JP2014152094A - 高い比表面積を有する棒状の水酸化マグネシウム粒子、及び棒状の酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い比表面積を有する水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法を提供すること。
【解決手段】鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子、及び酸化マグネシウム粒子。
【選択図】なし

Description

本発明は、高い比表面積を有する棒状の水酸化マグネシウム粒子、及び棒状の酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法に関する。

水酸化マグネシウム粒子、及び酸化マグネシウム粒子は、様々な分野で使用されている。水酸化マグネシウム粒子の用途としては、インクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料等が挙げられ、酸化マグネシウム粒子の用途としては、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等が挙げられる。

水酸化マグネシウム粒子をインクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料用途に用いる場合には、以下のことが望まれている。コーティング剤においては、染料インクが有する多くのＯＨ基と親和性が高いＯＨ基及び多くのマイナス電荷を有する顔料インクに吸着しやすい正電荷を有し、かつ染料が粒子間に染み込みやすい凝集体構造をもつ水酸化マグネシウム粒子が求められている。また、難燃剤、蓄熱材料及び触媒においては、分散性に優れ、高い反応性を示す凝集体構造をもつ水酸化マグネシウム粒子が求められている。さらに、電子材料においては、分散性に優れる小さな水酸化マグネシウム粒子が求められている。

酸化マグネシウム粒子を、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等の用途に用いる場合には、以下のことが望まれている。光学材料においては、分散性に優れ、光を拡散しやすい凝集体構造をもつ酸化マグネシウム粒子が求められている。また、触媒においては、分散性に優れ、高い反応性を示す凝集体構造をもつ酸化マグネシウム粒子が求められている。さらに、電子材料においては、分散性に優れる小さな酸化マグネシウム粒子が求められている。

特許文献１には、硫酸イオン〔（ＳＯ_４）^２−〕／マグネシウムイオン〔（Ｍｇ）^２＋〕のイオン濃度比を、０．３〜２．０の範囲にすることにより得られる、２以上の異方向のリーフレット状片が結合および／または交叉した構造を有する球状の水酸化マグネシウム粒子が記載されている。しかし、特許文献１に記載の方法では安定して球状の水酸化マグネシウムができず、板状、及び柱状の水酸化マグネシウムが混在してしまい、このような水酸化マグネシウム粒子は、樹脂等に対する分散性が十分ではなく、触媒等に使用した場合は比表面積が低く反応性が低いという問題があった。

特開２００３−２６１７９６号公報

本発明は、高い比表面積を有する水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに有機酸を添加して得られる反応液と、恒温恒湿機等で、針状の酸化マグネシウム粒子の表面を部分的に水和させた針状の酸化マグネシウム粒子とを混合して、高せん断下で水和反応させることにより、分散性に優れ、反応性の高い、高い比表面積を有する水酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。また、本発明者らは、本発明の水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で５００℃〜１４００℃で焼成することで、高い比表面積を有する酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。

すなわち、本発明は、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含み、２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含む、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である、酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含み、２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含む、前記に記載の酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ，Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ^２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和針状酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和針状酸化マグネシウム１００ｇに対し、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
本発明は、工程（ｂ）の一部水和針状酸化マグネシウムが、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ^２／ｇである針状酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃、湿度６０〜９５％の恒温恒湿機内に、０．５〜２４時間置くことにより得られる、前記に記載の方法に関する。
本発明は、工程（ｂ）の混合液における、一部水和針状酸化マグネシウムの濃度が２０〜２００ｇ／Ｌである、前記に記載の方法に関する。
本発明は、酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子或いは前記に記載の方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む、酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。

本発明により、高い比表面積を有する鱗片状の一次粒子が凝集した棒状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法が提供される。本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、高い比表面積、及び分散性を有し、様々な分野に有用である。また、本発明の製造方法によれば、高い比表面積、及び分散性を有する水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子を容易に製造することができる。

