JP5636208B2 - 熱線遮蔽用金属平板状粒子含有組成物 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1には、Agのナノワイヤーに銀より貴な金属を混合することによって熱安定性が向上することが提案されている。
また、特許文献2には、銀以外の金属をメッキすることによりマイグレーション耐性が向上することが開示されている。
しかし、これらの先行技術文献は、導電材料としてAgを用いた場合のマイグレーション防止剤や熱安定性を高めるための施策であり、Agの耐光性改良については開示も示唆もされていない。また、前記先行技術文献は、銀の導電性を利用した透明導電材料のため、硫化や酸化が問題となるが、プラズモンを用いた反射材料においては、接点や表面の多少の酸化や硫化は問題ではない上に、他の金属を混合することによるプラズモン波長の変化が大きいため他の金属を使用することはできなかった。
また、特許文献3には、貴金属コロイドと樹脂を混合することにより、貴金属のプラズモン吸収を用いた塗料について開示されている。この特許文献3では、貴金属コロイドに特別な耐光性改良剤等を用いておらず、貴金属ナノ粒子のプラズモンが耐光性に対して不安定であることは開示も示唆もされていない。
<1> 少なくとも、銀を含む金属平板状粒子を含み、前記金属平板状粒子の平均粒子径が70nm〜500nmであり、かつアスペクト比が2〜80であり、
前記金属平板状粒子の表面、及び該表面から2〜4原子層までに銀より貴な金属を該銀に対し10−3原子%〜5原子%含有することを特徴とする金属平板状粒子含有組成物である。
<2> 銀より貴な金属を該銀に対して10−3原子%〜1原子%含有する前記<1>に記載の金属平板状粒子含有組成物である。
<3> 銀より貴な金属が、金、パラジウム、イリジウム、白金、及びオスニウムの少なくとも1種である前記<1>から<2>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物である。
<4> 銀より貴な金属が、銀により還元されて生成される前記<1>から<3>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物である。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物を含有することを特徴とする熱線反射膜である。
<6> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物を含有することを特徴とする赤外線反射膜である。
<7> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物を含有することを特徴とする熱線吸収膜である。
<8> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物を含有することを特徴とする赤外線吸収膜である。
<9> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物を含有することを特徴とする選択反射膜である。
<10> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属平板状粒子含有組成物を含有することを特徴とする熱線遮蔽材である。
<11> 基板と、該基板上に金属平板状粒子含有組成物からなる金属平板状粒子含有層とを有し、金属平板状粒子の主平面が、前記基板平面に対して0°〜±30°の範囲で面配向している前記<10>に記載の熱線遮蔽材である。
<12> 熱線遮蔽材を上から見た時の基板の面積Aに対する金属平板状粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕が、15%以上である前記<11>に記載の熱線遮蔽材である。
本発明の金属平板状粒子含有組成物は、少なくとも、銀を含む金属平板状粒子の表面近傍に銀より貴な金属を該銀に対して少量含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記金属の標準電極電位は「化学便覧改訂5版 基礎編II 581頁〜584頁」に記載されているので参考にできる。前記標準電極電位は、同一金属であっても金属化合物の種類や共存する化合物種によって異なるので、金属種に対応して適宜選択して使用することができる。
前記金属平板状粒子における銀以外の金属の含有量は、例えば、試料を酸などにより溶解後、ICP(高周波誘導結合プラズマ)により測定することができる。
ここで、前記銀を含む金属平板状粒子の表面近傍には、金属平板状粒子の表面、及び表面から2〜4原子層までの領域を含み、銀より貴な金属が銀を含む金属平板状粒子の表面を被覆している場合も含まれる。なお、銀より貴な金属の一部が金属平板状粒子の内部に含まれている場合も含まれる。
前記銀以外の金属が、金属平板状粒子の内部に存在していると平板形成が阻害される場合が有ることに加え耐光性向上効果が少ないことがある。
ここで、銀を含む金属平板状粒子の表面近傍に銀よりも貴な金属が存在していることは、例えばAuge光電子分光法、XPS測定等により検出することができる。
本発明において、金属平板状粒子における銀以外の金属の含有量、及び含有位置は、金属平板状粒子の製造方法において、金属塩、無機塩、有機酸(又はその塩)の濃度、金属平板状粒子形成時の溶媒種、還元剤の濃度、それぞれの薬品の添加速度や温度などを適宜選択することにより制御することができる。
