JP2506065B2 - オルガノ酸化アンチモンゾルとそれを含む塗料 - Google Patents
オルガノ酸化アンチモンゾルとそれを含む塗料Info
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Description
ンゾルに関し、さらに詳しくは光硬化性樹脂のモノマー
を分散媒とするオルガノ酸化アンチモンゾルおよびそれ
よりなる塗料に関する。
ロイド分散液中の酸化アンチモンに対して0.5〜25
重量%の割合の下記一般式で示される有機珪素化合物で
処理されかつpH2.5〜12の範囲内に調整された化
学的安定性に優れたコロイド状酸化アンチモンについて
記載されている。 (但し、RはC1〜C8でかつアミノ基、メルカプト基、
メタクリロキシ基、又はハロゲン原子を含まない置換
基、R1及びR 2はC1〜C4の置換基、R3はC1〜C4の
アルキル基、アルコキシ置換アルキル基又はアセチル基
を示す。)しかしながら、前記表面処理剤はその量が少
ないと光硬化性樹脂モノマーと混合した場合にゲル化が
おこるので、多量に使用する必要があるが、多量に使用
すると導電性が失われてしまうので、前記公報記載のも
のは、主として難燃剤としての用途にとどまり、有機溶
媒を用いない導電性塗料の用途には使用できなかった。
また、特開昭62−95130号公報には、紫外線、電
子線、γ線、X線等の活性エネルギー線の照射もしくは
加熱により硬化する重合性不飽和結合を分子中に有する
反応性モノマーが分散媒の80モル%以上を占める酸化
物ゾルに関する技術が開示されており、前記酸化物ゾル
としては、シリカゾル、アルミナゾル、鉄ゾル等があげ
られているが、酸化アンチモンについては例示されてい
ないし、該酸化物を導電性付与剤とする考え方は皆無で
あり、また、酸化物の表面処理に関する技術思想も全く
含まれていない。
ガノ酸化アンチモンゾル、特に、溶媒を用いることなく
光硬化性組成物に配合することができる導電性付与能力
を有するオルガノ酸化アンチモンゾルおよびそれよりな
る塗料を提供することにある。
するコロイダル酸化アンチモン粒子と有機分散媒よりな
るオルガノ酸化アンチモンゾルにおいて、該コロイダル
酸化アンチモン粒子が下記の一般式(1)で示される有
機珪素化合物で処理されていることを特徴とするオルガ
ノ酸化アンチモンゾルに関する。
け光硬化性樹脂モノマーであることが好ましい。本発明
の他の1つは、オルガノ酸化アンチモンゾルを含有する
光硬化性塗料に関する。
説明する。本発明で、コロイダル酸化アンチモン粒子の
表面改質処理に使用される上記一般式で示される有機珪
素化合物としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキ
シシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルメトキシ
シラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、3−アクリロキシプロピルモノメチルジメトキシシ
ラン、3−アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラ
ン、3−アクリロキシブチルジメチルメトキシシランな
どが例示される。本発明のオルガノ酸化アンチモンゾル
は前記の有機珪素化合物で、従来のエチルシリケートな
どで一部分表面改質処理をしたオルガノ酸化アンチモン
ゾルを更に表面改質処理することによっても得られる。
また、本発明に係るオルガノ酸化アンチモンゾルの出発
物質であるコロイダル酸化アンチモン粒子は、バイロク
ロア構造を有し、導電性を示す。従来、パイロクロア構
造を有する酸化アンチモンは、導電性を示すことが知ら
れている〔例えば、小澤等、日化、No.4,P−48
8(1983)〕。
ルの製法の1具体例をつぎの(i)〜(iv)の工程で説明す
る。 (i) 先に、本出願人が提案した特開平2−180717
号に記載されている方法により水を分散媒とする酸化ア
ンチモンゾルを調製する。このゾルのコロイダル酸化ア
ンチモン粒子は、パイロクロア構造を有しており、導電
