JP2011157506A - Coating composition - Google Patents

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JP2011157506A JP2010021413A JP2010021413A JP2011157506A JP 2011157506 A JP2011157506 A JP 2011157506A JP 2010021413 A JP2010021413 A JP 2010021413A JP 2010021413 A JP2010021413 A JP 2010021413A JP 2011157506 A JP2011157506 A JP 2011157506A
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聡宏 矢野
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純 吉田
Masaki Komatsu
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating composition forming a coating film having a low refractive index and a low reflectance, to provide a method for producing the same, and to provide the coating film or an antireflection film formed by using the coating composition. <P>SOLUTION: The coating composition includes a matrix-forming material; and mesoporous silica particles containing a shell part having a mesoporous structure containing silica, and having an average primary particle diameter of 10-200 nm. The coating film formed by using the coating composition includes the matrix; and the hollow mesoporous silica particles containing the shell part having the mesoporous structure containing the silica and a hollow part present on the inside of the shell part, and having an average primary particle diameter of 10-200 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、塗料組成物、塗膜、反射防止膜及びそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a coating composition, a coating film, an antireflection film, and methods for producing them.

反射防止膜は、フラットパネルディスプレー、光学レンズ、光学フィルター、自動車用ガラス等に幅広く利用されている。優れた反射防止性能を発現するためには、膜の低屈折率化が重要である。膜の屈折率低減のために、膜内部に最も屈折率の低い物質である空気を含ませる、すなわち膜の空孔率を増加させる方法が知られている。   Antireflection films are widely used for flat panel displays, optical lenses, optical filters, automotive glass and the like. In order to exhibit excellent antireflection performance, it is important to lower the refractive index of the film. In order to reduce the refractive index of the film, a method is known in which air, which is a substance having the lowest refractive index, is contained inside the film, that is, the porosity of the film is increased.

膜の空孔率を増加させ、屈折率を低減させる方法として、多孔質シリカ粒子を膜に含有させる方法が知られている。例えば、特許文献1には、多孔質シリカ粒子として中空シリカ粒子を含有した塗料組成物及び塗膜が開示されている。   As a method for increasing the porosity of the membrane and reducing the refractive index, a method of incorporating porous silica particles into the membrane is known. For example, Patent Document 1 discloses a coating composition and a coating film containing hollow silica particles as porous silica particles.

特開2009−203285号公報JP 2009-203285 A

しかし、特許文献1が開示した従来技術では、中空シリカ粒子の強度、すなわち塗膜強度の観点から、中空シリカ粒子の高空孔率化、すなわち塗膜の低屈折率化に限界がある。そのため、特許文献1が開示した中空シリカ粒子を含む塗料組成物を用いて形成された塗膜の屈折率および反射率は十分に低いものではなかった。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, there is a limit to increasing the porosity of the hollow silica particles, that is, reducing the refractive index of the coating film, from the viewpoint of the strength of the hollow silica particles, that is, the coating film strength. Therefore, the refractive index and the reflectance of the coating film formed using the coating composition containing the hollow silica particles disclosed in Patent Document 1 are not sufficiently low.

本発明は、低屈折率および低反射率の塗膜を形成可能な塗料組成物及びその製造方法、並びに、当該塗料組成物を用いて形成される塗膜または反射防止膜を提供する。   The present invention provides a coating composition capable of forming a coating film having a low refractive index and a low reflectance, a method for producing the same, and a coating film or an antireflection film formed using the coating composition.

本発明の塗料組成物は、マトリックス形成材と、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部を含み平均一次粒子径が10〜200nmのメソポーラスシリカ粒子とを含む。   The coating composition of the present invention includes a matrix forming material and mesoporous silica particles having an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica and having an average primary particle diameter of 10 to 200 nm.

本発明の塗膜は、本発明の塗料組成物から作製された塗膜である。   The coating film of the present invention is a coating film prepared from the coating composition of the present invention.

本発明の塗膜は、マトリックスと、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部と前記外殻部よりも内側に存在する中空部とを含み平均一次粒子径が10〜200nmの中空メソポーラスシリカ粒子とを含む。   The coating film of the present invention comprises a hollow mesoporous silica having an average primary particle diameter of 10 to 200 nm, comprising a matrix, an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica, and a hollow portion existing inside the outer shell portion. Particles.

本発明の反射防止膜は、本発明の塗膜を含む。   The antireflection film of the present invention includes the coating film of the present invention.

本発明の塗料組成物の製造方法は、
疎水性有機化合物と界面活性剤と水系溶媒とを含む混合液を高圧乳化法により加圧して、前記疎水性有機化合物を含む乳化滴を含んだ乳濁液を形成した後、前記乳濁液にシリカ源を添加して、シリカを含みメソ細孔構造を有する外殻部と前記外殻部よりも内側に前記乳化滴が含まれた複合シリカ粒子を形成する工程(I)と、
前記複合シリカ粒子から、前記界面活性剤および前記乳化滴を除去する工程(II)と、
を含む。
The method for producing the coating composition of the present invention comprises:
A liquid mixture containing a hydrophobic organic compound, a surfactant, and an aqueous solvent is pressurized by a high-pressure emulsification method to form an emulsion containing emulsion droplets containing the hydrophobic organic compound, and then the emulsion is added to the emulsion. A step (I) of adding a silica source to form a composite silica particle containing silica and a mesoporous structure having a mesopore structure and the emulsified droplets inside the outer shell,
Removing the surfactant and the emulsified droplets from the composite silica particles (II);
including.

本発明は、低屈折率および低反射率の塗膜を形成可能な塗料組成物、及びそれを用いて形成される塗膜または反射防止膜を提供できる。   The present invention can provide a coating composition capable of forming a coating film having a low refractive index and a low reflectance, and a coating film or an antireflection film formed using the coating composition.

本願において「メソ細孔構造」とは、細孔径が1〜10nmであって、規則的に配列された複数の細孔を有する構造である。細孔は、粒子の外部と中空部とが連通するように外殻部を貫通している。メソ細孔構造は、例えば、カチオン性界面活性剤とシリカ源とを混合することにより生じる、シリカの自己組織化によって形成される。   In the present application, the “mesopore structure” is a structure having a pore diameter of 1 to 10 nm and having a plurality of regularly arranged pores. The pore penetrates the outer shell portion so that the outside of the particle communicates with the hollow portion. The mesoporous structure is formed by the self-organization of silica, which occurs, for example, by mixing a cationic surfactant and a silica source.

本願において、「メソポーラスシリカ粒子」とは、メソ細孔構造の外殻部を有し、中空構造を有する粒子であり、「中空メソポーラスシリカ粒子」とは、メソ細孔構造を有する外殻部と外殻部よりも内側に存在する中空部とを含み、中空部および細孔内には空気が存在する粒子である。   In the present application, “mesoporous silica particles” are particles having a mesoporous structure outer shell and a hollow structure, and “hollow mesoporous silica particles” are outer shells having a mesoporous structure and It is a particle that includes a hollow portion that exists inside the outer shell portion, and in which air exists in the hollow portion and pores.

本発明の塗料組成物は、マトリックス形成材とメソポーラスシリカ粒子とを含む。   The coating composition of the present invention includes a matrix forming material and mesoporous silica particles.

[メソポーラスシリカ粒子]
本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子は、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部を含む。メソポーラスシリカ粒子の外殻部の内側の中空部および細孔内には、後述する有機溶媒が充填されているが、塗料組成物の調整の際に使用した界面活性剤及び/又は疎水性有機化合物が少量存在する場合もある。
[Mesoporous silica particles]
The mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention include an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica. The inside of the hollow part and the pores of the outer shell part of the mesoporous silica particles are filled with an organic solvent to be described later, but the surfactant and / or hydrophobic organic compound used in preparing the coating composition May be present in small amounts.

本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子の平均一次粒子径は、塗料組成物の保存安定性並びに塗膜の反射率の低減や高透明性の観点から、10〜200nmであることを要するが、同様の観点から、30〜100nmであると好ましく、40〜80nmであるとより好ましい。メソポーラスシリカ粒子の「平均一次粒子径」の測定条件の詳細は実施例に示す通りであり、外殻部の内側の中空部および細孔内に空気が存在すること以外は同構成の中空メソポーラスシリカ粒子から測定される値と等しい。   The average primary particle diameter of the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention is required to be 10 to 200 nm from the viewpoints of storage stability of the coating composition, reduction of the reflectance of the coating film, and high transparency. However, from the same viewpoint, it is preferably 30 to 100 nm, and more preferably 40 to 80 nm. The details of the measurement conditions of the “average primary particle diameter” of the mesoporous silica particles are as shown in the Examples, and the hollow mesoporous silica having the same configuration except that air exists in the hollow portion and the pores inside the outer shell portion. Equal to the value measured from the particles.

本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子の平均細孔径は、塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、1.0〜2.5nmであると好ましく、1.0〜2.3nmであるとより好ましく、1.0〜2.2nmであるとさらに好ましい。平均細孔径が1.0nm以上であれば、高空孔率のメソポーラスシリカ粒子が得られ、塗膜の屈折率及び反射率が低減できる。また、平均細孔径が2.5nm以下であれば、塗料組成物中のマトリクス形成材がメソポーラスシリカ粒子のメソ細孔内に浸入しにくく、塗膜の屈折率及び反射率が低減できる。メソポーラスシリカ粒子の「平均細孔径」の測定条件の詳細は実施例に示す通りであり、中空部および細孔内に空気が存在すること以外は同構成の中空メソポーラスシリカ粒子から測定される値と等しい。   The average pore diameter of the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention is preferably 1.0 to 2.5 nm from the viewpoint of reducing the refractive index and reflectance of the coating film, and is preferably 1.0 to 2. It is more preferable that it is 3 nm, and it is further more preferable that it is 1.0-2.2 nm. If the average pore diameter is 1.0 nm or more, high porosity mesoporous silica particles can be obtained, and the refractive index and reflectance of the coating film can be reduced. Moreover, if the average pore diameter is 2.5 nm or less, the matrix forming material in the coating composition is less likely to enter the mesopores of the mesoporous silica particles, and the refractive index and reflectance of the coating film can be reduced. The details of the measurement conditions of the “average pore diameter” of the mesoporous silica particles are as shown in the Examples, and values measured from the hollow mesoporous silica particles having the same configuration except that air exists in the hollow portions and pores. equal.

本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子の外殻部の平均内径(平均中空部径)は、塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、5〜150nmであると好ましく、10〜100nmであるとより好ましく、30〜60nmであるとさらに好ましい。メソポーラスシリカ粒子の「外殻部の平均内径(平均中空部径)」の測定条件の詳細は実施例に示す通りであり、中空部および細孔内に空気が存在すること以外は同構成の中空メソポーラスシリカ粒子から測定される値と等しい。   The average inner diameter (average hollow part diameter) of the outer shell part of the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention is preferably 5 to 150 nm from the viewpoint of reducing the refractive index and reflectance of the coating film. More preferably, it is -100nm, and it is further more preferable that it is 30-60nm. The details of the measurement conditions of the “average inner diameter of the outer shell (average hollow diameter)” of the mesoporous silica particles are as shown in the Examples, and the same configuration except that air exists in the hollow and the pores. Equal to the value measured from mesoporous silica particles.

本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子の平均外殻部厚みは、塗膜の屈折率及び反射率の低減と塗膜の強度向上の両立の観点から、3〜50nmであると好ましく、5〜20nmであるとより好ましく、5〜10nmであるとさらに好ましい。メソポーラスシリカ粒子の「平均外殻部厚み」の測定条件の詳細は実施例に示す通りであり、中空部および細孔内に空気が存在すること以外は同構成の中空メソポーラスシリカ粒子から測定される値と等しい。   The average outer shell thickness of the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention is preferably 3 to 50 nm from the viewpoint of coexistence of reduction in the refractive index and reflectance of the coating film and improvement in the strength of the coating film, It is more preferably 5 to 20 nm, and further preferably 5 to 10 nm. The details of the measurement conditions of the “average outer shell thickness” of the mesoporous silica particles are as shown in the Examples, and are measured from the hollow mesoporous silica particles having the same configuration except that air exists in the hollow portions and pores. Equal to value.

本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子の細孔や外殻部より内側に充填された有機溶媒等を除去することにより得られる中空メソポーラスシリカ粒子の全空孔率は、塗膜の屈折率及び反射率の低減と塗膜の強度向上の両立の観点から、50〜80%であると好ましく、60〜80%であるとより好ましく、65〜80%であるとさらに好ましい。なお、中空メソポーラスシリカ粒子の全空孔率は、外殻部の空孔率と中空部の空孔率から算出できる。塗膜の屈折率及び反射率の低減と塗膜の強度向上の両立の観点から、外殻部の空孔率は、10〜60%が好ましく、15〜50%がより好ましく、中空部の空孔率は、20〜80%が好ましく、40〜70%がより好ましい。   The total porosity of the hollow mesoporous silica particles obtained by removing the organic solvent filled inside from the pores and outer shells of the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention is the refractive index of the coating film. From the viewpoint of coexistence of reduction of the rate and reflectance and improvement of the strength of the coating film, it is preferably 50 to 80%, more preferably 60 to 80%, and further preferably 65 to 80%. The total porosity of the hollow mesoporous silica particles can be calculated from the porosity of the outer shell portion and the porosity of the hollow portion. From the viewpoint of reducing both the refractive index and reflectance of the coating film and improving the strength of the coating film, the porosity of the outer shell is preferably 10 to 60%, more preferably 15 to 50%, and the void in the hollow part. The porosity is preferably 20 to 80%, more preferably 40 to 70%.

