JPS63132971A - Composition containing light stable pigment - Google Patents

Composition containing light stable pigment

Info

Publication number
JPS63132971A
JPS63132971A JP27359787A JP27359787A JPS63132971A JP S63132971 A JPS63132971 A JP S63132971A JP 27359787 A JP27359787 A JP 27359787A JP 27359787 A JP27359787 A JP 27359787A JP S63132971 A JPS63132971 A JP S63132971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium dioxide
pigment
particles
reduced
vacancies
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27359787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
イノン デガニ
ヘラー アダム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by American Telephone and Telegraph Co Inc filed Critical American Telephone and Telegraph Co Inc
Publication of JPS63132971A publication Critical patent/JPS63132971A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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】 本発明は顔料組成物、特に二酸化チタンを含む顔料組成
物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to pigment compositions, particularly pigment compositions containing titanium dioxide.

二酸化チタンは顔料として種々の用途に広く利用されて
いる。一般にこの顔料は、ラテックス、アクリル、酢ビ
、アルキド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリメチル
メタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(pvC
)、メラミン、セルローズ、および/またはセルローズ
誘導体等の結合剤と組合せて、例えば塗装板、着色した
プラスチック、あるいは紙などの最終製品を生産するた
めにエマルジョンまたは分散体として用いられる6例え
ば、顔料として白色ペイント、家屋の内装外装用ペイン
ト、自動車用ペイントおよび被膜材に用いられる。二酸
化チタニウムを工業的に製造するには、最初はイルメナ
イト(FeTie、)等のチタニウム鉱を濃硫酸で抽出
処理して硫酸塩溶液とし、水を蒸発させて濃縮し、Fe
SO4を沈殿として除き、加水分解して二酸化チタン水
和物を沈殿させ、これを800〜1000℃で焙焼し、
ケーキとしていた。凝集ケーキを機械的に細分化して使
用に適した細かな粒子にする。この芳法で得られる二酸
化チタンは長い間用いられてきたが、これは幾つかの重
大な問題を伴っていた。これらの問題は、一般に、比較
的広い粒度分布と、製造に際し二酸化チタン中に残った
不純物、特に鉄とに関連している。これらの不純物は、
一般に二酸化チタン粒子中に一様に分布している。この
鉄の含有量を少なくするため努力が強く払われ、この鉄
の工業的許容限度200ppm (重量)が設定された
。(バー・レヒマン、ブンゼン社の物理化学報告、71
巻、277−285頁、1967年参照)。
Titanium dioxide is widely used as a pigment for various purposes. This pigment is generally used in latex, acrylic, vinyl acetate, alkyd, polyester, polystyrene, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (pvC)
), used as emulsions or dispersions in combination with binders such as melamine, cellulose, and/or cellulose derivatives to produce finished products such as painted boards, colored plastics, or paper, e.g. as pigments. Used in white paint, interior and exterior paint for houses, automobile paint, and coating materials. To industrially produce titanium dioxide, first extract titanium ores such as ilmenite (FeTie) with concentrated sulfuric acid to form a sulfate solution, evaporate the water and concentrate, and then
SO4 is removed as a precipitate, hydrolyzed to precipitate titanium dioxide hydrate, and this is roasted at 800 to 1000°C,
It was like a cake. The agglomerated cake is mechanically broken down into fine particles suitable for use. Although titanium dioxide obtained by this aromatic process has been used for a long time, it has been associated with some serious problems. These problems are generally related to the relatively wide particle size distribution and impurities, particularly iron, left in the titanium dioxide during manufacturing. These impurities are
It is generally uniformly distributed within the titanium dioxide particles. Efforts have been made to reduce this iron content, and an industrial tolerance limit of 200 ppm (by weight) has been established for this iron. (Barr Rechmann, Bunsen Physical Chemistry Report, 71
Vol. 277-285, 1967).

上記の不純物は、可視光線の1部を強く吸収するので、
二酸化チタン粒子の反射率を大巾に減少させ、その色は
“白”から実質的ずれを生ずる。従って、これらの不純
物の除去に大きな努力が集中された。また1粒度分布が
広いことは、顔料の可視光散乱効力を低下させる。直径
0.2〜0.3μmの粒子が可視領域において最も高い
散乱効率を示す。
The above impurities strongly absorb a portion of visible light, so
It greatly reduces the reflectivity of the titanium dioxide particles, causing their color to deviate substantially from "white". Therefore, great efforts have been focused on removing these impurities. A wide particle size distribution also reduces the visible light scattering efficacy of the pigment. Particles with a diameter of 0.2-0.3 μm show the highest scattering efficiency in the visible region.

これらの問題を緩和するため、今までのものより均一性
と純度とが高い二酸化チタンの製造方法が開発された。
To alleviate these problems, a method for producing titanium dioxide has been developed that is more uniform and pure than previous methods.

