JP5339020B2 - Method for producing dispersion of inorganic particles - Google Patents
Method for producing dispersion of inorganic particles Download PDFInfo
- Publication number
- JP5339020B2 JP5339020B2 JP2006257745A JP2006257745A JP5339020B2 JP 5339020 B2 JP5339020 B2 JP 5339020B2 JP 2006257745 A JP2006257745 A JP 2006257745A JP 2006257745 A JP2006257745 A JP 2006257745A JP 5339020 B2 JP5339020 B2 JP 5339020B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dispersion
- inorganic
- inorganic particles
- particles
- particle powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Description
本発明は、無機粒子粉末が分散媒体中に、粒子径の粒度分布が狭いナノオーダーの微粒子として均一に分散していると共に、長期保存における増粘、ゲル化及び沈降分離等の生じない、保存安定性に優れた無機粒子の分散体の製造法に関する。 In the present invention, the inorganic particle powder is uniformly dispersed as nano-order fine particles having a narrow particle size distribution in the dispersion medium, and does not cause thickening, gelation, sedimentation separation, etc. during long-term storage. The present invention relates to a method for producing a dispersion of inorganic particles having excellent stability.
無機粒子粉末の粒子径が分散媒体中で100nm以下に微細化されると、その分散体は溶液と類似した特性を示す一方で、同じ物質でありながらバルクとは異なる特徴が発現し、これらの特徴を活用してエレクトロニクス、フォトニクス等の先端技術産業を始めとして、機能性インク、塗料、医薬品、農薬などの機能材料を製造することが可能となる。また、無機粒子粉末の粒子径が可視領域の波長より十分に小さな粒子径になると、光散乱強度が顕著に減少して透明性が高まるなどの特徴を持つことから、ナノオーダーの微粒子の分散体として広く注目されている。 When the particle diameter of the inorganic particle powder is refined to 100 nm or less in the dispersion medium, the dispersion exhibits characteristics similar to those of a solution, but the same substance but different characteristics from the bulk develop. Utilizing the features, it will be possible to manufacture functional materials such as functional inks, paints, pharmaceuticals, and agricultural chemicals, starting with advanced technology industries such as electronics and photonics. In addition, when the particle size of the inorganic particle powder is sufficiently smaller than the wavelength in the visible region, the light scattering intensity is significantly reduced and the transparency is increased. It is attracting widespread attention.
無機粒子粉末を微粒子化する方法として、これまでにいくつかの方法が提案されているが、それらは大きく分けてビルドアップ法とブレイクダウン法の2つの方法に大別される。 Several methods have been proposed so far to make the inorganic particle powder into fine particles, but they are roughly divided into two methods, a build-up method and a breakdown method.
原子・分子を組み立てて粒子を作っていくビルドアップ法は、一般にブレイクダウン法よりも純度が高く、ナノオーダーの微粒子を作製するのに適しているが、例えば、無機粒子粉末を溶媒中に溶解してから貧溶媒中で沈殿、濃縮などの方法で微粒子化するなど操作が複雑であり、また、精密な制御が必要な場合があるため、スケールアップが困難である。また、得られたナノ粒子は非常に大きな表面エネルギーを有しているためにナノ粒子同士が凝集してしまい、ナノオーダーの微粒子を得ることが困難となる。 The build-up method that assembles atoms and molecules to make particles is generally more pure than the breakdown method and is suitable for producing nano-order fine particles. For example, inorganic particle powder is dissolved in a solvent. Then, it is difficult to scale up because of complicated operations such as precipitation and concentration in a poor solvent by a method such as precipitation and concentration, and precise control may be necessary. Further, since the obtained nanoparticles have a very large surface energy, the nanoparticles aggregate with each other, making it difficult to obtain nano-order fine particles.
一方、大きな粒子を砕いていくブレイクダウン法では、機械的に無機粒子粉末を粉砕あるいは磨砕するが、これらには粉砕時に分散媒として液体を用いる湿式法と分散媒を用いない乾式法とがあり、いずれも安価に、かつ、大量に生産可能なプロセスを与えることから広く用いられている。しかしながら、機械的な粉砕によって得られる粒子径の大きさには限界があり、また、粒子径の粒度分布が広いことから、ナノオーダーでの微粒子化には課題が残されたままである。更に、過度の摩砕を行うと、生成される粒子表面の活性の増加のため、粉砕された粒子同士の再凝集によりナノオーダーの微粒子を安定して生成することは困難である。また、長期保存においては、上記理由から保存中にナノ粒子同士が凝集してしまい、無機粒子の分散体が増粘もしくはゲル化したり、凝集したナノ粒子が沈殿して分離したりするという問題が生じる場合がある。 On the other hand, in the breakdown method in which large particles are crushed, the inorganic particle powder is mechanically pulverized or ground, and these include a wet method using a liquid as a dispersion medium and a dry method without using a dispersion medium. Both are widely used because they provide a process that can be produced at low cost and in large quantities. However, there is a limit to the size of the particle diameter obtained by mechanical pulverization, and since the particle size distribution of the particle diameter is wide, there remains a problem in the formation of fine particles on the nano order. Further, when excessive grinding is performed, it is difficult to stably generate nano-order fine particles by reaggregation of the pulverized particles due to an increase in activity of the generated particle surface. In addition, in long-term storage, nanoparticles are aggregated during storage for the reasons described above, and the dispersion of inorganic particles thickens or gels, or the aggregated nanoparticles precipitate and separate. May occur.
