TW202128862A - 金屬氧化物分散體及其製造方法、以及成形體 - Google Patents

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Abstract

一種金屬氧化物分散體,包含:平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A);具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B);以及於23℃下為固體的蠟(C)。

Description

金屬氧化物分散體及成形體
本發明的實施方式是有關於一種含有奈米尺寸的金屬氧化物的金屬氧化物分散體、以及由所述金屬氧化物分散體形成的成形體。
一般,具有小於100 nm的粒徑的填料被稱為奈米填料。關於奈米填料,已知藉由將填料奈米粒子化,可顯現出與具有相同的化學成分的處於塊狀狀態的物質不同的特性。作為藉由奈米填料而獲得的新特性的一例,可列舉藉由粒子的體積變小而顯現出的特性。例如,藉由使粒徑小於光的波長,可於保持塊狀時的特性的狀態下提供透明的材料。作為其他例子,可列舉藉由粒子的比表面積增大、表面的活性增大而顯現出的特性。例如,產生了藉由使表面原子的比率以相對於內部原子的比率變得無法忽視的程度變大而顯現出的表面電漿子吸收,藉此產生了吸收特定的光且根據金屬的種類及粒子的大小顏色看起來不同的現象。除此以外,可列舉與如下技術、即藉由於利用奈米粒子化使其小於磁疇粒徑後暫時磁化而如永久磁鐵般維持磁化的技術、藉由使少量的奈米填料分散於聚合物中來抑制燃燒發熱量的技術、使用奈米填料作為聚合物的相容劑的技術、以及藉由將填料奈米粒子化而使表面積增大且有效率地顯現出塊狀時的功能的技術等有關的各種特性。根據該些特性,可期待奈米填料應用於電子、能量、化學及複合材料等各種領域中。
若奈米填料未分散至一次粒子的水準,則其特性不會充分發揮。但是,奈米填料因表面活性高而容易凝聚,分散非常困難。特別是於塑膠中的分散非常困難。因此,於將微米級(micro order)以上的金屬氧化物中可使用的一般的表面處理技術應用於奈米填料時,容易產生不良情況。例如,奈米填料由於表面積大,因此有時未均勻地進行表面處理且分散變得不充分而無法抑制奈米填料的表面活性。另外,作為一般的顏料的分散方法,於將在蠟中分散的方法應用於奈米填料的分散中時,亦容易產生不良情況。例如,特別是於奈米填料為高濃度時,有時接觸頻率上升而引起凝聚,且蠟中的分散穩定性降低。另外,藉由表面積增加,有時吸油率上升而產生分散不良。
作為使金屬氧化物分散於樹脂中的技術,迄今為止,已知使硬脂酸系化合物與金屬氧化物一起分散於熱塑性樹脂中的方法(參照專利文獻1)、以及將金屬氧化物分散於樹脂乳液中而形成分散液且使該分散液分散於熱塑性樹脂中的方法(參照專利文獻2、專利文獻3)等。
然而,現狀是於使用近年來所要求的奈米尺寸的金屬氧化物時,含有該些金屬氧化物的分散體由於金屬氧化物為奈米尺寸,因此穩定性差,且難以對成形體賦予充分的紅外遮蔽效果等特性。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2000-234066號公報 專利文獻2:日本專利特開2004-203999號公報 專利文獻3:日本專利特開2005-187226號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明提供一種即使是含有奈米尺寸的金屬氧化物的分散體,穩定性及加工性亦良好的金屬氧化物分散體。另外,藉由使用此種金屬氧化物分散體,提供保持高透明性、紅外遮蔽效果及強度優異的成形體。 [解決課題之手段]
本發明的一實施方式是有關於一種金屬氧化物分散體,包含:平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A);具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B);以及於23℃下為固體的蠟(C)。
本發明的另一實施方式是有關於一種由所述實施方式的金屬氧化物分散體形成的成形體。 本申請案的揭示與2019年11月6日提出申請的日本專利申請編號2019-201114號中記載的主題相關聯,該說明書的揭示內容於本文中被引用以供參考。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種即使於使用奈米尺寸的金屬氧化物的情況下,於樹脂中的分散性亦優異且加工性良好的金屬氧化物分散體。另外,使用所述金屬氧化物分散體而形成的成形體的強度優異,保持高透明性,藉由紅外遮蔽效果可提供日照遮蔽效果與溫度降低效果。
以下,詳細說明本發明的實施方式。其中,本發明並不限定於以下記載的實施方式,可進行各種變更。 1.金屬氧化物分散體 於一實施方式中,金屬氧化物分散體包含:平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A);具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B);以及於23℃下為固體的蠟(C)。此種金屬氧化物分散體可進而包含熱塑性樹脂(D)。於混合各成分時,可獲得穩定性及加工性優異的金屬氧化物分散體。 其中,於利用具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)被覆平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A)的表面後,與於23℃下為固體的蠟(C)混合的情況下,可於金屬氧化物分散體中進一步提高蠟(C)及熱塑性樹脂(D)與金屬氧化物(A)的親和性,藉此容易獲得穩定性及加工性優異的金屬氧化物分散體,因此較佳。 如上所述,藉由金屬氧化物(A)的表面被疏水化,可於加工時抑制蠟(C)及熱塑性樹脂(D)的水解,因此可使金屬氧化物分散體的固有黏度保持得較高。另外,伴隨於此,可進一步提高成形體的加工穩定性及強度。
於一實施方式中,於金屬氧化物分散體中,根據需要可調配其他任意成分。其他任意成分例如可列舉:有機顏料及無機顏料、以及染料等著色劑;非離子性、陽離子性及陰離子性的界面活性劑等抗靜電劑;脂肪酸醯胺及金屬皂等潤滑劑;分散劑;消泡劑;脫模劑;鹵素系、磷系及金屬氧化物等阻燃劑;酚系及磷酸系等的抗氧化劑;紫外線吸收劑;偶合劑;結晶成核劑;以及體質顏料等填充劑。所述其他任意成分的選擇及其使用量只要為可解決本實施方式的課題的範圍內即可,並無特別限定。
