JP5176380B2 - Surface-modified zirconia particles, surface-modified zirconia particle dispersion and composite, and method for producing surface-modified zirconia particles - Google Patents

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本発明は、表面修飾ジルコニア粒子と表面修飾ジルコニア粒子分散液及び複合体並びに表面修飾ジルコニア粒子の製造方法に関し、更に詳しくは、樹脂のフィラー材として好適に用いられ、透明性、屈折率および機械的特性の向上を可能とする表面修飾ジルコニア粒子、この表面修飾ジルコニア粒子を分散媒中に分散した表面修飾ジルコニア粒子分散液、この表面修飾ジルコニア粒子と樹脂とを複合化することにより得られる複合体、この表面修飾ジルコニア粒子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a surface-modified zirconia particle, a surface-modified zirconia particle dispersion and composite, and a method for producing the surface-modified zirconia particle. More specifically, the present invention is suitably used as a filler material for resin, and has transparency, refractive index and mechanical properties. Surface-modified zirconia particles capable of improving properties, surface-modified zirconia particle dispersion liquid in which the surface-modified zirconia particles are dispersed in a dispersion medium, and a composite obtained by combining the surface-modified zirconia particles and a resin, The present invention relates to a method for producing the surface-modified zirconia particles.

従来より、シリカ等の無機酸化物をフィラーとして樹脂と複合化することにより、樹脂の機械的特性等を向上させる試みがなされている。このフィラーと樹脂とを複合化する方法としては、無機酸化物を水および/または有機溶媒中に分散させた分散液と樹脂とを混合する方法が一般的であり、分散液と樹脂を種々の方法により混合することにより、無機酸化物粒子が第2相として複合化された無機酸化物粒子複合化プラスチックを作製することができる。   Conventionally, attempts have been made to improve the mechanical properties and the like of a resin by combining it with a resin using an inorganic oxide such as silica as a filler. As a method of combining the filler and the resin, a method of mixing a dispersion in which an inorganic oxide is dispersed in water and / or an organic solvent and a resin is generally used. By mixing by the method, an inorganic oxide particle composite plastic in which inorganic oxide particles are composited as the second phase can be produced.

プラスチックの屈折率を向上させるための無機酸化物フィラーとしては、ジルコニア、チタニア等の酸化物微粒子が高屈折率フィラーとして利用されている。
特に、ジルコニアは、その粒子表面に弱酸点と弱塩基点の両方を同時に有し、優れた触媒活性と反応選択性を持つ酸塩基両機能触媒としての機能を有する。中でも、硫酸イオン等を結合させたジルコニアは、濃硫酸よりも強い酸である超強酸触媒として利用されている。
As inorganic oxide fillers for improving the refractive index of plastics, oxide fine particles such as zirconia and titania are used as high refractive index fillers.
In particular, zirconia has both a weak acid point and a weak base point on the particle surface at the same time, and has a function as an acid-base bifunctional catalyst having excellent catalytic activity and reaction selectivity. Among them, zirconia combined with sulfate ions or the like is used as a super strong acid catalyst that is an acid stronger than concentrated sulfuric acid.

また、無機酸化物フィラーを樹脂と複合化するために、無機酸化物フィラーを水系溶媒や有機溶媒中に分散させた分散液が開発され、樹脂の屈折率の向上について検討されている。
この複合化の例としては、粒径10〜100nmのジルコニア粒子と樹脂とを複合化したジルコニア粒子複合化プラスチックが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−161111号公報
Moreover, in order to make an inorganic oxide filler into a composite with a resin, a dispersion liquid in which the inorganic oxide filler is dispersed in an aqueous solvent or an organic solvent has been developed, and an improvement in the refractive index of the resin has been studied.
As an example of this composite, a zirconia particle composite plastic in which a zirconia particle having a particle size of 10 to 100 nm and a resin are combined has been proposed (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-161111

ところで、従来のジルコニア粒子では、その表面をアルコキシシラン化合物やシロキサン化合物等のC−C結合を有する有機系表面修飾剤により修飾した場合、表面に残存する有機化合物がその表面活性により酸化されてしまい、その表面が黄色に変化してしまうという問題点があった。
表面が黄変したジルコニア粒子を透明樹脂中に分散して複合体とすると、この複合体が着色したり、あるいは透明性が低下したり等の不具合が生じ、その結果、透明性や着色を問題とする複合化プラスチックの使用範囲を制限してしまうという問題点があった。
By the way, in the conventional zirconia particles, when the surface is modified with an organic surface modifier having a C—C bond such as an alkoxysilane compound or a siloxane compound, the organic compound remaining on the surface is oxidized by the surface activity. There was a problem that the surface turned yellow.
When zirconia particles whose surface is yellowed are dispersed in a transparent resin to form a composite, problems such as coloring of the composite or reduction in transparency occur, resulting in problems with transparency and coloring. There is a problem that the range of use of the composite plastic is limited.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、表面が黄変すること無く、透明性、屈折率および機械的特性を向上させることができる表面修飾ジルコニア粒子、この表面修飾ジルコニア粒子を分散媒中に分散した表面修飾ジルコニア粒子分散液、及び、この表面修飾ジルコニア粒子と樹脂とを複合化することにより得られる複合体、並びに、この表面修飾ジルコニア粒子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a surface-modified zirconia particle capable of improving transparency, refractive index, and mechanical properties without yellowing the surface, and the surface modification. Provided are a surface-modified zirconia particle dispersion in which zirconia particles are dispersed in a dispersion medium, a composite obtained by combining the surface-modified zirconia particles and a resin, and a method for producing the surface-modified zirconia particles. For the purpose.

本発明者等は、表面修飾ジルコニア粒子の表面の黄変を防止する方法について鋭意検討を重ねた結果、有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子の表面に中和処理を施せば、この表面修飾ジルコニア粒子の表面が長期間に亘って黄変する虞が無くなり、その結果、この表面修飾ジルコニア粒子の透明性、屈折率および機械的特性を向上させることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on a method for preventing the surface of the surface-modified zirconia particles from being yellowed, the present inventors have performed neutralization treatment on the surface of the surface-modified zirconia particles whose surface has been modified with an organic surface modifier. For example, the surface of the surface-modified zirconia particles can be prevented from yellowing over a long period of time, and as a result, the transparency, refractive index and mechanical properties of the surface-modified zirconia particles can be improved. The headline and the present invention were completed.

すなわち、本発明の表面修飾ジルコニア粒子は、有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子の前記有機系表面修飾剤を含む表面が中和処理されてなり、前記有機系表面修飾剤は、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、界面活性剤、チタンカップリング剤の群から選択された1種または2種以上であることを特徴とする。 That is, the surface-modified zirconia particles of the present invention are obtained by neutralizing the surface of the surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier, including the organic surface modifier. Is characterized in that it is one or more selected from the group of alkoxysilane compounds, siloxane compounds, surfactants, and titanium coupling agents.

