JP6163097B2 - Light scattering layer coating - Google Patents
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Description
本発明は光散乱層形成用塗料に関する。 The present invention relates to a coating material for forming a light scattering layer.
有機EL素子は、有機発光層を一対の電極によって挟んだ構造である発光素子を透明基板上に有するものであり、自己発光機能を有し、消費電力が小さいことを特徴する。 An organic EL element has a light-emitting element having a structure in which an organic light-emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes on a transparent substrate, has a self-light-emitting function, and has low power consumption.
従来、有機EL素子は有機発光層からの光の取り出し効率を高めるために、電極と透明基板との界面に、可視光線の波長以下の微細かつ周期的な凹凸構造が設けられる場合がある。そして、このような構造を形成するために、透明基板上に凹凸構造をなす光散乱層が設けられる場合がある。 Conventionally, in order to increase the light extraction efficiency from an organic light emitting layer, an organic EL element may be provided with a fine and periodic concavo-convex structure having a wavelength of visible light or less at the interface between an electrode and a transparent substrate. And in order to form such a structure, the light-scattering layer which makes an uneven structure may be provided on a transparent substrate.
このような光散乱層として、従来、微粒子を含む層が提案されている。
例えば、特許文献1には、80〜700nmまたは150nm〜8μmの粒子サイズの粒子を含む光散乱層が記載されている。
例えば、特許文献2には、5nm以上50nm以下の無機微粒子を含む光散乱層が記載されている。
Conventionally, a layer containing fine particles has been proposed as such a light scattering layer.
For example, Patent Document 1 describes a light scattering layer containing particles having a particle size of 80 to 700 nm or 150 nm to 8 μm.
For example, Patent Document 2 describes a light scattering layer containing inorganic fine particles of 5 nm to 50 nm.
しかしながら、特許文献1、2に記載のような従来の光散乱層を基板上にムラなく形成することは困難であった。そのため、光散乱能の均一性を得ることは困難であった。 However, it has been difficult to form a conventional light scattering layer as described in Patent Documents 1 and 2 on a substrate without unevenness. Therefore, it has been difficult to obtain uniformity of light scattering ability.
本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、基板上にムラなく形成することができるため、均一性の高い光散乱能を備える光散乱層を得ることができる光散乱層形成用塗料を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a coating material for forming a light scattering layer, which can be formed on a substrate without unevenness, and thus can obtain a light scattering layer having a highly uniform light scattering ability.
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の(1)〜(3)である。
(1)動的光散乱法で求められる平均粒子径が100〜500nmであるチタニア粒子の表面をアルコキシシランで処理してなるコアシェル型シリカチタニア粒子:100質量部、
アルコキシシランの加水分解生成物からなるシリカオリゴマー:5〜50質量部、
沸点100℃以上の高沸点溶媒:100〜600質量部、を含む、光散乱層形成用塗料。
(2)前記コアシェル型シリカチタニア粒子がTiO2およびSiO2を、TiO2:100質量部に対して、SiO2:0.2〜35質量部の比で含む、上記(1)に記載の光散乱層形成用塗料。
(3)前記シリカオリゴマーを構成するアルコキシシランの加水分解生成物の重量平均分子量が700以上5000未満である上記(1)または(2)に記載の光散乱層形成用塗料。
The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention.
The present invention includes the following (1) to (3).
(1) Core-shell type silica titania particles obtained by treating the surface of titania particles having an average particle diameter of 100 to 500 nm determined by a dynamic light scattering method with alkoxysilane: 100 parts by mass;
Silica oligomer consisting of hydrolysis product of alkoxysilane: 5-50 parts by mass,
A coating material for forming a light scattering layer, comprising a high boiling point solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher: 100 to 600 parts by mass.
(2) The light according to (1), wherein the core-shell type silica titania particles contain TiO 2 and SiO 2 at a ratio of SiO 2 : 0.2 to 35 parts by mass with respect to TiO 2 : 100 parts by mass. Scatter layer forming paint.
(3) The coating material for forming a light scattering layer according to (1) or (2) above, wherein the hydrolysis product of alkoxysilane constituting the silica oligomer has a weight average molecular weight of 700 or more and less than 5000.
本発明によれば、分散性が高く、塗料の分離・沈降が起こりにくいため、ムラなく形成することができ、均一性の高い光散乱能を備える光散乱層を得ることができる光散乱層形成用塗料を提供することができる。 According to the present invention, since the dispersibility is high and the separation and settling of the paint does not easily occur, the light scattering layer can be formed without unevenness, and a light scattering layer having a highly uniform light scattering ability can be obtained. A paint can be provided.
本発明について説明する。
本発明は、動的光散乱法で求められる平均粒子径が100〜500nmであるチタニア粒子の表面をアルコキシシランで処理してなるコアシェル型シリカチタニア粒子:100質量部、アルコキシシランの加水分解生成物からなるシリカオリゴマー:5〜50質量部、沸点100℃以上の高沸点溶媒:100〜600質量部、を含む、光散乱層形成用塗料である。
このような光散乱層形成用塗料を、以下では「本発明の塗料」ともいう。
The present invention will be described.
