JPH06335629A - 微粒子分散液 - Google Patents

微粒子分散液

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JPH06335629A
JPH06335629A JP14849493A JP14849493A JPH06335629A JP H06335629 A JPH06335629 A JP H06335629A JP 14849493 A JP14849493 A JP 14849493A JP 14849493 A JP14849493 A JP 14849493A JP H06335629 A JPH06335629 A JP H06335629A
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JP
Japan
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fine particle
dispersion
particles
fine
particle diameter
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Pending
Application number
JP14849493A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Okubo
恒夫 大久保
Michio Komatsu
通郎 小松
Masabumi Hirai
正文 平井
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JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 微粒子分散液は、合成樹脂等の有機高分子の
微粒子やシリカ等の無機化合物微粒子が、水、有機溶
媒、またはこれらの混合溶媒中に単分散状態で分散した
ものである。分散される微粒子は平均粒径の異なった2
種の微粒子群の混合物であり、微粒子分散液は、前記条
件を満たす2種の微粒子群を有する各分散液を混合する
ことにより製造されるが、このときの各分散液の混合割
合には特に制限はない。各微粒子群の粒径分布のピーク
値DA 、DB の差の絶対値が200nmを越えると、遊
色現象が目視できない。 【効果】 微粒子分散液は、オパール様の遊色を呈し、
その光彩が美しく特異的である。また、このオパール様
の遊色は光学的に安定しているだけでなく、分散液自体
も化学的安定性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオパール様の遊色を呈す
る微粒子分散液に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本願発明者らは特開平5−85716号
により、電気伝導度が560μS/cm以下であって、水
または水−有機溶媒を分散媒とするシリカゾルを提案し
た。このシリカゾルはオパール様の遊色を呈し、その光
彩が美しく特異的である。
【0003】
【発明の目的】而して、本願発明者らは上記発明を更に
進めて研究した結果、上記発明以外にもオパール様の遊
色を呈する微粒子分散液を見出し、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明は新規なオパール様の遊色を呈す
る微粒子分散液を提供することを目的とするものであ
る。
【0004】
【発明の構成】本発明に係る微粒子分散液は、電気伝導
度が560μS/cm以下の微粒子分散液であって、該分
散液が2つの異なる粒径分布を持つ微粒子群を含み、そ
れぞれの粒径分布のピーク値をDA 、DB としたとき、
下記不等式を満足することを特徴とする。 0<│DA −DB │≦200nm
【0005】また、各微粒子群の平均粒径は700nm
以下であり、かつ、粒径の変動係数が30%以下である
ことが好ましい。
【0006】
【発明の具体的な説明】本発明の微粒子分散液は、合成
樹脂等の有機高分子の微粒子やシリカ等の無機化合物微
粒子が、水、有機溶媒、またはこれらの混合溶媒中に単
分散状態で分散したものである。
【0007】有機高分子微粒子を構成する合成樹脂とし
ては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリプロピレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、
ポリアミド、ポリアセタール、フッ素樹脂などの熱可塑
性樹脂、または、尿素樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ポリウレタン、アルキド樹脂、エポキ
シ樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を挙げること
ができる。
【0008】一方、無機化合物微粒子としては、シリ
カ、チタニア、アルミナ、ジルコニアまたはフッ化マグ
ネシウム等を挙げることができ、これらの微粒子は、粉