<金屬氧化物(A)> 金屬氧化物(A)只要以金屬氧化物為核即可,亦可為實施了無機表面處理的金屬氧化物。金屬氧化物(A)是平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物粒子。就透明性的觀點而言,較佳為平均一次粒徑為10 nm~80 nm的金屬氧化物粒子。於一實施方式中,金屬氧化物粒子的平均一次粒徑更佳為20 nm~70 nm。藉由使平均一次粒徑處於所述範圍內,於使用金屬氧化物分散體而成形的成形體中,可容易地獲得優異的透明性。 再者,如後所述,於金屬氧化物(A)為實施了無機表面處理的金屬氧化物時,表面處理後的金屬氧化物粒子的平均一次粒徑較佳為10 nm~100 nm。
關於金屬氧化物(A)的平均一次粒徑,利用掃描式電子顯微鏡進行觀察,並根據其圖像直接求出一次粒徑。具體而言,將極少量的金屬氧化物(A)以粉體的狀態載置於玻璃板上,利用掃描式電子顯微鏡進行觀察,尋找能夠盡可能獨立地觀察到一粒一粒的金屬氧化物(A)的視野。其次,於該視野中確定朝向任意的一定方向的直線,將橫切存在於該直線上的粒子的最長的長度作為該粒子的大小。如此,求出存在於所述直線上的至少200個粒子的大小,將它們的平均值作為金屬氧化物(A)的平均一次粒徑。
金屬氧化物的形狀並無特別限制。例如可列舉球狀、棒狀、筒狀、環狀、板狀、板狀積層體、中空球狀及多孔粒子等形狀。特別是只要不因改變形狀而顯現出新功能,則較佳為流動性優異的球狀。
金屬氧化物可含有鈦、鋅、鈰、鐵、鋯、鉻、鋁、鎂、銀、銅、鈷、鎳、釷、鎢、鉬、錳、銫、鈾、鍺、錫、鉛、銻、鉍或銦等金屬。 該些中,就隔熱效果優異的方面而言,較佳為包含選自由錫、銦、銻、銫及鎢所組成的群組中的至少一種。就成形體的透明性優異的方面而言,較佳為包含選自由錫、銦及銻所組成的群組中的至少一種。尤佳為包含錫及銦中的至少一種。
金屬氧化物例如可列舉:二氧化鈦、過氧化鈦、氧化鋅、氧化鈰、氧化亞鐵、氧化鐵、氧化鋯、氧化鉻、氧化鋁、氧化鎂、氧化銀、氧化亞銅、氧化銅、氧化鈷、四氧化三鈷、三氧化二鈷、氧化鎳、三氧化二鎳、氧化釷、氧化鎢、氧化鉬、二氧化錳、三氧化錳、氧化銫、氧化鈾、氧化鍺、氧化亞錫、二氧化錫、一氧化鉛、四氧化三鉛、二氧化鉛、三氧化二銻、五氧化二銻、三氧化鉍及氧化銦等。另外,亦可列舉包含複合金屬氧化物及天然礦物等金屬氧化物的化合物。 該些可單獨使用或者混合使用兩種以上。 該些中,就紅外遮蔽效果優異的方面而言,較佳為選自由氧化錫、氧化銦、氧化銻、氧化銫及氧化鎢所組成的群組中的至少一種。 就成形體的透明性優異的方面而言,尤佳為選自由氧化錫、氧化銦及氧化銻所組成的群組中的至少一種。尤佳為氧化錫及氧化銦中的至少一種。
作為金屬氧化物(A)的製法,可列舉:使塊狀的粒子機械粉碎的方法、於高速氣流中使其碰撞的方法、熱分解法、霧化法、噴霧法、膠體法、均勻沈澱法、醇鹽法、水熱合成法、微乳液法、溶媒蒸發法、溶膠-凝膠法、雷射消熔法、化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法及物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition,PVD)法等,可使用利用任一種方法製備的無機填料。
於一實施方式中,亦可使用表面實施了無機表面處理的金屬氧化物。作為無機表面處理,可列舉被覆氧化矽等無機氧化物的方法、以及摻雜例如Al、Mn、Cu、Zn、Zr、Ag、Cl、Ce、Eu、Tb、Er等金屬的方法等。利用無機氧化物進行的表面處理可使用多種以一層或兩層以上被覆。一般而言,可使用氧化矽、氧化鋁、氧化鈦及氧化鋯等以一層或兩層被覆。特別是於形成包含熱塑性樹脂(D)的金屬氧化物分散體時,較佳為利用選自由氧化矽及氧化鋁所組成的群組中的至少一種進行的表面處理。另外,就降低奈米粒子表面的活性的觀點而言,摻雜金屬的方法亦優異,可以賦予新特性為目的來應用。例如,可藉由於氧化鋅中摻雜鋁來賦予導電性。 於一實施方式中,金屬氧化物較佳為包含選自由氧化銦錫、銻摻雜氧化錫及銫摻雜氧化鎢所組成的群組中的至少一種。
於金屬氧化物分散體100重量%中(即,以總重量為基準),金屬氧化物(A)的含有率較佳為0.01重量%~90重量%,更佳為0.05重量%~60重量%。於含有率為所述範圍內時,金屬氧化物(A)容易分散。另外,藉此可容易地顯現出成形體的良好的外觀及紅外遮蔽效果等性能。
所述實施方式的金屬氧化物分散體即使是以高濃度含有金屬氧化物的分散體,藉由含有具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)與於23℃下為固體的蠟(C),穩定性亦優異。 另外,關於使用所述實施方式的金屬氧化物分散體而獲得的最終的成形體,即使是高濃度,亦可以良好的分散狀態含有奈米尺寸的金屬氧化物,可獲得優異的透明性與紅外遮蔽效果。
<具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)> 所述實施方式的金屬氧化物分散體藉由包含有機矽烷化合物(B),與金屬氧化物(A)及蠟(C)的親和性提高。 其中,較佳為利用有機矽烷化合物(B)被覆金屬氧化物(A)來使用。藉由利用有機矽烷化合物(B)被覆金屬氧化物(A),可進一步提高與蠟(C)的親和性。另外,藉由金屬氧化物(A)的表面被疏水化,可於加工時抑制蠟(C)及熱塑性樹脂(D)的水解,因此可使金屬氧化物分散體的固有黏度保持得較高。伴隨於此,可提高成形體的加工穩定性或強度。
作為利用有機矽烷化合物(B)被覆金屬氧化物(A)的方法,並無特別限制,可列舉氣相法等。氣相法中,藉由使金屬氧化物(A)與有機矽烷化合物於氣相中接觸而形成有機矽烷化合物(B)的被覆層。
所述氣相法可藉由使用流體能量粉碎機及衝擊粉碎機等乾式粉碎機、以及亨舍爾混合機及超級混合機等高速攪拌機等,攪拌並混合金屬氧化物(A)與有機矽烷化合物(B)而加以實施。
作為有機矽烷化合物(B),例如較佳為有機矽烷及有機矽氮烷,更佳為有機矽烷。有機矽烷化合物(B)較佳為具有烷基及烷氧基矽烷基。烷基的碳數較佳為6~12。烷基的碳數更佳為6~10。烷氧基矽烷基的烷氧基例如可為甲氧基及乙氧基。烷氧基矽烷基較佳為乙氧基矽烷基,更佳為不具有反應基。反應基例如可列舉:乙烯基、環氧基、胺基、甲基丙烯酸基及巰基等。 有機矽烷化合物(B)於分子內除了烷基及烷氧基矽烷基以外,可包含其他有機基。但是,於一實施方式中,有機矽烷化合物(B)較佳為僅包含烷基與烷氧基矽烷基的脂肪族矽烷化合物。 於金屬氧化物分散體中,在有機矽烷化合物具有碳數6~12的烷基時,與其他有機化合物的親和性提高。伴隨於此,金屬氧化物與其他有機化合物的親和性亦提高,可穩定地分散金屬氧化物,因此較佳。另外,於有機矽烷化合物進而具有乙氧基矽烷基時,與金屬氧化物的親和性進一步提高,可穩定地分散金屬氧化物。進而,由於與金屬氧化物的親和性高,因此容易使金屬氧化物疏水化。伴隨於此,水解容易被抑制,因此金屬氧化物分散體的固有黏度亦可保持得較高。 於一實施方式中,有機矽烷化合物(B)較佳為包含烷基的碳數為6~12的有機矽烷。