The present invention relates to a core-shell type silica titania particle obtained by treating the surface of titania particles having an average particle diameter of 100 to 500 nm determined by a dynamic light scattering method with alkoxysilane: 100 parts by mass, hydrolysis product of alkoxysilane It is a coating material for light-scattering layer formation containing the silica oligomer which consists of: 5-50 mass parts and the high boiling point solvent whose boiling point is 100 degreeC or more: 100-600 mass parts.
Such a coating material for forming a light scattering layer is hereinafter also referred to as “the coating material of the present invention”.
本発明の塗料が含むコアシェル型シリカチタニア粒子について説明する。
コアシェル型シリカチタニア粒子は、核(コア)であるチタニア粒子をアルコキシシランによって表面処理して得られるものであり、チタニア粒子の表面に殻(シェル)としてアルコキシシランからなる層を有している。
The core-shell type silica titania particles contained in the paint of the present invention will be described.
The core-shell type silica titania particles are obtained by surface-treating the titania particles, which are nuclei (core), with alkoxysilane, and have a layer made of alkoxysilane as a shell (shell) on the surface of the titania particles.
チタニア粒子はチタン酸化物からなる粒子を意味する。チタン酸化物はTiO2の態様であることが好ましいが、チタン原子と酸素原子とがモル比で1:2で結合したものでなくてもよい。 Titania particles mean particles made of titanium oxide. The titanium oxide is preferably in the form of TiO 2 , but may not be one in which titanium atoms and oxygen atoms are bonded at a molar ratio of 1: 2.
チタニア粒子は、動的光散乱法で求められる平均粒子径が100〜500nmである。この平均粒子径は100〜400nmであることが好ましく、150〜300nmであることがより好ましい。 The titania particles have an average particle size of 100 to 500 nm determined by a dynamic light scattering method. The average particle diameter is preferably 100 to 400 nm, and more preferably 150 to 300 nm.
ここで、動的光散乱法で求められる平均粒子径とは、次のような方法で測定し、算出される平均粒子径を意味するものとする。
固形分20質量%のチタニア水ゾル1.5gを、pH11の水溶液で20gに希釈し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)を14滴(約0.5〜1.0ml)加えて、超音波を3分間かける。その後、レーザー回折式粒度分布測定装置にて前記チタニア水ゾルの光強度パターンを測定し、動的光散乱法によって粒度分布(体積基準)を求め、平均粒子径(メジアン径)を求める。
Here, the average particle diameter obtained by the dynamic light scattering method means an average particle diameter measured and calculated by the following method.
1.5 g of titania water sol having a solid content of 20% by mass was diluted to 20 g with an aqueous solution of pH 11, and 14 drops (about 0.5 to 1.0 ml) of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) were added, and ultrasonic waves were applied. Take 3 minutes. Thereafter, the light intensity pattern of the titania water sol is measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer, the particle size distribution (volume basis) is determined by the dynamic light scattering method, and the average particle diameter (median diameter) is determined.
コアシェル型シリカチタニア粒子は上記のようなチタニア粒子の表面にアルコキシシランからなる層を有している。 The core-shell type silica titania particles have a layer made of alkoxysilane on the surface of the titania particles as described above.
アルコキシシランは、RaSi(OR')4-a(ここでRはビニル基、アリール基、アクリル基、炭素数1〜8のアルキル基、水素原子またはハロゲン原子であり、R'はビニル基、アリール基、アクリル基、炭素数1〜8のアルキル基、−C2H4OCnH2n+1(n=1〜4)または水素原子であり、aは0〜3の整数である。)で表されるものであることが好ましい。 Alkoxysilane is R a Si (OR ′) 4-a (where R is a vinyl group, aryl group, acrylic group, alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, hydrogen atom or halogen atom, and R ′ is a vinyl group) , An aryl group, an acrylic group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, —C 2 H 4 OC n H 2n + 1 (n = 1 to 4) or a hydrogen atom, and a is an integer of 0 to 3. ) Is preferable.
このようなアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラオクチルシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシランなどが挙げられる。 Such alkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane (TEOS), tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraoctylsilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, methyltriisoiso Examples include propoxysilane, vinyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and dimethyldimethoxysilane.
チタニア粒子をアルコキシシランによって表面処理する際の具体的な方法については後述する。 A specific method for surface treatment of titania particles with alkoxysilane will be described later.
チタニア粒子をアルコキシシランによって表面処理してなるコアシェル型シリカチタニア粒子において、チタニアおよびシリカの含有量の比は特に限定されないが、TiO2の100質量部に対して、SiO2を0.2〜35質量部の比で含むことが好ましく、0.2〜10質量部で含むことがより好ましく、0.2〜5質量部で含むことがさらに好ましい。 In the core-shell type silica titania particles obtained by surface-treating titania particles with alkoxysilane, the ratio of the content of titania and silica is not particularly limited, but SiO 2 is 0.2 to 35 with respect to 100 parts by mass of TiO 2. It is preferable to include by the ratio of a mass part, It is more preferable to include by 0.2-10 mass parts, It is further more preferable to include by 0.2-5 mass parts.
