JP4225402B2 - Zinc oxide fine particles and their uses - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛を主成分とし IIIB族金属元素及び/又はIVB族金属元素を副成分とする酸化亜鉛系微粒子、および、その用途に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、クリーンルームの窓、ブラウン管、床、壁材、衣類などに使用されるガラス製品、フィルム、繊維等の樹脂製品においては、ほこりやごみの付着を防止するための帯電防止処理に対するニーズが高まっている。
従来、樹脂等の絶縁体に導電性を付与する方法としては、樹脂等の絶縁体中に導電剤を分散させる方法、導電剤を分散含有する塗料を用いて基材上に導電層を形成する方法が挙げられる。導電剤としては、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の金属系微粒子;チタンブラックに代表される金属酸化物を還元処理して得られた金属酸化物系、および異種元素により附活化された白色導電性金属酸化物系(酸化錫系、酸化インジウム系、酸化亜鉛系)などの金属酸化物系微粒子;カーボンブラック、黒鉛等の炭素系微粒子;ノニオン、アニオン、カチオン、両性いずれかの界面活性剤に代表される有機系導電剤が知られている。
【0003】
これらのうち、有機系導電剤はその導電機構がイオン性に基づくものであるため、導電率の湿度依存性が強く低湿度下では有効に働かないばかりか、分子量の低いものはブリードアウトによって経時的に性能劣化するという問題がある。
これに対し、金属系、金属酸化物系、炭素系の導電剤は、その導電機構が電子電導に基づくものであるため湿度依存性が実質的にない点では有機系の導電剤に比べて優れるが、チタンブラック等の還元処理により得られた金属酸化物系導電剤、炭素系導電剤は、黒色またはそれに近い色相を有し、また金属系微粒子においても可視光を強く反射するため、基材またはマトリックスの透明性を維持することがきわめて困難であり、用途的にも制限される。
【0004】
一方、アンチモンをドープした酸化錫、スズをドープした酸化インジウム等の白色導電性微粒子は、すでにこれらの微粒子を分散含有させたインクや塗料をコーティングしたときに得られる膜、あるいはこの微粒子の粉末を樹脂中に分散させることにより得られるフィルム等において実質的に基材、マトリックスの色相を損なうことなく帯電防止性の導電性を付与できることが知られている。また、スパッタリングなどの気相法により、これらの酸化物膜をガラスやプラスチックフィルム上に形成したものは、高い導電性を有するため、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等のフラットディスプレイの透明電極やワードプロセッサー、電子ゲーム等のタッチパネル用電極材、帯電防止フィルム等として使用されている。しかしながら、酸化スズ系、酸化インジウム系はその原料がきわめて高価であり、気相法は高価な装置を必要とするため汎用性のある導電化方法とは言えない。
【0005】
ところで、近年、窓ガラス等のガラス製品や、ポリエステル系、(メタ)アクリル系等のフィルム、シート等の樹脂製品において、コーティングや内添によって基材の透明性や色相を損なうことなく、紫外線:UV−B(280〜320nm、UV−A(320〜400nm)と熱線を有効に遮蔽する材料が求められている。
従来、紫外線遮断効果のある材料としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系等の有機系紫外線吸収剤、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム等の無機系の紫外線吸収剤が知られているが、いずれも熱線遮断効果を有しない。
【0006】
熱線遮断剤としては、アントラキノン系、ポリメチン系、シアニン系、アミニウム系・ジイモニウム系等の、赤外部に吸収性を有する有機色素や、前記した導電性を有する酸化錫系、酸化インジウム系が知られているが、いずれも、紫外線を有効に遮断できるものではない。
酸化チタン薄膜で被覆処理された雲母が、酸化チタン薄膜により紫外線を吸収し、且つ微粒子を多層構造としたことに基づき熱線領域の電磁波をある程度散乱することが知られているが、可視光透過性が不十分なため、前記したニーズに十分に応える微粒子材料とは言えない。
【0007】
そこで、紫外線遮断剤と熱線遮断剤を併用することが考えられるが、有機色素(熱線遮断剤)は可視部にも吸収が及ぶために着色は免れない、あるいは熱線吸収領域が狭い等の問題があり、また酸化錫系、酸化インジウム系は前記した如く高価であるために経済性に劣るという欠点がある。
その点、酸化亜鉛は、光学的には紫外線のA波、B波いずれをも有効に吸収し、可視光に対する選択吸収性がないため、酸化亜鉛の超微粒子を高分散した薄膜、あるいは気相法によって得られた均質な酸化亜鉛薄膜は、透明な紫外線吸収膜となる。さらに、酸化亜鉛中に3価、4価の金属元素をドーピングすることにより、導電性が付与され、場合によっては熱線遮断性が付与される。
【0008】
従来、酸化亜鉛微粒子いわゆる亜鉛華は、(1)亜鉛蒸気を気相酸化する方法(フランス法、アメリカ法)、あるいは(2)水溶液中で亜鉛塩とアルカリ金属炭酸塩とを反応させ水洗、乾燥を経て炭酸亜鉛粉末を得た後空気中で熱分解する方法により製造されている。(1)の方法で得られる酸化亜鉛は粒子径がサブミクロンといわれているが製造過程で強固に2次凝集しているため、塗料や樹脂に分散させるに当たり、多大な機械的労力を必要とするばかりであり、しかも均質な分散状態のものが得られない。また(2)の方法は、(1)の方法に比べて粒子径(1次粒子径)が0.1μm以下と微細なものが得られるが、1次粒子同士の凝集力が強く、微細な粒子径に基づく効果が充分に得られない。ましてやこれらの方法によって、1次粒子の粒子径、粒子形状、表面状態及び分散・凝集状態等のモルフォルジーが、使用目的にかなったかたちで厳密に制御された酸化亜鉛微粒子を得ることはできないのが現状である。
【0009】
近年、耐候性及び耐熱性に優れかつ可視域における透明性に優れた紫外線を吸収し得る材料、いわゆる透明・紫外線吸収剤として、実質的に粒子径が0.1μm以下の酸化亜鉛微粒子の開発が望まれている。このような微粒子の製法としては、(3)亜鉛蒸気を気相酸化する方法の他に、(4)亜鉛塩のアルカリ水溶液による加水分解法(特開平4−164813号公報、特開平4−357114号公報等)、亜鉛の酸性塩と酢酸アンモニウムの混合溶液及び硫化水素を出発原料とし、オートクレーブ処理を経て得られた硫化亜鉛をさらに酸化処理する方法(特開平2−311314号公報)等の湿式法が提案されている。(3)の方法で得られた微粒子は強固に2次凝集した粉末であり、紫外線吸収能の付与あるいは耐候性改良等の目的で、繊維、板、フィルム等のプラスチック成形体又は塗料等に配合させても、透明性の良好なものが得られない。またガラス、プラスチックフィルム等に紫外線吸収能を付与する目的で、この粉末を適当な溶媒に分散させ必要に応じてバインダー樹脂を混合させたものをコーティング剤としてこれらの透明基材に塗布しても、透明性、均質性等に於いて不十分な膜しか得られないという問題がある。(4)の方法は製造工程が複雑であるため得られる超微粒子は高価とならざるを得ない。このように微粒子としての機能及び特徴を充分発揮し得、しかも汎用性の高い酸化亜鉛微粒子の製法はこれまで知られていない。しかも、これら従来の製法で得られた酸化亜鉛微粒子はいずれも、紫外線吸収能は有するものの、(近)赤外線を遮蔽することはできない。
【0010】
これに対し、例えば、気相法により、酸化亜鉛中にアルミニウム(Al)をドープした酸化亜鉛膜は、高い導電性と熱線遮断能を有するものであることが記載されている(南 内嗣、応用物理、第61巻、第12号、’92)。しかし、非実用的製法であり、しかも、紫外線吸収端が短波長側にシフトしているためA波に対する遮蔽性が十分でない。
また、酸化亜鉛に珪素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)等を固溶させる(特公平5−6766)、酸化亜鉛にホウ素(B)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、インジウム(In)、タリウム(Tl)等の IIIB族元素を固溶させる(特公平3−72011)、酸化亜鉛にアルミニウム(Al)を固溶させる(特公平4−929)ことにより、導電性、赤外反射性に優れた透明酸化亜鉛膜を得ることが提案されているが、いずれもスパッタ法などの気相法であり、汎用性の高い製法とはなり得ない。
【0011】
酸化亜鉛膜の導電化方法としては、そのほかに、亜鉛の塩の熱分解法を利用する酸化亜鉛薄膜の製法において、最終的に還元雰囲気下で高温で加熱処理する、あるいはドーパントを亜鉛塩溶液中に存在させ、最終的に高温処理する方法も知られている(例えば特開平1−301515)。しかし、この方法でも熱線遮蔽性が得られることについては知られていない。
導電性酸化亜鉛粉末の導電化方法としては、さらに、酸化亜鉛粉末を還元雰囲気下で高温焼成する方法、酸化亜鉛粉末に酸化アルミニウム等のドーパントを混合し還元雰囲気下で高温焼成する方法等が一般的に知られているが、前者の方法は導電化に限界があり、いずれの方法においても高温で曝露されるために微細な粒子、特に0.1μm以下の微細な超微粒子を得ることはできない。
【0012】
特定の製法により得られる、比表面積径が0.1μm以下、特定の加圧状態での体積抵抗率が104 Ωcm以下の、アルミニウム(Al)で賦活化された導電性酸化亜鉛微粉末を含有する透明導電膜形成組成物が知られている(特開平1−153769)。しかし、酸化亜鉛粉末を製造する際に高温で焼成するため、比表面積径が0.1μm以下であっても、塗料中での分散粒子径はさらに大きくそのためこの方法で得られる組成物(塗料)を塗布して得られる膜は透明性に限界があると推測できる。なお、この方法でも、熱線遮蔽性については知られていない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、紫外線遮蔽性に優れた酸化亜鉛をベースとし、これに熱線遮蔽性と導電性を付与するようにした、そして透明性も得られ易い酸化亜鉛系微粒子を提供することを第1の課題とする
【0014】
さらに、本発明の酸化亜鉛系微粒子を含有させることにより、透明性に優れ、紫外線および熱線を始めとする赤外線を遮蔽することのできる、そして帯電防止性など導電性の制御された塗料組成物、塗装品、樹脂組成物、樹脂成型品を提供することを第の課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の酸化亜鉛系微粒子は、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素と亜鉛とを金属成分とし、亜鉛の含有量が該金属成分の総原子数に対する亜鉛の原子数の比で表して80〜99.9%であり、X線回折学的に見て酸化亜鉛(Zn0)結晶性を示す金属酸化物共沈体を少なくとも主たる構成成分とし、下記に定義される赤外線遮蔽性が20%以上である酸化亜鉛系微粒子である。
[微粒子の赤外線遮蔽性の定義]
基材上に該微粒子からなる乾燥膜(塗布量:微粒子換算で3g/m 2 )を形成して塗装品を得る。該乾燥膜の波長2μmに対する光透過率(%)、すなわち、該基材の波長2μmに対する光透過率(%)から該塗装品の波長2μmに対する光透過率(%)を減じた値を、該微粒子の赤外線遮蔽性と定義する。
微粒子の赤外線遮蔽性(%)=[基材の波長2μmに対する光透過率(%)]−[塗装品の波長2μmに対する光透過率(%)
こに、酸化亜鉛の結晶形は特に限定されず、例えば、六方晶(ウルツ鉱型構造)、立方晶(食塩型構造)、立方晶面心構造等が知られており、これらのうちのいずれかのX線回折パターンを示すものであれば良い。本発明の酸化亜鉛系微粒子では、金属酸化物共沈体の亜鉛含有量が金属成分の総原子数に対する亜鉛の原子数の比で表して80〜99.9%、好ましくは90〜99.5%である。前記範囲を下回ると粒子形状、粒子径、高次構造等の制御された均一性に富む微粒子となりにくく、上回ると共沈体としての機能すなわち熱線を始めとする赤外線遮蔽性が不十分となる。
【0016】
本発明で言う酸化亜鉛系微粒子は、上述した如きものでありさえすれば、従って、例えば、シランカップリング剤、アルミカップリング剤等のカップリング剤又はオルガノシロキサン、キレート化合物等の有機金属化合物が、酸化亜鉛結晶の表面に結合又は表面に被覆層を形成してなる微粒子、ハロゲン元素、硫酸根、硝酸根等の無機酸、又は脂肪酸、アルコール、アミン等の有機化合物が、微粒子内部及び/又は表面に含有されている粒子等も本発明の酸化亜鉛系微粒子に包含される。 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素と亜鉛以外の金属元素としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属はZnO結晶内に固溶した状態などの形態で存在することは好ましくなく、共沈物を構成する IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素の総原子数に対して1/10以下が好ましく、1/100以下がより好ましい。
【0017】
本発明の酸化亜鉛系微粒子では、金属酸化物共沈体を構成する添加元素としての IIIB族金属元素は例えば、ホウ素、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)及びタリウム(Tl)のうちから選ばれた少なくとも1種であり、IVB族金属元素は例えば、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)及び鉛(Pb)のうちから選ばれた少なくとも1種であるが、これらのうち、インジウム及び/又はアルミニウムが最も好ましい。
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子は、前記金属酸化物共沈体からなる単一粒子で存在する状態と、この単一粒子が複数個集合した状態で存在する場合と、この単一粒子がポリマーと複合化したもの等がある。上記三つの場合について以下に説明する。
【0018】
第1の場合は、酸化亜鉛系微粒子が金属酸化物共沈体の単一粒子のみからなる。この場合、単一粒子の大きさは、最短部で見て平均粒子径0.001〜0.1の範囲であることが好ましく、0.001〜0.05μmの範囲があることがより好ましい。
さらに、本発明の酸化亜鉛系微粒子は、前記した如く、酸化亜鉛結晶や微粒子の表面組成が特に限定されるものではなく、主成分である金属酸化物結晶が露出したものも、表面に有機化合物や無機化合物からなる表面層を形成してなるものも本発明の酸化亜鉛系微粒子に含まれる。以下、このような微粒子を表面修飾微粒子といい、表面層を表面修飾層、該表面修飾層を形成するために使用される物質を表面修飾剤という。但し、単に、酸化亜鉛系微粒子という場合は、表面修飾微粒子も含まれる。
【0019】
上述の、金属酸化物共沈体からなる単一粒子、単一粒子が複数個集合してなる微粒子は、表面修飾微粒子を包含しており、単一粒子がポリマーと複合化してなる微粒子は、表面修飾微粒子の1つの形態ともいえる。
本発明でいう、粒子径(平均粒子径、数平均粒子径なども含む)とは、特に断らない限り、粒子の最短部の粒子径を意味し、最短部の粒子径とは、粒子の中心をとおる最短径を意味する。たとえば、微粒子の形状が:
球状であれば、球の直径を意味し、
楕円球状であれば、短径、長径のうち短径を意味し、
立方体状、直方体状、ピラミッド状であれば、立方体、直方体、三角錐の中心をとおる最短の長さを意味し、
針状、柱状、棒状、筒状であれば、長さ方向に対し垂直方向に測定される中心をとおる長さを意味し、
りん片状、(六角)板状などの薄片状の場合には、板面方向に垂直な方向すなわち厚み方向の、中心をとおる最短の長さ(=厚み)を意味する。
【0020】
ただし、粒状、球状などの粒子については最長径も最短径と同じ範囲が好ましい。異方形状(薄片状、針状など)の粒子については最長径は0.002μm以上0.5μm未満の範囲が好ましい。なお、本発明では、上記金属酸化物共沈体・酸化亜鉛系微粒子の形状は、任意である。たとえば、鱗片状、(六角)板状などの薄片状;針状、柱状、棒状、筒状;立方体状、ピラミッド状などの粒状;球状などの形状が挙げられる。
第2の場合は、酸化亜鉛系微粒子が、上記単一粒子を1次粒子とし、この1次粒子が集合してなる2次粒子である。この場合、2次粒子が外殻部のみを構成してなる中空状のものであることがある。中空状であると、光拡散透過性に優れる。この場合において、単一粒子とその集合体である酸化亜鉛系微粒子の大きさの関係は、単一粒子の最短部粒子径の微粒子最短部粒子径に対する比率が1/10以下であることが好ましい。
【0021】
第3の場合は、酸化亜鉛系微粒子が、前記単一粒子がポリマーと複合してなるものである。この場合、複合化の形態としては、単一粒子として挙動する形態、2次粒子として挙動する形態などがあり、いずれであってもよいが、例えば、まず、(A)ポリマーが前記単一粒子1個の表面及び/又は前記単一粒子複数個が集合したものの表面を被覆している形態があり、つぎに、(B)ポリマーが前記単一粒子を互いに結合させている形態があり、最後に、(C)ポリマーがマトリックスを構成し、このマトリックス中に前記単一粒子が集合することなく及び/又は前記単一粒子複数個が集合したものが分散している形態がある。この場合も、単一粒子とポリマーが外殻部のみを構成してなる中空状のものであることがあり、中空状であると、光拡散透過性に優れることは第2の場合と同様である。この場合、ポリマーの含有量は特に限定する訳ではないが、単一粒子とポリマーの合計量に対し1〜90重量%の範囲である。
【0022】
第3の場合において、複合化に用いられるポリマーとしては、アクリル樹脂系ポリマー、アルキド樹脂系ポリマー、アミノ樹脂系ポリマー、ビニル樹脂系ポリマー、エポキシ樹脂系ポリマー、ポリアミド樹脂系ポリマー、ポリイミド樹脂系ポリマー、ポリウレタン樹脂系ポリマー、ポリエステル樹脂系ポリマー、フェノール樹脂系ポリマー、オルガノポリシロキサン系ポリマー、アクリルシリコーン樹脂系ポリマー、ポリアルキレングリコール等の他、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマー、ポリスチレン系ポリマーなどの熱可塑性または熱硬化性樹脂;エチレン−プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどの合成ゴムや天然ゴム;ポリシロキサン基含有ポリマーがある。
【0023】
上記第2の場合及び第3の場合においても、ポリマーと複合化した粒子が実質的に単一粒子として挙動する場合(この場合、粒子は表面修飾単一粒子である)を除き、酸化亜鉛系微粒子の形状としては、好ましくは、球状又は楕円球状である。粒子の外形状とは無関係に、表面が凹凸性に富むことが好ましい。表面に凹凸があると、粒子表面における光散乱が相乗的に作用し、光散乱性能が向上するからである。第2の場合も第3の場合も、酸化亜鉛系微粒子の平均粒子径としては、特に限定はしないが、通常、0.001〜10μmの範囲である。たとえば、第3の(A)の場合には、透明性が高い点で0.001〜0.1μmが好ましく、中空体形状の場合には、光拡散透過能が高い点で0.1〜5μmが好ましい。なお、上記第2の場合及び第3の場合において、酸化亜鉛系微粒子が中空体であるときには、微粒子の形状は好ましくは球状または楕円球状である。その理由は、光拡散透過性が高くなるからである。
【0024】
本発明の表面修飾微粒子に於ける、表面修飾層は、その組成が、無機質、有機質、無機−有機複合組成のいずれでもよく、また金属酸化物共沈体からなる単一粒子の表面を完全に被覆した連続層を形成しなるものでも、表面修飾剤が不連続的に存在するものでもよい。また、該微粒子に於ける表面修飾層の割合や、厚みは、特に限定されない。しかし、表面修飾層による修飾効果と経済性の観点から、金属酸化物(亜鉛とIII B族、IVB族金属を金属成分とする酸化物)に対する表面修飾層の割合が、重量比で0.01〜1であることが好ましい。また、表面修飾微粒子の平均粒子径、形状などは特に限定されない。しかし、後述する透明な紫外線・赤外線カットフィルム等の透明性を重要視される用途に於いては、透明性を十分に発揮するためには、粒子径が微細であることと、塗料組成物、樹脂組成物などにおける極めて高い分散性を有することとが要求されるため、平均粒子径が0.005〜0.1μm、好ましくは0.005〜0.05μmである必要があり、このような性能が求められる用途において本発明の表面修飾微粒子はその性能をいかんなく発揮することができる。
【0025】
なお、本発明の酸化亜鉛系微粒子は溶媒中に分散してなる分散体として使用されることもある。この溶媒分散体も本発明に含まれる。
溶媒分散体とは、酸化亜鉛系微粒子と、溶媒とを少なくとも含み、酸化亜鉛系微粒子が、分散体総量に対する金属酸化物換算で2〜70重量%の割合で溶媒中に分散含有されてなるものである。溶媒としては、水、アルコール類、ケトン類、脂肪族及び芳香族のカルボン酸エステル類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族及び芳香族の炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類のほか、鉱物油、植物油、ワックス油、シリコーン油等がある。さらに、これらの溶媒に、他の成分、例えば、塗料用途のバインダーとして用いられている有機系バインダーや無機系バインダー等を含むことがある。上記有機系バインダーとしては、(メタ)アクリル系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系、シリコーン系、メラミン系、ウレタン系、スチレン系、アルキド系、フェノール系、エポキシ系、ポリエステル系等の熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂;紫外線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型アクリルシリコーン樹脂などの紫外線硬化型樹脂;エチレン−プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等の合成ゴム又は天然ゴムがあり、上記無機系バインダーとしては、シリカゾル、アルカリ珪酸塩、シリコンアルコキシド、リン酸塩等がある。
【0026】
汎用性の点から好ましい溶媒は、常圧に於ける沸点が40℃〜250℃である、アルコール類、脂肪族及び芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、芳香族及び脂肪族カルボン酸エステル類、ケトン類、(環状)エーテル類、エーテルエステル類、水から選ばれる1種または2種以上の混合溶媒である。
さらに、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、トルエン、キシレン、ベンゼン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、水からなる群から選ばれる1種または2種以上の混合溶媒を少なくとも含有する溶媒分散体は、各種塗料系に使用でき、特に好ましい。
【0027】
本発明の酸化亜鉛系微粒子は、樹脂の可塑剤または可塑剤含有溶液中に、分散してなる可塑剤分散体として使用することができる。この可塑剤分散体も本発明に含まれる。
可塑剤分散体とは、酸化亜鉛系微粒子と、可塑剤とを少なくとも含み、分散体総量に対する、酸化亜鉛系微粒子と可塑剤との合計重量が50〜100wt%,可塑剤に対する酸化亜鉛系微粒子の割合が重量比で0.01〜5であるものを意味する。残部は例えば、樹脂および/または溶媒成分である。
可塑剤とは、従来公知の樹脂の可塑剤を全て含み、例えば、
フタル酸エステル(フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸イソノニル、フタル酸オクチルデシル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジル等)、
脂肪酸一塩基酸エステル(オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル等)、
脂肪酸二塩基酸エステル(アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、アルキル610等のアジピン酸エステル;セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル等のセバシン酸エステル;アゼライン酸ジ2−エチルヘキシル等のアゼライン酸エステルなど)、
リン酸エステル(リン酸トリブチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシルなど)、
二価アルコールエステル(ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−2−エチルブチラートなど)、
オキシ酸エステル(アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチルなど)、
塩素化パラフィン(C2545l17など)、
ポリエステル系可塑剤(ポリプロピレングリコールアジペート、1,3−ブチレングリコールアジペート等、平均分子量が1000〜15000で、アジピン酸、フタル酸、アゼライン酸、セバチン酸等の二塩基酸と、グリコール類、グリセリン類および一塩基酸等との共縮合ポリマーなど)、
エポキシ系可塑剤(エポキシステアリン酸アルキル、エポキシトリグリセリドなど)、
その他(ステアリン酸系可塑剤;塩素化ビフェニル、2−ニトロビフェニル、ジノニルナフタリン;o−トルエンスルホンエチルアミド、ショウ脳、アビエチン酸メチルなど)、
などが例示され、いずれか1種または2種以上が使用される。
【0028】
中でも、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸一塩基酸エステル系可塑剤、脂肪酸二塩基酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤からなる群から選ばれる少なくとも1つが、樹脂、特に塩化ビニル樹脂との相溶性が高く好ましい。
上述した可塑剤分散体は、可塑剤本来の目的である、高分子物質の加工性を改良したり、可とう性を付与したりする目的を兼ねて、本発明の酸化亜鉛系微粒子含有樹脂組成物や成形体、あるいは塗料組成物や塗工品を製造する際に微粒子原料として使用することができる。すなわち、酸化亜鉛系微粒子を含有する塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、メタクリル酸樹脂、アセテートセルロース系、ニトロセルロース系、ポリスチレン系、酢酸ビニル樹脂系、ポリビニルブチラール系等の樹脂組成物、これらを加工してなるシート、フィルム等の成形体、あるいはこれらの樹脂成分をバインダー成分とした塗料組成物および該塗料組成物を成膜してなる塗工品を製造する際に、微粒子および可塑剤原料の一部または全部として使用することができる。また、リン酸エステル系可塑剤を含む可塑剤分散体は上述した樹脂成形体や塗工品に難燃性も同時に付与できるものである。
【0029】
また、従来より、ポリエステルフィルム、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂等のフィルムまたはシート、板、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートレンズ等の表面硬度、耐摩耗性等を向上する目的で開発あるいは使用されてきた、あるいはガラスと同等もしくはそれに近い表面硬度、耐擦傷性等を有する膜を与える、いわゆるハードコート剤と称される材料、あるいは同目的で本発明者らが合成したもの(例えば、後述する実施例II−11の混合物(x))をバインダー成分、溶媒やビヒクルなどの分散媒成分として使用することもできる。
しかも、本発明の微粒子は主成分が金属酸化物結晶であるために、これらのハードコート剤と組み合わせることにより、透明で紫外線、赤外線を遮断し且つ耐摩耗性に優れた膜を容易に得ることができる。
【0030】
以下に、本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子製造する方法を説明する。
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子製造する方法としては、亜鉛源とモノカルボン酸を、少なくともアルコールからなる媒体中で、かつ、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素を含む化合物の共存下で100℃以上の温度に保持することにより微粒子を生成させると言う方法が挙げられる。この場合、例えば、 IIIB族金属元素としては前述したものが例示され、これらの添加元素のうち、インジウム及び/又はアルミニウムが好ましいことも同様である。
【0031】
上記の酸化亜鉛系微粒子の製法は、具体的には、例えば、亜鉛源とモノカルボン酸とを含む第1の混合物を作る第1の工程と、上記第1の混合物を、少なくともアルコールからなる媒体に混合して第2の混合物を作る第2の工程と、上記第2の混合物を100℃以上の温度に保持する第3の工程とを備え、上記第1、第2及び第3の工程のうちのいずれかの工程で、第1及び/又は第2の混合物に、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の添加元素を含む化合物を添加混合するようにする。このとき、添加元素を含む化合物はそれ単独を添加しても良いが、少なくともアルコールを含む媒体に溶解して添加するようにしても良い。前記第1の工程では、亜鉛源を、モノカルボン酸を水に溶解した混合溶媒に溶解するようにすることが好ましい。
【0032】
上記の酸化亜鉛系微粒子の製造方法には、亜鉛源とモノカルボン酸を水に混合してなる混合物を、100℃以上に加熱した、少なくともアルコールからなる媒体に添加混合することにより、前記水及び/又はモノカルボン酸の少なくとも一部を蒸発除去する工程を含ませるようにするのが好ましい。亜鉛源とモノカルボン酸は水に溶解させて使用するのが良いのであるが、微粒子の結晶性が損なわれることを防ぎ、かつ、2次凝集を防止して微粒子の寸法、形状の均一性を得るためには、水やモノカルボン酸をなるべく系外に除去するのが良いからである。なお、混合物の加熱媒体への添加中にも微粒子の生成が起きることもあるが、通常はそののち反応系を100℃以上の温度に保持し続けることにより生成が起きる。この間にも水やモノカルボン酸の蒸発除去が起きるのが普通である。
【0033】
上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、前記亜鉛源は例えば酸化亜鉛、水酸化亜鉛及び酢酸亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも1種である。上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、前記モノカルボン酸が、常圧下の沸点が200℃以下の飽和脂肪酸であることが好ましい。
上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、亜鉛源とモノカルボン酸を、少なくともアルコールからなる媒体中で、かつ、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素を含む化合物の共存下で100℃以上の温度に保持する際に、この系に、▲1▼ポリマーを共存させたり、▲2▼分子中にカルボキシル基、アミノ基、4級アンモニオ基、アミド基、イミド結合、アルコール性及び/又はフェノール性の水酸基、カルボン酸エステル結合、ウレタン基、ウレタン結合、ウレイド基、ウレイレン結合、イソシアネート基、エポキシ基、リン酸基、金属水酸基、金属アルコキシ基及びスルホン酸基からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の原子団を1個又は2個以上有し、分子量が1000未満の添加化合物を共存させたり、▲3▼二酸化炭素及び/又は炭酸源を共存させたり、▲4▼乳酸源を共存させたりすることがある。
【0034】
表面修飾微粒子は、任意の製法によって得られた酸化亜鉛系微粒子を、表面修飾剤と適当な条件下で混合させることにより製造され、表面修飾剤、表面修飾する方法(以下、表面修飾法)は特に限定されず、表面修飾の目的によって表面修飾剤の種類、量、および表面修飾法を適宜選択すればよい。
上記▲1▼〜▲4▼等に示した、特にポリマーや特定の原子団を持った化合物は、微粒子の表面を制御する、いわゆる表面修飾剤としても有効に作用し得るものである。本発明の方法に従えば、微粒子の形態、大きさ、高次構造等を制御し、尚且つ、微粒子表面の組成や性質を制御できるというメリットはある。
【0035】
しかし、表面を改質し、極性の低い炭化水素溶媒への分散性や樹脂との親和性などを向上させる目的で、あるいは、2次凝集している微粒子を単一粒子に分散化する目的で表面修飾を行う場合は、上述の如く、その方法は特に限定されない。
系を100℃以上の温度に保持する際に、ポリマーを共存させると、単一粒子がポリマーと複合してなる酸化亜鉛系微粒子が得られる。ポリマーの種類によっては、例えば、ポリマーと複合化していない酸化亜鉛系微粒子の分散液を製造した後に、100℃以上の温度あるいは100℃以下の温度で、ポリマーを添加しても、複合体を生成せしめることは可能であるが、中空体微粒子など高次構造の制御された微粒子を得るためには、上述した「系を100℃以上の温度に保持する際に、ポリマーを共存させる方法」が有効であり、また、該方法が金属酸化物共沈体からなる単一粒子生成と同時に複合化を行える点で経済的な製法である。この場合に使用する好適なポリマーとしては、前記した、アクリル樹脂系ポリマー、アルキド樹脂系ポリマー、アミノ樹脂系ポリマー、ビニル樹脂系ポリマー、エポキシ樹脂系ポリマー、ポリアミド樹脂系ポリマー、ポリイミド樹脂系ポリマー、ポリウレタン樹脂系ポリマー、ポリエステル樹脂系ポリマー、フェノール樹脂系ポリマー、オルガノポリシロキサン系ポリマー、アクリルシリコーン樹脂系ポリマー、ポリアルキレングリコール等の他、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマー、ポリスチレン系ポリマーなどの熱可塑性または熱硬化性樹脂;エチレン−プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどの合成ゴムや天然ゴム;ポリシロキサン基含有ポリマーがある。
【0036】
系を100℃以上の温度に保持する際に、上述した特定の官能基を持つ化合物および/または上述したポリマー等を共存させると、単一粒子の粒子径、形状や、微粒子の粒子径、形状、高次構造などが制御された、表面修飾微粒子の製造が可能となる。
系を100℃以上の温度に保持する際に、二酸化炭素及び/又は炭酸源を共存させると、水分散性に優れ、しかも微細(0.05μm以下)な微粒子が得られやすい。この場合、炭酸源としては、亜鉛原料としてその一部に(塩基性)炭酸亜鉛を使用することで代替することができる。但し、炭酸源の量は亜鉛に対しモル比で0.1〜20モル%が適当である。多すぎると酸化亜鉛の結晶化が阻害されることがあり、加熱処理温度を高くする必要があるからである。炭酸源としては、たとえば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、尿素などのごとく加熱などにより炭酸イオンまたは炭酸ガスを生成する化合物;炭酸イットリウム、炭酸カドミウム、炭酸銀、炭酸サマリウム、炭酸ジルコニウム、炭酸セリウム、炭酸タリウム、炭酸鉛、炭酸ビスマスなど金属炭酸塩、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸コバルト(1I)、塩基性炭酸銅(II)、塩基性炭酸鉛(II)、塩基性炭酸ニッケル(II)等の金属の塩基性炭酸塩等が例示され、それぞれ単独で使用されたりまたは2以上併用されたりする。
【0037】
酸化亜鉛系微粒子を、金属酸化物の共沈体からなる単一粒子を1次粒子とし、これが集合してなる2次粒子の形で得るための1つの有効な方法としては、系を100℃以上の温度に保持する際に乳酸源を共存させる方法が例示される。
本発明に用いられる乳酸源は、乳酸;乳酸アンモニウム、乳酸ナトリウム、乳酸リチウム、乳酸カルシウム、乳酸マグネシウム、乳酸亜鉛、乳酸アルミニウム、乳酸マンガン、乳酸鉄、乳酸ニッケル、乳酸銀等の金属乳酸塩;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル等の、加水分解などにより乳酸を生成しうる乳酸エステル化合物などであり、いずれか1つを単独で使用しても良く、あるいは、2種以上を併用してもよい。
【0038】
以下に、本発明の酸化亜鉛系微粒子の用途を説明する。
本発明の酸化亜鉛系微粒子は、紫外線からの内容物の保護、紫外線による印刷物など各種材料の退色・変質・劣化の防止、紫外線からの人体の保護などを目的とした紫外線の遮断、冷房時の室内温度上昇の抑制、暖房時に於ける室内の保温等を目的とした赤外線の遮断などを必要とする種々の分野、さらに静電気障害の防止、プラスチック、紙、布等の導電性付与など帯電防止、導電化などを必要とする種々の分野で有用であり、該微粒子を含有してなる各種分散体、塗料組成物、塗工品、樹脂脂組成物、樹脂成形体、紙、化粧品などがそれらのいずれかまたは2つ以上の機能を発揮する。
【0039】
例えば、食品包装、医薬品包装、化粧品包装、電子材料包装等に使用される各種包装用フィルム・容器、農業用フィルム、温室用フィルム、建材用、自動車用などでの保護フィルム、建造物、自動車、高温炉等の窓材に使用可能な粘着フィルム、接着フィルムあるいは塗料、衣服や帽子等衣料用の涼感性あるいは保温性に優れる繊維製品、サングラス等の眼鏡レンズ用保護膜材料、傘、サンルーフ、化粧品などに本発明の酸化亜鉛系微粒子を利用することにより、紫外線、赤外線を有効に遮断することができる。同時に帯電防止性を付与することもできる。
また、ステルスバーコーター等バーコータ材料にも有用な塗料、フィルム等に本発明の酸化亜鉛系微粒子を含有させることもできる。さらに、クリーンルームや自動車等の車両用窓、衣料、各種CRT、LCD等の各種ディスプレーの画面、タッチパネル等の帯電防止化、ファクシミリ用記録紙等の静電記録紙等の導電化などにも、本発明の酸化亜鉛系微粒子を含有する、成膜材料、フィルム、紙など種々の形態で利用できる。
【0040】
また、本発明の酸化亜鉛系微粒子は、太陽電池、各種ディスプレー、タッチパネル、光学素子、光学センサーなどで使用される透明導電膜を形成するための塗料の成分として、あるいは、スパッタリング用燒結体原料微粒子としても有用である。
本発明の塗料組成物は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子を結合する被膜を形成しうるバインダー成分とを、これら両者の固形分合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、前記バインダー成分1〜99.9重量%の割合で含むものである。この場合、前記酸化亜鉛系微粒子と前記バインダー成分の固形分合計重量が1〜80重量%であり、残部が溶媒であることがある。
【0041】
本発明の塗装品は、任意の基材とその表面に形成された塗膜とを備え、この塗膜は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子を結合するバインダー成分とを、これら両者の合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、前記バインダー成分1〜99.9重量%の割合で含むものであり、通常は、樹脂成形品、ガラスおよび紙からなる群のうちから選ばれた1つ基材とその表面に形成された塗膜とを備え、この塗膜は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子を結合するバインダー成分とを、これら両者の合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、前記バインダー成分1〜99.9重量%の割合で含むものである。この場合、前記樹脂成形品は、例えば、板、シート、フィルムおよび繊維からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
【0042】
本発明の樹脂組成物は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子が分散された連続相を形成しうる樹脂とを、これら両者の固形分合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、上記樹脂1〜99.9重量%の割合で含むものである。
本発明の樹脂成形品は、上記本発明の樹脂組成物を、板、シート、フィルムおよび繊維からなる群のうちから選ばれたいずれかの形状に成形したものである。
本発明の紙は、抄造されたパルプと、このパルプ中に分散された前記本発明の酸化亜鉛系微粒子とを備え、上記酸化亜鉛系微粒子の量が上記パルプに対して0.01〜50重量%であるものである。本発明の化粧料は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子を0.1重量%以上含有するものである。
【0043】
本発明では、微粒子の単一粒子の大きさ(0.05μm以下、好ましくは0.02μm以下)、表面組成、分散状態(分散状態での平均粒子径が0.1μm以下、好ましくは0.05μm以下)の制御された酸化亜鉛系微粒子を使用し、塗料組成物における組成、あるいは樹脂組成物に於ける組成を選択することにより、透明な膜を設けた塗工品、透明な樹脂成形品を得ることができる。
本発明でいう”透明”とは、以下のように定義される。
塗工品については、本発明の酸化亜鉛系微粒子を含有する塗料組成物を基材に成膜して得られた塗工品の可視光透過率(可視光透過率は、可視光に対する全光線透過率である。以下同じ)と基材の可視光透過率との差が、10%以下:
−10%≦(基材の可視光透過率)−(塗工品の可視光透過率)≦10%
好ましくは5%以下:
−5%≦(基材の可視光透過率)−(塗工品の可視光透過率)≦5%
特に好ましくは3%以下:
−3%≦(基材の可視光透過率)−(塗工品の可視光透過率)≦3%
であり、塗工品のヘイズ(ヘイズは、可視光に対するヘイズである。以下同じ)と基材のヘイズとの差が、10%以下:
−10%≦(塗工品のヘイズ)−(基材のヘイズ)≦10%
好ましくは3%以下:
−3%≦(塗工品のヘイズ)−(基材のヘイズ)≦3%
特に好ましくは1%以下:
−1%≦(塗工品のヘイズ)−(基材のヘイズ)≦1%
である。
【0044】
さらに、上記に加えて、基材が、板、シート、フィルム状の樹脂成形体あるいはガラスである場合、塗工品の可視光透過率が80%以上、ヘイズが10%以下であることが好ましく、可視光透過率が85%以上、ヘイズが5%以下であることが更に好ましい。
樹脂組成物、成形品については、本発明の酸化亜鉛系微粒子を含有する樹脂組成物を成形して得られた成形品の可視光透過率と、該微粒子を含有しない以外は同様にして製造された成形品の可視光透過率との差が、10%以下:
−10%≦(微粒子無しの成形品の可視光透過率)−(微粒子含有成形品の可視光透過率)≦10%
好ましくは5%以下:
−5%≦(微粒子無しの成形品の可視光透過率)−(微粒子含有成形品の可視光透過率)≦5%
特に好ましくは3%以下:
−3%≦(微粒子無しの成形品の可視光透過率)−(微粒子含有成形品の可視光透過率)≦3%
であり、微粒子含有成形品のヘイズと微粒子無しの成形品のヘイズとの差が、10%以下:
−10%≦(微粒子含有成形品のヘイズ)−(微粒子無しの成形品のヘイズ)≦10%
好ましくは3%以下:
−3%≦(微粒子含有成形品のヘイズ)−(微粒子無しの成形品のヘイズ)≦3%
特に好ましくは1%以下:
−1%≦(微粒子含有成形品のヘイズ)−(微粒子無しの成形品のヘイズ)≦1%
である。しかも、微粒子含有成形品の可視光透過率が80%以上、ヘイズが10%以下、更に好ましくは可視光透過率が85%以上、ヘイズが5%以下を満足するものは、透明性に優れる樹脂成形品として有用であり、本発明で容易に得られる。
【0045】
【発明の実施形態】
本発明の酸化亜鉛系微粒子では、前記金属酸化物共沈体の単一粒子である場合には、単一粒子は、全体に均一に分散していてもよいが、部分的に凝集していてもよい。特に、単一粒子が1次粒子として凝集して2次粒子の外殻を構成している場合には、2次粒子が複層構造を有するので、2次粒子表面における光の散乱(これは、従来の無機透明微粒子表面における光の散乱に相当する)に加えて、2次粒子粒子中での1次粒子表面における光の散乱と、2次粒子中での外殻と内殻との界面における光の散乱とが起こり、高い光透過性を有しながら、高い拡散性を発揮する。単一粒子が凝集して構成された外殻の厚みは特に限定はないが、2次粒子の数平均粒子径の値に対して、好ましくは0.1〜0.4である。前記範囲を下回ると酸化亜鉛系微粒子の機械的強度が低下するおそれがあり、前記範囲を上回ると複層構造を有することによる上記効果が十分発揮されないおそれがある。
【0046】
1次粒子の形状および大きさは特に限定されないが、2次粒子よりも小さくなければならない。たとえば、2次粒子が0.1〜10μm(好ましくは0.1〜2μm)の数平均粒子径を有するときには、1次粒子の数平均粒子径は、0.001〜0.1μmであり、2次粒子の数平均粒子径に対して1/10〜1/10000である。1次粒子の数平均粒子径が前記範囲を下回ると酸化亜鉛系微粒子の紫外線遮蔽能が低下するおそれがあり、前記範囲を上回ると光透過性が低下するおそれがある。1次粒子の数平均粒子径の、2次粒子の数平均粒子径に対する比率が前記範囲を下回ると2次粒子の紫外線遮蔽能が低下するおそれがあり、前記範囲を上回ると2次粒子が実用上十分な機械的強度を持たなかったり、凝集効果が十分に発揮されなかったりするおそれがある。
【0047】
また、2次粒子が1次粒子間に細孔を多数有する場合、さらに中空である場合には、多孔質微粒子またはマイクロカプセルとしての機能、たとえば、吸油能、吸湿能、有害金属イオンの吸着能、有毒ガス・悪臭などの吸収能などの吸着分離、除去、捕集機能;断熱性、遮音性等の熱や音の遮蔽機能(断熱フィラー、遮音フィラー);金属イオン、酵素・菌固定等の固定化機能(触媒担体、クロマトグラフィー充填剤など);軽量性;内部に保持した液体、香料などの徐放機能を持つようになる。
本発明の酸化亜鉛系微粒子が、単一粒子とポリマーとが複合してなるもの(複合粒子)について述べる。まず、金属酸化物共沈体からなる単一粒子がポリマーと複合してなり、実質的に単一粒子として挙動するものがある。これには、ポリマーが表面修飾層を形成してなる表面修飾微粒子が含まれる。この場合、個々の表面修飾微粒子の平均粒子径が0.1μm以下、好ましくは0.05μm以下のものは、透明な塗膜を有する塗工品または透明な樹脂成形品を得るために特に有用である。次に、単一粒子が凝集し局在化して外殻を構成しているときには、ポリマーは、外殻にのみ、内殻にのみ、または、外殻と内殻との両方にそれぞれ含まれていてもよい。しかし、ポリマーも外殻にのみ含まれていて、酸化亜鉛系微粒子が中空であることが好ましい。酸化亜鉛系微粒子が中空であるときには、光拡散機能がより高くなる。この場合、1次粒子の形状および大きさは特に限定されないが、複合粒子よりも小さくなければならない。たとえば、複合粒子が0.1〜10μm(好ましくは0.1〜2μm)の数平均粒子径を有するときには、1次粒子の数平均粒子径は、0.001〜0.1μmであり、複合粒子の数平均粒子径に対して1/10〜1/10000である。1次粒子の数平均粒子径が前記範囲を下回ると酸化亜鉛系微粒子の紫外線遮蔽能が低下するおそれがあり、前記範囲を上回ると光透過性が低下するおそれがある。1次粒子の数平均粒子径の、複合粒子の数平均粒子径に対する比率が前記範囲を下回ると複合粒子の紫外線遮蔽能が低下するおそれがあり、前記範囲を上回ると複合粒子が実用上十分な機械的強度を持たなかったり、複合効果が十分に発揮されなかったりするおそれがある。ポリマーが外殻に存在し1次粒子(単一粒子)または2次粒子表層を覆う場合には、酸化亜鉛系微粒子は、分散性に優れ、組成物としたときのマトリックスポリマーとの結着性がさらに高まる。
【0048】
本発明の酸化亜鉛系微粒子に含まれるポリマーは、特に限定はないが、たとえば、重量平均分子量1000〜100万のものであり、一般にオリゴマー、プレポリマー等と称されているものも含まれる。このようなポリマーは、混合物(n)、混合物(m)、あるいは、酸化亜鉛系微粒子を析出させるための加熱過程において、溶解しやすいか、または、できるだけ微細な状態で乳化または懸濁しやすいので、粒子径の揃った(粒子径の変動係数が30%以下である)、粒子形状の均一な酸化亜鉛系微粒子が得られやすい。本発明の酸化亜鉛系微粒子に含まれるポリマーは、たとえば、次の(1) 〜(14)の樹脂群から選ばれる少なくとも1つの樹脂である。これらの樹脂を使用した場合は、たとえば平均粒子径0.001〜10μmの酸化亜鉛系微粒子が得られやすい。
【0049】
(1) アクリル樹脂系ポリマー
▲1▼アクリル酸エステル・メタクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル系モノマーの単独重合体・共重合体;マレイン酸エステル、イタコン酸エステル系モノマー、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン・酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルブチラール等のビニル系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエン類、トリエン類など、(メタ)アクリル系モノマー以外の官能基を持たない重合性モノマーと、前記(メタ)アクリル系モノマーとの共重合体などの、熱可塑性アクリル樹脂、その変性物、その誘導体(置換基を導入したものなど)など、▲2▼アクリル酸・メタクリル酸・アクリルアミド・メタクリルアミド・アクリロニトリル・メタクリロニトリル・(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル・(メタ)アクリル酸グリシジルエステル・(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステルなど、官能基を有する重合性モノマーと、前記(メタ)アクリル系モノマーとの共重合体;前記官能基を有する重合性モノマーと、前記(メタ)アクリル系モノマーと、前記官能基を持たない重合性モノマーとの共重合体などの、熱硬化性アクリル樹脂、その変性物、その誘導体(置換基を導入したもの、官能基が中和されたものなど)、及び紫外線硬化型アクリル樹脂など。
【0050】
(2) アルキド樹脂系ポリマー
無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、安息香酸、ロジン、アジピン酸、無水マレイン酸、コハク酸、セバチン酸、無水フマル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸などの多塩基酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、水添ビスフェノールA等の多価アルコールとの重縮合物(オイルフリーアルキド樹脂);前記重縮合物を油脂(たとえば脂肪酸)などで変性した変性物(アルキド樹脂);前記重縮合物や変性物を、ロジンなどの天然樹脂、フェノール樹脂・エポキシ樹脂・ウレタン樹脂・シリコーン樹脂・アミノ樹脂などの合成樹脂、上記(1)に記載したモノマーなどで変性した変性物(ロジン変性アルキド樹脂、フェノール変性アルキド樹脂、エポキシ変性アルキド樹脂、スチレン化アルキド樹脂、アクリル化アルキド樹脂、ウレタン変性アルキド樹脂、シリコーン変性アルキド樹脂、アミノ樹脂変性アルキド樹脂などの変性アルキド樹脂);前記重縮合物、前記アルキド樹脂、前記変性アルキド樹脂の誘導体(カルボキシル基などの官能基の一部または全部を中和したもの、置換基を導入したものなど)。
【0051】
(3) アミノ樹脂系ポリマー
メラミンホルムアルデヒド樹脂、ブチル化メラミン樹脂、メチル化メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などのメラミン樹脂;尿素ホルムアルデヒド樹脂、ブチル化尿素樹脂、ブチル化尿素メラミン樹脂などの尿素樹脂;メラミン樹脂や尿素樹脂を用いて上記(2)のアルキド樹脂を共縮合反応で変性したアミノ樹脂変性アルキド樹脂;前記メラミン樹脂、前記尿素樹脂、前記アミノ樹脂変性アルキド樹脂の変性物(たとえば、メチル化メチロールメラミン、メチロールメラミン初期縮合物と多価アルコールとの付加物、メラミンまたは尿素と多価アミンとの縮合物、親水性基を導入したブチル化メラミン、親水性基を導入したベンゾグアナミンなどを用いたアミノ樹脂)など。
【0052】
(4) ビニル樹脂系ポリマー
塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニリデン、ビニルブチラール、スチレン、p−クロルスチレン、ビニルトルエンなどのビニル系モノマーの単独重合体・共重合体(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、変性エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリスチレンなど);ビニル系モノマーと、エチレン・プロピレンなどのオレフィン類、ブタジエン等のジエン類、トリエン類等の他の不飽和モノマーとの共重合体;ビニル系モノマーと、前記(メタ)アクリル系モノマーおよび/または他の不飽和モノマーとの共重合体;それらの重合体の誘導体。
【0053】
(5) エポキシ樹脂系ポリマー
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂の高分子量(分子量≧30,000)型樹脂)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;グリシジルエステル型エポキシ樹脂;グリシジルアミン型エポキシ樹脂;エポキシ化ポリブタジエン;これらのエポキシ樹脂を、エポキシ基と架橋反応し得る、アミノ基、カルボキシル基、アミド基、チオール基などの活性水素を有する化合物および/または(プレ)ポリマー(脂肪族(ポリ)アミン、芳香族(ポリ)アミン、ジエチルアミノプロピルアミン、脂環式アミン、ポリメルカプタンなど)と反応させたポリマーなど。
【0054】
(6) ポリアミド樹脂系ポリマー
ジアミンとジカルボン酸との重縮合により得られるナイロン樹脂(たとえばナイロン66)、ラクタムの開環重合により得られるナイロン樹脂(たとえばナイロン6)、アミノ酸の重縮合により得られるポリペプチド(たとえば、ポリグリシン、ポリ(α−L−アラニン)など)、植物油脂肪酸の重合物である重合脂肪酸(ダイマー酸)に代表されるポリカルボン酸とエチレンジアミン・ジエチレンポリアミンなどのポリアミンとを脱水縮合して得られる、アミノ基があってもよいポリアミンのアミド誘導体など。
【0055】
(7) ポリイミド樹脂系ポリマー
ピロメリット酸無水物等のテトラカルボン酸の二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合反応、ビスヘキサメチレンマレイミドなどのビスマレイミドとビスシクロペンタジエニル化合物・2,5−ジメチル−3,4−ジフェニルシクロペンタジエノン等とのディールス−アルダー(Diles-Alder )重合反応などによって得られるポリイミド系ポリマーなど。
(8) ポリウレタン樹脂系ポリマー
分子中にウレタン結合を有する樹脂であればよく、たとえば、アルキド樹脂中に二塩基酸をジイソシアネートに置換したもの;メタクリル酸ヒドロキシエステルのように水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマーを重合したアクリル系ポリマーとイソシアネート化合物とを反応させてなるポリマー;二塩基酸と過剰の多価アルコールとからなるポリエステル系ポリマーとイソシアネート化合物とを反応させてなるポリマー;多価アルコールにプロピレンオキシドやエチレンオキシドを付加重合させたポリアルキレングリコールにイソシアネート化合物を反応させてなるポリマー;水酸基を有するエポキシ系樹脂にイソシアネート化合物を反応させてなるポリマー;湿気硬化型ポリウレタン樹脂、加熱硬化型ポリウレタン樹脂、触媒硬化型ポリウレタン樹脂などのごとく従来より塗料用に使用されているポリウレタン樹脂;フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー・フェニルグリシジルエーテルアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー・フェニルグリシジルエーテルアクリレートトリレンジイソシアネートウレタンプレポリマー・グリセリンジメタクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー・グリセリンジメタクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー・ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー・ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー・ペンタエリスリトールトリアクリレートトリレンジイソシアネートウレタンプレポリマーなどのウレタン結合を含有し、重合可能な二重結合を有するプレポリマー、これらのプレポリマーの単独重合体・共重合体、これらのプレポリマーと他の重合性モノマー(たとえば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリル系モノマー;マレイン酸、マレイン酸エステル、スチレン、p−クロルスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系モノマー;エチレン、プロピレンなどのオレフィン類;ブタジエンなどのジエンまたはトリエン類;酢酸ビニル、塩化ビニル、ビニルメチルエーテル、ビニルアルコール、ビニルブチラールなどのビニル系モノマー)との共重合体;ヘキサメチレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートと(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸オリゴマー等との反応により得られるウレタンアクリレートポリマーなど。
【0056】
(9) ポリエステル樹脂系ポリマー
エチレングリコール・ジエチレングリコール・プロピレングリコール・ジプロピレングリコール・1,3−ブタンジオール・1,6−ヘキサンジオール・ネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコール、ハイドロキノン・レゾルシン等の芳香族ジオール、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコールなどからなる群から選ばれる少なくとも1つのグリコールと、(無水)フタル酸・イソフタル酸・テレフタル酸・ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸・セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、(無水)マレイン酸・フマル酸等の不飽和ジカルボン酸などからなる群から選ばれる少なくとも1つのジカルボン酸とを重縮合して得られる、飽和または不飽和のポリエステル系ポリマー;不飽和ポリエステルをスチレン、(メタ)アクリル酸エステル等の重合性モノマー等と重合反応させてなるポリマーなど。
【0057】
(10)フェノール樹脂系ポリマー
フェノール、アルキル置換フェノール、アリル置換フェノール、ビスフェノールAなどのフェノールとホルムアルデヒドとを重縮合して得られる、一般にノボラック型、レゾール型と言われるフェノール樹脂、および、これらのフェノール樹脂を変性したり置換したりした誘導体など。
(11)オルガノポリシロキサン系ポリマー