雖然並無特別限定,但可用作有機矽烷化合物(B)的有機矽烷的具體例可列舉:胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基丙烯醯氧基丙基)三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、正丁基三乙氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、己基甲基二甲氧基矽烷、己基甲基二乙氧基矽烷、環己基甲基二乙氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、十二烷基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、十三氟辛基三甲氧基矽烷及該些的水解生成物。 其中,有機矽烷化合物(B)尤佳為具有碳數為6~12的烷基且具有乙氧基矽烷基作為烷氧基矽烷基。例如可列舉:己基三乙氧基矽烷、己基甲基二乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷及癸基三乙氧基矽烷等。於一實施方式中,有機矽烷化合物(B)更佳為僅包含烷基與三烷氧基矽烷基的脂肪族矽烷化合物。於一實施方式中,最佳為使用己基三乙氧基矽烷作為有機矽烷化合物(B)。
作為有機矽氮烷的具體例,可列舉六甲基矽氮烷及六甲基環三矽氮烷等。 有機矽烷化合物可使用一種或組合使用兩種以上。
相對於金屬氧化物(A)100重量份,有機矽烷化合物(B)的調配量較佳為5重量份~70重量份,更佳為10重量份~50重量份。於調配量為5重量份以上時,金屬氧化物容易均勻地分散於金屬氧化物分散體中而較佳。於有機矽烷化合物(B)的調配量多時,金屬氧化物分散體的黏度變得極低,有時難以獲得金屬氧化物(A)的分散穩定性。因此,有機矽烷化合物(B)的調配量較佳為70重量份以下。其中,於藉由有機矽烷化合物(B)被覆金屬氧化物(A)時,若有機矽烷化合物(B)的調配量為所述範圍內,則可充分覆蓋金屬氧化物(A)表面,因此較佳。
<於23℃下為固體的蠟(C)> 蠟(C)是於23℃下為固體的蠟。 於液態蠟的情況下,可降低熱塑性樹脂的黏度,但於使用奈米尺寸的金屬氧化物的粒子時會產生凝聚,無法獲得分散體的穩定性。 相對於此,藉由使用於23℃下為固體的蠟(C),可獲得即使是奈米尺寸的金屬氧化物,分散穩定性亦良好的金屬氧化物分散體。
具體而言,作為蠟(C),例如可列舉天然蠟與合成蠟。 作為天然蠟,例如可列舉:堪地里拉蠟(Candelilla wax)、巴西棕櫚蠟、米糠蠟及木蠟等植物系蠟;蜂蠟、羊毛脂及鯨蠟等動物系蠟;褐煤蠟、地蠟及礦蠟等礦物系蠟;以及石蠟、微晶蠟及礦脂等石油蠟等。 作為合成蠟,有半合成蠟與全合成蠟。所謂半合成蠟,是藉由酯化、醯胺化及酸性蠟的中和等化學處理對天然蠟或蠟狀材料進行改質而成者。作為合成蠟,例如可列舉:聚乙烯系蠟、聚丙烯系蠟及聚苯乙烯系蠟等合成烴;改質烯烴蠟等改質蠟;二季戊四醇六硬脂酸酯、12-羥基硬脂酸三酸甘油脂等脂肪酸酯;硬脂酸醯胺;乙烯雙硬脂酸醯胺等脂肪酸醯胺;褐煤酸酯蠟等。 該些可單獨使用或者混合使用兩種以上。
該些中,更佳為使用天然蠟。天然蠟中亦更佳為礦物系蠟。進而,於礦物系蠟中,就透明性的觀點而言,亦尤佳為使用褐煤蠟。 另外,若考慮到與有機矽烷化合物(B)的親和性,則於使用具有烷基的蠟時,可穩定地分散金屬氧化物(A),因此較佳。
作為具有烷基的天然蠟,較佳為可列舉褐煤蠟。具體而言,具有烷基的合成蠟可列舉:二季戊四醇六硬脂酸酯、12-羥基硬脂酸三酸甘油脂等脂肪酸酯、及硬脂酸醯胺、乙烯雙硬脂酸醯胺等脂肪酸醯胺、以及褐煤酸酯蠟等。
藉由提高與金屬氧化物的親和性高的有機矽烷化合物(B)和蠟(C)的親和性,而成為蠟(C)被被覆於金屬氧化物(A)的表面的狀態。藉此,金屬氧化物(A)的凝聚得到抑制,分散穩定性變得更優異,且進一步混合熱塑性樹脂(D)而獲得的金屬氧化物分散體的分散性亦變得更良好。另外,使用金屬氧化物分散體而成形的成形體的透明性變得更優異,可提高外觀。
相對於金屬氧化物(A)100重量份,蠟(C)的調配量較佳為5重量份~150重量份,更佳為10重量份~100重量份。於所述調配量為5重量份以上時,可藉由蠟(C)充分覆蓋金屬氧化物(A)的表面,且可穩定地分散,因此較佳。於蠟(C)的調配量多時,金屬氧化物分散體的黏度變得極低,有時難以獲得金屬氧化物(A)的分散穩定性。因此,蠟(C)的調配量較佳為150重量份以下。 於較佳的一實施方式中,金屬氧化物分散體包含以下的金屬氧化物(A)、有機矽烷化合物(B)、蠟(C)。 金屬氧化物(A):包含選自由錫、銦、銻、銫及鎢所組成的群組中的至少一種。 有機矽烷化合物(B):包含具有碳數6~12的烷基、以及甲氧基矽烷基及乙氧基矽烷基中的至少一種的有機矽烷(脂肪族矽烷基化合物)。 於23℃下為液體的蠟(C)包含選自由分別具有烷基的褐煤蠟、脂肪酸酯、硬脂酸醯胺、脂肪酸醯胺及褐煤酸酯蠟所組成的群組中的至少一種。
<熱塑性樹脂(D)> 於一實施方式中,金屬氧化物分散體進而包含熱塑性樹脂(D),可形成成形體。 熱塑性樹脂(D)可列舉:聚烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯胺樹脂、氟樹脂、聚苯乙烯樹脂、環烯烴共聚物(Cycloolefin copolymer,COC)及聚氯乙烯樹脂等。其中,較佳為聚酯樹脂或聚碳酸酯樹脂。
作為熱塑性樹脂(D)的具體例,例如可列舉:高密度聚乙烯樹脂、低密度聚乙烯樹脂、直鏈狀低密度聚乙烯樹脂、超低密度聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚丁二烯樹脂、環狀烯烴樹脂、聚甲基戊烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、離子聚合物樹脂、乙烯乙烯醇共聚樹脂、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、丙烯腈·苯乙烯樹脂、丙烯腈·氯化聚苯乙烯·苯乙烯共聚樹脂、丙烯腈·丙烯酸橡膠·苯乙烯共聚樹脂、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚樹脂、丙烯腈·乙烯丙烯二烯單體(Ethylene Propylene Diene