前記還元は、還元剤と同時添加であると貴な金属が直接還元されてしまい効果が小さくなるので、銀と置換する方法が好ましい。
前記還元は、例えば銀平板状粒子を銀より貴な金属を含む溶媒中で加熱することによって達成できる。前記溶媒を加熱することにより、銀により、銀以外の金属が還元される。更に目的に応じて適宜、光還元、還元剤添加、化学還元法などを組み合わせてもよい。
前記溶媒の加熱法としては、例えばオイルバス、アルミブロックヒーター、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒーター、ヒートローラー、蒸気、超音波、マイクロ波等を用いることができる。加熱温度は30℃〜200℃が好ましく、35℃〜180℃がより好ましい。
前記光還元としては、例えば紫外線、可視光線、電子線、赤外線などの照射が挙げられる。
前記還元剤添加に用いる還元剤としては、例えば水素ガス、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、ヒドラジン、アスコルビン酸、アミン類、チオール類、ポリオール類、などが挙げられる。なお、化学還元法としては、電気分解法を用いて行うこともできる。
一般に、ナノ粒子は、0次元(略球状)、1次元(略棒状)、2次元(略平板状)、3次元(バルク状)があり、平板状粒子とは、2次元の略平板状の粒子を意味する。プラズモン反射を考える上で、前記平板状粒子の中でも三角平板状、六角平板状、及びこれらの角が取れた略円盤状の平板状粒子が好ましい。
また、反射特性を得るためには平板状粒子であることが必要である。0次元粒子、1次元粒子、及び3次元粒子の場合には平面状に配置されても、十分な反射性能を得ることができず各々の形状に合ったプラズモン吸収を示すのみである。2次元粒子を平面状に配置した場合にのみ、本発明の特徴である反射性能を示すことができる。
前記略円盤形状としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で金属平板状粒子を主平面の上方から観察した際に、角が無く、丸い形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記略六角形状としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で金属平板状粒子を主平面の上方から観察した際に、略六角形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、六角形状の角が鋭角のものでも、鈍っているものでもよいが、可視光域の吸収を軽減し得る点で、角が鈍っているものであることが好ましい。角の鈍りの程度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記金属平板状粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、70nm〜500nmが好ましく、100nm〜400nmがより好ましい。前記平均粒子径が、70nm未満であると、金属平板状粒子の吸収の寄与が反射より大きくなるため十分な熱線反射能が得られなくなることがあり、500nmを超えると、ヘイズ(散乱)が大きくなり、基板の透明性が損なわれてしまうことがある。
ここで、前記平均粒子径とは、TEMで粒子を観察して得た像から任意に選んだ200個の平板の主平面直径(最大長さ)の平均値を意味する。
前記金属平板状粒子含有層中に平均粒子径が異なる2種以上の金属平板状粒子を含有することができ、この場合、金属平板状粒子の平均粒子径のピークが2つ以上、即ち2つの平均粒子径を有していてもよい。
ここで、前記金属平板状粒子の粒度分布における変動係数は、例えば前記の通り得た平均値の算出に用いた200個の金属平板状粒子の粒子径の分布範囲をプロットし、粒度分布の標準偏差を求め、前記の通り得た主平面直径(最大長さ)の平均値(平均粒子径)で割った値(%)である
前記金属平板状粒子のアスペクト比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光域長波長側から近赤外光領域での反射率が高くなる点から、2以上であることが好ましく、2〜80であることがより好ましく、4〜60が更に好ましい。前記アスペクト比が、2未満であると、反射率が小さくなったり、ヘイズが大きくなってしまうことがある。
前記アスペクト比は、金属平板状粒子の平均粒子径(L)を金属平板状粒子の平均粒子厚み(d)で除算した値(L/d)を意味する。平均粒子厚みは、金属平板状粒子の主平面間距離に相当し、例えば、図1A及び図1Bに示す通りであり、原子間力顕微鏡(AFM)により測定することができる。
前記AFMによる平均粒子厚みの測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板に金属平板状粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させて、粒子1個の厚みを測定する方法などが挙げられる。