シロキサン結合を骨格として有し、シロキサン結合中のケイ素原子に直接結合した炭素原子を含む有機基(たとえばアルキル基など)を有するポリマー(たとえば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンなどのポリアルキルシロキサン等);これらのポリマー中の有機基の一部が酸素原子を介してケイ素原子に結合したもの、これらのポリマー中の有機基の一部を変性した変性シリコーン(たとえば、アルキド変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、ウレタン変性シリコーンなど)など。
【0058】
(12)アクリルシリコーン樹脂系ポリマー
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のごとく重合性二重結合を有する有機ケイ素化合物とアクリル系モノマーなどの不飽和モノマーとを共重合して得られるポリマー(たとえば、アルコキシシリル基を含むアクリル系共重合体)など。
(13)フッ素樹脂系ポリマー
フッ化エチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニルなど、フッ素を含有する重合性モノマーの単独重合体・共重合体、フッ素を含有する重合性モノマーと、他のビニル系、オレフィン系、アクリル系などの重合性モノマーとの共重合体など。
【0059】
(14)その他樹脂系ポリマー
キシレン樹脂、石油樹脂、ケトン樹脂、液状ポリブタジエン、ロジン変性マレイン酸樹脂、クマロン樹脂など従来公知の樹脂、およびこれらの樹脂の誘導体など。
好ましいポリマーは、1個以上の極性の原子団を有するものである。このポリマーと金属酸化物共沈体からなる単一粒子とが複合したときには、耐溶剤性・耐薬品性などの化学的安定性に優れ(該微粒子が中空体粒子または集合体粒子などの場合には、さらに圧縮強度などの機械的特性にも優れ)、しかも、微細な(平均粒子径0.001〜0.1μm)単一粒子が得られやすく粒子径の揃った(粒子径の変動係数が30%以下である)、粒子形状が均一な酸化亜鉛系微粒子が得られやすい。好ましい極性の原子団は、カルボキシル基、アミノ基(1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、イミノ基、イミノ結合)、4級アンモニオ基、アミド基、イミド結合、水酸基(アルコール性、フェノール性)、カルボン酸エステル結合、ウレタン基、ウレタン結合、ウレイド基、ウレイレン結合、イソシアネート基、エポキシ基、リン酸基、金属水酸基、金属アルコキシ基およびスルホン酸基からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
【0060】
1個以上のカルボキシル基を有するポリマーとしては、たとえば、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;前記カルボキシル基含有重合性モノマーと、(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリルアミド・(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルブチラール・ビニルアルコール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;前記アルキド樹脂系ポリマー、ポリエステル樹脂系ポリマーのうちの、末端または側鎖などにカルボキシル基を有するポリマー;末端または側鎖などにカルボキシプロピルなどを有するポリジメチルシロキサンなどのごとく末端および/または側鎖にカルボキシル基を含有するカルボキシル変性オルガノポリシロキサン系ポリマーなどが例示される。
【0061】
1個以上のアミノ基および/または4級アンモニオ基を有するポリマーとしては、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、イミノ基、イミノ結合および4級アンモニオ基からなる群から選ばれる少なくとも1つを1個以上有するポリマーであればよく、たとえば、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、4−ビニルピリジン、p−アミノスチレン、3−ビニルアニリン、4−ビニルイミダゾール、ビニルピロール、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド等のアミノ基、イミノ基、アンモニオ基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリルアミド・(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マイレン酸、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルブチラール・ビニルアルコール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;前記ポリアミド樹脂系ポリマーのうちのアミノ基を有するポリマー;前記アミノ樹脂系ポリマー;末端または側鎖にジメチルアミノ基あるいはアミノプロピル基などを有するポリジメチルシロキサンなどのごとく、末端および/または側鎖にアミノ基を有するアミノ変性オルガノポリシロキサン系ポリマー;ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン等のアルキレンイミンの重合体;ピロリジン、ピペリジン等の重合体;ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム;アイオネン系化合物;キトサン;テトラメチルポルフィン、テトラフェニルポルフィン等のポルフィン類などが例示される。
【0062】
1個以上のアミド基を有するポリマーとしては、たとえば、(メタ)アクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のアミド基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルブチラール・ビニルアルコール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;前記ポリアミド樹脂系ポリマー;末端および/または側鎖にアミド基を含有するアミド変性オルガノポリシロキサン系ポリマーなどが例示される。
【0063】
1個以上のイミド結合を有するポリマーとしては、たとえば、前記ポリイミド樹脂系ポリマーなどが例示される。
1個以上のアルコール性水酸基を有するポリマーとしては、たとえば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセリンジメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、ペンタエリスリトールトリアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ビスフェノールA−ジエポキシ−(メタ)アクリル酸付加物、ビニルアルコール等の水酸基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリロニトリル・(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルブチラール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;ヒドロキシプロピルセルロース・メチルセルロース・ヒドロキシエチルメチルセルロース等のセルロース系ポリマー;脂肪族ジカルボン酸等の多塩基酸とポリアミンとの縮合反応により得られるポリアミド樹脂系ポリマー;末端がカルビノール、ヒドロキシプロピルとなっているポリジメチルシロキサン、ポリジメチル−ヒドロキシアルキレンオキシドメチルシロキサンなど末端および/または側鎖にアルコール性水酸基を含有するオルガノポリシロキサン系ポリマーなどが例示される。
【0064】
1個以上のフェノール性水酸基を有するポリマーとしては、たとえば、前記フェノール樹脂系ポリマーなどが例示される。
1個以上のカルボン酸エステル結合を有するポリマーとしては、たとえば、メチルメタクリレート・エチルメタクリレート・ブチルメタクリレート・イソブチルメタクリレート・イソアミルアクリレート・2−エチルヘキシルメタクリレート・イソデシルメタクリレート・n−ラウリル(メタ)アクリレート・ベンジルアクリレート・トリデシルメタクリレート・n−ステアリル(メタ)アクリレート・イソオクチルアクリレート・イソステアリルメタクリレート・ベヘニルメタクリレート・ブトキシエチルアクリレート・メトキシジエチレングリコールメタクリレート・n−ブトキシエチルメタクリレート・2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート・メトキシジエチレングリコールアクリレート・メトキシポリエチレングリコールメタクリレート・シクロヘキシルメタクリレート・テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート・イソボルニル(メタ)アクリレート・ベンジルメタクリレート・エチレングリコールジメタクリレート・ジエチレングリコールジメタクリレート・1,4−ブタンジオールジメタクリレート・1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート・トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート・グリセリンジメタクリレート・トリフロロエチルメタクリレート・ペンタエリスリトールトリアクリレート・ペンタエリスリトールテトラアクリレート・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート・ネオペンチルグリコールアクリル安息香酸エステル・3−アクリロイルオキシグリセリンモノメタクリレート・プロピレンオキシド変成ビスフェノールAジアクリレート・水添ジシクロペンタジエニルジアクリレート・パーフロロオクチルエチルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、マレイン酸メチル・マレイン酸ブチルなどのマレイン酸エステル類、酢酸ビニル、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのカルボン酸エステル含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、他のモノマー((メタ)アクリル酸・(メタ)アクリロニトリル・(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル系モノマー、マレイン酸、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルアルコール・ビニルブチラール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;前記ポリエステル樹脂系ポリマー;末端がアセトキシ、ステアリロキシ等のポリジメチルシロキサンなど末端および/または側鎖にエステル結合を含有するオルガノポリシロキサン系ポリマーなどが例示される。
【0065】
1個以上のウレタン基および/またはウレタン結合を有するポリマーとしては、たとえば、前記ポリウレタン樹脂系ポリマーなどが例示される。
1個以上のウレイド基および/またはウレイレン結合を有するポリマーとしては、たとえば、ノナメチレンジアミンと尿素との重縮合反応で得られるポリ尿素などが例示される。
1個以上のイソシアネート基を有するポリマーとしては、たとえば、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート;ポリオール変性イソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート等の多官能芳香族または多官能脂肪族イソシアネート化合物を、アミノ基、カルボキシル基、水酸基等の活性水素を有する官能基を含有する(プレ)ポリマーと反応(該イソシアネート化合物中に含まれるイソシアネート基のうちの一部を活性水素を有する官能基と反応)させて得られるポリマーなどが例示される。
【0066】
1個以上のエポキシ基を有するポリマーとしては、たとえば、グリシジルメタクリレート、N−〔4−(2,3−エポキシプロポキシ)−3,5−ジメチルベンジル〕アクリルアミドなどのエポキシ基含有(メタ)アクリル系モノマーのごとくエポキシ基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、重合過程においてエポキシ基と反応しない、たとえば(メタ)アクリル酸エステル等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルブチラール・ビニルアルコール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;前記エポキシ樹脂系ポリマー;末端にグリシドキシプロピルなどを有するポリジメチルシロキサン、ポリグリシドキシプロピルメチルシロキサン、ポリグリシドキシプロピルメチル−ジメチルシロキサンコポリマーなどのごとく末端および/または側鎖にグリシドキシ基を含有するオルガノポリシロキサン系ポリマーなどが例示される。
【0067】
1個以上のリン酸基を有するポリマーとしては、たとえば、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、モノ(2−アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートなどのリン酸基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリロニトリル・(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルアルコール・ビニルブチラール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体などが例示される。
【0068】
1個以上の金属水酸基および/または金属アルコキシ基を有するポリマーとしては、たとえば、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのごとく重合可能な二重結合を有するケイ素化合物と、(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリロニトリル・(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;およびこれらの共重合体中のアルコキシシリル基を(部分)加水分解してなるポリマー;末端がシラノールであるポリジメチルシロキサン、末端がシラノールであるポリジフェニルシロキサン、末端がシラノールであるポリジメチル−ジフェニルシロキサン、ポリテトラメチル−p−シルフェニレンシロキサンなどのシラノール基含有オルガノポリシロキサン類;(N−トリメトキシシリルプロピル)ポリエチレンイミン、(N−トリメトキシシリルプロピル)−o−ポリエチレンオキサイドウレタン、トリエトキシシリル変性ポリ(1,2−ブタジエン)およびこれらのポリマー中のアルコキシシリル基を(部分)加水分解してなるポリマー;前記アクリルシリコーン樹脂系ポリマーなどが例示される。
【0069】
さらに、1個以上の金属水酸基および/または金属アルコキシ基を有するポリマーとして、ポリシロキサン基含有ポリマーを挙げることができる。
本発明でいうポリシロキサン基とは、2個以上のSi原子がシロキサン結合(Si−O−Si)により直鎖状または分岐状に連結してなり、Si原子に結合した少なくとも1個のアルコキシ基、水酸基、あるいは加水分解により水酸基を生成し得るアシロキシ基、アセトキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基(以下、X基)を有するポリシロキサン鎖を言い、本発明でいうポリシロキサン基含有ポリマーとは、該ポリシロキサン基を、1分子中に少なくとも1個有し、しかも、任意のポリマー(以下ポリマーP)とポリシロキサン基が複合化したポリマーと定義される。ポリシロキサン基含有ポリマーの分子量は数平均分子量が1000以上であれば特に限定されない。また、該ポリマーに於ける、ポリシロキサン基、ポリマー(P)の分子量に関しても特に制限はない。ポリシロキサン基は、ポリシロキサン基含有ポリマー1分子当たり少なくとも1個であり、さらに限定されないが、例えば、単一粒子レベル(超微粒子)で分散する微粒子とするためには、1〜3個が好ましい。3個を超えて存在すると、該ポリマーが凝集剤的に作用するため、単一粒子レベルで分散した微粒子とはなり難い。凝集体微粒子や中空体微粒子を得たい場合には、ポリシロキサン基含有ポリマー1分子当たりのポリシロキサン基の多いポリマーを使用すればよい。
【0070】
ポリシロキサン基は、Si原子に直接結合したX基以外に、置換されていてもよい、アルキル基、アリール基、アラルキル基、シクロアルキル基、アシル基、または水素原子から選ばれる少なくとも1種の基を有していてもよい。
ポリマーPの組成は特に限定されないが、通常、前記した(1)〜(14)のポリマーが、例示される。
ポリマーPとポリシロキサン基との複合形態は任意であり、例えば、▲1▼ポリマーPを主鎖としこれにポリシロキサン基が結合しているもの、▲2▼ポリシロキサン基を主鎖としてこれにポリマーPが結合しているもの、▲3▼ポリシロキサン鎖とポリマーPが交互に結合し、線状構造あるいは環状構造を形成しているもの等が例示される。ポリマーと複合化した酸化亜鉛系微粒子を合成するという目的に於いては、いずれの形態のものも有効である。
【0071】
このようなポリシロキサン基含有ポリシロキサンの合成法としては、例えば、▲1▼ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサン(ポリマーP)に、C=C等の重合性基を有するポリシロキサン(重合性ポリシロキサン)をヒドロシリル化反応を利用してオルガノポリシロキサンとポリシロキサンとを複合化する方法、▲2▼重合性ポリシロキサンと、(メタ)アクリル系、ビニル系等の重合性モノマーとを共重合することにより合成する方法、
▲3▼前記したX基との反応により結合を形成し得る官能基との反応を利用する方法で、アルコール性水酸基、カルボキシル基、金属アルコキシ基等を有するポリマー(P)とポリシロキサン基とを共存させ加熱することにより、ポリマー(P)とポリシロキサン基とが、Si−OーC結合、Si−OCO結合を介して複合化する方法、
等が例示される。中でも、▲2▼の方法は、ポリマー(P)の組成を比較的任意に選択できるため、ポリマーの極性パラメータを任意に制御できる方法であり、また、ポリシロキサン基がSi−C結合によって、ポリマー(P)と直接又は間接的に結合した構造を有し、熱安定性、耐溶剤性に優れたポリマーが得られ、しかも経済性に優れた方法であることから、好ましい。
【0072】
該方法および該方法で得られるポリシロキサン基含有ポリマーについては、特開平6−228457号公報に含ケイ素ポリマーとして詳細に記載されている。
重合性ポリシロキサンは、例えば、重合性シラン化合物と非重合性シラン化合物との共加水分解縮合反応により得られる。
重合性シラン化合物とは、
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、
γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、
γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、
γ−メタクリロキシエト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フェニルジメトキシシラン、
ビニルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン、
ビニルメチルジメトキシシラン、
1−ヘキセニルトリメトキシシラン、
1−オクテニルトリメトキシシラン、
ビニロキシプロピルトリメトキシシラン、
3ービニルフェニルトリメトキシシラン、
3−(ビニルベンジルアミノプロピル)トリメトキシシラン、
等の如く、重合性基を有するシラン化合物である。
【0073】
非重合性シラン化合物とは、例えば、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、等のテトラアルコキシシラン等の4官能シランモノマー;
メチルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン、フェニルトリメトキシシラン等のアリールトリアルコキシシラン、フェニルトリヒドロキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の3官能シランモノマー、
ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジヒドロキシシラン等の2官能シランモノマー、
などが例示される。
【0074】
1個以上のスルホン酸基を有するポリマーとしては、たとえば、アクリルアミドメタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、これらのナトリウム塩等のごとくスルホン酸基含有重合性モノマーの単独重合体・共重合体;これらのモノマーと、(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル・(メタ)アクリロニトリル・(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル系モノマー、α−クロルメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系モノマー置換体、マレイン酸、マレイン酸エステル、スチレン・p−クロルスチレン・ビニルトルエン等のスチレン系モノマー、エチレン・プロピレン等のオレフィン類、ブタジエン等のジエンまたはトリエン類、酢酸ビニル・塩化ビニル・ビニルメチルエーテル・ビニルアルコール・ビニルブチラール等のビニル系モノマー、ビニルトリメトキシシラン・メタクリロキシトリメトキシシラン等の重合性有機ケイ素化合物などの重合性モノマーとの共重合体;スチレン系ポリマーに濃硫酸、クロロスルホン酸、無水硫酸等のスルホン化剤を作用させて得られるスルホン酸基含有ポリマーなどが例示される。
【0075】
その他の極性の原子団を有するポリマーとしては、たとえば、オキサゾリン、2−メチルオキサゾリン等を開環重合して得られるポリ−N−ホルミルエチレンイミン、ポリ−N−アセチルエチレンイミンなどの如く(2−)置換オキサゾリンおよび/または(2−置換)オキサジン等の環状イミノエーテル類の開環化合物;オキサゾリンとβ−プロピオラクトンの交互共重合体のごとく環状イミノエーテル類とラクトン類との開環共重合体など、少なくとも1つの官能基を有するポリマーのうち、金属イオンが配位し得る配位基(官能基)を有するキレート樹脂に使用される構造のポリマー(たとえば、ポリビニルアルコール、ポリビニルトリアクリルメタン、ポリビニルメタクリロイルアセトン、ポリ(4−ヒドロキシスチレン)、ピロガロールフェノールホルムアルデヒド樹脂、サリチル酸ホルムアルデヒド樹脂、ポリビニルサリチル酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリイタコン酸、アミノフェノールホルムアルデヒド樹脂、ポリ(8−ヒドロキシ−5−ビニルキノリン)、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ(4−アミノスチレン)、ポリ(3−ビニルアニリン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルビピリジン)、ポリ(4−ビニルイミダゾール)、ポリビニルピロール、ポリグリシン、ポリ(α−L−アラニン)など)に金属イオンを部分的にあるいはすべての配位基(官能基)に吸着配位させてなるポリマー;カルボキシル基、スルホン酸基などが、ナトリウム・カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム・カルシウム等のアルカリ土類金属などの金属塩の形になったポリマーなどが例示される。
【0076】
前記(1)〜(14)で例示したポリマーのうち、(メタ)アクリル系、スチレン系、ビニル系、これらの共重合系、アルキド系、ポリエステル系、およびポリアミド系からなる群から選ばれる少なくとも1つの主鎖と、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、シラノール基、およびアルコキシシリル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの極性の原子団を有するポリマー、または、前記したポリシロキサン基含有ポリマーとの複合粒子、あるいは表面修飾微粒子は、樹脂に対する親和性および分散性に特に優れる点で好ましい。
本発明の表面修飾微粒子に於ける、表面修飾層は、その組成が、無機質、有機質、無機ー有機複合組成のいずれでもよい。微粒子の使用目的によって、適宜選択される。
【0077】
本発明の微粒子を、塗料組成物、樹脂組成物に使用する場合には、これらの組成物中に於ける分散性が高いことが好ましく、一方、表面修飾層とバルクの金属酸化物共沈体からなる単一粒子との付着力、および表面修飾層および微粒子の化学的、熱的安定性等の観点から、バランスのとれた表面修飾層としては、無機−有機複合組成であることが好ましい。
表面修飾微粒子の表面修飾層は、金属酸化物共沈体からなる単一粒子の表面を完全に被覆した連続層を形成しなるものでも、表面修飾剤が不連続的に存在するものでもよい。また、該微粒子に於ける表面修飾層の割合や、厚みは、特に限定されない。
【0078】
表面修飾層としては、シリカ、チタニア等の金属酸化物被膜や、ポリシロキサン等のメタロキサン鎖が互いに架橋または単独で表面にZn−O−M結合等により結合してなる層、有機化合物が、吸着、水素結合、またはZn−O−C等の化学結合により、形成された有機化合物層等が例示される。表面修飾剤による溶媒、樹脂等に対する分散性改善効果、酸やアルカリによる変質、炭酸ガスによる変質等の低減といった耐薬品性、耐ガス性改善効果、耐熱酸化性(高温暴露時の酸化に対する耐性、結晶成長防止性など)改善効果、触媒活性の低減または向上効果などいずれかの修飾効果が実質的にあらわれればよい。
【0079】
しかし、表面修飾層は、その修飾効果を十分に発揮するためには、表面にできるだけ均一に存在していることが好ましく、金属酸化物(亜鉛とIII B族、IVB族金属を金属成分とする酸化物)に対する表面修飾層の割合が、重量比で0.01〜1であることが好ましい。該重量比が1を超えても表面修飾効果が飽和するため経済的に不利となる。修飾効果と経済性の観点から、特に好ましい重量比は、0.02〜0.5である。
また、表面修飾微粒子の平均粒子径、形状などは特に限定されない。しかし、後述する透明な紫外線・赤外線カットフィルム等の透明性を重要視される用途に於いては、透明性を十分に発揮するためには、粒子径が微細であって、かつ塗料組成物、樹脂組成物などへの極めて高い分散性が要求されるため、平均粒子径が0.1μm以下、更に0.05μm以下であることが好ましい微粒子の表面修飾微粒子は特に重要となる。
【0080】
表面修飾剤は、その組成、分子量等に於いて何ら限定されない。前記したポリマー(本発明の酸化亜鉛系微粒子の製法において系を100℃以上の温度に保持する際にこの系に共存させるポリマー)、粒子径制御などの目的で使用される前記または後述の特定の官能基を有する添加剤化合物(本発明の酸化亜鉛系微粒子の製法において系を100℃以上の温度に保持する際にこの系に共存させる添加化合物)などを使用することができる。
しかし、上述したように、塗料組成物、樹脂組成物などに使用する目的に於いては、表面修飾層としては、無機−有機複合組成であることが好ましく、このような観点から、前記したポリシロキサン基含有ポリマーが好ましい。
【0081】
表面修飾剤として特に好ましい、ポリシロキサン基含有ポリマーの好ましい態様について以下に述べる。ポリシロキサン基含有ポリマーの分子量は、数平均分子量が1000以上であれば特に限定されないが、微粒子が溶媒や樹脂中で凝集することなく高分散性に優れるという点から、1000以上100万以下が好ましく、さらに2000以上10万以下が好ましい。該ポリマーに於ける、ポリシロキサン基、ポリマー(P)の分子量に関しても特に制限はない。しかし、該ポリマーと微粒子表面との反応性、結合力あるいは親和力が高いという点から、ポリシロキサン基の有するSi原子の個数は、ポリシロキサン基1個当たりの平均で4以上が好ましく、11以上が更に好ましい。ポリシロキサン基は、ポリシロキサン基含有ポリマー1分子当たり少なくとも1個であり、単一粒子レベル(超微粒子)で分散する微粒子とするためには、1〜3個が好ましい。3個を超えて存在すると、該ポリマーが凝集剤的に作用するため、単一粒子レベルで分散した微粒子とはなり難い。
【0082】
以下、本発明の酸化亜鉛系微粒子を製造する方法を詳しく説明する。
本発明の酸化亜鉛系微粒子を製造する方としては、たとえば、前記の亜鉛源とモノカルボン酸とを少なくともアルコールからなる媒体中に溶解または分散してなる混合物(m)を、III B族金属元素とIVB族金属元素とからなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素(以下では「金属(M)」と言うことがある)を含む化合物(この化合物は、金属単体や合金などの金属をも含む概念である。以下では、「金属(M)化合物」ということがある)の共存下で100℃以上の温度に保持することにより、金属元素の総原子数に対する原子数の比で、亜鉛80〜99.9%と金属(M)0.1〜20%とを含む金属酸化物の結晶性共沈物からなる酸化亜鉛系微粒子を析出させる製法が挙げられる。
【0083】
前記亜鉛源は、モノカルボン酸とアルコールとを含む混合物(m)を加熱することにより、X線回折学的に結晶性の酸化亜鉛に転換され、このとき、媒体中に金属(M)化合物が共存することにより、本発明の酸化亜鉛系微粒子を含む分散体が得られる。そのとき出発物質として前記亜鉛源と前記モノカルボン酸と前記アルコールとの3成分のうち1つでも欠けると、酸化亜鉛結晶の析出反応は起こらず、また、金属(M)が存在しないと本発明の酸化亜鉛系微粒子は得られない。
本発明に使用される亜鉛は、金属亜鉛および亜鉛化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つの亜鉛源から供給される。亜鉛源は特に限定されないが、金属亜鉛(亜鉛末)、酸化亜鉛(亜鉛華等)、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、置換基があってもよいモノ−またはジ−カルボン酸塩(たとえば、酢酸亜鉛、オクチル酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、シュウ酸亜鉛 乳酸亜鉛、酒石酸亜鉛およびナフテン酸亜鉛)からなる群のうちから選ばれた少なくとも1つが好ましい。これらの亜鉛源を用いるときには脱塩工程が不要となり、脱塩工程が必要な塩化亜鉛、硝酸亜鉛または硫酸亜鉛を使用するときに比べて工程が少なくなる。
【0084】
中でも、金属亜鉛(亜鉛末)、酸化亜鉛(亜鉛華)、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛および酢酸亜鉛からなる群のうちから選ばれた少なくとも1つの亜鉛源は、安価で取扱いが容易な点で好ましい。
酸化亜鉛、水酸化亜鉛および酢酸亜鉛からなる群のうちから選ばれた少なくとも1つの亜鉛源は、加熱過程に於ける酸化亜鉛の結晶の生成反応を阻害するような不純物を実質的に含まず、しかも、結晶と微粒子との大きさと形状を制御しやすいので、さらに好ましい。
酸化亜鉛および/または水酸化亜鉛は安価に入手できるばかりかモノカルボン酸の種類を任意に選択できることに加えて、これらの原料を用いることにより形状または粒子径等の制御された微粒子が特に得られ易いので、特に好ましい。
【0085】
亜鉛源の量は、亜鉛源、モノカルボン酸および前記媒体の合計量に対して、ZnO換算で、たとえば0.1〜95重量%、好ましくは0.5〜50重量%、より好ましくは1〜30重量%である。前記範囲を下回ると生産性が低くなるおそれがあり、上回ると微粒子同士の2次凝集が起こり易くなり、分散性が良く粒度分布の揃った微粒子が得にくくなるおそれがある。
本発明に使用されるモノカルボン酸は、分子内にカルボキシル基を1個だけ有する化合物である。該化合物の具体例は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸(飽和モノカルボン酸);アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸(不飽和モノカルボン酸);シクロヘキサンカルボン酸等の環式飽和モノカルボン酸類;安息香酸、フェニル酢酸、トルイル酸等の芳香族モノカルボン酸;無水酢酸等の上記モノカルボン酸無水物;トリフルオロ酢酸、モノクロル酢酸、o−クロロ安息香酸等のハロゲン含有モノカルボン酸;乳酸などである。これらの化合物のうちのいずれかが単独で使用されたり、2以上の化合物が併用される。
【0086】
好ましいモノカルボン酸は、1気圧で200℃以下の沸点を有する飽和脂肪酸である。具体的には、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸が好ましい。その理由は、混合物の調製過程から加熱する過程において反応系内に於けるモノカルボン酸の含有量を制御し易く、従って酸化亜鉛結晶の析出反応を厳密に制御し易いからである。該飽和脂肪酸は、モノカルボン酸総量に対して、60〜100モル%の範囲で使用することが好ましく、80〜100モル%の範囲で使用することがより好ましい。前記範囲を下回ると得られる微粒子における酸化亜鉛の結晶性が低くなるおそれがある。
【0087】
モノカルボン酸としては、酢酸亜鉛等の亜鉛のモノカルボン酸塩も含まれ、該亜鉛塩を使用する場合は、原料として必ずしも前記モノカルボン酸を別途添加する必要はない。
上記の製造方法におけるモノカルボン酸の使用(または仕込み)量は、亜鉛源のZn原子の量に対するモル比で、たとえば0.5〜50、好ましくは2.2〜10である。前記範囲内であると経済性、微粒子の生成し易さ、凝集しにくく分散性に優れる微粒子の得られ易さ等の点で好ましい。前記範囲を下回るとZnO結晶性の良い酸化亜鉛系微粒子や形状および粒子径等の均一性に富む微粒子が得られにくいおそれがあり、上回ると経済性の低下につながるばかりか、分散性の良い微粒子が得られにくいことがある。
【0088】
本発明に用いられるアルコールは、脂肪族1価アルコール(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブチルアルコール、ステアリルアルコール等)、脂肪族不飽和1価アルコール(アリルアルコール、クロチルアルコール、プロパギルアルコール等)、脂環式1価アルコール(シクロペンタノール、シクロヘキサノール等)、芳香族1価アルコール(ベンジルアルコール、シンナミルアルコール、メチルフェニルカルビノール等)、複素環式1価アルコール(フルフリルアルコール等)等の1価アルコール類;アルキレングリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ピナコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等)、芳香環を有する脂肪族グリコール類(ヒドロベンゾイン、ベンズピナコール、フタリルアルコール等)、脂環式グリコール類(シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール等)、ポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)等のグリコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノアセテート等の上記グリコール類のモノエーテル及びモノエステル;ヒドロキノン、レゾルシン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等の芳香族ジオール及びこれらのモノエーテル及びモノエステル;グリセリン等の3価アルコール及びこれらのモノエーテル、モノエステル、ジエーテル及びジエステルなどである。これらのアルコールのうちのいずれか1つを単独で使用しても良く、あるいは、2以上を併用してもよい。
【0089】
少なくともアルコールからなる媒体におけるアルコールの量は、特に限定されないが、酸化亜鉛系微粒子生成反応を短時間で行わせる為には、亜鉛源に由来するZn原子に対するアルコールのモル比で、たとえば1〜100、好ましくは5〜80、より好ましくは10〜50である。前記範囲を下回るとZnO結晶性の良い酸化亜鉛系微粒子が得られにくく、または、分散性、形状・粒子径の均一性において優れる微粒子が得られにくくなるおそれがあり、上回ると経済的に不利であるおそれがある。
前記媒体は、上記アルコールのみからなる媒体、上記アルコールと水との混合溶媒、上記アルコールと、ケトン類、エステル類、芳香族炭化水素類、エーテル類等の、アルコール以外の有機溶剤との混合溶媒などであり、上記アルコールと他の溶媒との比率は、混合物(m)を調製するために使用した仕込み(使用)料換算で、アルコール5〜100重量%、好ましくは40〜100重量%、より好ましくは60〜100重量%である。アルコールの量が前記範囲を下回ると結晶性、形状・粒子径の均一性、分散性において良好な微粒子が得にくくなるおそれがある。
【0090】
上記の製法に使用される金属(M)化合物としては、たとえば、金属(M)の、金属単体、合金などの金属;酸化物;水酸化物;(塩基性)炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、フッ化物等のハロゲン化物等の無機塩類;酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、ラウリン酸塩等のカルボン酸塩;金属アルコキシド類;β−ジケトン、ヒドロキシカルボン酸、ケトエステル、ケトアルコール、アミノアルコール、グリコール、キノリン等との金属キレート化合物、などの3価または4価の金属(A)を含有する全ての化合物;In,Tl等のように複数の原子価をとり得る金属元素の場合、微粒子生成過程で最終的に3価または4価に変化し得る低原子価の金属を含有する化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物(この化合物は、金属単体や合金などの金属をも含む概念である)が使用される。
【0091】
III B族金属元素としてアルミニウムが使用される場合には、アルミニウムを含む化合物としてたとえば、アルミニウム,水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、フッ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ−n−ブトキシド、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムラウレート、アルミニウムステアレート、ジイソプロポキシアルミニウムステアレート、エチルアセトアセテ−トアルミニウムジイソプロピレート等が使用される。
【0092】
III B族金属元素としてホウ素が使用される場合には、ホウ素を含む化合物としてたとえば、ボロントリオキサイド、ほう酸、シュウ化ホウ素、ボロントリフルオライドジエチルエーテル錯体、ボロントリフルオライドモノエチルアミン錯体、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリエトキシボラン、トリ−n−ブチルボラートなどが使用される。
III B族金属元素としてガリウムが使用される場合には、ガリウムを含む化合物としてたとえば、ガリウム、水酸化ガリウム、酸化ガリウム、塩化ガリウム(III) 、臭化ガリウム(III) 、硝酸ガリウム(III) 、硫酸ガリウム(III) 、硫酸ガリウムアンモニウム、トリエトキシガリウム、トリ−n−ブトキシガリウム等が使用される。
【0093】
III B族金属元素としてインジウムが使用される場合には、インジウムを含む化合物としてたとえば、インジウム、酸化インジウム(III) 、水酸化インジウム(III) 、硫酸インジウム(III) 、塩化インジウム(III) 、フッ化インジウム(III) 、ヨウ化インジウム(III) 、インジウムイソプロポキシド、酢酸インジウム(III) 、トリエトキシインジウム、トリ−n−ブトキシインジウムなどが使用される。
III B族金属元素としてタリウムが使用される場合には、タリウムを含む化合物としてたとえば、タリウム、酸化タリウム(I)、酸化タリウム(III) 、塩基性水酸化タリウム(I)、塩化タリウム(I)、ヨウ化タリウム(I)、硝酸タリウム(I)、硫酸タリウム(I)、硫酸水素タリウム(I)、塩基性硫酸タリウム(I)、酢酸タリウム(I)、ぎ酸タリウム(I)、マロン酸タリウム(I)、塩化タリウム(III) 、硝酸タリウム(III) 、炭酸タリウム(III) 、硫酸タリウム(III) 、硫酸水素タリウム(III) などが使用される。
【0094】
IVB族金属元素としてシリコンが使用される場合には、シリコンを含む化合物としてたとえば、シリコン、酸化珪素、テトラメトキシシラン、テトラエトキキシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、III −グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、III −(II−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン、トリメチルエトキシシラン、ヒドロキシエチルトリエトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシド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メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ステアリルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤などのシリコンアルコキシド化合物;4塩化珪素、トリクロロシラン、メチルトリクロロシラン等のクロロシラン類;トリアセトキシシラン等のアセトキシシラン類などが使用される。
【0095】
IVB族金属元素としてゲルマニウムが使用される場合には、ゲルマニウムを含む化合物としてたとえば、ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム(IV)、塩化ゲルマニウム(IV)、ヨウ化ゲルマニウム(IV)、酢酸ゲルマニウム(IV)、塩化ゲルマニウム(IV)ビビリジル錯体、β−カルボキシエチルゲルマニウムセスキオキシド、ゲルマニウム(IV)エトキシドなどが使用される。
IVB族金属元素としてスズが使用される場合には、スズを含む化合物としてたとえば、スズ、酸化錫(IV)、塩化スズ(IV)、酢酸スズ(IV)、ジ−n−ブチルスズ(IV)ジクロライド、ジ−n−ブチルスズ(IV)ジラウレート、ジ−n−ブチルスズ(IV)マレート(重合体)、ジ−n−ブチルスズ(IV)オキサイド、ジ−n−メチルスズ(IV)ジクロライド、ジ−n−オクチルスズ(IV)マレート(重合体)、ジ−n−オクチルスズ(IV)オキサイド、ジフェニルスズ(IV)ジクロライド、モノ−n−ブチルスズ(IV)オキサイド、テトラ−n−ブチルスズ(IV)、シュウ酸スズ(II)、トリ−n−ブチルスズ(IV)アセテート、トリブチルスズエトキシド、トリメチルスズクロライド、トリフェニルスズアセテート、トリフェニルスズ(IV)ハイドロキシド、テトラエトキシスズ、テトラ−n−ブトキシスズなどが使用される。
【0096】
IVB族金属元素として鉛が使用される場合には、鉛を含む化合物としてたとえば、鉛、酢酸鉛(IV)、塩化鉛(IV)、フッ化鉛(IV)、酸化鉛(IV)、酸化鉛(II+IV)、シュウ酸鉛(II)などが使用される。
また、金属(M)の酸化物;水酸化物としては、粉末状でもよいが、アルミナゾル,シリカゾルなどコロイダルレベルの金属酸化物および/または金属水酸化物の水性ゾルやアルコールゾル等も使用できる。
本発明の製法は、たとえば、下記の工程I〜III を必須工程として有し、かつ、工程I、工程IIおよび工程III のうちのいずれか一つ又は二つ以上の工程において金属(M)化合物を添加することができる。
【0097】
(I) 亜鉛源とモノカルボン酸とからなる混合物(n)を作る第1の工程。
(II) 混合物(n)を少なくともアルコールからなる媒体と混合することにより、亜鉛源およびモノカルボン酸が少なくともアルコールからなる媒体中に溶解または分散されている混合物(m)を作る第2の工程。
(III) 混合物(m)を100℃以上の温度に保持することにより、金属元素の総原子数に対する原子数の比で、亜鉛80〜99.9%と金属(M)0.1〜20%とを含む金属酸化物の結晶性共沈物からなる酸化亜鉛系微粒子を析出させる第3の工程。
【0098】
上記の製造方法では、工程Iが、水をさらに含む混合物(n)を作る工程であることが好ましい。この工程により、溶液状の混合物(n)が容易に得られる。亜鉛源とモノカルボン酸と水の添加順序は任意であり、たとえば、亜鉛源をモノカルボン酸と水との混合溶媒に溶解することにより混合物(n)が作られる。
上記の製造方法では、工程IIと工程III を、100℃以上の温度に保持された少なくともアルコールからなる媒体に混合物(n)を添加して混合する工程で構成することが好ましい。この工程により、混合物(m)が容易に作られる。
前記亜鉛源とモノカルボン酸とからなるか、または、これらと金属(M)化合物とからなる混合物(n)を少なくともアルコールからなる媒体に添加する場合、混合物(n)が溶液であることが好ましい。混合物(n)が溶液である場合、亜鉛源とモノカルボン酸とが、または、これらと金属(M)化合物とが相溶しているか、あるいは、これらとの相溶性の高い溶媒に溶解していることが望ましい。そのために使用する溶媒としては、亜鉛源及びモノカルボン酸を、または、これらと金属(M)化合物とを室温〜100℃程度までの温度で容易に溶解することができ、しかも、前記媒体とも相溶性の高い点で、水、アルコール類、ケトン類、エステル類が好ましい。ここでいうアルコール類とは、前記したアルコールを全て包含する。
【0099】
亜鉛源が、X線回折学的に結晶性の酸化亜鉛に転換される過程において、1つ又は複数の酸化亜鉛前駆体(この前駆体は、金属(M)を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい)を経る場合がある。例えば亜鉛源に、酸化亜鉛等を使用した場合が挙げられる。該酸化亜鉛前駆体としては、酸化亜鉛以外の少なくとも亜鉛原子を含むイオン又は化合物の状態を意味し、例えば亜鉛(水和物)イオン(Zn2+)、亜鉛の多核水酸化物イオン、亜鉛のアセチルアセトン等のβ−ジカルボニル化合物又は乳酸、エチレングリコール、エタノールアミン等のようにキレート形成能のある化合物により上記イオンの一部又は全部がキレート化された状態や、(塩基性)酢酸亜鉛、(塩基性)サリチル酸亜鉛、(塩基性)乳酸亜鉛等の(塩基性)カルボン酸塩等として存在する場合等が挙げられる。該前駆体としてその一部又は全部が、モノカルボン酸及び/又はアルコールとの錯塩等複合組成物として存在する場合も含まれる。
【0100】
混合物(m)において、原料として用いられた、亜鉛源および金属(M)化合物が酸化亜鉛系微粒子に変換される過程において、混合物(m)中に存在せしめたモノカルボン酸は、変化しないか、あるいは該モノカルボン酸の一部又は全部が、混合物(m)中のアルコールの一部又は全部と、エステル化反応を起こし、エステル化合物を生成する。
混合物(m)は、前記亜鉛源と、前記モノカルボン酸と、前記アルコールと、前記金属(M)化合物との4成分を必須成分として混合されて得られるものであればよく、必要に応じて、該4成分以外の成分、例えば水、ケトン類、エステル類、(シクロ)パラフィン類、エーテル類、芳香族化合物等の有機溶剤、後述する添加剤等の成分、あるいは、亜鉛および金属(M)以外の金属成分、例えば金属の酢酸塩、硝酸塩、塩化物等の無機塩や金属アルコキシド等の有機金属アルコキシド等を含んでいてもよい。ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、微粒子の熱線カット機能や導電性を低下させることがあり、混合物(m)中の金属(M)の原子数の1/10以下であることが好ましく、1/100以下であることがより好ましい。また、水及び有機溶剤は、通常溶媒成分として含有される。
【0101】
前記の4成分相互の存在状態及び各成分の混合物(m)中における存在形態は、特に限定されない。例えば、亜鉛源の存在状態について例示すれば、アルコール及び/又は前記水及び有機溶剤などを溶媒成分として、亜鉛源および/または金属(M)化合物が、そのまま溶解した状態、前記酸化亜鉛前駆体に変化して溶解した状態又はコロイド状、乳化状もしくは懸濁状に分散した状態等である。
従って、混合物(m)の状態は特に限定されず、例えば、液状であってもあるいはゾル状、乳化物状、懸濁物状であっても何等問題はない。
混合物(m)は、上述した範囲に於いて、各成分が混合されて調製される。その調製法は特に限定されない。
【0102】
特に単一粒子の平均粒子径が0.001〜10μmの範囲で制御された酸化亜鉛系微粒子の分散体を得るためには、前記亜鉛源とモノカルボン酸とからなる第1の混合物(n)を、アルコール含有溶液に加熱下に添加して混合物(m)を調製することが、実用的な生産性で得られる点で好ましい。
このときの調製方法について、以下に述べる。
混合物(n)の添加方法としては、例えば、混合物(n)を一挙に添加混合する方法、あるいは混合物(n)をアルコール含有溶液上又は溶液中に滴下することにより混合する方法、あるいは混合物(n)を噴霧する方法等が採用し得る。
【0103】
また、混合物(n)の添加混合は、常圧、加圧又は減圧いずれで行ってもよいが、製造コスト的に常圧で行うことが好ましい。添加混合を常圧下で行う場合には、粒子径、形状等に於いて均一性に富み、しかも分散・凝集状態の制御された酸化亜鉛系微粒子分散体を得たいときには、添加混合中にアルコール含有溶液を60℃以上の温度、特に60℃以上300℃以下に維持しておくことが好ましい。添加混合する際のアルコール含有溶液の温度が60℃未満では、添加混合中又は添加混合後に混合物(m)の粘度が急激に高まり、ゲル状になることがある。このような場合、攪拌が不能になり均一な混合が達成されないとか、あるいは次の工程すなわち加熱を行う際に伝熱が不十分となって温度分布ができる等の問題を誘発し、結晶性、粒子径、粒子形状等に於いて均一な酸化亜鉛系微粒子が得られ難いばかりか凝集体しか得られ難い。このような問題は、混合物(m)に於ける亜鉛濃度とも関連し亜鉛濃度が高い場合ほど起こり易い。従って、これらの最適温度の下限温度は、系の圧力に応じて異なり、減圧下あるいは加圧下で行う場合は、圧力に応じてアルコール性溶媒の温度を適宜選択する必要がある。上述の如く、アルコール含有溶液を加熱しながら混合物(n)を添加した場合等に、混合物(m)中のモノカルボン酸の一部及び/又はアルコールの一部が蒸発に依って系外に留去されるときがあるが、このようにして得られたものも混合物(m)に含まれる。
【0104】
混合物(n)を調製するうえでの原料組成は、特に限定されないが、混合物(n)の原料として使用する亜鉛源の量は、混合物(n)の全量に対して、ZnO換算で1〜90重量%の範囲でありかつ、混合物(n)の原料として使用するモノカルボン酸の量が亜鉛源に於けるZn原子に対するモル比で表して0.5〜50倍モルの範囲であることが好ましい。
上記のようにして調製された混合物(n)をアルコール含有溶液に添加混合することにより、混合物(m)が得られる。
混合物(n)を添加混合する際、混合物(n)については、室温下又は加熱された状態のいずれでも構わない。また、添加混合する際、アルコール含有溶液は均一な混合を得る目的で、攪拌されていることが特に好ましい。
【0105】
また、このとき、アルコール含有溶液に含有せしめるアルコールの含有量は、特に限定されないが、加熱時の酸化亜鉛系微粒子生成反応を短時間で行わせる為には、アルコールの、混合物(m)に含有される亜鉛源に由来するZn原子に対するモル比で表して1〜100倍モルの範囲が好ましい。また、アルコールのアルコール含有溶液に於ける濃度は、通常、該溶液総量に対して5〜100重量%の範囲である。
また、本発明の酸化亜鉛系微粒子を製造する方法としては、上記工程(I)および(II)を経ずに(混合物(n)を作らずに)、亜鉛源とモノカルボン酸及びアルコール、必要に応じて水を含み、亜鉛源及びモノカルボン酸が溶解又は分散されている混合物(m)を作り、この混合物(m)を前記工程(III)と同様に、100℃以上の温度に保持することにより、金属元素の総原子数に対する原子数の比で、亜鉛80〜99.9%と金属(M)0.1〜20%とを含む金属酸化物の結晶性共沈物からなる酸化亜鉛系微粒子を析出させる別法も採用し得る。この別法においては、混合物(m)の調製時、又はその後の100℃以上への加熱処理のいずれかの微粒子を析出させるまでの過程において亜鉛源及びモノカルボン酸が均一に溶解した溶液の状態を経ることが好ましく、均一溶液状の混合物(m)を得るためには、例えば加熱する等の方法が採用される。金属(M)化合物は、例えば、混合物(m)を作る際に添加混合されてもよく、100℃以上の加熱処理中に別途添加されてもよい。この加熱処理中に添加される場合、例えば、金属(M)化合物を、これを(加熱)溶解し得る溶媒系に溶解した後、得られた溶液を添加する方法が採用し得る。また、上述の別法の場合、混合物(m)を調製するうえでの原料組成は、特に限定されないが、混合物(m)の原料として使用する亜鉛源の量は混合物(m)の全量に対して、ZnO換算で1〜20重量%の範囲であり、かつ、混合物(m)の原料として使用するモノカルボン酸の量が亜鉛源におけるZn原子に対するモル比で表して0.5〜10倍モルの範囲であることが好ましい。また、アルコールの含有量は、アルコール総重量が混合物(m)中に含有されるZn原子のZnO換算重量に対する重量比で10〜50倍が好ましい。
【0106】
上述のごとくして得られた混合物(m)を、加熱することにより、酸化亜鉛系微粒子を含む分散体が収率よく得られるものである。
該加熱温度は特に限定されず、結晶性の酸化亜鉛が析出する温度以上で行うことは勿論であるが、最終的に得ようとする酸化亜鉛系微粒子の粒子径、形状、分散・凝集状態等のモルフォルジーに応じて、一義的に決まるものではなく、混合物(m)の初期組成及び上記した種々のパラメータを含めた総合的な観点で、加熱温度及び加熱時間を選択する必要がある。特に単一粒子の平均粒子径が0.001〜10μmの範囲で制御された酸化亜鉛系微粒子の分散体を、実用的な生産性で得るためには、100℃以上、特に100℃以上300℃以下の加熱温度で行うことが好ましい。
【0107】
この場合、例えば、混合物(n)を、100℃以上の温度に保持されたアルコール含有溶液に添加混合することにより混合物(m)を得たときは、そのままの温度を維持してもよく、あるいは所定温度に昇温又は降温した後、加熱処理してもよい。また、混合物(n)を、100℃未満の温度でアルコールに添加混合することにより混合物(m)を得たときは、100℃以上の温度に昇温した後、加熱処理すればよい。混合物(m)の加熱温度を100℃以上とすることは、酸化亜鉛系微粒子を得るために、過剰又は不要となる成分の蒸発除去の速度・量を含めた反応系の組成制御を厳密に行い易く、そのために得られる微粒子の粒子径等の制御を行い易い利点がある。
【0108】
また、前記分散体を得るための加熱過程に於いて、上記成分以外の成分すなわちアルコール、加熱により生成する前記エステル化合物又は必要に応じて混合物中に存在せしめた溶媒成分の一部又は全部を蒸発除去しても構わない。
また加熱時間については、特に限定されないが、反応を完結させるために、通常0.1時間〜30時間程度が好ましいものである。
また、混合物(m)中に、水を存在せしめた場合は、加熱する過程に於いて、酸化亜鉛系微粒子に変換される為には、好ましくは分散体に於ける遊離の水濃度が5重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下になるまで留去を行うことが好ましい。その理由は、該水濃度がこの範囲を越えると、前記分散体中に含有されるアルコール等他の成分の種類によっては、酸化亜鉛系微粒子の結晶性が低くなり前記した機能が十分発揮されない場合がある為である。
【0109】
また、生成した酸化亜鉛系微粒子分散体中に於ける(最終)組成として、前記モノカルボン酸の量は、生成した該分散体中に含有される亜鉛原子換算での総量に対して、0.5倍モル以下とすることが好ましい。その理由は、0.5倍モルを越える場合には、酸化亜鉛系微粒子の結晶性が低くなり酸化亜鉛としての機能が十分発揮されない場合がある為である。従って、混合物(m)中に存在せしめたモノカルボン酸量が、生成した該分散体中に含有される亜鉛原子換算での総量に対して、0.5倍モルを越える場合には、加熱する過程で、少なくとも過剰分を留去する必要がある。勿論上記比率が0.5倍モル以下であっても、加熱する過程で留去を行っても構わない。
【0110】
前記単一粒子を1次粒子とし、この1次粒子が集合してなる2次粒子を得る場合には、100℃以上の温度保持の際に乳酸源を共存させることが有効な方法である。乳酸源は、乳酸;乳酸アンモニウム、乳酸ナトリウム、乳酸リチウム、乳酸カルシウム、乳酸マグネシウム、乳酸亜鉛、乳酸アルミニウム、乳酸マンガン、乳酸鉄、乳酸ニッケル、乳酸銀等の金属乳酸塩;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル等の、加水分解などにより乳酸を生成しうる乳酸エステル化合物などであり、いずれか1つを単独で使用しても良く、あるいは、2以上を併用してもよい。
【0111】
使用される乳酸源の量は特に限定されないが、混合物(m)中の亜鉛に対するモル比で、たとえば0.001〜0.4の範囲で行われる。前記範囲を下回ると乳酸の共存効果が不充分であるために酸化亜鉛結晶が得られず、一方上記範囲を超えると酸化亜鉛結晶の析出反応が起こり難くなるため目的とする微粒子が得られにくい。粒子形状の揃った微粒子を得るためには、亜鉛に対する乳酸のモル比は0.001〜0.2の範囲が好ましく、粒子径が揃っていて分散性のよい微粒子を得るためには、亜鉛に対する乳酸のモル比は0.001〜0.1が好ましい。
【0112】
乳酸源の添加は、たとえば、次のとおりである。乳酸(CH3 CH(OH)COOH)および/または乳酸エステルを使用する場合には、上記工程I、II、III (以下では、工程III は上記別法におけるIII に相当する工程も含む)、または、IとIIとの間から選ばれる任意の時期でよく、直接添加する方法、または、溶媒(たとえばアルコール)に溶解した溶液を添加する方法などが採用できる。後者の添加方法は、乳酸が速やかに拡散し易いので、特に工程III で乳酸源を添加する場合には好ましい。金属乳酸塩を使用する場合には、上記工程I、II、III 、または、IとIIとの間から選ばれる任意の時期でよく、好ましくは工程Iにおいて亜鉛源と共にまたは亜鉛源として混合物(n)中に溶解する。たとえば、亜鉛源粉末と金属乳酸塩粉末を、モノカルボン酸を含有する溶液に添加混合し、攪拌することにより、均一溶液を調製する。この際、各粉末の溶解速度、溶解度を高めるために加熱しながら攪拌することは、短時間で且つ高濃度溶液を得ることができる点で好ましく採用される。
【0113】
前記媒体中に乳酸が溶解または分散されているときには、酸化亜鉛結晶が異方成長することによって薄片状酸化亜鉛結晶を生成し、これらの薄片状酸化亜鉛結晶が先端を外向きにして群集した表面を有する酸化亜鉛系微粒子を含む分散体が得られることがある。このとき乳酸の亜鉛に対するモル比が0.001〜0.4の範囲であるときには、生成する単一粒子は、薄片状(異方形状)、たとえば、1.0〜5.0の長短度(長径/短径)、2〜200の偏平度(長径/厚み)、長径5〜1000nmであり、光拡散透過性に優れ好ましい。長径は、粒子について測定された三軸径のうちの最長の長さであり、厚みは、その三軸径のうちの幅および高さのうちの大きくない方(最短部の粒径)である。
【0114】
上記の製法に用いられるポリマーは、本発明の酸化亜鉛系微粒子に含まれるポリマーのところで説明したものと同じものである。