ここでコアシェル型シリカチタニア粒子が含むTiO2およびSiO2の含有量は、ICP発光分光分析装置を用いてコアシェル型シリカチタニア粒子が含むTiまたはSiの濃度を測定し、各々の全量がTiO2またはSiO2の態様の酸化物であると仮定して求めるものとする。 Wherein the content of TiO 2 and SiO 2 core-shell silica titania particles comprise measures the concentration of Ti or Si contained in the core-shell silica titania particles using an ICP emission spectrophotometer, each of the total amount TiO 2 or Assume that the oxide is in the form of SiO 2 .
このようなコアシェル型シリカチタニア粒子を含む本発明の塗料は分散性が高く、塗料の分離・沈降が起こりにくい。 The coating material of the present invention containing such core-shell type silica titania particles has high dispersibility and is unlikely to cause separation and settling of the coating material.
本発明の塗料が含むシリカオリゴマーについて説明する。
シリカオリゴマーは、アルコキシシランの加水分解生成物からなる。
アルコキシシランは、前記チタニア粒子の表面に被覆するアルコキシシランと同様のものを用いることができる。ただし、前記コアシェル型シリカチタニア粒子を構成するアルコキシシランと、シリカオリゴマーを生成するアルコキシシランとは、異なる物であってもよいが、同じ物であることが好ましい。光散乱層形成用塗料において、混合(分散)状態がより安定し得るからである。
The silica oligomer contained in the coating material of the present invention will be described.
The silica oligomer consists of a hydrolysis product of alkoxysilane.
As the alkoxysilane, the same alkoxysilane as that coated on the surface of the titania particles can be used. However, the alkoxysilane that forms the core-shell type silica titania particles and the alkoxysilane that forms the silica oligomer may be different, but are preferably the same. This is because the mixed (dispersed) state can be more stable in the coating material for forming the light scattering layer.
シリカオリゴマーは、このようなアルコキシシランの少なくとも一部を加水分解して得られる加水分解生成物(部分加水分解物、加水分解重縮合物等)からなる。 A silica oligomer consists of a hydrolysis product (partial hydrolysis product, hydrolysis polycondensation product, etc.) obtained by hydrolyzing at least a part of such alkoxysilane.
シリカオリゴマーを構成するアルコキシシランの加水分解生成物の重量平均分子量は700以上5000未満であることが好ましく、1000〜4000であることがより好ましく、2000〜3500であることがさらに好ましい。このような範囲であると、塗料中でコアシェル型シリカチタニア粒子とシリカオリゴマーとの分離がより起き難く、かつ成膜時により高い強度となり得るからである。 It is preferable that the weight average molecular weight of the hydrolysis product of the alkoxysilane which comprises a silica oligomer is 700 or more and less than 5000, It is more preferable that it is 1000-4000, It is further more preferable that it is 2000-3500. In such a range, the separation between the core-shell type silica titania particles and the silica oligomer is less likely to occur in the coating material, and the strength can be increased during film formation.
本発明の塗料が含む高沸点溶媒について説明する。
高沸点溶媒は、沸点100℃以上の溶媒であれば特に限定されない。このような溶媒として、1−メトキシ−2−プロパノール、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール(DAA)、エチレングリコールなどが挙げられる。
The high boiling point solvent contained in the paint of the present invention will be described.
The high boiling point solvent is not particularly limited as long as it has a boiling point of 100 ° C. or higher. Examples of such a solvent include 1-methoxy-2-propanol, isopropyl alcohol, diacetone alcohol (DAA), and ethylene glycol.
本発明の塗料は、上記のようなコアシェル型シリカチタニア粒子、シリカオリゴマーおよび高沸点溶媒を特定の質量比で含有する。
シリカオリゴマーは、コアシェル型シリカチタニア粒子100質量部に対して、5〜50質量部含有し、5〜35質量部含有することが好ましく、10〜20質量部含有することがより好ましい。
高沸点溶媒は、コアシェル型シリカチタニア粒子100質量部に対して、100〜600質量部含有し、150〜400質量部含有することが好ましく、200〜300質量部含有することがより好ましい。
The coating material of the present invention contains the above core-shell type silica titania particles, silica oligomer and high boiling point solvent in a specific mass ratio.
The silica oligomer is contained in an amount of 5 to 50 parts by mass, preferably 5 to 35 parts by mass, and more preferably 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the core-shell type silica titania particles.
The high boiling point solvent is contained in an amount of 100 to 600 parts by mass, preferably 150 to 400 parts by mass, and more preferably 200 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the core-shell type silica titania particles.
本発明の塗料は、上記のようなコアシェル型シリカチタニア粒子、シリカオリゴマーおよび高沸点溶媒以外に、その他の成分としてメタノール、エタノール、変性アルコール、水を含んでもよい。その他の成分は、コアシェル型シリカチタニア粒子100質量部に対して500質量部以下で含むことが好ましい。 The coating material of the present invention may contain methanol, ethanol, denatured alcohol, and water as other components in addition to the core-shell type silica titania particles, silica oligomer, and high boiling point solvent as described above. The other components are preferably contained in an amount of 500 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the core-shell type silica titania particles.
