JP2023173662A - Porous-particle dispersion, method for producing porous-particle dispersion, water repellent, porous structure, and method for producing porous structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔質粒子分散液、多孔質粒子分散液の製造方法、撥水剤、多孔質構造体、及び多孔質構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a porous particle dispersion, a method for producing a porous particle dispersion, a water repellent, a porous structure, and a method for producing a porous structure.
非特許文献1に記載されるように、多孔質粒子分散液を用いて膜を形成する技術が知られている。この多孔質粒子は、メチルトリメトキシシランを用いたゾルゲル法により調製することができる。多孔質粒子分散液から得られた膜は、エアロゲル構造を有することで、例えば、撥水性を発揮する。
As described in
多孔質粒子分散液から得られる多孔質膜等の多孔質構造体において、例えば、耐摩擦性等の機械的性質を高めるという観点で未だ改善の余地がある。 In porous structures such as porous membranes obtained from porous particle dispersions, there is still room for improvement in terms of improving mechanical properties such as friction resistance, for example.
上記課題を解決する多孔質粒子分散液は、複数の多孔質粒子が結合した構造を有する多孔質構造体を得る用途に用いられる多孔質粒子分散液であって、前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有し、前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する。 A porous particle dispersion liquid that solves the above problems is a porous particle dispersion liquid used for obtaining a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are bonded, the plurality of porous particles, a dispersion medium for dispersing the plurality of porous particles, the plurality of porous particles having a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
上記多孔質粒子分散液において、前記複数の多孔質粒子の95%粒子径であるD95は、1.5μm以下であってもよい。
上記多孔質粒子分散液において、前記複数の多孔質粒子の95%粒子径であるD95は、1.0μm以下であってもよい。
In the porous particle dispersion, D95, which is a 95% particle diameter of the plurality of porous particles, may be 1.5 μm or less.
In the above porous particle dispersion, D95, which is a 95% particle diameter of the plurality of porous particles, may be 1.0 μm or less.
多孔質粒子分散液の製造方法の一態様は、複数の多孔質粒子が結合した構造を有する多孔質構造体を得る用途に用いられる多孔質粒子分散液の製造方法であって、前記多孔質粒子分散液は、前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有し、前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有し、前記製造方法は、ゾルゲル法を用いて多孔質ゲルを調製する多孔質ゲル調製工程と、前記多孔質ゲルを前記分散媒中で粉砕する粉砕工程と、を備え、前記ゾルゲル法で用いる原料は、前記有機重合性官能基を有するアルコキシドを含んでもよい。 One embodiment of the method for producing a porous particle dispersion is a method for producing a porous particle dispersion used for obtaining a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are bonded, the method comprising: The dispersion liquid contains the plurality of porous particles and a dispersion medium for dispersing the plurality of porous particles, and the plurality of porous particles have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group. The manufacturing method includes a porous gel preparation step of preparing a porous gel using a sol-gel method, and a pulverization step of pulverizing the porous gel in the dispersion medium, and the manufacturing method is used in the sol-gel method. The raw material may include the alkoxide having the organic polymerizable functional group.
撥水剤は、複数の多孔質粒子が結合した構造を有するとともに撥水性を有する多孔質構造体を得る用途に用いられる撥水剤であって、前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有し、前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する。 A water repellent is a water repellent used to obtain a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are combined and has water repellency, and is a water repellent used to obtain a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are combined and a porous structure that has water repellency. a dispersion medium for dispersing the porous particles, and the plurality of porous particles have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
多孔質構造体は、複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有する多孔質粒子分散液から得られ、前記複数の多孔質粒子が結合した構造を有する多孔質構造体であって、前記多孔質粒子分散液中の前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する。 The porous structure is obtained from a porous particle dispersion containing a plurality of porous particles and a dispersion medium for dispersing the plurality of porous particles, and has a structure in which the plurality of porous particles are combined. In the porous structure, the plurality of porous particles in the porous particle dispersion have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
上記多孔質構造体は、基材上に設けられた多孔質被膜であってもよい。
多孔質構造体の製造方法は、複数の多孔質粒子が結合した構造を有する多孔質構造体の製造方法であって、前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有する多孔質粒子分散液を準備する準備工程と、前記多孔質粒子分散液中の前記複数の多孔質粒子をラジカル重合開始剤の存在下で結合させる結合工程と、備え、前記多孔質粒子分散液中の前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する。
The porous structure may be a porous coating provided on a base material.
A method for manufacturing a porous structure is a method for manufacturing a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are bonded together, the method comprising: a plurality of porous particles; and a dispersion medium for dispersing the plurality of porous particles. and a bonding step of bonding the plurality of porous particles in the porous particle dispersion in the presence of a radical polymerization initiator. The plurality of porous particles in the solid particle dispersion have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
上記多孔質構造体の製造方法において、前記多孔質構造体は、基材上に設けられた多孔質被膜であり、前記基材上に前記多孔質粒子分散液を塗布する塗布工程を備えてもよい。 In the method for producing a porous structure, the porous structure is a porous coating provided on a base material, and the porous structure may include a coating step of applying the porous particle dispersion onto the base material. good.
本発明は、多孔質構造体の機械的性質を高めることが可能となる効果を奏する。 The present invention has the effect of making it possible to improve the mechanical properties of a porous structure.
以下、多孔質粒子分散液、多孔質粒子分散液の製造方法、撥水剤、多孔質構造体、及び多孔質構造体の製造方法の一実施形態について説明する。
<多孔質粒子分散液>
本実施形態の多孔質粒子分散液は、複数の多孔質粒子が結合した構造を有する多孔質構造体を得る用途に用いられる。多孔質粒子分散液は、複数の多孔質粒子と、複数の多孔質粒子を分散させる分散媒とを含有する。
Hereinafter, one embodiment of a porous particle dispersion, a method for producing a porous particle dispersion, a water repellent, a porous structure, and a method for producing a porous structure will be described.
<Porous particle dispersion>
The porous particle dispersion liquid of this embodiment is used for obtaining a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are bonded together. The porous particle dispersion liquid contains a plurality of porous particles and a dispersion medium in which the plurality of porous particles are dispersed.