末や種々のゾルを出発原料として製造することもできる
が、水分散ゾルやオルガノゾルなどの微粒子分散ゾルを
用いるのが好適である。
【0009】本発明の微粒子分散液において、分散され
る微粒子は平均粒径の異なった2種の微粒子群の混合物
である。即ち、当該微粒子は、それぞれ異なった粒径分
布を有し、各分布のピーク値が異なる微粒子群の混合物
である。
【0010】そして、2種の微粒子群Aと微粒子群Bの
粒径分布のピーク値を、それぞれ、DA 、DB としたと
き、下記不等式を満足することが必要である。 0<│DA −DB │≦200nm DA とDB との差の絶対値が200nmを越えると、後
述する遊色現象が目視できない。
【0011】なお、各微粒子群の平均粒径は700nm
以下、特に、10〜550nmの範囲が好ましい。70
0nmより大きいと遊色現象が目視できず、また、時間
の経過により粒子が沈降し易く、安定な分散液が得られ
にくい。他方、10nmより小さいと、明瞭な遊色が発
現しない。
【0012】微粒子群の粒径は、次式で示される変動係
数(CV値)が30%以下であることが好ましい。 CV=(σ/D)×100〔%〕 ただし、上式において、σ;標準偏差、D;平均粒径で
ある。更に、個々の粒子は単分散しており、凝集粒子の
割合は全粒子数の10%以下であることが望ましい。
【0013】本発明の微粒子分散液において、分散媒と
しては、水、メタノール、エタノール等のアルコール、
エチレングリコール等の多価アルコール、または、その
他の極性を有する有機溶媒を、単独で、或いは、1種ま
たは2種以上の混合溶媒として用いることができる。
【0014】本発明の微粒子分散液は、上述した条件を
満たす2種の微粒子群を有する各分散液を混合すること
により製造されるが、このときの各分散液の混合割合に
は特に制限はない。
【0015】これらの微粒子群を有する各分散液は、前
記合成樹脂の微粒子分散液やシリカ粒子分散ゾルから、
先ず夾雑イオン(陽イオン、陰イオン)を取り除き、高
度に脱イオン化する。脱イオン化により、粒子表面の電
気二重層が膨張し、粒子間に相互反発力が作用する結
果、微粒子の分散状態が安定化し、微粒子は沈降するこ
となく、分散液全体において一様に規則的配列をとるよ
うになる。
【0016】一般に、このような微粒子は低pH域では
表面のOH基、SO3 H基またはCOOH基が解離して
おらず不安定であり、高pH域において安定な微粒子分
散液となる。これに対して、本発明は比較的低pH域で
前記官能基の解離が小さくても、高度に脱イオン化する
ことにより、微粒子を安定化させるものである。
【0017】脱イオン化は、微粒子分散液を陽イオン交
換樹脂および陰イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理
することにより行うことができる。具体的には、陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填したカラムに微粒
子分散液を通したり、あるいは、該分散液中にイオン交
換樹脂を混合して撹拌した後、該微粒子を分離するなど
の適宜の方法を採用する。脱イオン化の程度は電気伝導
度を測定することによって確認することができ、微粒子
分散液の電気伝導度を560μS/cm以下とすることが
必要である。
【0018】脱イオン化された分散液は、前述したよう
に微粒子が液中で規則性のある配列をとる結果、微結晶
(クリスタリット)の集合体に似た構造をとり、このた
めに、オパールに固有の遊色と呼ばれる現象が発現す
る。オパールにおける遊色とは、鉱物の内部または表面
において虹色が観察される現象をいい、これは主として
鉱物の内部で、面に平行ないくつかのへき開が生じ、そ
の面で反射した光が互いに干渉し合うことにより生じる
ものである。
【0019】本発明では、前記脱イオン化した分散液に
白色光が入射すると、前記の微結晶類似構造の面により
光が分光され、特定方向に特定波長の光が回折されて単
色光が観察される。この分散液は微結晶間の粒界と同様
な不連続面が存在するので、個々の微結晶類似構造面で
の回折光が異なり、種々の色の光彩が観察され、オパー
ルに似た光学現象が現れる。
【0020】また、この遊色を発する微結晶類似構造の
大きさ、即ち、クリスタリットの大きさは粒子の大き
さ、粒度分布、濃度、夾雑イオン濃度、表面電荷密度な
どによって変化するが、通常は約0.1〜10mmであ
る。
【0021】分散液中の粒子濃度(2種の粒子の合計濃
度、以下同じ)が高くなると、粒子間距離が次第に短く
なり、クリスタリットが小さくなる。粒子濃度として約
70容量%程度でも、一応遊色現象は発現するが、明瞭
で鮮やかな遊色は発現し難くなる。従って、美観的には
約20容量%以下が好ましい。また、0.01容量%よ
り低くなると粒子間距離が長くなって、相互反発力が作
用しなくなり、やはり遊色現象が発現しなくなる。
【0022】この遊色現象が発現する最低濃度、すなわ
ち、クリスタリットが生成しなくなる限界濃度は、粒径
が小さくなる程高くなり、約100nm以上では約0.
