JP6804857B2 - Titanium compounds and methods for producing them, titanium-based compositions, resin compositions, and titanium-based solids. - Google Patents

Titanium compounds and methods for producing them, titanium-based compositions, resin compositions, and titanium-based solids. Download PDF

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本発明は、チタン化合物及びその製造方法、チタン系組成物、樹脂組成物、並びにチタン系固体に関する。 The present invention relates to titanium compounds and methods for producing them, titanium-based compositions, resin compositions, and titanium-based solids.

チタニア(酸化チタン)は、紫外線による光触媒性能を有しており、化学的に安定な材料として知られている。チタニアは、その光触媒性能により、例えば、超親水化や有機物の分解機能が発現する他、水を分解して水素及び酸素を発生させることが可能であることから、種々のアプリケーションへ応用されている。また、チタニアは優れた紫外線吸収性及び高い屈折率を備えているため(例えば、アナターゼ型のチタニアでは2.5以上、ルチル型のチタニアでは2.7以上の屈折率を有する)、その優れた光散乱性を活かして日焼け防止剤等としても利用されている。 Titania (titanium oxide) has photocatalytic performance by ultraviolet rays and is known as a chemically stable material. Due to its photocatalytic performance, titania is applied to various applications because, for example, it exhibits superhydrophilicization and decomposition functions of organic substances, and can decompose water to generate hydrogen and oxygen. .. In addition, titanium has excellent UV absorption and a high refractive index (for example, anatase-type titania has a refractive index of 2.5 or more, and rutile-type titania has a refractive index of 2.7 or more). It is also used as a sunscreen by taking advantage of its light scattering property.

チタニアはその屈折率が高いがゆえの光散乱効果により透明な塗膜が得られにくいことから、近年では、より透明性の高い塗膜を形成させるべく、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献1には、表面処理剤で処理されたナノ粒子を樹脂等に分散させて、樹脂塗膜等の透明性を高めると共に屈折率を高める技術が提案されている。 Since it is difficult to obtain a transparent coating film due to the light scattering effect of titania due to its high refractive index, various techniques have been proposed in recent years in order to form a coating film having higher transparency. For example, Patent Document 1 proposes a technique in which nanoparticles treated with a surface treatment agent are dispersed in a resin or the like to enhance the transparency of the resin coating film or the like and increase the refractive index.

特開2006−273709号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-273709

しかしながら、ナノ粒子のように粒径が小さくなるほど、樹脂中においてナノ粒子の二次凝集が起こりやすく、その二次凝集によって光の散乱が発生し、高い透明性が得られにくくなる場合があった。また、例えば、チタニアの粒子表面を上記特許文献1に開示の技術のように表面修飾すると、確かに二次凝集は抑制されるが、その表面修飾をするための材料がチタニアより屈折率が低いため、逆に屈折率の低下を引き起こす問題があった。このような観点から、種々の材料に対して高い屈折率及び高い透明性を付与することができ、しかも、低コストで調製することができるチタン化合物の開発が望まれていた。 However, as the particle size becomes smaller like the nanoparticles, the secondary agglutination of the nanoparticles is more likely to occur in the resin, and the secondary agglutination causes light scattering, which may make it difficult to obtain high transparency. .. Further, for example, when the surface of the titania particles is surface-modified as in the technique disclosed in Patent Document 1, secondary aggregation is certainly suppressed, but the material for surface modification has a lower refractive index than titania. Therefore, there is a problem of causing a decrease in the refractive index. From such a viewpoint, it has been desired to develop a titanium compound that can impart high refractive index and high transparency to various materials and can be prepared at low cost.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、種々の材料に対して高い屈折率及び高い透明性を付与することができ、しかも、低コストで調製することができるチタン化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記チタン化合物を含むチタン系組成物及び樹脂組成物、並びに上記チタン化合物から得られるチタン系固体に関する。 The present invention has been made in view of the above, and a titanium compound which can impart high refractive index and high transparency to various materials and can be prepared at low cost and a method for producing the same. The purpose is to provide. Furthermore, the present invention relates to a titanium-based composition and a resin composition containing the titanium compound, and a titanium-based solid obtained from the titanium compound.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、チタン化合物に特定の骨格構造を導入することにより、上記目的を達成できることを見出し、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 inventor has found that the above object can be achieved by introducing a specific skeletal structure into a titanium compound, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項1.下記一般式(1)及び(2)
That is, the present invention includes, for example, the subjects described in the following sections.
Item 1. The following general formulas (1) and (2)

(式(1)において、Rはアセチル基又はアセチル基以外のカルボニル基を有する基のいずれかである)
で表される各構成単位を有し、かつ、
Ti原子数が4以上である、チタン化合物。
項2.下記一般式(3)及び(4)
(In formula (1), R 1 is either an acetyl group or a group having a carbonyl group other than the acetyl group)
It has each structural unit represented by and
A titanium compound having 4 or more Ti atoms.
Item 2. The following general formulas (3) and (4)

(式(3)及び(4)において、Rはアルキル基、水素、アセチル基又はアセチル基以外のカルボニル基を有する基のいずれかであり、式(3)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、式(4)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、式(1)のRと式(3)のRと式(4)のRとは同一又は異なっていてもよい)
で表される構成単位の少なくとも一方をさらに有する、上記項1に記載のチタン化合物。
項3.全Rと全Rの総量の50%以上が、前記アセチル基及び前記カルボニル基を有する基の少なくとも一方である、上記項2に記載のチタン化合物。
項4.上記項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物を製造する方法であって、
下記一般式(5)
In (Equation (3) and (4), R 2 is either a group having an alkyl group, hydrogen, carbonyl groups other than acetyl group or an acetyl group, a plurality of R 2 of formula (3) are the same or different even if well, equation (4) a plurality of R 2 of the same or R 2 and R 2 of formula (4) may be the same or different, R 1 and equation (3) of the formula (1) May be different)
Item 2. The titanium compound according to Item 1, further comprising at least one of the structural units represented by.
Item 3. Item 2. The titanium compound according to Item 2, wherein 50% or more of the total amount of all R 1 and all R 2 is at least one of the acetyl group and the group having the carbonyl group.
Item 4. The method for producing a titanium compound according to any one of Items 1 to 3 above.
The following general formula (5)

(式(5)中、Rはアルキル基であり、式(5)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、nは1以上の整数である)
で表されるチタン原料と、R−OH(Rは、アルキル基、アセチル基又はアセチル基以外のカルボニル基を有する基のいずれかである)とを反応する工程を備える、チタン化合物の製造方法。
項5.上記式(5)で表されるチタン原料のRに対して、0.8モル当量以上の前記R−OHを反応させる、上記項4に記載の製造方法。
項6.前記反応を、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方を有する極性溶媒中で行う、上記項4又は5に記載の製造方法。
項7.前記反応は、50℃以上で10分以上の加熱処理により行われる、上記項4〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
項8.Rはアセチル基及びアセチル基以外のカルボニル基を有する基の少なくとも一方であり、前記R−OHの沸点が200℃以下である、上記項4〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
項9.上記項1又は2に記載のチタン化合物と、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方を有する極性溶媒とを含む、チタン系組成物。
項10.上記項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物と、樹脂とを含む樹脂組成物。
項11.前記樹脂が有機樹脂であり、2以上の反応性の官能基を有する、上記項10に記載の樹脂組成物。
項12.前記樹脂がエポキシ樹脂、アクリル樹脂及びエポキシアクリレート樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、上記項10又は11に記載の樹脂組成物。
項13.前記樹脂の屈折率が1.60以上、2.0未満である、上記項10〜12のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
項14.前記樹脂はフルオレン骨格及びナフタレン骨格の少なくとも一方を含有する、上記項10〜13のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
項15.上記項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物を50℃以上に加熱して得られ、上記式(2)の構成単位を含む、チタン系固体。
項16.上記項10〜14のいずれか1項に記載の樹脂組成物を50℃以上に加熱して得られ、上記式(2)の構成単位を含む、チタン系固体。
項17.屈折率が1.75以上である、上記項15又は16に記載のチタン系固体。
項18.下記一般式(6)
(In formula (5), R 3 is an alkyl group, and a plurality of R 3 in formula (5) may be the same or different, and n is an integer of 1 or more).
Production of a titanium compound comprising a step of reacting a titanium raw material represented by (R4) with R 4- OH (R 4 is any of an alkyl group, an acetyl group or a group having a carbonyl group other than an acetyl group). Method.
Item 5. Item 4. The production method according to Item 4, wherein 0.8 molar equivalent or more of the R 4- OH is reacted with R 3 of the titanium raw material represented by the above formula (5).
Item 6. Item 4. The production method according to Item 4 or 5, wherein the reaction is carried out in a polar solvent having at least one of an OH group and a carbonyl group.
Item 7. The production method according to any one of Items 4 to 6, wherein the reaction is carried out by heat treatment at 50 ° C. or higher for 10 minutes or longer.
Item 8. R 4 is at least one of the radicals having a carbonyl group other than acetyl group and an acetyl group, wherein the boiling point of R 4 -OH is 200 ° C. or less, the production method according to any one of the above items 4 to 7 ..
Item 9. A titanium-based composition containing the titanium compound according to Item 1 or 2 above and a polar solvent having at least one of an OH group and a carbonyl group.
Item 10. A resin composition containing the titanium compound according to any one of Items 1 to 3 and a resin.
Item 11. Item 2. The resin composition according to Item 10, wherein the resin is an organic resin and has two or more reactive functional groups.
Item 12. Item 2. The resin composition according to Item 10 or 11, wherein the resin is at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, an acrylic resin, and an epoxy acrylate resin.
Item 13. The resin composition according to any one of Items 10 to 12, wherein the resin has a refractive index of 1.60 or more and less than 2.0.
Item 14. Item 2. The resin composition according to any one of Items 10 to 13, wherein the resin contains at least one of a fluorene skeleton and a naphthalene skeleton.
Item 15. A titanium-based solid obtained by heating the titanium compound according to any one of the above items 1 to 3 to 50 ° C. or higher and containing the structural unit of the above formula (2).
Item 16. A titanium-based solid obtained by heating the resin composition according to any one of the above items 10 to 14 to 50 ° C. or higher and containing the structural unit of the above formula (2).
Item 17. Item 2. The titanium-based solid according to Item 15 or 16, which has a refractive index of 1.75 or more.
Item 18. The following general formula (6)

で表される構造を有する、上記項10〜14のいずれか1項に記載の樹脂組成物。 Item 2. The resin composition according to any one of Items 10 to 14, which has a structure represented by.