複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する。ポリシロキサン鎖は、2つ以上のシロキサン結合(-Si-O-)により構成されている。ポリシロキサン鎖のケイ素原子には、水素原子、水酸基、メチル基等が結合されていてもよい。有機重合性官能基は、不飽和二重結合を有する官能基である。有機重合性官能基としては、例えば、アクリロイル基(CH2=CHCO-)、メタクリロイル基(CH2=C(CH3)CO-)、アリル基(CH2=CHCH2-)、ビニル基(CH2=CH-)等が挙げられる。多孔質粒子は、一種類の有機重合性官能基を有していてもよいし、二種類以上の有機重合性官能基を有していてもよい。 The plurality of porous particles have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group. The polysiloxane chain is composed of two or more siloxane bonds (-Si-O-). A hydrogen atom, a hydroxyl group, a methyl group, etc. may be bonded to the silicon atom of the polysiloxane chain. The organic polymerizable functional group is a functional group having an unsaturated double bond. Examples of the organic polymerizable functional group include an acryloyl group (CH 2 =CHCO-), a methacryloyl group (CH 2 =C(CH 3 )CO-), an allyl group (CH 2 =CHCH 2 -), and a vinyl group (CH 2 =CH-) and the like. The porous particles may have one type of organic polymerizable functional group, or may have two or more types of organic polymerizable functional groups.
複数の多孔質粒子の95%粒子径であるD95は、1.5μm以下であることが好ましい。複数の多孔質粒子の95%粒子径であるD95は、粒子径分布において頻度の累積が95%となる粒子径である。複数の多孔質粒子のD95は、1.0μm以下であることがより好ましい。複数の多孔質粒子の95%粒子径は、体積基準の粒度分布から算出される。多孔質粒子の粒度分布は、レーザー回折法を用いて測定することができる。 D95, which is the 95% particle diameter of the plurality of porous particles, is preferably 1.5 μm or less. D95, which is the 95% particle diameter of the plurality of porous particles, is the particle diameter at which the cumulative frequency is 95% in the particle size distribution. The D95 of the plurality of porous particles is more preferably 1.0 μm or less. The 95% particle size of the plurality of porous particles is calculated from the volume-based particle size distribution. The particle size distribution of porous particles can be measured using a laser diffraction method.
複数の多孔質粒子は、細孔を有している。複数の多孔質粒子は、多孔質ゲルを粉砕することで得られる。多孔質ゲルの比表面積は、例えば、200m2/g以上であることが好ましく、より好ましくは、250m2/g以上であり、さらに好ましくは、300m2/g以上である。ここで言う比表面積は、Brunauer-Emmett-Teller法(BET法)を用いて求められる比表面積である。多孔質ゲルの比表面積の値が大きいほど、多孔質構造に基づく性能がより発揮され易くなる。 The plurality of porous particles have pores. A plurality of porous particles are obtained by crushing a porous gel. The specific surface area of the porous gel is, for example, preferably 200 m 2 /g or more, more preferably 250 m 2 /g or more, and still more preferably 300 m 2 /g or more. The specific surface area referred to here is a specific surface area determined using the Brunauer-Emmett-Teller method (BET method). The larger the value of the specific surface area of the porous gel, the more easily the performance based on the porous structure is exhibited.
多孔質粒子分散液の分散媒は、例えば、多孔質粒子の分散安定性等に応じて選択して用いることができる。分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコール類、アセトン、ジメチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類、及び、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル等のエーテル類が挙げられる。分散媒は、一種類のみを用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The dispersion medium for the porous particle dispersion can be selected and used depending on, for example, the dispersion stability of the porous particles. Examples of the dispersion medium include lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, ketones such as acetone, dimethyl ketone, and methyl ethyl ketone, and ethers such as diethyl ether and dipropyl ether. Only one type of dispersion medium may be used, or two or more types may be used in combination.
多孔質粒子分散液中における複数の多孔質粒子の含有量は、5体積%以上であることが好ましく、より好ましくは、7体積%以上であり、さらに好ましくは、10体積%以上である。多孔質粒子分散液中における複数の多孔質粒子の含有量は、90体積%以下であることが好ましく、より好ましくは、85体積%以下であり、さらに好ましくは、80体積%以下である。 The content of the plurality of porous particles in the porous particle dispersion is preferably 5% by volume or more, more preferably 7% by volume or more, and still more preferably 10% by volume or more. The content of the plurality of porous particles in the porous particle dispersion is preferably 90% by volume or less, more preferably 85% by volume or less, and still more preferably 80% by volume or less.
<多孔質粒子分散液の製造方法>
次に、多孔質粒子分散液の製造方法について説明する。
多孔質粒子分散液の製造方法は、多孔質ゲル調製工程と、粉砕工程とを備えている。
<Method for producing porous particle dispersion>
Next, a method for producing a porous particle dispersion will be explained.
The method for producing a porous particle dispersion includes a porous gel preparation step and a pulverization step.
(多孔質ゲル調製工程)
多孔質ゲル調製工程は、ゾルゲル法を用いて多孔質ゲルを調製する。多孔質ゲルは、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する。
(Porous gel preparation process)
In the porous gel preparation step, a porous gel is prepared using a sol-gel method. The porous gel has a skeleton containing polysiloxane chains and organic polymerizable functional groups.
ゾルゲル法は、加水分解工程と、分散工程と、ゲル化工程とを備えている。ゾルゲル法では、例えば、有機重合性官能基を有するアルコキシドを含む原料を用いることができる。加水分解工程では、有機重合性官能基を有するアルコキシドを含む原料に酸を加えることでアルコキシドの加水分解を行う。 The sol-gel method includes a hydrolysis process, a dispersion process, and a gelation process. In the sol-gel method, for example, a raw material containing an alkoxide having an organic polymerizable functional group can be used. In the hydrolysis step, an acid is added to a raw material containing an alkoxide having an organic polymerizable functional group to hydrolyze the alkoxide.
有機重合性官能基を有するアルコキシドは、例えば、下記一般式(1)で表される。
R1
nSi(OR2)4-n・・・(1)
一般式(1)中のR1は、有機重合性官能基を有する非加水分解性基である。R1は、直鎖状、分岐状、及び環状のいずれであってもよい。R1は、アクリロイルオキシ基若しくはメタアクリロイルオキシ基を有する炭素数1~20のアルキル基、又は炭素数2~20のアルケニル基を示す。
The alkoxide having an organic polymerizable functional group is represented by the following general formula (1), for example.
R 1 n Si(OR 2 ) 4-n ...(1)
R 1 in general formula (1) is a non-hydrolyzable group having an organic polymerizable functional group. R 1 may be linear, branched, or cyclic. R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, having an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group.
