JPH11292520A - Metal oxide sol with fluorinated surface and its production - Google Patents

Metal oxide sol with fluorinated surface and its production

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JPH11292520A
JPH11292520A JP10102580A JP10258098A JPH11292520A JP H11292520 A JPH11292520 A JP H11292520A JP 10102580 A JP10102580 A JP 10102580A JP 10258098 A JP10258098 A JP 10258098A JP H11292520 A JPH11292520 A JP H11292520A
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metal oxide
sol
fluorinated
oxide sol
fluorine gas
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JP10102580A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuji Kadota
隆二 門田
Atsushi Tanaka
淳 田中
Kasumi Nakamura
佳澄 中村
Masahiro Omori
将弘 大森
Osami Inoue
長三 井上
Nobuaki Ishii
伸晃 石井
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Showa Denko KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an aquasol or organosol which has an extremely small average particle size and an excellent dispersion state, which is stable without aggregation and which enables controlling of hydrophilicity or hydrophobicity, by reacting a molecular fluorine gas with a metal oxide sol dispersed in a liquid dispersion medium. SOLUTION: A metal oxide sol such as titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide, which have 1-500 nm avarag particle diameter of primary particles dispersed in a liquid dispersion medium such as water or an org. solvent is reacted with a molecular fluorine gas to obtain a metal oxide sol having a fluorinated surface. The fluorination reaction is preferably carried out at -20 to 200 deg.C reaction temp. within 3 hours reaction time by using a fluorine gas diluted with nitrogen or argon. By controlling the reaction time or the concn. of the source fluorine gas, the surface fluorination rate is controlled to control the hydrophobicity or hydrophilicity of the metal oxide sol. The obtd. sol is excellent in dispersibility, resistance against acid and alkali, light resistance, weather resistance and shielding property, and is effective as an additive.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液相において表面
がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法及び該製造
方法によって得られた実質的に表面がフッ素化された金
属酸物ゾルに関するものである。さらに詳しく言えば、
金属酸化物粒子表面をフッ素化することにより親水性か
ら疎水性側へと制御して、ゾルとしての安定性、撥水
性、分散性を向上させた金属酸化物粒子表面がフッ素化
された金属酸化物ゾル及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a metal oxide sol having a surface fluorinated in a liquid phase, and a metal oxide sol having a substantially surface fluorinated obtained by the method. It is. More specifically,
By fluorinating the surface of metal oxide particles to control from hydrophilic to hydrophobic side, the stability, water repellency and dispersibility of the sol are improved. And a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属酸化物は、塗料、化学合成繊維の艶
消し、印刷インキ、化粧品、乳白ガラス等の原料及びゴ
ムや樹脂の着色剤または顔料等の用途に幅広く使用され
ている。通常、金属酸化物の表面は水酸基で覆われてお
り、親水性を示す。したがって、疎水性材料である樹
脂、塗料、化粧料等へ配合する際には表面処理が行なわ
れている。例えば、酸化チタンの疎水性材料への分散性
を向上させるために高級脂肪酸による処理、有機珪素化
合物による処理、シリカ・アルミナ処理、各種カップリ
ング剤による処理等数、多くの表面処理が試みられ、実
施されている。また、酸化アルミニウムや酸化珪素につ
いても同様に粒子表面をシリル化剤などによる表面処理
が試みられている。
2. Description of the Related Art Metal oxides are widely used as raw materials for paints, matte synthetic fibers, printing inks, cosmetics, milky glass, etc., and as colorants or pigments for rubbers and resins. Usually, the surface of the metal oxide is covered with a hydroxyl group, and shows a hydrophilic property. Therefore, when it is blended with a hydrophobic material such as a resin, a paint or a cosmetic, a surface treatment is performed. For example, in order to improve the dispersibility of titanium oxide in hydrophobic materials, treatment with higher fatty acids, treatment with organosilicon compounds, silica / alumina treatment, treatment with various coupling agents, and many other surface treatments have been attempted. It has been implemented. Similarly, for aluminum oxide and silicon oxide, surface treatment with a silylating agent or the like has been attempted on the particle surface.

【0003】これらの方法はいずれも金属酸化物粒子表
面の水酸基を置換消失させることにより、粒子表面の疎
水性あるいは親水性を制御したり、表面活性を制御する
ことを目的としている。しかしながら、この金属酸化物
粒子をフッ素樹脂等の疎水性の強い物質に配合する場合
には、より一層疎水性かつ疎油性であることが望まし
く、そのためには水や油よりも表面エネルギーが低いフ
ッ素で覆われた表面を形成する必要がある。また耐侯性
を必要とするような材料へ配合する場合には、材料の劣
化を防止するため光触媒作用を低下させる必要もあっ
た。このような樹脂などに配合する際、粒子表面がフッ
素化された金属酸化物は疎水性の溶剤に懸濁しているオ
ルガノゾルであることが有利である。
[0003] These methods all aim at controlling the hydrophobicity or hydrophilicity of the surface of the metal oxide particles or the surface activity thereof by replacing and eliminating the hydroxyl groups on the surface of the metal oxide particles. However, when the metal oxide particles are blended with a highly hydrophobic substance such as a fluororesin, it is desirable that the particles be even more hydrophobic and oleophobic. It is necessary to form a surface covered with. In addition, when compounding with a material requiring weather resistance, it was necessary to reduce the photocatalytic action in order to prevent deterioration of the material. When blended with such a resin or the like, the metal oxide having a fluorinated particle surface is advantageously an organosol suspended in a hydrophobic solvent.

【0004】本発明者らは、先にこのような表面がフッ
素化された金属酸化物を製造するのに微粉末状の金属酸
化物をフッ素ガスで直接フッ素化することにより固体表
面がフッ素化された金属酸化物を製造することを開発し
た。安定なゾル状の表面がフッ素化された金属酸化物の
オルガノゾルを得るためには微粒子状の金属酸化物を気
相中で合成し、次いで溶媒中に分散する方法を試みたと
ころ、微粒子の金属酸化物は一般的に分散媒である有機
溶媒中にうまく分散できず、この状態においては金属酸
化物のフッ素化は可能であるが、フッ素化率は余り高く
ならず、フッ素化はうまく進行しないことが判明した。
一方分散性が極めて優れている状態、すなわち液相法で
製造したオルガノゾルまたはアクアゾル状態の金属酸化
物はきわめて安定であり、これをフッ素化すれば優れた
分散状態の表面がフッ素化された金属酸化物(酸化チタ
ン、酸化けい素など)を製造することが可能と考えられ
る。分散状態が安定していて優れたゾル状態のものは液
相系で作られたゾルである。さらに表面がフッ素化され
た金属酸化物は、フッ素化により表面エネルギーを低下
させることができたため良い分散状態を作りやすく、か
つ潤滑特性などの特性向上も期待できるものと考えられ
る。
[0004] The present inventors have previously prepared such a surface-fluorinated metal oxide by directly fluorinating a metal oxide in the form of fine powder with fluorine gas, whereby the solid surface was fluorinated. It has been developed to produce metal oxides. In order to obtain a stable sol-like organosol of fluorinated metal oxide, a method of synthesizing fine metal oxide in the gas phase and then dispersing it in a solvent was attempted. In general, oxides cannot be dispersed well in an organic solvent that is a dispersion medium, and in this state, fluorination of a metal oxide is possible, but the fluorination rate is not so high, and fluorination does not proceed well. It has been found.
On the other hand, a metal oxide in a state of extremely excellent dispersibility, that is, an organosol or aquasol state metal oxide produced by a liquid phase method is extremely stable. It is considered possible to manufacture products (titanium oxide, silicon oxide, etc.). A sol having a stable dispersion state and excellent sol state is a sol made in a liquid phase system. Further, it is considered that a metal oxide having a fluorinated surface can easily form a good dispersed state because the surface energy can be reduced by fluorination, and can be expected to improve properties such as lubricating properties.

