KR20230054360A - 특정한 저차 산화티타늄의 결정 조성을 갖는 입자, 그리고 그의 제조 방법 - Google Patents

특정한 저차 산화티타늄의 결정 조성을 갖는 입자, 그리고 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

TiH2 및 TiO2를 포함하는 혼합물을 700 내지 900℃에서 가열하는 공정을 구비하고, 혼합물에 포함되는 TiH2에 대한 TiO2의 몰비가 3.1 내지 4.6인, 입자의 제조 방법. Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 결정 조성을 갖고, Ti2O3에 대한 γ-Ti3O5의 몰비가 0.1 이상인, 입자.

Description

특정한 저차 산화티타늄의 결정 조성을 갖는 입자, 그리고 그의 제조 방법
본 개시는, Ti2O3 및 γ-Ti3O5의 결정 조성을 갖는 입자, 그리고 그의 제조 방법에 관한 것이다.
이산화티타늄을 환원함으로써 얻어지는 저차 산화티타늄(환원형 산화티타늄이라고도 불린다)은 구성 원소인 티타늄과 산소의 비율에 따라서 다른 색을 나타내고, 당해 비율을 적절하게 조정함으로써 흑색이 되는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 표면이 저차 산화티타늄으로 구성되는 입자는, 흑색 안료 등의 안료로서 다양한 용도에 이용할 수 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 판상 입자 상에 저차 산화티타늄의 단층을 형성시킴으로써 외관색과 간섭색의 색조가 다른 2색성을 나타내는 안료를 사용한 화장료가 개시되어 있다. 또한, 흑색 안료 등의 용도로서, 특허문헌 2에서는, 환원제에 CaH2를 사용하여 제작한 흑색 산화티타늄 분말이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 산화티타늄을 고온의 암모니아 가스와 반응시켜서 제작한 산질화티타늄 분말이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-280607호 공보 일본 특허 공개 제2012-214348호 공보 일본 특허 공개 제2010-30842호 공보
저차 산화티타늄을 포함하는 흑색 안료는, 한마디로 흑색이라고 하더라도, 붉은 빛이 강한 흑색, 푸른 빛이 강한 흑색이라고 하는 식으로, 다른 색감의 흑색을 나타낸다. 흑색의 색감은, 상술한 바와 같이 저차 산화티타늄의 조성에 따라 변화할뿐만 아니라, 안료(입자)의 입자경 등에 따라서도 변화할 수 있다. 따라서, 원하는 색감의 흑색 안료를 얻기 위해서는, 입자경 등의 물리적 특성을 조정하는 것도 생각된다. 그러나, 그러한 물리적 특성은, 예를 들어 흑색 안료의 용도에 따라 제약을 받는 경우가 있기 때문에, 저차 산화티타늄의 조성 조정에 의해서만 원하는 색감의 흑색이 얻어지는 것이 바람직하다.
그래서, 본 발명의 일측면은, 신규의 조성을 갖는 저차 산화티타늄의 입자를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, TiH2 및 TiO2를 가열하여 저차 산화티타늄을 포함하는 입자를 제조할 때에, TiH2 및 TiO2의 배합비와 가열 온도를 적절하게 조정함으로써, 신규 저차 산화티타늄의 조성을 갖는 입자가 얻어짐을 알아냈다. 이 입자는, 특정한 비율의 Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 구성되는 결정 조성을 갖고 있다.
즉, 본 발명의 일측면은, TiH2 및 TiO2를 포함하는 혼합물을 700 내지 900℃에서 가열하는 공정을 구비하고, 혼합물에 포함되는 TiH2에 대한 TiO2의 몰비가 3.1 내지 4.6인, 입자의 제조 방법이다. 당해 공정에 있어서, Ar 가스 분위기 하에서 혼합물을 가열해도 된다.
본원 발명의 다른 일측면은, Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 결정 조성을 갖고, Ti2O3에 대한 γ-Ti3O5의 몰비가 0.1 이상인, 입자이다. 이 입자는, L*a*b* 색 공간에 있어서, a*값이 0 이상이며, b*값이 0 이하인 입자이면 된다. 입자 중의 Na, K 및 P의 함유량의 합계는, 2000질량ppm 이하이면 된다.