この方法は、カーク・オズマーのエンサイクロペディア
・オブ・ケミカル・チクノロシイ3編、23巻、143
〜149頁、米国特許第2,833,627号、第4,
462,979号、およびこの後者の特許に記載されて
いる他の特許(これらは従ってすべて引用文献としてい
る)に述べられているが、四塩化チタンを酸素と150
0℃の火炎中で反応させ、粒子状の“スス”を生成させ
る工程からなる。得られる二酸化チタンは実質的により
高純度であるだけでなく、均一で適切な大きさの粒子、
すなわち、0.18〜0.26μmの粒子の形態をとっ
ている。この方法では、適切な粒度の粒子が直接得られ
るので、機械的加工のコストおよびこれに付随するコス
トがかからなくなる。
This method is described in Kirk Ozmer's Encyclopedia of Chemical Chemistry, Volume 3, Volume 23, 143.
~149 pages, U.S. Patent No. 2,833,627, No. 4,
No. 462,979, and other patents mentioned in this latter patent (all of which are therefore incorporated by reference), titanium tetrachloride was combined with oxygen at 150
It consists of a process of reacting in a flame at 0°C to generate particulate "soot". The resulting titanium dioxide is not only substantially more pure, but also has uniform, appropriately sized particles,
That is, it takes the form of particles of 0.18 to 0.26 μm. In this method, particles of the appropriate size are directly obtained, thereby eliminating the cost of mechanical processing and associated costs.

この二酸化チタンの改良製造方法は実質的に純度を向上
させるが、日光に曝露することによる結合剤の劣化は依
然として発生する。
Although this improved process for producing titanium dioxide substantially improves purity, degradation of the binder due to exposure to sunlight still occurs.

性能改良のため、二酸化チタンを、不働態化能を有する
誘電体1例えば二酸化珪素または酸化アルミニウムの層
で被覆することが行なわれている。(一般に電子または
空孔の輸送に対し約10’オーム以上の抵抗を有する物
質が望ましい、)この被膜は光によって二酸化チタン中
に発生する電子および空孔が結合剤と直接または間接に
反応するのを防止する。
To improve its performance, titanium dioxide is coated with a layer of a passivating dielectric 1, for example silicon dioxide or aluminum oxide. (In general, materials with a resistance to electron or hole transport of about 10' ohms or more are desirable.) prevent.

この塗布によって安定性は高められるが、その代わり、
1)塗工に伴うコストが余分にかかり、2)塗膜によっ
て反射率が低下する。
This application increases stability, but at the cost of
1) Coating costs are extra, and 2) the coating film reduces reflectance.

それにも拘らず、このような塗膜を有する二酸化チタン
の安定性は十分容認されており。
Nevertheless, the stability of titanium dioxide with such coatings is well accepted.

現在市販品として広く用いられている。It is currently widely used as a commercial product.

凝集した粒子の粉砕が不要な、スス法、すなわち塩化物
法で製造されるような二酸化チタンの場合、これを被覆
しなくとも、その光化学活性を減少させることができる
ことが見出された。被膜がないときのこの安定性は、二
酸化チタン中に光によって発生した電化が二酸化チタン
顔料粒子の表面に吸着された物質と化学的に反応する前
に、これらの電荷を消滅させることによって達成される
。この結果は、1)合成した二酸化チタン中にすでに存
在している量より多い電子トラップおよび空孔トラップ
を二酸化チタン粒子の格子中または表面上に導入するこ
と、および/または2)Ti3+のような還元された物
質を抑制することによって得られる。驚くべきことには
、たとえミクロン以下の粒子はその高い面積/質量比に
伴ってトラップを確かに有するとしても、トラップの濃
度をさらに増加すると、意外にも安定性が大巾に向上す
るのである。
It has been found that in the case of titanium dioxide produced by the soot method, ie, the chloride method, which does not require grinding of agglomerated particles, its photochemical activity can be reduced without coating it. This stability in the absence of a coating is achieved by quenching the photo-generated charges in the titanium dioxide before they chemically react with the substances adsorbed on the surface of the titanium dioxide pigment particles. Ru. This result may be due to 1) the introduction of more electron and vacancy traps in the lattice or on the surface of the titanium dioxide particles than are already present in the synthesized titanium dioxide, and/or 2) Obtained by suppressing reduced substances. Surprisingly, even though submicron particles do have traps due to their high area/mass ratio, further increasing the concentration of traps surprisingly increases stability significantly. .

上記の目標を達成するには幾つかの方法がある。用いう
る方法には、粉砕、ミリング、または破砕をさらに長時
間行なうこと、すなわち、少なくとも一日間結晶構造を
砕くこと。
There are several ways to achieve the above goals. Methods that may be used include grinding, milling, or crushing for longer periods of time, ie breaking up the crystal structure for at least one day.

および/または酸化性媒体、例えば空気または酸素中で
高温処理を行なうこと等がある。
and/or high temperature treatment in an oxidizing medium such as air or oxygen.

ある用途に対しては、後者の方法の方が、処理によって
二酸化チタンの粒径を減少させることがないから望まし
い。しかし、いずれの場合も、被覆に伴うコストをかけ
ずに顔料組成物の安定性が保たれる。
For some applications, the latter method is preferred because the treatment does not reduce the particle size of the titanium dioxide. However, in either case, the stability of the pigment composition is maintained without the costs associated with coating.

本発明は、1)二酸化チタン中の帯電物質または還元さ
れた物質を、高抵抗誘電体の連続相で被覆する方法以外
の、(イ)電子や空孔を捕獲するトラップを付与する方
法と、(ロ)還元された物質の大部分を酸化する方法と
からなる群から選ばれる一つの方法によって。
The present invention provides a method other than 1) coating a charged substance or a reduced substance in titanium dioxide with a continuous phase of a high-resistance dielectric; (b) by a method selected from the group consisting of: oxidizing most of the reduced substance;

減少させる工程、および 2)この二酸化チタンを結合剤と組合せる工程 からなり、これによって二酸化チタンと結合剤とからな
る組成物の反射率を実質的に低下させることなく、その
安定性を高める該組成物の形成方法を提供することであ
る。
and 2) combining the titanium dioxide with a binder, thereby increasing the stability of the titanium dioxide and binder composition without substantially reducing its reflectance. An object of the present invention is to provide a method of forming a composition.