前記有機系表面修飾剤を含む表面を水を用いて湿潤したときの水素イオン指数(pH)は、4以上かつ10以下であることが好ましい。 The hydrogen ion index (pH) when the surface containing the organic surface modifier is wetted with water is preferably 4 or more and 10 or less.

本発明の表面修飾ジルコニア粒子分散液は、本発明の表面修飾ジルコニア粒子を分散媒中に分散してなることを特徴とする。   The surface-modified zirconia particle dispersion of the present invention is characterized in that the surface-modified zirconia particles of the present invention are dispersed in a dispersion medium.

本発明の複合体は、本発明の表面修飾ジルコニア粒子を樹脂中に分散してなることを特徴とする。   The composite of the present invention is characterized in that the surface-modified zirconia particles of the present invention are dispersed in a resin.

本発明の表面修飾ジルコニア粒子の製造方法は、有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子を水と混合し、次いで、この混合溶液の水素イオン指数(pH)を4以上かつ10以下の範囲に調製し、次いで、この混合溶液から表面修飾ジルコニア粒子を分離することを特徴とする。   In the method for producing surface-modified zirconia particles of the present invention, the surface-modified zirconia particles whose surfaces are modified with an organic surface modifier are mixed with water, and then the hydrogen ion index (pH) of the mixed solution is 4 or more and 10 The surface-modified zirconia particles are prepared in the following range, and then the surface-modified zirconia particles are separated from the mixed solution.

本発明の表面修飾ジルコニア粒子によれば、有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子の有機系表面修飾剤を含む表面に中和処理を施してなり、前記有機系表面修飾剤を、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、界面活性剤、チタンカップリング剤の群から選択された1種または2種以上としたので、この表面の酸点あるいは塩基点の影響を低減することができ、この表面に有機化合物が残存した場合においても表面の黄変を防止することができ、表面修飾ジルコニア粒子の屈折率および機械的特性の向上と共に透明性の維持を図ることができる。
したがって、この表面修飾ジルコニア粒子を樹脂中に分散させれば、屈折率が高く、透明性に優れ、しかも機械的特性が向上した複合体を容易に得ることができる。
According to the surface-modified zirconia particles of the present invention, the surface of the surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier is subjected to neutralization treatment, and the organic surface modifier is obtained. Is selected from the group consisting of an alkoxysilane compound, a siloxane compound, a surfactant, and a titanium coupling agent, so that the influence of acid or base points on the surface can be reduced. Even when an organic compound remains on the surface, yellowing of the surface can be prevented, and the refractive index and mechanical properties of the surface-modified zirconia particles can be improved and transparency can be maintained.
Therefore, if the surface-modified zirconia particles are dispersed in the resin, a composite having a high refractive index, excellent transparency, and improved mechanical properties can be easily obtained.

本発明の表面修飾ジルコニア粒子の製造方法によれば、有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子を水と混合し、次いで、この混合溶液の水素イオン指数(pH)を4以上かつ10以下の範囲に調製し、次いで、この混合溶液から表面修飾ジルコニア粒子を分離するので、透明性、屈折率および機械的特性が向上した表面修飾ジルコニア粒子を容易かつ安価に作製することができる。   According to the method for producing surface-modified zirconia particles of the present invention, the surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier are mixed with water, and then the hydrogen ion index (pH) of the mixed solution is 4 or more. In addition, since the surface-modified zirconia particles are prepared in a range of 10 or less and then separated from the mixed solution, the surface-modified zirconia particles having improved transparency, refractive index and mechanical properties can be easily and inexpensively produced. .

本発明の表面修飾ジルコニア粒子と表面修飾ジルコニア粒子分散液及び複合体並びに表面修飾ジルコニア粒子の製造方法を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the method for producing the surface-modified zirconia particles, the surface-modified zirconia particle dispersion and composite, and the surface-modified zirconia particles of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

「表面修飾ジルコニア粒子」
本発明の表面修飾ジルコニア粒子は、有機系表面修飾剤により表面が修飾されかつ前記表面が中和処理されたジルコニア粒子である。
この表面修飾ジルコニア粒子の表面を、例えば、水を用いて湿潤したときの水素イオン指数(pH)は、4以上かつ10以下であることが好ましく、より好ましくは4以上かつ9以下、さらに好ましくは5以上かつ9以下である。
"Surface-modified zirconia particles"
The surface-modified zirconia particles of the present invention are zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier and the surface is neutralized.
When the surface of the surface-modified zirconia particles is wetted with water, for example, the hydrogen ion index (pH) is preferably 4 or more and 10 or less, more preferably 4 or more and 9 or less, and still more preferably. 5 or more and 9 or less.

この有機系表面修飾剤としては、C−C結合を有する有機化合物であることが好ましく、この有機化合物としては、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、界面活性剤、チタンカップリング剤の群から選択された1種または2種以上が好適に用いられる。
これらの表面修飾剤のうち特に好ましいのは、アルコキシシラン化合物としてはシランカップリング剤であり、シロキサン化合物としては変性シリコーンである。
The organic surface modifier is preferably an organic compound having a C—C bond, and the organic compound is selected from the group of alkoxysilane compounds, siloxane compounds, surfactants, and titanium coupling agents. One or two or more are preferably used.
Of these surface modifiers, a silane coupling agent is particularly preferable as the alkoxysilane compound, and a modified silicone is preferable as the siloxane compound.

シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシ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、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, and n-hexyltri. Methoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, n-decyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- Examples include acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, etc. .

変性シリコーンとしては、メトキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、アルコール変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、メタクリレート変性シリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン等が挙げられる。
また、ビニル基および/またはケイ素原子に結合した官能基を有する変性シリコーンを用いると、ビニル基および/またはケイ素原子に結合した官能基が樹脂を硬化させる際の化学反応に寄与するので、特に好ましい。
Examples of the modified silicone include methoxy modified silicone, carboxy modified silicone, alcohol modified silicone, polyether modified silicone, epoxy modified silicone, mercapto modified silicone, amino modified silicone, methacrylate modified silicone, methyl hydrogen silicone and the like.
In addition, it is particularly preferable to use a modified silicone having a vinyl group and / or a functional group bonded to a silicon atom because the functional group bonded to the vinyl group and / or silicon atom contributes to a chemical reaction when the resin is cured. .