本発明の水酸化マグネシウム粒子の電子顕微鏡写真である。鱗片状の一次粒子の一例を白丸で囲んだ。

本発明の水酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である。

本発明の一次粒子の形状は、鱗片状である。鱗片状の一例を、図１において示す。本発明の鱗片状の一次粒子は、厚みが０．０１〜０．１μｍ、好ましくは０．０１〜０．０５μｍの範囲であり、面の外接円の直径が０．２〜５μｍ、好ましくは０．５〜２．５μｍの範囲である。

なお、本明細書中、棒状とは、鱗片状の一次粒子が凝集した粒子でアスペクト比（粒子長さＬ／粒子断面径Ｄ）が１．５〜２０、好ましくは２〜１０の範囲にある粒子のことをいう。ここで、棒状の場合、具体的にはＬは１〜１０μｍ、Ｄは０．１〜５μｍの範囲である。また、針状とは、アスペクト比（粒子長さＬ／粒子断面径Ｄ）が２１〜１０００、好ましくは５０〜５００の範囲にある粒子のことをいう。ここで、針状の場合、具体的にはＬは０．１〜１０μｍ、Ｄは具体的には０．００１〜０．５μｍの範囲である。また、球状とは、鱗辺状の一次粒子が凝集した球形状であってアスペクト比（粒子長さＬ／粒子断面径Ｄ）が１．０〜１．２の範囲にある粒子のことをいう。ここで、球状の場合、Ｌは具体的には１〜２０μｍ、Ｄは具体的には１〜２０μｍの範囲である。

このような一次粒子が凝集した棒状の粒子は、均一な細孔が粒子表面に存在し、従来の製造方法により得られる六角板状の水酸化マグネシウム粒子（特開２００６−３０６６５８号公報参照）に比べて、比表面積が高いことから液体及び気体分子の吸着性が高い。また、このような一次粒子が凝集した棒状の粒子を用紙のコーティング剤として使用した場合、棒状の粒子を構成している鱗片状の水酸化マグネシウムが密集しすぎないため、インクの吸着性が良好である。

本発明の水酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である。このような範囲であれば、樹脂等への配合時に粘度が高くなりすぎず、また粒子の凝集が抑えられるため分散性が良好である。また、このような粒子径を有する水酸化マグネシウム粒子を用紙のコーティング剤として使用した場合には、インクの定着性及び吸収性が良好である。さらに、粒子径が大きすぎないため光学材料及び電子材料に有用である。本発明の水酸化マグネシウム粒子のレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）は、好ましくは２．０〜９．０μｍであり、より好ましくは３．０〜８．０μｍであり、比表面積は、好ましくは１０〜２００ｍ^２／ｇであり、より好ましくは２０〜１５０ｍ^２／ｇである。本発明において、比表面積はＢＥＴ法により求められる。

本発明の水酸化マグネシウム粉末は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ_１０）と累積９０％粒子径（Ｄ_９０）との比Ｄ_９０／Ｄ_１０が、好ましくは１０以下、より好ましくは１〜８の範囲である。このような比Ｄ_９０／Ｄ_１０であれば、水酸化マグネシウム粉末の粒度分布が狭く、粒子の凝集が少ないので、さらに優れた分散性が得られる。

本発明の水酸化マグネシウム粒子は、その製造工程において使用される化合物の金属元素をさらに含んでいてもよい。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を、金属元素換算で０．１〜５．０質量％含み、さらに２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を、金属元素換算で０．１〜５．０質量％含む。これらの金属元素の含有量であれば、水酸化マグネシウム粒子をコーティング剤として使用した場合に、白色度、紫外線吸収性、及び屈折率等が十分である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素、つまりＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、又はそれらの混合物の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．２〜４．０質量％であり、より好ましくは０．３〜３．０質量％である。

本発明において、２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）としては、特に限定されず、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、及びＶが挙げられ、Ａｌ及びＦｅが好ましい。２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）の含有量は、金属元素換算で、０．１〜５．０質量％であり、好ましくは０．２〜４．０質量％であり、より好ましくは０．３〜３．０質量％である。