本発明は、二酸化チタンと、例えばラテックス、アクリ
ル、酢ビ、アルキド、ポリエステル、ポリスチレン、P
MMA、PVC、メラミン、セルローズ、セルローズ誘
導体等の結合剤とが相互に作用することが可能な組成物
に顔料として用いられる該二酸化チタンを包含する。(
本発明に用いられる結合剤は有機ポリマー、これを含有
する物質、またはポリマー前駆体であって、この中に顔
料を分散または懸濁させる。)すなわち、本発明は二酸
化チタン、例えば高純度二酸化チタンと結合剤とを含有
する顔料組成物に関する。(本発明に用いられる二酸化
チタンはルチル形でもアナターゼ形でもよい、)このよ
うな組成物には、0.1〜1.0μmの範囲内の粒径を
有する二酸化チタンを用いることが一般に好ましい。 
1μmより大きい粒子や0.1μmより小さい粒子は、
単位重量当りの光の散乱効率が低いので望ましくない。
The present invention combines titanium dioxide with materials such as latex, acrylic, vinyl acetate, alkyd, polyester, polystyrene, P
Includes the titanium dioxide used as a pigment in compositions with which it can interact with binders such as MMA, PVC, melamine, cellulose, cellulose derivatives, etc. (
The binder used in the present invention is an organic polymer, a material containing it, or a polymer precursor in which the pigment is dispersed or suspended. ) Thus, the present invention relates to pigment compositions containing titanium dioxide, for example high purity titanium dioxide, and a binder. (The titanium dioxide used in the present invention may be in the rutile or anatase form.) For such compositions, it is generally preferred to use titanium dioxide having a particle size within the range of 0.1 to 1.0 μm.
Particles larger than 1 μm and particles smaller than 0.1 μm are
This is not desirable because the light scattering efficiency per unit weight is low.

(この大きさの範囲外の粒子は有利ではないが、本発明
の範囲から除外はしない、)先に述べたように。
(Particles outside this size range are not advantageous, but do not exclude them from the scope of the invention.) As stated above.

四塩化チタンと酸素との相互作用によって所望の大きさ
粒子が容易に製造される。
Particles of desired size are easily produced by the interaction of titanium tetrachloride and oxygen.

安定性を向上するため、電荷(空孔と電子)およびT 
i”″のような還元された物質と、吸着された物質、例
えば、1)空孔と反応する水および最も重要なものとし
て吸着された有機物質、および2)電子と反応する酸素
などの物質、との相互作用を抑制しなければならない、
この抑制は、空孔および電子が、吸着された物質と粒子
表面で反応する前に、空孔を電子と反応させ両者を消滅
させることによって、すなわち、表面吸着水や反応物と
強く相互作用する、また下記の理由によって。
To improve stability, charge (vacancies and electrons) and T
reduced substances such as i'' and adsorbed substances, e.g. 1) water and most importantly adsorbed organic substances which react with the vacancies, and 2) substances such as oxygen which react with the electrons. , the interaction with , must be suppressed,
This suppression is achieved by causing the vacancies to react with electrons and annihilating both, before the vacancies and electrons react with the adsorbed substance on the particle surface. , and also for the reasons below.

電子−空孔の消滅をさらに大きく妨げる、例えばTi3
4″、 Ti”+および酸素空格子点(Oxy−gan
 1attice vacancies)などの、還元
された物質を除くことによって達成される。電子および
空孔は、それぞれに対するトラップを付与することによ
ってうまく反応する。一般に、10”/a1以上、より
好ましくは4 X 12”71以上の表面濃度の、ある
いは1017/am3の体積濃度の電子トラップと空孔
トラップとを生成させることが望ましい、しかしながら
、表面濃度が3X1014/aJあるいは体積濃度が3
 X 10”/cmコ以上では、さらに大きな向上は得
られないようであり1色の変化が認められる。所望の濃
度のトラップを導入する一つの方法は機械的応力による
方法、すなわち、集塊を単に分散させるだけでなく、個
々のミクロン以下の顔料粒子の10%以上を応力によっ
て細分化するミリング、粉砕、破砕等の方法である1例
えば、二酸化チタンをプラスチック製広口瓶を用いたボ
ールミル中で少なくとも1日間、より好ましくは21日
間粉砕することによって電子と空孔双方の十分な濃度の
トラップが生ずる。ミリング法は所望の濃度のトラップ
を与えるが、同時に粒径を減少させる1例えば、21日
間粉砕を行なうと粒径は0.2μmから0.1μmに減
少する。
Further hindering electron-vacancy annihilation, e.g. Ti3
4″, Ti″+ and oxygen vacancy (Oxy-gan
This is achieved by removing reduced substances such as 1attic vacancies). Electrons and holes react well by providing traps for each. Generally, it is desirable to create electron and hole traps with a surface concentration of 10"/a1 or more, more preferably 4 X 12"71 or more, or a volume concentration of 1017/am3; however, if the surface concentration is 3X1014 /aJ or volume concentration is 3
Above X 10"/cm, further improvements do not seem to be obtained and a one-color change is observed. One method of introducing the desired concentration of traps is by mechanical stress, i.e., by agglomeration. This is a method such as milling, crushing, crushing, etc. that not only disperses but also breaks down 10% or more of the individual pigment particles of micron size or smaller by applying stress. Milling for at least 1 day, more preferably 21 days, produces a sufficient concentration of traps for both electrons and holes.The milling method provides the desired concentration of traps, but at the same time reduces particle size. Upon grinding, the particle size is reduced from 0.2 μm to 0.1 μm.