界面活性剤としては、陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤等のイオン性界面活性剤、あるいは非イオン系界面活性剤が好適に用いられる。
陰イオン系界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム等の脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸エステルスルフォン酸ナトリウム等の脂肪酸系、アルキルリン酸エステルナトリウム等のリン酸系、アルファオレインスルフォン酸ナトリウム等のオレフィン系、アルキル硫酸ナトリウム等のアルコール系、アルキルベンゼン系等が挙げられる。
陽イオン系界面活性剤としては、例えば、塩化アルキルメチルアンモニウム、塩化アルキルジメチルアンモニウム、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム等が挙げられる。
As the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an ionic surfactant such as an amphoteric surfactant, or a nonionic surfactant is preferably used.
Examples of the anionic surfactant include fatty acid sodium such as sodium oleate, sodium stearate and sodium laurate, fatty acid such as fatty acid potassium and sodium fatty acid ester sulfonate, and phosphoric acid such as sodium alkyl phosphate ester. And olefins such as sodium alpha olein sulfonate, alcohols such as sodium alkyl sulfate, and alkylbenzenes.
Examples of the cationic surfactant include alkyl methyl ammonium chloride, alkyl dimethyl ammonium chloride, alkyl trimethyl ammonium chloride, and alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride.

両性イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルアミノカルボン酸塩等のカルボン酸系、フォスフォベタイン等のリン酸エステル系が挙げられる。
非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラノリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の脂肪酸系、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。
Examples of the zwitterionic surfactant include carboxylic acid systems such as alkylaminocarboxylates and phosphate ester systems such as phosphobetaine.
Examples of the nonionic surfactant include fatty acid-based compounds such as polyoxyethylene lanolin fatty acid ester and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylphenyl ether, and fatty acid alkanolamide.

チタンカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(ドデシル)ベンゼンスルホニルチタネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシートリ(ジオクチル)ホスフェイトチタネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシートリネオドデカノイルチタネート等が挙げられる。   Examples of the titanium coupling agent include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl dimethacrylisostearoyl titanate, isopropyl tri (dodecyl) benzenesulfonyl titanate, neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) phosphate titanate, neopentyl (diallyl) oxy-trineo Examples include dodecanoyl titanate.

上記の有機系表面修飾剤を用いてジルコニア粒子の表面を修飾する方法としては、湿式法、乾式法等が挙げられる。
湿式法とは、有機系表面修飾剤とジルコニア粒子を溶媒に投入し混合することにより、ジルコニア粒子の表面を修飾する方法である。
乾式法とは、有機系表面修飾剤と乾燥したジルコニア粒子をミキサー等の乾式混合機に投入し混合することにより、ジルコニア粒子の表面を修飾する方法である。
Examples of the method for modifying the surface of the zirconia particles using the organic surface modifier include a wet method and a dry method.
The wet method is a method of modifying the surface of the zirconia particles by adding and mixing an organic surface modifier and zirconia particles in a solvent.
The dry method is a method of modifying the surface of the zirconia particles by putting the organic surface modifier and the dried zirconia particles into a dry mixer such as a mixer and mixing them.

この表面が修飾されたジルコニア粒子の修飾部分の重量比は、粒子全体量の5重量%以上かつ200重量%以下であることが好ましく、より好ましくは10重量%以上かつ100重量%以下、さらに好ましくは20重量%以上かつ100重量%以下である。
ここで、修飾部分の重量比を5重量%以上かつ200重量%以下と限定した理由は、修飾部分の重量比が5重量%未満であると、ジルコニア粒子の樹脂への相溶が困難となるからであり、一方、修飾部分の重量比が200重量%を超えると、表面処理剤が樹脂特性へ及ぼす影響が大きくなり、屈折率等の複合体特性が低下するからである。
The weight ratio of the modified portion of the surface-modified zirconia particles is preferably 5% by weight or more and 200% by weight or less of the total amount of the particles, more preferably 10% by weight or more and 100% by weight or less. Is 20% by weight or more and 100% by weight or less.
Here, the reason why the weight ratio of the modified part is limited to 5% by weight or more and 200% by weight or less is that if the weight ratio of the modified part is less than 5% by weight, it becomes difficult to dissolve the zirconia particles in the resin. On the other hand, if the weight ratio of the modified portion exceeds 200% by weight, the influence of the surface treatment agent on the resin properties increases, and the composite properties such as the refractive index decrease.

この表面修飾ジルコニア粒子の表面の中和処理方法としては、乾式法でも湿式法でも良いが、好ましくは湿式法である。
湿式法は、有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子を水と混合し、次いで、この混合溶液に酸もしくは塩基を添加することにより水素イオン指数(pH)を4以上かつ10以下の範囲、好ましくは5以上かつ9以下の範囲に調製し、次いで、この混合溶液から表面修飾ジルコニア粒子を分離する方法である。
The method for neutralizing the surface of the surface-modified zirconia particles may be a dry method or a wet method, but is preferably a wet method.
In the wet method, surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier are mixed with water, and then an acid or a base is added to the mixed solution to increase the hydrogen ion index (pH) to 4 or more and 10 It is a method of preparing in the following range, preferably in the range of 5 or more and 9 or less, and then separating the surface-modified zirconia particles from this mixed solution.

中和反応を効果的に生じさせるためには、混合溶液における表面修飾ジルコニア粒子の濃度は、1〜50重量%が好ましく、より好ましくは5〜20重量%である。
ここで、表面修飾ジルコニア粒子の濃度が1重量%未満であると、表面修飾ジルコニア粒子に比して多量の水系溶媒を使用するため、生産性が低下するからであり、一方、50重量%を超えると、混合溶液の粘性が増大し、中和処理の効率が悪くなるからである。
溶媒としては、酸もしくは塩基を添加して水素イオン指数(pH)を調製する必要があることから、水が好ましい。
In order to effectively cause the neutralization reaction, the concentration of the surface-modified zirconia particles in the mixed solution is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 20% by weight.
Here, when the concentration of the surface-modified zirconia particles is less than 1% by weight, a large amount of an aqueous solvent is used as compared with the surface-modified zirconia particles, and thus the productivity is lowered. If it exceeds, the viscosity of the mixed solution increases and the efficiency of the neutralization treatment becomes worse.
As the solvent, water is preferable because it is necessary to adjust the hydrogen ion index (pH) by adding an acid or a base.

この混合溶液から表面修飾ジルコニア粒子を分離する方法としては、濾過、遠心分離等の分離法が好適に用いられる。   As a method for separating the surface-modified zirconia particles from this mixed solution, separation methods such as filtration and centrifugation are preferably used.

