JP2011032317A - Coating composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating composition excellent in dispersion stability and a coating film excellent in feel of whiteness, hardness, and adhesion. <P>SOLUTION: (1) The coating composition contains titanate nanoparticles (A) of which the primary particle has a major axis length of 10-1,000 nm, a resin (B) for coating, and a solvent (C). (2) The coating film is formed when the coating composition is applied to a substrate and dried. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、チタン酸ナノ粒子を含有する塗料組成物、及びそれからなる塗膜に関する。   The present invention relates to a coating composition containing titanic acid nanoparticles and a coating film comprising the same.

チタン酸化物は、セラミックスや複合酸化物等の原料、光触媒、白色顔料、高屈折率材料、色素増感太陽電池用電極材料、樹脂フィラー等として、工業的に広く用いられている。   Titanium oxide is widely used industrially as raw materials such as ceramics and composite oxides, photocatalysts, white pigments, high refractive index materials, dye-sensitized solar cell electrode materials, resin fillers, and the like.

例えば、特許文献1には、層状チタン酸塩を酸処理し、次いで有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤又は剥離した、平均長径5〜30μm、平均厚さ0.5〜300nmの薄片状チタン酸の水性分散液と樹脂エマルション液とを混合してなる光輝性塗料が開示されている。特許文献1では、アナターゼ型やルチル型の酸化チタンを配合した白色塗膜よりも、薄片状のチタン酸を配合した塗膜の方がシルキー感等の意匠性に優れるとされているが、薄片状チタン酸の平均長径が大きいので、塗料中の分散安定性や塗膜の硬度が不十分である。特に、有機系塗料中では、親水性表面である薄片状チタン酸の凝集が著しく、塗料中の薄片状チタン酸の分散安定性が悪いため、意匠性、硬度の優れた塗膜を得ることは困難である。
特許文献2には、チタン酸ナノシートを含有する光学器材用コーティング剤が開示されている。このチタン酸ナノシートは実質的に10nm未満の粒子径であり、コーティング剤中のチタン酸ナノシートの分散安定性は良好であるが、このコーティング剤から得られるコーティング膜は透明であり、意匠性に乏しい。また、チタン酸ナノシートを含有するコーティング膜は、膜硬度、密着性が十分とは言いがたい。
For example, Patent Document 1 discloses that a lamellar titanate having an average major axis of 5 to 30 μm and an average thickness of 0.5 to 300 nm, which is obtained by acid treatment of a layered titanate and then causing an organic basic compound to act to swell or peel the interlayer. A glittering paint obtained by mixing an aqueous dispersion of titanic acid and a resin emulsion is disclosed. In Patent Document 1, it is said that a coating film containing flaky titanic acid has better design properties such as silky feeling than a white coating film containing anatase type or rutile type titanium oxide. Since the average major axis of the titanic acid is large, the dispersion stability in the paint and the hardness of the coating film are insufficient. In particular, in organic coatings, flocculated titanic acid, which is a hydrophilic surface, is remarkably agglomerated and the dispersion stability of flaky titanic acid in the coating is poor, so it is possible to obtain a coating film with excellent design and hardness. Have difficulty.
Patent Document 2 discloses a coating agent for optical equipment containing a titanate nanosheet. This titanic acid nanosheet has a particle diameter of substantially less than 10 nm, and the dispersion stability of the titanic acid nanosheet in the coating agent is good, but the coating film obtained from this coating agent is transparent and poor in design . Moreover, it is difficult to say that the coating film containing the titanate nanosheet has sufficient film hardness and adhesion.

特開2006−257179号公報JP 2006-257179 A 特開2007−199656号公報JP 2007-199656 A

本発明は、分散安定性の優れた塗料組成物、及び白色感、硬度、密着性に優れた塗膜を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a coating composition excellent in dispersion stability and a coating film excellent in whiteness, hardness and adhesion.

本発明者らは、白色顔料として一次粒子の長軸長が10〜1000nmの範囲にあるチタン酸ナノ粒子を用いることにより、分散安定性の優れた塗料組成物、及び白色感、硬度、密着性に優れた塗膜を得ることができることを見出した。
すなわち、本発明は、次の(1)及び(2)を提供する。
(1)一次粒子の長軸長が10〜1000nmであるチタン酸ナノ粒子(A)、塗料用樹脂(B)、及び溶剤(C)を含有する塗料組成物。
(2)前記(1)の塗料組成物を、基板に塗布し、乾燥して形成された塗膜。
The present inventors have used a titanic acid nanoparticle in which the major axis length of primary particles is in the range of 10 to 1000 nm as a white pigment, thereby achieving a coating composition having excellent dispersion stability, whiteness, hardness, and adhesion. It was found that an excellent coating film can be obtained.
That is, the present invention provides the following (1) and (2).
(1) A coating composition containing titanic acid nanoparticles (A) having a major axis length of primary particles of 10 to 1000 nm, a coating resin (B), and a solvent (C).
(2) A coating film formed by applying the coating composition of (1) to a substrate and drying.

本発明によれば、白色顔料として、一次粒子の長軸長が10〜1000nmのチタン酸ナノ粒子を用いることにより、分散安定性の優れた塗料組成物、及び白色感、硬度、密着性に優れた塗膜を提供することができる。   According to the present invention, by using titanic acid nanoparticles having a primary particle major axis length of 10 to 1000 nm as a white pigment, a coating composition having excellent dispersion stability, and excellent whiteness, hardness, and adhesion are obtained. A coated film can be provided.

実施例1で得られた紡錘状のチタン酸ナノ粒子を示す透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing spindle-shaped titanate nanoparticles obtained in Example 1. FIG.

本発明の塗料組成物は、一次粒子の長軸長が10〜1000nmであるチタン酸ナノ粒子(A)、塗料用樹脂(B)、及び溶剤(C)を含有することを特徴とし、本発明の塗膜は、前記塗料組成物を、基板に塗布し、乾燥して形成されたことを特徴とする。
以下、本発明の塗料組成物に用いられる各成分等について説明する。
The coating composition of the present invention contains titanic acid nanoparticles (A) whose primary particles have a major axis length of 10 to 1000 nm, a coating resin (B), and a solvent (C). The coating film is characterized in that the coating composition is applied to a substrate and dried.
Hereinafter, each component etc. which are used for the coating composition of this invention are demonstrated.

[チタン酸ナノ粒子(A)]
(チタン酸ナノ粒子の形状)
本発明の塗料組成物、塗膜に含有される、チタン酸ナノ粒子(A)の一次粒子の長軸長は10〜1000nmであり、塗料組成物の分散安定性、ハンドリング性及び塗膜の性能発現の観点から、好ましくは20〜500nm、より好ましくは30〜200nm、更に好ましくは30〜100nmである。
また、チタン酸ナノ粒子(A)の一次粒子の(長軸長/短軸長)の比は、上記と同様の観点から、好ましくは3〜20、より好ましくは5〜15、更に好ましくは8〜12である。
ここで、チタン酸ナノ粒子(A)の長軸長とは、チタン酸ナノ粒子(A)の一次粒子の長軸方向における最大長さを意味し、短軸長とは、該長軸方向に対して垂直な方向におけるチタン酸ナノ粒子の一次粒子の最大長さを意味する。なお、前記一次粒子の長軸長及び短軸長は、透過型電子顕微鏡(TEM)写真から求められる値である。
[Titanate nanoparticles (A)]
(Shape of titanate nanoparticles)
The major axis length of the primary particles of titanic acid nanoparticles (A) contained in the coating composition and coating film of the present invention is 10 to 1000 nm, and the dispersion stability, handling property and coating film performance of the coating composition. From the viewpoint of expression, it is preferably 20 to 500 nm, more preferably 30 to 200 nm, and still more preferably 30 to 100 nm.
Further, the ratio of (major axis length / minor axis length) of the primary particles of titanic acid nanoparticles (A) is preferably 3 to 20, more preferably 5 to 15, and still more preferably 8 from the same viewpoint as described above. ~ 12.
Here, the major axis length of titanate nanoparticles (A) means the maximum length in the major axis direction of the primary particles of titanate nanoparticles (A), and the minor axis length means the major axis direction. It means the maximum length of the primary particles of titanate nanoparticles in the direction perpendicular to it. The major axis length and minor axis length of the primary particles are values obtained from a transmission electron microscope (TEM) photograph.

チタン酸ナノ粒子(A)の一次粒子の形状は、球状、平板(シート状)状、繊維状(ウィスカー状)、棒状(ロッド状)、不定形状等であり、特に限定されないが、塗料組成物の分散安定性、ハンドリング性及び塗膜の性能発現の観点から、シート状、ウィスカー状、ロッド状が好ましく、シート状、ロッド状がより好ましく、ロッド状が更に好ましい。
ロッドの形状は、円筒状のように、粒子中央部と粒子両端部の長さが同じ形状であってもよいし、紡錘状のように、粒子中央部が粒子両端部より膨らんだ形状であってもよいが、塗料組成物の分散安定性、ハンドリング性及び塗膜の性能発現の観点から、紡錘状の方が好ましい。
シートの形状は、特に限定されないが、チタン酸ナノ粒子の製造容易性及び塗料組成物の分散安定性、ハンドリング性及び塗膜の性能発現の観点から、シートの厚みが0.5〜100nmが好ましく、0.5〜10nmがより好ましい。
The shape of the primary particles of the titanic acid nanoparticles (A) is spherical, flat (sheet-like), fibrous (whisker-like), rod-like (rod-like), indefinite shape, etc., and is not particularly limited. From the viewpoint of dispersion stability, handling properties, and performance of the coating film, a sheet shape, a whisker shape, and a rod shape are preferable, a sheet shape and a rod shape are more preferable, and a rod shape is more preferable.
The shape of the rod may be the same shape as the center of the particle and both ends of the particle, such as a cylindrical shape, or the shape where the center of the particle swells from both ends of the particle, such as a spindle shape. However, a spindle shape is preferable from the viewpoint of dispersion stability of the coating composition, handling properties, and expression of coating film performance.
The shape of the sheet is not particularly limited, but the thickness of the sheet is preferably 0.5 to 100 nm from the viewpoint of ease of production of titanate nanoparticles, dispersion stability of the coating composition, handling properties, and expression of coating film performance. 0.5 to 10 nm is more preferable.

(チタン酸ナノ粒子の結晶構造)
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)は、三チタン酸、四チタン酸、五チタン酸、六チタン酸、レピドクロサイト型チタン酸等のチタン酸の結晶構造を有する。これらのチタン酸の結晶構造は、チタンを中心として6個の酸素が配位した8面体構造を基本ユニットとし、このユニットが二次元平面状に広がった分子レベルの厚み(例えば、0.3〜0.8nm)を持ったシート構造を有する。チタン酸ナノ粒子(A)は、このチタン酸シートと、アミン類やホスホニウム類等との塩の形態で存在し、アミン類やホスホニウム類等がチタン酸シートの間に含まれ、チタン酸シートとアミン類やホスホニウム類等からなる層状構造を形成していると考えられる。
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)は、ラマンスペクトルで波数が260〜305cm-1、440〜490cm-1及び650〜1000cm-1の領域にそれぞれチタン酸の結晶構造由来のピークを有する。なお、従来の代表的な酸化チタンであるアナターゼ型チタニアは、ラマンスペクトルで波数が140〜160cm-1、390〜410cm-1、510〜520cm-1及び630〜650cm-1の領域にピークを有し、ルチル型チタニアは、ラマンスペクトルで波数が230〜250cm-1、440〜460cm-1及び600〜620cm-1の領域にピークを有する。
(Crystal structure of titanate nanoparticles)
The titanic acid nanoparticles (A) used in the present invention have a crystal structure of titanic acid such as trititanic acid, tetratitanic acid, pentatitanic acid, hexatitanic acid, or lipidocrocite-type titanic acid. The crystal structure of these titanic acids has an octahedral structure in which six oxygens are coordinated around titanium as a basic unit, and this unit has a molecular level thickness (for example, 0.3 to 0.8 nm). The titanate nanoparticles (A) are present in the form of a salt with this titanate sheet and amines, phosphoniums, etc., and the amines, phosphoniums, etc. are contained between the titanate sheets, It is considered that a layered structure composed of amines, phosphoniums and the like is formed.
Titanate nanoparticles used in the present invention (A) is wavenumber Raman spectrum 260~305Cm -1, has a peak of each from the crystal structure of the titanate in the area of 440~490Cm -1 and 650~1000Cm -1 . Incidentally, the conventional anatase titania which is a typical titanium oxide, wavenumber in Raman spectrum 140~160cm -1, 390~410cm -1, have a peak in the region of 510~520Cm -1 and 630~650Cm -1 Rutile-type titania has peaks in the Raman spectrum with wave numbers of 230 to 250 cm −1 , 440 to 460 cm −1 and 600 to 620 cm −1 .