본 발명의 다른 일측면은, 상기 입자와, 분산매를 함유하는 분산체이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 신규인 조성을 갖는 저차 산화티타늄의 입자를 얻을 수 있다. 이에 의해, 저차 산화티타늄의 입자를 함유하는 분산체(예를 들어, 저차 산화티타늄의 입자 및 수지를 함유하는 수지 조성물)의 흑색의 조정이 용이하게 된다.
도 1은 실시예 및 비교예에 있어서의 X선 회절의 측정 결과이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 있어서의 X선 회절의 측정 결과이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 있어서의 X선 회절의 측정 결과이다.
본 발명의 일 실시 형태는, Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 특정한 결정 조성(상세는 후술)을 갖는 입자(이하 「저차 산화티타늄 입자」라고도 한다)의 제조 방법이다. 이 제조 방법은, TiH2 및 TiO2를 포함하는 혼합물을 가열하는 공정(가열 공정)을 구비한다.
가열 공정에서 사용되는 혼합물은, 예를 들어, 분말상의 TiH2와, 분말상의 TiO2를 포함하고 있다. 혼합물은, 예를 들어, 펠릿상 등으로 성형되어 있지 않은(분말상의 TiH2 및 TiO2를 그대로의 상태로 포함한다) 분체이면 된다. 분말상의 TiH2 및 TiO2의 성상은, 각각 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 분말상의 TiH2 및 TiO2의 입경은, 원하는 저차 산화티타늄 입자의 입경에 따라서 선택된다. 혼합물은, TiH2 및 TiO2만을 포함하고 있어도 되고, TiH2, TiO2 및 불가피적 불순물만을 포함하고 있어도 된다. 불가피적 불순물로서는, 예를 들어, Al2O3, ZrO2 및 C(카본)을 들 수 있다. 혼합물 중의 TiH2 및 TiO2의 합계량은, 혼합물 전량을 기준으로 하여, 90질량％ 이상, 95질량％ 이상, 또는 99질량％ 이상이면 된다.
혼합물에 포함되는 TiH2에 대한 TiO2의 몰비(TiO2의 함유량(몰)/TiH2의 함유량(몰))는 3.1 내지 4.6이다. 당해 몰비가 3.1 미만이면, 얻어지는 입자 중에 γ-Ti3O5가 생성되지 않는다. 이 경우, 저차 산화티타늄 입자가 흑색 황색을 나타내는 경향이 있다. 당해 몰비가 4.6을 초과하면, 얻어지는 입자 중에 Ti2O3이 생성되지 않는다. 이 경우, 저차 산화티타늄 입자가 흑청색을 나타내는 경향이 있다.
상기 몰비가 클수록, 얻어지는 입자 중의 γ-Ti3O5의 비율이 높아지고, Ti2O3의 비율이 낮아진다. 당해 몰비의 하한값은, 3.2 이상, 3.3 이상, 3.4 이상, 3.5 이상, 3.6 이상, 3.7 이상, 3.8 이상, 3.9 이상, 4.0 이상, 4.1 이상, 또는 4.2 이상이어도 된다. 당해 몰비의 상한값은, 4.5 이하, 4.4 이하, 4.3 이하, 4.2 이하, 4.1 이하, 4.0 이하, 3.9 이하, 3.8 이하, 3.7 이하, 3.6 이하, 또는 3.5 이하여도 된다.
가열 공정에서는, 예를 들어 전기로에 있어서, 혼합물을 700 내지 900℃에서 가열한다. 이에 의해, 이산화티타늄이 환원되어서, 얻어지는 입자 중에 원하는 저차 산화티타늄(Ti2O3 및 γ-Ti3O5)이 생성된다. 가열 온도가 700℃ 미만이면, 얻어지는 입자 중에, Ti2O3 및 γ-Ti3O5가 생성되지 않고, 예를 들어 TinO2n-1(n>4)이 생성될 우려가 있다. 가열 온도가 900℃를 초과하면, 얻어지는 입자 중에, γ-Ti3O5가 생성되지 않고, 예를 들어 α-Ti3O5 및 β-Ti3O5가 생성될 우려가 있다.
혼합물의 가열은, 예를 들어 불활성 가스 분위기 하에서 행해진다. 불활성 가스는, Ar 가스 또는 N2 가스이면 되고, 원하는 결정 조성을 갖는 저차 산화티타늄 입자를 또한 얻기 쉬워진다는(예를 들어, 저차 산화티타늄 입자 중의 TiOx(x≥1.75)의 생성을 더욱 억제할 수 있다는) 관점에서, 바람직하게는 Ar 가스이다.