「表面修飾ジルコニア粒子分散液」
本発明の表面修飾ジルコニア粒子分散液は、本発明の表面修飾ジルコニア粒子、すなわち、有機系表面修飾剤により表面が修飾されかつ前記表面が中和処理された表面修飾ジルコニア粒子を、分散媒中に分散した分散液である。
この表面修飾ジルコニア粒子の分散粒径は、1nm以上かつ20nm以下が好ましい。分散粒径が1nm未満であると、結晶性が乏しくなり、屈折率、機械的特性等を発現することが難しくなるからであり、分散粒径が20nmを超えると、分散液や複合体とした場合に透明性が低下するからである。
"Surface-modified zirconia particle dispersion"
The surface-modified zirconia particle dispersion of the present invention contains the surface-modified zirconia particles of the present invention, that is, the surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier and the surface is neutralized in a dispersion medium. It is a dispersed dispersion.
The dispersed particle size of the surface-modified zirconia particles is preferably 1 nm or more and 20 nm or less. If the dispersed particle size is less than 1 nm, the crystallinity becomes poor and it becomes difficult to express the refractive index, mechanical properties, etc. If the dispersed particle size exceeds 20 nm, a dispersion or a composite is obtained. This is because the transparency is lowered in some cases.

この表面修飾ジルコニア粒子の含有率は、1重量%以上かつ70重量%以下が好ましく、より好ましくは1重量%以上かつ50重量%以下、さらに好ましくは5重量%以上かつ30重量%以下である。
ここで、表面修飾ジルコニア粒子の含有率を1重量%以上かつ70重量%以下と限定した理由は、この範囲が表面修飾ジルコニア粒子が良好な分散状態を取りうる範囲であり、含有率が1重量%未満であると、表面修飾ジルコニア粒子としての効果が低下し、また、70重量%を超えると、ゲル化や凝集沈澱が生じ、分散液としての特徴を消失するからである。
The content of the surface-modified zirconia particles is preferably 1% by weight or more and 70% by weight or less, more preferably 1% by weight or more and 50% by weight or less, and further preferably 5% by weight or more and 30% by weight or less.
Here, the reason why the content of the surface-modified zirconia particles is limited to 1% by weight or more and 70% by weight or less is that this range is a range where the surface-modified zirconia particles can take a good dispersion state, and the content is 1% by weight. If it is less than%, the effect as surface-modified zirconia particles is reduced, and if it exceeds 70% by weight, gelation and aggregation precipitation occur, and the characteristics as a dispersion are lost.

分散媒は、基本的には、水、有機溶媒、液状の樹脂モノマー、液状の樹脂オリゴマーのうち少なくとも1種以上を含有したものである。
上記の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種または2種以上を用いることができる。
The dispersion medium basically contains at least one of water, an organic solvent, a liquid resin monomer, and a liquid resin oligomer.
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, and octanol, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and γ-butyrolactone. Esters such as diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethers such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, acetone, Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, cyclohexanone, etc. Amides, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene, and amides such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetoacetamide and N-methylpyrrolidone are preferably used. One of these solvents or Two or more kinds can be used.

上記の液状の樹脂モノマーとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等のアクリル系またはメタクリル系のモノマー、エポキシ系モノマー等が好適に用いられる。
また、上記の液状の樹脂オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、アクリレート系オリゴマー等が好適に用いられる。
As the liquid resin monomer, acrylic or methacrylic monomers such as methyl acrylate and methyl methacrylate, and epoxy monomers are preferably used.
Moreover, as said liquid resin oligomer, a urethane acrylate oligomer, an epoxy acrylate oligomer, an acrylate oligomer, etc. are used suitably.

この表面修飾ジルコニア粒子分散液は、上記以外に、その特性を損なわない範囲において、他の無機酸化物粒子、樹脂モノマー等を含有していてもよい。
この表面修飾ジルコニア粒子以外の無機酸化物粒子としては、酸化スズ、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化セリウム、酸化亜鉛等の金属酸化物粒子、酸化ケイ素等の非金属酸化物粒子等が挙げられる。
これらの無機酸化物粒子は、硫酸、タングステン酸等を担持することにより超強酸性を示し、その結果、ジルコニア粒子と類似の挙動を示すので、好ましい。
In addition to the above, this surface-modified zirconia particle dispersion may contain other inorganic oxide particles, resin monomers, and the like as long as the characteristics are not impaired.
Examples of the inorganic oxide particles other than the surface-modified zirconia particles include metal oxide particles such as tin oxide, titanium oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, iron oxide, cerium oxide, and zinc oxide, and nonmetal oxide particles such as silicon oxide. Etc.
These inorganic oxide particles are preferable because they exhibit super strong acidity by supporting sulfuric acid, tungstic acid, and the like, and as a result, exhibit behavior similar to that of zirconia particles.

「複合体」
本発明の複合体は、本発明の表面修飾ジルコニア粒子、すなわち、有機系表面修飾剤により表面が修飾されかつ前記表面が中和処理された表面修飾ジルコニア粒子を、樹脂中に分散した複合体である。
樹脂としては、可視光線あるいは近赤外線等の所定の波長帯域の光に対して透明性を有する樹脂であればよく、熱可塑性、熱硬化性、可視光線や紫外線や赤外線等による光(電磁波)硬化性、電子線照射による電子線硬化性等の硬化性樹脂が好適に用いられる。
"Complex"
The composite of the present invention is a composite in which the surface-modified zirconia particles of the present invention, that is, the surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier and the surface is neutralized, are dispersed in a resin. is there.
The resin may be any resin that is transparent to light in a predetermined wavelength band such as visible light or near infrared, and is thermoplastic, thermosetting, light (electromagnetic wave) curing by visible light, ultraviolet light, infrared light, or the like. And curable resins such as electron beam curable by electron beam irradiation are preferably used.

このような樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリシクロヘキシルメタクリレート等のアクリレート、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアクリル酸エステル、ポリアミド、フェノール−ホルムアルデヒド(フェノール樹脂)、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)、メチルメタクレート・スチレン共重合体(MS樹脂)、ポリ−4−メチルペンテン、ノルボルネン系ポリマー、ポリウレタン、エポキシ、シリコーン等が挙げられ、特に好ましくは、シリコーン、エポキシである。   Examples of such resins include acrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA) and polycyclohexyl methacrylate, polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyether, polyester, polyarylate, polyacrylate, polyamide, phenol- Formaldehyde (phenolic resin), diethylene glycol bisallyl carbonate, acrylonitrile / styrene copolymer (AS resin), methyl methacrylate / styrene copolymer (MS resin), poly-4-methylpentene, norbornene polymer, polyurethane, epoxy, Examples thereof include silicone, and silicone and epoxy are particularly preferable.