このような本発明の塗料は分散性に優れ、凝集や沈降が発生し難いため、基板上にムラなく塗布することができる。よって、これより得られる基板上の光散乱層は、光散乱の均一性に優れる。
また、厚膜化しなくても光散乱性能が高いと考えられる。具体的には、膜厚が100〜1000nmであることが好ましく、250〜700nmであることがより好ましい。また、強度が高いと考えられる。
Such a coating material of the present invention is excellent in dispersibility and hardly causes aggregation and sedimentation, so that it can be applied uniformly on a substrate. Therefore, the light scattering layer on the substrate obtained from this is excellent in the uniformity of light scattering.
Further, it is considered that the light scattering performance is high even if the film is not thickened. Specifically, the film thickness is preferably 100 to 1000 nm, and more preferably 250 to 700 nm. Moreover, it is thought that intensity | strength is high.
次に、本発明の塗料の製造方法について説明する。
本発明の塗料は、以下に説明する方法で製造することが好ましい。
Next, the manufacturing method of the coating material of this invention is demonstrated.
The paint of the present invention is preferably produced by the method described below.
チタニア粒子の製造方法について説明する。
初めに、チタン化合物を含む水溶液を用意し、ここへ酸または塩基、あるいは水を混合して加水分解してゲルを得る。
A method for producing titania particles will be described.
First, an aqueous solution containing a titanium compound is prepared, and an acid, a base, or water is mixed therein and hydrolyzed to obtain a gel.
ここで、チタン化合物として、塩化チタン、四塩化チタン、硫酸チタン、水素化チタン、硫酸チタニル等のチタン塩、チタンテトラアルコキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド等のチタンアルコキシドが挙げられる。 Here, examples of the titanium compound include titanium salts such as titanium chloride, titanium tetrachloride, titanium sulfate, titanium hydride, and titanyl sulfate, and titanium alkoxides such as titanium tetraalkoxide, titanium tetraethoxide, and titanium tetraisopropoxide.
水溶液におけるチタン化合物の濃度は特に制限されないが、酸化物として概ね20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。濃度が高すぎると、加水分解した際のゲルの粘度が高くなり、所望の態様を備えるチタニア粒子が得難くなる。また、得られる本発明の塗料に含まれる微粒子が凝集する可能性があり、その場合、膜の形成が容易でなくなる場合がある。 Although the density | concentration of the titanium compound in aqueous solution is not restrict | limited, It is preferable that it is generally 20 mass% or less as an oxide, and it is more preferable that it is 10 mass% or less. When the concentration is too high, the viscosity of the gel when hydrolyzed becomes high, and it becomes difficult to obtain titania particles having a desired form. In addition, the fine particles contained in the obtained paint of the present invention may aggregate, and in this case, the film formation may not be easy.
次に、チタン化合物を加水分解する。チタン化合物の加水分解は、水溶液と酸または塩基と、あるいは水とを混合して行うことができる。塩基としてはNaOH、KOH、Na2CO3等のアルカリ金属水溶液、アンモニア、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等を用いることができる。酸としては塩酸、硝酸、硫酸などを用いることができる。
また、混合する際の温度は特に制限はないが、10〜40℃で行うことが好ましく、
15〜30℃で行うことがさらに好ましい。
また、この時のpHを8〜11とすることが好ましく、8.5〜10とすることがより好ましい。
Next, the titanium compound is hydrolyzed. Hydrolysis of the titanium compound can be performed by mixing an aqueous solution with an acid or base, or water. As the base, an aqueous alkali metal solution such as NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , ammonia, tetramethylammonium hydroxide or the like can be used. As the acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like can be used.
Moreover, although the temperature at the time of mixing does not have a restriction | limiting in particular, It is preferable to carry out at 10-40 degreeC,
More preferably, it is carried out at 15 to 30 ° C.
Further, the pH at this time is preferably 8 to 11, and more preferably 8.5 to 10.
次に、加水分解して得たゲルを洗浄することが好ましい。洗浄することによって生成する塩、あるいはアルコール等を除去することができる。洗浄方法は、生成する塩、あるいはアルコール等を除去できれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。例えば、生成したゲルの分散液を濾過し、純水あるいは希アンモニア水等を掛けることによって洗浄することができる。 Next, it is preferable to wash the gel obtained by hydrolysis. The salt generated by washing or alcohol can be removed. The washing method is not particularly limited as long as the generated salt, alcohol, or the like can be removed, and a conventionally known method can be adopted. For example, the produced gel dispersion can be filtered and washed with pure water or dilute ammonia water.
洗浄後、ゲルはケーキ状となるが、これに純水等を加えてスラリーとすることが好ましい。この場合、スラリーにおける固形分濃度を0.1〜10質量%とすることが好ましく、0.5〜8質量%とすることがより好ましく、1〜5質量%とすることがさらに好ましい。 After washing, the gel becomes cake-like, but it is preferable to add pure water or the like to make a slurry. In this case, the solid content concentration in the slurry is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 8% by mass, and further preferably 1 to 5% by mass.