【0005】これまで、金属酸化物のフッ素化合物によ
る処理方法としては、例えば特開昭59−184263
号公報には、酸化チタンの懸濁スラリーにフッ化ナトリ
ウムを加えて撹拌処理する方法が開示されている。しか
し、この方法では酸化チタンが超微粒子の場合、乾燥工
程で凝集が強くなり、粉砕しても良好な分散性が得られ
ない。また、この方法ではチタン原子に直接フッ素原子
が結合しているわけでなく、酸化チタン表面がフッ素化
されているとはいい難い。特開昭61−215216号
公報には、疎水性球状酸化チタン粒子を製造する際に、
疎水性付与物質として、有機フッ素化合物を用いる方法
が開示されているが、この場合も実質的に酸化チタン表
面がフッ素化されていない。また、特開平3−4091
9号公報には、超微粒子酸化チタンにフロンガスを接触
させ、200〜400℃の高温で表面をフッ素化させる
方法が開示されているが、反応温度が200℃以上の高
温のため、熱効率が必ずしも良くない。なお、これまで
酸化チタンゾル、酸化アルミニウムゾル、酸化珪素ゾル
などのごとき金属酸化物については、液相中においてフ
ッ素ガスを使用して金属酸化物粒子表面を直接フッ素化
することはこれまで知られていない。
Until now, a method of treating a metal oxide with a fluorine compound is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-184263.
Japanese Patent Application Publication No. JP-A-2003-115139 discloses a method of adding sodium fluoride to a suspension slurry of titanium oxide and performing stirring treatment. However, in this method, when the titanium oxide is ultra-fine particles, the coagulation becomes strong in the drying step, and good dispersibility cannot be obtained even if the particles are pulverized. In this method, a fluorine atom is not directly bonded to a titanium atom, and it is difficult to say that the surface of titanium oxide is fluorinated. JP-A-61-215216 discloses that, when producing hydrophobic spherical titanium oxide particles,
A method using an organic fluorine compound as a hydrophobicity-imparting substance is disclosed, but also in this case, the titanium oxide surface is not substantially fluorinated. Also, JP-A-3-4091
No. 9 discloses a method in which a fluorocarbon gas is brought into contact with ultrafine titanium oxide and the surface is fluorinated at a high temperature of 200 to 400 ° C. However, since the reaction temperature is 200 ° C. or higher, thermal efficiency is not necessarily high. Not good. It has been known that metal oxides such as titanium oxide sol, aluminum oxide sol, and silicon oxide sol directly fluorinate the surface of metal oxide particles using fluorine gas in a liquid phase. Absent.

【0006】[0006]

【発明の解決すべき課題】本発明は、平均粒子径の極め
て小さい、分散状態が優れており、凝集がなく安定であ
り、疎水性、親水性の調整が可能である金属酸化物のア
クアゾルまたはオルガノゾル及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a metal oxide aquasol or a metal oxide having an extremely small average particle diameter, excellent dispersion state, stable without aggregation, and capable of adjusting hydrophobicity and hydrophilicity. An object of the present invention is to provide an organosol and a method for producing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
従来の問題を解決するために鋭意検討した結果、金属酸
化物ゾルをフッ素ガスと反応させると、実質的に表面が
フッ素化され、そのため撥水・撥油性を有し、粒子凝集
がほとんどなく、粒径分布の狭い金属酸化物ゾルが得ら
れることを見出した。また、本発明者は、表面がフッ素
化された金属酸化物のうちでも、表面フッ素化酸化チタ
ンゾルは、従来の粒子状酸化チタンに比べて耐光安定
性、撥水性及び分散性が向上し、紫外線遮蔽材として熱
可塑性樹脂に配合した場合、熱可塑性樹脂の劣化を低減
できる金属酸化物であり、透明薄膜フィルムなどに適す
ることを確認した。以上の知見に基づいて本発明は以下
の表面フッ素化金属酸化物ゾル及びその製造方法を提供
するものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve such a conventional problem. As a result, when the metal oxide sol is reacted with fluorine gas, the surface is substantially fluorinated. Therefore, they have found that a metal oxide sol having water / oil repellency, little particle aggregation, and a narrow particle size distribution can be obtained. In addition, the present inventors have found that, among metal oxides whose surfaces are fluorinated, the surface fluorinated titanium oxide sol has improved light resistance, water repellency and dispersibility as compared with conventional particulate titanium oxide, and When mixed with a thermoplastic resin as a shielding material, it was confirmed that it was a metal oxide capable of reducing the deterioration of the thermoplastic resin and was suitable for a transparent thin film or the like. Based on the above findings, the present invention provides the following surface fluorinated metal oxide sol and a method for producing the same.

【0008】本発明は、[1] 液状分散媒に分散した
金属酸化物ゾルに、分子状フッ素ガスを反応させること
を特徴とする表面がフッ素化された金属酸化物ゾルの製
造方法、[2] 分子状フッ素ガスが、窒素またはアル
ゴンガスで希釈したフッ素含有ガスである上記[1]に
記載の表面がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方
法、[3] 反応時間及び/または原料フッ素ガス濃度
を調整して表面フッ素化率が制御された表面フッ素化金
属酸化物ゾルを得る上記[1]または[2]に記載の表
面がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法、[4]
フッ素化された金属酸化物ゾルが酸化チタン、酸化ア
ルミニウム及び酸化けい素の少なくともいずれかである
上記[1]ないし[3]いずれかに記載の表面がフッ素
化された金属酸化物ゾルの製造方法、
The present invention provides [1] a method for producing a metal oxide sol having a fluorinated surface, comprising reacting a molecular fluorine gas with a metal oxide sol dispersed in a liquid dispersion medium, [2] The method for producing a surface-fluorinated metal oxide sol according to the above [1], wherein the molecular fluorine gas is a fluorine-containing gas diluted with nitrogen or argon gas, [3] reaction time and / or raw material fluorine The method for producing a surface-fluorinated metal oxide sol according to the above [1] or [2], wherein the surface fluorination metal oxide sol having a controlled surface fluorination rate is adjusted by adjusting the gas concentration, [4] ]
The method for producing a surface-fluorinated metal oxide sol according to any one of the above [1] to [3], wherein the fluorinated metal oxide sol is at least one of titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide. ,