特定の用途において粒径の減少が望ましくないならば、
他のトラップ導入法、すなわち、電子−空孔消滅を誘起
する方法を用いることができる。
If particle size reduction is undesirable in a particular application,
Other methods of introducing traps, ie, inducing electron-vacancy annihilation, can be used.

特に、Ti“、Ti”、酸素空格子点等の還元された物
質の存在を限定することによって空孔と電子の消滅を誘
起することが可能である。この現象は、環境の電気化学
的電位に伴うTiO□中のフェルミ準位の配列に基づい
て説明される。第2図に例示されるように、本来のTi
Ox(還元された物質を含まないTie、)中のフェル
ミ準位は1代表的環境である0、/H20とほぼ同じ電
気化学的電位にある。従って、TiO□と環境との界面
におけるエネルギー帯の曲りは起こらない、Tie。
In particular, by limiting the presence of reduced substances such as Ti", Ti", oxygen vacancies, etc., it is possible to induce the disappearance of vacancies and electrons. This phenomenon is explained based on the alignment of the Fermi level in TiO□ with the electrochemical potential of the environment. As illustrated in Fig. 2, the original Ti
The Fermi level in Ox (Tie, which does not contain reduced substances) is at approximately the same electrochemical potential as in one representative environment, 0,/H20. Therefore, no bending of the energy band at the interface between TiO□ and the environment occurs, Tie.

中に還元された物質が存在すると、フェルミ準位は第3
図に示すようになる。従って、0□/ Hz O環境と
Tie2との界面において、フェルミ準位と環境の電気
化学的ポテンシャルを等しくすると、第4図に示すよう
に、エネルギー帯の曲りが生ずる。本来のTiO□では
エネルギー帯の曲りは起こらないので、電子がT i 
O、と環境との界面に到達するの  、に障壁は存在せ
ず、この界面において空孔を消滅させるのに障壁はない
。これに対し、還元された物質を含有するTiO□では
、第4図に示すように、電子に対する実質的障壁が存在
し、電子がT i O,/環境界面に到達するのを妨げ
る。この電子に対する障壁は反対に界面への空孔の移行
を促進する。このようにして、空孔は優先的に界面に向
かい、そして劣化を誘発するこれらの空孔、例えば光に
より発生した空孔の消滅が制限され、好ましくない。
If there is a reduced substance in the
The result will be as shown in the figure. Therefore, when the Fermi level and the electrochemical potential of the environment are made equal at the interface between the 0□/Hz O environment and Tie2, the energy band is bent as shown in FIG. Since the bending of the energy band does not occur in the original TiO□, the electrons are
There is no barrier for O to reach the interface with the environment, and there is no barrier for the vacancy to disappear at this interface. In contrast, in TiO□ containing reduced material, as shown in FIG. 4, there is a substantial barrier to electrons, preventing them from reaching the T i O,/environment interface. This barrier to electrons conversely promotes the migration of vacancies to the interface. In this way, the vacancies are preferentially directed towards the interface, and the annihilation of these degradation-inducing vacancies, such as photo-generated vacancies, is limited, which is undesirable.

所望の濃度のトラップを生成させる他の一つの可能な方
法は、ドーパント部位を形成することである。しかし、
このドーパントは第4図に示すようなエネルギー帯の曲
りを生ずるものであってはならない。例えば、メチルビ
オローゲン陽イオンとメチルビオローゲンラジカル陽イ
オンを含む水溶液などの還元性環境中でT i O,中
に鉄、マンガン、またはコバルトをドーパントとして混
入すると、良好な安定性が得られる。しかしながら、電
気化学的ポテンシャルが比較的低い環境1例えば酸化性
環境中でのドーパントの効果は明らかではない。
Another possible way to create the desired concentration of traps is to form dopant sites. but,
This dopant must not cause energy band bending as shown in FIG. For example, good stability is obtained by incorporating iron, manganese, or cobalt as dopants in T i O, in a reducing environment such as an aqueous solution containing methyl viologen cations and methyl viologen radical cations. However, the effect of dopants in environments with relatively low electrochemical potentials, such as oxidizing environments, is not clear.

二酸化チタンを酸素雰囲気中で350’C以上、より好
ましくは550℃以上に加熱しても、水や吸着された有
機物質のような物質と電荷との反応が制限される。この
加熱処理によると、表面に存在するTiをも含む本質的
にすべてのTiが完全に確実にTi4+に酸化され、従
って表面への水その他物質の吸着が制限され、さらに重
要なことであるが、電子および空孔の消滅が確実に行な
われる6次いで、還元性環境1例えば水素中で加熱する
と反対の効果を生じ、電子および空孔の消滅が制限され
る。同様に、チッ素などの不活性環境中で、しかも吸着
された有機物質の存在下で550℃に加熱すると、Ti
3+のような還元された物質が生成する。同様な効果は
不活性雰囲気中で、しかし吸着された有機物質の不存在
下で、800℃より高温で見られる。
Heating titanium dioxide in an oxygen atmosphere above 350'C, more preferably above 550°C, limits the reaction of the charge with substances such as water and adsorbed organic materials. This heat treatment completely ensures that essentially all the Ti, including the Ti present on the surface, is completely oxidized to Ti4+, thus limiting the adsorption of water and other substances to the surface and, more importantly, , which ensures the annihilation of electrons and vacancies 6 Heating in a reducing environment 1, for example hydrogen, then produces the opposite effect, limiting the annihilation of electrons and vacancies. Similarly, heating to 550 °C in an inert environment such as nitrogen and in the presence of adsorbed organic materials results in Ti
A reduced substance like 3+ is produced. A similar effect is seen at temperatures above 800° C. in an inert atmosphere, but in the absence of adsorbed organic substances.