前記金属平板状粒子の製造方法としては、略六角形状又は略円盤形状を合成し得るものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学還元法、光化学還元法、電気化学還元法等の液相法などが挙げられる。これらの中でも、形状とサイズ制御性の点で、化学還元法、光化学還元法などの液相法が特に好ましい。六角形又は三角形状の金属平板状粒子を合成後、例えば硝酸、亜硫酸ナトリウム、Br−、Cl−等のハロゲンイオンなどの銀を溶解する溶解種によるエッチング処理、又は加熱によるエージング処理を行うことにより、六角形又は三角形状の金属平板状粒子の角を鈍らせて、略六角形状又は略円盤形状の金属平板状粒子を得てもよい。
前記金属平板状粒子は、可視光域透明性を更に高めるために、可視光域透明性が高い高屈折率材料で被覆されてもよいし、本発明の金属平板状粒子含有層の上下の一方、好ましくは両方に高屈折率材料層が含まれていることが好ましい。
前記高屈折率材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばTiOx、BaTiO3、ZnO、SnO2、ZrO2、NbOxなどが挙げられる。
本発明の金属平板状粒子含有組成物において、金属平板状粒子は、該金属平板状粒子を構成する銀などの金属の酸化を防止するために、メルカプトテトラゾール、アスコルビン酸等の酸化防止剤を吸着していてもよい。また、酸化防止を目的として、Ni等の酸化犠牲層が金属平板状粒子の表面に形成されていてもよい。また、酸素を遮断することを目的として、SiO2などの金属酸化物膜で被覆されていてもよい。
本発明の熱線遮蔽材は、本発明の前記金属平板状粒子含有組成物を含有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記金属平板状粒子含有層は、本発明の前記金属平板状粒子含有組成物からなる層であって、基板上に形成されるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記金属平板状粒子含有層は、本発明の前記金属平板状粒子含有組成物を基板上に塗布することにより形成することができる。前記塗布としては、例えばスピンコート、ディップコート、エクストルージョンコート、バーコート、ダイコートなどが挙げられる。
前記基板としては、光学的に透明な基板であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、可視光線透過率が70%以上のもの、好ましくは80%以上のもの、又は近赤外線域の透過率が高いものが挙げられる。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白板ガラス、青板ガラス等のガラス材料、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、などが挙げられる。
<<保護層>>
本発明の熱線遮蔽材において、基板との密着性を向上させたり、機械強度的に保護するため、保護層を有することが好ましい。
前記保護層は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、バインダー、界面活性剤、及び粘度調整剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光透明性や日射透明性が高い方が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。なお、バインダーが熱線を吸収すると、金属平板状粒子による反射効果が弱まってしまうことから、熱線源と金属平板状粒子との間に中間層を形成する場合は、780nm〜1,500nmの領域に吸収を持たない材料を選択したり、保護層の厚みを薄くすることが好ましい。
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板状粒子は、その主平面が基板の表面に対して所定の範囲で面配向することを一態様とする。
前記金属平板状粒子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線反射率を高める点で基板平面に対して略水平に偏在していることが好ましい。
前記面配向としては、金属平板状粒子の主平面と、基板の表面とが、所定の範囲内で略平行になっている態様であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、面配向の角度は、0°〜±30°が好ましく、0°〜±20°がより好ましく、0°〜±5°が更に好ましい。
図2Bにおいて、基板1の表面と、金属平板状粒子3の主平面又は主平面の延長線とのなす角度(±θ)は、前記の面配向における所定の範囲に対応する。即ち、面配向とは、熱線遮蔽材の断面を観察した際、図2Bに示す傾角(±θ)が小さい状態をいい、特に、図2Aは、基板1の表面と金属平板状粒子3の主平面とが接している状態、即ち、θが0°である状態を示す。基板1の表面に対する金属平板状粒子3の主平面の面配向の角度、即ち図2Bにおけるθが±30°を超えると、熱線遮蔽材の所定の波長(例えば、可視光域長波長側から近赤外光領域)の反射率が低下してしまったり、ヘイズが大きくなってしまう。
前記基板の表面に対して金属平板状粒子の主平面が面配向しているかどうかの評価としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、適当な断面切片を作製し、この切片における基板及び金属平板状粒子を観察して評価する方法であってもよい。具体的には、熱線遮蔽材を、ミクロトーム、集束イオンビーム(FIB)を用いて熱線遮蔽材の断面サンプル又は断面切片サンプルを作製し、これを、各種顕微鏡(例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)等)を用いて観察して得た画像から評価する方法などが挙げられる。