本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子の濃度は、塗料組成物の保存安定性の向上と、塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、SiO2重量換算濃度で0.2〜40重量%であると好ましく、0.2〜10重量%であるとより好ましく、0.2〜1重量%であるとさらに好ましい。ここで、SiO2重量換算濃度とは、塗料組成物中の、メソポーラスシリカ粒子に含まれるSiO2重量割合をいう。 The concentration of the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention is 0.2 in terms of SiO 2 weight conversion from the viewpoint of improving the storage stability of the coating composition and reducing the refractive index and reflectance of the coating film. It is preferably -40% by weight, more preferably 0.2-10% by weight, and further preferably 0.2-1% by weight. Here, the SiO 2 weight equivalent concentration refers to the proportion by weight of SiO 2 contained in the mesoporous silica particles in the coating composition.

[マトリックス形成材]
本発明の塗料組成物に含まれるマトリックス形成材としては、例えば、シラン化合物やフッ素基含有樹脂等の可視光に対して透過性を有する材料を用いることができる。
[Matrix forming material]
As the matrix forming material contained in the coating composition of the present invention, for example, a material having transparency to visible light such as a silane compound and a fluorine group-containing resin can be used.

シラン化合物としては、テトラアルコキシシラン類、トリアルコキシシラン類、ジアルコキシシラン類等の多官能のアルコキシシラン類が挙げられる。シラン化合物は1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。また、これらの部分縮合物である、メチルシリケートオリゴマーやエチルシリケートオリゴマー等も挙げられる。   Examples of the silane compound include polyfunctional alkoxysilanes such as tetraalkoxysilanes, trialkoxysilanes, dialkoxysilanes and the like. A silane compound can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. Moreover, methyl silicate oligomer, ethyl silicate oligomer, etc. which are these partial condensates are also mentioned.

テトラアルコキシシラン類としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane and tetraethoxysilane.

トリアルコキシシラン類としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキシシラン、n−ペンチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘプチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of trialkoxysilanes include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, and n-propyltriethoxysilane. I-propyltrimethoxysilane, i-propyltriethoxysilane, n-pentyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-heptyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (3,4-epoxycyclohexyl) methyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3,3 , 3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane, and the like.

ジアルコキシシラン類としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルメチルジメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。   Dialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3,3, Examples include 3-trifluoropropylmethyldimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropylmethyldiethoxysilane, and the like.

フッ素基含有樹脂としては、長鎖フルオロアルキル基を含有するフッ素基含有ポリマー等を用いることができる。このフッ素基含有ポリマーを形成するためのモノマーとしては、例えば、フロロオレフィン類、アルキルパーフロロビニルエーテル類、アルコキシアルキルパーフロロビニルエーテル類、パーフロロ(アルキルビニルエーテル)類、パーフロロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)類等を用いることができる。フロロオレフィン類としては、テトラフロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、3,3,3−トリフロロプロピレン等が挙げられる。パーフロロ(アルキルビニルエーテル)類としては、パーフロロ(メチルビニルエーテル)、パーフロロ(エチルビニルエーテル)、パーフロロ(プロピルビニルエーテル)、パーフロロ(ブチルビニルエーテル)、パーフロロ(イソブチルビニルエーテル)等が挙げられる。パーフロロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)類としては、パーフロロ(プロポキシプロピルビニルエーテル)等が挙げられる。これらのモノマーは1種又は2種以上を用いることができ、さらに他のモノマーと共重合することもできる。   As the fluorine group-containing resin, a fluorine group-containing polymer containing a long-chain fluoroalkyl group can be used. As monomers for forming this fluorine group-containing polymer, for example, fluoroolefins, alkyl perfluoro vinyl ethers, alkoxyalkyl perfluoro vinyl ethers, perfluoro (alkyl vinyl ethers), perfluoro (alkoxy alkyl vinyl ethers) and the like are used. be able to. Examples of fluoroolefins include tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and 3,3,3-trifluoropropylene. Examples of perfluoro (alkyl vinyl ether) include perfluoro (methyl vinyl ether), perfluoro (ethyl vinyl ether), perfluoro (propyl vinyl ether), perfluoro (butyl vinyl ether), and perfluoro (isobutyl vinyl ether). Examples of perfluoro (alkoxyalkyl vinyl ether) include perfluoro (propoxypropyl vinyl ether). These monomers can be used alone or in combination of two or more, and can also be copolymerized with other monomers.

これらマトリクス形成材の中でも、塗膜の屈折率及び反射率の低減と塗膜の強度向上の両立の観点、更にはコスト低減、製造の容易化の観点から、シラン化合物が好ましく、メチルシリケートオリゴマーやエチルシリケートオリゴマーがより好ましく、メチルシリケートオリゴマーが特に好ましい。   Among these matrix forming materials, silane compounds are preferred from the viewpoints of reducing the refractive index and reflectance of the coating film and improving the strength of the coating film, and further from the viewpoint of cost reduction and ease of production, and methyl silicate oligomers and Ethyl silicate oligomers are more preferred, and methyl silicate oligomers are particularly preferred.

本発明の塗料組成物に含まれるマトリックス形成材の濃度は、塗料組成物の保存安定性の向上と、塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、マトリックス形成材の固形分濃度で、0.1〜60重量%であると好ましく、0.2〜10重量%であるとより好ましく、0.3〜1重量%であるとさらに好ましい。   The concentration of the matrix forming material contained in the coating composition of the present invention is the solid content concentration of the matrix forming material from the viewpoint of improving the storage stability of the coating composition and reducing the refractive index and reflectance of the coating film. It is preferably 0.1 to 60% by weight, more preferably 0.2 to 10% by weight, and further preferably 0.3 to 1% by weight.

マトリックス形成材の固形分重量とメソポーラスシリカ粒子のSiO2重量の合計を100重量%とした場合のマトリックス形成材の固形分濃度は、塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、20〜90重量%であると好ましく、50〜80重量%であるとより好ましい。すなわち、重量比(メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量/マトリックス形成材の固形分重量)は、80/20〜10/90であると好ましく、50/50〜20/80であるとより好ましい。 The solid content concentration of the matrix forming material when the total of the solid content weight of the matrix forming material and the SiO 2 weight of the mesoporous silica particles is 100% by weight is 20 to 20 from the viewpoint of reducing the refractive index and reflectance of the coating film. It is preferably 90% by weight, and more preferably 50 to 80% by weight. That is, the weight ratio (SiO 2 weight of mesoporous silica particles / solid content weight of matrix forming material) is preferably 80/20 to 10/90, and more preferably 50/50 to 20/80.

[有機溶媒]
本発明の塗料組成物は溶媒として有機溶媒を含む。有機溶媒は、加熱により容易に揮発させることができるものであれば特に限定されないが、例えば、アルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素、グリコール類、グリコールエーテル類等を用いることができる。アルコール類としては、2−プロパノール、メタノール、エタノール等が挙げられる。ケトン類としてはアセトン、メチルエチルケトン等、芳香族炭化水素としては、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等が挙げられる。これらの溶媒は単独で、又は2種以上混合して使用できる。塗料組成物の保存安定性、コスト低減、製造の容易性の観点や塗膜の屈折率及び反射率の低減と塗膜の強度向上の観点から、有機溶媒としてアルコール類が好ましく、2−プロパノールがより好ましい。
[Organic solvent]
The coating composition of the present invention contains an organic solvent as a solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it can be easily volatilized by heating. For example, alcohols, ketones, aromatic hydrocarbons, glycols, glycol ethers and the like can be used. Examples of alcohols include 2-propanol, methanol, ethanol and the like. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone, and examples of aromatic hydrocarbons include benzene and toluene. Examples of glycols include ethylene glycol and propylene glycol. Examples of glycol ethers include ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, and butyl carbitol. These solvents can be used alone or in admixture of two or more. From the viewpoints of storage stability of coating compositions, cost reduction, ease of production, reduction of refractive index and reflectance of coating film, and improvement of coating strength, alcohols are preferred as organic solvents, and 2-propanol is preferred. More preferred.

本発明の塗料組成物は、経済性の観点から、通常、濃縮液として製造され、これを使用時に希釈する場合が多い。本発明の塗料組成物は、そのまま使用してもよいし、濃縮液であれば、例えば上記有機溶媒で希釈して使用すればよい。濃縮液を希釈する場合、その希釈倍率は、特に制限されず、濃縮液における各成分の濃度(メソポーラスシリカ粒子の含有量等)や塗布方法等に応じて適宜決定できる。   From the economical viewpoint, the coating composition of the present invention is usually produced as a concentrated liquid and is often diluted at the time of use. The coating composition of the present invention may be used as it is, or in the case of a concentrated liquid, for example, it may be used after diluting with the organic solvent. When diluting the concentrate, the dilution factor is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the concentration of each component (content of mesoporous silica particles, etc.) in the concentrate, the coating method, and the like.

[塗料組成物の製造方法]
次に、本発明の塗料組成物の製造方法の一例について説明する。
[Method for producing coating composition]
Next, an example of the manufacturing method of the coating composition of this invention is demonstrated.

[工程(I):混合液の調整]
本発明の塗料組成物の製造方法では、まず、疎水性有機化合物と界面活性剤と水系溶媒とを含む混合液を調整する。
[Step (I): Preparation of mixture]
In the method for producing a coating composition of the present invention, first, a mixed solution containing a hydrophobic organic compound, a surfactant, and an aqueous solvent is prepared.

混合液の調整は、例えば、疎水性有機化合物および界面活性剤を水系溶媒へ添加することで行える。疎水性有機化合物と界面活性剤はこの順で水系溶媒へ添加してもよいし、同時に添加してもよい。また、水系溶媒を、疎水性有機化合物および/または界面活性剤の添加の最中に撹拌してもよいし、添加後に撹拌してもよい。   The liquid mixture can be adjusted, for example, by adding a hydrophobic organic compound and a surfactant to an aqueous solvent. The hydrophobic organic compound and the surfactant may be added to the aqueous solvent in this order, or may be added simultaneously. The aqueous solvent may be stirred during the addition of the hydrophobic organic compound and / or the surfactant, or may be stirred after the addition.

撹拌時間は、用いられる撹拌機の種類等に応じて異なるが、全体が均一に混合されている状態において、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは5分以上である。   The stirring time varies depending on the type of stirrer used and the like, but is preferably 1 minute or longer, more preferably 2 minutes or longer, and even more preferably 5 minutes or longer when the whole is uniformly mixed.

上記撹拌に使用される撹拌機の種類について特に制限はない。撹拌機としては、例えば、ペンシルミキサー、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機等が挙げられる。市販の撹拌機としては、例えば、ディスパー(PRIMIX社製)、クリアミクス(M−テクニック社製)、キャビトロン(太平洋機工社製)等が使用できる。   There is no restriction | limiting in particular about the kind of stirrer used for the said stirring. Examples of the stirrer include a pencil mixer, a homomixer, a homogenizer, and an ultrasonic disperser. As a commercially available stirrer, for example, Disper (manufactured by PRIMIX), Clearmix (manufactured by M-Technique), Cavitron (manufactured by Taiheiyo Kiko) and the like can be used.

撹拌最中の混合液の温度は、水系溶媒の蒸発を防いで、混合液中の疎水性有機化合物および界面活性剤の濃度の変動を抑制する観点から、0〜90℃に保つと好ましく、10〜50℃がより好ましい。   The temperature of the mixed liquid during stirring is preferably maintained at 0 to 90 ° C. from the viewpoint of preventing evaporation of the aqueous solvent and suppressing fluctuations in the concentration of the hydrophobic organic compound and the surfactant in the mixed liquid. ~ 50 ° C is more preferred.

(疎水性有機化合物)
疎水性有機化合物は、水に対する溶解性が低く、水と分相を形成するものを意味する。疎水性有機化合物は、界面活性剤の存在下で分散可能であると好ましく、界面活性剤の一例である第四級アンモニウム塩の存在下で分散可能であると好ましい。
(Hydrophobic organic compounds)
The hydrophobic organic compound means a compound having low solubility in water and forming a phase separation with water. The hydrophobic organic compound is preferably dispersible in the presence of a surfactant, and is preferably dispersible in the presence of a quaternary ammonium salt which is an example of a surfactant.

水系溶媒として水を用いる場合、疎水性有機化合物が液体状態にある温度域は、0〜100℃であると好ましく、20〜90℃であるとより好ましい。   When water is used as the aqueous solvent, the temperature range in which the hydrophobic organic compound is in a liquid state is preferably 0 to 100 ° C, and more preferably 20 to 90 ° C.

疎水性有機化合物は、LogPOWが1以上であると好ましく、2〜25であるとより好ましい。ここで、LogPOWとは、化学物質の1−オクタノール/水分配係数であり、logKOW法により計算で求められた値をいう。具体的には、化合物の化学構造を、その構成要素に分解し、各フラグメントの有する疎水性フラグメント定数を積算して求められる(Meylan, W.M. and P.H. Howard. 1995. Atom/fragment contribution method for estimating octanol-water partition coefficients. J. Pharm. Sci. 84: 83-92参照)。 The hydrophobic organic compound preferably has LogP OW of 1 or more, more preferably 2 to 25. Here, LogP OW is a 1-octanol / water partition coefficient of a chemical substance and refers to a value obtained by calculation by the log K OW method. Specifically, the chemical structure of a compound is decomposed into its constituents, and the hydrophobic fragment constants of each fragment are integrated (Meylan, WM and PH Howard. 1995. Atom / fragment contribution method for a reference octanol -water partition coefficients. See J. Pharm. Sci. 84: 83-92).

疎水性有機化合物としては、例えば、炭化水素化合物、エステル化合物、炭素数6〜22の脂肪酸、及びシリコーンオイルなどの油剤が挙げられる。   As a hydrophobic organic compound, oil agents, such as a hydrocarbon compound, an ester compound, a C6-C22 fatty acid, and silicone oil, are mentioned, for example.

