JP2015117301A - 黒色チタンコアシェル粒子及びその製造方法並びに黒色チタンコアシェル粒子を用いた電気泳動素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】黒色チタン粒子をシリカ膜により被覆して形成された黒色チタンコアシェル粒子13は、等電点が2.0〜3.7であり、CIE 1976 L*a*b*色空間(測定用光源C:色温度6774K)における明度指数L*値が14以下であり、5MPaの圧力で固めた圧粉体の状態での体積抵抗率が1.5×105Ω・cm以上である。
【選択図】図1
Description
L*=116(Y/Y0 )1/3 −16 ……(1)
a*=500[(X/X0 )1/3 −(Y/Y0 )1/3] ……(2)
b*=200[(Y/Y0 )1/3 −(Z/Z0 )1/3] ……(3)
但し、X/X0,Y/Y0,Z/Z0>0.008856であり、X,Y,Zは物体色の三刺激値である。また、X0,Y0,Z0は物体色を照明する光源の三刺激値であり、Y0=100に基準化されている。また黒色チタンコアシェル粒子の明度指数L*値は、例えば日本電色工業社製の分光色差計(型式:SE2000)を用いて求める。ここで、黒色チタンコアシェル粒子の明度指数L*値を14以下に限定したのは、14を超えると黒色度が不足して黒色顔料として所定の色調が得られないからである。
(1)黒色チタンコアシェル粒子は一次粒子とこの一次粒子が凝集した二次粒子を含み、分析方法や粉砕方法によって平均粒径が大きく異なってしまい安定しないこと。
(2)粒子の平均粒径はBET比表面積と相関関係があり、黒色チタンコアシェル粒子のような一次粒子及び二次粒子を含む粒子は、平均粒径ではなく、比較的測定の容易なBET比表面積で規定することが多いこと。
(3)黒色チタンコアシェル粒子に含まれる黒色チタン粒子の一次粒径は、電子顕微鏡で測定でき、これにより本発明の黒色チタン粒子を含むか否かを特定できること。
先ず白色チタン粒子(TiO2)をアンモニアガス(還元ガス)により還元して黒色チタン粒子を得た。この黒色チタン粒子は、化学式:TiNXOY(但し、X=0.4,Y=0.8)で表される。この黒色チタン粒子0.1モルに対して水を15モル添加して、黒色チタン粒子を水に分散させ、ビーズミルにより湿式粉砕して、平均一次粒径62nmの黒色チタン粒子の分散液を得た。次いで上記黒色チタン粒子の分散液に、濃度調整のためのアルコールとしてエタノールを12.4モル添加した後、シリカ膜を形成するためのシリカ源としてオルトけい酸テトラエチル(TEOS)を2.0×10-2モル添加した。次にオルトけい酸テトラエチル(TEOS)が添加された黒色チタン粒子の分散液にアルカリ源(反応開始剤)として水酸化ナトリウムを9.0×10-3モル添加して分散液での反応を開始した。更にこの分散液を洗浄し乾燥した後に焼成することにより、黒色チタンコアシェル粒子を得た。但し、上記分散液の洗浄は、この分散液から不純物を除去するために、分散液を遠心分離器にかけた後に、分散液をイオン交換樹脂製のフィルタに通すことにより行った。また上記焼成は、窒素ガス雰囲気中で350℃に5時間保持する処理であった。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例1とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を3.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例2とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例1とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を1.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例2とした。
シリカのみからなる平均一次粒径20nmのシリカ粒子を比較例3とした。
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2の黒色チタンコアシェル粒子と、比較例3のシリカ粒子とを水に分散させて、この分散液のpHを変化させたときのゼータ電位の変化をそれぞれ測定した。その結果を図3に示す。
先ず白色チタン粒子(TiO2)をアンモニアガス(還元ガス)により還元して黒色チタン粒子を得た。この黒色チタン粒子は、化学式:TiNXOY(但し、X=0.5,Y=0.7)で表される。この黒色チタン粒子0.1モルに対して水を15モル添加して、黒色チタン粒子を水に分散させ、ビーズミルにより湿式粉砕して、平均一次粒径70nmの黒色チタン粒子の分散液を得た。次いで上記黒色チタン粒子の分散液に、濃度調整のためのアルコールとしてエタノールを12.4モル添加した後、シリカ膜を形成するためのシリカ源としてオルトけい酸テトラエチル(TEOS)を2.0×10-2モル添加した。次にオルトけい酸テトラエチル(TEOS)が添加された黒色チタン粒子の分散液にアルカリ源(反応開始剤)として水酸化ナトリウムを1.2×10-3モル添加して分散液での反応を開始した。更にこの分散液を洗浄し乾燥した後に焼成することにより、黒色チタンコアシェル粒子を得た。なお、上記分散液の洗浄は、この分散液から不純物を除去するために、分散液を遠心分離器にかけた後に、分散液をイオン交換樹脂製のフィルタに通すことにより行った。また上記焼成は、窒素ガス雰囲気中で350℃に5時間保持する処理であった。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例3とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を3.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例4とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を4.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例5とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を6.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例6とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を9.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例7とした。