本発明の熱線遮蔽材において、図2Cに示すように、金属平板状粒子含有層2における金属平板状粒子3を構成する金属のプラズモン共鳴波長をλとし、金属平板状粒子含有層2における媒質の屈折率をnとするとき、前記金属平板状粒子含有層2が、熱線遮蔽材の水平面からの深さ方向において、(λ/n)/4の範囲で存在することが好ましい。この範囲外であると、熱線遮蔽材の表面と裏面のそれぞれの空気界面での反射波の位相が強めあう効果が小さくなってしまい、可視光透過率及び熱線最大反射率が低下してしまうことがある。
前記金属平板状粒子含有層における媒質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子などの高分子、二酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機物などが挙げられる。
前記媒質の屈折率nは、1.4〜1.7であることが好ましい。
前記熱線遮蔽材を上から見た時の基板の面積Aに対する金属平板状粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕が、15%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましい。前記面積率が、15%未満であると、熱線の最大反射率が低下してしまい、遮熱効果が十分に得られないことがある。
ここで、前記面積率は、例えば熱線遮蔽材を上からSEM観察で得られた画像や、AFM(原子間力顕微鏡)観察で得られた画像を画像処理することにより測定することができる。
前記金属平板状粒子含有層における水平方向に隣接する金属平板状粒子の平均粒子間距離は、可視光線透過率及び熱線の最大反射率の点から金属平板状粒子の平均粒子径の1/10以上であることが好ましい。
前記金属平板状粒子の水平方向の平均粒子間距離が、前記金属平板状粒子の平均粒子径の1/10未満となると、熱線の最大反射率が低下してしまう。また、水平方向の平均粒子間距離は、可視光線透過率の点で、不均一(ランダム)であることが好ましい。ランダムでない場合、即ち、均一であると、可視光線の吸収が起こり、透過率が低下してしまうことがある。
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板状粒子は、図2A〜図2Cに示すように、金属平板状粒子を含む金属平板状粒子含有層の形態で配置される。
前記金属平板状粒子含有層としては、図2A〜図2Cに示すように、単層で構成されてもよく、複数の金属平板状粒子含有層で構成されてもよい。複数の金属平板状粒子含有層で構成される場合、遮熱性能を付与したい波長帯域に応じた遮蔽性能を付与することが可能となる。
なお、面配向を促進するために、金属平板状粒子を塗布後、カレンダーローラーやラミローラー等の圧着ローラーを通すことにより促進させてもよい。
本発明の熱線遮蔽材の可視光線透過率は、60%以上であることが好ましい。前記可視光線透過率が、60%未満であると、例えば自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見にくくなることがある。
本発明の熱線遮蔽材のヘイズは、20%以下であることが好ましい。前記ヘイズが20%を超えると、例えば自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見にくくなったり、安全上好ましくないことがある。
なお、本発明において、熱線(近赤外線)とは、太陽光に約50%含まれる近赤外線(780nm〜2,500nm)を意味する。
<銀平板状粒子1の作製>
−平板核粒子の合成工程−
2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液50mLに0.5g/Lのポリスチレンスルホン酸水溶液を2.5mL添加し、35℃まで加熱した。この溶液に10mMの水素化ほう素ナトリウム水溶液を3mL添加し、0.5mMの硝酸銀水溶液50mLを20mL/minで攪拌しながら添加した。この溶液を30分間攪拌し、種溶液を作製した。
2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mLにイオン交換水87.1mLを添加し、35℃まで加熱した。この溶液に10mMのアスコルビン酸水溶液を2mL添加し、前記種溶液を38.2mL添加し、0.5mMの硝酸銀水溶液79.6mLを10mL/minで攪拌しながら添加した。
上記溶液を30分間攪拌した後、0.35Mのヒドロキノンスルホン酸カリウム水溶液を71.1mL添加し、7質量%ゼラチン水溶液を200g添加した。この溶液に、0.25Mの亜硫酸ナトリウム水溶液107mLと0.47Mの硝酸銀水溶液107mLを混合してできた白色沈殿物混合液を添加した。前記白色沈殿物混合液を添加した後すぐに0.17MのNaOH水溶液72mLを添加した。このときpHが10を超えないように添加速度を調節しながらNaOH水溶液を添加した。これを300分間攪拌し、銀平板状粒子分散液1を得た。
なお、後述する金属平板状粒子2〜13の平均粒子径、平均厚み、及びアスペクト比は、銀平板状粒子1と同様の結果であった。これは、銀平板状粒子1に対して、銀以外の他金属の含有量が微量であり、かつ表面近傍にのみ反応が起こったためと考えられる。