炭化水素化合物としては、炭素数5〜18のアルカン、炭素数5〜18のシクロアルカン、液状パラフィン、液状石油ゼリー、スクワラン、スクアレン、ペルヒドロスクワレン、トリメチルベンゼン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。これらの中では、炭素数5〜18のアルカンおよび炭素数5〜18のシクロアルカンが好ましい。   Examples of the hydrocarbon compound include alkanes having 5 to 18 carbon atoms, cycloalkanes having 5 to 18 carbon atoms, liquid paraffin, liquid petroleum jelly, squalane, squalene, perhydrosqualene, trimethylbenzene, xylene and benzene. In these, a C5-C18 alkane and a C5-C18 cycloalkane are preferable.

エステル化合物としては、炭素数6〜22の脂肪酸のグリセリンエステル等の油脂類が挙げられ、具体的には、ミンク油、タトール油、大豆油、スイートアーモンド油、ビューティリーフオイル、パーム油、グレープシード油、ゴマ種油、トウモロコシ油、パーレアムオイル、アララ油、菜種油、ヒマワリ油、綿実油、アプリコット油、ひまし油、アボガド油、ホホバ油、オリーブ油、又は穀物胚芽油等が挙げられる。   Examples of the ester compound include fats and oils such as glycerin esters of fatty acids having 6 to 22 carbon atoms, specifically, mink oil, titol oil, soybean oil, sweet almond oil, beauty leaf oil, palm oil, grape seed. And oil, sesame seed oil, corn oil, parrham oil, arara oil, rapeseed oil, sunflower oil, cottonseed oil, apricot oil, castor oil, avocado oil, jojoba oil, olive oil, or grain germ oil.

また、エステル化合物としては、炭素数4〜22の脂肪酸と炭素数1〜22の一価又はグリセリン以外の多価アルコールとの縮合物が挙げられ、具体的には、ミリスチン酸イソプロピル、パルチミン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル、ラウリン酸ヘキシル、イソノナン酸イソノニル、パルチミン酸2−エチルヘキシル、ラウリン酸2−ヘキシルデシル、パルチミン酸2−オクチルデシル、ミリスチン酸2−オクチルドデシル等が挙げられる。その他のエステル化合物としては、多価カルボン酸化合物とアルコールとのエステルが挙げられ、具体的には、アジピン酸ジイソプロピル、乳酸2−オクチルドデシルエステル、琥珀酸2−ジエチルヘキシル、リンゴ酸ジイソステアリル、トリイソステアリン酸グリセリル、トリイソステアリン酸ジグリセリル等が挙げられる。   Examples of ester compounds include condensates of fatty acids having 4 to 22 carbon atoms and monohydric or polyhydric alcohols other than glycerin, such as isopropyl myristate and isopropyl palmitate. Butyl stearate, hexyl laurate, isononyl isononanoate, 2-ethylhexyl palmitate, 2-hexyldecyl laurate, 2-octyldecyl palmitate, 2-octyldecyl myristate, and the like. Other ester compounds include esters of polyvalent carboxylic acid compounds and alcohols, specifically, diisopropyl adipate, lactic acid 2-octyldodecyl ester, 2-diethylhexyl oxalate, diisostearyl malate, Examples thereof include glyceryl triisostearate and diglyceryl triisostearate.

炭素数6〜22の脂肪酸としては、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、又はイソステアリン酸等が挙げられる。   Examples of the fatty acid having 6 to 22 carbon atoms include capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and isostearic acid.

シリコーンオイルとしては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、脂肪酸、脂肪族アルコール、又はポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサン、フルオロシリコーン、パーフルオロシリコーンオイル等が挙げられる。   Examples of the silicone oil include polydimethylsiloxane (PDMS), fatty acid, aliphatic alcohol, polysiloxane modified with polyoxyalkylene, fluorosilicone, perfluorosilicone oil, and the like.

ポリジメチルシロキサン(PDMS)はフェニル化されていてもよく、例えば、フェニルトリメチコン、又は任意的に脂肪族基及び/又は芳香族基で置換されていてもよい。また、それらは、利用率が高いという理由から、炭化水素をベースとするオイル又はシリコーンオイルであって、シリコーン鎖のペンダント状であるか又は末端に存在するアルキル基又はアルコシキ基を任意的に含み2〜7の珪素原子を含む直鎖又は環状シリコーンが好ましく、特に、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘプタメチルヘキシルトリシロキサン、ヘプタメチルオクチルトリシロキサン等が好ましい。上記利用率とは、混合液の調整に使用される疎水性有機化合物の量のうちの、外殻部により包含される疎水性有機化合物の量の割合を意味する。   Polydimethylsiloxane (PDMS) may be phenylated, for example, phenyltrimethicone, or optionally substituted with aliphatic and / or aromatic groups. They are also hydrocarbon-based oils or silicone oils because of their high utilization and optionally contain alkyl groups or alkoxy groups that are pendant to the silicone chain or present at the ends. A linear or cyclic silicone containing 2 to 7 silicon atoms is preferred, and in particular, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, hexadecamethylcyclohexasiloxane, heptamethylhexyltrisiloxane, heptamethyloctyltrisiloxane and the like. preferable. The above utilization rate means the proportion of the amount of the hydrophobic organic compound included in the outer shell portion of the amount of the hydrophobic organic compound used for adjusting the mixed solution.

これらの疎水性有機化合物は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。   These hydrophobic organic compounds may be used alone or in admixture of two or more at any ratio.

これらの疎水性有機化合物の中でも、後述する一般式(1)及び一般式(2)で表される第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上の界面活性剤によって乳化されやすく、利用率が高いという理由から、炭素数5〜18のアルカンおよび炭素数5〜18のシクロアルカンが好ましい。   Among these hydrophobic organic compounds, they are easily emulsified by one or more surfactants selected from quaternary ammonium salts represented by the following general formula (1) and general formula (2), and the utilization rate is high. Therefore, an alkane having 5 to 18 carbon atoms and a cycloalkane having 5 to 18 carbon atoms are preferable.

混合液における疎水性有機化合物の含有量は、疎水性有機化合物の利用率の向上の観点から、0.1〜100ミリモル/Lであると好ましく、1〜100ミリモル/Lであるとより好ましく、5〜80ミリモル/Lであるとさらに好ましい。   The content of the hydrophobic organic compound in the mixed solution is preferably 0.1 to 100 mmol / L, more preferably 1 to 100 mmol / L from the viewpoint of improving the utilization rate of the hydrophobic organic compound, More preferably, it is 5-80 mmol / L.

(水系溶媒)
本発明の塗料組成物の製造方法で用いられる水系溶媒としては、例えば、水、又は、水と水溶性有機溶剤とからなる混合溶媒等が挙げられるが、乳化滴の安定性の点から、水系溶媒は水のみからなると好ましい。水としては、例えば、蒸留水、イオン交換水、超純水等が挙げられる。水溶性有機溶剤としては、メタノール、エタノール、アセトン、1−プロパノール、2−プロパノール等が挙げられる。水系溶媒に水溶性有機溶剤が含まれる場合、水系溶媒中における水溶性有機溶剤の含有量は、乳化滴の安定性の観点から、好ましくは0.1〜50重量%、より好ましくは1〜40重量%、さらに好ましくは、1〜30重量%である。
(Aqueous solvent)
Examples of the aqueous solvent used in the method for producing a coating composition of the present invention include water or a mixed solvent composed of water and a water-soluble organic solvent. From the viewpoint of the stability of emulsified droplets, an aqueous solvent is used. The solvent is preferably made of water only. Examples of water include distilled water, ion exchange water, and ultrapure water. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, acetone, 1-propanol, 2-propanol and the like. When the water-based solvent contains a water-soluble organic solvent, the content of the water-soluble organic solvent in the water-based solvent is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 40%, from the viewpoint of the stability of the emulsion droplets. % By weight, more preferably 1 to 30% by weight.

(界面活性剤)
本発明の製造方法で用いられる界面活性剤としては、疎水性有機化合物の利用率の向上の観点から、下記一般式(1)及び一般式(2)で表される第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上の界面活性剤が好ましい。
[R1(CH33N]+- (1)
[R12(CH32N]+- (2)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立に炭素数4〜22の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基を示し、Xは1価陰イオンを示す。)
(Surfactant)
The surfactant used in the production method of the present invention is selected from quaternary ammonium salts represented by the following general formula (1) and general formula (2) from the viewpoint of improving the utilization rate of the hydrophobic organic compound. One or more surfactants are preferred.
[R 1 (CH 3 ) 3 N] + X (1)
[R 1 R 2 (CH 3 ) 2 N] + X (2)
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 4 to 22 carbon atoms, and X represents a monovalent anion.)

上記一般式(1)及び一般式(2)におけるR1及びR2は、疎水性有機化合物の利用率の向上の観点から、それぞれ独立して、好ましくは炭素数6〜18、さらに好ましくは炭素数8〜16の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基である。炭素数4〜22のアルキル基としては、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種ヘキサデシル基、各種オクタデシル基、各種エイコシル基等が挙げられる。 R 1 and R 2 in the above general formula (1) and general formula (2) are each independently preferably from 6 to 18 carbon atoms, more preferably carbon from the viewpoint of improving the utilization rate of the hydrophobic organic compound. It is a linear or branched alkyl group of formula 8-16. Examples of the alkyl group having 4 to 22 carbon atoms include various butyl groups, various pentyl groups, various hexyl groups, various heptyl groups, various octyl groups, various nonyl groups, various decyl groups, various dodecyl groups, various tetradecyl groups, and various hexadecyl groups. , Various octadecyl groups, various eicosyl groups, and the like.

一般式(1)及び一般式(2)におけるXは、規則性の高いメソ細孔を形成させるという観点から、好ましくはハロゲンイオン、水酸化物イオン、硝酸イオン等の1価陰イオンから選ばれる1種以上である。Xとしては、より好ましくはハロゲンイオンであり、さらに好ましくは塩化物イオン又は臭化物イオンであり、より一層好ましくは塩化物イオンである。   X in general formula (1) and general formula (2) is preferably selected from monovalent anions such as halogen ions, hydroxide ions, and nitrate ions from the viewpoint of forming highly regular mesopores. One or more. X is more preferably a halogen ion, still more preferably a chloride ion or a bromide ion, and still more preferably a chloride ion.

一般式(1)で表されるアルキルトリメチルアンモニウム塩としては、ブチルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキシルトリメチルアンモニウムクロリド、オクチルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、ブチルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキシルトリメチルアンモニウムブロミド、オクチルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。   Examples of the alkyltrimethylammonium salt represented by the general formula (1) include butyltrimethylammonium chloride, hexyltrimethylammonium chloride, octyltrimethylammonium chloride, decyltrimethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium chloride, tetradecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethyl Ammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, butyltrimethylammonium bromide, hexyltrimethylammonium bromide, octyltrimethylammonium bromide, decyltrimethylammonium bromide, dodecyltrimethylammonium bromide, tetradecyltrimethylammonium bromide, hexadecyltrimethylammonium bromide Bromide, stearyl trimethyl ammonium bromide, and the like.

一般式(2)で表されるジアルキルジメチルアンモニウム塩としては、ジブチルジメチルアンモニウムクロリド、ジヘキシルジメチルアンモニウムクロリド、ジオクチルジメチルアンモニウムクロリド、ジヘキシルジメチルアンモニウムブロミド、ジオクチルジメチルアンモニウムブロミド、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジテトラデシルジメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。   Examples of the dialkyldimethylammonium salt represented by the general formula (2) include dibutyldimethylammonium chloride, dihexyldimethylammonium chloride, dioctyldimethylammonium chloride, dihexyldimethylammonium bromide, dioctyldimethylammonium bromide, didodecyldimethylammonium bromide, ditetradecyl. Examples thereof include dimethylammonium bromide.

これらの第四級アンモニウム塩の中でも、規則的なメソ細孔を形成させる観点から、特に一般式(1)で表されるアルキルトリメチルアンモニウム塩が好ましく、アルキルトリメチルアンモニウムブロミドまたはアルキルトリメチルアンモニウムクロリドがより好ましい。   Among these quaternary ammonium salts, from the viewpoint of forming regular mesopores, the alkyltrimethylammonium salt represented by the general formula (1) is particularly preferable, and alkyltrimethylammonium bromide or alkyltrimethylammonium chloride is more preferable. preferable.

これらの界面活性剤は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。界面活性剤の種類を選択することにより、メソポーラスシリカ粒子の平均細孔径の大きさを適宜調整できる。   These surfactants may be used alone or in admixture of two or more at any ratio. By selecting the type of surfactant, the average pore size of the mesoporous silica particles can be adjusted as appropriate.

混合液における界面活性剤の含有量は、混合液を高圧乳化法により加圧して得られる乳濁液中の乳化滴の表面積等に応じて適宜調整すればよいが、メソポーラスシリカ粒子の収率および分散性を向上させ、粒子径分布の狭いメソポーラスシリカ粒子を得る観点から、0.1〜100ミリモル/Lであると好ましく、0.2〜80ミリモル/Lであるとより好ましく、0.5〜70ミリモル/Lであるとさらに好ましい。   The content of the surfactant in the mixed solution may be appropriately adjusted according to the surface area of the emulsion droplets in the emulsion obtained by pressurizing the mixed solution by the high pressure emulsification method, but the yield of mesoporous silica particles and From the viewpoint of improving dispersibility and obtaining mesoporous silica particles having a narrow particle size distribution, it is preferably 0.1 to 100 mmol / L, more preferably 0.2 to 80 mmol / L, and more preferably 0.5 to More preferably, it is 70 mmol / L.

[工程(I):乳化滴を含む乳濁液の調整]
本発明の塗料組成物の製造方法では、以上のようにして調整された混合液を高圧乳化法により加圧して、疎水性有機化合物を含む乳化滴を含んだ乳濁液を形成する。
[Step (I): Preparation of emulsion containing emulsion droplets]
In the method for producing a coating composition of the present invention, the mixed liquid prepared as described above is pressurized by a high-pressure emulsification method to form an emulsion containing emulsion droplets containing a hydrophobic organic compound.