本発明の酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である。本発明の一次粒子の形状は、鱗片状であり、図１の鱗片状の一例と同様である。本発明の鱗片状の一次粒子は、厚みが０．０１〜０．１μｍ、好ましくは０．０１〜０．０５μｍの範囲であり、面の外接円の直径が０．２〜５μｍ、好ましくは０．５〜２．５μｍの範囲である。このような酸化マグネシウム粒子は、樹脂等への分散性が優れている。具体的には、このような粒子径及び比表面積を有する酸化マグネシウム粒子は、用紙のコーティング剤として使用した場合、インクの定着性及び吸収性が良好である。また樹脂等への配合時に粘度が高くなりすぎず、粒子の凝集が抑えられるため分散性が良好である。さらに、粒子径が大きすぎないため光学材料及び電子材料に有用である。本発明の酸化マグネシウム粒子のレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）は、好ましくは２．０〜９．０μｍであり、より好ましくは３．０〜８．０μｍであり、比表面積は、好ましくは１０〜２００ｍ^２／ｇであり、より好ましくは２０〜１５０ｍ^２／ｇである。

本発明の酸化マグネシウム粉末は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ_１０）と累積９０％粒子径（Ｄ_９０）との比Ｄ_９０／Ｄ_１０が、好ましくは１０以下であり、より好ましくは１〜８の範囲である。このような比Ｄ_９０／Ｄ_１０であれば、酸化マグネシウム粉末の粒度分布が狭く、粒子の凝集が少ないので、さらに優れた分散性を得ることができる。

本発明の酸化マグネシウム粒子は、その製造工程において使用される化合物の金属元素をさらに含んでいてもよい。本発明の酸化マグネシウム粒子は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を、金属元素換算で０．１〜５．０質量％含み、さらに２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を、金属元素換算で０．１〜５．０質量％含む。これらのような金属元素の含有量であれば、酸化マグネシウム粒子をコーティング剤として使用した場合に、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が十分である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素、つまりＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、又はそれらの混合物の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．２〜４．０質量％であり、より好ましくは０．３〜３．０質量％である。

２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）としては、特に限定されず、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、及びＶが挙げられ、Ａｌ及びＦｅが好ましい。２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．２〜４．０質量％であり、より好ましくは０．３〜３．０質量％である。

本発明の水酸化マグネシウム粒子の製造方法は、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ^２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和針状酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程、
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、及び２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和針状酸化マグネシウム１００ｇに対して、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を、５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて、混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、及び（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む。

工程（ａ）は、一部水酸化マグネシウムの水和反応のための反応液を得る工程である。
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子である、複合水酸化物及び複合酸化物を作成するために添加される。これにより、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が向上し、光学材料や、インクジェット用紙のコーティング剤に適する本発明の水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム粒子が得られる。
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物として、これらの金属元素を有する化合物であれば特に限定されず、酸化物、水酸化物、水素化物、ハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物）、リン酸塩、炭酸塩、及び硝酸塩などが挙げられ、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、酸化ハフニウム、水酸化ハフニウム、塩化ハフニウム、硝酸ハフニウム、酸化チタン、水酸化チタン、塩化チタン、及び硝酸チタンが好ましい。
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は、純度が９９．０％以上であることが好ましく、９９．５％以上であることがより好ましい。本発明において、純度は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素（Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ及びＺｒ）の含有量を測定し、これらの合計含有量を１００質量％から差し引いた値とする。
なお、対象となるＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物自体を構成する元素が、前記したＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素に該当する場合、当該元素は不純物元素に含まれない。例えば、工程（ａ）で使用されるＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物がＺｎＯである場合、ＺｎＯを構成するＺｎは、前記したＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素に含まれない。これらの不純物元素の含有量の測定方法としては、ＩＣＰ発光分析装置を用いた測定方法が挙げられる。
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は、Ｄ_５０が０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることがより好ましい。

Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液における溶媒として、イオン交換水が挙げられる。工程（ａ）で使用される分散液は、例えばイオン交換水にＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を添加することにより得ることができる。