アクリロイルオキシ基、若しくはメタアクリロイルオキシ基を有するアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましい。アクリロイルオキシ基若しくはメタアクリロイルオキシ基を有するアルキル基としては、例えば、γ-アクリロイルオキシプロピル基、γ-メタクリロイルオキシプロピル基等が挙げられる。 The alkyl group having an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group preferably has 1 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group include a γ-acryloyloxypropyl group and a γ-methacryloyloxypropyl group.
アルケニル基の炭素数は、2~10であることが好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基等が挙げられる。
一般式(1)中のR2は、炭素数1~6のアルキル基を示す。一般式(1)中のnは、1又は2を示す。R1が複数ある場合、各R1は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、各OR2は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
The alkenyl group preferably has 2 to 10 carbon atoms. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and an octenyl group.
R 2 in general formula (1) represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. n in general formula (1) represents 1 or 2. When there is a plurality of R1 's, each R1 may be the same or different from each other. Further, each OR 2 may be the same or different from each other.
有機重合性官能基を有するアルコキシドとしては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。有機重合性官能基を有するアルコキシドは、一種又は二種以上を用いることができる。 Examples of the alkoxide having an organic polymerizable functional group include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, and the like. One type or two or more types of alkoxides having an organic polymerizable functional group can be used.
加水分解工程で用いる酸としては、硝酸等の強酸を用いることが好ましい。強酸は、例えば、5mM以上、10mM以下の範囲内の強酸水溶液を用いることが好ましい。強酸水溶液の添加量は、特に限定されないが、原料1mLに対して、例えば、0.1mL以上、10mL以下の範囲内であり、原料1mLに対して、例えば、1mL程度とされる。 As the acid used in the hydrolysis step, it is preferable to use a strong acid such as nitric acid. As the strong acid, it is preferable to use, for example, a strong acid aqueous solution within the range of 5 mM or more and 10 mM or less. The amount of the strong acid aqueous solution to be added is not particularly limited, but is within a range of, for example, 0.1 mL or more and 10 mL or less per 1 mL of the raw material, and is, for example, about 1 mL per 1 mL of the raw material.
次に、加水分解工程で得られたゾル中の成分を分散させる分散工程を行う。分散工程では、ゾルにアルコール以外の両親媒性物質からなる界面活性剤を混合することで、ゾル中の成分を分散させる工程である。この分散工程により、ゾル中の成分が粒子状に析出することを抑えることができる。 Next, a dispersion step is performed to disperse the components in the sol obtained in the hydrolysis step. The dispersion step is a step in which components in the sol are dispersed by mixing a surfactant made of an amphiphilic substance other than alcohol with the sol. This dispersion step can prevent components in the sol from precipitating in the form of particles.
分散工程で用いる界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は、一種又は二種以上を用いることができる。 Surfactants used in the dispersion step include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants. One kind or two or more kinds of surfactants can be used.
界面活性剤の中でも、非イオン性の界面活性剤が好ましい。界面活性剤は、非イオン性界面活性剤の一種であるポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体を含むことがより好ましい。 Among the surfactants, nonionic surfactants are preferred. More preferably, the surfactant includes a polyoxyethylene/polyoxypropylene block copolymer, which is a type of nonionic surfactant.
ゾル中における界面活性剤の含有量は、ゾルゲル法の原料1mLに対して、例えば、0.01g以上、100g以下の範囲内である。ゾル中における界面活性剤の含有量は、例えば、1質量%以上、70質量%以下の範囲内である。 The content of the surfactant in the sol is, for example, in the range of 0.01 g or more and 100 g or less per 1 mL of the raw material for the sol-gel method. The content of the surfactant in the sol is, for example, in the range of 1% by mass or more and 70% by mass or less.
ゲル化工程は、加水分解工程後のゾルに塩基を添加することで、ゾルをゲル化する工程である。ゲル化工程では、ゾル中の成分の縮合反応が進行することで、多孔質ゲルが得られる。 The gelling step is a step of gelling the sol by adding a base to the sol after the hydrolysis step. In the gelling step, a porous gel is obtained as a condensation reaction of components in the sol progresses.
ゲル化工程で用いる塩基としては、強塩基であることが好ましく、より好ましくは、水酸化第四級アンモニウムであり、さらに好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド(TMAOH)である。塩基は、例えば、10mM以上、500mM以下の範囲内のTMAOH水溶液を用いることが好ましい。 The base used in the gelling step is preferably a strong base, more preferably quaternary ammonium hydroxide, and still more preferably tetramethylammonium hydroxide (TMAOH). As the base, it is preferable to use, for example, a TMAOH aqueous solution within the range of 10 mM or more and 500 mM or less.
ゲル化工程で得られた多孔質ゲルは、エージングを24時間程度行った後に、例えば、イソプロパノールに溶媒置換することが好ましい。
(粉砕工程)
図1(a)及び図1(b)に示すように、粉砕工程では、多孔質ゲル11を分散媒12中で粉砕する。粉砕工程では、多孔質ゲル11が粉砕されることで、複数の多孔質粒子13が得られる。また、粉砕工程では、分散媒12中で多孔質ゲル11を粉砕するため、複数の多孔質粒子13が分散媒12に分散された多孔質粒子分散液14が得られる。
After the porous gel obtained in the gelling step is aged for about 24 hours, it is preferable to replace the solvent with, for example, isopropanol.
(Crushing process)
As shown in FIGS. 1(a) and 1(b), in the pulverizing step, the
粉砕工程には、湿式粉砕機51を用いることができる。湿式粉砕機51としては、例えば、ホモジナイザー、ジェットミル、ボールミル等が挙げられる。ホモジナイザーは、機械式であってもよいし、超音波式であってもよい。また、粉砕工程は、異なる種類の湿式粉砕機51を組み合わせて行ってもよい。粉砕工程は、例えば、機械式ホモジナイザーを用いて多孔質ゲル11を粉砕して得られた複数の多孔質粒子13を、さらに超音波式ホモジナイザーを用いて粉砕することで、複数の多孔質粒子13をより微粒子化することができる。
A
<撥水剤>
次に、上記多孔質粒子分散液14の用途の一つである撥水剤について説明する。
撥水剤は、複数の多孔質粒子13が結合した構造を有するとともに撥水性を有する多孔質構造体を得る用途に用いられる。
<Water repellent>
Next, a water repellent, which is one of the uses of the
The water repellent is used to obtain a porous structure having a structure in which a plurality of
撥水剤は、複数の多孔質粒子13と、複数の多孔質粒子13を分散させる分散媒12とを含有する。複数の多孔質粒子13は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有している。撥水剤、及び撥水剤の製造方法の詳細は、上述した多孔質分散液、及び多孔質分散液の製造方法と同様である。
The water repellent contains a plurality of
撥水剤、例えば、基材に撥水性を付与する用途に用いられる。撥水剤が適用される基材の材質は、特に限定されず、例えば、樹脂、ゴム、ガラス、セラミックス、金属、紙、木材、コンクリート等が挙げられる。 A water repellent agent, for example, used to impart water repellency to a substrate. The material of the base material to which the water repellent is applied is not particularly limited, and examples thereof include resin, rubber, glass, ceramics, metal, paper, wood, concrete, and the like.