シリコーン樹脂は、少なくとも下記の(a)〜(c)の成分から構成されることが好ましい。
(a)1分子中のケイ素原子に結合した官能基のうち少なくとも2つがアルケニル基であるオルガノポリシロキサン
(b)1分子中のケイ素原子に結合した官能基のうち少なくとも2つが水素原子であるか、または分子鎖の両端が水素原子で封鎖された直鎖状のオルガノポリシロキサン
(c)ヒドロシリル化反応用触媒
The silicone resin is preferably composed of at least the following components (a) to (c).
(A) Organopolysiloxane in which at least two functional groups bonded to silicon atoms in one molecule are alkenyl groups (b) Whether at least two functional groups bonded to silicon atoms in one molecule are hydrogen atoms Or a linear organopolysiloxane (c) hydrosilylation catalyst in which both ends of the molecular chain are blocked with hydrogen atoms

(a)成分中のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられ、特に、ビニル基が好ましい。
また、このアルケニル基以外のケイ素原子に結合した官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。
(A) As an alkenyl group in a component, a vinyl group, an allyl group, a pentenyl group, a hexenyl group etc. are mentioned, Especially a vinyl group is preferable.
Examples of functional groups bonded to silicon atoms other than alkenyl groups include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, and butyl groups, aryl groups such as phenyl and tolyl groups, benzyl groups, and phenethyl groups. Examples thereof include an aralkyl group, and a methyl group is particularly preferable.

(b)成分中の水素原子以外のケイ素原子に結合した官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。
また、(b)成分の含有量は、(a)成分に含まれている合計アルケニル基1モルに対して水素原子が0.1〜10モルの範囲内となる量であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5モルの範囲内となる量であり、さらに好ましくは0.5〜2モルの範囲内となる量である。
(B) Functional groups bonded to silicon atoms other than hydrogen atoms in the component include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group and butyl group, aryl groups such as phenyl group and tolyl group, benzyl group and phenethyl. And an aralkyl group such as a group, and a methyl group is particularly preferable.
In addition, the content of the component (b) is preferably an amount such that the hydrogen atoms are in the range of 0.1 to 10 mol with respect to 1 mol of the total alkenyl groups contained in the component (a). The amount is preferably in the range of 0.1 to 5 mol, and more preferably in the range of 0.5 to 2 mol.

(c)成分のヒドロシリル化反応用触媒は、(a)成分中のアルケニル基と、(b)成分中のケイ素原子に結合した水素原子とのヒドロシリル化反応を促進するための触媒である。この様な触媒としては、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒等が挙げられ、特に、白金系触媒が好ましい。
この白金系触媒としては、白金微粉末、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金カルボニル錯体等が挙げられ、特に、塩化白金酸が好ましい。
The catalyst for hydrosilylation reaction of component (c) is a catalyst for promoting a hydrosilylation reaction between an alkenyl group in component (a) and a hydrogen atom bonded to a silicon atom in component (b). Examples of such a catalyst include a platinum-based catalyst, a rhodium-based catalyst, a palladium-based catalyst, and the like, and a platinum-based catalyst is particularly preferable.
Examples of the platinum-based catalyst include fine platinum powder, chloroplatinic acid, platinum-olefin complex, platinum carbonyl complex and the like, and chloroplatinic acid is particularly preferable.

また、(c)成分の含有量は、本組成物の硬化を促進させることのできる量、すなわち(a)成分中のアルケニル基と(b)成分中のケイ素原子に結合した水素原子とのヒドロシリル化反応を促進させることのできる量であればよく、特に限定されることはないが、具体的には、本組成物に対して本成分中の金属原子が重量単位で0.01〜500ppmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.01〜50ppmの範囲内である。   Further, the content of the component (c) is an amount capable of promoting the curing of the composition, that is, hydrosilyl of an alkenyl group in the component (a) and a hydrogen atom bonded to a silicon atom in the component (b). There is no particular limitation as long as it is an amount capable of promoting the chemical reaction, and specifically, the metal atom in the present component is 0.01 to 500 ppm by weight with respect to the present composition. It is preferably within the range, more preferably within the range of 0.01 to 50 ppm.

本成分中の金属原子の含有量を上記のように限定した理由は、含有量が0.01ppm未満であると、本組成物が十分に硬化しない虞があるからであり、一方、含有量が500ppmを超えると、得られた硬化物に着色等の問題が生じる虞があるからである。
このシリコーン樹脂については、本発明の目的を損なわないかぎり、その他任意の成分として、耐熱剤、染料、顔料、難燃性付与剤等を含有してもよい。
The reason why the content of the metal atom in this component is limited as described above is that if the content is less than 0.01 ppm, the composition may not be sufficiently cured, while the content is This is because if it exceeds 500 ppm, the obtained cured product may have problems such as coloring.
About this silicone resin, unless the objective of this invention is impaired, you may contain a heat-resistant agent, dye, a pigment, a flame retardance imparting agent, etc. as other arbitrary components.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等の2官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、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、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂等の多官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミニジフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、アニリン型エポキシ樹脂、トルイジン型エポキシ樹脂等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂等が好適に用いられる。   Epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, and other bifunctional glycidyl ether type epoxy resins, phenol novolac type Polyfunctional glycidyl ether type epoxy resin such as epoxy resin, orthocresol novolak type epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resin, tris-hydroxyphenylmethane type epoxy resin, tetraphenylolethane type epoxy resin, tetraglycidyldia Mini diphenylmethane type epoxy resin, triglycidyl isocyanurate type epoxy resin, aminophenol type epoxy resin, aniline type epoxy resin, toluidine type epoxy Glycidyl amine type epoxy resins such as a resin is preferably used.

エポキシ樹脂の硬化剤としては、重付加型、触媒型、縮合型のいずれのタイプのものでも使用可能であり、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ポリアミド、ジシアンジアミド、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。   As a curing agent for epoxy resin, any of polyaddition type, catalyst type and condensation type can be used. For example, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, polyamide, dicyandiamide, diethylenetriamine, triethylenetetramine, hexahydro anhydride Examples thereof include phthalic acid and methyltetrahydrophthalic anhydride.

また、上記のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂に対しては、その特性を損なわない範囲において、酸化防止剤、離型剤、カップリング剤、無機充填剤等を添加してもよい。   Moreover, you may add antioxidant, a mold release agent, a coupling agent, an inorganic filler, etc. with respect to said silicone resin and an epoxy resin in the range which does not impair the characteristic.

この複合体では、表面修飾ジルコニア粒子の含有率は、1重量%以上かつ80重量%以下が好ましく、より好ましくは10重量%以上かつ80重量%以下、さらに好ましくは10重量%以上かつ50重量%以下である。
ここで、表面修飾ジルコニア粒子の含有率を1重量%以上かつ80重量%以下と限定した理由は、下限値の1重量%は屈折率、機械的特性等の複合体の特性を向上させることが可能となる添加率の最小値であるからであり、一方、上限値の80重量%は樹脂自体の特性(柔軟性、比重)を維持することができる添加率の最大値であるからである。
In this composite, the content of the surface-modified zirconia particles is preferably 1% by weight or more and 80% by weight or less, more preferably 10% by weight or more and 80% by weight or less, and further preferably 10% by weight or more and 50% by weight or less. It is as follows.
Here, the reason why the content of the surface-modified zirconia particles is limited to 1% by weight or more and 80% by weight or less is that the lower limit of 1% by weight improves the composite properties such as refractive index and mechanical properties. This is because the upper limit of 80% by weight is the maximum value of the addition rate that can maintain the characteristics (flexibility and specific gravity) of the resin itself.