これまでに、ブレイクダウン法のこれらの問題に対し、媒体攪拌型分散機を用いると共に、攪拌粒子として分散する凝集粒子の200〜10000倍のものを用いる分散方法(特許文献1)が提案されている。 So far, with respect to these problems of the breakdown method, there has been proposed a dispersion method (Patent Document 1) using a medium stirring type disperser and 200 to 10,000 times the aggregated particles dispersed as stirring particles. Yes.
また、シリカを水系媒体中に分散する方法として、予備分散工程と本分散工程の二つの分散工程を設ける製造方法(特許文献2)が提案されている。 As a method for dispersing silica in an aqueous medium, a production method (Patent Document 2) in which two dispersion steps, a preliminary dispersion step and a main dispersion step, are proposed.
無機粒子粉末が分散媒体中に、粒子径の粒度分布が狭いナノオーダーの微粒子として均一に分散していると共に、長期保存における増粘、ゲル化及び沈降分離等の生じない、保存安定性に優れた無機粒子の分散体の製造法は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。 Inorganic particle powder is uniformly dispersed as nano-order fine particles with a narrow particle size distribution in the dispersion medium, and does not cause thickening, gelation or sedimentation separation during long-term storage, and has excellent storage stability A method for producing a dispersion of inorganic particles is currently most demanded, but has not yet been obtained.
即ち、特許文献1には、媒体攪拌型分散機を用いると共に、攪拌粒子として分散する凝集粒子の200〜10000倍のものを用いる分散方法が記載されているが、媒体攪拌型分散機にてナノオーダーの粒子サイズに微分散した後に更なる分散が行われていないため、分散により粉砕されたナノオーダーの微粒子同士が保存中に凝集してしまい、保存安定性に優れた無機粒子の分散体を得ることが困難である。 That is, Patent Document 1 describes a dispersion method using a medium stirring type disperser and 200 to 10,000 times the aggregated particles dispersed as stirring particles. Since no further dispersion has been performed after finely dispersing to the order particle size, the nano-order fine particles pulverized by dispersion are aggregated during storage, resulting in a dispersion of inorganic particles having excellent storage stability. It is difficult to obtain.
また、特許文献2には、シリカを水系媒体中に分散する方法として、予備分散工と本分散工程の二つの分散工程を設ける製造方法が記載されているが、前述と同様に、本分散によってナノオーダーの粒子サイズに微分散した後に更なる分散が行われていないため、保存安定性に優れた無機粒子の分散体を得ることは困難である。 In addition, Patent Document 2 describes a production method in which two dispersion steps, a preliminary dispersion process and a main dispersion step, are provided as a method for dispersing silica in an aqueous medium. Since further dispersion is not performed after finely dispersing to a nano-order particle size, it is difficult to obtain a dispersion of inorganic particles having excellent storage stability.
そこで、本発明は、無機粒子粉末が分散媒体中に、粒子径の粒度分布が狭いナノオーダーの微粒子として均一に分散していると共に、長期保存における増粘、ゲル化及び沈降分離等の生じない、保存安定性に優れた無機粒子の分散体の製造法を提供することを技術課題とする。 Therefore, the present invention uniformly disperses the inorganic particle powder as nano-order fine particles having a narrow particle size distribution in the dispersion medium, and does not cause thickening, gelation, sedimentation separation, etc. during long-term storage. An object of the present invention is to provide a method for producing a dispersion of inorganic particles having excellent storage stability.
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。 The technical problem can be achieved by the present invention as follows.
即ち、本発明は、平均一次粒子径が100nm以下である無機粒子粉末を分散媒体中に予備分散する第一の工程と、該第一の工程で得られた無機粒子粉末を含む分散媒体をメディアと共に攪拌して分散する第二の工程と、該第二の工程で得られた無機粒子粉末を含む分散媒体を後分散する第三の工程からなることを特徴とする無機粒子の分散体の製造法である(本発明1)。 That is, the present invention provides a first step of predispersing an inorganic particle powder having an average primary particle size of 100 nm or less in a dispersion medium, and a dispersion medium containing the inorganic particle powder obtained in the first step as a medium. And a second step of dispersing with stirring and a third step of post-dispersing the dispersion medium containing the inorganic particle powder obtained in the second step. (Invention 1).