工程（ａ）で使用される２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、本発明の水酸化マグネシウム粒子の溶解度及び析出速度を制御するために添加される。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩として、塩化アルミニウム、塩化鉄、硝酸アルミニウム、及び硝酸鉄が好ましい。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、純度が９９．０％以上であることが好ましく、９９．５％以上であることがより好ましい。また、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、Ｄ_５０が０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることがより好ましい。

本発明において、有機酸は、原料である一部水和針状酸化マグネシウムの溶解度を抑制するために添加される。有機酸としては、カルボキシル基を持つ脂肪族又は芳香族の有機酸が挙げられ、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び安息香酸が好ましい。

工程（ｂ）は、工程（ａ）で得られた水和反応のための反応液、及び一部水和針状酸化マグネシウム粒子を混合する工程である。工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウム粒子は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ^２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、表面の一部が水和された針状酸化マグネシウム、即ち部分的に水和された針状酸化マグネシウムである。このような一部水和針状酸化マグネシウムを用いることで、高い比表面積を有する鱗片状の一次粒子が凝集した棒状の水酸化マグネシウム粒子が得られる。
工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウム粒子のレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１μｍより小さいと、水和速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。また、Ｄ_５０が１０μｍより大きいと、十分に水和反応が進まず酸化マグネシウムを含んだ粒子が残る。Ｄ_５０は０．１〜５．０μｍであるのが好ましい。
工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウム粒子の比表面積が２０．０ｍ^２／ｇを超えると、水和速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。また、比表面積が１．０ｍ^２／ｇ未満であると、十分に水和反応が進まず酸化マグネシウムを含んだ粒子が残る。比表面積は、２．０〜１８．０ｍ^２／ｇであるのが好ましく、３．０〜１５．０ｍ^２／ｇであるのがより好ましい。
工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウム粒子の付着水分と水和物構造中の水分の合計を示すＩｇ−ｌｏｓｓ（強熱減量）は、２．０〜２５．０％（質量換算）である。すなわち、Ｉｇ−ｌｏｓｓは、本発明における一部水和針状酸化マグネシウム粒子における水和の程度を示す。Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０％より低いと、水和速度が不均一になりやすく、比表面積の低い不定形の粗大な凝集粒子となる。Ｉｇ−ｌｏｓｓが２５．０％を超えてしまうと、水和反応が抑制され、水和しきれない針状酸化マグネシウムが残留し、粗大な凝集粒子となり、好ましくない。水和反応を十分に進行させ、さらに高い比表面積を有する棒状水酸化マグネシウムを得るためには、Ｉｇ−ｌｏｓｓは、２．０〜２０．０％であるのが好ましく、３．０〜１８．０％であるのがより好ましい。本発明においてＩｇ−ｌｏｓｓは、一部水和針状酸化マグネシウム粒子を１０００℃で３６００秒焼成した後で測定することにより求められる。

このような工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウムは、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ^２／ｇである、針状酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃及び湿度６０〜９５％の恒温恒湿機内に、０．５〜２４時間置く工程により得ることができる。通常、原料である針状酸化マグネシウムのＩｇ−ｌｏｓｓは０．１〜１．０％であり、恒温恒湿機内に置く温度および時間を増加させることで、Ｉｇ−ｌｏｓｓを増加させることができる。
工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウムの原料となる針状酸化マグネシウムのＤ_５０は、０．１〜５．０μｍであるのが好ましい。
また、工程（ｂ）で用意される一部水和針状酸化マグネシウムの原料となる針状酸化マグネシウムの比表面積は、２．０〜１５．０ｍ^２／ｇであるのが好ましく、３．０〜１５．０ｍ^２／ｇであるのがより好ましい。
工程（ｂ）で使用される一部水和針状酸化マグネシウムの原料となる針状酸化マグネシウムの入手方法に特に限定はないが、例えば硫酸マグネシウムと炭酸ナトリウムを反応させて作成した針状の炭酸マグネシウムを精製し、１２００℃で焼成して得ることができる。

