JP3407385B2 - 複合粒子および中空粒子の製造方法 - Google Patents
複合粒子および中空粒子の製造方法Info
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Description
子の製造方法に関し、詳しくは顔料、研磨剤、コーティ
ング剤、塗料、スペーサ、光学材料、充填剤、トナー、
樹脂改質剤、インク、吸着剤等に好適に使用され、特に
カラーフィルター等の電子材料用の顔料として好適に使
用される複合粒子および中空粒子の製造方法に関する。
子等が広く一般的に使用されている。しかし、従来のC
dS粒子は粒子径分布が広く、形状がまちまちであり、
分散性が悪いことから、カラーフィルター等の電子材料
用の顔料には採用されていなかった。一方、カラーフィ
ルター等の電子材料に現在使用されている染料は、耐熱
性が低く、また、色剤が液晶層へ移行したり、染み出し
たりするという問題点を有しており、この問題点を解決
する電子材料用の顔料は分散性に乏しいという問題点を
有していた。
は、均一な粒子形状を有し、粒子径分布が狭く、分散性
および耐熱変色性に優れ、かつ表面被覆層が強固でもは
や被覆層成分が溶媒もしくは溶質へ移動することのな
い、特にカラーフィルター等の電子材料用の黄色顔料と
して好適な複合粒子および中空粒子の製造方法を提供す
ることにある。
微粒子(以下、「コア微粒子」という。)を水および/
またはアルコール溶液中に均一に分散させ、硫黄化合物
の存在下、加水分解性カドミウム塩を加水分解させ、コ
ア微粒子上にカドミウム化合物被覆層を形成させること
を特徴とする複合粒子(以下、「カドミウム系複合粒
子」という。)の製造方法、および上記により得られた
カドミウム系複合粒子を加熱し、粒子内部に空孔をもた
せることを特徴とする中空粒子(以下、「カドミウム系
中空粒子」という。)の製造方法、により達成される。
れにより本発明の目的、構成および効果が明確になるで
あろう。本発明におけるコア微粒子の材料としては、特
に限定されるものではないが、例えばガラス、シリカ、
アルミニウム、チタン、鉄、ニッケル、銅、金、銀、ス
テンレススチール、酸化鉄、フェライト、カーボンブラ
ック等の無機材料;エチレン、プロピレン等のオレフィ
ンの(共)重合体;スチレン、ジビニルベンゼン等の芳
香族ビニル化合物の(共)重合体;酢酸ビニル等のビニ
ルエステルの(共)重合体;アクリロニトリル等のシア
ン化ビニル化合物の(共)重合体;(メタ)アクリル酸
メチル等の(メタ)アクリル酸エステルの(共)重合
体;塩化ビニル、テトラフルオロエチレン等のハロゲン
化ビニル化合物の(共)重合体;ポリアセタール;ポリ
カーボネート;ポリエステル;アルキド樹脂;不飽和ポ
リエステル;ポリアリレート;ポリスルフィド;ポリス
ルホン、ポリアミド(例えばナイロン−6、ナイロン−
12等);ポリイミド、ポリシロキサン;エポキシ樹
脂;フェノール樹脂;尿素樹脂;メラミン樹脂;ベンゾ
グアナミン樹脂;セルロース;アイオノマー等を使用す
ることができる。コア微粒子が有機高分子材料である場
合は、架橋構造を有することもできる。これらのコア微
粒子は、予め2種以上の材料を混練・混合後、造粒、分
級した粒子でもよく、また異なる材料からなる2種以上
の粒子の混合物であることもできる。これらのコア微粒
子の色調は特に限定されない。
されるものではないが、例えば転動造粒、流動層造粒、
攪拌造粒、解砕・粉砕、圧縮造粒、押出造粒、溶融造
粒、混合造粒、噴霧冷却造粒、沈澱・析出造粒、凍結乾
燥造粒、懸濁凝集造粒、滴下冷却造粒等の物理的造粒
法;乳化重合、懸濁重合、沈澱重合等の化学的造粒法等
を、コア微粒子の材料に応じて適宣選択して造粒し、分
級する方法を挙げることができる。また、コア微粒子が
市販品として入手できる場合は、それを使用することも
できる。以上により得られるコア微粒子の平均粒子径
は、好ましくは0.02〜1000μmであり、特に好
ましくは、0.05〜500μmである。
ウム系複合粒子の製造方法は、コア微粒子を水および/
またはアルコール溶液中に均一に分散させ、硫黄化合物
の存在下、加水分解性カドミウム塩を加水分解させ、コ
ア微粒子上にカドミウム化合物被覆層を形成させること
により得られる。なお、前記加水分解反応の反応温度は
好ましくは20℃以上、さらに好ましくは25℃以上で
上限は一般に100℃以下であり、反応時間は好ましく
は30分以上、さらに好ましくは60分以上で上限は一
般に24時間である。
えば、硝酸カドミウム、硫酸カドミウム、塩化カドミウ
ム等が挙げられる。これらの加水分解性カドミウム塩は
単独で、あるいは二種以上を混合して使用することがで
きる。上記加水分解性カドミウム塩の使用量は、0.0