本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)は、構造安定性及び塗膜の性能発現の観点から、粉末X線回折(XRD)パターンのd=1〜5nmの範囲において層状構造由来のXRDピークが見られるのが好ましく、d=1〜3nmの範囲にXRDピークが見られるのがより好ましい。
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)は、紫外−可視吸収スペクトルの吸収立ち上がり波長が、アナターゼ型(380nm)やルチル型(410nm)の酸化チタンよりも短波長側(320nm)にあり、紫外光の吸収量が少ないことが好ましい。アナターゼ型やルチル型の酸化チタンよりも紫外光の吸収量が少なければ、光触媒活性が低く、樹脂や溶媒等の有機マトリクスと混合、複合化しても有機マトリクスが光触媒的に分解、劣化しにくいからである。すなわち、耐光性に優れた塗料組成物及び塗膜を作製することが可能となる。
The titanic acid nanoparticles (A) used in the present invention have an XRD peak derived from a layered structure in the range of d = 1 to 5 nm of the powder X-ray diffraction (XRD) pattern from the viewpoint of structural stability and expression of coating film performance. Is preferable, and it is more preferable that an XRD peak is observed in the range of d = 1 to 3 nm.
The titanate nanoparticles (A) used in the present invention have an absorption rise wavelength in the ultraviolet-visible absorption spectrum on the shorter wavelength side (320 nm) than anatase type (380 nm) or rutile type (410 nm) titanium oxide, It is preferable that the amount of absorption of ultraviolet light is small. If it absorbs less ultraviolet light than anatase or rutile titanium oxide, the photocatalytic activity is low, and even when mixed and combined with an organic matrix such as a resin or solvent, the organic matrix is unlikely to decompose or deteriorate photocatalytically. It is. That is, it becomes possible to produce a coating composition and a coating film excellent in light resistance.

(チタン酸ナノ粒子の製造方法)
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)の製造方法は、特に限定されない。例えば、ゾル−ゲル法を利用したチタン酸の核発生、粒子成長によるチタン酸ナノ粒子の製造方法(以下、ボトムアップ法)や、チタン含有原料を高温焼成して得られるミクロンサイズのチタン酸アルカリ金属塩粉末をプロトン化後、アミン類及び/又はホスホニウム類を含有する溶液中で粉砕、微粒化することによるチタン酸ナノ粒子の製造方法(以下、トップダウン法)等が挙げられる。チタン酸ナノ粒子の製造容易性、コスト、得られる塗料組成物、塗膜の性能発現の観点から、ボトムアップ法がより好ましい。
(Method for producing titanic acid nanoparticles)
The method for producing titanic acid nanoparticles (A) used in the present invention is not particularly limited. For example, titanic acid nucleation using sol-gel method, titanic acid nanoparticle production method by particle growth (hereinafter referred to as bottom-up method), and micron-sized alkali titanate obtained by firing titanium-containing raw material at high temperature Examples thereof include a titanic acid nanoparticle production method (hereinafter referred to as a top-down method) by pulverizing and atomizing a metal salt powder in a solution containing amines and / or phosphoniums after protonation. From the viewpoint of ease of production of titanic acid nanoparticles, cost, the resulting coating composition, and the performance of the coating film, the bottom-up method is more preferable.

<ボトムアップ法によるチタン酸ナノ粒子の製造方法>
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)のボトムアップ法による製造においては、まずチタン酸ナノシート水分散液を製造し、該水分散液中の水を溶媒で置換する溶媒置換工程を含む方法によれば、効率的に製造することができる。
(1)チタン酸ナノシート水分散液の製造
本発明において、チタン酸ナノシート水分散液の製造方法は特に限定されないが、チタンアルコキシド及び/又はチタン塩(以下、これらを総称して、単に「チタン源」ともいう)を、アミン類及び/又はホスホニウム類の存在下で加水分解し、縮合反応させて、チタン酸ナノシート分散原液を製造し、更に、得られたチタン酸ナノシート分散原液を水熱処理や、種結晶を添加しての水熱処理により、チタン酸ナノシートの粒子径や結晶性を増大させて、チタン酸ナノシート水分散液を得る方法が好ましい。
<Method for producing titanic acid nanoparticles by bottom-up method>
In the production of titanic acid nanoparticles (A) used in the present invention by the bottom-up method, a method comprising first producing a titanic acid nanosheet aqueous dispersion and replacing the water in the aqueous dispersion with a solvent. Therefore, it can manufacture efficiently.
(1) Production of titanic acid nanosheet aqueous dispersion In the present invention, the production method of titanic acid nanosheet aqueous dispersion is not particularly limited, but titanium alkoxide and / or titanium salt (hereinafter collectively referred to as “titanium source”). Is also hydrolyzed in the presence of amines and / or phosphoniums and subjected to a condensation reaction to produce a titanate nanosheet dispersion stock solution, and the obtained titanate nanosheet dispersion stock solution is subjected to hydrothermal treatment, A method of obtaining an aqueous dispersion of titanate nanosheets by increasing the particle size and crystallinity of titanate nanosheets by hydrothermal treatment with seed crystals added is preferred.

(チタン源)
上記方法において、チタン源としては、加水分解反応により水酸化チタンを生成するものが好ましく、チタンアルコキシド及び/又はチタン塩がより好ましい。ここで、水酸化チタンは、Ti(OH)2、Ti(OH)3、又はTi(OH)4で表される組成式を有するものを包含する。
チタンアルコキシドとしては、炭素数1〜6、好ましくは炭素数2〜4のアルコキシドを有するチタンアルコキシドが好ましく、具体的には、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
これらの中では、特にチタンテトラアルコキシドが好ましく、一般的な入手のし易さ、取り扱い性の観点から、チタンテトライソプロポキシドがより好ましい。
(Titanium source)
In the said method, as a titanium source, what produces | generates a titanium hydroxide by a hydrolysis reaction is preferable, and a titanium alkoxide and / or a titanium salt are more preferable. Here, the titanium hydroxide includes those having a composition formula represented by Ti (OH) 2 , Ti (OH) 3 , or Ti (OH) 4 .
The titanium alkoxide is preferably a titanium alkoxide having an alkoxide having 1 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms. Specific examples include titanium tetraethoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetrabutoxide and the like. . These can be used alone or in admixture of two or more.
Among these, titanium tetraalkoxide is particularly preferable, and titanium tetraisopropoxide is more preferable from the viewpoint of general availability and handling.

チタン塩としては、例えば、四塩化チタン、三塩化チタン、二塩化チタン等の塩化チタン、硫酸チタン、硫酸チタニル、硝酸チタニル等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。これらの中では、一般的な入手のし易さ、取り扱い性の観点から、四塩化チタン、硫酸チタン及び硫酸チタニルがより好ましい。
チタン塩は、水と混合することにより、又は水との混合後、加熱することにより水酸化チタンを生成するが、その際、更にアルカリを共存させてもよい。水酸化チタンを生成させる際に共存させるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物が挙げられる。更にはアンモニアや上記アミン類もアルカリとして使用することができる。
これらの中では、入手のし易さ、取り扱い性の観点から、アルカリ金属水酸化物、アンモニア及びアミン類がより好ましい。アルカリの添加量は、チタン塩水溶液のpHが2以上となる量、より好ましくはpHが4以上となる量が好ましい。
Examples of the titanium salt include titanium chloride such as titanium tetrachloride, titanium trichloride, and titanium dichloride, titanium sulfate, titanyl sulfate, and titanyl nitrate. These can be used alone or in admixture of two or more. Among these, titanium tetrachloride, titanium sulfate, and titanyl sulfate are more preferable from the viewpoint of general availability and handleability.
The titanium salt produces titanium hydroxide by mixing with water or by heating after mixing with water, and in that case, an alkali may be further allowed to coexist. Examples of the alkali to be coexisted when producing titanium hydroxide include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide. Furthermore, ammonia and the above amines can also be used as an alkali.
Among these, alkali metal hydroxides, ammonia, and amines are more preferable from the viewpoint of easy availability and handling. The amount of alkali added is preferably such that the pH of the aqueous titanium salt solution is 2 or more, more preferably 4 or more.

チタン源は、水及び/又はチタン源と相溶性の高い溶媒に溶解しておいてもよい。かかる溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソペンチルアルコール等の炭素数1〜8、好ましくは炭素数1〜6の脂肪族アルコールが挙げられる。
なお、チタンとともに、他の元素、例えば、バナジウム、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等を共存させて、複合化することもできる。
The titanium source may be dissolved in water and / or a solvent highly compatible with the titanium source. Examples of the solvent include aliphatic alcohols having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, and isopentyl alcohol.
In addition to titanium, other elements such as vanadium, niobium, tantalum, zirconium, aluminum, iron, cobalt, nickel, manganese, and the like can be combined to form a composite.

(アミン類)
アミン類としては、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、及び第4級アンモニウム水酸化物からなる群から選ばれる1種以上が用いられるが、好ましくは炭素数1以上、より好ましくは炭素数1〜5のアルキル基又はアルケニル基を有するアミン類である。
アミン類の好適例としては、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジメチルオクチルアミン等が挙げられる。また、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の置換アミン類も用いることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
これらの中では、チタン酸ナノシートの構造安定性及び製造容易性の観点から第4級アンモニウム水酸化物がより好ましく、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドが特に好ましい。
アミン類は、チタン酸ナノシート生成の観点から、アミン類濃度9mmol/Lの水溶液におけるpHが9以上であるアミン類が好ましい。
(Amines)
As the amines, one or more selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium hydroxides are used, but preferably one or more carbon atoms. Preferred are amines having an alkyl group or alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Preferable examples of amines include ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, tetrapropylammonium hydroxide, butylamine, dibutylamine, tributylamine, tetrabutylammonium hydroxide, pentylamine, dipentylamine , Tripentylamine, hexylamine, dihexylamine, trihexylamine, dimethylhexylamine, dimethylbenzylamine, dimethyloctylamine and the like. In addition, substituted amines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine can also be used. These can be used alone or in admixture of two or more.
Among these, quaternary ammonium hydroxide is more preferable, and tetrabutylammonium hydroxide is particularly preferable from the viewpoint of the structural stability and manufacturability of the titanate nanosheet.
The amine is preferably an amine having a pH of 9 or more in an aqueous solution having an amine concentration of 9 mmol / L from the viewpoint of production of titanate nanosheets.

(ホスホニウム類)
ホスホニウム類としては、第4級ホスホニウム水酸化物が好ましい。第4級ホスホニウム水酸化物は、無機ホスホニウム化合物のリン原子と結合する4原子の水素をアルキル基、フェニル基等で置換した化合物をいう。
第4級ホスホニウム水酸化物としては、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトラプロピルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、テトラペンチルホスホニウムヒドロキシド、及びテトラヘキシルホスホニウムヒドロキシド等の炭素数2〜8のアルキル基を有するテトラアルキルホスホニウムヒドロキシド;テトラフェニルホスホニウムヒドロキシド、エチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、ブチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、ペンチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、2−ジメチルアミノエチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、メトキシメチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド等のトリフェニルホスホニウムヒドロキシドが挙げられる。
これらの中では、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトラプロピルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、及びテトラペンチルホスホニウムヒドロキシドから選ばれる1種以上が好ましい。
ホスホニウム類は、チタン酸ナノシート生成の観点から、第4級ホスホニウム水酸化物濃度9mmol/Lの水溶液におけるpHが9以上である第4級ホスホニウム水酸化物が好ましい。
(Phosphoniums)
As the phosphoniums, quaternary phosphonium hydroxides are preferable. The quaternary phosphonium hydroxide refers to a compound in which the 4-atom hydrogen bonded to the phosphorus atom of the inorganic phosphonium compound is substituted with an alkyl group, a phenyl group or the like.
The quaternary phosphonium hydroxide includes an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms such as tetraethylphosphonium hydroxide, tetrapropylphosphonium hydroxide, tetrabutylphosphonium hydroxide, tetrapentylphosphonium hydroxide, and tetrahexylphosphonium hydroxide. Tetraalkylphosphonium hydroxide, tetraphenylphosphonium hydroxide, ethyltriphenylphosphonium hydroxide, butyltriphenylphosphonium hydroxide, pentyltriphenylphosphonium hydroxide, 2-dimethylaminoethyltriphenylphosphonium hydroxide, methoxymethyltriphenylphosphonium And triphenylphosphonium hydroxide such as hydroxide.
Among these, one or more selected from tetraethylphosphonium hydroxide, tetrapropylphosphonium hydroxide, tetrabutylphosphonium hydroxide, and tetrapentylphosphonium hydroxide are preferable.
The phosphonium is preferably a quaternary phosphonium hydroxide having a pH of 9 or more in an aqueous solution having a quaternary phosphonium hydroxide concentration of 9 mmol / L from the viewpoint of producing titanate nanosheets.