<多孔質構造体及び多孔質構造体の製造方法>
図2(a)及び図2(b)に示すように、多孔質構造体21は、複数の多孔質粒子13が結合した構造を有している。多孔質構造体21は、例えば、基材61上に設けられた多孔質被膜である。多孔質構造体21は、上記多孔質粒子分散液14から得られる。
<Porous structure and method for manufacturing porous structure>
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the
多孔質構造体21は、複数の多孔質粒子13の有機重合性官能基に基づく結合を含む。多孔質構造体21の外面は、例えば、多孔質構造に基づく撥水性を発揮する。多孔質構造体21の外面の撥水性は、水の接触角により表すことができる。多孔質構造体21の外面における水の接触角は、110°以上であることが好ましく、より好ましくは、115°以上であり、さらに好ましくは、120°以上である。
多孔質構造体21は、上記多孔質粒子13に由来する成分以外の成分を含んでいてもよい。多孔質構造体21は、上記多孔質粒子13に由来する成分以外の成分としては、例えば、非多孔質材料からなるバインダーが挙げられる。但し、多孔質粒子13の性能が阻害されることを抑えるという観点から、非多孔質材料からなるバインダーの含有量は、例えば、多孔質粒子100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは、5質量部以下である。多孔質構造体21の形状は、上述した有機重合性官能基に基づく結合により、バインダーを含有させなくても維持される。
The
多孔質構造体21の製造方法は、上記多孔質粒子分散液14を準備する準備工程と、上記多孔質粒子分散液14中の複数の多孔質粒子13をラジカル重合開始剤の存在下で結合させる結合工程と備えている。結合工程では、複数の多孔質粒子13の有する有機重合性官能基の重合反応が行われる。この重合反応では、例えば、第1の多孔質粒子13の有機重合性官能基と、第1の多孔質粒子13と隣り合う第2の多孔質粒子13の有機重合性官能基とが重合されることで、第1の多孔質粒子13と第2の多孔質粒子13とが結合される。多孔質構造体21の製造方法について、多孔質構造体21が基材61上に設けられた多孔質被膜である場合を一例として説明する。
The method for manufacturing the
図3(a)及び図3(b)に示すように、基材61上に多孔質粒子分散液14を塗布する塗布工程を備えている。基材61上に多孔質粒子分散液14を塗布する方法としては、例えば、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法が挙げられる。
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), a coating step of coating the
多孔質粒子分散液14には、ラジカル重合開始剤が含有されている。多孔質粒子分散液14には、予めラジカル重合開始剤を含有させることができる。なお、多孔質粒子分散液14の使用時にラジカル重合開始剤を混合してもよい。
The
ラジカル重合開始剤は、光重合開始剤であってもよいし、熱重合開始剤であってもよい。光重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物等が挙げられる。光重合開始剤の具体例としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホシフィンオキシド等が挙げられる。熱重合開始剤としては、例えば、50~120℃程度で硬化可能な中温硬化型の有機過酸化物及びそのエステル類、有機アゾ化合物等が挙げられる。 The radical polymerization initiator may be a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator. Examples of photopolymerization initiators include aromatic ketones, aromatic onium salt compounds, organic peroxides, hexaarylbiimidazole compounds, ketooxime ester compounds, borate compounds, azinium compounds, metallocene compounds, active ester compounds, carbon Examples include compounds having a halogen bond. Specific examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin propyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethyl Examples include benzoyldiphenylphosifine oxide. Examples of the thermal polymerization initiator include medium-temperature curing type organic peroxides that can be cured at about 50 to 120°C, esters thereof, and organic azo compounds.
ラジカル重合開始剤は、一種又は二種以上を用いることができる。ラジカル重合開始剤は、多孔質粒子分散液100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、10質量部以下の範囲で用いることが好ましい。 One kind or two or more kinds of radical polymerization initiators can be used. The radical polymerization initiator is preferably used in an amount of, for example, 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the porous particle dispersion.
本実施形態の多孔質粒子分散液14は、光重合開始剤が含有されている。このため、結合工程では、基材61上の多孔質粒子分散液14(塗布膜)に紫外線(UV)を照射することで、複数の多孔質粒子13を結合させることができる。詳述すると、多孔質粒子分散液14に紫外線が照射されることで、複数の多孔質粒子13の有する有機重合性官能基の重合反応が行われる。これにより、例えば、隣り合う多孔質粒子13が結合される。
The porous
結合工程を行った後に、分散媒12を揮発させる乾燥工程を行う。得られた多孔質構造体21は、例えば、70℃以上、150℃以下の範囲内の温度で加熱する加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理時間は、例えば、30分以上、6時間以下の範囲内であることが好ましい。この場合、例えば、多孔質構造体21の撥水性を高めることが可能となる。
After performing the bonding step, a drying step is performed to volatilize the
<作用及び効果>
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)多孔質粒子分散液14は、複数の多孔質粒子13が結合した構造を有する多孔質構造体21を得る用途に用いられる。多孔質粒子分散液14は、複数の多孔質粒子13と、複数の多孔質粒子13を分散させる分散媒12とを含有している。複数の多孔質粒子13は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有している。この構成によれば、例えば、第1の多孔質粒子13の有機重合性官能基と、第1の多孔質粒子13と隣り合う第2の多孔質粒子13の有機重合性官能基とが重合されることで、第1の多孔質粒子13と第2の多孔質粒子13とが結合される。これにより、多孔質粒子13同士の結合力を容易に高めることができる。従って、多孔質構造体21の機械的性質を高めることが可能となる。例えば、多孔質構造体21の耐摩擦性を高めることができる。
<Action and effect>
Next, the functions and effects of this embodiment will be explained.