01容量%程度であるが、例えば、80nm程度または
それ以下の粒径になると、約0.1容量%以上と高くな
る。また、微粒子の分散性が良く、凝集粒子が少ない
程、大きなクリスタリットが得られる粒子濃度は低くな
る。
【0023】大きなクリスタリットは、分散液中の粒子
濃度が低い方が生成し易い。また、この粒子濃度依存性
は、粒径が大きい程大きい。例えば、平均粒径が80〜
90nmでは、粒子濃度が約0.5容量%以下で3mm
以上の大きなクリスタリットが生成するが、約150n
m以上では約0.05容量%以下にならないと、3mm
またはそれ以上の大きなクリスタリットは生成しない。
【0024】微粒子の表面電荷密度は0.6μC/cm
2 以上が好ましく、これより小さいと、分散液中で結晶
構造をとる粒子濃度が高くなり過ぎ、結果として大きな
クリスタリットが生成しない。また、分散液の脱イオン
操作は、できるだけ長時間かけて行う方が大きなクリス
タリットが生成し、3mm以上のクリスタリットの場合
は、20日以上脱イオン操作を行うことが好ましい。
【0025】前記遊色現象は、分散液に振動が与えられ
ると消滅する。しかし、分散液を静置すれば、短時間で
再び遊色現象が現れる。また、静置状態において、前記
遊色現象は、分散液の性状によっては、連続的に発現す
る場合と、光彩が明滅する場合がある。即ち、粒子間の
相互反発力が弱い領域、具体的には粒子濃度が低いか、
または、所定量の塩を含む水−有機溶媒の混合溶媒系な
どでは光彩が明滅する場合がある。
【0026】以上、2種の微粒子群を有する分散液を混
合する場合について説明してきたが、本発明に係る微粒
子分散液は、当該分散液中に前記条件を満たす2種の微
粒子群が含まれている限り、該分散液中に第3の微粒子
群が含まれることを排除するものではない。
【0027】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。
【0028】実施例1 平均粒径85nmのポリスチレン粒子Aの水分散液(濃
度7重量%)に、陽イオン交換樹脂を加えて撹拌し、p
Hを3以下にした後、陽イオン交換樹脂を濾別した。次
いで、陰イオン交換樹脂を加えて撹拌し、pHを7にし
た後、陰イオン交換樹脂を濾別し、再び、陽イオン交換
樹脂を加えてpHを2.8とした後、陽イオン交換樹脂
を濾別した。また、これとは別に平均粒径91nmのポ
リスチレン粒子Bの水分散液を上記と同様に脱イオン処
理した。
【0029】これらの粒子A、粒子BのCV値と表面電
荷密度ρ(μC/cm2 )を表1に示す。なお、表面電
荷密度については、表面電位測定装置(ミューテック社
製、PCD−02)により測定した。
【0030】上記各分散液を表2に示す割合で混合し、
純水で希釈して微粒子A、Bの合計濃度を0.40容量
%にすると、2mm以下の小さなクリスタリットが得ら
れ、遊色を発した。これらの遊色は分散液に振動を与え
るとが消えるが、静置するとすぐ遊色が発現した。
【0031】この混合分散液の性状を表2にまとめて示
す。電気伝導度は伝導度計(東亜電波工業(株)製、C
M−11P)により測定した。また、表2の最右列欄
は、生成したクリスタリットの大きさCを記号により表
したものであり、◎は2〜10mm、○は0.1〜2m
mのクリスタリットがそれぞれ得られたことを示し、×
はクリスタリットが得られなかったことを示している。
【0032】実施例2、実施例3 実施例1で用いた各分散液の混合比を表2に示すような
割合に変えて、実施例1と同様の実験を行った。実験結
果を表2に示す。
【0033】実施例4 実施例1で用いたポリスチレン粒子Aに代え、平均粒径
109nmのポリスチレン粒子Aを用いて、実施例1と
同様の実験を行った。
【0034】実施例5、実施例6 実施例4で用いた各分散液の混合比を表2に示すような
割合に変えて、実施例4と同様の実験を行った。
【0035】実施例7 実施例1で用いたポリスチレン粒子Aに代え、平均粒径
137nmのポリスチレン粒子Aを用いて、実施例1と
同様の実験を行った。
【0036】実施例8 実施例7で用いた各分散液の混合比を表2に示すような
割合に変えて、実施例8と同様の実験を行った。
【0037】実施例9 実施例1で用いたポリスチレン粒子Aに代え、平均粒径