使用するポリマーの量は特に限定されないが、亜鉛源中(すなわち、第2混合物中)の亜鉛原子の量を酸化亜鉛に換算した量に対する重量比で、たとえば0.01〜2.0の範囲で行われる。前記範囲を下回ると複合粒子が得られにくく、前記範囲を上回ると酸化亜鉛結晶の析出反応が起こり難くなる場合があるため目的とする酸化亜鉛系微粒子が得られにくい。複合粒子のうち前記した複層構造を持ち、粒子形状と粒子径が揃っていて分散性のよい酸化亜鉛系微粒子を得るためには、ポリマーの種類や他の反応条件にもよるが、ポリマーの量は、上記酸化亜鉛換算量に対して、0.05〜0.5の重量比が好ましい。
【0115】
上記の製法では、ポリマーは、上記工程のうちのいずれか1つの工程または2以上の工程において添加される。ポリマーの添加は、酸化亜鉛系微粒子を析出させるまでの任意の時期に行われる。たとえば、混合物(n)に添加混合したり、混合物(m)に添加混合したりするなどの方法が例示される。
上記の製法では、ポリマーの添加時期は、酸化亜鉛系微粒子が生成する前の段階であれば、上記いずれの工程でもよい。
ポリマーは、反応系中に速やかに広がりうるという理由で、前記媒体に用いられるアルコールに予め溶解されているか、または、任意の溶媒に溶解して反応系に添加されるのが好ましい。ポリマーの溶解に用いられる溶媒は、ポリマーを溶解しうる液体であれば特に限定はなく、たとえば、アルコール類(上述のもの)、脂肪族および芳香族カルボン酸類、脂肪族および芳香族カルボン酸エステル類、ケトン類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族および芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類などの有機溶剤;水;鉱物油;植物油;ワックス油;シリコーン油からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
【0116】
混合物(m)は、亜鉛とモノカルボン酸とアルコールと金属(M)との4成分を必須成分として混合されて得られるものであればよく、酸化亜鉛系微粒子が生成する前の段階においてポリマーが添加される。
ポリマーを含む混合物(m)を100℃以上、好ましくは100〜300℃、より好ましくは150〜200℃の範囲内の温度で0.1〜30時間、好ましくは0.5〜10時間維持することにより、原料の種類や組成比に応じた本発明の酸化亜鉛系微粒子が酸化亜鉛系結晶−ポリマー複合粒子として実用的な生産性で得られる。すなわち、前記媒体中に溶解または分散された亜鉛は、第2混合物が上記範囲内の温度で上記範囲内の時間維持されることにより、X線回折学的に結晶性の酸化亜鉛に転換される。前記媒体中には、ポリマーも溶解または分散されているので、酸化亜鉛結晶の核が析出し、結晶化が進む過程においてポリマーが複合化することによって、酸化亜鉛−ポリマー複合粒子を含む分散体が得られる。使用するポリマーの種類、前記媒体に含まれるアルコールの種類等の原料の種類や、原料仕込み組成や複合粒子が生成するまでの温度履歴等に基づく複合粒子が生成するときの反応液組成・温度等を制御することにより、複合粒子の内部構造や粒子形状・粒子径、含有される単一粒子(金属酸化物共沈体)の粒子径等をコントロールすることができる。
【0117】
上記の製造方法の内、前記したポリマーの共存下で、100℃以上の温度で加熱処理することにより、金属酸化物共沈体とポリマーとを含有し、0.001〜10μmの数平均粒子径と30%以下の粒子径の変動係数とを有する酸化亜鉛系微粒子が1〜80重量%の範囲で分散含有され、アルコール及び/又は前記エステル化合物及び/又は有機溶媒を溶媒とする分散体が得られる。
さらに、最終的に得られる酸化亜鉛系微粒子の単一粒子の粒子径、粒子形状、分散状態若しくは高次構造及び/又は微粒子表面の極性若しくは組成の制御等を行う目的で、特定の添加剤を、加熱する過程に於いて共存させることも可能である。該添加剤の添加時期は特に限定されず、混合物(m)又は混合物(n)を調製する過程又は加熱処理の過程、いずれでもよく、目的及び添加剤の種類に応じて適宜選択される。例えば酸化亜鉛の結晶が析出する直前又は直後に添加すると、添加剤効果が十分発揮され易く好ましい場合が多い。
【0118】
特に、単一粒子の粒子径、粒子形状に於いて均一性に富む酸化亜鉛系微粒子を得るためには、分子中にカルボキシル基、アミノ基、イミノ基、アミド基、アミド結合、イミド基、イミド結合、ウレイド基、ウレイレン結合、イソシアナト基、スルホン酸基、硫酸基、リン酸基、金属水酸基、金属アルコキシ基、エポキシ基、ウレタン基、ウレタン結合、エステル結合の群から選ばれる少なくとも1種の原子団を1個または2個以上含み分子量が1000未満の化合物、および/または亜鉛イオンに多座配位することによってキレート化合物を形成するいわゆるキレート剤(多座配位子)を添加剤として、加熱処理する際に共存させることが好ましい。
【0119】
該添加剤としては、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の長鎖の飽和脂肪酸を始めとする前記したカルボキシル基含有化合物およびこれらのエステル化合物;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン等の1級、2級、3級アミノ基を有するアルコール、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、n−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩、6−アミノカプロン酸、N,N−ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、p−アミノ安息香酸、アスパラギン酸、グルタミン酸等のアミノ酸、アミノ(ジ)カルボン酸及びこれらのエステルまたは無水物、2−ヒドロキシピリジン、ピリジン−2,6−ジカルボン酸等のピリジン誘導体、オクタデシルアミン、ステアリルアミン等の脂肪族アミン等のアミノ基含有化合物;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ベンズアミド、オキサミド、オキサミン酸等のアミド類;スクシンイミド、フタルイミド等の酸イミド、イミノ(ジ)酢酸等のイミノ(ジ)カルボン酸、イミノエーテル等のイミノ基含有化合物;パラバン酸、アロキサン、バルビツル酸、ジアルル酸等のジカルボン酸ウレイド、オキサルル酸、マロヌル酸等のウレイド酸、尿酸等のジウレイド、ウラシル等のβ−アルデヒド酸ウレイド、5−メチルヒダントイン等のα−オキシ酸ウレイド等のウレイド基含有化合物および誘導体;カルバミン酸エチル等のウレタン化合物およびこれらのN−ニトロソ化物、N−クロルアセチル化物等の誘導体;トリレンジイソシアナート、ジイソシアニルジフェニルメタン、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソシアン酸イソブチル、イソシアン酸フェニル等のイソシアナト基含有化合物;1,2−エポキシシクロヘキセン、1,8−シネオール、エチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪族ジグリシジルエーテル類、グリセロールトリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグルシジルエーテル等のポリグルシジルエーテル類、アジピン酸ジグルシジルエステル等の脂肪族および芳香族ジグリシジルエステル類等の他、レゾルシンジグルシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エポキシ基を官能基として有するオリゴマー類などのエポキシ基を含有する化合物;イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチルアミノエチル)チタネート等のチタネート系カップリング剤、メチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、III −グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、III −(II−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン、トリメチルエトキシシラン、ヒドロキシエチルトリエトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシド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メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ステアリルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムラウレート、アルミニウムステアレート、ジイソプロポキシアルミニウムステアレート、エチルアセトアセテ−トアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤等の各種カップリング剤およびこれらの部分加水分解物;上記したカップリング剤以外の、例えば、テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン、ジエチルジエトキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、ヘキサエトキシタングステン、ジ−n−ブトキシマンガン、ジイソプロポキシコバルト、ジエトキシニッケル、ジ−n−ブトキシニッケル、トリエトキシランタン、トリエトキシイットリウム、ジエトキシ銅、ジ−n−ブトキシ銅、ペンタエトキシニオブ、ペンタ−n−ブトキシニオブ、ペンタエトキシタンタル、ペンタ−n−ブトキシタンタル、トリエトキシ鉄、トリ−n−ブトキシ鉄等の金属アルコキシド類に代表される金属水酸基および/または金属アルコキシ基を含有する有機金属化合物及びこれらの誘導体、該誘導体の具体例としてはこれらの有機金属化合物の単独または混合物を(部分的に)加水分解および/または縮合反応することによって得られる(部分)加水分解物等の縮合物;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリス(2−クロロエチル)ホスフェート、(ポリオキシエチレン)ビス[ビス(2−クロロエチル)ホスフェート]等のリン酸エステル、メチルアシッドホスフェート、プロピルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、ビス−2−エチルヘキシルホスフェート、ジイソデシルホスフェート等の酸性リン酸エステル、トリメチルホスファイト等の亜リン酸エステル、ジメチルジチオリン酸、ジイソプロピルジチオリン酸等のチオリン酸エステル等の有機リン化合物;分子中に少なくとも1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、4級アンモニオ基等のアミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、水酸基、エポキシ基等の前記した原子団を含有する分子量1000未満のオルガノポリシロキサン類;ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸(ナトリウム)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリエチレングリコールモノラウレート、グリセロールモノステアレート等のノニオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミン、ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルベタイン、ステアリルアミンアセテート等の両性界面活性剤等、前記した原子団を有する各種界面活性剤等が例示される。
【0120】
また、亜鉛イオンに多座配位することによってキレート化合物を形成するいわゆるキレート剤(多座配位子)としては、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトン類、エチレンジアミン、ジメチルグリオキシム、ベンジルジオキシム、シクロヘキサン1,2−ジオンジオキシム、ジチゾン、オキシン、グリシン、グリコール酸、シュウ酸、カテコール、ジピリジル、1,10−フェナントロリン、α−ヒドロキシプロピオン酸、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、エチレングリコール等が例示される。
前記したごとく、添加剤の種類、添加量によって、得られる酸化亜鉛系微粒子の単一粒子の大きさ、形状、単一粒子の分散状態や高次構造、表面極性、表面組成等が大きく異なる。例えば、メトキシポリ(オキシエチレン)モノグリコール酸等のように親水性主鎖を有する化合物を添加剤として使用すると1次粒子の大きさ、形状が揃ったしかも水等の極性溶媒に対して1次粒子の分散性に優れる酸化亜鉛系微粒子が得られ、一方、アルキルトリアルコキシシラン、オクタデシルアミン等のように疎水性または親油性の高い主鎖を有する化合物を添加剤として使用すると、1次粒子の大きさ、形状が揃ったしかもトルエン等の低極性溶媒または無極性溶媒に対して1次粒子の分散性に優れる酸化亜鉛系微粒子が得られる。
【0121】
単一粒子に大きさ、形状、単一粒子の分散状態や高次構造、表面極性、表面組成などは、前記したポリマー、表面修飾剤によっても制御されることはいうまでもない。
上述した添加剤の添加量は、特に限定されないが、通常、添加剤の、酸化亜鉛系微粒子分散体中に含まれる酸化亜鉛に対する重量比で表して、0.1%以上80%以下が好ましい。0.1%未満では添加剤の添加効果が実質的にみられず、一方80%を越えると酸化亜鉛系微粒子が得られない場合がある。
上述した添加剤は、単独もしくは混合して使用することができ、添加する方法は特に限定されず、添加剤の種類、添加時期等に応じて適宜選択すればよい。例えば加熱中に添加する場合、添加剤を直接あるいは、アルコールをはじめとする任意の溶媒に溶解および/または希釈したものを添加する方法が例示されるが、後者の方法が反応系内に添加剤が速やかに拡散し易く、添加効果が十分発揮され易い点で好ましい。
【0122】
表面修飾微粒子の製法に関して述べる。表面修飾微粒子は、任意の製法によって得られた酸化亜鉛系微粒子を、表面修飾剤と適当な条件下で混合させることにより製造され、表面修飾剤、表面修飾法は特に限定されず、表面修飾の目的によって表面修飾剤の種類、量、および表面修飾法を適宜選択すればよい。しかし、各微粒子が均等に表面修飾され、個々の微粒子に於ける表面修飾層が均質であるためには、酸化亜鉛系微粒子が溶媒中に分散された、しかも十分に攪拌された状態で、表面修飾剤が添加混合されることが好ましい。従って、好ましくは、本発明の酸化亜鉛系微粒子の製法に於いて、微粒子を製造する過程で、表面修飾剤を共存させる方法や、一旦、本発明の製法に従って、酸化亜鉛系微粒子の分散液を製造した後に、後処理的に、表面修飾剤を添加混合する方法、などが好ましい。後者の方法としては、例えば平均粒子径が0.1μm以下の単一粒子の分散した分散液にあるいは2次凝集した分散液に使用目的に応じて選択した表面修飾剤を適切な量、添加混合し、100℃以上の温度あるいは100℃以下の温度で、通常0.5時間〜24時間程度攪拌することにより、表面の改質された表面修飾微粒子を得る方法が挙げられる。
【0123】
表面修飾剤は、前記したポリマー、添加剤等と同一でも異なっていても良く、これらのポリマーや添加剤と併用してもよい。また、2種以上の表面修飾剤を逐次的にあるいは同時に添加してもよい。表面修飾剤としては、前記したポリマー、添加剤以外に、例えば、メチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、III −グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、III −(II−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン、トリメチルエトキシシラン、ヒドロキシエチルトリエトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシド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メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ステアリルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムラウレート、アルミニウムステアレート、ジイソプロポキシアルミニウムステアレート、エチルアセトアセテ−トアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。
【0124】
表面修飾剤の、微粒子に対する添加量は特に限定されないが、表面修飾を目的とする場合は、その修飾効果を十分に発揮するためには、微粒子中の金属酸化物(亜鉛とIII B族、IVB族金属を金属成分とする酸化物)に対する表面修飾剤の割合が、重量比で0.01〜1であることが好ましい。該重量比が1を超えても表面修飾効果が飽和するため経済的に不利となる。また、修飾効果と経済性の観点から、特に好ましい重量比は、0.02〜0.5である。
次に、上述した本発明に於いて、特に単一粒子の平均粒子径が0.001〜0.1μmの範囲で制御された酸化亜鉛系微粒子を得るための好ましい態様について、前記の製造条件のなかで、特に以下に示す(I)〜(IV)の条件が挙げられ、好ましくは(I)〜(IV)のうちの2つ又は3つの条件、さらに好ましくは(I)〜(IV)を全て満足する条件で行うことである。
【0125】
(I)亜鉛源としては、前記亜鉛又はその化合物の内、酸化亜鉛、水酸化亜鉛および酢酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種以上を主成分とするもの、特に好ましくは、酸化亜鉛および/または水酸化亜鉛を主成分とするものである。
この理由としては、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛は、加熱過程に於ける酸化亜鉛系微粒子生成反応を阻害するような不純物を実質的に含まないために、0.001〜0.1μmという微細な領域で粒子径を厳密に制御することが容易である為であり、中でも酸化亜鉛、水酸化亜鉛は安価に入手できるばかりかカルボキシル基含有化合物の種類を任意に選択できることに加えて、これらの原料を用いることにより上記した粒子径範囲の微粒子が特に得られ易い為である。
【0126】
(II)モノカルボン酸として、前記モノカルボン酸が常圧に於ける沸点が200℃以下の飽和脂肪酸であることである。
具体的には、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸が好ましく、酢酸が特に好ましい。その理由は、混合物の調製過程から加熱する過程において反応系内に於けるカルボキシル基の含有量を制御し易く、従って粒子径を微細な領域で厳密に制御し易いからである。さらに、該飽和脂肪酸を、前記モノカルボン酸総量に占める割合で、80モル%以上の範囲で使用することが好ましい。
また、モノカルボン酸の含有量は特に前記した範囲内であればさらに限定されることはないが、混合物(n)に於ける、モノカルボン酸の含有量が、酸化亜鉛に於けるZn原子に対するモル比で表して2.2〜10倍モルの範囲が、2次凝集の抑制された分散性に優れる微粒子が得られる点で特に好ましい。
【0127】
(III)混合物(m)の調製法としては、前記亜鉛源とモノカルボン酸とを、場合によっては前記亜鉛源とモノカルボン酸と金属(M)化合物とを混合して得られた混合物(n)を、100℃以上、好ましくは100℃以上300℃以下の温度に維持されたアルコール含有溶液に連続的又は間欠的に滴下することである。
この場合、混合物(n)が液状であることが好ましく、更に亜鉛源とモノカルボン酸とが、金属(M)化合物をも含む場合には亜鉛源とモノカルボン酸と金属(M)化合物とが相溶あるいはこれらとの相溶性の高い溶媒に溶解していることが望ましい。そのために使用する溶媒としては、後述する亜鉛源とモノカルボン酸を室温から100℃程度までの加熱により容易に溶解することができ、しかもアルコール性溶媒とも相溶性の高い点で、水、アルコール類、ケトン類、エステル類が好ましい。ここでいうアルコール類とは、前記したアルコールを全て包含する。
【0128】
(IV)混合物(m)の加熱温度は、100℃以上300℃以下、特に好ましくは150℃以上300℃以下で行うことである。
混合物(m)を加熱することにより、ZnO結晶が析出し、本発明の微粒子が生成するときの、混合物(m)に対するZnO換算濃度が0.5wt%以上20wt%以下、さらに2.0wt%以上10wt%未満で行うことにより、1次粒子の平均粒子径が0.001〜0.1μmの範囲で、2次凝集の抑制された微粒子が得られやすく好ましい。
さらに、平均粒子径が0.001〜0.1μmの範囲の酸化亜鉛系微粒子に於いて、粒子径、形状を更に均一に制御する、親水性/疎水性等の表面状態を制御する、分散・凝集状態を制御する等の為の有効な方法について以下に述べる。平均粒子径が0.001〜0.1μmの範囲の酸化亜鉛系微粒子の好ましい製法においても、前記した添加剤を前記したと同様にして使用することによって、粒子の形状、粒子の分散状態や高次構造、表面極性等の制御された酸化亜鉛系微粒子を得ることが出来る。また1次粒子の粒子径分布が揃っており、実質的に平均粒子径が前記の範囲であり、2次凝集の抑制された酸化亜鉛系微粒子を得る場合には、原料として用いる亜鉛又はその化合物を、酸化亜鉛、水酸化亜鉛及び酢酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種を主成分とし、塩基性炭酸亜鉛及び/又は常圧に於ける沸点が加熱温度よりも高いモノカルボン酸の亜鉛塩を副成分として含有したものを使用する方法も好ましく用いられる。該副成分の主成分に対する割合は、通常該成分中の亜鉛の原子比で0.01%以上20%以下である。該割合が0.01%未満では副成分の併用効果が不十分であり、一方20%を超えると結晶性の高い酸化亜鉛が得られない場合がある。
【0129】
形状、粒子径分布の揃った、しかも分散性に優れる酸化亜鉛系微粒子を得る別法として、加熱処理過程に於いて、炭酸イオンおよび/またはCO2 を共存させる方法も有効である。例えば、加熱処理過程に於ける酸化亜鉛生成反応に先立ちおよび/または該反応中に、二酸化炭素ガスを混合物(m)中に間欠または連続的に供給する、尿素、炭酸(水素)アンモニウム、塩基性炭酸亜鉛等の如く加熱条件下で二酸化炭素または炭酸イオンを生成する様な化合物を添加する方法等が例示される。
上述した好ましい製法に加えて、前記した表面修飾剤で表面を改質することにより、平均粒子径が0.001〜0.1μmの、しかも形状が制御され、粒子径分布の揃った、種々の溶媒系、塗料系、樹脂系に対して極めて優れた親和性、分散性を示す微粒子が得られる。特に、好ましい表面修飾剤の使用により、単一粒子の分散性に優れる、平均粒子径が0.05μm以下の微粒子(超微粒子)分散体が得られ、これを後述する方法に従って加工することにより、種々の溶媒分散体、塗料組成物、樹脂組成物を、微粒子の微分散状態を損なうことなく、経済的に且つ容易に製造することができる。
【0130】
上記の製法のうち、特に上述した製造条件に従えば、平均粒子径が0.001〜0.1μmの範囲で、粒子形状、表面状態、分散・凝集状態等の制御された、酸化亜鉛濃度が1〜80重量%の範囲で、アルコール及び/又は前記エステル化合物及び/又は有機溶媒を溶媒とする酸化亜鉛系微粒子の分散体が得られる。
上記で得られる酸化亜鉛系微粒子の分散体は、そのまま使用することもできるが、必要に応じて、酸化亜鉛系微粒子粉体、酸化亜鉛系微粒子を含有する塗料、溶媒置換による他の溶媒に酸化亜鉛系微粒子が分散した分散体等に容易に転換することができる。
【0131】
上記で得られた酸化亜鉛系微粒子の粉体を得る方法としては、分散体を濾過、遠心分離、溶媒蒸発など通常行われている方法に付すことによって微粒子を分離した後、乾燥する又は必要に応じて焼成する方法が採用し得る。中でも、必要に応じて分散体の濃縮操作を行った後、真空瞬間蒸発装置を用いる溶媒蒸発法による粉体化方法は、乾燥過程で起こりがちな微粒子の2次凝集が抑制される方法であるため分散性に優れる酸化亜鉛系微粒子の粉体化方法として好ましい。
本発明で得られた酸化亜鉛系微粒子を含有する分散体とは異なる溶媒に酸化亜鉛系微粒子が分散した分散体を得る方法としては、上述した方法に従って粉体化した後得られた粉体を水等の置換したい溶媒に混合した後、ボールミル、サンドミル、超音波ホモジナイザーなどの機械的エネルギーにより分散させる公知の方法あるいは分散体を加熱により分散体中の溶媒の一部又は全部を蒸発・留去しつつ、置換したい溶媒を混合するいわゆる加熱溶媒置換法等が採用し得る。分散体を構成する溶媒成分としては、特に限定されず、アルコール類、脂肪族及び芳香族カルボン酸エステル類、ケトン類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族及び芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類等の有機系溶剤、水、鉱物油、植物油、ワックス油、シリコーン油等が例示され、使用目的に応じて適宜選択すればよい。好ましい溶媒成分は前記したとおりである。
【0132】
上記で得られた酸化亜鉛系微粒子を含有する可塑剤分散体を得る方法としては、上述した溶媒分散体の場合と同様に、一旦粉体化された微粒子を、可塑剤または可塑剤を含む溶液などに添加混合した後、機械的エネルギーにより分散させる方法、あるいは微粒子の分散体と可塑剤または可塑剤を含む溶液とを混合し、溶媒成分を加熱により、蒸発留去せしめる方法等が採用し得る。また、可塑剤分散体を製造する際に、樹脂成分を微粒子の分散体または可塑剤と予め混合しておく等して、共存させておくことにより、微粒子、可塑剤および樹脂とのコンパウンドを製造することもできる。
【0133】
本発明の酸化亜鉛系微粒子は、たとえば、これらの少なくとも一方を含む組成物として、種々の産業用途あるいは工業用途で使用されうる。フィルム、シート、繊維、樹脂板、ガラス、紙、化粧料などの付加価値を高めるために、フィルム、シート、繊維、樹脂板等を構成する樹脂組成物;フィルム、繊維、樹脂板、ガラス、紙等に塗装される塗料組成物;紙;化粧料等に本発明の酸化亜鉛系微粒子が添加される。
〔1〕本発明の、塗料組成物および塗装品
本発明の塗料組成物は、本発明の酸化亜鉛系微粒子と、酸化亜鉛系微粒子を結合する被膜を形成しうるバインダー成分とを含む。酸化亜鉛系微粒子とバインダー成分の量は、これら両者の固形分合計重量に対して、微粒子0.1〜99重量%、バインダー成分1〜99.9重量%の割合である。
【0134】
本発明の塗装品は、樹脂成形品、ガラスおよび紙からなる群から選ばれる1つの基材と、前記基材の表面(たとえば、片面または両面)に形成された塗膜とを備えている。前記塗膜は、本発明の酸化亜鉛系微粒子と、酸化亜鉛系微粒子を結合するバインダー成分とを含む。酸化亜鉛系微粒子とバインダー成分の量は、これら両者の固形分合計重量に対して、微粒子0.1〜99重量%、バインダー成分1〜99.9重量%の割合である。樹脂成形品の形態としては、たとえば、板、シート、フィルムおよび繊維からなる群から選ばれる少なくとも1つである。基材は、透明基材でもよく、半透明基材でもよい。
【0135】
微粒子の量が前記範囲を上回ると塗膜の基材への密着性、塗膜自体の耐擦傷性、耐摩耗性等が不十分であるという問題があり、下回ると微粒子の添加効果が不十分となるという問題がある。
本発明の塗料組成物では、酸化亜鉛系微粒子とバインダー成分との合計量は、塗料組成物全量に対して、たとえば、1〜80重量%の範囲であり、使用目的、作業性等に応じて適宜選択される。塗料組成物の残部は、微粒子を分散し、バインダー成分を溶解または分散する溶媒、塗料組成物の使用目的に応じて使用される顔料等の添加剤である。
【0136】
塗料組成物に使用可能なバインダー成分は特に限定されないが、例えば、▲1▼(メタ)アクリル系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系、シリコーン系、メラミン系、ウレタン系、スチレン系、アルキド系、フェノール系、エポキシ系、ポリエステル系等の熱可塑性もしくは熱硬化性合成樹脂;紫外線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型アクリルシリコーン樹脂などの紫外線硬化型樹脂;エチレンープロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンーブタジエンゴム、アクリロニトリルーブタジエンゴム等の合成ゴムもしくは天然ゴムなどの有機系バインダー、▲2▼シリカゾル、アルカリ珪酸塩、シリコンアルコキシド及びそれらの加水分解縮合物、リン酸塩等の無機系バインダーなどが使用できる。これらのバインダー成分は、塗料組成物を基材に塗布乾燥して得られる膜に対する耐熱性や耐擦傷性等の要求性能、基材の種類等の使用目的に応じて適宜選択され、いずれか1つが単独で、または、2以上が混合して使用される。
【0137】
また、従来より、ポリエステルフィルム、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂等のフィルムまたはシート、板、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートレンズ等の表面硬度、耐摩耗性等を向上する目的で開発あるいは使用されてきた、あるいはガラスと同等もしくはそれに近い表面硬度、耐擦傷性等を有する膜を与える、いわゆるハードコート剤と称される材料、あるいは同目的で本発明者らが合成したもの(例えば、後述する実施例II−11の混合物(x)である)を本発明の微粒子を分散するための、バインダー成分、溶媒やビヒクルなどの分散媒成分として使用することもできる。
【0138】
ハードコート剤としては、例えば、UV硬化型のアクリル樹脂系、熱硬化型、あるいは湿気硬化型のシリコーン系(ポリシロキサン系)が挙げられ、いずれも本発明に於いて、有効なバインダー成分として採用し得る。
しかも、本発明の微粒子は主成分が金属酸化物結晶であるために、これらのハードコート剤と組み合わせることにより、透明で紫外線、赤外線を遮断し且つ耐摩耗性に優れた膜を容易に得ることができる。
シリコーン系ハードコート剤としては、通常、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン(4官能シラン化合物)と、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン等の3官能のシラン化合物を主な原料とし、これらのモノマーあるいは(共)加水分解・縮合物がアルコールなどの溶媒中に溶解、もしくはゾル状態で存在するものである。本発明に於いても、このような溶液又はゾルを酸化亜鉛系微粒子と混合することにより、ハードコート用塗料を合成できる。が、さらに、基材の種類、目的とする表面硬度、可とう性等を考慮して、4官能シラン化合物としてコロイダルシリカを使用したり、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の通常シランカップリング剤と総称される化合物を配合したりすることができる。
【0139】
本発明の塗料組成物では、バインダー成分は、溶媒に溶解、乳化または懸濁していてもよい。
バインダー成分の溶媒としては、塗料組成物の使用目的、バインダーの種類などに応じて適宜選択され、例えば、アルコール類、脂肪族及び芳香族カルボン酸エステル類、ケトン類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族及び芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類等の有機系溶剤;水;鉱物油、植物油、ワックス油、シリコーン油等が例示され、使用目的に応じて適宜選択すればよく、また必要に応じて2以上を任意の割合で混合して使用してもよい。バインダー成分の溶媒としては、本発明の微粒子の上記分散体の溶媒を使用することができる。
【0140】
ポリ塩化ビニリデン系、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体をバインダー成分とした場合には、優れた水蒸気バリアー性の、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン系等をバインダー成分とした場合には、酸素、炭酸ガスなどのガスに対する優れたバリアー性の塗膜(塗工品)が得られる。これらの塗工品、特に塗工フィルムは、本発明の酸化亜鉛系微粒子が本来有する紫外線、赤外線遮断能を有しながら、高いガスバリアー能を有するフィルムとして、食品包装用等に於いて極めて有用である。
本発明の塗料組成物を製造する方法は特に限定されない。例えば、本発明の微粒子の粉末を、バインダー成分を含む溶媒に添加混合して分散させる方法、微粒子を溶媒に分散させた分散体とバインダー成分を含む溶媒とを混合する方法、微粒子を溶媒に分散させた分散体にバインダー成分を添加して混合する方法等が採用し得る。分散方法は、特に限定されず、例えば攪拌機、ボールミル、サンドミル、超音波ホモジナイザー等を用いた従来公知の方法が採用し得る。
【0141】
本発明の塗料組成物は、前記した製造方法によって得られた酸化亜鉛系微粒子の溶媒分散体および/または可塑剤分散体等の分散体に直接、バインダー成分またはバインダー成分を含む溶媒を添加混合することによっても得られる。
上述した塗料組成物の製造方法に従えば、少なくとも微粒子、バインダー成分および溶媒を含む塗料組成物を得ることができる。
得られた塗料組成物は、任意の基材、例えば、ポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムまたはシート;天然繊維、合成繊維等の繊維;塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の透明または半透明の合成樹脂板;ガラス;紙等に塗布、乾燥することによって、酸化亜鉛系微粒子を含む膜を形成することができる。
【0142】
膜を形成するために、必要に応じて、基材の変形温度以下の温度で加熱してもよい。加熱を行うのは、たとえば、バインダー成分にシリコンアルコキシド等の無機系バインダーを使用しバインダー成分の分子間の縮合反応を充分に進めることによって強靱な膜を形成したり、バインダー成分に熱硬化性樹脂を使用し熱硬化性樹脂の硬化反応を充分に進めることによって硬化膜を形成したり、バインダー成分の少なくとも1部にポリエーテルおよび/またはポリエステル等の活性水素原子を2つ以上有する樹脂とイソシアネート類等の架橋剤とを使用し最終的にポリウレタン膜を形成させたい場合など架橋反応を行う場合に架橋反応を効率良く行わせたりするためである。
【0143】
本発明の塗装品におけるバインダー成分は、上記有機系および/または無機系バインダーが乾燥または乾燥硬化(乾燥架橋)してなる被膜である。
本発明の塗料組成物を塗布する方法は特に限定されず、ディッピング法、スプレー法、スクリーン印刷法、ロールコーター法、フローコート法等従来公知の方法が採用される。
以上のようにして本発明の塗料組成物から形成された塗膜、および、以上のようにして得られた本発明の塗装品は、バインダー成分中に本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子が分散されて含有されている。このため、該塗膜および塗装品は、該微粒子の有する特徴が反映された機能、すなわち、
(1)紫外線カット能と、
(2)赤外線カット能(近赤外=熱線および遠赤外線)と、
を少なくとも有し、
(3)導電性の制御された塗装品を与え、
さらに、
・超微粒子であれば可視光に対する透過性(=透明性)に優れ、
・中空体など複層構造の微粒子であれば光拡散性に優れる、
膜を形成しうる。
【0144】
また、本発明の酸化亜鉛系微粒子は、ZnOを主たる成分とするため、抗菌性にも優れ、得られた塗装品も抗菌性を有するものとなる。
本発明の微粒子の全部の粒子が同様の形状を持ち、数平均粒子径0.1〜10μmで粒子径変動係数30%以下であるときには、本発明の塗料組成物から形成された塗膜、および、本発明の塗装品は、少なくとも上記(1)〜(3)の特性を有し、表面平坦性を損なわずに滑り性およびアンチブロッキング性を有するものとなる。
〔2〕本発明の、樹脂組成物および樹脂成形品
本発明の樹脂組成物は、本発明の酸化亜鉛系微粒子と、酸化亜鉛系微粒子が分散される連続相を形成しうる樹脂とを含む。酸化亜鉛系微粒子と樹脂の量は、これら両者の固形分合計重量に対して、微粒子0.1〜99重量%、樹脂1〜99.9重量%、好ましくは微粒子0.1〜50重量%、樹脂50〜99.9重量%の割合である。
【0145】
微粒子の量が前記範囲を上回ると機械的強度において問題のない成形品が得られない場合があり、下回ると微粒子の配合効果が十分に発揮されないという問題がある。
本発明の樹脂成形品は、本発明の樹脂組成物を、板、シート、フィルムおよび繊維からなる群から選ばれる形状に成形したものである。
本発明の、樹脂組成物および樹脂成形品に使用し得る樹脂の種類は特に限定されないが、使用目的に応じて適宜選択される。樹脂としては、例えば、▲1▼ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂;ポリスチレン樹脂;塩化ビニル樹脂;塩化ビニリデン樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;ポリメチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂;ユリア樹脂;メラミン樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ポリカーボネート樹脂;エポキシ樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂、▲2▼エチレンープロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンーブタジエンゴム、アクリロニトリルーブタジエンゴム等の合成ゴムもしくは天然ゴムなどが例示され、いずれか1つが単独で使用されたり、または、2以上が併用されたりする。
【0146】
本発明の樹脂組成物を製造する方法は特に限定されない。樹脂中に本発明の微粒子を混合、分散させることによって目的とする樹脂組成物は得られるが、例えば、ペレット状または粉末状の樹脂を溶融混練する際に、微粒子の粉末を添加混合するマスターバッチ法、樹脂を溶解した溶液に微粒子を混合分散させた後に溶媒を除去する方法等の従来公知の方法を採用できる。別法として、樹脂を製造する過程に微粒子を混合分散させる方法、例えば、樹脂がポリエステル樹脂の場合、ポリエステルの製造工程中すなわちエステル交換反応〜重合反応に於ける一連の工程の任意の時期に微粒子の粉末好ましくは微粒子をポリエステル原料であるグリコールに分散させてなる分散体を添加混合する方法も採用し得る。また、成形加工時の加工性を向上したり、可とう性を付与する必要がある場合は、可塑剤を1種又は2種以上、および/または、前記した本発明の微粒子の可塑剤分散体を1種または2種以上を添加することができる。それぞれの添加量は、樹脂の種類、加工条件、使用目的等に応じて適宜選択される。可塑剤を含有する場合、可塑剤の含有量(合計)は、通常、樹脂組成物あるいは樹脂成形体の総量に対して、2〜70重量%である。2重量%未満では、可塑剤を添加する効果が得られ難く、70重量%を超えると成形体としての安定した物性が得られない場合がある。
【0147】
さらに、本発明の樹脂組成物および成形体は、必要に応じて、従来公知の熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、防かび剤、染料、顔料、帯電防止剤、紫外線吸収剤等の各種樹脂添加剤を通常の量で含むことができる。
上述の方法に従えば、本発明の微粒子が樹脂中に分散含有された樹脂組成物が得られる。前記樹脂組成物は、ペレットなど、通常の成形材料の形態であってもよい。得られた樹脂組成物を板状、シート状、フィルム状、繊維状等に成形することによって、本発明の微粒子が含有され、以下の機能を同時に有する樹脂成形品を得ることができる。
(1)紫外線カット能と
(2)赤外線カット能(近赤外=熱線および遠赤外線)と
を少なくとも有し、
(3)導電性の制御された樹脂成形品を与え、
さらに、
・超微粒子であれば可視光に対する透過性(=透明性)に優れ、
・中空体など複層構造の微粒子であれば光拡散性に優れる、
樹脂成形品を形成しうる。
【0148】
また、樹脂が、ポリ塩化ビニリデン系、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体である場合には、優れた水蒸気バリアー性の、またポリビニルアルコール、エチレンービニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン系、延伸ナイロン等である場合には、酸素、炭酸ガスなどのガスに対する優れたバリアー性を発揮する。特に該樹脂を樹脂成分とするフィルムは、本発明の酸化亜鉛系微粒子が本来有する紫外線、赤外線遮断能を有しながら、高いガスバリアー能を有するフィルムとして、食品包装用等に於いて極めて有用である。
また、本発明の酸化亜鉛系微粒子は、ZnOを主たる成分とするため、抗菌性にも優れ、得られた樹脂成形品も抗菌性を有するものとなる。
【0149】
本発明の微粒子の全部の粒子が同様の形状を持ち、数平均粒子径0.1〜10μmで粒子径変動係数30%以下であるときには、本発明の樹脂成形品は、表面平坦性を損なわずに滑り性およびアンチブロッキング性を有する。該成形品は、フィルム状、特に延伸操作などによって延伸されたフィルムとされることによって、微粒子の存在に基づく凹凸が形成される。本発明の好ましい態様にしたがって得られた微粒子を含有せしめた場合は、微粒子の粒度分布が揃っており高分散しているために、フィルム表面の凹凸は、均一微細なものとなり、極めて平坦性に優れながら、滑り性、アンチブロッキング性に優れたフィルムとなる。例えばこのようにして得られたポリエステルフィルムは、磁気テープ用ベースフィルム、包装用フィルム、コンデンサー用フィルム等として有用である。
【0150】
本発明の樹脂組成物より所望の形状の成形体を得る方法は特に限定されず、従来公知の方法をそのまま採用できる。以下に一例を挙げて説明する。
本発明の微粒子の分散含有されたポリカーボネート樹脂板を得たいときには、例えば、ポリカーボネート樹脂ペレットまたは粉末と所定量の微粒子の粉末を、溶融混練することによって樹脂中に微粒子が均一に混合された組成物を得た後、そのまま連続的にあるいは一旦ペレット化した後、射出成形、押出成形、圧縮成形等によって、平面状または曲面状の板状に加工する方法が採用される。勿論、平板状成形体をさらに後加工することによって、波板状などの任意の形状に成形することも可能である。アクリル系樹脂板、塩化ビニル系樹脂板、ポリエステル系樹脂板等の樹脂板も同様にして得られる。
【0151】
本発明の微粒子の分散含有されたナイロン繊維やポリエステル繊維等の繊維、ポリオレフィンフィルムやポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等のフィルムを得たい場合には、例えば、微粒子の粉末と樹脂ペレットまたは粉末を溶融混練することによって樹脂中に微粒子が均一に混合された組成物を得た後、そのまま連続的にあるいは一旦ペレット化した後、溶融紡糸等の従来公知の繊維化方法、あるいは押出成形によりシート状に成形した後、必要に応じて一軸または2軸に延伸操作を施すという従来公知の(延伸)フィルムの製法を採用すればよい。
【0152】
本発明の樹脂成形品の中には、本発明の微粒子を含有する層を1層または2層以上含む積層フィルム・シートも含まれ、食品包装をはじめとする包装フィルムや、断熱フィルム、ガスバリアーフィルム等として使用されうる。その積層フィルム・シートの製法としては、たとえば、
・前記した本発明の微粒子を含有するフィルム・シートを他のフィルム・シートと加熱融着による方法や接着剤(層)を用いた方法等によりラミネートする方法、
・前記した本発明の塗料組成物をフィルム・シートに塗布する方法、
などが挙げられる。また、別の方法として、
・基材となるフィルム・シートあるいは他の機能性フィルム・シートを押出し成形法によって成形する際に、▲1▼本発明の微粒子の粉末と樹脂ペレットまたは樹脂粉末、あるいは、▲2▼本発明の微粒子を予め含有してなる樹脂ペレットまたは樹脂粉末を原料として用い、共押出しすることによって積層フィルム・シートを得る方法も挙げられる。その際、使用する装置としては、多層フィルム・シートの製造に使用される従来公知の押出し成形機を使用することができる。
【0153】
本発明の微粒子の分散含有されたポリエステル繊維あるいはポリエステルフィルムを得るためには、従来公知の以下の別法も採用し得る。
すなわち、ポリエステル繊維を得る方法としては、ポリエステルの製造工程中すなわちエステル交換反応〜重合反応に於ける一連の工程の任意の時期に微粒子を、たとえば0.1〜50重量%の割合でグリコールに分散させてなる分散体を添加混合し、ポリエステルの重合反応を完結させることによって、ポリエステル中に微粒子が分散含有されたポリエステル重合物を得た後、従来公知の方法に従って溶融紡糸する方法を採用すればよい。
【0154】
一方、ポリエステルフィルムを得る為には、同様にしてポリエステル中に微粒子が分散含有されたポリエステル重合物を得た後、押出成形によってシート状に押しだした後、必要に応じて一軸または2軸方向に延伸処理を施す方法を採用することができる。
〔3〕紙
本発明の酸化亜鉛系微粒子を用いた紙は、抄造されたパルプと、前記パルプ中に分散された本発明の酸化亜鉛系微粒子とを有する。酸化亜鉛系微粒子の量は、パルプに対して0.01〜50重量%、好ましくは0.1〜20重量%である。前記範囲を下回ると微粒子の添加効果が不十分であるという問題があり、上回ると紙の機械的特性を低下させるという問題がある。
【0155】
紙とは、本発明の微粒子を含有するものであればよく、例えば内添紙、塗工紙、含浸紙、フィルムラミネート紙等の加工紙が例示される。
内添紙とは、パルプの叩解時から抄紙されるまでの工程に於いて該微粒子を任意の時期に添加混合せしめることにより得られる、該微粒子を紙の内部および/または外表面に分散含有する紙を意味する。微粒子の添加混合方法は特に限定されず、通常、本発明の微粒子を粉体のまま、あるいは、水等に分散せしめた分散液の状態で行うことができる。また、抄紙、乾燥するまでの工程は、従来公知の抄紙方法に準じて行えばよい。用いられる原料も従来公知のものをそのまま使用できる。例えば、パルプをパルパー等によって叩解することによってパルプスラリーを調製する。該スラリーに本発明の微粒子の水性分散液を添加混合した後、抄紙工程、乾燥工程を経て、微粒子の分散含有された紙を得ることができる。この際、必要に応じて、サイズ剤、硫酸バンド、紙力増強剤等を任意の段階で添加しても良い。
【0156】
塗工紙とは、該微粒子が含有された塗料を紙基材上に塗布、乾燥することにより該微粒子を含有する膜の形成されたものである。含浸紙とは、該微粒子が分散含有されたバインダーを含むまたは含まない水性または有機溶媒分散液等に紙基材を含浸、乾燥することにより、該微粒子が紙の内外表面に固着してなるものを意味する。
これら、塗工紙、含浸紙の製法は特に限定されず、本発明の微粒子を使用することを除けば、従来公知の一般的な製法により得られる紙を基材とし、従来公知の塗工法、含浸法をそのまま適用できる。
【0157】
使用する微粒子を含有する塗料組成物、分散液の組成、使用する溶媒、バインダーの種類およびこれらの調製方法等は、従来公知の原料をそのまま使用でき、従来公知の調製方法に従って調製すればよい。
塗料組成物、分散液に於ける微粒子の含有量は、固形分中0.1〜100重量%の範囲であればさらに限定されず、使用目的等によって適宜選択される。
ここでいう固形分とは、該塗料、分散液中に含有される本発明の微粒子とバインダーの総量を意味する。塗工紙を作るために使用される塗料組成物としては、上述の本発明の塗料組成物のうちの溶媒を含むものが挙げられる。塗工紙を作るために使用される分散液の分散媒としては、上述の本発明の塗料組成物に使用されうる溶媒が挙げられる。塗料組成物中に、その使用目的に応じて、これら以外の顔料、耐水化剤、潤滑剤、消泡剤、流動変性剤、保水剤等の添加剤を混合せしめてもよい。
【0158】
フィルムラミネート紙は前記した方法に従って得られた該微粒子を分散含有する高分子フィルムを紙基材に貼り付けてなるものを意味する。高分子フィルムとしては、上述の本発明の樹脂成形品が使用されうる。
以上の製造方法に従って得られる本発明の微粒子を配合してなる紙は、外観に優れる紙として有用である。得られる紙の用途は任意であり、例えばアート紙、壁紙をはじめ多様な用途で使用することができるものである。
本発明の微粒子の全部の粒子が同様の形状を持ち、数平均粒子径0.1〜10μmで粒子径の変動係数30%以下であるときには、従来にない表面平坦性を有し、且つ印刷適性の改善された紙を得ることができる。
【0159】
〔4〕化粧料
本発明の酸化亜鉛系微粒子を用いた化粧料は、本発明の酸化亜鉛系微粒子を0.1重量%以上含有する。酸化亜鉛系微粒子の量は、通常、化粧料の固形分の合計重量に対して0.1〜50重量%である。上記必須成分の他に目的に応じて、▲1▼液体油脂、固体油脂、ロウ類、炭化水素等の油分と、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール類と、からなる群から選ばれる少なくとも1つ、▲2▼界面活性剤、増粘剤、香料、薬剤、酸化防止剤、キレート剤、色素、水、防腐・防カビ剤からなる群から選ばれる少なくとも1つなど、通常、化粧料に用いられる成分が本発明の効果を損なわない範囲で配合される。さらに、▲3▼カオリン、タルク、マイカ等の体質顔料と、酸化鉄系、TiO2 系等の無機着色顔料と、赤色202、黄色4等の有機着色顔料とからなる群から選ばれる少なくとも1つ、および/または、▲4▼安息香酸系、桂皮酸系、サリチル酸系、ベンゾフェノン系等の有機系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも1つも、本発明の微粒子と併用することができる。
【0160】
上記化粧料は、紫外線、熱線を遮蔽することのできる化粧料である。即ち、上記の化粧料に於ける微粒子の配合目的は、主に日焼け止め、美観の付与にある。上記化粧料の用途は特に限定されず、パウダー状、クリーム状あるいは油性ファンデーション、化粧水、乳液、化粧油、クリーム等のフェーシャル化粧料、口紅、アイシャドー等のメーキャップ化粧料等として使用することができる。
該化粧料の組成は、該微粒子を含有するものであれば、さらに限定されず、化粧料の用途(種類)に応じた従来公知の化粧料組成物中に該微粒子を含有せしめたものである。従って、一般に化粧料で使用されている原料をそのまま使用することができる。
【0161】
従って、上記の化粧料を製造する方法は特に限定されず、化粧料の用途(種類)に応じた従来公知の化粧料組成物を製造する任意の時期に該微粒子を、必要量を添加混合し分散せしめればよい。本発明の微粒子は、凝集しにくく、通常の化粧料組成物に対して容易に分散し得るものである。従って、該微粒子の分散方法は、一般に化粧料粉末に用いられている混合分散方法をそのまま適用することができるとともに該方法に従えば該微粒子が高分散した化粧料が得られる。また、該微粒子を添加混合する際、該微粒子はそのまま添加混合してもよいが、必要に応じて、例えばアニオン性、カチオン性、ノニオン性および両性等の界面活性剤、金属石鹸、シリコーン等による、化粧料粉末に一般に用いられている親油化あるいは親水化等を目的とした表面処理法を行ってもよい。表面処理は、添加混合に先だって行ってもよく、あるいは添加混合過程で行ってもよい。
【0162】
上記の化粧料は、
(1)紫外線カット能と
(2)赤外線カット能(近赤外=熱線および遠赤外線)と
を少なくとも有し、
さらに、
・超微粒子であれば可視光に対する透過性(=透明性)に優れ、
・中空体など複層構造の微粒子であれば光拡散性に優れる、
ものである。
【0163】
また、本発明の酸化亜鉛系微粒子は、ZnOを主たる成分とするため、抗菌性にも優れ、得られた化粧料も抗菌性を有するものとなる。
本発明の微粒子が、結晶の間隙に細孔を有するか、および/または、中空である場合には、本発明の化粧料は、保湿性、しっとり感を持つことができ、香料などを微粒子に保持させることにより香料などの徐放機能を持たせることも可能である。
なお、本発明の、酸化亜鉛系微粒子の溶媒分散体、酸化亜鉛系微粒子の可塑剤分散体についてはすでに上で説明したとおりである。
【0164】
ただし、本発明の微粒子の用途は上述したものに限定されない。
【0165】
【作用】
酸化亜鉛は高い紫外線遮蔽能を有するが、熱線遮蔽能を有しない。一方、 IIIB族金属元素やIVB族金属元素の酸化物も熱線遮蔽能を有しない。しかし、 IIIB族金属元素やIVB族金属元素を添加して酸化亜鉛をこれらの金属と結晶性の共沈体とすると両金属元素の相乗作用で熱線遮蔽能が出てくる。ここに、紫外線遮蔽能とは、紫外線のうち、360nm以上の波長に吸収端を有する吸収性を指し、熱線遮蔽能とは、熱線領域のうち、2.0μm以下にカットオフ波長を有する遮蔽性を指す。
【0166】
この場合、この酸化亜鉛系微粒子は結晶性の共沈物であることが重要である。非結晶性であれば共沈物であっても熱線遮蔽能が生じず、また、非結晶性共沈殿物を焼成して結晶化した酸化亜鉛系微粒子は結晶性ではあるが熱線遮蔽能を有しない。
酸化亜鉛に IIIB族金属元素やIVB族金属元素を添加すると酸化亜鉛に導電性を付与することもできる。
【0167】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
得られた酸化亜鉛系微粒子の分散体について、含有される微粒子の結晶性、粒子形状、1次粒子径、分散・凝集状態、微粒子濃度、組成等の物性又は物性値は以下の方法により分析、評価した。分析、評価に先だって粉末化する必要のある場合は、特に断りのない限り、以下の方法に従って、粉末化した後、得られた粉末を測定試料とした。また、粉体化したものについては、そのまますべての分析に供した。
【0168】
(粉末試料の作製法)
得られた分散体中の微粒子を遠心分離操作によって分離した後、80℃にて真空乾燥し、揮発成分を完全に除去して微粒子の粉末を得、これを粉末試料とした。
(結晶性)
粉末X線回折測定により評価した。
(粒子形状)
1万倍の走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡により判定した。
【0169】
(平均粒子径)
1万倍の走査型電子顕微鏡像又は透過型電子顕微鏡像の任意の粒子100個の粒子径を実測して、下記の式より求めた。走査型電子顕微鏡像の場合、測定に先だって貴金属合金の蒸着処理を行うが、蒸着層の厚みの分だけ、得られる粒子径の値は、透過型電子顕微鏡像のそれに比べて、大きくなるので補正した後の値で示した。
【0170】
【数1】

Figure 0004225402
【0171】
【数2】
Figure 0004225402
【0172】
【数3】
Figure 0004225402
【0173】
(分散体中の微粒子濃度)
分散体の一部を100℃に於て溶媒等の揮発成分を完全に除去し得るまで真空乾燥することにより乾燥粉末を得、これを空気中、500℃で1時間加熱したときの残分を金属酸化物として、金属酸化物分の分散体に対する重量分率を求め、この値を分散体中の微粒子濃度(金属酸化物換算濃度)とした。
(微粒子組成)
粉末試料を、蛍光X線分析、原子吸光分析及び重量分析等より求めた。
(微粒子の熱線カット性能)
反応により得られた微粒子分散体を微粒子濃度10重量%に濃縮することにより、濃縮分散体を得、該濃縮分散体を、バーコーターを用いて、厚さ2mmのガラス板上に塗布し、乾燥(窒素雰囲気下80℃)することによって乾燥膜を得る。塗布量を微粒子換算で1〜10g/m2 の範囲で種々変え、各乾燥膜の分光特性(波長2200〜200nm)を、自記分光光度計(UV-3100 、(株)島津製作所)により測定する。得られた分光曲線より、塗布量が微粒子換算で3g/m2 の場合の膜について、以下の基準に比較して、各性能を評価する。
【0174】
Figure 0004225402
<20% ×*熱線カット量:[基材に於ける波長2μmに対する光透過率(%)]
−[塗装品に於ける波長2μmに対する光透過率(%)]
Figure 0004225402
参考)使用したガラス基板の透過率
波長 350nm 600nm 2μm
透過率(%) 86 91 91
(塗装品等の光学的特性)
分光特性については、自記分光光度計(UV-3100 、(株)島津製作所)により、照射波長2200〜200nmに於ける、各波長光に対する透過率を測定評価した。
【0175】
測定された分光特性より、熱線カット性能、紫外線カット性能等は以下の基準に基づき評価した。
熱線カット量:基材自体の波長2μmに対する光透過率(%)−塗装品の波長2μmに対する光透過率(%)
〔微粒子を含有する/しない成形品の場合は、100(%)−成形品の波長2μmに対する光透過率(%)〕
紫外線カット能:波長350nmに於ける光透過率で上記の基準に従って評価した。
【0176】
全光線透過率とヘイズ:濁度計(NDH−1001 DP 日本電色工業(株))により、測定評価した。
(微粒子の導電性)
前記した粉末試料0.1mlを、予め、金の櫛型電極を蒸着したパイレックスガラス(1.5cm角)と何も蒸着していないパイレックスガラス(1.5cm角)の間に挟み、一定圧力を印加した状態で、温度20℃、相対湿度60%の雰囲気下、遮光状態で1時間放置した後、ケスレー社製エレクトロメータ617型を用いて、同条件下に於ける、電流値(暗電流)を測定し、抵抗値(Ω)に換算し評価した。
【0177】
標準試料として、市販の酸化亜鉛(堺化学製、亜鉛華1号特製)を用い、これの抵抗値と粉末試料の抵抗値の相対値で導電性を評価した。すなわち、
標準試料の抵抗値/実施例または比較例の試料の抵抗値=rとすると
Figure 0004225402
[微粒子分散体の製造]
実施例I−1
攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた10Lのガラス製反応器中で、酢酸1.6kg及びイオン交換水1.6kgの混合溶媒に酸化亜鉛粉末0.3kg、酢酸インジウム2水和物36.3gを添加混合した後、攪拌しながら100℃まで昇温することにより、均一溶液の亜鉛含有溶液(A1)を得た。
【0178】
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、留出ガス出口を備えた20Lのガラス製反応器に、2−ブトキシエタノール14kgを仕込み、内温を153℃まで加熱昇温し保持した。これに、100℃に保持された亜鉛含有溶液(A1)全量を、定量ポンプにより30分かけて滴下した。ボトムの温度は153℃から131℃まで変化した。滴下終了後、内温を168℃まで昇温した時点で、ラウリン酸36.9gを溶解した2−ブトキシエタノール溶液400gを1分かけて添加し、さらに該温度で5時間加熱保持することにより、青灰色の分散体(DI−1)7.89kgを得た。分散体(DI−1)は、平均粒子径が5nmの薄片状の微粒子が3.5重量%の濃度で分散したものであった。分散体中の微粒子は、X線回折学的には結晶性酸化亜鉛であり、金属酸化物含有量94.5重量%、Inが金属原子総量に対し原子数比で3.0%の組成からなる微粒子であった。
【0179】
得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
実施例I−2
実施例I−1に於ける亜鉛含有溶液(A1)に於ける原料の種類、量を表1に示す如く変えた以外は、実施例I−1と同様にして亜鉛含有溶液(A2)を得、さらに、実施例I−1に於ける2−ブトキシエタノール仕込量を12kgとし、ラウリン酸を添加しなかった以外は、実施例I−1と同様にして、分散体(DI−2)を得た。
得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
【0180】
実施例I−2で得られた分散体(DI−2)227重量部にオクタデシルトリエトキシシラン1重量部を添加し攪拌した後、エバポレータに於いて、減圧下、バス温度130℃で、加熱溶媒除去し、さらに100℃で真空乾燥処理することにより微粒子粉末(PI−2−1)12重量部を得た。
実施例I−3
実施例I−1と同様の、攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた10Lのガラス製反応器中で、酢酸2.2kg及びイオン交換水2.2kgの混合溶媒に酢酸亜鉛2水和物0.809kgを添加混合した後、攪拌しながら100℃まで昇温することにより、均一溶液の亜鉛含有溶液(A3)を得た。
【0181】
