヒドロキシアルキルエーテル酢酸［一般式（１）において、Ｘが水酸基、Ｒ¹が炭素数２〜２２のアルキル基、Ｒ²がメチレン基、Ｑが一般式（２）で表される基であり、ｎが０である化合物］
（ａ３）アルキル−α，β−ジエーテル酢酸［一般式（１）において、Ｘが−Ｏ（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基、Ｒ¹が炭素数２〜２２のアルキル基、Ｒ²がメチレン基、Ｑが一般式（２）で表される基であり、ｎが０である化合物］
（ａ４）アルケニルコハク酸［一般式（１）において、Ｘが水素原子、Ｒ¹が炭素数２〜２２のアルキル基、Ｒ²が−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基、Ｑが一般式（３）で表される基である化合物］
（ａ５）アルケニルコハク酸モノエタノールアミド［一般式（１）において、Ｘが水素原子、Ｒ¹が炭素数２〜２２のアルキル基、Ｒ²が−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基、Ｑが一般式（４）で表される基であり、Ｙが水素原子である化合物］
（ａ６）アルケニルコハク酸ジエタノールアミド［一般式（１）において、Ｘが水素原子、Ｒ¹が炭素数２〜２２のアルキル基、Ｒ²が−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基、Ｑが一般式（４）で表される基であり、Ｙが２−ヒドロキシエチル基である化合物］

上記（ａ１）〜（ａ６）の具体例としては以下の化合物が挙げられる。
（ａ１）としては、ポリオキシエチレン（７モル）オクチルエーテル酢酸、ポリオキシエチレン（５モル）デシルエーテル酢酸、ポリオキシエチレン（２．５モル）ラウリルエーテル酢酸、ポリオキシエチレン（４モル）ラウリルエーテル酢酸、ポリオキシエチレン（３モル）イソトリデシルエーテル酢酸、ポリオキシエチレン（３モル）イソステアリルエーテル酢酸、ポリオキシエチレン（３モル）オレイルエーテル酢酸、ポリオキシプロピレン（２モル）／ポリオキシエチレン（４モル）（ブロック付加）ラウリルエーテル酢酸及びポリオキシプロピレン（２モル）／ポリオキシエチレン（２モル）（ランダム付加）ラウリルエーテル酢酸等が挙げられる。
（ａ２）としては、β−ヒドロキシオクチルエーテル酢酸、β−ヒドロキシデシルエーテル酢酸、β−ヒドロキシラウリルエーテル酢酸及びβ−ヒドロキシテトラデシルエーテル酢酸等が挙げられる。
（ａ３）としては、オクチル−α，β−ジエーテル酢酸、デシル−α，β−ジエーテル酢酸、ラウリル−α，β−ジエーテル酢酸及びテトラデシル−α，β−ジエーテル酢酸等が挙げられる。
（ａ４）としては、オクテニルコハク酸、デセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸、テトラデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸及びテトラプロペニルコハク酸等が挙げられる。
（ａ５）としては、オクテニルコハク酸モノエタノールアミド、デセニルコハク酸モノエタノールアミド、ドデセニルコハク酸モノエタノールアミド、テトラデセニルコハク酸モノエタノールアミド、ペンタデセニルコハク酸モノエタノールアミド及びテトラプロペニルコハク酸モノエタノールアミド等が挙げられる。
（ａ６）としては、オクテニルコハク酸ジエタノールアミド、デセニルコハク酸ジエタノールアミド、ドデセニルコハク酸ジエタノールアミド、テトラデセニルコハク酸ジエタノールアミド、ペンタデセニルコハク酸ジエタノールアミド及びテトラプロペニルコハク酸ジエタノールアミド等が挙げられる。

（ａ１）〜（ａ６）のうち、分散性の観点から好ましいのは（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）及び（ａ６）であり、更に好ましいのは（ａ１）、並びに（ａ２）及び（ａ３）の併用である。

本発明の分散剤は、有機溶媒中への金属化合物粒子の分散に有用であり、例えば、セラミック回路基板、セラミックパッケージ、積層セラミックコンデンサ、プラズマディスプレイパネル及びＬＥＤ等の電子部品の製造用分散剤として特に効果を発揮する。

本発明における金属化合物粒子としては、例えば、アルミナ、チタン酸バリウム、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、中空セラミック粒子、粉末ガラス、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）、酸化イットリウム、メタル粉、アルミニウム粉、ニッケル粉、タンタル粉、銀粉、銅粉、貴金属粉末、はんだ粉、タングステン及びモリブテン等が挙げられる。

