JP2014196216A - 改質金属酸化物微粒子粉末、改質金属酸化物微粒子分散体およびその製造方法 - Google Patents

改質金属酸化物微粒子粉末、改質金属酸化物微粒子分散体およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】流動性、分散媒への分散性、分散安定性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末を提供する。【解決手段】有機金属化合物で表面処理された金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の粉末であって、平均二次粒子径(DM2)(レーザー法)が5〜500nmの範囲にあり、平均一次粒子径(DM1)(TEM法)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10の範囲にあることを特徴とする改質金属酸化物微粒子粉末。前記有機金属化合物が下記式Rn-MXm-nで表される化合物であり、有機金属化合物の表面処理量が金属酸化物微粒子を固形分として100重量部に対し、Rn-MO(m-n)/2として1〜300重量部の範囲にある。【選択図】なし

Description

本発明は、流動性、分散媒への分散性、分散安定性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末、および該改質金属酸化物微粒子粉末を用いた分散体および改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法に関する。
従来、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛、五酸化アンチモン、酸化セリウム、酸化スズ、シリカ・アルミナ、シリカ・ジルコニアなどの金属酸化物微粒子あるいはコロイド粒子が知られており、粒子の特性を生かして光学材料、導電性材料、その他機能性材料として被膜に配合して用いられている。
被膜の形成が塗布液法である場合、金属酸化物微粒子をそのまま用いると塗布液中の被膜形成成分(マトリックス形成成分ということがある)、分散媒あるいは金属酸化物微粒子の粒子径等によっては金属酸化物微粒子が塗布液中に均一に、安定的に分散せず、塗布液の安定性がなく、得られる被膜の基材との密着性、被膜の強度、耐擦傷性、透明性が無く、このため、カップリング剤(特許文献1:特開2005−77893号公報)、界面活性剤、あるいはステアリン酸等の有機化合物、有機樹脂(特許文献2:特開2009−275135号公報)等で金属酸化物微粒子を表面処理して用いられている。
例えばシランカップリング剤で表面処理する場合、金属酸化物微粒子の有機溶媒分散液にシランカップリング剤あるいはシランカップリング剤の部分加水分解物と水、必要に応じて酸あるいは塩基等の加水分解用触媒を添加し、加水分解することによって表面処理されている。
特開2005−77893号公報 特開2009−275135号公報
しかしながら、金属酸化物微粒子の水分散液あるいは金属酸化物コロイド粒子水散ゾルを有機溶媒に溶媒置換したり、加水分解処理後溶媒置換の必要があった。
また、加水分解触媒として酸を使用した場合、粒子表面に鎖状の加水分解物を生じる傾向があり、得られる粒子が凝集したり、分散性が不良となる場合があった。
さらに、表面処理した金属酸化物微粒子を粉体として保存したり、使用する場合、乾燥して粉末化する必要があるが、このとき、強く凝集し、加えて粉体の流動性が低いために使用に際して有機溶媒あるいは有機樹脂に均一に分散させることができない場合があり、このため、シランカップリング剤で処理した後、乾燥することなく有機溶媒に溶媒置換したのち有機樹脂に混合した分散体とする必要があった。その場合でも分散体中での分散性が均一とはいえず、安定性が不充分となる場合があった。また、加水分解触媒を使用しない場合、3官能以下の有機珪素化合物では未反応の有機珪素化合物が残存し、所望の表面処理ができず、溶媒置換をすると、未反応の有機珪素化合物が逃散するとともに、得られる改質金属酸化物微粒子粉末は凝集しやすく、分散性、安定性が不充分となる場合があった。
本発明者等は、上記問題に鑑み、分散性に優れた金属酸化物微粒子粉末を得るべく鋭意検討した結果、シリカ微粒子の水/アルコール混合溶媒分散液に所定量のシランカップリング剤を添加し、ついで、減圧下、流動状態下、乾燥(溶媒除去)すると、得られるシリカ微粒子粉末は流動性に優れ、これを有機溶媒に分散させた際に容易に再分散し、高濃度でも安定性に優れた分散液が得られることを見出して本発明を完成するに至った。
本発明の構成は以下の通りである。
[1]有機金属化合物で表面処理された金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の粉末であって、平均二次粒子径(DM2)(レーザー法)が5〜500nmの範囲にあり、平均一次粒子径(DM1)(TEM法)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10の範囲にあることを特徴とする改質金属酸化物微粒子粉末。
[2]前記有機金属化合物が下記式(1)で表される化合物であり、有機金属化合物の表面処理量が金属酸化物微粒子を固形分として100重量部に対し、Rn-MO(m-n)/2として1〜300重量部の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の改質金属酸化物微粒子粉末。
n-MXm-n ・・・・・・・(1)
(但し、式中、Mは金属元素、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素、mは元素Mの価数であって3または4であり、nは0〜2の整数であってm−nが2または3である)
[3]前記金属元素MがSi、Ti、Zr、Alから選ばれる少なくとも1種の金属元素であることを特徴とする[2]の改質金属酸化物微粒子粉末。
[4]前記金属酸化物微粒子がSiO2、Al23、TiO2、これらの複合酸化物、およびこれらとZrO2との複合酸化物、Sb25、ZnO2、SnO2、In23、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、Fドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫(PTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)からなる金属酸化物微粒子およびこれらの混合物である[1]の改質金属酸化物微粒子粉末。
[5]前記有機金属化合物の金属MがSiであり、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークの半値幅が3〜15ppmの範囲にあることを特徴とする[1]または[2]の改質金属酸化物微粒子粉末。
[6]前記[1]〜[5]の改質金属酸化物微粒子粉末が有機溶媒および/または有機樹脂に分散してなることを特徴とする改質金属酸化物微粒子分散体。
[7]前記改質金属酸化物微粒子の濃度が固形分として1〜70重量%の範囲にあることを特徴とする[6]の改質金属酸化物微粒子分散体。
[8](a)金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の水および/または有機溶媒分散液を調製したのち、
(b)前記分散液に、下記式(1)で表される有機金属化合物を添加し、
(c)有機金属化合物の加水分解触媒を加えることなく、また溶媒置換をすることなく乾燥することを特徴とする、
有機金属化合物で表面処理された金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の粉末であって、平均二次粒子径(DM2)(レーザー法)が5〜500nmの範囲にあり、平均一次粒子径(DM1)(TEM法)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10の範囲にある改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
n-MXm-n ・・・・・・・(1)
(但し、式中、Mは金属元素、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素、m:元素Mの価数であって3または4、n:0〜2の整数であってm−nが2または3)
[9]前記金属元素MがSi、Ti、Zr、Alから選ばれる少なくとも1種の金属元素であることを特徴とする[8]の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
[10]改質前の金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)が5〜400nmの範囲にあり、改質後の粉末の前記平均二次粒子径(DM2)との比(DM2)/(DM)が0.2〜5であることを特徴とする[8]または[9]の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
(なお、平均粒子径(DM)は、分散媒として水を使用し、固形分濃度10重量%に調整したものを超音波分散し、動的光散乱法で測定する)
[11]乾燥温度が200℃以下であることを特徴とする[8]の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
[12]乾燥を流動下で行うことを特徴とする[6]の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
[13]乾燥を減圧下で行うことを特徴とする[8]の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
本発明によれば、流動性、分散性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末、均一分散性、分散安定性に優れた改質金属酸化物微粒子分散体および改質金属酸化物微粒子粉末ならびに改質金属酸化物微粒子分散体の製造方法を提供することができる。
さらに詳しくは、流動性に優れ、直接粉体のままで有機溶媒、有機樹脂等に容易に均一に単分散する改質金属酸化物微粒子粉末と、従来のシランカップリング剤処理のように加水分解触媒を必要とせず、また加水分解後の溶媒置換等を必要としない改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法、該改質金属酸化物微粒子粉末の有機溶媒または有機樹脂分散体およびその製造方法を提供することができる。
本発明の改質金属酸化物微粒子粉末は、多くの場合有機溶媒および/または有機樹脂分散体として使用されるが、使用直前に分散体として使用することができ、改質金属酸化物微粒子粉末として保管できるので保管が安全であり、分散体として輸送等する必要が無く、輸送が安全であり、輸送費も軽減できるなど経済性にも優れている。
以下に、まず本発明に係る改質金属酸化物微粒子について説明する。
[改質金属酸化物微粒子]
本発明に係る改質金属酸化物微粒子粉末は、有機金属化合物で表面処理された金属酸化物微粒子の粉末である。
金属酸化物微粒子
本発明に用いる金属酸化物微粒子としては、酸化ジルコニウム以外の従来公知の金属酸化物微粒子を用いることができる。
本発明では、有用性の観点から、金属酸化物微粒子としてSiO2、Al23、TiO2、これらの複合酸化物、およびこれらとZrO2との複合酸化物、Sb25、ZnO2、SnO2、In23、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、Fドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫(PTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)からなる金属酸化物微粒子およびこれらの混合物であることが好ましい。
本発明に係る改質金属酸化物微粒子粉末の平均一次粒子径(DM1)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10、好ましくは1〜7の範囲にある。
本発明における平均二次粒子径(DM2)は、分散媒としてメタノールを使用し、固形分濃度30重量%に調整し、超音波分散したものを、動的光散乱法(レーザー法)で評価する。また、平均一次粒子径(DM1)は、TEM観察により100個の粒子について粒子径を測定し、その平均値として求める。
このような比(DM2)/(DM1)の範囲にあると、改質金属酸化物微粒子の集合度合が低く、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性が高く、易分散性である。