工程（ｂ）において使用される一部水和針状酸化マグネシウム及び分散液に含まれる各成分の量は、以下のとおりである。

Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和針状酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される化合物の量が０．１質量％より小さいと、コーティング剤として使用した場合、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が十分ではなく、粒子形状も鱗片状の一次粒子が凝集した棒状粒子にならず六角板状の粒子になる。また、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される化合物の量が５．０質量％より大きいと、本発明のような鱗片状の一次粒子が凝集した棒状粒子にならず六角柱状の粒子になる。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和針状酸化マグネシウム粒子に対して、好ましくは０．２〜４．０質量％であり、より好ましくは０．３〜３．０質量％である。

２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和針状酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％である。添加量が０．１質量％より小さいと結晶の析出速度が遅くなり、単分散した六角柱状の粒子になり、添加量が５．０質量％より大きいと結晶の析出速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和針状酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で好ましくは０．２〜４．０質量％であり、より好ましくは０．３〜３．０質量％である。

有機酸の添加量は、一部水和針状酸化マグネシウム粒子１００ｇに対して、０．０１〜３．０ｍｏｌである。有機酸の添加量が一部水和針状酸化マグネシウム粒子１００ｇに対して、０．０１ｍｏｌより小さいと結晶の析出速度が遅くなり、単分散した六角板、又は六角柱状の粒子になり、３．０ｍｏｌより大きいと結晶の析出速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。有機酸の添加量は、一部水和針状酸化マグネシウム１００ｇに対して、好ましくは０．０１〜２．０ｍｏｌである。

工程（ｂ）において、混合液における、一部水和針状酸化マグネシウムの濃度は、好ましくは２０〜２００ｇ／Ｌであり、より好ましくは５０〜１８０ｇ／Ｌであり、さらに好ましくは５０〜１５０ｇ／Ｌである。すなわち、工程（ａ）で得られる反応液に対する一部水和針状酸化マグネシウムの量を、好ましくは２０〜２００ｇ／Ｌ、より好ましくは５０〜１８０ｇ／Ｌ、さらに好ましくは５０〜１５０ｇ／Ｌに調整する。このような反応液における一部水和針状酸化マグネシウム濃度であれば、水和反応が十分に進む。

工程（ｃ）は、５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程である。撹拌の回転数は、反応時の分散状態を制御するために調整される。
本発明において、周速が７ｍ／ｓより小さいと、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状の水酸化マグネシウムが得られない。また、周速が２０ｍ／ｓより大きいと、水酸化マグネシウム粒子が核生成時に十分に分散し、単分散した六角板、又は六角柱状の水酸化マグネシウム粒子になり、本発明のような水酸化マグネシウム粒子が得られない。このような撹拌のための装置として、上記した周速を満たす限り特に限定されないが、ホモディスパー（プライミクス社、Ｔ．Ｋ．ホモディスパー）等が挙げられる。周速は、好ましくは８〜１８ｍ／ｓであり、より好ましくは９〜１５ｍ／ｓである。工程（ｃ）における反応温度は、好ましくは５５〜９５℃であり、より好ましくは６０〜９５℃である。工程（ｃ）において、混合時間は、水和反応の程度に応じて変更でき、例えば１０〜３６０分、好ましくは２０〜２００分とすることができる。

工程（ｄ）は、３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程である。これにより、工程（ｃ）において未反応の一部水和針状酸化マグネシウムの水和反応を促進させて、水酸化マグネシウムとすることができる。温度は、好ましくは５０〜９５℃であり、より好ましくは７０〜９０℃である。撹拌速度は、水酸化マグネシウムスラリーが十分撹拌できる程度であればよく、特に制限はないが、例えば、３枚ばねの攪拌機で１００〜５００ｒｐｍとすることができる。撹拌時間は、水和反応が十分に進み所望の水酸化マグネシウムスラリーが得られる時間であれば、特に制限なく、例えば、０．５〜６時間とすることができる。

工程（ｅ）は、工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程である。これにより、本発明の水酸化マグネシウム粒子が得られる。