黒色チタン粒子の平均一次粒径を15nmとし、オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を6.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例8とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を3.0×10-2モルとし、アルカリ源(反応開始剤)としての水酸化ナトリウムをアンモニア水に替えたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例9とした。
黒色チタン粒子の平均一次粒径を100nmとし、オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を3.0×10-2モルとし、アルカリ源(反応開始剤)としての水酸化ナトリウムをアンモニア水に替えたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例10とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を3.0×10-2モルとし、アルカリ源(反応開始剤)としての水酸化ナトリウムを水酸化カリウムに替えたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例11とした。
黒色チタン粒子の平均一次粒径を60nmとし、オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を1.5×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例12とした。
アルカリ源(反応開始剤)として水酸化ナトリム0.6×10-3モルと濃度25%のアンモニア水1.0×10-3モルとをそれぞれ添加したこと以外は、実施例2と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例13とした。
シリカ源としてオルトけい酸テトラエチル(TEOS)の代わりにオルトけい酸テトラメチルを添加したこと以外は、実施例2と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を実施例14とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)を添加しなかったこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例4とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を1.0×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例5とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を1.0×10-2モルとし、アルカリ源(反応開始剤)としての水酸化ナトリウムを添加しなかったこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例6とした。
オルトけい酸テトラエチル(TEOS)の添加量を10×10-2モルとしたこと以外は、実施例3と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例7とした。
実施例3において白色チタン粒子(TiO2)をアンモニアガスにより還元して黒色チタン粒子を作製するときの反応時間を実施例3の半分とすることにより、白色チタン粒子(TiO2)の還元率の低い黒色チタン粒子を作製したこと以外は、実施例6と同様にして黒色チタンコアシェル粒子を得た。この黒色チタンコアシェル粒子を比較例8とした。ここで、実施例3の黒色チタンコアシェル粒子の還元率を100%としたとき、比較例8の黒色チタンコアシェル粒子の還元率は50%であった。
実施例1〜14、比較例2及び比較例5〜7の黒色チタンコアシェル粒子と、比較例1及び4の黒色チタン粒子について、シリカ膜の厚さ、体積抵抗率、L*値、比表面積及び等電点をそれぞれ測定するとともに、実施例1〜14、比較例2及び比較例5〜7の黒色チタンコアシェル粒子と、比較例1及び4の黒色チタン粒子とを黒色顔料として用いた電子ペーパーの電気泳動素子の応答特性をそれぞれ測定した。
13 黒色チタンコアシェル粒子(黒色顔料)
Claims (7)
- 黒色チタン粒子をシリカ膜により被覆して形成された黒色チタンコアシェル粒子であって、
等電点が2.0〜3.7であり、
CIE 1976 L*a*b*色空間(測定用光源C:色温度6774K)における明度指数L*値が14以下であり、
5MPaの圧力で固めた圧粉体の状態での体積抵抗率が1.5×105Ω・cm以上である
ことを特徴とする黒色チタンコアシェル粒子。 - BET比表面積が20m2/g以上である請求項1記載の黒色チタンコアシェル粒子。
- コアとなる黒色チタン粒子の平均一次粒径が15nm〜100nmである請求項1記載の黒色チタンコアシェル粒子。
- 白色チタン粒子を還元ガスにより還元して黒色チタン粒子を得る工程と、
前記黒色チタン粒子を湿式粉砕して黒色チタン粒子の分散液を得る工程と、
前記黒色チタン粒子の分散液にシリカ膜を形成するためのシリカ源を添加する工程と、
前記シリカ源が添加された黒色チタン粒子の分散液にアルカリ源を添加して前記分散液での反応を開始する工程と、
前記分散液を洗浄し乾燥した後に焼成することによりシリカ膜で被覆された黒色チタン粒子である黒色チタンコアシェル粒子を得る工程と
を含む黒色チタンコアシェル粒子の製造方法。 - 前記シリカ源が、オルトけい酸テトラエチル、オルトけい酸テトラメチル、プロピルシリケート及びブチルシリケートからなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物である請求項4記載の黒色チタンコアシェル粒子の製造方法。
- 前記アルカリ源が、NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、NH4OH、(NH4)2CO3及びNH4HCO3からなる群より選ばれた1種又は2種以上のアルカリ触媒である請求項4記載の黒色チタンコアシェル粒子の製造方法。
- 請求項1ないし3いずれか1項に記載の黒色チタンコアシェル粒子を黒色顔料として用いた電気泳動素子。
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