【0009】[5] 上記[1]ないし[4]のいずれ
かに記載の方法によって得られた液状分散媒に分散した
実質的に金属酸化物粒子表面がフッ素化された金属酸化
物ゾル、[6] フッ素化された金属酸化物ゾルが酸化
チタン、酸化アルミニウム及び酸化けい素の少なくとも
いずれかである上記[5]に記載の実質的に金属酸化物
粒子表面がフッ素化された金属酸化物ゾル、[7] ゾ
ル中の金属酸化物の平均粒子径が200nm以下である
上記[5]または[6]に記載の実質的に金属酸化物粒
子表面がフッ素化された金属酸化物ゾル、及び[8]
分散媒が水または有機溶剤である上記[5]ないし
[7]のいずれかに記載する実質的に金属酸化物粒子表
面がフッ素化された金属酸化物ゾル、を開発することに
より上記の課題を解決した。
[5] A metal oxide sol in which the surface of metal oxide particles is substantially fluorinated and dispersed in the liquid dispersion medium obtained by the method according to any one of the above [1] to [4], [6] The metal oxide sol according to the above [5], wherein the fluorinated metal oxide sol is at least one of titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide. [7] The metal oxide sol according to [5] or [6], wherein the surface of the metal oxide particles is substantially fluorinated, wherein the average particle diameter of the metal oxide in the sol is 200 nm or less, and [ 8]
The above object is attained by developing a metal oxide sol in which the surface of the metal oxide particles is substantially fluorinated according to any one of the above [5] to [7], wherein the dispersion medium is water or an organic solvent. Settled.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】[金属酸化物ゾルの製造方法]本
発明において、原料として使用する金属酸化物ゾルは、
安定なアクアゾルまたはオルガノゾルであればその製造
法は問わない。本発明に使用する金属酸化物ゾルの平均
粒子径としては、1〜500nm、表面がフッ素化され
た後の金属酸化物ゾルが透明性を必要とする場合には好
ましくは1〜50nmである。たとえば、従来の酸化チ
タンのゾルを製造する方法として、硫酸チタン水溶液や
四塩化チタン水溶液等を加熱処理することにより得られ
る含水酸化チタンを、水酸化ナトリウムなどで処理し、
さらに塩酸中で熟成することにより製造する方法、ある
いは四塩化チタンを塩酸等の溶液中に滴下した溶液を加
熱処理することによりルチル型の結晶構造を持ったチタ
ニアヒドロゾルが得られることは知られている。また含
水酸化チタンとアルカリ金属の水溶液を加熱処理後、塩
酸水溶液で熟成し、ルチル型の酸化チタンゾルを製造す
る方法(特開昭62−235215号公報)が提案され
ている。更に水溶性チタン化合物とアンモニウム化合物
とを反応させ、ゲル作製後、100℃以上で水熱処理
し、酸で結晶性酸化チタンのヒドロゾルを製造する方法
(特開昭62−207718号公報)が提案されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Method for Producing Metal Oxide Sol] In the present invention, a metal oxide sol used as a raw material
The production method is not limited as long as it is a stable aquasol or organosol. The average particle diameter of the metal oxide sol used in the present invention is 1 to 500 nm, and preferably 1 to 50 nm when the metal oxide sol whose surface has been fluorinated requires transparency. For example, as a conventional method of manufacturing a sol of titanium oxide, hydrous titanium oxide obtained by heat treatment of an aqueous solution of titanium sulfate or an aqueous solution of titanium tetrachloride is treated with sodium hydroxide or the like,
Further, it is known that a titania hydrosol having a rutile-type crystal structure can be obtained by a method of producing by aging in hydrochloric acid or by heating a solution obtained by dropping titanium tetrachloride in a solution of hydrochloric acid or the like. ing. Further, a method has been proposed in which an aqueous solution of hydrous titanium oxide and an alkali metal is heat-treated and then aged with an aqueous hydrochloric acid solution to produce a rutile type titanium oxide sol (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-235215). Furthermore, a method has been proposed in which a water-soluble titanium compound is reacted with an ammonium compound, a gel is prepared, and then a hydrothermal treatment is performed at 100 ° C. or more, and a hydrosol of crystalline titanium oxide is produced with an acid (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-207718). ing.

【0011】中でも、親水性または疎水性の有機溶媒の
存在下に、ハロゲン化チタンの加水分解に必要な理論量
の1〜5倍の水を用いてハロゲン化チタンを加水分解す
るときは、平均粒子径が20nm以下である結晶性酸化
チタンゾルを容易に製造することができる。この方法に
よるときは、低温においてルチル、アナターゼなどの結
晶型制御が容易であり、粒子凝集がほとんどなく、平均
粒子径も小さく、粒径分布の狭い微粒子状金属酸化物ゾ
ルを効率的に製造することができ、本発明の表面がフッ
素化された金属酸化物の原料として好適な金属酸化物ゾ
ルとして使用することができる。
Above all, when the titanium halide is hydrolyzed in the presence of a hydrophilic or hydrophobic organic solvent using 1 to 5 times the theoretical amount of water required for the hydrolysis of the titanium halide, the average A crystalline titanium oxide sol having a particle diameter of 20 nm or less can be easily produced. When this method is used, it is easy to control the crystal form of rutile, anatase, etc. at a low temperature, there is almost no particle aggregation, the average particle diameter is small, and a fine particle metal oxide sol having a narrow particle size distribution is efficiently produced. It can be used as a metal oxide sol suitable as a raw material of a metal oxide having a surface fluorinated according to the present invention.

【0012】フッ素は極めて活性の物質であり、多くの
物質と反応して相手物質をフッ素化するものであること
は良く知られている。したがってフッ素ガスを液相に分
散された金属酸化物ゾルと接触させた場合、分散媒とし
て使用している有機溶媒あるいは水と反応し、分散媒中
の金属酸化物ゾルのフッ素化は困難ではないかと推定し
ていたが、驚くべきことに、金属酸化物ゾルをフッ素ガ
スと接触させた時、フッ素ガスはほぼ選択的に金属酸化
物粒子と瞬時に反応し、分散媒の有機溶媒あるいは水と
の反応はこれに対し遅いため分散媒との反応は極めて僅
かであり、これら分散媒の存在は金属酸化物ゾルのフッ
素化反応障害とならないことを見出した。本発明はこの
知見を得たことによりなされたものである。なおこの場
合、フッ素ガスの僅かの部分が金属酸化物以外の物質と
反応し、フッ化水素などの副生物を生成するが、これら
は塩基性イオン交換樹脂などの処理により簡単に除去で
きるものであり、表面がフッ素化された金属酸化物ゾル
の製造にはなんら障害にならないものである。
It is well known that fluorine is a very active substance and reacts with many substances to fluorinate the partner substance. Therefore, when the fluorine gas is brought into contact with the metal oxide sol dispersed in the liquid phase, it reacts with the organic solvent or water used as the dispersion medium, and the fluorination of the metal oxide sol in the dispersion medium is not difficult. Surprisingly, when the metal oxide sol is brought into contact with fluorine gas, the fluorine gas almost instantaneously reacts with the metal oxide particles almost instantaneously and reacts with the organic solvent or water as the dispersion medium. Since the reaction of this is slow, the reaction with the dispersing medium is very slight, and it has been found that the presence of these dispersing media does not hinder the fluorination reaction of the metal oxide sol. The present invention has been made based on this finding. In this case, a small part of the fluorine gas reacts with a substance other than the metal oxide to generate by-products such as hydrogen fluoride, which can be easily removed by treatment with a basic ion exchange resin or the like. It does not hinder the production of fluorinated metal oxide sols.