(チタン酸ナノシート分散原液の製造)
チタン酸ナノシート分散原液は、チタン源を、前記アミン類及び/又はホスホニウム類(以下、総称して「アミン類等」ともいう)の存在下で、加水分解し、縮合反応させることにより得ることができる。
加水分解において加える水分量は、水酸化チタンを得るために必要な量以上であればよい。通常、チタン源の質量に対して3〜50倍の質量が好ましく、5〜15倍の質量がより好ましい。加水分解及び縮合反応の温度及び時間は、用いるチタンアルコキシド及び/又はチタン塩に応じ、適宜選択することができる。
アミン類等を含有するチタン酸ナノシート分散原液の製法は特に限定されないが、以下に示す第1方法及び第2方法によれば、効率的に製造することができる。
(Production of titanate nanosheet dispersion stock solution)
The titanate nanosheet dispersion stock solution can be obtained by hydrolyzing and condensing a titanium source in the presence of the amines and / or phosphoniums (hereinafter collectively referred to as “amines etc.”). it can.
The amount of water added in the hydrolysis may be more than the amount necessary for obtaining titanium hydroxide. Usually, the mass of 3-50 times is preferable with respect to the mass of a titanium source, and the mass of 5-15 times is more preferable. The temperature and time of the hydrolysis and condensation reaction can be appropriately selected according to the titanium alkoxide and / or titanium salt used.
Although the manufacturing method of titanic acid nanosheet dispersion | distribution stock solution containing amines etc. is not specifically limited, According to the 1st method and the 2nd method shown below, it can manufacture efficiently.

[第1方法]
第1方法は、アミン類等の含水溶液とチタン源とを混合する方法である。
アミン類等の含水溶液には、アミン類等の溶解を容易にするため、有機溶媒が含有されていてもよい。かかる有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソペンチルアルコール等の炭素数1〜8、好ましくは炭素数1〜6の脂肪族アルコールが好ましい。
アミン類等の含水溶液とチタン源とを混合する場合の、チタン源とアミン類等の混合比率は、(アミン類等/Ti)のモル比が0.2〜5であることが好ましく、0.3〜3であることがより好ましく、0.4〜1であることが更に好ましい。チタン酸ナノシートを製造する際の、チタン源に対するアミン類等の割合を増加させることで、より低極性の有機溶媒に対しても透明なチタン酸ナノシート分散原液を得ることができる。ここで、(アミン類等/Ti)のモル比とは、それぞれ、チタン酸ナノシート水分散液中の、チタン原子当りのアミン類、又は第4級ホスホニウム水酸化物の分子のモル比を意味する。
アミン類等の含水溶液とチタン源との混合液中のチタン濃度は、酸化チタン(TiO2)換算で0.01〜15質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、1〜8質量%が更に好ましい。
[First method]
The first method is a method of mixing an aqueous solution such as amines with a titanium source.
The aqueous solution of amines and the like may contain an organic solvent in order to facilitate dissolution of amines and the like. As such an organic solvent, an aliphatic alcohol having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, and isopentyl alcohol is preferable.
When mixing the aqueous solution containing amines and the titanium source, the mixing ratio of the titanium source and the amines is preferably such that the molar ratio of (amines / Ti / Ti) is 0.2 to 5, 3 to 3 is more preferable, and 0.4 to 1 is still more preferable. By increasing the ratio of amines and the like to the titanium source when producing the titanate nanosheet, a transparent titanate nanosheet dispersion stock solution can be obtained even with a lower polarity organic solvent. Here, the molar ratio of (amines etc./Ti) means the molar ratio of amines or titanium quaternary phosphonium hydroxide molecules in the titanate nanosheet aqueous dispersion, respectively. .
The titanium concentration in the mixed liquid of the aqueous solution containing amines and the titanium source is preferably 0.01 to 15% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass in terms of titanium oxide (TiO 2 ). 8 mass% is still more preferable.

アミン類等の含水溶液とチタン源の混合に際し、チタン化合物の白濁を生じることがあるが、継続的に撹拌を行うことにより、無色透明〜薄黄色の液を得ることができる。
チタン源を混合する際の温度は、特に限定されない。2〜200℃でアミン類等含有チタン酸のナノシートが生成するが、長鎖アミンの安定性の観点から、10〜150℃がより好ましく、20〜100℃が更に好ましい。反応時間は0.1〜20時間が好ましく、1〜10時間がより好ましい。
When the aqueous solution containing amines and the titanium source are mixed, the titanium compound may become cloudy. By continuously stirring, a colorless transparent to light yellow liquid can be obtained.
The temperature at which the titanium source is mixed is not particularly limited. Although nanosheets of titanic acid containing amines and the like are produced at 2 to 200 ° C, 10 to 150 ° C is more preferable and 20 to 100 ° C is more preferable from the viewpoint of the stability of the long-chain amine. The reaction time is preferably 0.1 to 20 hours, and more preferably 1 to 10 hours.

[第2方法]
第2方法は、アミン類等とチタン源を予め混合しておき、その後、水を混合してチタン酸ナノシート分散原液を製造する方法である。アミン類等には、第1方法と同様の有機溶媒が含有されていてもよい。
アミン類等及びチタン源の混合物に水を加える際、水の量はチタンが分解するのに必要な量であればよい。添加する水の量は、アミン類等及びチタン源の混合物の質量に対して5〜50倍の質量が好ましく、10〜15倍の質量がより好ましい。水を添加する温度は、特に限定はされないが、2〜200℃が好ましく、20〜100℃がより好ましい。また、水の滴下時間は、0.01〜5時間が好ましく、0.02〜2時間がより好ましい。更に、水の添加後、0.1〜20時間の熟成を行うことが好ましい。
アミン類等を含有するチタン酸ナノシート水分散液中のチタン濃度は、酸化チタン(TiO2)換算で0.01〜15質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、1〜8質量%が更に好ましい。
[Second method]
The second method is a method of preparing a titanic acid nanosheet dispersion stock solution by mixing amines and a titanium source in advance and then mixing water. The amines and the like may contain the same organic solvent as in the first method.
When water is added to the mixture of amines and the titanium source, the amount of water may be an amount necessary for titanium to decompose. The amount of water to be added is preferably 5 to 50 times, more preferably 10 to 15 times the mass of the mixture of amines and the titanium source. Although the temperature which adds water is not specifically limited, 2-200 degreeC is preferable and 20-100 degreeC is more preferable. Moreover, 0.01-5 hours are preferable and the dripping time of water is more preferable 0.02-2 hours. Furthermore, it is preferable to perform aging for 0.1 to 20 hours after the addition of water.
The concentration of titanium titanate nanosheet aqueous dispersion containing the amine and the like is preferably 0.01 to 15% by weight of titanium oxide (TiO 2) in terms of, more preferably 0.1 to 10 mass%, 1-8 More preferred is mass%.

(チタン酸ナノシート水分散液の製造)
チタン酸ナノシート水分散液は、上記の方法で得られたチタン酸ナノシート分散原液(以下、単に「分散原液」ともいう)を水熱処理する方法(a)、又はチタン酸ナノシート分散原液を水熱処理して得られる種結晶の1部又は全部が存在する分散液を更に水熱処理する方法(b)、チタン含有原料を高温で焼成して得られたレピドクロサイト型層状チタン酸ナノシートを、塩酸水溶液と、アミン類及び/又はホスホニウム類を含有する溶液でシート状に剥離させて得られる種結晶の1部が存在する分散液を水熱処理する方法(c)により、好適に製造することができる。
チタン酸ナノシート分散原液を水熱処理することで、チタン酸ナノシートの粒子径を成長させることができる。ここで、水熱処理とは、(a)法における分散原液、又は(b)、(c)法における種結晶添加後の分散原液に、温度と圧力を加えて熟成させることを意味する。温度と圧力の両方を加えて分散原液中のチタン酸ナノシート粒子の熟成を行うと、チタン酸ナノシート粒子の溶解・析出反応が起こって粒子が成長し、粒子径が大きくなるものと考えられる。
(Production of titanic acid nanosheet aqueous dispersion)
The titanate nanosheet aqueous dispersion is obtained by hydrothermally treating the titanate nanosheet dispersion stock solution (hereinafter also simply referred to as “dispersion stock solution”) obtained by the above-described method, or hydrothermally treating the titanate nanosheet dispersion stock solution. The dispersion liquid in which part or all of the seed crystals obtained are hydrothermally treated (b), and the lipidocrosite-type layered titanate nanosheet obtained by firing the titanium-containing raw material at a high temperature is mixed with an aqueous hydrochloric acid solution. It can be suitably produced by the method (c) of hydrothermally treating a dispersion containing 1 part of seed crystals obtained by exfoliation in a sheet form with a solution containing amines and / or phosphoniums.
The particle diameter of titanate nanosheets can be grown by hydrothermally treating the titanate nanosheet dispersion stock solution. Here, the hydrothermal treatment means that the dispersion stock solution in the method (a) or the dispersion stock solution after addition of the seed crystals in the method (b) and (c) is aged by applying temperature and pressure. It is considered that when both the temperature and pressure are applied and the titanate nanosheet particles in the dispersion stock solution are aged, the titanate nanosheet particles undergo dissolution / precipitation reaction, the particles grow, and the particle size increases.

(1)チタン酸ナノシート分散原液の水熱処理法
(a)法における水熱処理の温度は、好ましくは75〜200℃、より好ましく95〜150℃、更に好ましく100〜130℃である。温度が高すぎるとアミン類等を含有するチタン酸ナノシートがアナターゼ型酸化チタンに結晶転移してしまい、温度が低すぎると粒子径を大きくするための制御が効率よく行えない場合がある。
水熱処理の圧力は、用いる溶媒により異なるが、0.8MPa以上、好ましくは1MPa以上であり、上限は概ね1.5MPa以下が好ましい。
処理時間は溶媒や圧力、温度によって異なるが、通常0.5時間以上、好ましくは1時間以上であり、処理時間が長くなるほど粒子径は成長するが、時間をかけ過ぎると、アナターゼ型に転移してしまうため、処理時間の上限としては、通常24時間以下、好ましくは12時間以下である。
(1) Hydrothermal treatment method of titanate nanosheet-dispersed stock solution The hydrothermal treatment temperature in the method (a) is preferably 75 to 200 ° C, more preferably 95 to 150 ° C, and further preferably 100 to 130 ° C. If the temperature is too high, the titanate nanosheets containing amines and the like may undergo crystal transition to anatase-type titanium oxide, and if the temperature is too low, control for increasing the particle size may not be performed efficiently.
The pressure of the hydrothermal treatment varies depending on the solvent to be used, but is 0.8 MPa or more, preferably 1 MPa or more, and the upper limit is preferably about 1.5 MPa or less.
Although the treatment time varies depending on the solvent, pressure and temperature, it is usually 0.5 hours or more, preferably 1 hour or more. The particle size grows as the treatment time becomes longer, but when it takes too much time, it transitions to the anatase type. Therefore, the upper limit of the processing time is usually 24 hours or less, preferably 12 hours or less.

水熱処理を行う際の分散原液のpH(25℃)は、チタン酸ナノシート合成時のpH範囲である10〜13程度が好ましい。分散原液のpHが10未満であると水熱処理中に結晶がアナターゼに転移し易く、pHが13を超えると粒子径制御が困難となる場合がある。
水熱処理時における分散原液の撹拌は、チタン酸ナノシート粒子の沈降がなければ無撹拌でもよいが、熱の伝導性を考慮すると撹拌する方が好ましい。撹拌速度の上限、下限は特にないが、水熱処理装置に負担のない程度でよい。
その他、チタン酸ナノシートの粒子径に影響する因子として、分散原液中のチタン酸濃度があり、分散原液中のチタン酸濃度はTiO2換算で、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは0.5〜10質量%、最も好ましくは1〜8質量%である。
About pH (25 degreeC) of the dispersion | distribution stock solution at the time of hydrothermal treatment performs about 10-13 which is the pH range at the time of a titanic acid nanosheet synthesis | combination. When the pH of the dispersion stock solution is less than 10, crystals are likely to be transferred to anatase during hydrothermal treatment, and when the pH exceeds 13, the particle size control may be difficult.
Agitation of the dispersion stock solution during the hydrothermal treatment may be performed without stirring as long as the titanate nanosheet particles do not settle, but it is preferable to stir in consideration of thermal conductivity. There is no particular upper or lower limit for the stirring speed, but it is sufficient that the hydrothermal treatment apparatus is not burdened.
In addition, as a factor affecting the particle diameter of titanate nanosheets, there is titanic acid concentration in the dispersion stock solution, and the titanic acid concentration in the dispersion stock solution is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably, in terms of TiO 2. It is 0.5-10 mass%, Most preferably, it is 1-8 mass%.