性を示す。 (ii) 次いで、この水を分散媒とする酸化アンチモンゾ
ルに、有機溶媒と次の一般式(2)示される有機珪素化合
物を添加し、撹拌しながら30〜70℃に加温して、反
応させた後、水を有機溶媒で置換してオルガノ酸化アン
チモンゾルを得る。
基、アリル基、アセチル基などが挙げられる。該有機珪
素化合物の添加量は、酸化アンチモンゾル中のSb2O5
1モルに対し、SiO2換算で0.01〜0.8モ
ル、好ましくは0.2〜0.5モルの範囲が望ましい。
該有機珪素化合物の添加量が0.01モルより少ない場
合は得られる有機溶媒を分散媒とする酸化アンチモンゾ
ルの安定性が悪く、また、0.8モルよりも多い場合
は、コロイダル酸化アンチモン粒子の導電性付与能力が
失なわれるため、後述の工程を径て得られる塗料を塗布
して形成される塗膜の導電性が悪くなるので好ましくな
い。前記一般式で示される有機珪素化合物としては、ア
ルコキシシラン、ビニルシラン、ビニルアルコキシシラ
ンなど、例えば、テトラメトキシシラン、メチルトリメ
トキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチル
メトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリブ
トキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェ
ニルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシランな
どが例示される。又、有機溶媒としては、例えば、メタ
ノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブ
チルアルコール、エチルセロソルブ、メチルセロソル
ブ、メチルエチルケトン、アセトンなどが例示される。
特に沸点100℃以下の有機溶媒は、光硬化性樹脂のモ
ノマー分散媒と置換するうえで望ましい。水を分散媒と
する酸化アンチモンゾルへの前記一般式(2)で示され
る有機珪素化合物の添加は、有機溶媒を添加した後に有
機珪素化合物を添加するか、又は有機溶媒と有機珪素化
合物とを混合して添加する方法が望ましい。当初添加す
る有機溶媒の量は、Sb2O5の濃度が5〜20wt%の
範囲に調整することが望ましい。 (iii) 次いで、公知の方法、例えば有機溶媒で希釈した
後、限外濾過により濃縮する操作を繰り返すことによ
り、分散媒の水を有機溶媒で置換して、有機溶媒を分散
媒とする酸化アンチモンゾルを調製する。この場合、水
の残存量は3wt%以下にすることが望ましく、またゾ
ルのSb2O5濃度は20〜40wt%の範囲に調製する
ことが望ましい。 (iv) 前記のような方法で得られた有機溶媒を分散媒と
する酸化アンチモンゾルに、次の一般式(1)で示される
有機珪素化合物を添加し、撹拌しながら40〜90℃に
加温して反応させて、本発明のオルガノ酸化アンチモン
ゾルを得る。
酸化アンチモンゾル中のSb2O51モルに対し、SiO
2換算で0.004〜0.12モル、好ましくは、0.
03〜0.8モルの範囲が望ましい。該有機珪素化合物
の添加量が、0.004モルより少ない場合は、該酸化
アンチモンゾルと光硬化性樹脂のモノマーと混合した際
にゲル化するので望ましくない。または、0.12モル
より多い場合は、得られる光硬化性樹脂モノマーを分散
媒とするオルガノ酸化アンチモンゾルを塗料に配合して
塗布し、酸化アンチモンを含有する塗膜を形成する場
合、塗膜の硬化性が悪くなるので望ましくない。上記特
定の有機珪素化合物で処理したオルガノ酸化アンチモン
ゾルは、従来のオルガノ酸化アンチモンゾルが使用され
る用途にそのままの状態で使用可能であるが、さらに分
散媒を光硬化性樹脂モノマーとすることで、溶媒を用い
ることなく光硬化性樹脂組成物に配合することができる
導電性付与能力を有するオルガノ酸化アンチモンゾルと
することができる。有機溶媒を光硬化性樹脂モノマーで
置換する方法は、公知の方法、例えば、有機溶媒と光硬
化性樹脂モノマーとからなる分散媒を減圧下に加熱し、
有機溶媒を飛ばして光硬化性樹脂モノマーを分散媒とす
る酸化アンチモンゾルとする方法などで行うことができ