次に、酸化剤を加え、加熱し、スラリー状のゲルを溶解する。
酸化剤は過酸化水素であることが好ましい。
酸化剤として過酸化水素を用いる場合、過酸化水素の使用量はゲルを溶解することができれば特に制限されないが、過酸化水素(H2O2)の質量と、ゲルの酸化物(TiO2)としての質量との比(H2O2/TiO2)を1〜40とすることが好ましく、2〜30とすることがより好ましい。
Next, an oxidizing agent is added and heated to dissolve the slurry gel.
The oxidizing agent is preferably hydrogen peroxide.
When hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, the amount of hydrogen peroxide used is not particularly limited as long as the gel can be dissolved, but the mass of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and the oxide of the gel (TiO 2 ). The mass ratio (H 2 O 2 / TiO 2 ) is preferably 1 to 40, and more preferably 2 to 30.
ゲルを溶解する際の加熱温度は、酸化剤(過酸化水素が好ましい)の使用量によっても異なるが30〜100℃であることが好ましく、80〜99℃であることがより好ましい。なお、溶解時間は、温度によっても異なるが、通常0.5〜12時間である。 Although the heating temperature at the time of melt | dissolving a gel changes also with the usage-amount of an oxidizing agent (hydrogen peroxide is preferable), it is preferable that it is 30-100 degreeC, and it is more preferable that it is 80-99 degreeC. In addition, although melt | dissolution time changes also with temperature, it is 0.5 to 12 hours normally.
次に、4級アルキルアンモニウム化合物(TAA)を加えることが好ましい。水熱処理の際にチタン酸化物の結晶性を高くするからである。
また、4級アルキルアンモニウム化合物(TAA)のモル数(MAR)と、TiO2のモル数(MT)のモル数とのモル比((MAR)/(MT))が0.05〜5の範囲となるように添加することが好ましい。
4級アルキルアンモニウム化合物として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド等が挙げられる。
Next, it is preferable to add a quaternary alkyl ammonium compound (TAA). This is because the crystallinity of the titanium oxide is increased during the hydrothermal treatment.
Also, the moles of quaternary alkylammonium compound (TAA) (M AR), the molar ratio of the moles of TiO 2 of the number of moles (M T) ((M AR ) / (M T)) is 0.05 It is preferable to add so that it may become the range of -5.
Examples of the quaternary alkylammonium compound include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, and tetrapropylammonium hydroxide.
次に、水熱処理する。ここで水熱処理温度は100〜300℃とすることが好ましく、150〜280℃とすることがより好ましい。水熱処理時間は温度によっても異なるが、概ね1〜200時間である。
水熱処理した後は、常温にまで冷却することが好ましい。
Next, hydrothermal treatment is performed. Here, the hydrothermal treatment temperature is preferably 100 to 300 ° C, and more preferably 150 to 280 ° C. Although the hydrothermal treatment time varies depending on the temperature, it is generally 1 to 200 hours.
After hydrothermal treatment, it is preferable to cool to room temperature.
次に、酸を用いてpHを酸性側に調整する。具体的にはpHを0.2〜2.5とすることが好ましく、0.5〜1.5とすることがより好ましい。
ここで酸は従来公知のものであってよく、例えば塩酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液等を用いることができる。
Next, the pH is adjusted to the acidic side using an acid. Specifically, the pH is preferably 0.2 to 2.5, more preferably 0.5 to 1.5.
Here, the acid may be a conventionally known acid. For example, an aqueous hydrochloric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution, an aqueous nitric acid solution, or the like can be used.
その後、必要に応じて水系溶媒を分離除去する。また、必要に応じて非水系溶媒を添加する。添加する非水系溶媒は従来公知のものであってよく、例えばメタノール、エタノール等を用いることができる。 Thereafter, the aqueous solvent is separated and removed as necessary. Further, a non-aqueous solvent is added as necessary. The non-aqueous solvent to be added may be a conventionally known one, and for example, methanol, ethanol or the like can be used.
なお、非水系溶媒を添加する前または添加しながら、酸調整して得られた分散液(チタニア粒子を含む液体)を洗浄することが好ましい。例えば遠心分離器を用いて濃縮した後、固形分を回収する操作を1回以上行うことで前記分散液を洗浄することができる。この洗浄は遠心分離器以外に限外膜を用いることもできる。 In addition, it is preferable to wash the dispersion (liquid containing titania particles) obtained by adjusting the acid before or while adding the non-aqueous solvent. For example, after concentrating using a centrifuge, the dispersion can be washed by performing an operation of recovering the solid content once or more. In addition to the centrifuge, this washing can be performed using an outer membrane.
このような方法によって、チタニア粒子を含む分散液(チタニア粒子分散液)を得る。
チタニア粒子分散液が含むチタニア粒子の濃度は1〜30質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましく、5〜15質量%であることがさらに好ましい。
By such a method, a dispersion containing titania particles (titania particle dispersion) is obtained.
The concentration of titania particles contained in the titania particle dispersion is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, and even more preferably 5 to 15% by mass.
コアシェル型シリカチタニア粒子の製造方法について説明する。
上記のようにして得たチタニア粒子分散液をアルコキシシランを用いて処理する。例えばチタニア粒子分散液へアルコキシシランを加えて撹拌混合する方法が挙げられる。撹拌混合は常温で行ってもよいが、20〜40℃(好ましくは30℃程度)に加熱して行うことが好ましい。
A method for producing core-shell type silica titania particles will be described.