前記比(DM2)/(DM1)が大きすぎると、改質金属酸化物微粒子の集合度合が高いことを示し、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性が不充分となる場合があり、分散体は透明性が低く、分散安定性が不充分となる場合がある。(DM2)/(DM1)が1未満となることはない。
メタノール分散液で評価すると、本発明の改質金属酸化物微粒子粉末の分散性がいいため分散し、平均粒子径、分散性を再現性良く評価できる。なお、他の有機溶媒を用いた場合でも大きな差はない。ただし、表面処理後に水分散液で評価すると、分散性が低く、凝集するために平均粒子径を測定することができず、TEM観察で測定する一次粒子径と大きく乖離した結果となる。
有機金属化合物
有機金属化合物としては、下記式(1)で表される加水分解性の有機金属化合物が使用される。
n-MXm-n ・・・・・・・(1)
(但し、式中、Mは金属元素、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素、m:元素Mの価数であって3または4、n:0〜2の整数であってm−nが2または3)
前記式(1)の金属元素MはSi、Ti、Zr、Alから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
具体的には、後述する式(2)で表される1〜3官能の有機珪素化合物、式(3)で表される1〜3官能の有機チタニウム化合物、式(4)で表される1〜3官能の有機ジルコニウム化合物および式(5)で表される1〜2官能の有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
このような有機金属化合物を使用することで、流動性、分散性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末を得ることができる。
なお、4官能の有機珪素化合物、有機チタニウム化合物、有機ジルコニウム化合物、3官能の有機アルミニウム化合物では、疎水性官能基が残存せず、改質金属酸化物微粒子粉末は強く凝集し、流動性、分散性が得られない場合がある。
上記において、金属元素MとしてSi、Ti、Zr、Alから選択する場合、特に制限は無く、改質金属酸化物粒子の使用目的、化学的特性、物理化学的特性、電気的特性、経済性等によって適宜選択することができる。
本発明では、前記金属元素MがSiであり、下記式(2)で表される加水分解性の有機珪素化合物であることが好ましい。
n-SiX4-n (2)
但し、式中、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。非置換の炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基のほかに、二重結合を有するアルケニル基などが挙げられる。また、置換炭化水素基としては、エポキシ、グリシドキシ、(メタ)アクリロキシ、ウレタン、アミノ、アミド、イミド、ウレイドなどの置換基や炭化水素基の水素がフッ素などのハロゲン置換されたものなどが挙げられる。
Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素原子のいずれかを示し、nは1〜3の整数である。nが2以上の場合、Rは互いに同じでも、異なるものであってもよく、また複数のXは互いに同一であっても異なるものであってもよい。
このように1〜3官能の有機珪素化合物を使うことで、流動性、分散性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末を得ることができる。なお、4官能の有機珪素化合物では疎水性官能基が残存せず、改質金属酸化物微粒子粉末は強く凝集し、流動性、分散性が得られない場合がある。
有機ケイ素化合物としては、具体的にはメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)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、メチル-3,3,3−トリフルオロプロピルジメトキシシラン、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、γ-グリシドキシメチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシメチルトリエキシシラン、γ-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(β−グリシドキシエトキシ)プロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシメチルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシメチルトリエキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシエチルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシエチルトリエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシプロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラオクチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、3-ウレイドイソプロピルプロピルトリエトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリエトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリメチルシラノール、メチルトリクロロシラン等、およびこれらの混合物が挙げられる。
なかでも、γ-(メタ)アクリロオキシメチルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシメチルトリエキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシエチルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシエチルトリエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロオキシプロピルトリエトキシシラン、等のアクリル系もしくはメタアクリル系のシランカップリング剤は、流動性、分散性等に優れた改質金属酸化物微粒子粉末が得られるので好適に用いることができる。
前記金属元素MがTiの場合、下記式(3)で表される加水分解性の有機チタニウム化合物であることが好ましい。
n-TiX4-n ・・・・・・・(3)
(但し、式中、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素、n:1〜3の整数)
有機チタニウム化合物としては、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンジオクチロキシビスオクチレングリコレート、チタンジイソプロポキシビスエチルアセトアセテート、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンイソプロポキシオクチレングリコレート、テトラキス2‐エチルヘキシルオキシチタン、ジイソプロポキシビスアセチルアセトナトチタン、メチルチタニウムトリイソプロポキシド、トリメトキシ(1,2,3,4,5-ペンタメチル-2,4-シクロペンタジエニル)チタニウム、フェニルチタニウムトリイソプロポキシド、チタンアリルアセトアセテートトリイソプロポキサイド、チタンジ−n−ブトキサイド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタンジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、チタンメタクリレートトリイソプロポキサイド、チタンメタクリルオキシエチルアセトアセテートトリイソプロポキサイド、(2−メタクリルオキシエトキシ)トリイソプロポキシチタネート、トリメトキシ(1,2,3,4,5-ペンタメチル-2,4-シクロペンタジエニル)チタニウム等が挙げられる。
前記金属元素MがZrの場合、下記式(4)で表される加水分解性の有機ジルコニウム化合物であることが好ましい。
n-ZrX4-n ・・・・・・・(4)
(但し、式中、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素であり、nは1〜3の整数である)
有機ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムジメタクリレートジブトキサイド等が挙げられる。
前記金属元素MがAlの場合、下記式(5)で表される加水分解性の有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
n-AlX3-n ・・・・・・・(5)
(但し、式中、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素であり、nは1または2の整数である)
有機アルミニウム化合物としては、アルミニウム(III)ジイソプロポキサイドエチルアセトアセテート、アルミニウム(III)ジ−s−ブトキサイドエチルアセトアセテート、ジメチルイソプロポキシアルミニウム等が挙げられる。
このような有機金属化合物を使用することで、流動性、分散性に優れた改質金属酸化物微粒子を得ることができる。なお、4官能の有機珪素化合物、有機チタニウム化合物、有機ジルコニウム化合物、3官能の有機アルミニウム化合物では、疎水性官能基が残存せず、改質金属酸化物微粒子粉末は強く凝集し、流動性、分散性が得られない場合がある。
このとき、MがSi、すなわち有機珪素化合物を用いて、特定の条件で、表面処理を行うと、得られる金属酸化物微粒子の29Si MAS NMRスペクトルの主ピークがブロードになるが、このときの主ピークの半値幅が 3 〜15ppm、さらには3.5〜12ppmの範囲にあることが好ましい。
有機珪素化合物で表面処理した改質金属酸化物微粒子粉末の29Si MAS NMRスペクトルには、通常、有機珪素化合物のSiに由来するケミカルシフト値の異なる2本以上のピークが測定されるが、主ピークとは、ピーク高さが最も高いピークを意味している。なお、条件によっては1本のピークが測定される場合がある。
主ピークにおける半値幅が前記下限未満の場合は、ピークがシャープとなる。このような改質金属酸化物微粒子は、触媒存在下に、有機珪素化合物(シランカップリング剤)を加水分解して改質した金属酸化物微粒子に近い表面状態であり、得られる粉末が凝集していたり、安息角が高く流動性が不充分であり、また、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性が不充分となる場合がある。
本発明の改質金属酸化物微粒子では有機珪素化合物の珪素原子が互いに粒子表面で、29Si MAS NMRスペクトル 幅を広くする、すなわち珪素原子の核スピンに影響する程度に近接ないし結合して密に存在するのに対し、従来の表面処理方法で得られる表面処理金属酸化物粉末では有機珪素化合物の粒子表面で相互作用が比較的小さいものと推察される。
改質金属酸化物微粒子中の有機金属化合物の含有量は、金属酸化物微粒子の粒子径、有機金属化合物の種類等によっても異なるが、金属酸化物微粒子を固形分として100重量部に対し、酸化物Rn-MO(m-n)/2として1〜300重量部、さらには2〜200重量部の範囲にあることが好ましい。
有機金属化合物の含有量が少ないと、有機金属化合物の種類、金属酸化物微粒子の平均粒子径によっても異なるが、強く凝集した改質金属酸化物微粒子粉末が得られる場合があり、流動性(本願では安息角を評価)が低く、有機溶媒、有機樹脂等への分散性が低く、分散した場合でも、均一に単分散した分散体が得られない場合がある。
このため、改質金属酸化物微粒子粉末を用いて透明被膜を形成しても、透明性、ヘーズ、膜の強度、耐擦傷性等が不充分となる場合がある。
有機金属化合物の含有量が多すぎても、有効に金属酸化物微粒子の表面に結合した有機金属化合物が増加せず、流動性、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性がさらに向上する効果が奏せられないばかりか、有機金属化合物自体が多くなるので、例えば未反応の有機金属化合物、有機金属化合物同士の反応物が増え、改質金属酸化物微粒子粉末の流動性、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性がさらに向上する効果が得られない場合がある。