(2)種結晶を添加して水熱処理する方法
チタン酸ナノシートの粒子径を更に大きくするためには、種結晶チタン酸ナノシートを用いる(b)法が好ましい。すなわち、チタン源をアミン類及び/又はホスホニウム類の存在下で、加水分解し、縮合反応させることにより得られるチタン酸ナノシート分散原液に、種結晶チタン酸ナノシートの存在下に水熱処理する工程を有する方法が好ましい。なお、この際の分散原液は、種結晶チタン酸ナノシートを調製するために水熱処理を行うチタン酸ナノシート分散液とは異なる方法で調製した分散原液であってもよい。
(2) Method of adding seed crystal and hydrothermally treating In order to further increase the particle size of titanate nanosheet, method (b) using seed crystal titanate nanosheet is preferred. That is, the titanium source nanosheet dispersion stock solution obtained by hydrolyzing and condensing a titanium source in the presence of amines and / or phosphoniums has a step of hydrothermal treatment in the presence of seed crystal titanate nanosheets. The method is preferred. In addition, the dispersion | distribution stock solution in this case may be the dispersion | distribution stock solution prepared by the method different from the titanic acid nanosheet dispersion liquid which performs a hydrothermal treatment in order to prepare a seed-crystal titanate nanosheet.

(種結晶チタン酸ナノシート)
種結晶チタン酸ナノシートは、チタン酸ナノシートの粒子径を大きくするもの、又はチタン酸ナノシートを成長させるものである。特に体積基準平均粒子径が5nm以上のチタン酸ナノシートを調製する場合は、種結晶を用いることが好ましい。種結晶チタン酸ナノシートとしては、(i)チタン酸ナノシート分散液を一旦水熱処理して結晶性を向上させたもの、又は(ii)チタン含有原料を高温で焼成して得られたレピドクロサイト型層状チタン酸ナノシートを、塩酸水溶液と、アミン類及び/又はホスホニウム類を含有する溶液でシート状に剥離させたものを、分散液の形態で用いることができる。前記(ii)の場合は、遠心分離操作により余分なチタン酸を除去したものを種結晶として用いることが好ましい。
(Seed crystal titanate nanosheet)
The seed crystal titanate nanosheets are those that increase the particle size of titanate nanosheets or grow titanate nanosheets. In particular, when preparing a titanate nanosheet having a volume-based average particle diameter of 5 nm or more, it is preferable to use a seed crystal. As seed crystal titanate nanosheets, (i) a titanate nanosheet dispersion once hydrothermally treated to improve crystallinity, or (ii) a lipid crocite type obtained by firing a titanium-containing raw material at a high temperature A layered titanate nanosheet that has been exfoliated in a sheet form with a hydrochloric acid aqueous solution and a solution containing amines and / or phosphoniums can be used in the form of a dispersion. In the case of (ii), it is preferable to use a seed crystal obtained by removing excess titanic acid by centrifugation.

(種結晶チタン酸ナノシートの調製)
種結晶チタン酸ナノシートの調製法としては、(i)チタン酸ナノシート分散液を水熱処理する方法が好ましい。なお、チタン酸ナノシート分散液を水熱処理することで、チタン酸ナノシートを成長させることができるが、種結晶の粒子径が大きくなりすぎると、アナターゼ型に転移しやすくなる。それを抑制するためには、種結晶チタン酸ナノシートをチタン酸ナノシート分散液に添加する方法を用いることが好ましい。
種結晶を調製するために使用するチタン酸ナノシート分散液は、その(アミン類等/Ti)のモル比が、好ましくは0.2〜5、より好ましくは0.3〜3、更に好ましくは0.4〜1である。また、該分散液中のTiO2濃度は、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは0.5〜10%、更に好ましくは1〜8%である。従って、得られる種結晶チタン酸ナノシート分散液中のTiO2濃度も同様の数値となる。
種結晶を調製するための水熱処理の温度は、好ましくは75〜200℃、より好ましくは100〜150℃である。該温度が高すぎると結晶がアナターゼに転移してしまい、該温度が低すぎると結晶性が向上しない場合がある。水熱処理時間は、好ましくは0.5〜24時間、より好ましくは1〜12時間である。
種結晶の粒子径を大きくするためには、水熱処理温度が低い場合には長時間、高い場合には短時間の処理を行えばよいが、効率的な製造を考えると上記時間が好ましい。なお、その他の水熱処理の条件としては、前記の水熱処理の条件を用いることができる。
(Preparation of seed crystal titanate nanosheet)
As a method for preparing the seed crystal titanate nanosheet, (i) a method of hydrothermally treating the titanate nanosheet dispersion is preferable. The titanate nanosheet dispersion can be hydrothermally treated to grow titanate nanosheets. However, when the seed crystal particle size becomes too large, the titanate nanosheet dispersion is easily transferred to the anatase type. In order to suppress this, it is preferable to use a method in which the seed crystal titanate nanosheet is added to the titanate nanosheet dispersion.
The titanate nanosheet dispersion used for preparing the seed crystal has a molar ratio of (amines etc./Ti) of preferably 0.2 to 5, more preferably 0.3 to 3, and still more preferably 0. .4 to 1. The TiO 2 concentration in the dispersion is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10%, and further preferably 1 to 8%. Therefore, the TiO 2 concentration in the seed crystal titanate nanosheet dispersion obtained has the same numerical value.
The temperature of the hydrothermal treatment for preparing the seed crystal is preferably 75 to 200 ° C, more preferably 100 to 150 ° C. If the temperature is too high, the crystals are transferred to anatase, and if the temperature is too low, the crystallinity may not be improved. The hydrothermal treatment time is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 1 to 12 hours.
In order to increase the particle diameter of the seed crystal, the treatment may be performed for a long time when the hydrothermal treatment temperature is low and for a short time when the hydrothermal treatment temperature is high, but the above time is preferable in view of efficient production. As other hydrothermal treatment conditions, the hydrothermal treatment conditions described above can be used.

(チタン酸ナノシート分散原液の水熱処理)
上記の方法により得られた種結晶を分散原液に添加した後、水熱処理してチタン酸ナノシート水分散液を製造する場合、チタン酸ナノシートの粒子径を大きくするためには、通常、種結晶チタン酸ナノシートの割合を増やせばよいが、粒子径を十分成長させるために、分散原液中及び種結晶チタン酸ナノシート分散液中のTiO2濃度は、好ましくは0.1質量%以上が好ましく、結晶転移を抑制する観点から、分散原液中及び種結晶チタン酸ナノシート分散液中のTiO2濃度は15質量%以下が好ましい。かかる観点から、分散原液中及び種結晶チタン酸ナノシート分散液中のTiO2濃度は、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは0.5〜10%、更に好ましくは1〜8%である。また、分散原液中及び種結晶チタン酸ナノシート分散液中の(アミン類等/Ti)のモル比は、好ましくは0.2〜5、より好ましくは0.3〜3、更に好ましくは0.4〜1である。
また、種結晶チタン酸ナノシートは、分散液の形態でチタン酸ナノシート分散原液に添加、混合すること好ましい。種結晶チタン酸ナノシートの添加量は、(種結晶チタン酸ナノシートの量/分散原液に含まれるチタン酸ナノシートと種結晶チタン酸ナノシートとの合計量)の割合が、TiO2換算濃度で好ましくは10〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%、更に好ましくは100質量%になる範囲に調整することが好ましい。
種結晶を添加した後の分散原液の水熱処理の条件は、前記(a)法と同じ条件(段落〔0022〕〜〔0023〕)で行うことができる。すなわち、温度75〜200℃、圧力0.8〜1.5MPa、pH10〜13(25℃)、処理時間0.5〜24時間の条件下で水熱処理することができる。
(Hydrothermal treatment of titanate nanosheet dispersion stock solution)
When the seed crystal obtained by the above method is added to the dispersion stock solution and then hydrothermally treated to produce the titanate nanosheet aqueous dispersion, the seed crystal titanium is usually used to increase the particle size of the titanate nanosheet. The ratio of the acid nanosheet may be increased, but in order to sufficiently grow the particle size, the TiO 2 concentration in the dispersion stock solution and the seed crystal titanate nanosheet dispersion is preferably 0.1% by mass or more, and the crystal transition From the viewpoint of suppressing the TiO 2 concentration in the dispersion stock solution and in the seed crystal titanate nanosheet dispersion liquid, 15% by mass or less is preferable. From this viewpoint, the TiO 2 concentration in the dispersion stock solution and the seed crystal titanate nanosheet dispersion is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10%, and still more preferably 1 to 8%. is there. The molar ratio of (amines etc./Ti) in the dispersion stock solution and the seed crystal titanate nanosheet dispersion is preferably 0.2 to 5, more preferably 0.3 to 3, and still more preferably 0.4. ~ 1.
The seed crystal titanate nanosheet is preferably added to and mixed with the titanate nanosheet dispersion stock solution in the form of a dispersion. The amount of seed crystal titanate nanosheets added is preferably such that the ratio of (amount of seed crystal titanate nanosheets / total amount of titanate nanosheets and seed crystal titanate nanosheets contained in the dispersion stock solution) is TiO 2 equivalent concentration. It is preferable to adjust to the range which becomes -100 mass%, More preferably, it is 50-100 mass%, More preferably, it becomes 100 mass%.
The conditions of the hydrothermal treatment of the dispersion stock solution after adding the seed crystals can be performed under the same conditions (paragraphs [0022] to [0023]) as in the method (a). That is, hydrothermal treatment can be performed under conditions of a temperature of 75 to 200 ° C., a pressure of 0.8 to 1.5 MPa, a pH of 10 to 13 (25 ° C.), and a treatment time of 0.5 to 24 hours.

(チタン酸ナノシート水分散液中のチタン酸ナノシートの確認)
チタン酸ナノシートの生成は、ラマン分光法、紫外−可視吸収スペクトル、透過型電子顕微鏡(TEM)観察等により確認することができる。
チタン酸ナノシート水分散液中には、アミン類等を含むチタン酸シートが形成されていると推定される。これは、アルゴンイオンレーザー(波長488nm)を光源とし、レーザー出力100〜600mW、積算時間30〜300秒の条件下における透過法ラマンスペクトルの測定において、波数が260〜305cm-1、440〜490cm-1及び650〜1000cm-1の領域にそれぞれピークを有し、チタン原子及びチタン酸シートの構造が導出されたためである。
なお、アミン類等を含有するチタン酸ナノシートの紫外−可視吸収スペクトルは、吸収スペクトルの立ち上がり波長が320nmに見られる。これに対し、アナターゼ型チタニアでは、380nmに、ルチル型チタニアでは、波長410nmに吸収スペクトルの立ち上がり波長が見られる。
また、チタン酸ナノシート水分散液を乾燥させて、X線回折を行うことにより、層状構造を確認することができる。層間隔はアミン類のカチオンサイズが大きくなるにしたがって増大することが確認されており、アミン類等は層間に存在しているものと考えられる。
(Confirmation of titanate nanosheet in titanate nanosheet aqueous dispersion)
The formation of titanate nanosheets can be confirmed by Raman spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectrum, transmission electron microscope (TEM) observation, and the like.
It is presumed that a titanate sheet containing amines or the like is formed in the titanate nanosheet aqueous dispersion. This uses an argon ion laser (wavelength 488 nm) as a light source, and in the measurement of a transmission Raman spectrum under the conditions of a laser output of 100 to 600 mW and an integration time of 30 to 300 seconds, the wave number is 260 to 305 cm −1 , 440 to 490 cm −. This is because peaks were respectively obtained in the regions of 1 and 650 to 1000 cm −1 and the structures of the titanium atom and the titanate sheet were derived.
In the ultraviolet-visible absorption spectrum of the titanate nanosheet containing amines, the rising wavelength of the absorption spectrum is found at 320 nm. On the other hand, the rising wavelength of the absorption spectrum is observed at 380 nm for anatase type titania and at 410 nm for rutile type titania.
Moreover, a layered structure can be confirmed by drying a titanate nanosheet aqueous dispersion and performing X-ray diffraction. It has been confirmed that the layer spacing increases as the cation size of the amines increases, and it is considered that the amines are present between the layers.