乳化滴の平均一次粒径は、平均一次粒子径が小さく、且つ、一次粒子径分布が狭いメソポーラスシリカ粒子を形成する観点から、好ましくは5〜150nmであり、より好ましくは10〜100nmであり、さらに好ましくは30〜60nmである。乳化滴の平均一次粒径が上記範囲内にあれば、その平均一次粒子径が可視光線の波長よりも短いメソポーラスシリカ粒子の形成、例えば、平均一次粒子径が10〜200nm、平均細孔径が1.0〜2.5nmのメソポーラスシリカ粒子の形成が容易に行える。故に、本発明の塗料組成物の製造方法の一例によって製造される塗料組成物は、例えば、低屈折率膜等の光学フィルムに使用される低屈折率材料として好適に使用できる。   The average primary particle size of the emulsified droplets is preferably 5 to 150 nm, more preferably 10 to 100 nm, from the viewpoint of forming mesoporous silica particles having a small average primary particle size and a narrow primary particle size distribution. More preferably, it is 30-60 nm. If the average primary particle size of the emulsified droplets is within the above range, formation of mesoporous silica particles whose average primary particle size is shorter than the wavelength of visible light, for example, the average primary particle size is 10 to 200 nm, and the average pore size is 1 It is possible to easily form mesoporous silica particles of 0.0 to 2.5 nm. Therefore, the coating composition manufactured by an example of the manufacturing method of the coating composition of this invention can be used suitably as a low refractive index material used for optical films, such as a low refractive index film | membrane, for example.

尚、乳化滴の平均一次粒径は、本発明の塗料組成物の製造方法で得られるメソポーラスシリカ粒子の外殻部の内径から推察できる。具体的には、本発明の塗料組成物に含まれるメソポーラスシリカ粒子を乾燥させて細孔や外殻部より内側に充填された有機溶媒を除去したものを透過型電子顕微鏡で観察し、それぞれ20〜30個の粒子が含まれる5視野中の全粒子(100〜150個)の中空部径(外殻部の内径)を写真上で実測して、数平均値を算出することで乳化滴の平均一次粒径は得られる。   The average primary particle size of the emulsified droplets can be estimated from the inner diameter of the outer shell portion of the mesoporous silica particles obtained by the method for producing a coating composition of the present invention. Specifically, the mesoporous silica particles contained in the coating composition of the present invention were dried to remove the organic solvent filled inside from the pores and outer shell portions, and observed with a transmission electron microscope. Measure the hollow part diameter (inner diameter of the outer shell part) of all the particles (100-150 particles) in 5 visual fields containing ~ 30 particles on the photograph, and calculate the number average value of the emulsified droplets. An average primary particle size is obtained.

混合液の高圧乳化は、例えば、高圧乳化分散機の高圧分散部で行う。高圧分散部は、細い流路を備える。混合液が高圧分散部内に所定の圧力で押し込まれて上記流路を通過する際、混合液にせん断力等が加わることによって、混合液が、乳化滴を含む乳濁液となる。   The high-pressure emulsification of the mixed liquid is performed, for example, in a high-pressure dispersion unit of a high-pressure emulsification disperser. The high-pressure dispersion unit includes a thin channel. When the mixed solution is pushed into the high-pressure dispersion section at a predetermined pressure and passes through the flow path, a shearing force or the like is applied to the mixed solution, whereby the mixed solution becomes an emulsion containing emulsified droplets.

上記流路の断面形状は、混合液を所定の圧力で加圧できれば特に制限はないが、例えば、円形である場合、その径は、例えば、好ましくは20〜200μmであり、より好ましくは50〜100μmである。   The cross-sectional shape of the flow path is not particularly limited as long as the mixed liquid can be pressurized at a predetermined pressure. For example, in the case of a circular shape, the diameter is preferably 20 to 200 μm, and more preferably 50 to 50 μm. 100 μm.

使用できる高圧乳化分散機について特に制限はないが、取り扱い操作の簡便性の観点から、マイクロフルイダイザー(マイクロフルイディクス社製 M−110EHi)、スターバースト(スギノマシン社製)、ナノマイザー(吉田機械工業社製)等が好ましく挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular about the high pressure emulsification disperser which can be used, From a viewpoint of the simplicity of handling operation, a microfluidizer (M-110EHi by a microfluidics company), a starburst (manufactured by Sugino machine company), a nanomizer (Yoshida machine industry) (Made by company) etc. are mentioned preferably.

高圧分散部の形態としては、対抗衝突型、貫通型等のいずれであってもよい。対抗衝突型は、例えば、流路を途中で複数に分岐させ、再度合流する部分で各分岐路を流れる流体を衝突可能とする構造をしている。貫通型は、例えば、径が均一な複数の貫通孔が集積された構造をしている。   The form of the high-pressure dispersion unit may be any of a collision type and a penetration type. The counter-collision type has, for example, a structure in which a flow path is branched into a plurality of parts in the middle, and fluid flowing through each branch path can be collided at a portion where the flow paths merge again. The through type has, for example, a structure in which a plurality of through holes having a uniform diameter are integrated.

混合液を高圧乳化する際に、混合液に加わる圧力は、平均一次粒径が小さく、且つ、一次粒径分布が狭い乳化滴を形成する観点から、好ましくは20〜250MPaであり、より好ましくは30〜220MPaであり、さらに好ましくは40〜200MPaである。混合液に加わる圧力を調整することにより、平均一次粒径が所望の大きさを有し、且つ、一次粒径分布が狭い乳化滴を形成できる。上記圧力は、高圧乳化分散機が備える圧力表示部によって確認できる。   In emulsifying the mixed liquid under high pressure, the pressure applied to the mixed liquid is preferably 20 to 250 MPa, more preferably from the viewpoint of forming an emulsified droplet having a small average primary particle size and a narrow primary particle size distribution. It is 30-220 MPa, More preferably, it is 40-200 MPa. By adjusting the pressure applied to the mixed liquid, it is possible to form emulsified droplets having a desired average primary particle size and a narrow primary particle size distribution. The said pressure can be confirmed with the pressure display part with which a high-pressure emulsification disperser is equipped.

高圧乳化処理の処理回数は、上記圧力および希望する乳化滴の平均一次粒径等に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは1〜10回であり、より好ましく1〜5回である。   The number of high-pressure emulsification treatments may be appropriately selected according to the pressure and the desired average primary particle size of the emulsified droplets, but is preferably 1 to 10 times, more preferably 1 to 5 times.

[工程(I):シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部の形成]
本発明の塗料組成物の製造方法では、以上のようにして調整された乳濁液にシリカ源を添加し、乳化滴表面に、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部を形成して、外殻部と外殻部よりも内側に存在する疎水性有機化合物(乳化滴)とを含む複合シリカ粒子を析出させる。
[Step (I): Formation of outer shell having mesoporous structure containing silica]
In the method for producing a coating composition of the present invention, a silica source is added to the emulsion prepared as described above, and an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica is formed on the surface of the emulsified droplets. Then, composite silica particles containing an outer shell part and a hydrophobic organic compound (emulsified droplet) existing inside the outer shell part are precipitated.

シリカ源は、そのまま乳濁液に添加してもよいが、シリカ源を所定の溶媒に添加して得たシリカ源含有液を上記乳濁液に添加してもよい。当該溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、プロパノール、イソプロパノール等の水溶性有機溶剤が挙げられ、好ましくはメタノールが挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は、脱水処理されていると好ましい。   The silica source may be added to the emulsion as it is, but a silica source-containing liquid obtained by adding the silica source to a predetermined solvent may be added to the emulsion. Examples of the solvent include water-soluble organic solvents such as methanol, ethanol, acetone, propanol, isopropanol, and preferably methanol. These water-soluble organic solvents are preferably dehydrated.

(シリカ源)
シリカ源としては、加水分解によりシラノール化合物を生成するものが好ましく、具体的には、下記一般式(3)〜(7)で示される化合物が挙げられる。
SiY4 (3)
3SiY3 (4)
3 2SiY2 (5)
3 3SiY (6)
3Si−R4−SiY3 (7)
(式中、R3はそれぞれ独立して、ケイ素原子に直接炭素原子が結合している有機基を示し、R4は炭素原子を1〜4個有する炭化水素基又はフェニレン基を示し、Yは加水分解によりヒドロキシ基になる1価の加水分解性基を示す。)
(Silica source)
As a silica source, what produces | generates a silanol compound by a hydrolysis is preferable, and the compound shown by following General formula (3)-(7) is mentioned specifically ,.
SiY 4 (3)
R 3 SiY 3 (4)
R 3 2 SiY 2 (5)
R 3 3 SiY (6)
Y 3 Si—R 4 —SiY 3 (7)
(In the formula, each R 3 independently represents an organic group in which a carbon atom is directly bonded to a silicon atom, R 4 represents a hydrocarbon group or a phenylene group having 1 to 4 carbon atoms, and Y represents A monovalent hydrolyzable group that becomes a hydroxy group by hydrolysis.)

一般式(3)〜(7)において、より好ましくは、R3がそれぞれ独立して、水素原子の一部がフッ素原子に置換していてもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、具体的には炭素数1〜22、好ましくは炭素数4〜18、より好ましくは炭素数6〜18、特に好ましくは炭素数8〜16のアルキル基、フェニル基、又はベンジル基であり、R4が炭素数1〜4のアルカンジイル基(メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、テトラメチレン基等)又はフェニレン基であり、Yが炭素数1〜22、より好ましくは炭素数1〜8、特に好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基、またはフッ素を除くハロゲン基である。 In the general formulas (3) to (7), more preferably, each R 3 is independently a hydrocarbon group having 1 to 22 carbon atoms in which a part of hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms, Specifically, it is an alkyl group, a phenyl group, or a benzyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably 4 to 18 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and particularly preferably 8 to 16 carbon atoms, and R 4 Is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms (methylene group, ethylene group, trimethylene group, propane-1,2-diyl group, tetramethylene group, etc.) or phenylene group, and Y is more preferably 1 to 22 carbon atoms. Is a C1-C8, particularly preferably C1-C4 alkoxy group or a halogen group excluding fluorine.

シリカ源の好適例としては、次の化合物が挙げられる。
・一般式(3)において、Yが炭素数1〜3のアルコキシ基であるか、又はフッ素を除くハロゲン基であるシラン化合物。
・一般式(4)又は(5)において、R3がフェニル基、ベンジル基、又は水素原子の一部がフッ素原子に置換されている炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5の炭化水素基であるトリアルコキシシラン又はジアルコキシシラン。
・一般式(7)において、Yがメトキシ基であって、R4がメチレン基、エチレン基又はフェニレン基である化合物。
これらの中では、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、1,1,1−トリフルオロプロピルトリエトキシシランが好ましく、テトラメトキシシランが特に好ましい。これらのシリカ源は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。
Preferable examples of the silica source include the following compounds.
-The silane compound in which Y is a C1-C3 alkoxy group or a halogen group except a fluorine in General formula (3).
In general formula (4) or (5), R 3 is a phenyl group, a benzyl group, or a hydrogen atom in which part of the hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, preferably 1 to 10 carbon atoms, Trialkoxysilane or dialkoxysilane which is preferably a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.
A compound in which Y is a methoxy group and R 4 is a methylene group, an ethylene group or a phenylene group in the general formula (7).
Among these, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and 1,1,1-trifluoropropyltriethoxysilane are preferable, and tetramethoxysilane is particularly preferable. These silica sources may be used alone or in admixture of two or more at any ratio.

シリカ源の乳濁液への添加は、全量を一度にしてもよいが、連続的にしてもよいし、断続的にしてもよい。生成する各粒子の凝集を防ぐためには、シリカ源の反応終了まで、乳濁液を撹拌し続けることが好ましく、シリカ源の添加終了後も、所定時間(例えば、10〜80℃で0.01〜24時間)撹拌し続けると好ましい。   The total amount of silica source added to the emulsion may be once but may be continuous or intermittent. In order to prevent agglomeration of the generated particles, it is preferable to continue stirring the emulsion until the reaction of the silica source is completed. After the addition of the silica source is completed, a predetermined time (for example, 0.01 to 10 ° C. at 0.01 to 80 ° C.). (24 hours) It is preferable to continue stirring.

シリカ源の乳濁液への添加速度は、反応系の容量や、シリカ源の種類、乳濁液中に添加されるシリカ源の濃度の上昇速度等を考慮して適宜調整することが望ましい。   The rate of addition of the silica source to the emulsion is preferably adjusted as appropriate in consideration of the capacity of the reaction system, the type of silica source, the rate of increase in the concentration of the silica source added to the emulsion, and the like.

シリカ源を添加している最中の乳濁液の温度は、乳化滴の安定性、混合液中の疎水性有機化合物および界面活性剤の濃度の変動を抑制する観点から、好ましくは10〜90℃であり、より好ましくは10〜80℃である。   The temperature of the emulsion during the addition of the silica source is preferably 10 to 90 from the viewpoint of suppressing the fluctuation of the stability of the emulsified droplets and the concentration of the hydrophobic organic compound and the surfactant in the mixed solution. It is 10 degreeC, More preferably, it is 10-80 degreeC.