また、このような温度で空気または酸素雰囲気中で加熱
した場合、但し1次の冷却が空格子点の熟成を防止する
ように十分急速である場合のみ1例えば低温の流体中で
急冷した場合のみ、同じ結果が見られる。 このように
、酸化性雰囲気中で350〜800℃に顔料を加熱すれ
ば、塗料の光安定性が高められるが、不活性環境中で還
元剤の存在下で同様に加熱するか、あるいは極めて高温
で加熱すると、不安定性が増進される。
Also, when heated in an air or oxygen atmosphere at such temperatures, but only if the first cooling is sufficiently rapid to prevent vacancy ripening1, e.g., only if quenched in a cold fluid. , the same result is seen. Thus, heating the pigment to 350-800°C in an oxidizing atmosphere increases the photostability of the paint, but heating it similarly in the presence of a reducing agent in an inert environment or at extremely high temperatures heating increases instability.

電子および空孔の消滅の適切な方法を開示したが、向上
された安定度はこの効果を生むために用いた方法には依
存しない、十分な数の効果的トラップまたは消滅手段が
顔料中に導入される限り、同程度の安定性の向上が得ら
れる。例えば、Ti3+と他の還元された物質が実質的
に除かれるならば、消滅が増進されるので、安定性が高
められる。以下の実施例によって、1)光で発生した有
害な電荷を除去する有利な方法、2)この除去によって
得られる結果、および3)これらの電荷と反応する物質
の吸着を減少させること、例えば表面上および内部のT
iをすべて完全に酸化してTi4+とじ酸素を配位させ
ることを確実に行なうことによって得られる結果を例示
する。
Although a suitable method of electron and vacancy annihilation has been disclosed, the improved stability is independent of the method used to produce this effect, provided that a sufficient number of effective traps or annihilation means are introduced into the pigment. The same degree of stability improvement can be obtained as long as the For example, if Ti3+ and other reduced materials are substantially eliminated, stability is enhanced because annihilation is enhanced. The following examples demonstrate 1) an advantageous method of removing photogenerated harmful charges, 2) the results obtained by this removal, and 3) reducing the adsorption of substances that react with these charges, e.g. Top and internal T
The results obtained by ensuring complete oxidation of all i to coordinate Ti4+ and oxygen are illustrated.

実施例 1゜ イー・アイ・デュポン社のデュポンR101顔料として
市販されているルチル型二酸化チタンを入手した。この
顔料は平均粒径0.2μmで粒度分布は狭く1粒子の重
量の約1%を占めるトリエタノールアミンの被膜を有し
ていた。実験は、この購入した二酸化チタンと強鉱酸で
腐蝕した二酸化チタン粒子とについて行なった。この酸
による腐蝕は3モル濃度の煮沸硫酸中に15分間浸漬す
ることによって行なった。(別に3モル濃度の煮沸塩酸
中で腐蝕する実験も行なったが、結果は用いる酸によっ
て変化することはないことが判った。)室温に冷却後、
反応混合液を濾過し。
Example 1 Rutile titanium dioxide commercially available as DuPont R101 pigment from EI DuPont was obtained. This pigment had an average particle size of 0.2 μm, a narrow particle size distribution, and a triethanolamine coating that accounted for about 1% of the weight of each particle. Experiments were conducted using the purchased titanium dioxide and titanium dioxide particles corroded with a strong mineral acid. This acid corrosion was carried out by immersion in 3 molar boiling sulfuric acid for 15 minutes. (We also conducted a separate corrosion experiment in boiling hydrochloric acid at a 3 molar concentration, but found that the results did not change depending on the acid used.) After cooling to room temperature,
Filter the reaction mixture.

脱イオン水で5回洗浄を行なった。Five washes were performed with deionized water.

処理した粒子と未処理粒子とをそれぞれ径6mm長さ6
 m mの高密度アルミナ円筒が半分を満たしている5
00mAのポリエチレン製ジャーに入れ、粉砕を行なっ
た。各粉砕操作において、二酸化チタン100g  と
脱イオン水350mQをジャーに入れた。ジャーを12
Orpmで回転させ、1日、2日、1週間、および3週
間粉砕を行なった後、得られたスラリーサンプルを試験
のため取り出した。
The treated particles and untreated particles were each separated into 6mm diameter and 6mm length.
mm high-density alumina cylinder fills half of the cylinder 5
The mixture was placed in a 00 mA polyethylene jar and pulverized. In each milling operation, 100 g of titanium dioxide and 350 mQ of deionized water were placed in the jar. 12 jars
After rotation in the Orpm and milling for 1 day, 2 days, 1 week, and 3 weeks, the resulting slurry samples were removed for testing.