The titania particle dispersion obtained as described above is treated with alkoxysilane. For example, there is a method in which alkoxysilane is added to the titania particle dispersion and mixed with stirring. The stirring and mixing may be performed at room temperature, but is preferably performed by heating to 20 to 40 ° C. (preferably about 30 ° C.).
ここでチタニア粒子分散液が含むTiO2の質量と、アルコキシシランが含むSiO2の質量の比(SiO2/TiO2比)が0.01〜6.4となるように、混合することが好ましい。この比は0.15〜3とすることが好ましく、0.15〜0.5とすることがより好ましく、0.02程度とすることがさらに好ましい。 Here, it is preferable to mix so that the ratio (SiO 2 / TiO 2 ratio) of the mass of TiO 2 contained in the titania particle dispersion and the mass of SiO 2 contained in the alkoxysilane is 0.01 to 6.4. . This ratio is preferably 0.15 to 3, more preferably 0.15 to 0.5, and still more preferably about 0.02.
この分散液が含むコアシェル型シリカチタニア粒子(固形分として存在)におけるSiO2濃度はTiO2に対して、0.05〜10質量%であることが好ましく、0.1〜5質量%であることがより好ましく、0.5〜3質量%であることがより好ましく、0.8質量%程度であることがさらに好ましい。
なお、ここでSiO2濃度とは、シリカチタニア粒子が含むSi量を求め、その全てがSiO2として存在していると仮定して質量を算出して求める値を意味する。
The SiO 2 concentration in the core-shell type silica titania particles (present as solid content) contained in this dispersion is preferably 0.05 to 10% by mass, and 0.1 to 5% by mass with respect to TiO 2 . Is more preferable, it is more preferable that it is 0.5-3 mass%, and it is further more preferable that it is about 0.8 mass%.
Here, SiO 2 concentration determines the amount of Si silica titania particles includes, all of which means a value obtained by calculating the mass was assumed to be present as SiO 2.
アルコキシシランの加水分解生成物からなるシリカオリゴマーの製造方法を説明する。 A method for producing a silica oligomer comprising a hydrolysis product of alkoxysilane will be described.
シリカオリゴマーは前記アルコキシシランを加水分解して得ることができる。
例えば、前記アルコキシシランへ酸またはアルカリを添加して加水分解し、必要に応じて熟成することによって加水分解することができる。
The silica oligomer can be obtained by hydrolyzing the alkoxysilane.
For example, it can be hydrolyzed by adding an acid or an alkali to the alkoxysilane and aging as necessary.
次に、沸点100℃以上の高沸点溶媒を得る。
本発明の塗料において用いることができる高沸点溶媒を用いることができる。
Next, a high boiling point solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher is obtained.
A high boiling point solvent that can be used in the paint of the present invention can be used.
次に、前記コアシェル型シリカチタニア粒子と、前記シリカオリゴマーと、前記高沸点溶媒と、を混合して光散乱層形成用塗料を得る。
これらを混合する方法は特に限定されない。例えば従来公知の撹拌方法を適用することができる。
Next, the core-shell type silica titania particles, the silica oligomer, and the high boiling point solvent are mixed to obtain a coating material for forming a light scattering layer.
The method of mixing these is not particularly limited. For example, a conventionally known stirring method can be applied.
また、各々の混合比は前記コアシェル型シリカチタニア粒子:100質量部に対して、前記シリカオリゴマー:5〜50質量部、前記高沸点溶媒:100〜600質量部とする。 Moreover, each mixing ratio shall be 5-50 mass parts of said silica oligomers, and 100-600 mass parts of said high boiling point solvent with respect to 100 mass parts of said core-shell type silica titania particles.
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
<酸化チタン微粒子分散液の調製>
四塩化チタン溶液(TiO2濃度:27.8質量%)183.5gを、純水でTiO2濃度が8質量%となるまで希釈し、さらに、pHが9.3となるように15質量%濃度のアンモニア水を加え、よく混合して、酸化チタン水和物ヒドロゲルスラリーを得た。
次に、得られた酸化チタン水和物ヒドロゲルスラリーを純水を用いてろ過洗浄した後、回収したケーキに純水を加えてTiO2濃度が3質量%となるように調整した。
次に、得られたスラリー800gに対して、濃度5質量%過酸化水素液400gを混合し、ついで95℃で2時間加熱して溶解し、TiO2としての濃度が2質量%であるペルオキソチタン酸水溶液を得た。
次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の濃度が0.1質量%となるように、濃度25質量%のTMAH水溶液を加えた。そして、オートクレーブを用いて240℃にて96時間熟成した後、常温に冷却した。
次に、硝酸水溶液を用いてpHが1.0となるように調整し、遠心分離器を用いて固液分離して上澄みを除去した後、除去した上澄みと同量のメタノールを固形分に加え、さらに遠心分離器を用いて固液分離を行った。その後、上澄みを除去し、TiO2濃度が10質量%となるよう、固形分にメタノールを加え、これを分散液として回収した。
このようにして酸化チタン微粒子分散液を得た。
[Example 1]
<Preparation of titanium oxide fine particle dispersion>
183.5 g of titanium tetrachloride solution (TiO 2 concentration: 27.8% by mass) is diluted with pure water until the TiO 2 concentration becomes 8% by mass, and further 15% by mass so that the pH becomes 9.3. Aqueous ammonia water was added and mixed well to obtain a titanium oxide hydrate hydrogel slurry.
