JP2019038738A - 酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液 - Google Patents
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Abstract
Description
酸化ジルコニウム粒子は、一般に、水性溶媒には概ね、良好な分散性を有するが、有機溶媒に対しては、分散性は低い。
しかしながら、シランカップリング剤による表面改質処理をした酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液を、樹脂と複合した場合、シランカップリング剤自体の屈折率が一般的な樹脂に比べて低いため、酸化ジルコニウム粒子が本来持つ屈折率を下げてしまい、期待される屈折率に及ばず、光学材料用途として不十分な場合があった。
一方、リン酸エステルは一般的な樹脂に比べて屈折率が同等以上であることが知られているが、リン酸エステルの中でも、用いる有機溶媒との組み合わせによっては、有機溶媒とのなじみが悪く、酸化ジルコニウム粒子の凝集が起こり、所望の透明性や分散性が得られないことや、安定性が悪くなってしまうことがあった。
したがって、高い屈折率を保ち、安定性と透明性に優れる酸化ジルコニウム粒子の透明分散液が求められていた。
なお、酸化ジルコニウム粒子は、以下において、特に断りのない限りは、安定化酸化ジルコニウムを含むものとする。
なお、上記平均一次粒子径は、TEM(透過型電子顕微鏡)にてランダムに選択した200個の粒子の粒子径を測定し、その一次粒子径の平均を算出するという方法によって測定したものである。
MIBK:メチルイソブチルケトン
IPA:イソプロピルアルコール
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
DMIB:N,N,2−トリメチルプロピオンアミド
n−BuOH:n−ブタノール
アイソパーG :イソパラフィン系溶剤
(Exxon Mobil Co., Ltd. 社製 ISOPAR−G)
アイソパーM :イソパラフィン系溶剤
(Exxon Mobil Co., Ltd. 社製 ISOPAR−M)
N−11:n−パラフィン系溶剤(JXTGエネルギー社製 N−11)
N−14:n−パラフィン系溶剤(JXTGエネルギー社製 N−14)
N−22:ナフテン系溶剤(JXTGエネルギー社製 N−22)
(酸化ジルコニウム粒子の水分散液(I)の調製)
0.6モル/L濃度のオキシ塩化ジルコニウムと0.03モル/L濃度の塩化イットリウムの混合水溶液90Lと1.9モル/L濃度の水酸化ナトリウム水溶液68Lを調製した。
上記酸化ジルコニウム水分散液(I)10kgを、限外濾過膜を用いて濃縮し、このようにして得られた濃縮分散液に得られた濾液量と等量のメタノールを投入して、分散液の濃縮とメタノールによる希釈を連続的に且つ同時に並行して行うことによって、分散液中の酸化ジルコニウム含有率を30重量%に維持しつつ、分散液の分散媒を水からメタノールに置換して、イットリウムを4.8モル%含む固溶体である酸化ジルコニウム含有率30重量%の酸化ジルコニウム粒子メタノール分散液(II)を得た。この際、希釈に用いたメタノール量は90Lであった。
得られた分散液のW重量部を乾燥皿に取り、乾固させて、乾固分をw重量部得たとき、固形分含有率Sは次式
S=(w/W)x100
から求めることができる。
酸化ジルコニウム粒子含有率Tは、得られた分散液中の固形分中の酸化ジルコニウム粒子の割合であるので、酸化ジルコニウム粒子100重量部に対して用いた表面処理剤の重量部数をpとしたとき、次式
T=Sx100/(100+p)
から求めることができる。
得られた分散液を重クロロホルムに溶解させて試料を調製し、この試料について、核磁気共鳴装置(ブルカー・バイオスピン(株)製AV400M)を用いてプロトンの1次元NMRスペクトルを測定し、これに基づいて、各溶媒のピークの面積比(物質量比)を質量比に換算して溶媒比率を算出し、この溶媒比率に基づいて溶媒置換率を求めた。
上記参考例1において得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノール分散液(II)100gに、ブトキシエチルアシッドホスフェイト(SC有機化学株式会社製、Phoslex E−6)を3g(酸化ジルコニウム粒子100重量部に対して10重量部)を加えた後、MEKを加え、得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノールとMEKの分散液を、温度23℃で5分間、撹拌して、上記分散液を表面処理剤で処理した。
目的とする溶媒、表面処理温度を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液を得た。なお、表中「溶媒置換条件(常圧/減圧)」とは、表面処理後の酸化ジルコニウム粒子分散液の溶媒置換時の常圧、減圧を示す。