粉砕した顔料サンプル150gを、2.5XIO−3モ
ル濃度のメチルビオローゲン(2塩化物から成る)と3
×−2モル濃度のエチレンジアミンテトラ酢酸   (
EDTA)2ナトリウムとを含有する水溶液に懸濁する
ことによって、その光活性度を測定した。この懸濁液は
pH6,0に緩衝し、チッ素雰囲気下に保った。光照射
で生じた空孔はEDTAを直接酸化する。電子はメチル
ビオローゲンを還元して青色のメチルビオローゲンラジ
カルとし、これは分光分析により602nmにおける吸
収の変化を追跡することによって定量する。この吸収の
変化は光化学反応率に正比例する。組成物の照射に用い
た光源は250ワツトのキセノン/水銀灯である。この
ランプからの光線をコーニング7−51および0−51
フイルターを用い選別して活性光線を波長360〜40
0nmの範囲に限った。
150 g of ground pigment sample was mixed with 2.5XIO-3 molar concentration of methyl viologen (composed of dichloride) and 3
×−2 molar concentration of ethylenediaminetetraacetic acid (
Its photoactivity was measured by suspending it in an aqueous solution containing disodium EDTA. This suspension was buffered to pH 6.0 and kept under a nitrogen atmosphere. The vacancies generated by light irradiation directly oxidize EDTA. The electrons reduce methylviologen to a blue methylviologen radical, which is quantified by spectroscopy by following the change in absorption at 602 nm. This change in absorption is directly proportional to the photochemical reaction rate. The light source used to irradiate the composition was a 250 watt xenon/mercury lamp. Corning 7-51 and 0-51 light beams from this lamp
Filters are used to select active rays with wavelengths of 360 to 40.
It was limited to a range of 0 nm.

粉砕の時間を変えて得られた顔料粒子の大きさは、ブラ
ナウアー、エメット、テラー(BET)ガス吸着・脱着
法を用いて測定した。
The size of pigment particles obtained by varying the grinding time was measured using the Branauer, Emmett, and Teller (BET) gas adsorption/desorption method.

この測定の結果、21日間の粉砕で平均粒径が0.2μ
mから0.1μmに減少したことが認められた。光活性
の減少を粉砕時間の函数として図に示す、これから判る
ように、光活性は初期の値の9%に減少した。粉砕を行
なったサンプルを空気中で550℃に2時間加熱したと
ころ光活性はさらに初期値の6%に減少したが、チッ素
雰囲気下で550℃に2時間加熱した場合は、光活性は
初期値の9%から15%に増加した。但し、これはトリ
エタノールアミンまたはシクロヘキサノンのような有機
化合物が粒子表面に吸着されている場合だけである。
As a result of this measurement, the average particle size was 0.2μ after 21 days of grinding.
It was observed that the thickness decreased from m to 0.1 μm. The reduction in photoactivity is shown in the figure as a function of milling time, as can be seen, the photoactivity was reduced to 9% of the initial value. When the ground sample was heated to 550°C in air for 2 hours, the photoactivity further decreased to 6% of the initial value, but when heated at 550°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere, the photoactivity decreased to the initial value. The value increased from 9% to 15%. However, this is only true if organic compounds such as triethanolamine or cyclohexanone are adsorbed on the particle surface.

実施例 2゜ 処理した顔料と未処理の顔料とを別々に石英ボートに入
れ、空気またはチッ素ガスのゆるやかな気流中で550
℃に2時間加熱した。
Example 2 Treated pigments and untreated pigments were placed separately in a quartz boat and heated for 550 min in a gentle stream of air or nitrogen gas.
℃ for 2 hours.

これらのサンプルは1分間に1℃の降温速度で室温まで
放冷するか、液体チッ素中で急冷した。光活性の変化は
実施例1で述べたように測定した。トリエタノールアミ
ンを吸着している顔料(除冷したものでも、急冷したも
のでも)は、チッ素雰囲気下で加熱したところ、2倍の
光活性の増加を示した。処理した顔料も未処理顔料も、
空気中で加熱した後、除冷した場合も、急冷した場合も
、光活性が1/6〜1/7に、つまり初期値の 15%
に減少する。空気中で加熱した顔料をさらにチッ素雰囲
気下で加熱しても光活性は増加しない、また、空気中で
加熱した顔料を煮沸鉱酸中で腐蝕しても、光活性は増加
しない。
These samples were allowed to cool down to room temperature at a cooling rate of 1° C. per minute, or were rapidly cooled in liquid nitrogen. Changes in photoactivity were measured as described in Example 1. Pigments adsorbing triethanolamine (both slow and rapidly cooled) showed a two-fold increase in photoactivity when heated under a nitrogen atmosphere. Both treated and untreated pigments
After heating in air, the photoactivity is reduced to 1/6 to 1/7, i.e., 15% of the initial value, regardless of whether it is slowly cooled or rapidly cooled.
decreases to Further heating of a pigment heated in air under a nitrogen atmosphere does not increase photoactivity, nor does corrosion of a pigment heated in air in boiling mineral acid increase photoactivity.