가열 시간은, 환원 반응을 충분히 진행시키는 관점에서, 예를 들어, 1시간 이상, 2시간 이상, 또는 4시간 이상이면 되고, 저차 산화티타늄 입자의 성장을 적절하게 억제하고, 분체의 상태에서 회수하기 쉬워진다는 관점에서, 예를 들어, 24시간 이하, 18시간 이하, 또는 12시간 이하이면 된다.
이의 제조 방법은, 일 실시 형태에 있어서, 저차 산화티타늄 입자를 세정하는 공정(세정 공정)을 더 구비하고 있어도 된다. 세정 공정에 의해, 불순물을 제거할 수 있다. 세정은, 예를 들어, 열수, 알코올 및 유기산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에 의해 행해진다. 알코올은, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 또는 이들의 혼합물이면 된다. 유기산은, 예를 들어 아세트산이면 된다. 할로겐화물 이온 등의 이온성 불순물의 저차 산화티타늄의 분말에의 혼입을 억제할 수 있는 관점에서, 유기산으로 세정하는 것이 바람직하다.
이 제조 방법은, 바람직하게는, 가열 공정 후의 저차 산화티타늄 입자를 분쇄하는 공정(분쇄 공정)을 더 구비하고 있다. 분쇄 공정에서의 분쇄 방법은, 유발, 볼 밀, 제트 밀, 파인 밀 등의 각종 분쇄기를 사용한 방법을 들 수 있다. 분쇄 공정은, 1회 행해져도 되고, 2회 이상 행해져도 된다. 분쇄 공정이 2회 이상 행하여지는 경우, 각 분쇄 공정에서 사용되는 분쇄 방법은, 서로 달라도 된다. 분쇄 공정을 행함으로써, 저차 산화티타늄 입자의 색도 및 비표면적을 조정할 수 있다.
이 제조 방법이 세정 공정 및 분쇄 공정을 구비하는 경우, 이들 공정의 순서는 임의이다. 즉, 이 제조 방법은, 가열 공정과, 세정 공정과, 분쇄 공정을 이 순으로 구비하고 있어도 되고, 가열 공정과, 분쇄 공정과, 세정 공정을 이 순으로 구비하고 있어도 된다. 전자의 경우, 세정 공정과 분쇄 공정의 사이에, 저차 산화티타늄 입자를 건조시키는 공정(건조 공정)을 추가로 실시해도 된다. 건조 공정에서의 건조 온도는, 예를 들어, 100℃ 이상이면 되고, 200℃ 이하이면 된다. 건조 시간은, 예를 들어, 10시간 이상이면 되고, 20시간 이하이면 된다.
이상 설명한 제조 방법에 의해 얻어지는 저차 산화티타늄 입자는, Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 결정 조성을 갖고 있다. Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 결정 조성이란, 결정 조성이, 실질적으로 Ti2O3 및 γ-Ti3O5만을 포함하는 것을 의미한다. 저차 산화티타늄 입자가 Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 결정 조성을 갖고 있는 것은, 저차 산화티타늄 입자의 결정 조성을 X선 회절법(XRD)에 의해 측정하여, 실질적으로 Ti2O3 및 γ-Ti3O5의 각각에 기인하는 회절 피크만이 관측됨으로써 확인된다. 이 저차 산화티타늄 입자는, 1 입자 중에 있어서, Ti2O3 및 γ-Ti3O5의 2종 결정상을 포함하는 혼합상으로 구성되어 있어도 된다.
저차 산화티타늄 입자의 상기 결정 조성에 있어서, Ti2O3에 대한 γ-Ti3O5의 몰비(γ-Ti3O5의 함유량(몰)/Ti2O3의 함유량(몰))는 0.1 이상이다. 당해 몰비는, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상, 또는 1.0 이상이어도 되고, 50 이하, 40 이하, 30 이하, 25 이하, 20 이하, 15 이하, 10 이하, 8 이하, 또는 5 이하여도 된다. 당해 몰비는, 이하의 식에 의해 산출된다.