また、本発明は、第二の工程で用いるメディアの平均粒子径が100μm未満であることを特徴とする本発明1に記載の無機粒子の分散体の製造法である。(本発明2)。 Moreover, this invention is a manufacturing method of the dispersion | distribution of the inorganic particle of this invention 1 characterized by the average particle diameter of the medium used at a 2nd process being less than 100 micrometers. (Invention 2).
本発明によれば、無機粒子粉末が分散媒体中に、粒子径の粒度分布が狭いナノオーダーの微粒子として均一に分散していると共に、長期保存における増粘、ゲル化及び沈降分離等の生じない、保存安定性に優れた無機粒子の分散体を得ることができる。 According to the present invention, the inorganic particle powder is uniformly dispersed as nano-order fine particles having a narrow particle size distribution in the dispersion medium, and does not cause thickening, gelation, sedimentation separation, etc. during long-term storage. In addition, a dispersion of inorganic particles having excellent storage stability can be obtained.
以下に、本発明に係る無機粒子の分散体の製造法について述べる。 Below, the manufacturing method of the dispersion of the inorganic particle which concerns on this invention is described.
本発明に係る無機粒子の分散体の製造法は、平均一次粒子径が100nm以下である無機粒子粉末を分散媒体中に予備分散する第一の工程と、該第一の工程で得られた無機粒子粉末を含む分散媒体をメディアと共に攪拌して分散する第二の工程と、該第二の工程で得られた無機粒子粉末を含む分散媒体を後分散する第三の工程からなる。 The method for producing a dispersion of inorganic particles according to the present invention includes a first step of pre-dispersing an inorganic particle powder having an average primary particle size of 100 nm or less in a dispersion medium, and an inorganic material obtained in the first step. It comprises a second step of stirring and dispersing the dispersion medium containing the particle powder together with the medium, and a third step of post-dispersing the dispersion medium containing the inorganic particle powder obtained in the second step.
本発明における無機粒子粉末としては、SiO2、TiO2、BaTiO3、ITO(インジウムスズ酸化物)、ATO(アンチモンスズ酸化物)、SnO2、Fe2O3、α―FeOOH、ZrO2、CeO、MoO、Al2O3等の金属酸化物及び含水酸化物、Fe、Cu、Ag、Au、Ni等の金属及びカーボンブラック等の無機粉体等を用いることができる。 As the inorganic particle powder in the present invention, SiO 2 , TiO 2 , BaTiO 3 , ITO (indium tin oxide), ATO (antimony tin oxide), SnO 2 , Fe 2 O 3 , α-FeOOH, ZrO 2 , CeO Metal oxides such as MoO and Al 2 O 3 and hydrous oxides, metals such as Fe, Cu, Ag, Au, and Ni, and inorganic powders such as carbon black can be used.
本発明における無機粒子粉末の平均一次粒子径は、100nm以下である。 The average primary particle diameter of the inorganic particle powder in the present invention is 100 nm or less.
本発明における無機粒子粉末のBET比表面積値は、5m2/g以上である。 The BET specific surface area value of the inorganic particle powder in the present invention is 5 m 2 / g or more.
本発明における分散媒体としては、水系及び溶剤系のいずれをも用いることができる。 As the dispersion medium in the present invention, either an aqueous system or a solvent system can be used.
水系分散体の分散媒体としては、水、もしくは、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール系溶剤;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のグリコールエーテル系溶剤;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレン又はオキシプロピレン付加重合体;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール等のアルキレングリコール;グリセリン、2−ピロリドン等の水溶性有機溶剤を用いることができる。これらの水系分散体用の分散媒体は、目的とする分散体に応じて1種又は2種以上を混合して用いることができる。 As a dispersion medium of the aqueous dispersion, water or alcohol solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, and butyl alcohol; glycol ether solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propyl cellosolve, and butyl cellosolve; Oxyethylene or oxypropylene addition polymers such as diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, and polypropylene glycol; alkylene glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and 1,2,6-hexanetriol; glycerin Water-soluble organic solvents such as 2-pyrrolidone can be used. These dispersion media for aqueous dispersions can be used alone or in combination of two or more according to the intended dispersion.