改質金属酸化物微粒子の平均二次粒子径(DM2)は5〜500nm、さらには7〜400nmの範囲にあることが好ましい。この範囲の平均粒子径であれば、凝集も少なく、流動性も高く、さらに有機溶媒および/または有機樹脂への分散性も高い。このため、透明被膜を形成したときに、光の散乱が小さく、ヘーズも低くなる。前記範囲未満のものは得ることが困難であり、前記範囲を超えると、用途に制限があり、例えば、透明被膜の形成に用いた場合、光の散乱が強くなり、透明性が不充分であったり、ヘーズが高くなる場合がある。
改質金属酸化物微粒子の平均二次粒子径(DM2)は、改質金属酸化物微粒子粉末をメタノールに分散させ、超音波を照射した固形分濃度30重量%の分散液を調製し、粒径測定装置(大塚電子(株)製:ELS−Z)で測定する。
また、本発明に用いる金属酸化物微粒子(改質前)の平均粒子径(DM)は5〜400nm、さらには7〜300nmの範囲にあることが好ましい。この範囲の平均粒子径(DM)であれば、前記した改質金属酸化物微粒子の平均二次粒子径(DM2)が達成される。金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)が前記範囲未満のものは非凝集状態の微粒子として得ることが困難であり、過度に凝集した粒子を用いた場合、本願の流動性、分散性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末を得ることが困難である。金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)が前記範囲を越えると、得られる改質金属酸化物微粒子の平均粒子径が所定の範囲を越える場合があり、前記のとおり、用途に制限を伴う。
金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)は、改質前の金属酸化物微粒子を水に分散させ、超音波を照射した固形分濃度10重量%の分散液を調製し、粒径測定装置(大塚電子(株)製:ELS−Z)で測定する。
つぎに、前記金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)と前記改質金属酸化物微粒子の平均二次粒子径(DM2)との比(DM2)/(DM)が0.2〜5、さらには0.5〜3の範囲にあることが好ましい。
前記比(DM2)/(DM)が大きすぎると改質金属酸化物微粒子の凝集度合いが高いことを示し、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性が不充分となる場合があり、分散体は透明性が低く、分散安定性が不充分となる場合がある。改質前の粒子は凝集していることもあり、改質によって、凝集がほぐされることもあるので、(DM2)/(DM)が1未満となることがある。なお、(DM2)/(DM)が低すぎると、これは原料粒子が過度に凝集していることを意味し、改質が不均一になるためか、有機溶媒、有機樹脂等への分散性が不充分となる場合がある。
なお従来より提案されていた金属酸化物微粒子のシランカップリング剤処理では、処理後に粉体化すると凝集し、分散性が悪く、このため、安息角(流動性)などの評価ができなかった。
本発明に係る改質金属酸化物微粒子粉末の安息角は改質金属酸化物微粒子の平均粒子径によっても異なるものの、改質金属酸化物微粒子の平均粒子径が小さいほど安息角は高くなり、平均粒子径が大きいほど安息角は低くなる傾向があるが、45°以下、さらには40°以下であることが好ましい。このような安息角を有する本発明の改質金属酸化物微粒子は、流動性が高く、粘性分散体との混合性、分散性も高いので、均一な分散体が得られる。改質金属酸化物微粒子粉末の安息角が高いものは流動性が低く、樹脂等粘性分散体との混合性、分散性が低く、均一な分散体が得られない場合がある。また、改質金属酸化物微粒子が強く凝集しているものは、安息角が高く有機溶媒および/または有機樹脂へ分散させた場合に、凝集した改質金属酸化物微粒子が残存し、均一に単分散しない場合がある。
このような本発明に係る改質金属酸化物微粒子粉末は、金属酸化物微粒子の水および/または有機溶媒分散液に、前記式(1)で表される有機金属化合物を添加し、有機金属化合物の加水分解触媒を加えることなく、または溶媒置換をすることなく、減圧下あるいは流動下、さらには200℃以下で乾燥することで調製されたものである。具体的には、以下のようにして製造される。
[改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法]
本発明に係る改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法は、
(a)金属酸化物微粒子の水および/または有機溶媒分散液を調製したのち、
(b)式(1)で表される有機金属化合物を添加し、
(c)有機金属化合物の加水分解触媒を加えることなく、また溶媒置換をすることなく、乾燥する。
工程(a)
まず金属酸化物微粒子の水および/または有機溶媒分散液を調製する。
金属酸化物微粒子としては前記した改質前の金属酸化物微粒子を用いることができる。前記したように、改質前の金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)が前記範囲となるように概ね5〜400nm、好ましくは概ね7〜300nmの範囲にある金属酸化物微粒子が用いられる。具体的には、平均粒子径(DM)は5〜400nm、さらには7〜300nmの範囲にあることが好ましい。この範囲の平均粒子径(DM)であれば、前記した改質金属酸化物微粒子の平均二次粒子径(DM2)が達成される。
分散媒として全量水を使用することもできるが、有機溶媒と混合して用いる場合、水の使用量は使用する有機珪素化合物の加水分解性基を加水分解できる量以上あればよい。
有機溶媒としては、水との相溶性を有し、有機珪素化合物が溶解すれば特に制限はないが、メタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール(IPA)、ブタノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、イソプロピルグリコールなどのアルコール類;酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、酢酸ブチルなどのエステル類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステルなどのケトン類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、トルエン、シクロヘキサノン、イソホロン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
なかでも、沸点の低いアルコール類は後述する工程(c)において低温で乾燥、除去できるので好適に用いることができる。
金属酸化物微粒子の水および/または有機溶媒分散液の濃度は特に制限はないが固形分として概ね1〜30重量%の範囲にあることが好ましい。
また、分散液は分散処理することが好ましい。分散処理方法としては、充分な撹拌、超音波を照射するなどの方法を採用することができる。
工程(b)
前記調製した分散液に、下記式(1)で表される有機金属化合物を添加する。
n-MXm-n ・・・・・・・(1)
(但し、式中、Mは金属元素、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素、m:元素Mの価数であって3または4、n:0〜2の整数であってm−nが2または3)
当該有機化合物は前記したとおりである。
なお、分散媒に水のみを用いた場合、あるいは有機溶媒が少ない場合は、有機金属化合物の有機溶媒溶液として添加してもよい。
有機金属化合物の添加量は金属酸化物微粒子を固形分として100重量部に対し、Rn-MO(m-n)/2(但し、mは金属元素Mの価数であって3または4、n:0〜2の整数であってm−nが2または3)として1〜100重量部、さらには2〜80重量部の範囲にあることが好ましい。
有機金属化合物の使用量が少ないと、有機金属化合物の種類、金属酸化物微粒子の平均粒子径によっても異なるが、強く凝集した改質金属酸化物微粒子粉末が得られる場合があり、流動性が低く、有機溶媒、有機樹脂等への分散性が低く、分散した場合でも、均一に単分散した分散体が得られない場合がある。有機金属化合物の使用量が多すぎると、例えば未反応の有機金属化合物、有機金属化合物同士の反応物が増え、改質金属酸化物微粒子粉末の流動性、有機溶媒および/または有機樹脂への分散性がさらに向上する効果が得られない場合がある。
工程(c)
ついで、乾燥する。本発明では、有機金属化合物の加水分解触媒を加えることなく、また溶媒置換をすることなく、乾燥する。
乾燥は減圧下ないし流動条件下に、200℃以下で乾燥することが好ましい。
触媒を添加したり、溶媒置換をすると、有機金属化合物が加水分解して、粒子表面のOH基に対して、表面処理が行われるために、たとえば有機珪素化合物の場合、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークの半値幅が3〜15ppmの範囲よりもシャープなピークとなり、前記したように、分散体の安定性が低下したり、粉体の分散性が低くなることがある。乾燥は減圧下ないし流動条件下に乾燥することが好ましい。
本発明のように、触媒を添加せず、溶媒置換することもなく、減圧下ないし流動条件下に乾燥すると、表面処理の際に、有機金属化合物同士の重縮合が進み、また、粒子表面のOH基と親水性成分との相互作用が強くなる。
流動下で乾燥する方法としては、ロータリーエバポレーター等の回転乾燥機が用いられる。回転式乾燥機を用いると、改質金属酸化物微粒子が強く凝集することはなく、粒状に弱く凝集した改質金属酸化物微粒子粉末が得られるためか安息角が小さく流動性、分散性に優れた改質金属酸化物微粒子粉末を得ることができる。
減圧下で乾燥すると、より低温度で溶媒を除去でき、金属酸化物微粒子が強く凝集することなく金属酸化物微粒子表面OH基と有機金属化合物が結合し、凝集したとしても容易に単分散できる改質金属酸化物微粒子粉末を得ることができる。
乾燥後の改質金属酸化物微粒子粉末中の水分の含有量は、H2Oとして5重量%以下、さらには2重量%以下であることが好ましい。水分量が多いと有機金属化合物の含有量が少なくなる傾向があり、また改質金属酸化物微粒子同士の結合が強くなるたるため、流動性や分散性が低くなることがある。
ここで、減圧下とは、常圧(大気圧)より低ければよい。本発明では、概ね800hPa以下、さらには500hPa以下であることが好ましい。なお、このときも圧力は一定である必要はなく、徐々に圧力を下げることもできる。
乾燥温度は溶媒の沸点、乾燥方法等によっても異なるが、溶媒が揮散する温度であればよく、通常200℃以下であることが望ましい。より好ましくは−30〜150℃、さらには0〜120℃の範囲にあることが好ましい。
乾燥温度が高すぎると、得られる改質金属酸化物微粒子粉末の水分含有量は少なくなるものの改質金属酸化物微粒子同士が強く凝集するためか流動性、分散性が不充分となる場合がある。
なお、乾燥温度は一定である必要はなく、例えば、水および/または有機溶媒を概ね除去できるまでは低温度で乾燥し、その後温度を上記範囲の高温で乾燥することもできる。 こうして得られる改質金属酸化物微粒子粉末は、前記の通り、平均二次粒子径(DM2)は、5〜500nmの範囲にあり、平均一次粒子径(DM1)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10にある。また、前記金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)と前記改質金属酸化物微粒子の平均二次粒子径(DM2)との比(DM2)/(DM)が0.2〜5にある。
[改質金属酸化物微粒子分散体]
本発明に係る改質金属酸化物微粒子分散体は、前記改質金属酸化物微粒子粉末が有機溶媒および/または有機樹脂に分散してなる。
有機溶媒
有機溶媒としては、従来公知の有機溶媒を用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール(IPA)、ブタノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、イソプロピルグリコールなどのアルコール類;酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、酢酸ブチルなどのエステル類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステルなどのケトン類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、トルエン、シクロヘキサノン、イソホロン、N−メチルピロリドン等およびこれらの混合溶媒が挙げられる。