Monomer,EPDM)·苯乙烯共聚樹脂、矽橡膠·丙烯腈·苯乙烯共聚樹脂、纖維素·乙酸酯·丁酸酯樹脂、乙酸纖維素樹脂、甲基丙烯酸樹脂、乙烯·甲基丙烯酸甲酯共聚物樹脂、乙烯·丙烯酸乙酯樹脂、氯乙烯樹脂、氯化聚乙烯樹脂、聚四氟乙烯樹脂、四氟乙烯·六氟丙烯共聚樹脂、四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚樹脂、四氟乙烯·乙烯共聚樹脂、聚三氟氯乙烯樹脂、聚偏二氟乙烯樹脂、尼龍4,6、尼龍6、尼龍6,6、尼龍6,10、尼龍6,12、尼龍12、尼龍6,T、尼龍9,T、芳香族尼龍樹脂、聚縮醛樹脂、超高分子量聚乙烯樹脂、聚酯樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯樹脂、非晶性共聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、改質聚苯醚樹脂、熱塑性聚胺基甲酸酯彈性體、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、液晶聚合物、聚四氟乙烯樹脂、聚氟代烷氧基樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚碸樹脂、聚酮樹脂、熱塑性聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚芳酯樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、生物分解樹脂及生物樹脂,但並不限定於該些。可將該些樹脂中的兩種以上共聚或摻雜使用。 該些樹脂中,較佳為使用選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯樹脂、非晶性共聚酯樹脂等聚酯樹脂及聚碳酸酯樹脂所組成的群組中的至少一種。於一實施方式中,更佳為至少使用聚酯樹脂。
聚酯樹脂並無特別限定,例如可列舉:藉由二羧酸或其酯形成性衍生物與二醇或其酯形成性衍生物的縮合反應而獲得的聚酯、藉由羥基羧酸的縮合反應而獲得的聚酯、該些聚酯的混合物、以及混合物的酯交換反應物等。
作為聚酯樹脂的具體例,可列舉:包含聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸環己烷二亞甲酯等聚對苯二甲酸烷二醇酯與聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等聚萘二甲酸烷二醇酯的芳香族聚酯樹脂;己二酸與1,4-丁二醇的聚酯等脂肪族聚酯樹脂;將二醇成分的一部分取代為聚乙二醇等烷二醇的聚醚酯樹脂;聚羥基丁酸酯、聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/聚己二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚乳酸樹脂、聚蘋果酸、聚乙醇酸、聚二噁烷酮(polydioxanone)、聚(2-氧雜環丁酮)等生物分解性脂肪族聚酯;以及聚丁二酸丁二醇酯/聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯/聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸四亞甲酯/聚對苯二甲酸四亞甲酯等生物分解性脂肪族芳香族共聚酯。該些可單獨使用,或者亦可併用多種。於一實施方式中,較佳為使用聚對苯二甲酸烷二醇酯,更佳為使用聚對苯二甲酸乙二醇酯及聚對苯二甲酸丁二醇酯中的至少一種。
聚碳酸酯樹脂可為由二元酚衍生的芳香族聚碳酸酯樹脂。黏度平均分子量為14,000~100,000,較佳為18,000~40,000。通常是利用溶液法或熔融法使二元酚與碳酸酯前驅物反應而加以製造。作為二元酚的具代表性的例子,可列舉:2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(以下,稱為雙酚A)、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、雙(4-羥基苯基)碸等。較佳的二元酚為雙(4-羥基苯基)烷烴系化合物,其中尤佳為雙酚A。
作為碳酸酯前驅物,可列舉:羰基鹵化物、碳酸二芳基酯、鹵代甲酸酯等。具體而言,可列舉:光氣、碳酸二苯酯、二元酚的二鹵代甲酸酯等。為了製造聚碳酸酯樹脂,可單獨使用二元酚,或者可組合使用兩種以上。亦可使用適當的分子量調節劑、分歧劑、用於促進反應的觸媒等。另外,亦可混合兩種以上所得的聚碳酸酯樹脂。
於金屬氧化物分散體含有熱塑性樹脂(D)的情況下,在將金屬氧化物分散體設為100重量%時,金屬氧化物分散體中的金屬氧化物(A)、有機矽烷化合物(B)、蠟(C)及熱塑性樹脂(D)各自的含有率為如下所述。 金屬氧化物(A)的含有率較佳為0.01重量%~70重量%,更佳為0.05重量%~60重量%。 有機矽烷化合物(B)的含有率較佳為0.001重量%~40重量%,更佳為0.005重量%~30重量%。 蠟(C)的含有率較佳為0.001重量%~40重量%,更佳為0.005重量%~30重量%。 就固有黏度的觀點而言,熱塑性樹脂(D)的含有率較佳為10重量%~99.9重量%。所述含有率更佳為10重量%~97重量%,進而佳為20重量%~99.95重量%,尤佳為20重量%~95重量%。
<金屬氧化物分散體的製造方法> 於一實施方式中,金屬氧化物分散體的製造方法包括將金屬氧化物(A)、有機矽烷化合物(B)及蠟(C)混合或熔融混合,藉此可使金屬氧化物(A)分散於蠟(C)中而獲得金屬氧化物分散體。金屬氧化物(A)及有機矽烷化合物(B)較佳為於製造金屬氧化物分散體前預先混合,或者藉由加熱處理利用有機矽烷化合物(B)被覆金屬氧化物(A)後加以使用。
於金屬氧化物分散體含有熱塑性樹脂(D)時,可與金屬氧化物(A)、有機矽烷化合物(B)及蠟(C)一起將熱塑性樹脂(D)混合或熔融混合。或者,亦可於預先利用有機矽烷化合物(B)被覆金屬氧化物(A)後,與蠟(C)及熱塑性樹脂(D)混合或熔融混合。利用有機矽烷化合物(B)進行的對金屬氧化物(A)的被覆可藉由將金屬氧化物(A)與有機矽烷化合物(B)一起混合或對它們一起進行加熱處理而形成。藉由金屬氧化物分散體含有熱塑性樹脂(D)等基體樹脂,可使用金屬氧化物分散體形成成形體。
如所述實施方式般,於包括利用具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)被覆平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A)的表面的步驟時,可進一步提高與蠟(C)及熱塑性樹脂(D)的親和性,可於金屬氧化物分散體中容易獲得優異的分散穩定性及加工性,因此較佳。
金屬氧化物分散體例如可以粒(pellet)狀、粉狀、顆粒狀或珠狀等形狀獲得。較佳為粒狀或粉狀,更佳為粒狀。
混合裝置例如可列舉:亨舍爾混合機、轉鼓機及分散機等混合機、捏合機、輥磨機、超級混合機、修給(Schugi)混合機、立式製粒機(vertical granulator)、高速混合機、菲爾矩陣(Pharmatrix)混合機、球磨機、鋼磨機、砂磨機、振動磨機、磨碎機及班布瑞混合機般的分批式混煉機、雙軸擠出機、單軸擠出機、以及轉子型雙軸混煉機等。於一實施方式中,就製備均勻的分散體的觀點而言,較佳為使用分批式混煉機或雙軸擠出機。