溶剤系分散体用の分散媒体としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングルコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエーテルアセテート類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等の酢酸エステル類;乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸プロピルエステル等の乳酸エステル類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル類等を用いることができる。これらの溶剤系分散体用の分散媒体は、目的とする分散体に応じて1種又は2種以上を混合して用いることができる。 Dispersion media for solvent-based dispersions include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone Ether glycols such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl Ether acetates such as ether acetate and propylene glycol monoethyl ether acetate; ethyl acetate Butyl acetate, esters such as isobutyl acetate; methyl lactate ester, ethyl lactate esters, lactate esters such as lactic acid propyl ester, ethylene carbonate, propylene carbonate, and cyclic esters such as γ- butyrolactone. These dispersion media for solvent-based dispersions can be used alone or in combination of two or more depending on the intended dispersion.
本発明の無機粒子粉末を分散媒体中に予備分散する第一工程に用いる分散機としては、特には限定されないが、粉体層にせん断力、衝撃力、圧縮力、及び/または摩擦力を加えることのできる装置が好ましく、例えば、ローラーミル、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミル、ボールミル、媒体攪拌式ミル、気流式粉砕機、圧密せん断ミル、コロイドミル、ロールミル等を用いることができる。 The disperser used in the first step of predispersing the inorganic particle powder of the present invention in a dispersion medium is not particularly limited, but a shearing force, impact force, compressive force, and / or frictional force is applied to the powder layer. An apparatus capable of handling is preferable. For example, a roller mill, a high-speed rotary mill, a high-speed rotary mill with a built-in classifier, a ball mill, a medium agitation mill, an airflow-type pulverizer, a compaction shear mill, a colloid mill, a roll mill, etc. .
第一の工程で媒体攪拌式ミルを用いる場合、粉砕媒体としては、ミルの材質に応じて、ステンレス鋼、スチール等の鋼球ビーズ;アルミナ、ステアタイト、ジルコニア、ジルコン、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックスビーズ;ソーダガラス、ハイビー等のガラスビーズ;WC等の超硬ビーズ等が使用でき、その大きさは0.1〜1.5mmの範囲が好ましい。 When using a media agitating mill in the first step, the grinding media may be stainless steel, steel ball beads such as steel, depending on the mill material; alumina, steatite, zirconia, zircon, silica, silicon carbide, nitriding Ceramic beads such as silicon; glass beads such as soda glass and high bee; carbide beads such as WC can be used, and the size is preferably in the range of 0.1 to 1.5 mm.
本発明の第一の工程で得られた無機粒子粉末を含む分散媒体をメディアと共に攪拌して分散する第二の工程に用いる分散機としては、媒体攪拌式ミルを好適に用いることができ、特に好ましくは縦型ビーズミルである。 As the disperser used in the second step of stirring and dispersing the dispersion medium containing the inorganic particle powder obtained in the first step of the present invention together with the medium, a medium stirring mill can be suitably used. A vertical bead mill is preferred.
第二の工程で用いる粉砕媒体としては、ミルの材質に応じて、ステンレス鋼、スチール等の鋼球ビーズ;アルミナ、ステアタイト、ジルコニア、ジルコン、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックスビーズ;ソーダガラス、ハイビー等のガラスビーズ;WC等の超硬ビーズ等が使用でき、その大きさは100μm未満であり、その下限値は1μmである。 As the grinding media used in the second step, depending on the mill material, steel ball beads such as stainless steel and steel; ceramic beads such as alumina, steatite, zirconia, zircon, silica, silicon carbide, and silicon nitride; soda Glass beads such as glass and high bee; carbide beads such as WC can be used, the size is less than 100 μm, and the lower limit is 1 μm.
本発明の第二の工程で得られた無機粒子粉末を含む分散媒体を後分散する第三の工程に用いる分散機としては、媒体攪拌式ミル以外を用いることが好ましく、特に好ましくは超音波式分散機を用いることができる。
As the disperser used in the third step of post-dispersing the dispersion medium containing the inorganic particle powder obtained in the second step of the present invention, it is preferable to use other than a medium stirring mill, particularly preferably an ultrasonic type. A disperser can be used.
本発明の製造法によって得られる無機粒子の分散体は、無機粒子粉末を分散体構成基材100重量部に対して1〜80重量部含有し、好ましくは3〜70重量部、より好ましくは5〜60重量部含有している。無機粒子の分散体の構成基材としては、上記無機粒子粉末の他に、分散媒体からなり、必要に応じて分散剤、添加剤(樹脂、消泡剤、助剤等)等を添加することもできる。 The dispersion of inorganic particles obtained by the production method of the present invention contains 1 to 80 parts by weight, preferably 3 to 70 parts by weight, more preferably 5 parts, of inorganic particle powder with respect to 100 parts by weight of the dispersion-constituting substrate. Contains 60 parts by weight. As a constituent substrate of the dispersion of inorganic particles, in addition to the above inorganic particle powder, it is made of a dispersion medium, and if necessary, a dispersant, an additive (resin, antifoaming agent, auxiliary agent, etc.) and the like are added. You can also.