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、留出ガス出口を備えた20Lのガラス製反応器に、2−ブトキシエタノール8kgと酢酸エチレングリコール−n−ブチルエーテル5kgを仕込み、内温を162℃まで加熱昇温し保持した。これに、100℃に保持された亜鉛含有溶液(A3)全量を、定量ポンプにより30分かけて滴下した。滴下終了後、内温を168℃まで昇温した時点で、アルミニウムトリス(sec −ブトキシド)90.8gを2−ブトキシエタノール400gに均一溶解した溶液を一気に添加し、さらに170℃で5時間加熱保持することにより、分散体(DI−3)を得た。
【0182】
得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
実施例I−4
実施例I−1と同様の、攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた10Lのガラス製反応器中で、酢酸2.2kg及びイオン交換水2.2kgの混合溶媒に酢酸亜鉛2水和物0.809kg、アルミナゾル−200(日産化学社製、AS−200、Al2 O3 )を順次添加混合した後、攪拌しながら100℃まで昇温することにより、均一溶液の亜鉛含有溶液(A4)を得た。
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、留出ガス出口を備えた20Lのガラス製反応器に、2−ブトキシエタノール14kgを仕込み、内温を150℃まで加熱昇温し保持した。これに、100℃に保持された亜鉛含有溶液(A4)全量を、定量ポンプにより30分かけて滴下した。滴下終了後、内温を168℃まで昇温した時点で、ポリエチレングリコール(平均分子量6000)30.0gを2−ブトキシエタノール100gに均一溶解した溶液を数秒間で添加し、さらに170℃で5時間加熱保持することにより、分散体(DI−4)を得た。
【0183】
得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
実施例I−5
実施例I−1と同様の、攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた10Lのガラス製反応器中で、酢酸1.5kg及びイオン交換水1.5kgの混合溶媒に酸化亜鉛0.30kgを添加混合した後、攪拌しながら80℃まで昇温することにより、均一溶液の亜鉛含有溶液(A5)を得た。
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、留出ガス出口を備えた20Lのガラス製反応器に、2−ブトキシエタノール14kgとエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート60.6gを仕込み、内温を150℃まで加熱昇温し保持した。これに、80℃に保持された亜鉛含有溶液(A5)全量を、定量ポンプにより30分かけて滴下した。滴下終了後、内温を170℃まで昇温し、170℃で5時間加熱保持することにより、分散体(DI−5)を得た。
【0184】
得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
さらに分散体(DI−5)中に含有されている微粒子を遠心分離操作によって分散媒から分離し、分離された微粒子をメタノールで洗浄した後、50℃で24時間真空乾燥(10Torr)することによって微粒子粉体(PI−5)を得た。
得られた微粒子粉体(PI−5)は、厚みの平均径が0.025μm、長径の平均粒子径0.08μm、長短度2、偏平度3.2であり、金属酸化物含有量87.3重量%、Alが金属原子総量に対し原子数比で5.5%の組成からなり、結晶性酸化亜鉛のX線回折パターンを示す薄片状(りん片状)の結晶が2〜5層積層した微粒子であった。
【0185】
比較例I−1
実施例I−1に於いて、酢酸インジウムを使用せず、2−ブトキシエタノールの仕込量を12.0kgとした以外は、実施例I−1と同様にして微粒子分散体(DI−R1)を得た。得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
実施例I−6
攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた10Lのガラス製反応器中で、酢酸1.6kg及びイオン交換水1.6kgの混合溶媒に酸化亜鉛粉末0.3kg、酢酸インジウム2水和物36.3gを添加混合した後、攪拌しながら100℃まで昇温することにより、均一溶液の亜鉛含有溶液(A6)を得た。
【0186】
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、留出ガス出口を備えた20Lのガラス製反応器に、2−ブトキシエタノール12kgを仕込み、内温を158℃まで加熱昇温し保持した。これに、100℃に保持された亜鉛含有溶液(A6)全量を、定量ポンプにより60分かけて滴下した。滴下終了後、内温を168℃まで昇温した時点で、アクリル系ポリマー:メタクリル酸メチル−ヒドロキシエチルメタクリレート−マレイン酸共重合体(重量比で8:1:1、重量平均分子量4,500)300.0gを含有する2−ブトキシエタノール溶液500gを1分間で添加し、さらに168℃で5時間加熱保持することにより、青灰色の分散体(DI−6)9.80kgを得た。
【0187】
分散体(DI−6)は、平均粒子径が20nmの微粒子が3.1重量%の濃度で分散したものであった。分散体中の微粒子は、X線回折学的には結晶性酸化亜鉛であり、金属酸化物含有量55重量%、Inが金属原子総量に対し原子数比で3.0%の組成からなる微粒子であった。さらに、該微粒子は透過型電子顕微鏡観察により、金属酸化物表面が添加したアクリル系ポリマーで被覆されたものであることが確認された。
次に、分散体(DI−6)中に含有されている微粒子を遠心分離操作によって分散媒から分離し、分離された微粒子をイソプロピルアルコールで洗浄した後、50℃で24時間真空乾燥(10Torr)することによって微粒子粉体(PI−6)を得た。
【0188】
得られた微粒子粉体(PI−6)中の微粒子は、分散体中に於けるものと実質的に変わらないものであることが確認された。
さらに、微粒子粉体(PI−6)は、メタノール、イソプロパノール,n−ブタノール、ベンジルアルコール、2ーエトキシエタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、ベンセン、トルエン等の芳香族化合物など有機溶媒に対する分散性に優れるものであり、容易に単粒子状に再分散するものであった。
【0189】
実施例I−7
攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた10Lのガラス製反応器中で、酢酸1.6kg及びイオン交換水1.6kgの混合溶媒に酸化亜鉛粉末0.3kg、酢酸インジウム2水和物36.3gを添加混合した後、攪拌しながら100℃まで昇温することにより、均一溶液の亜鉛含有溶液(A7)を得た。
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、留出ガス出口を備えた20Lのガラス製反応器に、2−ブトキシエタノール12kgを仕込み、内温を158℃まで加熱昇温し保持した。これに、100℃に保持された亜鉛含有溶液(A7)全量を、定量ポンプにより30分かけて滴下した。滴下終了後、内温を168℃まで昇温した時点で、メタクリル酸メチル−アクリル酸共重合体(重量比で9:1、重量平均分子量7,200)50.0gを含有する2−ブトキシエタノール溶液400gを数秒間で添加し、さらに168℃で5時間加熱保持することにより、青灰色の分散体(DI−7)11.79kgを得た。分散体(DI−6)は、約20〜30nmの微結晶が厚み0.2μmの外殻層を形成する、中空体構造の、平均粒子径0.5μm、微粒子中の金属酸化物含有量86.0重量%の球状微粒子が、3.1重量%の濃度で分散して成る分散体であった。
【0190】
さらに、分散体(DI−7)中に含有されている微粒子を遠心分離操作によって分散媒から分離し、分離された微粒子をイソプロピルアルコールで洗浄した後、50℃で24時間真空乾燥(10Torr)することによって微粒子粉体(PI−7)を得た。
得られた微粒子粉体(PI−7)は、平均粒子径0.5μm、金属酸化物含有量86.0重量%、Inが金属原子総量に対し原子数比で3.0%の組成からなり、結晶性酸化亜鉛のX線回折パターンを示す球状微粒子であった。さらに、微粒子の内部構造は、約25nmの粒状の金属酸化物微粒子とメタクリル酸メチル−アクリル酸共重合体が外殻に局在化する中空体微粒子であることが確認された。中空部分の直径は平均で0.1μmであった。また、微粒子表面は、凹凸に富むものであることが走査型電子顕微鏡観察により確認された。
【0191】
さらに、微粒子粉体(PI−7)は、メタノール、イソプロパノール,n−ブタノール、ベンジルアルコール、2ーエトキシエタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、ベンセン、トルエン等の芳香族化合物など有機溶媒に対する分散性に優れるものであった。
実施例I−8
実施例I−7に於いて、酢酸インジウム2水和物36.3gの代わりに酢酸インジウム2水和物72.5g、メタクリル酸メチル−アクリル酸共重合体の2−ブトキシエタノール溶液の代わりにポリメチルメタクリレート(PMMA、重量平均分子量:6万)30gを溶解したプロピレングリコールメチルエーテルアセテート溶液800gを使用する以外は、実施例I−6と同様にして、反応を行うことにより、青灰色の分散体(DI−8)10.0kgを得た。
【0192】
さらに分散体(DI−8)中に含有されている微粒子を遠心分離操作によって分散媒から分離し、分離された微粒子をイソプロピルアルコールで洗浄した後、50℃で24時間真空乾燥(10Torr)することによって微粒子粉体(PI−8)を得た。
得られた微粒子粉体(PI−8)は、平均粒子径3.0μm、金属酸化物含有量90.1重量%、Inが金属原子総量に対し原子数比で5.8%の組成からなり、結晶性酸化亜鉛のX線回折パターンを示す球状微粒子であった。さらに、微粒子の内部構造は、約20nmの粒状の金属酸化物微粒子がPMMA中に均一に分散したものであることが確認された。
【0193】
実施例I−9
実施例I−7に於いて、酢酸インジウム2水和物36.3gの代わりに酢酸インジウム2水和物6.05g、メタクリル酸メチル−アクリル酸共重合体の2−ブトキシエタノール溶液の代わりに乳酸7gを溶解した2−ブトキシエタノール溶液200gを使用する以外は、実施例I−7と同様にして、反応を行うことにより、青灰色の分散体(DI−9)を得た。
さらに分散体(DI−9)中に含有されている微粒子を遠心分離操作によって分散媒から分離し、分離された微粒子をメタノールで洗浄した後、50℃で24時間真空乾燥(10Torr)することによって微粒子粉体(PI−9)を得た。
【0194】
得られた微粒子粉体(PI−9)は、平均粒子径1.2μm、金属酸化物含有量96.0重量%、Inが金属原子総量に対し原子数比で0.5%の組成からなり、結晶性酸化亜鉛のX線回折パターンを示す球状微粒子であった。さらに、微粒子の内部構造は、長径0.3μm、偏平度18の薄片状の金属酸化物微粒子が密に積層したものであり、中空径0.6μmの中空体微粒子であった。
さらに、微粒子粉体(PI−9)は、水、メタノール、イソプロパノール,n−ブタノール、ベンジルアルコール、2ーエトキシエタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類などの極性溶媒に対する分散性に優れる微粒子粉末であった。
【0195】
実施例I−10
実施例I−1における亜鉛含有溶液(A1)における原料の種類・量を表2に示すごとく変えた以外は、実施例I−1と同様にして亜鉛含有溶液(A10)を得、さらに、実施例I−1における2−ブトキシエタノール仕込み量を12kgとし、ラウリン酸の代わりにモノエタノールアミン30.0gを添加した以外は、実施例I−1と同様にして分散体(DI−10)を得た。
得られた分散体、および微粒子の物性を表3に示す。
実施例I−1、比較例I−1に於いて得られた分散体(DI−1)、(DI−R1)をそれぞれエバポレータに於いて、減圧下、バス温度130℃で、微粒子濃度が10重量%となるように濃縮し、濃縮分散体(DI−1C)、(DI−RC)を得た。各濃縮分散体100重量部にアクリル系樹脂溶液:アロセット5210(固形分45重量%、(株)日本触媒製)1.11重量部を添加混合した後2時間攪拌することにより、塗布液を調製した。
【0196】
予め、金の櫛型電極を蒸着したパイレックスガラス上に、各塗布液を用いて、スピンコーターにより成膜し、常温で乾燥し、50℃で加熱乾燥することにより、乾燥膜(DI−1M)、(DI−RM)を得た。得られた膜はいずれも厚み1.0μmの均質な膜であった。
各乾燥膜を温度20℃、相対湿度60%の雰囲気下、遮光状態で1時間放置した後、ケスレー社製エレクトロメータ617型を用いて、同条件下に於ける、表面抵抗値を測定した結果、以下のとおりであった。
DI−1M 2.7×1011Ω/□
DI−RM 3.9×1014Ω/□
さらに、DI−1Mについて、温度20℃、以下の相対湿度雰囲気下で1時間放置したときの遮光状態に於ける表面抵抗値を測定した結果を以下に示す。
【0197】
Figure 0004225402
実施例I−2〜I−5に於いてそれぞれ得られた分散体(DI−2)〜(DI−5))についても同様に塗布液を調製し、厚み1μmの膜に成膜し、温度20℃、相対湿度60%の雰囲気下での表面抵抗値を測定した結果、いずれの膜の表面抵抗値(単位:Ω/□)も1011オーダーもしくは1012オーダーであり、しかも、実施例I−1の場合と同様に湿度によらず表面抵抗値は一定であることが確認された。
【0198】
以上の結果から、実施例I−1〜I−5に於いて得られた各分散体中の微粒子は、従来の酸化亜鉛に比べて導電化された導電性微粒子であり、しかも、実質的に湿度依存性のないものであることが確認された。従って、本発明で得られる微粒子(分散体)は例えば帯電防止膜の好適な原料であるといえる。
実施例I−2および比較例I−1で得られた分散体(DI−2)、分散体(DI−R1)より、前記した方法に従って、粉末試料を得、X線回折測定を行った結果(各粉末のX線回折パターン)を、図2に示す。図2において、横軸は回折角度(2θ)〔単位:°〕、縦軸は強度〔cps〕である。図2にみるように、DI−2およびDI−R1は、いずれもZnOに帰属されるシャープな回折ピークを示すことがわかる。
【0199】
比較例I−2
重炭酸アンモニウム35.0gをイオン交換水500gに溶解することによりA液を得た。
硫酸アルミニウム水和物( Al2(SO4)3・nH2O, n=14〜18)6.1778gをイオン交換水に溶解して50gとしB液を得た。
酸化亜鉛(フランス法1号特注,堺化学製)100gをイオン交換水180gに添加混合し、スラリーCを得た。
シリカ微粉末(エアロジル200,日本アエロジル社)1.00gをイオン交換水50gに添加混合し、攪拌することにより、分散液Dを得た。
【0200】
室温にて、液Aを攪拌しながら、液Aに液Bを添加することにより、混合物を得た。該混合物は、混合後すみやかに乳濁した。得られた乳濁物をそのまま、10分間攪拌した。
次に、外部より熱媒加熱し得る、攪拌機、滴下口、温度計、還流冷却器を備えた1Lのガラス製反応器中に、スラリーCを仕込み、室温で攪拌しながら、滴下口より、先に得られた乳濁物を添加混合し、熱媒温度を80℃に設定して昇温を開始した。約30分後、内温が61℃に達した時点で、分散液Dを添加混合し、加熱下で1時間攪拌を続けた。1時間後、内温が76.6℃の時点で、攪拌は続けながら、加熱を停止し、放冷した。内温が室温になった時点で、得られたスラリー全量を減圧濾過によって、微粒子を分離し、さらに、イオン交換水で十分に洗浄した後、50℃で12時間真空乾燥し、さらに100℃で4時間、真空乾燥することにより、白色粉末を得た。
【0201】
得られた白色粉末は、X線回折測定の結果、ZnOに帰属する回折ピーク以外に塩基性炭酸亜鉛 Zn4CO3(OH)6・H2O と考えられる不純物ピークの混在する回折パターンを示すものであり、ZnOの結晶性は低いものであることが確認された。該粉末のX線回析パターンを図3に示す。
比較例I−3
塩化亜鉛(ZnCl2 )8.3753g,塩化アルミニウム( AlCl3・6H2O)0.3167gをイオン交換水50gに溶解させることにより均一溶液を得た。次に、該溶液を室温で攪拌しながら、14wt%アンモニア水を滴下し、pH8.21になった時点で滴下を終了した。14wt%アンモニア水の滴下量は20.0gであった。
【0202】
滴下終了後、10分間攪拌した後、全量を濾過し、さらに水洗を十分に行った後、遠心分離操作によって微粒子分を取り出し、50℃で12時間、さらに100℃で4時間真空乾燥を行うことより、白色粉末を得た。
得られた白色粉末は、X線回析測定の結果、ZnOに帰属される回折ピークを示さないものであることが確認された。該粉末のX線回折パターンを図3に示す。
比較例I−4
比較例I−2と全く同様にして、白色粉末を得た後、該白色粉末を、加熱焼成炉中で、窒素雰囲気下、室温より640℃に昇温し、640℃で1時間保持した後、室温まで冷却することにより、灰白色の粉末を得た。
【0203】
得られた粉末は、X線回折測定の結果、ZnO結晶であることが確認された。該粉末のX線回折パターンを図3に示す。
また、得られた粉末を利用して、下記組成の塗料を作成し、ガラス基板上に成膜し、厚み3.1μmの膜の形成された塗装品(II−R4C)を得た。得られた塗装品(II−R4C)は、ヘイズ値が78%と高い白濁したものであり、可視光に対する透明性が低く、紫外線(UV)に対しては遮蔽性を示すものの、熱線遮蔽性を示さないものであった。塗装品(II−R4C)の分光透過率曲線を図4に示す。
【0204】
(塗料組成)
粉末 10重量部
2−ブトキシエタノール 90重量部
アクリル系樹脂溶液* 50重量部
*アロセット5247(日本触媒製,固形分45重量%)をトルエンで固形分濃度20重量%に希釈したもの
(塗料化方法)
粉末を2−ブトキシエタノールに添加混合後、超音波ホモジナイザーで20分間分散処理を行った後、アクリル樹脂溶液を添加し、攪拌を2時間行った。さらに、超音波ホモジナイザーで20分間分散処理を施すことにより塗料を得た。
【0205】
比較例I−5
比較例I−3と全く同様にして、白色粉末を得た。該白色粉末を、加熱焼成炉中で、窒素雰囲気下、室温より640℃に昇温し、640℃で1時間保持した後、室温まで冷却することにより僅かに緑灰がかった粉末を得た。
得られた粉末は、X線回折測定の結果、ZnO結晶であることが確認された。該粉末のX線回折パターンを図3に示す。
図3において、横軸は回折角度(2θ)〔単位:°〕、縦軸は強度〔cps〕である。
【0206】
また、得られた粉末を利用して、比較例I−4の場合と同様にして、塗料を作成し、ガラス基板上に成膜し、厚み3.2μmの膜の形成された塗装品(II−R5C)を得た。得られた塗装品(II−R5C)は、ヘイズ値が83%と高い白濁したものであり、可視光に対する透明性が低く、UV遮蔽性は示すものの、熱線遮蔽性を示さないものであった。塗装品(II−R5C)の分光透過率曲線を図4に示す。
[塗料、塗装品の製造例]
実施例II−1
実施例I−1に於いて得られた分散体(DI−1)をエバポレータに於いて、減圧下、バス温度130℃で、微粒子濃度が10重量%となるように濃縮し、濃縮分散体(DI−1C)を得た。
【0207】
次に、アクリル系樹脂溶液(アロセット5210;日本触媒製、固形分45重量%)をバインダー成分として、塗料を調製した。
すなわち、上記アクリル樹脂溶液をトルエンで希釈し、樹脂濃度20重量%とした樹脂溶液50重量部に、濃縮分散体(DI−1C)100重量部を添加混合した後、攪拌することにより、塗料(II−1)150重量部を得た。
実施例II−2
実施例I−2に於いて得られた分散体(DI−2)をエバポレータに於いて、減圧下、バス温度130℃で、微粒子濃度が10重量%となるように濃縮し、濃縮分散体(DI−2C)を得た。
【0208】
次に、得られた濃縮分散体(DI−2C)を遠心分離操作によって微粒子沈降物と溶媒分(上澄み)に分離し、微粒子沈降物を、イオン交換水に添加し、サンドミルによって分散処理することによって、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−2W)を得た。
ビニル系樹脂(ポバールR2105,(株)クラレ製)10重量%含む水溶液100重量部に、水分散体(DI−2W)100重量部を添加した後、攪拌することにより、微粒子、バインダーをそれぞれ5重量%含有する塗料(II−2)を得た。
【0209】
実施例II−3
実施例I−1に於いて得られた分散体(DI−1)をエバポレータに於いて、減圧下、バス温度130℃で、微粒子濃度が10重量%となるように濃縮し、濃縮分散体(DI−1C)を得た。
一方、還流冷却器、攪拌機、温度計を備えた4つ口フラスコにイソプロピルアルコール24重量部、水16重量部、35%塩酸0.005重量部を順次仕込み、攪拌しながら、メチルトリメトキシシラン10重量部、テトラエトキシシラン30重量部を添加した後、80℃に昇温して80℃で2時間反応させた後、冷却した。得られた混合物(x)は、不揮発分17.0重量%の均一溶液であった。
【0210】
次に、濃縮分散体(DI−1C)80重量部を攪拌しながら、混合物(x)12重量部を添加混合することにより、塗料(II−3)を得た。
実施例II−4
実施例II−2と同様にして、実施例I−2に於いて得られた分散体(DI−2)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−2W)を得た。
ビニル系樹脂(ポバール205,(株)クラレ製)10重量%含む水溶液20重量部に、水分散体(DI−2W)100重量部を添加し、さらに、酢酸銅1水和物の1.23重量部を含む水溶液20重量部を添加した後、攪拌し、超音波照射処理することにより、塗料(II−4)を得た。
【0211】
実施例II−1〜4に於いて得られた塗料(II−1)〜(II−4)を用いて、各種基材に、バーコーターにより塗布し、乾燥することによって、塗装品(II−1C1)、(II−1C2)、(II−2C),(II−3C),(II−4C)を製造した。
成膜条件、得られた塗装品の膜厚、光学的物性を表4に示す。
得られた塗装品は、いずれも均質であり、可視光に対する透明性に優れながら、紫外線および熱線を遮蔽する膜であった。
塗装品(II−1C1),(II−1C2)について日射透過率および可視光透過率を測定した結果、透明でありながら熱遮断性を有する膜であることが確認された。
【0212】
また、塗装品(II−3C)は、表面硬度が鉛筆硬度で6Hと硬く、しかも、表面抵抗が1×109 Ω/□と帯電防止レベルのものであることが確認された。
比較例II−1
実施例II−1に於いて、分散体(DI−1)を使用する代わりに、比較例I−1で得られた分散体(DI−R1)を使用する以外は、実施例II−1と同様にして塗料(II−R1)を調整した。該塗料(II−R1)を用いて、塗装品II−1および2で用いたと同じガラス基板上に塗装品II−1,2の場合と同様に塗布し乾燥することにより、膜厚6.3μmのZnO微粒子含有膜の形成された塗装品(II−R1C)を得た。得られた塗装品(II−R1C)は、紫外線を有効に遮蔽するものの、熱線に対しては遮蔽効果を示さないものであった。
【0213】
実施例でそれぞれ得られた塗装品(II−1C1)、(II−1C2)および比較例(II−1)で得られた塗装品(II−R1C)の分光透過率曲線を図1に示す。図1には、用いたガラス基板の分光透過率曲線も示す。図1において、横軸は入射光の波長(nm)、縦軸は透過率(%)を表す。
実施例II−5
実施例II−2と同様にして、実施例I−2に於いて得られた分散体(DI−2)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−2W)を得た。
該水分散体100重量部、バインダー樹脂としてアクリルエマルション(株式会社日本触媒製アクリセットR ES−285E、固形分50重量%)20重量部を混合することにより塗料(II−5)を調製した。該塗料にポリエステル繊維を浸漬して乾燥することにより、微粒子目付量4.0g/m2 のポリエステル繊維を得た。得られた繊維は、紫外線および熱線をカットする、透明感に優れるものであった。
【0214】
比較例II−5
実施例II−2と同様にして、比較例I−1に於いて得られた分散体(DI−R1)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体を得た。
該水分散体100重量部、バインダー樹脂としてアクリルエマルション(株式会社日本触媒製アクリセットR ES−285E、固形分50重量%)20重量部を混合することにより塗料(II−R5)を調製した。該塗料にポリエステル繊維を浸漬して乾燥することにより、微粒子目付量4.2g/m2 のポリエステル繊維を得た。得られた繊維は、紫外線をカットする、透明感に優れるものであったが、熱線に対して遮蔽効果を有しないものであった。
【0215】
実施例II−6
実施例II−2と同様にして、実施例I−2に於いて得られた分散体(DI−2)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−2W)を得た。
該水分散体100重量部、バインダー樹脂としてアクリルエマルション(株式会社日本触媒製アクリセットR ES−285E、固形分50重量%)30重量部を混合することにより塗料(II−5)を調製した。該塗料に綿繊維を浸漬して乾燥することにより、微粒子目付量3.0g/m2 のポリエステル繊維を得た。得られた繊維は、紫外線および熱線をカットする、透明感に優れるものであった。
【0216】
実施例II−7
実施例I−2で得られた微粒子粉末(PI−2−1)10重量部を、PP(ポリプロピレン)ペレット90重量部と溶融混練することにより、微粒子粉末(PI−2−1)を10重量%含有するPPペレット(A)を得た。
次に、多層用フィードブロックダイを備えた押し出し機を用いて2層PPフィルムを得た。すなわち、微粒子成分を含有しないPPペレット(B)を主押出機に供給、220℃で溶融し、PPペレット(A)を副押出機に供給、180℃で溶融し、各押出機の吐出量を調節することにより、PP(A)層(微粒子粉末含有)とPP層(B)からなる積層シートを得、さらに、得られたシートを延伸処理することにより、厚み8μmのPP(A)層と厚み20μmのPP層(B)の積層されたOPPフィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム)を得た。
【0217】
該フィルムは、微粒子が均一に高分散した薄膜層(A)を有する多層フィルムであり、可視光透過性に優れながら、紫外線遮蔽性および熱線遮蔽性に優れるものであった。
実施例II−8
実施例I−6で得られた微粒子粉体(PI−6)50重量部とPETペレット50重量部を溶融混練することにより、微粒子粉末(PI−6)を50重量%含有するPETペレット(A)を得た。
次に、実施例II−7で使用したと同じ押し出し機、延伸機を用いて、2層PETフィルムを製造した。すなわち、微粒子成分を含有しないPETペレット(B)を主押出機に供給、310℃で溶融し、PETペレット(A)を副押出機に供給、280℃で溶融し、各押出機の吐出量を調節することにより、PET(A)層(微粒子粉末含有)とPET層(B)からなる積層シートを得、さらに、得られたシートを延伸処理することにより、厚み2μmのPET(A)層と厚み20μmのPET(B)層の積層されたPETフィルムを得た。
【0218】
該フィルムは、微粒子が均一に高分散した薄膜層(A)を含有する多層フィルムであり、可視光透過性に優れながら、紫外線遮蔽性および熱線遮蔽性に優れるものであった。
[微粒子含有成型品の製造例]
実施例III −1
実施例I−6で得られた微粒子粉体(PI−6)5重量部とポリカーボネート樹脂ペレット995重量部を混合し溶融混練りすることにより、微粒子0.5重量%が均一に分散した溶融物を得、引き続き押し出し成形することによって、厚み2.0mmのポリカーボネート板を得た。得られたポリカーボネート板は、微粒子が高分散した、全光線透過率が85%以上と可視光透過性に優れ、紫外線遮蔽性及び熱線遮蔽性を示すものであった。
【0219】
実施例III −2
実施例I−7で得られた微粒子粉体(PI−7)25重量部とメタクリル樹脂ペレット475重量部を混合し溶融混練りすることにより、微粒子5重量%が均一に分散した溶融物を得、引き続き押し出し成形することによって、厚み2mmのメタクリル樹脂シートを得た。得られたシートは、微粒子が高分散した、全光線透過率が83%、ヘイズが86%と、高い可視光透過性と優れた光拡散透過性を有し、しかも紫外線防止効果、熱線遮蔽効果に優れるものであった。
比較例III −1
実施例III −1に於いて、粉体(PI−6)の代わりに、フランス法で得られた酸化亜鉛微粒子(亜鉛華1号:堺化学製)5重量部を用いる以外は、実施例III −1と同様にして、微粒子を0.5重量%含有する、厚み2mmのポリカーボネート板を得た。得られたポリカーボネート板は、微粒子が2次凝集した不均一な状態で含有された、実施例III −1で得られたものと比べて透明感がなく白濁したものであり、しかも紫外線遮蔽性が低いばかりか、熱線に対する遮蔽性能を有しないものであった。
【0220】
実施例III −3
実施例I−6で得られた微粒子粉体(PI−6)2重量部とポリエステル樹脂ペレット98重量部を混合し溶融混練りすることにより酸化亜鉛微粒子が2重量%均一に分散したポリエステル組成物を得、押し出し成形によってシート状に成形した後、さらに延伸することによって厚み40μmのポリエステルフィルムを得た。該フィルムは、微粒子が均一に高分散したフィルムであり、可視光透過性に優れ、紫外線遮蔽性および熱線遮蔽性に優れるものであった。
比較例III −2
実施例III −3に於いて、粉体(PI−6)の代わりに、フランス法で得られた酸化亜鉛微粒子(亜鉛華1号:堺化学製)2重量部を用いる以外は、実施例III −3と同様にして、微粒子を2重量%含有する、厚み40μmのポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは、微粒子が2次凝集した状態で含有されたものであり、そのために紫外線防止効果が低く、しかも透明感がなく白濁したものであった。また、熱線に対する遮蔽性能を有しないものであった。
【0221】
実施例III −3および比較例III −2でそれぞれ得られたフィルムの断面を透過型電子顕微鏡により観察した結果、実施例III −3で得られたフィルムでは、微粒子が高分散した実質的に均質なフィルムであり、比較例III −2で得られたフィルムでは、微粒子が凝集しているためにフィルム表面に粗大な突起が存在するなど表面特性が良くないばかりか、微粒子とマトリックスであるPETとの間に間隙が存在するために耐摩耗性、耐スクラッチ性などにおいて不十分なものであった。
実施例III −4
実施例III −3と同様にして、微粒子(PI−6)が2重量%含有されたポリエステル組成物を得た後、溶融紡糸することによって、ポリエステル繊維を得た。該繊維は、微粒子が均一に高分散した繊維であり、透明感があり、紫外線遮蔽性、熱線遮蔽性に優れるものであった。
【0222】
比較例III −3
実施例III −4に於ける微粒子粉体(PI−6)の代わりに、フランス法で得られた酸化亜鉛微粒子(亜鉛華1号:堺化学製)を用いる以外は、実施例III −4と同様にして、該酸化亜鉛微粒子が含有されたポリエステル繊維を得た。得られた繊維は、微粒子が2次凝集した状態で含有されたものであり、そのために紫外線防止効果が低く、しかも透明感がなく白濁したものであった。また、熱線に対する遮蔽性能を有しないものであった。
[化粧品の製造例]
実施例IV−1
実施例II−2と同様にして、実施例I−1に於いて得られた分散体(DI−1)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−1W)を得た。該水分散体を配合した、下記組成を有する化粧料(O/W型クリーム)を製造した。
【0223】
<組成>
(水相部)
(a)微粒子の水分散体 50重量部
(b)プロピレングリコール 5重量部
(c)グリセリン 10重量部
(d)水酸化カリウム 0.2重量部
(油相部)
(e)セタノール 5重量部
(f)流動パラフィン 5重量部
(g)ステアリン酸 3重量部
(h)ミリスチン酸イソステアリル 2重量部
(i)モノステアリン酸グリセリン 2重量部
成分(a)〜(d)を攪拌混合して80℃に保って水相部を調製した。一方、成分(e)〜(i)を均一混合して80℃に保つことにより油相部を調製した。水相部に油相部を加えて攪拌し、ホモミキサーで乳化させた後、室温に冷却することによってクリームを製造した。得られたクリームは透明感に優れながら、紫外線防止効果および熱線遮蔽効果に優れるものであった。
【0224】
比較例IV−1
実施例IV−1に於いて、水分酸体(DI−1W)の代わりにフランス法で得られた酸化亜鉛微粒子粉末(亜鉛華1号;堺化学製)5重量部を10重量%の割合で含有する水分酸体50重量部を用いる以外は、実施例IV−1と同様にして、クリームを製造した。
得られたクリームは、微粒子の分散性が不良であるために、紫外線防止効果が不十分であり、しかも白色度が高いために透明感に欠けるものであった。また、熱線に対する遮蔽性は有しないものであった。
[紙の製造例]
実施例V−1
実施例II−2と同様にして、実施例Iー2に於いて得られた分散体(DI−2)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−2W)を得た。
【0225】
次に、定量用濾紙(東洋製紙(株)製:品番5C)をナイアガラ式ビーターにて叩解し、カナディアン・スタンダード・フリーネス400mlに調製したパルプに、水分散体を、パルプに対する微粒子重量比が1重量%となるよう添加混合した。次に得られたパルプスラリーを、固形分濃度0.1重量%となるよう希釈し、タッピ・シートマシンにより脱水し、プレスすることによって坪量75g/m2 に抄紙した。引き続いて回転型乾燥機で100℃で乾燥することによって、微粒子を1重量%含有する紙を得た。得られた紙は、微粒子の分散状態が良好であり、そのために紫外線遮蔽性に優れ、熱線遮蔽効果を有し、表面平坦性に優れるものであった。さらに、埃などの付着しがたいものであった。
【0226】
比較例V−1
実施例V−1に於ける水分酸体(DI−2W)の代わりに、フランス法で得られた酸化亜鉛微粒子粉末(亜鉛華1号:堺化学製)を10重量%分散含有して成る水分酸体を用いる以外は、実施例V−1と同様にして、紙を製造した。得られた紙は、微粒子が2次凝集した状態で含有されたものであり、そのために紫外線防止効果が低く、さらに表面に凝集粒子に基づく粗大な突起が存在する等表面性状が粗悪なものであった。しかも、熱線遮蔽性を有さず、また埃などの付着しやすいものであった。
【0227】
【表1】
Figure 0004225402
【0228】
【表2】
Figure 0004225402
【0229】
【表3】
Figure 0004225402
【0230】
【表4】
Figure 0004225402
【0231】
実施例I−11
実施例I−1に於ける亜鉛含有溶液(A1)に於ける原料の種類、量を表5に示す如く変えた以外は、実施例I−1と同様にして亜鉛含有溶液(A11)を得、さらに、実施例I−1に於ける2−ブトキシエタノール仕込量を20kgとし、ラウリン酸を添加する代わりに、表5、7に示す化合物を表5に示す量添加した以外は、実施例I−1と同様にして、分散体(DI−11)を得た。
得られた分散体および微粒子の物性を表9に示す。
実施例I−12
反応原料を表5に示す如く変えた以外は実施例Iー1と同様にして反応を行い、微粒子が分散した分散体(DI−12pre )を得た後、表5、7に示す化合物を表5に示す量添加した後、該分散体を、熱媒加熱し得るステンレス製の耐圧容器(オートクレーブ)に仕込み、系内を窒素パージし、室温での窒素圧を20kgf/cm2 となるように窒素で充たした後、攪拌しながら、液温を220℃まで昇温し、同温度で5時間保持した後、放冷することにより、分散体(DI−12)を得た。
【0232】
得られた分散体および微粒子の物性を表9に示す。
実施例I−13
反応原料を表5に示す如く変えた以外は実施例I−1と同様にして反応を行い、微粒子が分散した分散体(DI−13pre )を得た後、室温で攪拌しながら、表5、7に示す化合物を表5に示す量添加した後、攪拌を3時間行うことにより分散体(DI−13)を得た。
得られた分散体および微粒子の物性を表9に示す。
実施例I−14〜I−19
反応原料を表5、6に示す如く変えた以外は実施例I−1と同様にして反応を行い、微粒子が分散した分散体(DI−14pre 〜DI−19pre )を得、加熱処理を行った後に添加する化合物を表5〜8に示すものに変え、添加後の処理条件を表5、6に示す内容とした以外は、実施例I−13と同様にして、分散体(DI−14〜DI−19)を得た。
【0233】
得られた分散体および微粒子の物性を表9に示す。
実施例I−20
反応原料を表6に示す如く変えた以外は実施例I−1と同様にして反応を行い、微粒子が分散した分散体(DI−20)を得た。
得られた分散体および微粒子の物性を表9に示す。
【0234】
【表5】
Figure 0004225402
【0235】
【表6】
Figure 0004225402
【0236】
【表7】
Figure 0004225402
【0237】
【表8】
Figure 0004225402
【0238】
【表9】
Figure 0004225402
【0239】
<各種溶媒分散体の合成>
実施例I−11(2)
実施例I−11で得られた分散体(DI−11)を遠心分離した後、沈殿物をトルエンに添加混合し攪拌することにより、金属酸化物換算濃度20wt%のトルエン分散体(DI−11−T)を得た。
トルエン分散体(DI−11−T)は、分散平均粒径が0.03μmであり、沈降安定性に優れる(評価○)ものであった。また、合成して1か月後に於いて測定した分散平均粒径は0.03μmと変化がないことも確認された。
【0240】
分散体の分散粒子径は、分散体を分散体中の主溶媒(DI−11−Tの場合はトルエン)を測定溶媒として遠心沈降式粒度分布測定装置により測定したものであり、また沈降安定性は、分散体を1か月間30℃の恒温下で静置したときの沈降状態を以下の基準で評価したものである。
沈降安定性 ○:沈降堆積物がなく、沈降がまったくみられない。
△:沈降堆積物が僅かに生成。
×:沈降堆積物が多量に生成。
得られた分散体の物性を表10に示す。
【0241】
実施例I−2(2)
一方、実施例I−2で得られた分散体(DI−2)を遠心分離した後、沈殿物をトルエンに添加混合し攪拌し、金属酸化物換算濃度20wt%のトルエン分散体(DI−2−T)を得た。
トルエン分散体(DI−2−T)は、分散平均粒径が1.51μmであり、沈降安定性の悪い(評価×)ものであった。
従って、実施例I−11で得られた分散体(DI−11)およびトルエン分散体(DI−11−T)中の微粒子は、化合物S1で表面改質されたものであることが明らかである。
【0242】
得られた分散体の物性を表10に示す。
実施例I−11(3)
実施例I−11で得られた分散体(DI−11)を、エバポレータにより減圧加熱しペースト状になるまで溶媒を留去した後、酢酸エチルを混合し、攪拌することにより、微粒子(金属酸化物換算)濃度20wt%の酢酸エチル分散体(DI−11−EA)を得た。
得られた分散体の物性を表10に示す。
実施例I−12(2)〜I−19(2)
実施例I−12〜I−19で得られた分散体(DI−12〜DI−19)に関しても、上記(DI−11−EA)と同様にして、ペースト状物を得た後、表10に示す溶媒を混合することにより、各種溶媒分散体を得た。
【0243】
得られた分散体の物性を表10に示す。
実施例I−20(2)
分散体(DI−20)より、上記(DI−11−EA)と同様にして、ペースト状物を得た後、n−ブタノールを混合することにより、n−ブタノール分散体(DI−20−BuOH)を得た。
得られた分散体の物性を表10に示す。
【0244】
【表10】
Figure 0004225402
【0245】
<可塑剤分散体>
実施例I−21
原料Aとして実施例I−20で得られた分散体(DI−20)500重量部に、原料Bとしてフタル酸ジ−2−エチルヘキシル400重量部を添加混合した後、得られた分散液を減圧下で150℃まで昇温し、同温度で分散液中の溶媒を留去せしめた後、ステンレス製金網でろ過することにより、微粒子濃度(金属酸化物換算)20.1重量%のフタル酸ジ−2−エチルヘキシル分散体(DI−20−PL)を得た。
【0246】
該分散体中の溶媒成分は<1重量%以下であることが、ガスクロマトグラフィーにより確認された。
また、得られた分散体は、青みを帯びた透明感のある、沈降安定性に優れるものであった。該分散体の物性を表12に示す。
実施例I−22〜I−25
実施例I−21に於いて、原料A、Bの種類、混合比を表11の如く変えた以外は、実施例1−21と同様にして、各種分散体を得た。
各実施例で得られた分散体に於いては、原料Aおよび原料Bに含まれていた溶媒成分含有量が総量で1重量%以下であることが確認された。
【0247】
各分散体の物性を表12に示す。
【0248】
【表11】
Figure 0004225402
【0249】
【表12】
Figure 0004225402
【0250】
<塗料、塗工品>
実施例II−9
実施例I−20に於いて得られたn−ブタノール分散体(DI−20−BuOH)より、アクリル系樹脂溶液(アロセット5858:日本触媒製、固形分60重量%)をバインダー成分として、塗料を調整した。
すなわち、上記アクリル樹脂溶液17重量部、分散体(DI−20−BuOH)50重量部およびn−ブタノール13重量部を混合し、攪拌した後、超音波ホモジナイザーで分散処理を行うことにより、塗料(II−9)80重量部を得た。
【0251】
実施例II−10
実施例II−2と同様にして、実施例I−20に於いて得られたn−ブタノール分散体(DI−20−BuOH)より、微粒子が、10重量%で微分散した水分散体(DI−20W)を得た。
ビニル系樹脂(ポバール205,(株)クラレ製)10重量%含む水溶液100重量部に、水分散体(DI−20W)100重量部を添加した後、攪拌し、超音波ホモジナイザーで分散処理することにより、塗料(II−10)を得た。
実施例II−11
実施例I−20において得られたn−ブタノール分散体(DI−20−BuOH)100重量部を攪拌しながら、混合物(x)(実施例II−3で合成したもの)150重量部を添加混合した後、攪拌し、超音波ホモジナイザーで分散処理することにより、塗料(II−11)を得た。
【0252】
得られた塗料(II−9)〜(II−11)を用いて、表13に示す各種基材に、バーコーターにより塗布し、乾燥することによって、塗装品(9C)、(10C),(11C)を製造した。得られた塗工品の物性を表13に示す。
【0253】
【表13】
Figure 0004225402
【0254】
実施例II−12〜II−24
表14、15に示す実施例I−11〜I−20に於いて得られた各種分散体、各種バインダーを用いて、各溶媒系の塗料を合成し、表16〜18に示す、基材に塗布することにより、各塗工品を得た。
各塗工品の物性を表16、17に示す。
実施例II−11、16、18、20でそれぞれ得られた塗工品11C,16C,18C,20Cの鉛筆硬度が、11C:HB,16C:>9H、18C:7H、20C:3Hであり、しかも耐摩耗性、耐擦傷性に優れるものであった。
【0255】
また、実施例II−13、14でそれぞれ得られた、塗工品13C,14Cはいずれも酸素、水蒸気のバリアー性に優れるものであった。
また、実施例II−24で得られた塗工品24Cは、塗工面がガラス、ポリカーボネート等に対し優れた粘着性を示すフィルムであった。
【0256】
【表14】
Figure 0004225402
【0257】
【表15】
Figure 0004225402
【0258】
【表16】
Figure 0004225402
【0259】
【表17】
Figure 0004225402
【0260】
【表18】
Figure 0004225402
【0261】
<樹脂組成物、成形体>
実施例III −5
実施例I−21で得られた、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル分散体(DI-20-PL)50重量部、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)100重量部を、160℃にて溶融混合し、PVCコンパウンドを製造した。該コンパウンドを用いて、押し出し成形することにより、微粒子の分散含有された、厚さ50μmの塩化ビニルフィルムを得た。
得られたフィルムは、可視光に対する透明性に優れ、しかも紫外線および熱線を有効に遮蔽するものであった。
【0262】
得られたフィルムの物性を表19に示す。
実施例 III−6〜 III−9
実施例I−22〜I−25で得られた、各種分散体を微粒子原料として、微粒子が分散含有された各種樹脂フィルムを製造した。即ち、表19に示す、分散体原料、樹脂原料、必要に応じてフタル酸ジ−n−オクチルを、表19に示す割合で、加熱混合することにより、各種樹脂コンパウンドを得た後、さらに各コンパウンドを成形することにより、各種フィルムを得た。
得られたフィルムはいずれも、可視光に対する透明性に優れ、しかも紫外線および熱線を有効に遮蔽するものであった。得られた各フィルムの物性を表19に示す。
【0263】
実施例III −7で得られたフィルムは難燃性にも優れるものであった。
比較例III −4
実施例III −5に於いて、微粒子の分散体を使用せず、フタル酸ジ−n−オクチルとポリ塩化ビニル樹脂を、表19に示す割合で使用した以外は、実施例III−5と同様にして、PVCコンパウンドを製造し、さらにフィルムを製造した。
得られたフィルムは、可視光に対する透明性に優れるものの、紫外線および熱線を遮蔽しないものであった。得られたフィルムの物性を表19に示す。
【0264】
【表19】
Figure 0004225402
【0265】
【発明の効果】
本発明の酸化亜鉛系微粒子は、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素と亜鉛とを金属成分とし、亜鉛の含有量が該金属成分の総原子数に対する亜鉛の原子数の比で表して80〜99.9%であり、X線回折学的に見て酸化亜鉛(Zn0)結晶性を示す金属酸化物共沈体を少なくとも主たる構成成分とするので、酸化亜鉛が本来持つ紫外線遮蔽性に加えて熱線を始めとする赤外線遮蔽性と導電性を備える。しかも、これらの性能を有する微粒子を低温下(例えば200℃以下)でも製造できるため、2次凝集性の抑制された、分散性に優れる微粒子として使用できる。
【0266】
本発明の酸化亜鉛系微粒子は、金属酸化物共沈体を構成する添加元素としてインジウム及び/又はアルミニウムを含むときには、熱線遮蔽性と導電性により優れ、特にインジウムを含むときには熱線遮蔽性と導電性に一層優れたものとなる。
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子は、前記金属酸化物共沈体からなる単一粒子のみからなるときには、透明性に優れる。この場合、単一粒子の大きさは、最短部で見て平均粒子径0.001〜0.1μmの範囲であることが好ましく、0.001〜0.05μmの範囲であることがより好ましい。前記範囲の平均粒子径を有する単一粒子は超微粒子であり特に透明性に優れるため、透明な紫外線・熱線遮蔽膜や導電膜、帯電防止膜の原料粒子として使用できる。この用途では単一粒子を上述の分散媒に分散してなる分散体として用いるのが好ましい。
【0267】
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子は、前記単一粒子を1次粒子とし、この1次粒子が集合してなる2次粒子であるときには、光拡散性の要求される用途に好適である。特に、2次粒子が外殻部のみを構成してなる中空状のものであるときには、光拡散透過性により優れる。この場合において、単一粒子とその集合体である酸化亜鉛系微粒子の大きさの関係は、単一粒子の最短部粒子径の微粒子最短部粒子径に対する比率が1/10以下であることが好ましい。酸化亜鉛系微粒子の平均粒子径としては、0.001〜10μmの範囲が好ましい。
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子は、前記単一粒子がポリマーと複合してなるときには、樹脂に対する親和性および分散性に特に優れるという利点をさらに有する。単一粒子とポリマーとの複合化した粒子が中空状であると、光拡散透過性に優れることは第2の場合と同様である。この場合、ポリマーの含有量は特に限定する訳ではないが、単一粒子とポリマーの合計量に対し1〜90重量%の範囲である。酸化亜鉛系微粒子の平均粒子径としては、0.001〜10μmの範囲が好ましい。
【0268】
光拡散性の要求される用途には集合体が好適であり、透明性が要求される用途には単一粒子がポリマーと複合してなり、かつ単一粒子が微粒子中で局在化せずに均質に分散した状態で存在する微粒子が好ましい。この微粒子は有機溶剤や樹脂に対する親和性、分散性に優れる。例えば樹脂成形体中に分散したり塗料中に分散したり化粧料に配合したりし易い。
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子の製造方法は、亜鉛源とモノカルボン酸を、少なくともアルコールからなる媒体中で、かつ、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素を含む化合物の共存下で100℃以上の温度に保持することにより微粒子を生成させるので、上述した本発明の酸化亜鉛系微粒子を高い生産性で得ることができる。
【0269】
本発明にかかる酸化亜鉛系微粒子製造する方法としては、亜鉛源とモノカルボン酸を水に混合してなる混合物を、100℃以上に加熱した、少なくともアルコールからなる媒体に添加混合することにより、前記水及び/又はモノカルボン酸の少なくとも一部を蒸発除去する工程を含ませるようにするのが好ましい。亜鉛源とモノカルボン酸は水に溶解させて使用するのが良いのであるが、微粒子の結晶性が損なわれることを防ぎ、かつ、2次凝集を防止して微粒子の寸法、形状の均一性を得るためには、水やモノカルボン酸をなるべく系外に除去するのが良いからである。なお、混合物の加熱媒体への添加中にも微粒子の生成が起きることもあるが、通常はそののち反応系を100℃以上の温度に保持し続けることにより生成が起きる。この間にも水やモノカルボン酸の蒸発除去が起きるのが普通である。
【0270】
上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、金属酸化物共沈体を構成する添加元素としてインジウム及び/又はアルミニウムを含むときには、熱線遮蔽性と導電性により優れ、特にインジウムを含むときには熱線遮蔽性と導電性に一層優れた酸化亜鉛系微粒子が得られる。
上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、前記亜鉛源が酸化亜鉛、水酸化亜鉛及び酢酸亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも1種であるときには、加熱過程における酸化亜鉛の結晶の生成反応を阻害するような不純物を実質的に含まず、しかも、結晶と微粒子との大きさと形状を制御しやすい。上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、前記モノカルボン酸が、常圧下の沸点が200℃以下の飽和脂肪酸であるときには、反応系内におけるモノカルボン酸の量を制御しやすく、酸化亜鉛結晶性を示す金属酸化物共沈体の析出反応を厳密に制御しやすい。
【0271】
上記の酸化亜鉛系微粒子の製法では、亜鉛源とモノカルボン酸を、少なくともアルコールからなる媒体中で、かつ、 IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素を含む化合物の共存下で100℃以上の温度に保持する際に、この系に、▲1▼ポリマーを共存させたり、▲2▼分子中にカルボキシル基、アミノ基、4級アンモニオ基、アミド基、イミド結合、アルコール性及び/又はフェノール性の水酸基、カルボン酸エステル結合、ウレタン基、ウレタン結合、ウレイド基、ウレイレン結合、イソシアネート基、エポキシ基、リン酸基、金属水酸基、金属アルコキシ基及びスルホン酸基からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の原子団を1個又は2個以上有し、分子量が1000未満の添加化合物を共存させたり、▲3▼二酸化炭素及び/又は炭酸源を共存させたり、▲4▼乳酸源を共存させたりすることがある。
【0272】
系を100℃以上の温度に保持する際に、ポリマーを共存させると、前記単一粒子がポリマーと複合してなる酸化亜鉛系微粒子が得られる。
系を100℃以上の温度に保持する際に、上述した特定の官能基を持つ化合物を共存させると、微粒子の表面処理が可能となり、粒子径制御もできる。
系を100℃以上の温度に保持する際に、二酸化炭素及び/又は炭酸源を共存させると、水分散性に優れ、しかも微細(0.05μm以下)な微粒子が得られやすい。
系を100℃以上の温度に保持する際に、乳酸源を共存させると、金属酸化物の共沈体からなる単一粒子を1次粒子とし、この1次粒子が集合してなる2次粒子の形で酸化亜鉛系微粒子が得られやすい。
【0273】
本発明の塗料組成物は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子を結合する被膜を形成しうるバインダー成分とを、これら両者の固形分合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、前記バインダー成分1〜99.9重量%の割合で含むので、紫外線遮蔽能と、熱線を始めとする赤外線遮蔽能とを有し、導電性の制御された塗装品を形成することができる。この場合、酸化亜鉛系微粒子とバインダー成分の固形分合計重量が1〜80重量%であり、残部が溶媒であることが好ましい。
本発明の塗装品は、樹脂成形品、ガラスおよび紙からなる群のうちから選ばれた1つの基材とその表面に形成された塗膜とを備え、この塗膜は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子を結合するバインダー成分とを、これら両者の合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、前記バインダー成分1〜99.9重量%の割合で含むので、紫外線遮蔽能と、熱線を始めとする赤外線遮蔽能とを有し、導電性の制御されたものとなる。この場合、前記樹脂成形品は、例えば、板、シート、フィルムおよび繊維からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
【0274】
本発明の樹脂組成物は、前記本発明の酸化亜鉛系微粒子と、この酸化亜鉛系微粒子が分散された連続相を形成しうる樹脂とを、これら両者の固形分合計重量に対して、上記酸化亜鉛系微粒子0.1〜99重量%、上記樹脂1〜99.9重量%の割合で含むので、紫外線遮蔽能と、熱線を始めとする赤外線遮蔽能とを有し、導電性の制御された樹脂成形品を形成することができる。
本発明の樹脂成形品は、上記本発明の樹脂組成物を、板、シート、フィルムおよび繊維からなる群のうちから選ばれたいずれかの形状に成形したものであるので、紫外線遮蔽能と、熱線を始めとする赤外線遮蔽能とを有し、導電性の制御されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】塗装品の分光透過率曲線を示す図である。
【図2】粉末のX線回折パターンを示す図である。
【図3】粉末のX線回折パターンを示す図である。
【図4】塗装品の分光透過率曲線を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to zinc oxide-based fine particles containing zinc as a main component and a group IIIB metal element and / or a group IVB metal element as an accessory component, and uses thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is a growing need for antistatic treatment to prevent dust and dirt from adhering to resin products such as glass products, films, and fibers used in clean room windows, cathode ray tubes, floors, wall materials, clothing, etc. Yes.
Conventionally, as a method of imparting conductivity to an insulator such as a resin, a method of dispersing a conductive agent in an insulator such as a resin, or forming a conductive layer on a substrate using a paint containing a conductive agent in a dispersed manner A method is mentioned. Conductive agents include metal-based fine particles such as nickel (Ni), copper (Cu), and aluminum (Al); metal oxides obtained by reducing metal oxides typified by titanium black, and different elements Metal oxide fine particles such as white conductive metal oxides (tin oxide, indium oxide, zinc oxide) activated by carbon; carbon fine particles such as carbon black and graphite; nonions, anions, cations, amphoteric Organic conductive agents represented by any of the surfactants are known.
[0003]
Of these, organic conductive agents are based on ionic conductivity, so the conductivity is highly dependent on humidity and does not work effectively at low humidity. There is a problem of performance degradation.
In contrast, metal-based, metal oxide-based, and carbon-based conductive agents are superior to organic-based conductive agents in that they have substantially no humidity dependency because their conduction mechanism is based on electronic conduction. However, the metal oxide-based conductive agent and carbon-based conductive agent obtained by reduction treatment of titanium black or the like have a black color or a hue close thereto, and strongly reflect visible light even in the metal-based fine particles. Or it is very difficult to maintain the transparency of the matrix, and the application is limited.