1ミリモル/反応液1l以上、さらに好ましくは0.1
ミリモル/反応液1l以上、さらに好ましくは1ミリモ
ル/反応液1l以上であり、上限は一般に10,000
ミリモル/反応液1l以下である。なお、上記反応液と
は、加水分解性カドミウム塩と水および/またはアルコ
ール溶液との混合液のことをいう。
オアセトアミド、チオセミカルバジド、チオ尿素、チオ
カルバニリド、チオオキサミド酸エチル等のチオアミド
類、硫化水素等が挙げられる。これらの硫黄化合物は単
独で、あるいは二種以上を混合して使用することができ
る。上記硫黄化合物の使用量は、0.01ミリモル/反
応液1l以上、さらに好ましくは0.1ミリモル/反応
液1l以上であり、上限は一般に10,000ミリモル
/反応液1l以下である。
溶媒として使用されるアルコールとしては、例えばメタ
ノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノ
ール、iso−プロパノール、n−ブタノール、2−ブ
タノール、t−ブタノール等の飽和アルコールが挙げら
れる。これらのアルコールは単独で、または二種以上を
混合してもよい。また、水とアルコールとを併用する場
合、その割合については、特に制限はないが、水1l当
たり、アルコールが5l以下であることが好ましい。
g/反応液1l以上、好ましくは0.01g/反応液1
l以上、特に好ましくは0.1g/反応液1l以上であ
り、上限は一般に10,000g/反応液1l以下であ
る。
重要な点は、水および/またはアルコール溶液中に、コ
ア微粒子を均一に分散させることである。例えば分散状
態が悪く、コア微粒子が凝集し、数個〜数百個の固まり
となっていれば、その上からカドミウム化合物が被覆さ
れてしまい、均一なカドミウム系複合粒子を得ることが
できず、また、得られたカドミウム系複合粒子同士が溶
液中で会合、凝集し、再分散できなくても、均一なカド
ミウム系複合粒子とすることができない。
/またはアルコール溶液中にアルコール可溶性高分子お
よび/または界面活性剤を分散性改良剤として添加する
ことが好ましい。これらの分散性改良剤の使用量は、コ
ア微粒子100重量部に対し、好ましくは1重量部以
上、より好ましくは3〜300重量部、特に好ましくは
5〜250重量部である。
キシメチルセルロースのナトリウム塩、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレ
ンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン等のアルコール可溶性高分子;ステアリン酸ナトリ
ウム、ポリカルボン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ジフェ
ニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、コハク酸ジアル
キルエステルスルホン酸ナトリウム等の界面活性剤を挙
げることができる。また、分散性改良剤として市販品で
あるTriton X−100(ロームアンドハース社
製)を用いることもできる。好ましい分散性改良剤は、
ポリビニルピロリドン、ベンゼンスルホン酸ナトリウム
等である。これらの分散性改良剤は、アルコール可溶性
高分子および界面活性剤それぞれについて、単独でまた
は2種以上を混合して使用することができ、またアルコ
ール可溶性高分子と界面活性剤とを併用することもでき
る。
の加水分解により、コア微粒子上にカドミウム化合物被
覆層が形成されるメカニズムは、基本的に2つある。そ
の1つは、加水分解されたカドミウムイオンおよび/
または加水分解により生成した錯体が、コア微粒子表面
に吸着されて被覆層を形成するメカニズムである。他の
1つは、加水分解段階を経て、極めて小さいカドミウ
ム化合物微粒子からなる核が初期に形成され、この核微
粒子が、ヘテロ凝集機構によってコア微粒子表面に吸着
されることにより、被覆層が成長するというメカニズム
である。そのうち後者のメカニズムでは、コア微粒子上
に吸着されるカドミウム化合物微粒子の数と粒径を調節
することにより、被覆層の厚みを制御することが容易と
なる。
凝集機構を経るメカニズムは、コア微粒子が電荷を有す
る場合に支配的となる。例えば、加水分解性カドミウム
塩等の加水分解反応が、生成するカドミウム化合物微粒
子の等電点以上のpHで起こる場合は、コア微粒子が正
電荷を有することにより、カドミウム化合物微粒子が効
率よく吸着される。また、加水分解性カドミウム塩等の
加水分解反応が、カドミウム化合物微粒子の等電点以下
のpHで起こる場合は、コア微粒子が負電荷を有するこ
とにより、前記カドミウム化合物微粒子が効率よく吸着
されることになる。したがって、前記核微粒子発生時の