109nmのポリスチレン粒子Aを用いて、実施例1と
同様の実験を行った。
【0038】実施例10 実施例9で用いた各分散液の混合比を表2に示すような
割合に変えて、実施例9と同様の実験を行った。
【0039】実施例11 平均粒径136nmのシリカ粒子Aが純水に分散したゾ
ル(触媒化成工業(株)製、カタロイドSI−120
P)100gに、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂
の混合物約30ccを加えて撹拌した後、80℃で10
時間熟成し、これを冷却した後、両樹脂を濾別した。ま
た、平均粒径103nmのシリカ粒子Bが純水に分散し
たゾル(触媒化成工業(株)製、カタロイドSI−80
P)100gを上記と同様に脱イオン処理した。上記各
シリカ粒子分散ゾルを表2に示す割合で混合した。
【0040】実施例12〜14 実施例11で用いた各分散液の混合比を表2に示すよう
な割合に変えて、実施例11と同様の実験を行った。
【0041】比較例21 平均粒径350nmのポリスチレン粒子Aの水分散液
と、平均粒径109nmのポリスチレン粒子Bの水分散
液とを、それぞれ、実施例1と同様に脱イオン処理し
た。各分散液を表2に示す割合で混合し、純水で希釈し
て微粒子濃度を0.5容量%にしたが、遊色は現れず、
長時間放置しても白濁したままであった。
【0042】比較例22 比較例21で用いた各分散液の混合比を表2に示すよう
な割合に変えて、実施例21と同様の実験を行った。比
較例21と同じく、遊色は現れず、長時間放置しても白
濁したままであった。
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】
【発明の効果】本発明の微粒子分散液は、オパール様の
遊色を呈し、その光彩が美しく特異的である。また、こ
のオパール様の遊色は光学的に安定しているだけでな
く、分散液自体も化学的安定性が高い。
【0046】従って、この分散液は、化粧料配合剤、塗
料、染料、顔料用の添加剤、表示装置用ディスプレイ、
各種内装材、外装材の添加材として利用可能である。特
に、この微粒子分散液を配合した化粧料は、オパール様
の遊色を呈し、外観上高級感を醸しだすので、化粧水、
乳液などの化粧品として好適である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気伝導度が560μS/cm以下の微粒
    子分散液であって、該分散液が2つの異なる粒径分布を
    持つ微粒子群を含み、それぞれの粒径分布のピーク値を
    A 、DB としたとき、下記不等式を満足することを特
    徴とする微粒子分散液。 0<│DA −DB │≦200nm
  2. 【請求項2】 前記各微粒子群の平均粒径が700nm
    以下であり、かつ、粒径の変動係数が30%以下である
    請求項1記載の微粒子分散液。
JP14849493A 1993-05-27 1993-05-27 微粒子分散液 Pending JPH06335629A (ja)

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JP14849493A JPH06335629A (ja) 1993-05-27 1993-05-27 微粒子分散液

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881448B1 (en) 1999-11-04 2005-04-19 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method for producing polymer-particle composites

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881448B1 (en) 1999-11-04 2005-04-19 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method for producing polymer-particle composites

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