本発明に係るチタン化合物は、特定の骨格構造を有していることで、種々の材料に対して高い屈折率及び高い透明性を付与することができる。 Since the titanium compound according to the present invention has a specific skeletal structure, it can impart high refractive index and high transparency to various materials.

本発明に係るチタン化合物の製造方法は、上記チタン化合物を容易、かつ、低コストで製造することができ、上記チタン化合物を製造する方法として適している。 The method for producing a titanium compound according to the present invention can produce the titanium compound easily and at low cost, and is suitable as a method for producing the titanium compound.

本発明に係るチタン系組成物は、上記チタン化合物を含有するため、高い屈折率及び高い透明性を有する塗膜を形成するための材料として適している。 Since the titanium-based composition according to the present invention contains the titanium compound, it is suitable as a material for forming a coating film having a high refractive index and high transparency.

本発明に係る樹脂組成物は、上記チタン化合物を含有するため、高い屈折率及び高い透明性を有する樹脂塗膜を形成するための材料として適している。 Since the resin composition according to the present invention contains the titanium compound, it is suitable as a material for forming a resin coating film having a high refractive index and high transparency.

本発明に係るチタン系固体は、上記チタン化合物を含む材料から形成されるため、高い屈折率及び高い透明性を有する。 Since the titanium-based solid according to the present invention is formed from the material containing the titanium compound, it has a high refractive index and high transparency.

実施例2で調製した溶液の外観を示す写真である。It is a photograph which shows the appearance of the solution prepared in Example 2. 実施例2で調製した溶液から形成されたスピンコート膜の透明性を評価している様子を示す写真である。It is a photograph which shows the state of having evaluated the transparency of the spin coat film formed from the solution prepared in Example 2.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<チタン化合物>
本実施形態のチタン化合物は、下記一般式(1)及び(2)
<Titanium compound>
The titanium compound of this embodiment has the following general formulas (1) and (2).

(式(1)において、Rはアセチル基又はアセチル基以外のカルボニル基を有する基のいずれかである)
で表される各構成単位を有し、かつ、
Ti原子数が4以上である。
(In formula (1), R 1 is either an acetyl group or a group having a carbonyl group other than the acetyl group)
It has each structural unit represented by and
The number of Ti atoms is 4 or more.

がアセチル基以外のカルボニル基を有する基である場合、このような基は、例えば、「R−CO−」と表すことができる。ここで、Rは炭素数2以上の直鎖状のアルキル基又は炭素数3〜10である環状のアルキル基、炭素数6〜10であるアリール基等が例示され、また、いずれも置換基をさらに有していてもよい。もちろん、アセチル基以外のカルボニル基を有する基が上記に限定されるわけではない。 When R 1 is a group having a carbonyl group other than an acetyl group, such a group can be expressed as, for example, " Ra- CO-". Here, R a is exemplified by an aryl group is a cyclic alkyl group, carbon number 6 to 10 is a C3-10 alkyl group or a C number of 2 or more straight, also, any substituent May further have. Of course, the group having a carbonyl group other than the acetyl group is not limited to the above.

アセチル基以外のカルボニル基を有する基の具体例としては、各種カルボン酸から、水酸基(−OH基)を除去した基が挙げられる。このカルボン酸としては、プロピオン酸等の単官能のカルボン酸;マロン酸、コハク酸、シュウ酸等の多官能のカルボン酸;グリコール酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸等の水酸基を有するヒドロキシカルボン酸;無水酢酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等無水カルボン酸が例示される。 Specific examples of a group having a carbonyl group other than an acetyl group include a group obtained by removing a hydroxyl group (-OH group) from various carboxylic acids. Examples of this carboxylic acid include monofunctional carboxylic acids such as propionic acid; polyfunctional carboxylic acids such as malonic acid, succinic acid and oxalic acid; and hydroxycarboxylic acids having hydroxyl groups such as glycolic acid, lactic acid, tartaric acid and malic acid; Examples thereof include carboxylic acids anhydride such as acetic anhydride, succinic anhydride, and malonic anhydride.

本実施形態のチタン化合物では、式(1)におけるRがアセチル基、又は、アセチル基以外のカルボニル基を有する基(例えば、R−CO−)である。これにより、チタン化合物の末端構造がより安定となるため、急激な加水分解が抑制されるので、チタン化合物を用いて形成される塗膜の白濁化が起こりにくく、高い透明性を付与しやすい。また、チタン化合物の加水分解後は、式(1)におけるRが残存しにくいので、より高い屈折率を付与しやすい。式(1)においてより好ましいRはアセチル基であり、この場合は、Rがさらに残存しにくく、また、仮に残存したとしても、屈折率の低下が起こりにくい。
同様の観点で、アセチル基以外のカルボニル基を有する基の場合も、プロピオン酸、乳酸など沸点が低いカルボン酸に由来するカルボニル基を、あるいは、シュウ酸など分解しやすいカルボン酸に由来するカルボニル基が好ましい。
In the titanium compound of the present embodiment, R 1 in the formula (1) is an acetyl group or a group having a carbonyl group other than the acetyl group (for example, Ra- CO-). As a result, the terminal structure of the titanium compound becomes more stable, so that rapid hydrolysis is suppressed, so that the coating film formed by using the titanium compound is less likely to become cloudy, and it is easy to impart high transparency. Further, after the titanium compound is hydrolyzed, R 1 in the formula (1) is unlikely to remain, so that a higher refractive index can be easily imparted. The more preferable R 1 in the formula (1) is an acetyl group, and in this case, R 1 is less likely to remain, and even if it remains, the refractive index is less likely to decrease.
From the same viewpoint, in the case of a group having a carbonyl group other than an acetyl group, a carbonyl group derived from a carboxylic acid having a low boiling point such as propionic acid or lactic acid, or a carbonyl group derived from a carboxylic acid such as oxalic acid which is easily decomposed. Is preferable.

上記のように、本実施形態のチタン化合物は、特定の構造を有することで、加水分解の進行が適切に制御されるので、Ti−OR構造が化合物中に残りにくく、屈折率が良好となり得る。 As described above, since the titanium compound of the present embodiment has a specific structure, the progress of hydrolysis is appropriately controlled, so that the Ti-OR structure is unlikely to remain in the compound and the refractive index can be improved. ..

本実施形態のチタン化合物は、下記一般式(3)及び(4) The titanium compound of this embodiment has the following general formulas (3) and (4).

(式(3)及び(4)において、Rはアルキル基、水素、アセチル基又はアセチル基以外のカルボニル基を有する基のいずれかであり、式(3)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、式(4)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、式(1)のRと式(3)のRと式(4)のRとは同一又は異なっていてもよい)
で表される構成単位の少なくとも一方をさらに有することが好ましい。
(In formulas (3) and (4), R 2 is any of an alkyl group, a hydrogen, an acetyl group, or a group having a carbonyl group other than an acetyl group, and a plurality of R 2 in the formula (3) are the same or different. even if well, equation (4) a plurality of R 2 of the same or R 2 and R 2 of formula (4) may be the same or different, R 1 and equation (3) of the formula (1) May be different)
It is preferable to further have at least one of the structural units represented by.

がアルキル基である場合、例えば、炭素数2〜18である直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3〜10である環状のアルキル基が挙げられる。上記アルキル基は、さらに一以上の置換基を有していてもよい。 When R 2 is an alkyl group, for example, a linear or branched alkyl group having 2 to 18 carbon atoms or a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms can be mentioned. The alkyl group may further have one or more substituents.

アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ステアリル基、シクロヘキシル基、デカヒドロナフチル基等が挙げられる.炭素数及び分岐を適切な範囲に調節すれば、加水分解速度が所望の範囲となりやすく、化合物の安定性をより向上させることができ、しかも、屈折率を向上させやすい。これらの観点で、アルキル基は、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基が好ましく、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基がより好ましい。 As the alkyl group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n Examples thereof include a-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-stearyl group, cyclohexyl group and decahydronaphthyl group. If the carbon number and branching are adjusted to an appropriate range, the hydrolysis rate tends to be in a desired range, the stability of the compound can be further improved, and the refractive index can be easily improved. From these viewpoints, the alkyl group is n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl. A group and a 2-ethylhexyl group are preferable, and an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group and a t-butyl group are more preferable.

がアルキル基であれば、本実施形態のチタン化合物はアルコキシドを有し、Rが水素であれば、本実施形態のチタン化合物は水酸基を有し、Rがアセチル基であれば、本実施形態のチタン化合物は酢酸エステルを有し、Rが上記「R−CO−」であれば、本実施形態のチタン化合物は酢酸エステル以外のエステル構造を有する。 If R 2 is an alkyl group, the titanium compound of this embodiment has an alkoxide, if R 2 is hydrogen, the titanium compound of this embodiment has a hydroxyl group, and if R 2 is an acetyl group. The titanium compound of the present embodiment has an acetic acid ester, and if R 2 is the above-mentioned " Ra- CO-", the titanium compound of the present embodiment has an ester structure other than the acetic acid ester.

がアセチル基以外のカルボニル基を有する基である場合、その種類は式(1)におけるカルボニル基を有する基と同様である。 When R 2 is a group having a carbonyl group other than an acetyl group, the type thereof is the same as that of the group having a carbonyl group in the formula (1).