本発明の酸化マグネシウム粒子は、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の工程（ａ）〜工程（ｅ）を含む製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む方法により得られる。
水酸化マグネシウム粒子の焼成は、電気炉等を使用して焼成することにより行うことができる。ここで、焼成は、所定の昇温速度で焼成温度まで昇温させる工程、及び焼成温度で所定の時間保持する工程を含む焼成方法により達成することができる。昇温速度は、好ましくは１〜２０℃／分であり、より好ましくは３〜１０℃／分である。焼成温度は、５００〜１４００℃であり、好ましくは６００〜１３００℃である。焼成温度で保持する時間である焼成時間は、好ましくは０．１〜５時間であり、より好ましくは、０．１〜３時間である。ここで、焼成温度が５００℃未満であると、熱量が不足し水酸化マグネシウムが残る。一方、焼成温度が１４００℃を超えると、酸化マグネシウムが粒成長して、棒状の酸化マグネシウムにはならない。

このようにして、分散性に優れた棒状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子が得られる。本発明の製造方法で得られる水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子の一次粒子の形状は、好ましくは鱗片状であり、図１の鱗片状の一例と同様である。本発明の鱗片状の一次粒子は、厚みが０．０１〜０．１μｍ、好ましくは０．０１〜０．０５μｍの範囲であり、面の外接円の直径が０．２〜５μｍ、好ましくは０．５〜２．５μｍの範囲である。より好ましくは、本発明の製造方法により、本発明の鱗片状の一次粒子が凝集した棒状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子が得られる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
［分析方法］
（１）レーザ回折散乱式粒度分布測定
レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（商品名：ＭＴ３３００、日機装社製）を使用して、体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ_１０）、体積基準の累積５０％粒子径（Ｄ_５０）、及び体積基準の累積９０％粒子径（Ｄ_９０）を測定した。
（２）元素の質量測定法
粒子中の測定対象となる元素（Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ、及びＺｒ）は、ＩＣＰ発光分析装置（商品名：ＳＰＳ−５１００、セイコーインスツルメンツ製）を使用して、試料を酸に溶解した後、質量を測定した。
Ｃｌは、分光光度計（商品名：ＵＶ−２５５０、島津製作所）を使用して、資料を酸に溶解した後、質量を測定した。
（３）ＢＥＴ比表面積測定法
比表面積測定装置（商品名：Ｍａｃｓｏｒｂ１２１０、マウンテック社製）を使用して、ガス吸着法により比表面積を測定した。
（４）Ｉｇ−ｌｏｓｓ測定法
電気炉（丸祥電器株式会社製）を使用して、１０００℃で３６００秒の条件によりＩｇ−ｌｏｓｓを測定した。

〔実施例１〕
硫酸マグネシウム溶液と炭酸ナトリウムを反応させて作成した針状の炭酸マグネシウムを、焼成温度１２００℃で焼成することで作成した、５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．１２μｍであり、比表面積が１０．６４ｍ^２／ｇである酸化マグネシウムを、温度８０℃、湿度９０％の恒温恒湿機内に３時間置き、表面を一部水和させて、比表面積が１３．４６ｍ^２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが９．０８％である、一部水和針状酸化マグネシウムを得た。
反応に使用する一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．５質量％の酸化亜鉛、及びイオン交換水１リットルを含むイオン交換水溶液に、金属元素換算で０．５質量％の塩化アルミニウム・６水和物、及び一部水和針状酸化マグネシウム１００ｇに対して０．０２molのプロピオン酸を添加することで反応液を作製した。作製した反応液の温度を６０℃まで昇温させ、表面を一部水和させた酸化マグネシウムを１００ｇ投入して、混合液を得た。酸化マグネシウムを投入後、反応液の温度を９５℃まで上昇させ、撹拌機（プライミクス社製 T.K.ホモディスパー）で、周速が９．１ｍ/ｓとなるように調整し、１時間反応させた。
その後、９０℃で、スラリ−が十分撹拌できる程度の回転速度で４時間撹拌することにより、水酸化マグネシウムスラリーを作製した。作製した水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、本発明の棒状水酸化マグネシウム粒子を得た。