有機樹脂
有機樹脂としては、従来公知の有機樹脂を用いることができる。具体的には、塗料用樹脂等として公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、UV硬化性樹脂、電子線硬化樹脂等が挙げられる。このような樹脂として、たとえば、従来から用いられているポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーンゴムなどの熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ブチラール樹脂、反応性シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリレート樹脂などの熱硬化性樹脂、(メタ)アクリレート系樹脂などの紫外線硬化型樹脂などが挙げられる。
このとき、(メタ)アクリレート系樹脂としてはペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールジメタクリレート、ブトキシジエチレングリコールメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングルコールジグリシジルエーテルアクリレート、ポリエチレングルコールジグリシジルエーテルアクリレート、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリレート、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルアクリレート、2-エチルヘキシルグリシジルエーテルアクリレート、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルアクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAメタクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリレート、O-フタル酸ジグリシジルエーテルアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルアクリレート、p−t−ブチルフェニルグリシジルエーテルアクリレート、9.9-ビス4−2−アクリロイルオキシエトキシフェニルフレオレン、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリル酸付加物、O-フェニルフェノールグリシジルエーテルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、フェノールノボラック型エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート、カルボン酸無水物変成エポキシアクリレート等およびこれらの混合物が挙げられる。さらにはこれら樹脂の2種以上の共重合体や変性体であってもよい。
また、紫外線硬化型樹脂の場合、光重合開始剤が含まれていてもよく、熱硬化性樹脂の場合、硬化触媒が含まれていてもよい。
本発明に係る改質金属酸化物微粒子分散体(ゾル)は、前記した改質金属酸化物微粒子粉末を有機溶媒および/または有機樹脂に分散させることで調製される。
分散させる方法としては、特に制限はなく、有機溶媒および/または有機樹脂に混合して撹拌するか、撹拌しながら混合すればよい。また、分散媒の種類あるいは得られる分散体の濃度によっても異なるが、必要に応じて超音波を照射する等分散を促進する手段を講じることもできる。
本発明の改質金属酸化物微粒子粉末を前記有機溶媒に分散させる場合、改質金属酸化物微粒子の濃度が高くとも、容易に、均一に分散し、透明性、安定性に優れた改質金属酸化物微粒子の有機溶媒分散ゾルが得られる。また本発明の改質金属酸化物微粒子粉末を有機樹脂に分散させる場合も、機械的なエネルギーを強く加えることなく、改質金属酸化物微粒子の濃度が高くなる場合であっても容易に、均一に分散した有機溶媒のない改質金属酸化物微粒子の樹脂分散体が得られる。
有機溶媒を含まず、改質金属酸化物微粒子の樹脂分散体を用いて透明被膜を形成する場合、乾燥により溶媒除去することなく、加熱あるいは紫外線照射することによって硬化させた透明被膜を形成することができる。
本発明の改質金属酸化物微粒子粉末は改質金属酸化物微粒子間の強い凝集あるいは結合がなく、流動性、分散性に優れるためにメカノケミカルな手段を用いることなく、改質金属酸化物微粒子が均一に単分散した分散体を得ることができる。
このようにして得られる改質金属酸化物微粒子の有機溶媒および/または有機樹脂分散体中の改質金属酸化物微粒子の濃度は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択される。通常、固形分として1〜70重量%、さらには2〜60重量%の範囲にあることが好ましい。
改質金属酸化物微粒子の有機溶媒ないし有機樹脂分散体は、長期間静置しても改質金属酸化物微粒子が凝集するも沈降することもなく、透明性を有する安定なゾルである。
[実施例]
以下、実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
[実施例1]
改質シリカ微粒子(1)粉末の調製
シリカゾル(日揮触媒化成(株)製:SI−40、平均粒子径(DM)=26nm、SiO2濃度40.5重量%)をUF膜モジュール(旭化成ケミカルズ(株)製:SIP−2013)を用いて10倍量の水で置換した後に希釈して固形分濃度10重量%のシリカ微粒子(1)分散液10kgを調製した。このときの電気伝導度は0.15mS/cmであった。
400gをビーカーに採取し、メタノール400gを加え、固形分濃度5.0重量%のシリカ微粒子(1)水/メタノール分散液を調製した。工程(a)
この時、水/メタノール混合分散媒中のメタノールの割合は53重量%である。
ついで、シリカ微粒子(1)水/メタノール分散液に有機珪素化合物としてγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として25.3重量部となるように14.0gを添加し、5分間撹拌した。工程(b)
ついで、ロータリーエボパレーターにて、減圧度を圧力が50hPa以下になるまで徐々に下げながら、60℃で1.5時間乾燥して改質シリカ微粒子(1)粉末を調製した。工程(c)
得られた改質シリカ微粒子(1)粉末について平均二次粒子径(DM2)、安息角を測定し、結果を表1に示した。ここで、平均粒子径(DM2)は後述する改質シリカ微粒子(1)メタノール分散体で測定する平均粒子径である。なお、安息角は以下の方法によって測定した。
安息角
ガラス製透明サンプル瓶(円筒状、内容積100cc)に改質ジルコニア微粒子(1)粉末約30ccを充填し、水平板面上を低速で約10回転させた後、粉末の上面の角度を分度器で測定し、結果を表1に示す。
29 Si MAS NMRスペクトル
また、改質シリカ微粒子(1)粉末について29Si MAS NMRスペクトルを核磁気共鳴装置(Agilent technologies社製:VNMRS-600)を用いて測定した。標準物質にはポリジメチルシラン(-34.44ppm)を使用し、シングルパルス法で、遅延時間15秒、MAS速度6kHzの条件で測定した。装置付属のカーブフィッティングプログラムにより解析した主ピークのケミカルシフト値および半値幅を表に示す。
改質シリカ微粒子(1)有機溶媒分散体の調製
改質シリカ微粒子(1)粉末5gをメタノールおよびメチルイソブチルケトンに混合し、充分撹拌して固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(1)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(1)メチルイソブチルケトン分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(1)メタノール分散体中の微粒子の平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。 また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(1)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(1)メチルイソブチルケトン分散体について、以下の方法で分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
分散性
ガラス製透明サンプル瓶に分散体を充填し、透明性を観察し、以下の基準で評価した。
透明な分散体である。 : ◎
透明性の高い分散体である。 : ○
半透明性の分散体である。 : △
白濁した分散体である。 : ×
安定性
ガラス製透明サンプル瓶に分散体を充填し、30℃で10日間静置した後、透明性を観察し、以下の基準で評価した。
透明な分散体である。 : ◎
透明性の高い分散体である。 : ○
半透明性の分散体である。 : △
白濁あるいは沈降粒子が認められる分散体である。 : ×
改質シリカ微粒子(1)有機樹脂分散体の調製
改質シリカ微粒子(1)粉末3gを、ライトアクリレートDPE-6A(以後単にDPE−6A)(共栄社化学(株)製ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、UV硬化型アクリル樹脂(多価アクリルモノマー)に混合し、充分撹拌して固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(1)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(1)有機樹脂分散体について、以下の方法で分散性を評価し、結果を表1に示す。
分散性
ガラス製透明サンプル瓶に分散体に充填し、透明性を観察し、以下の基準で評価した。
透明な分散体である。 : ◎
透明性の高い分散体である。 : ○
半透明性の分散体である。 : △
白濁した分散体である。 : ×
[実施例2]
改質シリカ微粒子(2)粉末の調製
実施例1において、40℃で2.5時間乾燥した以外は同様にして改質シリカ微粒子(2)粉末を調製した。工程(c)
得られた改質シリカ微粒子(2)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(2)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(2)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(2)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(2)MIBK分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(2)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(2)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(2)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(2)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(2)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(2)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(2)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[実施例3]
改質シリカ微粒子(3)粉末の調製
実施例1において、80℃で1時間乾燥した以外は同様にして改質シリカ微粒子(2)粉末を調製した。工程(c)