【0013】[金属酸化物ゾルのフッ素化]本発明の、
表面がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法は、金
属酸化物ゾルにフッ素を反応させ、粒子表面を実質的に
フッ素化すること並びにフッ素化の割合を任意に制御す
ることを特徴とするものである。ここで「実質的に」と
は、金属酸化物ゾルの表面のほぼ全面がフッ素化されて
いることを意味するが、必ずしも100%フッ素化され
たものである必要はない。また、必ずしも表面が均一に
フッ素化されたものである必要もない。因みに、粒子表
面のフッ素化率はXPS(X−ray photoel
ectron spectroscopy:X線光電子
分光法)により定量される粒子表面から約100オング
ストロームの深さまでに存在する全元素量からその割合
が求められる。例えば、酸化チタンのフッ素化で酸化チ
タン中のチタンの全て(すなわち、100%)がTiF
になったとすると、該粒子のフッ素含有率は(4F
/TiF )×100=61.3重量%となる。
[Fluorination of metal oxide sol]
The method for producing a metal oxide sol having a fluorinated surface is characterized by reacting the metal oxide sol with fluorine, substantially fluorinating the particle surface, and optionally controlling the fluorination ratio. Things. Here, “substantially” means that almost the entire surface of the metal oxide sol is fluorinated, but it is not necessary that the metal oxide sol be 100% fluorinated. Also, the surface need not necessarily be uniformly fluorinated. Incidentally, the fluorination rate of the particle surface is determined by XPS (X-ray photoel).
The ratio is determined from the total amount of elements existing from the particle surface to a depth of about 100 angstroms determined by electron spectroscopy (X-ray photoelectron spectroscopy). For example, in the fluorination of titanium oxide, all (ie, 100%) of the titanium in the titanium oxide is TiF
4 , the fluorine content of the particles becomes (4F
/ TiF 4 ) × 100 = 61.3% by weight.

【0014】本発明で原料に用いる金属酸化物とは、金
属の酸化物を意味する。具体例として、チタン、アルミ
ニウム、珪素、銀、銅、ジルコニウム、亜鉛、錫、ゲル
マニウム、タンタル等の酸化物が挙げられる。特に、チ
タン、アルミニウム、珪素の酸化物が好ましい。原料に
用いる金属酸化物ゾルの比表面積、結晶型等には特に制
限はなく、種々のものが用いられる。粒径は通常平均一
次粒子径で500nm以下であり、好ましくは200n
m以下のもので、特に好ましくは1〜50nmのもので
ある。また、その結晶型については、例えば、酸化チタ
ンでは非晶質、アナターゼ、ブルッカイト、ルチルのい
ずれでも良い。酸化アルミニウムでは非晶質、α−アル
ミナ、γ−アルミナのいずれも良い。酸化珪素では無水
ケイ酸、合成ケイ酸のいずれも良い。
The metal oxide used as a raw material in the present invention means a metal oxide. Specific examples include oxides such as titanium, aluminum, silicon, silver, copper, zirconium, zinc, tin, germanium, and tantalum. In particular, oxides of titanium, aluminum, and silicon are preferable. The specific surface area, crystal type and the like of the metal oxide sol used as the raw material are not particularly limited, and various types may be used. The particle size is usually 500 nm or less in average primary particle size, preferably 200 n
m, particularly preferably 1 to 50 nm. Regarding its crystal form, for example, titanium oxide may be any of amorphous, anatase, brookite, and rutile. Aluminum oxide may be any of amorphous, α-alumina and γ-alumina. Silicon oxide may be either silicic anhydride or synthetic silicic acid.

【0015】本発明の金属酸化物ゾルのフッ素化反応は
液相法で、例えば次のように行なわれる。すなわち、上
記の原料金属酸化物ゾルをそのままオートクレーブなど
のリアクターに充填し、リアクターを所定の温度にした
後、このリアクターに分子状フッ素含有ガスを流しなが
ら、所定時間反応させ、金属酸化物ゾル粒子表面のフッ
素化処理を行なう。この場合、リアクターへの充填は、 (1)金属アルコキサイドを溶剤中、ゾルゲル法により
金属酸化物ゾルを作製し充填する。 (2)ハロゲン化金属を溶剤中で加水分解することによ
り、得られた金属酸化物ゾルを充填する。 (3)市販の金属酸化物ゾルをそのまま充填する。 などのいずれでも良い。リアクターの加熱温度、換言す
れば反応温度は、通常−20〜200℃、特に0〜15
0℃が好ましい。反応時間は、目的とする金属酸化物の
フッ素化率、供給する分子状フッ素量(ガスの供給量と
分子状フッ素の含有量)を調整することで行う。通常3
時間以内、好ましくは1時間以内に目的とする反応が終
了するような条件で行う。反応において分子状フッ素ガ
スの供給速度は目的とするフッ素化率に応じて固定され
ないが、通常0.1〜100ml/g(金属酸化物)・
分の範囲であり、特に好ましくは0.5〜50ml/g
・分である。少量の時はバッチ式反応も可能である。さ
らに、フッ素ガスの濃度は100%でも使用できるが、
窒素、アルゴン等で希釈した0.01容量%以上、好ま
しくは0.1容量%以上、より好ましくは1容量%以上
のフッ素含有ガスも使用できる。分子状フッ素ガスの濃
度及び/または反応時間を調整することにより金属酸化
物粒子表面のフッ素化率を容易に制御することができ
る。
The fluorination reaction of the metal oxide sol of the present invention is carried out by a liquid phase method, for example, as follows. That is, the above-described raw material metal oxide sol is directly charged into a reactor such as an autoclave, and after the reactor is heated to a predetermined temperature, a reaction is performed for a predetermined time while flowing a molecular fluorine-containing gas into the reactor. The surface is fluorinated. In this case, the reactor is filled with: (1) a metal oxide sol is prepared and filled by a sol-gel method in a metal alkoxide in a solvent. (2) The obtained metal oxide sol is filled by hydrolyzing a metal halide in a solvent. (3) A commercially available metal oxide sol is filled as it is. Any of these may be used. The heating temperature of the reactor, in other words, the reaction temperature, is usually -20 to 200 ° C, especially 0 to 15 ° C.
0 ° C. is preferred. The reaction time is adjusted by adjusting the fluorination rate of the target metal oxide and the amount of molecular fluorine to be supplied (the supply amount of gas and the content of molecular fluorine). Normal 3
The reaction is performed under conditions such that the target reaction is completed within an hour, preferably within one hour. In the reaction, the supply rate of the molecular fluorine gas is not fixed according to the target fluorination rate, but is usually 0.1 to 100 ml / g (metal oxide).
Min, particularly preferably 0.5 to 50 ml / g.
・ It is a minute. When the amount is small, a batch type reaction is also possible. Furthermore, although the concentration of fluorine gas can be used even at 100%,
0.01% by volume or more, preferably 0.1% by volume or more, more preferably 1% by volume or more of a fluorine-containing gas diluted with nitrogen, argon, or the like can be used. By adjusting the concentration of the molecular fluorine gas and / or the reaction time, the fluorination rate on the surface of the metal oxide particles can be easily controlled.