上記参考例1において得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノール分散液(II)100gにn−オクチルアシッドホスフェイト(SC有機化学株式会社製、PhoslexA−8N)を1.5g(酸化ジルコニウム100重量部に対して5重量部)を加えた後、イソプロピルアルコールを加え、得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノールとイソプロピルアルコールの分散液を、温度58℃で5分間、攪拌して、上記分散液を表面処理剤で処理した。
用いる表面処理剤の種類、表面処理剤の添加量、表面処理温度、溶媒置換条件および目的とする溶媒を表2、3、4に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液を得た。
上記参考例1において得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノール分散液(II)100gにラウリルチオプロピオン酸(SC有機化学株式会社製、LTPA)を3g(酸化ジルコニウム100重量部に対して10重量部)を加えた後、トルエンを加え、得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノールとトルエンの分散液を、温度42℃で5分間、攪拌して、上記分散液を表面処理剤で処理した。
上記参考例1において得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノール分散液(II)100gに、トリデシルアシッドホスフェイト(SC有機化学株式会社製、Phoslex A−13)を6.2g(酸化ジルコニウム粒子100重量部に対して20重量部)を加えた後、温度23℃で5分間、撹拌して、上記分散液を表面処理剤で処理した。このように処理した酸化ジルコニウム分散液にアイソパーG (Exxon Mobil Co., Ltd. 社製 ISOPAR−G)を加え、減圧下に加熱して、メタノールを留出させることによって溶媒置換を行って、イットリウムを含む固溶体である酸化ジルコニウム粒子含有率約30重量%の酸化ジルコニウム粒子のイソパラフィン(アイソパーG)分散液を得た。
用いる表面処理剤の種類、表面処理剤の添加量、表面処理温度、溶媒置換条件および目的とする溶媒、を表4、7に示す通りに変更した以外は、実施例59と同様の方法で、酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液を得た。
上記参考例1において得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノール分散液(II)100gにリン酸エステルを加えることなく、MEKのみを加えて、得られた酸化ジルコニウム粒子のメタノールとMEKの分散液を温度15℃で5分間、攪拌した。
Claims (3)
- 20重量%以上の含有率にて酸化ジルコニウム粒子を、有機溶媒に分散させてなる酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液であって、前記酸化ジルコニウム粒子が、リン酸エステル、またはラウリルチオプロピオン酸によって表面処理されている酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液。
- 前記有機溶媒が、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、ブタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N,2−トリメチルプロピオンアミド、ブチルセロソルブ、酢酸ブチル、エチレングリコール、n−パラフィン系溶剤、イソパラフィン系溶剤、ナフテン系溶剤、α−オレフィン系溶剤等の石油系溶剤から選ばれる少なくとも1つである
請求項1記載の酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液。 - 前記リン酸エステルは、イソプロピルアシッドホスフェイト、ブチルアシッドホスフェイト、2−エチルヘキシルアシッドホスフェイト、n−オクチルアシッドホスフェイト、ラウリルアシッドホスフェイト、トリデシルアシッドホスフェイト、オレイルアシッドホスフェイト、ジ−2−エチルヘキシルアシッドホスフェイト、ブトキシエチルアシッドホスフェイト、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンオクチルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルリン酸エステルから選ばれる少なくとも1つである請求項1または2記載の酸化ジルコニウム粒子の有機溶媒分散液。
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