JP6742637B2 - 金属及び樹脂複合分散液、遮熱塗料、それらを用いた金属含有樹脂膜又は赤外線反射膜の製造方法、及び金属及び樹脂複合分散液の製造方法 - Google Patents
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Description
まずは、本発明の金属及び樹脂複合分散液の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の金属及び樹脂複合分散液に含まれるw/o型ピッカリングエマルションを説明する模式図である。
次に、上記金属及び樹脂複合分散液の製造方法の一実施態様について説明する。本発明の金属及び樹脂複合分散液の製造方法は、金属イオン含有水溶液及び樹脂微粒子を油相中へ添加して混合物を得る添加工程と、上記添加工程で得た混合物を高せん断下で乳化状態とすることでw/oピッカリングエマルションを形成させる乳化工程と、を備え、さらに、上記金属イオンを還元して金属粒子とする還元工程を備える。以下、各工程について説明する。
添加工程は、金属イオン含有水溶液及び樹脂微粒子を油相中へ添加して混合物を得る工程である。
乳化工程は、上記添加工程で得た混合物を高せん断下で乳化状態とすることでw/oピッカリングエマルションを形成させる工程である。
還元工程は、水相に含まれる金属イオンを還元して金属微粒子とする工程である。この工程は、上記乳化工程の前に行ってもよいし、上記乳化工程と同時に行ってもよいし、上記乳化工程の終了後に行ってもよい。しかしながら、上記乳化工程の終了後に還元工程を行うと、乳化工程で形成されたw/o型ピッカリングエマルションが破壊される可能性もあるので、本工程は、上記乳化工程の前、又は乳化工程と同時に行うのが好ましい。
次に、本発明の遮熱塗料の一実施形態について説明する。本発明の遮熱塗料は、上記本発明の金属及び樹脂複合分散液を含むことを特徴とする。既に説明したように、本発明の金属及び樹脂複合分散液に含まれるw/o型ピッカリングエマルションは、上記のように、樹脂微粒子からなる殻の中に金属微粒子を含有することをポイントの一つとする。したがって、これを含む分散液をある基材の表面に塗布すると、分散液に含まれる油相が基材上で蒸発し、殻を構成する樹脂微粒子同士が互いに結合して樹脂による膜を形成させる。そして、この殻の内部には金属微粒子が含まれるので、形成された樹脂膜は金属微粒子を内部に含むものとなる。
次に、本発明の金属含有樹脂膜の製造方法の一実施態様について説明する。本発明の金属含有樹脂膜の製造方法は、上記本発明の金属及び樹脂複合分散液を塗布する工程を含むことを特徴とする。既に説明したように、本発明の金属及び樹脂複合分散液は、塗布することにより金属微粒子を含む樹脂膜を形成させる。本実施態様はそのような特性に着目するものである。
次に、本発明の赤外線反射膜の製造方法の一実施態様について説明する。本発明の赤外線反射膜の製造方法は、上記金属含有樹脂膜の製造方法により金属含有樹脂膜を形成させる工程を含む。すなわち、本発明の赤外線反射膜の製造方法は、上記金属及び樹脂複合分散液を塗布し、それにより得た塗膜を乾燥させる工程を備えることを特徴とする。これらについては、既に説明した通りなので、ここでの説明を省略する。
200mL四つ口丸底フラスコに撹拌装置、アリーン冷却管、セプタムラバー、窒素導入管及び温度計を取り付け、ヘプタン110.5mL及びポリイソブチレン(重量平均分子量500000)2.56gを加え、70℃の恒温水層中で加熱しながら窒素雰囲気下でポリイソブチレンが溶解するまで回転速度100rpmで撹拌した。その後、アゾイソブチロニトリル0.105g(6.39×10−4mol)をメチルメタクリレート6.40g(6.39×10−2mol)に溶解した溶液をシリンジポンプで0.109mL/分の速度で添加した後、7時間撹拌しながら反応させた。その後、恒温水層の温度を80℃に上げて残存モノマーを重合させ、内容物を室温まで冷却させた。このとき、内容物の一部について動的光散乱法(DLS)で平均粒子径を測定したところ、1.72μmだった。次に、遠心分離機により重合開始剤及び残存モノマーを除去し、精製を行った。遠心分離の条件は25℃にて回転数15000rpmで20分間とし、上澄み液をデカンテーションにより除去した後、固形物をヘプタン(約100mL)により再分散させた。この精製操作を3回繰り返して樹脂微粒子分散液を得た。その後、サンプルの一部を採取して凍結乾燥を行って得られた樹脂微粒子を走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。DLSの測定結果及びSEMの観察結果を図2に示す。図2(a)はDLSの測定結果であり、図2(b)はSEMの観察結果である。なお、SEMで観察された樹脂微粒子の平均粒径は1.65μmだった。
250mLサンプル管に樹脂微粒子分散液36.0mL及びヘプタン37.7mLを加え、さらに、硝酸銀0.394g(2.31×10−3mol)、ポリビニルピロリドン0.800g及び還元剤としてグルコース0.450g(2.50×10−3mol)を水10mLに溶解した溶液を加え、内容物をホモジナイザーで撹拌(25℃、24000rpm、35分間)することで、w/o型ピッカリングエマルションからなる金属及び樹脂複合分散液(A)を得た。撹拌の最中に、液色は白色から茶色に変化した。得られたw/o型ピッカリングエマルションを光学顕微鏡で観察したところ、w/o型ピッカリングエマルションの球状構造が観察され、その平均粒径は49.1μmだった。しかし、銀の微粒子は観察されなかった。撹拌中に液色が変化していることから銀の還元は生じていると考えられ、銀粒子の粒子径が光学顕微鏡で観察できないナノ領域の大きさであると考えられる。光学顕微鏡で観察した画像を図3に示す。なお、得られたw/o型ピッカリングエマルションは3週間安定だった。