【0016】以上の本発明の製造方法で得られる表面フ
ッ素化金属酸化物ゾルは、原料の粒子形状及び高比表面
積を維持しており、平均一次粒子径が500nm以下、
好ましくは200nm以下のものであり、より好ましく
は1〜50nmの微粒子状または超微粒子状のものであ
る。本発明で用いられる分散媒としては、水や有機溶媒
が用いられる。有機溶媒としては、例えばアルコール
類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化
炭化水素類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ケト
ンエーテル類、ケトンエステル類、エステルエーテル類
などあるいはそれらの混合物を挙げることができる。
The surface fluorinated metal oxide sol obtained by the above production method of the present invention maintains the particle shape and high specific surface area of the raw material, and has an average primary particle diameter of 500 nm or less,
It is preferably 200 nm or less, more preferably 1 to 50 nm fine particles or ultrafine particles. As the dispersion medium used in the present invention, water or an organic solvent is used. Examples of the organic solvent include alcohols, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ketones, esters, ethers, ketone ethers, ketone esters, ester ethers, and the like. And mixtures thereof.

【0017】これらの有機溶媒の具体例としては、メタ
ノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、
ベンジルアルコール、メチルシクロヘキサノール、エタ
ンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペン
タンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、
ヘキサントリオール等のアルコール類;蟻酸ブチル、蟻
酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、
酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酢酸ベンジ
ル、3−メトキシブチルアセテート、2−エチルブチル
アセテート、2−エチルヘキシルアセテート、プロピオ
ン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸エチ
ル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル等のエ
ステル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、ジエチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド等の
アミド類;ジメチルケトン、メチルエチルケトン、ペン
タノン、ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ヘプタ
ノン、ジイソブチルケトン等のケトン類;アセトニトリ
ル等のニトリル類;ジエチルエーテル、ジプロピルエー
テル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジ
ヘキシルエーテル等のエーテル類;アニソール、テトラ
ヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル
類;ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブトキシ
エタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエ
チレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコー
ルジブチルエーテル等のエチレングリコールエーテル
類;メチラール、アセタールなどのアセタール類;ペン
タン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカ
ン、ドデカン、等のパラフィン系炭化水素類;トルエ
ン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、ミシチレン、
テトラリン、ブチルベンゼン、シメン、ジエチルベンゼ
ン、ペンチルベンゼン、ジペンチルベンゼン、シクロペ
ンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチ
ルシクロヘキサン、デカリン等の環状炭化水素類;クロ
ロメタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、テトラ
クロロメタン、クロロエタン、ジクロロエタン、トリク
ロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタクロロエタ
ン、クロロプロパン、ジクロロプロパン、トリクロロプ
ロパン、クロロブタン、ジクロロブタン、トリクロロブ
タン、クロロペンタン、クロロベンゼン、ジクロロベン
ゼン、クロロトルエン、ジクロロトルエン、ブロモメタ
ン、ブロモエタン、ブロモプロパン、ブロモベンゼン、
クロロブロモエタン等のハロゲン化炭化水素類;などを
挙げることができる。
Specific examples of these organic solvents include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, nonanol,
Benzyl alcohol, methylcyclohexanol, ethanediol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol,
Alcohols such as hexanetriol; butyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate;
Butyl acetate, pentyl acetate, hexyl acetate, benzyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, pentyl propionate and the like Esters; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, diethylformamide, diethylacetamide; ketones such as dimethylketone, methylethylketone, pentanone, hexanone, methylisobutylketone, heptanone, diisobutylketone; nitriles such as acetonitrile; diethylether; Ethers such as dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether; anisole, tetrahydrofuran, tet Cyclic ethers such as hydropyran; dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol ethers such as ethylene glycol dibutyl ether; methylal, acetal such as acetal; pentane, hexane, heptane; Paraffinic hydrocarbons such as octane, nonane, decane, dodecane, etc .; toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, missitylene,
Cyclic hydrocarbons such as tetralin, butylbenzene, cymene, diethylbenzene, pentylbenzene, dipentylbenzene, cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, and decalin; chloromethane, dichloromethane, trichloromethane, tetrachloromethane, chloroethane, dichloroethane, Trichloroethane, tetrachloroethane, pentachloroethane, chloropropane, dichloropropane, trichloropropane, chlorobutane, dichlorobutane, trichlorobutane, chloropentane, chlorobenzene, dichlorobenzene, chlorotoluene, dichlorotoluene, bromomethane, bromoethane, bromopropane, bromobenzene,
Halogenated hydrocarbons such as chlorobromoethane; and the like.

【0018】本発明に用いられる水としては特に制限が
なく一般水道水、蒸留水、イオン交換水などを用いるこ
とができる。これらのうち、蒸留水またはイオン交換水
が好ましく、特に電気伝導度が2μm/cm以下のイオ
ン交換水が望ましい。本発明により得られた表面フッ素
化金属酸化物ゾルは、撥水・撥油性を示し、耐酸・耐ア
ルカリ性にも優れている。さらに疎水性物質への分散性
が良好であり、耐光性、耐候性、隠蔽力、白色度の向上
及び屈折率の制御、紫外線吸収等の目的でテフロン樹脂
に添加配合する場合に好都合である。したがって、本発
明の表面フッ素化金属酸化物ゾルは、耐候性を必要とす
る塗料、合成樹脂、化粧料などの添加剤として極めて有
用である。また、本発明の方法によれば極めて簡単に、
しかも効率よく金属酸化物ゾルの表面を任意の割合に制
御して自由にフッ素化することができ、産業上極めて有
用である。
The water used in the present invention is not particularly limited, and general tap water, distilled water, ion-exchanged water and the like can be used. Among these, distilled water or ion-exchanged water is preferable, and ion-exchanged water having an electric conductivity of 2 μm / cm or less is particularly desirable. The surface fluorinated metal oxide sol obtained according to the present invention exhibits water and oil repellency and is also excellent in acid resistance and alkali resistance. Further, it has good dispersibility in a hydrophobic substance, and is advantageous when added to a Teflon resin for the purpose of improving light resistance, weather resistance, hiding power, whiteness, controlling the refractive index, and absorbing ultraviolet light. Therefore, the surface fluorinated metal oxide sol of the present invention is extremely useful as an additive for paints, synthetic resins, cosmetics and the like that require weather resistance. Also, according to the method of the present invention,
Moreover, the surface of the metal oxide sol can be efficiently fluorinated by controlling the surface at an arbitrary ratio, which is extremely useful in industry.