実施例 3゜ 実施例1で述べた顔料を3モル濃度の塩酸中で15分間
煮沸処理した。この顔料の光活性を実施例1と同様にし
て測定したところ6倍の増加を示した。この酸処理した
顔料を次に3モル濃度のテトラメチルアンモニウムヒド
ロオキシド中で煮沸しても、光活性は変化しない、BE
T測定によると、顔料の表面積はこの酸処理によって増
加も減少もしない。
Example 3 The pigment described in Example 1 was boiled for 15 minutes in 3 molar hydrochloric acid. The photoactivity of this pigment was measured in the same manner as in Example 1 and showed a 6-fold increase. Boiling this acid-treated pigment in 3 molar tetramethylammonium hydroxide does not change the photoactivity, BE
According to T measurements, the surface area of the pigment is neither increased nor decreased by this acid treatment.

実施例 4゜ 実施例1に述べた上記メーカーから購入した顔料を空気
中で550℃に2時間加熱した。
Example 4 Pigment purchased from the manufacturer mentioned in Example 1 was heated in air to 550°C for 2 hours.

次にこの顔料の光化学活性を生成する過酸化水素を定量
することによって求めた。この試験では、水90容量%
、イソプロピルアルコール10容量%、および酢酸ナト
リウム/酢酸緩衝剤0.1モル濃度を含む溶液に顔料を
懸濁した。この溶液のpHは5.1であった。
Next, the photochemical activity of this pigment was determined by quantifying the amount of hydrogen peroxide produced. In this test, 90% water by volume
The pigment was suspended in a solution containing 10% by volume of isopropyl alcohol, and 0.1 molar sodium acetate/acetate buffer. The pH of this solution was 5.1.

この溶液15mNに顔料2gを加え、この混合液を 1
00ワツトの中圧水銀灯(λmax :336nm)で
照射した。混合液中の過酸化水素の濃度を照射時間0か
ら20分のものについて分析した。この分析は2.5m
m のサンプルを採取し、孔径0.45μ−のフィルタ
ーで濾過し、この濾液に酢酸塩緩衝剤(0,1モル濃度
、 pH5,1)と0−ジアニシジン(0,3ミリモル
濃度)とを含む溶液1mAを加え、次に酵素セイヨウワ
サビ・パーオキシダーゼ溶液(1mmあたり60単位)
100μQを加え、波長500nmにおける溶液の吸光
度を測定した。この吸光度は過酸化水素の濃度に比例す
る。変性しない顔料(購入し  −たままのもの)と空
気中で550℃で2時間加熱したものを比較したところ
、空気中で加熱した顔料の光化学活性は購入したままの
顔料のそれの175であった。
Add 2 g of pigment to 15 mN of this solution, and mix this mixture with 1
Irradiation was performed using a 00 Watt medium pressure mercury lamp (λmax: 336 nm). The concentration of hydrogen peroxide in the mixture was analyzed for irradiation times from 0 to 20 minutes. This analysis is 2.5m
m samples were taken and filtered through a 0.45 μm pore size filter, and the filtrate contained an acetate buffer (0.1 molar, pH 5.1) and 0-dianisidine (0.3 mmolar). Add 1 mA of the solution, then the enzyme horseradish peroxidase solution (60 units per mm)
100 μQ was added, and the absorbance of the solution at a wavelength of 500 nm was measured. This absorbance is proportional to the concentration of hydrogen peroxide. A comparison of undenatured pigments (as purchased) and those heated in air at 550°C for 2 hours revealed that the photochemical activity of the pigments heated in air was 175 times lower than that of the as-purchased pigments. Ta.

実施例 5゜ 空気中で実施例4と同様に加熱した顔料を次にフォーミ
ングガス(窒素96%、水素4%)中で550℃で2時
間加熱した。加熱後、この顔料はやや青味を呈した0通
常の雰囲気(空気)中におけるこの顔料の光化学活性を
実施例4と同様にして測定した。この活性は酸化した顔
料の活性の20倍であった(すなわち、購入したままの
顔料の活性の4倍)。
Example 5 The pigment heated as in Example 4 in air was then heated in forming gas (96% nitrogen, 4% hydrogen) at 550°C for 2 hours. After heating, the pigment exhibited a slight bluish tinge.The photochemical activity of this pigment in a normal atmosphere (air) was measured in the same manner as in Example 4. This activity was 20 times that of the oxidized pigment (ie, 4 times that of the as-purchased pigment).