所述實施方式的金屬氧化物分散體例如可以於成形時由被成形樹脂(基體樹脂)稀釋的形態用作含有較高濃度的金屬氧化物(A)的母料。作為其他例子,亦可用作金屬氧化物(A)的濃度較低、未由被成形樹脂稀釋且以該狀態下的組成供給至成形中的複合物。與複合物相比,於母料的情況下,為了將金屬氧化物(A)分散而同時調配的被成形樹脂的量明顯少。所述被成形樹脂於調配後因熔融混煉而受到熱損傷。但是,使用母料而成形的成形體中,存在許多未受到熱損傷的稀釋用被成形樹脂。因此,使用母料而成形的成形體於初期劣化相對較少這一方面較佳。另外,就金屬氧化物(A)容易均勻地分散的方面而言,亦較佳為使用母料。 另外,於為粒狀的情況下,可於成形體成形時獲得優異的供給穩定性。
於一實施方式中,母料的形成可藉由如下方式實施,即首先以高濃度調配金屬氧化物(A)並進行熔融混煉而形成高濃度金屬氧化物分散體,繼而調配熱塑性樹脂(D)且進一步進行熔融混煉。如此,藉由經過階段性地降低金屬氧化物(A)的濃度且進行熔融混煉的步驟,可使金屬氧化物(A)均勻且穩定地分散於金屬氧化物分散體中,因此較佳。
如所述實施方式般,於母料的形成中,於首先以非常高的濃度調配金屬氧化物(A)並進行熔融混煉來製造金屬氧化物分散體時,金屬氧化物分散體100重量%中的金屬氧化物(A)的含有率較佳為30重量%~70重量%,更佳為40重量%~60重量%。於含有率處於所述範圍內時,更容易獲得金屬氧化物(A)的分散穩定性。 可於所述高濃度金屬氧化物分散體中進一步加入熱塑性樹脂(D)並進行混合或熔融混煉而形成母料。 高濃度金屬氧化物分散體的形狀例如可為粒狀、粉狀、顆粒狀或珠狀等形狀,較佳為粒狀或粉狀。
於母料的情況下,就固有黏度的觀點而言,較佳為相對於熱塑性樹脂(D)100重量份,將金屬氧化物(A)的調配比設為0.05重量份~40重量份。更佳為所述調配比為5重量份~25重量份。 於調配比處於所述範圍內時,容易獲得更良好的成形性。
於複合物的情況下,就加工性與熱塑性樹脂(D)的物性的方面而言,較佳為相對於熱塑性樹脂(D)100重量份,將金屬氧化物(A)的調配比設為0.01重量份~10重量份。更佳為所述調配比為0.05重量份~5重量份。
母料及複合物可藉由將金屬氧化物(A)、有機矽烷化合物(B)、蠟(C)及熱塑性樹脂(D)一併進行熔融混煉而加以製造。但是,就分散穩定性的觀點而言,較佳為藉由如下方式製造,即預先以高濃度調配金屬氧化物(A)並進行熔融混煉而形成金屬氧化物分散體,繼而加入熱塑性樹脂(D)且進行熔融混煉。 另外,考慮到成形體成形時的供給穩定性,形狀較佳為粒狀。
<2>成形體 一實施方式是有關於一種成形體。成形體是使用含有所述金屬氧化物(A)、有機矽烷化合物(B)、蠟(C)及熱塑性樹脂(D)的金屬氧化物分散體而成形。 就加工性及成形體的物性的觀點而言,成形體100重量%中的金屬氧化物(A)的含有率較佳為0.01重量%~10重量%,更佳為0.05重量%~5重量%。藉由使用所述實施方式的金屬氧化物分散體,即使金屬氧化物的含有率為0.05重量%~5重量%的低範圍內,亦可形成紅外遮蔽效果優異的成形體。 於一實施方式中,相對於熱塑性樹脂(D)100重量份,金屬氧化物(A)的含量較佳為0.01重量份~10重量份。所述含量更佳為0.05重量份~5重量份。 關於所述實施方式的成形體,可藉由擠出成形、射出成形、吹塑成形、壓縮成形、轉移成形、膜成形、壓延成形及紡絲成形等中的任一種以上的成形方法來將金屬氧化物分散體成形。
於所述實施方式中,於使用使奈米尺寸的金屬氧化物(A)高度地分散的分散體的情況下,可獲得金屬氧化物分散體的優異的穩定性,且可獲得紅外遮蔽效果比先前優異的成形體。因此,包含金屬氧化物分散體的成形體可較佳地用於紅外截止濾波器等光學材料、以及農業用膜等多種用途。 [實施例]
以下,基於實施例具體地說明本發明。但是,本發明並不限定於該些實施例。
金屬氧化物的平均一次粒徑的測定按照以下方法進行。 <平均一次粒徑的測定> 關於金屬氧化物(A)的平均一次粒徑,利用掃描式電子顯微鏡進行觀察,並根據其圖像直接求出一次粒徑。具體而言,將極少量的金屬氧化物(A)以粉體的狀態載置於玻璃板上,利用掃描式電子顯微鏡進行觀察。然後,尋找能夠盡可能獨立地觀察到一粒一粒的金屬氧化物(A)的視野。其次,於該視野中確定朝向任意的一定方向的直線,將橫切存在於該直線上的粒子的最長的長度作為該粒子的大小。如此,求出存在於所述直線上的至少200個粒子的大小,將它們的平均值作為金屬氧化物(A)的平均一次粒徑。
以下列舉金屬氧化物分散體中使用的材料。 <金屬氧化物(A)> (A-1):氧化銦錫(ITO(Indium Tin Oxide),CIK奈米科技(CIK NanoTek)公司製造,ITO-R,平均一次粒徑為40 nm) (A-2):銻摻雜氧化錫(ATO(Antimony Tin Oxide),石原產業公司製造,SN-100P,平均一次粒徑為64 nm) (A-3):銫摻雜氧化鎢(CWO(Cesium Tin Oxide),住友金屬礦山公司製造,YMDS-874,平均一次粒徑為40 nm)
將所述金屬氧化物的種類及平均一次粒徑匯總示於表1中。 [表1]
  種類 平均一次粒徑(nm)
A-1 ITO 40
A-2 ATO 64
A-3 CWO 40
<有機矽烷化合物> (B-1)己基三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製造,KBE-3063,具有碳數為6的烷基,烷氧基矽烷基為乙氧基矽烷基) (B-2)癸基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,KBM-3103,具有碳數為10的烷基,烷氧基矽烷基為甲氧基矽烷基) (B-3)甲基三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製造,KBE-13,具有碳數為1的烷基,烷氧基矽烷基為乙氧基矽烷基) (B-4)甲基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,KBM-13,具有碳數為1的烷基,烷氧基矽烷基為甲氧基矽烷基) (B'-1)苯基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製造,KBM-103,不具有烷基,烷氧基矽烷基為甲氧基矽烷基)
將所述有機矽烷化合物的種類匯總示於表2中。 [表2]
  種類 烷基的碳數 有無乙氧基矽烷基
B-1 己基三乙氧基矽烷 6
B-2 癸基三甲氧基矽烷 10
B-3 甲基三乙氧基矽烷 1
B-4 甲基三甲氧基矽烷 1