【0019】金属酸化物のうちでも酸化チタンは、光に
よって表面にOHラジカルを発生させるため光触媒機能
を有していることが知られている。したがって酸化チタ
ンをポリマーなどに配合使用すると、この触媒作用のた
め酸化チタンの表面近傍のポリマーは酸化され、劣化が
進行することになる。そのためポリマーの劣化を防止す
るためには酸化チタン表面を完全にコーティングしてこ
の光触媒作用を防止することが必要になる。一方ではこ
の光触媒作用は、ポリマー表面に汚れが付着したときに
酸化チタンが存在するとその触媒作用により汚れを分解
する効果も有している。本発明による表面がフッ素化さ
れた酸化チタンは、そのフッ素化率を調整することによ
り光触媒作用を調節することが可能となる。
Among the metal oxides, titanium oxide is known to have a photocatalytic function for generating OH radicals on the surface by light. Therefore, when titanium oxide is blended and used with a polymer or the like, the polymer near the surface of the titanium oxide is oxidized due to this catalytic action, and the deterioration proceeds. Therefore, in order to prevent the polymer from deteriorating, it is necessary to completely coat the titanium oxide surface to prevent this photocatalysis. On the other hand, this photocatalytic action also has the effect of decomposing dirt by the catalytic action if titanium oxide is present when dirt adheres to the polymer surface. The photocatalytic action of the titanium oxide whose surface is fluorinated according to the present invention can be adjusted by adjusting the fluorination rate.

【0020】酸化チタン粒子のフッ素化による光触媒作
用の調節について検討を行い次の結果を得ている。フッ
素化率を変えた表面がフッ素化された金属酸化物ゾル、
表面がフッ素化されてない酸化チタンゾルを準備し、こ
れを用いてテトラリンの液相酸化反応を行い、それらの
光触媒効果を測定した。すなわち、加藤ら[工業化学雑
誌,63,5,748〜750(1960)]を参照し
て作成した、図1に示すようなガラス管に接続した容量
約100mlの耐熱ガラス製反応器5に、あらかじめテ
トラリン20mlを入れ、これに表面がフッ素化された
酸化チタンゾルを酸化チタンとして0.02gを投入
し、恒温槽2により反応温度を40.1℃に保持し、ス
ターラー3で攪拌しながら、酸素ガス雰囲気下で紫外線
ランプ1で照射しながら所定時間ごとの圧力を差圧計
(Differential Pressure Ga
uge)4により読み取り、圧力測定値を時間に対して
プロットしてその傾き(圧力変化:mmH O/分)
を酸素吸収速度とした。比較のために、同様なテストを
フッ素化をしていない酸化チタンゾルの酸化チタンを使
用した系及び酸化チタンをまったく入れていないテトラ
リンについて行った。結果を表1に示す。
The following results were obtained by studying the regulation of photocatalytic action by fluorination of titanium oxide particles. Metal oxide sol whose surface has been fluorinated with a changed fluorination rate,
A titanium oxide sol whose surface was not fluorinated was prepared, and a liquid phase oxidation reaction of tetralin was performed using the sol, and their photocatalytic effects were measured. That is, a heat-resistant glass reactor 5 having a capacity of about 100 ml and connected to a glass tube as shown in FIG. 1 was prepared with reference to Kato et al. [Industrial Chemistry Magazine, 63 , 5, 748 to 750 (1960)]. 20 ml of tetralin is put in advance, 0.02 g of titanium oxide sol whose surface is fluorinated is used as titanium oxide, and the reaction temperature is kept at 40.1 ° C. in a thermostatic oven 2. While irradiating with an ultraviolet lamp 1 in a gas atmosphere, the pressure at every predetermined time is measured by a differential pressure gauge (Differential Pressure Ga).
u.g. 4), the pressure measurement is plotted against time and its slope (pressure change: mmH 2 O / min)
Is the oxygen absorption rate. For comparison, a similar test was performed on a system using titanium oxide in a titanium oxide sol that was not fluorinated and tetralin containing no titanium oxide. Table 1 shows the results.

【0021】[0021]

【表1】 上記のようにフッ素化率が高くなるにしたがい光触媒効
果が抑制されることになる。
[Table 1] As described above, the photocatalytic effect is suppressed as the fluorination rate increases.

【0022】本発明の原料として酸化チタンゾルにあっ
ては、親水性または疎水性の有機溶媒の存在下に、ハロ
ゲン化チタンの加水分解に必要な理論量の1〜5倍の水
を用いてハロゲン化チタンを加水分解して、平均粒子径
が20nm以下である結晶性酸化チタンゾル(ルチル型
及びアナターゼ型共に)を製造する時は、従来の無定形
型酸化チタンゾルの製造法に比べて高濃度で安定なゾル
で得ることができる。このため酸化チタン−シリカの多
層赤外線反射膜などを作成するような場合、本発明の表
面がフッ素化された結晶性酸化チタンゾルを使用する時
は1回あるいは従来法に比べて少数回のコーティングで
所望の膜厚や反射性を有する反射膜を得ることができ
る。また本発明により得られる表面がフッ素化された酸
化チタンゾルは安定性に優れているので、従来の酸化チ
タン粉末ではコーティング等の作業の際、均一な膜形成
が困難であったのに比べ、長期間の保存後も酸化チタン
ゾルが均一な分散を維持し、これを塗布することにより
均一なコーティング膜が得られる。このことは、酸化チ
タン系セラミックのコーティング膜の製造において非常
に有効である。また結晶性酸化チタンゾルが水または有
機溶媒中に均一に分散されているため、取扱が簡便で、
使用時に適当な濃度に希釈または他の材料と混合して使
用することができる。
In the case of titanium oxide sol as a raw material of the present invention, a halogen is prepared by using 1 to 5 times the theoretical amount of water necessary for hydrolysis of titanium halide in the presence of a hydrophilic or hydrophobic organic solvent. When titanium oxide is hydrolyzed to produce crystalline titanium oxide sol (both rutile type and anatase type) having an average particle diameter of 20 nm or less, a higher concentration than conventional amorphous titanium oxide sol production methods is used. It can be obtained in a stable sol. For this reason, when a titanium oxide-silica multilayer infrared reflecting film is to be prepared, the surface of the present invention requires only one coating or a small number of coatings when using a fluorinated crystalline titanium oxide sol. A reflective film having a desired film thickness and reflectivity can be obtained. In addition, the fluorinated titanium oxide sol obtained according to the present invention has excellent stability, and therefore, it is difficult to form a uniform film using a conventional titanium oxide powder during work such as coating. Even after storage for a period, the titanium oxide sol maintains a uniform dispersion, and a uniform coating film can be obtained by applying the titanium oxide sol. This is very effective in the production of a titanium oxide-based ceramic coating film. In addition, since the crystalline titanium oxide sol is uniformly dispersed in water or an organic solvent, handling is easy,
At the time of use, it can be diluted to an appropriate concentration or mixed with other materials.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明の表面フッ素化金属酸化物ゾル
及びその製造方法について、特に酸化チタン、酸化アル
ミニウム、酸化珪素の例を挙げて詳しく説明するが、本
発明は下記の例により何ら制限されるものでない。下記
の実施例の説明中、粒子表面のフッ素含有率はXPSに
よって測定された試料表面における全構成元素中の割合
(重量%)を示すが、コンタミネーションによる炭素は
含めていない。
Next, the fluorinated metal oxide sol of the present invention and the method for producing the same will be described in detail with particular reference to examples of titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide. Not restricted. In the description of the following examples, the fluorine content on the particle surface indicates the ratio (% by weight) of all the constituent elements on the sample surface measured by XPS, but does not include carbon due to contamination.