몰비(γ-Ti3O5/Ti2O3)=(M1/F1)/(M2/F2)
식 중, M1은 저차 산화티타늄 입자 중의 γ-Ti3O5의 질량 분율을 나타내고, F1은 γ-Ti3O5의 식량(=223.60)을 나타내고, M2는 저차 산화티타늄 입자 중의 Ti2O3의 질량 분율을 나타내고, F2는 Ti2O3의 식량(=143.73)을 나타낸다.
저차 산화티타늄 입자 중의 γ-Ti3O5의 질량 분율(M1) 및 Ti2O3의 질량 분율(M2)은 X선 회절 패턴을 리트벨트 해석함으로써 산출된다. 구체적으로는, 리트벨트법 소프트웨어(예를 들어, 리가쿠사제, 통합 분말 X선 해석 소프트웨어 PDXL2)를 사용하고, 결정 구조는, 결정 구조 데이터베이스(Pearson's Crystal Data)로부터, Ti2O3으로서 1243140(Journal of Applied Physics 119, 014905(2016)), γ-Ti3O5로서 1900755(Journal of Solid State Chemistry 20, 29(1977))를 사용함으로써, 상기 질량 분율이 산출된다.
저차 산화티타늄 입자는, 상기 결정 조성을 가짐으로써, 소정의 색도를 갖는 흑색을 나타낸다. 저차 산화티타늄 입자의 L*a*b* 색 공간에 있어서의 L*값은, 바람직하게는 13 이하, 보다 바람직하게는 11 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이며, 예를 들어, 4 이상, 5 이상, 또는 6 이상이어도 된다. 저차 산화티타늄 입자의 L*a*b* 색 공간에 있어서의 a*값은, 바람직하게는 -1 이상, 보다 바람직하게는 0 이상이며, 바람직하게는 8 이하, 보다 바람직하게는 6 이하, 더욱 바람직하게는 4 이하이다. 저차 산화티타늄 입자의 L*a*b* 색 공간에 있어서의 b*값은, 바람직하게는 -8 이상, 보다 바람직하게는 -6 이상, 더욱 바람직하게는 -4 이상이며, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0 이하이다.
L*a*b* 색 공간에 있어서의 L*값, a*값 및 b*값은, 색 측정 색차계(예를 들어 ZE-2000(닛폰 덴쇼쿠 고교 가부시키가이샤제))에 의해 측정된다. 보다 구체적으로는, 암시야용의 원통으로 영점 보정을 한 후, 표준 백색판(X=91.71, Y=93.56, Z=110.52)으로 표준 맞춤을 행한다. 이어서, 35φ×15H의 환 셀에 약 3g의 저차 산화티타늄 입자를 넣어서 측정한다.
저차 산화티타늄 입자의 비표면적은, 0.25㎡/g 이상, 1㎡/g 이상, 2㎡/g 이상, 3㎡/g 이상, 또는 4㎡/g 이상이면 되고, 20㎡/g 이하, 10㎡/g 이하, 또는 8㎡/g 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자의 비표면적은, 비표면적 측정기(예를 들어, Macsorb HM model-1201, Mountech사제)를 사용하고, 탈기는, 질소 가스 플로(대기압)에 의해 200℃에서 10분간 행해지고, 질소 가스 흡착으로 평형 상대압 약 0.3에 의해 n=2의 조건에서 측정된다.
저차 산화티타늄 입자 중의 불순물량은 적을수록 바람직하다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Al의 함유량은, 바람직하게는, 200질량ppm 이하, 50질량ppm 이하, 또는 20질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 B의 함유량은, 바람직하게는, 50질량ppm 이하, 30질량ppm 이하, 또는 10질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Ba의 함유량은, 바람직하게는, 50질량ppm 이하, 10질량ppm 이하, 또는 5질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Ca의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 50질량ppm 이하, 또는 10질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Cd의 함유량은, 바람직하게는, 10질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Co의 함유량은, 바람직하게는, 10질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Cr의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 10질량ppm 이하, 또는 5질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Cu의 함유량은, 바람직하게는, 200질량ppm 이하, 50질량ppm 이하, 또는 10질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Fe의 함유량은, 바람직하게는, 200질량ppm 이하, 50질량ppm 이하, 또는 10질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 K의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 1질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Li의 함유량은, 바람직하게는, 20질량ppm 이하, 2질량ppm 이하, 또는 0.5질량ppm 이하이면 된다.