本発明の分散剤により金属化合物粒子を分散させるための有機溶剤としては、特に限定はされないが、例えば芳香族炭化水素類（トルエン及びキシレン等）、アルコール類（メタノール、エタノール及びイソプロピルアルコール等）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等）、脂肪族炭化水素類（ヘキサン及びヘプタン等）、エーテル類（テトラヒドロフラン等）、アミド系溶剤（ＤＭＦ及びＤＭＡｃ等）及びこれらの混合物等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、芳香族炭化水素類、アルコール類及びその混合物である。

本発明の分散剤を用いて金属化合物粒子を有機溶剤媒中に分散して有機溶剤系スラリーを作製する場合、分散剤の使用量は、金属化合物粒子の全重量に基づき、好ましいのは０．１〜１０重量％であり、更に好ましいのは０．５〜５重量％である。また、金属化合物粒子の量は、有機溶剤系スラリーの全重量に基づき、好ましいのは６０〜９０重量％であり、更に好ましいのは７０〜９０重量％である。

本発明の分散剤を使用して金属化合物粒子を有機溶剤中に分散する方法としては、公知の分散方法でよく、例えば、本発明の分散剤を溶解した有機溶剤中に金属化合物粒子を添加して攪拌、混合する方法が挙げられる。攪拌、混合には高速デイスパー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミル、サンドミル及びジェットミル等の一般に用いられる攪拌装置を使用することができる。

本発明の分散剤の他に、バインダー樹脂（ポリビニルブチラール樹脂、セルロース系樹脂、酢酸ビニル樹脂及びポリビニルアルコール樹脂等）及び可塑剤（フタル酸エステル、アジピン酸、燐酸エステル及びグリコール類等）等を適宜併用することも可能である。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において特に規定しない限り、部は重量部を示す。

＜実施例１＞
有機溶剤としてトルエン３０部に分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸（ａ１−１）０．５部を均一に溶解した中へ、金属化合物粒子としてアルミナ粉末（平均粒子径：０．２〜０．３μｍ）を７０部添加し、ＴＫホモミキサー［特殊機化工業（株）製］を用いて３，０００回転で１０分間攪拌、混合することで分散させ、有機溶剤系金属化合物粒子スラリーを調製した。

＜実施例２及び比較例１、２＞
表１に記載した部数の各原料を用いて、実施例１と同様にして、実施例２及び比較例１、２の有機溶剤系金属化合物粒子スラリーを調製した。

実施例１，２及び比較例１，２の有機溶剤系金属化合物粒子スラリーについて、分散性試験を行った。試験結果を表１に示す。

有機溶剤系金属化合物粒子スラリーの分散性試験法は以下の通りである。

＜分散性試験＞
実施例１、２及び比較例１、２で調整した有機溶剤系金属化合物粒子スラリーをＢＬ型粘度計を用いて２５℃、６０ｒｐｍの条件で粘度を測定した。数値が低い程、凝集物が少なく、分散性が良好であることを示す。

表１における各分散剤成分は以下の通りである。
（ａ１−１）：ポリオキシエチレン（４モル）ラウリルエーテル酢酸
（ａ１−２）：ポリオキシエチレン（２．５モル）ラウリルエーテル酢酸
比較分散剤−１：オレイン酸
比較分散剤−２：ソルビタンモノオレート

本発明の分散剤は、有機溶剤中に金属化合物粒子を分散させるのに有用であり、セラミック回路基板、セラミックパッケージ、積層セラミックコンデンサ、プラズマディスプレイパネル及びＬＥＤ等の電子部品の製造用分散剤として利用できる。

Claims

一般式（１）で表される酸性基を有する化合物（Ａ）を含有してなる分散剤。

[式中、Ｒ¹は炭素数２〜２２のアルキル基又はアルケニル基；Ｒ²はメチレン基又は−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−で表される基；Ｑは酸性基；Ｘは水素原子、水酸基及び−Ｏ−（ＡＯ）_m−ＣＨ₂ＣＯＯＨで表される基からなる群から選ばれる１種以上である。]
一般式（１）におけるＱが一般式（２）〜（４）のいずれかで表される基である請求項１記載の分散剤。

[式中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基；ｎは０〜２００の数；Ｙは水素原子又は２−ヒドロキシエチル基を表す。]
Ｑが前記一般式（２）で表される基である請求項２記載の分散剤。
請求項１〜３のいずれか記載の分散剤で金属化合物粒子を有機溶剤中に分散してなる有機溶剤系金属化合物粒子スラリー。