得られた改質シリカ微粒子(3)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(3)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(3)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(3)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(3)MIBK分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(3)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(3)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(3)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(3)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(3)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(3)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(3)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1
に示す。
[実施例4]
改質シリカ微粒子(4)粉末の調製
シリカゾル(日揮触媒化成(株)製:SI−350、平均粒子径=11nm、SiO2濃度重量20.4%)をUF膜モジュール(旭化成ケミカルズ(株)製:SIP−2013)を用いて10倍量の水で置換した後に希釈して固形分濃度10重量%のシリカ微粒子(1)分散液10kgを調製した。このときの電気伝導度は0.36mS/cmであった。
これを400gビーカーに採取し、メタノール400gを加え、固形分濃度5.0重量%のシリカ微粒子(4)水/メタノール分散液を調製した。工程(a)
ついで、工程(b)において、有機珪素化合物としてγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として72.2重量部となるように40gを添加した以外は実施例1と同様にして改質シリカ微粒子(4)粉末を調製した。工程(b)、工程(c)
得られた改質シリカ微粒子(4)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(4)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(4)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(4)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(4)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(4)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(4)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(4)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(4)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(4)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(4)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[実施例5]
改質シリカ微粒子(5)粉末の調製
シリカゾル(日揮触媒化成(株)製:SI−80P、平均粒子径=96nm、SiO2濃度20.4重量%)をUF膜モジュール(旭化成ケミカルズ(株)製:SIP−2013)を用いて10倍量の水で置換した後に希釈して固形分濃度10重量%のシリカ微粒子(1)分散液10kgを調製した。このときの電気伝導度は0.09mS/cmであった。
400gをビーカーに採取した。ついで、メタノール400gを加え、固形分濃度5.0重量%のシリカ微粒子(5)水/メタノール分散液を調製した。工程(a)
ついで、工程(b)において、有機珪素化合物としてγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として7.2重量部となるように4.0gを添加した以外は実施例1と同様にして改質シリカ微粒子(5)粉末を調製した。工程(b)、工程(c)
得られた改質シリカ微粒子(5)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(5)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(5)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(5)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(5)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(5)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(5)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(5)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(5)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(5)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(5)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[実施例6]
改質シリカ微粒子(6)粉末の調製
実施例1の工程(b)において、γ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として5.5重量部となるように3.2gを添加した以外は同様にして改質シリカ微粒子(6)粉末を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(6)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(6)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(6)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(6)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(6)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(6)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(6)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(6)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(6)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(6)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(6)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1
に示す。
[実施例7]
改質シリカ微粒子(7)粉末の調製
実施例1の工程(b)において、γ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として108.3重量部となるように60.0gを添加した以外は同様にして改質シリカ微粒子(7)粉末を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(7)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(7)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(7)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(7)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(7)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(7メタノール分散体および改質シリカ微粒子(7)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(7)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(7)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(7)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(7)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[実施例8]
改質シリカ微粒子(8)粉末の調製
実施例1の工程(b)で、有機ジルコニウム化合物としてジルコニウムジメタクリレートジブトキサイド、25%トルエン/n−ブタノール溶液(アヅマックス(株)製)をシリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機ジルコニウム化合物がR1-ZrO3/2として25.3重量部となるように59.4gを添加し、5分間撹拌した以外は同様にして改質シリカ微粒子(8)粉末を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(8)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。
改質シリカ微粒子(8)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(8)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(8)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(8)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(8)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(8)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(8)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(8)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(8)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(8)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1
に示す。
[実施例9]
改質酸化チタン微粒子(9)粉末の調製
四塩化チタン(大阪チタニウムテクノロジーズ(株)製)をTiO2換算基準で7.75重量%含む四塩化チタン水溶液7.63kgと、アンモニアを15重量%含むアンモニア水(宇部興産(株)製)2.96kgとを混合し、pH9.5の白色スラリー液を調製した。次いで、このスラリーを濾過した後、イオン交換水で洗浄して、固形分含有量が10重量%の含水チタン酸ケーキ6.22kgを得た。
次に、このケーキに、過酸化水素を35重量%含む過酸化水素水(三菱瓦斯化学(株)製)7.11kgとイオン交換水20.00kgとを加えた後、80℃の温度で1時間、撹拌下で加熱し、さらにイオン交換水28.89kgを加えて、過酸化チタン酸をTiO2換算基準で1重量%含む過酸化チタン酸水溶液を62.22kg得た。この過酸化チタン酸水溶液は、透明な黄褐色でpHは8.5であった。
次いで、前記過酸化チタン酸水溶液62.22kgに陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製)3.00kgを混合して、これに、スズ酸カリウム(昭和化工(株)製)をSnO2換算基準で1重量%含むスズ酸カリウム水溶液7.78kgを撹拌下で徐々に添加した。
次に、カリウムイオンなどを取り込んだ陽イオン交換樹脂を分離した後、オートクレーブ(耐圧硝子工業(株)製、120L)中で165℃の温度で18時間、加熱した。
