JP5274164B2 - Fine particle dispersion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粒子分散体に関する。 The present invention relates to a fine particle dispersion.
媒質中に単分散な微粒子が分散された分散体として、微粒子が規則配列したコロイド結晶が知られている。このようなコロイド結晶はＢｒａｇｇ反射し構造発色することが知られており、これを色材に応用する技術や赤外線反射膜に応用する技術が研究されてきた。しかしながら、このようなコロイド結晶を利用した色材においては、Ｂｒａｇｇ回折に起因して発色することから、入射光の入射角と観察角の変化によって、その発色が変化してしまうという問題があった。このような反射光のピーク波長が入射光の入射角によって変化してしまう現象は、オパールの遊色効果として知られているコロイド結晶の特性ではあるが、特定の色を表示するための色材として利用する場合には問題となってしまう。また、コロイド結晶を赤外線反射膜として用いる場合においては、上述のようにコロイド結晶が入射光の入射角によって反射光の波長が変化するものであることから、入射光の角度によって反射特性が異なることとなり、赤外線反射膜の本来の目的である断熱効果が太陽の角度により変化してしまうという問題があり、特に、反射ピーク波長が可視光域にずれてしまった場合には、十分な断熱効果が発現しなくなるという問題があった。このように、コロイド結晶においては、反射光の角度依存性を十分に低減することができず、入射光の入射角の変化によって反射光の特性が変化していた。 As a dispersion in which monodispersed fine particles are dispersed in a medium, a colloidal crystal in which fine particles are regularly arranged is known. It is known that such colloidal crystals are Bragg-reflected to cause structural color development, and techniques for applying them to color materials and applying them to infrared reflective films have been studied. However, since the color material using such a colloidal crystal develops color due to Bragg diffraction, there is a problem that the color development changes depending on the incident angle and the observation angle of incident light. . The phenomenon that the peak wavelength of the reflected light changes depending on the incident angle of the incident light is a characteristic of the colloidal crystal known as the opal play-off effect, but it is a color material for displaying a specific color. When using as, it becomes a problem. Also, when colloidal crystals are used as infrared reflecting films, the wavelength of reflected light varies depending on the incident angle of incident light as described above, so that the reflection characteristics differ depending on the angle of incident light. Therefore, there is a problem that the heat insulation effect, which is the original purpose of the infrared reflection film, changes depending on the angle of the sun. Especially, when the reflection peak wavelength is shifted to the visible light region, the heat insulation effect is sufficient. There was a problem that it was not expressed. As described above, in the colloidal crystal, the angle dependency of the reflected light cannot be sufficiently reduced, and the characteristic of the reflected light changes due to the change in the incident angle of the incident light.
また、従来から、媒質中に微粒子がランダムに配列した構造を有する微粒子の分散体においても、その構造により光のレイリー散乱やチンダル散乱が生じ、光の反射現象が生じることが知られている。しかしながら、このようなレイリー散乱やチンダル散乱等の光の反射現象を利用して発色する分散体は、青空や夕焼け、あるいは牛乳を灯りに透かした場合に赤っぽく見えることなどからわかるように、散乱による青色、透過による赤色の発色を生じさせる（これらの色は補色の関係）ことができるだけであった。そのため、レイリー散乱やチンダル散乱を利用して発色する分散体においては、特定の色を発色することが困難であり、可視光を透過し赤外光のみを反射することは原理的に不可能であった。 Conventionally, it is known that even in a fine particle dispersion having a structure in which fine particles are randomly arranged in a medium, Rayleigh scattering or Tyndall scattering of light occurs due to the structure, and a light reflection phenomenon occurs. However, as can be seen from the dispersion that develops color using such light reflection phenomenon as Rayleigh scattering and Tyndall scattering, it looks red when the blue sky, sunset, or milk is watermarked in the light. It was only possible to produce blue color due to scattering and red color due to transmission (these colors are complementary colors). For this reason, it is difficult to produce a specific color in a dispersion that uses Rayleigh scattering or Tyndall scattering, and it is impossible in principle to transmit visible light and reflect only infrared light. there were.
一方、近年では媒質中に微粒子等がランダムに配列した分散体であって光のレイリー散乱によらない反射現象を示す分散体が報告されてきた。例えば、２００４年に発行されたThe Journal of Experimental Biologyの２１５７〜２１７２頁（非特許文献１）においては、マンドリルの皮膚がコラーゲンのｑｕａｓｉ‐ｏｒｄｅｒｅｄ ａｒｒａｙによって発色を示すことが開示されている。また、２００５年に発行された応用物理、第７４巻、第２号の２０２〜２０７頁（非特許文献２）においては、円柱のアモルファス構造体により光の反射が生じ得ることが開示されている。更に、２００８年１月９日の東京大学生産技術研究所第６６回定例記者会見の資料（非特許文献３）においては、長距離秩序をもたないアモルファス構造でも光の３次元閉じ込め効果が発現することが開示されている。しかしながら、非特許文献１に記載のマンドリルの皮膚は自然界に見られるものであり、これを特定の波長の光を反射させる色材や赤外線反射膜に応用することはできなかった。また、非特許文献２〜３の記載はシミュレーションによる結果が示されているのみであり、これらの文献に記載の構造体も未だ人工的に実現されたものではなかった。なお、非特許文献３においては、コロイド溶液が相分離を示す際に光の反射現象を示すのに必要な特殊なランダム構造をとることを示唆する記載があるが、このような状態を安定的に維持することは困難であり、このようなランダム構造が安定的に保持された分散体は未だ得られていなかった。なお、このようなランダムな構造により特定の波長の光を反射できる理由は、非特許文献１〜２では短距離的な秩序構造を起源としているのに対して非特許文献３では局所的な４配位構造を起源としており、必ずしも明確になっていない。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、微粒子の配列構造が安定的に維持され、特定の波長の光を反射することができ、光の入射角の変化によって反射光のピーク波長が変化する反射光の角度依存性を十分に低減することが可能な微粒子分散体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The arrangement structure of fine particles is stably maintained, light having a specific wavelength can be reflected, and reflected by a change in the incident angle of light. An object of the present invention is to provide a fine particle dispersion capable of sufficiently reducing the angle dependency of reflected light in which the peak wavelength of light changes.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、平均粒子径が５０ｎｍ〜１μｍの範囲にあり且つ粒子径のＣｖ値が１０％以下である第一微粒子が媒質中に分散してなる微粒子分散体において、前記分散体中における前記第一微粒子の配列構造を、アモルファス構造とし且つ後述する条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす短距離秩序構造とすることにより、その分散体が微粒子の配列構造を安定的に維持しながら特定の波長の光を反射することができ、しかも光の入射角の変化によって反射光のピーク波長が変化する反射光の角度依存性を十分に低減することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have dispersed the first fine particles having an average particle diameter in the range of 50 nm to 1 μm and a particle diameter Cv value of 10% or less in the medium. In this fine particle dispersion, the arrangement structure of the first fine particles in the dispersion is changed to an amorphous structure and a short-range ordered structure satisfying the conditions (A) and (B) described later. Can reflect light of a specific wavelength while maintaining a stable array of fine particles, and sufficiently reduces the angle dependence of reflected light, which changes the peak wavelength of reflected light due to changes in the incident angle of light. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の微粒子分散体は、平均粒子径が５０ｎｍ〜１μｍの範囲にあり且つ粒子径のＣｖ値が１０％以下である第一微粒子が媒質中に分散してなる微粒子分散体であって、
前記分散体中における前記第一微粒子の配列構造が、アモルファス構造であり且つ下記条件（Ａ）及び（Ｂ）：
［条件（Ａ）］
前記分散体の走査型電子顕微鏡写真に基いて下記式：
ｇ（ｒ）＝｛１／〈ρ〉｝×｛ｄｎ／ｄａ｝
［式中、ｇ（ｒ）は動径分布関数を示し、〈ρ〉は平面内の平均粒子密度を示し、ｄｎは任意の第一微粒子からの距離ｒの円と距離ｒ＋ｄｒの円との間の領域中に存在する第一微粒子の数を示し、ｄａは前記領域の面積（２πｒ・ｄｒ）を示す。］
を計算して求められる平面内の動径分布関数において、前記動径分布関数の第一の極大値における前記距離ｒの値が前記第一微粒子の平均粒子径の１〜２倍の値であること、
［条件（Ｂ）］
前記動径分布関数の前記第一の極大値と前記第一の極大値に隣接する第二の極大値との間にある前記動径分布関数の極小値が０．５以下の値であること、
を満たす短距離秩序構造を有していることを特徴とするものである。
That is, the fine particle dispersion of the present invention is a fine particle dispersion in which first fine particles having an average particle diameter in the range of 50 nm to 1 μm and a Cv value of 10% or less are dispersed in a medium. ,
The arrangement structure of the first fine particles in the dispersion is an amorphous structure and the following conditions (A) and (B):
[Condition (A)]
Based on a scanning electron micrograph of the dispersion:
g (r) = {1 / <ρ>} × {dn / da}
[Wherein, g (r) represents a radial distribution function, <ρ> represents an average particle density in a plane, and dn is between a circle with a distance r and a circle with a distance r + dr from an arbitrary first fine particle. The number of the first fine particles existing in the region is indicated by da and the area (2πr · dr) of the region is indicated. ]
In the in-plane radial distribution function obtained by calculating the distance r, the value of the distance r at the first maximum value of the radial distribution function is a value that is 1 to 2 times the average particle diameter of the first fine particles. about,
[Condition (B)]
The minimum value of the radial distribution function between the first maximum value of the radial distribution function and the second maximum value adjacent to the first maximum value is a value of 0.5 or less. ,
It has the short-range ordered structure which satisfy | fills.
また、上記本発明の微粒子分散体においては、前記媒質中に、前記第一微粒子の平均粒子径（ｄ）のα倍（αは０．５以上０．８以下の数値あるいは１．２以上２．６以下の数値を示す。）の大きさ（α×ｄ）の平均粒子径を有し且つ粒子径のＣｖ値が１０％以下の第二微粒子を、第一微粒子１００個に対して５個〜１００／α３個の割合で更に分散していることが好ましい。 In the fine particle dispersion of the present invention, α times the average particle diameter (d) of the first fine particles (α is a numerical value of 0.5 or more or 0.8 or 1.2 or 2). 5 second particles having an average particle size of (α × d) and a Cv value of 10% or less. it is preferable that the further dispersed to 100 / alpha 3 or proportion.
さらに、上記本発明の微粒子分散体においては、前記第一微粒子が無機微粒子からなることが好ましい。また、上記本発明の微粒子分散体においては、前記媒質が高分子化合物からなることが好ましい。 Furthermore, in the fine particle dispersion of the present invention, the first fine particles are preferably composed of inorganic fine particles. In the fine particle dispersion of the present invention, the medium is preferably made of a polymer compound.
本発明によれば、微粒子の配列構造が安定的に維持され、特定の波長の光を反射することができ、光の入射角の変化によって反射光のピーク波長が変化する反射光の角度依存性を十分に低減することが可能な微粒子分散体を提供することが可能となる。 According to the present invention, the arrangement structure of fine particles is stably maintained, light having a specific wavelength can be reflected, and the angle dependency of reflected light in which the peak wavelength of reflected light changes depending on the change in the incident angle of light. It is possible to provide a fine particle dispersion capable of sufficiently reducing the above.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.
本発明の微粒子分散体は、平均粒子径が５０ｎｍ〜１０μｍの範囲にあり且つ粒子径のＣｖ値が１０％以下である第一微粒子が媒質中に分散してなる微粒子分散体であって、
前記分散体中における前記第一微粒子の配列構造が、アモルファス構造であり且つ下記条件（Ａ）及び（Ｂ）：
［条件（Ａ）］
前記分散体の走査型電子顕微鏡写真に基いて下記式：
ｇ（ｒ）＝｛１／〈ρ〉｝×｛ｄｎ／ｄａ｝
［式中、ｇ（ｒ）は動径分布関数を示し、〈ρ〉は平面内の平均粒子密度を示し、ｄｎは任意の第一微粒子からの距離ｒの円と距離ｒ＋ｄｒの円との間の領域中に存在する第一微粒子の数を示し、ｄａは前記領域の面積（２πｒ・ｄｒ）を示す。］
を計算して求められる平面内の動径分布関数において、前記動径分布関数の第一の極大値における前記距離ｒの値が前記第一微粒子の平均粒子径の１〜２倍の値であること、
［条件（Ｂ）］
前記動径分布関数の前記第一の極大値と前記第一の極大値に隣接する第二の極大値との間にある前記動径分布関数の極小値が０．５以下の値であること、
を満たす短距離秩序構造を有していること、
を特徴とするものである。
The fine particle dispersion of the present invention is a fine particle dispersion in which first fine particles having an average particle size in the range of 50 nm to 10 μm and a particle size Cv value of 10% or less are dispersed in a medium,
The arrangement structure of the first fine particles in the dispersion is an amorphous structure and the following conditions (A) and (B):
[Condition (A)]
Based on a scanning electron micrograph of the dispersion:
g (r) = {1 / <ρ>} × {dn / da}
[Wherein, g (r) represents a radial distribution function, <ρ> represents an average particle density in a plane, and dn is between a circle with a distance r and a circle with a distance r + dr from an arbitrary first fine particle. The number of the first fine particles existing in the region is indicated by da and the area (2πr · dr) of the region is indicated. ]
In the in-plane radial distribution function obtained by calculating the distance r, the value of the distance r at the first maximum value of the radial distribution function is a value that is 1 to 2 times the average particle diameter of the first fine particles. about,
[Condition (B)]
The minimum value of the radial distribution function between the first maximum value of the radial distribution function and the second maximum value adjacent to the first maximum value is a value of 0.5 or less. ,
Having a short-range ordered structure satisfying
It is characterized by.
このような第一微粒子の平均粒子径は５０ｎｍ〜１０μｍ（より好ましくは１００ｎｍ〜１μｍ、更に好ましくは１５０ｎｍ〜５００ｎｍ）である。このような第一微粒子の平均粒子径が前記下限未満では、可視光域から赤外光域に反射ピークを有する構造色を呈する微粒子分散体の作成が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、反射ピーク波長が太陽光に含まれる赤外線の波長を大きく超え、赤外線反射膜に要求される波長を超えてしまう傾向にある。 The average particle diameter of such first fine particles is 50 nm to 10 μm (more preferably 100 nm to 1 μm, still more preferably 150 nm to 500 nm). When the average particle diameter of such first fine particles is less than the lower limit, it tends to be difficult to produce a fine particle dispersion exhibiting a structural color having a reflection peak in the visible light region to the infrared light region, while the upper limit If it exceeds 1, the reflection peak wavelength greatly exceeds the wavelength of infrared rays contained in sunlight, and tends to exceed the wavelength required for the infrared reflection film.
また、このような第一微粒子としては、粒子径のＣｖ値が１０％以下（より好ましくは５％以下、更に好ましくは１〜３％）である必要がある。このような粒子径のＣｖ値が１０％を超える微粒子は、粒径のばらつきが大きいため、アモルファス構造を形成した際の短距離秩序構造を形成することが困難となる傾向にある。また、ここにいう「粒子径のＣｖ値」は、下記式：
［Ｃｖ値］＝（［粒子径の標準偏差］／［平均粒子径］）×１００
で定義される値（単位：％）をいう。このような第一微粒子の平均粒子径及び粒子径の標準偏差は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて２００個以上の微粒子の粒子径の測定値に基づいて算出する。さらに、ここにいう粒子径とは、粒子が球形でない場合には外接円の最大直径をいう。
Moreover, as such 1st microparticles | fine-particles, Cv value of a particle diameter needs to be 10% or less (preferably 5% or less, More preferably, it is 1-3%). Such fine particles having a particle size Cv value exceeding 10% have a large variation in particle size, so that it is difficult to form a short-range ordered structure when an amorphous structure is formed. Further, the “Cv value of particle diameter” referred to here is represented by the following formula:
[Cv value] = ([Standard deviation of particle diameter] / [Average particle diameter]) × 100
The value defined in (unit:%). The average particle size and the standard deviation of the particle size of the first fine particles are calculated based on the measured value of the particle size of 200 or more fine particles using a scanning electron microscope (SEM). Furthermore, the particle diameter here refers to the maximum diameter of a circumscribed circle when the particles are not spherical.
さらに、このような第一微粒子としては特に制限されず、無機微粒子、高分子微粒子、ゲル微粒子等の各種微粒子を適宜用いることができる。このような無機微粒子としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等の無機酸化物の粒子、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化ホウ素等の無機窒化物の粒子等が挙げられる。また、このような第一微粒子の中でも、耐久性及び安定性がより向上するという観点から、無機微粒子がより好ましく、無機酸化物の粒子が更に好ましく、シリカ粒子が特に好ましい。 Further, the first fine particles are not particularly limited, and various fine particles such as inorganic fine particles, polymer fine particles, and gel fine particles can be appropriately used. Examples of such inorganic fine particles include inorganic oxide particles such as silica, titania, alumina, and zirconia, and inorganic nitride particles such as silicon nitride, aluminum nitride, and boron nitride. Among these first fine particles, inorganic fine particles are more preferable, inorganic oxide particles are more preferable, and silica particles are particularly preferable from the viewpoint that durability and stability are further improved.
このような第一微粒子の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、合成方法としてＳｔｏｂｅｒ法を採用し、得られる微粒子が第一微粒子となるように製造条件を適宜変更しながら製造してもよい。また、市販の微粒子を利用してもよい。 A method for producing such first fine particles is not particularly limited, and a known method can be appropriately adopted. For example, a Stober method is adopted as a synthesis method, and the obtained fine particles are produced as first fine particles. You may manufacture, changing conditions suitably. Commercially available fine particles may also be used.
また、前記媒質としては、液体状態のものであってもゲル状態のものであっても固体状態のものであってもよく、特に制限されないが、色材や赤外線防止膜に用いるといった用途の観点からは、固体状態のものがより好ましく、高分子化合物からなるものが特に好ましい。また、このような高分子化合物としては特に制限されず、公知の高分子化合物を適宜用いることができ、例えば、色材や赤外線防止膜等に用いることが可能な公知の高分子化合物を適宜用いることができる。このような高分子化合物としては、例えば、アクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル）、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ（ジエチレングリコールビスアリルカーボネート）、ポリウレタン等が挙げられ、中でも、前記微粒子がシリカ粒子である場合に微粒子の凝集を抑制し、比較的容易に微粒子分散体が得られるという観点から、アクリル樹脂がより好ましい。 The medium may be in a liquid state, in a gel state, or in a solid state, and is not particularly limited. However, the medium is used for a coloring material or an infrared ray prevention film. Is more preferably a solid state, and particularly preferably a polymer compound. Moreover, it does not restrict | limit especially as such a high molecular compound, A well-known high molecular compound can be used suitably, For example, the well-known high molecular compound which can be used for a coloring material, an infrared rays prevention film, etc. is used suitably. be able to. Examples of such a polymer compound include acrylic resin (polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate), polycarbonate, polyester, poly (diethylene glycol bisallyl carbonate), polyurethane, and the like. Among these, the fine particles are silica particles. From the viewpoint of suppressing aggregation of fine particles and obtaining a fine particle dispersion relatively easily, an acrylic resin is more preferable.
また、本発明の微粒子分散体中における前記第一微粒子の配列構造は、アモルファス構造である。ここにいう「アモルファス構造」とは、前記微粒子分散体が基材上に形成されたものである場合には基材の表面に対して平行な面内のあらゆる方向において、また、前記分散体が容器内において形成されている場合には容器の底面あるいは側面に対して平行な面内のあらゆる方向において、微粒子の規則配列の周期が粒子２０個を超えない非結晶状又は微結晶状の構造をいい、微粒子の規則配列が長距離的な秩序性を有していないことを示す。本発明においては、第一の微粒子の配列構造がアモルファス構造であるため、Ｂｒａｇｇ回折による反射が生じなくなる。なお、このような構造は、前記分散体が基材上に形成されたものである場合には基材の表面に対して平行な面又は前記分散体が容器内において形成されている場合には容器の底面あるいは側面に対して平行な面を、走査型電子顕微鏡により観測することにより確認できる。 Moreover, the arrangement structure of the first fine particles in the fine particle dispersion of the present invention is an amorphous structure. The term “amorphous structure” as used herein means that when the fine particle dispersion is formed on a substrate, the dispersion is in any direction within a plane parallel to the surface of the substrate. When formed in a container, an amorphous or microcrystalline structure in which the period of the regular arrangement of fine particles does not exceed 20 particles in any direction in a plane parallel to the bottom surface or side surface of the container. It shows that the regular arrangement of fine particles does not have long-range order. In the present invention, since the arrangement structure of the first fine particles is an amorphous structure, reflection due to Bragg diffraction does not occur. It should be noted that such a structure is used when the dispersion is formed on a substrate, or when the surface parallel to the surface of the substrate or the dispersion is formed in a container. A plane parallel to the bottom or side surface of the container can be confirmed by observing with a scanning electron microscope.
本発明の微粒子分散体中における前記第一微粒子の配列構造は、前記分散体の走査型電子顕微鏡写真に基いて下記式：
ｇ（ｒ）＝｛１／〈ρ〉｝×｛ｄｎ／ｄａ｝
［式中、ｇ（ｒ）は動径分布関数を示し、〈ρ〉は平面内の平均粒子密度を示し、ｄｎは任意の第一微粒子からの距離ｒの円と距離ｒ＋ｄｒの円との間の領域（円殻）中に存在する第一微粒子の数を示し、ｄａは前記領域の面積（２πｒ・ｄｒ）を示す。］
を計算して求められる平面内の動径分布関数において、前記動径分布関数の第一の極大値における前記距離ｒの値が前記第一微粒子の平均粒子径の１〜２倍の値であるという条件を満たす（条件（Ａ））。本発明においては、前記動径分布関数は以下に示す方法により求める。すなわち、先ず、前記分散体が基材上に形成されたものである場合には基材の表面に対して平行な面又は前記分散体が容器内において形成されている場合には容器の底面あるいは側面に対して平行な面において、少なくとも第一微粒子を５００個以上含有している領域を走査型電子顕微鏡により観測する。次に、得られる走査型電子顕微鏡の画像（写真）中の任意の１つの第一微粒子を選択し、その第一微粒子を中心として第一微粒子が少なくとも２００個以上含まれる円を描き、かかる円の内部の領域内に含まれる微粒子の個数を求める。次いで、求められた微粒子の個数を前記円の面積で除することにより、平均粒子密度〈ρ〉（単位：個／ｃｍ２）を求める。次いで、画像解析ソフト（例えばMedia Cybernetics社製の商品名「Ｉｍａｇｅ ｐｒｏ」）を用いて、前記円内の各第一微粒子の座標を求める。そして、その座標を用いて、前記円の中心に定めた第一微粒子と、前記円内の他の第一微粒子との距離ｒを求める。そして、ｄｒとしてｒ０／２０〜ｒ０／１０（ｒ０は第一微粒子の平均半径示す。）程度の値を取り且つ距離ｒを０から［前記円の半径−ｄｒ］までの変数として、中心の第一微粒子から距離（半径）ｒの円と距離（半径）ｒ＋ｄｒの円との間の領域（円殻）中にある粒子の数ｄｎ、及び前記領域（円殻）の面積ｄａ（ｄａ＝２πｒ・ｄｒ）を求める。そして、このようにして求められる〈ρ〉、ｄｎ、ｄａの値を用いて、下記式：
ｇ（ｒ）＝｛１／〈ρ〉｝×｛ｄｎ／ｄａ｝
を計算することにより動径分布関数ｇ（ｒ）を求める。
The arrangement structure of the first fine particles in the fine particle dispersion of the present invention is represented by the following formula based on a scanning electron micrograph of the dispersion:
g (r) = {1 / <ρ>} × {dn / da}
[Wherein, g (r) represents a radial distribution function, <ρ> represents an average particle density in a plane, and dn is between a circle with a distance r and a circle with a distance r + dr from an arbitrary first fine particle. The number of the first fine particles existing in the region (circular shell) is indicated, and da indicates the area (2πr · dr) of the region. ]
In the in-plane radial distribution function obtained by calculating the distance r, the value of the distance r at the first maximum value of the radial distribution function is a value that is 1 to 2 times the average particle diameter of the first fine particles. (Condition (A)). In the present invention, the radial distribution function is obtained by the following method. That is, first, when the dispersion is formed on a substrate, a surface parallel to the surface of the substrate or when the dispersion is formed in a container, A region containing at least 500 first fine particles in a plane parallel to the side surface is observed with a scanning electron microscope. Next, any one of the first fine particles in the obtained scanning electron microscope image (photograph) is selected, and a circle including at least 200 first fine particles around the first fine particles is drawn. The number of fine particles contained in the region inside is determined. Next, an average particle density <ρ> (unit: piece / cm 2 ) is obtained by dividing the obtained number of fine particles by the area of the circle. Next, using the image analysis software (for example, “Image pro” manufactured by Media Cybernetics), the coordinates of each first fine particle in the circle are obtained. Then, using the coordinates, a distance r between the first fine particles determined at the center of the circle and the other first fine particles in the circle is obtained. Then, as a variable of the r 0 / 20~r 0/10 ( r 0 is the mean radius shown. The first particulate) and the distance r takes a value of about 0 as dr to the Radius -dr of the circle, The number dn of particles in a region (circular shell) between a circle with a distance (radius) r and a circle with a distance (radius) r + dr from the central first fine particle, and the area da (da) of the region (circular shell) = 2πr · dr). Then, using the values of <ρ>, dn, and da thus obtained, the following formula:
g (r) = {1 / <ρ>} × {dn / da}
To calculate the radial distribution function g (r).
また、前記第一の極大値とは、縦軸をｇ（ｒ）、横軸をｒ又はｒ／ｒ０（ｒ０は第一微粒子の平均半径を示す。）としたグラフに現れる複数のピークのうち、そのピークの位置におけるｒ又はｒ／ｒ０の値が最小となるピークをいう。また、ここにいうピークとは明確な凸型の曲線であって、距離ｒを基準とした半値幅がｒ０／１０以上ｒ０以下（ｒ０は第一微粒子の平均半径を示す。）のものをいう。このような第一の極大値における距離ｒの値としては、前記第一微粒子の平均粒子径の１〜２倍（より好ましくは１．１〜１．８倍）の値である必要がある。このような第一の極大値における距離ｒの値が、前記下限未満の値では粒子同士の重なりが多いことを意味し、短距離秩序が形成されなくなる傾向にあり、他方、前記微粒子の平均粒子径の２倍を超えると、粒子間の静電的相互作用が十分に及ばなくなり、やはり短距離秩序が形成されなくなる傾向にある。 The first maximum value is a plurality of peaks appearing in a graph in which the vertical axis is g (r) and the horizontal axis is r or r / r 0 (r 0 is the average radius of the first fine particles). Among them, the peak at which the value of r or r / r 0 at the peak position is minimized. Further, a curved clear convex and peak referred herein, a distance half the width relative to the r is r 0/10 or r 0 following (r 0 denotes the mean radius of the first particles.) Say things. The value of the distance r at the first maximum value needs to be 1 to 2 times (more preferably 1.1 to 1.8 times) the average particle diameter of the first fine particles. When the value of the distance r at the first maximum value is less than the lower limit, it means that there is much overlap between particles, and short-range order tends not to be formed. When the diameter exceeds twice, the electrostatic interaction between the particles does not sufficiently reach, and the short-range order tends not to be formed.
また、本発明の微粒子分散体中における前記第一微粒子の配列構造は、前記動径分布関数の前記第一の極大値と前記第一の極大値に隣接する第二の極大値との間にある前記動径分布関数の極小値が０．５以下（より好ましくは０．４以下）の値であるという条件を満たす（条件（Ｂ））。このような極小値が０．５を越えると、分散体が短距離的な秩序構造を有さないものとなり、目的とする反射性能が得られなくなる。 The arrangement structure of the first fine particles in the fine particle dispersion of the present invention is between the first maximum value of the radial distribution function and the second maximum value adjacent to the first maximum value. The condition that the minimum value of a certain radial distribution function is a value of 0.5 or less (more preferably 0.4 or less) is satisfied (condition (B)). When such a minimum value exceeds 0.5, the dispersion does not have a short-range ordered structure, and the desired reflection performance cannot be obtained.
このように、本発明の微粒子分散体中における前記第一微粒子の配列構造は、アモルファス構造であって長距離的な秩序構造を有さないが、上記条件（Ａ）及び条件（Ｂ）を満たし、短距離的な秩序構造を有するものである。本発明の微粒子分散体が角度依存性（入射光の入射角の変化により反射光のピーク波長が変化する性質）を十分に低減しながら構造発色を呈することができる理由は必ずしも定かではないが、微粒子の配列構造がアモルファス構造であり且つ上記条件（Ａ）及び条件（Ｂ）を満たすような短距離秩序構造を有していることにより、反射光の角度依存性が十分に低減されるものと本発明者らは推察する。なお、本発明の微粒子分散体においては、動径分布関数ｇ（ｒ）と距離ｒ又はｒ／ｒ０との関係を示すグラフにおいて、基本的に、ｇ（ｒ）の値の第一のピークが現れる位置における距離ｒ（又はｒ／ｒ０）の整数倍の距離ｒ（又はｒ／ｒ０）の位置にｇ（ｒ）の値の他のピークが観測され、第一のピークにおける距離の２倍の位置に第二のピークが現れる。このように第一のピーク（第一の極大値）が現れる位置における距離ｒ（又はｒ／ｒ０）の整数倍の距離ｒ（又はｒ／ｒ０）の位置に他のピークが現れることは、微粒子の配列構造がある程度の短距離秩序性を有することを意味する。なお、完全性の高いコロイド結晶の場合には、ｇ（ｒ）の値の第一のピークが現れる位置におけるｒ（又はｒ／ｒ０）の整数倍以外の位置にも他のピークが観測される。他方、ｇ（ｒ）の値の第一のピークが現れる位置におけるｒ（又はｒ／ｒ０）の２倍のｒ（又はｒ／ｒ０）の位置に第二のピークが観測される分散体であっても、第一のピークと第二のピークとの間の極小値が０．５を超える数値となる場合には、構造色が観測されない（後述の比較例２参照）。従って、構造色を示すような短距離秩序性を有する分散体においては、第一のピークと、これに隣接する第二のピーク（第一のピークにおける距離ｒ（ｒ１）の２倍の位置（２×ｒ１）において観測されるピーク）との間の極小値が０．５以下となる必要がある。このような観点から、本発明においては、微粒子分散体の短距離秩序構造の有無の判断を、動径分布関数ｇ（ｒ）の値（特に前記極小値）を基準にして行う。そして、上述の条件（Ａ）及び条件（Ｂ）を満たす場合に短距離的な秩序構造を有するものと判断する。なお、このような短距離的な秩序構造は、微粒子分散体の粒子配列を共焦点レーザー顕微鏡や電子顕微鏡などの手段により粒子配列の状態の画像を取得し、その画像をＦｏｕｒｉｅｒ変換し、リング状パターンが得られることによっても確認することができる。 Thus, the arrangement structure of the first fine particles in the fine particle dispersion of the present invention is an amorphous structure and does not have a long-range ordered structure, but satisfies the above conditions (A) and (B). It has a short-range ordered structure. The reason why the fine particle dispersion of the present invention can exhibit structural color development while sufficiently reducing the angle dependency (the property that the peak wavelength of reflected light changes due to the change in the incident angle of incident light) is not necessarily clear, Since the arrangement structure of the fine particles is an amorphous structure and has a short-range ordered structure that satisfies the above conditions (A) and (B), the angle dependency of reflected light is sufficiently reduced. The present inventors speculate. In the fine particle dispersion of the present invention, in the graph showing the relationship between the radial distribution function g (r) and the distance r or r / r 0 , basically, the first peak of the value of g (r) Another peak of the value of g (r) is observed at the position of the distance r (or r / r 0 ) that is an integral multiple of the distance r (or r / r 0 ) at the position where A second peak appears at twice the position. Thus, another peak appears at a position of a distance r (or r / r 0 ) that is an integral multiple of the distance r (or r / r 0 ) at the position where the first peak (first maximum value) appears. This means that the arrangement structure of the fine particles has a certain degree of short-range order. In the case of a highly complete colloidal crystal, other peaks are observed at positions other than integer multiples of r (or r / r 0 ) at the position where the first peak of g (r) appears. The On the other hand, a dispersion in which the second peak is observed at the position of r (or r / r 0 ) twice as large as r (or r / r 0 ) at the position where the first peak of g (r) appears. Even when the minimum value between the first peak and the second peak is a numerical value exceeding 0.5, no structural color is observed (see Comparative Example 2 described later). Therefore, in a dispersion having a short-range order that exhibits a structural color, a first peak and a second peak adjacent to the first peak (a position twice the distance r (r1) in the first peak ( The minimum value between the peak observed in 2 × r1) and the peak) needs to be 0.5 or less. From this point of view, in the present invention, the presence / absence of the short-range ordered structure of the fine particle dispersion is determined based on the value of the radial distribution function g (r) (particularly, the minimum value). And when it satisfies the above-mentioned conditions (A) and (B), it is judged that it has a short-range ordered structure. Such a short-range ordered structure is obtained by acquiring an image of the particle arrangement of the fine particle dispersion by means such as a confocal laser microscope or an electron microscope, and performing Fourier transform on the image to form a ring shape. It can also be confirmed by obtaining a pattern.
また、本発明の微粒子分散体は、前記媒質中に、前記第一微粒子とともに、前記第一微粒子の平均粒子径（ｄ）のα倍（αは０．５以上０．８以下の数値あるいは１．２以上２．６以下の数値を示す。）の大きさ（α×ｄ）の平均粒子径を有し且つ粒子径のＣｖ値が１０％以下の第二微粒子を、第一微粒子１００個に対して５個〜１００／α３個の割合で更に分散してもよい。このような異径粒子（第二微粒子）を第一微粒子と混合して前記媒質中に分散させることにより、より容易に、微粒子の配列構造をアモルファス構造としつつ前記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす構造とすることが可能となる傾向にある。 In addition, the fine particle dispersion of the present invention is a multiple of the average particle diameter (d) of the first fine particles together with the first fine particles in the medium (α is a numerical value of 0.5 to 0.8 or 1 The second fine particles having an average particle size of (.times.2 to 2.6) and a Cv value of 10% or less in the particle size (α × d) are classified into 100 first fine particles. it may be further dispersed in 5 to 100 / alpha 3 or the ratio of the for. By mixing such different-diameter particles (second fine particles) with the first fine particles and dispersing them in the medium, the conditions (A) and (B) can be more easily achieved while making the arrangement structure of the fine particles an amorphous structure. It tends to be possible to make the structure satisfying the above.
このような第二微粒子は、第一微粒子の平均粒子径（ｄ）のα倍［αは０．５以上０．８以下の数値あるいは１．２以上２．６以下（より好ましくは１．５以上２．５以下）の数値を示す。］の大きさ（α×ｄ）の平均粒子径を有するという条件を満たす微粒子である。このようなαの値が、０．８＜α＜１．２で表される範囲の数値である場合には、第一微粒子と第二微粒子の平均粒子径が近くなって、第一微粒子と第二微粒子とを混合しても微粒子の粒子径の分布のばらつきが十分に大きくならない傾向にあり、規則的な配列が形成されやすくなる傾向にある。また、αの値が０．５未満では、含有比率の上限まで第二微粒子を含有させても構造を乱す効果が十分なものではなくなる傾向にあり、他方、２．６を超えると、第二微粒子の体積分率が第一微粒子の体積分率を超えないようにするためには５個未満の粒子しか加えることができなくなり、構造を乱す効果が十分なものではなくなる傾向にある。 Such second fine particles are α times the average particle diameter (d) of the first fine particles [α is a numerical value of 0.5 to 0.8 or 1.2 to 2.6 (more preferably 1.5). The numerical value of 2.5 or less). ] Satisfying the condition of having an average particle size of (α × d). When the value of α is a numerical value in a range represented by 0.8 <α <1.2, the average particle diameter of the first fine particles and the second fine particles is close, and the first fine particles and Even when mixed with the second fine particles, the dispersion of the particle size distribution of the fine particles tends not to be sufficiently large, and a regular arrangement tends to be easily formed. Further, if the value of α is less than 0.5, even if the second fine particles are contained up to the upper limit of the content ratio, the effect of disturbing the structure tends not to be sufficient, and on the other hand, if it exceeds 2.6, In order to prevent the volume fraction of the fine particles from exceeding the volume fraction of the first fine particles, only less than five particles can be added, and the effect of disturbing the structure tends to be insufficient.
また、前記第二微粒子の含有比率は、前記混合物中の第二微粒子の粒子数が第一微粒子の粒子数１００個に対して５個〜１００／α３個（αは、前述の数値を示す。）の範囲となるようにする必要がある。このような第一微粒子の粒子数１００個に対する前記混合物中の第二微粒子の粒子数が５個未満では、第二微粒子を用いる効果が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、第二微粒子の体積分率が第一微粒子の体積分率を超えて、第一微粒子と第二微粒子の関係が逆転してしまう傾向にある。なお、このような第二微粒子としては、上述の第二微粒子の条件を満たす微粒子の１種を単独で用いてもよく、上記第二微粒子の条件を満たす微粒子を２種以上混合してもよい。 The content ratio of the second fine particles is such that the number of the second fine particles in the mixture is 5 to 100 / α 3 with respect to the number of the first fine particles of 100 (α is the above-mentioned numerical value). )). If the number of the second fine particles in the mixture is less than 5 with respect to the number of such first fine particles of 100, the effect of using the second fine particles tends to be insufficient, whereas if the upper limit is exceeded. The volume fraction of the second fine particles exceeds the volume fraction of the first fine particles, and the relationship between the first fine particles and the second fine particles tends to be reversed. As such second fine particles, one kind of fine particles satisfying the condition of the second fine particles described above may be used alone, or two or more kinds of fine particles satisfying the condition of the second fine particles may be mixed. .
このような第二微粒子の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、合成方法としてＳｔｏｂｅｒ法を採用し、得られる微粒子が第二微粒子となるように製造条件を適宜変更しながら製造してもよい。また、市販の微粒子を利用してもよい。 A method for producing such second fine particles is not particularly limited, and a known method can be appropriately adopted. For example, a Stober method is adopted as a synthesis method, and the obtained fine particles are produced as second fine particles. You may manufacture, changing conditions suitably. Commercially available fine particles may also be used.
さらに、本発明の微粒子分散体は、基材上に形成させてもあるいは容器中に形成させてもよく、各種用途に応じて適宜基材等を用いて形成させればよい。このような基材としては、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート等の樹脂シート、ポリエステル、ポリカーボネート等の樹脂フィルム、ガラス基板等が挙げられる。また、前記容器としては、例えば、ガラスや樹脂製のビンやセル等が挙げられる。また、このような微粒子分散体の用途としては、各種色材、赤外線反射膜等が挙げられる。 Furthermore, the fine particle dispersion of the present invention may be formed on a substrate or in a container, and may be formed using a substrate or the like as appropriate according to various uses. Examples of such a substrate include resin sheets such as acrylic resin and polycarbonate, resin films such as polyester and polycarbonate, glass substrates, and the like. Examples of the container include glass and resin bottles and cells. Examples of the use of such a fine particle dispersion include various color materials, infrared reflection films, and the like.
次に、本発明の微粒子分散体を製造するのに好適な方法を説明する。本発明の微粒子分散体を製造する方法は、上記本発明の微粒子分散体を形成できる方法であればよく特に制限されない。このような本発明の微粒子分散体を製造するのに好適な方法としては、例えば、モノマー中に前記第一微粒子を分散させた後に、ゼータ電位が５ｍＶ〜１０ｍＶとなるようにして微粒子分散液を得る工程と、前記微粒子分散液中のモノマーを硬化させて、高分子化合物からなる媒質中に前記第一微粒子が分散された上記本発明の微粒子分散体を得る工程とを含む方法（Ｉ）が挙げられる。 Next, a method suitable for producing the fine particle dispersion of the present invention will be described. The method for producing the fine particle dispersion of the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of forming the fine particle dispersion of the present invention. As a suitable method for producing such a fine particle dispersion of the present invention, for example, after dispersing the first fine particles in a monomer, a fine particle dispersion is prepared so that the zeta potential becomes 5 mV to 10 mV. A method (I) comprising: obtaining a fine particle dispersion of the present invention in which the first fine particles are dispersed in a medium composed of a polymer compound by curing a monomer in the fine particle dispersion; Can be mentioned.
このような方法（Ｉ）においては、先ず、モノマー中に前記第一微粒子を分散させた後に、ゼータ電位が５ｍＶ〜１０ｍＶとなるようにして微粒子分散液を得る。このような方法（Ｉ）に用いる第一微粒子は、前述のものと同様のものである。 In such a method (I), first, the first fine particles are dispersed in a monomer, and then a fine particle dispersion is obtained so that the zeta potential is 5 mV to 10 mV. The first fine particles used in such method (I) are the same as those described above.
このようなモノマーとしては、これを硬化させることにより高分子化合物からなる媒質を形成できるものであればよく特に制限されず、公知のモノマーを適宜用いることができ、モノマー中における第一微粒子の分散性の観点から、非イオン性の親水基を含むモノマーを用いることが好ましい。このような親水性モノマーとしては特に制限されず、公知の親水性ポリマーを適宜利用することができ、例えば、エチレングリコール鎖長が異なるポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールトリ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールトリ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、あるいは、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。また、このような親水性モノマーの中でも、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールトリ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート及びポリプロピレングリコールトリ（メタ）アクリレートが特に好ましい。このようなポリエチレングリコールアクリレート類又はポリプロピレングリコールアクリレート類は、エチレン又はプロピレングリコール鎖長が異なる種々のモノマーを利用することができ、鎖長によって親水性を制御でき、これを用いることで第一微粒子の配列状態をより効率よく制御できる傾向にある。なお、このような親水性モノマーは１種類を単独で、あるいは２種類以上混合して用いてもよい。また、このような方法（Ｉ）においては前記モノマーを少なくとも１種含めばよく、前記モノマーのみを含有するものであっても又はモノマーと溶媒とを含有するものであってもよい。また、このような溶媒としては、公知の溶媒（例えば、アルコール類等）を適宜用いることができる。また、このようなモノマー中に第一微粒子を分散させる方法は特に制限されず、超音波を印加する方法、撹拌による方法等公知の方法を適宜採用することができる。 Such a monomer is not particularly limited as long as it can form a medium composed of a polymer compound by curing it, and a known monomer can be used as appropriate, and the dispersion of the first fine particles in the monomer can be used. From the viewpoint of safety, it is preferable to use a monomer containing a nonionic hydrophilic group. Such a hydrophilic monomer is not particularly limited, and a known hydrophilic polymer can be appropriately used. For example, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene having different ethylene glycol chain lengths can be used. Glycol tri (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol tri (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, or 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, Examples include acrylamide and methylenebisacrylamide. Among such hydrophilic monomers, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol tri (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate and polypropylene Glycol tri (meth) acrylate is particularly preferred. Such polyethylene glycol acrylates or polypropylene glycol acrylates can use various monomers having different chain lengths of ethylene or propylene glycol, and the hydrophilicity can be controlled by the chain length. There is a tendency that the arrangement state can be controlled more efficiently. In addition, you may use such a hydrophilic monomer individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. Further, in such a method (I), at least one monomer may be included, and the monomer may contain only the monomer or may contain a monomer and a solvent. Moreover, as such a solvent, a well-known solvent (for example, alcohol etc.) can be used suitably. The method for dispersing the first fine particles in such a monomer is not particularly limited, and a known method such as a method of applying ultrasonic waves or a method of stirring can be appropriately employed.
さらに、前記微粒子分散液は、そのゼータ電位を５ｍＶ〜１０ｍＶとする必要がある。このようなゼータ電位が１０ｍＶを超えると、微粒子が規則配列してコロイド結晶が形成される傾向にあり、他方、５ｍＶ未満では、液中にて第一微粒子が凝集して分散状態を維持できなくなる傾向にある。また、このように微粒子分散液のゼータ電位を５ｍＶ〜１０ｍＶとすることによって、分散液中において微粒子がランダムに分散し、平均として特定の最近接粒子間距離を保った状態で微粒子が配列された構造が安定的に維持され、液中での微粒子の配列構造をアモルファス構造としつつ上記条件（Ａ）及び条件（Ｂ）を満たす短距離秩序構造とすることが達成できる。そのため、このような微粒子分散液中のモノマーを硬化させることで、高分子化合物からなる媒質中に第一微粒子が分散された微粒子分散体を容易に製造することが可能となる。 Furthermore, the fine particle dispersion needs to have a zeta potential of 5 mV to 10 mV. When the zeta potential exceeds 10 mV, the fine particles tend to be regularly arranged to form a colloidal crystal. On the other hand, when the zeta potential is less than 5 mV, the first fine particles aggregate in the liquid and cannot maintain a dispersed state. There is a tendency. In addition, by setting the zeta potential of the fine particle dispersion to 5 mV to 10 mV in this way, the fine particles are randomly dispersed in the dispersion, and the fine particles are arrayed while maintaining a specific closest interparticle distance as an average. It is possible to achieve a short-range ordered structure that satisfies the above conditions (A) and (B) while maintaining a stable structure and making the arrangement structure of fine particles in the liquid an amorphous structure. Therefore, by hardening the monomer in such a fine particle dispersion, it is possible to easily produce a fine particle dispersion in which the first fine particles are dispersed in a medium composed of a polymer compound.
また、前記微粒子分散液のゼータ電位を５ｍＶ〜１０ｍＶに調製する方法としては特に制限されないが、例えば、モノマー中に前記第一微粒子を分散させながら適宜ゼータ電位を測定し、ゼータ電位が５ｍＶ〜１０ｍＶとなるようにＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液等の塩基性水溶液やＮａＣｌ水溶液のような電解質等のゼータ電位調整剤を適宜添加する方法が挙げられる。なお、ここにいう微粒子分散液のゼータ電位は、前記微粒子分散液を、その分散液中のモノマーで５００倍に希釈した希釈液を用いてゼータ電位測定装置（例えば、マイクロテック・ニチオン株式会社製の「ＺＥＥＣＯＭ」）により測定した値をいう。また、ゼータ電位調整剤の種類や使用量は、ゼータ電位が５ｍＶ〜１０ｍＶとなるように、用いたモノマーの種類や量等に応じて適宜選択することができる。 Further, the method for preparing the fine particle dispersion to have a zeta potential of 5 mV to 10 mV is not particularly limited. For example, the zeta potential is appropriately measured while dispersing the first fine particles in the monomer, and the zeta potential is 5 mV to 10 mV. A method of appropriately adding a zeta potential adjusting agent such as a basic aqueous solution such as an aqueous NaOH solution or an aqueous KOH solution or an electrolyte such as an aqueous NaCl solution may be mentioned. Here, the zeta potential of the fine particle dispersion is determined by using a dilute solution obtained by diluting the fine particle dispersion with a monomer in the dispersion 500 times (for example, manufactured by Microtech Nichion Co., Ltd.). "ZEECOM"). The type and amount of the zeta potential adjusting agent can be appropriately selected according to the type and amount of the monomer used so that the zeta potential becomes 5 mV to 10 mV.
また、方法（Ｉ）においては、次に、前記微粒子分散液中のモノマーを硬化させて、高分子化合物からなる媒質中に前記第一微粒子が分散された上記本発明の微粒子分散体を得る。このようにして得られる微粒子分散体は、分散体中における前記第一微粒子の配列構造がアモルファス構造であり且つ上記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす短距離秩序構造を有するものとなる。 In the method (I), the monomer in the fine particle dispersion is cured to obtain the fine particle dispersion of the present invention in which the first fine particles are dispersed in a medium composed of a polymer compound. The fine particle dispersion thus obtained has a short-range ordered structure in which the arrangement structure of the first fine particles in the dispersion is an amorphous structure and satisfies the above conditions (A) and (B).
このようなモノマーを硬化させる方法（条件等）としては、特に制限されず、公知の方法（条件等）を適宜採用することができる。また、モノマーを硬化させる前に、前記微粒子分散液を基材上に供給し、基材上に微粒子分散体を形成してもよい。このような微粒子分散液を基材に供給する方法は特に制限されず、例えば、スピンコート法、ディッピング法、ナイフエッジ法等の公知の方法を適宜採用することができる。 The method (conditions and the like) for curing such a monomer is not particularly limited, and known methods (conditions and the like) can be appropriately employed. Further, before the monomer is cured, the fine particle dispersion may be supplied onto a substrate to form a fine particle dispersion on the substrate. A method for supplying such a fine particle dispersion to the substrate is not particularly limited, and for example, a known method such as a spin coating method, a dipping method, a knife edge method, or the like can be appropriately employed.
以上、本発明の微粒子分散体を製造する好適な方法を、方法（Ｉ）を例に挙げて説明したが、本発明の微粒子分散体を製造する方法は上記方法（Ｉ）に制限されるものではなく、他の方法を採用してもよい。このような他の方法としては、例えば、前記第一微粒子と、前記第一微粒子の平均粒子径（ｄ）のα倍（αは０．５以上０．８以下の数値あるいは１．２以上２．６以下の数値を示す。）の大きさ（α×ｄ）の平均粒子径を有し且つ粒子径のＣｖ値が１０％以下の第二微粒子とを第二微粒子の含有割合が第一微粒子１００個に対して５個〜１００／α３個となるようにして混合した混合物をモノマー中に分散させて微粒子分散液を得る工程と、前記微粒子分散液中のモノマーを硬化させて高分子化合物からなる媒質中に前記第一微粒子が分散された上記本発明の微粒子分散体を得る工程とを含む方法（ＩＩ）が挙げられる。このように第一微粒子と第二微粒子との混合物を用いて、これをモノマー中に分散させることで、モノマー中の微粒子全体の粒径にバラツキが生じて、分散液中における前記微粒子の配列構造がアモルファス構造となるとともに上記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす短距離秩序構造を有するものとなる。そのため、このような第一微粒子と第二微粒子との混合物を用いる方法（ＩＩ）においても本発明の微粒子分散体を製造することが可能となる。なお、このようなモノマーとしては方法（Ｉ）において説明したものと同様のものを用いることができ、また、微粒子の分散方法およびモノマーの硬化方法としては方法（Ｉ）で説明した方法と同様の方法を採用できる。 The preferred method for producing the fine particle dispersion of the present invention has been described above by taking the method (I) as an example. However, the method for producing the fine particle dispersion of the present invention is limited to the above method (I). Instead, other methods may be employed. As such other methods, for example, the first fine particles and α times the average particle diameter (d) of the first fine particles (α is a numerical value of 0.5 to 0.8 or 1.2 to 2 .2 or less.) The second fine particles having an average particle size of (α × d) and a Cv value of 10% or less of the particle size are the first fine particles. and obtaining dispersed in monomer fine particle dispersion 5 to 100 / alpha 3 pieces become so blended mixture was against 100, by curing the monomer of the fine particle dispersion in the polymer compound And obtaining the fine particle dispersion of the present invention in which the first fine particles are dispersed in a medium comprising the above (II). Thus, by using a mixture of the first fine particles and the second fine particles and dispersing them in the monomer, the particle size of the whole fine particles in the monomer varies, and the arrangement structure of the fine particles in the dispersion liquid. Becomes an amorphous structure and has a short-range ordered structure that satisfies the above conditions (A) and (B). Therefore, the fine particle dispersion of the present invention can be produced also in the method (II) using such a mixture of the first fine particles and the second fine particles. As such a monomer, those described in the method (I) can be used, and the fine particle dispersion method and the monomer curing method are the same as those described in the method (I). The method can be adopted.
また、上記方法（Ｉ）及び方法（ＩＩ）においては、微粒子分散体の媒質が固体状態の高分子化合物である場合の微粒子分散体の製造方法を説明したが、媒質を液状のまま使用してもよい。この場合には、媒質として上記モノマー以外に水や有機溶媒等のコロイド結晶の製造に用いられる公知の溶媒を用い、モノマーを硬化させる工程を行わない以外は上記方法（Ｉ）又は（ＩＩ）と同様の方法を採用してもよい。また、媒質をゲル状とする場合においては、例えば、特開２００５−３３８２４３号公報に記載されているゲル化の方法等を採用して、媒質をゲル化すればよい。このような製造方法により、人工的に且つ安定的に角度依存性の低減された光の反射現象を示すランダム構造を実現することが可能となり、微粒子の配列構造がアモルファス構造であり且つ上記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす短距離秩序構造を有する本発明の微粒子分散体を製造することが可能となる。 Further, in the above method (I) and method (II), the method for producing a fine particle dispersion in the case where the medium of the fine particle dispersion is a polymer compound in a solid state has been described. Also good. In this case, the above method (I) or (II) is used except that a known solvent used for the production of colloidal crystals such as water and organic solvent is used as a medium in addition to the monomer, and the step of curing the monomer is not performed. A similar method may be adopted. When the medium is in a gel form, for example, the medium may be gelled by adopting a gelling method described in JP-A-2005-338243. By such a manufacturing method, it is possible to realize a random structure that exhibits a light reflection phenomenon with reduced angle dependency artificially and stably, the arrangement structure of the fine particles is an amorphous structure, and the above condition ( It becomes possible to produce the fine particle dispersion of the present invention having a short-range ordered structure that satisfies A) and (B).
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
（実施例１）
先ず、Ｓｔｏｂｅｒ法にて合成された単分散シリカ微粒子（平均粒子径２００ｎｍ、Ｃｖ値３．６％）の水分散液を乾燥させて得たシリカ微粒子の粉末を、１．５倍の重量のアクリルモノマー（東亞合成製の商品名「Ｍ−３５０」）に加え、超音波を印加してシリカ微粒子がアクリルモノマーに分散した微粒子分散液（Ａ）を得た。なお、このような微粒子分散液（Ａ）は、虹彩色を示し、分散液中でシリカ微粒子が規則配列したコロイド結晶が形成されていることが確認された。また、分散液（Ａ）を一部、別の容器に移し、更にアクリルモノマー（東亞合成製の商品名「Ｍ−３５０」）を加えて５００倍に希釈し、この希釈液についてゼータ電位測定装置ＺＥＥＣＯＭ（マイクロテック・ニチオン株式会社製）を用いてゼータ電位の測定を行った。これにより微粒子分散液（Ａ）のゼータ電位は−１６ｍＶの値であることが確認された。
Example 1
First, a silica fine particle powder obtained by drying an aqueous dispersion of monodispersed silica fine particles (average particle size 200 nm, Cv value 3.6%) synthesized by the Stober method is obtained by adding 1.5 times the weight of acrylic particles. In addition to the monomer (trade name “M-350” manufactured by Toagosei Co., Ltd.), an ultrasonic wave was applied to obtain a fine particle dispersion (A) in which silica fine particles were dispersed in an acrylic monomer. Such a fine particle dispersion (A) showed an iris color, and it was confirmed that colloidal crystals in which silica fine particles were regularly arranged in the dispersion were formed. Further, a part of the dispersion liquid (A) is transferred to another container, and further added with an acrylic monomer (trade name “M-350” manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and diluted 500 times. The zeta potential was measured using ZEECOM (manufactured by Microtech Nichion Co., Ltd.). This confirmed that the zeta potential of the fine particle dispersion (A) was a value of -16 mV.
次に、前記微粒子分散液（Ａ）１００ｍｌに１ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ水溶液を０．５ｍｌ加えて十分攪拌して微粒子分散液（Ｂ）を得た。なお、前記微粒子分散液（Ｂ）は、懐中電灯などの光を当てると赤色を呈するが、前記微粒子分散液（Ａ）において見られた虹彩色は観察されなかった。また、微粒子分散液（Ｂ）の一部を取り出し、これにアクリルモノマー（東亞合成製の商品名「Ｍ−３５０」）を加えて５００倍に希釈し、ゼータ電位測定装置ＺＥＥＣＯＭ（マイクロテック・ニチオン株式会社製）を用いてゼータ電位の測定を行った。これにより、微粒子分散液（Ｂ）のゼータ電位は−８ｍＶの値であることが確認された。 Next, 0.5 ml of 1 mol / L NaOH aqueous solution was added to 100 ml of the fine particle dispersion (A) and sufficiently stirred to obtain a fine particle dispersion (B). The fine particle dispersion (B) turned red when exposed to light such as a flashlight, but the iris color seen in the fine particle dispersion (A) was not observed. Further, a part of the fine particle dispersion (B) is taken out, and an acrylic monomer (trade name “M-350” manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is added thereto to dilute it 500 times, and a zeta potential measurement device ZEECOM (Microtech Nichion) Zeta potential was measured using a This confirmed that the zeta potential of the fine particle dispersion (B) was a value of -8 mV.
次いで、前記微粒子分散液（Ｂ）を、あらかじめＵＶ／オゾンクリーナーにて表面クリーニングを行った１００mm角のガラス基板表面上に滴下し、スピンコーターを用いて２００ｒｐｍで１２０秒、引き続き６００ｒｐｍで１２０秒の条件でガラス基板表面の全面に塗布した。次に、このようにして前記微粒子分散液（Ｂ）を塗布した基板を、窒素雰囲気のグローブボックスに搬送し、グローブボックス内でＵＶキュアランプを１分間照射して光重合によりアクリルモノマーを硬化させ、ガラス基板上に、アクリルポリマー中にシリカ微粒子が分散した微粒子分散体（薄膜）を製造した。 Next, the fine particle dispersion (B) is dropped on the surface of a 100 mm square glass substrate that has been surface-cleaned in advance with a UV / ozone cleaner, and is then used for 120 seconds at 200 rpm and 120 seconds at 600 rpm using a spin coater. It was applied on the entire surface of the glass substrate under conditions. Next, the substrate coated with the fine particle dispersion (B) is transported to a glove box in a nitrogen atmosphere, and a UV cure lamp is irradiated in the glove box for 1 minute to cure the acrylic monomer by photopolymerization. A fine particle dispersion (thin film) in which silica fine particles were dispersed in an acrylic polymer was produced on a glass substrate.
（実施例２）
先ず、Ｓｔｏｂｅｒ法にて合成された単分散シリカ微粒子（平均粒子径２００ｎｍ、Ｃｖ値３．６％）の水分散液を乾燥させて得た第一のシリカ微粒子の粉末に、第二のシリカ微粒子粉末（日本触媒製の商品名「ＫＥ−Ｐ５０」、平均粒子径５１０ｎｍ、Ｃｖ値３．２％）を、粒子数比（第一粒子：第二粒子）が２０：１になるよう混合し、微粒子の混合物を得た。次に、前記混合物に１．５倍の重量のアクリルモノマー（東亞合成製，Ｍ−３５０）を加え、超音波を印加してシリカ微粒子がアクリルモノマーに分散した微粒子分散液を得た。
(Example 2)
First, the first silica fine particle powder obtained by drying an aqueous dispersion of monodispersed silica fine particles (average particle size 200 nm, Cv value 3.6%) synthesized by the Stober method is added to the second silica fine particles. Powder (trade name “KE-P50” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., average particle size 510 nm, Cv value 3.2%) was mixed so that the particle number ratio (first particle: second particle) was 20: 1, A mixture of fine particles was obtained. Next, 1.5 times the weight of acrylic monomer (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M-350) was added to the mixture, and an ultrasonic wave was applied to obtain a fine particle dispersion in which silica fine particles were dispersed in the acrylic monomer.
次に、前記微粒子分散液を、あらかじめＵＶ／オゾンクリーナーにて表面クリーニングを行った１００mm角のガラス基板表面上に滴下し、スピンコーターを用いて２００ｒｐｍで１２０秒、引き続き６００ｒｐｍで１２０秒の条件でガラス基板表面の全面に塗布した。次いで、前記微粒子分散液を塗布した基板を、窒素雰囲気のグローブボックスに搬送し、グローブボックス内でＵＶキュアランプを１分間照射して光重合によりアクリルモノマーを硬化させ、ガラス基板上に、アクリルポリマー中にシリカ微粒子が分散した微粒子分散体（薄膜）を製造した。 Next, the fine particle dispersion is dropped on the surface of a 100 mm square glass substrate that has been surface-cleaned in advance with a UV / ozone cleaner, using a spin coater for 120 seconds at 200 rpm, and subsequently for 120 seconds at 600 rpm. It apply | coated to the whole surface of the glass substrate surface. Next, the substrate coated with the fine particle dispersion is transported to a glove box in a nitrogen atmosphere, and a UV cure lamp is irradiated for 1 minute in the glove box to cure the acrylic monomer by photopolymerization. A fine particle dispersion (thin film) having silica fine particles dispersed therein was produced.
（比較例１）
微粒子分散液（Ａ）を製造した後にＮａＯＨを添加せず、微粒子分散液（Ａ）をそのままガラス基板上にスピンコートした以外は、実施例１と同様の方法を採用して、アクリルポリマー中にシリカ微粒子が分散した比較のための分散体（薄膜）を得た。
(Comparative Example 1)
The same method as in Example 1 was adopted except that NaOH was not added after the fine particle dispersion (A) was produced, and the fine particle dispersion (A) was directly spin-coated on a glass substrate. A dispersion (thin film) for comparison in which silica fine particles were dispersed was obtained.
（比較例２）
先ず、実施例１で採用した方法と同様の方法を採用して微粒子分散液（Ｂ）を製造した後に、その分散液（Ｂ）１００ｍｌ中に更に１ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨ水溶液１ｍｌ加え、十分攪拌して微粒子分散液（Ｃ）を製造した。なお、微粒子分散液（Ｃ）においては、沈殿こそ示さないものの目視にて凝集物の存在が確認された。また、微粒子分散液（Ｃ）に懐中電灯などの光を当てても乳白色のままであった。さらに、微粒子分散液（Ｃ）の一部を取り出し、これにアクリルモノマー（東亞合成製の商品名「Ｍ−３５０」）を加えて５００倍に希釈し、ゼータ電位測定装置ＺＥＥＣＯＭ（マイクロテック・ニチオン株式会社製）を用いてゼータ電位の測定を行った。これにより、微粒子分散液（Ｃ）のゼータ電位は−２ｍＶの値であることが確認された。
(Comparative Example 2)
First, after the fine particle dispersion (B) was produced by employing the same method as employed in Example 1, 1 ml of 1 mol / l NaOH aqueous solution was further added to 100 ml of the dispersion (B), and the mixture was sufficiently stirred. Thus, a fine particle dispersion (C) was produced. In the fine particle dispersion (C), although the precipitation was not shown, the presence of aggregates was confirmed visually. Further, even when light such as a flashlight was applied to the fine particle dispersion (C), it remained milky white. Further, a part of the fine particle dispersion (C) is taken out, and an acrylic monomer (trade name “M-350” manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is added to the dispersion to dilute it 500 times. Zeta potential was measured using a This confirmed that the zeta potential of the fine particle dispersion (C) was a value of -2 mV.
次に、微粒子分散液（Ｃ）をガラス基板上にスポイトにて滴下し、室温にて乾燥させて、ガラス基板上に白色の微粒子凝集体が分散された比較のための分散体（薄膜）を得た。 Next, the fine particle dispersion (C) is dropped onto a glass substrate with a dropper and dried at room temperature to obtain a dispersion (thin film) for comparison in which white fine particle aggregates are dispersed on the glass substrate. Obtained.
［実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた分散体の評価］
＜走査型顕微鏡による測定＞
実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた分散体を走査型顕微鏡により測定した。実施例１〜２及び比較例１で得られた分散体の走査型顕微鏡（ＳＥＭ）写真を、それぞれ図１（実施例１）、図２（実施例２）、図３（比較例１）に示す。また、このような走査型顕微鏡による測定により得られた画像に基いて、画像中の任意の一つの粒子を中心として、実施例１においては約１０００個の微粒子が含まれる円（図１中において白い線でかかれた円）内における動径分布関数ｇ（ｒ）を、実施例２及び比較例１においては約４００個の微粒子が含まれる円（図２〜３中において白い線でかかれた円）内における動径分布関数ｇ（ｒ）を、それぞれ計算した。動径分布関数とｒ／ｒ０（ｒは前記円の中心からの任意の距離を示し、ｒ０はシリカ微粒子の平均粒子半径を示す。）との関係を示すグラフを、それぞれ図４（実施例１）、図５（実施例２）、図６（比較例１）、図７（比較例２：ｇ（ｒ）は任意の一つの粒子を中心とした約６００個の微粒子が含まれる円を基準に算出した。）に示す。更に、このような走査型顕微鏡による測定により得られた画像に基いて、画像中の４００〜１０００個の微粒子が含まれる白い線でかかれた正方形内の領域に関して、二次元フーリエ変換してフーリエパターンを得た。このようにして得られた各薄膜のフーリエパターンを、それぞれ図８（実施例１）、図９（実施例２）、図１０（比較例１）に示す。
[Evaluation of dispersions obtained in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2]
<Measurement with a scanning microscope>
The dispersions obtained in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were measured with a scanning microscope. Scanning microscope (SEM) photographs of the dispersions obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are shown in FIG. 1 (Example 1), FIG. 2 (Example 2), and FIG. 3 (Comparative Example 1), respectively. Show. Further, based on the image obtained by the measurement with such a scanning microscope, in Example 1, a circle containing about 1000 fine particles centering on any one particle in the image (in FIG. 1). The radial distribution function g (r) in a circle drawn with a white line is a circle containing about 400 fine particles in Example 2 and Comparative Example 1 (a circle drawn with a white line in FIGS. 2 to 3). The radial distribution function g (r) in () was calculated. The graphs showing the relationship between the radial distribution function and r / r 0 (where r represents an arbitrary distance from the center of the circle and r 0 represents the average particle radius of the silica fine particles) are shown in FIG. Example 1), FIG. 5 (Example 2), FIG. 6 (Comparative Example 1), FIG. 7 (Comparative Example 2: g (r) is a circle containing about 600 fine particles centered on one arbitrary particle. Calculated based on the above). Furthermore, on the basis of the image obtained by the measurement by the scanning microscope, a two-dimensional Fourier transform is performed on the area within the square with white lines including 400 to 1000 particles in the image, and the Fourier pattern is obtained. Got. The Fourier patterns of the thin films thus obtained are shown in FIG. 8 (Example 1), FIG. 9 (Example 2), and FIG. 10 (Comparative Example 1), respectively.
図１及び図２に示す結果からも明らかなように、実施例１及び実施例２で得られた分散体は、長距離的な規則構造が存在しないことが確認され、アモルファス構造を有することが確認された。また、図４に示す結果からも明らかなように、実施例１で得られた分散体は、最近接粒子間距離の平均値に相当するｒ／ｒ０が２．４となる位置において動径分布関数ｇ（ｒ）の第一の極大値が観測され、更に、前記第一の極大値におけるｒ／ｒ０の値（２．４：ｒの値が粒子径の１．２倍の値に相当）を２倍したｒ／ｒ０の位置（４．８）に第二の極大値が観測された。このような結果から、第二の極大値のｒの値が第一の極大値のｒの値の整数倍となることが確認された。また、前記第一の極大値におけるｒの値が粒子径の１．２倍であることが確認され、粒子が凝集することなく、良好な分散状態であることが分かった。更に、実施例１で得られた分散体は、第一の極大値とそれに隣接する第二の極大値との間に観測される極小値が０．５より小さくなっていることが確認された。また、図８に示す結果からも明らかなように、実施例１で得られた分散体は、粒子配列画像の二次元フーリエ変換によって得られるフーリエパターンがリング状になっていることが確認され、短距離的な規則構造を有していることが確認された。 As is clear from the results shown in FIGS. 1 and 2, it is confirmed that the dispersions obtained in Examples 1 and 2 have no long-range regular structure and have an amorphous structure. confirmed. Further, as is apparent from the results shown in FIG. 4, the dispersion obtained in Example 1 has a radius vector at a position where r / r 0 is 2.4 corresponding to the average value of the distance between the closest particles. A first maximum value of the distribution function g (r) is observed, and the value of r / r 0 at the first maximum value (2.4: the value of r is 1.2 times the particle diameter). The second maximum value was observed at the position (4.8) at r / r 0 that was doubled. From these results, it was confirmed that the value of r of the second maximum value was an integral multiple of the value of r of the first maximum value. In addition, it was confirmed that the value of r at the first maximum value was 1.2 times the particle diameter, and it was found that the particles were in a good dispersion state without agglomeration. Furthermore, it was confirmed that the dispersion obtained in Example 1 had a minimum value observed between the first maximum value and the second maximum value adjacent thereto being smaller than 0.5. . Further, as apparent from the results shown in FIG. 8, it was confirmed that the dispersion obtained in Example 1 had a ring-shaped Fourier pattern obtained by two-dimensional Fourier transform of the particle array image. It was confirmed to have a short-range regular structure.
また、図５に示す結果からも明らかなように、実施例２で得られた分散体はｒ／ｒ０が２．６（ｒの値が粒子径の１．３倍の値に相当）となる位置において動径分布関数ｇ（ｒ）の第一の極大値が観測され、更に、前記第一の極大値におけるｒ／ｒ０の値（２．６）を２倍したｒ／ｒ０の位置（５．２）に第二の極大値が観測された。このような結果から、第二の極大値のｒの値が第一の極大値のｒの値の整数倍となることが確認された。また、前記第一の極大値におけるｒの値が粒子径の１．３倍であることが確認され、粒子が凝集することなく、良好な分散状態であることが分かった。また、実施例２で得られた分散体は、第一の極大値とそれに隣接する第二の極大値との間に観測される極小値が０．３程度であり、０．５より小さな値となっていることが確認された。更に、図９に示す結果からも明らかなように、実施例２で得られた分散体は、粒子配列画像の二次元フーリエ変換によって得られるフーリエパターンがリング状になっていることが確認され、短距離的な規則構造を有していることが確認された。 Further, as is apparent from the results shown in FIG. 5, the dispersion obtained in Example 2 has an r / r 0 of 2.6 (the value of r corresponds to a value 1.3 times the particle diameter). the first maximum value of the radial distribution function g (r) at a position is observed, further, the r / r 0 in the first local maximum value (2.6) and twice the of r / r 0 A second local maximum was observed at position (5.2). From these results, it was confirmed that the value of r of the second maximum value was an integral multiple of the value of r of the first maximum value. Further, it was confirmed that the value of r at the first maximum value was 1.3 times the particle diameter, and it was found that the particles were in a good dispersion state without agglomeration. In the dispersion obtained in Example 2, the minimum value observed between the first maximum value and the second maximum value adjacent to the first maximum value is about 0.3, and is a value smaller than 0.5. It was confirmed that Furthermore, as is clear from the results shown in FIG. 9, it was confirmed that the dispersion obtained in Example 2 had a ring-shaped Fourier pattern obtained by two-dimensional Fourier transform of the particle array image. It was confirmed to have a short-range regular structure.
一方、図３に示す結果からも明らかなように、比較例１で得られた分散体においては、六方晶状の規則配列が数十粒子分以上（粒子数２０個以上）の領域において確認され、コロイド結晶が形成されていることが確認された。また、図６に示す結果からも明らかなように、比較例１で得られた分散体においては、第一の極大値と、第一の極大値におけるｒ／ｒ０の値の整数倍のｒ／ｒ０の位置において第二の極大値とが観測されたが、その他にも多くの極大値が観測され、整数倍以外の位置にも極大値が観測された。このような結果から、比較例１で得られた分散体においてはコロイド結晶が形成されていることが分かった。また、図１０に示す結果からも明らかなように、実施例１で得られた分散体は、粒子配列画像の二次元フーリエ変換によって得られるフーリエパターンがリング状となっておらず、スポットパターンが観測され、コロイド結晶における長距離的な秩序構造が存在することが確認された。 On the other hand, as is clear from the results shown in FIG. 3, in the dispersion obtained in Comparative Example 1, a hexagonal ordered arrangement was confirmed in a region of several tens of particles (20 or more particles). It was confirmed that colloidal crystals were formed. As is clear from the results shown in FIG. 6, in the dispersion obtained in Comparative Example 1, the first maximum value and r that is an integer multiple of the value of r / r 0 at the first maximum value. The second maximum value was observed at the position / r 0 , but many other maximum values were observed, and the maximum value was observed at positions other than integer multiples. From these results, it was found that colloidal crystals were formed in the dispersion obtained in Comparative Example 1. Further, as is apparent from the results shown in FIG. 10, the dispersion obtained in Example 1 does not have a ring-shaped Fourier pattern obtained by two-dimensional Fourier transform of the particle array image, and has a spot pattern. Observed, it was confirmed that a long-range ordered structure exists in the colloidal crystal.
また、比較例２で得られた分散体においては、走査型顕微鏡による測定により微粒子がランダムに配列されているとともに、約半数の粒子が、粒子同士が接触した凝集体になっていることが確認された。また、図７に示す結果からも明らかなように、比較例２で得られた分散体においては、第一の極大値におけるｒ／ｒ０の値がほぼ２となっており、ほぼ粒子径（ｄ）に等しい距離ｒ（ｒ／ｒ０＝２）の位置に極大値が観測されることが分かった。このような結果は、粒子同士の凝集が著しいことに起因するものである。また、比較例２で得られた分散体においては、ｒ／ｒ０の値が４の位置に第二の極大値が観測されたが、第一の極大値と第二の極大値の間の極小値が１程度の値であることが確認され、ｒ／ｒ０が２となる距離ｒと、ｒ／ｒ０が４となる距離ｒとの間の領域に多くの粒子が存在することが分かった。 Further, in the dispersion obtained in Comparative Example 2, it was confirmed that fine particles were randomly arranged by measurement with a scanning microscope, and about half of the particles were aggregates in which the particles were in contact with each other. It was done. Further, as apparent from the results shown in FIG. 7, in the dispersion obtained in Comparative Example 2, the value of r / r 0 at the first maximum value is almost 2, and the particle diameter ( It was found that a maximum value was observed at a position of a distance r (r / r 0 = 2) equal to d). Such a result is due to the remarkable aggregation of particles. Further, in the dispersion obtained in Comparative Example 2, the second maximum value was observed at the position where the value of r / r 0 was 4, but it was between the first maximum value and the second maximum value. It is confirmed that the minimum value is about 1, and there are many particles in the region between the distance r where r / r 0 is 2 and the distance r where r / r 0 is 4. I understood.
＜構造色の確認＞
実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた分散体の構造色を目視にて観測した。このような観測の結果、実施例１及び実施例２で得られた分散体は、ともに、極端に斜めの方向から見ると緑色がかって見えたが、基板に対して垂直から４５°の角度の範囲内で見ると見た目の色変化を示さず、赤色が観測された。このような結果から、実施例１及び実施例２で得られた分散体は、反射特性の角度依存性が十分に低減されていることが確認された。一方、比較例１で得られた分散体においては、基板に対して垂直な方向から見た場合には赤色が観測されたが４５°程度の角度から斜めに見ると色の変化が見られ、緑色が観測された。また、比較例２で得られた分散体においては、構造色が観測されなかった。
<Confirmation of structural color>
The structural colors of the dispersions obtained in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were visually observed. As a result of such observation, both of the dispersions obtained in Example 1 and Example 2 appeared greenish when viewed from an extremely oblique direction, but at an angle of 45 ° with respect to the substrate. When viewed within the range, no visible color change was observed and a red color was observed. From these results, it was confirmed that the dispersions obtained in Example 1 and Example 2 had sufficiently reduced angle dependency of the reflection characteristics. On the other hand, in the dispersion obtained in Comparative Example 1, red was observed when viewed from a direction perpendicular to the substrate, but a color change was observed when viewed obliquely from an angle of about 45 °. A green color was observed. Moreover, in the dispersion obtained in Comparative Example 2, no structural color was observed.
なお、このような構造色を示さない分散体（比較例２）に着目すると、上述の動径分布関数において、その分散体（比較例２）の動径分布関数の第一の極大値と第二の極大値の間の極小値の値は十分に小さい値（０．５以下）とならず、１に近い値を示していたことが分かる（図７）。このような結果から、構造色を生じる構造の起源は、理論的には必ずしも明らかになってはいないが、動径分布関数において第一の極大値と第二の極大値との間の極小値が０．５以下の小さな値となることが必要であることが分かった。 When attention is paid to the dispersion (Comparative Example 2) that does not show such a structural color, the first maximum value of the radial distribution function of the dispersion (Comparative Example 2) and the It can be seen that the value of the minimum value between the two maximum values was not sufficiently small (0.5 or less) and was close to 1 (FIG. 7). From these results, the origin of the structure that produces the structural color is not necessarily theoretically clear, but the minimum value between the first maximum value and the second maximum value in the radial distribution function. It was found necessary to be a small value of 0.5 or less.
＜角度分解反射スペクトルの測定＞
実施例１及び比較例１で得られた分散体の角度分解反射スペクトルを測定した。このような測定には、光源にハロゲンランプを用い、分光器にマルチチャンネル式分光器（相馬光学製の商品名「Ｓ−２６５０」）を用いた。更に、反射スペクトルは、ガラス基板の表面に対して垂直な方向を０°として、入射角と検出角が等しくなる鏡面反射条件にて９°〜４５°の範囲において測定した。各分散体の反射スペクトルを示すグラフを図１１（実施例１）及び図１２（比較例１）にそれぞれ示す。
<Measurement of angle-resolved reflection spectrum>
The angle-resolved reflection spectra of the dispersions obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were measured. For such measurement, a halogen lamp was used as a light source, and a multi-channel spectroscope (trade name “S-2650” manufactured by Soma Optics) was used as a spectroscope. Further, the reflection spectrum was measured in the range of 9 ° to 45 ° under specular reflection conditions where the direction perpendicular to the surface of the glass substrate was 0 ° and the incident angle and the detection angle were equal. Graphs showing the reflection spectra of the respective dispersions are shown in FIG. 11 (Example 1) and FIG. 12 (Comparative Example 1), respectively.
図１１に示す結果からも明らかなように、実施例１で得られた分散体においては、７２０ｎｍ付近に反射ピークが観測され、且つ、入射角を変化させても反射ピークがほとんどシフトしないことが確認された。このような結果から、実施例１で得られた分散体においては、反射光の角度依存性が十分に低減された反射現象を示すことが確認された。一方、図１２に示す結果からも明らかように、比較例１で得られた分散体においては、鋭い反射ピークが観測されるが、その反射ピーク波長は入射角が９°の場合には７０２ｎｍであり、入射角が４５°の場合には６１５ｎｍであり、ピーク波長が大きくシフトしていることが確認された。このような結果から、比較例１で得られた分散体においては、反射光の角度依存性が高いことが分かった。 As is clear from the results shown in FIG. 11, in the dispersion obtained in Example 1, a reflection peak is observed near 720 nm, and the reflection peak hardly shifts even when the incident angle is changed. confirmed. From these results, it was confirmed that the dispersion obtained in Example 1 exhibited a reflection phenomenon in which the angle dependency of the reflected light was sufficiently reduced. On the other hand, as is clear from the results shown in FIG. 12, a sharp reflection peak is observed in the dispersion obtained in Comparative Example 1, but the reflection peak wavelength is 702 nm when the incident angle is 9 °. In other words, it was 615 nm when the incident angle was 45 °, and it was confirmed that the peak wavelength was greatly shifted. From these results, it was found that the dispersion obtained in Comparative Example 1 has a high angle dependency of the reflected light.
上述のような結果から、微粒子の配列構造が、アモルファス構造であり且つ前記動径分布関数の第一の極大値における距離ｒの値が前記第一微粒子の平均粒子径の１〜２倍の値であるという条件（Ａ）及び第一の極大値と第二の極大値の間の極小値の値が０．５以下であるという条件（Ｂ）を満たす構造である本発明の微粒子分散体（実施例１及び２）においては、入射光の入射角の変化による反射光のピーク波長の変化が十分に低減されることが確認された。また、本発明の微粒子分散体（実施例１及び２）においては、上述のような構造を安定的に維持できることが分かった。 From the above results, the arrangement structure of the fine particles is an amorphous structure, and the value of the distance r at the first maximum value of the radial distribution function is a value that is 1 to 2 times the average particle diameter of the first fine particles. And the fine particle dispersion of the present invention having a structure satisfying the condition (A) of the above and the condition (B) that the value of the minimum value between the first maximum value and the second maximum value is 0.5 or less ( In Examples 1 and 2), it was confirmed that the change in the peak wavelength of the reflected light due to the change in the incident angle of the incident light was sufficiently reduced. In addition, it was found that the above-described structure can be stably maintained in the fine particle dispersion (Examples 1 and 2) of the present invention.
以上説明したように、本発明によれば、微粒子の配列構造が安定的に維持され、特定の波長の光を反射することができ、光の入射角の変化によって反射光のピーク波長が変化する反射光の角度依存性を十分に低減することが可能な微粒子分散体を提供することが可能となる。このように、本発明の微粒子分散体は、角度依存性の低い反射現象を示すため、特定の波長の光を反射する用途（例えば色材や赤外線反射膜等）に用いる材料として特に有用である。 As described above, according to the present invention, the arrangement structure of the fine particles is stably maintained, light having a specific wavelength can be reflected, and the peak wavelength of the reflected light changes depending on the change in the incident angle of the light. It is possible to provide a fine particle dispersion capable of sufficiently reducing the angle dependency of reflected light. As described above, since the fine particle dispersion of the present invention exhibits a reflection phenomenon with low angle dependency, it is particularly useful as a material for use in applications that reflect light of a specific wavelength (for example, coloring materials, infrared reflection films, etc.). .
Claims (4)
前記分散体中における前記第一微粒子の配列構造が、アモルファス構造であり且つ下記条件（Ａ）及び（Ｂ）：
［条件（Ａ）］
前記分散体の走査型電子顕微鏡写真に基いて下記式：
ｇ（ｒ）＝｛１／〈ρ〉｝×｛ｄｎ／ｄａ｝
［式中、ｇ（ｒ）は動径分布関数を示し、〈ρ〉は平面内の平均粒子密度を示し、ｄｎは任意の第一微粒子からの距離ｒの円と距離ｒ＋ｄｒの円との間の領域中に存在する第一微粒子の数を示し、ｄａは前記領域の面積（２πｒ・ｄｒ）を示す。］
を計算して求められる平面内の動径分布関数において、前記動径分布関数の第一の極大値における前記距離ｒの値が前記第一微粒子の平均粒子径の１〜２倍の値であること、
［条件（Ｂ）］
前記動径分布関数の前記第一の極大値と前記第一の極大値に隣接する第二の極大値との間にある前記動径分布関数の極小値が０．５以下の値であること、
を満たす短距離秩序構造を有していること、
を特徴とする微粒子分散体。 A fine particle dispersion in which first fine particles having an average particle size in the range of 50 nm to 1 μm and a Cv value of the particle size of 10% or less are dispersed in a medium,
The arrangement structure of the first fine particles in the dispersion is an amorphous structure and the following conditions (A) and (B):
[Condition (A)]
Based on a scanning electron micrograph of the dispersion:
g (r) = {1 / <ρ>} × {dn / da}
[Wherein, g (r) represents a radial distribution function, <ρ> represents an average particle density in a plane, and dn is between a circle with a distance r and a circle with a distance r + dr from an arbitrary first fine particle. The number of the first fine particles existing in the region is indicated by da and the area (2πr · dr) of the region is indicated. ]
In the in-plane radial distribution function obtained by calculating the distance r, the value of the distance r at the first maximum value of the radial distribution function is a value that is 1 to 2 times the average particle diameter of the first fine particles. about,
[Condition (B)]
The minimum value of the radial distribution function between the first maximum value of the radial distribution function and the second maximum value adjacent to the first maximum value is a value of 0.5 or less. ,
Having a short-range ordered structure satisfying
A fine particle dispersion characterized by the above.
The fine particle dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the medium is made of a polymer compound.
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