[0004]
On the other hand, white conductive fine particles such as antimony-doped tin oxide and tin-doped indium oxide are formed by coating a film obtained by coating an ink or paint in which these fine particles are already dispersed or a powder of these fine particles. It is known that antistatic conductivity can be imparted without substantially damaging the hue of the base material and matrix in a film or the like obtained by dispersing in a resin. In addition, since these oxide films formed on glass or plastic films by vapor phase methods such as sputtering have high conductivity, transparent electrodes and word processors for flat displays such as liquid crystal displays and electroluminescence displays, It is used as an electrode material for touch panels for electronic games, antistatic films and the like. However, tin oxide-based and indium oxide-based materials are extremely expensive, and the vapor phase method is not a versatile conductive method because it requires expensive equipment.
[0005]
By the way, in recent years, in glass products such as window glass, and resin products such as polyester and (meth) acrylic films and sheets, ultraviolet rays can be used without impairing the transparency and hue of the substrate due to coating or internal addition: There is a demand for a material that effectively shields UV-B (280 to 320 nm, UV-A (320 to 400 nm) and heat rays.
Conventionally, as materials having an ultraviolet blocking effect, organic ultraviolet absorbers such as benzotriazole and benzophenone, and inorganic ultraviolet absorbers such as titanium oxide, zinc oxide, and cerium oxide are known. Does not have a heat ray blocking effect.
[0006]
Known heat ray blocking agents include anthraquinone-based, polymethine-based, cyanine-based, aminium-based / diimonium-based organic dyes that absorb in the infrared region, and the above-described conductive tin oxide-based and indium oxide-based materials. However, none of them can effectively block ultraviolet rays.
It is known that mica coated with a titanium oxide thin film absorbs ultraviolet rays by the titanium oxide thin film and scatters electromagnetic waves in the heat ray region to some extent based on the multilayer structure. Therefore, it cannot be said that it is a fine particle material that sufficiently meets the aforementioned needs.
[0007]
Therefore, it is conceivable to use an ultraviolet blocker and a heat ray blocker in combination. However, organic dyes (heat ray blockers) are absorbed in the visible region, so coloring cannot be avoided or the heat ray absorption region is narrow. In addition, tin oxide and indium oxide are disadvantageous in that they are inferior in economic efficiency because they are expensive as described above.
In this respect, zinc oxide optically absorbs both ultraviolet A wave and B wave optically and does not have selective absorptivity with respect to visible light. The homogeneous zinc oxide thin film obtained by the method becomes a transparent ultraviolet absorbing film. Furthermore, by doping a trivalent or tetravalent metal element into zinc oxide, conductivity is imparted, and in some cases, heat ray blocking is imparted.
[0008]
Conventionally, zinc oxide fine particles, so-called zinc white, are (1) a method of vapor phase oxidation of zinc vapor (French method, American method), or (2) a zinc salt and an alkali metal carbonate are reacted in an aqueous solution, washed with water and dried. After the zinc carbonate powder is obtained through the process, it is manufactured by a method of thermally decomposing in the air. Zinc oxide obtained by the method (1) is said to have a particle size of submicron, but it is strongly agglomerated in the manufacturing process, so it requires a great deal of mechanical labor to disperse in paints and resins. In addition, a homogeneous dispersion state cannot be obtained. The method (2) is finer than the method (1) in that the particle diameter (primary particle diameter) is 0.1 μm or less, but the cohesive force between the primary particles is strong and fine. The effect based on the particle diameter cannot be sufficiently obtained. Furthermore, by these methods, it is not possible to obtain zinc oxide fine particles in which the morphology of the primary particle size, particle shape, surface state, dispersion / aggregation state, and the like are strictly controlled in accordance with the purpose of use. Currently.
[0009]
In recent years, zinc oxide fine particles having a particle diameter of substantially 0.1 μm or less have been developed as a material capable of absorbing ultraviolet rays having excellent weather resistance and heat resistance and excellent transparency in the visible range, so-called transparent / ultraviolet absorbers. It is desired. As a method for producing such fine particles, in addition to (3) gas phase oxidation of zinc vapor, (4) hydrolysis of zinc salt with an alkaline aqueous solution (JP-A-4-164813, JP-A-4-357114). Etc.), a wet method such as a method of further oxidizing zinc sulfide obtained by autoclave treatment using a mixed solution of zinc acid salt and ammonium acetate and hydrogen sulfide as a starting material (Japanese Patent Laid-Open No. 2-311314) A law has been proposed. The fine particles obtained by the method (3) are strongly secondary agglomerated powders, and are blended into plastic moldings such as fibers, plates and films, or paints for the purpose of imparting UV absorption or improving weather resistance. Even if it makes it, the thing with favorable transparency cannot be obtained. In addition, for the purpose of imparting ultraviolet absorbing ability to glass, plastic film, etc., it is possible to apply this powder to a transparent substrate as a coating agent by dispersing the powder in an appropriate solvent and mixing a binder resin as necessary. However, there is a problem that only an insufficient film can be obtained in terms of transparency and homogeneity. In the method (4), since the production process is complicated, the ultrafine particles obtained must be expensive. Thus, the manufacturing method of the zinc oxide microparticles | fine-particles which can fully exhibit the function and characteristic as microparticles | fine-particles, and are versatile is not known until now. In addition, all of the zinc oxide fine particles obtained by these conventional production methods have ultraviolet absorbing ability but cannot block (near) infrared rays.
[0010]
On the other hand, it is described that, for example, a zinc oxide film doped with aluminum (Al) in zinc oxide by a vapor phase method has high conductivity and heat ray blocking ability (Nanuchi, Applied Physics, Vol. 61, No. 12, '92). However, this is an impractical manufacturing method and the ultraviolet absorption edge is shifted to the short wavelength side, so that the shielding property against the A wave is not sufficient.
Further, silicon (Si), germanium (Ge), zirconium (Zr), etc. are dissolved in zinc oxide (Japanese Patent Publication No. 5-6766), boron (B), scandium (Sc), yttrium (Y), zinc oxide, By dissolving a group IIIB element such as indium (In), thallium (Tl), etc. (Japanese Patent Publication No. 3-72011), and by dissolving aluminum (Al) in zinc oxide (Japanese Patent Publication No. 4-929), conductivity, Although it has been proposed to obtain a transparent zinc oxide film having excellent infrared reflectivity, both are vapor phase methods such as sputtering, and cannot be a highly versatile production method.
[0011]
In addition to the zinc oxide film conductivity method, in addition to the zinc oxide thin film manufacturing method utilizing the zinc salt thermal decomposition method, the zinc oxide film is finally heat-treated in a reducing atmosphere at a high temperature, or the dopant is contained in a zinc salt solution. There is also known a method of finally performing a high temperature treatment (for example, JP-A-1-301515). However, it is not known that heat ray shielding properties can be obtained even with this method.
As a conductive method of conductive zinc oxide powder, there are a method of firing zinc oxide powder at a high temperature in a reducing atmosphere, a method of mixing zinc oxide powder with a dopant such as aluminum oxide and baking at a high temperature in a reducing atmosphere, etc. However, the former method has a limitation in electrical conductivity, and in either method, since it is exposed at a high temperature, it is not possible to obtain fine particles, particularly fine ultrafine particles of 0.1 μm or less. .
[0012]
The specific surface area diameter obtained by a specific manufacturing method is 0.1 μm or less, and the volume resistivity in a specific pressurized state is 10Four A transparent conductive film-forming composition containing conductive zinc oxide fine powder activated with aluminum (Al) having a resistance of Ωcm or less is known (Japanese Patent Laid-Open No. 1-153769). However, since the zinc oxide powder is baked at a high temperature, even if the specific surface area diameter is 0.1 μm or less, the dispersed particle diameter in the paint is still larger, and therefore the composition (paint) obtained by this method It can be presumed that the film obtained by coating the film has a limit in transparency. Even with this method, heat ray shielding is not known.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention provides zinc oxide-based fine particles based on zinc oxide excellent in ultraviolet shielding properties, imparted with heat ray shielding properties and conductivity, and easy to obtain transparency. 1 issue.
[0014]
Further, by containing the zinc oxide-based fine particles of the present invention, a coating composition having excellent transparency, capable of shielding ultraviolet rays and infrared rays including heat rays, and having controlled conductivity such as antistatic properties, Painted product, resin composition, resin moldingGoodsSecond to provide2It is an issue.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The zinc oxide-based fine particles of the present invention comprise at least one additive element selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element and zinc as a metal component, and the content of zinc is that of the metal component. Expressed by the ratio of the number of zinc atoms to the total number of atoms, it is 80 to 99.9%, and at least the main component of the metal oxide coprecipitate exhibiting zinc oxide (Zn0) crystallinity as seen from X-ray diffraction WhenAnd the infrared shielding property defined below is 20% or more.Zinc oxide-based fine particles.
[Definition of infrared shielding properties of fine particles]
A dry film made of the fine particles on a substrate (coating amount: 3 g / m in terms of fine particles) 2 ) To obtain a painted product. The light transmittance (%) for the wavelength of 2 μm of the dry film, that is, the value obtained by subtracting the light transmittance (%) for the wavelength of 2 μm of the coated product from the light transmittance (%) of the base material for the wavelength of 2 μm, It is defined as the infrared shielding property of fine particles.
Infrared shielding property of fine particles (%) = [light transmittance (%) of substrate with wavelength 2 μm] − [light transmittance (%) of coated product with wavelength 2 μm]
ThisHere, the crystal form of zinc oxide is not particularly limited. For example, hexagonal crystal (wurtzite structure), cubic crystal (salt type structure), cubic face centered structure, etc. are known. Any material that exhibits such an X-ray diffraction pattern may be used. In the zinc oxide fine particles of the present invention, the zinc content of the metal oxide coprecipitate is 80 to 99.9%, preferably 90 to 99.5, expressed as the ratio of the number of zinc atoms to the total number of atoms of the metal component. %. Below the above range, it is difficult to obtain fine particles with controlled uniformity such as particle shape, particle diameter, and higher order structure, and when it exceeds the above range, the function as a coprecipitate, that is, the infrared shielding property including heat rays becomes insufficient.
[0016]
As long as the zinc oxide fine particles referred to in the present invention are as described above, for example, a coupling agent such as a silane coupling agent or an aluminum coupling agent, or an organometallic compound such as an organosiloxane or a chelate compound may be used. Fine particles formed by bonding or forming a coating layer on the surface of zinc oxide crystals, inorganic acids such as halogen elements, sulfate radicals, nitrate radicals, or organic compounds such as fatty acids, alcohols, amines, etc. inside the fine grains and / or The particles contained on the surface are also included in the zinc oxide-based fine particles of the present invention. At least one additive element selected from the group consisting of Group IIIB metal elements and Group IVB metal elements and metal elements other than zinc include alkali metals and alkaline earth metals dissolved in ZnO crystals, etc. It is not preferable that the coprecipitate is present, and it is 1/10 of the total number of atoms of at least one additional element selected from the group consisting of Group IIIB metal elements and Group IVB metal elements constituting the coprecipitate. The following is preferable, and 1/100 or less is more preferable.
[0017]
In the zinc oxide-based fine particles of the present invention, group IIIB metal elements as additive elements constituting the metal oxide coprecipitate are, for example, boron, aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and thallium (Tl). The group IVB metal element is, for example, at least one selected from silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), and lead (Pb). Of these, indium and / or aluminum are most preferred.
The zinc oxide fine particles according to the present invention include a state in which the single particles are formed of the metal oxide coprecipitate, a state in which the single particles are aggregated, and a case in which the single particles are a polymer. And those that have been combined. The above three cases will be described below.
[0018]
In the first case, the zinc oxide-based fine particles consist only of single particles of the metal oxide coprecipitate. In this case, the size of the single particle is preferably in the range of an average particle diameter of 0.001 to 0.1, more preferably in the range of 0.001 to 0.05 μm, as viewed at the shortest part.
Furthermore, as described above, the zinc oxide fine particles of the present invention are not particularly limited in the surface composition of zinc oxide crystals and fine particles, and those in which the main component metal oxide crystals are exposed may be organic compounds on the surface. Those formed by forming a surface layer made of inorganic compounds are also included in the zinc oxide-based fine particles of the present invention. Hereinafter, such fine particles are referred to as surface-modified fine particles, the surface layer is referred to as a surface-modified layer, and a substance used for forming the surface-modified layer is referred to as a surface modifier. However, when simply referred to as zinc oxide-based fine particles, surface-modified fine particles are also included.
[0019]
The above-mentioned single particles composed of a metal oxide coprecipitate and fine particles formed by aggregating a plurality of single particles include surface-modified fine particles, and the fine particles formed by combining single particles with a polymer are: It can be said that it is one form of the surface-modified fine particles.
In the present invention, the particle diameter (including the average particle diameter, number average particle diameter, etc.) means the particle diameter of the shortest part of the particle unless otherwise specified, and the particle diameter of the shortest part is the center of the particle It means the shortest diameter through. For example, the shape of the fine particles is:
If it is spherical, it means the diameter of the sphere,
If it is elliptical, it means the minor axis of the minor axis and major axis,
For cubes, cuboids, and pyramids, it means the shortest length through the center of the cube, cuboid, or triangular pyramid,
If it is needle-like, columnar, rod-like, cylindrical, it means the length through the center measured in the direction perpendicular to the length direction,
In the case of a flake shape such as a flake shape or a (hexagonal) plate shape, it means the shortest length (= thickness) through the center in the direction perpendicular to the plate surface direction, that is, in the thickness direction.
[0020]
However, for particles such as particles and spheres, the longest diameter is preferably in the same range as the shortest diameter. For anisotropically shaped particles (flakes, needles, etc.), the longest diameter is preferably in the range of 0.002 μm to less than 0.5 μm. In the present invention, the shape of the metal oxide coprecipitate / zinc oxide fine particles is arbitrary. For example, flakes such as scales or (hexagonal) plates; needles, columns, rods, cylinders; cubes, pyramids, etc .;
In the second case, the zinc oxide fine particles are secondary particles in which the single particles are primary particles and the primary particles are aggregated. In this case, the secondary particles may have a hollow shape formed only from the outer shell. If it is hollow, the light diffusibility is excellent. In this case, the relationship between the size of the single particles and the zinc oxide-based fine particles that are aggregates thereof is preferably such that the ratio of the shortest particle diameter of the single particles to the shortest particle diameter of the fine particles is 1/10 or less. .
[0021]
In the third case, the zinc oxide fine particles are formed by combining the single particles with a polymer. In this case, the form of the composite includes a form that behaves as a single particle, a form that behaves as a secondary particle, etc., and may be any one. For example, first, (A) the polymer is the single particle. There is a form in which one surface and / or a surface of a collection of a plurality of single particles are coated, and then there is a form in which (B) the polymer binds the single particles to each other. (C) There is a form in which the polymer constitutes a matrix, and the single particles are not aggregated and / or a plurality of the single particles are dispersed in the matrix. Also in this case, the single particle and the polymer may be a hollow one that constitutes only the outer shell, and if it is hollow, the light diffusibility is excellent as in the second case. is there. In this case, the content of the polymer is not particularly limited, but is in the range of 1 to 90% by weight based on the total amount of the single particles and the polymer.
[0022]
In the third case, the polymer used for the composite is acrylic resin polymer, alkyd resin polymer, amino resin polymer, vinyl resin polymer, epoxy resin polymer, polyamide resin polymer, polyimide resin polymer, Thermoplastics such as polyurethane resin polymers, polyester resin polymers, phenol resin polymers, organopolysiloxane polymers, acrylic silicone resin polymers, polyalkylene glycols, polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, and polystyrene polymers Alternatively, there are thermosetting resins; synthetic rubbers such as ethylene-propylene copolymer rubber, polybutadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and natural rubbers; polysiloxane group-containing polymers.
[0023]
In the second and third cases, except for the case where the particles complexed with the polymer behave substantially as single particles (in this case, the particles are surface-modified single particles), the zinc oxide system The shape of the fine particles is preferably spherical or elliptical. Regardless of the outer shape of the particles, the surface is preferably rich in irregularities. This is because if the surface is uneven, light scattering on the particle surface acts synergistically and light scattering performance is improved. In both the second and third cases, the average particle diameter of the zinc oxide-based fine particles is not particularly limited, but is usually in the range of 0.001 to 10 μm. For example, in the case of the third (A), 0.001 to 0.1 μm is preferable in terms of high transparency, and in the case of a hollow body shape, 0.1 to 5 μm in terms of high light diffusion transmittance. Is preferred. In the second and third cases, when the zinc oxide-based fine particles are hollow, the shape of the fine particles is preferably spherical or elliptical. The reason is that the light diffusibility and transparency are increased.
[0024]
In the surface-modified fine particles of the present invention, the surface-modified layer may have any of inorganic, organic, and inorganic-organic composite compositions, and the surface of a single particle composed of a metal oxide coprecipitate is completely covered. The coated continuous layer may be formed, or the surface modifier may be discontinuously present. Further, the ratio and thickness of the surface modification layer in the fine particles are not particularly limited. However, from the viewpoint of the modification effect by the surface modification layer and the economical efficiency, the ratio of the surface modification layer to the metal oxide (oxide containing zinc, group IIIB, group IVB metal as metal component) is 0.01 by weight. ~ 1 is preferred. Moreover, the average particle diameter, shape, etc. of the surface-modified fine particles are not particularly limited. However, in applications where transparency is important, such as a transparent ultraviolet / infrared cut film, which will be described later, in order to sufficiently exhibit transparency, the particle size is fine, and the coating composition, Since the resin composition is required to have extremely high dispersibility, the average particle size must be 0.005 to 0.1 μm, preferably 0.005 to 0.05 μm. Therefore, the surface-modified fine particles of the present invention can exhibit their performances.
[0025]
The zinc oxide-based fine particles of the present invention may be used as a dispersion formed by dispersing in a solvent. This solvent dispersion is also included in the present invention.
The solvent dispersion includes at least zinc oxide-based fine particles and a solvent, and the zinc oxide-based fine particles are dispersed and contained in the solvent at a ratio of 2 to 70% by weight in terms of metal oxide with respect to the total amount of the dispersion. It is. Solvents include water, alcohols, ketones, aliphatic and aromatic carboxylic acid esters, ethers, ether esters, aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, and mineral oils. , Vegetable oil, wax oil, silicone oil and the like. Furthermore, these solvents may contain other components such as organic binders and inorganic binders that are used as binders for paint applications. Examples of the organic binder include (meth) acrylic, vinyl chloride, vinylidene chloride, silicone, melamine, urethane, styrene, alkyd, phenol, epoxy, polyester, and other thermoplastic or heat Curable resin; UV curable resin such as UV curable acrylic resin, UV curable acrylic silicone resin; synthetic rubber such as ethylene-propylene copolymer rubber, polybutadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, or natural rubber. Examples of the binder include silica sol, alkali silicate, silicon alkoxide, and phosphate.
[0026]
Preferred solvents from the viewpoint of versatility are alcohols, aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, aromatic and aliphatic carboxylic acid esters having a boiling point of 40 ° C. to 250 ° C. at normal pressure. , Ketones, (cyclic) ethers, ether esters, and one or more mixed solvents selected from water.
further, MeTanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, n-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl etherTheEthylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, DTylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether Acetate, 3-methyl-3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, toluene, xylene, benzene, cyclohexane, n-hexane, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, Tetrahydrofuran,waterA solvent dispersion containing at least one or two or more mixed solvents selected from the group consisting of these can be used in various coating systems and is particularly preferable.
[0027]
The zinc oxide-based fine particles of the present invention can be used as a plasticizer dispersion that is dispersed in a resin plasticizer or a plasticizer-containing solution. This plasticizer dispersion is also included in the present invention.
The plasticizer dispersion includes at least zinc oxide-based fine particles and a plasticizer. The total weight of the zinc oxide-based fine particles and the plasticizer is 50 to 100 wt% with respect to the total amount of the dispersion. It means that the ratio is 0.01 to 5 by weight. The balance is, for example, a resin and / or a solvent component.
The plasticizer includes all conventionally known plasticizers of resin, for example,
Phthalate esters (dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, diheptyl phthalate, di-n-octyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, isononyl phthalate, octyldecyl phthalate, diisodecyl phthalate, phthalate Acid butyl benzyl etc.),
Fatty acid monobasic acid esters (butyl oleate, glycerin monooleate, etc.),
Fatty acid dibasic acid esters (adipic acid esters such as dibutyl adipate, di-n-hexyl adipate, di-2-ethylhexyl adipate and alkyl 610; sebacic acid esters such as dibutyl sebacate and di-2-ethylhexyl sebacate) Azelaic acid esters such as di-2-ethylhexyl azelate)
Phosphate ester (tributyl phosphate, tri-2-ethylhexyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, etc.)
Dihydric alcohol esters (diethylene glycol dibenzoate, triethylene glycol di-2-ethylbutyrate, etc.),
Oxy acid esters (such as methyl acetyl ricinoleate, butyl acetyl ricinoleate, butyl phthalyl butyl glycolate, tributyl acetyl citrate),
Chlorinated paraffin (Ctwenty fiveH45Cl17Such),
Polyester plasticizers (polypropylene glycol adipate, 1,3-butylene glycol adipate, etc., with an average molecular weight of 1000 to 15000, dibasic acids such as adipic acid, phthalic acid, azelaic acid, sebacic acid, glycols, glycerins and Co-condensation polymers with monobasic acids, etc.),
Epoxy plasticizer (epoxy alkyl stearate, epoxy triglyceride, etc.),
Others (stearic acid plasticizer; chlorinated biphenyl, 2-nitrobiphenyl, dinonylnaphthalene; o-toluenesulfone ethylamide, show brain, methyl abietic acid, etc.),
Etc., and any one or more of them are used.
[0028]
Among them, at least selected from the group consisting of phthalate ester plasticizers, fatty acid monobasic acid ester plasticizers, fatty acid dibasic acid ester plasticizers, phosphate ester plasticizers, polyester plasticizers, and epoxy plasticizers One is preferable because of high compatibility with resins, particularly vinyl chloride resins.
The plasticizer dispersion described above is the original purpose of the plasticizer, which is to improve the processability of the polymer material and to provide flexibility. It can be used as a raw material for fine particles when producing a product, a molded article, or a coating composition or a coated product. That is, resin compositions such as vinyl chloride resins, polyvinylidene chloride resins, methacrylic acid resins, acetate cellulose resins, nitrocellulose resins, polystyrene resins, vinyl acetate resin resins, polyvinyl butyral resins containing zinc oxide fine particles, When manufacturing a molded product such as a sheet, a film, or the like processed from the above, or a coating composition containing these resin components as a binder component and a coated product formed by forming a film of the coating composition, fine particles and a plasticizer It can be used as part or all of the raw material. Moreover, the plasticizer dispersion containing a phosphoric ester plasticizer can simultaneously impart flame retardancy to the above-described resin molded body and coated product.
[0029]
Also, conventionally developed or used for the purpose of improving the surface hardness, wear resistance, etc. of polyester films, polycarbonate resins, methacrylic resin films or sheets, plates, diethylene glycol bisallyl carbonate lenses, etc. A material called a so-called hard coat agent that gives a film having equivalent or near surface hardness, scratch resistance, etc., or a material synthesized by the present inventors for the same purpose (for example, Example II-11 described later) The mixture (x)) can also be used as a binder component, a dispersion medium component such as a solvent or a vehicle.
Furthermore, since the main component of the fine particles of the present invention is a metal oxide crystal, by combining with these hard coating agents, it is possible to easily obtain a film that is transparent, blocks ultraviolet rays and infrared rays, and has excellent wear resistance. Can do.
[0030]
Below, the zinc oxide-based fine particles according to the present inventionTheManufacturingDoA method will be described.
Zinc oxide fine particles according to the present inventionTheManufacturingDoMethodAsIn the presence of a compound containing at least one additive element selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element in a medium comprising at least an alcohol and a zinc source and a monocarboxylic acid The method of generating fine particles by maintaining the temperature at 100 ° C. or higherIs mentionedThe In this case, for example, those described above as the group IIIB metal element are exemplified, and among these additive elements, indium and / or aluminum are preferable.
[0031]
the aboveSpecifically, the method for producing the zinc oxide-based fine particles includes, for example, a first step of producing a first mixture containing a zinc source and a monocarboxylic acid, and the first mixture as a medium comprising at least an alcohol. A second step of mixing to form a second mixture and a third step of maintaining the second mixture at a temperature of 100 ° C. or higher, of the first, second and third steps In any of the steps, a compound containing at least one additional element selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element is added and mixed to the first and / or second mixture. . At this time, the compound containing the additive element may be added alone, or may be added after being dissolved in a medium containing at least alcohol. In the first step, the zinc source is preferably dissolved in a mixed solvent in which a monocarboxylic acid is dissolved in water.
[0032]
aboveIn the method for producing zinc oxide-based fine particles, a mixture obtained by mixing a zinc source and a monocarboxylic acid with water is added to and mixed with a medium comprising at least an alcohol heated to 100 ° C. or higher, whereby the water and / or It is preferable to include a step of evaporating and removing at least a part of the monocarboxylic acid. The zinc source and monocarboxylic acid should be dissolved in water and used. However, the crystallinity of the fine particles is prevented from being impaired, and secondary agglomeration is prevented to make the size and shape of the fine particles uniform. This is because water and monocarboxylic acid are preferably removed out of the system as much as possible. Although fine particles may be generated during addition of the mixture to the heating medium, the generation is usually performed by keeping the reaction system at a temperature of 100 ° C. or higher after that. In the meantime, water and monocarboxylic acid are usually removed by evaporation.
[0033]
the aboveIn the method for producing zinc oxide-based fine particles, the zinc source is at least one selected from the group consisting of zinc oxide, zinc hydroxide and zinc acetate, for example.the aboveIn the method for producing zinc oxide-based fine particles, the monocarboxylic acid is preferably a saturated fatty acid having a boiling point of 200 ° C. or lower under normal pressure.
the aboveIn the method for producing zinc oxide-based fine particles, a zinc source and a monocarboxylic acid are added in a medium comprising at least an alcohol and at least one selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element When maintaining at a temperature of 100 ° C. or higher in the presence of a compound containing an element, (1) a polymer is allowed to coexist in this system, or (2) a carboxyl group, an amino group, a quaternary ammonio group, an amide in the molecule. Groups, imide bonds, alcoholic and / or phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid ester bonds, urethane groups, urethane bonds, ureido groups, ureylene bonds, isocyanate groups, epoxy groups, phosphate groups, metal hydroxyl groups, metal alkoxy groups and sulfones Addition having at least one atomic group selected from the group consisting of acid groups, one or more, and a molecular weight of less than 1000 Or coexist things, ▲ 3 ▼ or coexistence of carbon dioxide and / or carbonate source, ▲ 4 ▼ sometimes or the coexistence of lactic acid source.
[0034]
The surface-modified fine particles are produced by mixing zinc oxide-based fine particles obtained by an arbitrary production method with a surface modifier under appropriate conditions. The surface modifier and the method for surface modification (hereinafter referred to as surface modification method) are: The type and amount of the surface modifier and the surface modification method may be appropriately selected depending on the purpose of the surface modification.
The compounds having a polymer or a specific atomic group, as shown in (1) to (4) above, can effectively act as a so-called surface modifier for controlling the surface of the fine particles. According to the method of the present invention, there are merits that the form, size, higher order structure and the like of the fine particles can be controlled and the composition and properties of the fine particle surface can be controlled.
[0035]
However, for the purpose of modifying the surface and improving the dispersibility in a hydrocarbon solvent with low polarity and the affinity with the resin, or for the purpose of dispersing the secondary agglomerated fine particles into a single particle When surface modification is performed, the method is not particularly limited as described above.
When the system is kept at a temperature of 100 ° C. or higher, if a polymer is allowed to coexist, zinc oxide-based fine particles in which single particles are combined with the polymer are obtained. Depending on the type of polymer, for example, after producing a dispersion of zinc oxide-based fine particles that are not complexed with the polymer, a complex is formed even if the polymer is added at a temperature of 100 ° C. or higher or 100 ° C. or lower. In order to obtain fine particles with a higher order structure such as hollow fine particles, the above-mentioned “method of coexisting a polymer when maintaining the system at a temperature of 100 ° C. or higher” is effective. In addition, this method is economical in that it can be combined with the production of single particles made of a metal oxide coprecipitate. Suitable polymers used in this case include the above-mentioned acrylic resin polymers, alkyd resin polymers, amino resin polymers, vinyl resin polymers, epoxy resin polymers, polyamide resin polymers, polyimide resin polymers, polyurethanes. Resin-based polymer, polyester-resin-based polymer, phenolic-resin-based polymer, organopolysiloxane-based polymer, acrylic silicone resin-based polymer, polyalkylene glycol, etc., polyolefin-based polymers such as polyethylene and polypropylene, and thermoplastics such as polystyrene-based polymers Thermosetting resins; synthetic rubbers such as ethylene-propylene copolymer rubber, polybutadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and natural rubbers; polysiloxane group-containing polymers.
[0036]
When the system is kept at a temperature of 100 ° C. or higher, if the compound having the specific functional group described above and / or the polymer described above coexist, the particle diameter and shape of the single particle, and the particle diameter and shape of the fine particle In addition, it is possible to produce surface-modified fine particles in which the higher order structure is controlled.
When the system is kept at a temperature of 100 ° C. or higher, if carbon dioxide and / or a carbonic acid source is present, fine particles having excellent water dispersibility and fine (0.05 μm or less) are easily obtained. In this case, the carbonic acid source can be replaced by using (basic) zinc carbonate as a part of the zinc raw material. However, the amount of the carbonic acid source is suitably 0.1 to 20 mol% in terms of molar ratio with respect to zinc. If the amount is too large, crystallization of zinc oxide may be hindered, and the heat treatment temperature needs to be increased. Examples of the carbonate source include a compound that generates carbonate ion or carbon dioxide gas by heating such as ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, urea; yttrium carbonate, cadmium carbonate, silver carbonate, samarium carbonate, zirconium carbonate, cerium carbonate, carbonate Metal carbonates such as thallium, lead carbonate, bismuth carbonate, basic zinc carbonate, basic cobalt carbonate (1I), basic copper carbonate (II), basic lead carbonate (II), basic nickel carbonate (II), etc. Metal basic carbonates and the like are exemplified, and each is used alone or in combination of two or more.
[0037]
One effective method for obtaining zinc oxide-based fine particles in the form of secondary particles in which single particles composed of a coprecipitate of metal oxide are formed as primary particles is as follows. A method of allowing a lactic acid source to coexist when the temperature is maintained is exemplified.
The lactic acid source used in the present invention is lactic acid; ammonium lactate, sodium lactate, lithium lactate, calcium lactate, magnesium lactate, zinc lactate, aluminum lactate, manganese lactate, iron lactate, nickel lactate, silver lactate and other metal lactates; lactic acid Lactic acid ester compounds that can produce lactic acid by hydrolysis, such as methyl, ethyl lactate, and n-butyl lactate, etc., any one of which may be used alone, or two or more of them may be used in combination Also good.
[0038]
Below, the use of the zinc oxide fine particles of the present invention will be described.
The zinc oxide fine particles of the present invention protect the contents from ultraviolet rays, prevent discoloration / degeneration / deterioration of various materials such as printed matter by ultraviolet rays, block ultraviolet rays for the purpose of protecting the human body from ultraviolet rays, Various fields that require suppression of indoor temperature rise, thermal insulation of the room during heating, etc., prevention of static electricity damage, prevention of electrification such as imparting electrical conductivity to plastic, paper, cloth, etc. It is useful in various fields that require electrical conductivity, and various dispersions, coating compositions, coated products, resin fat compositions, resin moldings, paper, cosmetics, and the like containing the fine particles are used. One or more functions are exhibited.
[0039]
For example, various packaging films and containers used for food packaging, pharmaceutical packaging, cosmetic packaging, electronic material packaging, etc., agricultural films, greenhouse films, building materials, protective films for automobiles, buildings, automobiles, Adhesive film, adhesive film or paint that can be used for window materials such as high-temperature furnaces, textile products with excellent coolness or heat retention for clothing such as clothes and hats, protective film materials for spectacle lenses such as sunglasses, umbrellas, sunroofs, cosmetics For example, ultraviolet rays and infrared rays can be effectively blocked by using the zinc oxide fine particles of the present invention. At the same time, antistatic properties can be imparted.
In addition, the zinc oxide-based fine particles of the present invention can be contained in paints, films and the like that are also useful for bar coater materials such as stealth bar coaters. In addition, it is also used to make windows for vehicles such as clean rooms and automobiles, clothing, various display screens such as CRTs and LCDs, anti-statics such as touch panels, and conducting electrical recording such as electrostatic recording paper such as facsimile recording paper. It can be used in various forms such as film-forming materials, films, and papers containing the zinc oxide fine particles of the invention.
[0040]
Further, the zinc oxide-based fine particles of the present invention are used as components of paints for forming transparent conductive films used in solar cells, various displays, touch panels, optical elements, optical sensors, etc., or sintered raw material fine particles for sputtering. It is also useful.
The coating composition of the present invention comprises the zinc oxide-based fine particles of the present invention and a binder component capable of forming a film that binds the zinc oxide-based fine particles, with respect to the total solid weight of both of them. The fine particles are contained in a proportion of 0.1 to 99% by weight, and the binder component is 1 to 99.9% by weight. In this case, the total solid weight of the zinc oxide-based fine particles and the binder component may be 1 to 80% by weight, and the balance may be a solvent.
[0041]
The coated product of the present invention includes an arbitrary base material and a coating film formed on the surface thereof, and the coating film includes the zinc oxide-based fine particles of the present invention and a binder component that binds the zinc oxide-based fine particles. In a proportion of 0.1 to 99% by weight of the zinc oxide-based fine particles and 1 to 99.9% by weight of the binder component based on the total weight of both of them. And a base material selected from the group consisting of paper and a coating film formed on the surface of the base material. The coating film combines the zinc oxide fine particles of the present invention and the zinc oxide fine particles. The binder component to be added is contained in a proportion of 0.1 to 99% by weight of the zinc oxide-based fine particles and 1 to 99.9% by weight of the binder component with respect to the total weight of both. In this case, the resin molded product is, for example, at least one selected from the group consisting of a plate, a sheet, a film, and a fiber.
[0042]
The resin composition of the present invention comprises the above-described zinc oxide-based fine particles of the present invention and a resin capable of forming a continuous phase in which the zinc oxide-based fine particles are dispersed, with respect to the total solid weight of the two. The zinc-based fine particles are contained at a ratio of 0.1 to 99% by weight and the resin at a ratio of 1 to 99.9% by weight.
The resin molded product of the present invention is obtained by molding the above-described resin composition of the present invention into any shape selected from the group consisting of a plate, a sheet, a film and a fiber.
The paper of the present invention comprises a paper-made pulp and the zinc oxide fine particles of the present invention dispersed in the pulp, and the amount of the zinc oxide fine particles is 0.01 to 50 weight based on the pulp. %. The cosmetic of the present invention contains 0.1% by weight or more of the zinc oxide fine particles of the present invention.
[0043]
In the present invention, the size of a single particle of fine particles (0.05 μm or less, preferably 0.02 μm or less), surface composition, dispersed state (average particle diameter in a dispersed state is 0.1 μm or less, preferably 0.05 μm). The following are controlled zinc oxide fine particles, and by selecting the composition in the coating composition or the composition in the resin composition, a coated product provided with a transparent film, a transparent resin molded product Obtainable.
In the present invention, “transparent” is defined as follows.
For the coated product, the visible light transmittance of the coated product obtained by forming the coating composition containing the zinc oxide-based fine particles of the present invention on the substrate (visible light transmittance is the total light for visible light) The difference between the transmittance and the visible light transmittance of the substrate is 10% or less:
−10% ≦ (Visible light transmittance of substrate) − (Visible light transmittance of coated product) ≦ 10%
Preferably 5% or less:
−5% ≦ (Visible light transmittance of substrate) − (Visible light transmittance of coated product) ≦ 5%
Particularly preferably 3% or less:
−3% ≦ (visible light transmittance of substrate) − (visible light transmittance of coated product) ≦ 3%
The difference between the haze of the coated product (haze is the haze for visible light; the same applies hereinafter) and the haze of the substrate is 10% or less:
−10% ≦ (Haze of coated product) − (Haze of substrate) ≦ 10%
Preferably 3% or less:
-3% ≦ (Haze of coated product) − (Haze of substrate) ≦ 3%
Particularly preferably 1% or less:
−1% ≦ (Haze of coated product) − (Haze of substrate) ≦ 1%
It is.
[0044]
Furthermore, in addition to the above, when the substrate is a plate, sheet, film-like resin molded product or glass, the visible light transmittance of the coated product is preferably 80% or more and the haze is preferably 10% or less. More preferably, the visible light transmittance is 85% or more and the haze is 5% or less.
The resin composition and the molded product are manufactured in the same manner except that the resin composition and the molded product obtained by molding the resin composition containing the zinc oxide-based fine particles of the present invention do not contain the fine particles. The difference from the visible light transmittance of the molded product is 10% or less:
−10% ≦ (Visible light transmittance of molded product without fine particles) − (Visible light transmittance of molded product containing fine particles) ≦ 10%
Preferably 5% or less:
−5% ≦ (Visible light transmittance of molded product without fine particles) − (Visible light transmittance of molded product containing fine particles) ≦ 5%
Particularly preferably 3% or less:
−3% ≦ (visible light transmittance of molded product without fine particles) − (visible light transmittance of molded product containing fine particles) ≦ 3%
The difference between the haze of the molded product containing fine particles and the haze of the molded product containing no fine particles is 10% or less:
−10% ≦ (Haze of molded product containing fine particles) − (Haze of molded product containing no fine particles) ≦ 10%
Preferably 3% or less:
−3% ≦ (Haze of molded product containing fine particles) − (Haze of molded product without fine particles) ≦ 3%
Particularly preferably 1% or less:
−1% ≦ (Haze of molded product containing fine particles) − (Haze of molded product containing no fine particles) ≦ 1%
It is. In addition, a resin that is excellent in transparency is one that has a visible light transmittance of 80% or more, a haze of 10% or less, more preferably a visible light transmittance of 85% or more and a haze of 5% or less of the molded article containing fine particles It is useful as a molded article and can be easily obtained by the present invention.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the zinc oxide-based fine particles of the present invention, when the metal oxide coprecipitate is a single particle, the single particle may be uniformly dispersed throughout, but is partially agglomerated. Also good. In particular, when the single particles are aggregated as primary particles to form the outer shell of the secondary particles, the secondary particles have a multilayer structure. In addition to the conventional scattering of light on the surface of inorganic transparent fine particles), the scattering of light on the surface of the primary particles in the secondary particles and the interface between the outer shell and the inner shell in the secondary particles Scattering of light occurs in, and exhibits high diffusivity while having high light transmittance. The thickness of the outer shell formed by aggregation of single particles is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.4 with respect to the value of the number average particle diameter of the secondary particles. If it is below the range, the mechanical strength of the zinc oxide-based fine particles may be reduced, and if it exceeds the range, the above-described effect due to having a multilayer structure may not be sufficiently exhibited.
[0046]
The shape and size of the primary particles are not particularly limited, but must be smaller than the secondary particles. For example, when the secondary particles have a number average particle diameter of 0.1 to 10 μm (preferably 0.1 to 2 μm), the number average particle diameter of the primary particles is 0.001 to 0.1 μm. It is 1/10 to 1/10000 with respect to the number average particle diameter of the secondary particles. If the number average particle size of the primary particles is below the above range, the ultraviolet shielding ability of the zinc oxide-based fine particles may be reduced, and if it exceeds the above range, the light transmittance may be reduced. If the ratio of the number average particle diameter of the primary particles to the number average particle diameter of the secondary particles is below the above range, the ultraviolet shielding ability of the secondary particles may be reduced. In addition, the mechanical strength may not be sufficient, or the aggregation effect may not be sufficiently exhibited.
[0047]
In addition, when the secondary particles have many pores between the primary particles, and when the secondary particles are hollow, they function as porous fine particles or microcapsules, such as oil absorption ability, moisture absorption ability, adsorption ability of harmful metal ions. Adsorption separation, removal, and collection functions such as absorption of toxic gases and odors; heat and sound shielding functions such as heat insulation and sound insulation (heat insulation filler, sound insulation filler); metal ions, enzyme / bacteria immobilization, etc. Immobilization function (catalyst carrier, chromatographic filler, etc.); light weight; it comes to have a sustained release function of liquid, fragrance, etc. held inside.
The zinc oxide-based fine particles of the present invention in which single particles and a polymer are combined (composite particles) will be described. First, there is one in which single particles made of a metal oxide coprecipitate are combined with a polymer and behave substantially as single particles. This includes surface-modified fine particles in which a polymer forms a surface-modified layer. In this case, the average particle size of the individual surface-modified fine particles is 0.1 μm or less, preferably 0.05 μm or less, which is particularly useful for obtaining a coated product or a transparent resin molded product having a transparent coating film. is there. Next, when single particles are aggregated and localized to form the outer shell, the polymer is contained only in the outer shell, only in the inner shell, or both in the outer shell and the inner shell. May be. However, it is preferable that the polymer is contained only in the outer shell and the zinc oxide-based fine particles are hollow. When the zinc oxide-based fine particles are hollow, the light diffusion function becomes higher. In this case, the shape and size of the primary particles are not particularly limited, but must be smaller than the composite particles. For example, when the composite particles have a number average particle diameter of 0.1 to 10 μm (preferably 0.1 to 2 μm), the number average particle diameter of the primary particles is 0.001 to 0.1 μm, and the composite particles The number average particle diameter is 1/10 to 1/10000. If the number average particle size of the primary particles is below the above range, the ultraviolet shielding ability of the zinc oxide-based fine particles may be reduced, and if it exceeds the above range, the light transmittance may be reduced. If the ratio of the number average particle diameter of the primary particles to the number average particle diameter of the composite particles is less than the above range, the ultraviolet shielding ability of the composite particles may be reduced. If the ratio exceeds the above range, the composite particles are practically sufficient. There is a possibility that it does not have mechanical strength or the combined effect is not sufficiently exhibited. When the polymer is present in the outer shell and covers the primary particle (single particle) or the secondary particle surface layer, the zinc oxide fine particles are excellent in dispersibility and binding property with the matrix polymer in the composition. Is further increased.
[0048]
The polymer contained in the zinc oxide-based fine particles of the present invention is not particularly limited, but includes, for example, those having a weight average molecular weight of 1,000 to 1,000,000 and those generally referred to as oligomers, prepolymers and the like. Such a polymer is easily dissolved or easily emulsified or suspended in the finest possible state in the heating process for depositing the mixture (n), the mixture (m), or the zinc oxide-based fine particles. Zinc oxide-based fine particles having a uniform particle shape with a uniform particle size (the variation coefficient of the particle size is 30% or less) are easily obtained. The polymer contained in the zinc oxide-based fine particles of the present invention is, for example, at least one resin selected from the following resin groups (1) to (14). When these resins are used, for example, zinc oxide-based fine particles having an average particle diameter of 0.001 to 10 μm are easily obtained.
[0049]
(1) Acrylic resin polymer
(1) Homopolymers / copolymers of (meth) acrylic monomers such as acrylic acid esters and methacrylic acid esters; maleic acid esters, itaconic acid ester monomers, styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene / vinyl acetate / Polymerizable monomers having no functional groups other than (meth) acrylic monomers, such as vinyl monomers such as vinyl chloride, vinyl methyl ether, and vinyl butyral, olefins such as ethylene and propylene, dienes such as butadiene, and trienes (2) Acrylic acid / methacrylic acid / acrylamide / methacrylic, such as copolymers with (meth) acrylic monomers, thermoplastic acrylic resins, modified products thereof, derivatives thereof, etc. Amides, acrylonitrile, methacrylonitrile, (meth) A copolymer of a polymerizable monomer having a functional group, such as hydroxyalkyl ester of crylic acid, glycidyl ester of (meth) acrylic acid, aminoalkyl ester of (meth) acrylic acid, and the (meth) acrylic monomer; A thermosetting acrylic resin such as a copolymer of a polymerizable monomer having a group, the (meth) acrylic monomer, and a polymerizable monomer having no functional group, a modified product thereof, a derivative thereof (substituent Introduced ones, neutralized functional groups, etc.), UV curable acrylic resins, etc.
[0050]
(2) Alkyd resin-based polymer
Polybasic acids such as phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, benzoic acid, rosin, adipic acid, maleic anhydride, succinic acid, sebacic acid, fumaric anhydride, trimellitic acid, pyromellitic acid, ethylene glycol, propylene Polyethylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, glycerin, trimethylolethane, pentaerythritol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, hydrogenated bisphenol A and other polyhydric alcohols Condensate (oil-free alkyd resin); modified product obtained by modifying the polycondensate with oils and fats (for example, fatty acid) (alkyd resin); polycondensate or modified product, natural resin such as rosin, phenol resin / epoxy resin・ Synthetic resins such as urethane resin, silicone resin and amino resin, and modified products modified with the monomers described in (1) above (rosin-modified alkyd resin, phenol-modified alkyd resin, epoxy-modified alkyd resin, styrenated alkyd resin, acrylic) Modified alkyd resins such as modified alkyd resins, urethane modified alkyd resins, silicone modified alkyd resins, amino resin modified alkyd resins); the polycondensates, the alkyd resins, derivatives of the modified alkyd resins (one functional group such as a carboxyl group). Part or all of which has been neutralized, or a substituent introduced).
[0051]
(3) Amino resin polymer
Melamine resin such as melamine formaldehyde resin, butylated melamine resin, methylated melamine resin, benzoguanamine resin; urea resin such as urea formaldehyde resin, butylated urea resin, butylated urea melamine resin; 2) amino resin-modified alkyd resin modified by co-condensation reaction; modified product of melamine resin, urea resin, amino resin-modified alkyd resin (for example, methylated methylol melamine, methylol melamine initial condensate and Adducts with monohydric alcohols, condensates of melamine or urea with polyvalent amines, butylated melamines with hydrophilic groups introduced, amino resins using benzoguanamines with hydrophilic groups introduced, etc.).
[0052]
(4) Vinyl resin polymer
Homopolymers and copolymers of vinyl monomers such as vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl propionate, vinylidene chloride, vinyl butyral, styrene, p-chlorostyrene, vinyltoluene (polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer) Polymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, modified ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polystyrene, etc.); vinyl monomers, olefins such as ethylene / propylene, dienes such as butadiene Copolymers with other unsaturated monomers such as styrene and trienes; Copolymers of vinyl monomers with the (meth) acrylic monomers and / or other unsaturated monomers; derivatives of these polymers.
[0053]
(5) Epoxy resin polymer
Bisphenol A type epoxy resin, phenoxy resin (high molecular weight (molecular weight ≧ 30,000) type resin of bisphenol A type epoxy resin), phenol novolac type epoxy resin, orthocresol novolak type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, brominated Glycidyl ether type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resins and tetraphenylolethane type epoxy resins; Glycidyl ester type epoxy resins; Glycidyl amine type epoxy resins; Epoxidized polybutadienes; These epoxy resins can be crosslinked with epoxy groups. , Compounds having active hydrogen such as amino group, carboxyl group, amide group, thiol group and / or (pre) polymer (aliphatic (poly) amine, aromatic (poly) amine, Bruno propylamine, cycloaliphatic amines, poly mercaptans, etc.) and the like reacted polymers.
[0054]
(6) Polyamide resin polymer
Nylon resin obtained by polycondensation of diamine and dicarboxylic acid (for example, nylon 66), nylon resin obtained by ring-opening polymerization of lactam (for example, nylon 6), polypeptide obtained by polycondensation of amino acids (for example, polyglycine, Poly (α-L-alanine), etc.), an amino group obtained by dehydration condensation of a polycarboxylic acid represented by a polymerized fatty acid (dimer acid) which is a polymer of a vegetable oil fatty acid and a polyamine such as ethylenediamine / diethylenepolyamine Amide derivatives of polyamines and the like that may be present.
[0055]
(7) Polyimide resin polymer
Polycondensation reaction of dianhydride of tetracarboxylic acid such as pyromellitic acid anhydride and aromatic diamine, bismaleimide such as bishexamethylenemaleimide and biscyclopentadienyl compound, 2,5-dimethyl-3,4- Polyimide polymers obtained by Diles-Alder polymerization reaction with diphenylcyclopentadienone and the like.
(8) Polyurethane resin polymer
Any resin having a urethane bond in the molecule may be used, for example, a polymer obtained by substituting a dibasic acid with a diisocyanate in an alkyd resin; and a monomer containing a (meth) acrylic monomer having a hydroxyl group such as methacrylic acid hydroxy ester. A polymer obtained by reacting an acrylic polymer with an isocyanate compound; a polymer obtained by reacting a polyester polymer comprising a dibasic acid and an excess of a polyhydric alcohol and an isocyanate compound; propylene oxide or ethylene oxide on the polyhydric alcohol. Polymer obtained by reacting an isocyanate compound with an addition-polymerized polyalkylene glycol; Polymer obtained by reacting an isocyanate compound with an epoxy resin having a hydroxyl group; Moisture curable polyurethane resin, heat curable polyurethane resin Polyurethane resins conventionally used for paints such as catalyst-curable polyurethane resins; phenyl glycidyl ether acrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, phenyl glycidyl ether acrylate isophorone diisocyanate urethane prepolymer, phenyl glycidyl ether acrylate tolylene diisocyanate urethane pre Polymer ・ Glycerin dimethacrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer ・ Glycerin dimethacrylate isophorone diisocyanate urethane prepolymer ・ Pentaerythritol triacrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer ・ Pentaerythritol triacrylate isophorone diisocyanate urethane prepolymer -Prepolymers containing urethane bonds such as pentaerythritol triacrylate tolylene diisocyanate urethane prepolymer and having a polymerizable double bond, homopolymers / copolymers of these prepolymers, these prepolymers and others Polymerizable monomers (for example, (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide); maleic acid, maleic acid ester, styrene, p-chloro Styrene monomers such as styrene and vinyl toluene; olefins such as ethylene and propylene; dienes or trienes such as butadiene; vinyl monomers such as vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl methyl ether, vinyl alcohol, and vinyl butyral) A urethane acrylate polymer obtained by reacting a polyisocyanate such as hexamethylene diisocyanate or toluylene diisocyanate with (meth) acrylic acid or a (meth) acrylic acid oligomer.
[0056]
(9) Polyester resin polymer
Aliphatic glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,6-hexanediol, and neopentyl glycol, aromatic diols such as hydroquinone and resorcin, polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc. At least one glycol selected from the group consisting of polyalkylene glycols and the like, (anhydrous) aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid, and aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid At least one dicarboxylic acid selected from the group consisting of alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, unsaturated dicarboxylic acids such as maleic anhydride and fumaric acid, etc. Resulting condensed, saturated or polyester polymer unsaturation; and unsaturated polyesters of styrene, (meth) by polymerization reaction with the polymerizable monomers such as acrylic acid ester polymer.
[0057]
(10) Phenol resin polymer
Phenol resins such as phenols, alkyl-substituted phenols, allyl-substituted phenols, bisphenol A, and the like, which are obtained by polycondensation of phenol and formaldehyde, are generally referred to as novolak-type and resol-type, and these phenol resins are modified or substituted. Derivatives etc.
(11) Organopolysiloxane polymer
Polymer having a siloxane bond as a skeleton and an organic group containing a carbon atom directly bonded to a silicon atom in the siloxane bond (eg, alkyl group) (eg, polyalkylsiloxane such as polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, etc.) ); Some organic groups in these polymers bonded to silicon atoms through oxygen atoms, Modified silicones in which some organic groups in these polymers are modified (for example, alkyd-modified silicones, epoxy-modified silicones) Polyester modified silicone, acrylic modified silicone, urethane modified silicone, etc.).
[0058]
(12) Acrylic silicone resin polymer
A polymer obtained by copolymerizing an organosilicon compound having a polymerizable double bond such as methacryloxypropyltrimethoxysilane or vinyltrimethoxysilane with an unsaturated monomer such as an acrylic monomer (for example, containing an alkoxysilyl group) Acrylic copolymer).
(13) Fluororesin polymer
Homopolymers / copolymers of fluorine-containing polymerizable monomers, such as ethylene fluoride, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, fluorine-containing polymerizable monomers, and other vinyl-based, olefin-based, acrylic-based, etc. Copolymer with polymerizable monomer.
[0059]
(14) Other resin polymers
Conventionally known resins such as xylene resin, petroleum resin, ketone resin, liquid polybutadiene, rosin-modified maleic acid resin, coumarone resin, and derivatives of these resins.
Preferred polymers are those having one or more polar atomic groups. When this polymer and a single particle composed of a metal oxide coprecipitate are combined, it has excellent chemical stability such as solvent resistance and chemical resistance (when the fine particles are hollow particles or aggregate particles). Is excellent in mechanical properties such as compressive strength), and fine (average particle size 0.001 to 0.1 μm) single particles are easily obtained with a uniform particle size (coefficient of variation in particle size). Zinc oxide-based fine particles having a uniform particle shape are easily obtained. Preferred polar atomic groups are carboxyl group, amino group (primary amino group, secondary amino group, tertiary amino group, imino group, imino bond), quaternary ammonio group, amide group, imide bond, hydroxyl group (alcoholic) Phenolic), carboxylic acid ester bond, urethane group, urethane bond, ureido group, ureylene bond, isocyanate group, epoxy group, phosphoric acid group, metal hydroxyl group, metal alkoxy group, and sulfonic acid group. One.
[0060]
Examples of the polymer having one or more carboxyl groups include (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl phthalic acid, and 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthal. Homopolymers / copolymers of carboxyl group-containing polymerizable monomers such as acid and maleic acid; the carboxyl group-containing polymerizable monomers and (meth) acrylic acid ester / (meth) acrylamide / (meth) acrylonitrile etc. ) Acrylic monomers, (meth) acrylic monomer substitution products such as α-chloromethyl methacrylate, maleic acid esters, styrene monomers such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, butadiene Diene or trier Copolymers with vinyl monomers such as vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl methyl ether, vinyl butyral and vinyl alcohol, and polymerizable monomers such as polymerizable organosilicon compounds such as vinyltrimethoxysilane and methacryloxytrimethoxysilane A polymer having a carboxyl group at its terminal or side chain among the alkyd resin-based polymer and polyester resin-based polymer; a terminal and / or side chain such as polydimethylsiloxane having carboxypropyl or the like at its terminal or side chain. Examples thereof include carboxyl-modified organopolysiloxane polymers containing carboxyl groups.