シリカ源を添加している最中の乳濁液のpHは、シリカ源を効率的に加水分解・脱水縮合させる観点から、好ましくは8.5〜12.0、より好ましくは9.0〜11.5に調整されると好ましい。乳濁液のpHの調整には、例えば、水酸化ナトリウム、アンモニア、またはテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等を用いると好ましい。これらのpH調整剤は、界面活性剤と疎水性有機化合物と水系溶媒とを含む混合液の調整の際に、混合液に添加されると好ましい。混合液のpHは、好ましくは8.5〜12.0であり、より好ましくは9.0〜11.5であり、さらに好ましくは9.5〜11.5である。   The pH of the emulsion during the addition of the silica source is preferably 8.5 to 12.0, more preferably 9.0 to 11 from the viewpoint of efficiently hydrolyzing and dehydrating and condensing the silica source. Is preferably adjusted to .5. For adjusting the pH of the emulsion, for example, sodium hydroxide, ammonia, or tetraalkylammonium hydroxide is preferably used. These pH adjusters are preferably added to a mixed solution when adjusting a mixed solution containing a surfactant, a hydrophobic organic compound, and an aqueous solvent. The pH of the mixed solution is preferably 8.5 to 12.0, more preferably 9.0 to 11.5, and further preferably 9.5 to 11.5.

シリカ源の添加量の制御により、メソポーラスシリカ粒子の外殻部の厚みを制御できる。シリカ源の添加量は、製造効率や得られる複合シリカ粒子の分散性の向上の観点から、乳濁液にシリカ源を添加して得た分散液中、SiO2重量換算濃度で、0.1〜10重量%であると好ましく、0.1〜2重量%であるとより好ましい。 By controlling the addition amount of the silica source, the thickness of the outer shell portion of the mesoporous silica particles can be controlled. From the viewpoint of improving production efficiency and dispersibility of the resulting composite silica particles, the addition amount of the silica source is 0.1% in terms of SiO 2 weight equivalent in the dispersion obtained by adding the silica source to the emulsion. Is preferably 10 to 10% by weight, and more preferably 0.1 to 2% by weight.

[工程(II):界面活性剤の除去]
本発明の塗料組成物の製造方法では、上記のようにして得られた複合シリカ粒子含有分散液中の複合シリカ粒子とカチオン交換樹脂とを撹拌しながら接触させることにより、カチオン交換樹脂に界面活性剤を吸着させる。撹拌終了後、デカンテーションによりカチオン交換樹脂を除去することにより、メソポーラスシリカ粒子水分散液を得る。界面活性剤の除去に伴い、外殻部の内側の乳化滴(疎水性有機化合物)も除去されていると推察される。乳化滴の除去に伴い、メソポーラスシリカ粒子の外殻部の内側には細孔を通って水系溶媒が入ると推察される。尚、疎水性有機化合物の除去は、例えば、熱重量分析における疎水性有機化合物由来の吸熱ピークの消滅により確認できる。熱重量分析は、乾燥されたメソポーラスシリカ粒子に対して行われる。
[Step (II): Removal of surfactant]
In the method for producing a coating composition of the present invention, the composite silica particles in the composite silica particle-containing dispersion obtained as described above and the cation exchange resin are brought into contact with stirring, thereby bringing the cation exchange resin into a surface activity. Adsorb the agent. After completion of stirring, the cation exchange resin is removed by decantation to obtain an aqueous mesoporous silica particle dispersion. It is inferred that the emulsified droplets (hydrophobic organic compound) inside the outer shell are also removed along with the removal of the surfactant. With the removal of the emulsified droplets, it is presumed that the aqueous solvent enters through the pores inside the outer shell of the mesoporous silica particles. The removal of the hydrophobic organic compound can be confirmed, for example, by the disappearance of the endothermic peak derived from the hydrophobic organic compound in thermogravimetric analysis. Thermogravimetric analysis is performed on the dried mesoporous silica particles.

カチオン交換樹脂としては、特に制限はなく、市販品を用いることができる。複合シリカ粒子含有分散液中の界面活性剤の除去効率を高める観点から、強酸性カチオン交換樹脂が好ましく、例えば、オルガノ株式会社製、アンバーライトIR120B(H+型)等を用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular as a cation exchange resin, A commercial item can be used. From the viewpoint of increasing the removal efficiency of the surfactant in the composite silica particle-containing dispersion, a strongly acidic cation exchange resin is preferable. For example, Amberlite IR120B (H + type) manufactured by Organo Corporation can be used.

複合シリカ粒子とカチオン交換樹脂との接触処理は、バッチ法、カラム法等常法により行うことができる。接触処理系内の処理温度や処理時間(撹拌時間)は、後述する中空メソポーラスシリカ粒子における有機分とSiO2の重量比(有機分の重量/SiO2の重量)が所望の値となるように適宜決定すればよいが、本発明の塗料組成物の製造容易性の観点から、処理温度は、10〜80℃が好ましく、20℃〜40℃がより好ましい。処理時間は、同様の観点から、0.1〜24時間が好ましく、0.5〜10時間がより好ましく、2〜6時間が更に好ましい。 The contact treatment between the composite silica particles and the cation exchange resin can be performed by a conventional method such as a batch method or a column method. The treatment temperature and treatment time (stirring time) in the contact treatment system are set so that the weight ratio of organic component to SiO 2 (weight of organic component / weight of SiO 2 ) in the hollow mesoporous silica particles described later is a desired value. What is necessary is just to determine suitably, but from a viewpoint of the ease of manufacture of the coating composition of this invention, 10-80 degreeC is preferable and 20-40 degreeC is more preferable. From the same viewpoint, the treatment time is preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.5 to 10 hours, and further preferably 2 to 6 hours.

バッチ法におけるカチオン交換樹脂の使用量は、上記重量比(有機分の重量/SiO2の重量)が所望の値となるように適宜決定することができるが、本発明の塗料組成物の製造容易性の観点から、複合シリカ粒子含有分散液中の界面活性剤等の有機カチオン1当量に対して1〜20当量が好ましく、5〜15当量がより好ましい。 The amount of the cation exchange resin used in the batch method can be appropriately determined so that the above weight ratio (weight of organic component / weight of SiO 2 ) is a desired value, but it is easy to produce the coating composition of the present invention. From the viewpoint of properties, 1 to 20 equivalents are preferable and 5 to 15 equivalents are more preferable with respect to 1 equivalent of an organic cation such as a surfactant in the composite silica particle-containing dispersion.

複合シリカ粒子含有分散液はカチオン交換樹脂に直接接触させて処理してもよい。しかし、界面活性剤除去による悪影響、即ち、複合シリカ粒子含有分散液中における複合シリカ粒子の凝集、沈殿、ゲル化等を抑制し、複合シリカ粒子を安定に分散させる観点から、カチオン交換樹脂との接触前に、複合シリカ粒子含有分散液と有機シランとを混合して、複合シリカ粒子表面に有機基を結合させると好ましい。   The dispersion containing composite silica particles may be processed by directly contacting the cation exchange resin. However, from the viewpoint of suppressing adverse effects due to the removal of the surfactant, that is, aggregation, precipitation, gelation, and the like of the composite silica particles in the composite silica particle-containing dispersion, and stably dispersing the composite silica particles, Before contacting, it is preferable to mix the dispersion containing the composite silica particles and the organic silane to bond organic groups to the surface of the composite silica particles.

有機シランは、例えば、有機シラン含有酸性液を複合シリカ粒子含有分散液とを混合させることにより、複合シリカ粒子含有分散液に混合できる。有機シラン含有酸性液は、有機シラン以外に、例えば、水系溶媒とpH調整剤とを含む。   The organic silane can be mixed with the composite silica particle-containing dispersion by, for example, mixing an organic silane-containing acidic liquid with the composite silica particle-containing dispersion. The organic silane-containing acidic liquid contains, for example, an aqueous solvent and a pH adjuster in addition to the organic silane.

有機シランとしては、例えば、アルコキシシラン、ジシロキサン、クロルシラン等の有機基を有する加水分解性有機シランが好ましく、ジシロキサンがより好ましい。これらの有機シランは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   As the organic silane, for example, a hydrolyzable organic silane having an organic group such as alkoxysilane, disiloxane, or chlorosilane is preferable, and disiloxane is more preferable. These organosilanes can be used alone or in admixture of two or more.

ジシロキサンとしては、下記一般式(8)で表される化合物が好ましい。
5 3SiOSiR6 3 (8)
(式中、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリル基、アリール基、又はアルコキシ基を示し、複数のR5及びR6は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
The disiloxane is preferably a compound represented by the following general formula (8).
R 5 3 SiOSiR 6 3 (8)
(In the formula, R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an allyl group, an aryl group, or an alkoxy group, and the plurality of R 5 and R 6 are the same or different. May be.)

上記一般式(8)で表される化合物の中でも、炭素数1〜3のアルキル基を有するヘキサアルキルジシロキサンが好ましく、特に、ヘキサメチルジシロキサン〔(CH33SiOSi(CH33〕が好ましい。 Among the compounds represented by the general formula (8), hexaalkyldisiloxane having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and in particular, hexamethyldisiloxane [(CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 ]. Is preferred.

有機シラン含有酸性液に含まれる水系溶媒としては、有機シランと複合シリカ粒子との反応性の向上の観点から、水と水溶性の有機溶媒との混合溶媒が好ましく、アルコール水溶液がより好ましく、メタノール水溶液、エタノール水溶液、2−プロパノール水溶液が更に好ましい。   The aqueous solvent contained in the organic silane-containing acidic liquid is preferably a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent, more preferably an aqueous alcohol solution, from the viewpoint of improving the reactivity between the organic silane and the composite silica particles, and methanol. An aqueous solution, an aqueous ethanol solution, and an aqueous 2-propanol solution are more preferable.

有機シラン含有酸性液に含まれるpH調整剤としては、有機シランと複合シリカ粒子との反応性の向上、及び塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、強酸が好ましく、無機酸がより好ましく、塩酸、硝酸が更に好ましい。   As the pH adjuster contained in the organic silane-containing acidic liquid, strong acids are preferable and inorganic acids are more preferable from the viewpoint of improving the reactivity between the organic silane and the composite silica particles and reducing the refractive index and reflectance of the coating film. Of these, hydrochloric acid and nitric acid are more preferable.

有機シラン含有酸性液を混合した複合シリカ粒子分散液のpHは、有機シランと複合シリカ粒子との反応性の向上観点から1.0〜7.0であると好ましく、1.5〜4.0であるとより好ましく、1.7〜3.0であるとさらに好ましい。   The pH of the composite silica particle dispersion mixed with the organic silane-containing acidic liquid is preferably 1.0 to 7.0 from the viewpoint of improving the reactivity between the organic silane and the composite silica particles, and is preferably 1.5 to 4.0. More preferably, it is more preferably 1.7-3.0.

[工程(II):希釈―濃縮工程]
次に、カチオン交換樹脂による接触処理がなされた複合シリカ粒子含有分散液を有機溶媒で希釈した後、濃縮を行う。この希釈−濃縮工程を数回繰り返す。希釈−濃縮工程は、メソポーラスシリカ粒子の外殻部の内側や細孔内に充填された水系溶媒等を、上記有機溶媒へ置換するために行う。カチオン交換樹脂との接触処理で除去されずに残った界面活性剤及び/又は疎水性有機化合物がメソポーラスシリカ粒子の外殻部の内側や細孔内に存在している場合、希釈−濃縮工程を経ることにより、残留界面活性剤の量及び/又は残留疎水性有機化合物の量を低減できる。疎水性有機化合物が可溶な有機溶媒を用いれば、残留疎水性有機化合物の除去がより効果的に行える。
[Step (II): Dilution-concentration step]
Next, the composite silica particle-containing dispersion subjected to the contact treatment with the cation exchange resin is diluted with an organic solvent, and then concentrated. This dilution-concentration process is repeated several times. The dilution-concentration step is performed to replace the aqueous solvent or the like filled in the outer shell of the mesoporous silica particles or in the pores with the organic solvent. When the surfactant and / or hydrophobic organic compound remaining without being removed by the contact treatment with the cation exchange resin is present in the inner shell or in the pores of the mesoporous silica particles, the dilution-concentration step is performed. By passing, the amount of residual surfactant and / or the amount of residual hydrophobic organic compound can be reduced. If an organic solvent in which the hydrophobic organic compound is soluble is used, the residual hydrophobic organic compound can be removed more effectively.

有機溶媒としては、本発明の塗料組成物に含まれ、加熱により容易に揮発させることができる前記[有機溶媒]が使用できる。   As the organic solvent, the above-mentioned [organic solvent] which is contained in the coating composition of the present invention and can be easily volatilized by heating can be used.

希釈倍率は、製造容易性の向上の観点から、1.5〜100倍が好ましく、2〜50倍がより好ましく、2〜10倍がさらに好ましい。濃縮倍率は、メソポーラスシリカ粒子含有分散液の保存安定性の観点から、1.5〜100倍が好ましく、2〜50倍倍がより好ましく、2〜10倍がさらに好ましい。希釈−濃縮工程の繰り返し回数は、水分量の低減及び製造容易性の観点から、1〜20回が好ましく、3〜10回がより好ましく、4〜8回がさらに好ましい。   The dilution factor is preferably 1.5 to 100 times, more preferably 2 to 50 times, and still more preferably 2 to 10 times, from the viewpoint of improving manufacturability. The concentration factor is preferably 1.5 to 100 times, more preferably 2 to 50 times, and further preferably 2 to 10 times from the viewpoint of storage stability of the mesoporous silica particle-containing dispersion. The number of repetitions of the dilution-concentration step is preferably 1 to 20 times, more preferably 3 to 10 times, and even more preferably 4 to 8 times, from the viewpoint of reducing the amount of water and ease of production.

得られたメソポーラスシリカ粒子を含む有機溶媒分散液における、メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量換算濃度は、塗料組成物の製造容易性及び分散液の保存安定性の観点から、1〜20重量%であると好ましく、2〜15重量%がより好ましく、5〜12重量%がさらに好ましい。 In the organic solvent dispersion containing the obtained mesoporous silica particles, the concentration in terms of SiO 2 weight of the mesoporous silica particles is 1 to 20% by weight from the viewpoint of ease of production of the coating composition and storage stability of the dispersion. 2 to 15% by weight is more preferable, and 5 to 12% by weight is more preferable.