本発明における分散剤としては、使用する無機粒子や分散媒体の種類に応じて適宜選択して使用することができ、アルコキシシラン、シラン系カップリング剤及びオルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、界面活性剤あるいは高分子分散剤等を用いることができ、これらは1種または2種以上を混合して用いることができる。 As the dispersant in the present invention, it can be appropriately selected and used according to the kind of inorganic particles and dispersion medium to be used. Organosilicon compounds such as alkoxysilane, silane coupling agent and organopolysiloxane, surface activity An agent or a polymer dispersant can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
上記有機ケイ素化合物としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトラメトキシシラン等のアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―メタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、ポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、変性ポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン等が挙げられる。 Examples of the organosilicon compound include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, and octyltriethoxy. Silanes, alkoxysilanes such as tetraethoxysilane and tetramethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane Emissions, .gamma.-chloropropyl trimethoxy silane silane coupling agent such as a polysiloxane, methyl hydrogen polysiloxane, organopolysiloxane and the like of the modified polysiloxane.
上記界面活性剤としては、脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアリールエーテル等のポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤、ソルビタン脂肪酸エステル等の多価アルコール型非イオン界面活性剤等のノニオン性界面活性剤;アミン塩型カチオン系界面活性剤、第4級アンモニウム塩型カチオン系界面活性剤等のカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤が挙げられる。 Examples of the surfactant include anionic surfactants such as fatty acid salts, sulfate ester salts, sulfonate salts and phosphate ester salts; polyethylene glycol type nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene aryl ethers Agents, nonionic surfactants such as polyhydric alcohol type nonionic surfactants such as sorbitan fatty acid esters; chaotic surfactants such as amine salt type cationic surfactants and quaternary ammonium salt type cationic surfactants Agents: amphoteric surfactants such as alkylbetaines such as alkyldimethylaminoacetic acid betaine and alkylimidazolines.
高分子分散剤としては、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリカルボン酸及びその塩等を用いることができる。 As the polymer dispersant, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-maleic acid copolymer, polycarboxylic acid, its salt, and the like can be used.
分散剤の添加量は、分散体中の無機粒子粉末の総表面積に依存すると共に、無機粒子の分散体の用途及び分散剤の種類に応じて適宜調製すればよいが、一般的には、分散媒中の無機粒子粉末に対して分散剤を0.01〜100重量%添加することによって、無機粒子を分散媒体中に均一且つ微細に分散させることができると共に、分散安定性も改善することができる。また、上記分散剤は、分散媒体に直接添加する他に、無機粒子に予め処理しておいてもよい。 The amount of the dispersant added depends on the total surface area of the inorganic particle powder in the dispersion and may be appropriately adjusted depending on the use of the inorganic particle dispersion and the type of the dispersant. By adding 0.01 to 100% by weight of a dispersant to the inorganic particle powder in the medium, the inorganic particles can be dispersed uniformly and finely in the dispersion medium, and the dispersion stability can be improved. it can. In addition to adding the dispersant directly to the dispersion medium, the dispersant may be previously treated with inorganic particles.
本発明の製造法によって得られる無機粒子の分散体中における無機粒子の個数換算分散平均粒子径は、無機粒子の平均一次粒子径にもよるが、100nm以下であり、好ましくは90nm、より好ましくは80nm以下である。 The number-average dispersed average particle diameter of the inorganic particles in the inorganic particle dispersion obtained by the production method of the present invention is 100 nm or less, preferably 90 nm, more preferably, although it depends on the average primary particle diameter of the inorganic particles. 80 nm or less.
本発明の製造法によって得られる無機粒子の分散体中における分散到達度は、無機粒子の個数換算分散平均粒子径と無機粒子の平均一次粒子径の比として、1.50以下であり、好ましくは1.45以下、より好ましくは1.40以下である。 The dispersion reach in the dispersion of inorganic particles obtained by the production method of the present invention is 1.50 or less as a ratio of the number-average dispersed average particle diameter of inorganic particles to the average primary particle diameter of inorganic particles, preferably 1.45 or less, more preferably 1.40 or less.
本発明の製造法によって得られる無機粒子の分散体中における無機粒子の粒度分布は、体積換算分散平均粒子径の幾何標準偏差値として2.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.8以下、更により好ましくは1.6以下である。 The particle size distribution of the inorganic particles in the dispersion of inorganic particles obtained by the production method of the present invention is preferably 2.0 or less, more preferably 1.8 as the geometric standard deviation value of the volume-dispersed dispersion average particle diameter. Hereinafter, it is still more preferably 1.6 or less.