[0061]
The polymer having one or more amino groups and / or quaternary ammonio groups is selected from the group consisting of primary amino groups, secondary amino groups, tertiary amino groups, imino groups, imino bonds and quaternary ammonio groups. Any polymer may be used as long as it has at least one, such as dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, 4-vinylpyridine, p-aminostyrene, 3-vinylaniline, 4-vinylimidazole, vinylpyrrole, dimethyldiallyl. Homopolymers / copolymers of polymerizable monomers containing amino groups, imino groups, and ammonio groups such as ammonium chloride; these monomers and (meth) acrylic acid / (meth) acrylic acid ester / (meth) acrylamide / (meta ) (Meth) acrylic such as acrylonitrile Monomers, substituted (meth) acrylic monomers such as α-chloromethyl methacrylate, maleic acid, maleic acid esters, styrene monomers such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, butadiene Polymeric monomers such as vinylene monomers such as vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl methyl ether, vinyl butyral, vinyl alcohol, and polymerizable organosilicon compounds such as vinyltrimethoxysilane and methacryloxytrimethoxysilane A polymer having an amino group of the polyamide resin-based polymer; the amino resin-based polymer; a polydimethylsiloxane having a dimethylamino group or an aminopropyl group at a terminal or a side chain; An amino-modified organopolysiloxane polymer having an amino group at the terminal and / or side chain; a polymer of alkyleneimine such as polyethyleneimine or polypropyleneimine; a polymer such as pyrrolidine or piperidine; a polydiallylammonium halide; an ionene compound; Chitosan; porphins such as tetramethylporphine and tetraphenylporphine are exemplified.
[0062]
Examples of the polymer having one or more amide groups include homopolymers / copolymers of amide group-containing polymerizable monomers such as (meth) acrylamide and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; , (Meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylic monomer such as (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic monomer substitution such as methyl α-chloromethacrylate, maleic acid, maleic acid ester Styrene monomers such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, dienes or trienes such as butadiene, vinyl such as vinyl acetate / vinyl chloride / vinyl methyl ether / vinyl butyral / vinyl alcohol Monomer, vinyl trimethoxy A copolymer with a polymerizable monomer such as a polymerizable organosilicon compound such as silane / methacryloxytrimethoxysilane; the polyamide resin polymer; an amide-modified organopolysiloxane polymer containing an amide group at the terminal and / or side chain Etc. are exemplified.
[0063]
Examples of the polymer having one or more imide bonds include the polyimide resin-based polymer.
Examples of the polymer having one or more alcoholic hydroxyl groups include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, glycerin dimethacrylate, glycerol monomethacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, 2-acryloyloxyethyl-2-hydroxyethylphthalic acid, pentaerythritol triacrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, bisphenol A-diepoxy- (meth) acrylic acid adduct Homopolymers / copolymers of hydroxyl group-containing polymerizable monomers such as vinyl alcohol; these monomers and (meth) acrylic acid / (meth) acrylic acid ester / (meth) acrylonitrile・ (Meth) acrylic monomers such as (meth) acrylamide, (meth) acrylic monomer substitutes such as α-chloromethyl methacrylate, maleic acid, maleic acid esters, styrene such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene Polymerization of ethylene monomers, olefins such as ethylene and propylene, dienes or trienes such as butadiene, vinyl monomers such as vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl methyl ether, vinyl butyral, vinyltrimethoxysilane, methacryloxytrimethoxysilane, etc. Copolymers with polymerizable monomers such as water-soluble organosilicon compounds; Cellulose polymers such as hydroxypropylcellulose, methylcellulose, and hydroxyethylmethylcellulose; by condensation reaction of polybasic acids such as aliphatic dicarboxylic acids and polyamines Polyamide resin polymer obtained; organopolysiloxane polymer containing an alcoholic hydroxyl group at the terminal and / or side chain, such as polydimethylsiloxane terminated with carbinol or hydroxypropyl, polydimethyl-hydroxyalkylene oxide methylsiloxane Etc. are exemplified.
[0064]
Examples of the polymer having one or more phenolic hydroxyl groups include the phenol resin polymer.
Examples of the polymer having one or more carboxylic acid ester bonds include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, isoamyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, n-lauryl (meth) acrylate, and benzyl acrylate.・ Tridecyl methacrylate ・ n-stearyl (meth) acrylate ・ isooctyl acrylate ・ isostearyl methacrylate ・ behenyl methacrylate ・ butoxyethyl acrylate ・ methoxydiethylene glycol methacrylate ・ n-butoxyethyl methacrylate ・ 2-phenoxyethyl (meth) acrylate ・ methoxydiethylene glycol acrylate・ Methoxypolyethylene glycol meta Relate, cyclohexyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, benzyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, tri Methylolpropane tri (meth) acrylate, glycerin dimethacrylate, trifluoroethyl methacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, neopentyl glycol acrylic benzoate, 3-acryloyloxyglycerin monomethacrylate, propylene Oxide-modified bisphenol A (Meth) acrylates such as acrylate, hydrogenated dicyclopentadienyl diacrylate, perfluorooctylethyl acrylate, maleates such as methyl maleate and butyl maleate, vinyl acetate, methacryloxypropyltrimethoxysilane Homopolymers / copolymers of carboxylic acid ester-containing polymerizable monomers such as: these monomers and other monomers ((meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic acid, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide) Styrene monomers such as maleic acid, styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, dienes or trienes such as butadiene, vinyl chloride / vinyl methyl ether / vinyl alcohol / vinyl butyral, etc. A vinyl monomer, a copolymer with a polymerizable monomer such as a polymerizable organosilicon compound such as vinyltrimethoxysilane; the polyester resin polymer; a terminal and / or side chain such as a polydimethylsiloxane having an acetoxy or stearyloxy terminal Examples thereof include organopolysiloxane polymers containing an ester bond.
[0065]
Examples of the polymer having one or more urethane groups and / or urethane bonds include the polyurethane resin-based polymer.
Examples of the polymer having one or more ureido groups and / or ureylene bonds include polyurea obtained by polycondensation reaction of nonamethylenediamine and urea.
Examples of the polymer having one or more isocyanate groups include polymethylene polyphenyl polyisocyanate; polyol-modified isocyanate; polyfunctional aromatic or polyfunctional aliphatic isocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate and toluylene diisocyanate, amino groups, Obtained by reacting with a (pre) polymer containing a functional group having an active hydrogen such as a carboxyl group or a hydroxyl group (reacting a part of the isocyanate group contained in the isocyanate compound with a functional group having an active hydrogen). Examples thereof include polymers.
[0066]
Examples of the polymer having one or more epoxy groups include epoxy group-containing (meth) acrylic monomers such as glycidyl methacrylate and N- [4- (2,3-epoxypropoxy) -3,5-dimethylbenzyl] acrylamide. Homopolymers / copolymers of epoxy group-containing polymerizable monomers, such as: (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic acid esters that do not react with epoxy groups in the polymerization process, for example, α-chloro Substituted (meth) acrylic monomers such as methyl methacrylate, maleic acid esters, styrene monomers such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, dienes or trienes such as butadiene, acetic acid Vinyl, vinyl chloride, vinyl methyl ester Copolymers with vinyl monomers such as ter-vinyl butyral and vinyl alcohol, and polymerizable monomers such as polymerizable organosilicon compounds such as vinyltrimethoxysilane and methacryloxytrimethoxysilane; the epoxy resin polymer; Organopolysiloxane-based polymers containing glycidoxy groups at the terminal and / or side chain, such as polydimethylsiloxane, polyglycidoxypropylmethylsiloxane, polyglycidoxypropylmethyl-dimethylsiloxane copolymer, etc. Illustrated.
[0067]
Examples of the polymer having one or more phosphate groups include phosphate groups such as mono (2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate, mono (2-acryloyloxyethyl) acid phosphate, and 2-acryloyloxyethyl acid phosphate. Homopolymers / copolymers of polymerizable monomers; these monomers and (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, α- Substituted (meth) acrylic monomers such as chloromethyl methacrylate, maleic acid, maleic esters, styrene monomers such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, dienes such as butadiene, or Trienes Vinyl monomers such as vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl methyl ether, vinyl alcohol, and vinyl butyral, and copolymers with polymerizable monomers such as polymerizable organosilicon compounds such as vinyltrimethoxysilane and methacryloxytrimethoxysilane Illustrated.
[0068]
Examples of the polymer having one or more metal hydroxyl groups and / or metal alkoxy groups include a silicon compound having a polymerizable double bond, such as methacryloxypropyltrimethoxysilane, and (meth) acrylic acid / (meth) acrylic. (Meth) acrylic monomers such as acid esters, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamides, (meth) acrylic monomer substitutes such as methyl α-chloromethacrylate, maleic acid, maleic esters, styrene p-chloro Styrene monomers such as styrene and vinyltoluene, olefins such as ethylene and propylene, dienes or trienes such as butadiene, vinyl monomers such as vinyl acetate, vinyl chloride, and vinyl methyl ether, vinyltrimethoxysilane, methacryloxytrimethoxy A copolymer with a polymerizable monomer such as a polymerizable organosilicon compound such as lan; and a polymer obtained by (partially) hydrolyzing an alkoxysilyl group in these copolymers; a polydimethylsiloxane having a terminal silanol; Silanol group-containing organopolysiloxanes such as polydiphenylsiloxane having terminal silanol, polydimethyl-diphenylsiloxane having terminal silanol, polytetramethyl-p-silphenylenesiloxane; (N-trimethoxysilylpropyl) polyethyleneimine, (N-trimethoxysilylpropyl) -o-polyethylene oxide urethane, triethoxysilyl-modified poly (1,2-butadiene) and polymers obtained by (partially) hydrolyzing alkoxysilyl groups in these polymers; Examples include resin-based polymers.
[0069]
Furthermore, examples of the polymer having one or more metal hydroxyl groups and / or metal alkoxy groups include polysiloxane group-containing polymers.
The polysiloxane group referred to in the present invention means that at least one alkoxy group in which two or more Si atoms are connected in a linear or branched manner by a siloxane bond (Si—O—Si) and bonded to the Si atom. , A hydroxyl group, or a polysiloxane chain having at least one group selected from the group consisting of an acyloxy group capable of generating a hydroxyl group by hydrolysis and an acetoxy group (hereinafter referred to as X group). The polymer is defined as a polymer having at least one polysiloxane group in one molecule, and a composite of an arbitrary polymer (hereinafter referred to as polymer P) and a polysiloxane group. The molecular weight of the polysiloxane group-containing polymer is not particularly limited as long as the number average molecular weight is 1000 or more. Moreover, there is no restriction | limiting in particular regarding the molecular weight of a polysiloxane group and polymer (P) in this polymer. The number of polysiloxane groups is at least one per molecule of the polysiloxane group-containing polymer, and is not further limited. For example, in order to obtain fine particles dispersed at a single particle level (ultrafine particles), 1 to 3 are preferable. . When the number exceeds 3, the polymer acts as an aggregating agent, so that it is difficult to form fine particles dispersed at a single particle level. In order to obtain aggregate fine particles and hollow fine particles, a polymer having a large number of polysiloxane groups per molecule of the polysiloxane group-containing polymer may be used.
[0070]
The polysiloxane group is at least one group selected from an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or a hydrogen atom, which may be substituted, in addition to the X group directly bonded to the Si atom. You may have.
The composition of the polymer P is not particularly limited, but usually, the polymers (1) to (14) described above are exemplified.
The composite form of the polymer P and the polysiloxane group is arbitrary. For example, (1) a polymer P having a main chain and a polysiloxane group bonded thereto, and (2) a polysiloxane group having a main chain. Examples include those in which the polymer P is bonded, and (3) those in which the polysiloxane chain and the polymer P are alternately bonded to form a linear structure or a cyclic structure. Any form is effective for the purpose of synthesizing the zinc oxide fine particles combined with the polymer.
[0071]
As a method for synthesizing such a polysiloxane group-containing polysiloxane, for example, (1) a polysiloxane having a polymerizable group such as C = C (polymerizable polysiloxane) on an organopolysiloxane having a hydrosilyl group (polymer P) ) Using a hydrosilylation reaction to complex organopolysiloxane and polysiloxane, and (2) copolymerizing polymerizable polysiloxane with (meth) acrylic or vinyl polymerizable monomers. A method of synthesis by
(3) A polymer (P) having an alcoholic hydroxyl group, a carboxyl group, a metal alkoxy group, etc., and a polysiloxane group are obtained by utilizing the reaction with a functional group capable of forming a bond by the reaction with the X group. A method in which the polymer (P) and the polysiloxane group are complexed through Si—O—C bond and Si—OCO bond by coexistence and heating,
Etc. are exemplified. Among these, the method (2) is a method in which the composition of the polymer (P) can be selected relatively arbitrarily, so that the polarity parameter of the polymer can be arbitrarily controlled. A polymer having a structure bonded directly or indirectly to (P), having excellent thermal stability and solvent resistance, and being economical, is preferable.
[0072]
The method and the polysiloxane group-containing polymer obtained by the method are described in detail as a silicon-containing polymer in JP-A-6-228457.
The polymerizable polysiloxane is obtained, for example, by a cohydrolysis condensation reaction between a polymerizable silane compound and a non-polymerizable silane compound.
What is a polymerizable silane compound?
γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane,
γ-methacryloxypropyltriethoxysilane,
γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane,
γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane,
γ-acryloxypropyltrimethoxysilane,
γ-acryloxypropylmethyldimethoxysilane,
γ-methacryloxyethoxypropyltrimethoxysilane,
γ-methacryloxypropylphenyldimethoxysilane,
Vinyltrimethoxysilane,
Vinyltriethoxysilane,
Vinylmethyldimethoxysilane,
1-hexenyltrimethoxysilane,
1-octenyltrimethoxysilane,
Vinyloxypropyltrimethoxysilane,
3-vinylphenyltrimethoxysilane,
3- (vinylbenzylaminopropyl) trimethoxysilane,
As such, it is a silane compound having a polymerizable group.
[0073]
Non-polymerizable silane compounds are, for example,
Tetrafunctional silane monomers such as tetraalkoxysilane, such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane;
Alkyltrialkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane and octyltrimethoxysilane, aryltrialkoxysilanes such as phenyltrimethoxysilane, phenyltrihydroxysilane, aminoethylaminopropyltriethoxysilane, mercaptopropyltrimethoxysilane , Trifunctional silane monomers such as γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane,
Bifunctional silane monomers such as dimethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and diphenyldihydroxysilane;
Etc. are exemplified.
[0074]
Examples of polymers having one or more sulfonic acid groups include homopolymers of sulfonic acid group-containing polymerizable monomers such as acrylamide methanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, and sodium salts thereof. Copolymers; these monomers and (meth) acrylic acid, (meth) acrylic ester, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylamide, ) Acrylic monomer substitution product, maleic acid, maleic acid ester, styrene monomer such as styrene / p-chlorostyrene / vinyltoluene, olefins such as ethylene / propylene, diene or triene such as butadiene, vinyl acetate / vinyl chloride・ Vinyl methyl ether ・ Vini Copolymers with vinyl monomers such as alcohol and vinyl butyral, and polymerizable monomers such as polymerizable organosilicon compounds such as vinyltrimethoxysilane and methacryloxytrimethoxysilane; styrene polymers with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, anhydrous Examples thereof include a sulfonic acid group-containing polymer obtained by the action of a sulfonating agent such as sulfuric acid.
[0075]
Examples of polymers having other polar atomic groups include poly-N-formylethyleneimine and poly-N-acetylethyleneimine obtained by ring-opening polymerization of oxazoline, 2-methyloxazoline and the like (2- ) Ring-opening compounds of cyclic iminoethers such as substituted oxazolines and / or (2-substituted) oxazines; ring-opening co-polymerization of cyclic iminoethers and lactones, such as an alternating copolymer of oxazoline and β-propiolactone Among polymers having at least one functional group such as a coalescence polymer having a structure used for a chelate resin having a coordination group (functional group) to which a metal ion can coordinate (for example, polyvinyl alcohol, polyvinyltriacrylmethane, Polyvinylmethacryloylacetone, poly (4-hydroxystyrene), pyroga Phenol phenol formaldehyde resin, salicylic acid formaldehyde resin, polyvinyl salicylic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyitaconic acid, aminophenol formaldehyde resin, poly (8-hydroxy-5-vinylquinoline), polyvinylamine, polyethyleneimine, poly (4 -Aminostyrene), poly (3-vinylaniline), poly (4-vinylpyridine), poly (4-vinylbipyridine), poly (4-vinylimidazole), polyvinylpyrrole, polyglycine, poly (α-L-alanine) ) Etc.), or a metal ion adsorbed and coordinated partially or to all the coordinating groups (functional groups); carboxyl groups, sulfonic acid groups, etc. are alkali metals such as sodium and potassium, magnesium and calcium, etc. Of alkaline earth Such polymers in the form of a metal salt such as a metal are exemplified.
[0076]
Among the polymers exemplified in the above (1) to (14), at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic, styrene, vinyl, copolymers thereof, alkyd, polyester, and polyamide. A composite of one main chain and a polymer having at least one polar atomic group selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, an amide group, a silanol group, and an alkoxysilyl group, or a polysiloxane group-containing polymer described above Particles or surface-modified fine particles are preferred because they are particularly excellent in affinity and dispersibility for the resin.
The composition of the surface modification layer in the surface modified fine particles of the present invention may be any of inorganic, organic, and inorganic-organic composite compositions. It is appropriately selected depending on the purpose of use of the fine particles.
[0077]
When the fine particles of the present invention are used in coating compositions and resin compositions, it is preferable that the dispersibility in these compositions is high, while the surface modification layer and the bulk metal oxide coprecipitate. From the standpoints of adhesion to a single particle made of, and chemical and thermal stability of the surface modification layer and fine particles, the balanced surface modification layer is preferably an inorganic-organic composite composition.
The surface modification layer of the surface-modified fine particles may be one that forms a continuous layer that completely covers the surface of a single particle made of a metal oxide coprecipitate, or may be one in which surface modifiers are discontinuously present. Further, the ratio and thickness of the surface modification layer in the fine particles are not particularly limited.
[0078]
As the surface modification layer, a metal oxide film such as silica or titania, a layer in which metalloxane chains such as polysiloxane are cross-linked or independently bonded to the surface by a Zn-OM bond, an organic compound is adsorbed An organic compound layer formed by chemical bonding such as hydrogen bonding or Zn—O—C is exemplified. Dispersibility improvement effect for solvents and resins by surface modifiers, chemical resistance such as alteration by acid and alkali, reduction by alteration by carbon dioxide, gas resistance improvement effect, heat oxidation resistance (resistance to oxidation when exposed to high temperature, Any modification effect such as an effect of improving crystal growth prevention or the like, or a reduction or improvement effect of catalytic activity may be substantially exhibited.
[0079]
However, it is preferable that the surface modification layer be present as uniformly as possible on the surface in order to sufficiently exert the modification effect, and metal oxide (zinc and group IIIB, group IVB metal are used as metal components). The ratio of the surface modification layer to the oxide) is preferably 0.01 to 1 by weight. Even if the weight ratio exceeds 1, the surface modification effect is saturated, which is economically disadvantageous. A particularly preferred weight ratio is 0.02 to 0.5 from the viewpoint of the modification effect and economy.
Moreover, the average particle diameter, shape, etc. of the surface-modified fine particles are not particularly limited. However, in applications where transparency is important, such as a transparent ultraviolet / infrared cut film, which will be described later, in order to sufficiently exhibit transparency, the particle diameter is fine and the coating composition, Since extremely high dispersibility in a resin composition or the like is required, surface-modified fine particles that are preferably fine particles having an average particle size of 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less are particularly important.
[0080]
The surface modifier is not limited in terms of its composition, molecular weight and the like. The above-mentioned polymer (a polymer that coexists in this system when the system is maintained at a temperature of 100 ° C. or higher in the method for producing zinc oxide-based fine particles of the present invention), the specific polymer described above or below used for the purpose of particle size control, etc. An additive compound having a functional group (an additive compound that coexists in this system when the system is maintained at a temperature of 100 ° C. or higher in the method for producing zinc oxide-based fine particles of the present invention) can be used.
However, as described above, for the purpose of use in coating compositions, resin compositions, etc., the surface modification layer is preferably an inorganic-organic composite composition. A siloxane group-containing polymer is preferred.
[0081]
A preferred embodiment of the polysiloxane group-containing polymer that is particularly preferred as the surface modifier is described below. The molecular weight of the polysiloxane group-containing polymer is not particularly limited as long as the number average molecular weight is 1000 or more, but is preferably 1,000 or more and 1,000,000 or less from the viewpoint that fine particles are excellent in high dispersibility without agglomerating in a solvent or resin. Furthermore, 2000 or more and 100,000 or less are preferable. There are no particular limitations on the molecular weight of the polysiloxane group and polymer (P) in the polymer. However, the number of Si atoms possessed by the polysiloxane group is preferably 4 or more on average per polysiloxane group from the viewpoint of high reactivity, bonding force or affinity between the polymer and the fine particle surface, and 11 or more is preferable. Further preferred. The number of polysiloxane groups is at least one per molecule of the polysiloxane group-containing polymer, and in order to obtain fine particles dispersed at a single particle level (ultrafine particles), 1 to 3 are preferable. When the number exceeds 3, the polymer acts as an aggregating agent, so that it is difficult to form fine particles dispersed at a single particle level.
[0082]
Hereinafter, the present inventionThose who produce zinc oxide fine particlesExplain the law in detail.
Of the present inventionThose who produce zinc oxide fine particlesLawAsFor example, a mixture (m) obtained by dissolving or dispersing the zinc source and the monocarboxylic acid in a medium composed of at least an alcohol is selected from the group consisting of Group IIIB metal elements and Group IVB metal elements. A compound containing at least one selected additive element (hereinafter sometimes referred to as “metal (M)”) (this compound is a concept including a metal such as a simple metal or an alloy. By holding at a temperature of 100 ° C. or higher in the presence of a metal (M) compound ”, the ratio of the number of atoms to the total number of atoms of the metal element is 80 to 99.9% zinc and metal (M ) A process for depositing zinc oxide fine particles comprising a crystalline coprecipitate of metal oxide containing 0.1 to 20%Is mentionedThe
[0083]
The zinc source is converted to X-ray diffractionally crystalline zinc oxide by heating a mixture (m) containing a monocarboxylic acid and an alcohol. At this time, the metal (M) compound is contained in the medium. By coexisting, a dispersion containing the zinc oxide fine particles of the present invention can be obtained. At this time, if any one of the three components of the zinc source, the monocarboxylic acid and the alcohol is lacking as a starting material, the zinc oxide crystal precipitation reaction does not occur, and the metal (M) does not exist. Zinc oxide fine particles cannot be obtained.
The zinc used in the present invention is supplied from at least one zinc source selected from the group consisting of metallic zinc and zinc compounds. The source of zinc is not particularly limited, but metal zinc (zinc powder), zinc oxide (such as zinc white), zinc hydroxide, basic zinc carbonate, mono- or di-carboxylates which may have a substituent (for example, At least one selected from the group consisting of zinc acetate, zinc octylate, zinc stearate, zinc oxalate, zinc lactate, zinc tartrate and zinc naphthenate) is preferred. When these zinc sources are used, a desalting step is not necessary, and the number of steps is reduced compared to when zinc chloride, zinc nitrate or zinc sulfate that requires a desalting step is used.
[0084]
Among them, at least one zinc source selected from the group consisting of metallic zinc (zinc powder), zinc oxide (zinc white), zinc hydroxide, basic zinc carbonate, and zinc acetate is inexpensive and easy to handle. Is preferable.
At least one zinc source selected from the group consisting of zinc oxide, zinc hydroxide and zinc acetate is substantially free of impurities that inhibit the formation reaction of zinc oxide crystals during the heating process, Moreover, it is more preferable because the size and shape of the crystal and fine particles can be easily controlled.
Zinc oxide and / or zinc hydroxide are not only available at a low price, but also the type of monocarboxylic acid can be arbitrarily selected. In addition, fine particles having a controlled shape or particle size can be obtained by using these raw materials. Since it is easy, it is especially preferable.
[0085]
The amount of the zinc source is, for example, 0.1 to 95% by weight, preferably 0.5 to 50% by weight, and more preferably 1 to 50% by weight in terms of ZnO with respect to the total amount of the zinc source, monocarboxylic acid and the medium. 30% by weight. If it is below the above range, the productivity may be lowered, and if it exceeds the range, secondary aggregation between the fine particles tends to occur, and fine particles having good dispersibility and uniform particle size distribution may be difficult to obtain.
The monocarboxylic acid used in the present invention is a compound having only one carboxyl group in the molecule. Specific examples of the compound include saturated fatty acids (saturated monocarboxylic acids) such as formic acid, acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid; acrylic acid, methacrylic acid Unsaturated fatty acids (unsaturated monocarboxylic acids) such as crotonic acid, oleic acid, and linolenic acid; cyclic saturated monocarboxylic acids such as cyclohexanecarboxylic acid; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, phenylacetic acid, and toluic acid; And monocarboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride; halogen-containing monocarboxylic acids such as trifluoroacetic acid, monochloroacetic acid, and o-chlorobenzoic acid; and lactic acid. Any one of these compounds is used alone, or two or more compounds are used in combination.
[0086]
Preferred monocarboxylic acids are saturated fatty acids having a boiling point of 200 ° C. or less at 1 atmosphere. Specifically, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and isobutyric acid are preferable. This is because the monocarboxylic acid content in the reaction system can be easily controlled in the process of heating from the process of preparing the mixture, and therefore the precipitation reaction of zinc oxide crystals can be easily controlled. The saturated fatty acid is preferably used in the range of 60 to 100 mol%, more preferably 80 to 100 mol%, based on the total amount of monocarboxylic acid. Below the above range, the crystallinity of zinc oxide in the resulting fine particles may be lowered.
[0087]
Examples of the monocarboxylic acid include zinc monocarboxylates such as zinc acetate. When the zinc salt is used, it is not always necessary to add the monocarboxylic acid as a raw material.
the aboveThe amount of monocarboxylic acid used (or charged) in the production method is, for example, 0.5 to 50, preferably 2.2 to 10, in a molar ratio with respect to the amount of Zn atom of the zinc source. Within the above range, it is preferable from the viewpoints of economic efficiency, ease of producing fine particles, ease of obtaining fine particles that are less likely to aggregate and have excellent dispersibility. If it is below the above range, zinc oxide fine particles having good ZnO crystallinity and fine particles having excellent uniformity such as shape and particle size may be difficult to obtain. May be difficult to obtain.
[0088]
Alcohols used in the present invention include aliphatic monohydric alcohols (methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, t-butyl alcohol, stearyl alcohol, etc.), aliphatic unsaturated monohydric alcohols (allyl alcohol, crotyl alcohol, Propargyl alcohol, etc.), alicyclic monohydric alcohols (cyclopentanol, cyclohexanol, etc.), aromatic monohydric alcohols (benzyl alcohol, cinnamyl alcohol, methylphenyl carbinol, etc.), heterocyclic monohydric alcohols (full Monohydric alcohols such as furyl alcohol; alkylene glycol (ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octane Diol, 1,10-decanediol, pinacol, diethylene glycol, triethylene glycol, etc.), aliphatic glycols having an aromatic ring (hydrobenzoin, benzpinacol, phthalyl alcohol, etc.), alicyclic glycols (cyclopentane-1) , 2-diol, cyclohexane-1,2-diol, cyclohexane-1,4-diol, etc.), glycols such as polyoxyalkylene glycol (polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.); ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether , Monoethers and monoesters of the above glycols such as triethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoacetate; hydroquinone, resorcin, 2,2-bis ( - aromatic diols such as hydroxyphenyl) propane and their monoethers and monoesters, trihydric alcohols and their monoethers such as glycerin, and the like monoesters, diethers and diesters. Any one of these alcohols may be used alone, or two or more may be used in combination.
[0089]
The amount of alcohol in the medium comprising at least alcohol is not particularly limited, but in order to perform the zinc oxide-based fine particle production reaction in a short time, the molar ratio of alcohol to Zn atoms derived from the zinc source is, for example, 1 to 100. , Preferably 5-80, more preferably 10-50. If it is below the above range, zinc oxide fine particles having good ZnO crystallinity are difficult to obtain, or fine particles having excellent dispersibility, uniformity in shape and particle size may be difficult to obtain. There is a possibility.
The medium is a medium composed only of the alcohol, a mixed solvent of the alcohol and water, a mixed solvent of the alcohol and an organic solvent other than alcohol, such as ketones, esters, aromatic hydrocarbons, and ethers. The ratio of the alcohol to the other solvent is 5 to 100% by weight of alcohol, preferably 40 to 100% by weight, in terms of the charge (use) used to prepare the mixture (m). Preferably it is 60 to 100 weight%. If the amount of alcohol is below the above range, fine particles having good crystallinity, uniformity of shape / particle diameter and dispersibility may be difficult to obtain.
[0090]
the aboveExamples of the metal (M) compound used in the production method of the metal include, for example, metals (M) such as simple metals and alloys; oxides; hydroxides; (basic) carbonates, nitrates, sulfates, and chlorides. , Inorganic salts such as halides such as fluoride, fluoride; carboxylates such as acetate, propionate, butyrate and laurate; metal alkoxides; β-diketone, hydroxycarboxylic acid, ketoester, ketoalcohol, amino All compounds containing a trivalent or tetravalent metal (A) such as a metal chelate compound with alcohol, glycol, quinoline, etc .; In the case of a metal element that can take a plurality of valences such as In, Tl, At least one compound selected from the group consisting of compounds containing a low-valent metal that can finally change to trivalent or tetravalent during the fine particle production process (this compound is a simple metal) Alloy is a concept including a metal such) is used.
[0091]
III When aluminum is used as the group B metal element, examples of the aluminum-containing compound include aluminum, aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum chloride, aluminum fluoride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, basic aluminum acetate, and aluminum. Trisacetylacetonate, aluminum trimethoxide, aluminum triethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum tri-n-butoxide, acetoalkoxy aluminum diisopropylate, aluminum laurate, aluminum stearate, diisopropoxy aluminum stearate, Ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate or the like is used.
[0092]
III When boron is used as the group B metal element, examples of the boron-containing compound include boron trioxide, boric acid, boron oxalate, boron trifluoride diethyl ether complex, boron trifluoride monoethylamine complex, trimethyl borate, triethyl. Borate, triethoxyborane, tri-n-butyl borate and the like are used.
III When gallium is used as the group B metal element, examples of the compound containing gallium include gallium, gallium hydroxide, gallium oxide, gallium chloride (III), gallium bromide (III), gallium nitrate (III), Gallium (III) sulfate, gallium ammonium sulfate, triethoxygallium, tri-n-butoxygallium and the like are used.
[0093]
When indium is used as the III-B group metal element, examples of compounds containing indium include indium, indium (III) oxide, indium (III) hydroxide, indium (III) sulfate, indium (III) chloride, fluorine. Indium (III) iodide, indium (III) iodide, indium isopropoxide, indium (III) acetate, triethoxyindium, tri-n-butoxyindium and the like are used.
III When thallium is used as the group B metal element, the thallium-containing compounds include, for example, thallium, thallium oxide (I), thallium oxide (III), basic thallium hydroxide (I), thallium chloride (I) , Thallium (I) iodide, thallium nitrate (I), thallium sulfate (I), thallium hydrogen sulfate (I), basic thallium sulfate (I), thallium acetate (I), thallium formate (I), malonic acid Thallium (I), thallium chloride (III), thallium nitrate (III), thallium carbonate (III), thallium sulfate (III), thallium hydrogen sulfate (III) and the like are used.
[0094]
When silicon is used as the IVB group metal element, examples of the silicon-containing compound include silicon, silicon oxide, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, and other tetraalkoxysilanes, methyltrimethoxysilane, and trimethoxy. Silane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, III-glycidoxypropyltrimethoxysilane, III- (II-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diethoxydimethyl Alkyl alkoxysilanes such as silane, trimethylethoxysilane, hydroxyethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, stearyltri Silicon alkoxide compounds such as silane coupling agents such as methoxysilane; chlorosilanes such as silicon tetrachloride, trichlorosilane, and methyltrichlorosilane; acetoxysilanes such as triacetoxysilane are used.
[0095]
When germanium is used as the group IVB metal element, examples of the compound containing germanium include germanium, germanium (IV) oxide, germanium chloride (IV), germanium iodide (IV), germanium acetate (IV), and germanium chloride. (IV) Bibilidyl complex, β-carboxyethyl germanium sesquioxide, germanium (IV) ethoxide and the like are used.
When tin is used as the group IVB metal element, examples of the tin-containing compound include tin, tin (IV) oxide, tin (IV) chloride, tin (IV) acetate, and di-n-butyltin (IV) dichloride. , Di-n-butyltin (IV) dilaurate, di-n-butyltin (IV) malate (polymer), di-n-butyltin (IV) oxide, di-n-methyltin (IV) dichloride, di-n-octyltin (IV) Malate (polymer), di-n-octyltin (IV) oxide, diphenyltin (IV) dichloride, mono-n-butyltin (IV) oxide, tetra-n-butyltin (IV), tin oxalate (II) , Tri-n-butyltin (IV) acetate, tributyltin ethoxide, trimethyltin chloride, triphenyltin acetate, triphenyltin (IV) hydroxide, tetraethoxytin, tetra-n-butyl Such as Kishisuzu is used.
[0096]
When lead is used as a group IVB metal element, for example, lead, lead acetate (IV), lead chloride (IV), lead fluoride (IV), lead oxide (IV), lead oxide as lead-containing compounds (II + IV), lead (II) oxalate, etc. are used.
The metal (M) oxide; hydroxide may be in the form of powder, but colloidal level metal oxides such as alumina sol and silica sol and / or metal hydroxide aqueous sols and alcohol sols may also be used.
The production method of the present invention has, for example, the following steps I to III as essential steps, and a metal (M) compound in any one or two or more of steps I, II and III: Can be added.
[0097]
(I) The 1st process which makes the mixture (n) which consists of a zinc source and monocarboxylic acid.
(II) A second step of making the mixture (m) in which the zinc source and the monocarboxylic acid are dissolved or dispersed in the medium consisting of at least alcohol by mixing the mixture (n) with the medium consisting of at least alcohol.
(III) By maintaining the mixture (m) at a temperature of 100 ° C. or higher, the ratio of the number of atoms to the total number of atoms of the metal element is 80 to 99.9% zinc and 0.1 to 20% metal (M). A third step of depositing zinc oxide-based fine particles comprising a crystalline coprecipitate of a metal oxide containing
[0098]
the aboveIn the production method, it is preferable that the step I is a step of making a mixture (n) further containing water. By this step, a solution-like mixture (n) can be easily obtained. The order of addition of the zinc source, monocarboxylic acid and water is arbitrary. For example, the mixture (n) is made by dissolving the zinc source in a mixed solvent of monocarboxylic acid and water.
the aboveIn this production method, the steps II and III are preferably constituted by adding and mixing the mixture (n) to a medium composed of at least an alcohol maintained at a temperature of 100 ° C. or higher. By this step, the mixture (m) is easily made.
When the mixture (n) consisting of the zinc source and monocarboxylic acid or consisting of these and a metal (M) compound is added to a medium consisting of at least alcohol, the mixture (n) is preferably a solution. . When the mixture (n) is a solution, the zinc source and the monocarboxylic acid, or these and the metal (M) compound are compatible with each other, or dissolved in a solvent having high compatibility with them. It is desirable. As a solvent used for that purpose, a zinc source and a monocarboxylic acid, or these and a metal (M) compound can be easily dissolved at a temperature from room temperature to about 100 ° C., and in addition to the above medium. From the viewpoint of high solubility, water, alcohols, ketones and esters are preferred. The alcohols mentioned here include all the alcohols described above.
[0099]
In the process in which the zinc source is converted to X-ray diffractively crystalline zinc oxide, one or more zinc oxide precursors (which may or may not include a metal (M)) May not be). For example, the case where zinc oxide etc. are used for a zinc source is mentioned. The zinc oxide precursor means an ion or compound state containing at least a zinc atom other than zinc oxide, such as zinc (hydrate) ion (Zn2 +), zinc polynuclear hydroxide ion, zinc acetylacetone, etc. Β-dicarbonyl compound or a compound having a chelating ability such as lactic acid, ethylene glycol, ethanolamine or the like, a state in which a part or all of the above ions are chelated, (basic) zinc acetate, (basic ) When present as (basic) carboxylates such as zinc salicylate and (basic) zinc lactate. The case where a part or all of the precursor is present as a complex composition such as a complex salt with a monocarboxylic acid and / or alcohol is also included.
[0100]
In the process of converting the zinc source and the metal (M) compound used as raw materials into the zinc oxide-based fine particles in the mixture (m), the monocarboxylic acid present in the mixture (m) does not change, Alternatively, part or all of the monocarboxylic acid undergoes an esterification reaction with part or all of the alcohol in the mixture (m) to produce an ester compound.
The mixture (m) only needs to be obtained by mixing four components of the zinc source, the monocarboxylic acid, the alcohol, and the metal (M) compound as essential components. In addition to these four components, for example, water, ketones, esters, (cyclo) paraffins, ethers, organic solvents such as aromatic compounds, components such as additives described later, or zinc and metal (M) Other metal components such as inorganic salts such as metal acetates, nitrates and chlorides, and organometallic alkoxides such as metal alkoxides may be included. However, the alkali metal and alkaline earth metal may reduce the heat ray cutting function and conductivity of the fine particles, and is preferably 1/10 or less of the number of atoms of the metal (M) in the mixture (m), It is more preferable that it is 1/100 or less. Moreover, water and an organic solvent are normally contained as a solvent component.
[0101]
The presence state of the four components and the presence form in the mixture (m) of each component are not particularly limited. For example, when the presence state of the zinc source is exemplified, the zinc source and / or the metal (M) compound is dissolved as it is, with the alcohol and / or the water and the organic solvent as solvent components. It is in a state of being changed and dissolved, or in a state of being dispersed in a colloidal, emulsified or suspended state.
Accordingly, the state of the mixture (m) is not particularly limited. For example, there is no problem even if it is liquid, sol, emulsion, or suspension.
The mixture (m) is prepared by mixing the respective components in the above-described range. The preparation method is not particularly limited.
[0102]
In particular, in order to obtain a dispersion of zinc oxide-based fine particles in which the average particle diameter of single particles is controlled in the range of 0.001 to 10 μm, the first mixture (n) comprising the zinc source and monocarboxylic acid is used. Is preferably added to an alcohol-containing solution with heating to prepare the mixture (m) from the viewpoint of practical productivity.
The preparation method at this time will be described below.
As a method for adding the mixture (n), for example, a method in which the mixture (n) is added and mixed all at once, a method in which the mixture (n) is dropped on or in an alcohol-containing solution, or a mixture (n ) May be employed.
[0103]
Moreover, although addition mixing of the mixture (n) may be performed at normal pressure, pressurization, or reduced pressure, it is preferably performed at normal pressure in terms of production cost. When adding and mixing under normal pressure, if you want to obtain a zinc oxide-based fine particle dispersion with excellent uniformity in particle size, shape, etc. and controlled dispersion and agglomeration, alcohol is added during the addition and mixing. It is preferable to maintain the solution at a temperature of 60 ° C. or higher, particularly 60 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. If the temperature of the alcohol-containing solution at the time of addition mixing is less than 60 ° C., the viscosity of the mixture (m) may rapidly increase during the addition mixing or after the addition mixing to become a gel. In such a case, stirring cannot be performed and uniform mixing is not achieved, or the next step, that is, when heating is performed, problems such as insufficient heat transfer and temperature distribution are induced, crystallinity, It is difficult not only to obtain uniform zinc oxide-based fine particles in terms of particle diameter, particle shape, etc., but also to obtain only aggregates. Such a problem is related to the zinc concentration in the mixture (m) and is more likely to occur when the zinc concentration is higher. Accordingly, the lower limit temperature of these optimum temperatures varies depending on the pressure of the system, and when performing under reduced pressure or under pressure, it is necessary to appropriately select the temperature of the alcoholic solvent according to the pressure. As described above, when the mixture (n) is added while heating the alcohol-containing solution, a part of the monocarboxylic acid and / or a part of the alcohol in the mixture (m) remains outside the system due to evaporation. The mixture (m) is also included in the mixture obtained in this way.
[0104]
Although the raw material composition in preparing the mixture (n) is not particularly limited, the amount of the zinc source used as the raw material of the mixture (n) is 1 to 90 in terms of ZnO with respect to the total amount of the mixture (n). It is preferable that the amount of the monocarboxylic acid used as a raw material of the mixture (n) is in the range of 0.5 to 50 times mol in terms of molar ratio to Zn atoms in the zinc source. .
The mixture (m) is obtained by adding and mixing the mixture (n) prepared as described above to the alcohol-containing solution.
When the mixture (n) is added and mixed, the mixture (n) may be at room temperature or in a heated state. Moreover, when adding and mixing, it is especially preferable that the alcohol-containing solution is stirred for the purpose of obtaining uniform mixing.
[0105]
At this time, the content of the alcohol to be contained in the alcohol-containing solution is not particularly limited, but in order to perform the zinc oxide-based fine particle formation reaction during heating in a short time, it is contained in a mixture (m) of alcohol. The range of 1 to 100 times mol is preferable in terms of the molar ratio to Zn atoms derived from the zinc source. The concentration of the alcohol in the alcohol-containing solution is usually in the range of 5 to 100% by weight with respect to the total amount of the solution.
In addition, as a method for producing the zinc oxide-based fine particles of the present invention, a zinc source, a monocarboxylic acid and an alcohol are necessary without going through the above steps (I) and (II) (without making a mixture (n)). And a mixture (m) containing water and dissolved or dispersed in the zinc source and the monocarboxylic acid is prepared, and the mixture (m) is maintained at a temperature of 100 ° C. or higher as in the step (III). Thus, zinc oxide comprising a crystalline coprecipitate of a metal oxide containing 80 to 99.9% zinc and 0.1 to 20% metal (M) in the ratio of the number of atoms to the total number of atoms of the metal element. Another method of precipitating the system fine particles can also be adopted. In this alternative method, the state of the solution in which the zinc source and the monocarboxylic acid are uniformly dissolved during the preparation of the mixture (m) or the subsequent heat treatment to 100 ° C. or higher until any fine particles are precipitated. In order to obtain a uniform solution-like mixture (m), for example, a method such as heating is employed. The metal (M) compound may be added and mixed, for example, when making the mixture (m), or may be added separately during the heat treatment at 100 ° C. or higher. When added during the heat treatment, for example, a method of adding the obtained solution after dissolving the metal (M) compound in a solvent system in which it can be (heated) dissolved may be employed. In the case of the above-mentioned alternative method, the raw material composition for preparing the mixture (m) is not particularly limited, but the amount of zinc source used as the raw material for the mixture (m) is based on the total amount of the mixture (m). The amount of the monocarboxylic acid used as a raw material of the mixture (m) is 0.5 to 10 times mol in terms of a molar ratio with respect to Zn atoms in the zinc source. It is preferable that it is the range of these. Further, the alcohol content is preferably 10 to 50 times in terms of a weight ratio of the total weight of alcohol to the ZnO equivalent weight of Zn atoms contained in the mixture (m).
[0106]
By heating the mixture (m) obtained as described above, a dispersion containing zinc oxide-based fine particles can be obtained with high yield.
The heating temperature is not particularly limited, and the heating temperature is of course not less than the temperature at which crystalline zinc oxide precipitates. However, the particle diameter, shape, dispersion / aggregation state, etc. of the zinc oxide fine particles to be finally obtained It is necessary to select the heating temperature and the heating time from a comprehensive viewpoint including the initial composition of the mixture (m) and the various parameters described above. In particular, in order to obtain a dispersion of zinc oxide-based fine particles in which the average particle size of single particles is controlled in the range of 0.001 to 10 μm with practical productivity, 100 ° C. or higher, particularly 100 ° C. or higher and 300 ° C. It is preferable to carry out at the following heating temperature.
[0107]
In this case, for example, when the mixture (m) is obtained by adding and mixing the mixture (n) to an alcohol-containing solution maintained at a temperature of 100 ° C. or higher, the temperature may be maintained as it is. Heating treatment may be performed after raising or lowering the temperature to a predetermined temperature. Moreover, what is necessary is just to heat-process, after heating up to the temperature of 100 degreeC or more, when the mixture (m) is obtained by adding and mixing the mixture (n) to alcohol at the temperature of less than 100 degreeC. Setting the heating temperature of the mixture (m) to 100 ° C. or higher strictly controls the composition of the reaction system including the speed and amount of evaporation or removal of excess or unnecessary components in order to obtain zinc oxide fine particles. Therefore, there is an advantage that it is easy to control the particle size and the like of the fine particles obtained.
[0108]
Further, in the heating process for obtaining the dispersion, components other than the above components, that is, alcohol, the ester compound produced by heating, or, if necessary, part or all of the solvent component present in the mixture are evaporated. It may be removed.
Moreover, although it does not specifically limit about heating time, In order to complete reaction, about 0.1 hour-30 hours are preferable normally.
Further, when water is present in the mixture (m), the free water concentration in the dispersion is preferably 5% by weight in order to be converted into zinc oxide fine particles in the heating process. It is preferable to carry out the distillation until it becomes less than 1%, more preferably less than 1% by weight. The reason for this is that when the water concentration exceeds this range, depending on the type of other components such as alcohol contained in the dispersion, the crystallinity of the zinc oxide-based fine particles is low, and the above-mentioned function is not sufficiently exhibited. Because there is.
[0109]
In addition, as the (final) composition in the produced zinc oxide-based fine particle dispersion, the amount of the monocarboxylic acid was set to 0. 0 relative to the total amount in terms of zinc atoms contained in the produced dispersion. It is preferable to make it 5 times or less. The reason is that when it exceeds 0.5 mole, the crystallinity of the zinc oxide-based fine particles is lowered and the function as zinc oxide may not be sufficiently exhibited. Therefore, if the amount of monocarboxylic acid present in the mixture (m) exceeds 0.5 times the total amount in terms of zinc atoms contained in the produced dispersion, heating is performed. In the process, at least the excess must be distilled off. Of course, even when the ratio is 0.5 times or less, distillation may be performed during the heating process.
[0110]
In the case where the single particles are used as primary particles and secondary particles obtained by aggregating the primary particles are obtained, it is an effective method to allow a lactic acid source to coexist when the temperature is maintained at 100 ° C. or higher. Lactic acid source is lactic acid; ammonium lactate, sodium lactate, lithium lactate, calcium lactate, magnesium lactate, zinc lactate, aluminum lactate, manganese lactate, iron lactate, nickel lactate, silver lactate and other metal lactates; methyl lactate, ethyl lactate, Lactic acid ester compounds such as n-butyl lactate that can generate lactic acid by hydrolysis and the like, and any one of them may be used alone, or two or more may be used in combination.
[0111]
Although the quantity of the lactic acid source used is not specifically limited, For example, it is performed in the range of 0.001-0.4 by molar ratio with respect to zinc in a mixture (m). Below the above range, the coexistence effect of lactic acid is insufficient, so that zinc oxide crystals cannot be obtained. On the other hand, when the above range is exceeded, precipitation reaction of zinc oxide crystals is difficult to occur, making it difficult to obtain the desired fine particles. In order to obtain fine particles having a uniform particle shape, the molar ratio of lactic acid to zinc is preferably in the range of 0.001 to 0.2, and in order to obtain fine particles having a uniform particle diameter and good dispersibility, The molar ratio of lactic acid is preferably 0.001 to 0.1.
[0112]
The addition of the lactic acid source is, for example, as follows. Lactic acid (CHThreeWhen CH (OH) COOH) and / or lactic acid ester is used, the above steps I, II and III (hereinafter, step III includes a step corresponding to III in the above alternative method), or I and II Any method selected from the above may be used, and a method of adding directly or a method of adding a solution dissolved in a solvent (for example, alcohol) may be employed. The latter addition method is preferred particularly when the lactic acid source is added in Step III because lactic acid is likely to diffuse quickly. When a metal lactate is used, it may be at any time selected from the above-mentioned Steps I, II, III, or between I and II, and preferably a mixture (n ) Dissolves in. For example, a uniform solution is prepared by adding and mixing a zinc source powder and a metal lactate powder to a solution containing a monocarboxylic acid and stirring. At this time, stirring while heating to increase the dissolution rate and solubility of each powder is preferably employed because a high-concentration solution can be obtained in a short time.
[0113]
When lactic acid is dissolved or dispersed in the medium, the zinc oxide crystals grow anisotropically to form flaky zinc oxide crystals, and the flaky zinc oxide crystals are gathered with the tips facing outward. In some cases, a dispersion containing zinc oxide-based fine particles having the above can be obtained. At this time, when the molar ratio of lactic acid to zinc is in the range of 0.001 to 0.4, the single particles to be produced are flaky (anisotropic), for example, a length of 1.0 to 5.0 ( (Major axis / minor axis), flatness (major axis / thickness) of 2 to 200, and major axis of 5 to 1000 nm, which are excellent in light diffusion permeability and preferable. The major axis is the longest length of the triaxial diameters measured for the particles, and the thickness is the lesser of the width and height of the triaxial diameters (particle diameter of the shortest part). .
[0114]
the aboveThe polymer used in this production method is the same as that described for the polymer contained in the zinc oxide fine particles of the present invention.
The amount of the polymer to be used is not particularly limited, but the weight ratio of the zinc atom in the zinc source (that is, in the second mixture) to the amount converted to zinc oxide, for example, in the range of 0.01 to 2.0. Done. If it is below the range, composite particles are difficult to obtain, and if it exceeds the range, precipitation reaction of zinc oxide crystals may be difficult to occur, so that the intended zinc oxide-based fine particles are difficult to obtain. Of the composite particles, in order to obtain zinc oxide-based fine particles having the above-mentioned multi-layer structure, and having a uniform particle shape and particle diameter and good dispersibility, although depending on the type of polymer and other reaction conditions, The amount is preferably a weight ratio of 0.05 to 0.5 with respect to the zinc oxide equivalent.
[0115]
the aboveIn the production method, the polymer is added in any one of the above steps or in two or more steps. The polymer is added at an arbitrary time until the zinc oxide-based fine particles are precipitated. For example, a method of adding and mixing to the mixture (n) or adding and mixing to the mixture (m) is exemplified.
the aboveIn this production method, the polymer may be added at any time as long as it is a stage before the zinc oxide-based fine particles are formed.
The polymer is preferably preliminarily dissolved in the alcohol used for the medium, or dissolved in an arbitrary solvent and added to the reaction system because it can spread quickly in the reaction system. The solvent used for dissolving the polymer is not particularly limited as long as it is a liquid capable of dissolving the polymer. For example, alcohols (the above-mentioned), aliphatic and aromatic carboxylic acids, aliphatic and aromatic carboxylic esters , Ketones, ethers, ether esters, aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and other organic solvents; water; mineral oil; vegetable oil; wax oil; at least one selected from the group consisting of silicone oils One.
[0116]
The mixture (m) only needs to be obtained by mixing four components of zinc, monocarboxylic acid, alcohol, and metal (M) as essential components. Added.
Maintaining the polymer-containing mixture (m) at a temperature in the range of 100 ° C. or higher, preferably 100 to 300 ° C., more preferably 150 to 200 ° C. for 0.1 to 30 hours, preferably 0.5 to 10 hours. As a result, the zinc oxide-based fine particles of the present invention according to the type and composition ratio of the raw material can be obtained with practical productivity as zinc oxide-based crystal-polymer composite particles. That is, zinc dissolved or dispersed in the medium is converted into X-ray diffractionally crystalline zinc oxide by maintaining the second mixture at a temperature within the above range for a time within the above range. . Since the polymer is also dissolved or dispersed in the medium, zinc oxide crystal nuclei are precipitated, and the polymer is compounded in the process of crystallization, whereby a dispersion containing zinc oxide-polymer composite particles is obtained. can get. Reaction liquid composition and temperature when composite particles are generated based on the type of polymer used, the type of raw material such as the type of alcohol contained in the medium, the raw material charging composition and the temperature history until composite particles are generated, etc. By controlling the above, it is possible to control the internal structure and particle shape / particle diameter of the composite particles, the particle diameter of the contained single particles (metal oxide coprecipitate), and the like.
[0117]
the aboveIn the production method of the above, by heat treatment at a temperature of 100 ° C. or higher in the presence of the above-described polymer, the metal oxide coprecipitate and the polymer are contained, and the number average particle diameter of 0.001 to 10 μm Zinc oxide-based fine particles having a coefficient of variation of particle size of 30% or less are dispersed and contained in the range of 1 to 80% by weight, and a dispersion using alcohol and / or the ester compound and / or organic solvent as a solvent is obtained. .
Furthermore, for the purpose of controlling the particle size, particle shape, dispersion state or higher order structure of the zinc oxide fine particles finally obtained and / or the polarity or composition of the fine particle surface, a specific additive is added. It is also possible to coexist in the heating process. The addition timing of the additive is not particularly limited, and may be any of the process of preparing the mixture (m) or the mixture (n) or the process of heat treatment, and is appropriately selected according to the purpose and the type of additive. For example, when it is added immediately before or after the precipitation of zinc oxide crystals, the effect of the additive is likely to be sufficiently exerted, which is often preferable.