分散液中のメソポーラスシリカ粒子を乾燥することにより細孔内および外殻部の内側の有機溶媒等が除去され細孔内および外殻部の内側に空気が存在する中空メソポーラスシリカ粒子が得られる。中空メソポーラスシリカ粒子における有機分とSiO2の重量比(有機分の重量/SiO2の重量)は、塗膜の屈折率及び反射率の低減の観点から、0〜0.5であると好ましい。塗膜の屈折率及び反射率の低減と塗料組成物中におけるメソポーラスシリカ粒子の分散性との両立の観点、および、有機分が多いことによる膜強度の低下を抑制する観点から、重量比(有機分の重量/SiO2の重量)は、0.1〜0.4であるとより好ましく、0.2〜0.3であるとさらに好ましい。 By drying the mesoporous silica particles in the dispersion, the organic solvent and the like in the pores and inside the outer shell are removed, and hollow mesoporous silica particles in which air exists in the pores and inside the outer shell are obtained. The weight ratio of organic component to SiO 2 (weight of organic component / weight of SiO 2 ) in the hollow mesoporous silica particles is preferably 0 to 0.5 from the viewpoint of reducing the refractive index and reflectance of the coating film. From the viewpoint of coexistence of the reduction in the refractive index and reflectance of the coating film and the dispersibility of the mesoporous silica particles in the coating composition, and from the viewpoint of suppressing the decrease in film strength due to the high organic content, the weight ratio (organic The weight of min / weight of SiO 2 is more preferably 0.1 to 0.4, and further preferably 0.2 to 0.3.

以上のように、工程(II)においては、工程(I)で得られた複合シリカ粒子を含む分散液とカチオン交換樹脂とを接触させることにより複合シリカ粒子から界面活性剤を除去した後、前記分散液に対して有機溶媒による希釈および濃縮をこの順で行って、メソポーラスシリカ粒子を含む有機溶媒分散液を得る。   As described above, in step (II), after removing the surfactant from the composite silica particles by bringing the dispersion containing the composite silica particles obtained in step (I) into contact with the cation exchange resin, The dispersion is diluted with an organic solvent and concentrated in this order to obtain an organic solvent dispersion containing mesoporous silica particles.

[工程(III)]
次に、得られたメソポーラスシリカ粒子を含む有機溶媒分散液と、マトリックス形成材と、必要に応じて有機溶媒とを混合すれば、本発明の塗料組成物を得られる。
[Step (III)]
Next, the coating composition of the present invention can be obtained by mixing the obtained organic solvent dispersion containing mesoporous silica particles, the matrix-forming material, and, if necessary, an organic solvent.

以上のとおり、本発明の塗料組成物は、疎水性有機化合物と界面活性剤と水系溶媒とを含む混合液を高圧乳化法により加圧して、前記疎水性有機化合物を含む乳化滴を含んだ乳濁液を形成した後、前記乳濁液にシリカ源を添加して、シリカを含みメソ細孔構造を有する外殻部と前記外殻部よりも内側に前記乳化滴が含まれた複合シリカ粒子を含む分散液を得、前記分散液とカチオン交換樹脂とを接触させ、次いで、前記分散液に対して有機溶媒による希釈および濃縮をこの順で行った後、前記分散液とマトリックス形成材とを混合することにより得られる。   As described above, the coating composition of the present invention is a milk containing emulsion droplets containing the hydrophobic organic compound by pressurizing a mixed solution containing the hydrophobic organic compound, the surfactant, and the aqueous solvent by a high-pressure emulsification method. After forming a suspension, a silica source is added to the emulsion, and a composite silica particle including a silica-containing outer shell portion having a mesopore structure and the emulsified droplets inside the outer shell portion The dispersion is brought into contact with the cation exchange resin, and then the dispersion is diluted and concentrated with an organic solvent in this order, and then the dispersion and the matrix-forming material are combined. It is obtained by mixing.

上記の本発明の塗料組成物の製造方法の一例によれば、塗料組成物の製造過程で、メソポーラスシリカ粒子およびその前駆体(複合シリカ粒子)が液中から取り出されることがないので、メソポーラスシリカ粒子の分散性が良好な塗料組成物を提供できる。   According to one example of the method for producing a coating composition of the present invention, mesoporous silica and its precursor (composite silica particles) are not taken out from the liquid during the production of the coating composition. A coating composition having good particle dispersibility can be provided.

次に、本発明の塗料組成物の製造方法の他の一例について説明する。   Next, another example of the method for producing the coating composition of the present invention will be described.

[混合液の調整]から[シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部の形成]までは、上記本発明の塗料組成物の製造方法の一例と同じであるが、本発明の塗料組成物の製造方法の他の一例では、界面活性剤と外殻部の内側の乳化滴(疎水性有機化合物)の除去(工程(II))を下記の通り行う。   The steps from [Preparation of liquid mixture] to [Formation of outer shell portion having mesopore structure containing silica] are the same as the above-described method for producing the coating composition of the present invention. In another example of the production method, removal of the surfactant and emulsified droplets (hydrophobic organic compound) inside the outer shell (step (II)) is performed as follows.

複合シリカ粒子を分散媒から分離した後、複合シリカ粒子を乾燥させ、次いで、電気炉等を用いて焼成して、複合シリカ粒子内の界面活性剤および疎水性有機化合物を除去する。また、必要に応じて、分散媒から分離された複合シリカ粒子に対して、焼成前に、酸性液への接触、水洗、および乾燥かなる群から選ばれる少なくとも1つの処理を行ってもよい。複合シリカ粒子を酸性液に接触させると、複合シリカ粒子の細孔内の第四級アンモニウム塩等の界面活性剤を効率的に除去できる。   After separating the composite silica particles from the dispersion medium, the composite silica particles are dried and then baked using an electric furnace or the like to remove the surfactant and the hydrophobic organic compound in the composite silica particles. Further, if necessary, the composite silica particles separated from the dispersion medium may be subjected to at least one treatment selected from the group consisting of contact with an acidic solution, washing with water, and drying before firing. When the composite silica particles are brought into contact with the acidic liquid, a surfactant such as a quaternary ammonium salt in the pores of the composite silica particles can be efficiently removed.

焼成温度は、界面活性剤および疎水性有機化合物を確実に除去するとともにメソ細孔構造の強度を向上させる観点から、好ましくは350〜800℃、より好ましくは450〜700℃であり、焼成時間は、好ましくは1〜10時間である。   The firing temperature is preferably 350 to 800 ° C., more preferably 450 to 700 ° C. from the viewpoint of reliably removing the surfactant and the hydrophobic organic compound and improving the strength of the mesopore structure, and the firing time is , Preferably 1 to 10 hours.

分離方法としては、ろ過法、遠心分離法等が挙げられる。これらの方法で複合シリカ粒子を分離した後、焼成前に行われる乾燥処理において、乾燥機内の温度は、複合シリカ粒子に付着した有機物の炭化を抑制する観点から、好ましくは50〜150℃であり、より好ましくは80〜120℃である。   Examples of the separation method include a filtration method and a centrifugal separation method. In the drying treatment performed after separating the composite silica particles by these methods and before firing, the temperature in the dryer is preferably 50 to 150 ° C. from the viewpoint of suppressing carbonization of organic substances attached to the composite silica particles. More preferably, it is 80-120 degreeC.

酸性液としては、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸;酢酸、クエン酸等の有機酸;カチオン交換樹脂等を水やエタノール等に加えた液等が挙げられるが、塩酸が特に好ましい。酸性液のpHは、好ましくは1.5〜5.0である。   Examples of the acidic liquid include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid; organic acids such as acetic acid and citric acid; liquids obtained by adding a cation exchange resin or the like to water or ethanol, and hydrochloric acid is particularly preferable. The pH of the acidic liquid is preferably 1.5 to 5.0.

次に、得られた中空メソポーラスシリカ粒子とマトリックス形成材と有機溶媒とを混合すれば、本発明の塗料組成物を得られる。   Next, when the obtained hollow mesoporous silica particles, the matrix forming material, and the organic solvent are mixed, the coating composition of the present invention can be obtained.

以上の本発明の塗料組成物の製造方法の他の一例では、複合シリカ粒子の焼成を行うので、メソポーラスシリカ粒子の強度が高く、有機分も焼成により除去されることから、より屈折率が低く且つ強度の高い塗膜を形成できる。
[塗膜の形成方法]
In another example of the method for producing the coating composition of the present invention, since the composite silica particles are fired, the strength of the mesoporous silica particles is high and the organic component is also removed by firing, so that the refractive index is lower. In addition, a coating film having high strength can be formed.
[Formation method of coating film]

本発明の塗料組成物が塗布される支持体について、特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリアラミド、ポリイミド、三酢酸セルロース、シクロオレフィンポリマー等の、従来公知の透光性フィルム等が用いられる。また、ガラス、石英、ITOなどの透明無機基板等も用いられる。   The support to which the coating composition of the present invention is applied is not particularly limited, and examples thereof include polycarbonate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polyamide. Conventionally known translucent films such as polyaramid, polyimide, cellulose triacetate, and cycloolefin polymer are used. Moreover, transparent inorganic substrates, such as glass, quartz, ITO, etc. are used.

支持体の厚さは、特に制限はなく用途に応じて異なるが、通常50〜5000μmであると好ましい。   Although the thickness of a support body does not have a restriction | limiting in particular and changes with uses, Usually, it is preferable in it being 50-5000 micrometers.

支持体の塗料組成物が塗布される表面には、コロナ、プラズマ処理等の表面処理が行なわれていてもよい。   The surface of the support to which the coating composition is applied may be subjected to a surface treatment such as corona or plasma treatment.

塗料組成物の塗布方法としては、スピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、スイライドオート法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、フローコート法、スプレーコート法等が挙げられる。   Examples of the coating method for applying the coating composition include spin coating, roll coating, curtain coating, a slide auto method, a die coating method, a blade coating method, a bar coating method, a flow coating method, and a spray coating method.

塗布速度に関しては、塗料組成物の塗布方法や塗料組成物の粘度等に応じて適宜選択すればよい。   The coating speed may be appropriately selected according to the coating composition coating method, the viscosity of the coating composition, and the like.

支持体に塗料組成物が塗布されることにより形成された塗料層は、所定の乾燥温度で所定時間乾燥されることにより塗膜となる。塗料層中のメソポーラスシリカ粒子の細孔および外殻部の内側に充填された有機溶媒は揮発により除去され、メソポーラスシリカ粒子は中空メソポーラスシリカ粒子となり、マトリックス形成材はマトリックスになる。マトリックス形成材が、例えば、メチルシリケートオリゴマーである場合は、マトリックスはシリカ(SiO2)からなる。乾燥温度は、50〜200℃が好ましく、100〜150℃がより好ましい。乾燥時間は、1〜600分が好ましく、2〜10分がより好ましい。塗料組成物中のメソポーラスシリカ粒子に疎水性有機化合物が残留していている場合、疎水性有機化合物は、上記塗料層の乾燥過程で蒸発除去されるものと推察される。 The coating layer formed by applying the coating composition to the support becomes a coating film by being dried for a predetermined time at a predetermined drying temperature. The organic solvent filled inside the pores and the outer shell of the mesoporous silica particles in the coating layer is removed by volatilization, the mesoporous silica particles become hollow mesoporous silica particles, and the matrix forming material becomes a matrix. When the matrix forming material is, for example, a methyl silicate oligomer, the matrix is made of silica (SiO 2 ). The drying temperature is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 100 to 150 ° C. The drying time is preferably 1 to 600 minutes, more preferably 2 to 10 minutes. When the hydrophobic organic compound remains in the mesoporous silica particles in the coating composition, it is assumed that the hydrophobic organic compound is evaporated and removed during the drying process of the coating layer.

次に、本発明の塗膜について説明する。   Next, the coating film of the present invention will be described.

本発明の塗膜は、マトリックスと、マトリックス内に分散された中空メソポーラスシリカ粒子とを含む。中空メソポーラスシリカ粒子は、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部と外殻部よりも内側に存在する中空部とを含む。中空メソポーラスシリカ粒子の平均一次粒子径は、10〜200nmである。   The coating film of the present invention includes a matrix and hollow mesoporous silica particles dispersed in the matrix. The hollow mesoporous silica particles include an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica and a hollow portion existing inside the outer shell portion. The average primary particle diameter of the hollow mesoporous silica particles is 10 to 200 nm.

本発明の塗膜は、平均一次粒子径が10〜200nmのメソポーラスシリカ粒子含む本発明の塗料組成物を用いて形成されるので、その膜厚を、好ましくは10〜300nm、より好ましくは50〜200nm、さらに好ましくは70〜150nmとすることができる。故に、本発明の塗膜は、反射防止膜として好適である。   Since the coating film of the present invention is formed using the coating composition of the present invention containing mesoporous silica particles having an average primary particle diameter of 10 to 200 nm, the film thickness thereof is preferably 10 to 300 nm, more preferably 50 to The thickness may be 200 nm, more preferably 70 to 150 nm. Therefore, the coating film of the present invention is suitable as an antireflection film.

本発明の塗膜は、例えば、平均細孔径が1.0〜2.5nm、平均一次粒子径が10〜200nm、全空孔率が50〜80%の中空メソポーラスシリカ粒子含む。故に、塗膜中における中空メソポーラスシリカ粒子の含有量およびマトリックス形成材の種類等を選択することにより、本発明の塗膜は、下記の屈折率、最低反射率、全光線透過率、およびヘイズ値を呈することができる。   The coating film of the present invention includes, for example, hollow mesoporous silica particles having an average pore diameter of 1.0 to 2.5 nm, an average primary particle diameter of 10 to 200 nm, and a total porosity of 50 to 80%. Therefore, by selecting the content of the hollow mesoporous silica particles in the coating film and the type of matrix forming material, the coating film of the present invention has the following refractive index, minimum reflectance, total light transmittance, and haze value. Can be presented.