銀平板状粒子の平均粒子径は、観察したSEM画像から任意に抽出した200個の粒子の形状を、略六角形状又は略円盤形状の粒子をA、涙型などの不定形形状の粒子をBとして画像解析を行い、Aに該当する粒子100個の円相当径をデジタルノギスで測定し、その平均値を平均粒子径とし、円相当径の標準偏差を平均粒子径で割った変動係数(%)を求めた。
得られた銀平板状粒子を含む分散液を、ガラス基板上に滴下して乾燥し、銀平板状粒子1個の厚みを、原子間力顕微鏡(AFM)(NanocuteII、セイコーインスツル社製)を用いて測定した。なお、AFMを用いた測定条件としては、自己検知型センサー、DFMモード、測定範囲は5μm、走査速度は180秒/1フレーム、データ点数は256×256とした。
得られた銀平板状粒子の平均粒子径及び平均粒子厚みから、平均粒子径を平均粒子厚みで除算して、アスペクト比(平均粒子径/平均粒子厚み)を算出した。
前記銀平板状粒子分散液1を16mLに1NのNaOHを0.75mL添加し、40℃に保ちながら遠心分離器(コクサン社製、H−200N、アンブルローターBN)を用い、8,000rpmで10分間遠心分離を行い、六角の銀平板状粒子を沈殿させた。遠心分離後の上澄み液を捨て、水を5mL添加し、沈殿した六角形状の銀平板状粒子を再分散させ、銀平板状粒子1を含む脱塩平板分散液1を作製した。
−脱塩平板分散液2の調製−
製造例1の銀平板状粒子1の第2の成長工程において0.47M硝酸銀水溶液に加えて塩化金酸水溶液を0.47mMになるように添加した以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子2を含む脱塩平板分散液2を得た。
−脱塩平板分散液3の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−6モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子3を含む脱塩平板分散液3を得た。
−脱塩平板分散液4の調整−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−5モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子4を含む脱塩平板分散液4を得た。
−脱塩平板分散液5の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−4モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子5を含む脱塩平板分散液5を得た。
−脱塩平板分散液6の調製−
製造例1の脱塩金属分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−3モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子6を含む脱塩平板分散液6を得た。
−脱塩平板分散液7の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−2モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子7を含む脱塩平板分散液7を得た。
−脱塩平板分散液8の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−1モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子8を含む脱塩平板分散液8を得た。
−脱塩平板分散液9の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、硫酸銅(II)五水和物水溶液を銀1モルに対して10−3モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子9を含む脱塩平板分散液9を得た。
−脱塩平板分散液10の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、ヘキサクロロ白金酸水溶液を銀1モルに対して10−3モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子10を含む脱塩平板分散液10を得た。
−脱塩平板分散液11の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、ヘキサクロロパラジウム酸ナトリウム水溶液を銀1モルに対して10−3モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子11を含む脱塩平板分散液11を得た。
−脱塩平板分散液12の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して3×10−2モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子12を含む脱塩平板分散液12を得た。
−脱塩平板分散液13の調製−
製造例1の脱塩平板分散液1に、塩化金酸水溶液を銀1モルに対して10−3モルとアスコルビン酸を塩化金酸の3倍モルになるように加えた以外は、製造例1と同様にして、金属平板状粒子13を含む脱塩平板分散液13を得た。
−銀ナノロッド分散液1の調製−