る。なお、減圧下での加熱は、光硬化性樹脂モノマーが
重合しない温度、好ましくは60℃以下の温度で行うこ
とが望ましい。
クリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルア
クリレート、ブチルアクリレート、シクロヘキシルアク
リレート、エポキシアクリレート、エチルジエチレング
リコールアクリレート、グリセロールメタアクリレー
ト、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2−ヒ
ドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピル
アクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレー
ト、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、
2−メトキシエチルアクリレート、ポリブタジエンアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ス
テアリルアクリレート、テトラヒドロフロフリルアクリ
レート、ウレタンアクリレートなどのモノマーの単独ま
たは混合物などをはじめ、昭和58年12月10日
(株)総合技術出版発行、材料技術研究協会編集委員会
編、プラスチックの塗装、印刷便覧第70〜83頁記載
のモノマーが例示される。本発明の光硬化性樹脂モノマ
ーを分散媒とするオルガノ酸化アンチモンゾルは、残存
する有機溶媒が20wt%以下、好ましくは10wt%
以下であることが、また、ゾルのSb2O5濃度は10〜
70wt%の範囲とすることが望ましい。本発明でいう
光硬化性樹脂のモノマーとは、モノマー単独または有機
分散媒がゾルの状態を保ちうる程度の低粘度である限
り、オリゴマーを含むことができる。
は、酸化アンチモンだけの場合の外に、酸化アンチモン
を主体として、Si,Zn,Sn,In,P,B,T
i,Zr,Hf,Ce,Fe,Te,Wなどの異種元素
がドープされた複合酸化アンチモンをも含む。該光硬化
性樹脂モノマーを分散媒とする固体状態で導電性を有す
ることを特徴とする異種元素がドープされたオルガノ複
合酸化アンチモンゾルは、出発原料に、水を分散媒とす
る異種元素がドープされた複合酸化アンチモンゾルを使
用することにより調製される。このような複合酸化アン
チモンゾルの製造方法については、例えば、本出願人が
先に提案した特開平2−174929号に記載されてい
る。
光硬化性樹脂組成物に配合して導電性塗料を得る。光硬
化性樹脂組成物には、前記の光硬化性樹脂モノマーが重
合したオリゴマー又はそのオリゴマーとモノマーの混合
物なども含まれる。これら光硬化性樹脂組成物に該オル
ガノ酸化アンチモンゾルを配合するに際し、有機溶媒は
必要としないが、所望により有機溶媒を使用することも
可能である。光硬化性の光とは、紫外線のほか、電磁
線、電子線、放射線などの光エネルギーを指す。該酸化
アンチモンゾルの光硬化性樹脂組成物への配合量は、酸
化物として10〜60wt%、好ましくは20〜50w
t%の範囲であることが望ましい。本発明の塗料は、ポ
リカーボネート樹脂、アクリル樹脂などのフィルムある
いは基板などに塗布して導電性塗膜を形成して帯電防止
用に使用される。具体的には、メガネ、クリーンルーム
用カーテン、クリーンルーム用窓、自動車の窓、光ディ
スク基板などの帯電防止、包装材料の帯電防止、あるい
は、家具、楽器などの帯電防止などに利用される。ま
た、本発明のオルガノ酸化アンチモンゾルは、前述の導
電性塗料としての用途の外に、難燃化剤などにも使用可
能である。
に説明する。 実施例1 純水1800gに可性カリ(旭硝子製純度85wt%)
57gを溶解した溶液中に三酸化アンチモン(日本精鉱
製ATOX−R純度99wt%)111gを懸濁させ
た。この懸濁液を100℃に加熱し、次いで、過酸化水
素(林純薬製、特級、純度35wt%)58.4gを純
水220gで希釈した水溶液を14時間で添加し(添加
速度0.06mole/hr)三酸化アンチモンを溶解
した。冷却後、得られた溶液から1000gを取り、こ