カドミウム化合物微粒子とコア微粒子との電荷差を大き
くし、カドミウム化合物によるコア微粒子の被覆効率を
向上させるために、酸またはアルカリを加えてpHを調
節してもよく、また、例えば尿素および/またはホルム
アミドを反応混合液に添加、加熱して、それらの熱分解
によりpHを調節してもよい。
該コア微粒子表面に正または負の電荷を有する官能基を
導入することにより、前記カドミウム化合物微粒子をさ
らに効率よくコア微粒子表面に吸着させることができ
る。このような官能基の具体例としては、スルホン酸
基、アミノ基、リン酸基、カルボキシル基、エポキシ
基、アゾ基等が挙げられ、これらの官能基は、従来より
知られている方法により容易にコア微粒子表面に導入す
ることができる。また、コア微粒子が無機材料の場合で
も有機材料の場合でも、該コア微粒子表面に予め前記官
能基を有する界面活性剤および/または界面活性重合体
を吸着させることにより、前記カドミウム化合物微粒子
のコア微粒子表面への吸着を促進させることができる。
の平均粒子径は0.03〜2,000μm、好ましくは
0.05〜1,000μm、特に好ましくは0.05〜
100μmであり、該カドミウム系複合粒子の粒子外径
に対するコア微粒子の粒径の比は0.4〜0.99、好
ましくは0.6〜0.99である。
カドミウム系中空粒子の製造方法は、前述のようにして
得られたカドミウム系複合粒子中において、コア微粒子
として有機材料を用いたカドミウム系複合粒子を、空気
または酸素の存在下、前記コア微粒子となる有機材料の
種類により異なるが好ましくは100℃以上、さらに好
ましくは450℃以上に加熱して、有機材料を分解しガ
ス化させて粒子内部から飛散させ粒子内部に空孔を形成
することにより得られる。
いて、コア微粒子として用いられる有機材料には特に制
限は無いが、完全に分解し、ガス化させやすくするため
には、架橋していないことが好ましい。これにより低温
で短時間に空孔を形成させることができる。例えばコア
微粒子として用いられる有機材料が架橋されている場
合、800℃以上、さらに好ましくは1100℃以上で
加熱する必要がある。従って、コア微粒子としては、加
熱による分解しやすさの点で、スチレン、アクリロニト
リル、酢酸ビニル等の単量体を主成分とした重合体で、
架橋されていないものが好ましい。なお、加熱温度が1
200℃以上の場合であったり、また、昇温率および冷
却率が急激であるとカドミウム系中空粒子の表面にクラ
ックが入りやすくなったり、シェルが崩壊しやすくな
る。このため、昇温率としては30℃/分以下、冷却率
としては20℃/分以下が好ましい。上記製造方法によ
り、単分散で均一なシェル層を有するカドミウム系中空
粒子を得ることができ、しかも粒子径、空孔径を自由に
コントロールすることができる。以上により得られるカ
ドミウム系中空粒子の平均粒子径は通常、0.02〜
1,500μm、さらに好ましくは0.05〜750μ
mである。また、粒子外径に対する内部空孔径の比は、
通常、0.3〜0.99、さらに好ましくは0.6〜
0.99である。
発明はこれらによって限定されるものではない。 な
お、実施例および比較例において分散性および耐熱変色
性の評価は以下に示すようにして行った。
中空粒子またはCdS粒子0.1重量部を添加し、超音
波処理を2分間行った後、水中での各粒子の分散性を光
学顕微鏡を用いて観察した。ここで、分散性が極めて良
好な場合を◎、良好な場合を○、一部凝集が見られる場
合を△、全て凝集している場合を×とした。
dS粒子1gを石英ボートに入れ、空気雰囲気下、20
0℃で1時間加熱し、加熱前後の各粒子の色を目視にて
観察した。
ム1.0gおよびドデシル硫酸ナトリウム0.30gを
入れ、10分間攪拌して、それらを完全に溶解させた。
次いで、スチレン100gを添加し、N2ガスをパージ
しながら5分間攪拌した。その後フラスコをウォーター
バスに入れ、80℃で4時間反応させた後、これを室温
まで冷却した。冷却後、濾紙を使用し凝集物を除去し、
スチレン重合体からなる球状重合体分散液を得た。この
分散液の全固形分は14.5重量%であり、球状重合体
粒子の平均粒子径は0.42μmであった。この球状重
合体粒子分散液の濃度を5g/lとなるように蒸留水を
加えて調製した。
X−100(ロームアンドハース社製、非イオン性界
面活性剤)0.5gおよび2,2´−アゾビス(2−メ
チルプロピロニトリル)(以下、「AIBN」とい
う。)1.0gを入れ10分間攪拌し、完全にTrit
on X−100、AIBNを溶解させた。次いで、ス
チレン100gを添加し、N2ガスをパージしながら5
分間攪拌した。その後、このフラスコをウォーターバス
に入れ70℃で12時間反応させ、次いで室温まで冷却
した。冷却後、濾紙を使用し凝集物を除去し、スチレン