〔実施例２〕
塩化アルミニウムの変わりに硫酸アルミニウムを使用した以外は、実施例１と同様に行った。

〔実施例３〕
針状酸化マグネシウムを、温度６０℃、湿度９０％の恒温恒湿機内に、１２時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を１０．１８ｍ^２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを２１．４２％とした以外は、実施例１と同様に行った。

〔実施例４〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で６００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。

〔実施例５〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で８００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。

〔実施例６〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で１０００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。

〔実施例７〕
プロピオン酸を酢酸に変更した以外は、実施例１と同様に行った。

〔実施例８〕
プロピオン酸を酪酸に変更した以外は、実施例１と同様に行った。

〔比較例１〕
５０％粒子径が１．１９μｍであり、比表面積が１０．８２ｍ^２／ｇである、針状ではない酸化マグネシウムを用いたこと以外は、実施例１と同様に行った。なお、原料である酸化マグネシウムのＩｇ−ｌｏｓｓは、０．７８％であった。

〔比較例２〕
酸化マグネシウムの表面を一部水和せずに用いたこと以外は、実施例１と同様に行った。

〔比較例３〕
針状酸化マグネシウムを、温度８０℃、湿度９０％の恒温恒湿機内に、１２時間置き、比表面積を８．０９ｍ^２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを２６．７８％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例４〕
焼成温度を１５００℃とした以外は、実施例４と同様に行った。

以上の実施例、及び比較例によって得られた水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子に関する測定結果を表１に示す。

表１の結果からも明らかなように、本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上であった。また、Ｄ_９０／Ｄ_１０が１０以下であり、分散性が優れていることが確認された。一方、表２の結果から明らかなように、比較例１では、球状の水酸化マグネシウム粒子であった。また比較例２の水酸化マグネシウム粒子は、比表面積が８．２６ｍ^２／ｇであった。また比較例３の水酸化マグネシウム粒子は、様々な形状の凝集体が混在した不定形であり、比表面積が７．４５ｍ^２／ｇであった。また比較例４の酸化マグネシウム粒子は、粒成長して鱗片状の水酸化マグネシウムが酸化マグネシウムとなるときに形状が失われて不定形となり、比表面積は６．８７ｍ^２／ｇであった。

本発明の水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムの製造方法は、原料の酸化マグネシウムを恒温恒湿機などで水和調整するだけで、簡単に比表面積をコントロールできるために、容易に水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムを製造することができる。
本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、棒状であり、５０％粒子径が小さく、かつ均一であり、分散性が良く、高い比表面積を有するため様々な分野で有用性が高い。また、本発明の製造方法は、上記のような水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム粒子を容易に調製することができるため、利便性が高い。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、インクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料等が挙げられ、酸化マグネシウム粒子の用途としては、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等の用途に用いることができる。

Claims (8)

1. 鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子。
2. さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含み、２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含む、請求項１記載の水酸化マグネシウム粒子。
3. 鱗片状の一次粒子が凝集した棒状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が１．０〜１０．０μｍであり、比表面積が１０ｍ^２/ｇ以上である、酸化マグネシウム粒子。
4. さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を酸化物換算で０．１〜５．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．１〜５．０質量％含む、請求項３記載の酸化マグネシウム粒子。
5. 水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
   （ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ，Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
   （ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ^２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和針状酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程
   （ここで、
   Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
   ２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和針状酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
   有機酸は、一部水和針状酸化マグネシウム１００ｇに対し、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
   （ｃ）工程（ｂ）の混合液を５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程、
   （ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、及び
   （ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
   を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法。
6. 工程（ｂ）の一部水和針状酸化マグネシウムが、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ^２／ｇである針状酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃、湿度６０〜９５％の恒温恒湿機内に、０．５〜２４時間置くことにより得られる、請求項５記載の方法。
7. 工程（ｂ）の混合液における、一部水和針状酸化マグネシウムの濃度が２０〜２００ｇ／Ｌである、請求項５又は６記載の方法。
8. 酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、請求項１又は２記載の水酸化マグネシウム粒子或いは請求項５〜７いずれか１項記載の方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む、酸化マグネシウム粒子の製造方法。