の溶液を純水1500gで希釈した後、陽イオン交換樹
脂(三菱化成製pK−216)に通して脱イオンを行っ
た。脱イオンした溶液を温度100℃で10時間加熱し
た後、限外膜で濃縮して19wt%の酸化アンチモンゾ
ルを調整した。そのゾルのコロイド粒子径を電子顕微鏡
法で100個の粒子について測定した結果、平均粒子径
は15nmであった。このゾルの一部を乾燥してX線回
折分析を行った結果、酸化アンチモンはパイロクロア構
造を有していた。このゾルを撹拌機と冷却器付きセパラ
ブルフラスコ5リットルに2000g採取し、この中に
さらにテトラエトキシシラン84.4gとメチルアルコ
ール2000gを混合したものを添加し50℃にて60
分間保持して反応させた。次いで冷却した後、限外濾過
膜で、Sb2O5濃度として20重量%まで濃縮した。そ
の後、メチルアルコールを添加しながら、限外膜にて水
とメチルアルコールを置換しSb2O5濃度として30重
量%で、水分0.8重量%の有機溶媒に分散したゾルを
得た。次にこのメチルアルコール分散ゾル100gにγ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化
学製KBM−503)3.6gを添加し、80℃にて5
分間保持して、反応させた。その後冷却し、このゾル液
に2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)20g
を添加し、40℃のウオーターバス上にて減圧蒸留し
て、Sb2O5濃度46重量%のモノマー分散アンチモン
ゾルを調製した。酸化アンチモンゾルの性状を表1に示
す。 実施例2 実施例1において、γ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシランの代わりに、γ−メタクリロキシプロピル
トリエトキシシランを用いた以外は、同様な操作をして
表1に示す酸化アンチモンゾルを調製した。 実施例3 実施例1において、2−ヒドロキシエチルアクリレート
(HEA)の代わりに2−ヒドロキシブチルアクリレー
ト(HBA)を用いた以外は、同様な操作をして、表1
に示す酸化アンチモンゾルを調製した。 実施例4 実施例1において、テトラエトキシシラン84.4gの
代わりにビニルトリエトキシシラン76gとした以外は
同様な操作をして、表1に示す酸化アンチモンゾルを調
製した。 実施例5 実施例1において、テトラエトキシシラン84.4gの
代わりにテトラエトキシシラン18gとした以外は同様
な操作をした。 実施例6 実施例1と同様にして三酸化アンチモンを溶解して得た
5wt%Sb2O5液1000gに5wt%SnO2のス
ズ酸カリウム溶液100gを添加し、次いでこの溶液を
純水1500gで希釈した後、陽イオン交換樹脂に通し
て脱イオンを行って、水を分散媒とし酸化スズを含有す
る複合酸化アンチモンゾルを調製した。なお、この酸化
スズ含有複合酸化アンチモンはバイロクロア構造を有し
ていた。この複合酸化アンチモンゾルを用いて、実施例
1と同様な操作をして表1に示す酸化アンチモンゾルを
調製した。 実施例7 実施例6のスズ酸カリウムの代わりに、WO3として5
wt%のタングステン酸アンモニウム溶液50gとした
以外は同様な操作をして、表1に示す酸化アンチモンゾ
ルを調製した。 実施例8 実施例6のスズ酸カリウムの代わりに、ZrO2として
5wt%の炭酸ジルコニルアンモニウム溶液50gとし
た以外に、モノマーとしてHEAの代わりに2−ヒドロ
キシプロピルアクリレート(HPA)を用い、同様な操
作をして表1に示す酸化アンチモンゾルを調製した。 実施例9 実施例1と同様にして得た酸化アンチモンの脱イオン溶
液にTiO2として1%の塩化チタン溶液25gを添加
した液を温度100℃で10時間加熱した後、陰イオン
交換樹脂にて塩素を除去し、限外膜で濃縮して19%の
酸化アンチモンと酸化チタンの複合ゾルを得た。この複
合酸化アンチモンゾルを用いて、実施例1と同様な操作
をして表1に示す酸化アンチモンゾルを調製した。 実施例10 実施例1と同様にして得た酸化アンチモンの脱イオン溶
液に5wt%P2O5のリン酸溶液100gを添加して実