(チタン酸ナノ粒子の製造)
本発明の塗料組成物、塗膜に含有されるチタン酸ナノ粒子(A)は、上記方法等で得られたチタン酸ナノシート水分散液中の水を溶媒で置換する溶媒置換工程を含む方法により製造される。
チタン酸ナノシート水分散液中の水を溶媒で置換することによりチタン酸ナノシートの分散性が向上し、所定の長軸長を有するチタン酸ナノ粒子を効率的に得ることができる。チタン酸ナノロッドが生成する理由は必ずしも明確ではないが、チタン酸ナノシート表面に吸着している水が除去される時に、チタン酸ナノシート粒子同士の凝集、融着、再配列等に伴い形状変化が誘起されたと考えられる。溶媒は、チタン酸ナノシート表面の吸着水の除去を促進するとともに、生成したチタン酸ナノロッドの形状の安定化にも寄与していると考えられる。
(Production of titanic acid nanoparticles)
The titanic acid nanoparticles (A) contained in the coating composition of the present invention and the coating film are obtained by a method including a solvent substitution step of substituting water in the titanic acid nanosheet aqueous dispersion obtained by the above method with a solvent. Manufactured.
By replacing the water in the aqueous titanate nanosheet dispersion with a solvent, the dispersibility of the titanate nanosheet is improved, and titanate nanoparticles having a predetermined major axis length can be efficiently obtained. The reason for the formation of titanate nanorods is not always clear, but when the water adsorbed on the titanate nanosheet surface is removed, shape change is induced due to aggregation, fusion, rearrangement, etc. of titanate nanosheet particles. It is thought that it was done. It is considered that the solvent promotes the removal of adsorbed water on the titanate nanosheet surface and contributes to the stabilization of the shape of the produced titanate nanorods.

溶媒置換の方法は特に限定されず、常圧下又は減圧下で連続式又はバッチ式で行うことができる。例えば、(i)エバポレーターを使用してチタン酸ナノシート水分散液を濃縮後、溶媒を加えて再分散する操作を繰り返す方法、(ii)チタン酸ナノシート水分散液に置換溶媒を連続滴下しながら、連続的に溶媒を留去する方法、(iii)チタン酸ナノシート水分散液を一度乾燥後、溶媒に再分散する方法等の常法により溶媒置換を行うことができる。これらの中では、製造容易性や、塗料組成物、塗膜の性能発現の観点から、前記(i)及び(ii)の方法が好ましい。
溶媒を濃縮、留去する場合は加熱してもよいが、チタン酸ナノロッドの製造コストや前記性能発現の観点から、加熱する場合の温度は20〜100℃が好ましく、40〜80℃がより好ましい。また、同様の観点から、溶媒置換時の分散液のTiO2換算濃度は0.1〜15質量%が好ましく、1〜8質量%がより好ましい。
The method for solvent replacement is not particularly limited, and can be carried out continuously or batchwise under normal pressure or reduced pressure. For example, (i) a method of repeating the operation of adding a solvent and redispersing after concentrating the aqueous dispersion of titanate nanosheets using an evaporator, (ii) while continuously dropping the substitution solvent into the aqueous dispersion of titanate nanosheets, Solvent replacement can be performed by conventional methods such as a method of continuously distilling off the solvent, (iii) a method of once drying the aqueous dispersion of titanic acid nanosheets and then redispersing in the solvent. Among these, the methods (i) and (ii) are preferable from the viewpoints of ease of production, and the performance expression of the coating composition and the coating film.
In the case of concentrating and distilling off the solvent, the solvent may be heated, but from the viewpoint of production cost of titanate nanorods and expression of the performance, the temperature for heating is preferably 20 to 100 ° C, more preferably 40 to 80 ° C. . From the same viewpoint, the TiO 2 equivalent concentration of the dispersion at the time of solvent substitution is preferably 0.1 to 15% by mass, and more preferably 1 to 8% by mass.

ここで、溶媒置換に用いる溶媒は特に限定されないが、製造容易性の観点から、水と共沸する有機溶媒が好ましい。また、塗料組成物、塗膜の性能発現の観点から、塗料用樹脂と相溶性の良い有機溶媒が好ましい。かかる有機溶媒としては、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素等が挙げられる。
アルコールとしては、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、n−ペンタノール、2−ペンタノール、4−メチル−1−ブタノール、2−メトキシエタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、2−オクタノール等の炭素数2〜8の脂肪族アルコール、フルフリルアルコール等の炭素数4〜7の複素環アルコール、フェノール、ベンジルアルコール等の炭素数6〜10の芳香族アルコール等が挙げられる。
Here, the solvent used for solvent substitution is not particularly limited, but an organic solvent azeotroped with water is preferable from the viewpoint of ease of production. In addition, an organic solvent having good compatibility with the coating resin is preferable from the viewpoint of performance of the coating composition and the coating film. Such organic solvents include alcohols, ethers, ketones, esters, aromatic hydrocarbons and the like.
Examples of the alcohol include ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, n-pentanol, 2-pentanol, 4-methyl-1-butanol, 2-methoxyethanol, n-hexanol, n -C2-C8 aliphatic alcohols, such as heptanol, n-octanol, 2-octanol, etc., C4-C7 heterocyclic alcohols, such as furfuryl alcohol, phenol, benzyl alcohol, etc. Group alcohol and the like.

エーテルとしては、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられ、ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられ、エステルとしては、γ−ブチロラクトン等の5〜6員環のラクトンが挙げられる。
また、芳香族炭化水素としては、トルエン、エチルベンゼン、m−キシレン、ナフタレン等の炭素数6〜12の芳香族炭化水素が挙げられる。
これらの中では、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール等の炭素数2〜5の脂肪族アルコール、トルエン、エチルベンゼン、m−キシレン、ナフタレン等の炭素数6〜10の芳香族炭化水素が好ましく、n−ブタノールが特に好ましい。
Examples of ethers include dibutyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane. Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and diethyl ketone. Examples of esters include 5- to 6-membered ring lactones such as γ-butyrolactone. Is mentioned.
Moreover, as aromatic hydrocarbon, C6-C12 aromatic hydrocarbons, such as toluene, ethylbenzene, m-xylene, and naphthalene, are mentioned.
In these, C2-C5 aliphatic alcohols, such as n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, etc., C2-C5 aliphatic alcohol, toluene, ethylbenzene, m-xylene, naphthalene, etc. Group hydrocarbons are preferred, and n-butanol is particularly preferred.

<トップダウン法によるチタン酸ナノ粒子の製造方法>
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)のトップダウン法による製造においては、まずチタン含有原料を高温焼成して得られるミクロンサイズのチタン酸アルカリ金属塩粉末をプロトン化後、アミン類及び/又はホスホニウム類を含有する水分散中で粉砕、微粒化し、該水分散液中の水を溶媒で置換する溶媒置換工程を含む方法によれば、効率的に製造することができる。
チタン含有原料を高温焼成して得られるミクロンサイズのチタン酸アルカリ金属塩粉末をプロトン化は、特許文献1等に記載の常法により行うことができる。
得られたプロトン化物をアミン類及び/又はホスホニウム類を含有する水分散中で粉砕、微粒化する方法は、特に限定されず、例えば、ボールミルを用いた湿式粉砕により効率的に行うことができる。
<Method for producing titanic acid nanoparticles by top-down method>
In the production of the titanate nanoparticles (A) used in the present invention by the top-down method, first, after protonating a micron-sized alkali metal titanate powder obtained by firing a titanium-containing raw material at a high temperature, amines and / or Alternatively, according to a method including a solvent substitution step of pulverizing and atomizing in an aqueous dispersion containing phosphoniums and substituting the water in the aqueous dispersion with a solvent, it can be efficiently produced.
Protonation of a micron-sized alkali metal titanate powder obtained by high-temperature firing of a titanium-containing raw material can be performed by a conventional method described in Patent Document 1 and the like.
A method of pulverizing and atomizing the obtained protonated product in an aqueous dispersion containing amines and / or phosphoniums is not particularly limited, and can be efficiently performed by, for example, wet pulverization using a ball mill.

湿式粉砕の条件としては、特に限定されないが、製造容易性、生産性等の観点から、チタン源とアミン類等の混合比率は、(アミン類等/Ti)のモル比で、好ましくは0.2〜5、より好ましくは0.3〜3、更に好ましくは0.4〜1の範囲で行うことが望ましい。ここで、(アミン類等/Ti)のモル比とは、それぞれ、チタン酸水分散液中の、チタン原子当りのアミン類、又は第4級ホスホニウム水酸化物の分子のモル比を意味する。また、分散液中のチタン酸の濃度は、製造容易性、生産性等の観点から、TiO2換算で、好ましくは0.01〜15質量%、より好ましくは0.1〜10質量%、更に好ましくは1〜8質量%である。ボールミルを用いる場合のボールとしては、1〜10mm径のジルコニア製ボールが好ましい。
本発明に用いられるチタン酸ナノ粒子(A)は、上記方法等で得られたチタン酸水分散液中の水を溶媒で置換する溶媒置換工程を含む方法により製造される。
The wet pulverization conditions are not particularly limited, but from the viewpoints of manufacturability, productivity, etc., the mixing ratio of the titanium source and the amines is a molar ratio of (amines etc./Ti), preferably 0. It is desirable to carry out in the range of 2 to 5, more preferably 0.3 to 3, and still more preferably 0.4 to 1. Here, the molar ratio of (amines etc./Ti) means the molar ratio of amines or titanium quaternary phosphonium hydroxide molecules per titanium atom in the aqueous titanate dispersion. Further, the concentration of titanic acid in the dispersion is preferably 0.01 to 15% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass in terms of TiO 2 from the viewpoints of manufacturability and productivity. Preferably it is 1-8 mass%. When using a ball mill, a zirconia ball having a diameter of 1 to 10 mm is preferable.
The titanic acid nanoparticles (A) used in the present invention are produced by a method including a solvent substitution step of substituting water in the titanic acid aqueous dispersion obtained by the above method with a solvent.

[塗料用樹脂(B)]
本発明の塗料組成物及び塗膜は、塗料用樹脂(B)を含有する。塗料用樹脂(B)としては、特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂であってもよいが、塗膜の性能発現の観点から、熱硬化性樹脂が好ましい。例えば、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アルキッド系樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ケイ素系樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられ、これら2種以上を併用してもよい。塗膜の用途、使用環境に依存するが、塗膜の性能発現の観点から、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アルキッド系樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。
[Resin for paints (B)]
The coating composition and coating film of the present invention contain a coating resin (B). The coating resin (B) is not particularly limited, and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin, but a thermosetting resin is preferred from the viewpoint of the performance of the coating film. For example, urethane resin, vinyl resin, acrylic resin, polystyrene resin, alkyd resin, melamine resin, epoxy resin, polyester resin, amide resin, imide resin, silicon resin, urea resin, aniline resin, polycarbonate resin, etc. These may be used in combination. Although depending on the use of the coating film and the usage environment, urethane-based resins, acrylic resins, polystyrene-based resins, alkyd-based resins, melamine resins, and epoxy resins are preferable from the viewpoint of expressing the performance of the coating film.

本発明の塗料組成物中の塗料用樹脂(B)の含有量は、特に限定されないが、塗料組成物の分散安定性、塗膜の性能、製造容易性の観点から、塗料組成物中の樹脂の質量分率として、5〜70質量%が好ましく、10〜60質量%がより好ましい。また、チタン酸ナノ粒子(A)のTiO2換算質量と塗料用樹脂(B)の質量比〔(A)/(B)〕は、特に限定されないが、塗料組成物の分散安定性、塗膜の性能発現の観点から、0.05〜0.5が好ましく、0.1〜0.3がより好ましい。 The content of the coating resin (B) in the coating composition of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersion stability of the coating composition, performance of the coating film, and ease of manufacture, the resin in the coating composition. As a mass fraction, 5-70 mass% is preferable, and 10-60 mass% is more preferable. Further, the mass ratio [(A) / (B)] of the titanic acid nanoparticles (A) in terms of TiO 2 and the coating resin (B) is not particularly limited, but the dispersion stability of the coating composition, the coating film From the viewpoint of performance development, 0.05 to 0.5 is preferable, and 0.1 to 0.3 is more preferable.