(1) The
ここで、例えば、多孔質構造体21を得る際に多孔質粒子13同士を結合するバインダーを使用することで、多孔質構造体21の機械的性質を高めることが可能である。ところが、多孔質構造体21中のバインダーは、多孔質粒子13の多孔質構造に基づく性能を阻害するおそれがあるため、バインダーの使用を制限される場合がある。上記の多孔質粒子分散液14では、多孔質粒子13同士の結合力により、多孔質構造体21の機械的性能を高めることができるため、例えば、バインダーの使用量を低減させることが可能となる。これにより、多孔質構造体21において、多孔質粒子13の多孔質構造に基づく本来の性能が発揮され易くなる。
Here, for example, when obtaining the
(2)多孔質粒子分散液14において、複数の多孔質粒子13の95%粒子径であるD95は、1.5μm以下であることが好ましく、より好ましくは、1.0μm以下である。この場合、複数の多孔質粒子13の結合力をより高めることができる。従って、多孔質構造体21の機械的性質をより高めることが可能となる。
(2) In the
(3)多孔質粒子分散液14の製造方法は、ゾルゲル法を用いて多孔質ゲル11を調製する多孔質ゲル調製工程と、多孔質ゲル11を分散媒12中で粉砕する粉砕工程とを備えている。ゾルゲル法で用いる原料は、有機重合性官能基を有するアルコキシドを含むことが好ましい。この場合、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する多孔質粒子13を容易に得ることができる。
(3) The method for producing the
(4)上記多孔質粒子分散液14から得られる多孔質構造体21は、複数の多孔質粒子13における有機重合性官能基を含む骨格に基づいて多孔質構造体21の機械的性質を高めることが可能となる。このような多孔質構造体21は、多孔質粒子分散液14中の複数の多孔質粒子13をラジカル重合開始剤の存在下で結合させる結合工程を備える製造方法により、容易に得ることができる。
(4) The
(5)多孔質構造体21は、基材61上に設けられた多孔質被膜であることにより、基材61上に多孔質粒子13に基づく機能性を容易に付与することができる。
<変更例>
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(5) Since the
<Example of change>
The above embodiment may be modified and configured as follows. The above embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
・上記多孔質ゲル調製工程のゾルゲル法で用いる原料は、有機重合性官能基を有するアルコキシドを含むが、この有機重合性官能基を有するアルコキシドを含まない原料に変更してもよい。すなわち、ゾルゲル法で用いる原料として、例えば、有機重合性官能基を有しないアルコキシド、又は水ガラスを用いることもできる。この場合、例えば、有機重合性官能基を有しないアルコキシド、又は水ガラスからゾルゲル法で得られた多孔質ゲルを、有機重合性官能基を有するアルコキシドで修飾すればよい。また、例えば、有機重合性官能基を有しないアルコキシド、又は水ガラスからゾルゲル法で得られた多孔質ゲルを粉砕した後、有機重合性官能基を有するアルコキシドで修飾してもよい。このような方法であっても、有機重合性官能基を有する複数の多孔質粒子13を得ることができる。
- The raw materials used in the sol-gel method in the porous gel preparation step include an alkoxide having an organic polymerizable functional group, but may be changed to a raw material that does not contain the alkoxide having an organic polymerizable functional group. That is, as a raw material used in the sol-gel method, for example, an alkoxide having no organic polymerizable functional group or water glass can also be used. In this case, for example, an alkoxide having no organic polymerizable functional group or a porous gel obtained from water glass by a sol-gel method may be modified with an alkoxide having an organic polymerizable functional group. Further, for example, after pulverizing an alkoxide having no organic polymerizable functional group or a porous gel obtained from water glass by a sol-gel method, it may be modified with an alkoxide having an organic polymerizable functional group. Even with such a method, a plurality of
但し、多孔質粒子分散液14の製造工程を簡素化又は効率化するという観点から、ゾルゲル法では、有機重合性官能基を有するアルコキシドを含む原料を用いることが好ましい。
However, from the viewpoint of simplifying or increasing the efficiency of the manufacturing process of the
・多孔質構造体21は、上述した多孔質被膜のような被膜の形状に限定されず、被膜以外の形状を有していてもよい。この場合、多孔質構造体21の製造方法における結合工程を、例えば、成形型内で多孔質粒子分散液14中の複数の多孔質粒子13をラジカル重合開始剤の存在下で結合させる結合工程に変更することができる。これにより、成形型の形状に応じた多孔質構造体21を製造することができる。
- The
・多孔質構造体21の用途としては、撥水性能が求められる用途に限定されない。多孔質構造体21の用途としては、例えば、保護膜の保護性能が求められる用途、断熱材等の断熱性能が求められる用途、特定の光学特性が求められる用途等も挙げられる。
- The application of the
次に、実施例及び比較例を説明する。
(実施例1)
<多孔質ゲル調製工程>
ゾルゲル法を用いて多孔質ゲルを調製した。ゾルゲル法では、以下の加水分解工程、分散工程、及びゲル化工程が行われる。
Next, examples and comparative examples will be explained.
(Example 1)
<Porous gel preparation process>
Porous gels were prepared using the sol-gel method. In the sol-gel method, the following hydrolysis step, dispersion step, and gelation step are performed.
加水分解工程では、まず、1.0mLのビニルトリメトキシシラン(VTMS)をスクリュー管瓶中に入れた。次に、VTMSをスターラーで撹拌しながら、5mMの硝酸水溶液(HNO3aq)を1.0mL添加した後、12分間撹拌することで均一なゾルを調製した。 In the hydrolysis step, first, 1.0 mL of vinyltrimethoxysilane (VTMS) was placed in a screw tube bottle. Next, while stirring the VTMS with a stirrer, 1.0 mL of a 5 mM aqueous nitric acid solution (HNO 3 aq) was added, and the mixture was stirred for 12 minutes to prepare a uniform sol.
次に、分散工程では、0.8gの界面活性剤を上記ゾルに配合し、さらに3分間撹拌した。界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤(Sigma-Aldrich製、商品名:プルロニックL-64、ポリオキシプロピレン鎖の分子量:1750、エチレンオキサイドの含有量:40質量%)である。このノニオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体である。続いて、スクリュー管瓶をアイスバスに浸漬するとともに10分間撹拌することによりゾルを冷却した。 Next, in the dispersion step, 0.8 g of surfactant was added to the sol and stirred for an additional 3 minutes. The surfactant is a nonionic surfactant (manufactured by Sigma-Aldrich, trade name: Pluronic L-64, molecular weight of polyoxypropylene chain: 1750, content of ethylene oxide: 40% by mass). This nonionic surfactant is a polyoxyethylene/polyoxypropylene block copolymer. Subsequently, the sol was cooled by immersing the screw tube bottle in an ice bath and stirring for 10 minutes.