施例9と同様な操作をして表1に示す酸化アンチモンゾ
ルを調製した。なお、モノマーはHEAの代わりにHP
Aを用いた。 実施例11 実施例1と同様にして得た酸化アンチモンの脱イオン溶
液に5wt%B2O3のホウ酸溶液100gを添加して実
施例9と同様な操作をして、表1に示す酸化アンチモン
ゾルを調製した。 比較例1 実施例1で調製した水を分散媒とする酸化アンチモンゾ
ル2000gを撹拌機と冷却器の付いたセパラブルフラ
スコに入れ、次いでこの中に、テトラエトキシシラン8
4.4gとメチルアルコール2000gを混合したもの
を添加し、50℃にて60分間保持して反応させた。次
いで冷却した後、限外濾過膜でSb2O5濃度として20
wt%まで濃縮した。その後、メチルアルコールを添加
しながら限外膜にて水とメチルアルコールを置換し、S
b2O5濃度30wt%の酸化アンチモンゾルを調製し
た。次に、このメチルアルコールを分散媒とする酸化ア
ンチモンゾル100gに2−ヒドロキシエチルアリレー
ト(HEA)20gを添加し、40℃のウォータバス上
にて減圧蒸留したところゲル化を生じた。 比較例2 実施例1で調製した水を分散媒とする酸化アンチモンゾ
ル2000gを撹拌機と冷却器の付いたセパラブルフラ
スコに入れ、次いでこの中に、テトラエトキシシラン2
50gとメチルアルコール2000gを混合したものを
添加し50℃にて60分間保持して反応させた。次いで
冷却した後、限外濾過膜でSb2O5濃度として20wt
%まで濃縮した。その後、メチルアルコールを添加しな
がら限外膜にて水とメチルアルコールを置換し、Sb2
O5濃度30wt%の酸化アンチモンゾルを調製した。
次に、このメチルアルコールを分散媒とする酸化アンチ
モンゾル100gに2−ヒドロキシエチルアクリレート
(HEA)20gを添加し、40℃のウォータバス上に
て減圧蒸留して、Sb2O5濃度50wt%のモノマー分
散アンチモンゾルを調製した。酸化アンチモンゾルの性
状を表1に示す。 実施例12 実施例1〜11及び比較例2のモノマーを分散媒とする
酸化アンチモンゾルを使用して、塗料を作成し、塗布し
て得られた塗膜の表面抵抗値を測定した。実施例1〜1
1及び比較例2のそれぞれの酸化アンチモンゾル58.
3gをウレタン系紫外線硬化樹脂(大八化学製DH−7
00)20gと混合して、それぞれの塗料を調製した。
次に、これらの塗料を用いて、ポリカーボネート板に2
000rpmにてスピンナー塗布し、高圧水銀ランプの
紫外線照射にて硬化させて、塗膜を形成した。得られた
塗膜の表面抵抗値を測定した。その結果を表1に示す。
硬化性樹脂のモノマーを分散媒とするオルガノ酸化アン
チモンゾルは、光硬化性樹脂組成物に溶媒を用いずに直
接配合することが可能であり、また、配合して得られる
塗料を塗布して得られる塗膜は導電性を有する。従来の
有機溶媒を分散媒とする酸化アンチモンゾルを、光硬化
性樹脂組成物に配合した塗料は、硬化させるに際し、紫
外線などの光を照射するとともに加熱して有機溶媒を蒸
発させる必要があった。そのため、加熱、排気、防爆な
どの設備を必要とする外、加熱することの出来ない基材
への塗布が不可能であった。本発明の光硬化性樹脂モノ
マーを分散媒とするオルガノ酸化アンチモンゾルを光硬
化性樹脂組成物に配合した塗料は、有機溶媒を蒸発させ
る必要がないので、上記の設備は不要となり、また、加
熱することが出来ない基材への塗布も可能である。
Claims (3)
- 【請求項1】 パイロクロア構造を有するコロイダル酸
化アンチモン粒子と有機分散媒よりなるオルガノ酸化ア
ンチモンゾルにおいて、該コロイダル酸化アンチモン粒
子が下記の一般式(1)で示される有機珪素化合物で処
理されていることを特徴とするオルガノ酸化アンチモン
ゾル。 【化1】 - 【請求項2】 前記有機分散媒が光硬化性樹脂のモノマ
ーである請求項1記載のオルガノ酸化アンチモンゾル。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のオルガノ酸化ア
ンチモンゾルを含有する光硬化性塗料。
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