本実施形態のチタン化合物は、上記式(1)〜(4)で表される各構成単位がそれぞれランダムに結合した構造を有し得る。 The titanium compound of the present embodiment may have a structure in which each structural unit represented by the above formulas (1) to (4) is randomly bonded.

本実施形態のチタン化合物では、1分子あたり4以上のTi原子を有する。言い換えれば、本実施形態のチタン化合物の1分子あたりにおける上記式(1)〜(4)で表される各構成単位の総量は4以上である(つまり、チタン化合物は4量体以上である)。1分子あたりのTi原子数が4以上であることで、例えば、Ti原子数が1であるチタン化合物などと比較して、末端構造がより安定となる。これにより、Ti原子に結合しているR−O部位及びR−O部位の加水分解(例えば、Ti−O−R(アルキル基)→Ti−OHへの加水分解反応)及び縮合反応(例えば、2Ti−OH→Ti−O−Tiへの縮合反応)が急激に起こることを防止しやすくなる。従って、常温(例えば、20℃)あるいは100℃以下の低温条件下においてチタン化合物の安定性が高く、チタン化合物を用いて形成された塗膜の白濁が発生しにくく、また、チタン化合物を含む溶液も長期にわたって安定な状態を維持しやすい。さらに、1分子あたりのTi原子数が4以上であることで、チタン化合物を所定の温度に加熱した場合であっても、チタン化合物の加水分解及び縮合反応が緩やかに進行するので、チタン化合物を用いて形成される塗膜は透明性が高く、しかも、チタン化合物における末端構造(RO−基等)が反応後に残存しにくい。これにより、チタン化合物の加水分解及び縮合反応後の構造がTiO又はこれに近い構造となり、高屈折率を有する塗膜が形成されやすくなる。 The titanium compound of the present embodiment has 4 or more Ti atoms per molecule. In other words, the total amount of each structural unit represented by the above formulas (1) to (4) per molecule of the titanium compound of the present embodiment is 4 or more (that is, the titanium compound is a tetramer or more). .. When the number of Ti atoms per molecule is 4 or more, the terminal structure becomes more stable as compared with, for example, a titanium compound having 1 Ti atom number. Thus, hydrolysis of R 1 -O site and R 2 -O sites bound to Ti atom (e.g., hydrolysis reaction to Ti-O-R 1 (alkyl group) → Ti-OH) and condensation (For example, a condensation reaction from 2Ti-OH to Ti-O-Ti) can be easily prevented from occurring suddenly. Therefore, the stability of the titanium compound is high under normal temperature (for example, 20 ° C.) or low temperature conditions of 100 ° C. or lower, white turbidity of the coating film formed by using the titanium compound is unlikely to occur, and a solution containing the titanium compound. It is easy to maintain a stable state for a long period of time. Furthermore, since the number of Ti atoms per molecule is 4 or more, the hydrolysis and condensation reactions of the titanium compound proceed slowly even when the titanium compound is heated to a predetermined temperature. used coating film formed has high transparency, moreover, the terminal structure in the titanium compound (R 1 O-group) is less likely to remain after the reaction. As a result, the structure of the titanium compound after the hydrolysis and condensation reaction becomes TiO 2 or a structure similar thereto, and a coating film having a high refractive index is easily formed.

本実施形態のチタン化合物の、1分子あたりのTi原子数は8以上であることが好ましい。チタン化合物の、1分子あたりのTi原子数の上限は特に限定的ではないが、例えば、100000とすることができる。 The number of Ti atoms per molecule of the titanium compound of the present embodiment is preferably 8 or more. The upper limit of the number of Ti atoms per molecule of the titanium compound is not particularly limited, but can be, for example, 100,000.

本実施形態のチタン化合物において、各構成単位の含有比率は式(1)及び式(2)の構成単位を含む限りは特に制限されない。例えば、式(1)及び式(2)の構成単位の含有量が、チタン化合物を構成する全構成単位の総質量に対して、50%以上が好ましく、60%以上がさらに好ましい。 In the titanium compound of the present embodiment, the content ratio of each structural unit is not particularly limited as long as it contains the structural units of the formulas (1) and (2). For example, the content of the structural units of the formulas (1) and (2) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, based on the total mass of all the structural units constituting the titanium compound.

本実施形態のチタン化合物は、上述のような構造が導入されていることで、透明性及び高い屈折率を付与することができる。そのため、例えば、上記チタン化合物を用いれば、シリコン基板等の基材等に対し、透明性及び高い屈折率を有する塗膜を形成することができる。 The titanium compound of the present embodiment can be imparted with transparency and a high refractive index by introducing the above-mentioned structure. Therefore, for example, if the titanium compound is used, a coating film having transparency and a high refractive index can be formed on a base material such as a silicon substrate.

本実施形態のチタン化合物は上記構造を有していることによって、樹脂、特には有機樹脂との親和性に優れる。このような特性を活かして、後述のように、有機樹脂等の有機材料と組み合わせて使用すれば、透明性に優れ、屈折率の高い樹脂塗膜等を形成しやすく、膜厚も容易に調節することが可能である。また、本実施形態のチタン化合物は、熱処理を行うことで容易に固体状(例えば、膜状)のチタン材料(チタン系固体)と成り得る。このチタン系固体は、上記のチタン化合物を含む材料で形成されているので、透明性が高く、高い屈折率を有する。 Since the titanium compound of the present embodiment has the above structure, it has an excellent affinity with a resin, particularly an organic resin. Taking advantage of these characteristics, when used in combination with an organic material such as an organic resin as described later, it is easy to form a resin coating film having excellent transparency and a high refractive index, and the film thickness can be easily adjusted. It is possible to do. Further, the titanium compound of the present embodiment can be easily formed into a solid (for example, film-like) titanium material (titanium-based solid) by heat treatment. Since this titanium-based solid is formed of a material containing the above titanium compound, it has high transparency and a high refractive index.

以上より、本実施形態のチタン化合物は、高屈折率材料用途に適しており、特に、透明性が要求される分野への応用に適している。本実施形態のチタン化合物は、例えば、硬さ及び透明性と高屈折率レンズに合わせた高屈折率及び屈折率制御性が求められる光学レンズのハードコート用途に適している。また、本実施形態のチタン化合物は、例えば、透明性と高屈折率による光取出し効率を高めることが求められているLED照明の光取り出し用途に適している。さらに、本実施形態のチタン化合物は、例えば、屈折率を高くすることで反射率が高くなるので、高反射率コーティング用途等にも利用可能である。 From the above, the titanium compound of the present embodiment is suitable for applications of high refractive index materials, and is particularly suitable for applications in fields where transparency is required. The titanium compound of the present embodiment is suitable for hard coating applications of optical lenses, for example, which require high refractive index and refractive index controllability in accordance with hardness and transparency and high refractive index lens. Further, the titanium compound of the present embodiment is suitable, for example, for light extraction applications of LED lighting, which are required to improve light extraction efficiency due to transparency and high refractive index. Further, the titanium compound of the present embodiment can be used for high reflectance coating applications because the reflectance is increased by increasing the refractive index, for example.

本実施形態のチタン化合物では、全てのRと全てのRの総量のうちの50%以上が、アセチル基及びカルボニル基を有する基(「R−CO−」)の少なくとも一方であることが好ましい。言い換えれば、本実施形態のチタン化合物では、R及びRの全モル数に対して50mol%以上がアセチル基及びカルボニル基を有する基(「R−CO−」)の少なくとも一方であることが好ましい。この場合、チタン化合物の加水分解及び縮合反応がより緩やかに進行するので、チタン化合物を用いて形成される塗膜の透明性及び屈折率が特に高くなり、また、樹脂との親和性もより向上する。更に好ましくは、R及びRの全モル数に対して80mol%以上が、アセチル基及びカルボニル基を有する基(「R−CO−」)の少なくとも一方であることである。 In the titanium compound of the present embodiment, 50% or more of the total amount of all R 1 and all R 2 is at least one of the groups having an acetyl group and a carbonyl group (“ Ra −CO−”). Is preferable. In other words, in the titanium compound of the present embodiment, 50 mol% or more of the total number of moles of R 1 and R 2 is at least one of the groups having an acetyl group and a carbonyl group (“ Ra −CO−”). Is preferable. In this case, since the hydrolysis and condensation reactions of the titanium compound proceed more slowly, the transparency and refractive index of the coating film formed by using the titanium compound are particularly high, and the affinity with the resin is also further improved. To do. More preferably, 80 mol% or more of the total number of moles of R 1 and R 2 is at least one of the groups having an acetyl group and a carbonyl group (“ Ra −CO−”).

<チタン化合物の製造方法>
上記チタン化合物を製造する方法は特に限定的ではないが、例えば、次の工程を備える製造方法によって、チタン化合物が製造され得る。
<Manufacturing method of titanium compound>
The method for producing the titanium compound is not particularly limited, but for example, the titanium compound can be produced by a production method including the following steps.

すなわち、上記チタン化合物は、下記一般式(5) That is, the titanium compound has the following general formula (5).

(式(5)中、Rはアルキル基であり、式(5)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、nは1以上の整数である)
で表されるチタン原料と、R−OH(Rは、アルキル基、アセチル基又はアセチル基以外のカルボニル基を有する基のいずれかである)とを反応する工程を備える製造方法により製造され得る。
(In formula (5), R 3 is an alkyl group, and a plurality of R 3 in formula (5) may be the same or different, and n is an integer of 1 or more).
It is produced by a production method comprising a step of reacting a titanium raw material represented by (R4) with R 4- OH (R 4 is any of an alkyl group, an acetyl group or a group having a carbonyl group other than an acetyl group). obtain.