本発明の塗膜の屈折率は、塗膜の反射防止性能の向上の観点から、好ましくは1.10〜1.40、より好ましくは1.20〜1.36、さらに好ましくは1.22〜1.30である。「屈折率」の測定条件の詳細は実施例に示す通りである。   The refractive index of the coating film of the present invention is preferably 1.10 to 1.40, more preferably 1.20 to 1.36, and still more preferably 1.22 from the viewpoint of improving the antireflection performance of the coating film. 1.30. Details of the measurement conditions of “refractive index” are as shown in the examples.

本発明の塗膜の最低反射率は、塗膜の反射防止性能の向上の観点から、好ましくは0〜2%、より好ましくは0〜1%、さらに好ましくは0〜0.8%である。「最低反射率」の測定条件の詳細は実施例に示す通りである。   From the viewpoint of improving the antireflection performance of the coating film, the minimum reflectance of the coating film of the present invention is preferably 0 to 2%, more preferably 0 to 1%, and still more preferably 0 to 0.8%. Details of the measurement conditions of “minimum reflectance” are as shown in the examples.

本発明の塗膜の全光線透過率は、塗膜の反射防止性能の向上の観点から、好ましくは90〜100%、より好ましくは93〜100%、さらに好ましくは95〜100%である。「全光線透過」の測定条件の詳細は実施例に示す通りである。   The total light transmittance of the coating film of the present invention is preferably 90 to 100%, more preferably 93 to 100%, and still more preferably 95 to 100%, from the viewpoint of improving the antireflection performance of the coating film. The details of the measurement conditions of “total light transmission” are as shown in the examples.

本発明の塗膜のヘイズ値は、塗膜の反射防止性能の向上の観点から、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜3%、さらに好ましくは0〜1%である。「ヘイズ値」の測定条件の詳細は実施例に示す通りである。   From the viewpoint of improving the antireflection performance of the coating film, the haze value of the coating film of the present invention is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 3%, and still more preferably 0 to 1%. Details of the measurement conditions of “haze value” are as shown in the examples.

以下、実施例により本発明を説明する。後述する実施例及び比較例において、中空メソポーラスシリカ粒子の各種測定及び評価は、以下の方法で行った。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. In Examples and Comparative Examples described later, various measurements and evaluations of hollow mesoporous silica particles were performed by the following methods.

(1)粉末X線回折(XRD)パターンの測定
粉末X線回折装置(理学電機工業株式会社製、商品名:RINT2500VPC)を用いて、粉末X線回折測定を行った。走査範囲を回折角(2θ)1〜20°、走査速度を4.0°/分とした連続スキャン法を用いた。
X線源:Cu-kα
管電圧:40mA
管電流:40kV
サンプリング幅:0.02°
発散スリット:1/2°
発散スリット縦:1.2mm
散乱スリット:1/2°
受光スリット:0.15mm
(1) Measurement of powder X-ray diffraction (XRD) pattern Powder X-ray diffraction measurement was performed using a powder X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, trade name: RINT2500VPC). A continuous scanning method with a scanning range of diffraction angle (2θ) of 1 to 20 ° and a scanning speed of 4.0 ° / min was used.
X-ray source: Cu-kα
Tube voltage: 40 mA
Tube current: 40 kV
Sampling width: 0.02 °
Divergent slit: 1/2 °
Divergence slit length: 1.2mm
Scattering slit: 1/2 °
Receiving slit: 0.15mm

(2)平均一次粒子径、平均中空部径(外殻部の平均内径)及び平均外殻部厚みの測定
透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製、商品名:JEM−2100)を用いて加速電圧160kVで中空メソポーラスシリカ粒子の観察を行った。20〜30個の中空メソポーラスシリカ粒子が含まれる5視野中の全粒子の直径、中空部径、及び外殻部厚みを写真上で実測し、数平均一次粒子径、数平均中空部径、及び数平均外殻部厚みを求めた。なお、中空メソポーラスシリカ粒子の観察は、高分解能用カーボン支持膜付きCuメッシュ(応研商事株式会社製、200−Aメッシュ)に試料を付着させ、余分な試料をブローで除去したものを用いて行った。
(2) Measurement of average primary particle diameter, average hollow part diameter (average inner diameter of outer shell part) and average outer shell part thickness Transmission electron microscope (TEM) (trade name: JEM-2100, manufactured by JEOL Ltd.) The hollow mesoporous silica particles were observed at an acceleration voltage of 160 kV. The diameter, the hollow part diameter, and the outer shell part thickness of all particles in five fields of view containing 20 to 30 hollow mesoporous silica particles were measured on a photograph, and the number average primary particle diameter, the number average hollow part diameter, and The number average outer shell thickness was determined. The hollow mesoporous silica particles were observed using a sample obtained by attaching a sample to a Cu mesh (200-A mesh, manufactured by Oken Shoji Co., Ltd.) with a carbon support film for high resolution and removing the excess sample by blowing. It was.

(3)BET比表面積、及び平均細孔径の測定
比表面積・細孔分布測定装置(株式会社島津製作所製、商品名:ASAP2020)を用いて、液体窒素を用いた多点法で、中空メソポーラスシリカ粒子のBET比表面積を測定し、パラメータCが正になる範囲で値を導出した。BET比表面積の導出にはBJH法を採用し、そのピークトップを平均細孔径とした。外殻部の空孔率をt−plot法により算出した。試料には120℃で2時間加熱する前処理を施した。
(3) Measurement of BET specific surface area and average pore diameter Hollow mesoporous silica by a multipoint method using liquid nitrogen using a specific surface area / pore distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: ASAP2020) The BET specific surface area of the particles was measured, and a value was derived within a range where parameter C was positive. The BJH method was adopted for deriving the BET specific surface area, and the peak top was defined as the average pore diameter. The porosity of the outer shell was calculated by the t-plot method. The sample was pretreated by heating at 120 ° C. for 2 hours.

(4)空孔率
上記(2)で求めた数平均一次粒子径、数平均中空部径から、中空メソポーラスシリカ粒子およびその中空部を各々球と仮定して、体積平均一次粒子径、体積平均中空部径を算出し、体積平均一次粒子径、体積平均中空部径から、中空メソポーラスシリカ粒子の中空部由来の空孔率を算出し、外殻部の空孔率と中空部の空孔率とから中空メソポーラスシリカ粒子の全空孔率を算出した。
(4) Porosity From the number average primary particle diameter and the number average hollow part diameter determined in (2) above, assuming that the hollow mesoporous silica particles and the hollow part are spheres, the volume average primary particle diameter and the volume average Calculate the hollow part diameter, calculate the porosity derived from the hollow part of the hollow mesoporous silica particles from the volume average primary particle diameter and the volume average hollow part diameter, and calculate the porosity of the outer shell part and the porosity of the hollow part. From these, the total porosity of the hollow mesoporous silica particles was calculated.

(5)有機分の定量
中空メソポーラスシリカ粒子に含まれる有機分は、差動型示差熱天秤(TG−DTA)(理学電機工業株式会社製、商品名:Thermo Plus TG8120)を用い測定した。エアーフロー(300mL/min)下、25〜700℃まで10℃/minの速度で昇温し700℃で測定した重量残をSiO2の重量、200〜700℃までの加熱の間の減量を有機分の重量として測定し、これらの重量比(有機分の重量/SiO2の重量)を求めた。
(5) Determination of organic content The organic content contained in the hollow mesoporous silica particles was measured using a differential type differential thermal balance (TG-DTA) (trade name: Thermo Plus TG8120, manufactured by Rigaku Corporation). Under airflow (300 mL / min), the temperature was increased from 25 to 700 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the remaining weight measured at 700 ° C. was the weight of SiO 2 , and the weight loss during heating to 200 to 700 ° C. was organic Measured as the weight of minutes, the weight ratio of these (weight of organic content / weight of SiO 2 ) was determined.

<製造例1>
ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド(東京化成製)4gと、25%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(関東化学製)0.83gとを、水400gに溶解した水溶液に、ドデカン(関東化学製)1gを添加し攪拌して混合液(pH11.5)を得た。攪拌機には、ペンシルミキサーを用い、撹拌時間は5分とした。尚、混合液におけるドデシルトリメチルアンモニウムクロリドの濃度は、38ミリモル/Lであり、ドデカンの濃度は、15ミリモル/Lである。
<Production Example 1>
1 g of dodecane (manufactured by Kanto Chemical) is added to an aqueous solution in which 4 g of dodecyltrimethylammonium chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry) and 0.83 g of 25% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kanto Chemical) are dissolved in 400 g of water and stirred. As a result, a mixed solution (pH 11.5) was obtained. A pencil mixer was used as the stirrer, and the stirring time was 5 minutes. The concentration of dodecyltrimethylammonium chloride in the mixed solution is 38 mmol / L, and the concentration of dodecane is 15 mmol / L.

得られた混合液を、流路径が75μmのY型チャンバー(マイクロフルイディクス社製)を装着した高圧乳化装置(商品名:マイクロフルイダイザー M-110EHi、マイクロフルイディクス社製)に供給し、混合液に150MPaの圧力をかけることにより、混合液に対して乳化処理を行った。   Supply the resulting mixture to a high-pressure emulsifier (trade name: Microfluidizer M-110EHi, manufactured by Microfluidics) equipped with a Y-type chamber (manufactured by Microfluidics) with a channel diameter of 75 μm and mix The liquid mixture was emulsified by applying a pressure of 150 MPa to the liquid.

得られた乳濁液250gを20℃にし、乳濁液にシリカ源としてテトラメトキシシラン(東京化成製)1gを加えた後、これらをマグネティックスターラーで5時間攪拌させることにより複合シリカ粒子水分散液を得た。   250 g of the obtained emulsion was brought to 20 ° C., 1 g of tetramethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry) was added as a silica source to the emulsion, and then these were stirred with a magnetic stirrer for 5 hours to obtain an aqueous dispersion of composite silica particles. Got.

水0.32g、濃塩酸(和光純薬製)0.46g、2−プロパノール(以下、IPA、和光純薬製)0.60g、ヘキサメチルジシロキサン(和光純薬製)0.40gを20℃で1時間攪拌して得たヘキサメチルジシロキサン含有液と、上記複合シリカ粒子水分散液200gとを20℃で24時間攪拌混合した(攪拌混合後、pH2.0)。   0.32 g of water, 0.46 g of concentrated hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 0.60 g of 2-propanol (hereinafter IPA, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 0.40 g of hexamethyldisiloxane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 20 ° C. The hexamethyldisiloxane-containing liquid obtained by stirring for 1 hour and 200 g of the above composite silica particle aqueous dispersion were stirred and mixed at 20 ° C. for 24 hours (pH 2.0 after stirring and mixing).

上記のヘキサメチルジシロキサン含有液と複合シリカ水分散液とを混合して得た混合液202gに、強酸性カチオン交換樹脂(アンバーライト120B(H)、オルガノ製)20gを添加し、これらを20℃で5時間攪拌した。攪拌停止後、デカンテーションによりカチオン交換樹脂を除去することにより、メソポーラスシリカ粒子水分散液を得た。   20 g of a strongly acidic cation exchange resin (Amberlite 120B (H), manufactured by Organo) was added to 202 g of a mixed liquid obtained by mixing the hexamethyldisiloxane-containing liquid and the composite silica aqueous dispersion, Stir at 5 ° C. for 5 hours. After the stirring was stopped, the cation exchange resin was removed by decantation to obtain an aqueous mesoporous silica particle dispersion.

上記のメソポーラスシリカ粒子水分散液をIPAで2倍希釈した後、エバポレート(50℃)により2倍濃縮を行った。このIPA希釈−濃縮工程を7回繰り返すことにより、メソポーラスシリカ粒子IPA分散液(カールフィッシャー水分0.16wt%)を得た。このメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を更にエバポレートで濃縮することにより、SiO2重量換算濃度8.7%のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を得た。 The above mesoporous silica particle aqueous dispersion was diluted 2-fold with IPA and then concentrated 2-fold with evaporation (50 ° C.). By repeating this IPA dilution-concentration step seven times, a mesoporous silica particle IPA dispersion (Karl Fischer moisture 0.16 wt%) was obtained. This mesoporous silica particle IPA dispersion was further concentrated by evaporation to obtain a mesoporous silica particle IPA dispersion having a SiO 2 weight conversion concentration of 8.7%.

上記のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を100℃で1日乾燥して得た中空メソポーラスシリカ粒子についてXRD測定を行った結果、メソ細孔構造に由来するXRDピーク(面間隔d=4.3nm)が確認された。TEM観察より、平均一次粒子径が63nm、平均中空部径が47nm、平均外殻厚が8nmであり、外殻部がメソ細孔を有していることを確認した。BET比表面積は870m2/g、平均細孔径は2.2nmであった。TG−DTA分析の結果、中空メソポーラスシリカ粒子における重量比(有機分の重量/SiO2の重量)は、0.30であった。中空メソポーラスシリカ粒子の中空部の空孔率は62%、外殻部の空孔率は21%であり、全空孔率は、70%であった。 As a result of XRD measurement of hollow mesoporous silica particles obtained by drying the above mesoporous silica particle IPA dispersion at 100 ° C. for 1 day, an XRD peak (plane spacing d = 4.3 nm) derived from the mesopore structure was found. confirmed. From TEM observation, it was confirmed that the average primary particle diameter was 63 nm, the average hollow part diameter was 47 nm, the average outer shell thickness was 8 nm, and the outer shell part had mesopores. The BET specific surface area was 870 m 2 / g, and the average pore diameter was 2.2 nm. As a result of TG-DTA analysis, the weight ratio of the hollow mesoporous silica particles (weight of organic component / weight of SiO 2 ) was 0.30. The hollow portion of the hollow mesoporous silica particles had a porosity of 62%, the outer shell portion had a porosity of 21%, and the total porosity was 70%.