本発明の製造法によって得られる無機粒子の分散体の分散安定性は、後述する評価方法のうち、粒子粉末の沈降程度を目視で評価した場合、3、4又は5であることが好ましく、より好ましくは4又は5である。また、粘度の変化率は10%以下が好ましく、より好ましくは8%以下である。粒子粉末の沈降程度を目視で評価した場合に1又は2になるか、粘度の変化率が10%より大きくなると、安定した分散状態で長期貯蔵することが困難となる。 The dispersion stability of the dispersion of inorganic particles obtained by the production method of the present invention is preferably 3, 4 or 5 when the degree of sedimentation of the particle powder is evaluated visually among the evaluation methods described below. Preferably 4 or 5. Further, the rate of change in viscosity is preferably 10% or less, more preferably 8% or less. When the degree of sedimentation of the particle powder is evaluated visually, it becomes 1 or 2, or when the rate of change in viscosity is more than 10%, it becomes difficult to store for a long time in a stable dispersion state.
以下、本発明における実施例を示し、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
無機粒子粉末の一次粒子の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子350個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。 The average particle diameter of the primary particles of the inorganic particle powder was measured by measuring the particle diameters of 350 particles shown in the electron micrograph, and the average particle diameter was indicated.
比表面積値は、BET法により測定した値で示した。 The specific surface area value was indicated by a value measured by the BET method.
分散媒体中の無機粒子の個数換算平均粒子径及び体積換算分散平均粒子径は、動的光散乱法「濃厚系粒径アナライザー FPAR−1000」(大塚電子株式会社)を用いて測定した。 The number-converted average particle diameter and volume-converted average particle diameter of the inorganic particles in the dispersion medium were measured using a dynamic light scattering method “Dense System Particle Size Analyzer FPAR-1000” (Otsuka Electronics Co., Ltd.).
無機粒子の分散体中における分散到達度は、無機粒子の個数換算分散平均粒子径と無機粒子の平均一次粒子径の比で示した。 The degree of achievement of the dispersion of the inorganic particles in the dispersion was represented by the ratio of the number-average dispersed average particle diameter of the inorganic particles to the average primary particle diameter of the inorganic particles.
無機粒子の分散体中における無機粒子の粒度分布は、下記の方法により求めた幾何標準偏差値で示した。 The particle size distribution of the inorganic particles in the inorganic particle dispersion was indicated by the geometric standard deviation value determined by the following method.
即ち、上記動的光散乱法を用いて測定した体積換算分散粒子径と個数から統計学的手法に従って対数正規確率紙上に横軸に粒子径を、縦軸に所定の粒子径区間のそれぞれに属する粒子の累積個数(積算フルイ下)を百分率でプロットする。そして、このグラフから粒子の個数が50%及び84.13%のそれぞれに相当する粒子径の値を読みとり、幾何標準偏差値=積算フルイ下84.13%における粒子径/積算フルイ下50%における粒子径(幾何平均径)に従って算出した値で示した。幾何標準偏差値が1に近いほど、無機粒子の分散体中における無機粒子の粒度分布が優れていることを意味する。 That is, the particle diameter on the logarithmic normal probability paper on the logarithmic normal probability paper and the vertical axis belongs to each of the predetermined particle diameter sections according to a statistical method from the volume-converted dispersed particle diameter and number measured using the dynamic light scattering method. Plot the cumulative number of particles (under integrated sieve) as a percentage. Then, from this graph, the particle diameter values corresponding to the number of particles of 50% and 84.13% are read, and the geometric standard deviation value = particle diameter under integrated fluid 84.13% / under integrated fluid 50%. The value was calculated according to the particle diameter (geometric mean diameter). The closer the geometric standard deviation value is to 1, the better the particle size distribution of the inorganic particles in the inorganic particle dispersion.
無機粒子の分散体の分散安定性は、分散体25mlを50mlの比色管に入れ、60℃で4週間静置した後、無機粒子粉末の沈降程度を目視で評価し、下記の5段階で評価を行った。 The dispersion stability of the inorganic particle dispersion was determined by putting 25 ml of the dispersion into a 50 ml colorimetric tube and allowing it to stand at 60 ° C. for 4 weeks. Evaluation was performed.
1:非着色部分が10cm以上。
2:非着色部分が5cm以上、10cm未満。
3:非着色部分が1cm以上、5cm未満。
4:非着色部分が1cm未満。
5:非着色部分が認められず。
1: The non-colored part is 10 cm or more.
2: The non-colored part is 5 cm or more and less than 10 cm.
3: The non-colored part is 1 cm or more and less than 5 cm.
4: The non-colored part is less than 1 cm.
5: A non-colored part is not recognized.