[溶剤(C)]
本発明の塗料組成物中の溶剤(C)は、特に限定されないが、塗料組成物の分散安定性、塗膜の性能、製造容易性の観点から、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素、鎖状炭化水素、混合系炭化水素等が好ましい。
アルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、n−ペンタノール、2−ペンタノール、4−メチル−1−ブタノール、2−メトキシエタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、2−オクタノール、ジアセトンアルコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等の炭素数1〜10、好ましくは炭素数2〜8、より好ましくは炭素数2〜5の脂肪族アルコール、フルフリルアルコール等の炭素数4〜7の複素環アルコール、フェノール、ベンジルアルコール等の炭素数6〜10の芳香族アルコール等が挙げられる。
エーテルとしては、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。
[Solvent (C)]
The solvent (C) in the coating composition of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoints of dispersion stability of the coating composition, performance of the coating film, and ease of production, alcohol, ether, ketone, ester, aromatic carbonization Hydrogen, chain hydrocarbon, mixed hydrocarbon and the like are preferable.
Examples of alcohol include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, n-pentanol, 2-pentanol, 4-methyl-1-butanol, 2-methoxyethanol, and n-hexanol. N-heptanol, n-octanol, 2-octanol, diacetone alcohol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, etc., C1-10, preferably C2-8, more preferably C2-5 aliphatic alcohol, Examples thereof include heterocyclic alcohols having 4 to 7 carbon atoms such as furfuryl alcohol, and aromatic alcohols having 6 to 10 carbon atoms such as phenol and benzyl alcohol.
Examples of the ether include dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like.

ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられ、エステルとしては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、γ−ブチロラクトン等の5〜6員環のラクトンが挙げられる。
また、芳香族炭化水素としては、トルエン、エチルベンゼン、m−キシレン、ナフタレン等の炭素数6〜12、好ましくは炭素数6〜10の芳香族炭化水素が挙げられる。鎖状炭化水素としては、n−ヘキサン、n−オクタン、n−デカン、ガソリン、ミネラルスピリット、白灯油等が挙げられ、混合系炭化水素としては、スワゾール等が挙げられる。
これらの中では、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール等の炭素数2〜5の脂肪族アルコール、メチルイソブチルケトン等のケトン、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル、トルエン、エチルベンゼン、m−キシレン、ナフタレン等の炭素数6〜10の芳香族炭化水素がより好ましい。
これら溶剤(C)は、単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、塗料組成物の分散安定性、塗膜の性能発現の観点から、2種以上の溶剤を混合して用いることが好ましく、アルコールを含む溶剤が好ましい。
Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and diethyl ketone. Examples of the ester include 5 to 6-membered ring lactones such as ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, and γ-butyrolactone.
Examples of the aromatic hydrocarbon include aromatic hydrocarbons having 6 to 12 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms such as toluene, ethylbenzene, m-xylene, and naphthalene. Examples of chain hydrocarbons include n-hexane, n-octane, n-decane, gasoline, mineral spirit, white kerosene, and examples of mixed hydrocarbons include swazole.
Among these, aliphatic alcohols having 2 to 5 carbon atoms such as n-propanol, 2-propanol, n-butanol and 2-butanol, ketones such as methyl isobutyl ketone, esters such as butyl acetate and isobutyl acetate, toluene, C6-C10 aromatic hydrocarbons, such as ethylbenzene, m-xylene, naphthalene, etc. are more preferable.
These solvents (C) can be used alone or in admixture of two or more. From the viewpoint of dispersion stability of the coating composition and expression of the performance of the coating film, two or more of the solvents are mixed and used. Preferably, a solvent containing alcohol is preferable.

[塗料組成物]
本発明の塗料組成物は、チタン酸ナノ粒子(A)、塗料用樹脂(B)、及び溶剤(C)を含有する。本発明の塗料組成物は、白色又は黄白色の均一懸濁液であることが好ましく、数時間静置しても均一性が保持されていることがより好ましい。
[塗膜]
本発明の塗膜は、一次粒子の長軸長が10〜1000nmであるチタン酸ナノ粒子(A)と塗料用樹脂(B)を含有する。
また、本発明の塗膜は、前記塗料組成物を基板に塗布し、乾燥して形成される。用いられる基板に特に制限はなく、ガラス、金属(アルミニウム、ステンレス等)、セラミックス(碍子、タイル等)、耐熱性高分子材料等からなる基板が挙げられる。
塗料組成物を、基板に塗布後、乾燥するが、乾燥工程で加熱することにより、乾燥時間を短縮し、形成される塗膜の硬度を向上させることができる。加熱温度は、40〜300℃が好ましく、100〜150℃がより好ましく、加熱時間は、30秒〜2時間が好ましく、5〜60分がより好ましい。
塗膜の厚さは、用途等により異なるが、膜の生産性、性能発現の観点から、通常40μm以下、好ましくは30μm以下であり、硬度を高める観点から、通常1μm以上、好ましくは2μm以上である。
本発明の塗膜は、白色感に優れており、膜厚にも依存するが、ヘイズ値として1〜50%が好ましく、2〜10%がより好ましく、3〜8%が更に好ましい。本発明の塗膜は、硬度及び密着性に優れており、鉛筆硬度は3B以上が好ましく、B以上がより好ましく、密着性は、100マス碁盤目試験でハガレ数が0であることが好ましい。なお、塗膜の物性は、例えば、実施例記載の常法により評価することができる。
[Coating composition]
The coating composition of the present invention contains titanic acid nanoparticles (A), a coating resin (B), and a solvent (C). The coating composition of the present invention is preferably a white or yellowish white uniform suspension, and more preferably maintains uniformity even after being allowed to stand for several hours.
[Coating]
The coating film of this invention contains the titanic acid nanoparticle (A) whose major axis length of a primary particle is 10-1000 nm, and resin (B) for coating materials.
Moreover, the coating film of this invention is formed by apply | coating the said coating composition to a board | substrate, and drying. There is no restriction | limiting in particular in the board | substrate used, The board | substrate which consists of glass, a metal (aluminum, stainless steel, etc.), ceramics (an insulator, a tile, etc.), a heat resistant polymer material, etc. is mentioned.
The coating composition is applied to the substrate and then dried. By heating in the drying step, the drying time can be shortened and the hardness of the formed coating film can be improved. The heating temperature is preferably 40 to 300 ° C, more preferably 100 to 150 ° C, and the heating time is preferably 30 seconds to 2 hours, more preferably 5 to 60 minutes.
The thickness of the coating film varies depending on applications, etc., but is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less from the viewpoint of film productivity and performance, and from the viewpoint of increasing hardness, it is usually 1 μm or more, preferably 2 μm or more. is there.
The coating film of the present invention is excellent in whiteness and depends on the film thickness, but the haze value is preferably 1 to 50%, more preferably 2 to 10%, and further preferably 3 to 8%. The coating film of the present invention is excellent in hardness and adhesion, and the pencil hardness is preferably 3B or more, more preferably B or more, and the adhesion is preferably 0 in the 100 square cross-cut test. In addition, the physical property of a coating film can be evaluated by the conventional method as described in an Example, for example.

以下の製造例で得られたチタン酸ナノ粒子の構造確認及び形態観察は、以下の方法で行った。
(1)ラマン分光法によるチタン酸構造の確認
ラマン分光測定装置(東京インスツルメント株式会社製、Nanofinder30)を用いて、アルゴンイオンレーザー(波長633nm)を光源とし、グレーティング600grp/mm、積算時間400秒の条件で室温にて、ラマンスペクトル測定を行った。
(2)粉末X線回折法(XRD)による層状構造の確認
粉末X線回折装置(理学電機株式会社製、RINT2500VPC、光源:Cu−Kα、管電圧:40kV、管電流:120mA)を用いて、2θ=4〜60°の範囲を走査間隔0.01°、走査速度10°/min、発散縦制限スリット10mm、発散スリット1°、受光スリット0.3mm、散乱スリット自動の条件で、室温にて粉末X線回折測定を行った。また、2θ=2〜10°の範囲を走査間隔0.01°、走査速度1°/min、発散縦制限スリット10mm、発散スリット1/2°、受光スリット0.15mm、散乱スリット自動の条件で室温にて測定した。
Structure confirmation and morphology observation of titanate nanoparticles obtained in the following production examples were performed by the following methods.
(1) Confirmation of titanic acid structure by Raman spectroscopy Using a Raman spectrometer (Nanofinder 30 manufactured by Tokyo Instruments Co., Ltd.), an argon ion laser (wavelength 633 nm) as a light source, a grating 600 grp / mm, an integration time 400 The Raman spectrum was measured at room temperature under the condition of seconds.
(2) Confirmation of layered structure by powder X-ray diffraction method (XRD) Using a powder X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, RINT 2500 VPC, light source: Cu-Kα, tube voltage: 40 kV, tube current: 120 mA), In the range of 2θ = 4-60 °, scanning interval 0.01 °, scanning speed 10 ° / min, divergence length limit slit 10 mm, divergence slit 1 °, light receiving slit 0.3 mm, scattering slit automatic condition at room temperature Powder X-ray diffraction measurement was performed. In the range of 2θ = 2 to 10 °, the scanning interval is 0.01 °, the scanning speed is 1 ° / min, the divergence length limit slit is 10 mm, the divergence slit is 1/2 °, the light receiving slit is 0.15 mm, and the scattering slit is automatic. Measured at room temperature.

(3)紫外−可視吸収スペクトルによる吸収端波長の測定
光路長1cmの石英セルにTiO2換算濃度4×10-4質量%のチタン酸ナノ粒子分散液を入れ、紫外−可視吸収分光光度計(株式会社島津製作所製、SolidSpec−3700)を用いて、紫外−可視吸収スペクトルを測定し、吸収の立ち上がり波長を吸収端波長とした。
(4)透過型電子顕微鏡(TEM)による粒子形態観察
TiO2換算濃度0.04質量%のチタン酸ナノ粒子分散液をTEMグリッドに滴下し、室温乾燥して作製した試料を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEM−2100)を用いて、5万〜10万倍の倍率で粒子形態を観察した。
また、チタン酸ナノ粒子の一次粒子の長軸方向における最大長さを長軸長、長軸方向に対し垂直な方向における一次粒子の最大長さを短軸長として測定した。
(5)走査型電子顕微鏡(SEM)による粒子形態観察
ミクロンサイズのチタン酸試料については、電界放射型走査型電子顕微鏡(日立製作所株式会社製、S−4000)を用いて、1000〜10000倍の倍率で粒子形態を観察した。
(3) Measurement of absorption edge wavelength by ultraviolet-visible absorption spectrum A TiO 2 equivalent concentration 4 × 10 −4 mass% titanate nanoparticle dispersion is placed in a quartz cell having an optical path length of 1 cm, and an ultraviolet-visible absorption spectrophotometer ( The ultraviolet-visible absorption spectrum was measured using Shimadzu Corporation's SolidSpec-3700), and the absorption rising wavelength was defined as the absorption edge wavelength.
(4) Particle morphology observation with a transmission electron microscope (TEM) A titanic acid nanoparticle dispersion liquid having a TiO 2 equivalent concentration of 0.04% by mass was dropped on a TEM grid and dried at room temperature to prepare a sample prepared by a transmission electron microscope ( Using JEM-2100, manufactured by JEOL Ltd., the particle morphology was observed at a magnification of 50,000 to 100,000.
The maximum length of the primary particles of titanic acid nanoparticles in the major axis direction was measured as the major axis length, and the maximum length of the primary particles in the direction perpendicular to the major axis direction was measured as the minor axis length.
(5) Particle morphology observation by scanning electron microscope (SEM) About a micron-sized titanic acid sample, it is 1000 to 10,000 times using a field emission scanning electron microscope (S-4000, manufactured by Hitachi, Ltd.). The particle morphology was observed at magnification.