次に、ゲル化工程では、上記ゾルに、100mMのテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶液(TMAOHaq)0.6mLを添加した後、3分間撹拌した。続いて、スクリュー管瓶内のスターラーチップを取り除いた後、スクリュー管瓶を密栓した。このスクリュー管瓶を室温で1時間静置することで、ゾルをゲル化させた。スクリュー管瓶を60℃のオーブン内に96時間静置することで、ゲルのエージングを行った。スクリュー管瓶をオーブンから取り出し、広口瓶中の水にゲルを浸漬させた。広口瓶を密栓し、60℃のオーブン内に24時間静置した。広口瓶内の水を混合溶媒(水の体積:イソプロパノール(IPA)の体積=1:1)に交換し、密栓後、60℃のオーブン内に8時間静置した。次に、広口瓶中の混合溶媒をIPAに交換し、密栓後、60℃のオーブン内に8時間静置する溶媒交換操作を行った。この溶媒交換操作を合計3回行うことで、IPAに溶媒交換された多孔質ゲルを得た。 Next, in the gelation step, 0.6 mL of a 100 mM tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAOHaq) was added to the sol, followed by stirring for 3 minutes. Subsequently, after removing the stirrer chip inside the screw tube bottle, the screw tube bottle was tightly stoppered. The sol was gelatinized by allowing this screw tube bottle to stand at room temperature for 1 hour. The gel was aged by leaving the screw bottle in an oven at 60° C. for 96 hours. The screw tube bottle was removed from the oven and the gel was immersed in the water in the wide mouth bottle. The wide-mouthed bottle was tightly stoppered and left in an oven at 60°C for 24 hours. The water in the wide-mouth bottle was replaced with a mixed solvent (volume of water: volume of isopropanol (IPA) = 1:1), and after the bottle was tightly stoppered, the bottle was left standing in an oven at 60°C for 8 hours. Next, a solvent exchange operation was performed in which the mixed solvent in the wide-mouthed bottle was replaced with IPA, and after the bottle was tightly capped, the bottle was left standing in an oven at 60°C for 8 hours. By performing this solvent exchange operation three times in total, a porous gel in which the solvent was exchanged with IPA was obtained.
<粉砕工程>
粉砕工程では、上記多孔質ゲルをIPA30mL中に加えた後、まず、機械式ホモジナイザーを用いて15,000rpm、10分間の条件で多孔質ゲルを粉砕することでゲル粉砕物を得た。次に、超音波式ホモジナイザーを用いて45分間の条件でゲル粉砕物をさらに粉砕することで、多孔質粒子分散液を得た。多孔質粒子分散液中における多孔質粒子の含有量は、16.7体積%である。
<Crushing process>
In the pulverization step, the porous gel was added to 30 mL of IPA, and then the porous gel was first pulverized using a mechanical homogenizer at 15,000 rpm for 10 minutes to obtain a pulverized gel product. Next, the gel pulverization product was further pulverized using an ultrasonic homogenizer for 45 minutes to obtain a porous particle dispersion. The content of porous particles in the porous particle dispersion was 16.7% by volume.
<多孔質構造体の作製>
上記多孔質粒子分散液に、光重合開始剤を0.3g添加し、撹拌することで光重合開始剤を溶解させた。光重合開始剤としては、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノンを用いた。次に、この多孔質粒子分散液を24時間放置した後、ディップコーターを用いて、基材上に多孔質粒子分散液を塗布した。基材は、スライドガラスである。ディップコーターの引き上げ幅は、50mmであり、引き上げ速度は、60mm/秒である。
<Preparation of porous structure>
0.3 g of a photopolymerization initiator was added to the porous particle dispersion, and the photopolymerization initiator was dissolved by stirring. 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone was used as a photopolymerization initiator. Next, after leaving this porous particle dispersion for 24 hours, the porous particle dispersion was applied onto the substrate using a dip coater. The base material is a glass slide. The pulling width of the dip coater is 50 mm, and the pulling speed is 60 mm/sec.
次に、基材上の多孔質粒子分散液に紫外線を照射することで、多孔質粒子を結合させる結合工程を行うことで、多孔質構造体を得た。
結合工程における紫外線の波長は、365nmであり、紫外線の照射時間は、180秒間である。これにより、多孔質粒子の有する有機重合性官能基であるビニル基を重合させた。結合工程の後、多孔質構造体付きの基材を加熱する乾燥工程を行うことで、分散媒を揮発させた。乾燥工程は、オーブンを用いて、60℃、60分間の条件で行った。さらに、多孔質構造体付きの基材を加熱する加熱工程を行った。加熱工程は、オーブンを用いて、80℃、1時間の条件で行った。
Next, a porous structure was obtained by performing a bonding step of bonding the porous particles by irradiating the porous particle dispersion on the base material with ultraviolet rays.
The wavelength of ultraviolet rays in the bonding step is 365 nm, and the irradiation time of ultraviolet rays is 180 seconds. As a result, the vinyl group, which is an organic polymerizable functional group possessed by the porous particles, was polymerized. After the bonding step, the dispersion medium was volatilized by performing a drying step of heating the base material with the porous structure. The drying process was performed using an oven at 60° C. for 60 minutes. Furthermore, a heating step was performed to heat the base material with the porous structure. The heating step was performed using an oven at 80° C. for 1 hour.
<比表面積の測定>
上記多孔質ゲルを超臨界乾燥法により乾燥することでサンプルを調製し、窒素ガス吸着分析法を用いてサンプルの比表面積を測定した。ここで、多孔質粒子や湿潤状態の多孔質ゲルの比表面積を測定するのは困難であるため、超臨界乾燥法により乾燥した多孔質ゲルを用いて比表面積の測定を行った。超臨界乾燥法は、超臨界二酸化炭素を用いて、80℃、14MPa、10時間の条件で行った。これにより、乾燥状態の多孔質ゲルの細孔の状態について、湿潤状態の多孔質ゲルの細孔の状態からの変化を極力抑えることができる。
<Measurement of specific surface area>
A sample was prepared by drying the porous gel using a supercritical drying method, and the specific surface area of the sample was measured using a nitrogen gas adsorption analysis method. Here, since it is difficult to measure the specific surface area of porous particles or porous gel in a wet state, the specific surface area was measured using a porous gel dried by a supercritical drying method. The supercritical drying method was performed using supercritical carbon dioxide under the conditions of 80° C., 14 MPa, and 10 hours. Thereby, changes in the state of the pores of the porous gel in the dry state from the state of the pores in the porous gel in the wet state can be suppressed as much as possible.