重合体粒子からなる球状重合体粒子分散液を得た。この
分散液の全固形物は14.7重量%であり、球状重合体
粒子の平均粒子径は0.17μmであった。この球状重
合体粒子分散液の濃度を5g/lとなるように蒸留水を
加えて調製した。
粒子分散液70g、蒸留水929gおよび過硫酸ナトリ
ウム1.0gを入れ10分間攪拌し、過硫酸ナトリウム
を溶解させた。次いでスチレン90gおよびジビニルベ
ンゼン10gを添加し、N2ガスをパージしながら5分
間攪拌した。その後フラスコをウォーターバスに入れ7
0℃で12時間反応させ、次いで室温まで冷却した。冷
却後、濾紙を使用し、凝集物を除去し、スチレン/ジビ
ニルベンゼン共重合体からなる球状重合体粒子分散液を
得た。この分散液の全固形分は9.3重量%であり、こ
の球状重合体粒子の平均粒子径は0.35μmであっ
た。この球状重合体粒子分散液の濃度を5g/lとなる
ように蒸留水を加えて調製した。
−S(球状スチレン重合体粒子、平均粒子径=3.2μ
m)の球状重合体粒子分散液の濃度を5g/lとなるよ
うに蒸留水を加えて調製した。
l)60ml、ポリビニルピロリドン(ポリスチレン換
算重量平均分子量(以下、「Mw」という。)=36
万)0.6g、硝酸カドミウム10g、チオアセトアミ
ド20gおよび3体積%エタノール水溶液2lをセパラ
ブルフラスコに入れた。この反応混合溶液を、ホモジナ
イザーでよく攪拌した後、30℃で3時間加熱し加水分
解させた。その後、これを室温まで冷却し、遠心分離に
より複合粒子を沈降させて、上澄溶液を分離後、蒸留水
を加え、ホモジナイザーで完全に粒子を分散させた後、
複合粒子を分離するという洗浄工程を5回繰り返した。
その後、得られた複合粒子(以下、「複合粒子A」とい
う。)を常温で乾燥した。複合粒子Aを電子顕微鏡にて
観察したところ、平均粒子径は0.50μm、粒子外径
に対するコアの粒径の比が0.84の粒子表面が均一な
層で完全に被覆された球状の複合粒子であった。複合粒
子Aを赤外吸収スペクトル、X線回折、熱重量分析、元
素分析、電気泳動装置等にて分析したところ、コアがポ
リスチレン重合体、シェルがCdSからなる複合粒子で
あることが確認された。なお、上記反応における各成分
の使用割合は以下の通りであった。 合成例1で得られた球状重合体粒子 1.5g/反応液1l 硝酸カドミウム(モノマー) 5g/反応液1l ポリビニルピロリドン(Mw=36万) 0.3g/反応液1l チオアセトアミド 10g/反応液1l 複合粒子Aの形状、組成等ならびに分散性の評価結果を
表1に、また、耐熱変色性の評価結果を表2に示す。
表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にして複
合粒子を得た(実施例2〜6)。得られた複合粒子の形
状、組成等ならびに分散性の評価結果について実施例1
と併せて表1に、また、耐熱変色性の評価結果を表2に
示す。
カドミウム10g、チオアセトアミド20および水2l
をセパラブルフラスコに入れた。この反応混合液をホモ
ジナイザーでよく攪拌した後、50℃で3時間加熱し加
水分解させた。その後、これを室温まで冷却し、遠心分
離により複合粒子を沈降させて上澄溶液を分離後、蒸留
水を加え、ホモジナイザーで完全に粒子を分散させた
後、CdS粒子を分離するという洗浄工程を5回繰り返
した。その後、得られたCdS粒子を常温で乾燥した。
前記CdS粒子を電子顕微鏡にて観察したところ、平均
粒子径が0.40μmのCdS粒子であった。CdS粒
子を赤外吸収スペクトル、X線回折、熱重量分析、元素
分析、電気泳動装置等にて分析したところ、CdSから
なる粒子であることが確認された。なお、上記反応にお
ける各成分の使用割合は以下の通りであった。 硝酸カドミウム 5g/反応液1l ポリビニルピロリドン(Mw=36万) 0.3g/反応液1l チオアセトアミド 10g/反応液1l また、CdS粒子の形状、組成等ならびに分散性の評価
結果について実施例1と併せて表1に、また、耐熱変色
性の評価結果を表2に示す。
dSの複合粒子5gを空気雰囲気下で室温から600℃
まで10℃/分の条件で昇温し、600℃で3時間維持
した。その後、10℃/分の割合で室温まで冷却し、中
空粒子(以下、「中空粒子B」という。)を得た。中空
粒子Bを電子顕微鏡にて観察したところ、平均粒子径は
0.42μm、粒子外径に対する内部空孔径の比は0.
86であった。中空粒子Bを赤外吸収スペクトル、X線
回折、元素分析、電気泳動装置等にて分析したところ、
コアが空孔、シェルがCdSからなる中空粒子であるこ
とが確認された。中空粒子Bの形状、組成等ならびに分
散性の評価結果を表3に示す。
件を表3に示すように変えた以外は実施例7と同様にし