上記工程により、式(5)で表されるチタン原料とR−OHとの反応が進行する。この反応によって、チタン原料の複数のRの全部又は一部がRに置換され、上記チタン化合物が得られる。この反応は、例えば、加水分解反応及び縮合反応である。上記反応によってチタン原料の重合が起こって高分子量化され、安定化した構造を有するチタン化合物が製造される。 Through the above steps, the reaction between the titanium raw material represented by the formula (5) and R 4- OH proceeds. By this reaction, all or a part of a plurality of R 3 of the titanium raw material is replaced with R 4 , and the above titanium compound is obtained. This reaction is, for example, a hydrolysis reaction and a condensation reaction. By the above reaction, the titanium raw material is polymerized to increase the molecular weight, and a titanium compound having a stable structure is produced.

としては、例えば、炭素数1〜18である直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、あるいは炭素数3〜10である環状のアルキル基が挙げられる。上記アルキル基は、さらに一以上の置換基を有していてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ステアリル基、シクロヘキシル基、デカヒドロナフチル基等が挙げられる.炭素数及び分岐を適切な範囲に調節すれば、加水分解速度が所望の範囲となりやすく、化合物の安定性をより向上させることができ、しかも、屈折率を向上させやすい。これらの観点で、アルキル基は、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基が好ましく、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基がより好ましい。 The R 3, for example, straight-chain or branched alkyl group or cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, is 1 to 18 carbon atoms. The alkyl group may further have one or more substituents. As the alkyl group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n Examples thereof include a-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-stearyl group, cyclohexyl group and decahydronaphthyl group. If the carbon number and branching are adjusted to an appropriate range, the hydrolysis rate tends to be in a desired range, the stability of the compound can be further improved, and the refractive index can be easily improved. From these viewpoints, the alkyl group is n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl. A group and a 2-ethylhexyl group are preferable, and an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group and a t-butyl group are more preferable.

上記チタン原料は、式(5)におけるnが1であればチタンアルコキシド、nが2以上であれば、チタンアルコキシドオリゴマーである。 The titanium raw material is a titanium alkoxide when n in the formula (5) is 1, and a titanium alkoxide oligomer when n is 2 or more.

nの値は、2〜40であることが好ましく、この場合、得られるチタン化合物は、透明性及び高い屈折率を付与させやすく、また、上記チタン化合物の製造がより容易になる。 The value of n is preferably 2 to 40, and in this case, the obtained titanium compound can easily impart transparency and a high refractive index, and the production of the titanium compound becomes easier.

上記R−OHは、Rがアセチル基である場合は酢酸である。 The above R 4- OH is acetic acid when R 4 is an acetyl group.

また、上記R−OHは、Rがアセチル基以外のカルボニル基を有する基である場合は、例えば、酢酸以外のカルボン酸である。このようなカルボン酸としては、具体的には、プロピオン酸等の単官能のカルボン酸;マロン酸、コハク酸、シュウ酸等の多官能のカルボン酸;グリコール酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸等の水酸基を有するヒドロキシカルボン酸;無水酢酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等無水カルボン酸が例示される。 Further, when R 4 is a group having a carbonyl group other than an acetyl group, the R 4- OH is, for example, a carboxylic acid other than acetic acid. Specific examples of such carboxylic acids include monofunctional carboxylic acids such as propionic acid; polyfunctional carboxylic acids such as malonic acid, succinic acid and oxalic acid; and glycolic acid, lactic acid, tartaric acid and malic acid. Hydroxycarboxylic acid having a hydroxyl group; carboxylic acid anhydride such as acetic anhydride, succinic anhydride, and maleic anhydride are exemplified.

上記R−OHは低分子量であることが好ましく、この場合、チタン化合物で塗膜を形成した場合や、チタン化合物を他の材料と組み合わせて塗膜を形成した場合に、その塗膜の屈折率を低下させにくい。つまり、R−OHが低分子量であれば、仮に、塗膜中にR基が残存したとしても、屈折率を下げにくいということである。 The R 4- OH preferably has a low molecular weight. In this case, when a coating film is formed of a titanium compound or when a coating film is formed by combining a titanium compound with another material, the refractive index of the coating film is formed. It is difficult to reduce the rate. That is, if R 4- OH has a low molecular weight, it is difficult to lower the refractive index even if one R group remains in the coating film.

また、上記R−OHは、その沸点もしくは分解温度が200℃以下であることが好ましい。この場合、得られたチタン化合物を熱処理した場合、例えば250℃以下で乾燥処理した場合において、未反応R−OHやRと置換されたR基が揮発又は分解しやすいので、塗膜の屈折率を低下させにくい。 Further, the R 4 -OH is preferably the boiling point or decomposition temperature of 200 ° C. or less. In this case, when the obtained titanium compound is heat-treated, for example, when it is dried at 250 ° C. or lower, the unreacted R 4- OH and R 4 groups substituted with R 3 are easily volatilized or decomposed, so that the coating film is coated. It is difficult to reduce the refractive index of titanium.

上記のような観点及びチタン系材料と相性良いという観点から、R−OHは、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、及び乳酸の群から選ばれる1種であることが好ましく、酢酸であることがより好ましい。 From the viewpoint of good viewpoint and compatible with titanium-based material as described above, R 4 -OH are acetic acid, propionic acid, is preferably one selected from the group consisting of oxalic acid, and lactic acid, it is acetic acid More preferred.

また、塗膜の透明性を高める観点及びチタン系材料と相性良いという観点から、R−OHは、酢酸、プロピオン酸及びグリコール酸,酒石酸,クエン酸等のヒドロキシカルボン酸の群から選ばれる1種であることが好ましい。 From the viewpoint of good aspect and titanium-based material compatible to enhance the transparency of the coating film, R 4 -OH are acetic acid, propionic acid and glycolic acid, selected tartaric, from the group of hydroxy carboxylic acids such as citric acid 1 It is preferably a seed.

以上より、最も好ましいR−OHは酢酸、プロピオン酸である。 As described above, the most preferred R 4 -OH are acetic acid, propionic acid.

チタン原料と、R−OHとの反応は、溶媒中で行うことができる。 The reaction between the titanium raw material and R 4- OH can be carried out in a solvent.

上記溶媒としては特に限定的ではないが、例えば、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方を有する極性溶媒中で行うことができる。このような溶媒中で反応を行うことで、急激に反応(例えば、加水分解及び縮合反応)が進行するのを防止しやすくなる。その結果、得られたチタン化合物は白濁やゲル化が発生にくいので、優れた透明性と高い屈折率を付与できる材料となり得る。上記反応で用いられる溶媒は、チタン化合物の製造における希釈剤及び末端保護剤として作用し、急激な反応の進行が抑制され得る。 The solvent is not particularly limited, but for example, it can be carried out in a polar solvent having at least one of an OH group and a carbonyl group. By carrying out the reaction in such a solvent, it becomes easy to prevent the reaction (for example, hydrolysis and condensation reaction) from proceeding rapidly. As a result, the obtained titanium compound is less likely to cause cloudiness or gelation, and can be a material capable of imparting excellent transparency and a high refractive index. The solvent used in the above reaction acts as a diluent and a terminal protectant in the production of the titanium compound, and the rapid progress of the reaction can be suppressed.

上記極性溶媒は、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方をもつ分子構造である。上記極性溶媒がOH基を有する場合は、アルコール類、グリコール類が挙げられ、上記極性溶媒がカルボニル基を有する場合では、ラクタム類、ジケトン類が挙げられる。より好ましい極性溶媒としては、ベンジルアルコール、エチレングリコール、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、アセチルアセトン等が挙げられる。 The polar solvent has a molecular structure having at least one of an OH group and a carbonyl group. When the protic solvent has an OH group, alcohols and glycols can be mentioned, and when the protic solvent has a carbonyl group, lactams and diketones can be mentioned. More preferred polar solvents include benzyl alcohol, ethylene glycol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetylacetone and the like.

溶媒を使用する場合、溶媒の使用量に制限はないが、例えば、チタン原料の濃度が、このチタン原料から生成する二酸化チタン(TiO)重量換算で0.1〜20重量%となるように溶媒を使用することができる。この場合、チタン化合物によって形成される塗膜は透明性が高く、得られたチタン化合物も安定となりやすい。また、上記極性溶媒を含んだ状態でチタン化合物の塗膜を形成したとしても、膜厚が薄くなりにくい。その結果、チタン化合物を他の材料と組み合わせて使用した場合であっても、チタン化合物と他の材料との配合設計を行いやすい。チタン原料の濃度は、このチタン原料から生成する二酸化チタン重量換算で1〜15重量%とすることがより好ましい。 When a solvent is used, the amount of the solvent used is not limited, but for example, the concentration of the titanium raw material is set to 0.1 to 20% by weight in terms of the weight of titanium dioxide (TiO 2 ) produced from the titanium raw material. Solvents can be used. In this case, the coating film formed by the titanium compound has high transparency, and the obtained titanium compound tends to be stable. Further, even if a coating film of a titanium compound is formed in a state containing the above-mentioned polar solvent, the film thickness is unlikely to be thinned. As a result, even when the titanium compound is used in combination with another material, it is easy to design the combination of the titanium compound and the other material. The concentration of the titanium raw material is more preferably 1 to 15% by weight in terms of the weight of titanium dioxide produced from the titanium raw material.

上記工程における反応において、式(5)で表されるチタン原料とR−OHとの混合割合は特に限定されないが、チタン原料のRに対して0.5モル当量以上のR−OHを反応させることが好ましい。言い換えれば、R−OHは、式(5)で表されるチタン原料のR−O部位と反応するので、R−O部位のモル数(個数)に対し、R−OHのモル数(個数)が50%以上となるようにR−OHを使用することが好ましい。この場合、反応が十分に進行して得られたチタン化合物はより安定化され、また、未反応R−OHやR基が残存しにくいので、屈折率が低下するおそれが小さくなる。 In the reaction in the above step, the mixing ratio of the titanium raw material represented by the formula (5) and R 4- OH is not particularly limited, but R 4- OH of 0.5 molar equivalent or more with respect to R 3 of the titanium raw material. It is preferable to react. In other words, R 4 -OH, since reacts with R 3 -O site of titanium raw material represented by the formula (5), R 3 -O moles of sites to by number, moles of R 4 -OH It is preferable to use R 4- OH so that the number (number) is 50% or more. In this case, the titanium compound obtained by sufficiently proceeding the reaction is more stabilized, and unreacted R 4- OH and R 3 groups are unlikely to remain, so that the risk of a decrease in the refractive index is reduced.