【0024】(実施例1)リアクター(オートクレー
ブ)中に四塩化チタン水溶液(水0.3g含有)4gと
ジメチルホルムアミド40mlを加えて、100℃にて
1時間加熱することにより半透明でゲル状のアナターゼ
型結晶性酸化チタンゾル(粒子径1〜10nm)が得ら
れた。このアナターゼ型酸化チタンゾルを減圧すること
によりリアクター内の空気を除いた後、フッ素ガスを窒
素ガスで希釈したガス(フッ素含有量20容量%)をこ
のリアクターに15分間送り込み、表面処理を行った結
果、ほとんど透明なゾルが得られた。このゾルに塩基性
イオン交換樹脂を添加し、ろ過することにより中性〜弱
酸性のゾルを得ることができた。このフッ素化表面処理
されたゾルを低温で溶媒を除去した後、フッ素含有率を
XPSにより定量した結果フッ素原子は14%であっ
た。
Example 1 4 g of an aqueous solution of titanium tetrachloride (containing 0.3 g of water) and 40 ml of dimethylformamide were added to a reactor (autoclave), and the mixture was heated at 100 ° C. for 1 hour to form a translucent gel. An anatase-type crystalline titanium oxide sol (particle diameter: 1 to 10 nm) was obtained. After the air in the reactor was removed by reducing the pressure of the anatase-type titanium oxide sol, a gas (fluorine content: 20% by volume) obtained by diluting fluorine gas with nitrogen gas was fed into the reactor for 15 minutes, and the surface treatment was performed. An almost transparent sol was obtained. A neutral to weakly acidic sol was obtained by adding a basic ion exchange resin to the sol and filtering the sol. After removing the solvent from the fluorinated surface-treated sol at a low temperature, the fluorine content was quantified by XPS. As a result, the fluorine atoms were 14%.

【0025】(実施例2)実施例1と同じリアクターに
四塩化チタン水溶液(水0.3g含有)4gとトルエン
40mlを加えて、100℃にて1時間加熱することに
よりルチル型結晶性酸化チタンゾルが得られた。このル
チル型酸化チタンゾルに窒素ガスで希釈したフッ素ガス
(フッ素含有量20容量%)をこのリアクターに15分
間送り込み、表面処理を行いほとんど透明なゾルが得ら
れた。このゾルに塩基性イオン交換樹脂を添加し、ろ過
することにより中性〜弱酸性のゾルを得ることができ
た。このフッ素化表面処理されたゾルを低温で溶媒を除
去した後、フッ素含有率をXPSにより定量した結果フ
ッ素原子は16%であった。
Example 2 4 g of an aqueous solution of titanium tetrachloride (containing 0.3 g of water) and 40 ml of toluene were added to the same reactor as in Example 1, and the mixture was heated at 100 ° C. for 1 hour, thereby producing a rutile-type crystalline titanium oxide sol. was gotten. Fluorine gas (fluorine content: 20% by volume) diluted with nitrogen gas was fed into the rutile-type titanium oxide sol for 15 minutes, and surface treatment was performed to obtain an almost transparent sol. A neutral to weakly acidic sol was obtained by adding a basic ion exchange resin to the sol and filtering the sol. After removing the solvent from the fluorinated surface-treated sol at a low temperature, the fluorine content was quantified by XPS. As a result, the content of fluorine atoms was 16%.

【0026】(実施例3)実施例1と同じリアクターに
チタニウムテトラプロピオキサイド4gとアセチルアセ
トン0.1gをエタノール40mlに加えて攪拌するこ
とにより結晶性酸化チタンゾルが得られた。この結晶性
酸化チタンゾルに窒素ガスで希釈したフッ素ガス(フッ
素含有量10容量%)をこのリアクターに15分間送り
込み、表面処理を行い、ほとんど透明なゾルが得られ
た。このフッ素化表面処理されたゾルを低温でエタノー
ルを除去した後、フッ素含有率をXPSにより定量した
結果フッ素原子は16%であった。
Example 3 4 g of titanium tetrapropoxide and 0.1 g of acetylacetone were added to 40 ml of ethanol and stirred in the same reactor as in Example 1 to obtain a crystalline titanium oxide sol. Fluorine gas (fluorine content: 10% by volume) diluted with nitrogen gas was fed into this crystalline titanium oxide sol for 15 minutes to perform a surface treatment, and an almost transparent sol was obtained. After ethanol was removed from the fluorinated surface-treated sol at a low temperature, the fluorine content was quantified by XPS. As a result, the content of fluorine atoms was 16%.

【0027】(実施例4)常圧気相流通リアクターにシ
リルテトラエトキサイド4gと1%の水を含有したエタ
ノール40mlに加えて、50℃に加熱することにより
結晶性酸化けい素ゾルが得られた。この結晶性酸化けい
素ゾルに窒素ガスで希釈したフッ素ガス(フッ素含有量
10容量%)をこのリアクターに15分間送り込み、表
面処理を行い、ほとんど透明なゾルが得られた。このフ
ッ素化表面処理されたゾルを低温でエタノールを除去し
た後、フッ素含有率をXPSにより定量した結果フッ素
原子は16%であった。
Example 4 A crystalline silicon oxide sol was obtained by adding 4 g of silyltetraethoxide and 40 ml of ethanol containing 1% water to an atmospheric pressure gas-phase flow reactor and heating to 50 ° C. . Fluorine gas (fluorine content: 10% by volume) diluted with nitrogen gas was fed into the crystalline silicon oxide sol for 15 minutes to perform a surface treatment, and an almost transparent sol was obtained. After ethanol was removed from the fluorinated surface-treated sol at a low temperature, the fluorine content was quantified by XPS. As a result, the content of fluorine atoms was 16%.

【0028】(実施例5)市販のアルミナゾルについて
も同様にフッ素ガス処理することで、フッ素化アルミナ
ゾルを得ることができる。フッ素含有率をXPSにより
定量した結果、フッ素含有率は15%であった。
(Example 5) A fluorinated alumina sol can be obtained by subjecting a commercially available alumina sol to the same fluorine gas treatment. As a result of quantifying the fluorine content by XPS, the fluorine content was 15%.