<製造例2>
製造例1において、ヘキサメチルジシロキサン含有液と複合シリカ水分散液との反応を行わなかったこと以外は、製造例1と同様にしてSiO2重量換算濃度10%のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を得た。
<Production Example 2>
In Production Example 1, a mesoporous silica particle IPA dispersion having a SiO 2 weight conversion concentration of 10% was prepared in the same manner as in Production Example 1 except that the reaction between the hexamethyldisiloxane-containing liquid and the composite silica aqueous dispersion was not performed. Obtained.

上記メソポーラスシリカ粒子IPA分散液を100℃で1日乾燥して得た中空メソポーラスシリカ粒子についてXRD測定を行った結果、メソ細孔構造に由来するXRDピーク(面間隔d=4.4nm)が確認された。TEM観察より、平均一次粒子径50nm、平均中空部径37nm、平均外殻厚6nmであり、外殻部がメソ細孔を有していることを確認した。BET比表面積は850m2/g、平均細孔径が2.1nmであった。TG−DTA分析の結果、中空メソポーラスシリカ粒子における重量比(有機分の重量/SiO2の重量)は、0.20であった。中空メソポーラスシリカ粒子の中空部の空孔率は49%、外殻部の空孔率は27%であり、全空孔率は、63%であった。 As a result of XRD measurement on hollow mesoporous silica particles obtained by drying the mesoporous silica particle IPA dispersion at 100 ° C. for 1 day, an XRD peak (plane spacing d = 4.4 nm) derived from the mesopore structure was confirmed. It was done. From TEM observation, it was confirmed that the average primary particle diameter was 50 nm, the average hollow part diameter was 37 nm, the average outer shell thickness was 6 nm, and the outer shell part had mesopores. The BET specific surface area was 850 m 2 / g and the average pore diameter was 2.1 nm. As a result of TG-DTA analysis, the weight ratio (weight of organic component / weight of SiO 2 ) in the hollow mesoporous silica particles was 0.20. The hollow portion of the hollow mesoporous silica particles had a porosity of 49%, the outer shell portion had a porosity of 27%, and the total porosity was 63%.

<実施例1>
マトリックス形成材としてメチルシリケートオリゴマー(商品名:MS−51、多摩化学製)33.5重量部、IPA430重量部、0.1N硝酸水溶液50重量部からなる混合液を20℃で24時間攪拌した。この混合液に製造例1のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液(SiO2重量換算濃度8.7%)を128重量部混合後、更にIPAで希釈して、全固形分濃度が1重量%、重量比(メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量/マトリックス形成材の固形分重量(SiO2重量))が40/60で、メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量換算濃度が0.4重量%、マトリックス形成材の固形分濃度0.6重量%の塗料組成物を得た。
<Example 1>
A mixed solution comprising 33.5 parts by weight of a methyl silicate oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Tama Chemical), 430 parts by weight of IPA, and 50 parts by weight of a 0.1N nitric acid aqueous solution as a matrix forming material was stirred at 20 ° C. for 24 hours. After 128 parts by weight of the mesoporous silica particle IPA dispersion (SiO 2 weight conversion concentration 8.7%) of Production Example 1 was mixed with this mixed liquid, it was further diluted with IPA, so that the total solid content concentration was 1% by weight and the weight ratio. (Mesoporous silica particle SiO 2 weight / matrix forming material solid content weight (SiO 2 weight)) is 40/60, mesoporous silica particle SiO 2 weight equivalent concentration is 0.4% by weight, matrix forming material solid content A coating composition having a concentration of 0.6% by weight was obtained.

上記塗料組成物を、アセトン洗浄したスライドガラス基板(商品名:S−1111、屈折率1.52、マツナミ製)およびシリコン基板(ニラコ製)に各々スピンコーター(エイブル製)を用いてスピンコート(1000rpm、30秒)した後、120℃で5分乾燥させることにより、シリカマトリックスに中空メソポーラスシリカ粒子が分散した塗膜を作製した。   The above coating composition was spin-coated with a spin coater (manufactured by Able) on a glass slide substrate (trade name: S-1111, refractive index 1.52, manufactured by Matsunami) and silicon substrate (manufactured by Niraco) washed with acetone. (1000 rpm, 30 seconds), and then dried at 120 ° C. for 5 minutes to prepare a coating film in which hollow mesoporous silica particles are dispersed in a silica matrix.

<実施例2>
製造例1のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液の代わりに製造例2のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を用いたこと以外は実施例1と同様にして塗料組成物、および塗膜を作製した。
<Example 2>
A coating composition and a coating film were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mesoporous silica particle IPA dispersion of Production Example 2 was used instead of the mesoporous silica particle IPA dispersion of Production Example 1.

<実施例3>
製造例1のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液の代わりに製造例2のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を用い、重量比(メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量/マトリックス形成材の固形分重量(SiO2重量))を30/70、メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量換算濃度を0.3重量%、マトリックス形成材の固形分濃度を0.7重量%としたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物、および塗膜を作製した。
<Example 3>
The mesoporous silica particle IPA dispersion of Production Example 2 was used instead of the mesoporous silica particle IPA dispersion of Production Example 1, and the weight ratio (SiO 2 weight of mesoporous silica particles / solid content weight of matrix forming material (SiO 2 weight)). Resin composition in the same manner as in Example 1, except that the mesoporous silica particles have a SiO 2 weight equivalent concentration of 0.3 wt% and the solid content concentration of the matrix forming material is 0.7 wt%. And a coating film was prepared.

<実施例4>
製造例1のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液の代わりに製造例2のメソポーラスシリカ粒子IPA分散液を用い、重量比(メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量/マトリックス形成材の固形分重量(SiO2重量))を20/80、メソポーラスシリカ粒子のSiO2重量換算濃度を0.2重量%、マトリックス形成材の固形分濃度を0.8重量%としたこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物、塗膜を作製した。
<Example 4>
The mesoporous silica particle IPA dispersion of Production Example 2 was used instead of the mesoporous silica particle IPA dispersion of Production Example 1, and the weight ratio (SiO 2 weight of mesoporous silica particles / solid content weight of matrix forming material (SiO 2 weight)). 20/80, the resin composition in the same manner as in Example 1 except that the mesoporous silica particles had a SiO 2 weight equivalent concentration of 0.2 wt% and the matrix forming material had a solid content concentration of 0.8 wt%. A coating film was prepared.

<比較例1>
メソポーラスシリカ粒子IPA分散液の代わりに市販シリカ(メタノールシリカゾル、日産化学製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物、塗膜を作製した。
<Comparative Example 1>
A resin composition and a coating film were prepared in the same manner as in Example 1 except that commercially available silica (methanol silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industries) was used instead of the mesoporous silica particle IPA dispersion.

上記市販シリカを100℃で1日乾燥して得たシリカ粉末が、TEM観察より、平均一次粒子径20nmの球状粒子であることを確認した。シリカ粉末のBET比表面積は250m2/g、平均細孔径は4.4nmであり、ブロードな細孔径分布を有していた。シリカ粉末の全空孔率は、25%であった。 From the TEM observation, it was confirmed that the silica powder obtained by drying the commercially available silica at 100 ° C. for 1 day was spherical particles having an average primary particle diameter of 20 nm. The silica powder had a BET specific surface area of 250 m 2 / g, an average pore size of 4.4 nm, and had a broad pore size distribution. The total porosity of the silica powder was 25%.

<比較例2>
メソポーラスシリカ粒子IPA分散液を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物、塗膜を作製した。
<Comparative example 2>
A resin composition and a coating film were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mesoporous silica particle IPA dispersion was not blended.

<塗膜の評価方法>
(全光線透過率、ヘイズ値)
JIS K−7105に規定される積分球式光線透過率測定装置(商品名:HR−150、村上色材研究所製)を用いて、全光線透過率及びヘイズ値を測定した。
<Evaluation method of coating film>
(Total light transmittance, haze value)
The total light transmittance and haze value were measured using an integrating sphere light transmittance measuring device (trade name: HR-150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory) defined in JIS K-7105.

(最小反射率)
分光光度計(商品名:U−3300、日立製作所製)を用い、スライドガラス裏面に黒布をあてた状態で、入射角8°で380〜780nmの波長領域の反射スペクトルを測定した。塗膜の無いスライドガラスに黒布をあてたものをブランクとして補正することにより、塗膜の最小反射率を求めた。
(Minimum reflectance)
Using a spectrophotometer (trade name: U-3300, manufactured by Hitachi, Ltd.), a reflection spectrum in a wavelength region of 380 to 780 nm was measured at an incident angle of 8 ° with a black cloth applied to the back surface of the slide glass. The minimum reflectance of the coating film was obtained by correcting the slide glass without a coating film with a black cloth as a blank.

(屈折率、膜厚)
自動エリプソメーター(商品名:DHA−XA/S6、溝尻光学工業所製)を用い、He−Neレーザー(波長632.8nm)を光源とし、入射角70°で塗膜の屈折率、膜厚を測定した。シリコン基板の屈折率3.8750、吸収係数0.023、入射媒質(空気)の屈折率1、吸収係数0、塗膜の吸収係数0として、塗膜の屈折率、膜厚を算出した。
(Refractive index, film thickness)
Using an automatic ellipsometer (trade name: DHA-XA / S6, manufactured by Mizoji Optics Co., Ltd.), using a He-Ne laser (wavelength 632.8 nm) as a light source, the refractive index and film thickness of the coating film at an incident angle of 70 ° It was measured. The refractive index and film thickness of the coating film were calculated as the refractive index of silicon substrate 3.8750, the absorption coefficient 0.023, the refractive index 1 of the incident medium (air), the absorption coefficient 0, and the absorption coefficient 0 of the coating film.

上記表1に示されるように、製造例1又は2のメソポーラスシリカ粒子を含有する実施例1〜4の塗膜は、比較例1または2の塗膜よりも、屈折率及び反射率が低い。   As shown in Table 1 above, the coating films of Examples 1 to 4 containing the mesoporous silica particles of Production Example 1 or 2 have a lower refractive index and reflectance than the coating film of Comparative Example 1 or 2.

Figure 2011157506
Figure 2011157506

以上説明したとおり、本発明は、反射防止膜用の塗料組成物、塗膜として有用である。   As described above, the present invention is useful as a coating composition and a coating film for an antireflection film.

Claims (8)

マトリックス形成材と、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部を含み平均一次粒子径が10〜200nmのメソポーラスシリカ粒子とを含む、塗料組成物。   A coating composition comprising a matrix forming material and mesoporous silica particles having an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica and having an average primary particle diameter of 10 to 200 nm. 前記メソポーラスシリカ粒子の前記外殻部における平均細孔径が1.0〜2.5nm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 mesoporous silica particles have an average pore diameter of 1.0 to 2.5 nm in the outer shell portion. 請求項1または2に記載の塗料組成物を用いて作製された塗膜。   The coating film produced using the coating composition of Claim 1 or 2. マトリックスと、シリカを含むメソ細孔構造を有する外殻部と前記外殻部よりも内側に存在する中空部とを含み平均一次粒子径が10〜200nmの中空メソポーラスシリカ粒子とを含む、塗膜。   A coating film comprising a matrix, a hollow mesoporous silica particle having an average primary particle diameter of 10 to 200 nm including an outer shell portion having a mesoporous structure containing silica and a hollow portion existing inside the outer shell portion. . 膜厚が10〜300nmである、請求項3または4に記載の塗膜。   The coating film of Claim 3 or 4 whose film thickness is 10-300 nm. 請求項3〜5いずれかに記載の塗膜を含む反射防止膜。   The antireflection film containing the coating film in any one of Claims 3-5. 請求項1または2に記載の塗料組成物の製造方法であって、
疎水性有機化合物と界面活性剤と水系溶媒とを含む混合液を高圧乳化法により加圧して、前記疎水性有機化合物を含む乳化滴を含んだ乳濁液を形成した後、前記乳濁液にシリカ源を添加して、シリカを含みメソ細孔構造を有する外殻部と前記外殻部よりも内側に前記乳化滴が含まれた複合シリカ粒子を形成する工程(I)と、
前記複合シリカ粒子から、前記界面活性剤および前記乳化滴を除去する工程(II)と、
を含む、塗料組成物の製造方法。
It is a manufacturing method of the coating composition of Claim 1 or 2, Comprising:
A liquid mixture containing a hydrophobic organic compound, a surfactant, and an aqueous solvent is pressurized by a high-pressure emulsification method to form an emulsion containing emulsion droplets containing the hydrophobic organic compound, and then the emulsion is added to the emulsion. A step (I) of adding a silica source to form a composite silica particle containing silica and a mesoporous structure having a mesopore structure and the emulsified droplets inside the outer shell,
Removing the surfactant and the emulsified droplets from the composite silica particles (II);
A method for producing a coating composition, comprising:
前記工程(II)において、
工程(I)で得られた前記複合シリカ粒子を含む分散液とカチオン交換樹脂とを接触させることにより前記複合シリカ粒子から前記界面活性剤を除去した後、前記分散液に対して有機溶媒による希釈および濃縮をこの順で行って、メソポーラスシリカ粒子を含む有機溶媒分散液を得る、請求項7に記載の塗料組成物の製造方法。
In the step (II),
After removing the surfactant from the composite silica particles by bringing the dispersion containing the composite silica particles obtained in step (I) into contact with a cation exchange resin, the dispersion is diluted with an organic solvent. The method for producing a coating composition according to claim 7, wherein the organic solvent dispersion containing mesoporous silica particles is obtained by performing the concentration and the concentration in this order.
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