JP2019172526A - チタニアナノ粒子及びそれを用いた紫外線遮蔽材 - Google Patents
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Abstract
Description
項1.表面にアシル基が結合しており、且つ、示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における重量減少が5重量%以上である、チタニアナノ粒子。
項2.前記アシル基が、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合している、項1に記載のチタニアナノ粒子。
項3.前記アシル基が、炭素数1〜4のモルカルボン酸及び炭素数2〜3のヒドロキシカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機酸由来のアシル基である、項1に記載のチタニアナノ粒子。
項4.前記有機酸が酢酸である、項3に記載のチタニアナノ粒子。
項5.平均粒子径が1〜5nmである、項1〜4のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子。
項6.比表面積が150〜500m2/gである、項1〜5のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子。
項7.アナターゼ型以外の結晶形を含まない、項1〜6のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子。
項8.項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子を含有する、紫外線遮蔽材。
項9.項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子、又は項8に記載の紫外線遮蔽材の製造方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、及び
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程
を備え、且つ、
前記工程(A)において、前記チタンを含む物質と前記有機酸との混合比率は、前記チタンを含む物質中のチタン1モルに対して前記有機酸中のアシル基が1.5モル以上である、製造方法。
項10.前記工程(B)における加熱条件が82℃以上で1.5時間以上である、項9に記載の製造方法。
項11.前記チタンを含む物質がチタンアルコキシド、水酸化チタン又はハロゲン化チタンである、項9又は10に記載の製造方法。
項12.工程(A)において作製される分散液中のN、Cl及びS元素の濃度がいずれも0.01mol/L以下である、項9〜11のいずれか1項に記載の製造方法。
項13.工程(A)において作製される分散液中の無機酸の濃度が0.01mol/L以下である、項9〜12のいずれか1項に記載の製造方法。
項14.工程(B)において作製される分散液のpHが2以上6未満である、項9〜13のいずれか1項に記載の製造方法。
項15.水50質量%以上と、項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子、又は項8に記載の紫外線遮蔽材とを含有する、チタニア分散液。
項16.前記有機酸とは別途有機分散剤を含有しない、項15に記載のチタニア分散液。
項17.項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子、又は項8に記載の紫外線遮蔽材を含有する塗膜であって、波長400nmの可視光の透過率が80%以上であり、且つ、紫外線B波及び紫外線C波の透過率が5%未満である、塗膜。
項18.チタニアナノ粒子の表面にアシル基を結合させる方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程
を備え、且つ、
前記工程(A)において、前記チタンを含む物質と前記有機酸との混合比率は、前記チタンを含む物質中のチタン1モルに対して前記有機酸中のアシル基が1.5モル以上である、方法。
本発明のチタニアナノ粒子は、表面にアシル基が結合しており、且つ、示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における重量減少が5重量%以上である。
本発明のチタニアナノ粒子は、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、及び
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程
を備え、且つ、
前記工程(A)において、前記チタンを含む物質と前記有機酸との混合比率は、前記チタンを含む物質中のチタン1モルに対して前記有機酸中のアシル基が1.5モル以上である方法により得られる。
工程(A)では、特定量のチタンを含む物質、特定量の有機酸及び水を混合して分散液を得る。
工程(B)においては、工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する。
本発明のチタニア分散液は、上記工程(A)〜(B)を経た反応液を用い、超音波分散等の分散工程を加えることにより、さらに均一な分散液を作製できる。この時、従来のチタニア分散液においては分散剤を使用しなければ均一な分散液を得ることができなかったことから、本発明においても、分散剤を加えてもよいが、分散剤を加えなくても通常のチタニアナノ粒子より遥かに分散性のよい分散液が得られる。分散性がよい結果、コーティングの耐クラック性にも優れる。また、分散剤を加えなくてもよい結果、緻密なチタニアのコーティングが可能になる。
チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)に酢酸120g(2mol)を加え60分撹拌し、水を538g加えた。この分散液は、チタンテトライソプロポキシドの濃度は0.625mol/L、酢酸の濃度は2.5mol/L、pHは2.2であった。半透明の沈殿が大量に発生したが、60分間撹拌した後に加熱を行ったところ70℃で沈殿がすべて溶解した。なお、この分散液において、無機酸の濃度、N、Cl及びS元素の濃度はいずれも0mol/Lである。
チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)に酢酸を30g(0.5mol)加え15分撹拌し、水を625g加えた。この分散液は、チタンテトライソプロポキシドの濃度は0.625mol/L、酢酸の濃度は0.625mol/L、pHは2.9であった。半透明の沈殿が大量に発生したが、65%硝酸を4ml加え、60分間撹拌しながら加熱を行ったところ50℃で沈殿がすべて溶解した。なお、この分散液において、無機酸の濃度は0.05mol/L、Nの濃度は0.05mol/L、Cl及びS元素の濃度はいずれも0mol/Lである。
pH0.7の硝酸水溶液650gを撹拌しながら、チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)を加えた。この分散液は、チタンテトライソプロポキシドの濃度は0.625mol/L、pHは1.0であった。なお、この分散液において、無機酸の濃度は0.25mol/L、Nの濃度は0.25mol/L、Cl及びS元素の濃度はいずれも0mol/Lである。
チタニアナノ粒子ST-01(石原産業(株)製、比表面積300m2/g、比表面積から計算した平均粒子径5nm)10gに酢酸30gと水160gを加え、超音波分散を行ったが、均一な溶液が得られなかった。
チタニアナノ粒子ST-01(石原産業(株)製、比表面積300m2/g、比表面積から計算した平均粒子径5nm)10gに酢酸30gと水160gを加え,80℃で3時間撹拌した後、超音波分散を行ったが、均一な溶液が得られなかった。
チタニアナノ粒子=25(日本アエロジル(株)製、比表面積50m2/g、比表面積から計算した平均粒子径5nm)10gに酢酸30gと水160gを加え、超音波分散を行ったところ、均一な溶液が得られなかった。
Claims (18)
- 表面にアシル基が結合しており、且つ、示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における重量減少が5重量%以上である、チタニアナノ粒子。
- 前記アシル基が、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合している、請求項1に記載のチタニアナノ粒子。
- 前記アシル基が、炭素数1〜4のモルカルボン酸及び炭素数2〜3のヒドロキシカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機酸由来のアシル基である、請求項1に記載のチタニアナノ粒子。
- 前記有機酸が酢酸である、請求項3に記載のチタニアナノ粒子。
- 平均粒子径が1〜5nmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子。
- 比表面積が150〜500m2/gである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子。
- アナターゼ型以外の結晶形を含まない、請求項1〜6のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子を含有する、紫外線遮蔽材。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子、又は請求項8に記載の紫外線遮蔽材の製造方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、及び
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程
を備え、且つ、
前記工程(A)において、前記チタンを含む物質と前記有機酸との混合比率は、前記チタンを含む物質中のチタン1モルに対して前記有機酸中のアシル基が1.5モル以上である、製造方法。 - 前記工程(B)における加熱条件が82℃以上で1.5時間以上である、請求項9に記載の製造方法。
- 前記チタンを含む物質がチタンアルコキシド、水酸化チタン又はハロゲン化チタンである、請求項9又は10に記載の製造方法。
- 工程(A)において作製される分散液中のN、Cl及びS元素の濃度がいずれも0.01mol/L以下である、請求項9〜11のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(A)において作製される分散液中の無機酸の濃度が0.01mol/L以下である、請求項9〜12のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(B)において作製される分散液のpHが2以上6未満である、請求項9〜13のいずれか1項に記載の製造方法。
- 水50質量%以上と、請求項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子、又は請求項8に記載の紫外線遮蔽材とを含有する、チタニア分散液。
- 前記有機酸とは別途有機分散剤を含有しない、請求項15に記載のチタニア分散液。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のチタニアナノ粒子、又は請求項8に記載の紫外線遮蔽材を含有する塗膜であって、波長400nmの可視光の透過率が80%以上であり、且つ、紫外線B波及び紫外線C波の透過率が5%未満である、塗膜。
- チタニアナノ粒子の表面にアシル基を結合させる方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程
を備え、且つ、
前記工程(A)において、前記チタンを含む物質と前記有機酸との混合比率は、前記チタンを含む物質中のチタン1モルに対して前記有機酸中のアシル基が1.5モル以上である、方法。
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