次に、得られた混合水溶液を室温まで冷却した後、限外濾過膜装置(旭化成(株)製:ACV−3010)で濃縮したのち、水で10倍置換を行い、固形分濃度が10.0重量%の酸化チタン系微粒子(9)分散液(平均粒子径(DM)=23nm)7kgを得た。
これを400gビーカーに採取し、メタノール400gを加え、固形分濃度5.0重量%の酸化チタン微粒子(9)水/メタノール分散液を調製した。工程(a)
この時、水/メタノール混合分散媒中のメタノールの割合は53重量%である。
ついで、酸化チタン微粒子(1)水/メタノール分散液に有機チタニウム化合物としてトリメトキシ(1,2,3,4,5-ペンタメチル-2,4-シクロペンタジエニル)チタニウム(和光純薬工業(株)製)を酸化チタン微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機チタニウム化合物がR1-TiO3/2として25.3重量部となるように13.5gを添加し、5分間撹拌した。工程(b)
ついで、ロータリーエボパレーターにて、減圧度を圧力が50hPa以下になるまで徐々に下げながら、60℃で1.5時間乾燥して改質酸化チタン微粒子(9)粉末を調製した。工程(c)
得られた改質酸化チタン微粒子(9)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。
改質酸化チタン微粒子(9)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質酸化チタン微粒子(9)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(9)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(9)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(9)メタノール分散体および改質酸化チタン微粒子(9)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質酸化チタン微粒子(9)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質酸化チタン微粒子(9)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(9)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(9)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[実施例10]
改質酸化チタン微粒子(10)粉末の調製
実施例9の工程(b)において有機チタニウム化合物13.5gの代わりにγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)14.0gを、酸化チタン微粒子分散液中の固形分100重量部に対して、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として25.3重量部となるように、添加した以外は同様にして改質酸化チタン微粒子(10)粉末を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(10)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質酸化チタン微粒子(10)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質酸化チタン微粒子(10)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(10)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(10)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(10)メタノール分散体および改質酸化チタン微粒子(10)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質酸化チタン微粒子(10)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質酸化チタン微粒子(10)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(10)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(10)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[実施例11]
改質五酸化アンチモン微粒子(11)粉末の調製
純水800gに苛性カリ(旭硝子(株)製:純度85%)25gを溶解した溶液中に三酸化アンチモン(日本精鉱(株)製;PATOX-K 純度98.5%)50gを懸濁した。この懸濁液を95℃に加熱し、次いで、過酸化水素水(林純薬(株)製:特級、濃度35重量%)15gを純水50gで希釈した水溶液を9時間で添加し、三酸化アンチモンを溶解し、その後、11時間熟成した。ついで、冷却後、得られた溶液から800gをとり、この溶液を純水4800gで希釈した後、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:pk−216)でPHが3.5になるまで処理して脱イオンを行った。脱イオンして得られた溶液を温度70℃で10時間熟成した後、限外膜で濃縮して固形分濃度14%の五酸化アンチモンからなる無機酸化物系導電性粒子分散液を調製した。この無機酸化物系導電性粒子(1)分散液のpHは4.0であった。無機酸化物系導電性粒子の平均粒子径(DM)は24nmであった。
これを固形分濃度10.0%に再度希釈して400g採取し、メタノール400gを加え、固形分濃度5.0重量%の五酸化アンチモン微粒子(11)水/メタノール分散液を調製した。工程(a)
この時、水/メタノール混合分散媒中のメタノールの割合は53重量%である。
ついで、五酸化アンチモン微粒子(11)水/メタノール分散液に有機珪素化合物としてγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、五酸化アンチモン微粒子100重量部に対し、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として8.7重量部となるように4.8gを添加し、5分間撹拌した。工程(b)
ついで、ロータリーエボパレーターにて、減圧度を圧力が50hPa以下になるまで徐々に下げながら、60℃で1.5時間乾燥して改質五酸化アンチモン微粒子(11)粉末を調製した。工程(c)
得られた五酸化アンチモン微粒子(11)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質アンチモン微粒子(11)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質五酸化アンチモン微粒子(11)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質五酸化アンチモン微粒子(11)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質五酸化アンチモン微粒子(11)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質五酸化アンチモン微粒子(11)メタノール分散体および改質五酸化アンチモン微粒子(11)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質五酸化アンチモン微粒子(11)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質五酸化アンチモン微粒子(11)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質五酸化アンチモン微粒子(11)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質五酸化アンチモン微粒子(11)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例1]
改質シリカ微粒子(R1)粉末の調製
実施例1と同様にして、シリカ微粒子(1)水/メタノール分散液に有機珪素化合物としてγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対し、有機珪素化合物がR1-SiO3/2として25.3重量部となるように11.2gを添加し、5分間撹拌した。工程(a)
ついで、限外濾過膜にてメタノールに溶媒置換し、ついで、箱形乾燥機にて、60℃で12時間乾燥して改質シリカ微粒子(R1)粉末を調製した。
なお、限外濾過した際の濾液にアンモニア水を添加したところ、白濁を生じ、有機珪素化合物が逃散していることが認められた。
得られた改質シリカ微粒子(R1)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(R1)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R1)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R1)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R1)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R1)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(R1)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(R1)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R1)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R1)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R1)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例2]
改質シリカ微粒子(R2)粉末の調製
比較例1において、箱形乾燥機にて、40℃で24時間乾燥した以外は同様にして改質シリカ微粒子(R2)粉末を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R2)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(R2)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R2)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R2)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R2)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R2)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(R2)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(R2)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R2)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R2)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R2)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例3]
改質シリカ微粒子(R3)粉末の調製