[0118]
In particular, in order to obtain zinc oxide-based fine particles having a uniform particle size and particle shape, a carboxyl group, amino group, imino group, amide group, amide bond, imide group, imide At least one atom selected from the group consisting of a bond, ureido group, ureylene bond, isocyanato group, sulfonic acid group, sulfuric acid group, phosphoric acid group, metal hydroxyl group, metal alkoxy group, epoxy group, urethane group, urethane bond, and ester bond Heating using as an additive a compound having one or more groups and having a molecular weight of less than 1000 and / or a so-called chelating agent (multidentate ligand) that forms a chelate compound by multidentate coordination to zinc ions It is preferable to coexist when processing.
[0119]
Examples of the additive include the above-mentioned carboxyl group-containing compounds including long-chain saturated fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid and stearic acid, and ester compounds thereof; monoethanolamine, diethanolamine, N , N-dimethylethanolamine and other primary, secondary and tertiary amino group-containing alcohols, tetramethylammonium hydroxide, quaternary ammonium salts such as n-hexadecyltrimethylammonium hydroxide, 6-aminocaproic acid, N, Amino acids such as N-bis (octylaminoethyl) glycine, p-aminobenzoic acid, aspartic acid, glutamic acid, amino (di) carboxylic acids and esters or anhydrides thereof, 2-hydroxypyridine, pyridine-2,6-dicarboxylic acid Pyridine derivatives such as acids Amino group-containing compounds such as aliphatic amines such as octadecylamine and stearylamine; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, benzamide, oxamide and oxamic acid; acid imides such as succinimide and phthalimide, and imino (di) acetic acid Imino group-containing compounds such as imino (di) carboxylic acid and imino ether; dicarboxylic acid ureides such as parabanic acid, alloxan, barbituric acid and dialuric acid, ureido acids such as oxalic acid and malonuric acid, diureides such as uric acid, uracil and the like β-aldehyde acid ureido, ureido group-containing compounds and derivatives such as α-oxyacid ureido such as 5-methylhydantoin; urethane compounds such as ethyl carbamate and derivatives thereof such as N-nitrosated compounds and N-chloroacetylated compounds; Tollrange Isocyanate group-containing compounds such as isocyanate, diisocyanyl diphenylmethane, hexamethylene diisocyanate, isobutyl isocyanate, phenyl isocyanate; 1,2-epoxycyclohexene, 1,8-cineol, ethylene glycol diglycidyl ether, 1,6- Aliphatic diglycidyl ethers such as hexanediol diglycidyl ether, polyglycidyl ethers such as glycerol triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, aliphatic and aromatic diglycidyl esters such as adipic acid diglycidyl ester, etc. Other compounds containing an epoxy group such as resorcin diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether, oligomers having an epoxy group as a functional group; Titanate coupling agents such as propyl triisostearoyl titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate, isopropyltri (N-aminoethylaminoethyl) titanate, methyltrimethoxy Silane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, III-glycidoxypropyltrimethoxysilane, III- (II-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diethoxydimethyl Silane, trimethylethoxysilane, alkylalkoxysilane such as hydroxyethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, γ-amino Nopropyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ- Silane coupling agents such as chloropropyltrimethoxysilane and stearyltrimethoxysilane, acetoalkoxyaluminum diisopropylate, aluminum laurate, aluminum stearate, diisopropoxyaluminum stearate, ethylacetoacetate aluminum diisopropylate, etc. Various coupling agents such as aluminum coupling agents and partial hydrolysates thereof; for example, tetraethoxy titanium, tetrabutoxy titanium other than the above coupling agents Diethyldiethoxytitanium, tetrabutoxytitanium, tetramethoxyzirconium, tetrabutoxyzirconium, hexaethoxytungsten, di-n-butoxymanganese, diisopropoxycobalt, diethoxynickel, di-n-butoxynickel, triethoxylanthanum, triethoxy Representative metal alkoxides such as yttrium, diethoxy copper, di-n-butoxy copper, pentaethoxy niobium, penta-n-butoxy niobium, pentaethoxy tantalum, penta-n-butoxy tantalum, triethoxy iron, tri-n-butoxy iron Specific examples of the derivatives include organometallic compounds containing metal hydroxyl groups and / or metal alkoxy groups and derivatives thereof, and (partially) hydrolysis and / or mixtures of these organometallic compounds. Or a condensate such as a (partial) hydrolyzate obtained by a condensation reaction; trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate, (polyoxyethylene) bis [bis (2-chloroethyl) Phosphate esters such as phosphate], acid phosphate esters such as methyl acid phosphate, propyl acid phosphate, lauryl acid phosphate, stearyl acid phosphate, bis-2-ethylhexyl phosphate, diisodecyl phosphate, phosphite esters such as trimethyl phosphite, Organic phosphorus compounds such as thiophosphates such as dimethyldithiophosphoric acid and diisopropyldithiophosphoric acid; at least a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group in the molecule, 4 Organopolysiloxanes having a molecular weight of less than 1000 containing the above-mentioned atomic groups such as amino groups such as secondary ammonio groups, carboxyl groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, hydroxyl groups, epoxy groups; sodium lauryl sulfate, dodecylbenzenesulfonic acid ( Sodium), anionic surfactants such as sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, sodium dialkylsulfosuccinate, calcium stearate, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene alkylamine, polyethylene glycol monolaurate, glycerol monostearate, etc. Nonionic surfactants; cationic surfactants such as lauryldimethylamine and stearyltrimethylammonium chloride; amphoteric boundaries such as laurylbetaine and stearylamine acetate Active agent, various surfactants or the like having the above-mentioned atomic group are exemplified.
[0120]
Also, as so-called chelating agents (polydentate ligands) that form chelate compounds by multidentate coordination to zinc ions, β-diketones such as acetylacetone, ethyl acetoacetate, benzoylacetone, ethylenediamine, dimethylglyoxime , Benzyldioxime, cyclohexane 1,2-dione dioxime, dithizone, oxine, glycine, glycolic acid, oxalic acid, catechol, dipyridyl, 1,10-phenanthroline, α-hydroxypropionic acid, monoethanolamine, diethanolamine, ethylene glycol Etc. are exemplified.
As described above, the size and shape of single particles of the obtained zinc oxide-based fine particles, the state of dispersion of single particles, higher order structure, surface polarity, surface composition, and the like vary greatly depending on the type and amount of additive. For example, when a compound having a hydrophilic main chain such as methoxypoly (oxyethylene) monoglycolic acid is used as an additive, the size and shape of the primary particles are uniform, and the primary particles with respect to a polar solvent such as water In the meantime, when a compound having a main chain having high hydrophobicity or lipophilicity such as alkyltrialkoxysilane and octadecylamine is used as an additive, the size of primary particles can be obtained. In addition, zinc oxide-based fine particles having a uniform shape and excellent primary particle dispersibility in a low polarity solvent such as toluene or a nonpolar solvent can be obtained.
[0121]
Needless to say, the size, shape, dispersed state and higher order structure of single particles, surface polarity, surface composition, and the like of single particles are also controlled by the aforementioned polymer and surface modifier.
The addition amount of the above-mentioned additive is not particularly limited, but usually it is preferably 0.1% or more and 80% or less, expressed as a weight ratio of the additive to zinc oxide contained in the zinc oxide-based fine particle dispersion. If the content is less than 0.1%, the additive effect is not substantially observed. On the other hand, if the content exceeds 80%, zinc oxide fine particles may not be obtained.
The above-described additives can be used alone or in combination, and the method of adding is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the kind of additive, the addition timing, and the like. For example, when adding during heating, a method of adding an additive directly or dissolved and / or diluted in an arbitrary solvent such as alcohol is exemplified, but the latter method is added to the reaction system. Is preferable in that it readily diffuses quickly and the effect of addition can be sufficiently exhibited.
[0122]
A method for producing surface-modified fine particles will be described. The surface-modified fine particles are produced by mixing zinc oxide-based fine particles obtained by an arbitrary production method with a surface modifier under appropriate conditions. The surface modifier and the surface modification method are not particularly limited, The type, amount, and surface modification method of the surface modifier may be appropriately selected depending on the purpose. However, in order that each fine particle is uniformly surface-modified and the surface-modified layer in each fine particle is homogeneous, the surface of the zinc oxide-based fine particle is dispersed in a solvent and sufficiently stirred. It is preferable that a modifier is added and mixed. Therefore, preferably, in the method for producing zinc oxide-based fine particles of the present invention, a method of coexisting a surface modifier in the process of producing fine particles, or a dispersion of zinc oxide-based fine particles once in accordance with the production method of the present invention. A method of adding and mixing a surface modifier after the production is preferable. As the latter method, for example, an appropriate amount of a surface modifier selected according to the purpose of use is added to and mixed in a dispersion in which single particles having an average particle diameter of 0.1 μm or less are dispersed or in a secondary aggregation. In addition, there is a method of obtaining surface-modified fine particles having a modified surface by stirring at a temperature of 100 ° C. or higher or a temperature of 100 ° C. or lower, usually for about 0.5 to 24 hours.
[0123]
The surface modifier may be the same as or different from the above-described polymer, additive and the like, and may be used in combination with these polymer and additive. Two or more surface modifiers may be added sequentially or simultaneously. Examples of the surface modifier include, in addition to the aforementioned polymers and additives, for example, methyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, III-glycidoxypropyltrimethoxysilane, III- (II-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diethoxydimethylsilane, trimethylethoxysilane, alkylethylsilane such as hydroxyethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, γ-amino Propyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercapto Silane coupling agents such as propyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, stearyltrimethoxysilane, acetoalkoxyaluminum diisopropylate, aluminum laurate, aluminum stearate, diisopropoxyaluminum stearate, ethylacetoacetate Examples thereof include aluminum coupling agents such as trialuminum diisopropylate.
[0124]
The addition amount of the surface modifier with respect to the fine particles is not particularly limited, but for the purpose of surface modification, a metal oxide (zinc and IIIB group, IVB in the fine particles) is required in order to sufficiently exert the modification effect. It is preferable that the ratio of the surface modifier to the oxide having a group metal as a metal component is 0.01 to 1 by weight ratio. Even if the weight ratio exceeds 1, the surface modification effect is saturated, which is economically disadvantageous. Moreover, a particularly preferable weight ratio is 0.02 to 0.5 from the viewpoint of the modification effect and economy.
Next, in the above-described present invention, a preferable embodiment for obtaining zinc oxide-based fine particles in which the average particle diameter of single particles is controlled in the range of 0.001 to 0.1 μm is as follows. Among them, the following conditions (I) to (IV) are particularly mentioned, preferably two or three conditions (I) to (IV), more preferably (I) to (IV). It is to be done under conditions that satisfy all.
[0125]
(I) The zinc source includes, as a main component, at least one selected from the group consisting of zinc oxide, zinc hydroxide and zinc acetate, particularly preferably zinc oxide and / or its compound. Alternatively, zinc hydroxide is the main component.
The reason for this is that zinc oxide, zinc hydroxide, and zinc acetate are substantially 0.001-0.1 μm because they contain substantially no impurities that inhibit the zinc oxide-based fine particle formation reaction during the heating process. This is because it is easy to strictly control the particle size in a fine region. Among them, zinc oxide and zinc hydroxide are not only available at a low price, but also the type of carboxyl group-containing compound can be arbitrarily selected. This is because it is particularly easy to obtain fine particles having the above-mentioned particle diameter range by using the above raw materials.
[0126]
(II) The monocarboxylic acid is a saturated fatty acid having a boiling point of 200 ° C. or less at normal pressure.
Specifically, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and isobutyric acid are preferable, and acetic acid is particularly preferable. This is because the content of carboxyl groups in the reaction system can be easily controlled in the process of heating from the preparation process of the mixture, and thus the particle diameter can be easily controlled in a fine region. Furthermore, it is preferable to use this saturated fatty acid in the range which is 80 mol% or more in the ratio which occupies for the said monocarboxylic acid total amount.
Further, the monocarboxylic acid content is not particularly limited as long as it is within the above-mentioned range, but the monocarboxylic acid content in the mixture (n) is based on the Zn atom in the zinc oxide. A range of 2.2 to 10 moles in terms of molar ratio is particularly preferable in that fine particles having excellent dispersibility in which secondary aggregation is suppressed can be obtained.
[0127]
(III) As a method for preparing the mixture (m), the zinc source and the monocarboxylic acid, and in some cases, the mixture (n) obtained by mixing the zinc source, the monocarboxylic acid and the metal (M) compound ) In an alcohol-containing solution maintained at a temperature of 100 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, continuously or intermittently.
In this case, the mixture (n) is preferably in a liquid state, and when the zinc source and monocarboxylic acid also contain a metal (M) compound, the zinc source, monocarboxylic acid and metal (M) compound are It is desirable that it is dissolved in a compatible or highly compatible solvent. As a solvent used for that purpose, a zinc source and monocarboxylic acid described later can be easily dissolved by heating from room temperature to about 100 ° C., and water and alcohols are highly compatible with alcoholic solvents. , Ketones and esters are preferred. The alcohols mentioned here include all the alcohols described above.
[0128]
(IV) The heating temperature of the mixture (m) is 100 to 300 ° C., particularly preferably 150 to 300 ° C.
By heating the mixture (m), ZnO crystals are precipitated, and when the fine particles of the present invention are produced, the ZnO equivalent concentration with respect to the mixture (m) is 0.5 wt% or more and 20 wt% or less, and further 2.0 wt% or more. By carrying out at less than 10 wt%, it is preferable that fine particles in which secondary aggregation is suppressed are easily obtained when the average particle diameter of primary particles is in the range of 0.001 to 0.1 μm.
Furthermore, in zinc oxide fine particles having an average particle diameter in the range of 0.001 to 0.1 μm, the particle diameter and shape are controlled more uniformly, and the surface condition such as hydrophilicity / hydrophobicity is controlled. An effective method for controlling the aggregation state is described below. Even in a preferable method for producing zinc oxide-based fine particles having an average particle size in the range of 0.001 to 0.1 μm, by using the above-described additives in the same manner as described above, the shape of the particles, the dispersion state of the particles, and the high Zinc oxide-based fine particles with controlled secondary structure, surface polarity and the like can be obtained. In addition, when obtaining zinc oxide-based fine particles in which the particle size distribution of primary particles is uniform, the average particle size is substantially in the above range, and secondary aggregation is suppressed, zinc used as a raw material or a compound thereof A basic zinc carbonate and / or a zinc salt of a monocarboxylic acid whose boiling point at normal pressure is higher than the heating temperature, the main component being at least one selected from the group consisting of zinc oxide, zinc hydroxide and zinc acetate A method using a material containing as a subcomponent is also preferably used. The ratio of the subcomponent to the main component is usually 0.01% or more and 20% or less in terms of the atomic ratio of zinc in the component. If the proportion is less than 0.01%, the combined effect of subcomponents is insufficient, while if it exceeds 20%, zinc oxide with high crystallinity may not be obtained.
[0129]
As another method for obtaining zinc oxide fine particles having a uniform shape and particle size distribution and excellent dispersibility, a method of coexisting carbonate ions and / or CO2 in the heat treatment process is also effective. For example, prior to and / or during the reaction of zinc oxide formation in the heat treatment process, carbon dioxide gas is intermittently or continuously supplied into the mixture (m), urea, ammonium hydrogen carbonate, basic Examples thereof include a method of adding a compound that generates carbon dioxide or carbonate ions under heating conditions such as zinc carbonate.
In addition to the preferred production method described above, by modifying the surface with the above-described surface modifier, the average particle size is 0.001 to 0.1 μm, the shape is controlled, and the particle size distribution is uniform. Fine particles having extremely excellent affinity and dispersibility for solvent systems, paint systems and resin systems can be obtained. In particular, by using a preferable surface modifier, a fine particle (ultrafine particle) dispersion having an average particle size of 0.05 μm or less, which is excellent in dispersibility of single particles, is obtained, and by processing this according to the method described later, Various solvent dispersions, coating compositions and resin compositions can be produced economically and easily without impairing the finely dispersed state of the fine particles.
[0130]
the aboveIn particular, according to the above-mentioned production conditions, the zinc oxide concentration is controlled in terms of particle shape, surface state, dispersion / aggregation state, etc., with an average particle diameter in the range of 0.001 to 0.1 μm. In the range of ˜80 wt%, a dispersion of zinc oxide fine particles using alcohol and / or the ester compound and / or organic solvent as a solvent is obtained.
the aboveThe zinc oxide-based fine particle dispersion obtained in (1) can be used as it is, but if necessary, zinc oxide-based fine particle powder, paint containing zinc oxide-based fine particles, zinc oxide in another solvent by solvent replacement It can be easily converted into a dispersion in which system fine particles are dispersed.
[0131]
the aboveAs a method for obtaining the powder of the zinc oxide-based fine particles obtained in step 1, the fine particles are separated by subjecting the dispersion to usual methods such as filtration, centrifugation, and solvent evaporation, and then dried or as necessary. A method of firing can be employed. Among them, the powdering method by the solvent evaporation method using a vacuum flash evaporator after performing the concentration operation of the dispersion as required is a method in which secondary aggregation of fine particles that tend to occur in the drying process is suppressed. Therefore, it is preferable as a method for pulverizing zinc oxide-based fine particles having excellent dispersibility.
As a method of obtaining a dispersion in which zinc oxide-based fine particles are dispersed in a solvent different from the dispersion containing zinc oxide-based fine particles obtained in the present invention, the powder obtained after pulverizing according to the above-described method is used. After mixing with a solvent to be replaced, such as water, a known method of dispersing by mechanical energy such as ball mill, sand mill, ultrasonic homogenizer or the dispersion is heated to evaporate or distill part or all of the solvent in the dispersion. However, a so-called heated solvent replacement method in which a solvent to be replaced is mixed can be employed. The solvent component constituting the dispersion is not particularly limited, and alcohols, aliphatic and aromatic carboxylic acid esters, ketones, ethers, ether esters, aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated carbonization Organic solvents such as hydrogen, water, mineral oil, vegetable oil, wax oil, silicone oil, etc. are exemplified, and may be appropriately selected according to the purpose of use. Preferred solvent components are as described above.
[0132]
the aboveAs a method for obtaining a plasticizer dispersion containing the zinc oxide-based fine particles obtained in step 1, as in the case of the solvent dispersion described above, the finely powdered fine particles are converted into a plasticizer or a solution containing a plasticizer. A method of dispersing by mechanical energy after mixing and mixing, or a method of mixing a dispersion of fine particles with a plasticizer or a solution containing a plasticizer and evaporating the solvent component by heating can be employed. In addition, when a plasticizer dispersion is produced, a compound of fine particles, a plasticizer and a resin is produced by preliminarily mixing the resin component with a fine particle dispersion or a plasticizer. You can also
[0133]
Zinc oxide fine particles of the present inventionThe child isFor example, the composition containing at least one of these can be used in various industrial applications or industrial applications. Resin composition constituting film, sheet, fiber, resin plate, etc. to increase added value of film, sheet, fiber, resin plate, glass, paper, cosmetics, etc .; film, fiber, resin plate, glass, paper Coating composition to be coated on paper; paper; zinc oxide-based fine particles of the present invention for cosmetics, etc.ChildAdded.
[1] Coating composition and coated article of the present invention
The coating composition of the present invention comprises the zinc oxide fine particles of the present invention.With childAnd a binder component capable of forming a film that binds the zinc oxide-based fine particles. The amount of the zinc oxide-based fine particles and the binder component is a ratio of 0.1 to 99% by weight of the fine particles and 1 to 99.9% by weight of the binder component with respect to the total solid weight of both.
[0134]
The coated product of the present invention includes a base material selected from the group consisting of a resin molded product, glass and paper, and a coating film formed on the surface (for example, one side or both sides) of the base material. The coating film is a zinc oxide fine particle of the present invention.With childAnd a binder component that binds the zinc oxide-based fine particles. The amount of the zinc oxide-based fine particles and the binder component is a ratio of 0.1 to 99% by weight of the fine particles and 1 to 99.9% by weight of the binder component with respect to the total solid weight of both. The form of the resin molded product is, for example, at least one selected from the group consisting of plates, sheets, films, and fibers. The substrate may be a transparent substrate or a translucent substrate.
[0135]
If the amount of fine particles exceeds the above range, there is a problem that the adhesion of the coating film to the substrate, the scratch resistance, abrasion resistance, etc. of the coating film itself are insufficient. There is a problem of becoming.
In the coating composition of the present invention, the total amount of the zinc oxide-based fine particles and the binder component is, for example, in the range of 1 to 80% by weight relative to the total amount of the coating composition, depending on the purpose of use, workability, etc. It is selected appropriately. The balance of the coating composition is an additive such as a solvent that disperses the fine particles and dissolves or disperses the binder component, and a pigment that is used according to the intended use of the coating composition.
[0136]
The binder component that can be used in the coating composition is not particularly limited. For example, (1) (meth) acrylic, vinyl chloride, vinylidene chloride, silicone, melamine, urethane, styrene, alkyd, phenol -Based, epoxy-based, polyester-based thermoplastic or thermosetting synthetic resins; UV-curable resins such as UV-curable acrylic resins and UV-curable acrylic silicone resins; ethylene-propylene copolymer rubber, polybutadiene rubber, styrene-butadiene Organic binders such as rubber, synthetic rubber such as acrylonitrile-butadiene rubber or natural rubber, (2) silica sol, alkali silicate, silicon alkoxide and their hydrolysis condensates, inorganic binders such as phosphate, etc. can be used . These binder components are appropriately selected according to the purpose of use, such as required performance such as heat resistance and scratch resistance for the film obtained by applying and drying the coating composition onto the substrate, and the type of the substrate. One is used alone, or two or more are used in combination.
[0137]
Also, conventionally developed or used for the purpose of improving the surface hardness, wear resistance, etc. of polyester films, polycarbonate resins, methacrylic resin films or sheets, plates, diethylene glycol bisallyl carbonate lenses, etc. A material called a so-called hard coat agent that gives a film having equivalent or near surface hardness, scratch resistance, etc., or a material synthesized by the present inventors for the same purpose (for example, Example II-11 described later) The mixture (x) can also be used as a binder component, a dispersion medium component such as a solvent or a vehicle for dispersing the fine particles of the present invention.
[0138]
Examples of the hard coating agent include UV curable acrylic resin, thermosetting, and moisture curable silicone (polysiloxane), all of which are used as an effective binder component in the present invention. Can do.
Furthermore, since the main component of the fine particles of the present invention is a metal oxide crystal, by combining with these hard coating agents, it is possible to easily obtain a film that is transparent, blocks ultraviolet rays and infrared rays, and has excellent wear resistance. Can do.
The main raw materials for silicone-based hardcoat agents are usually tetraalkoxysilanes (tetrafunctional silane compounds) such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, and trifunctional silane compounds such as methyltrimethoxysilane and phenyltrimethoxysilane. These monomers or (co) hydrolyzed / condensed products are dissolved in a solvent such as alcohol or exist in a sol state. Also in the present invention, a hard coat paint can be synthesized by mixing such a solution or sol with zinc oxide fine particles. However, in consideration of the type of base material, desired surface hardness, flexibility, etc., colloidal silica is used as a tetrafunctional silane compound, or a normal silane cup such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane is used. A compound generically called a ring agent can be blended.
[0139]
In the coating composition of the present invention, the binder component may be dissolved, emulsified or suspended in a solvent.
The solvent for the binder component is appropriately selected according to the intended use of the coating composition, the type of binder, etc., for example, alcohols, aliphatic and aromatic carboxylic acid esters, ketones, ethers, ether esters, Organic solvents such as aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, etc .; water; mineral oil, vegetable oil, wax oil, silicone oil, etc. are exemplified, and may be appropriately selected according to the purpose of use Depending on, two or more may be mixed and used in an arbitrary ratio. As the solvent of the binder component, the solvent of the above dispersion of fine particles of the present invention can be used.
[0140]
When a polyvinylidene chloride or vinylidene chloride-vinyl chloride copolymer is used as a binder component, an excellent water vapor barrier property such as polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, or the like is used as a binder component. In this case, an excellent barrier coating film (coated product) against gases such as oxygen and carbon dioxide can be obtained. These coated products, particularly coated films, are extremely useful in food packaging and the like as films having high gas barrier ability while having the ultraviolet and infrared shielding ability inherent in the zinc oxide-based fine particles of the present invention. It is.
The method for producing the coating composition of the present invention is not particularly limited. For example, the fine particles of the present inventionOf childA method in which powder is added to and mixed with a solvent containing a binder component, a method in which a dispersion in which fine particles are dispersed in a solvent and a solvent in which a binder component is mixed, and a binder component in a dispersion in which fine particles are dispersed in a solvent. The method of adding and mixing can be adopted. The dispersion method is not particularly limited, and for example, a conventionally known method using a stirrer, a ball mill, a sand mill, an ultrasonic homogenizer, or the like can be adopted.
[0141]
In the coating composition of the present invention, a binder component or a solvent containing a binder component is directly added to and mixed with a solvent dispersion of zinc oxide-based fine particles obtained by the above-described production method and / or a dispersion such as a plasticizer dispersion. Can also be obtained.
According to the method for producing a coating composition described above, a coating composition containing at least fine particles, a binder component and a solvent can be obtained.
The obtained coating composition may be any substrate, for example, a plastic film or sheet such as a polyester film; a fiber such as a natural fiber or a synthetic fiber; a transparent material such as a vinyl chloride resin, a polycarbonate resin, an acrylic resin, or a polyethylene terephthalate resin; A film containing zinc oxide-based fine particles can be formed by coating and drying on a translucent synthetic resin plate; glass; paper or the like.
[0142]
In order to form a film, the film may be heated at a temperature equal to or lower than the deformation temperature of the substrate, if necessary. For example, heating can be performed by forming a tough film by using an inorganic binder such as silicon alkoxide as the binder component and sufficiently promoting the condensation reaction between the molecules of the binder component, or by using a thermosetting resin as the binder component. A resin and isocyanates having a cured film formed by sufficiently advancing the curing reaction of the thermosetting resin by using a resin, or having two or more active hydrogen atoms such as polyether and / or polyester in at least one part of the binder component This is because the cross-linking reaction is efficiently performed when the cross-linking reaction is performed, for example, when a polyurethane film is finally formed by using a cross-linking agent such as the above.
[0143]
The binder component in the coated product of the present invention is a film formed by drying or dry-curing (dry-crosslinking) the organic and / or inorganic binder.
The method for applying the coating composition of the present invention is not particularly limited, and conventionally known methods such as a dipping method, a spray method, a screen printing method, a roll coater method, and a flow coating method are employed.
The coating film formed from the coating composition of the present invention as described above and the coated product of the present invention obtained as described above have the zinc oxide fine particles according to the present invention dispersed in the binder component. Contained. For this reason, the coating film and the coated product have functions reflecting the characteristics of the fine particles, that is,
(1) UV-cutting ability,
(2) Infrared cutting ability (near infrared = heat ray and far infrared),
Having at least
(3) Give a coated product with controlled conductivity,
further,
-Ultra fine particles have excellent transparency to visible light (= transparency)
・ Excellent light diffusibility for fine particles with a multilayer structure such as hollow bodies.
A film may be formed.
[0144]
In addition, since the zinc oxide-based fine particles of the present invention contain ZnO as a main component, they are excellent in antibacterial properties, and the obtained coated products also have antibacterial properties.
When all the particles of the fine particles of the present invention have the same shape and have a number average particle size of 0.1 to 10 μm and a particle size variation coefficient of 30% or less, a coating film formed from the coating composition of the present invention, and The coated product of the present invention has at least the above properties (1) to (3), and has slipperiness and antiblocking properties without impairing surface flatness.
[2] Resin composition and resin molded product of the present invention
The resin composition of the present invention comprises the zinc oxide fine particles of the present invention.With childAnd a resin capable of forming a continuous phase in which the zinc oxide-based fine particles are dispersed. The amount of the zinc oxide-based fine particles and the resin is 0.1 to 99% by weight of the fine particles, 1 to 99.9% by weight of the resin, preferably 0.1 to 50% by weight of the fine particles, based on the total solid weight of both of them. The ratio is 50 to 99.9% by weight of the resin.
[0145]
If the amount of the fine particles exceeds the above range, a molded product having no problem in mechanical strength may not be obtained, and if it is less than the above range, there is a problem that the mixing effect of the fine particles is not sufficiently exhibited.
The resin molded product of the present invention is obtained by molding the resin composition of the present invention into a shape selected from the group consisting of plates, sheets, films and fibers.
Although the kind of resin which can be used for the resin composition and resin molded product of this invention is not specifically limited, It selects suitably according to the intended purpose. Examples of the resin include: (1) Polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene; polystyrene resin; vinyl chloride resin; vinylidene chloride resin; polyvinyl alcohol; polyester resin such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate; polyamide resin; (Meth) acrylic resins such as (meth) acrylates, phenolic resins; urea resins; melamine resins; unsaturated polyester resins; polycarbonate resins; thermoplastic or thermosetting resins such as epoxy resins; (2) ethylene-propylene copolymer rubber; Examples include synthetic rubber or natural rubber such as polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and any one of them is used alone, or two or more are used in combination. Or.
[0146]
The method for producing the resin composition of the present invention is not particularly limited. The target resin composition can be obtained by mixing and dispersing the fine particles of the present invention in a resin. For example, when a pellet-like or powdery resin is melt-kneaded, a master batch for adding and mixing fine particle powder is used. A conventionally known method such as a method of removing a solvent after mixing and dispersing fine particles in a solution in which a resin is dissolved can be employed. Another method is to mix and disperse the fine particles in the process of producing the resin. For example, when the resin is a polyester resin, the fine particles are produced during the polyester production process, that is, at any time in a series of steps in the ester exchange reaction to the polymerization reaction. It is also possible to employ a method of adding and mixing a dispersion prepared by dispersing fine particles, preferably fine particles, in glycol, which is a polyester raw material. Further, when it is necessary to improve the workability during molding or to provide flexibility, one or more plasticizers and / or the above-described fine plasticizer dispersion of the present invention are used. 1 type (s) or 2 or more types can be added. Each addition amount is appropriately selected according to the type of resin, processing conditions, purpose of use, and the like. When the plasticizer is contained, the content (total) of the plasticizer is usually 2 to 70% by weight with respect to the total amount of the resin composition or the resin molded body. If it is less than 2% by weight, the effect of adding a plasticizer is difficult to obtain, and if it exceeds 70% by weight, stable physical properties as a molded article may not be obtained.
[0147]
Furthermore, the resin composition and molded product of the present invention may be prepared by using conventionally known heat stabilizers, antioxidants, light stabilizers, fungicides, dyes, pigments, antistatic agents, ultraviolet absorbers, and the like as necessary. Various resin additives can be included in conventional amounts.
According to the above-described method, a resin composition in which the fine particles of the present invention are dispersed and contained in the resin is obtained. The resin composition may be in the form of a normal molding material such as pellets. By molding the obtained resin composition into a plate shape, a sheet shape, a film shape, a fiber shape or the like, a resin molded product containing the fine particles of the present invention and having the following functions can be obtained.
(1) With UV-cutting ability
(2) With infrared cut ability (near infrared = heat ray and far infrared)
Having at least
(3) Give a resin molded article with controlled conductivity;
further,
-Ultra fine particles have excellent transparency to visible light (= transparency)
・ Excellent light diffusibility for fine particles with a multilayer structure such as hollow bodies.
A resin molded product can be formed.
[0148]
In addition, when the resin is a polyvinylidene chloride-based, vinylidene chloride-vinyl chloride copolymer, it has excellent water vapor barrier properties, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride-based, stretched nylon. And so on, it exhibits excellent barrier properties against gases such as oxygen and carbon dioxide. In particular, a film comprising the resin as a resin component is extremely useful in food packaging and the like as a film having high gas barrier ability while having the ultraviolet and infrared shielding ability inherent in the zinc oxide fine particles of the present invention. is there.
Moreover, since the zinc oxide type | system | group fine particle of this invention uses ZnO as a main component, it is excellent also in antibacterial property, and the obtained resin molded product also has antibacterial property.
[0149]
When all the fine particles of the present invention have the same shape, the number average particle diameter is 0.1 to 10 μm and the particle diameter variation coefficient is 30% or less, the resin molded product of the present invention does not impair the surface flatness. Has slipperiness and antiblocking properties. The molded article is formed into a film, particularly a film stretched by a stretching operation or the like, whereby irregularities based on the presence of fine particles are formed. When the fine particles obtained according to a preferred embodiment of the present invention are contained, the unevenness of the film surface becomes uniform and fine because the particle size distribution of the fine particles is uniform and highly dispersed. A film excellent in slipping property and anti-blocking property while being excellent. For example, the polyester film thus obtained is useful as a base film for magnetic tape, a packaging film, a capacitor film and the like.
[0150]
A method for obtaining a molded article having a desired shape from the resin composition of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known method can be employed as it is. An example will be described below.
When it is desired to obtain a polycarbonate resin plate containing dispersed fine particles of the present invention, for example, a composition in which fine particles are uniformly mixed in a resin by melting and kneading polycarbonate resin pellets or powder and a predetermined amount of fine particle powder. Then, the pellets are continuously or once pelletized, and then processed into a flat or curved plate by injection molding, extrusion molding, compression molding or the like. Of course, it is also possible to shape | mold into arbitrary shapes, such as a corrugated sheet shape, by further post-processing a flat molded object. Resin plates such as acrylic resin plates, vinyl chloride resin plates, and polyester resin plates can be obtained in the same manner.
[0151]
When it is desired to obtain a fiber such as nylon fiber or polyester fiber containing dispersed fine particles of the present invention, a film such as a polyolefin film, a polyamide film, or a polyester film, for example, a fine particle powder and a resin pellet or powder are melt-kneaded. Thus, after obtaining a composition in which fine particles are uniformly mixed in the resin, it is continuously or once pelletized as it is, and then formed into a sheet by a conventionally known fiberizing method such as melt spinning, or extrusion molding. Thereafter, a conventionally known (stretched) film production method may be employed in which stretching is performed uniaxially or biaxially as necessary.
[0152]
The resin molded product of the present invention also includes laminated films and sheets containing one or more layers containing the fine particles of the present invention, including packaging films including food packaging, heat insulating films, gas barriers. It can be used as a film or the like. As a manufacturing method of the laminated film sheet, for example,
A method of laminating a film or sheet containing the fine particles of the present invention described above with another film or sheet by a method such as heat fusion or a method using an adhesive (layer),
A method for applying the above-described coating composition of the present invention to a film or sheet;
Etc. Alternatively,
・ When forming a film or sheet as a base material or other functional film or sheet by extrusion molding, (1) the fine particle powder and resin pellet or resin powder of the present invention, or (2) the present invention A method of obtaining a laminated film or sheet by co-extrusion using resin pellets or resin powder containing fine particles in advance as a raw material is also mentioned. At that time, as a device to be used, a conventionally known extrusion molding machine used for production of a multilayer film or sheet can be used.
[0153]
In order to obtain the polyester fiber or polyester film containing fine particles dispersed therein according to the present invention, the following other known methods can be employed.
That is, as a method for obtaining a polyester fiber, fine particles are dispersed in glycol at, for example, a ratio of 0.1 to 50% by weight at any time in a series of steps in a polyester production process, that is, a transesterification reaction to a polymerization reaction. If a polyester polymer in which fine particles are dispersed and contained in a polyester is obtained by adding and mixing the resulting dispersion to complete the polymerization reaction of the polyester, then a melt spinning method according to a conventionally known method may be employed. Good.
[0154]
On the other hand, in order to obtain a polyester film, a polyester polymer in which fine particles are dispersed and contained in the polyester is obtained in the same manner, and then extruded into a sheet by extrusion, and then uniaxially or biaxially as required. A method of performing a stretching process can be employed.
[3〕paper
Of the present inventionUsing zinc oxide fine particlesPaper is a paper pulp and the zinc oxide fine particles of the present invention dispersed in the pulpWith childHave The amount of the zinc oxide fine particles is 0.01 to 50% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight, based on the pulp. Below the above range, there is a problem that the effect of adding fine particles is insufficient, and when above the above range, there is a problem that the mechanical properties of the paper are deteriorated.
[0155]
The paper may be any paper as long as it contains the fine particles of the present invention, and examples thereof include processed paper such as internal paper, coated paper, impregnated paper, and film laminated paper.
The internally added paper is obtained by adding and mixing the fine particles at any time in the process from beating the pulp to paper making, and dispersing and containing the fine particles in the inside and / or the outer surface of the paper. Means paper. The method of adding and mixing the fine particles is not particularly limited, and it can be usually performed in the form of a fine particle of the present invention as it is or in the form of a dispersion in which it is dispersed in water or the like. Moreover, what is necessary is just to perform the process until papermaking and drying according to a conventionally well-known papermaking method. Conventionally known materials can be used as they are. For example, a pulp slurry is prepared by beating pulp with a pulper or the like. After the aqueous dispersion of fine particles of the present invention is added to and mixed with the slurry, a paper containing fine particles dispersed therein can be obtained through a papermaking step and a drying step. At this time, if necessary, a sizing agent, a sulfuric acid band, a paper strength enhancer, and the like may be added at an arbitrary stage.
[0156]
The coated paper is one in which a film containing fine particles is formed by applying a coating containing the fine particles on a paper substrate and drying. The impregnated paper is one in which the fine particles are fixed to the inner and outer surfaces of the paper by impregnating the paper base with an aqueous or organic solvent dispersion containing or not containing a binder in which the fine particles are dispersed and dried. Means.
The production method of these coated paper and impregnated paper is not particularly limited, except that the fine particles of the present invention are used, a paper obtained by a conventionally known general production method as a base material, a conventionally known coating method, The impregnation method can be applied as it is.
[0157]
The coating composition containing the fine particles to be used, the composition of the dispersion, the solvent to be used, the kind of the binder, the preparation method thereof, and the like can be prepared using conventionally known raw materials as they are, and may be prepared according to the conventionally known preparation methods.
The content of the fine particles in the coating composition and the dispersion is not further limited as long as it is in the range of 0.1 to 100% by weight in the solid content, and is appropriately selected depending on the purpose of use and the like.
The solid content here means the total amount of the fine particles of the present invention and the binder contained in the paint and dispersion. As a coating composition used in order to make a coated paper, what contains the solvent among the coating compositions of the above-mentioned this invention is mentioned. Examples of the dispersion medium for the dispersion liquid used for producing the coated paper include solvents that can be used in the above-described coating composition of the present invention. In the coating composition, additives other than these, such as pigments, water resistance agents, lubricants, antifoaming agents, flow modifiers, water retention agents, etc. may be mixed.
[0158]
The film-laminated paper means one obtained by attaching a polymer film containing the fine particles dispersed according to the above-described method to a paper substrate. As the polymer film, the above-described resin molded product of the present invention can be used.
Paper obtained by blending the fine particles of the present invention obtained according to the above production method is useful as paper having excellent appearance. The use of the obtained paper is arbitrary, and can be used for various purposes including, for example, art paper and wallpaper.
When all the particles of the fine particles of the present invention have the same shape, the number average particle size is 0.1 to 10 μm, and the variation coefficient of the particle size is 30% or less, the surface flatness is unprecedented and printability is good. Improved paper can be obtained.
[0159]
[4]Makeup
Of the present inventionUsing zinc oxide fine particlesCosmetics are zinc oxide fine particles of the present inventionChildContains 0.1% by weight or more. The amount of the zinc oxide-based fine particles is usually 0.1 to 50% by weight based on the total weight of the solid content of the cosmetic. In addition to the above essential components, at least selected from the group consisting of (1) oils such as liquid fats and oils, solid fats and oils, waxes, hydrocarbons, and polyhydric alcohols such as polyethylene glycol and propylene glycol. One, (2) surfactants, thickeners, fragrances, chemicals, antioxidants, chelating agents, pigments, water, at least one selected from the group consisting of antiseptic / antifungal agents, etc. The components used are blended within a range not impairing the effects of the present invention. Furthermore, (3) at least one selected from the group consisting of extender pigments such as kaolin, talc and mica, inorganic color pigments such as iron oxide and TiO2, and organic color pigments such as red 202 and yellow 4; And / or (4) At least one selected from the group consisting of organic ultraviolet absorbers such as benzoic acid, cinnamic acid, salicylic acid, and benzophenone can also be used in combination with the fine particles of the present invention.
[0160]
the aboveCosmetics are cosmetics that can block ultraviolet rays and heat rays. That is,the aboveThe purpose of blending fine particles in cosmetics is mainly to provide sunscreen and beauty.the aboveThe use of the cosmetic is not particularly limited, and can be used as a facial cosmetic such as powder, cream or oily foundation, lotion, milky lotion, cosmetic oil, cream, makeup cosmetic such as lipstick, eye shadow, etc. .
The composition of the cosmetic is not limited as long as it contains the fine particles, and the fine particles are contained in a conventionally known cosmetic composition corresponding to the use (type) of the cosmetic. . Therefore, raw materials generally used in cosmetics can be used as they are.
[0161]
Therefore,the aboveThe method for producing the cosmetic is not particularly limited, and the fine particles can be added and mixed in a desired amount and dispersed at any time for producing a conventionally known cosmetic composition according to the use (type) of the cosmetic. That's fine. The fine particles of the present invention hardly aggregate and can be easily dispersed in a normal cosmetic composition. Therefore, as a method for dispersing the fine particles, a mixing and dispersing method generally used for cosmetic powders can be applied as it is, and according to the method, a cosmetic in which the fine particles are highly dispersed can be obtained. Further, when the fine particles are added and mixed, the fine particles may be added and mixed as they are. However, if necessary, for example, anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants, metal soap, silicone, etc. Further, a surface treatment method for the purpose of oleophilicity or hydrophilicity generally used for cosmetic powders may be performed. The surface treatment may be performed prior to the addition mixing, or may be performed during the addition mixing process.
[0162]
the aboveCosmetics
(1) With UV-cutting ability
(2) With infrared cut ability (near infrared = heat ray and far infrared)
Having at least
further,
-Ultra fine particles have excellent transparency to visible light (= transparency)
・ Excellent light diffusibility for fine particles with a multilayer structure such as hollow bodies.
Is.
[0163]
In addition, since the zinc oxide-based fine particles of the present invention contain ZnO as a main component, they are excellent in antibacterial properties, and the resulting cosmetics also have antibacterial properties.
When the fine particles of the present invention have pores in the gaps between crystals and / or are hollow, the cosmetics of the present invention can have moisturizing properties and moist feeling. It is also possible to give a sustained release function such as a fragrance by holding it.
The zinc oxide fine particle solvent dispersion and zinc oxide fine particle plasticizer dispersion of the present invention are as described above.
[0164]
However, the fine particles of the present inventionOf childApplications are not limited to those described above.
[0165]
[Action]
Zinc oxide has a high ultraviolet shielding ability but does not have a heat ray shielding ability. On the other hand, oxides of Group IIIB metal elements and Group IVB metal elements do not have heat ray shielding ability. However, when a Group IIIB metal element or a Group IVB metal element is added to make zinc oxide a crystalline coprecipitate with these metals, a heat ray shielding ability is produced by the synergistic action of both metal elements. Here, the ultraviolet ray shielding ability refers to an absorptivity having an absorption edge at a wavelength of 360 nm or more among ultraviolet rays, and the heat ray shielding ability is a shielding property having a cutoff wavelength of 2.0 μm or less in a heat ray region. Point to.
[0166]
In this case, it is important that the zinc oxide fine particles are crystalline coprecipitates. If it is non-crystalline, it does not produce heat ray shielding ability even if it is a coprecipitate, and the zinc oxide fine particles obtained by baking the amorphous coprecipitate to crystallize are crystalline but have heat ray shielding ability. do not do.
When a group IIIB metal element or a group IVB metal element is added to zinc oxide, conductivity can be imparted to the zinc oxide.
[0167]
【Example】
Examples The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
About the obtained dispersion of zinc oxide-based fine particles, the crystallinity, particle shape, primary particle diameter, dispersion / aggregation state, fine particle concentration, composition and other physical properties or physical property values of the contained fine particles are analyzed by the following methods. evaluated. When it was necessary to pulverize prior to analysis and evaluation, the powder obtained was used as a measurement sample after pulverization according to the following method unless otherwise specified. In addition, the powdered product was used for all analysis as it was.
[0168]
(Preparation method of powder sample)
Fine particles in the obtained dispersion were separated by a centrifugal separation operation and then vacuum-dried at 80 ° C. to completely remove volatile components to obtain fine particle powder, which was used as a powder sample.
(crystalline)
Evaluation was made by powder X-ray diffraction measurement.
(Particle shape)
Judgment was made with a 10,000 times scanning electron microscope or transmission electron microscope.
[0169]
(Average particle size)
The particle diameter of 100 arbitrary particles of a 10,000-fold scanning electron microscope image or transmission electron microscope image was measured and obtained from the following equation. In the case of a scanning electron microscope image, the precious metal alloy is vapor-deposited prior to the measurement, but the value of the particle size obtained is larger than that of the transmission electron microscopic image by the thickness of the vapor deposition layer. It was shown by the value after.
[0170]
[Expression 1]
Figure 0004225402
[0171]
[Expression 2]
Figure 0004225402
[0172]
[Equation 3]
Figure 0004225402
[0173]
(Concentration of fine particles in the dispersion)
A part of the dispersion was vacuum-dried at 100 ° C. until volatile components such as a solvent could be completely removed to obtain a dry powder, and the residue when heated at 500 ° C. in air for 1 hour was obtained. As a metal oxide, a weight fraction with respect to the dispersion of the metal oxide was determined, and this value was defined as a fine particle concentration (concentration in terms of metal oxide) in the dispersion.
(Fine particle composition)
The powder sample was obtained by fluorescent X-ray analysis, atomic absorption analysis, gravimetric analysis and the like.
(Heat cutting performance of fine particles)
The fine particle dispersion obtained by the reaction is concentrated to a fine particle concentration of 10% by weight to obtain a concentrated dispersion. The concentrated dispersion is applied onto a glass plate having a thickness of 2 mm using a bar coater and dried. (A nitrogen atmosphere at 80 ° C.) to obtain a dry film. The coating amount is 1 to 10 g / m in terms of fine particles2 The spectral characteristics (wavelength 2200 to 200 nm) of each dry film are measured with a self-recording spectrophotometer (UV-3100, Shimadzu Corporation). From the obtained spectral curve, the coating amount is 3 g / m in terms of fine particles.2 Each performance of the film in this case is evaluated by comparison with the following criteria.
[0174]
Figure 0004225402
<20% × * Heat ray cut amount: [light transmittance (%) with respect to wavelength of 2 μm in substrate]
-[Light transmittance (%) for coated products with a wavelength of 2 μm]
Figure 0004225402
Reference) Transmittance of the glass substrate used
Wavelength 350nm 600nm 2μm
Transmittance (%) 86 91 91
(Optical characteristics of painted products)
Regarding the spectral characteristics, the transmittance for each wavelength light at an irradiation wavelength of 2200 to 200 nm was measured and evaluated by a self-recording spectrophotometer (UV-3100, Shimadzu Corporation).
[0175]
From the measured spectral characteristics, the heat ray cut performance, the ultraviolet ray cut performance and the like were evaluated based on the following criteria.
Amount of heat ray cut: Light transmittance (%) with respect to wavelength 2 μm of base material itself—Light transmittance (%) with respect to wavelength 2 μm of coated product
[In the case of a molded product containing / without fine particles, 100 (%)-light transmittance (%) with respect to a wavelength of 2 μm of the molded product]
Ultraviolet ray cutting ability: The light transmittance at a wavelength of 350 nm was evaluated according to the above criteria.
[0176]
Total light transmittance and haze: Measured and evaluated with a turbidimeter (NDH-1001 DP Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).
(Conductivity of fine particles)
Place 0.1 ml of the above powder sample in advance between Pyrex glass (1.5 cm square) on which gold comb electrodes are deposited and Pyrex glass (1.5 cm square) on which nothing is deposited, and apply a constant pressure. After being applied for 1 hour in a light-shielded state in an atmosphere of a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60%, an electric current value (dark current) under the same conditions using an electrometer 617 manufactured by Kessley Was measured and converted into a resistance value (Ω) for evaluation.
[0177]
As a standard sample, a commercially available zinc oxide (manufactured by Sakai Chemicals, specially manufactured by Zinc Hua 1) was used, and the electrical conductivity was evaluated by the relative value of the resistance value of this and the resistance value of the powder sample. That is,
When the resistance value of the standard sample / the resistance value of the sample of the example or comparative example = r
Figure 0004225402
[Production of fine particle dispersion]
Example I-1
In a 10 L glass reactor equipped with a stirrer, dripping port, thermometer, reflux condenser, zinc oxide powder 0.3 kg, indium acetate dihydrate in a mixed solvent of 1.6 kg acetic acid and 1.6 kg ion-exchanged water After adding 36.3 g of the product, the mixture was heated to 100 ° C. with stirring to obtain a zinc-containing solution (A1) as a uniform solution.
[0178]
Next, 14 kg of 2-butoxyethanol was charged into a 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, which could be heated by an external heat medium, and the internal temperature was raised to 153 ° C. Keep warm. To this, the entire amount of the zinc-containing solution (A1) kept at 100 ° C. was dropped by a metering pump over 30 minutes. The bottom temperature varied from 153 ° C to 131 ° C. When the internal temperature was raised to 168 ° C. after the completion of the dropwise addition, 400 g of 2-butoxyethanol solution in which 36.9 g of lauric acid was dissolved was added over 1 minute, and further heated and held at the temperature for 5 hours, 7.89 kg of a blue-gray dispersion (DI-1) was obtained. Dispersion (DI-1) was a dispersion of flaky fine particles having an average particle diameter of 5 nm at a concentration of 3.5% by weight. The fine particles in the dispersion are X-ray diffractometrically crystalline zinc oxide having a metal oxide content of 94.5% by weight and In having a composition with an atomic ratio of 3.0% to the total amount of metal atoms. The resulting fine particles.
[0179]
Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
Example I-2
A zinc-containing solution (A2) was obtained in the same manner as in Example I-1, except that the types and amounts of the raw materials in the zinc-containing solution (A1) in Example I-1 were changed as shown in Table 1. Furthermore, a dispersion (DI-2) was obtained in the same manner as in Example I-1, except that the amount of 2-butoxyethanol charged in Example I-1 was 12 kg and lauric acid was not added. It was.
Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
[0180]
After 1 part by weight of octadecyltriethoxysilane was added to 227 parts by weight of the dispersion (DI-2) obtained in Example I-2 and stirred, the solvent was heated in an evaporator under reduced pressure at a bath temperature of 130 ° C. After removing and further vacuum drying at 100 ° C., 12 parts by weight of fine particle powder (PI-2-1) was obtained.
Example I-3
In a 10 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a reflux condenser as in Example I-1, zinc acetate 2 was added to a mixed solvent of 2.2 kg of acetic acid and 2.2 kg of ion-exchanged water. After 0.809 kg of hydrate was added and mixed, the temperature was raised to 100 ° C. with stirring to obtain a zinc-containing solution (A3) as a uniform solution.
[0181]
Next, 8 kg of 2-butoxyethanol and 5 kg of ethylene glycol-n-butyl ether are charged into a 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, which can be heated by an external heat medium. The internal temperature was raised to 162 ° C. and held. To this, the entire amount of the zinc-containing solution (A3) maintained at 100 ° C. was dropped over 30 minutes with a metering pump. When the internal temperature was raised to 168 ° C. after completion of the dropwise addition, a solution in which 90.8 g of aluminum tris (sec-butoxide) was uniformly dissolved in 400 g of 2-butoxyethanol was added all at once, and further heated and maintained at 170 ° C. for 5 hours. As a result, a dispersion (DI-3) was obtained.
[0182]
Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
Example I-4
In a 10 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a reflux condenser as in Example I-1, zinc acetate 2 was added to a mixed solvent of 2.2 kg of acetic acid and 2.2 kg of ion-exchanged water. Hydrate 0.809 kg and alumina sol-200 (Nissan Chemical Co., Ltd., AS-200, Al2 O3) were sequentially added and mixed, and then heated to 100 ° C. with stirring to obtain a homogeneous zinc-containing solution (A4 )
Next, 14 kg of 2-butoxyethanol was charged into a 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, which could be heated by an external heat medium, and the internal temperature was raised to 150 ° C. Keep warm. To this, the entire amount of the zinc-containing solution (A4) maintained at 100 ° C. was dropped over 30 minutes using a metering pump. After completion of the dropwise addition, when the internal temperature was raised to 168 ° C., a solution in which 30.0 g of polyethylene glycol (average molecular weight 6000) was uniformly dissolved in 100 g of 2-butoxyethanol was added in several seconds, and further at 170 ° C. for 5 hours. A dispersion (DI-4) was obtained by heating and holding.
[0183]
Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
Example I-5
In a 10 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a reflux condenser as in Example I-1, zinc oxide was added to a mixed solvent of 1.5 kg of acetic acid and 1.5 kg of ion-exchanged water. After adding and mixing 30 kg, the mixture was heated to 80 ° C. with stirring to obtain a homogeneous zinc-containing solution (A5).
Next, 14 kg of 2-butoxyethanol and 60.6 g of ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate were added to a 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, which can be heated with an external heat medium. The internal temperature was raised to 150 ° C. and maintained. To this, the entire amount of the zinc-containing solution (A5) maintained at 80 ° C. was dropped over 30 minutes using a metering pump. After completion of the dropwise addition, the internal temperature was raised to 170 ° C., and the mixture was heated and held at 170 ° C. for 5 hours to obtain a dispersion (DI-5).
[0184]
Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
Further, the fine particles contained in the dispersion (DI-5) are separated from the dispersion medium by centrifugal separation, and the separated fine particles are washed with methanol and then vacuum-dried (10 Torr) at 50 ° C. for 24 hours. Fine particle powder (PI-5) was obtained.
The obtained fine particle powder (PI-5) had an average thickness of 0.025 μm, a long average particle size of 0.08 μm, a length of 2 and a flatness of 3.2, and a metal oxide content of 87. 3% by weight, Al is composed of 5.5% by atomic ratio to the total amount of metal atoms, and 2-5 layers of flaky (flaky) crystals showing X-ray diffraction pattern of crystalline zinc oxide are laminated Fine particles.