この複合体は、次に挙げる方法により作製することができる。
まず、上述した本発明の表面修飾ジルコニア粒子分散液と、樹脂のモノマーやオリゴマーを、ミキサー等を用いて混合し、流動し易い状態の樹脂組成物とする。
次いで、この樹脂組成物を金型を用いて成形、または金型あるいは容器内に充填し、次いで、この成形体もしくは充填物に加熱、あるいは紫外線や赤外線等の照射を施し、この成形体もしくは充填物を硬化させる。
This complex can be produced by the following method.
First, the above-described surface-modified zirconia particle dispersion of the present invention and a resin monomer or oligomer are mixed using a mixer or the like to obtain a resin composition that is easy to flow.
Next, the resin composition is molded using a mold, or filled in a mold or a container, and then the molded body or filling is heated or irradiated with ultraviolet rays, infrared rays, etc. The object is cured.

ここで、樹脂のモノマーやオリゴマーが、反応性を有する炭素二重結合(C=C)を有する場合、単に混合するだけでも、重合・樹脂化させることができる。
特に、アクリル樹脂等の紫外線(UV)硬化性樹脂を含む樹脂組成物を硬化させる方法としては、様々な方法があるが、代表的には、加熱または光照射により開始されるラジカル重合反応を用いたモールド成形法、トランスファー成形法等が挙げられる。このラジカル重合反応としては、熱による重合反応(熱重合)、紫外線等の光による重合反応(光重合)、ガンマ(γ)線による重合反応、あるいは、これらの複数を組み合わせた方法等が挙げられる。
Here, when the resin monomer or oligomer has a reactive carbon double bond (C = C), it can be polymerized / resinized simply by mixing.
In particular, there are various methods for curing a resin composition containing an ultraviolet (UV) curable resin such as an acrylic resin. Typically, a radical polymerization reaction initiated by heating or light irradiation is used. Mold molding method, transfer molding method and the like. Examples of this radical polymerization reaction include a polymerization reaction by heat (thermal polymerization), a polymerization reaction by light such as ultraviolet rays (photopolymerization), a polymerization reaction by gamma (γ) rays, or a method in which a plurality of these are combined. .

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.

「実施例1」
オキシ塩化ジルコニウム8水塩2615gを純水40Lに溶解させたジルコニウム塩溶液に、28%アンモニア水344gを純水20Lに溶解させた希アンモニア水を攪拌しながら加え、ジルコニア前駆体スラリーを調整した。
次いで、このスラリーに、硫酸ナトリウム300gを5Lの純水に溶解させた硫酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら加えた。このときの硫酸ナトリウムの添加量は、ジルコニウム塩溶液中のジルコニウムイオンのジルコニア換算値に対して30重量%であった。
"Example 1"
To a zirconium salt solution in which 2615 g of zirconium oxychloride octahydrate was dissolved in 40 L of pure water, dilute ammonia water in which 344 g of 28% ammonia water was dissolved in 20 L of pure water was added with stirring to prepare a zirconia precursor slurry.
Next, an aqueous sodium sulfate solution in which 300 g of sodium sulfate was dissolved in 5 L of pure water was added to this slurry with stirring. The amount of sodium sulfate added at this time was 30% by weight with respect to the zirconia converted value of zirconium ions in the zirconium salt solution.

次いで、この混合物を、乾燥器を用いて、大気中、130℃にて24時間、乾燥させ、固形物を得た。
次いで、この固形物を自動乳鉢により粉砕した後、電気炉を用いて、大気中、500℃にて1時間焼成した。
次いで、この焼成物を純水中に投入し、攪拌してスラリー状とした後、遠心分離器を用いて洗浄を行い、添加した硫酸ナトリウムを十分に除去した後、乾燥器にて乾燥させ、ジルコニア粒子を作製した。
Next, this mixture was dried in the air at 130 ° C. for 24 hours using a dryer to obtain a solid.
Next, this solid material was pulverized with an automatic mortar and then baked in the air at 500 ° C. for 1 hour using an electric furnace.
Next, the fired product is put into pure water, stirred to form a slurry, washed using a centrifuge, and after sufficiently removing the added sodium sulfate, dried in a dryer, Zirconia particles were prepared.

次いで、このジルコニア粒子10gに、表面修飾剤としてシランカップリング剤AY43−048(東レダウシリコーン(株)社製)を5g加えて乾式混合し、ジルコニア粒子の表面を表面修飾剤により修飾した。
次いで、この表面修飾ジルコニア粒子を、粒子濃度が5重量%となるように純水に混合し、さらにアンモニア水を添加し、pHを7に調整した懸濁液を得た。
Next, 5 g of a silane coupling agent AY43-048 (manufactured by Toray Dow Silicone Co., Ltd.) as a surface modifier was added to 10 g of the zirconia particles and dry-mixed to modify the surface of the zirconia particles with the surface modifier.
Next, the surface-modified zirconia particles were mixed with pure water so that the particle concentration was 5% by weight, and ammonia water was further added to obtain a suspension adjusted to pH 7.

次いで、この懸濁液から固液分離により表面修飾ジルコニア粒子を回収し、120℃にて2時間、乾燥することにより、実施例1の表面修飾かつ中和処理されたジルコニア粒子(Z1)を作製した。
次いで、このジルコニア粒子(Z1)15gに、分散媒としてトルエンを85g加えて混合し、その後分散処理を行い、実施例1の表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z1)を作製した。
Next, the surface-modified zirconia particles are recovered from this suspension by solid-liquid separation, and dried at 120 ° C. for 2 hours to produce the surface-modified and neutralized zirconia particles (Z1) of Example 1. did.
Next, 85 g of toluene as a dispersion medium was added to 15 g of the zirconia particles (Z1) and mixed, and then a dispersion treatment was performed to prepare the surface-modified zirconia particle dispersion (Z1) of Example 1.

次いで、この表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z1)100gに、シリコーンオイル(メチルハイドロジェンポリシロキサンと両末端に各々ビニル基を有するオルガノポリシロキサンとの混合物)10gを加え、さらに、塩化白金酸をシリコーンオイル100重量部に対して20ppmとなるように加え、真空乾燥により脱溶媒化し、樹脂組成物を作製した。   Next, 10 g of silicone oil (a mixture of methylhydrogenpolysiloxane and organopolysiloxane each having vinyl groups at both ends) is added to 100 g of this surface-modified zirconia particle dispersion (Z1), and chloroplatinic acid is added to silicone. A resin composition was prepared by adding 20 ppm to 100 parts by weight of oil and removing the solvent by vacuum drying.