【0029】(実施例6)オートクレーブ内へ一次の平
均粒子径が50nmの酸化チタン(1.68g)を入
れ、更にジメチルホルムアミド40mlを加えたがなか
なか分散できないため、超音波分散器で1分間分散させ
た。この分散溶液に実施例1と同様に減圧してオートク
レーブ内の空気を除いた後、窒素ガスで希釈したフッ素
ガス(フッ素含有量20容量%)をこのリアクターに1
5分間通過させ、酸化チタン表面のフッ素化を行った。
表面がフッ素化された酸化チタンゾルはフッ素化する前
の状態とほとんど変わらない分散液が得られた。この分
散液に塩基性イオン交換樹脂を添加しろ過することによ
り、中性〜弱酸性の分散液が得られた。そして、低温で
ジメチルホルムアミドを除去した後、得られた表面フッ
素化酸化チタンのフッ素含有量をXPSにより定量した
結果、フッ素含有量は3%であった。このように、市販
の微粒子状態の酸化チタンを用いても、液相法でフッ素
化を行う時は、凝集を起こさせずにフッ素化はできる
が、液相法で作られた酸化チタンゾルに比してフッ素化
率は相当に低くなった。
Example 6 Titanium oxide (1.68 g) having an average primary particle size of 50 nm was placed in an autoclave, and 40 ml of dimethylformamide was further added. However, dispersion was difficult for 1 minute. I let it. After the air in the autoclave was removed by reducing the pressure of this dispersion solution in the same manner as in Example 1, fluorine gas (fluorine content: 20% by volume) diluted with nitrogen gas was added to this reactor for 1 hour.
After passing for 5 minutes, the surface of the titanium oxide was fluorinated.
The titanium oxide sol whose surface was fluorinated gave a dispersion almost unchanged from the state before fluorination. A neutral to weakly acidic dispersion was obtained by adding a basic ion exchange resin to the dispersion and filtering the dispersion. After removing dimethylformamide at a low temperature, the fluorine content of the obtained surface fluorinated titanium oxide was quantified by XPS. As a result, the fluorine content was 3%. Thus, when using commercially available titanium oxide in the form of fine particles, when performing fluorination by the liquid phase method, fluorination can be performed without causing aggregation, but compared to titanium oxide sol produced by the liquid phase method. As a result, the fluorination rate was considerably reduced.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明による時は、液状分散媒に分散し
た金属酸化物ゾルに、分子状フッ素ガスを反応させるこ
とにより、平均粒子径が極めて小さく、凝集がなく安定
な分散状態の優れた表面がフッ素化された金属酸化物を
効率よく製造することができる。製造に際しては液状分
散媒に分散した金属酸化物ゾルに分子状フッ素を接触さ
せるだけで良く、分散媒による影響はほとんど受けない
ため製造方法としては極めて簡単であり、液相のフッ素
化であるためゾルとして分散状態が安定した状態で製造
することができる。表面がフッ素化された金属酸化物は
疎水性を増し、そのフッ素化率を調整することにより疎
水性、親水性を適宜調整できる。この方法による時は、
金属酸化物はその表面のみがフッ素化されるので、金属
酸化物が有する結晶形などの特性を保持したまま、その
疎水性、親水性などの性質を制御することができる。表
面がフッ素化された金属酸化物ゾルは、フッ素化されて
いない金属酸化物ゾルと比較して耐光安定性、撥水性、
分散性が向上しており、例えばフッ素樹脂のような疎水
性物質に添加材として配合が容易になる。
According to the present invention, by reacting a molecular fluorine gas with a metal oxide sol dispersed in a liquid dispersion medium, the average particle diameter is extremely small, and the stable dispersion state without aggregation is excellent. A metal oxide having a fluorinated surface can be efficiently produced. In production, it is only necessary to bring molecular fluorine into contact with the metal oxide sol dispersed in the liquid dispersion medium, and since it is hardly affected by the dispersion medium, the production method is extremely simple, and the fluorination of the liquid phase is required. It can be manufactured as a sol in a state where the dispersion state is stable. The metal oxide whose surface is fluorinated increases hydrophobicity, and the hydrophobicity and hydrophilicity can be appropriately adjusted by adjusting the fluorination rate. When using this method,
Since only the surface of the metal oxide is fluorinated, its properties such as hydrophobicity and hydrophilicity can be controlled while maintaining the properties such as the crystal form of the metal oxide. The metal oxide sol having a fluorinated surface has light resistance, water repellency,
The dispersibility is improved, and it is easy to mix as an additive in a hydrophobic substance such as a fluororesin.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による表面フッ素化酸化チタンに光化
学反応に対する触媒作用の確認実験に使用した反応装置
の概略図。
FIG. 1 is a schematic view of a reaction apparatus used in an experiment for confirming the catalytic action of a surface fluorinated titanium oxide on a photochemical reaction according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 紫外線ランプ 2 恒温槽 3 スターラー 4 差圧計 5 反応器 1 ultraviolet lamp 2 constant temperature bath 3 stirrer 4 differential pressure gauge 5 reactor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 将弘 千葉県千葉市緑区大野台1丁目1番1号 昭和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 井上 長三 千葉県千葉市緑区大野台1丁目1番1号 昭和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 石井 伸晃 神奈川県川崎市川崎区大川5丁目1番 昭 和電工株式会社総合研究所生産技術センタ ー内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Omori 1-1-1, Onodai, Midori-ku, Chiba-shi, Chiba Prefecture Showa Denko KK Research Institute (72) Inventor Chozo Inoue 1 Onodai, Midori-ku, Chiba-shi, Chiba No. 1-1, Showa Denko KK Research Institute (72) Inventor Nobuaki Ishii 5-1-1, Okawa, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Showa Denko KK Research Technology Center

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液状分散媒に分散した金属酸化物ゾル
に、分子状フッ素ガスを反応させることを特徴とする表
面がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法。
1. A method for producing a metal oxide sol having a fluorinated surface, comprising reacting a molecular fluorine gas with a metal oxide sol dispersed in a liquid dispersion medium.
【請求項2】 分子状フッ素ガスが、窒素またはアルゴ
ンガスで希釈したフッ素含有ガスである請求項1に記載
の表面がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法。
2. The method for producing a surface-fluorinated metal oxide sol according to claim 1, wherein the molecular fluorine gas is a fluorine-containing gas diluted with nitrogen or argon gas.
【請求項3】 反応時間及び/または原料フッ素ガス濃
度を調整して表面フッ素化率が制御された表面フッ素化
金属酸化物ゾルを得る請求項1または2に記載の表面が
フッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法。
3. A metal having a surface fluorinated according to claim 1, wherein a surface fluorinated metal oxide sol having a controlled surface fluorination rate is obtained by adjusting a reaction time and / or a raw material fluorine gas concentration. A method for producing an oxide sol.
【請求項4】 フッ素化された金属酸化物ゾルが酸化チ
タン、酸化アルミニウム及び酸化けい素の少なくともい
ずれかである請求項1ないし3のいずれかに記載の表面
がフッ素化された金属酸化物ゾルの製造方法。
4. The fluorinated metal oxide sol according to claim 1, wherein the fluorinated metal oxide sol is at least one of titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide. Manufacturing method.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の方
法によって得られた液状分散媒に分散した実質的に金属
酸化物粒子表面がフッ素化された金属酸化物ゾル。
5. A metal oxide sol in which the surface of metal oxide particles substantially fluorinated dispersed in a liquid dispersion medium obtained by the method according to claim 1 is fluorinated.
【請求項6】 フッ素化された金属酸化物ゾルが酸化チ
タン、酸化アルミニウム及び酸化けい素の少なくともい
ずれかである請求項5に記載の実質的に金属酸化物粒子
表面がフッ素化された金属酸化物ゾル。
6. The metal oxide having a substantially fluorinated metal oxide particle surface according to claim 5, wherein the fluorinated metal oxide sol is at least one of titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide. Thing sol.
【請求項7】 ゾル中の金属酸化物の平均粒子径が20
0nm以下である請求項5または6に記載の実質的に金
属酸化物粒子表面がフッ素化された金属酸化物ゾル。
7. The metal oxide in the sol has an average particle diameter of 20.
The metal oxide sol according to claim 5 or 6, wherein the surface of the metal oxide particles is substantially fluorinated.
【請求項8】 分散媒が水または有機溶剤である請求項
5ないし7のいずれかに記載する実質的に金属酸化物粒
子表面がフッ素化された金属酸化物ゾル。
8. The metal oxide sol according to claim 5, wherein the dispersion medium is water or an organic solvent.
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