チタン原料と、R−OHとの混合割合は、式(5)で表されるチタン原料のRに対して、R−OHを0.8モル当量以上とすることが好ましい。また、未反応R−OHを残存させにくいという観点から、式(5)で表されるチタン原料に対して、R−OHの使用量の上限は、100モル当量であることが好ましく、10モル当量であることがより好ましく、5モル当量であることが特に好ましい。 A titanium raw material, the mixing ratio of the R 4 -OH, relative to R 3 of the titanium material of the formula (5), it is preferred that the R 4 -OH and 0.8 molar equivalents or more. Further, from the viewpoint that unreacted R 4- OH is unlikely to remain, the upper limit of the amount of R 4- OH used is preferably 100 molar equivalents with respect to the titanium raw material represented by the formula (5). It is more preferably 10 molar equivalents and particularly preferably 5 molar equivalents.

上記工程における反応は加熱して行ってもよい。加熱温度としては、50℃以上とすることができ、好ましくは80℃以上である。加熱温度の上限は、通常、200℃である。また、上記工程における反応時間は適宜設定することができ、例えば10分以上であり、60分以上であってもよい。 The reaction in the above step may be carried out by heating. The heating temperature can be 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is usually 200 ° C. The reaction time in the above step can be appropriately set, for example, 10 minutes or more, or 60 minutes or more.

より好ましい反応条件としては、加熱温度が50℃以上で、かつ、反応時間が10分以上である。この場合、反応が十分に進行し、高い透明性と屈折率を付与しやすいチタン化合物が得られる。 More preferable reaction conditions are a heating temperature of 50 ° C. or higher and a reaction time of 10 minutes or longer. In this case, the reaction proceeds sufficiently, and a titanium compound that easily imparts high transparency and a refractive index can be obtained.

また、上記加熱は2段階以上で行ってもよく、具体的には、50℃以上で一定時間加熱した後、更に温度を上げて(例えば100℃以上)加熱を続けて反応を行うことも可能である。 Further, the above heating may be performed in two or more steps. Specifically, after heating at 50 ° C. or higher for a certain period of time, the temperature can be further raised (for example, 100 ° C. or higher) and the reaction can be continued. Is.

上記反応は、空気中で行ってもよく、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。反応中に生成する副生成物、例えば、アルコキシド由来のアルコール類、このアルコール類とカルボン酸の反応によるエステル化合物は、開放系による反応にて揮発させて除去してもよいし、パージにより揮発させながら除去を促進させてもよい。 The above reaction may be carried out in air or in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. By-products produced during the reaction, for example, alkoxide-derived alcohols, and ester compounds produced by the reaction of these alcohols with carboxylic acids may be volatilized and removed by a reaction in an open system, or volatilized by purging. However, the removal may be promoted.

上記反応において、急激な加水分解反応及び縮合反応(重合)が起こらない程度に、かつ、高分子量化を促進させるべく、適量の水を加えてもよい。 In the above reaction, an appropriate amount of water may be added so as not to cause a rapid hydrolysis reaction and condensation reaction (polymerization) and to promote the increase in molecular weight.

上記工程を経ることで、目的のチタン化合物が得られる。上記工程の後は、必要に応じて精製等を行ってもよい。また、溶媒を使用してチタン化合物を製造した場合は、溶媒を除去してもよいし、あるいは、溶媒を除去せずにチタン化合物の溶液として得てもよい。 By going through the above steps, the desired titanium compound can be obtained. After the above steps, purification or the like may be performed if necessary. When the titanium compound is produced using a solvent, the solvent may be removed, or the titanium compound may be obtained as a solution without removing the solvent.

上記製造方法で得られるチタン化合物は、式(1)〜(4)で表される各構成単位を有し、かつ、Ti原子数が4以上である。 The titanium compound obtained by the above production method has each structural unit represented by the formulas (1) to (4) and has 4 or more Ti atoms.

上記製造方法では、出発原料であるR−OHが残存しにくく、また、チタン原料におけるR基も残存しにくいので、高い透明性と屈折率を付与しやすいチタン化合物が得られる。 In the above production method, R 4- OH, which is a starting material, is unlikely to remain, and two R groups in the titanium raw material are also unlikely to remain, so that a titanium compound that easily imparts high transparency and a refractive index can be obtained.

<チタン系組成物>
本実施形態のチタン系組成物は、上述のチタン化合物と、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方を有する極性溶媒とを含む。このようなチタン系組成物を、基材等に塗布することで、チタン化合物を有して形成される塗膜を形成することができる。
<Titanium-based composition>
The titanium-based composition of the present embodiment contains the above-mentioned titanium compound and a polar solvent having at least one of an OH group and a carbonyl group. By applying such a titanium-based composition to a base material or the like, a coating film formed with a titanium compound can be formed.

そして、上記塗膜を例えば加熱処理等することで、チタン化合物の加水分解及び縮合反応が進行して、チタン化合物がTiO又はこれに近い構造に変化する。これにより、塗膜は高い屈折率を有することが可能となる。しかも、この塗膜は、上記チタン化合物を有して形成されているので、透明性も高い。 Then, by, for example, heat-treating the coating film, the hydrolysis and condensation reaction of the titanium compound proceeds, and the titanium compound changes to TiO 2 or a structure close thereto. This makes it possible for the coating film to have a high refractive index. Moreover, since this coating film is formed with the titanium compound, it has high transparency.

上記極性溶媒は、チタン化合物の製造方法で述べた極性溶媒と同様である。 The polar solvent is the same as the polar solvent described in the method for producing a titanium compound.

チタン系組成物において、チタン化合物の含有量は特に限定的ではない。例えば、チタン系組成物の調製時において、チタン化合物の含有量は、極性溶媒とチタン化合物の総量に対して酸化チタン換算で0.01〜60重量%とすることができる。 In the titanium-based composition, the content of the titanium compound is not particularly limited. For example, at the time of preparing the titanium-based composition, the content of the titanium compound can be 0.01 to 60% by weight in terms of titanium oxide with respect to the total amount of the polar solvent and the titanium compound.

チタン系組成物の調製方法は特に限定されない。例えば、所定量のチタン化合物と、上記極性溶媒とを適宜の方法で混合させることでチタン系組成物を調製できる。あるいは、上述のチタン化合物の製造方法において、極性溶媒を使用した場合は、反応後の反応液をそのままチタン系組成物として得ることができる。この場合、必要に応じて反応液中の副生成物等は除去してもよい。 The method for preparing the titanium-based composition is not particularly limited. For example, a titanium-based composition can be prepared by mixing a predetermined amount of a titanium compound and the above-mentioned polar solvent by an appropriate method. Alternatively, when a polar solvent is used in the above-mentioned method for producing a titanium compound, the reaction solution after the reaction can be obtained as it is as a titanium-based composition. In this case, by-products and the like in the reaction solution may be removed if necessary.

なお、チタン系組成物には、その効果が阻害されない程度に他の成分を含有していてもよい。 The titanium-based composition may contain other components to the extent that its effect is not impaired.

また、チタン系組成物から塗膜を形成する方法も限定されず、例えば、公知の方法を採用することができる。 Further, the method for forming the coating film from the titanium-based composition is not limited, and for example, a known method can be adopted.

<樹脂組成物>
本実施形態に係る樹脂組成物は、上記チタン化合物と、樹脂とを含む。これにより、例えば、樹脂組成物の溶液又は分散液を基材に塗布等することで、チタン化合物及び樹脂を有して形成される塗膜(樹脂塗膜)を形成することができる。
<Resin composition>
The resin composition according to this embodiment contains the above titanium compound and a resin. Thereby, for example, a coating film (resin coating film) formed by having the titanium compound and the resin can be formed by applying a solution or a dispersion liquid of the resin composition to the base material.

そして、上記塗膜を例えば加熱処理等することで、チタン化合物の加水分解及び縮合反応が進行して、チタン化合物がTiO又はこれに近い構造へと変化し、これにより、高屈折率を有する樹脂塗膜となり得る。 Then, by subjecting the coating film to, for example, heat treatment, the hydrolysis and condensation reaction of the titanium compound proceeds, and the titanium compound changes to TiO 2 or a structure close to this, thereby having a high refractive index. It can be a resin coating.

また、上記チタン化合物は、上述のように樹脂との親和性にも優れているので、チタン化合物が樹脂に均一に分散して存在しやすい。これにより、形成される樹脂塗膜は、透明性にも優れるものである。 Further, since the titanium compound has an excellent affinity with the resin as described above, the titanium compound is likely to be uniformly dispersed in the resin and exist. As a result, the resin coating film formed is also excellent in transparency.

上記樹脂の種類は特に限定されず、種々の樹脂が例示される。 The type of the resin is not particularly limited, and various resins are exemplified.

中でも、樹脂は、有機樹脂であって、2以上の反応性の官能基を有していることが好ましい。反応性の官能基は、例えば、光硬化性又は熱硬化性を示す基であり、例えば、ビニル基(アルケニル基)、エポキシ基、アクリル基、イソシアネート基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、カルボン酸無水物等である。 Above all, the resin is preferably an organic resin and has two or more reactive functional groups. The reactive functional group is, for example, a group exhibiting photocurability or thermocurability, for example, a vinyl group (alkenyl group), an epoxy group, an acrylic group, an isocyanate group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or an amide group. , Carboxylic acid anhydride and the like.

より具体的には、樹脂は、エポキシのような熱硬化性樹脂、アクリレート、メタクリレート、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレートのような光硬化性樹脂、ポリエステルやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂等が例示される。 More specifically, examples of the resin include thermosetting resins such as epoxy, acrylates, methacrylates, epoxy acrylates, photocurable resins such as epoxy methacrylate, and thermoplastic resins such as polyester and polycarbonate.

このような有機樹脂である場合、チタン化合物との親和性が特に優れるので、両者が均一に複合化されやすい。これにより、樹脂塗膜はさらに優れた透明性と屈折率を有する。しかも、反応性の官能基とチタン化合物とが反応することで、両者がより高度に複合化されるため、樹脂塗膜の透明性と屈折率を容易に高めることができる。 In the case of such an organic resin, the affinity with the titanium compound is particularly excellent, so that both are likely to be uniformly composited. As a result, the resin coating film has even better transparency and refractive index. Moreover, by reacting the reactive functional group with the titanium compound, both are more highly composited, so that the transparency and the refractive index of the resin coating film can be easily increased.

上記樹脂は、特に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂及びエポキシアクリレート樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。 The resin is particularly preferably at least one selected from the group consisting of epoxy resins, acrylic resins and epoxy acrylate resins.

なお、樹脂が、熱硬化性樹脂である場合は、チタン化合物が熱硬化性樹脂の硬化剤として作用し得るので、別途の硬化剤は不要とできるか、もしくは低減できる場合がある。 When the resin is a thermosetting resin, the titanium compound can act as a curing agent for the thermosetting resin, so that a separate curing agent may be unnecessary or may be reduced.

また、樹脂の屈折率は、1.60以上、2.0未満であることが好ましく、この場合、樹脂組成物から形成される樹脂塗膜の屈折率がより高くなる。 Further, the refractive index of the resin is preferably 1.60 or more and less than 2.0, and in this case, the refractive index of the resin coating film formed from the resin composition becomes higher.

また、樹脂は、フルオレン骨格及びナフタレン骨格の少なくとも一方を含有することが好ましい。このような骨格を有する樹脂によって、塗膜の屈折率がなおいっそう向上し得る。 Further, the resin preferably contains at least one of a fluorene skeleton and a naphthalene skeleton. A resin having such a skeleton can further improve the refractive index of the coating film.

フルオレン骨格又はナフタレン骨格を有する樹脂としては、例えば、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスナフトールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスクレゾールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタクリレート、ナフタレンジグリシジルエーテル等が挙げられる。また、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾールフルオレン、ビスナフトールフルオレンの構造を有するポリエステル、ポリカーボネート等も挙げられる。 Examples of the resin having a fluorene skeleton or a naphthalene skeleton include bisphenoxyethanol full orange glycidyl ether, bisphenol full orange glycidyl ether, bisnaphthol full orange glycidyl ether, biscresol full orange glycidyl ether, bisphenoxyethanol full orange acrylate, and bisphenoxyethanol full orange. Examples thereof include methacrylate and naphthalenediglycidyl ether. Further, polyester having a structure of bisphenoxyethanol fluorene, bisphenol fluorene, biscresol fluorene, bisnaphthol fluorene and the like can also be mentioned.

樹脂組成物は、さらに、下記一般式(6) The resin composition is further described by the following general formula (6).

で表される構造を有していてもよい。 It may have a structure represented by.

上記式(6)で表される構造は、例えば、チタン化合物のTi−OH部位もしくはTi−OR部位とエポキシ樹脂等のエポキシ部位とが反応することで形成され得る。例えば、上述のビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル等のエポキシ部位とチタン化合物のTi−OH部位もしくはTi−OR部位とが反応することで、式(6)で表される構造が形成され得る。このようにチタン化合物が上記式(6)で表される構造を有することで、樹脂組成物で形成される塗膜の屈折率がさらに向上し得る。 The structure represented by the above formula (6) can be formed, for example, by reacting a Ti-OH moiety or a Ti-OR moiety of a titanium compound with an epoxy moiety such as an epoxy resin. For example, the structure represented by the formula (6) can be formed by reacting the epoxy moiety such as the above-mentioned bisphenoxyethanol full orange glycidyl ether with the Ti-OH moiety or the Ti-OR moiety of the titanium compound. When the titanium compound has a structure represented by the above formula (6) in this way, the refractive index of the coating film formed of the resin composition can be further improved.

なお、樹脂組成物には、その効果が阻害されない程度において他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、溶剤、光安定剤、分散安定剤等である。 The resin composition may contain other components to the extent that its effect is not impaired. Other components include, for example, solvents, light stabilizers, dispersion stabilizers and the like.

樹脂塗膜は、上記チタン化合物と樹脂とが複合化されている。このような樹脂塗膜は、上述のようにチタン化合物が含有されていることで、優れた透明性と屈折率を有し、これに加え、例えば、樹脂の種類を適宜選択することで、所望の目的に見合った性能を付与できる。例えば、樹脂の種類の適切な選定により、クラック防止機能を付与することができる。 The resin coating film is a composite of the titanium compound and the resin. Such a resin coating film has excellent transparency and a refractive index because it contains a titanium compound as described above, and in addition to this, for example, it is desired to appropriately select the type of resin. Performance that matches the purpose of. For example, a crack prevention function can be imparted by appropriately selecting the type of resin.

また、樹脂組成物から形成される樹脂塗膜は、高い透明性と高い屈折率を兼ね備えているので、塗膜の厚み(膜厚)を従来の樹脂塗膜より厚くすることも可能であり、種々の用途に応用することができる。 Further, since the resin coating film formed from the resin composition has both high transparency and high refractive index, it is possible to make the thickness (thickness) of the coating film thicker than that of the conventional resin coating film. It can be applied to various uses.

樹脂組成物において、チタン化合物と樹脂との混合比は特に限定的ではなく、例えば、樹脂とチタン化合物の総量に対して、チタン化合物を酸化チタン(TiO)換算で5〜95重量%とすることができる。 In the resin composition, the mixing ratio of the titanium compound and the resin is not particularly limited, and for example, the titanium compound is set to 5 to 95% by weight in terms of titanium oxide (TiO 2 ) with respect to the total amount of the resin and the titanium compound. be able to.

樹脂組成物の調製方法は特に限定されない。例えば、所定量のチタン化合物と、上記樹脂とを適宜の方法で混合させることで樹脂組成物を調製できる。あるいは、上述のチタン化合物の製造方法における反応の工程において、樹脂の存在下で、式(5)で表されるチタン原料とR−OHとの反応を行うことによっても、樹脂組成物を調製できる場合もある。 The method for preparing the resin composition is not particularly limited. For example, a resin composition can be prepared by mixing a predetermined amount of the titanium compound and the above resin by an appropriate method. Alternatively, in the step of the reaction in the production method of the above-mentioned titanium compound, in the presence of a resin, by carrying out the reaction of the titanium raw material and R 4 -OH of the formula (5), a resin composition prepared In some cases it can be done.

樹脂とチタン化合物とを混合するにあたっては、樹脂とチタン化合物とを溶融混練もしくは機械的な混合によって行うことができるが、透明性を保持するという観点では溶媒の存在下で樹脂とチタン化合物とを混合することが好ましい。 When mixing the resin and the titanium compound, the resin and the titanium compound can be melt-kneaded or mechanically mixed, but from the viewpoint of maintaining transparency, the resin and the titanium compound are mixed in the presence of a solvent. It is preferable to mix.

また、樹脂組成物から塗膜を形成する方法も限定されず、例えば、公知の方法を採用することができる。 Further, the method for forming the coating film from the resin composition is not limited, and for example, a known method can be adopted.

<チタン系固体>
本実施形態のチタン系固体は、上記チタン化合物を50℃以上に加熱することで得られ、上記式(1)、(2)の構成単位を含んで構成されている。
<Titanium solid>
The titanium-based solid of the present embodiment is obtained by heating the titanium compound to 50 ° C. or higher, and is composed of the structural units of the above formulas (1) and (2).

上記チタン化合物を50℃以上に加熱することによって、チタン化合物の脱水縮合等の反応が起こり、Ti−O−Ti結合が形成され、チタン系固体として形成され得る。より具体的には、チタン化合物におけるR−O部位の加水分解反応や縮合反応が生じて、チタン化合物の分解やTi−OH構造の脱水縮合等が起こり、Ti−O−Ti結合が形成される。こうして得られたチタン系固体は、上記式(1)、(2)の構成単位を主成分として形成されている。 By heating the titanium compound to 50 ° C. or higher, a reaction such as dehydration condensation of the titanium compound occurs, a Ti—O—Ti bond is formed, and a titanium-based solid can be formed. More specifically, the hydrolysis reaction and condensation reaction of R 1 -O sites occur in the titanium compound, occur dehydration-condensation of decomposition and Ti-OH structure of a titanium compound, Ti-O-Ti bond is formed To. The titanium-based solid thus obtained is formed with the structural units of the above formulas (1) and (2) as main components.

そのため、チタン系固体は、高い屈折率を有し、透明性も高く、しかも、耐熱性、耐薬品性の性能も向上し得る。 Therefore, the titanium-based solid has a high refractive index, high transparency, and can improve heat resistance and chemical resistance.

特に、得られたチタン系固体は、上記チタン系化合物を含む原料から形成されるので、例えば、1.75以上の屈折率を有し得る。 In particular, since the obtained titanium-based solid is formed from a raw material containing the titanium-based compound, it can have a refractive index of 1.75 or more, for example.

上記チタン系固体は、チタン系化合物を含む原料を50℃以上に加熱する工程を有する製造方法によって得ることができる。この加熱工程により、チタン系化合物の水分解反応や縮合反応が十分に進行し、上記式(2)の構成単位がより多いチタン系固体が得られやすい。この結果、チタン系固体は、特に高い屈折率となり得る。より好ましい加熱温度は、溶媒の揮発及びチタン系化合物の反応性等の観点から100℃以上であり、さらに好ましくは150℃以上、特に好ましくは200℃以上である。また、加熱温度が400℃以上では、TiOに近い構造となるので、チタン系固体の強度も向上する。 The titanium-based solid can be obtained by a production method having a step of heating a raw material containing a titanium-based compound to 50 ° C. or higher. By this heating step, the water splitting reaction and the condensation reaction of the titanium-based compound proceed sufficiently, and it is easy to obtain a titanium-based solid having more constituent units of the above formula (2). As a result, the titanium-based solid can have a particularly high refractive index. A more preferable heating temperature is 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and particularly preferably 200 ° C. or higher, from the viewpoint of volatilization of the solvent and reactivity of the titanium-based compound. Further, when the heating temperature is 400 ° C. or higher, the structure is similar to that of TiO 2 , so that the strength of the titanium-based solid is also improved.

チタン系固体の具体的態様は特に限定されないが、例えば、塗膜状、フィルム状、板状、薄膜状等である。 The specific embodiment of the titanium-based solid is not particularly limited, and is, for example, a coating film, a film, a plate, a thin film, or the like.

また、上記樹脂組成物にあっても、上述と同様、加熱することによってチタン系固体を形成することができる。このチタン系固体は、上記樹脂組成物を50℃以上に加熱する工程によって得られ、上記式(1)、(2)の構成単位を含んで構成されている。 Further, even in the above resin composition, a titanium-based solid can be formed by heating as described above. This titanium-based solid is obtained by a step of heating the resin composition to 50 ° C. or higher, and is composed of the structural units of the above formulas (1) and (2).

この場合のチタン系固体は、加熱温度によって、樹脂と上記式(2)の構成単位を主成分とするチタン系化合物とを含む樹脂塗膜として得られ、あるいは、樹脂成分が焼失して上記式(2)の構成単位を主成分とする多孔質膜として形成され得る。 The titanium-based solid in this case can be obtained as a resin coating film containing a resin and a titanium-based compound containing the constituent unit of the above formula (2) as a main component, depending on the heating temperature, or the resin component is burnt out and the above formula is used. It can be formed as a porous membrane containing the structural unit of (2) as a main component.

樹脂組成物を用いてチタン系固体が形成される場合も、加熱によってチタン化合物の脱水縮合等の反応が起こり、Ti−O−Ti結合が形成され、チタン系固体として形成され得る。そのため、このように形成されたチタン系固体も、高い屈折率を有し、透明性も高く、しかも、耐熱性、耐薬品性の性能も向上し得る。 Even when a titanium-based solid is formed using the resin composition, a reaction such as dehydration condensation of the titanium compound occurs by heating, a Ti—O—Ti bond is formed, and the titanium-based solid can be formed. Therefore, the titanium-based solid thus formed also has a high refractive index, high transparency, and can improve heat resistance and chemical resistance.

特に、得られたチタン系固体は、上記チタン系化合物を含む原料から形成されるので、例えば、1.75以上の屈折率を有し得る。 In particular, since the obtained titanium-based solid is formed from a raw material containing the titanium-based compound, it can have a refractive index of 1.75 or more, for example.

樹脂組成物を用いてチタン系固体を形成するにあたっては、樹脂の種類に応じて加熱温度を調整すればよい。 When forming a titanium-based solid using the resin composition, the heating temperature may be adjusted according to the type of resin.

樹脂が光硬化性樹脂である場合は、加熱を行った後、紫外線等による硬化工程を行ってもよい。 When the resin is a photocurable resin, it may be heated and then cured by ultraviolet rays or the like.

チタン系固体が樹脂塗膜である場合は、樹脂組成物を加熱するにあたって、樹脂成分の分解を発生しにくくするという観点から、加熱温度は350℃以下が好ましく、300℃以下がより好ましい。このように得られる樹脂塗膜は、樹脂に優れた親和性を有するチタン化合物を用いて形成されているので、優れた透明性と高い屈折率を有し得る。 When the titanium-based solid is a resin coating film, the heating temperature is preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, from the viewpoint of preventing decomposition of the resin component when heating the resin composition. Since the resin coating film thus obtained is formed by using a titanium compound having an excellent affinity for the resin, it can have excellent transparency and a high refractive index.

一方、チタン系固体が上記式(4)の構成単位を主成分とする多孔質膜である場合は、樹脂成分を焼失させるという観点から、加熱温度は400℃以上が好ましく、450℃以上がより好ましい。 On the other hand, when the titanium-based solid is a porous film containing the structural unit of the above formula (4) as a main component, the heating temperature is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 450 ° C. or higher, from the viewpoint of burning out the resin component. preferable.

以上のようなチタン系固体は、透明性が高く、屈折率も高いことから、高屈折率材料として適しており、種々の分野に応用することができる。 Since the titanium-based solid as described above has high transparency and high refractive index, it is suitable as a high refractive index material and can be applied to various fields.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the aspects of these Examples.

(屈折率測定)
屈折率測定は、シリコンウェハ上に形成したコーティングについて、分光反射スペクトル測定装置(フィルメトリクス社製)を用いて、測定範囲420〜950nmで反射スペクトルの測定を行い、そのスペクトルを用いたフィッティングにより算出を行った。
(Refractive index measurement)
Refractive index measurement is calculated by measuring the reflection spectrum of a coating formed on a silicon wafer in a measurement range of 420 to 950 nm using a spectroscopic reflection spectrum measuring device (manufactured by Filmometry), and fitting using the spectrum. Was done.

(実施例1)
TiO換算で0.8重量%となるように、チタンテトラn−ブトキシド3.43gを溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン96.6gに添加した。そこへ、酢酸12gを加え、10分間撹拌した。加えた酢酸は、チタンテトラn−ブトキシドに対して20倍モル当量(ブトキシ基に対して5倍モル等量)であった。その後、水0.15gを加え、50℃で60分間撹拌を行った。次いで、100℃に昇温し、15分間撹拌したところ、薄黄色の透明な溶液が得られた。
(Example 1)
3.43 g of titanium tetra n-butoxide was added to 96.6 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent so as to be 0.8% by weight in terms of TiO 2 . 12 g of acetic acid was added thereto, and the mixture was stirred for 10 minutes. The acetic acid added was 20-fold molar equivalent relative to titanium tetra n-butoxide (5-fold molar equivalent relative to the butoxy group). Then, 0.15 g of water was added, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 60 minutes. Then, the temperature was raised to 100 ° C. and the mixture was stirred for 15 minutes to obtain a pale yellow transparent solution.

この溶液をシリコン基板上にスピンコートし、150℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.85であった。あるいは、250℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.95であった。 When this solution was spin-coated on a silicon substrate and heated at 150 ° C. for 120 minutes to measure the refractive index, the refractive index was 1.85. Alternatively, when the refractive index was measured by heating at 250 ° C. for 120 minutes, the refractive index was 1.95.

(実施例2)
TiO換算で4重量%となるように、チタンテトラn−ブトキシドテトラマー12.1gを溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン87.9gに添加した。そこへ、酢酸を6gを加え、10分間撹拌した。加えた酢酸は、チタンテトラn−ブトキシドに対して10モル当量(ブトキシ基に対して1モル等量)であった。その後、100℃に昇温し、15分間撹拌したところ、薄黄色の透明な溶液が得られた。
(Example 2)
12.1 g of titanium tetra n-butoxide tetramer was added to 87.9 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent so as to be 4% by weight in terms of TiO 2 . 6 g of acetic acid was added thereto, and the mixture was stirred for 10 minutes. The acetic acid added was 10 molar equivalents relative to titanium tetra n-butoxide (1 molar equivalent relative to the butoxy group). Then, the temperature was raised to 100 ° C. and the mixture was stirred for 15 minutes to obtain a pale yellow transparent solution.

図1に示すように、この実施例2で得られたチタン化合物を含む溶液(チタン系組成物)は透明であることが認められる。 As shown in FIG. 1, the solution (titanium-based composition) containing the titanium compound obtained in Example 2 is found to be transparent.

この溶液をシリコン基板上にスピンコートし、150℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.94であった。あるいは、250℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は2.03であった。 When this solution was spin-coated on a silicon substrate and heated at 150 ° C. for 120 minutes to measure the refractive index, the refractive index was 1.94. Alternatively, when the refractive index was measured by heating at 250 ° C. for 120 minutes, the refractive index was 2.03.

図2に示すように、実施例2で得られたチタン化合物を含む溶液から形成されたスピンコート膜を印刷物の表面に載置しても、印刷物の文字や模様が明確に視認できることから、非常に透明性が高い膜(チタン系固体)であることが認められる。 As shown in FIG. 2, even if the spin-coated film formed from the solution containing the titanium compound obtained in Example 2 is placed on the surface of the printed matter, the characters and patterns of the printed matter can be clearly visually recognized. It is recognized that the film is highly transparent (titanium-based solid).

(実施例3)
溶媒であるN−メチル−2−ピロリドンの代わりにベンジルアルコールに変更したこと以外は実施例2と同様の方法で溶液を得た。得られた溶液は、ほぼ無色透明であった。
(Example 3)
A solution was obtained in the same manner as in Example 2 except that the solvent was changed to benzyl alcohol instead of N-methyl-2-pyrrolidone. The obtained solution was almost colorless and transparent.

この溶液をシリコン基板上にスピンコートし、150℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.88であった。あるいは、250℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.97であった。 When this solution was spin-coated on a silicon substrate and heated at 150 ° C. for 120 minutes to measure the refractive index, the refractive index was 1.88. Alternatively, when the refractive index was measured by heating at 250 ° C. for 120 minutes, the refractive index was 1.97.

(実施例4)
実施例2で得られた溶液と、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル(BPEFG)のN−メチル−2−ピロリドン10wt%溶液を、TiO換算重量:BPEFG重量=2:1となるように混合した。
(Example 4)
The solution obtained in Example 2 and a 10 wt% solution of N-methyl-2-pyrrolidone of bisphenoxyethanol full orange glycidyl ether (BPEFG) were mixed so as to have a TiO 2 equivalent weight: BPEFG weight = 2: 1.

この溶液をシリコン基板上にスピンコートし、150℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.83であった。あるいは、250℃で120分間加熱して屈折率を測定したところ、屈折率は1.89であった。 When this solution was spin-coated on a silicon substrate and heated at 150 ° C. for 120 minutes to measure the refractive index, the refractive index was 1.83. Alternatively, when the refractive index was measured by heating at 250 ° C. for 120 minutes, the refractive index was 1.89.

(比較例1)
チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)に酢酸120g(2mol)を加え15分撹拌し、水を550g加えた。この分散液のpHは2.5であった。半透明の沈殿が大量に発生したが、60分間撹拌した後に加熱を行ったところ60℃で沈殿がすべて溶解した。
(Comparative Example 1)
120 g (2 mol) of acetic acid was added to 142.1 g (0.5 mol) of titanium tetraisopropoxide, the mixture was stirred for 15 minutes, and 550 g of water was added. The pH of this dispersion was 2.5. A large amount of translucent precipitate was generated, but when heating was performed after stirring for 60 minutes, all the precipitate was dissolved at 60 ° C.

その後、常圧(0.1MPa)において80℃で5時間撹拌した後、反応液に水を加え、合計800gに調製した後、超音波をかけたところ、半透明の均一なチタニア分散液が得られた。この分散液を乾燥させ、TEM観察を行ったところ、3nmのナノ粒子が観察された。 Then, after stirring at normal pressure (0.1 MPa) at 80 ° C. for 5 hours, water was added to the reaction solution to prepare a total of 800 g, and then ultrasonic waves were applied to obtain a translucent and uniform titania dispersion. Was done. When this dispersion was dried and TEM-observed, nanoparticles of 3 nm were observed.

この分散液をスピンコートによりガラスに塗布し、150℃で120分乾燥したところ、透明な塗膜が得られたが、屈折率は1.65であった。さらに250℃で120分加熱したところ、屈折率は1.69であった。
(比較例2)
チタンテトラn−ブトキシド17.0g(0.05mol)にN−メチル−2−ピロリドンを83g加え撹拌したが、分離し、均一な液とならなかった。この液に水を0.72g加え、撹拌したが白色の沈殿が生じて、透明な液が得られなかった。
When this dispersion was applied to glass by spin coating and dried at 150 ° C. for 120 minutes, a transparent coating film was obtained, but the refractive index was 1.65. When further heated at 250 ° C. for 120 minutes, the refractive index was 1.69.
(Comparative Example 2)
83 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added to 17.0 g (0.05 mol) of titanium tetra n-butoxide and stirred, but the mixture was separated and the solution was not uniform. 0.72 g of water was added to this solution, and the mixture was stirred, but a white precipitate was formed and a transparent solution could not be obtained.

(比較例3)
チタンテトラn−ブトキシド17.0g(0.05mol)にn−ブタノールを加えて100gとし、撹拌したところ、透明で均一な溶液となった。この溶液をシリコン基板上にスピンコートし乾燥したところ、白濁し、透明な塗膜が得られなかった。
(Comparative Example 3)
When n-butanol was added to 17.0 g (0.05 mol) of titanium tetra n-butoxide to make 100 g, and the mixture was stirred, a transparent and uniform solution was obtained. When this solution was spin-coated on a silicon substrate and dried, it became cloudy and a transparent coating film could not be obtained.

(比較例4)
チタンテトラn−ブトキシドテトラマー9.7g(0.01mol)にn−ブタノールを加えて100gとし、撹拌したところ、透明で均一な溶液となった。この溶液をシリコン基板上にスピンコートし乾燥した後、150℃で120分加熱したところ白濁し、透明な塗膜が得られなかった。
(Comparative Example 4)
Titanium tetra n-butoxide tetramer was added to 9.7 g (0.01 mol) to make 100 g, and the mixture was stirred to obtain a transparent and uniform solution. When this solution was spin-coated on a silicon substrate, dried, and then heated at 150 ° C. for 120 minutes, it became cloudy and a transparent coating film could not be obtained.

以上のように、比較例2〜4のチタン化合物は、一般式(1)及び(2)で表される各構成単位を有していないため、透明な塗膜は得られなかった。比較例3のようにアセチル基等の置換基を有していないことで、空気中の水分で加水分解と重合が起こりやすく、粒子化してしまうことが白濁する原因である。 As described above, since the titanium compounds of Comparative Examples 2 to 4 do not have the structural units represented by the general formulas (1) and (2), a transparent coating film could not be obtained. Since it does not have a substituent such as an acetyl group as in Comparative Example 3, hydrolysis and polymerization are likely to occur due to moisture in the air, and particle formation is a cause of cloudiness.

Claims (17)

下記一般式(1)及び(2)
(式(1)において、Rはアセチル基又はプロピオニル基のいずれかである)
で表される各構成単位を有し、かつ、
Ti原子数が4以上である、チタン化合物。
The following general formulas (1) and (2)
(In formula (1), R 1 is either an acetyl group or a propionyl group)
It has each structural unit represented by and
A titanium compound having 4 or more Ti atoms.
下記一般式(3)及び(4)
(式(3)及び(4)において、Rはアルキル基、水素、アセチル基又はプロピオニル基のいずれかであり、式(3)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、式(4)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、式(1)のRと式(3)のRと式(4)のRとは同一又は異なっていてもよい)
で表される構成単位の少なくとも一方をさらに有する、請求項1に記載のチタン化合物。
The following general formulas (3) and (4)
(In the formula (3) and (4), R 2 is a alkyl group, hydrogen, or acetyl group or a propionyl group, a plurality of R 2 of formula (3) may be the same or different, wherein ( 4 a plurality of R 2 in) may be the same or different, may be the same or different from R 1 and R 2 and R 2 of formula (4) in equation (3) in equation (1))
The titanium compound according to claim 1, further comprising at least one of the structural units represented by.
全Rと全Rの総量の50%以上が、前記アセチル基及び前記プロピオニル基の少なくとも一方である、請求項2に記載のチタン化合物。 The titanium compound according to claim 2, wherein 50% or more of the total amount of all R 1 and all R 2 is at least one of the acetyl group and the propionyl group. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物を製造する方法であって、
下記一般式(5)
(式(5)中、Rはアルキル基であり、式(5)の複数のRは同一又は異なっていてもよく、nは1以上の整数である)
で表されるチタン原料と、R−OH(Rは、アセチル基又はプロピオニル基のいずれかである)とを反応する工程を備える、チタン化合物の製造方法。
The method for producing a titanium compound according to any one of claims 1 to 3.
The following general formula (5)
(In formula (5), R 3 is an alkyl group, and a plurality of R 3 in formula (5) may be the same or different, and n is an integer of 1 or more).
A method for producing a titanium compound, which comprises a step of reacting a titanium raw material represented by (R4) with R 4- OH (R 4 is either an acetyl group or a propionyl group).
上記式(5)で表されるチタン原料のRに対して、0.8モル当量以上の前記R−OHを反応させる、請求項4に記載の製造方法。 The production method according to claim 4 , wherein 0.8 mol equivalent or more of the R 4- OH is reacted with R 3 of the titanium raw material represented by the above formula (5). 前記反応を、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方を有する極性溶媒中で行う、請求項4又は5に記載の製造方法。 The production method according to claim 4 or 5, wherein the reaction is carried out in a polar solvent having at least one of an OH group and a carbonyl group. 前記反応は、50℃以上で10分以上の加熱処理により行われる、請求項4〜6のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 4 to 6, wherein the reaction is carried out by heat treatment at 50 ° C. or higher for 10 minutes or longer. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物と、OH基及びカルボニル基の少なくとも一方を有する極性溶媒とを含む、チタン系組成物。 A titanium-based composition comprising the titanium compound according to any one of claims 1 to 3 and a polar solvent having at least one of an OH group and a carbonyl group. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物と、樹脂とを含む樹脂組成物。 A resin composition containing the titanium compound according to any one of claims 1 to 3 and a resin. 前記樹脂が有機樹脂であり、2以上の反応性の官能基を有する、請求項9に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 9, wherein the resin is an organic resin and has two or more reactive functional groups. 前記樹脂がエポキシ樹脂、アクリル樹脂及びエポキシアクリレート樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項9又は10に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 9 or 10, wherein the resin is at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, an acrylic resin, and an epoxy acrylate resin. 前記樹脂の屈折率が1.60以上、2.0未満である、請求項9〜11のいずれか1項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 9 to 11, wherein the resin has a refractive index of 1.60 or more and less than 2.0. 前記樹脂はフルオレン骨格及びナフタレン骨格の少なくとも一方を含有する、請求項9〜12のいずれか1項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 9 to 12, wherein the resin contains at least one of a fluorene skeleton and a naphthalene skeleton. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のチタン化合物を50℃以上に加熱する工程を有する、上記式(2)の構成単位を含むチタン系固体の製造方法 A step of heating the titanium compounds described above 50 ° C. to claim 1, the equation (2) A method of manufacturing a structural unit including titanium based solid. 請求項9〜13のいずれか1項に記載の樹脂組成物を50℃以上に加熱する工程を有する、上記式(2)の構成単位を含むチタン系固体の製造方法Any resin composition according to item 1 comprising the step of heating above 50 ° C., the equation (2) A method of manufacturing a structural unit including titanium based solid of claim 9-13. 屈折率が1.75以上である、上記式(2)の構成単位を含むチタン系固体。 A titanium-based solid containing the structural unit of the above formula (2) , which has a refractive index of 1.75 or more. 下記一般式(6)
で表される構造を有する、請求項9〜13のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
The following general formula (6)
The resin composition according to any one of claims 9 to 13, which has a structure represented by.
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