実施例 6゜ 実施例1のトリエタノールアミンで被覆した顔料を窒素
中で550℃で2時間加熱した後、その空気中での光化
学活性を実施例4と同様の方法で測定した。この活性は
、購入したままの元の顔料の活性より25倍高かった。
Example 6 The triethanolamine-coated pigment of Example 1 was heated in nitrogen at 550° C. for 2 hours, and then its photochemical activity in air was measured in the same manner as in Example 4. This activity was 25 times higher than that of the original pigment as purchased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によってえられた結果を例示するもので
あり、第2図〜第4図は本発明に関連した過程の説明図
である。
FIG. 1 illustrates the results obtained by the present invention, and FIGS. 2 to 4 are explanatory diagrams of processes related to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、1)二酸化チタン中の帯電物質、または還元された
物質を、高抵抗誘電体の連続相で被覆する方法以外の、
(イ)電子や空孔を捕獲するトラップを付与する方法と
、(ロ)還元された物質の大部分を酸化する方法とから
なる群から選ばれる一つの方法によって、減少させる工
程、および 2)この二酸化チタンを結合剤と組合せる工程 からなり、これによって二酸化チタンと結合剤とからな
る組成物の反射率を実質的に低下させることなく、その
安定性を高める該組成物の形成方法。 2、前記トラップが前記二酸化チタンを破砕することに
よって付与される特許請求の範囲第1項の方法。 3、前記の還元された物質の酸化が、酸化性環境中で約
350℃に加熱することによって行なわれる特許請求の
範囲第1項の方法。 4、前記組成物がペイントまたは塗装材からなる特許請
求の範囲第1項の方法。 5、前記組成物が紙からなる特許請求の範囲第1項の方
法。 6、前記組成物がプラスチックからなる特許請求の範囲
第1項の方法。 7、二酸化チタンと結合剤とからなり、該二酸化チタン
が酸化性環境中で350℃〜800℃の範囲内の温度で
加熱されたものである組成物。
[Claims] 1.1) Methods other than coating a charged substance or a reduced substance in titanium dioxide with a continuous phase of a high resistance dielectric,
(a) a step of reducing by one method selected from the group consisting of a method of providing a trap to capture electrons and vacancies; and (b) a method of oxidizing most of the reduced substance; and 2) A method of forming a composition comprising the step of combining the titanium dioxide with a binder, thereby increasing the stability of the titanium dioxide and binder composition without substantially reducing its reflectance. 2. The method of claim 1, wherein said trap is applied by crushing said titanium dioxide. 3. The method of claim 1, wherein oxidation of said reduced material is carried out by heating to about 350° C. in an oxidizing environment. 4. The method of claim 1, wherein said composition comprises a paint or a coating material. 5. The method of claim 1, wherein said composition comprises paper. 6. The method of claim 1, wherein said composition comprises plastic. 7. A composition comprising titanium dioxide and a binder, wherein the titanium dioxide is heated in an oxidizing environment at a temperature within the range of 350°C to 800°C.
JP27359787A 1986-10-31 1987-10-30 Composition containing light stable pigment Pending JPS63132971A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US92635386A 1986-10-31 1986-10-31
US926,353 1986-10-31
US005,229 1993-01-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63132971A true JPS63132971A (en) 1988-06-04

Family

ID=25453093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27359787A Pending JPS63132971A (en) 1986-10-31 1987-10-30 Composition containing light stable pigment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63132971A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006176402A (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Degussa Ag Surface-modified, structurally modified titanium dioxide

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891037A (en) * 1981-11-27 1983-05-30 Mitsubishi Metal Corp Manufacture of titanium oxide powder
JPS58134157A (en) * 1982-02-05 1983-08-10 Toho Titanium Co Ltd Preparation of colored inorganic pigment having high hiding power
JPS59169927A (en) * 1983-02-25 1984-09-26 モンテディソン・エッセ・ピ・ア Method and apparatus for manufacturing single dispersive andnon-aggregative spherical metal oxide smaller than one micron in diameter
JPS6051616A (en) * 1983-08-30 1985-03-23 Mitsubishi Metal Corp Preparation of colored fine powder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891037A (en) * 1981-11-27 1983-05-30 Mitsubishi Metal Corp Manufacture of titanium oxide powder
JPS58134157A (en) * 1982-02-05 1983-08-10 Toho Titanium Co Ltd Preparation of colored inorganic pigment having high hiding power
JPS59169927A (en) * 1983-02-25 1984-09-26 モンテディソン・エッセ・ピ・ア Method and apparatus for manufacturing single dispersive andnon-aggregative spherical metal oxide smaller than one micron in diameter
JPS6051616A (en) * 1983-08-30 1985-03-23 Mitsubishi Metal Corp Preparation of colored fine powder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006176402A (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Degussa Ag Surface-modified, structurally modified titanium dioxide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5215580A (en) Process for the production of a fine particle titanium dioxide
US3437502A (en) Titanium dioxide pigment coated with silica and alumina
US6099634A (en) Fan- or disk-shaped titanium oxide particles, processes for production thereof and uses thereof
USRE27818E (en) Titanium dioxide pigment coated with silica and alumina
US4737194A (en) Titanium dioxide pigment coated with cerium cations, selected acid anions, and alumina
US5753025A (en) Titanium dioxide pigment coated with boria-modified silica and alumina
JPH02255532A (en) Production of rutile type titanium oxide sol
JP2001058824A (en) Surface-modified and pyrogenically produced titanium dioxide, its production and use thereof
JPS602338B2 (en) TiO↓2 pigment coated with porous alumina/silica and dense silica
JP2687640B2 (en) Ultrafine zinc oxide powder having excellent ultraviolet absorption capacity and method for producing the same
JPS6321709B2 (en)
JP2001026423A (en) Production of ultra-fine particle of rutile-type titanium dioxide
US5037476A (en) Process for improving photostability of titanium dioxide pigments in binder compositions without decreasing reflectivity
US5837050A (en) Ultrafine iron-containing rutile titanium oxide and process for producing the same
EP0599492B1 (en) Coated titanium dioxide
JPS63132971A (en) Composition containing light stable pigment
JPS6411572B2 (en)
JPH07751B2 (en) Fine particle titanium dioxide powder
JPH11256133A (en) Ultraviolet light-screening agent and its production
JPH05330825A (en) Iron containing superfine rutile titanium dioxide particle and its production
CN101445270A (en) Preparation of high pure gold redrock nano-titanium dioxide
EP0266939B1 (en) Improvement of the photostability of titanium dioxide pigments
JP4522082B2 (en) Photocatalyst liquid composition and photocatalyst formed using the same
JP2000265154A (en) Lamellar barium sulfate coated with iron oxide and its production
JP3413431B2 (en) Flaky zinc oxide powder and method for producing the same