比較例1において、箱形乾燥機にて、80℃で5時間乾燥した以外は同様にして改質シリカ微粒子(R3)粉末を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R3)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(R3)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R3)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R3)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R3)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R3)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(R3)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(R3)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R3)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R3)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R3)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例4]
改質シリカ微粒子(R4)粉末の調製
実施例8の工程(c)で、箱形乾燥機にて、60℃で24時間乾燥した以外は同様にして改質シリカ微粒子(R4)粉末を調製した。なお、限外濾過した際の濾液にアンモニア水を添加したところ、白濁を生じ、有機ジルコニウム化合物が逃散していることが認められた。
得られた改質シリカ微粒子(R4)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。
改質シリカ微粒子(R4)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R4)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R4)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R4)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R4)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(R4)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(R4)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R4)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R4)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R4)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例5]
改質シリカ微粒子(R5)粉末の調製
実施例1と同様にして、シリカ微粒子(1)水/メタノール分散液に有機珪素化合物としてγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)を、シリカ微粒子分散液中の固形分100重量部に対して有機珪素化合物がR1-SiO3/2として25.3重量部となるように11.2gを添加し、ついで、撹拌しながら分散液の温度を60℃に昇温した後、濃度5重量%のアンモニア水1.6gを1分間で添加して有機珪素化合物の加水分解を行った。
ついで、限外濾過膜にてメタノールに溶媒置換し、ついで、箱形乾燥機にて、60℃で24時間乾燥して改質シリカ微粒子(R5)粉末を調製した。なお、限外濾過した際の濾液にアンモニア水を添加したところ、白濁は認められなかった。
得られた改質シリカ微粒子(R5)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。また、1H−NMRのスペクトルを図4に示す。
改質シリカ微粒子(R5)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R5)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R5)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R5)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R5)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(R5)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質シリカ微粒子(R5)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R5)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R5)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R5)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例6]
改質シリカ微粒子(R6)粉末の調製
比較例5において、限外濾過膜にてメタノールに溶媒置換した後、箱形乾燥機に代えてロータリーエボパレーターにて、60℃で1.5時間、圧力を50hPaに維持しながら乾燥した以外は同様にして改質シリカ微粒子(R6)粉末を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R6)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。
改質シリカ微粒子(R6)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R6)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R6)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R6)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表1に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R6)メタノール分散体および改質シリカ微粒子(R6)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表1に示す。
改質ジルコニア微粒子(R6)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質シリカ微粒子(R6)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質シリカ微粒子(R6)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質シリカ微粒子(R6)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表1に示す。
[比較例7]
改質酸化チタン微粒子(R7)粉末の調製
実施例10と同様にして得た酸化チタン微粒子(1)水/メタノール分散液に、酸化チタン分散液の固形分100重量部に対して、γ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)がR1-SiO3/2として25.3重量部となるように11.2gを添加し、ついで、撹拌しながら分散液の温度を60℃に昇温した後、濃度5重量%のアンモニア水1.6gを1分間で添加して有機珪素化合物の加水分解を行った。
ついで、限外濾過膜にてメタノールに溶媒置換し、ついで、箱形乾燥機にて、60℃で24時間乾燥して改質酸化チタン微粒子(R7)粉末を調製した。なお、限外濾過した際の濾液にアンモニア水を添加したところ、白濁は認められなかった。
得られた改質酸化チタン微粒子(R7)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。また、1H−NMRのスペクトルを図4に示す。
得られた改質酸化チタン微粒子(R7)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表に示した。
改質酸化チタン微粒子(R7)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質酸化チタン微粒子(R7)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(R7)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(R7)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(R7)メタノール分散体および改質酸化チタン微粒子(R7)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表に示す。
改質酸化チタン微粒子(R7)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質酸化チタン微粒子(R7)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質酸化チタン微粒子(R7)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質酸化チタン微粒子(R7)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表に示す。
[比較例8] 改質五酸化アンチモン微粒子(R8)粉末の調製
実施例11と同様にして得た五酸化アンチモン微粒子(1)水/メタノール分散液に、五酸化アンチモン分散液中の固形分100重量部に対してγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-503)がR1-SiO3/2として8.7重量部となるように4.0gを添加し、ついで、撹拌しながら分散液の温度を60℃に昇温した後、濃度5重量%のアンモニア水1.6gを1分間で添加して有機珪素化合物の加水分解を行った。
ついで、限外濾過膜にてメタノールに溶媒置換し、ついで、箱形乾燥機にて、60℃で24時間乾燥して改質五酸化アンチモン微粒子(R8)粉末を調製した。なお、限外濾過した際の濾液にアンモニア水を添加したところ、白濁は認められなかった。
得られた改質五酸化アンチモン微粒子(R8)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表1に示した。また、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークのケミカルシフト値、半値幅を表に示した。また、1H−NMRのスペクトルを図4に示す。
得られた改質五酸化アンチモン微粒子(R8)粉末について、平均粒子径、安息角を測定し、結果を表に示した。
改質五酸化アンチモン微粒子(R8)有機溶媒分散体の調製
実施例1において、改質五酸化アンチモン微粒子(R8)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質五酸化アンチモン微粒子(R8)有機溶媒分散体を調製した。
得られた改質五酸化アンチモン微粒子(R8)メタノール分散体について平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
また、固形分濃度30重量%の改質五酸化アンチモン微粒子(R8)メタノール分散体および改質五酸化アンチモン微粒子(R8)メチルイソブチルケトン分散体について分散性および安定性を評価し、結果を表に示す。
改質五酸化アンチモン微粒子(R8)有機樹脂分散体の調製
実施例1において、改質五酸化アンチモン微粒子(R8)粉末を用いた以外は同様にして固形分濃度30重量%の改質五酸化アンチモン微粒子(R8)有機樹脂分散体を調製した。
得られた改質五酸化アンチモン微粒子(R8)有機樹脂分散体について分散性を評価し、結果を表に示す。
Figure 2014196216
Figure 2014196216
Figure 2014196216

Claims (13)

  1. 有機金属化合物で表面処理された金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の粉末であって、平均二次粒子径(DM2)(レーザー法)が5〜500nmの範囲にあり、平均一次粒子径(DM1)(TEM法)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10の範囲にあることを特徴とする改質金属酸化物微粒子粉末。