比表面積の測定では、まず、サンプルを真空下、80℃で約24時間脱気した後、比表面積の測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製、商品名:BELSORP-mini)を用いて測定した。この比表面積は、BET法を用いて吸着枝より求められる。比表面積の算出結果を表1に示す。 To measure the specific surface area, first, the sample was degassed under vacuum at 80°C for about 24 hours, and then measured using a specific surface area measuring device (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd., trade name: BELSORP-mini). . This specific surface area is determined from the adsorption branches using the BET method. Table 1 shows the calculation results of the specific surface area.
<粒子径分布の測定>
上記多孔質粒子分散液(分散媒:IPA)の粒子径分布をレーザー回折式粒子径分布測定装置(株式会社島津製作所製、商品名:SALD-2200)を用いて測定した。多孔質粒子における95%粒子径(D95)の算出結果を表1に示す。
<Measurement of particle size distribution>
The particle size distribution of the porous particle dispersion (dispersion medium: IPA) was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: SALD-2200). Table 1 shows the calculation results of the 95% particle diameter (D95) of the porous particles.
<接触角の測定及び摩擦試験>
上記多孔質構造体のサンプルの表面の接触角を自動接触角計(協和界面科学株式会社製、商品名:DM-501Hi)を用いて測定した。接触角の測定に用いる溶液は、純水であり、液滴量は1μLとした。接触角の算出方法としては、楕円フィッティング法を用いた。
<Measurement of contact angle and friction test>
The contact angle of the surface of the sample of the porous structure was measured using an automatic contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., trade name: DM-501Hi). The solution used to measure the contact angle was pure water, and the droplet volume was 1 μL. An ellipse fitting method was used to calculate the contact angle.
次に、多孔質構造体のサンプルの表面を摩擦試験機(株式会社トリニティーラボ製、i-tester TL-201Ts)を用いて摩擦試験を行った。摩擦試験は、2cm角の平板(接触面積:4cm2)に紙ワイパー(日本製紙クレシア株式会社製、商品名:キムタオル)を貼り付けたものを接触子として用いた。摩擦試験は、加重40g、ストローク50mmの条件で30往復行った。摩擦試験後のサンプルについて、上記のように接触角をさらに測定した。摩擦試験前後のサンプルの接触角を表1に示す。 Next, a friction test was performed on the surface of the sample of the porous structure using a friction tester (manufactured by Trinity Lab Co., Ltd., i-tester TL-201Ts). In the friction test, a paper wiper (trade name: Kim Towel, manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd.) attached to a 2 cm square flat plate (contact area: 4 cm 2 ) was used as a contact. The friction test was performed 30 times under the conditions of a load of 40 g and a stroke of 50 mm. Contact angles were further measured as described above on the samples after the friction test. Table 1 shows the contact angles of the samples before and after the friction test.
(実施例2)
実施例2では、実施例1と同様に多孔質ゲルを調製した。多孔質ゲルの比表面積を表1に示す。次に、実施例2では、多孔質ゲルについて、超音波式ホモジナイザーでの処理時間を30分間の条件で粉砕工程を行った以外は、実施例1と同様に多孔質粒子分散液を調製した。多孔質粒子における95%粒子径(D95)の算出結果を表1に示す。続いて、実施例2では、実施例1と同様に多孔質構造体を作製した後、多孔質構造体のサンプルの接触角の測定及び摩擦試験を行った。摩擦試験前後のサンプルの接触角を表1に示す。
(Example 2)
In Example 2, a porous gel was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the specific surface area of the porous gel. Next, in Example 2, a porous particle dispersion liquid was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porous gel was subjected to a pulverization step using an ultrasonic homogenizer for 30 minutes. Table 1 shows the calculation results of the 95% particle diameter (D95) of the porous particles. Subsequently, in Example 2, a porous structure was produced in the same manner as in Example 1, and then a contact angle and a friction test were performed on a sample of the porous structure. Table 1 shows the contact angles of the samples before and after the friction test.
(実施例3)
実施例3では、実施例1と同様に多孔質ゲルを調製した。多孔質ゲルの比表面積を表1に示す。次に、実施例3では、多孔質ゲルについて、超音波式ホモジナイザーでの処理時間を15分間の条件で粉砕工程を行った以外は、実施例1と同様に多孔質粒子分散液を調製した。多孔質粒子における95%粒子径(D95)の算出結果を表1に示す。続いて、実施例3では、実施例1と同様に多孔質構造体を作製した後、多孔質構造体のサンプルの接触角の測定及び摩擦試験を行った。摩擦試験前後のサンプルの接触角を表1に示す。
(Example 3)
In Example 3, a porous gel was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the specific surface area of the porous gel. Next, in Example 3, a porous particle dispersion liquid was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porous gel was subjected to a pulverization step using an ultrasonic homogenizer for 15 minutes. Table 1 shows the calculation results of the 95% particle diameter (D95) of the porous particles. Subsequently, in Example 3, a porous structure was produced in the same manner as in Example 1, and then a contact angle and a friction test were performed on a sample of the porous structure. Table 1 shows the contact angles of the samples before and after the friction test.
(比較例1)
比較例1では、実施例1のビニルトリメトキシシラン(VTMS)をメチルトリメトキシシラン(MTMS)に変更した以外は、実施例1と同様に多孔質ゲルを調製した。多孔質ゲルの比表面積を表1に示す。次に、比較例1では、実施例1と同様に多孔質粒子分散液を調製した。多孔質粒子における95%粒子径(D95)の算出結果を表1に示す。続いて、比較例3では、実施例1と同様に多孔質構造体を作製した後、多孔質構造体のサンプルの接触角の測定及び摩擦試験を行った。摩擦試験前後のサンプルの接触角を表1に示す。
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, a porous gel was prepared in the same manner as in Example 1, except that vinyltrimethoxysilane (VTMS) in Example 1 was changed to methyltrimethoxysilane (MTMS). Table 1 shows the specific surface area of the porous gel. Next, in Comparative Example 1, a porous particle dispersion liquid was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the calculation results of the 95% particle diameter (D95) of the porous particles. Subsequently, in Comparative Example 3, a porous structure was produced in the same manner as in Example 1, and then a contact angle and a friction test were performed on a sample of the porous structure. Table 1 shows the contact angles of the samples before and after the friction test.