製造例1
(1)チタン酸ナノシート分散原液の製造
テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(10質量%水溶液、和光純薬工業株式会社製)153gを蒸留水42gに溶解した水溶液に、室温、撹拌下、2−プロパノール(和光純薬工業株式会社製)7.8gにチタンテトライソプロポキサイド〔Ti(OiPr)4〕(和光純薬工業株式会社製)33.6gを溶解させた液を5分かけて滴下した。滴下に伴い溶液は白濁したが、撹拌を続行することで、チタン酸ナノシートを含む透明なチタン酸ナノシート分散原液(TiO2換算濃度:4質量%、アミン類等/Ti(モル比)=0.5)を得た。
得られたチタン酸ナノシートを前記ラマン分光測定装置により測定した結果、チタン酸構造であることが確認された。またXRDパターンにおいて、アナターゼ型やルチル型等の結晶性化合物のピークは見られず、面間隔1.7nmの層状構造に由来するピークのみが認められたことから、チタン酸ナノシート固体が層状構造であることが確認できた。
TEM観察の結果、得られたチタン酸ナノシートは、5nmの平板状の一次粒子であり、紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、吸収端波長が320nmであった。
(2)種結晶チタン酸ナノシートの製造
上記(1)で得られたチタン酸ナノシート分散原液80gを100mLオートクレーブ(テフロン(デュポン社、登録商標)ライニング)に仕込み、110℃で6時間の水熱処理を行い、種結晶チタン酸ナノシートの透明分散液(TiO2換算濃度:4質量%、アミン類等/Ti(モル比)=0.5)を得た。
Production Example 1
(1) Production of titanate nanosheet dispersion stock solution To a solution of 153 g of tetrabutylammonium hydroxide (10 mass% aqueous solution, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in 42 g of distilled water, 2-propanol (sum) A solution in which 33.6 g of titanium tetraisopropoxide [Ti (OiPr) 4 ] (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 7.8 g was added dropwise over 5 minutes. The solution became cloudy with the dropwise addition, but by continuing stirring, a transparent titanate nanosheet dispersion stock solution containing titanate nanosheets (TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass, amines / Ti (molar ratio) = 0. 5) was obtained.
As a result of measuring the obtained titanic acid nanosheet with the Raman spectroscopic measurement device, it was confirmed that it had a titanic acid structure. In the XRD pattern, no peaks of crystalline compounds such as anatase type and rutile type were observed, and only peaks derived from a layered structure having a surface spacing of 1.7 nm were observed. Therefore, the titanate nanosheet solid had a layered structure. It was confirmed that there was.
As a result of TEM observation, the obtained titanic acid nanosheet was 5 nm tabular primary particles, and as a result of ultraviolet-visible absorption spectrum measurement, the absorption edge wavelength was 320 nm.
(2) Production of seed crystal titanate nanosheet 80 g of titanate nanosheet dispersion stock solution obtained in (1) above was charged into a 100 mL autoclave (Teflon (DuPont, registered trademark) lining) and hydrothermally treated at 110 ° C. for 6 hours. Then, a transparent dispersion of the seed crystal titanate nanosheet (TiO 2 equivalent concentration: 4 mass%, amines / Ti (molar ratio) = 0.5) was obtained.

(3)水熱処理
上記(2)で得られた種結晶チタン酸ナノシートの分散液80gを100mLオートクレーブ(テフロン(デュポン社、登録商標)ライニング)に仕込み、110℃で6時間の水熱処理を更に行った。得られたチタン酸ナノシート水分散液は白色コロイド状であった。
得られたチタン酸ナノシートを前記ラマン分光測定装置により測定した結果、チタン酸構造であることが確認された。またXRDパターンにおいて、アナターゼ型やルチル型等の結晶性化合物のピークは見られず、面間隔1.7nmの層状構造に由来するピークのみが認められたことから、チタン酸ナノシート固体が層状構造であることが確認できた。
TEM観察の結果、得られたチタン酸ナノシートは、20nmの平板状の一次粒子であり、紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、吸収端波長が320nmであった。
(3) Hydrothermal treatment 80 g of the seed crystal titanate nanosheet dispersion obtained in (2) above was charged into a 100 mL autoclave (Teflon (DuPont, registered trademark) lining) and hydrothermally treated at 110 ° C. for 6 hours. It was. The obtained titanic acid nanosheet aqueous dispersion was white colloidal.
As a result of measuring the obtained titanic acid nanosheet with the Raman spectroscopic measurement device, it was confirmed that it had a titanic acid structure. In the XRD pattern, no peaks of crystalline compounds such as anatase type and rutile type were observed, and only peaks derived from a layered structure having a surface spacing of 1.7 nm were observed. Therefore, the titanate nanosheet solid had a layered structure. It was confirmed that there was.
As a result of TEM observation, the obtained titanic acid nanosheet was a 20 nm tabular primary particle, and as a result of ultraviolet-visible absorption spectrum measurement, the absorption edge wavelength was 320 nm.

(4)溶媒置換
上記(3)で得られたチタン酸ナノシート水分散液50gにn−ブタノール(和光純薬工業株式会社製)50gを混合した。この分散液をエバポレーター(60℃)を用いて2倍に濃縮した。得られた透明濃縮液(TiO2換算濃度:4質量%)にn−ブタノール50gを添加し、均一に混合した後、エバポレーター(60℃)を用いて再度2倍濃縮を行うことにより、チタン酸ナノロッドのn−ブタノール分散液(白濁、TiO2換算濃度:4質量%、アミン類等/Ti(モル比)=0.5、水分:0.9質量%)を得た。
得られたチタン酸ナノロッドを前記ラマン分光測定装置により測定した結果、チタン酸構造であることが確認された。またXRDパターンにおいて、アナターゼ型やルチル型等の結晶性化合物のピークは見られず、面間隔1.7nmの層状構造に由来するピークのみが認められたことから、チタン酸ナノロッド固体が層状構造であることが確認できた。
TEM観察の結果、得られたチタン酸ナノロッドの一次粒子は、長軸長60nm、短軸長6nm、(長軸長/短軸長)の比が10である紡錘状のナノロッドであり、紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、吸収端波長が320nmであった。図1に、得られたTEM写真を示す。
(4) Solvent replacement 50 g of n-butanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 50 g of the aqueous titanate nanosheet dispersion obtained in (3) above. This dispersion was concentrated twice using an evaporator (60 ° C.). Titanic acid is obtained by adding 50 g of n-butanol to the obtained transparent concentrated liquid (TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass) and mixing the mixture uniformly, and then concentrating again twice using an evaporator (60 ° C.). A nanorod n-butanol dispersion (white turbidity, TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass, amines / Ti (molar ratio) = 0.5, moisture: 0.9% by mass) was obtained.
As a result of measuring the obtained titanate nanorods with the Raman spectrometer, it was confirmed to have a titanate structure. Moreover, in the XRD pattern, no peaks of crystalline compounds such as anatase type and rutile type were observed, and only peaks derived from a layered structure having a surface spacing of 1.7 nm were observed. Therefore, the titanate nanorod solid had a layered structure. It was confirmed that there was.
As a result of TEM observation, the obtained primary particles of titanate nanorods are spindle-shaped nanorods having a major axis length of 60 nm, a minor axis length of 6 nm, and a ratio of (major axis length / minor axis length) of 10; As a result of measuring the visible absorption spectrum, the absorption edge wavelength was 320 nm. FIG. 1 shows the obtained TEM photograph.

製造例2
ルチル型酸化チタン(テイカ製、MT−500B)と炭酸セシウム(和光純薬工業株式会社製)をTiO2/Cs2CO3モル比=5.3で乳鉢混合後、白金ルツボ中、電気炉(モトヤマ製、スーパーバーン)にて800℃で30分(昇温2時間、降温2時間)焼成した。得られた白色固形物を乳鉢粉砕後、更に800℃で40時間(昇温2時間、降温2時間)焼成することにより、レピドクロサイト型チタン酸セシウムを製造した。
得られたレピドクロサイト型チタン酸セシウム粉末5gを1mol/Lの塩酸水溶液500gに室温下、1日攪拌後、ろ過、水洗する工程を3回繰り返すことによりプロトン化レピドクロサイト型チタン酸を製造した。
得られたプロトン化レピドクロサイト型チタン酸粉末を水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液にTiO2重量換算濃度4重量%、N/Ti原子比=0.5となるように分散させた水分散液を5mm径ジルコニア製ボールを用いて、3日間ボールミル粉砕を行うことにより、テトラブチルアンモニウム化レピドクロサイト型チタン酸水分散液を製造した。
このテトラブチルアンモニウム化レピドクロサイト型チタン酸水分散液50gにn−ブタノール(和光純薬工業株式会社製)50gを混合した。この分散液をエバポレーター(60℃)を用いて2倍に濃縮した。得られた白濁濃縮液(TiO2換算濃度:4質量%)にブタノール50gを添加し、均一に混合した後、エバポレーター(60℃)を用いて再度2倍濃縮を行うことにより、チタン酸ナノ粒子n−ブタノール分散液(白濁、TiO2換算濃度:4質量%、アミン類等/Ti(モル比)=0.5、水分:0.2質量%)を得た。
得られたチタン酸ナノ粒子を前記ラマン分光測定装置により測定した結果、チタン酸構造であることが確認された。またXRDパターンにおいて、アナターゼ型やルチル型等の結晶性化合物のピークは見られず、面間隔1.8nmの層状構造に由来するピークのみが認められたことから、チタン酸ナノ粒子固体が層状構造であることが確認できた。
TEM観察の結果、得られたチタン酸ナノ粒子の一次粒子は、長軸長300nm、短軸長300nm、(長軸長/短軸長)の比が1である平板状のナノ粒子であり、紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、吸収端波長が320nmであった。
Production Example 2
Rutile type titanium oxide (manufactured by Teika, MT-500B) and cesium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed in a mortar with a TiO 2 / Cs 2 CO 3 molar ratio = 5.3, and then an electric furnace ( Firing was carried out at 800 ° C. for 30 minutes (temperature rising: 2 hours, temperature falling: 2 hours) using a super burn manufactured by Motoyama. The obtained white solid was pulverized and then calcined at 800 ° C. for 40 hours (temperature increase: 2 hours, temperature decrease: 2 hours) to produce a lipid crosite type cesium titanate.
Protonated lepidochrosite titanic acid is produced by repeating the steps of 5 g of the obtained lipidocrosite type cesium titanate powder in 500 g of 1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution at room temperature for one day, followed by filtration and washing three times. did.
5 mm of an aqueous dispersion obtained by dispersing the obtained protonated lipidocrosite type titanic acid powder in a tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution so that the concentration in terms of TiO 2 weight is 4% by weight and the N / Ti atomic ratio is 0.5. A ball milling was performed for 3 days using a zirconia-diameter ball to produce a tetrabutylammoniumated lipidocrosite type titanic acid aqueous dispersion.
50 g of n-butanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 50 g of this tetrabutylammoniumated lipidocrosite type titanic acid aqueous dispersion. This dispersion was concentrated twice using an evaporator (60 ° C.). After adding 50 g of butanol to the resulting white turbid concentrated liquid (TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass) and mixing uniformly, titanic acid nanoparticles are obtained by concentration twice again using an evaporator (60 ° C.). An n-butanol dispersion (white turbidity, TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass, amines / Ti (molar ratio) = 0.5, moisture: 0.2% by mass) was obtained.
As a result of measuring the obtained titanic acid nanoparticles with the Raman spectrometer, it was confirmed that the titanic acid structure was a titanic acid structure. In addition, in the XRD pattern, no peaks of crystalline compounds such as anatase type and rutile type were observed, and only peaks derived from a layered structure with an interplanar spacing of 1.8 nm were observed. It was confirmed that.
As a result of TEM observation, the primary particles of the obtained titanic acid nanoparticles are tabular nanoparticles having a major axis length of 300 nm, a minor axis length of 300 nm, and a ratio of (major axis length / minor axis length) of 1, As a result of measuring the ultraviolet-visible absorption spectrum, the absorption edge wavelength was 320 nm.