[0185]
Comparative Example I-1
A fine particle dispersion (DI-R1) was prepared in the same manner as in Example I-1, except that indium acetate was not used and the amount of 2-butoxyethanol charged was 12.0 kg. Obtained. Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
Example I-6
In a 10 L glass reactor equipped with a stirrer, dripping port, thermometer, reflux condenser, zinc oxide powder 0.3 kg, indium acetate dihydrate in a mixed solvent of 1.6 kg acetic acid and 1.6 kg ion-exchanged water After adding 36.3 g of the product, the mixture was heated to 100 ° C. with stirring to obtain a zinc-containing solution (A6) as a uniform solution.
[0186]
Next, 12 kg of 2-butoxyethanol was charged into a 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, which could be heated with a heat medium from the outside, and the internal temperature was raised to 158 ° C. Keep warm. To this, the entire amount of the zinc-containing solution (A6) maintained at 100 ° C. was added dropwise over 60 minutes with a metering pump. After completion of the dropping, when the internal temperature was raised to 168 ° C., acrylic polymer: methyl methacrylate-hydroxyethyl methacrylate-maleic acid copolymer (weight ratio 8: 1: 1, weight average molecular weight 4,500) 500 g of 2-butoxyethanol solution containing 300.0 g was added in 1 minute, and further heated and held at 168 ° C. for 5 hours to obtain 9.80 kg of a blue-gray dispersion (DI-6).
[0187]
The dispersion (DI-6) was a dispersion in which fine particles having an average particle diameter of 20 nm were dispersed at a concentration of 3.1% by weight. The fine particles in the dispersion are crystalline zinc oxide in X-ray diffractometry, and have a composition of a metal oxide content of 55% by weight and an In composition of 3.0% in terms of the number of atoms with respect to the total amount of metal atoms. Met. Further, it was confirmed by observation with a transmission electron microscope that the fine particles were coated with an acrylic polymer to which the metal oxide surface was added.
Next, the fine particles contained in the dispersion (DI-6) are separated from the dispersion medium by a centrifugal separation operation, and the separated fine particles are washed with isopropyl alcohol and then vacuum-dried at 50 ° C. for 24 hours (10 Torr). As a result, a fine particle powder (PI-6) was obtained.
[0188]
It was confirmed that the fine particles in the fine particle powder (PI-6) obtained were not substantially different from those in the dispersion.
Further, the fine particle powder (PI-6) is composed of alcohols such as methanol, isopropanol, n-butanol, benzyl alcohol and 2-ethoxyethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, butyl acetate and ethyl acetate. These are excellent in dispersibility in organic solvents such as esters, aromatic compounds such as benzene and toluene, and easily redispersed into single particles.
[0189]
Example I-7
In a 10 L glass reactor equipped with a stirrer, dripping port, thermometer, reflux condenser, zinc oxide powder 0.3 kg, indium acetate dihydrate in a mixed solvent of 1.6 kg acetic acid and 1.6 kg ion-exchanged water After adding 36.3 g of the product, the mixture was heated to 100 ° C. with stirring to obtain a zinc-containing solution (A7) as a uniform solution.
Next, 12 kg of 2-butoxyethanol was charged into a 20 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, which could be heated with a heat medium from the outside, and the internal temperature was raised to 158 ° C. Keep warm. To this, the entire amount of the zinc-containing solution (A7) maintained at 100 ° C. was dropped over 30 minutes with a metering pump. 2-butoxyethanol containing 50.0 g of methyl methacrylate-acrylic acid copolymer (9: 1 by weight, weight average molecular weight 7,200) at the time when the internal temperature was raised to 168 ° C. after the completion of the dropping 400 g of the solution was added in a few seconds, and further heated and held at 168 ° C. for 5 hours to obtain 11.79 kg of a blue-gray dispersion (DI-7). The dispersion (DI-6) has a hollow body structure in which fine crystals of about 20 to 30 nm form an outer shell layer having a thickness of 0.2 μm, an average particle diameter of 0.5 μm, and a metal oxide content of 86 in the fine particles. A dispersion formed by dispersing 0.0% by weight of spherical fine particles at a concentration of 3.1% by weight.
[0190]
Further, the fine particles contained in the dispersion (DI-7) are separated from the dispersion medium by a centrifugal separation operation, and the separated fine particles are washed with isopropyl alcohol and then vacuum-dried (10 Torr) at 50 ° C. for 24 hours. As a result, fine particle powder (PI-7) was obtained.
The obtained fine particle powder (PI-7) has a composition with an average particle diameter of 0.5 μm, a metal oxide content of 86.0% by weight, and an In ratio of 3.0% in terms of the number of atoms with respect to the total amount of metal atoms. The spherical fine particles exhibiting an X-ray diffraction pattern of crystalline zinc oxide. Furthermore, the internal structure of the fine particles was confirmed to be hollow fine particles in which granular metal oxide fine particles of about 25 nm and methyl methacrylate-acrylic acid copolymer were localized in the outer shell. The average diameter of the hollow portion was 0.1 μm. Moreover, it was confirmed by scanning electron microscope observation that the surface of the fine particles was rich in unevenness.
[0191]
Further, the fine particle powder (PI-7) is composed of alcohols such as methanol, isopropanol, n-butanol, benzyl alcohol and 2-ethoxyethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, butyl acetate and ethyl acetate. These were excellent in dispersibility in organic solvents such as esters, aromatic compounds such as benzene and toluene.
Example I-8
In Example I-7, 72.5 g of indium acetate dihydrate was used instead of 36.3 g of indium acetate dihydrate, and polybutoxyethanol was used instead of the 2-butoxyethanol solution of methyl methacrylate-acrylic acid copolymer. A blue-gray dispersion was obtained by carrying out the reaction in the same manner as in Example I-6 except that 800 g of a propylene glycol methyl ether acetate solution in which 30 g of methyl methacrylate (PMMA, weight average molecular weight: 60,000) was dissolved was used. 10.0 kg of (DI-8) was obtained.
[0192]
Further, the fine particles contained in the dispersion (DI-8) are separated from the dispersion medium by centrifugation, and the separated fine particles are washed with isopropyl alcohol and then vacuum-dried (10 Torr) at 50 ° C. for 24 hours. To obtain fine particle powder (PI-8).
The obtained fine particle powder (PI-8) has an average particle size of 3.0 μm, a metal oxide content of 90.1% by weight, and an In composition of 5.8% in terms of the number of atoms with respect to the total amount of metal atoms. The spherical fine particles exhibiting an X-ray diffraction pattern of crystalline zinc oxide. Furthermore, it was confirmed that the internal structure of the fine particles was that about 20 nm of granular metal oxide fine particles were uniformly dispersed in PMMA.
[0193]
Example I-9
In Example I-7, 6.05 g of indium acetate dihydrate was used instead of 36.3 g of indium acetate dihydrate, and lactic acid was used instead of the 2-butoxyethanol solution of methyl methacrylate-acrylic acid copolymer. A blue-gray dispersion (DI-9) was obtained by carrying out the reaction in the same manner as in Example I-7, except that 200 g of 2-butoxyethanol solution in which 7 g was dissolved was used.
Further, the fine particles contained in the dispersion (DI-9) are separated from the dispersion medium by centrifugal separation, and the separated fine particles are washed with methanol and then vacuum-dried (10 Torr) at 50 ° C. for 24 hours. A fine particle powder (PI-9) was obtained.
[0194]
The obtained fine particle powder (PI-9) has a composition with an average particle diameter of 1.2 μm, a metal oxide content of 96.0% by weight, and an In ratio of 0.5% in terms of the number of atoms with respect to the total amount of metal atoms. The spherical fine particles exhibiting an X-ray diffraction pattern of crystalline zinc oxide. Furthermore, the internal structure of the fine particles was a hollow fine particle having a long diameter of 0.3 μm and a flake-shaped metal oxide fine particle having a flatness of 18 that was densely laminated, and having a hollow diameter of 0.6 μm.
Further, the fine particle powder (PI-9) is composed of water, alcohols such as methanol, isopropanol, n-butanol, benzyl alcohol and 2-ethoxyethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, butyl acetate and acetic acid. It was a fine particle powder excellent in dispersibility in polar solvents such as esters such as ethyl.
[0195]
Example I-10
A zinc-containing solution (A10) was obtained in the same manner as in Example I-1, except that the type and amount of the raw material in the zinc-containing solution (A1) in Example I-1 were changed as shown in Table 2. A dispersion (DI-10) was obtained in the same manner as in Example I-1, except that the amount of 2-butoxyethanol charged in Example I-1 was 12 kg, and 30.0 g of monoethanolamine was added instead of lauric acid. It was.
Table 3 shows the physical properties of the obtained dispersion and fine particles.
The dispersions (DI-1) and (DI-R1) obtained in Example I-1 and Comparative Example I-1 were each evaporated in an evaporator under reduced pressure at a bath temperature of 130 ° C. and a fine particle concentration of 10 It concentrated so that it might become weight%, and concentrated dispersion (DI-1C) and (DI-RC) were obtained. A coating solution is prepared by adding 1.11 parts by weight of acrylic resin solution: Alloset 5210 (solid content 45% by weight, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) to 100 parts by weight of each concentrated dispersion, followed by stirring for 2 hours. did.
[0196]
A dry film (DI-1M) is prepared by depositing a film on a Pyrex glass on which a gold comb-shaped electrode has been deposited in advance, using a coating solution, using a spin coater, drying at room temperature, and drying at 50 ° C. , (DI-RM) was obtained. All of the obtained films were homogeneous films having a thickness of 1.0 μm.
Each dry film was allowed to stand for 1 hour in a light-shielded state at 20 ° C. and 60% relative humidity, and then measured for surface resistance under the same conditions using an electrometer 617 manufactured by Kessley. It was as follows.
DI-1M 2.7 × 1011Ω / □
DI-RM 3.9 × 1014Ω / □
Furthermore, the results of measuring the surface resistance value in a light-shielded state when DI-1M is left for 1 hour in an atmosphere having a temperature of 20 ° C. and a relative humidity below are shown below.
[0197]
Figure 0004225402
For dispersions (DI-2) to (DI-5)) obtained in Examples I-2 to I-5, respectively, a coating solution was similarly prepared and formed into a film having a thickness of 1 μm. As a result of measuring the surface resistance value in an atmosphere of 20 ° C. and a relative humidity of 60%, the surface resistance value (unit: Ω / □) of any film was 1011Order or 1012It was confirmed that the surface resistance value was constant regardless of the humidity as in the case of Example I-1.
[0198]
From the above results, the fine particles in each dispersion obtained in Examples I-1 to I-5 are conductive fine particles made conductive compared to conventional zinc oxide, and substantially. It was confirmed that there was no humidity dependency. Therefore, the fine particles (dispersion) obtained in the present invention can be said to be a suitable raw material for an antistatic film, for example.
From the dispersion (DI-2) and dispersion (DI-R1) obtained in Example I-2 and Comparative Example I-1, a powder sample was obtained according to the method described above, and X-ray diffraction measurement results were obtained. (X-ray diffraction pattern of each powder) is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the diffraction angle (2θ) [unit: °], and the vertical axis represents the intensity [cps]. As can be seen from FIG. 2, DI-2 and DI-R1 both show sharp diffraction peaks attributed to ZnO.
[0199]
Comparative Example I-2
Liquid A was obtained by dissolving 35.0 g of ammonium bicarbonate in 500 g of ion-exchanged water.
Aluminum sulfate hydrate (Al2(SOFour)Three・ NH2O, n = 14-18) 6.1778 g was dissolved in ion-exchanged water to make 50 g, and a liquid B was obtained.
100 g of zinc oxide (French method No. 1 special order, manufactured by Sakai Chemical) was added to and mixed with 180 g of ion-exchanged water to obtain slurry C.
Dispersion D was obtained by adding and mixing 1.00 g of silica fine powder (Aerosil 200, Nippon Aerosil Co., Ltd.) with 50 g of ion-exchanged water and stirring.
[0200]
The liquid B was added to the liquid A while stirring the liquid A at room temperature to obtain a mixture. The mixture became emulsified immediately after mixing. The obtained emulsion was directly stirred for 10 minutes.
Next, the slurry C was charged into a 1 L glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a reflux condenser, which can be heated with a heat medium from the outside, and stirred at room temperature, before the dripping port. The obtained emulsion was added and mixed, and the temperature of the heating medium was set to 80 ° C. to start the temperature increase. After about 30 minutes, when the internal temperature reached 61 ° C., the dispersion D was added and mixed, and stirring was continued for 1 hour under heating. One hour later, when the internal temperature was 76.6 ° C., the heating was stopped and the mixture was allowed to cool while stirring was continued. When the internal temperature reaches room temperature, the resulting slurry is filtered under reduced pressure to separate the fine particles, further washed thoroughly with ion-exchanged water, vacuum-dried at 50 ° C. for 12 hours, and further at 100 ° C. White powder was obtained by vacuum-drying for 4 hours.
[0201]
As a result of X-ray diffraction measurement, the obtained white powder was found to contain basic zinc carbonate in addition to the diffraction peak attributed to ZnO.FourCOThree(OH)6・ H2It shows a diffraction pattern in which impurity peaks considered to be O are mixed, and it was confirmed that the crystallinity of ZnO is low. The X-ray diffraction pattern of the powder is shown in FIG.
Comparative Example I-3
8.3753 g of zinc chloride (ZnCl2), aluminum chloride (AlClThree・ 6H2O) A uniform solution was obtained by dissolving 0.3167 g in 50 g of ion-exchanged water. Next, while stirring the solution at room temperature, 14 wt% aqueous ammonia was added dropwise, and the addition was terminated when the pH reached 8.21. The dripping amount of 14 wt% ammonia water was 20.0 g.
[0202]
After the completion of dripping, after stirring for 10 minutes, the whole amount is filtered, and after sufficient washing with water, the fine particles are taken out by centrifugation and vacuum dried at 50 ° C. for 12 hours and further at 100 ° C. for 4 hours. From this, a white powder was obtained.
As a result of X-ray diffraction measurement, it was confirmed that the obtained white powder did not show a diffraction peak attributed to ZnO. The X-ray diffraction pattern of the powder is shown in FIG.
Comparative Example I-4
After obtaining a white powder in exactly the same manner as in Comparative Example I-2, the white powder was heated from room temperature to 640 ° C. in a heating and firing furnace under a nitrogen atmosphere and held at 640 ° C. for 1 hour. By cooling to room temperature, an off-white powder was obtained.
[0203]
As a result of X-ray diffraction measurement, the obtained powder was confirmed to be a ZnO crystal. The X-ray diffraction pattern of the powder is shown in FIG.
Moreover, the coating material of the following composition was created using the obtained powder, and it formed into a film on the glass substrate, and obtained the coated article (II-R4C) with which the film | membrane with a thickness of 3.1 micrometers was formed. The obtained coated product (II-R4C) is cloudy with a high haze value of 78%, has low transparency to visible light, and exhibits shielding properties against ultraviolet rays (UV), but has a heat ray shielding property. Was not shown. The spectral transmittance curve of the coated product (II-R4C) is shown in FIG.
[0204]
(Paint composition)
10 parts by weight of powder
90 parts by weight of 2-butoxyethanol
Acrylic resin solution * 50 parts by weight
* Alloset 5247 (Nippon Shokubai, 45 wt% solid content) diluted with toluene to a solid content concentration of 20 wt%
(Painting method)
The powder was added to 2-butoxyethanol and mixed, and then subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic homogenizer for 20 minutes. Then, an acrylic resin solution was added, and stirring was performed for 2 hours. Furthermore, the coating material was obtained by performing a dispersion | distribution process for 20 minutes with an ultrasonic homogenizer.
[0205]
Comparative Example I-5
A white powder was obtained in exactly the same manner as Comparative Example I-3. The white powder was heated from room temperature to 640 ° C. in a heating and firing furnace in a nitrogen atmosphere, held at 640 ° C. for 1 hour, and then cooled to room temperature to obtain a slightly greenish powder.
As a result of X-ray diffraction measurement, the obtained powder was confirmed to be a ZnO crystal. The X-ray diffraction pattern of the powder is shown in FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis represents the diffraction angle (2θ) [unit: °], and the vertical axis represents the intensity [cps].
[0206]
In addition, using the obtained powder, a paint was prepared in the same manner as in Comparative Example I-4, and a coating was formed on a glass substrate to form a film having a thickness of 3.2 μm (II -R5C) was obtained. The obtained coated product (II-R5C) was clouded with a high haze value of 83%, had low transparency to visible light, and exhibited UV shielding properties but did not exhibit heat ray shielding properties. . The spectral transmittance curve of the coated product (II-R5C) is shown in FIG.
[Manufacturing examples of paint and painted products]
Example II-1
The dispersion (DI-1) obtained in Example I-1 was concentrated in an evaporator under reduced pressure at a bath temperature of 130 ° C. so that the fine particle concentration was 10% by weight. DI-1C) was obtained.
[0207]
Next, a coating material was prepared using an acrylic resin solution (Alloset 5210; manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content: 45% by weight) as a binder component.
That is, the acrylic resin solution was diluted with toluene, and 100 parts by weight of the concentrated dispersion (DI-1C) was added to and mixed with 50 parts by weight of the resin solution having a resin concentration of 20% by weight. II-1) 150 weight part was obtained.
Example II-2
The dispersion (DI-2) obtained in Example I-2 was concentrated in an evaporator under reduced pressure at a bath temperature of 130 ° C. to a fine particle concentration of 10% by weight. DI-2C) was obtained.
[0208]
Next, the obtained concentrated dispersion (DI-2C) is separated into a fine particle sediment and a solvent (supernatant) by a centrifugal separation operation, and the fine particle sediment is added to ion-exchanged water and dispersed by a sand mill. Thus, an aqueous dispersion (DI-2W) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained.
After adding 100 parts by weight of an aqueous dispersion (DI-2W) to 100 parts by weight of an aqueous solution containing 10% by weight of a vinyl resin (Poval R2105, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), the mixture is stirred to obtain 5 parts each of fine particles and binder. A paint (II-2) containing wt% was obtained.
[0209]
Example II-3
The dispersion (DI-1) obtained in Example I-1 was concentrated in an evaporator under reduced pressure at a bath temperature of 130 ° C. so that the fine particle concentration was 10% by weight. DI-1C) was obtained.
On the other hand, in a four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer, 24 parts by weight of isopropyl alcohol, 16 parts by weight of water, and 0.005 part by weight of 35% hydrochloric acid were sequentially added. After adding parts by weight and 30 parts by weight of tetraethoxysilane, the temperature was raised to 80 ° C. and reacted at 80 ° C. for 2 hours, followed by cooling. The obtained mixture (x) was a homogeneous solution having a nonvolatile content of 17.0% by weight.
[0210]
Next, 12 parts by weight of the mixture (x) was added and mixed while stirring 80 parts by weight of the concentrated dispersion (DI-1C) to obtain a paint (II-3).
Example II-4
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion (DI-2W) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained from the dispersion (DI-2) obtained in Example I-2. It was.
100 parts by weight of an aqueous dispersion (DI-2W) was added to 20 parts by weight of an aqueous solution containing 10% by weight of a vinyl resin (Poval 205, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and 1.23 of copper acetate monohydrate was further added. After adding 20 parts by weight of an aqueous solution containing parts by weight, the mixture was stirred and subjected to ultrasonic irradiation to obtain paint (II-4).
[0211]
By applying the coating materials (II-1) to (II-4) obtained in Examples II-1 to 4 to various substrates with a bar coater and drying, a coated product (II- 1C1), (II-1C2), (II-2C), (II-3C), and (II-4C) were produced.
Table 4 shows the film forming conditions, the film thickness of the obtained coated product, and the optical properties.
The obtained coated products were all uniform and were films that shielded ultraviolet rays and heat rays while being excellent in transparency to visible light.
As a result of measuring the solar radiation transmittance and the visible light transmittance of the coated products (II-1C1) and (II-1C2), it was confirmed that the film was transparent and had a heat shielding property.
[0212]
The coated product (II-3C) has a surface hardness of 6H in pencil hardness and a surface resistance of 1 × 10.9 Ω / □ and antistatic level were confirmed.
Comparative Example II-1
In Example II-1, Example II-1 was different from Example II-1 except that the dispersion (DI-R1) obtained in Comparative Example I-1 was used instead of using the dispersion (DI-1). Similarly, paint (II-R1) was prepared. By applying the coating material (II-R1) on the same glass substrate as used in the coated products II-1 and 2 in the same manner as in the coated products II-1 and 2, and drying, a film thickness of 6.3 μm is obtained. A coated product (II-R1C) having a ZnO fine particle-containing film was obtained. The obtained coated product (II-R1C) effectively shielded ultraviolet rays but did not show a shielding effect against heat rays.
[0213]
The spectral transmittance curves of the coated articles (II-1C1) and (II-1C2) obtained in Examples and the coated article (II-R1C) obtained in Comparative Example (II-1) are shown in FIG. FIG. 1 also shows the spectral transmittance curve of the glass substrate used. In FIG. 1, the horizontal axis represents the wavelength (nm) of incident light, and the vertical axis represents the transmittance (%).
Example II-5
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion (DI-2W) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained from the dispersion (DI-2) obtained in Example I-2. It was.
A coating material (II-5) was prepared by mixing 100 parts by weight of the aqueous dispersion and 20 parts by weight of an acrylic emulsion (Nippon Shokubai Acreset RE-285E, solid content 50% by weight) as a binder resin. Polyester fibers having a basis weight of 4.0 g / m @ 2 were obtained by immersing polyester fibers in the paint and drying. The obtained fiber cuts ultraviolet rays and heat rays and was excellent in transparency.
[0214]
Comparative Example II-5
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained from the dispersion (DI-R1) obtained in Comparative Example I-1.
A coating material (II-R5) was prepared by mixing 100 parts by weight of the aqueous dispersion and 20 parts by weight of an acrylic emulsion (Nippon Shokubai Acreset RE-285E, solid content 50% by weight) as a binder resin. A polyester fiber having a basis weight of 4.2 g / m @ 2 was obtained by immersing the polyester fiber in the paint and drying it. The obtained fiber cuts ultraviolet rays and was excellent in transparency, but did not have a shielding effect against heat rays.
[0215]
Example II-6
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion (DI-2W) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained from the dispersion (DI-2) obtained in Example I-2. It was.
A coating material (II-5) was prepared by mixing 100 parts by weight of the aqueous dispersion and 30 parts by weight of an acrylic emulsion (Nippon Shokubai Co., Ltd. Acreset R ES-285E, solid content 50% by weight) as a binder resin. Cotton fibers were immersed in the paint and dried to obtain polyester fibers having a fine particle weight of 3.0 g / m2. The obtained fiber cuts ultraviolet rays and heat rays and was excellent in transparency.
[0216]
Example II-7
10 parts by weight of the fine particle powder (PI-2-1) obtained in Example I-2 was melt-kneaded with 90 parts by weight of PP (polypropylene) pellets to obtain 10 parts by weight of the fine particle powder (PI-2-1). % PP pellets (A) were obtained.
Next, a two-layer PP film was obtained using an extruder equipped with a multilayer feedblock die. That is, PP pellets (B) not containing fine particle components are supplied to the main extruder, melted at 220 ° C., PP pellets (A) are supplied to the sub-extruder, melted at 180 ° C., and the discharge amount of each extruder is set. By adjusting, a laminated sheet composed of a PP (A) layer (containing fine particle powder) and a PP layer (B) is obtained, and further, by stretching the obtained sheet, a PP (A) layer having a thickness of 8 μm is obtained. An OPP film (biaxially stretched polypropylene film) in which a PP layer (B) having a thickness of 20 μm was laminated was obtained.
[0217]
The film is a multilayer film having a thin film layer (A) in which fine particles are uniformly and highly dispersed, and has excellent ultraviolet light shielding properties and heat ray shielding properties while being excellent in visible light transmittance.
Example II-8
PET pellets (A) containing 50% by weight of fine particle powder (PI-6) by melt-kneading 50 parts by weight of fine particle powder (PI-6) obtained in Example I-6 and 50 parts by weight of PET pellets (A) )
Next, a two-layer PET film was produced using the same extruder and stretching machine as used in Example II-7. That is, PET pellets (B) containing no fine particle component are supplied to the main extruder, melted at 310 ° C., PET pellets (A) are supplied to the sub-extruder, melted at 280 ° C., and the discharge amount of each extruder is set. By adjusting, a laminated sheet composed of a PET (A) layer (containing fine particle powder) and a PET layer (B) is obtained, and by further stretching the obtained sheet, a PET (A) layer having a thickness of 2 μm is obtained. A PET film on which a PET (B) layer having a thickness of 20 μm was laminated was obtained.
[0218]
The film is a multilayer film containing a thin film layer (A) in which fine particles are uniformly and highly dispersed, and has excellent ultraviolet light shielding properties and heat ray shielding properties while being excellent in visible light transmittance.
[Production example of molded product containing fine particles]
Example III-1
A melt in which 0.5% by weight of fine particles are uniformly dispersed by mixing and kneading 5 parts by weight of the fine particle powder (PI-6) obtained in Example I-6 and 995 parts by weight of polycarbonate resin pellets. Was obtained by subsequent extrusion molding to obtain a polycarbonate plate having a thickness of 2.0 mm. The obtained polycarbonate plate was highly dispersed in fine particles, had a total light transmittance of 85% or more, had excellent visible light transmittance, and exhibited ultraviolet shielding properties and heat ray shielding properties.
[0219]
Example III-2
25 parts by weight of the fine particle powder (PI-7) obtained in Example I-7 and 475 parts by weight of methacrylic resin pellets are mixed and melt-kneaded to obtain a melt in which 5% by weight of fine particles are uniformly dispersed. Subsequently, a methacrylic resin sheet having a thickness of 2 mm was obtained by extrusion molding. The obtained sheet has a high dispersion of fine particles, a total light transmittance of 83%, a haze of 86%, a high visible light transmittance and an excellent light diffusing transmittance, and also an ultraviolet ray prevention effect and a heat ray shielding effect. It was excellent.
Comparative Example III-1
In Example III-1, Example III was used except that 5 parts by weight of zinc oxide fine particles (Zinc Hana 1 manufactured by Sakai Chemical) obtained by the French method were used instead of the powder (PI-6). In the same manner as in Example 1, a 2 mm thick polycarbonate plate containing 0.5% by weight of fine particles was obtained. The obtained polycarbonate plate contained a non-uniform state in which fine particles were secondarily aggregated, and had no transparency and became cloudy compared to that obtained in Example III-1, and had an ultraviolet shielding property. Not only was it low, it did not have a shielding performance against heat rays.
[0220]
Example III-3
Polyester composition in which 2 parts by weight of fine particle powder (PI-6) obtained in Example I-6 and 98 parts by weight of polyester resin pellets are mixed and melt-kneaded to uniformly disperse 2% by weight of zinc oxide fine particles. After being formed into a sheet by extrusion molding, it was further stretched to obtain a polyester film having a thickness of 40 μm. The film is a film in which fine particles are uniformly highly dispersed, has excellent visible light transmittance, and has excellent ultraviolet shielding properties and heat ray shielding properties.
Comparative Example III-2
In Example III-3, Example III was used except that 2 parts by weight of zinc oxide fine particles (Zinc Hua 1 manufactured by Sakai Chemical) obtained by the French method were used instead of the powder (PI-6). As in -3, a 40 μm thick polyester film containing 2% by weight of fine particles was obtained. The obtained film was contained in a state in which fine particles were secondarily aggregated. Therefore, the effect of preventing ultraviolet rays was low, and there was no transparency and white turbidity. Moreover, it did not have the shielding performance with respect to a heat ray.
[0221]
As a result of observing the cross sections of the films obtained in Example III-3 and Comparative Example III-2 with a transmission electron microscope, the film obtained in Example III-3 was substantially homogeneous in which fine particles were highly dispersed. The film obtained in Comparative Example III-2 is not only good in surface properties such as coarse projections on the film surface because the fine particles are aggregated, but also the fine particles and the matrix PET Since there is a gap between them, the wear resistance and scratch resistance are insufficient.
Example III-4
In the same manner as in Example III-3, a polyester composition containing 2% by weight of fine particles (PI-6) was obtained, and then polyester fiber was obtained by melt spinning. The fiber is a fiber in which fine particles are uniformly and highly dispersed, has transparency, and has excellent ultraviolet shielding properties and heat ray shielding properties.
[0222]
Comparative Example III-3
Example III-4 and Example III-4 except that zinc oxide fine particles (Zinc Hua 1 manufactured by Sakai Chemical) obtained by the French method were used instead of the fine particle powder (PI-6) in Example III-4 Similarly, a polyester fiber containing the zinc oxide fine particles was obtained. The obtained fiber was contained in a state in which fine particles were secondarily aggregated. Therefore, the effect of preventing ultraviolet rays was low, and there was no transparency and white turbidity. Moreover, it did not have the shielding performance with respect to a heat ray.
[Cosmetics production example]
Example IV-1
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion (DI-1W) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained from the dispersion (DI-1) obtained in Example I-1. It was. A cosmetic (O / W type cream) having the following composition was prepared by blending the aqueous dispersion.
[0223]
<Composition>
(Water phase)
(A) Fine particle aqueous dispersion 50 parts by weight
(B) 5 parts by weight of propylene glycol
(C) Glycerin 10 parts by weight
(D) 0.2 part by weight of potassium hydroxide
(Oil phase)
(E) Cetanol 5 parts by weight
(F) Liquid paraffin 5 parts by weight
(G) 3 parts by weight of stearic acid
(H) 2 parts by weight of isostearyl myristate
(I) 2 parts by weight of glyceryl monostearate
Components (a) to (d) were stirred and mixed and maintained at 80 ° C. to prepare an aqueous phase part. On the other hand, an oil phase part was prepared by uniformly mixing components (e) to (i) and maintaining the mixture at 80 ° C. The oil phase part was added to the water phase part, stirred, emulsified with a homomixer, and then cooled to room temperature to produce a cream. The obtained cream was excellent in transparency, but also excellent in ultraviolet ray preventing effect and heat ray shielding effect.
[0224]
Comparative Example IV-1
In Example IV-1, 5 parts by weight of zinc oxide fine particle powder (Zinc Hua 1; manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.) obtained by the French method in place of the water acid body (DI-1W) at a ratio of 10% by weight. A cream was produced in the same manner as in Example IV-1, except that 50 parts by weight of the hydrous acid contained was used.
The obtained cream had insufficient dispersibility of the fine particles, so that the effect of preventing ultraviolet rays was insufficient, and the whiteness was high, so that the transparency was not satisfactory. Moreover, it did not have a shielding property against heat rays.
[Paper production example]
Example V-1
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion (DI-2W) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight was obtained from the dispersion (DI-2) obtained in Example I-2. It was.
[0225]
Next, a filter paper for quantitative determination (manufactured by Toyo Paper Co., Ltd .: product number 5C) was beaten with a Niagara type beater, and the aqueous dispersion was added to pulp prepared to 400 ml of Canadian Standard Freeness. The mixture was added and mixed so as to be in weight percent. Next, the obtained pulp slurry was diluted to a solid content concentration of 0.1% by weight, dehydrated by a tapi sheet machine, and pressed to make a basis weight of 75 g / m2. Subsequently, paper containing 1% by weight of fine particles was obtained by drying at 100 ° C. with a rotary dryer. The obtained paper has a good dispersion state of fine particles, and therefore has excellent ultraviolet shielding properties, has a heat ray shielding effect, and has excellent surface flatness. Furthermore, dust and the like are difficult to adhere.
[0226]
Comparative Example V-1
Water containing 10% by weight of zinc oxide fine particle powder (Zinc Hua 1 manufactured by Sakai Chemical) obtained by the French method in place of the water acid body (DI-2W) in Example V-1 A paper was produced in the same manner as in Example V-1, except that the acid body was used. The obtained paper contains fine particles in a secondary aggregated state, and therefore has a poor surface property, such as a low UV protection effect, and the presence of coarse protrusions based on the aggregated particles on the surface. there were. In addition, it has no heat ray shielding property and easily adheres dust and the like.
[0227]
[Table 1]
Figure 0004225402
[0228]
[Table 2]
Figure 0004225402
[0229]
[Table 3]
Figure 0004225402
[0230]
[Table 4]
Figure 0004225402
[0231]
Example I-11
A zinc-containing solution (A11) was obtained in the same manner as in Example I-1, except that the types and amounts of the raw materials in the zinc-containing solution (A1) in Example I-1 were changed as shown in Table 5. In addition, the amount of 2-butoxyethanol charged in Example I-1 was 20 kg, and instead of adding lauric acid, the compound shown in Tables 5 and 7 was added in the amount shown in Table 5 except that Example I was added. In the same manner as in Example 1, a dispersion (DI-11) was obtained.
Table 9 shows the physical properties of the resulting dispersion and fine particles.
Example I-12
The reaction was carried out in the same manner as in Example I-1 except that the reaction raw materials were changed as shown in Table 5 to obtain a dispersion (DI-12pre) in which fine particles were dispersed, and then the compounds shown in Tables 5 and 7 were listed. After the amount shown in 5 is added, the dispersion is charged into a stainless steel pressure vessel (autoclave) that can be heated with a heat medium, the inside of the system is purged with nitrogen, and the nitrogen pressure at room temperature is 20 kgf / cm 2. After charging, the temperature of the solution was raised to 220 ° C. while stirring, and kept at the same temperature for 5 hours, and then allowed to cool to obtain a dispersion (DI-12).
[0232]
Table 9 shows the physical properties of the resulting dispersion and fine particles.
Example I-13
The reaction was carried out in the same manner as in Example I-1 except that the reaction raw materials were changed as shown in Table 5. After obtaining a dispersion (DI-13pre) in which fine particles were dispersed, Table 5 was obtained while stirring at room temperature. After the amount of the compound shown in Table 7 was added in the amount shown in Table 5, the dispersion (DI-13) was obtained by stirring for 3 hours.
Table 9 shows the physical properties of the resulting dispersion and fine particles.
Examples I-14 to I-19
A reaction was performed in the same manner as in Example I-1 except that the reaction raw materials were changed as shown in Tables 5 and 6, to obtain dispersions (DI-14pre to DI-19pre) in which fine particles were dispersed, and heat treatment was performed. The compound (DI-14 to the dispersion) was added in the same manner as in Example I-13 except that the compounds added later were changed to those shown in Tables 5 to 8 and the treatment conditions after the addition were changed to the contents shown in Tables 5 and 6. DI-19) was obtained.
[0233]
Table 9 shows the physical properties of the resulting dispersion and fine particles.
Example I-20
A reaction was carried out in the same manner as in Example I-1 except that the reaction raw materials were changed as shown in Table 6 to obtain a dispersion (DI-20) in which fine particles were dispersed.
Table 9 shows the physical properties of the resulting dispersion and fine particles.
[0234]
[Table 5]
Figure 0004225402
[0235]
[Table 6]
Figure 0004225402
[0236]
[Table 7]
Figure 0004225402
[0237]
[Table 8]
Figure 0004225402
[0238]
[Table 9]
Figure 0004225402
[0239]
<Synthesis of various solvent dispersions>
Example I-11 (2)
After the dispersion (DI-11) obtained in Example I-11 was centrifuged, the precipitate was added to and mixed with toluene, and the resulting mixture was stirred to give a toluene dispersion (DI-11 with a metal oxide equivalent concentration of 20 wt%). -T) was obtained.
The toluene dispersion (DI-11-T) had a dispersion average particle size of 0.03 μm and was excellent in sedimentation stability (evaluation ○). It was also confirmed that the dispersion average particle diameter measured one month after the synthesis was 0.03 μm and no change.
[0240]
The dispersion particle size of the dispersion was measured with a centrifugal sedimentation type particle size distribution measuring apparatus using the dispersion as a main solvent (toluene in the case of DI-11-T) in the dispersion, and the sedimentation stability. Is an evaluation of the sedimentation state when the dispersion is allowed to stand at a constant temperature of 30 ° C. for one month according to the following criteria.
Sedimentation stability ○: There is no sedimentation deposit and no sedimentation is observed.
Δ: Sedimentation deposits are slightly generated.
X: A large amount of sediment is generated.
Table 10 shows the physical properties of the resulting dispersion.
[0241]
Example I-2 (2)
On the other hand, after centrifuging the dispersion (DI-2) obtained in Example I-2, the precipitate was added to and mixed with toluene and stirred, and the toluene dispersion (DI-2 with a metal oxide equivalent concentration of 20 wt%) was stirred. -T) was obtained.
The toluene dispersion (DI-2-T) had a dispersion average particle size of 1.51 μm and poor sedimentation stability (evaluation ×).
Therefore, it is clear that the fine particles in the dispersion (DI-11) and the toluene dispersion (DI-11-T) obtained in Example I-11 were surface-modified with the compound S1. .
[0242]
Table 10 shows the physical properties of the resulting dispersion.
Example I-11 (3)
The dispersion (DI-11) obtained in Example I-11 was heated under reduced pressure with an evaporator to remove the solvent until it became a paste, and then mixed with ethyl acetate and stirred to obtain fine particles (metal oxide). Product conversion) An ethyl acetate dispersion (DI-11-EA) having a concentration of 20 wt% was obtained.
Table 10 shows the physical properties of the resulting dispersion.
Examples I-12 (2) to I-19 (2)
Regarding the dispersions (DI-12 to DI-19) obtained in Examples I-12 to I-19, a paste-like material was obtained in the same manner as in the above (DI-11-EA). Various solvent dispersions were obtained by mixing the solvents shown in (1).
[0243]
Table 10 shows the physical properties of the resulting dispersion.
Example I-20 (2)
From the dispersion (DI-20), a paste-like product was obtained in the same manner as (DI-11-EA) above, and then n-butanol was mixed to obtain a n-butanol dispersion (DI-20-BuOH). )
Table 10 shows the physical properties of the resulting dispersion.
[0244]
[Table 10]
Figure 0004225402
[0245]
<Plasticizer dispersion>
Example I-21
After adding and mixing 400 parts by weight of di-2-ethylhexyl phthalate as raw material B to 500 parts by weight of the dispersion (DI-20) obtained in Example I-20 as raw material A, the resulting dispersion was decompressed. The temperature in the dispersion was raised to 150 ° C., and the solvent in the dispersion was distilled off at the same temperature, followed by filtration through a stainless steel wire mesh to obtain a fine particle concentration (converted to metal oxide) of 20.1% by weight of diphthalic acid. A 2-ethylhexyl dispersion (DI-20-PL) was obtained.
[0246]
It was confirmed by gas chromatography that the solvent component in the dispersion was <1% by weight.
Further, the obtained dispersion had a bluish transparency and excellent sedimentation stability. Table 12 shows the physical properties of the dispersion.
Examples I-22 to I-25
Various dispersions were obtained in the same manner as in Example 1-21, except that the types and mixing ratios of raw materials A and B in Example I-21 were changed as shown in Table 11.
In the dispersion obtained in each example, it was confirmed that the content of the solvent component contained in the raw material A and the raw material B was 1% by weight or less.
[0247]
Table 12 shows the physical properties of each dispersion.
[0248]
[Table 11]
Figure 0004225402
[0249]
[Table 12]
Figure 0004225402
[0250]
<Paints and coated products>
Example II-9
From the n-butanol dispersion (DI-20-BuOH) obtained in Example I-20, an acrylic resin solution (Alloset 5858, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content 60% by weight) was used as a binder component to prepare a coating material. It was adjusted.
That is, 17 parts by weight of the acrylic resin solution, 50 parts by weight of the dispersion (DI-20-BuOH) and 13 parts by weight of n-butanol were mixed, stirred, and then subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic homogenizer to obtain a paint ( II-9) 80 parts by weight were obtained.
[0251]
Example II-10
In the same manner as in Example II-2, an aqueous dispersion (DI) in which fine particles were finely dispersed at 10% by weight from the n-butanol dispersion (DI-20-BuOH) obtained in Example I-20. −20 W).
100 parts by weight of an aqueous dispersion (DI-20W) is added to 100 parts by weight of an aqueous solution containing 10% by weight of a vinyl-based resin (Poval 205, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and then stirred and dispersed with an ultrasonic homogenizer. As a result, paint (II-10) was obtained.
Example II-11
While stirring 100 parts by weight of the n-butanol dispersion (DI-20-BuOH) obtained in Example I-20, 150 parts by weight of the mixture (x) (synthesized in Example II-3) was added and mixed. Then, the mixture was stirred and dispersed with an ultrasonic homogenizer to obtain paint (II-11).
[0252]
Using the obtained paints (II-9) to (II-11), the various substrates shown in Table 13 were applied by a bar coater and dried to give coated products (9C), (10C), ( 11C) was produced. Table 13 shows the physical properties of the obtained coated product.
[0253]
[Table 13]
Figure 0004225402
[0254]
Examples II-12 to II-24
Using various dispersions and various binders obtained in Examples I-11 to I-20 shown in Tables 14 and 15, various solvent-based paints were synthesized, and the base materials shown in Tables 16 to 18 were used. Each coated product was obtained by coating.
The physical properties of each coated product are shown in Tables 16 and 17.
The pencil hardness of each of the coated articles 11C, 16C, 18C, and 20C obtained in Examples II-11, 16, 18, and 20 is 11C: HB, 16C:> 9H, 18C: 7H, 20C: 3H, Moreover, it was excellent in wear resistance and scratch resistance.
[0255]
Also, the coated products 13C and 14C obtained in Examples II-13 and 14, respectively, were excellent in oxygen and water vapor barrier properties.
In addition, the coated product 24C obtained in Example II-24 was a film having a coated surface with excellent adhesion to glass, polycarbonate and the like.
[0256]
[Table 14]
Figure 0004225402
[0257]
[Table 15]
Figure 0004225402
[0258]
[Table 16]
Figure 0004225402
[0259]
[Table 17]
Figure 0004225402
[0260]
[Table 18]
Figure 0004225402
[0261]
<Resin composition, molded body>
Example III-5
50 parts by weight of di-2-ethylhexyl phthalate dispersion (DI-20-PL) obtained in Example I-21 and 100 parts by weight of polyvinyl chloride resin (PVC) were melt-mixed at 160 ° C. A PVC compound was produced. The compound was subjected to extrusion molding to obtain a vinyl chloride film having a thickness of 50 μm and containing fine particles dispersed therein.
The obtained film was excellent in transparency to visible light, and effectively shielded ultraviolet rays and heat rays.
[0262]
Table 19 shows the physical properties of the obtained film.
Examples III-6 to III-9
Using various dispersions obtained in Examples I-22 to I-25 as raw material for fine particles, various resin films containing fine particles dispersed therein were produced. That is, after obtaining various resin compounds by heating and mixing the dispersion raw material, the resin raw material, and if necessary, di-n-octyl phthalate shown in Table 19 in the ratio shown in Table 19, Various films were obtained by molding the compound.
Each of the obtained films was excellent in transparency to visible light, and effectively shielded ultraviolet rays and heat rays. Table 19 shows the physical properties of the obtained films.
[0263]
The film obtained in Example III-7 was excellent in flame retardancy.
Comparative Example III-4
Example III-5 was the same as Example III-5 except that the fine particle dispersion was not used and di-n-octyl phthalate and polyvinyl chloride resin were used in the proportions shown in Table 19. Thus, a PVC compound was produced, and a film was further produced.
The obtained film was excellent in transparency to visible light, but did not shield ultraviolet rays and heat rays. Table 19 shows the physical properties of the obtained film.
[0264]
[Table 19]
Figure 0004225402
[0265]
【The invention's effect】
The zinc oxide-based fine particles of the present invention comprise at least one additive element selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element and zinc as a metal component, and the content of zinc is that of the metal component. Expressed by the ratio of the number of zinc atoms to the total number of atoms, it is 80 to 99.9%, and at least the main component of the metal oxide coprecipitate exhibiting zinc oxide (Zn0) crystallinity as seen from X-ray diffraction Therefore, in addition to the ultraviolet shielding property inherent in zinc oxide, it has infrared shielding properties including heat rays and conductivity. In addition, since fine particles having these properties can be produced even at low temperatures (for example, 200 ° C. or lower), they can be used as fine particles having excellent dispersibility in which secondary aggregation is suppressed.
[0266]
When the zinc oxide fine particles of the present invention contain indium and / or aluminum as an additive element constituting the metal oxide coprecipitate, the zinc oxide fine particles are excellent in heat ray shielding and conductivity, and particularly in the case of containing indium, the heat ray shielding and conductivity. It will be even better.
The zinc oxide fine particles according to the present invention are excellent in transparency when they are composed of only single particles comprising the metal oxide coprecipitate. In this case, the size of the single particle is preferably in the range of an average particle diameter of 0.001 to 0.1 μm, and more preferably in the range of 0.001 to 0.05 μm when viewed at the shortest part. Single particles having an average particle diameter in the above range are ultrafine particles and are particularly excellent in transparency, and therefore can be used as raw material particles for transparent ultraviolet / heat ray shielding films, conductive films, and antistatic films. In this application, it is preferable to use a single particle dispersed in the above dispersion medium.
[0267]
When the zinc oxide fine particles according to the present invention are secondary particles in which the single particles are primary particles and the primary particles are aggregated, they are suitable for applications requiring light diffusibility. In particular, when the secondary particles are hollow particles comprising only the outer shell, the light diffusibility is superior. In this case, the relationship between the size of the single particles and the zinc oxide-based fine particles that are aggregates thereof is preferably such that the ratio of the shortest particle diameter of the single particles to the shortest particle diameter of the fine particles is 1/10 or less. . The average particle size of the zinc oxide-based fine particles is preferably in the range of 0.001 to 10 μm.
The zinc oxide-based fine particles according to the present invention further have the advantage of being particularly excellent in affinity and dispersibility for the resin when the single particles are combined with a polymer. As in the second case, when the composite particles of single particles and polymer are hollow, the light diffusibility is excellent. In this case, the content of the polymer is not particularly limited, but is in the range of 1 to 90% by weight based on the total amount of the single particles and the polymer. The average particle size of the zinc oxide-based fine particles is preferably in the range of 0.001 to 10 μm.
[0268]
Aggregates are suitable for applications requiring light diffusivity, and for applications requiring transparency, single particles are combined with a polymer, and single particles are not localized in fine particles. Fine particles present in a homogeneously dispersed state are preferred. These fine particles are excellent in affinity and dispersibility for organic solvents and resins. For example, it is easy to disperse in a resin molded body, disperse in a paint, or blend in cosmetics.
The method for producing zinc oxide-based fine particles according to the present invention includes a zinc source and a monocarboxylic acid in at least an alcohol medium and at least selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element Since the fine particles are generated by maintaining at a temperature of 100 ° C. or higher in the presence of a compound containing one kind of additive element, the above-described zinc oxide-based fine particles of the present invention can be obtained with high productivity.
[0269]
Zinc oxide fine particles according to the present inventionTheManufacturingDoMethodAsIs a mixture of a zinc source and a monocarboxylic acid mixed with water, and is added to and mixed with a medium comprising at least an alcohol heated to 100 ° C. or higher, whereby at least a part of the water and / or the monocarboxylic acid is added. It is preferable to include a step of evaporating and removing. The zinc source and monocarboxylic acid should be dissolved in water and used. However, the crystallinity of the fine particles is prevented from being impaired, and secondary agglomeration is prevented to make the size and shape of the fine particles uniform. This is because water and monocarboxylic acid are preferably removed out of the system as much as possible. Although fine particles may be generated during addition of the mixture to the heating medium, the generation is usually performed by keeping the reaction system at a temperature of 100 ° C. or higher after that. In the meantime, water and monocarboxylic acid are usually removed by evaporation.
[0270]
the aboveIn the manufacturing method of zinc oxide-based fine particles, when containing indium and / or aluminum as an additive element constituting a metal oxide coprecipitate, heat ray shielding and conductivity are excellent, and particularly when containing indium, heat ray shielding and conductivity are excellent. More excellent zinc oxide-based fine particles.
the aboveWhen the zinc source is at least one selected from the group consisting of zinc oxide, zinc hydroxide and zinc acetate, the zinc oxide crystal formation reaction during the heating process is inhibited. It is easy to control the size and shape of crystals and fine particles.the aboveWhen the monocarboxylic acid is a saturated fatty acid having a boiling point of 200 ° C. or lower under normal pressure, the amount of monocarboxylic acid in the reaction system can be easily controlled and the zinc oxide crystallinity is exhibited. It is easy to strictly control the precipitation reaction of the metal oxide coprecipitate.
[0271]
the aboveIn the method for producing zinc oxide-based fine particles, a zinc source and a monocarboxylic acid are added in a medium comprising at least an alcohol and at least one selected from the group consisting of a group IIIB metal element and a group IVB metal element When maintaining at a temperature of 100 ° C. or higher in the presence of a compound containing an element, (1) a polymer is allowed to coexist in this system, or (2) a carboxyl group, an amino group, a quaternary ammonio group, an amide in the molecule. Groups, imide bonds, alcoholic and / or phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid ester bonds, urethane groups, urethane bonds, ureido groups, ureylene bonds, isocyanate groups, epoxy groups, phosphate groups, metal hydroxyl groups, metal alkoxy groups and sulfones Addition having at least one atomic group selected from the group consisting of acid groups, one or more, and a molecular weight of less than 1000 Or coexist things, ▲ 3 ▼ or coexistence of carbon dioxide and / or carbonate source, ▲ 4 ▼ sometimes or the coexistence of lactic acid source.
[0272]
When the system is kept at a temperature of 100 ° C. or higher, if a polymer is allowed to coexist, zinc oxide-based fine particles obtained by combining the single particles with the polymer are obtained.
When the system is maintained at a temperature of 100 ° C. or higher, if the compound having the specific functional group described above coexists, the surface treatment of the fine particles becomes possible and the particle size can be controlled.
When the system is kept at a temperature of 100 ° C. or higher, if carbon dioxide and / or a carbonic acid source is present, fine particles having excellent water dispersibility and fine (0.05 μm or less) are easily obtained.
When the system is maintained at a temperature of 100 ° C. or higher, if a lactic acid source is present, single particles made of a metal oxide coprecipitate are made primary particles, and secondary particles are formed by aggregating the primary particles. It is easy to obtain zinc oxide fine particles in the form of
[0273]
The coating composition of the present invention comprises the zinc oxide-based fine particles of the present invention and a binder component capable of forming a film that binds the zinc oxide-based fine particles, with respect to the total solid weight of both of them. Since the fine particles are contained in a proportion of 0.1 to 99% by weight and the binder component in a ratio of 1 to 99.9% by weight, it has an ultraviolet shielding ability and an infrared shielding ability including heat rays, and the conductivity is controlled. A painted product can be formed. In this case, the total solid weight of the zinc oxide-based fine particles and the binder component is preferably 1 to 80% by weight, and the remainder is preferably a solvent.
The coated product of the present invention comprises one base material selected from the group consisting of a resin molded product, glass and paper, and a coating film formed on the surface thereof. The zinc-based fine particles and the binder component for binding the zinc oxide-based fine particles are 0.1 to 99% by weight of the zinc oxide-based fine particles and 1 to 99.9% by weight of the binder component with respect to the total weight of both. Therefore, it has ultraviolet shielding ability and infrared shielding ability including heat rays, and the conductivity is controlled. In this case, the resin molded product is, for example, at least one selected from the group consisting of a plate, a sheet, a film, and a fiber.
[0274]
The resin composition of the present invention comprises the above-described zinc oxide-based fine particles of the present invention and a resin capable of forming a continuous phase in which the zinc oxide-based fine particles are dispersed, with respect to the total solid weight of the two. Since the zinc-based fine particles are contained in a proportion of 0.1 to 99% by weight and the resin in a proportion of 1 to 99.9% by weight, they have ultraviolet shielding ability and infrared shielding ability including heat rays, and the conductivity is controlled. A resin molded product can be formed.
Since the resin molded product of the present invention is obtained by molding the resin composition of the present invention into any shape selected from the group consisting of a plate, a sheet, a film and a fiber, It has infrared shielding ability including heat rays, and conductivity is controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a spectral transmittance curve of a coated product.
FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of powder.
FIG. 3 shows an X-ray diffraction pattern of powder.
FIG. 4 is a diagram showing a spectral transmittance curve of a coated product.

Claims (1)

IIIB族金属元素とIVB族金属元素からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種の添加元素と亜鉛とを金属成分とし、亜鉛の含有量が該金属成分の総原子数に対する亜鉛の原子数の比で表して80〜99.9%であり、X線回析学的に見て酸化亜鉛結晶性を示す金属酸化物共沈体を少なくとも主たる構成成分とし、下記に定義される赤外線遮蔽性が20%以上である酸化亜鉛系微粒子。
[微粒子の赤外線遮蔽性の定義]
基材上に該微粒子からなる乾燥膜(塗布量:微粒子換算で3g/m)を形成して塗装品を得る。該乾燥膜の波長2μmに対する光透過率(%)、すなわち、該基材の波長2μmに対する光透過率(%)から該塗装品の波長2μmに対する光透過率(%)を減じた値を、該微粒子の赤外線遮蔽性と定義する。
微粒子の赤外線遮蔽性(%)=[基材の波長2μmに対する光透過率(%)]−[塗装品の波長2μmに対する光透過率(%)]
At least one additive element selected from the group consisting of Group IIIB metal elements and Group IVB metal elements and zinc are used as metal components, and the zinc content is the number of zinc atoms relative to the total number of atoms of the metal components. The metal oxide coprecipitate, which is expressed by a ratio of 80 to 99.9% and shows zinc oxide crystallinity as viewed from X-ray diffraction, has at least a main component, and has infrared shielding properties defined below. Zinc oxide-based fine particles that are 20% or more.
[Definition of infrared shielding properties of fine particles]
A dried film (coating amount: 3 g / m 2 in terms of fine particles) is formed on the substrate to obtain a coated product. The light transmittance (%) for the wavelength of 2 μm of the dry film, that is, the value obtained by subtracting the light transmittance (%) for the wavelength of 2 μm of the coated product from the light transmittance (%) of the base material for the wavelength of 2 μm, It is defined as the infrared shielding property of fine particles.
Infrared shielding property of fine particles (%) = [light transmittance (%) of substrate to wavelength 2 μm] − [light transmittance (%) of coated product to wavelength 2 μm]
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