硝酸銀の量を半分(0.197g、1.16×10−3mol)に変更したこと以外は、上記金属及び樹脂複合分散液の調製(A)と同様の手順でw/o型ピッカリングエマルションからなる金属及び樹脂複合分散液(B)を得た。撹拌の最中に、液色は白色から茶色に変化した。得られたw/o型ピッカリングエマルションを光学顕微鏡で観察したところ、w/o型ピッカリングエマルションの球状構造が観察され、その平均粒径は45.1μmだった。しかし、銀の微粒子は観察されなかった。上記金属及び樹脂複合分散液の調製(A)と同様に、撹拌中に液色が変化していることから銀の還元は生じていると考えられ、銀粒子の粒子径が光学顕微鏡で観察できないナノ領域の大きさであると考えられる。なお、得られたw/o型ピッカリングエマルションは3週間安定だった。
グルコースに代えてアスコルビン酸(0.612g、3.48×10−3mol)を還元剤として用いたこと以外は、上記金属及び樹脂複合分散液の調製(A)と同様の手順でw/o型ピッカリングエマルションからなる樹脂複合分散液(C)を得た。撹拌の最中に、液色は白色から濃い灰色に変化した。得られたw/o型ピッカリングエマルションを光学顕微鏡で観察したところ、w/o型ピッカリングエマルションの球状構造が観察され、その平均粒径は49.7μmだった。また、銀粒子は、w/oピッカリングエマルションの水相部分にのみ観察され、その粒子径は16.0μmだった。光学顕微鏡で観察した画像を図4に示す。なお、得られたw/o型ピッカリングエマルションは2週間安定だった。
金属及び樹脂複合分散液(A)〜(C)のそれぞれについて、スライドガラスに塗布して自然乾燥させたサンプルスライドガラスを作製した。このサンプルスライドガラスの表面には、金属微粒子含有w/oピッカリングエマルションを由来とする金属含有樹脂膜が形成されている。作製したサンプルスライドガラスのそれぞれについて、後方に黒色フェルトを装着し、室温15〜20℃にて拡散反射率を測定した。その結果を図5に示す。図5における「(A)」は、金属及び樹脂複合分散液(A)から作製した金属含有樹脂膜の拡散反射率であり、「(B)」は、金属及び樹脂複合分散液(B)から作製した金属含有樹脂膜の拡散反射率であり、「(C)」は、金属及び樹脂複合分散液(C)から作製した金属含有樹脂膜の拡散反射率であり、「Black Felt」は、黒色フェルトのみの拡散反射率である。
Claims (11)
- 樹脂微粒子が集合してなる微少な球体の内部に水相を含み、前記球体が有機相中に分散されてw/o型ピッカリングエマルションを形成する分散液であって、前記水相中に金属微粒子を含み、前記樹脂微粒子が、アクリル酸エステルの重合物及びメタクリル酸エステルの重合物からなる群より選択される少なくとも1つであることを特徴とした金属及び樹脂複合分散液。
- 前記金属微粒子を形成する金属が、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、銅からなる群より選択される少なくとも1つである請求項1記載の金属及び樹脂複合分散液。
- 樹脂微粒子が集合してなる微少な球体の内部に水相を含み、前記球体が有機相中に分散されてw/o型ピッカリングエマルションを形成する分散液であって、前記水相中に金属微粒子を含んだ金属及び樹脂複合分散液を含むことを特徴とする遮熱塗料。
- 前記金属微粒子を形成する金属が、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、銅からなる群より選択される少なくとも1つである請求項3記載の遮熱塗料。
- 請求項1又は2記載の金属及び樹脂複合分散液を塗布する工程を含むことを特徴とする金属含有樹脂膜の製造方法。
- 請求項5記載の方法により金属含有樹脂膜を形成させる工程を含むことを特徴とする赤外線反射膜の製造方法。
- 金属イオン含有水溶液及び樹脂微粒子を油相中へ添加して混合物を得る添加工程と、
前記添加工程で得た混合物を高せん断下で乳化状態とすることでw/oピッカリングエマルションを形成させる乳化工程と、を備え、
さらに、前記金属イオンを還元して金属粒子とする還元工程を備える金属及び樹脂複合分散液の製造方法。 - 前記還元工程が、前記乳化工程の前又はそれと同時に行われることを特徴とする請求項7記載の金属及び樹脂複合分散液の製造方法。
- 前記還元工程における還元が、アスコルビン酸又はアルドースを還元剤として行われることを特徴とする請求項7又は8記載の金属及び樹脂複合分散液の製造方法。
- 前記アルドースが、グルコースである請求項9記載の金属及び樹脂複合分散液の製造方法。
- 請求項7〜10のいずれか1項記載の製造方法により得た金属及び樹脂複合分散液を塗布し、それにより得た塗膜を乾燥させる工程を備えることを特徴とする赤外線反射膜の製造方法。
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