製造例3
ルチル型酸化チタン(テイカ製、MT−500B)と炭酸セシウム(和光純薬工業株式会社製)をTiO2/Cs2CO3モル比=5.3で乳鉢混合後、白金ルツボ中、電気炉(モトヤマ製、スーパーバーン)にて800℃で30分(昇温2時間、降温2時間)焼成した。得られた白色固形物を乳鉢粉砕後、更に800℃で40時間(昇温2時間、降温2時間)焼成することにより、レピドクロサイト型チタン酸セシウムを製造した。
得られたレピドクロサイト型チタン酸セシウム粉末5gを1mol/Lの塩酸水溶液500gに室温下、1日攪拌後、ろ過、水洗する工程を3回繰り返すことによりプロトン化レピドクロサイト型チタン酸を製造した。
得られたプロトン化レピドクロサイト型チタン酸粉末を水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液にTiO2重量換算濃度4重量%、N/Ti原子比=0.5となるように分散させた水分散液50gにn−ブタノール(和光純薬工業株式会社製)50gを混合した。この分散液をエバポレーター(60℃)を用いて2倍に濃縮した。得られた白濁濃縮液(TiO2換算濃度:4質量%)にブタノール50gを添加し、均一に混合した後、エバポレーター(60℃)を用いて再度2倍濃縮を行うことにより、ミクロンサイズチタン酸のn−ブタノール分散液(白濁、TiO2換算濃度:4質量%、アミン類等/Ti(モル比)=0.5、水分:0.2質量%)を得た。
得られたミクロンサイズチタン酸を前記ラマン分光測定装置により測定した結果、チタン酸構造であることが確認された。またXRDパターンにおいて、アナターゼ型やルチル型等の結晶性化合物のピークは見られず、面間隔1.8nmの層状構造に由来するピークのみが認められたことから、ミクロンサイズチタン酸固体が層状構造であることが確認できた。
SEM観察の結果、得られたミクロンサイズチタン酸の一次粒子は、長軸長10000nm、短軸長10000nm、(長軸長/短軸長)の比が1である平板状であり、紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、吸収端波長が320nmであった。
Production Example 3
Rutile type titanium oxide (manufactured by Teika, MT-500B) and cesium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed in a mortar with a TiO 2 / Cs 2 CO 3 molar ratio = 5.3, and then an electric furnace ( Firing was carried out at 800 ° C. for 30 minutes (temperature rising: 2 hours, temperature falling: 2 hours) using a super burn manufactured by Motoyama. The obtained white solid was pulverized and then calcined at 800 ° C. for 40 hours (temperature increase: 2 hours, temperature decrease: 2 hours) to produce a lipid crosite type cesium titanate.
Protonated lepidochrosite titanic acid is produced by repeating the steps of 5 g of the obtained lipidocrosite type cesium titanate powder in 500 g of 1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution at room temperature for one day, followed by filtration and washing three times. did.
To 50 g of an aqueous dispersion in which the obtained protonated lipidocrosite type titanic acid powder was dispersed in a tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution so that the concentration was 4 wt% in terms of TiO 2 and the N / Ti atomic ratio was 0.5. 50 g of n-butanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed. This dispersion was concentrated twice using an evaporator (60 ° C.). After adding 50 g of butanol to the resulting white turbid concentrate (TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass) and mixing it uniformly, it is concentrated twice again using an evaporator (60 ° C.) to obtain micron-size titanic acid. N-butanol dispersion (white turbidity, TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass, amines / Ti (molar ratio) = 0.5, moisture: 0.2% by mass) was obtained.
As a result of measuring the obtained micron-sized titanic acid with the Raman spectrometer, it was confirmed that it had a titanic acid structure. In addition, in the XRD pattern, no peaks of crystalline compounds such as anatase type and rutile type were observed, and only peaks derived from a layered structure with an interplanar spacing of 1.8 nm were observed. It was confirmed that.
As a result of SEM observation, the obtained primary particles of micron-sized titanic acid have a plate shape with a major axis length of 10000 nm, a minor axis length of 10,000 nm, and a ratio of (major axis length / minor axis length) of 1, and UV-visible. As a result of the absorption spectrum measurement, the absorption edge wavelength was 320 nm.

製造例4
製造例1(1)で得られたチタン酸ナノシート分散原液50gにn−ブタノール(和光純薬工業株式会社製)50gを混合した。この分散液をエバポレーター(60℃)を用いて2倍に濃縮した。得られた透明濃縮液(TiO2換算濃度:4質量%)にn−ブタノール50gを添加し、均一に混合した後、エバポレーター(60℃)を用いて再度2倍濃縮を行うことにより、チタン酸ナノシートのn−ブタノール分散液(微白、TiO2換算濃度:4質量%、アミン類等/Ti(モル比)=0.5、水分:0.3質量%)を得た。
得られたチタン酸ナノシートを前記ラマン分光測定装置により測定した結果、チタン酸構造であることが確認された。またXRDパターンにおいて、アナターゼ型やルチル型等の結晶性化合物のピークは見られず、面間隔1.8nmの層状構造に由来するピークのみが認められたことから、チタン酸ナノシート固体が層状構造であることが確認できた。
TEM観察の結果、得られたチタン酸ナノシートの一次粒子は、長軸長5nm、短軸長5nm、(長軸長/短軸長)の比が1である平板状のナノシートであり、紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、吸収端波長が320nmであった。
Production Example 4
50 g of n-butanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 50 g of the titanic acid nanosheet dispersion stock solution obtained in Production Example 1 (1). This dispersion was concentrated twice using an evaporator (60 ° C.). Titanic acid is obtained by adding 50 g of n-butanol to the obtained transparent concentrated liquid (TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass) and mixing the mixture uniformly, and then concentrating again twice using an evaporator (60 ° C.). An n-butanol dispersion of nanosheets (light white, TiO 2 equivalent concentration: 4% by mass, amines / Ti (molar ratio) = 0.5, moisture: 0.3% by mass) was obtained.
As a result of measuring the obtained titanic acid nanosheet with the Raman spectroscopic measurement device, it was confirmed that it had a titanic acid structure. Moreover, in the XRD pattern, no peaks of crystalline compounds such as anatase type and rutile type were observed, and only peaks derived from a layered structure with a surface spacing of 1.8 nm were observed. Therefore, the titanate nanosheet solid had a layered structure. It was confirmed that there was.
As a result of TEM observation, the primary particles of the titanate nanosheet obtained were flat nanosheets having a major axis length of 5 nm, a minor axis length of 5 nm, and a ratio of (major axis length / minor axis length) of 1, and ultraviolet- As a result of measuring the visible absorption spectrum, the absorption edge wavelength was 320 nm.

実施例1
製造例1で得られたチタン酸ナノロッドのn−ブタノール分散液5gとウレタン系塗料(関西ペイント製、レタンPGマルチワンパッククリヤー、固形分濃度36質量%)2.8gを混合し、黄白色均一懸濁液のチタン酸ナノロッド含有塗料組成物〔チタン酸ナノ粒子(A)のTiO2換算質量と塗料用樹脂(B)の質量比〔(A)/(B)〕=0.2〕を調製した。このチタン酸ナノロッド含有塗料組成物をガラス基板(松浪硝子工業株式会社製、S9111、76×52mm)にバーコート(膜厚20μm)により製膜後、120℃で30分硬化させることにより、白色のチタン酸ナノロッド含有塗膜を作製した。
実施例2
製造例2で得られたチタン酸ナノ粒子のn−ブタノール分散液を用いて、実施例1と同様にして、塗料組成物、塗膜を作製した。
比較例1及び2
製造例3(比較例1)又は製造例4(比較例2)で得られたミクロンサイズチタン酸又はチタン酸ナノシートのn−ブタノール分散液を用いて、実施例1と同様にして、塗料組成物、塗膜を作製した。
Example 1
5 g of n-butanol dispersion of titanate nanorods obtained in Production Example 1 and 2.8 g of urethane-based paint (manufactured by Kansai Paint, Retan PG Multi-One Pack Clear, solid content concentration: 36% by mass) are mixed, and yellowish white uniform Preparation of suspension-containing titanate nanorod-containing coating composition [TiO 2 equivalent mass of titanate nanoparticles (A) and coating resin (B) mass ratio [(A) / (B)] = 0.2] did. After this titanate nanorod-containing coating composition is formed on a glass substrate (Matsunami Glass Industrial Co., Ltd., S9111, 76 × 52 mm) by bar coating (film thickness 20 μm), it is cured at 120 ° C. for 30 minutes to obtain a white color. A coating film containing titanate nanorods was prepared.
Example 2
Using the n-butanol dispersion of titanic acid nanoparticles obtained in Production Example 2, a coating composition and a coating film were produced in the same manner as in Example 1.
Comparative Examples 1 and 2
Using the n-butanol dispersion of micron-size titanic acid or titanic acid nanosheet obtained in Production Example 3 (Comparative Example 1) or Production Example 4 (Comparative Example 2), in the same manner as in Example 1, a coating composition A coating film was prepared.

塗料組成物及び塗膜の評価は、以下の方法で行った。結果を表1に示す。
(1)塗料組成物の分散安定性
室温静置3時間後の塗料組成物の状態を目視により評価した。
◎:均一透明又は均一懸濁
○:わずかに不均一懸濁
×:一部沈殿
(2)塗膜の透明性(ヘイズ)
塗膜の透明性は、ヘイズメーター(株式会社村上色材研究所製、反射透過計HR−150)を用いてヘイズ値(%)により評価した。
(3)塗膜の白色感
膜の白色感は、目視により評価した。
○:白色感あり
×:白色感なし
(4)鉛筆硬度
塗膜の硬度は、JIS K−5400鉛筆硬度法により評価した。
(5)塗膜の密着性
塗膜の基板に対する密着性は、JIS K−5400のクロスカットテープ法により評価した。カッターナイフを用いて、塗膜に100個の碁盤目(1mm幅)を作り、碁盤目にセロハンテープ(ニチバン製)を貼り付けた後、一気にはがしたときの、はがれた個数を数えた。
The coating composition and the coating film were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1.
(1) Dispersion stability of coating composition The state of the coating composition after standing for 3 hours at room temperature was visually evaluated.
◎: Transparent or uniform suspension ○: Slightly non-uniform suspension ×: Partial precipitation (2) Transparency of coating film (haze)
The transparency of the coating film was evaluated by a haze value (%) using a haze meter (manufactured by Murakami Color Research Laboratory, Inc., reflection transmission meter HR-150).
(3) Whiteness of coating film The whiteness of the film was visually evaluated.
◯: With white feeling ×: Without white feeling (4) Pencil hardness The hardness of the coating film was evaluated by the JIS K-5400 pencil hardness method.
(5) Adhesiveness of coating film The adhesiveness of the coating film to the substrate was evaluated by the cross-cut tape method of JIS K-5400. Using a cutter knife, 100 grids (1 mm width) were made on the coating film, and cellophane tape (manufactured by Nichiban) was applied to the grids, and then the number of peeled off pieces was counted.

表1から、実施例1及び2の塗料組成物は分散安定性に優れ、その塗膜は、透明性(ヘイズ)、白色感、硬度、密着性に優れていることが分かる。特に、(長軸長/短軸長)(L/D)の比が3〜20であるチタン酸ナノロッド粒子を含む塗料組成物を用いた実施例1では、実施例2と比べても塗料組成物の分散安定性が極めて優れており、塗膜の硬度も優れている。   From Table 1, it can be seen that the coating compositions of Examples 1 and 2 are excellent in dispersion stability, and the coating film is excellent in transparency (haze), whiteness, hardness, and adhesion. In particular, in Example 1 using a coating composition containing titanic acid nanorod particles having a ratio of (major axis length / minor axis length) (L / D) of 3 to 20, the coating composition as compared with Example 2 The dispersion stability of the product is extremely excellent, and the hardness of the coating film is also excellent.

Claims (6)

一次粒子の長軸長が10〜1000nmであるチタン酸ナノ粒子(A)、塗料用樹脂(B)、及び溶剤(C)を含有する塗料組成物。   A coating composition containing titanic acid nanoparticles (A) having a major axis length of primary particles of 10 to 1000 nm, a coating resin (B), and a solvent (C). チタン酸ナノ粒子(A)の一次粒子の(長軸長/短軸長)の比が3〜20である、請求項1に記載の塗料組成物。   The coating composition according to claim 1, wherein the ratio of (major axis length / minor axis length) of primary particles of titanic acid nanoparticles (A) is 3 to 20. チタン酸ナノ粒子(A)のTiO2換算質量と塗料用樹脂(B)の質量比〔(A)/(B)〕が0.05〜0.5である、請求項1又は2に記載の塗料組成物。 The mass ratio [(A) / (B)] of the TiO 2 conversion mass of titanic acid nanoparticles (A) and the resin for coating (B) is 0.05 to 0.5. Paint composition. 溶剤(C)がアルコールを含むものである、請求項1〜3のいずれかに記載の塗料組成物。   The coating composition in any one of Claims 1-3 whose solvent (C) contains alcohol. 請求項1〜4のいずれかに記載の塗料組成物を、基板に塗布し、乾燥して形成された塗膜。   The coating film formed by apply | coating the coating composition in any one of Claims 1-4 to a board | substrate, and drying. 一次粒子の長軸長が10〜1000nmであるチタン酸ナノ粒子(A)と塗料用樹脂(B)を含有する塗膜。   A coating film containing titanic acid nanoparticles (A) having a major axis length of primary particles of 10 to 1000 nm and a coating resin (B).
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