無機粒子の分散体の粘度変化率は、得られた分散体を60℃で1週間静置した後、「E型粘度計EMD−R」(株式会社東京計器製)を用いて、25℃でずり速度D=383sec−1における粘度値を測定し、静置前後の粘度の変化量を静置前の値で除した値を変化率として百分率で示した。 The viscosity change rate of the dispersion of inorganic particles was determined by using the “E-type viscometer EMD-R” (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) at 25 ° C. after allowing the obtained dispersion to stand at 60 ° C. for 1 week. The viscosity value at shear rate D = 383 sec −1 was measured, and the value obtained by dividing the amount of change in viscosity before and after standing by the value before standing was shown as a percentage as the rate of change.
<実施例1:無機粒子の分散体の製造>
横型ビーズミル(VMA−Getzmann社製「DISPERMAT SL603」に、ガラス製のメディア(粒径1mm)を攪拌容器の80vol%になるように入れ、次いで、無機粒子1(種類:シリカ、平均一次粒子径:13.8nm、BET比表面積値:200.4m2/g)280g、分散剤としてSolsperse 32500(日本ルーブリゾール株式会社製)120g及びPGMEA1600gを混合した溶液を4時間循環・分散させて、無機粒子の第一工程分散体を得た。
<Example 1: Production of dispersion of inorganic particles>
In a horizontal bead mill (“DISPERMAT SL603” manufactured by VMA-Getzmann, glass media (particle size: 1 mm) is placed so as to be 80 vol% of the stirring vessel, and then inorganic particles 1 (type: silica, average primary particle size: 13.8 nm, BET specific surface area value: 200.4 m 2 / g) 280 g, a solution in which Solsperse 32500 (manufactured by Nippon Lubrizol Co., Ltd.) 120 g and PGMEA 1600 g as a dispersing agent was circulated and dispersed for 4 hours to obtain inorganic particles. A first step dispersion was obtained.
次いで、縦型ビーズミル(コトブキ技研工業株式会社製「ウルトラアペックスミル UAM−05」)のジルコニア製0.5リットル攪拌容器にガラス製のメディア(粒径50μm)を攪拌容器の70vol%になるように入れ、上記で得られた第一工程分散体を循環させながら1時間分散させて、無機粒子の第二工程分散体を得た。 Next, glass media (particle size 50 μm) is placed in a zirconia 0.5 liter stirring vessel of a vertical bead mill (“Ultra Apex Mill UAM-05” manufactured by Kotobuki Giken Kogyo Co., Ltd.) so that the volume becomes 70 vol% of the stirring vessel. Then, the first step dispersion obtained above was dispersed for 1 hour while circulating to obtain a second step dispersion of inorganic particles.
更に、上記で得られた第二工程分散体を超音波分散機(BRANSON社製「Sonifier II Model 450D」)に入れ、10分間分散させて、無機粒子の分散体を得た。 Furthermore, the dispersion obtained in the second step was put in an ultrasonic disperser (“Sonifier II Model 450D” manufactured by BRANSON) and dispersed for 10 minutes to obtain a dispersion of inorganic particles.
得られた無機粒子の分散体中の無機粒子の個数換算分散粒子径は18.1nmであり、無機粒子の分散体中における分散到達度は、無機粒子の個数換算分散平均粒子径と無機粒子の平均一次粒子径の比で1.31、無機粒子の分散体中における無機粒子の粒度分布は、幾何標準偏差値で1.22、分散安定性は5、粘度の変化率は3.8%であった。 The number-average dispersed particle diameter of the inorganic particles in the obtained inorganic particle dispersion is 18.1 nm, and the degree of dispersion reach in the inorganic particle dispersion is determined by the number-average dispersed average particle diameter of the inorganic particles and the inorganic particles. The average primary particle size ratio is 1.31, the particle size distribution of the inorganic particles in the dispersion of inorganic particles is 1.22 in terms of geometric standard deviation, the dispersion stability is 5, and the rate of change in viscosity is 3.8%. there were.
前記実施例1に従って、無機粒子の分散体を作製した。各製造条件及び得られた、無機粒子の分散体の諸特性を示す。 According to Example 1, a dispersion of inorganic particles was prepared. Various production conditions and various properties of the obtained dispersion of inorganic particles are shown.
無機粒子1〜4:
無機粒子粉末として、表1に示す特性を有する無機粒子1〜4を用意した。
Inorganic particles 1 to 4:
As the inorganic particle powder, inorganic particles 1 to 4 having the characteristics shown in Table 1 were prepared.