次いで、この樹脂組成物を、ガラス板で組み上げた型の中に厚みが1mmになるように流し込み、次いで、150℃にて2時間加熱して硬化させ、実施例1の複合体を作製した。この複合体のジルコニアの含有率は50重量%であった。
次いで、この複合体の透明性を目視にて観察し、この複合体を日本工業規格JIS−Z 8722「色の測定方法−反射及び透過物体色」に基づいて測定し、この測定値からYI値を算出した。加えて、この複合体を150℃にて24時間加熱したものについても同様の評価を行った。
Next, this resin composition was poured into a mold assembled with a glass plate so as to have a thickness of 1 mm, and then heated and cured at 150 ° C. for 2 hours to produce a composite of Example 1. The zirconia content of this composite was 50% by weight.
Next, the transparency of the composite was visually observed, and the composite was measured based on Japanese Industrial Standard JIS-Z 8722 “Color Measurement Method—Reflection and Transmission Object Color”. Was calculated. In addition, the same evaluation was performed on the composite heated at 150 ° C. for 24 hours.

「実施例2」
実施例1に準じて粒子合成を行い、表面修飾かつ中和処理されたジルコニア粒子(Z1)を作製した。
次いで、このジルコニア粒子(Z1)15gに、分散媒としてトルエンを85g加えて混合し、その後分散処理を行い、表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z1)を作製した。
"Example 2"
Particle synthesis was performed according to Example 1 to produce surface-modified and neutralized zirconia particles (Z1).
Next, 85 g of toluene as a dispersion medium was added to and mixed with 15 g of the zirconia particles (Z1), followed by dispersion treatment to prepare a surface-modified zirconia particle dispersion (Z1).

次いで、この表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z1)100gに、エポキシレジン:エピコート828を7gおよび硬化剤としてエピキュア3080を3g(いずれもジャパンエポキシレジン(株)社製)加え、真空乾燥により脱溶媒化し、樹脂組成物を作製した。   Subsequently, to 100 g of this surface-modified zirconia particle dispersion (Z1), 7 g of epoxy resin: Epicoat 828 and 3 g of EpiCure 3080 as a curing agent (both manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) are added, and the solvent is removed by vacuum drying. A resin composition was prepared.

次いで、この樹脂組成物を、ガラス板で組み上げた型の中に厚みが1mmになるように流し込み、次いで、80℃にて30分間加熱して硬化させ、実施例2の複合体を作製した。この複合体のジルコニアの含有率は50重量%であった。
次いで、この複合体の透明性を目視にて観察し、この複合体を日本工業規格JIS−Z 8722「色の測定方法−反射及び透過物体色」に基づいて測定し、この測定値からYI値を算出した。加えて、この複合体を110℃にて24時間加熱したものについても同様の評価を行った。
Next, this resin composition was poured into a mold assembled with a glass plate so as to have a thickness of 1 mm, and then cured by heating at 80 ° C. for 30 minutes to produce a composite of Example 2. The zirconia content of this composite was 50% by weight.
Next, the transparency of the composite was visually observed, and the composite was measured based on Japanese Industrial Standard JIS-Z 8722 “Color Measurement Method—Reflection and Transmission Object Color”. Was calculated. In addition, the same evaluation was performed on the composite heated at 110 ° C. for 24 hours.

「比較例1」
実施例1に準じて粒子合成を行い、ジルコニア粒子を作製した。
次いで、このジルコニア粒子10gに、表面修飾剤としてシランカップリング剤AY43−048(東レダウシリコーン(株)社製)を5g加えて乾式混合し、ジルコニア粒子の表面を修飾した表面修飾ジルコニア粒子(Z2)を作製した。
“Comparative Example 1”
Particle synthesis was performed according to Example 1 to produce zirconia particles.
Next, 5 g of a silane coupling agent AY43-048 (manufactured by Toray Dow Silicone Co., Ltd.) as a surface modifier is added to 10 g of the zirconia particles and dry-mixed to modify the surface of the zirconia particles (Z2). ) Was produced.

次いで、この表面修飾ジルコニア粒子(Z2)15gに、分散媒としてトルエンを85g加えて混合し、その後分散処理を行い、表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z2)を作製した。
次いで、この表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z2)100gに、シリコーンオイル(メチルハイドロジェンポリシロキサンと両末端に各々ビニル基を有するオルガノポリシロキサンとの混合物)10gを加え、さらに、塩化白金酸をシリコーンオイル100重量部に対して20ppmとなるように加え、真空乾燥により脱溶媒化し、樹脂組成物を作製した。
Next, 85 g of toluene as a dispersion medium was added to and mixed with 15 g of the surface-modified zirconia particles (Z2), followed by dispersion treatment to prepare a surface-modified zirconia particle dispersion (Z2).
Next, 10 g of silicone oil (a mixture of methylhydrogenpolysiloxane and organopolysiloxane each having vinyl groups at both ends) is added to 100 g of this surface-modified zirconia particle dispersion (Z2), and chloroplatinic acid is added to silicone. A resin composition was prepared by adding 20 ppm to 100 parts by weight of oil and removing the solvent by vacuum drying.

次いで、この樹脂組成物を、ガラス板で組み上げた型の中に厚みが1mmになるように流し込み、次いで、150℃にて2時間加熱して硬化させ、比較例1の複合体を作製した。この複合体のジルコニアの含有率は50重量%であった。
次いで、この複合体の透明性を目視にて観察し、この複合体を日本工業規格JIS−Z 8722「色の測定方法−反射及び透過物体色」に基づいて測定し、この測定値からYI値を算出した。加えて、この複合体を150℃にて24時間加熱したものについても同様の評価を行った。
Next, this resin composition was poured into a mold assembled with a glass plate so as to have a thickness of 1 mm, and then heated and cured at 150 ° C. for 2 hours to produce a composite of Comparative Example 1. The zirconia content of this composite was 50% by weight.
Next, the transparency of the composite was visually observed, and the composite was measured based on Japanese Industrial Standard JIS-Z 8722 “Color Measurement Method—Reflection and Transmission Object Color”. Was calculated. In addition, the same evaluation was performed on the composite heated at 150 ° C. for 24 hours.