Next, the obtained titanium oxide hydrate hydrogel slurry was filtered and washed with pure water, and then purified water was added to the recovered cake to adjust the TiO 2 concentration to 3% by mass.
Next, to 800 g of the obtained slurry, 400 g of a hydrogen peroxide solution having a concentration of 5% by mass is mixed, and then dissolved by heating at 95 ° C. for 2 hours, so that the concentration as TiO 2 is 2% by mass. An acid aqueous solution was obtained.
Next, a TMAH aqueous solution having a concentration of 25% by mass was added so that the concentration of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was 0.1% by mass. And after aging at 240 degreeC for 96 hours using an autoclave, it cooled to normal temperature.
Next, the pH is adjusted to 1.0 using an aqueous nitric acid solution, and the supernatant is removed by solid-liquid separation using a centrifuge, and then the same amount of methanol as the removed supernatant is added to the solid content. Further, solid-liquid separation was performed using a centrifuge. Thereafter, the supernatant was removed, and methanol was added to the solid content so that the TiO 2 concentration was 10% by mass, and this was recovered as a dispersion.
In this way, a titanium oxide fine particle dispersion was obtained.
得られた酸化チタン微粒子分散液が含む酸化チタン微粒子について、HORIBA LA−300(株式会社堀場製作所製)を用いて、前述の動的光散乱法により平均粒子径を求めた。その結果、粒子径は100〜600nmの範囲であり、平均粒子径は210nmであった。 With respect to the titanium oxide fine particles contained in the obtained titanium oxide fine particle dispersion, the average particle size was determined by the above-described dynamic light scattering method using HORIBA LA-300 (manufactured by Horiba, Ltd.). As a result, the particle diameter was in the range of 100 to 600 nm, and the average particle diameter was 210 nm.
<コアシェル型シリカチタニア粒子の調製>
得られた酸化チタン微粒子分散液を撹拌しながら、酸化チタン微粒子分散液が含むTiO2の質量とTEOSが含むSiO2の質量の比(SiO2/TiO2比)が0.02となるように、テトラエトキシシラン(TEOS)0.8gを加え、その後、マグネティックスターラー(As one製、HPS−100)を用いて、500rpmの回転数で、室温にて撹拌した。
そして、遠心分離器を行い、上澄みを除去した後、除去した上澄みと同量のエタノールを固形分に加えて、さらに遠心分離器を用いて固液分離を行った。その後、上澄みを除去し、TiO2およびSiO2の固形分濃度が35質量%となるよう、固形分にエタノールを加え、これを分散液として回収した。この分散液に含まれる固形分中のSiO2濃度はTiO2に対して0.8質量%であった。
このようにしてコアシェル型シリカチタニア粒子分散液を得た。
<Preparation of core-shell type silica titania particles>
While stirring the obtained titanium oxide fine particle dispersion, the ratio of the mass of TiO 2 contained in the titanium oxide fine particle dispersion to the mass of SiO 2 contained in TEOS (SiO 2 / TiO 2 ratio) becomes 0.02. Then, 0.8 g of tetraethoxysilane (TEOS) was added, and then the mixture was stirred at room temperature using a magnetic stirrer (manufactured by Asone, HPS-100) at a rotation speed of 500 rpm.
And after performing the centrifuge and removing a supernatant liquid, the same amount ethanol as the removed supernatant was added to solid content, and also solid-liquid separation was performed using the centrifuge. Thereafter, the supernatant was removed, and ethanol was added to the solid content so that the solid content concentration of TiO 2 and SiO 2 was 35 mass%, and this was recovered as a dispersion. The SiO 2 concentration in the solid content contained in this dispersion was 0.8% by mass with respect to TiO 2 .
In this way, a core-shell type silica titania particle dispersion was obtained.
<シリカ系バインダーの調製>
変性アルコール(日本アルコール販売社製、商品名:ソルミックスAP−11、組成:エタノール85.5%、メタノール4.7%、イソプロピルアルコール9.8%)1350gに、硝酸濃度1.0質量%の硝酸水溶液を300g加え、よく撹拌した後、さらにテトラエトキシシラン(TEOS)350gを加えて、2時間撹拌することで、SiO2換算の濃度が5質量%であるシリカ系バインダーを得た。
<Preparation of silica-based binder>
1350 g of denatured alcohol (made by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd., trade name: Solmix AP-11, composition: ethanol 85.5%, methanol 4.7%, isopropyl alcohol 9.8%) with a nitric acid concentration of 1.0% by mass After adding 300 g of nitric acid aqueous solution and stirring well, 350 g of tetraethoxysilane (TEOS) was further added and stirred for 2 hours to obtain a silica-based binder having a SiO 2 concentration of 5 mass%.