て中空粒子を得た(実施例8〜12)。得られた中空粒
子の形状、組成等ならびに分散性の評価結果について、
実施例7と併せて表3に示す。
温から800℃まで10℃/分の条件で昇温し、800
℃で3時間維持した。その後、10℃/分の割合で室温
まで冷却した。得られた粒子を電子顕微鏡にて観察した
ところ、平均粒子径は0.38μmであった。この粒子
を赤外吸収スペクトル、X線回折、元素分析、電気泳動
装置等にて分析したところ、CdSからなる粒子である
ことが確認された。前記CdS粒子の形状、組成等なら
びに分散性の評価結果について実施例7と併せて表3に
示す。
し、粒子径分布が狭く、分散性および耐熱変色性に優
れ、かつ表面被覆層が強固でもはや被覆層成分が溶媒も
しくは溶質へ移行することのない複合粒子および中空粒
子の製造方法が提供される。また、本発明の複合粒子お
よび中空粒子は高強度、高機能を発現することができ、
顔料、研磨剤、コーティング剤、塗料、スペーサ、光学
材料、充填剤、トナー、樹脂改質剤、インク、吸着剤等
に好適に使用され、特にカラーフィルター等の電子材料
用の顔料として好適に使用される。
Claims (2)
- 【請求項1】 コアとなる微粒子を水および/またはア
ルコール溶液中に均一に分散させ、硫黄化合物の存在
下、加水分解性カドミウム塩を加水分解させ、コアとな
る微粒子上にカドミウム化合物被覆層を形成させること
を特徴とする複合粒子の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1により得られた複合粒子を加熱
し、粒子内部に空孔をもたせることを特徴とする中空粒
子の製造方法。 【0001】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02911294A JP3407385B2 (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 複合粒子および中空粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02911294A JP3407385B2 (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 複合粒子および中空粒子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07213889A JPH07213889A (ja) | 1995-08-15 |
JP3407385B2 true JP3407385B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=12267246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02911294A Expired - Lifetime JP3407385B2 (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 複合粒子および中空粒子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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---|---|---|---|---|
EP1064087B1 (de) * | 1998-03-19 | 2006-01-25 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Herstellung von nano- und mikrokapseln durch schichtweise polyelektrolyt-selbstassemblierung |
US7101575B2 (en) | 1998-03-19 | 2006-09-05 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. | Production of nanocapsules and microcapsules by layer-wise polyelectrolyte self-assembly |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP02911294A patent/JP3407385B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH07213889A (ja) | 1995-08-15 |
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