(比較例2)
比較例2では、実施例1の分散工程におけるノニオン性界面活性剤の添加量を0.4gに変更した以外は、実施例1と同様に加水分解工程、分散工程、及びゲル化工程を順に行った。この比較例2では、複数の非多孔質粒子が凝集した塊が得られた。この塊の比表面積を上記<比表面積の測定>と同様に測定した。その結果を表1に示す。
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, the hydrolysis step, dispersion step, and gelation step were performed in order in the same manner as in Example 1, except that the amount of nonionic surfactant added in the dispersion step in Example 1 was changed to 0.4 g. Ta. In Comparative Example 2, a lump of a plurality of non-porous particles was obtained. The specific surface area of this mass was measured in the same manner as <Measurement of specific surface area> above. The results are shown in Table 1.
粉砕工程では、塊をIPA30mL中に加えた後、まず、機械式ホモジナイザーを用いて15,000rpm、1時間の条件で塊を粉砕することで粉砕物を得た。次に、超音波式ホモジナイザーを用いて1時間の条件で粉砕物をさらに粉砕することで、非多孔質粒子分散液を得た。非多孔質粒子の粒子径分布を上記<粒子径分布の測定>と同様に測定した。非多孔質粒子における95%粒子径(D95)の算出結果を表1に示す。 In the pulverization step, the mass was added to 30 mL of IPA, and then the mass was first pulverized using a mechanical homogenizer at 15,000 rpm for 1 hour to obtain a pulverized product. Next, the pulverized product was further pulverized using an ultrasonic homogenizer for 1 hour to obtain a non-porous particle dispersion. The particle size distribution of the non-porous particles was measured in the same manner as in <Measurement of particle size distribution> above. Table 1 shows the calculation results of the 95% particle diameter (D95) of non-porous particles.
続いて、比較例2では、非多孔質粒子分散液を用いた以外は、上記<多孔質構造体の作製>の作製と同様に非多孔質構造体を作製した後、上記<接触角の測定及び摩擦試験>と同様に非多孔質構造体のサンプルの接触角の測定及び摩擦試験を行った。摩擦試験前後のサンプルの接触角を表1に示す。 Subsequently, in Comparative Example 2, a non-porous structure was prepared in the same manner as in <Preparation of porous structure> above except that a non-porous particle dispersion was used, and then the above <Measurement of contact angle was performed. and friction test>, contact angle measurements and friction tests were performed on samples of non-porous structures. Table 1 shows the contact angles of the samples before and after the friction test.
11…多孔質ゲル
12…分散媒
13…多孔質粒子
14…多孔質粒子分散液
21…多孔質構造体
61…基材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有し、
前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する、多孔質粒子分散液。 A porous particle dispersion liquid used for obtaining a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are combined,
containing the plurality of porous particles and a dispersion medium that disperses the plurality of porous particles,
A porous particle dispersion in which the plurality of porous particles have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
前記多孔質粒子分散液は、前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有し、
前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有し、
前記製造方法は、
ゾルゲル法を用いて多孔質ゲルを調製する多孔質ゲル調製工程と、
前記多孔質ゲルを前記分散媒中で粉砕する粉砕工程と、を備え、
前記ゾルゲル法で用いる原料は、前記有機重合性官能基を有するアルコキシドを含む、多孔質粒子分散液の製造方法。 A method for producing a porous particle dispersion liquid used for obtaining a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are combined, the method comprising:
The porous particle dispersion liquid contains the plurality of porous particles and a dispersion medium that disperses the plurality of porous particles,
The plurality of porous particles have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group,
The manufacturing method includes:
a porous gel preparation step of preparing a porous gel using a sol-gel method;
a pulverizing step of pulverizing the porous gel in the dispersion medium,
A method for producing a porous particle dispersion, in which the raw material used in the sol-gel method contains the alkoxide having the organic polymerizable functional group.
前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有し、
前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する、撥水剤。 A water repellent agent used for obtaining a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are combined and having water repellency,
containing the plurality of porous particles and a dispersion medium that disperses the plurality of porous particles,
The plurality of porous particles are water repellent agents having a skeleton including a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
前記多孔質粒子分散液中の前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する、多孔質構造体。 A porous structure obtained from a porous particle dispersion containing a plurality of porous particles and a dispersion medium for dispersing the plurality of porous particles, and having a structure in which the plurality of porous particles are combined. hand,
The plurality of porous particles in the porous particle dispersion are porous structures having a skeleton including a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
前記複数の多孔質粒子と、前記複数の多孔質粒子を分散させる分散媒と、を含有する多孔質粒子分散液を準備する準備工程と、
前記多孔質粒子分散液中の前記複数の多孔質粒子をラジカル重合開始剤の存在下で結合させる結合工程と、備え、
前記多孔質粒子分散液中の前記複数の多孔質粒子は、ポリシロキサン鎖及び有機重合性官能基を含む骨格を有する、多孔質構造体の製造方法。 A method for producing a porous structure having a structure in which a plurality of porous particles are combined,
a preparation step of preparing a porous particle dispersion containing the plurality of porous particles and a dispersion medium for dispersing the plurality of porous particles;
a bonding step of bonding the plurality of porous particles in the porous particle dispersion in the presence of a radical polymerization initiator;
The method for producing a porous structure, wherein the plurality of porous particles in the porous particle dispersion have a skeleton containing a polysiloxane chain and an organic polymerizable functional group.
前記基材上に前記多孔質粒子分散液を塗布する塗布工程を備える、請求項8に記載の多孔質構造体の製造方法。 The porous structure is a porous coating provided on a base material,
The method for manufacturing a porous structure according to claim 8, comprising a coating step of coating the porous particle dispersion on the base material.
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- 2022-05-26 JP JP2022086082A patent/JP2023173662A/en active Pending
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2023
- 2023-05-18 WO PCT/JP2023/018533 patent/WO2023228848A1/en unknown
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Publication number | Publication date |
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WO2023228848A1 (en) | 2023-11-30 |
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