「ACSNANO Vol.3.No.1.p21−26」を参考にして、銀ナノロッド1を含む銀ナノロッド分散液1を作製した。得られた銀ナノロッド1の平均長軸長さは250nm、平均短軸長さは42nm、アスペクト比(長軸長さ/短軸長さ)は6であった。
−金属ナノロッド分散液2の調製−
銀ナノロッド1に対して、1週間後に塩化金酸水溶液をAgに対して1原子%になるように加えて30分間室温で攪拌した以外は、製造例14と同様にして、金属ナノロッド2を含む金属ナノロッド分散液2を得た。
金属平板状粒子及び金属ナノロッドにおける銀以外の金属の含有量は、作製した各金属平板状粒子及び金属ナノロッドを王水により溶解した後、ICP(高周波誘導結合プラズマ)により測定した。結果を表2に示す。
以下に示すようにして、表2に示す試料No.101〜115の各熱線遮蔽材を作製した。
−熱線遮蔽材の作製−
製造例1の脱塩平板分散液1の濃度調整を行った後、水/メタノール=1/1の2質量%の下記構造式で表される化合物W−1溶液を1.6mL添加し、塗布液を作製した。この塗布液をワイヤー塗布バーNo.14を用いてガラス基板上に厚み20nmのTiO2蒸着を行った基板上に塗布し乾燥させて、表面に六角形状の銀平板状粒子1が固定されたフィルムを得た。
得られたサンプルはPETフィルム上に、六角形状の銀平板状粒子1が凝集なく固定されていた。以上により、試料No.101の熱線遮蔽材を作製した。
試料No.101において、製造例1の脱塩平板分散液1を、それぞれ製造例2〜15の分散液2〜15に代えた以外は、試料No.101と同様にして、試料No.102〜試料No.115の熱線遮蔽材を、それぞれ作製した。
−可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトル−
得られた熱線遮蔽材の透過スペクトル及び反射スペクトルは、自動車用ガラスの評価規格であるJISに準じて評価した。
透過及び反射スペクトルは、紫外可視近赤外分光機(日本分光株式会社製、V−670)を用いて評価した。評価には、絶対反射率測定ユニット(ARV−474、日本分光株式会社製)を用い、入射光は45°偏光板を通し、無偏光と見なせる入射光とした。
熱線最大反射率は、JIS−R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射取得率の試験方法」に記載の方法で測定し、算定され、初期の300nm〜2,100nmまで測定した後、最大の反射率を取る波長及び反射率を赤外線最大反射率とした。キセノン(Xe)ランプでスガ試験機社製 スーパーキセノンウエザーメーターSX−75を用い180W/m2のブラックパネル温度63℃、湿度25%RHの条件で4週間照射後の最大の反射率を取る波長及び反射率を赤外線最大反射率とした。
また、可視光線透過率は、380nm〜780nmまで測定した各波長毎の透過率を、各波長の分光視感度により補正した値を可視光線透過率とした。
ヘイズメーター(NDH−5000、日本電色工業株式会社製)を用いて、各熱線遮蔽材のヘイズ値(%)を測定した。
金属平板状粒子表面のXPS測定を行ったところ、金属平板状粒子3〜13及び金属ナノロッド2は添加したAgより貴な貴金属の90%以上が観察され、表面に偏在していることが確認されたが、金属平板状粒子2においては、添加したAuは観察されず内部に留まっていることが分かった。
得られた各熱線遮蔽材について、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して得たSEM画像を2値化し、熱線遮蔽材を上から見た時の基板の面積Aに対する金属平板状粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕を求めた。
得られた各熱線遮蔽材をエポキシ樹脂で包埋処理した後、液体窒素で凍結した状態で剃刀で割断し、熱線遮蔽材の垂直方向断面試料を作製した。この垂直方向断面試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、100個の金属平板状粒子について、基板の水平面に対する傾角を平均値として算出した。
また、本発明の熱線遮蔽材は、反射波長選択性及び反射帯域選択性が高く、可視光線透過性及び電波透過性に優れており、更に耐光性にも優れているので、例えば自動車、バス等の乗り物用ガラス、建材用ガラス、農業用フィルムなど、熱線の透過を防止することの求められる種々の部材として好適に利用可能である。
2 金属平板状粒子含有層
3 金属平板状粒子
θ 基板の平面と金属平板状粒子の平面とのなす角度
Claims (4)
- 銀平板状粒子の表面に貴金属を有する金属平板状粒子を含んでおり、前記金属平板状粒子の平均粒子径が70nm〜500nmであり、かつアスペクト比が2〜80であり、
前記金属平板状粒子の表面、及び該表面から2〜4原子層までに銀より貴な金属を該銀に対し10−3原子%〜5原子%含有することを特徴とする熱線遮蔽用金属平板状粒子含有組成物。 - 銀より貴な金属を該銀に対して10−3原子%〜1原子%含有する請求項1に記載の熱線遮蔽用金属平板状粒子含有組成物。
- 銀より貴な金属が、金、パラジウム、イリジウム、白金、及びオスニウムの少なくとも1種である請求項1から2のいずれかに記載の熱線遮蔽用金属平板状粒子含有組成物。
- 銀より貴な金属が、銀により還元されて生成される請求項1から3のいずれかに記載の熱線遮蔽用金属平板状粒子含有組成物。
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