<無機粒子の分散体の製造>
実施例1〜4、比較例1:
第一工程における無機粒子粉末の種類及び配合量、分散機及び分散メディアの種類、分散媒体の種類及び配合量、分散剤の種類及び配合量、第二工程における分散メディアの種類、第三工程における分散機の種類を種々変化させた以外は前記実施例1と同様にして無機粒子の分散体を得た。
<Production of dispersion of inorganic particles>
Examples 1-4, Comparative Example 1:
Type and amount of inorganic particle powder in the first step, type of disperser and dispersion medium, type and amount of dispersion medium, type and amount of dispersant, type of dispersion medium in the second step, in step 3 A dispersion of inorganic particles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the type of the disperser was variously changed.
このときの製造条件を表2に、得られた無機粒子の分散体の諸特性を表3に示す。 The production conditions at this time are shown in Table 2, and the properties of the obtained dispersion of inorganic particles are shown in Table 3.
本発明の製造法によって得られる無機粒子の分散体は、一般的に使用されている塗料、印刷インキ等をはじめとして、エレクトロニクス、フォトニクス、機能性インク、塗料、医薬品、農薬などの機能材料に使用することができる。
The dispersion of inorganic particles obtained by the production method of the present invention is used for functional materials such as commonly used paints, printing inks, etc., electronics, photonics, functional inks, paints, pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc. can do.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006257745A JP5339020B2 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Method for producing dispersion of inorganic particles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006257745A JP5339020B2 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Method for producing dispersion of inorganic particles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008075020A JP2008075020A (en) | 2008-04-03 |
JP5339020B2 true JP5339020B2 (en) | 2013-11-13 |
Family
ID=39347394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006257745A Active JP5339020B2 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Method for producing dispersion of inorganic particles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5339020B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1164627A (en) * | 1997-08-21 | 1999-03-05 | Jsr Corp | Radiation-sensitive color composition for color filter and its preparation |
JP4608854B2 (en) * | 2003-07-22 | 2011-01-12 | Dic株式会社 | Method for producing pigment dispersion |
JP2005087972A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Matsushita Electric Works Ltd | Nanoparticle distribution method |
JP3981396B2 (en) * | 2005-09-05 | 2007-09-26 | 花王株式会社 | Method for producing aqueous pigment dispersion |
-
2006
- 2006-09-22 JP JP2006257745A patent/JP5339020B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008075020A (en) | 2008-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1771518B1 (en) | Dispersion containing titanium dioxide | |
JP6061097B2 (en) | Aqueous ink pigment, aqueous ink composition containing the same, and image or printed matter thereof | |
EP3263651B1 (en) | Dispersion of titanium oxide particles in organic solvent, and production method for same | |
KR102613596B1 (en) | Titanium dioxide aqueous dispersion and method for producing the same | |
JP5424591B2 (en) | Black pigment dispersion, its production method and use | |
JP5813949B2 (en) | Dispersion composition | |
JPWO2003055800A1 (en) | Inorganic oxide | |
JP5267775B2 (en) | Dispersion of fine barium titanate powder and method for producing the same | |
CN103842065A (en) | Stable nanoparticular suspension and method for producing same | |
JP5114846B2 (en) | Method for producing zinc oxide dispersed paste | |
JP5339020B2 (en) | Method for producing dispersion of inorganic particles | |
JP2007161543A (en) | Method for producing zinc oxide dispersion paste | |
JP5240885B2 (en) | Highly dispersible aqueous dispersion of conductive powder, aqueous transparent conductive paint, and method for producing coating film and paint | |
JP6635031B2 (en) | Barium titanate fine particle powder, dispersion and coating film | |
JP5031744B2 (en) | Aqueous dispersion composition for UV shielding | |
JP2008095029A (en) | Manufacturing method of organic pigment dispersion | |
JP2003012320A (en) | Organosol of silica base inorganic compound | |
JP6631656B2 (en) | Inorganic oxide dispersion with high transparency | |
JP6064338B2 (en) | Method for producing a nonpolar organic solvent dispersion of titanium oxide | |
JP5084418B2 (en) | Bulk composition redispersible in organic solvent, process for producing the same, and organic solvent-dispersed sol in which the bulk composition is redispersed | |
Takeda et al. | Importance of dispersibility of TiO2 in preparation of TiO2-dispersed microspheres by Shirasu porous glass (SPG) membrane emulsification | |
JP2005330177A (en) | Anhydrous zinc antimonate sol and process for producing the same | |
CN103922397A (en) | Modified zirconium oxide particle powder, modified zirconium oxide particle dispersed sol and making method thereof | |
JP2010146878A (en) | Conductive zinc oxide particulate and its manufacturing method | |
JP2008239653A (en) | Black colorant for ink for inkjet, and ink for inkjet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100820 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120229 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120427 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121024 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130124 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20130319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130605 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130612 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130710 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130723 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5339020 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |