JPH03503045A - Method for producing monodispersed titania spheres - Google Patents

Method for producing monodispersed titania spheres

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JPH03503045A
JPH03503045A JP50278988A JP50278988A JPH03503045A JP H03503045 A JPH03503045 A JP H03503045A JP 50278988 A JP50278988 A JP 50278988A JP 50278988 A JP50278988 A JP 50278988A JP H03503045 A JPH03503045 A JP H03503045A
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titania
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オルソン,ウィリアム・エル
リス,ウィリアム・イー
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アライド‐シグナル・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ゝ チ ニア   の+l・告t ぶ1揮と別肛 本発明は単一寸法または単分散チタニア球状物を粒子として、粒度制御用添加剤 を用いて、ゾル−ゲル化学により所望の材料の高収率を得るようにして製造する 方法に関する。[Detailed description of the invention] Chinia's +l・announcement Bu1 and another anus The present invention uses single-dimensional or monodisperse titania spherules as particles to form an additive for particle size control. using sol-gel chemistry to obtain high yields of the desired material. Regarding the method.

更に特記すれば、本発明はアミン含有粒度制御用添加物の存在下に、チタンアル コキシドの加水分解によって、単分散の球状チタニアを再現性良く、粒径を狭い 範囲に限定する様に製造する方法に関する。More particularly, the present invention provides a method for preparing titanium aluminum in the presence of an amine-containing particle size control additive. By hydrolysis of coxide, monodisperse spherical titania can be produced with good reproducibility and narrow particle size. It relates to a method of manufacturing in a limited manner.

光里夏宵景 セラミック材料は広範な物理化学的特性を与えるが、これは固有の原子構造と微 細構造によって左右される。その耐火性と化学的不活性の故に、この材料は高分 子物質の様な既在の材料が長続きしない環境での使用を可能にする。もっとも、 その新規な応用分野での成長の潜在力は高いもの一1実際の使用には、高性能セ ラミック用途に対する純度、強度、物質性および微細構造上の要求などを十分に は満していない。Hikari summer evening view Ceramic materials offer a wide range of physicochemical properties, which depend on their unique atomic structure and microscopic properties. Depends on fine structure. Because of its fire resistance and chemical inertness, this material Enables use in environments where existing materials, such as sub-materials, do not last long. However, Its potential for growth in new application areas is high.1 Practical use requires high-performance Fulfills purity, strength, materiality and microstructural requirements for lamic applications. is not satisfied.

従来の高付価々値セラミック製品の代表的製法では、仕様に合致しない不良品の コストは、ある特定の品目製造コストの25ないし75%にも達すると推定され ている。従来のセラミック粉末や製造技術を使ったプロセスを反映するこうした 数字は、明らかに容認し難いものであり、ゾル−ゲルおよび高分子プレヵセラミ ックの高度技術分野での使用に対する現在の制約は、その加工に供される粉末の 物理化学的性質から来る直接の結果である。原料粉末の平均粒度、粒度分布、凝 集の程度および分散特性が組合わさって、セラミックのグリーンおよび最終の焼 結状態の顕微鏡的物質性を限定している。セラミックの微細構造における物質性 は、こうした特性が厳しく制御された状態で粉末を処理することによって最適に なる。ゾル−ゲル法によって得られた単分散の金属酸化物粉末がこうした形態を 持つ材料の最高の例である。Conventional typical manufacturing methods for high value ceramic products result in the production of defective products that do not meet specifications. Costs are estimated to be as much as 25 to 75% of the manufacturing cost of a particular item. ing. These products reflect processes using traditional ceramic powders and manufacturing techniques. The numbers are clearly unacceptable and The current constraint on the highly technical use of It is a direct result of physicochemical properties. Average particle size, particle size distribution, and coagulation of raw material powder The degree of aggregation and dispersion properties combine to improve the green and final firing of the ceramic. It limits the microscopic materiality of the condensed state. Materiality in the microstructure of ceramics These properties are optimized by processing the powder under tightly controlled conditions. Become. Monodisperse metal oxide powder obtained by the sol-gel method has this morphology. It is the best example of this material.

単分散の金属酸化物粉末は従来のセラミック粉末よりも多くの工程上の利点を与 える。単分散粉末の球形や粒子寸法分布のせまい点が、グリーン・セラミックに おける粉末粒子の充填に対して厳密な制御を可能とする。凝集物が掻く少ないの で、粒子の充填は非常に均一で、グリーン・セラミック中の残留細孔寸法は粒子 直径2個分(1ミクロン以下)であることが多い。Monodisperse metal oxide powders offer many process advantages over traditional ceramic powders. I can do it. The spherical shape and narrow point of particle size distribution of monodisperse powders make green ceramics allows tight control over the loading of powder particles in the container. Fewer aggregates are scratched , the particle packing is very uniform and the residual pore size in the green ceramic is It is often two pieces in diameter (1 micron or less).

って、残留細孔寸法はしばしば粒子1個分の直径の程度のものが得られる。1ミ クロン(又はそれ以上の)残留細孔や凝集物が、焼成したセラミック構造中に存 在すると、材料中の亀裂や欠陥の原因となり全体としての性能や強度を低下させ るから、この点は極めて重要な利点である。従来のセラミック粉末の処理に於て は、不十分な粉末の充填度や凝集物に由来する残留気孔率や欠陥を除去すること は非常に難しい、これを実行するにはセラミックの高密度化のための加圧および 粒子の成長のための焼結補助剤の添加が代表的な方法である。高温処理中の加圧 は極端にコストがか−るので望ましいことではない、tA結補助剤の添加は材料 の高温特性に不利に働ら(ので、之も望ましくない、単一寸法の粒子では、こう した処理は、密度や微細構造的均整度および焼結性を達成する上で必要ではない 。As a result, residual pore sizes are often on the order of the diameter of a single particle. 1mi Chronic (or larger) residual pores and agglomerates are present in the fired ceramic structure. If present, it may cause cracks and defects in the material, reducing overall performance and strength. This is an extremely important advantage. In conventional ceramic powder processing to remove residual porosity and defects resulting from insufficient powder packing or agglomerates. It is very difficult to perform this by applying pressure and Addition of sintering aids for grain growth is a typical method. Pressure during high temperature processing It is not desirable to add a tA bonding agent because it is extremely costly. This is also undesirable for particles of a single dimension, since it adversely affects the high temperature properties of processing is not necessary to achieve density, microstructural symmetry, and sinterability. .

よりホモジニアスなグリーンな微細構造を与えるばかりでなく、単分散粉末は、 セラミックの焼成に際して、従来の粉末にまさる特別な利点を持っている。焼結 温度は粒子の寸法に逆比例するので、粉末粒子のミクロン以下の直径は材料の焼 結に要する温度を、しばしば数百度も低下させる。厳しく制御した粒子寸法によ って、従来の粉末の場合に起きる不均一焼結の問題、即ち掻く小さい粒子がコン パクト(compact)の中で、大型粒子よりも先に焼結し始めることが無く なった。しばしば望ましからぬ大粒子の成長、粒度分布および気孔率をまねくこ の方法はセラミック材料の性能と性質にひどい結果をもたらしかねない。In addition to giving a more homogeneous green microstructure, monodisperse powders It has special advantages over traditional powders when firing ceramics. Sintering Since temperature is inversely proportional to particle size, the submicron diameter of the powder particles will affect the sintering of the material. They often reduce the temperature required for condensation by several hundred degrees. Tightly controlled particle size Therefore, the problem of non-uniform sintering that occurs with conventional powders, i.e. small particles that scrape In the compact, sintering does not start before the large particles. became. This often leads to undesirable large particle growth, particle size distribution and porosity. This method can have dire consequences on the performance and properties of ceramic materials.

単一寸法の粉末では、粉末粒子の焼結は速く空間的に均整なので、焼結品中の粒 子の微細構造が均整になる。ゾル・ゲルから作った材料なので、必要に応じて焼 結補助剤は安価にかつ均一に合成工程で包含され、粉末の組成は厳密に制御され る。この単一寸法の粉末によって多くの工程変数の制御の機会が独自に得られ、 セラミック製品の性能と応用が之によって規定される。For single-dimensional powders, the sintering of the powder particles is fast and spatially symmetrical, so that the particles in the sintered product are The fine structure of the child becomes symmetrical. Since the material is made from sol/gel, it can be baked as needed. Coagulation aids can be inexpensively and uniformly included in the synthesis process, and powder composition can be tightly controlled. Ru. This single-dimensional powder offers unique opportunities for control over many process variables; This defines the performance and application of ceramic products.

研究によれば、金属酸化物粒子のエージングは粉末の表面積および微細気孔率に 多大の影響を与える。製造工程中の適切な制御によって、吸着剤、ガス透過膜お よび生物学的支持体材料、走査型電子顕微鏡検定材、高強力構造セラミック及び 基体として非常に有用な、制御されたミクロおよびマクロの気孔率を持った粉末 や基体の開発が可能となろう、現状では、チタニアが酸素センサー、電子部品や 顔料の製造に広(使用されている。Studies have shown that aging of metal oxide particles affects powder surface area and microporosity. have a huge impact. Appropriate controls during the manufacturing process ensure that adsorbents, gas permeable membranes and and biological support materials, scanning electron microscopy assay materials, high strength structural ceramics and Powder with controlled micro and macro porosity, very useful as a substrate At present, titania is used for oxygen sensors, electronic components, etc. Widely used in the production of pigments.

米国特許4,543.341はゾル・ゲル法による単分散粉末の径路を報告して いる。この研究は、ゾル・ゲル化学への関心の復活と、この材料の持つ従来製法 のセラミックの粉末に対する数多くの利点とによって多大の興奮をもたらした。U.S. Pat. No. 4,543,341 reports the route of monodisperse powders by sol-gel method. There is. This research is attributable to a resurgence of interest in sol-gel chemistry and the ability of this material to be manufactured using conventional methods. has generated a great deal of excitement due to its numerous advantages over ceramic powders.

この初期の研究では、アルコキシド類からの単分散シリカ製造の合成法がチタニ アとジルコニアにまで変更、拡張された。In this early work, a synthetic method for producing monodisperse silica from alkoxides was developed for titanium. It was changed and expanded to include aluminum and zirconia.

米国特許4.543.341も球形で均一寸法で凝集物の少ない単分散のミクロ ン以下のチタニア粉末の合成と特性分析について記述している。粉末の製造はチ タンテトラエトキシドのエタノール溶液と水とを同量混合し、短時間撹拌により 行われる。粉末の単離は沈降が始まってから30分以内になされなければならず 、さもないと個々の粒子の固いくびれた凝集物(hard necked ag −gregates)が生成すると記されている。単離の方法は作ったばかりの 粉末を低速度で遠心分離し次いでゾルのデカンチーシランである。粉末はエタノ ールで洗い、アルカリ水で洗ってチタニア粒子の表面に負の電荷を与え、これに よって粉末の凝集を禁止する正味(net)の粒子間反撥ポテンシャルが生起す る。U.S. Pat. The synthesis and characterization of the following titania powders are described. The production of powder is Mix equal amounts of tantetraethoxide ethanol solution and water, and stir for a short time. It will be done. Isolation of the powder must be done within 30 minutes after settling begins. , otherwise hard necked agglomerates of individual particles -gregates) is generated. The isolation method was just created. The powder is centrifuged at low speed and then sol decanethisilane. The powder is ethano The surface of the titania particles is given a negative charge by washing with water and alkaline water. This creates a net interparticle repulsion potential that inhibits powder agglomeration. Ru.

1皿Ω皿! 従って本発明の目的は、チタニアの単分散球状体を成形コンパクトとして、また は適当な流体媒体内の分散液として、再現性良く製造する方法を提供するもので ある。1 Omega dish! It is therefore an object of the present invention to produce titania monodisperse spheroidal bodies as molded compacts and provides a method for producing reproducibly as a dispersion in a suitable fluid medium. be.

本発明の他の目的は、チタニア球状体を約0.1−1ミクロンの範囲の個々の粒 子寸法で、更に粒度分布の標準が平均粒径の約172である、即ち単分散または 単一サイズとして定義づけられるもの一提供である。Another object of the invention is to form titania spheroids into individual grains in the range of about 0.1-1 microns. In addition, the particle size distribution standard is approximately 172 mm of the average particle size, i.e. monodisperse or One provision is defined as a single size.

一面において、本発明の一つの態様はチタニウム・テトラアタニアの沈澱を生成 する工程より成る単分散チタニアの製造プロセスに於て見られる。In one aspect, one embodiment of the invention produces a precipitate of titanium tetraathania. This can be seen in the manufacturing process of monodispersed titania, which consists of the following steps:

本発明の今一つの態様は塩基性の水やチタニウム・アルコキシドベースのゾルの 如き媒体中の該チタニアの分散液のエイジングより成る、単分散チタニア粒子の 内部気孔率を増大するプロセスに於て見られる。Another embodiment of the invention is to use basic water or titanium alkoxide based sols. production of monodisperse titania particles by aging a dispersion of said titania in a medium such as Found in the process of increasing internal porosity.

更に本発明の他の態様は、該チクニア粒子の分散液の多孔性型への添加およびこ の型からの該固体グリーン体コンパクトの回収より成る、グリーン・ボディ・コ ンパクトの製造法に於て見られる。Still other aspects of the invention include adding the dispersion of chikunia particles to a porous mold and green body compact consisting of recovery of said solid green body compact from the mold of This can be seen in the manufacturing method of impact.

その他の目的と態様は本発明の下記の更に詳細な説明において見出される。Other objects and embodiments are found in the following more detailed description of the invention.

主皿皇拝豊星脱所 本発明はチタニウム・テトラアルコキシドのアルコール溶液からの単分散チタニ ア粒子の製造に関し、アミン含有添加物と水とを使用して該チタニウム・アルコ キシド溶液を加水分解して所望のチタニア粒子を製造し、更に引続いて該単分散 チタニエトキシドの溶液はエタノールに溶解し、第2級ブチルアミンを添加し、 次いで生成した溶液に水性メタノールを加えて、所望の単分散チタニア粒子を生 成する。この粒子は溶液から分離回収して球状固体とすることができる。所望な らば、アルコキシドまたは水と混合する際にアルコールにヒドロキシプロピル・ セルロースを加えても良い。但しアルコールと水の混合液に加えることが望まし い。更に単分散チタニア粒子は再分散媒体中に再分散した後、該チタニア粒子の 分散液として回収する。Main plate Kohai Toyosei Shusho The present invention deals with the production of monodispersed titanium from an alcoholic solution of titanium tetraalkoxide. For the production of titanium alcohol particles using an amine-containing additive and water. The desired titania particles are produced by hydrolyzing the oxide solution and subsequently the monodisperse A solution of titanium ethoxide is dissolved in ethanol, secondary butylamine is added, Aqueous methanol is then added to the resulting solution to produce the desired monodisperse titania particles. to be accomplished. The particles can be separated and recovered from the solution to form a spherical solid. desired hydroxypropyl, alkoxide or alcohol when mixed with water. Cellulose may also be added. However, it is preferable to add it to a mixture of alcohol and water. stomach. Furthermore, after the monodispersed titania particles are redispersed in a redispersion medium, the titania particles are Collect as a dispersion.

単分散チタニア粉末の再分散は、該業界に熟知の人に知られている方法の何れに ても行われるが、望ましくは、例えばソニックス・マテリアルズ社製のビブラセ ル(Vibra Ce1l)の様な高周波音波装置(sonication d evice)を使用し、さらに之にミド類から選ばれた分散剤を使用する。Redispersion of monodispersed titania powder can be accomplished by any method known to those skilled in the art. However, it is preferable to use a vibrassometer manufactured by Sonics Materials, for example. High frequency sonic device (sonication d) such as Vibra Ce1l evice) and a dispersant selected from the mids.

選んだ分散媒体の種類および該媒体中の粉末の負荷(重量%)によって、再分散 した材料の用途は色々である。再分散した材料はその後多孔性鋳型に注入されて コンパクトやグリーン・ボディ・セラミックが作られ、次いでその材料はテープ 状に成型し、ゆっくり静置して、均等に包装したグリーン・セラミックとし、ま たは材料はp)I範囲8−11の水酸化アンモニウムを使用するのが望ましい塩 基性の水の様な媒体中で1−14日間エージングする。エージングの条件は15 乃至90°Cの温度、1乃至10気圧の圧力であり、これにより得られる製品の 表面積の増加は品の表面積は5n(/gであるのに対しエージングによって表面 積は約200T′If/gに増加する。Depending on the type of dispersion medium chosen and the powder loading (wt%) in the medium, the redispersion There are various uses for these materials. The redispersed material is then injected into a porous mold. Compacts and green body ceramics are made, then the material is tape It is molded into a shape and left to stand slowly to form an evenly packaged green ceramic. or the material is p) a salt preferably using ammonium hydroxide in the I range 8-11. Aged for 1-14 days in a basic water-like medium. The aging conditions are 15 The temperature of the product is from 1 to 90°C and the pressure is from 1 to 10 atmospheres. The increase in surface area is due to aging, whereas the surface area of the product is 5n (/g). The product increases to approximately 200 T'If/g.

本発明に用いるチタニア・テトラアルコキシドは化学式Ti (OR) a ( ニーでRは炭素原子数1−4の低級アルキル基)はダ 下記に限るものではないが、2チ弁ニウム・テトラメトキシド、チタニウム・テ トラエトキシド、チタニウム・テトラプロポキシド、チタニウム・テトラブトキ シド、チタニウム・テトラアルコキシド、チタニウム・イソプロポキシド、チタ ニウム・メトキシトリエトキシド、チタニウム・エトキシプロポキシブトキシド 、チタニウム・ジメトキシジェトキシドおよびチタニウム・メトキシエトキシプ ロポキシブトキシドの群から選ばれる。The titania tetraalkoxide used in the present invention has the chemical formula Ti (OR) a ( R is a lower alkyl group having 1-4 carbon atoms) is Examples include, but are not limited to, dibenium tetramethoxide, titanium tetramethoxide, Thoraethoxide, titanium tetrapropoxide, titanium tetrabutoxide Sid, titanium tetraalkoxide, titanium isopropoxide, titanium titanium methoxytriethoxide, titanium ethoxypropoxybutoxide , titanium dimethoxyjethoxide and titanium methoxyethoxyp selected from the group of lopoxybutoxides.

本発明のアルコール(ROH)は、下記に限るものではないが、メタノール、エ タノール、1−プロパツール、1−ブタノール、2−プロパツール、2−ブタノ ール、2−メチル−2−プロパツールの群から選ばれる。化学式ROHのアルコ ールのR基は炭素原子数1−4の低級アルキル基から選ぶことが重要である。Alcohols (ROH) of the present invention include, but are not limited to, methanol, ethanol, Tanol, 1-propertool, 1-butanol, 2-propertool, 2-butano 2-methyl-2-propanol. Alco with chemical formula ROH It is important that the R group in the group is selected from lower alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms.

本発明に於ては、チタニウム・テトラアルコキシドはアルコール溶液は0.05 乃至1.0モルの範囲の濃度であることが望ましい。In the present invention, the alcohol solution of titanium tetraalkoxide is 0.05 Desirably, the concentration ranges from 1.0 molar to 1.0 molar.

最後の加水分解混合物の含水率は0.2乃至1.5Hのモル濃度を越えないこと 、および当初のアルコール溶液は500ppm (望ましくは200ρpi)以 上でないことが重要である。更にチタニウム・テトラアルコキシド・アルコール の含水量は100乃至300pp口であることが望ましい。The water content of the final hydrolysis mixture should not exceed a molar concentration of 0.2 to 1.5H. , and the initial alcohol solution has a concentration of less than 500 ppm (preferably 200 ρpi). It is important that it is not above. Furthermore, titanium tetraalkoxide alcohol The water content is preferably 100 to 300 pp.

本発明はゾル・ゲル化学によって単一サイズのチタニアを製造する、新しい粒度 制御用添加剤系に関する。第2級アミンおよびト・ジエチルアミン/ヒドロキシ プロピル・セルロースは2つの望ましい添加物系であって、沈B/生成の間の粉 末粒子の凝集防止が出来る上にチタニウム・アルコキシドの加水分解によって直 接に単分散球状粉末が生成する。The present invention provides a new particle size for producing single-sized titania by sol-gel chemistry. Concerning control additive systems. Secondary amines and diethylamine/hydroxy Propyl cellulose is one of the two preferred additive systems and powder during precipitation/production. In addition to preventing agglomeration of powder particles, hydrolysis of titanium alkoxide A monodisperse spherical powder is produced immediately.

の公知方法より非常にすぐれている。代表的な例では、0.001乃至0.1M を含む溶液となるに充分な量で用いられる。This method is much superior to the known method. In typical examples, 0.001 to 0.1M used in an amount sufficient to form a solution containing

最も広範囲な’d9では、炭素原子数1−7の長さのアルキル基を持つアミン類 がこの発明のプロセスを効果的とする。最良の結果を与えるのは、ヒドロキシプ ロピル・セルロース(RPC)の無い特上はモノ又はジ置換アミン類において最 良の結果が得られるが、HPCの存在下ではトリアルキルアミン類が最も良い結 果を与える。個々のアミン類ばかりでなく、アミン類の混合物を使用するのも本 発明の範囲内にある。The widest range, 'd9, includes amines with alkyl groups of 1 to 7 carbon atoms in length. makes the process of this invention effective. Hydroxypropylene gives the best results. Special grade without lopyl cellulose (RPC) is the best among mono- or di-substituted amines. However, trialkylamines give the best results in the presence of HPC. give fruit. It is also true to use not only individual amines but also mixtures of amines. within the scope of the invention.

本発明のモノおよびジ置換アミン類は、之に限定するものではないが、エチルア ミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、プロピルアミン、ジプ ロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ペンチルアミン、ジイソチルア ミン、ヘキシルアミン、ジエチルアミン、ヘプチルアミン、ジエチルアミン、イ ソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソブチルアミン、ジイソブチルア ミン、5ec−ブチルアミン、ジー5ec−ブチルアミン、tert−ブチルア ミン、ジーter t−ブチルアミン、イソペンチルアミン、tert−ヘプチ ルアミン、エチルプロピルアミン、ヘキシルブチルアミン、その他の群がら選ば れる。The mono- and di-substituted amines of the present invention include, but are not limited to, ethyl alcohol. amine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, propylamine, dipropylene Lopylamine, butylamine, dibutylamine, pentylamine, diisothyla hexylamine, diethylamine, heptylamine, diethylamine, Sopropylamine, diisopropylamine, isobutylamine, diisobutylamine amine, 5ec-butylamine, di-5ec-butylamine, tert-butylamine amine, di-tert-butylamine, isopentylamine, tert-heptylamine selected from the group such as ethylpropylamine, hexylbutylamine, and others It will be done.

本発明のトリアルキルアミン類は、之に限定するものではないが、トリエチルア ミン、トリメチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイ ソブチルアミン、トリー5ec−ブチルアミン、トリーtert−ブチルアミン 、トリペンチルアミン、トリイソペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘ プチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルメチルプロピルアミン、プロピル ジエチルアミン、ヘキシルメチルペンチルアミン、プロピルエチルへブチルアミ ン、ペンチルジブチルアミン、その他の群から選ばれる。The trialkylamines of the present invention include, but are not limited to, triethyl amines. Trimethylamine, Triisopropylamine, Tributylamine, Trimethylamine, Trimethylamine, Triisopropylamine, Tributylamine sobutylamine, tri-5ec-butylamine, tri-tert-butylamine , tripentylamine, triisopentylamine, trihexylamine, trihexylamine butylamine, methyldiethylamine, ethylmethylpropylamine, propyl Diethylamine, hexylmethylpentylamine, propyl ethylbutylamine amine, pentyldibutylamine, and others.

炭分布がその標準偏差が平均粒径の1ノ2以下ということである。The standard deviation of the charcoal distribution is 1/2 or less of the average particle size.

好ましい態様においては、5ec−ブチルアミン濃度は約0.001H乃至0. 1Mの範囲にあるべきであり、トリエチルアミンの濃度は約0.001M乃至0 .1Mの範囲、およびヒドロキシプロピル・セルロースの濃度はアルコキシドを 基礎として0.5乃至5重量%であるべきである。あるいは、トリエチルアミン の様なアミンはチタン金属を基礎として約1乃至6モル%の範囲で存在すること ができる。In a preferred embodiment, the 5ec-butylamine concentration is between about 0.001H and 0.001H. The concentration of triethylamine should be in the range of 1M to 0.001M. .. range of 1M, and the concentration of hydroxypropyl cellulose contains alkoxides. As a basis it should be between 0.5 and 5% by weight. Alternatively, triethylamine The amine such as is present in the range of about 1 to 6 mole percent based on the titanium metal. Can be done.

これ等のアミン添加物は、粉末粒子の相対的法度(relativespher ici ty )の制御だけでなく、沈澱した粉末の平均粒子径の制御にも極め て有効である。単にアミン含有添加物の濃度を変えるだけで、粉末のせまい粒度 分布を保持しながら、チタニア粒子の平均粒度が増減する。この粒度変化は水と アルコキシド試薬双方の濃度(及び他の反応媒体も)一定の下で行われるが、之 はこれらの材料の製造上、根本的な進歩である。These amine additives increase the relative sparseness of the powder particles. In addition to controlling the average particle size of the precipitated powder, It is valid. By simply changing the concentration of amine-containing additives, the fine particle size of the powder can be improved. The average particle size of the titania particles increases or decreases while maintaining the distribution. This particle size change is caused by water Although the concentration of both alkoxide reagents (and other reaction media) is constant, is a fundamental advance in the manufacture of these materials.

粒度制御用添加剤は、本発明の反応計画を成功させる上で決定的に重要であるが 、プロセスに於けるその役割は明瞭でない。Particle size control additives are critical to the success of the reaction scheme of this invention. , its role in the process is unclear.

よく判っている有機重合反応と違って、金属アルコキシド類の無機重合化学は甚 だ複雑である。多くの金属アルコキシドの構造は、それが溶液中にオリゴマーの 混合物として存在するため、明確になっていない。溶液中に存在する各種のオリ ゴマーの比は、蒸留、アルコール類やアミン類の様なルイス塩基の存在、および その合成の過程に左右される。少量の水の存在も金属ナルコキシド・オリゴマー の分子構造や組成ばかりでなく、それらの化合物の相対的な加水分解速度にも影 響を与える。この巨大な変数のマトリックスから生ずるものは、単分散の金属酸 化物粉末の合成のための出発物質を構成する極めて複雑な錯化学システムである 。この様にして、本明細書に記述した添加システムの開発によって、こうした複 雑な出発材料から単分散チタニア粉末の再現性ある合成を可能にした。Unlike the well-understood organic polymerization reactions, the inorganic polymerization chemistry of metal alkoxides is extremely complicated. It's complicated. The structure of many metal alkoxides is such that they form oligomers in solution. It is not clear because it exists as a mixture. Various types of oligomers present in solution The sesame ratio depends on distillation, the presence of Lewis bases such as alcohols and amines, and It depends on the process of its synthesis. The presence of a small amount of water also causes metal narcoxide oligomers. influence not only the molecular structure and composition of the compounds, but also the relative rates of hydrolysis of those compounds. give a sound. What emerges from this huge variable matrix is a monodisperse metal acid is an extremely complex complex chemical system that constitutes the starting material for the synthesis of compound powders. . In this way, the development of the dosing system described herein makes it possible to This enabled the reproducible synthesis of monodisperse titania powder from crude starting materials.

ゾル−ゲル技術による単分散粉末の合成においては、粒子形成の核生成と成長の 段階において幾つかの重要な基準を満す必要がある。このプロセスにおける最も 重要な要素は溶液の均一性である。溶液沈澱技術によって単分散粉末を形成する には、均一な核形成と粒子の成長が起らねばならず、従って沈澱に先立って、核 形成部位が溶剤から除かれる必要がある。こうした除去は通常、ミクロン以下の フィルター(ミリボア)を通して試薬の溶液を炉遇し、かくして核形成部位とし て作用し不均一沈澱物を有効に除去する。In the synthesis of monodisperse powders using sol-gel technology, the nucleation and growth of particle formation are Several important criteria need to be met at this stage. most in this process An important factor is the homogeneity of the solution. Forming monodisperse powders by solution precipitation techniques For this to occur, uniform nucleation and grain growth must occur; therefore, prior to precipitation, nucleation The forming site needs to be removed from the solvent. These removals are typically submicron The reagent solution is passed through a filter (millibore), thus serving as a nucleation site. This function effectively removes heterogeneous precipitates.

金属アルコキシドの加水分解反応においては、この反応が材料の急速な成長と沈 澱を確保するに十分な速度で進行し、しかも試薬の添加で直ちに沈澱する程には 速くないことが特に重要である。もしも反応が極端に速ければ、過飽和の局部が ゾル中に拡がって、不均一な沈澱物が付随的に生成してしまう。従って溶液は局 部的な過飽和のない均一で、粒子の成長は初期の沈澱に引続いである程度の速度 で進行するのでなければならない。In the hydrolysis reaction of metal alkoxides, this reaction results in rapid growth and precipitation of the material. Proceeds at a rate sufficient to ensure sludge, yet not so fast as to precipitate immediately upon addition of reagent. It is especially important that it is not fast. If the reaction is extremely fast, the local supersaturation It spreads into the sol, with the concomitant formation of non-uniform precipitates. Therefore, the solution Uniform with no local supersaturation, particle growth continues at some rate following initial precipitation. It must proceed with this.

成功する反応計画に組入れるべき今一つの点は、ゾル中に於ける粒子の成長に際 して粒子を安定化することであり、之はチタニアの化学反応の非再現性に関する 非常に重要な因子である。Another point that should be incorporated into a successful reaction plan is that during particle growth in the sol, This is due to the irreproducibility of titania's chemical reactions. This is a very important factor.

粒子の成長の初期において、粒子表面は十分に電荷を持っているか、又は粒子間 力が反撥的であり、強固な凝固物の生成を妨げる程度に立体的に安定化されてい なければならない、金属酸化物のゼータ電位に近いpH条件で合成した粉末に対 しては、何等かの方法で安定化しておかないと、粉末の濃厚な分散液に於ては、 「凝集」 (アグロメレーション)プロセス(フロキュレーションにつ〜′いて フロキュレートした粒子のクラスターに材料が沈澱する)が確実に生起する。こ の点はアルコキシド類からチタニア粉末を再現性良く合成するためには解決して おかねばならない主要な問題点である。At the beginning of particle growth, the particle surface has sufficient charge or there is a gap between the particles. The force is repulsive and the material is sterically stabilized to the extent that it prevents the formation of a strong coagulum. For powders synthesized under pH conditions close to the zeta potential of metal oxides, However, unless stabilized in some way, a concentrated dispersion of powder will Regarding the “agglomeration” process (flocculation) (precipitation of material in clusters of flocculated particles) occurs. child These points must be resolved in order to synthesize titania powder from alkoxides with good reproducibility. This is a major issue that must be addressed.

本発明の方法はチタニウム・テトラアルコキシドを適当な容器内でアルコールと 混合し、次にアミン含有添加物と水性アルコール媒体を加えるというバッチ方式 で実施することが出来る。The method of the present invention involves mixing titanium tetraalkoxide with alcohol in a suitable container. Batch method by mixing and then adding amine-containing additives and hydroalcoholic medium It can be carried out with

適当な間混合した後、生成した単分散のチタニア粒子を反応混合物から分離し、 適当な洗滌媒体で洗滌し、固体粒子として回収する。After mixing for a suitable period of time, the monodisperse titania particles formed are separated from the reaction mixture; Wash with a suitable washing medium and recover as solid particles.

単分散のチタニア粒子の分離と回収は業界に於て既知の、重力静置法、バッチま たは連続式遠心分離法および濾過を含む方法の何れかで行はれる。沈澱時間は約 0.1乃至30分の範囲が望ましい。Separation and recovery of monodisperse titania particles can be achieved using gravity, standstill, batch or batch methods known in the industry. or by methods involving continuous centrifugation and filtration. The precipitation time is approx. A range of 0.1 to 30 minutes is desirable.

再分散媒体の選択は、これに瞑るものではないが、ケトン類、水、炭素原子数1 −4のアルコール類、アルデヒド類、塩素化炭化水素、カルボン酸類、アミン類 、および酸または塩基の溶液の群から行はれる。The selection of the redispersion medium is not limited to this, but ketones, water, carbon atoms of 1 -4 alcohols, aldehydes, chlorinated hydrocarbons, carboxylic acids, amines , and solutions of acids or bases.

単分散粉末の液体からの最終的分離に先立って、反応液体は分離して、粉末本体 は(これに限るものではないが)水および炭素原子数1−4のアルコール類を含 む群から選んだ液体で数回渋滞する。Prior to the final separation of the monodisperse powder from the liquid, the reaction liquid is separated to form the powder body. contains (but is not limited to) water and alcohols containing 1-4 carbon atoms. I got stuck several times with the liquid I chose from the group.

之に対して、沈澱反応は連続操作で実施される。この型の操作を行う時は、チタ ニウム・テトラアルコキシド、エタノールおよびアミン添加物から成るA溶液の ある量を、その成分薬品から連続法で調製し、適当な容器に入れ温度と応力を適 当な作業媒体に維持した、水とエタノールより成るB溶液のある量に加える0反 応容器中で適当な時間混合した後、流出水を連続的に取出して従来からの分離手 段によって分離される。この際所望のチタニア粉末は回収され、また取出された 液体はもし望むならばリサイクルされる。In contrast, the precipitation reaction is carried out in a continuous operation. When performing this type of operation, of solution A consisting of nium tetraalkoxide, ethanol and amine additive. A certain amount is prepared by continuous method from its component chemicals, placed in a suitable container and subjected to appropriate temperature and stress. 0 reactor added to a volume of B solution consisting of water and ethanol maintained in a suitable working medium. After mixing in the reaction vessel for a suitable period of time, the effluent is continuously removed and separated using conventional separation methods. Separated by steps. At this time, the desired titania powder was collected and taken out. The liquid can be recycled if desired.

単分散チタニア粒子は平均粒径の1ノ2より小さい粒度分布の標準偏差に相当す る、比較的狭い粒度分布で製造されている。Monodisperse titania particles correspond to a standard deviation of the particle size distribution that is less than 1 part of the average particle size. manufactured with a relatively narrow particle size distribution.

一方従来の方式では粒子の寸法は1ミクロンを著しく超過し、均一性は悪く、標 準偏差は平均粒子径より小さくはない。本発明はその粒度が0.1乃至1.0ミ クロンの均一な球状粒子を、製造するが、之と対照的に、従来の方法の実験で作 った粒子は1ミクロン以上の粒径のものを製造する。本発明の方法を使って得ら れるくっきりとした(well defined)球形と狭い粒度範囲は、セラ ミンク産業に於て、高密度で微細構造的に均一なグリーン・ボディ・コンパクト を作り得る粉末を求めていた長年の要望を実現した。On the other hand, in the conventional method, the particle size significantly exceeds 1 micron, the uniformity is poor, and the particle size exceeds 1 micron. The standard deviation is not less than the average particle size. The present invention has a particle size of 0.1 to 1.0 microns. The homogeneous spherical particles of Chron, in contrast to those produced in experiments with conventional methods, are The particles are manufactured to have a particle size of 1 micron or more. obtained using the method of the present invention The well-defined spherical shape and narrow particle size range of Cera Green body compact with high density and microstructural uniformity in the mink industry The long-held desire for a powder that could be used to create a powder was realized.

既刊の文献とは対照的に、文献により知られた方法で得たチタニア粒子は再現性 がなく、且つ該既知方法の製品は走査型電子顕微鏡(SEM)によれば、リーズ ・ノースロップ型小粒子アナライザ(SPA)による測定によれば1.2ミクロ ンの平均粒子径を持つ粒子の高度の凝集体である。この以前の方法は0.3−0 .7ミクロンの粒子径を報告しているが、この方法を広範に且つ奥深くまで複製 を試みたが、その結果得られた粒子は1.2ミクロン径の固くかつからみ合った 分離不能の凝集体であり、は\球形の0.3ミクロンのチタニア粒子で成立って いた。In contrast to published literature, titania particles obtained by methods known from the literature are reproducible. According to scanning electron microscopy (SEM), the products of the known method are ・1.2 microns as measured by Northrop Small Particle Analyzer (SPA) It is a highly aggregated agglomeration of particles with an average particle size of 1. This previous method was 0.3-0 .. reported a particle size of 7 microns, but this method can be broadly and deeply replicated. However, the resulting particles were 1.2 microns in diameter, hard and intertwined. It is an inseparable aggregate made up of spherical 0.3 micron titania particles. there was.

この明細書および請求範囲に於ては、「コンパクト」なる語の定義は、分離した 非再分散チタニアと、単分散チタニアの分散液による多孔性型によって得られる 、又は当業者に知られた他の成形方法によって得られる成形固体チタニアの両者 を含むものである。又、「グリーン・ボディJなる語は未焼成のプレセラミンク コンパクトを意味するものとして定義する。In this specification and claims, the term "compact" is defined as Obtained by porous molds with dispersions of non-redispersed titania and monodispersed titania. or molded solid titania obtained by other molding methods known to those skilled in the art. This includes: Also, the word "Green Body J" refers to unfired pre-ceramic Define compact to mean compact.

以下の実施例は説明のために示したものであるが、これらの例は本来説明のため のものに過ぎず本発明は必ずしもこれのみに限定されるものでないことを理解さ れたい。Although the following examples are provided for illustrative purposes, they are not intended to be illustrative in nature. It should be understood that the present invention is not necessarily limited to these. I want to be.

止較班土 本発明と従来の特許とを区別するために、文献に記載の方法を用いて製品を作っ た。stop comparison banto In order to distinguish the present invention from conventional patents, products must be made using methods described in the literature. Ta.

チタニウム・テトラエトキシドは異なるメーカー3社から購入し、真空蒸溜によ り精製し、不活性窒素中で慎重に取扱い大気中の湿気との接触を最小限とした。Titanium tetraethoxide was purchased from three different manufacturers and vacuum distilled. and carefully handled under inert nitrogen to minimize contact with atmospheric moisture.

反応用溶液はすべて使用直前にナイロンの0.4ミクロンのミリポア・フィルタ ーで濾過を行った。溶液の取扱いはすべて窒素の乾いた不活性雰囲気中で行った 。All reaction solutions were filtered through a nylon 0.4 micron Millipore filter immediately before use. - Filtered. All solution handling was done in a dry, inert atmosphere of nitrogen. .

粒度分布値はリーブ・ノースロップ社の小粒子アナライザ(SPA)により測定 した。この測定器はレーザー光散乱で0.1−35ミクロン範囲の粒度分布を測 定する。走査型電子顕微鏡(SEM)はSPAの測定による粒度値のチェックと 粉末粒子の形態を調べるのに用いた。粉末のサンプリングの方法が適切である様 に適切な注意が払はれている限りにおいて、SEMとSPAの粒度のデータは非 常に合致していた。Particle size distribution values were measured using a Reeve Northrop Small Particle Analyzer (SPA). did. This measuring device uses laser light scattering to measure particle size distribution in the 0.1-35 micron range. Set. Scanning electron microscopy (SEM) is used to check particle size values by measuring SPA. It was used to investigate the morphology of powder particles. Make sure that the powder sampling method is appropriate. SEM and SPA granularity data are It always matched.

既報告の方法に従って、無水エタノール中のチタニウム・テトラエトキシドの0 .2モル(M)希薄溶液をエタノール中の水の溶液(0,83M)に加え、この 実験では約10秒の沈澱時間を与え中に再分散し、SPAで粒度を測定した。1 .3ミクロンというSPAによる平均粒度は、この材料について従前の特許が主 張した値の数倍も大きかった。この粉末のSEM写真によると、粒子の表面はカ ーブしていたり球状であったりしており、殆んどの粒子が0.3ミクロン径度の 粒子が固いくびれだ凝集体(hard neckedaggregates ) であったゆ 更に30,000倍に拡大した表面は微細構造は極めて少なく、かなり平滑であ った。粒度は正しくないが、粒子表面の外観は、この材料の報告に見る粉末の記 述と良く合っている。0 of titanium tetraethoxide in absolute ethanol according to a previously reported method. .. A 2 molar (M) dilute solution is added to a solution of water in ethanol (0.83M) and this In the experiment, a settling time of about 10 seconds was given to redisperse the particles, and the particle size was measured using SPA. 1 .. The average particle size with SPA of 3 microns is based on previous patents for this material. It was several times larger than the predicted value. According to the SEM photo of this powder, the surface of the particles is Most of the particles have a diameter of 0.3 microns. hard necked aggregates It was Furthermore, the surface magnified 30,000 times has very few microstructures and is quite smooth. It was. Although the particle size is incorrect, the appearance of the particle surface is consistent with the description of the powder seen in reports for this material. It matches well with the description.

この観察は重要である。何故ならば各種の添加物を用いて作った粉末の表面の微 細構造は従来の特許で得られたものと著しく異っているからである。This observation is important. This is because the fine particles on the surface of powder made using various additives This is because the fine structure is significantly different from that obtained in conventional patents.

比較し得る試薬濃度に対して観察した沈澱時間は文献値と掻く近かった。一般に 、水がアルコキシドの濃度を減らすと沈澱時間は長くなるが、主要製品における いく違いは粉末粒子の形態と粒度における違いをもたらす。従前の方法に従って 得られた材料はすべて、SPAで測定し、之と独立にSEMで確認された様に、 1ミクロン以上の平均粒度を持つ不均一な粉末凝集体である。The observed precipitation times for comparable reagent concentrations were very close to literature values. in general , the precipitation time increases as water reduces the alkoxide concentration, but These differences result in differences in powder particle morphology and particle size. according to the previous method All obtained materials were measured by SPA and independently confirmed by SEM. It is a non-uniform powder agglomerate with an average particle size of 1 micron or more.

多数の各種試薬濃度、反応温度および実験媒体を検討した。A number of different reagent concentrations, reaction temperatures and experimental media were considered.

それ等の方法で作ったチタニアの粒度および微細構造は、製造媒体の変化による 影響は殆どない。この媒体変化というのは、チタニウム・エトキシドを反応中で 受入れたま\、1回目の蒸溜をしたもの、2回目の溜分を蒸溜したものを使用す るとか、200プルーフの無水エタノールを使うとかいったことである。The grain size and microstructure of titania produced by these methods may vary due to changes in the production medium. There is almost no impact. This medium change occurs during the reaction of titanium ethoxide. Use the received product, the first distilled product, and the second distilled product. Or use 200 proof anhydrous ethanol.

反応させる水は(18メグオーム)の脱イオン水および蒸溜水を使用した。The water used for the reaction was deionized water (18 megohm) and distilled water.

こうした注意の外にも、粉末沈澱後の粉末の洗滌、単離や再分散の過程でも十分 注意を払った。沈澱反応は静置して行うが、ゆっくりとまたは激しく撹拌して行 い、遠心分離の速度は種々変更して粉末を再分散させるためのソニケーション・ パワーや溶剤であるかの様に使用した。以前の出版物の方法を用いた40以上の 実験の結果では、得られた粒子はどれも請求された結果を再現することはなかっ た。In addition to these precautions, the process of washing, isolating, and redispersing the powder after precipitation is also sufficient. I paid attention. The precipitation reaction can be carried out standing still, but it can also be carried out slowly or with vigorous stirring. The speed of centrifugation can be varied and sonication and sonication can be applied to redisperse the powder. Used as if it were a power or a solvent. More than 40 studies using methods from previous publications The experimental results show that none of the particles obtained reproduce the claimed results. Ta.

止較■韮 この比較例は既報告の実験方法で)IPCを使はない場合のトリエチルアミンの 効果を見るためのものである。(チタン基準)2モル%のトリエチルアミンを含 むアルコキシドの0.2M溶液を作り、実施例Iの記述に従ってエタノール中の 水の0.83M溶液と混合した。この組合せによって、固体チタニアの沈澱時間 は10秒から35秒に増大し、高度に凝集した状態のゾルがら沈澱した粉末は平 均粒度は10.4ミクロンであった。pH10の水中に、単離した粒子試料を再 分散すると、この粒子の平均SPA粒度は1.1ミクロンに減少し、実施例■に 於ける様な、無変更の合成で得られた1、06ミクロンに非常に近い値となった 。stop comparison ■dragon This comparative example shows how triethylamine was measured without using IPC (according to a previously reported experimental method). This is to see the effect. Contains 2 mol% triethylamine (based on titanium) Prepare a 0.2M solution of the alkoxide in ethanol as described in Example I. Mixed with a 0.83M solution in water. With this combination, the precipitation time of solid titania The time increases from 10 seconds to 35 seconds, and the highly aggregated sol and precipitated powder become flat. The average particle size was 10.4 microns. Reconstitute the isolated particle sample in water at pH 10. Upon dispersion, the average SPA particle size of this particle was reduced to 1.1 microns, as in Example ■. The value was very close to the 1.06 micron obtained in the unmodified synthesis as shown in .

トリエチルアミンを用いた実験のレーザー光散乱およびSEM特性化の結果では 、新しく沈澱した粉末は非常に凝集しており、塩基性水に再分散しても0.9ミ クロン以下の平均粒径のものは得られなかった。アミンを酸化バリウムから蒸溜 して精製しても、蒸溜アミンを使って作った粉末は蒸溜しない材料を使って得た ものと同じ粒度分布を示した。In the laser light scattering and SEM characterization results of experiments using triethylamine, , the newly precipitated powder is highly agglomerated and even when redispersed in basic water, it remains 0.9 ml. No particles with an average particle size smaller than Kron were obtained. Distilling amines from barium oxide Powders made using distilled amines are obtained using materials that are not distilled. It showed the same particle size distribution.

皇旌■土 第1級アミン添加物の効果を見るために、蒸溜したばかりのチタニウム・テトラ エトキシド(Ti(OEt)4) 4sL、第2級ブチルアミン10ミクロリツ トルと乾いたエタノール100mLを乾いた窒素の不活性雰囲気中で混合してア ルコキシド溶液(A)を調製する。加水分解液(B)は蒸溜水3mLを無水アル コール100■Lに加えて調製する0次に両溶液を窒素中で0.4ミクロンのミ リポア、ナイロン・フィルターで別々に炉遇して溶液中の微粒子物を除(、加水 分解は、両溶液を同じ容量だけ取り、数秒間激しく混合し、その後、よく混った 溶液を30分間静置する。始めは透明だった液は混合後13秒で濁って来る。こ −で出来たチタニア粉末のミルク状分散液を20分間遠心分離し、エタノールを 粉末のコンパクトから傾を写して取出し、粉末は少量のエタノール中に超音波で 分散する。再び粉末を遠心分離で単離し、91110の水中に再分散し、粒度分 布をリーブ・ノースロップ社の小粒子アナライザ(SPA )を開いて散乱光で 測定する。チタニア粒子の平均粒径は0.88ミクロンであった。粉末の分散液 の一部を乾燥して56Mマイクログラムをとることで、沈澱物の球状粒子の形態 と粒度分布の均一なことが別途確認された。Emperor's soil To see the effect of primary amine additives, freshly distilled titanium tetra Ethoxide (Ti(OEt)4) 4sL, secondary butylamine 10μL Mix 100 mL of dry ethanol and 100 mL of dry ethanol in an inert atmosphere of dry nitrogen. Prepare lucoxide solution (A). For the hydrolysis solution (B), add 3 mL of distilled water to anhydrous alcohol. Next, both solutions were prepared by adding 100 L of coal to 0.4 micron micrometers in nitrogen. Remove particulate matter from the solution by separately heating it with Lipore and a nylon filter (and adding water. For decomposition, take equal volumes of both solutions, mix vigorously for a few seconds, then mix well. Let the solution stand for 30 minutes. The liquid, which was initially clear, became cloudy 13 seconds after mixing. child The milky dispersion of titania powder made from - was centrifuged for 20 minutes, and the ethanol was removed. Remove the powder from the compact by tilting it, and place the powder in a small amount of ethanol using ultrasonic waves. Spread. The powder was again isolated by centrifugation, redispersed in 91110 water, and separated by particle size. The fabric was analyzed using a Reeve Northrop Small Particle Analyzer (SPA) with scattered light. Measure. The average particle size of the titania particles was 0.88 microns. powder dispersion By drying a part of the 56M microgram, the shape of the spherical particles of the precipitate was determined. It was separately confirmed that the particle size distribution was uniform.

比重旦l この比較例は実施例■と対をなす比較実験であり、水とアルコキシドの同じ原料 の溶液を使用している。実施例■の基本的方法を用いて、ミリポアでか遇した蒸 溜したばかりの4sLのTi(GEL)*の純アルコール100mL中への溶液 を、1.5*Lの蒸溜水を100mLエタノールに溶解し同様にか遇したものに 乾燥した窒素の雰囲気中で加えた。生成した溶液を短時間撹拌し、20分間静置 した。最初は透明であった反応液は混合後28秒で曇り始めた。Specific gravity This comparative example is a pair of comparative experiment with Example ■, and the same raw materials of water and alkoxide solution is used. Using the basic method of Example Solution of 4 sL of freshly collected Ti(GEL)* in 100 mL of pure alcohol Dissolve 1.5*L of distilled water in 100mL of ethanol and treat in the same manner. Added in an atmosphere of dry nitrogen. Stir the resulting solution briefly and let it stand for 20 minutes. did. The initially clear reaction solution began to become cloudy 28 seconds after mixing.

30分間静置した復液の状態を観察した。粉末粒子の大きなかたまりがゾル中に 見られるが、之は凝集が起ったことの明らかな証拠でこる。レーザー光散乱法で 測定した沈澱物の平均粒径は9.56ミクロンで、かたまりの眼による観察と一 致した。沈澱の平均粒径を下げるために、遠心分離したコンパクトをエタノール またはptnoの水中に強力な超音波で再分散したが、余り成功しなかった。再 分散したちの一平均粒径は下ったもの−それでも直径が1ミクロンを切ることは 無かった。 SEMで調べた結果では、粉末粒子は大抵、固いくびれだ0.3ミ クロン径のチタニア粒子の凝集体であった。SPAで測定した平均粒径1.3ミ クロンから、SEM写真にもとづいて、この試料中の「平均的チタニア粒子」は 、チタニアの0.3ミクロンの第一次粒子の3個以上の凝集体から成ると推定さ れた。The state of the condensate was observed after it was left standing for 30 minutes. Large clumps of powder particles in the sol This is clear evidence that agglomeration has occurred. by laser light scattering method The average particle size of the precipitate measured was 9.56 microns, which is consistent with visual observation of the lumps. I did it. To reduce the average particle size of the precipitate, the centrifuged compacts were immersed in ethanol. Alternatively, redispersion in ptno water using powerful ultrasound was not very successful. Re The average particle size after dispersion has decreased - but the diameter is still less than 1 micron. There wasn't. According to the results of the SEM examination, the powder particles are mostly hard constrictions with a diameter of 0.3 mm. It was an agglomerate of titania particles with a chron diameter. Average particle size measured by SPA: 1.3 mm From Kron, based on the SEM photo, the "average titania particle" in this sample is , estimated to consist of aggregates of three or more 0.3 micron primary particles of titania. It was.

1隻■工 本実施例は本発明のアミン添加の効果を比較例■に対して示すために実施された 。比較例■に従って作ったチタニウム・エトキシドのエタノール溶液に、蒸溜し たばかりの第2級ブチルアミン18ミクロリツトルを加えた。この溶液を0.4 5ミクロンのミリポア・フィルターで炉遇し、次いで蒸溜水1.5+Lの100 aL工。1 ship ■work This example was carried out to demonstrate the effect of adding the amine of the present invention against comparative example ■. . Comparative example ■An ethanol solution of titanium ethoxide prepared according to 18 microliters of fresh secondary butylamine was added. This solution is 0.4 Filter with a 5 micron Millipore filter, then add 1.5+L of distilled water to 100 aL engineering.

タノールへの溶液に加えた。この反応は比較例に記載の不改変(unmodif ied)反応と平行して行はれたが、溶液は混合後30秒で濁り始めた0分散液 の外観は、上述とは反対に、非常に均整で、大きい沈澱物が眼で見られることは 無かった。光散乱法による分散液の平均粒径の測定、および独立に行はれたSE Mの側杖であることが判明した。Added to solution in ethanol. This reaction was carried out unmodified as described in the comparative example. ied) The reaction was carried out in parallel, but the solution started to become cloudy 30 seconds after mixing. Contrary to what was mentioned above, the appearance of the There wasn't. Measurement of the average particle size of the dispersion by light scattering method and independently performed SE It turned out to be M's side cane.

実施IL 本実施例は本発明のアミン濃度増加の効果を示すものである。Implementation IL This example shows the effect of increasing the amine concentration of the present invention.

実施例■記載の方法を用いて、蒸溜したTi (OEt) a4taLを純アル コール100mLに溶解し、第2級ブチル・アミン57ミクロリツトルを加えて A溶液を作る。ミリポア・フィルターで濾過してからA溶液を1.5sLの水を 100sLの純アルコールに溶解したB溶液と混合する。出来た溶液は55秒で 濁る。沈澱したチタニア粒子の平均粒度は0.47ミクロンで、粒子の寸法と形 態は非常に均整である。実施例Iと■とを比較して判ることは、A溶液の第2級 ブチルアミンを増すとチタニア粒子径が実施例Iの0.88ミクロンから実施例 ■の0.75ミクロンに下り、更に本例の第1表に示す様に低下する。Using the method described in Example ■, distilled Ti (OEt) a4taL was converted into pure a Dissolve in 100 mL of cole and add 57 microliters of secondary butyl amine. Make solution A. After filtering with a Millipore filter, add 1.5 sL of solution A to water. Mix with B solution dissolved in 100 sL of pure alcohol. The finished solution takes 55 seconds It becomes cloudy. The average particle size of the precipitated titania particles was 0.47 microns, with particle size and shape The condition is very even. Comparing Example I and ■, it can be seen that the secondary When butylamine was increased, the titania particle size changed from 0.88 microns in Example I to Example I. (2) and further decreases to 0.75 micron as shown in Table 1 of this example.

I      10ミクロリツトル     0.88ミクロンI[1Bミクロ リツトル     0.75ミクロン1[[57ミクロリツトル     0. 47ミクロン止比重u 実施例■に従って8■Lのチタニウム・テトラエトキシド(ri(oEt) 4  )の200sL純アルコール中の溶液を調製、炉遇し、次いで0.27 gの ヒドロキシプロピル・セルロース(RPC)を混合、激しく撹拌し、A溶液を作 り、次いで之を3+wLの水と200+*L純アルコールとより成るB溶液に加 える。24秒後から濁りが現れた。30分後静置した後、溶液を遠心分離すると 粉末コンパクトが出来るから、之を従前の例の様に洗滌する。この球状チタニア 沈澱物の平均粒径は0.21ミクロンであった。I 10 microliters 0.88 micron I [1B micro Little 0.75 micron 1 [[57 microliter 0. 47 micron specific gravity u According to Example ■, 8 L of titanium tetraethoxide (ri(oEt) 4 ) in 200 sL of pure alcohol, warmed, and then 0.27 g of Mix hydroxypropyl cellulose (RPC) and stir vigorously to make solution A. and then add it to solution B consisting of 3+wL water and 200+*L pure alcohol. I can do it. Cloudiness appeared after 24 seconds. After 30 minutes, the solution is centrifuged. Once the powder compact is made, wash it as before. This spherical titania The average particle size of the precipitate was 0.21 microns.

1旌U 比較例■の場合と同様に、但しA溶液が今回はトリエチルアミン106ミクロリ ツトルを含んでいるが、溶液AおよびBを混合し、出来た粉末コンパクトを前と 同様に処理すると、平均粒径0.59ミクロンと球状性の高いチタニアを与える 。以上2つの例を比較すると、RPCへのトリエチルアミンの添加は、本発明と 合致して、チタニア粉末の平均粒径が、粒子の球形は維持しながらも、0.21 ミクロンから0.59ミクロンと増大した。1 旌U Same as Comparative Example ■, except that solution A was 106 microliters of triethylamine this time Mix solutions A and B and use the resulting powder compact as before. Similar treatment yields titania with an average particle size of 0.59 microns and high sphericity. . Comparing the above two examples, it can be seen that the addition of triethylamine to RPC is different from that of the present invention. In agreement, the average particle size of the titania powder is 0.21 while maintaining the spherical shape of the particles. It increased from micron to 0.59 micron.

裏施五y チタニウムエトキシドの加水分解化学に対する各種アミン類の効果を決定するた めに、実施例■の記述に従って、一連の反応を行った。その代表的な反応として は、2aaLのTi(OEt)aを(チタンに対して)3モル%の特定のアミン を含む50mLのエタノールに溶解する。この溶液をミクロン以下のミリポア・ フィルターを窒素雰囲気内で濾過し次いで50mLエタノール中の0.75で良 く混合し、次いで30分間静置した。濁りの生起する時期はアミンの種類によっ て決るが、27乃至45秒の範囲であった。粉末の小部分を取出し光散乱法とS EMによって特性を調べた。粉末粒子は非常に均一な球状粒子であり粒度分布は 狭かった。その結果を第2表にとりまとめた。Uraseigoy To determine the effect of various amines on the hydrolysis chemistry of titanium ethoxide. For this purpose, a series of reactions were carried out according to the description in Example (2). As a typical reaction is 2 aaL of Ti(OEt)a with 3 mol% (relative to titanium) of a specific amine. Dissolve in 50 mL of ethanol containing Apply this solution to a micron-sized Millipore The filter was filtered in a nitrogen atmosphere and then washed with 0.75 in 50 mL ethanol. The mixture was thoroughly mixed and then allowed to stand for 30 minutes. The time when turbidity occurs depends on the type of amine. However, it was in the range of 27 to 45 seconds. A small portion of the powder was taken out and subjected to light scattering method and S. Characteristics were investigated by EM. Powder particles are very uniform spherical particles with a particle size distribution of It was small. The results are summarized in Table 2.

イソプロピル  25ミクロリツトル   45秒0.50ジエチル    3 1ミクロリツトル   43秒     0.50プロピル    24ミクロ リツトル   30秒     0.87ブチル     29ミクロリツトル    32秒     0.75ジブチル    50ミクロリツトル   4 0秒     0.44ヘキシル    39ミクロリツトル   27秒      0.62第2級ブチル  28ミクロリツトル   45秒     0 .71補正書の翻訳文提出書 (特許法184条の8) 平成 2年 9月3日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 PCT/US88100649 2、発明の名称 単分散チタニア球状体の製造法 3、特許出願人 住 所 アメリカ合衆国ニューシャーシー州07960゜モーリス・カウンティ 、モーリス・タウンシップ。Isopropyl 25 microliters 45 seconds 0.50 diethyl 3 1 microliter 43 seconds 0.50 propyl 24 micro Little 30 seconds 0.87 Butyl 29 Microliter 32 seconds 0.75 dibutyl 50 microliters 4 0 seconds 0.44 hexyl 39 microliters 27 seconds 0.62 Secondary Butyl 28 microliters 45 seconds 0 .. 71 Amendment translation submission form (Patent Law Article 184-8) September 3, 1990 Yoshi, Commissioner of the Patent Office 1) Takeshi Moon PCT/US88100649 2. Name of the invention Method for producing monodispersed titania spheres 3. Patent applicant Address: Morris County, New Chassis, USA 07960 , Morris Township.

コロンビア・ロード・アンド・パーク・アベニュー(番地なし) 名 称 アライド−シグナル・インコーホレーテッド4、代理人 住 所   東京都千代田区大手町二丁目2番1号新大手町ビル206区 5、補正書の提出日 従来の裏付価々値セラミック製品の代表的製法では、仕様に合致しない不良品の コストは、ある特定の品目製造コストの25ないし75%にも達すると推定され ている。従来のセラミック粉末や製造技術を使ったプロセスを反映するこうした 数字は、明らかに容認し難いものであり、ゾル−ゲルおよび高分子プレカセラミ ックの高度技術分野での使用に対する現在の制約は、その加工に供される粉末の 物理化学的性質から来る直接の結果である。原料粉末の平均粒度、粒度分布、凝 集の程度および分散特性が組合わさって、セラミックのグリーンおよび最終の焼 結状態の顕微鏡的物質性を限定している。セラミックの微細構造における物質性 は、こうした特性が厳しく制御された状態で粉末を処理することによって最適に なる。ゾル−ゲル法によって得られた単分散の金属酸化物粉末がこうした形態を 持つ材料の最高の例である。Columbia Road and Park Avenue (no street address) Name: Allied-Signal Incorporated 4, Agent Address: Shin-Otemachi Building 206, 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo 5. Date of submission of written amendment Conventional typical manufacturing methods for backed ceramic products with high value do not allow for the production of defective products that do not meet specifications. Costs are estimated to be as much as 25 to 75% of the manufacturing cost of a particular item. ing. These products reflect processes using traditional ceramic powders and manufacturing techniques. The numbers are clearly unacceptable and The current constraint on the highly technical use of It is a direct result of physicochemical properties. Average particle size, particle size distribution, and coagulation of raw material powder The degree of aggregation and dispersion properties combine to improve the green and final firing of the ceramic. It limits the microscopic materiality of the condensed state. Materiality in the microstructure of ceramics These properties are optimized by processing the powder under tightly controlled conditions. Become. Monodisperse metal oxide powder obtained by the sol-gel method has this morphology. It is the best example of this material.

単分散の金属酸化物粉末は従来のセラミック粉末よりも多くの工程上の利点を与 える。単分散粉末の球形や粒子寸法分布のせまい点が、グリーン・セラミックに おける粉末粒子の充填に対して厳密な制御を可能とする。凝集物が極く少ないの で、粒子の充填は非常に均一で、グリーン・セラミック中の残留細孔寸法は粒子 直径2個分(1μ−以下)であることが多い0粒子の分散液をゆっくり凝結させ ると、粒子の統計的配列によって、残留細孔寸法はしばしば粒子1個分の直径の 程度のものが得られる。1ミクロン(又はそれ以上の)残留細孔や凝集物が、焼 成したセラミック構造中に存在すると、材料中の亀裂や欠陥の原因となり全体と しての性能や強度を低下させるから、この点は極めて重要な利点である。従来の セラミック粉末の処理に於ては、不十分な粉末の充填度や凝集物に由来する残留 気孔率や欠陥を除去することは非常に難しい。これを実行するにはセラミックの 高密度化のための加圧および粒子の成長のための焼結補助剤の添加が代表的な方 法である。高温処理中の加圧は極端にコストがか−るので望ましいことではない 。焼結補助剤の添加は材料の高温特性に不利に働らくので、之も望ましくない。Monodisperse metal oxide powders offer many process advantages over traditional ceramic powders. I can do it. The spherical shape and narrow point of particle size distribution of monodisperse powders make green ceramics allows tight control over the loading of powder particles in the container. There are very few aggregates. , the particle packing is very uniform and the residual pore size in the green ceramic is Slowly coagulates a dispersion of 0 particles, which is often 2 particles in diameter (1μ or less). Then, due to the statistical arrangement of the particles, the residual pore size is often smaller than the diameter of a single particle. You can get something like that. Residual pores and agglomerates of 1 micron (or larger) are removed by firing. If present in the formed ceramic structure, it can cause cracks and defects in the material and damage the overall structure. This is an extremely important advantage since it reduces the performance and strength of the material. Traditional In the processing of ceramic powders, residues due to insufficient powder packing and agglomerates can be It is very difficult to remove porosity and defects. To do this, use ceramic Typical methods include pressurization for densification and addition of sintering aids for particle growth. It is the law. Pressurization during high-temperature processing is extremely costly and is not desirable. . The addition of sintering aids is also undesirable, since it adversely affects the high temperature properties of the material.

単一寸法の粒子では、こうした処理は、密度や微細構造的均整および焼結性を達 成する上で必要ではない。For particles of a single dimension, these treatments can achieve density, microstructural symmetry, and sinterability. It is not necessary to accomplish this.

ヨーロッパ公開特許出@0186149には、無機酸化物含有エアロゲルが、ゲ ルの製造に使用した溶媒の超臨界抽出の利用に重点を置いて論じられている。こ のゲルは酸性条件で形成され、本発明者が製造した、塩基性の条件で生成した微 小球とは大きく違っている。European published patent publication @0186149 discloses that inorganic oxide-containing airgel is Emphasis is placed on the use of supercritical extraction of the solvent used in the production of the oil. child The gel is formed under acidic conditions, and the gel produced by the inventors under basic conditions is It is very different from a small ball.

GB2170189Aの英国特許出願では、本発明のそれよりもずっと大きい1 000 g vaまでの球の製造について論じている。この大型球は水溶液中で 有機金属酸化物プレカーサーの小滴の分散液を生成することによって得られる。In the UK patent application GB2170189A, a much larger 1 The production of spheres up to 000 g va is discussed. This large sphere is in an aqueous solution Obtained by forming a dispersion of organometallic oxide precursor droplets.

次いでこの小滴を保護コロイドで保護しながら反応させる。The droplets are then allowed to react while being protected by a protective colloid.

アメリカ・セラミック協会々誌65(E 1574.77  (1986)には 本発明に類似した方法が論じられている。そこではヒドロキシプロピル・セルロ ースが小粒子のTiO□の凝集を防止するのに使用されている。Journal of the Ceramic Society of America 65 (E 1574.77 (1986)) Methods similar to the present invention are discussed. There, hydroxypropyl cellulose A carbonaceous solution is used to prevent agglomeration of small particles of TiO□.

溌1廊JL略 従って本発明の目的は、チタニアの単分散球状体を成形コンパクトとして、また は適当な流体媒体内の分散液として、再現性良(製造する方法を提供するもので ある。1st corridor JL abbreviation It is therefore an object of the present invention to produce titania monodisperse spheroidal bodies as molded compacts and provides a reproducible method of manufacturing (as a dispersion in a suitable fluid medium) be.

本発明の他の目的は、チタニア球状体を約0.1−1μ鰯の範囲の個々の粒子寸 法で、更に粒度分布の標準が平均粒径の約1/2である、即ち単分散または単一 サイズとして定義づけられるもの一提供である。Another object of the invention is to produce titania spheroids with individual particle sizes in the range of about 0.1-1 μm. In addition, the particle size distribution standard is about 1/2 of the average particle size, i.e. monodisperse or monodisperse. This is defined as the size provided.

本発明の内容は、チタニウム・テトラアルコキシドをアルコールより成る液体に 溶解して該アルコキシドの溶液を生成し、次いでアミン含有粒径制御用添加物を 含むアルコールと水の溶液および水を、固型単分散球状チタニアの沈澱を生成す る工程より成る、単分散チタニアの製造法である。The content of the present invention is to convert titanium tetraalkoxide into a liquid consisting of alcohol. to form a solution of the alkoxide and then add an amine-containing particle size control additive. A solution of alcohol and water containing alcohol and water to produce a precipitate of solid monodisperse spherical titania. This is a method for producing monodisperse titania, which consists of the steps of:

生成する工程より成る単分散チタニアの製造プロセスに於て見られる。It is found in the manufacturing process of monodisperse titania, which consists of a step of producing monodisperse titania.

本発明の今一つの態様は塩基性の水やチタニウム・アルコキシドベースのゾルの 如き媒体中の該チタニアの分散液のエイジングより成る、単分散チタニア粒子の 内部気孔率を増大するプロセスに於て見られる。Another embodiment of the invention is to use basic water or titanium alkoxide based sols. production of monodisperse titania particles by aging a dispersion of said titania in a medium such as Found in the process of increasing internal porosity.

更に本発明の他の態様は、該チタニア粒子の分散液の多孔性型への添加およびこ の型からの該固体グリーン体コンパクトの回収より成る、グリーン・ボディ・コ ンパクトの製造法に於て見られる。Still other aspects of the invention include adding the dispersion of titania particles to a porous mold and green body compact consisting of recovery of said solid green body compact from the mold of This can be seen in the manufacturing method of impact.

その他の目的と態様は本発明の下記の更に詳細な説明において見出される。Other objects and embodiments are found in the following more detailed description of the invention.

本発明に於ては、チタニウム・テトラアルコキシドはアルコ。In the present invention, titanium tetraalkoxide is alco.

−ル溶液は0.05乃至1.0M/1の範囲の濃度であることが望ましい。The concentration of the solution is preferably in the range of 0.05 to 1.0 M/1.

最終加水分解混合物の含水量は0.2乃至1.5M/j!のモル濃度を越えない こと、および当初のアルコール溶液は500ppH,望ましくは200ppm以 上の水を有しないことが重要である。更にチタニウム・テトラアルコキシド・ア ルコールの含水量は100乃至300pps+であることが好ましい。The water content of the final hydrolysis mixture is between 0.2 and 1.5 M/j! Do not exceed the molar concentration of and that the initial alcohol solution has a pH of 500 ppm, preferably 200 ppm or less. It is important not to have water on top. Furthermore, titanium tetraalkoxide The water content of alcohol is preferably 100 to 300 pps+.

本発明はゾル・ゲル化学によって単一サイズのチタニアを製造する、新しい粒度 制御用添加剤系に関する。第2級アミンおよびトリエチルアミン/ヒドロキシプ ロピル・セルロースは2つの望ましい添加物系であって、沈澱/生成の間の粉末 粒子の凝集防止が出来る上にチタニウム・アルコキシドの加水分解によって直接 に単分散球状粉末が生成する。The present invention provides a new particle size for producing single-sized titania by sol-gel chemistry. Concerning control additive systems. Secondary amines and triethylamine/hydroxylamine Lopil cellulose is a desirable additive system for the powder during precipitation/formation. In addition to preventing particle agglomeration, it is also possible to directly A monodisperse spherical powder is produced.

こうした添加剤は単一サイズのチタニア粒子の非常に均一な分散液が非常に再現 性良く製造出来る方法を与えるので、前記の公知方法より非常にすぐれている0 代表的な例では、0.001乃至0.1M#!を含む溶液となるに充分な量で用 いられる。These additives produce highly uniform dispersions of single-sized titania particles that are highly reproducible. It provides a method that can be manufactured with high efficiency, and is very superior to the above-mentioned known methods. Typical examples are 0.001 to 0.1M#! Use in sufficient amount to form a solution containing I can stay.

最も広範囲なamでは、炭素原子数1−7の長さのアルキル基を持つアミン類が この発明のプロセスを効果的とする。最良の結果を与えるのは、ヒドロキシプロ ピル・セルロース(RPC)の無い時はモノ又はジ置換アミン頻において最良の 結果が得ら果を与える。個々のアミン類ばかりでなく、アミン類の混合物を使用 するのも本発明の範囲内にある。The most widespread type of am is amines with alkyl groups of 1 to 7 carbon atoms in length. This makes the process of the invention effective. The best results are given by Hydroxypro In the absence of pill cellulose (RPC), mono- or di-substituted amines are the best Get results and give results. Use mixtures of amines as well as individual amines It is also within the scope of the present invention to do so.

本発明のモノおよびジ置換アミン類は、之に限定するものではないが、エチルア ミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、プロピルアミン、ジプ ロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ペンチルアミン、ジイソチルア ミン、ヘキシルアミン、ジエチルアミン、ヘプチルアミン、ジエチルアミン、イ ソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソブチルアミン、ジイソブチルア ミン、5ec−ブチルアミン、ジー5ec−ブチルアミン、tert−ブチルア ミン、ジーtert−ブチルアミン、イソペンチルアミン、tert−へブチル アミン、エチルプロピルアミン、ヘキシルブチルアミン、その他の群から選ばれ る。The mono- and di-substituted amines of the present invention include, but are not limited to, ethyl alcohol. amine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, propylamine, dipropylene Lopylamine, butylamine, dibutylamine, pentylamine, diisothyla hexylamine, diethylamine, heptylamine, diethylamine, Sopropylamine, diisopropylamine, isobutylamine, diisobutylamine amine, 5ec-butylamine, di-5ec-butylamine, tert-butylamine amine, di-tert-butylamine, isopentylamine, tert-butylamine selected from the group of amines, ethylpropylamine, hexylbutylamine, and others. Ru.

本発明のトリアルキルアミン類は、之に限定するものではないが、トリエチルア ミン、トリメチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイ ソブチルアミン、トリー5ec−ブチルアミン、トリーter t−ブチルアミ ン、トリペンチルアミン、トリイソペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリ ヘプチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルメチルプロピルアミン、プロピ ルジエチルアミン、ヘキシルメチルペンチルアミン、プロピルエチルへブチルア ミン、ペンチルジブチルアミン、その他の群から選ばれる。The trialkylamines of the present invention include, but are not limited to, triethyl amines. Trimethylamine, Triisopropylamine, Tributylamine, Trimethylamine, Trimethylamine, Triisopropylamine, Tributylamine sobutylamine, tri-5ec-butylamine, tri-tert-butylamine tripentylamine, triisopentylamine, trihexylamine, tripentylamine, tripentylamine, triisopentylamine, trihexylamine, heptylamine, methyldiethylamine, ethylmethylpropylamine, propylamine diethylamine, hexylmethylpentylamine, propyl ethyl to butyl amine amine, pentyldibutylamine, and others.

変分布がその標準偏差が平均粒径の172以下ということである。The standard deviation of the variable distribution is 172 or less of the average particle size.

好ましい態様においては、5ec−ブチルアミン濃度は約0.001乃至0.1 M#2の範囲にあるべきであり、トリエチルアミンの濃度は約0.0OL乃至0 .1M#2の範囲、およびヒドロキシプロピル・セルロースの濃度はアルコキシ ドを基礎として0.5乃至5重量%であるべきである。あるいは、トリエチルア ミンの様なアミンはチタン金属を基礎として約1乃至6モル%の範囲で存在する ことができる。In a preferred embodiment, the 5ec-butylamine concentration is about 0.001 to 0.1 M#2 and the concentration of triethylamine should be in the range of about 0.0OL to 0. .. 1M#2 range, and the concentration of hydroxypropyl cellulose is alkoxy It should be between 0.5 and 5% by weight based on the amount of carbon. Or triethyla Amines such as amines are present in the range of about 1 to 6 mole percent based on the titanium metal. be able to.

これ等のアミン添加物は、粉末粒子の相対的法度(relativespher ici ty、)の制御だけでなく、沈澱した粉末の平均粒子径の制御にも極め て有効である。単にアミン含有添加物の濃度を変えるだけで、粉末のせまい粒度 分布を保持しながら、チタニア粒子の平均粒度が増減する。この粒度変化は水と アルコキシド試薬双方の濃度(及び他の反応媒体も)一定の下で行われるが、。These amine additives increase the relative sparseness of the powder particles. In addition to controlling the average particle size of the precipitated powder, it is also possible to It is valid. By simply changing the concentration of amine-containing additives, the fine particle size of the powder can be improved. The average particle size of the titania particles increases or decreases while maintaining the distribution. This particle size change is caused by water However, the concentration of both alkoxide reagents (and other reaction media as well) is carried out under constant conditions.

之はこれらの材料の製造上、根本的な進歩である。This is a fundamental advance in the manufacture of these materials.

単分散チタニア粒子は平均粒径の172より小さい粒度分布の標準偏差に相当す る、比較的狭い粒度分布で製造されている。Monodisperse titania particles correspond to a standard deviation of the particle size distribution less than 172 of the average particle size. manufactured with a relatively narrow particle size distribution.

一方従来の方式では粒子の寸法は1μ腸を著しく超過し、均一性は悪く、標準偏 差は平均粒子径より小さくはない。本発明はその粒度が0.1乃至1.0μmの 均一な球状粒子を、製造するが、之と対照的に、従来の方法の実験で作った粒子 は1μm以上の粒径のものを製造する。本発明の方法を使って得られるくっきり とした(wel 1−def 1ned )球形と狭い粒度範囲は、セラミック 産業に於て、高密度で微細構造的に均一なグリーン・ボディ・タニア粒子は再現 性がなく、且つ該既知方法の製品は走査型電子顕微鏡(SEM)によれば、リー ズ・ノースロップ型小粒子アナライザ(SPA )による測定によれば1.2μ 票の平均粒子径を持つ粒子の高度の凝集体である。この以前の方法は0.3−0 .7μ腸の粒子径を報告しているが、この方法を広範に且つ奥深くまで複製を試 みたが、その結果得られた粒子は1.2μm径の固くかつからみ合った分離不能 の凝集体であり、はり球形の0.3μmのチタニア粒子で成立っていた。On the other hand, in the conventional method, the particle size significantly exceeds 1μ, the uniformity is poor, and the standard deviation The difference is not less than the average particle size. The present invention has a particle size of 0.1 to 1.0 μm. Uniform spherical particles are produced, in contrast to particles produced in experiments using conventional methods. produces particles with a particle size of 1 μm or more. Sharpness obtained using the method of the invention The spherical shape and narrow particle size range make the ceramic In industry, dense and microstructurally uniform green-body tania particles can be reproduced. According to scanning electron microscopy (SEM), the product of the known method has no lead 1.2μ as measured by the Northrop Small Particle Analyzer (SPA) It is a highly agglomerated mass of particles with an average particle size of This previous method was 0.3-0 .. reported a particle size of 7μ intestine, but we have not attempted to replicate this method broadly and deeply. However, the resulting particles were 1.2 μm in diameter, hard, intertwined, and inseparable. It was an aggregate of spherical titania particles with a diameter of 0.3 μm.

この明細書および付属の請求範囲においては、「コンパクト」なる語の定義は、 分離した非再分散チタニアと、単分散チタニアの分散液による多孔性型によって 得られる、又は当業者に知られた他の成形方法によって得られる成形固体チタニ アの両者を含むものである。又、「グリーン・ボディ」なる語は未焼成のプレセ ラミック・コンパクトを意味するものとして定義する。In this specification and the appended claims, the term "compact" is defined as: A porous type with a dispersion of separated non-redispersed titania and monodispersed titania molded solid titanium obtained or obtained by other molding methods known to those skilled in the art. This includes both (a). Also, the term "green body" refers to unfired presses. Define to mean ramic compact.

以下の実施例は説明のために示したものであるが、これらの例は本来説明のため のものに過ぎず本発明は必ずしもこれのみに限定されるものではないことを理解 されたい。Although the following examples are provided for illustrative purposes, they are not intended to be illustrative in nature. It is understood that the present invention is not necessarily limited to this. I want to be

土較±上 本発明と従来の特許とを区別するために、文献に記載の方法を用いて製品を作っ た。soil comparison±1 In order to distinguish the present invention from conventional patents, products must be made using methods described in the literature. Ta.

チタニウム・テトラエトキシドは異なるメーカー3社から購入し、真空蒸溜によ り精製し、不活性窒素中で慎重に取扱い大気中の湿気との接触を最小限とした。Titanium tetraethoxide was purchased from three different manufacturers and vacuum distilled. and carefully handled under inert nitrogen to minimize contact with atmospheric moisture.

反応用溶液はすべて使用直前にナイロンの0.4μmのミリボア・フィルターで か過を行った。溶液の取扱いはすべて窒素の乾いた不活性雰囲気中で行った。All reaction solutions were passed through a nylon 0.4 μm millibore filter immediately before use. I passed away. All solution handling was done under a dry, inert atmosphere of nitrogen.

粒度分布値はレーザ・ノースロンプ社の小粒子アナライザ(SPA)により測定 した。この測定器はレーザー光散乱で0.1−35μm範囲の粒度分布を測定す る。走査型電子顕微鏡(SEM)はspへの測定による粒度値のチェックと粉末 粒子の形態を調べるのに用いた。粉末のサンプリングの方法が適切である様に適 切な注意が払はれている限りにおいて、SEMとSPAの粒度のデータは非常に 合致していた。Particle size distribution values were measured using a Laser Northrop Small Particle Analyzer (SPA). did. This measuring device uses laser light scattering to measure particle size distribution in the 0.1-35μm range. Ru. Scanning electron microscopy (SEM) is used to check particle size values by measuring sp. It was used to examine the morphology of particles. Ensure that the powder sampling method is appropriate. As long as proper care is taken, SEM and SPA granularity data are highly It matched.

既報告の方法に従って、無水エタノール中のチタニウム・テトラエトキシドの0 .2モル(M/ 1 ’)希薄溶液をエタノール中の水与えた。30分後に得ら れ光粉末エタノールで洗いpH1oの脱イオン水中に再分散し、SPAで粒度を 測定した。1.3μ−というSPAによる平均粒度は、この材料について従前の 特許が主張した値の数倍も大きかった。この粉末のS8M写真によると、粒子の 表面はカーブしていたり球状であったりしており、殆んどの粒子が0.3uya 程度の粒子が固いくびれた凝集体(hard necked aggreg−a  tes )であった。0 of titanium tetraethoxide in absolute ethanol according to a previously reported method. .. A 2 molar (M/1') dilute solution of water in ethanol was given. Got it after 30 minutes Wash the light powder with ethanol, redisperse it in deionized water at pH 1o, and reduce the particle size with SPA. It was measured. The average particle size by SPA of 1.3 μ- It was several times larger than the value claimed by the patent. According to the S8M photograph of this powder, the particles are The surface is curved or spherical, and most of the particles are 0.3uya. hard necked aggregation of particles of about tes).

更に30.000倍に拡大した表面は微細構造は極めて少なく、かなり平滑であ った。粒度は正しくないが、粒子表面の外観は、この材料の報告に見る粉末の記 述と良く合っている。Furthermore, the surface magnified 30,000 times has very few microstructures and is quite smooth. It was. Although the particle size is incorrect, the appearance of the particle surface is consistent with the description of the powder seen in reports for this material. It matches well with the description.

この観察は重要である。何故ならば各種の添加物を用いて作った粉末の表面の微 細構造は従来の特許で得られたものと著しく異っているからである。This observation is important. This is because the fine particles on the surface of powder made using various additives This is because the fine structure is significantly different from that obtained in conventional patents.

比較し得る試薬濃度に対して観察した沈澱時間は文献値と極く近かった。一般に 、水かアルコキシドの濃度を減らすと沈澱時間は長くなるが、主要製品における いく違いは粉末粒子の形態と粒度における違いをもたらす。従前の方法に従って 得られた材料はすべて、SPAで測定し、之と独立にSEMで確認された様に、 1ミクロン以上の平均粒度を持つ不均一な粉末凝集体である。The observed precipitation times for comparable reagent concentrations were very close to literature values. in general , reducing the concentration of water or alkoxide increases the precipitation time, but These differences result in differences in powder particle morphology and particle size. according to the previous method All obtained materials were measured by SPA and independently confirmed by SEM. It is a non-uniform powder agglomerate with an average particle size of 1 micron or more.

多数の各種試薬濃度、反応温度および実験媒体を検討した。A number of different reagent concentrations, reaction temperatures and experimental media were considered.

それ等の方法で作ったチタニアの粒度および微細構造は、製造媒体の変化による 影響は殆どない。この媒体変化というのは、チタニウム・エトキシドを反応中で 受入れたま\、1曲目の蒸溜をしたもの、2回目の溜分を蒸溜したものを使用す るとか、200プルーフの無水エタノールを使うとかいったことである。The grain size and microstructure of titania produced by these methods may vary due to changes in the production medium. There is almost no impact. This medium change occurs during the reaction of titanium ethoxide. Use the received product, the first distilled product, and the second distilled product. Or use 200 proof anhydrous ethanol.

反応させる水は(18メグオーム)の脱イオン水および蒸溜水を使用した。The water used for the reaction was deionized water (18 megohm) and distilled water.

、こうした注意の外にも、粉末沈澱後の粉末の洗滌、単離や再分散の過程でも十 分注意を払った。沈澱反応は静置して行うか、ゆっくりとまたは激しく撹拌して 行い、遠心分離の速度は種々変更して粉末を再分散させるためのソニケーション ・パワーや溶剤であるかの様に使用した。以前の出版物の方法を用いた40以上 の実験の結果では、得られた粒子はどれも請求された結果を再現することはなか った。In addition to these precautions, the process of washing, isolating, and redispersing the powder after precipitation should also be carried out with sufficient care. I paid attention. The precipitation reaction can be carried out statically or with slow or vigorous stirring. The centrifugation speed was varied and sonication was applied to redisperse the powder. -Used as if it were a power or solvent. More than 40 using methods from previous publications Experimental results show that none of the particles obtained reproduce the claimed results. It was.

比重■工 この比較例は既報告の実験方法でRPCを使はない場合のトリエチルアミンの効 果を見るためのものである。(チタン基準)2モル%のトリエチルアミンを含む アルコキシドの0.21’l/f溶液を作り、実施例Iの記述に従ってエタノー ル中の水の0.83M/l溶液と混合した。この組合せによって、固体チタニア の沈澱時間は10秒から35秒に増大し、高度に凝集した状態のゾルから沈澱し た粉末は平均粒度は10.4μ霧であった。pH0の水中に、単離した粒子試料 を再分散すると、この粒子の平均SPA粒度は1.1u+mに減少し、実施例I に於ける様な、無変更の合成で得られた値(1,06μm)に非常に対照的な値 となった。Specific gravity This comparative example shows the effect of triethylamine when RPC is not used in a previously reported experimental method. It is for seeing the fruit. Contains 2 mol% triethylamine (based on titanium) A 0.21'l/f solution of the alkoxide was prepared and ethanol was added as described in Example I. The mixture was mixed with a 0.83 M/l solution of water in a bottle. With this combination, solid titania The precipitation time increased from 10 seconds to 35 seconds, resulting in precipitation from a highly aggregated sol. The powder had an average particle size of 10.4 microns. Isolated particle sample in water at pH 0 When redispersed, the average SPA particle size of this particle decreased to 1.1 u+m, and Example I The value in sharp contrast to that obtained with the unmodified synthesis (1,06 μm) as in It became.

トリエチルアミンを用いた実験のレーザー光散乱およびsEh特性化の結果では 、新しく沈澱した粉末は非常に凝集しており、塩基性水に再分散しても0.9μ 霞以下の平均粒径のものは得られなかった。アミンを酸化バリウムから蒸溜して 精製しても、蒸溜アミンを使って作った粉末は蒸溜しない材料を使って得たもの と同じ粒度分布を示した。In the laser light scattering and sEh characterization results of experiments using triethylamine, , the newly precipitated powder is highly agglomerated and even when redispersed in basic water, the 0.9μ No particles with an average particle size smaller than haze were obtained. Distilling amines from barium oxide Even if purified, powders made using distilled amines are obtained using materials that are not distilled. It showed the same particle size distribution.

1隻皿上 第1級アミン添加物の効果を見るために、蒸溜したばかりのチタニウム・テトラ エトキシド(Ti (OEt) a ) 4+L、第2級ブチルアミン10ミク ロリツトルと乾いたエタノール100mLを乾いた窒素の不活性雰囲気中で混合 してアルコキシド溶液(A)を調製する。加水分解液(B)は蒸溜水3+aLを 無水アルコール100a+Lに加えて調製する0次に両溶液を窒素中で0.4〃 ■のミリボア、ナイロン・フィルターで別々に濾過して溶液中の微粒子物を除く 。1 piece on a plate To see the effect of primary amine additives, freshly distilled titanium tetra Ethoxide (Ti (OEt) a) 4+L, secondary butylamine 10 mic Mix Lolitol and 100 mL of dry ethanol in an inert atmosphere of dry nitrogen. An alkoxide solution (A) is prepared. Hydrolysis solution (B) is distilled water 3+aL Both solutions prepared by adding 100a+L of absolute alcohol to 0.4% in nitrogen ■ Separately filter with millibore and nylon filters to remove particulates from the solution. .

加水分解は、両溶液を同じ容量だけ取り、数秒間激しく混合し、その後、よく混 った溶液を30分間静置する。始めは透明だった液は混合後13秒で濁って来る 。こ\で出来たチタニア粉末のミルク状分散液を20分間遠心分離し、エタノー ルを粉末のコンパクトから傾ン写して取出し、粉末は少量のエタノール中に超音 波で分散する。再び粉末を遠心分離で単離し、pH10の水中に再分散し、粒度 分布をリーブ・ノースロップ社の小粒子アナライザ(SPA)を開いて散乱光で 測定する。チタニア粒子の平均粒径は0.88 a mであった。粉末の分散液 の一部を乾燥して58Mマイクログラムをとることで、沈澱物の球状粒子の形態 と粒度分布の均一なことが別途確認された。For hydrolysis, take equal volumes of both solutions, mix vigorously for a few seconds, then mix well. Let the solution stand for 30 minutes. The initially clear liquid becomes cloudy 13 seconds after mixing. . The milky dispersion of titania powder made in this way was centrifuged for 20 minutes, and the ethanol Tilt and remove the powder from the powder compact, and place the powder in a small amount of ethanol under ultrasonic waves. dispersed by waves. The powder was again isolated by centrifugation, redispersed in pH 10 water, and the particle size Open the Reeve Northrop Small Particle Analyzer (SPA) to measure the distribution using scattered light. Measure. The average particle size of the titania particles was 0.88 am. powder dispersion By drying a part of the 58M microgram, the shape of the spherical particles of the precipitate was determined. It was separately confirmed that the particle size distribution was uniform.

比重班l この比較例は実施例■と対をなす比較実験であり、水とアルコキシドの同じ原料 の溶液を使用している。実施例Iの基本的方法を用いて、ミリボアで濾過した蒸 溜したばかりの4■LのTi(OE・t)aの純アルコール100■L中への溶 液を、1.5■Lの蒸溜水を100+aLエタノールに溶解し同様に枦遇したも のに乾燥した窒素の雰囲気中で加えた。生成した溶液を短時間撹拌し、20分間 静置した。最初は透明であった反応液は混合後28秒で曇り始めた。Specific gravity group This comparative example is a pair of comparative experiment with Example ■, and the same raw materials of water and alkoxide solution is used. Using the basic method of Example I, millibore filtered evaporation Dissolving 4 L of freshly collected Ti(OE・t)a in 100 L of pure alcohol. The solution was dissolved in 1.5L of distilled water in 100+aL of ethanol and treated in the same manner. was added in an atmosphere of dry nitrogen. The resulting solution was stirred briefly for 20 min. I left it still. The initially clear reaction solution began to become cloudy 28 seconds after mixing.

30分間静置した復液の状態を観察した。粉末粒子の大きなかたまりがゾル中に 見られるが、之は凝集が起ったことの明らかな証拠である。レーザー光散乱法で 測定した沈澱物の平均粒径は9.56μ霧で、かたまりの眼による観察と一致し た。沈澱の平均粒径を下げるために、遠心分離したコンパクトをエタノールまた はpH10の水中に強力な超音波で再分散したが、余り成功しなかった。再分散 したもの\平均粒径は下ったもの\それでも直径が1μmを切ることは無がった 。 5EMで調べた結果では、粉末粒子は大抵、固いくびれた0、3μ■径のチ タニア粒子の凝集体であった。SPAで測定した平均粒径1.3μ鋼から、S8 M写真にもとづいて、この試料中の「平均的チタニア粒子」は、チタニアの 。The state of the condensate was observed after it was left standing for 30 minutes. Large clumps of powder particles in the sol This is clear evidence that agglomeration has occurred. by laser light scattering method The average particle size of the precipitate measured was 9.56 μm, which is consistent with the visual observation of the mass. Ta. To reduce the average particle size of the precipitate, the centrifuged compacts were soaked in ethanol or was redispersed in pH 10 water using powerful ultrasound without much success. redispersion Although the average particle size has decreased, the diameter has never been less than 1 μm. . According to the results of 5EM examination, powder particles are mostly hard constricted chips with a diameter of 0.3μ. It was an aggregate of Tania particles. From steel with an average grain size of 1.3μ measured by SPA, S8 Based on the M photo, the "average titania particles" in this sample are titania.

0.3μ鴎の第一次粒子の3個以上の凝集体から成ると推定された。It was estimated to consist of aggregates of three or more primary particles of 0.3 μm.

皇族■工 本実施例は本発明のアミン添加の効果を比較例■に対して示すために実施された 。比較例■に従って作ったチタニウム・エトキシドのエタノール溶液に、蒸溜し たばかりの第2級ブチルアミン18ミクロリツトルを加えた。この溶液を0.4 5I11のミリボア・フィルターで炉遇し、次いで蒸溜水1 、5sLの1’( )OmLエタノールへの溶液に加えた。この反応は比較例に記載の不改変(un *−odified)反応と平行して行われたが、溶液は混合後30秒で濁り始 めた0分散液の外観は、上述とは反対に、非常に均整で、大きい沈澱物が眼で見 られることは無かった。光散乱法にょる分散液の平均粒径の測定、および独立に 行はれたSEMの測定では、0.75μmであった。更にSEMによる粒子形態 は球状であることが判明した。Royal family ■Engineer This example was carried out to demonstrate the effect of adding the amine of the present invention against comparative example ■. . Comparative example ■An ethanol solution of titanium ethoxide prepared according to 18 microliters of fresh secondary butylamine was added. This solution is 0.4 Filter with a 5I11 millibore filter, then add 1 liter of distilled water, 1' of 5 sL ( ) was added to the solution in OmL ethanol. This reaction was carried out unmodified (unmodified) as described in the comparative example. *-odified) reaction was carried out in parallel, but the solution started to become cloudy 30 seconds after mixing. The appearance of the collected zero dispersion, contrary to the above, is very symmetrical with no visible large precipitates. There was nothing to be done. Measurement of the average particle size of the dispersion by light scattering method and independently In the SEM measurement of the line, it was 0.75 μm. Furthermore, particle morphology by SEM was found to be spherical.

裏施阻旦 本実施例は本発明のアミン濃度増加の効果を示すものである。Ura-sebandan This example shows the effect of increasing the amine concentration of the present invention.

実施例■記載の方法を用いて、蒸溜したTi(OEt)44mLを純アルコール 100mLに溶解し、第2級ブチル・アミン57ミクロリツトルを加えてA溶液 を作る。ミリポア・フィルターで濾過してからA溶液を1 、5n+Lの水を1 00mLの純アルコールに溶解したB溶液と混合する。出来た溶液は55秒で濁 る。沈澱したチタニア粒子の平均粒度は0.47μmで、粒子の寸法と形態は非 常に均整である。実施例Iと■とを比較して判ることは、A溶液の第2級ブチル アミンを増すとチタニア粒子径が実施例Iの0.88μ鱗から実施例■の0.7 5μmに下り、更に本例の第1表に示す様に低下する。Example ■ Using the method described, 44 mL of distilled Ti (OEt) was mixed with pure alcohol. Dissolve in 100 mL and add 57 microliters of secondary butyl amine to make solution A. make. After filtering with a Millipore filter, add 1 part of solution A and 1 part of 5n+L water. Mix with solution B dissolved in 00 mL of pure alcohol. The resulting solution becomes cloudy in 55 seconds. Ru. The average particle size of the precipitated titania particles was 0.47 μm, and the particle size and morphology were non-uniform. Always proportionate. Comparing Example I and ■, it can be seen that the secondary butyl in solution A When the amine was increased, the titania particle size increased from 0.88 μ scales in Example I to 0.7 μ scales in Example II. 5 μm, and further decreases as shown in Table 1 of this example.

1      10ミクロリツトル     0.88μmII        1Bミクロリツトル     0.75μ纏1[[57ミクロリントル      0.47μ−此1石1■ 実施例■に従って8mLのチタニウム・テトラエトキシド(Ti(OEt)4) の200mL純アルコール中の溶液を調製、濾過し、次いで0.27gのヒドロ キシプロピル・セルロース(HPC) ヲfi合、激しく撹拌し、A溶液を作り 、次いで之を3a+Lの水と200++L純アルコールとより成るB溶液に加え る。24秒後から濁りが現れた。30分後静置した後、溶液を遠心分離すると粉 末コンパクトが出来るから、之を従前の例の様に洗滌する。この球状チタニア沈 澱物の平均粒径は0.21μmであった。1 10 microliters 0.88 μm II 1B micro liter 0.75μ 1[[57 micro liter] 0.47μ - 1 koku 1■ 8 mL of titanium tetraethoxide (Ti(OEt)4) according to Example ■ A solution in 200 mL of pure alcohol was prepared, filtered, and then 0.27 g of hydroxide Combine xypropyl cellulose (HPC) and stir vigorously to make solution A. , then add this to solution B consisting of 3a+L water and 200++L pure alcohol. Ru. Cloudiness appeared after 24 seconds. After 30 minutes, the solution is centrifuged to form a powder. Now that you have a compact, clean it as before. This spherical titania precipitate The average particle size of the precipitate was 0.21 μm.

実崖尉■ 比較例■の場合と同様に、但しA溶液が今回はトリエチルアミン106ミクロリ ツトルを含んでいるが、溶液AおよびBを混合し、出来た粉末コンパクトを前と 同様に処理すると、平均粒径0.59μmと球状性の高いチタニアを与える。以 上2つの例を比較すると、RPCへのトリエチルアミンの添加は、本発明と合致 して、チタニア粉末の平均粒径が、粒子の球形は維持しながらも、0.21μm から0.59μ−と増大した。Officer Jitsugai■ Same as Comparative Example ■, except that solution A was 106 microliters of triethylamine this time Mix solutions A and B and use the resulting powder compact as before. When treated in the same manner, titania with an average particle size of 0.59 μm and high sphericity is obtained. Below Comparing the above two examples, the addition of triethylamine to the RPC is consistent with the present invention. As a result, the average particle size of the titania powder was reduced to 0.21 μm while maintaining the spherical shape of the particles. It increased from 0.59μ- to 0.59μ-.

尖施拠M チタニウムエトキシドの加水分解化学に対する各種アミン類の効果を決定するた めに、実施例■の記述に従って、一連の反応を行った。その代表的な反応として は、2mLのTi (OEt) aを(チタンに対して)3モル%の特定のアミ ンを含む50+aLのエタノールに溶解する。この溶液をミクロン以下のミリボ ア・フィルターを窒素雰囲気内で濾過し次いで50+++Lエタノール中の0. 75mLの水の溶液に加える。当初は常に透明な反応液を高速撹拌して良く混合 し、次いで30分間静置した。濁りの生起する時期はアミンの種類によって決る が、27乃至45秒の範囲であった。粉末の小部分を取出し光散乱法とSEMに よって特性を調べた。粉末粒子は非常に均一な球状粒子であり粒度分布は゛狭か った。その結果を第2表にとりまとめた。Tips M To determine the effect of various amines on the hydrolysis chemistry of titanium ethoxide. For this purpose, a series of reactions were carried out according to the description in Example (2). As a typical reaction 2 mL of Ti(OEt)a was added to 3 mol% (relative to titanium) of a specific amine. Dissolve in 50+aL of ethanol containing This solution is A filter in a nitrogen atmosphere and then in 50 + + L ethanol. Add to 75 mL of water solution. Always stir the initially clear reaction solution at high speed to mix well. Then, it was left to stand for 30 minutes. The time when turbidity occurs depends on the type of amine. was in the range of 27 to 45 seconds. A small portion of the powder is taken out for light scattering and SEM. Therefore, we investigated its characteristics. The powder particles are very uniform spherical particles with a narrow particle size distribution. It was. The results are summarized in Table 2.

」じし表 イソプロピル 25ミクロリツトル   45秒     0.50ジエチル    31ミクロリツトル   43秒     0.50プロピル   24ミ クロリツトル   30秒0.87ブチル    29ミクロリツトル   3 2秒     0.75ジブチル   50ミクロリツトル   40秒      0.44ヘキシル   39ミクロリツトル   27秒     0.6 2第2級ブチル 28ミクロリツトル   45秒     0.71請求の範 囲 1、  a)チタニウム・テトラアルコキシドをアルコールを含む液体に溶解し てアルキル基中に1乃至4個の炭素原子を有する該アルコキシドの溶液を作る工 程及びこれに次いてb)ヒドロキシプロピルセルロースと組み合わせたモノアル キルアミン類、ジアルキルアミン類、トリアルキルアミン類及びその混合物から 成り、該アミン類はアルキル基中に炭素原子1〜7個を有するものである、群か ら選ばれたアミン含有粒径制御添加剤を含むアルコールと水との溶液をa)で得 た溶液に加えてチタニアの固状単分散球状体の沈澱を生成させる工程 を含むことより成る単分散チタニア球状体の製造法。” table Isopropyl 25 microliters 45 seconds 0.50 diethyl 31 microliters 43 seconds 0.50 propyl 24 mi Chloritol 30 seconds 0.87 butyl 29 microliters 3 2 seconds 0.75 dibutyl 50 microliters 40 seconds 0.44 hexyl 39 microliters 27 seconds 0.6 2 Secondary Butyl 28 microliters 45 seconds 0.71 Claims Surroundings 1. a) Dissolve titanium tetraalkoxide in a liquid containing alcohol. A process for preparing a solution of the alkoxide having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group. and b) monoalcohol in combination with hydroxypropyl cellulose. From kylamines, dialkylamines, trialkylamines and mixtures thereof and the amines have 1 to 7 carbon atoms in the alkyl group. A solution of alcohol and water containing an amine-containing particle size control additive selected from A step in which a precipitate of solid monodisperse titania spherules is produced in addition to the solution A method for producing monodisperse titania spheres comprising:

λ 請求項1に記載の方法であって、該アルコールが化学式ROH(Rは炭素原 子数1−4の低級アルキル基を表わす)である方法。λ The method according to claim 1, wherein the alcohol has the chemical formula ROH (R is a carbon atom) (representing a lower alkyl group having 1 to 4 molecules).

3、請求項1または2に記載の方法であって、該チタニウム・テトラアルコキシ ドが該溶液中に0.05M/1より1.0M#!の範囲の濃度で存在する方法。3. The method according to claim 1 or 2, wherein the titanium tetraalkoxy from 0.05M/1 to 1.0M#! method present in a range of concentrations.

4、 請求項1.2または3に記載の方法であって、該アルコールがエタノール 、メタノール、1−ブタノール、1−プロパツール、2−プロパツール、2−ブ タノールおよび2−メチル−2−プロパツールの群から選ばれたものである方法 。4. The method according to claim 1.2 or 3, wherein the alcohol is ethanol. , methanol, 1-butanol, 1-propertool, 2-propertool, 2-butanol a method selected from the group of tanol and 2-methyl-2-propanol .

5、請求項1乃至4の何れかに記載の方法であって、該アミン含有粒径制御添加 剤がイソプロピルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、第 2級ブチルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミンおよびその混合物より成る 群から選ばれたアミンである方法。5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the amine-containing particle size control addition If the agent is isopropylamine, diethylamine, propylamine, butylamine, Consisting of secondary butylamine, dibutylamine, hexylamine and mixtures thereof The method of being an amine selected from the group.

6、請求項1乃至5の何れかに記載の方法であって、該添加剤が溶液中に0.0 01M#!乃至0.1M#!の範囲で存在する方法。6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the additive is present in the solution at a concentration of 0.0 01M#! ~0.1M#! How to exist within the range of.

7、請求項1乃至6の何れかに記載の方法であって、該添加剤がトリエチルアミ ンとヒドロキシプロピルセルロースを含む混合物である方法。7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the additive is triethylamine. A method in which a mixture containing ester and hydroxypropyl cellulose is used.

8、 請求項7に記載の方法であって、トリエチルアミンをチタンを基準として 1乃至6モル%の量で溶液に添加し、かつヒドロキシプロピルセルロースをチタ ニウム・テトラアルコキシドを基準として0.5乃至5重量%に相当する量で溶 液に添加する方法。8. The method according to claim 7, wherein triethylamine is based on titanium. Hydroxypropylcellulose is added to the solution in an amount of 1 to 6 mol%, and titanium Dissolved in an amount equivalent to 0.5 to 5% by weight based on nium tetraalkoxide. How to add it to a liquid.

国際調査報告 一一一−^@@に#+1#−とゴlυ588100649国際調査報告   L 128800649international search report 111-^@@#+1#-とGolυ588100649 International Investigation Report L 128800649

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.a)チタニウム・テトラアルコキシドをアルコールより成る液体に溶解して 該アルコキシドの溶液を作り、次にb)その生成液にアミン含有粒径制御用添加 物及び水を加えて固形単分散球状チタニア沈澱体を生成する、より成る単分散球 状チタニアの製造法。1. a) Dissolving titanium tetraalkoxide in a liquid consisting of alcohol A solution of the alkoxide is made, and then b) an amine-containing particle size control addition is made to the resulting solution. monodisperse spheres consisting of solid monodisperse spherical titania precipitates upon addition of solid monodisperse spherical titania precipitates. Production method of titania. 2.請求項1に記載の方法であって、該アルコールが化学式ROH(Rは炭素原 子数1−4の低級アルキル基を表わす)であることを特徴とする方法。2. 2. The method of claim 1, wherein the alcohol has the chemical formula ROH, where R is a carbon atom. (representing a lower alkyl group having 1 to 4 molecules). 3.請求項1または2に記載の方法であって、該チタニウムテトラアルコキシド が該溶液中に0.05Mより1.0Mの範囲の濃度で存在することを特徴とする 方法。3. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the titanium tetraalkoxide is present in the solution at a concentration ranging from 0.05M to 1.0M. Method. 4.請求項1、2または3に記載の方法であって、該アルコールがエタノール、 メタノール、1−ブタノール、1−ブロバノール、2−ブロバノール、2−ブタ ノールおよび2−メチル−2−ブロバノールの群から選ばれたものであることを 特徴とする方法。4. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, wherein the alcohol is ethanol, Methanol, 1-butanol, 1-brobanol, 2-brobanol, 2-butanol selected from the group of alcohol and 2-methyl-2-brobanol. How to characterize it. 5.請求項1乃至4の何れかに記載の方法であって、該アミン含有粒径制御用添 加物がイソプロピルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、 第2級ブチルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミンおよびその混合物より成 る群がら選ばれたアミンであることを特徴とする方法。5. 5. The method according to claim 1, wherein the amine-containing particle size control additive Additives include isopropylamine, diethylamine, propylamine, butylamine, Comprising secondary butylamine, dibutylamine, hexylamine and mixtures thereof. The method is characterized in that the amine is selected from the group consisting of: 6.請求項1乃至5の何れかに記載の方法であって、該添加物が溶液中に0.0 01M乃至0.1Mの範囲で存在することを特徴とする方法。6. 6. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the additive is present in the solution at a concentration of 0.0 01M to 0.1M. 7.請求項1乃至6の何れかに記載の方法であって、該添加物がトリエチルアミ ンとヒドロキシプロピル・セルロースとの混合物であることを特徴とする方法。7. 7. The method according to claim 1, wherein the additive is triethylamine. and hydroxypropyl cellulose. 8.請求項7に記載の方法であって、トリエチルアミンをチタンを基準として1 乃至6モル%の量で該溶液に添加し、かつヒドロキシプロピル・セルロースをチ タニウム・テトラアルコキシドを基準として0.5乃至5重量%に相当する量で 溶液に添加することを特徴とする方法。8. 8. The method of claim 7, wherein triethylamine is added to to the solution in an amount of 6 mol% and hydroxypropyl cellulose. In an amount equivalent to 0.5 to 5% by weight based on tanium tetraalkoxide. A method characterized in that it is added to a solution.
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