  2. 前記有機金属化合物が下記式(1)で表される化合物であり、有機金属化合物の表面処理量が金属酸化物微粒子を固形分として100重量部に対し、Rn-MO(m-n)/2として1〜300重量部の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の改質金属酸化物微粒子粉末。
    n-MXm-n ・・・・・・・(1)
    (但し、式中、Mは金属元素、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲンまたは水素であり、mは元素Mの価数であって3または4であり、nは0〜2の整数であってm−nが2または3)
  3. 前記金属元素MがSi、Ti、Zr、Alから選ばれる少なくとも1種の金属元素であることを特徴とする請求項2に記載の改質金属酸化物微粒子粉末。
  4. 前記金属酸化物微粒子がSiO2、Al23、TiO2、これらの複合酸化物、およびこれらとZrO2との複合酸化物、Sb25、ZnO2、SnO2、In23、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、Fドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫(PTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)からなる金属酸化物微粒子およびこれらの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の改質金属酸化物微粒子粉末。
  5. 前記有機金属化合物の金属MがSiであり、29Si MAS NMRスペクトルの主ピークの半値幅が3〜15ppmの範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の改質金属酸化物微粒子粉末。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の改質金属酸化物微粒子粉末が有機溶媒および/または有機樹脂に分散してなることを特徴とする改質金属酸化物微粒子分散体。
  7. 前記改質金属酸化物微粒子の濃度が固形分として1〜70重量%の範囲にあることを特徴とする請求項6に記載の改質金属酸化物微粒子分散体。
  8. (a)金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の水および/または有機溶媒分散液を調製したのち、
    (b)前記分散液に、下記式(1)で表される有機金属化合物を添加し、
    (c)有機金属化合物の加水分解触媒を加えることなく、かつ溶媒置換をすることなく乾燥することを特徴とする、
    有機金属化合物で表面処理された金属酸化物微粒子(但し、ジルコニア微粒子を除く)の粉末であって、平均二次粒子径(DM2)(レーザー法)が5〜500nmの範囲にあり、平均一次粒子径(DM1)(TEM法)が5〜500nmの範囲にあり、平均二次粒子径(DM2)と平均一次粒子径(DM1)との比(DM2)/(DM1)が1〜10の範囲にある改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
    n-MXm-n ・・・・・・・(1)
    (但し、式中、Mは金属元素、Rは炭素数1〜20の非置換または置換炭化水素基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。X:炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン、水素、m:元素Mの価数であって3または4、n:0〜2の整数であってm−nが2または3)
  9. 前記金属元素MがSi、Ti、Zr、Alから選ばれる少なくとも1種の金属元素であることを特徴とする請求項8に記載の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
  10. 改質前の金属酸化物微粒子の平均粒子径(DM)が5〜400nmの範囲にあり、改質後の粉末の前記平均二次粒子径(DM2)との比(DM2)/(DM)が0.2〜5であることを特徴とする請求項8または9に記載の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
    (なお、平均粒子径(DM)は、分散媒として水を使用し、固形分濃度10重量%に調整したものを超音波分散し、動的光散乱法で測定する)
  11. 乾燥温度が200℃以下であることを特徴とする請求項8に記載の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
  12. 乾燥を流動下で行うことを特徴とする請求項8に記載の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
  13. 乾燥を減圧下で行うことを特徴とする請求項8に記載の改質金属酸化物微粒子粉末の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017001900A (ja) * 2015-06-05 2017-01-05 信越化学工業株式会社 ナノ粒子、ナノ粒子の製造方法、付加硬化型シリコーン樹脂組成物、及び半導体装置
CN107272333A (zh) * 2016-03-31 2017-10-20 日挥触媒化成株式会社 表面处理金属氧化物溶胶
JP2021102709A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 旭化成株式会社 非水系二次電池用重合体組成物、非水系二次電池及び非水系二次電池用重合体組成物の製造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02307806A (ja) * 1989-02-10 1990-12-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 表面改質された金属酸化物超微粒子の製造法
JPH0798655B2 (ja) * 1988-09-13 1995-10-25 信越化学工業株式会社 表面修飾シリカの製造方法
JP2003095655A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 表面被覆金属酸化物微粉末およびそれを含有する化粧料
WO2011090084A1 (ja) * 2010-01-19 2011-07-28 日産化学工業株式会社 シラン表面処理金属酸化物微粒子およびその製造方法
WO2012078645A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Dow Corning Toray Co., Ltd. Methods of modifying metal-oxide nanoparticles
JP2012214339A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Dainippon Printing Co Ltd 無機ナノ粒子分散液
WO2013031799A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 住友大阪セメント株式会社 無機酸化物透明分散液と透明複合体形成用樹脂組成物及び透明複合体並びに光学部材
JP2013082609A (ja) * 2011-09-30 2013-05-09 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd 改質ジルコニア微粒子粉末、改質ジルコニア微粒子分散ゾルおよびその製造方法
JP2013097304A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Nippon Shokubai Co Ltd 表面処理酸化チタン

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0798655B2 (ja) * 1988-09-13 1995-10-25 信越化学工業株式会社 表面修飾シリカの製造方法
JPH02307806A (ja) * 1989-02-10 1990-12-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 表面改質された金属酸化物超微粒子の製造法
JP2003095655A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 表面被覆金属酸化物微粉末およびそれを含有する化粧料
WO2011090084A1 (ja) * 2010-01-19 2011-07-28 日産化学工業株式会社 シラン表面処理金属酸化物微粒子およびその製造方法
US20120316266A1 (en) * 2010-01-19 2012-12-13 Nissan Chemical Industries, Ltd. Silane surface-treated metal oxide fine particles and production method for same
WO2012078645A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Dow Corning Toray Co., Ltd. Methods of modifying metal-oxide nanoparticles
JP2012214339A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Dainippon Printing Co Ltd 無機ナノ粒子分散液
WO2013031799A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 住友大阪セメント株式会社 無機酸化物透明分散液と透明複合体形成用樹脂組成物及び透明複合体並びに光学部材
JP2013082609A (ja) * 2011-09-30 2013-05-09 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd 改質ジルコニア微粒子粉末、改質ジルコニア微粒子分散ゾルおよびその製造方法
JP2013097304A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Nippon Shokubai Co Ltd 表面処理酸化チタン

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN, K. ET AL: "Chemical Modification of Silica: Method, Mechanism, and Application", PROGRESS IN CHEMISTRY, vol. 25, no. 1, JPN6017007191, January 2013 (2013-01-01), CN, pages 95 - 104, ISSN: 0003511851 *
薛献宇,外: "多核種・多次元固体NMR分光法の魅力", 地球化学, vol. 42, no. 4, JPN6017007178, 29 December 2008 (2008-12-29), pages 133 - 155, ISSN: 0003511850 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017001900A (ja) * 2015-06-05 2017-01-05 信越化学工業株式会社 ナノ粒子、ナノ粒子の製造方法、付加硬化型シリコーン樹脂組成物、及び半導体装置
CN107272333A (zh) * 2016-03-31 2017-10-20 日挥触媒化成株式会社 表面处理金属氧化物溶胶
TWI720136B (zh) * 2016-03-31 2021-03-01 日商日揮觸媒化成股份有限公司 表面處理金屬氧化物溶膠
CN107272333B (zh) * 2016-03-31 2022-08-09 日挥触媒化成株式会社 表面处理金属氧化物溶胶
JP2021102709A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 旭化成株式会社 非水系二次電池用重合体組成物、非水系二次電池及び非水系二次電池用重合体組成物の製造方法

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