「比較例2」
実施例1に準じて粒子合成を行い、ジルコニア粒子を作製した。
次いで、このジルコニア粒子10gに、表面修飾剤としてシランカップリング剤AY43−048(東レダウシリコーン(株)社製)を5g加えて乾式混合し、ジルコニア粒子の表面を修飾した表面修飾ジルコニア粒子(Z2)を作製した。
“Comparative Example 2”
Particle synthesis was performed according to Example 1 to produce zirconia particles.
Next, 5 g of a silane coupling agent AY43-048 (manufactured by Toray Dow Silicone Co., Ltd.) as a surface modifier is added to 10 g of the zirconia particles and dry-mixed to modify the surface of the zirconia particles (Z2). ) Was produced.

次いで、この表面修飾ジルコニア粒子(Z2)15gに、分散媒としてトルエンを85g加えて混合し、その後分散処理を行い、表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z2)を作製した。
次いで、この表面修飾ジルコニア粒子分散液(Z2)100gに、エポキシレジン:エピコート828を7gおよび硬化剤としてエピキュア3080を3g(いずれもジャパンエポキシレジン(株)社製)加え、真空乾燥により脱溶媒化し、樹脂組成物を作製した。
Next, 85 g of toluene as a dispersion medium was added to and mixed with 15 g of the surface-modified zirconia particles (Z2), followed by dispersion treatment to prepare a surface-modified zirconia particle dispersion (Z2).
Next, to this surface-modified zirconia particle dispersion (Z2) 100 g, 7 g of epoxy resin: Epicoat 828 and 3 g of EpiCure 3080 as a curing agent (both manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) are added, and the solvent is removed by vacuum drying. A resin composition was prepared.

次いで、この樹脂組成物を、ガラス板で組み上げた型の中に厚みが1mmになるように流し込み、次いで、80℃にて30分間加熱して硬化させ、比較例2の複合体を作製した。この複合体のジルコニアの含有率は50重量%であった。
次いで、この複合体の透明性を目視にて観察し、この複合体を日本工業規格JIS−Z 8722「色の測定方法−反射及び透過物体色」に基づいて測定し、この測定値からYI値を算出した。加えて、この複合体を110℃にて24時間加熱したものについても同様の評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
Next, this resin composition was poured into a mold assembled with a glass plate so as to have a thickness of 1 mm, and then heated and cured at 80 ° C. for 30 minutes to produce a composite of Comparative Example 2. The zirconia content of this composite was 50% by weight.
Next, the transparency of the composite was visually observed, and the composite was measured based on Japanese Industrial Standard JIS-Z 8722 “Color Measurement Method—Reflection and Transmission Object Color”. Was calculated. In addition, the same evaluation was performed on the composite heated at 110 ° C. for 24 hours.
The above evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0005176380
Figure 0005176380

これらの評価結果によれば、実施例1、2では、加熱前の目視観察が透明であり、YI値も0.5と低く、また、加熱後の目視観察が微黄色であり、加熱後のYI値も2〜3と低く、表面修飾ジルコニア粒子に中和処理を施すことにより、黄色変化を低減することができることが分かった。
一方、比較例1、2では、加熱前の目視観察が透明であり、YI値も0.5と低いものの、加熱後の目視観察が黄色で透明性を失っており、また、加熱後のYI値も12〜18と高いものであった。
According to these evaluation results, in Examples 1 and 2, the visual observation before heating was transparent, the YI value was as low as 0.5, and the visual observation after heating was slightly yellow. The YI value was as low as 2 to 3, and it was found that yellowing can be reduced by neutralizing the surface-modified zirconia particles.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the visual observation before heating was transparent and the YI value was as low as 0.5, but the visual observation after heating was yellow and lost transparency, and the YI after heating was also low. The value was also as high as 12-18.

本発明の表面修飾ジルコニア粒子は、有機系表面修飾剤により表面を修飾しかつ前記表面に中和処理を施したことにより、この表面修飾ジルコニア粒子の表面が黄変することなく、この表面修飾ジルコニア粒子を樹脂中に分散させた複合体の屈折率および機械的特性の向上と共に透明性の維持を図ることができるものであるから、長期的に透明性を維持することが必要な分野、例えば、半導体レーザ(LED)の封止材、液晶表示装置用基板、有機EL表示装置用基板、カラーフィルター用基板、タッチパネル用基板、太陽電池用基板等の光学シート、透明板、光学レンズ、光学素子、光導波路等はもちろんのこと、これ以外の様々な工業分野においても、その効果は大である。   The surface-modified zirconia particles of the present invention are modified with an organic surface modifier and neutralized on the surface, so that the surface-modified zirconia particles are not yellowed. Since it is possible to maintain transparency while improving the refractive index and mechanical properties of a composite in which particles are dispersed in a resin, it is necessary to maintain transparency in the long term, for example, Semiconductor laser (LED) sealing material, substrate for liquid crystal display device, substrate for organic EL display device, substrate for color filter, substrate for touch panel, substrate for solar cell, transparent plate, optical lens, optical element, The effect is great not only in optical waveguides but also in various other industrial fields.

Claims (5)

有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子の前記有機系表面修飾剤を含む表面が中和処理されてなり、
前記有機系表面修飾剤は、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、界面活性剤、チタンカップリング剤の群から選択された1種または2種以上であることを特徴とする表面修飾ジルコニア粒子。
The surface containing the organic surface modifier of the surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier is neutralized ,
The surface-modified zirconia particles, wherein the organic surface modifier is one or more selected from the group consisting of an alkoxysilane compound, a siloxane compound, a surfactant, and a titanium coupling agent.
前記有機系表面修飾剤を含む表面を水を用いて湿潤したときの水素イオン指数(pH)は、4以上かつ10以下であることを特徴とする請求項1記載の表面修飾ジルコニア粒子。 The surface-modified zirconia particles according to claim 1, wherein a hydrogen ion index (pH) when the surface containing the organic surface modifier is wetted with water is 4 or more and 10 or less. 請求項1または2記載の表面修飾ジルコニア粒子を分散媒中に分散してなることを特徴とする表面修飾ジルコニア粒子分散液。   A surface-modified zirconia particle dispersion comprising the surface-modified zirconia particles according to claim 1 or 2 dispersed in a dispersion medium. 請求項1または2記載の表面修飾ジルコニア粒子を樹脂中に分散してなることを特徴とする複合体。   A composite comprising the surface-modified zirconia particles according to claim 1 dispersed in a resin. 有機系表面修飾剤により表面が修飾された表面修飾ジルコニア粒子を水と混合し、次いで、この混合溶液の水素イオン指数(pH)を4以上かつ10以下の範囲に調製し、次いで、この混合溶液から表面修飾ジルコニア粒子を分離することを特徴とする表面修飾ジルコニア粒子の製造方法。   Surface-modified zirconia particles whose surface is modified with an organic surface modifier are mixed with water, and then the hydrogen ion index (pH) of the mixed solution is adjusted to 4 or more and 10 or less, and then the mixed solution A method for producing surface-modified zirconia particles, wherein the surface-modified zirconia particles are separated from the surface.
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