B'-1 苯基三甲氧基矽烷 -
<蠟> (C-1):褐煤蠟(科萊恩(Clariant)公司製造,利科蠟(Licowax)E,於23℃下為固體,包含烷基) (C-2):褐煤蠟(科萊恩(Clariant)公司製造,利科蠟(Licowax)S,於23℃下為固體,包含烷基) (C-3):乙烯雙硬脂酸醯胺(日油公司製造,阿露法(Alflow)H50S,於23℃下為固體,包含烷基) (C-4):聚烯烴蠟(科萊恩(Clariant)公司製造,利科蠟(Licowax)PED522,於23℃下為固體,不含烷基) (C'-1):流動石蠟(出光興產公司製造,瑞香油(Daphne oil)CP,於23℃下為液體,不含烷基)
將所述蠟的特性匯總示於表3中。 [表3]
  種類 於23℃下的狀態 有無烷基
C-1 褐煤蠟 固體
C-2 褐煤蠟 固體
C-3 乙烯雙硬脂酸醯胺 固體
C-4 聚烯烴蠟 固體
C'-1 流動石蠟 液體
<熱塑性樹脂(D)> (D-1)聚酯樹脂(三菱化學公司製造,戴庫倫(Diacron)ER-535) (D-2)聚酯樹脂(三井化學公司製造,SA135、固有黏度:0.83 dl/g) (D-3)聚碳酸酯樹脂(三菱工程塑膠(Mitsubishi engineering plastic)公司製造,尤皮隆(Iupilon)S3000,固有黏度:0.60 dl/g)
<實施例1> [金屬氧化物分散體的製造] 以金屬氧化物(A-1)為50重量%、有機矽烷化合物(B-1)為10重量%、蠟(C-1)為10重量%、熱塑性樹脂(D-1)為30重量%的方式分別投入至超級混合機(川田公司製造)中。於將它們在溫度20℃及時間5分鐘的條件下攪拌後,使用溫度設定為100℃的實驗塑膠模機(Labo Plastomill)(東洋精機公司製造)進行熔融混煉。使用粉碎機(寶來(Horai)公司製造)粉碎所得的混煉物,獲得粉狀的高濃度金屬氧化物分散體(E-1)。
接著,以所得的粉狀的高濃度金屬氧化物分散體(E-1)為20重量%、熱塑性樹脂(D-1)為80重量%的方式投入至超級混合機(川田公司製造)中。於將它們在溫度20℃、時間5分鐘的條件下攪拌後,使用溫度設定為280℃的雙軸擠出機(日本普萊康(Japan placon)公司製造)進行熔融混煉,獲得粒狀的金屬氧化物分散體。
[成形體的製造] 以成形後的金屬氧化物的濃度為0.3重量%或1.0重量%的方式向所得的粒狀的金屬氧化物分散體中加入熱塑性樹脂(D),並進行混合。熱塑性樹脂(D)與製造粒狀的金屬氧化物分散體時使用的樹脂相同。繼而,將所得的混合物投入至設定為280℃的單層T模膜成形機(東洋精機公司製造)中進行擠出成形,獲得厚度100 μm的膜狀成形體。
<實施例2~實施例15、比較例1~比較例6> 除了如表4~表6所記載般變更實施例1的組成及調配率(重量%)以外,與實施例1同樣地製造粉狀的高濃度金屬氧化物分散體(E)。接著,除了如表7~表9所記載般變更實施例1的組成及調配率(重量%)以外,與實施例1同樣地製備粒狀的金屬氧化物分散體。 以成形後的金屬氧化物的濃度為0.3重量%或1.0重量%的方式向所得的粒狀的金屬氧化物分散體中加入熱塑性樹脂(D),並進行混合。熱塑性樹脂(D)與製造粒狀的金屬氧化物分散體時使用的樹脂相同。繼而,將所得的混合物與實施例1同樣地成形為膜狀成形體。
<實施例16> [金屬氧化物分散體的製造] 以金屬氧化物(A-1)為50重量%、有機矽烷化合物(B-1)為10重量%的方式分別投入至超級混合機(川田公司製造)中。於將它們在溫度120℃及時間10分鐘的條件下攪拌後,冷卻至溫度成為20℃為止。繼而,以蠟(C-1)為10重量%、熱塑性樹脂(D-1)為30重量%的方式分別進一步投入至超級混合機(川田公司製造)中,於溫度20℃及時間5分鐘的條件下攪拌。繼而,使用溫度設定為100℃的實驗塑膠模機(東洋精機公司製造)對它們進行熔融混煉。使用粉碎機(寶來(Horai)公司製造)粉碎所得的混煉物,獲得粉狀的高濃度金屬氧化物分散體(E-14)。
接著,以所得的粉狀的高濃度金屬氧化物分散體(E-14)為20重量%、熱塑性樹脂(D-2)為80重量%的方式投入至超級混合機(川田公司製造)中。於將它們在溫度20℃及時間5分鐘的條件下攪拌後,使用溫度設定為280℃的雙軸擠出機(日本普萊康(Japan placon)公司製造)進行熔融混煉,獲得粒狀的金屬氧化物分散體。
[成形體的製造] 以成形後的金屬氧化物的濃度為0.3重量%或1.0重量%的方式向所得的粒狀的金屬氧化物分散體中加入熱塑性樹脂(D),並進行混合。熱塑性樹脂(D)與製造粒狀的金屬氧化物分散體時使用的樹脂相同。繼而,將所得的混合物投入至設定為280℃的單層T模膜成形機(東洋精機公司製造)中進行擠出成形,獲得厚度100 μm的膜狀成形體。
<實施例17、實施例18> 除了如表5所記載般變更實施例16的組成及調配率(重量%)以外,與實施例16同樣地製造粉狀的高濃度金屬氧化物分散體(E)。接著,除了如表8所記載般變更實施例16的組成及調配率(重量%)以外,與實施例16同樣地製備粒狀的金屬氧化物分散體。 以成形後的金屬氧化物的濃度為0.3重量%或1.0重量%的方式向所得的粒狀的金屬氧化物分散體中加入熱塑性樹脂(D),並進行混合。熱塑性樹脂(D)與製造粒狀的金屬氧化物分散體時使用的樹脂相同。繼而,將所得的混合物與實施例16同樣地成形為膜狀成形體。
[表4]
高濃度金屬氧化物分散體(E) 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9
E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6 E-7 E-8 E-9
金屬氧化物(A) A-1 50     50 50 50 50 50 50
A-2   50              
A-3     50            
有機矽烷化合物 B-1 10 10 10       10 10 10
B-2       10          
B-3         10        
B-4           10      
B'-1                  
C-1 10 10 10 10 10 10      
C-2             10    
C-3               10  
C-4                 10
C'-1                  
熱塑性樹脂(D) D-1 30 30 30 30 30 30 30 30 30
[表5]
高濃度金屬氧化物分散體(E) 實施例10 實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17 實施例18
E-10 E-11 E-12 E-13 E-1 E-1 E-14 E-15 E-16
金屬氧化物(A) A-1 50 50 60 50 50 50 50    
A-2               50  
A-3                 50
有機矽烷化合物 B-1 5 15 10 10 10 10 10 10 10
B-2                  
B-3                  
B-4                  
B'-1                  
C-1 5 15 10 40 10 10 10 10 10
C-2                  
C-3                  
C-4                  
C'-1                  
熱塑性樹脂(D) D-1 40 20 20   30 30 30 30 30
[表6]
高濃度金屬氧化物分散體(E) 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5
E-17 E-18 E-19 E-20 E-21
金屬氧化物(A) A-1 50 50 50 50 50
A-2          
A-3          
有機矽烷化合物 B-1   10      
B-2          
B-3          
B-4          
B'-1 10        
C-1 10   10 50  
C-2          
C-3          
C-4          
C'-1   10      
熱塑性樹脂(D) D-1 30 30 40   50
[表7]
金屬氧化物分散體 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9
高濃度金屬氧化物分散體(E) E-1 20                
E-2   20              
E-3     20            
E-4       20          
E-5         20        
E-6           20      
E-7             20    
E-8               20  
E-9                 20
E-10                  
E-11                  
E-12                  
E-13                  
E-14                  
E-15                  
E-16                  
熱塑性樹脂(D) D-2 80 80 80 80 80 80 80 80 80
D-3                  
[表8]
金屬氧化物分散體 實施例10 實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17 實施例18
高濃度金屬氧化物分散體(E) E-1         40 20      
E-2                  
E-3                  
E-4                  
E-5                  
E-6                  
E-7                  
E-8                  
E-9                  
E-10 20                
E-11   20              
E-12     16.7            
E-13       20          
E-14             20    
E-15               20  
E-16                 20
熱塑性樹脂(D) D-2 80 80 83.3 80 60   80 80 80
D-3           80      
[表9]
金屬氧化物分散體 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5 比較例6
高濃度金屬氧化物分散體(E) E-17 20         20
E-18   20        
E-19     20      
E-20       20    
E-21         20  
熱塑性樹脂(D) D-2 80 80 80 80 80  
D-3           80
[評價方法] 對所得的粒狀的金屬氧化物分散體評價「分散性」及「固有黏度保持率」。另外,對使用所得的粒狀的金屬氧化物分散體而成形的膜狀成形體評價「紅外遮蔽效果」、「透明性」及「拉伸屈服點強度」。將其結果示於表7中。評價方法的詳情如下所述。
<分散性> 將前端安裝有網眼10 μm的金屬網的、缸徑為20 mm的單軸擠出機設定為300℃。使用該單軸擠出機,擠出先製備的粒狀的金屬氧化物分散體,以使相當於10 g量的金屬氧化物通過金屬網。於粒狀的金屬氧化物分散體中的金屬氧化物的分散不充分的情況下,伴隨著擠出,所述金屬網發生堵塞。因此,求出擠出初期施加於所述金屬網的壓力與擠出含有相當於10 g量的金屬氧化物的粒狀的金屬氧化物分散體時施加於所述金屬網的壓力之差(擠出機前端部的壓力上升值),根據該值評價粒狀的金屬氧化物分散體中的金屬氧化物的分散狀態。 擠出機前端部的壓力上升值的數值越小,表示分散性越良好。按照以下基準評價分散性。擠出機前端部的壓力上升值較佳為未滿5.0 MPa,更佳為未滿3.0 MPa,進而佳為未滿1.0 MPa。再者,評價基準AA、A及B為實用水準。 AA:未滿1.0 MPa。非常良好。 A:1.0 MPa以上且未滿3.0 MPa。良好。 B:3.0 MPa以上且未滿5.0 MPa。可實用。 C:5.0 MPa以上。不可實用。
<固有黏度> 將各粒狀的金屬氧化物分散體、製造金屬氧化物分散體時使用的熱塑性樹脂(D)及蠟溶解於苯酚:四氯乙烷=50:50(質量比)的混合溶媒中,製備濃度為0.5 g/dl的溶液。使用烏式黏度計(Ubbelohde viscometer)測定該溶液的黏度,藉由下式評價固有黏度保持率。 (公式) 固有黏度保持率(%)=粒狀的金屬氧化物分散體的固有黏度(dl/g)/製造金屬氧化物分散體時使用的熱塑性樹脂(D)與蠟的固有黏度的重量加權平均(dl/g)×100% 固有黏度保持率越高,越可抑制熱塑性樹脂(D)及蠟的分解,表示粒狀的金屬氧化物分散體的穩定性越良好。 根據所得的保持率按照以下基準評價固有黏度。 A:80.0%以上。良好。 B:70.0%以上且未滿80.0%。可實用。 C:未滿70.0%。不可實用。