저차 산화티타늄 입자 중의 Mg의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 10질량ppm 이하, 또는 1질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Mn의 함유량은, 바람직하게는, 10질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Mo의 함유량은, 바람직하게는, 10질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Na의 함유량은, 바람직하게는, 50질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Ni의 함유량은, 바람직하게는, 50질량ppm 이하, 20질량ppm 이하, 또는 10질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 P의 함유량은, 바람직하게는, 200질량ppm 이하, 30질량ppm 이하, 또는 5질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Pb의 함유량은, 바람직하게는, 50질량ppm 이하, 5질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Sb의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 10질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Si의 함유량은, 바람직하게는, 1000질량ppm 이하, 100질량ppm 이하, 30질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Zn의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 10질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Zr의 함유량은, 바람직하게는, 100질량ppm 이하, 20질량ppm 이하, 또는 2질량ppm 이하이면 된다.
저차 산화티타늄 입자 중의 Na, K 및 P의 함유량의 합계는, 바람직하게는, 2000질량ppm 이하, 1000질량ppm 이하, 500질량ppm 이하, 또는 100질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 Pb, Cd 및 Cr의 함유량의 합계는, 바람직하게는, 200질량ppm 이하, 100질량ppm 이하, 50질량ppm 이하, 또는 30질량ppm 이하이면 된다. 저차 산화티타늄 입자 중의 불순물량은, 원소 분석(예를 들어 Agilent5110ICP-OES(아질렌트 테크놀로지 가부시키가이샤제를 사용)에 의해 측정된다.
상술한 저차 산화티타늄 입자는, 흑색 안료 등의 안료(착색 필러)로서 적합하게 사용된다. 이러한 안료(착색 필러)는 예를 들어, 화장료, 반도체 등의 전자 부품, 페인트나 잉크 등의 도료를 비롯한 착색제로서 적합하게 사용된다.
저차 산화티타늄 입자가 상술한 바와 같은 용도로 사용되는 경우, 저차 산화티타늄 입자는, 예를 들어 분산매에 분산되어서 사용된다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시 형태는, 상술한 저차 산화티타늄 입자와, 저차 산화티타늄 입자를 분산시키는 분산매를 함유하는 분산체이다.
분산매는, 분산체의 용도에 따라서 적절히 선택되어, 예를 들어, 물, 알코올, 케톤, 에스테르, 수지 등이면 된다. 수지로서는, 예를 들어, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르, 불소 수지, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌술피드, 전방향족 폴리에스테르, 폴리술폰, 액정 폴리머, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS(아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌) 수지, AAS(아크릴로니트릴·아크릴 고무·스티렌) 수지, AES(아크릴로니트릴·에틸렌·프로필렌·디엔 고무·스티렌) 수지 등이면 된다.
분산체 중의 저차 산화티타늄 입자의 함유량은, 분산체의 용도에 따라서 적절히 선택되어, 분산 전체량을 기준으로 하여, 예를 들어, 5질량％ 이상이면 되고, 90질량％ 이하이면 된다. 분산체 중의 분산매의 함유량은, 분산체의 용도에 따라서 적절히 선택되어, 분산 전체량을 기준으로 하여, 예를 들어, 10질량％ 이상이면 되고, 95질량％ 이하이면 된다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<저차 산화티타늄 입자의 제작>
[실시예 1]
TiO2의 분말(도호 티타늄사품, HT0514: 순도 99.9％) 10g과 TiH2의 분말(도호 테크사품, TCH450: 순도 99.8％) 2.02g(TiO2/TiH2=3.1/1(몰비))을 아이리히 믹서(닛폰 아이리히 가부시키가이샤제)로 혼합하여, 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 알루미나 도가니에 옮기고, 전기로(후지 덴파 고교 가부시키가이샤, 하이 멀티 5000)에서, Ar 분위기 하에서, 10℃/분으로 800℃까지 승온시킨 상태에서 12시간 가열하였다. 가열 후, 얻어진 분말을 유발로 5분간 분쇄함으로써, 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 얻었다.
[실시예 2 내지 9]
TiH2에 대한 TiO2의 몰비(TiO2/TiH2)가 표 1에 나타내는 바와 같이 되도록, TiH2의 분말의 양을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 얻었다.
[실시예 10]
가열 시간을 4시간으로 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여, 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 얻었다.
[실시예 11, 12]
가열 온도를 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여, 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 얻었다.
[비교예 1, 2]
TiH2에 대한 TiO2의 몰비(TiO2/TiH2)가 표 1에 나타내는 바와 같이 되도록, TiH2의 분말의 양을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 입자를 얻었다.
[비교예 3, 4]
가열 온도를 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 입자를 얻었다.
<X선 회절 측정>
상기 실시예 및 비교예의 각 입자에 대해서, 분말 X선 회절 측정을 행하였다. 구체적으로는, 시료 수평형 다목적 X선 회절 장치(리가쿠사제, RINT-UltimaIV)를 사용하여, 하기의 측정 조건에서 회절 패턴을 측정하였다. 얻어진 X선 회절 패턴을 도 1 내지 3에 나타낸다.
(측정 조건)
X선원: Cu-Kα선(λ=1.54184Å)
관 전압: 40kV, 관 전류: 40mA
측정 시의 광학 조건: 발산 슬릿=2/3°
산란 슬릿: 8㎜
수광 슬릿=0.15㎜
회절 피크의 위치=2θ(회절각)
스캔 속도: 4.0°(2θ)/min, 연속 스캔
측정 범위: 2θ=10° 내지 80°
계속해서, 얻어진 입자 중의 Ti2O3 및 γ-Ti3O5의 질량 분율(질량％)을 리트벨트법 소프트웨어(리가쿠사제, 통합 분말 X선 해석 소프트웨어 PDXL2)를 사용하여 산출하였다. 결정 구조는, 결정 구조 데이터베이스(Pearson's Crystal Data)로부터, Ti2O3으로서 1243140(Journal of Applied Physics 119,014905(2016)), γ-Ti3O5로서 1900755(Journal of Solid State Chemistry 20, 29(1977))를 사용하였다. 또한, γ-Ti3O5의 질량 분율 M1 및 Ti2O3의 질량 분율 M2와, γ-Ti3O5의 식량 F1(=223.60) 및 Ti2O3의 식량 F2(=143.73)로부터, Ti2O3에 대한 γ-Ti3O5의 몰비(γ-Ti3O5/Ti2O3)를 하기 식:
몰비(γ-Ti3O5/Ti2O3)=(M1/F1)/(M2/F2)
에 의해 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<색도의 측정>
상기 실시예 및 비교예의 각 입자에 대해서, 색 측정 색차계 ZE-2000(닛폰 덴쇼쿠 고교 가부시키가이샤제)을 사용하여 색도(L*a*b* 색 공간에 있어서의 L*값, a*값 및 b*값)을 측정하였다. 보다 구체적으로는, 먼저, 암시야용의 원통으로 영점 보정을 한 후, 표준 백색판(X=91.71, Y=93.56, Z=110.52)으로 표준 맞춤을 행하였다. 이어서, 35φ×15H의 환 셀에 약 3g의 입자를 넣고, 색도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<비표면적의 측정>
상기 실시예의 각 입자에 대해서, 비표면적 측정기(Macsorb HM model-1201, Mountech사제)를 사용하여 비표면적을 측정하였다. 탈기는, 질소 가스 플로(대기압)에 의해 200℃에서 10분간 행하였다. 측정 조건은, 질소 가스 흡착으로 평형 상대압 약 0.3에 의해, n=2의 조건으로 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
[실시예 13]
싱글 트랙 제트 밀 형식 FS-4(세이신 기교사제)를 사용하여, 실시예 6에서 얻어진 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 이하의 분쇄 조건에서 분쇄하여, 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 얻었다.
(분쇄 조건)
압력 노즐의 압력(원료를 분쇄실에 압입하는 공기의 압력)/글라이딩 노즐의 압력(분쇄실 내에서 원료끼리를 부딪치는 공기의 압력): 0.70MPa/0.70MPa
처리량: 1.5kg/hr
[실시예 14, 15]
파인 밀 SF15(니혼 코크스사제)를 사용하여, 실시예 6에서 얻어진 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 이하의 분쇄 및 분급 조건에서 분쇄 및 분급하고, 파인 밀에 있어서의 사이클론 및 버그 필터 각각으로 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 회수하였다. 사이클론으로 회수한 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 실시예 14로 하고, 버그 필터로 회수한 흑색의 저차 산화티타늄 입자를 실시예 15로 하였다.
(분쇄 및 분급 조건)
볼: 지르코니아(치수: φ5, 사용량: 30.6kg)
아지테이터: 회전 속도: 440min-1,
분급 로터: 회전 속도: 8000min-1,
루트블로어: 주파수: 30.0Hz,
분쇄 보조제: 에탄올(원료에 대하여 0.5wt％)
실시예 13 내지 15의 각 입자에 대해서, 상술한 것과 동일한 방법으로 색도 및 비표면적을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
<원소 분석>
상기 실시예의 각 입자에 대해서, Agilent5110ICP-OES(아질렌트 테크놀로지 가부시키가이샤제)를 사용하여 원소 분석을 행하였다. 구체적으로는, 입자 0.1g을 백금 도가니에 칭량, HF 및 HCl을 각각 1ml 첨가하고, 150℃, 4시간의 조건에서 가압 산 분해를 행하였다. 그 후, 6ml에 정용(定容)하고, 불필요 잔사가 없음을 확인 후, ICP 발광 분광 분석을 행하였다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 표 3 중, 「ND」는 검출 하한 이하이었던 것, 괄호 쓰기의 수치는 정량 하한 이하였던 것을 의미한다. 검출 하한 및 정량 하한은, 각각 이하와 같다.
(검출 하한)
Li, Na, Mg, K 및 Ca: 0.5질량ppm
P: 5질량ppm
상기 이외의 원소: 2질량ppm
(정량 하한)
Li, Na, Mg, K 및 Ca: 2질량ppm
P: 10질량ppm
상기 이외의 원소: 5질량ppm
Figure pct00003

Claims (6)

  1. TiH2 및 TiO2를 포함하는 혼합물을 700 내지 900℃에서 가열하는 공정을 구비하고,
    상기 혼합물에 포함되는 상기 TiH2에 대한 상기 TiO2의 몰비가 3.1 내지 4.6인, 입자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정에 있어서, Ar 가스 분위기 하에서 상기 혼합물을 가열하는, 제조 방법.
  3. Ti2O3 및 γ-Ti3O5로 이루어지는 결정 조성을 갖고,
    상기 Ti2O3에 대한 상기 γ-Ti3O5의 몰비가 0.1 이상인, 입자.
  4. 제3항에 있어서, L*a*b* 색 공간에 있어서, a*값이 0 이상이며, b*값이 0 이하인, 입자.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 입자 중의 Na, K 및 P의 함유량의 합계가 2000질량ppm 이하인, 입자.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 입자와, 분산매를 함유하는 분산체.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010030842A (ja) 2008-07-29 2010-02-12 Mitsubishi Materials Corp 黒色チタン酸窒化物粉末とその製造方法および用途
JP2010280607A (ja) 2009-06-04 2010-12-16 Kose Corp 油性化粧料
JP2012214348A (ja) 2011-04-01 2012-11-08 National Institute For Materials Science 還元型チタン酸化物合成方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61106414A (ja) * 1984-07-10 1986-05-24 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd 導電性低次酸化チタン微粉末及びその製造方法
JPH0791064B2 (ja) * 1987-10-20 1995-10-04 有限会社野々川商事 有色顔料の製造方法
JPH01290529A (ja) * 1988-05-16 1989-11-22 Toho Titanium Co Ltd 高純度亜酸化チタンの製造方法
JPH06321540A (ja) * 1993-01-18 1994-11-22 Shiseido Co Ltd 低次酸化チタン含有粉体の製造方法
JP2001048535A (ja) * 1999-08-11 2001-02-20 Jsr Corp 低次金属酸化物の製造方法および低次金属酸化物
WO2013121801A1 (ja) * 2012-02-17 2013-08-22 独立行政法人科学技術振興機構 マクロ多孔性チタン化合物モノリスとその製造方法
WO2019182088A1 (ja) * 2018-03-22 2019-09-26 三菱マテリアル株式会社 低次酸化チタン粉末の製造方法
CN111100483B (zh) * 2019-11-26 2021-09-07 广东盈骅新材料科技有限公司 亚氧化钛黑色颜料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010030842A (ja) 2008-07-29 2010-02-12 Mitsubishi Materials Corp 黒色チタン酸窒化物粉末とその製造方法および用途
JP2010280607A (ja) 2009-06-04 2010-12-16 Kose Corp 油性化粧料
JP2012214348A (ja) 2011-04-01 2012-11-08 National Institute For Materials Science 還元型チタン酸化物合成方法

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