<光散乱層形成用塗料の調製>
得られたコアシェル型シリカチタニア粒子分散液とシリカ系バインダーとを混合した。ここで、シリカ系バインダーが含むSiO2と、コアシェル型シリカチタニア粒子分散液が含むTiO2との質量比(SiO2/TiO2)が0.11となるように混合した。そして、溶媒中におけるTiO2(コアシェル型シリカチタニア粒子分散液由来)とSiO2(コアシェル型シリカチタニア粒子分散液およびシリカ系バインダー由来)の合計の質量濃度が15質量%となるように、1−メトキシ−2−プロパノール(PGME)、ジアセトンアルコールおよびエタノールを添加した。なお、溶媒が含む、エタノールと、変性アルコールと、PGMEと、ジアセトンアルコールとの質量比は、33.4:33.4:18.2:15である。
その後、エバポレータを用いて固形分濃度を25質量%に調整し、さらにプロピレングリコールおよびエタノールを7:1の質量比で添加して、溶媒中におけるTiO2(コアシェル型シリカチタニア粒子分散液由来)とSiO2(コアシェル型シリカチタニア粒子分散液およびシリカ系バインダー由来)の合計の質量濃度が20質量%とした後、撹拌混合を行うことで、光散乱層形成用塗料を調整した。なお、溶媒が含む、低沸点溶媒(エタノール+変性アルコール)と、PGMEと、ジアセトンアルコールと、プロピレングリコールとの質量比は、50:25:22:3である。
<Preparation of coating material for forming light scattering layer>
The obtained core-shell type silica titania particle dispersion and silica-based binder were mixed. Here, mixing was performed so that the mass ratio (SiO 2 / TiO 2 ) of SiO 2 contained in the silica-based binder and TiO 2 contained in the core-shell type silica titania particle dispersion was 0.11. The total mass concentration of TiO 2 (derived from the core-shell type silica titania particle dispersion) and SiO 2 (derived from the core-shell type silica titania particle dispersion and the silica-based binder) in the solvent is 15% by mass. Methoxy-2-propanol (PGME), diacetone alcohol and ethanol were added. The mass ratio of ethanol, denatured alcohol, PGME, and diacetone alcohol contained in the solvent is 33.4: 33.4: 18.2: 15.
Thereafter, the solid content concentration is adjusted to 25% by mass using an evaporator, and propylene glycol and ethanol are added at a mass ratio of 7: 1, and TiO 2 (derived from the core-shell type silica titania particle dispersion) in the solvent is added. After the total mass concentration of SiO 2 (derived from the core-shell type silica titania particle dispersion and the silica-based binder) was 20% by mass, the light-scattering layer-forming coating material was prepared by stirring and mixing. In addition, the mass ratio of the low boiling point solvent (ethanol + denatured alcohol), PGME, diacetone alcohol, and propylene glycol which a solvent contains is 50: 25: 22: 3.
<沈降確認テスト>
得られた光散乱層形成用塗料10mlをガラス瓶に入れ、2時間静置した。塗料上部に離漿水は見られず、また、ガラス瓶底への沈降物も見られなかった。得られた塗料が分散性に優れているために、分離・沈降が発生しなかったことが考えられる。
<Settling confirmation test>
10 ml of the obtained coating material for forming a light scattering layer was put in a glass bottle and allowed to stand for 2 hours. There was no water separation at the top of the paint, nor was there any sediment on the glass bottle bottom. It is conceivable that separation and sedimentation did not occur because the obtained paint was excellent in dispersibility.
<塗布試験>
次に、得られた光散乱層形成用塗料を、バーコーダー(テスター産業製、RODNo.7)でガラス板上に塗布した。図1に、得られた光散乱層形成用塗料を塗布したガラス板の写真を示す。
得られた光散乱層形成用塗料は分散性に優れ、凝集や沈降が発生し難いため、図1に示すようにムラなく塗布することができた。よって、これを乾燥し、焼成して得られるガラス板上の皮膜は、光散乱の均一性に優れる。
<Application test>
Next, the obtained coating material for forming a light scattering layer was applied onto a glass plate with a bar coder (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd., ROD No. 7). The photograph of the glass plate which apply | coated the obtained coating material for light-scattering layer formation to FIG. 1 is shown.
Since the obtained coating material for forming a light scattering layer was excellent in dispersibility and hardly caused to aggregate or settle, it could be applied evenly as shown in FIG. Therefore, the film on the glass plate obtained by drying and baking this is excellent in the uniformity of light scattering.
Claims (2)
アルコキシシランの加水分解生成物からなるシリカオリゴマー:5〜50質量部、
沸点100℃以上の高沸点溶媒:100〜600質量部、を含む、光散乱層形成用塗料。 Core-shell type silica titania particles obtained by treating the surface of titania particles having an average particle diameter of 100 to 500 nm determined by a dynamic light scattering method with alkoxysilane: 100 parts by mass,
Silica oligomer consisting of hydrolysis product of alkoxysilane: 5-50 parts by mass,
A coating material for forming a light scattering layer, comprising a high boiling point solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher: 100 to 600 parts by mass.
The said core-shell type silica titania particles contain TiO 2 and SiO 2 at a ratio of SiO 2 : 0.2 to 35 parts by mass with respect to TiO 2 : 100 parts by mass. paint.
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