<紅外遮蔽效果> 於所得的膜狀成形體的下部配置檢測溫度的目標樣品,自膜狀成形體的上部照射紅外線燈,測定30分鐘後的目標樣品的溫度。30分鐘後的目標樣品的溫度越低,表示紅外遮蔽效果越大。對金屬氧化物濃度為0.3重量%及1.0重量%的各成形體進行評價。作為膜狀成形體的實用水準,照射紅外線燈,30分鐘後的目標樣品的溫度為75℃以下。
<透明性> 使用須賀試驗機公司製造的測定器「HZ-V3霧度計(Haze Meter)」測定膜狀成形體的霧度(HAZE)。測定是使用金屬氧化物濃度為1.0重量%的成形體進行。 數值越小,表示成形體的透明性越良好。按照以下基準評價透明性。霧度較佳為未滿10%,更佳為未滿5%。再者,評價基準A及B為實用水準。 A:未滿5%。良好。 B:5%以上且未滿10%。可實用。 C:10%以上。不可實用。
<拉伸屈服點強度> 將所得的膜狀成形體切成2 mm×12 mm的長條狀而形成試驗片。將試驗片於溫度23℃及濕度50%的環境下靜置24小時後,於拉伸速度25 mm/分鐘的條件下測定拉伸屈服點強度。對成形體中的金屬氧化物濃度為0.3重量%的成形體進行測定。 拉伸屈服點強度越高,即使受到強力亦越可保持成形品的形狀。可實用水準為40 MPa以上。
[表10]
  金屬氧化物分散體 成形體
分散性 固有黏度保持率 紅外遮蔽效果(℃) 透明性 拉伸屈服點強度(MPa)
壓力上升值(MPa) 評價 保持率(%) 評價 金屬氧化物濃度:0.3% 金屬氧化物濃度:1.0% 霧度(%) 評價
實施例 1 0.5 AA 83.3 A 70.5 64.8 3.0 A 52.3
2 0.2 AA 82.6 A 74.3 68.0 4.2 A 50.8
3 0.6 AA 83.7 A 72.0 66.4 4.8 A 52.0
4 1.5 A 78.5 B 71.3 65.8 4.6 A 49.5
5 2.3 A 83.1 A 72.0 66.6 4.7 A 53.1
6 3.3 B 78.6 B 72.6 67.3 4.9 A 49.0
7 0.3 AA 81.2 A 70.3 64.6 2.7 A 51.0
8 0.8 AA 81.0 A 71.5 66.0 5.4 B 51.2
9 4.1 B 80.5 A 73.5 68.5 9.5 B 50.8
10 0.9 AA 82.8 A 71.2 65.6 4.3 A 51.1
11 0.8 AA 82.2 A 71.0 65.2 3.5 A 50.7
12 0.8 AA 84.5 A 70.8 65.1 3.5 A 52.7
13 0.9 AA 81.9 A 70.9 65.3 3.8 A 51.2
14 0.6 AA 81.5 A 70.6 64.9 3.2 A 50.3
15 0.4 AA 86.4 A 70.4 64.7 2.8 A 53.5
16 0.4 AA 84.3 A 70.2 64.7 2.9 A 54.0
17 0.2 AA 83.5 A 74.1 67.9 4.1 A 52.1
18 0.5 AA 84.9 A 71.8 66.3 4.6 A 53.2
比較例 1 6.5 C 77.5 B 75.6 70.9 12.6 C 46.5
2 15.8 C 51.4 C 83.4 80.4 15.5 C 30.2
3 5.7 C 68.7 C 74.9 70.1 11.3 C 36.3
4 18.3 C 55.8 C 85.6 82.9 16.0 C 32.9
5 11.4 C 75.4 B 79.7 75.9 9.4 B 45.0
6 6.1 C 76.6 B 75.2 70.5 11.5 C 48.8
根據表10所示的結果可確認,關於包含平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A)、含有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)、以及於23℃下為固體的蠟(C)的金屬氧化物分散體,於粒狀的金屬氧化物分散體的分散性與固有黏度保持率、以及使用了該金屬氧化物分散體的成形體的紅外遮蔽效果、透明性及拉伸屈服點強度中,分別可獲得良好的效果。
另外,根據金屬氧化物含量為0.3重量%及1.0重量%的各成形體的結果可確認,於使用本發明的金屬氧化物分散體的情況下,即使成形體的金屬氧化物含有率為0.3重量%的低含有率,亦顯示出充分的紅外遮蔽效果。
如此,即使使用奈米尺寸的金屬氧化物,亦可獲得於樹脂中的分散性優異、加工性亦良好的金屬氧化物分散體。另外,可知使用此種金屬氧化物分散體而形成的成形體保持高透明性,且藉由紅外遮蔽效果可提供日照遮蔽效果與溫度降低效果。

Claims (9)

  1. 一種金屬氧化物分散體,包含:平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A);具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B);以及於23℃下為固體的蠟(C)。
  2. 如請求項1所述的金屬氧化物分散體,其中所述金屬氧化物(A)的金屬包含選自由錫、銦、銻、銫及鎢所組成的群組中的至少一種。
  3. 如請求項1或請求項2所述的金屬氧化物分散體,其中所述具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)的烷基的碳數為6~12。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的金屬氧化物分散體,其中所述具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)的烷氧基矽烷基為乙氧基矽烷基。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的金屬氧化物分散體,其中所述於23℃下為固體的蠟(C)是具有烷基的蠟。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的金屬氧化物分散體,其中所述於23℃下為固體的蠟(C)是褐煤蠟。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項所述的金屬氧化物分散體,進而含有熱塑性樹脂(D)。
  8. 一種成形體,是由如請求項7所述的金屬氧化物分散體形成。
  9. 一種金屬氧化物分散體的製造方法,包括在利用具有烷基及烷氧基矽烷基的有機矽烷化合物(B)被覆平均一次粒徑為10 nm~100 nm的金屬氧化物(A)的表面後, 與於23℃下為固體的蠟(C)混合的步驟。
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