TWI568677B - 改質二氧化鋯微粒子粉末、改質二氧化鋯微粒子分散膠液及其製造方法 - Google Patents

改質二氧化鋯微粒子粉末、改質二氧化鋯微粒子分散膠液及其製造方法 Download PDF

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改質二氧化鋯微粒子粉末、改質二氧化鋯微粒子分散膠液及其製造方法
本發明是有關分散性、流動性優異之改質二氧化鋯微粒子粉末,及使用該改質二氧化鋯微粒子粉末之分散體及此等之製造方法。(註:二氧化鋯,zirconium dioxide,ZrO2,也稱為氧化鋯,本文依其化學式稱為二氧化鋯)
一直以來已知有二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯、氧化鋅、五氧化銻、氧化鈰、氧化錫、二氧化矽/二氧化鋯等之膠體(colloid)粒子,作為光學材料因可以調整折射率之故而調配在覆膜等中使用。例如,二氧化矽是作為低折射材料使用,氧化鋁是作為中程度之折射率材料使用,二氧化鈦、二氧化鋯等是作為高折射率材料使用。
二氧化鈦粒子因是有高折射率者,惟分散安定性差,且二氧化鈦本身由於有光觸媒活性之故,而有耐光性、耐候性等之問題。為此,二氧化鈦同時與其它成分,例如與二氧化矽成分等藉由複合化而可以提高分散安定性、耐光性、及耐候性等 (專利文獻1:日本特開平8-48940號公報)。然而,複合化成分除了會降低折射率之外,很難完全抑制光觸媒活性,因此耐光性、耐候性等變成不够充分。(專利文獻1)。
在此,二氧化鈦之取代,雖試圖使用二氧化鋯,惟二氧化鋯粒子並無實質上的光觸媒活性,雖在耐光性、耐候性等方面優異,然卻難以得到分散性、安定性優異之膠體(colloid)領域的二氧化鋯膠液(sol)。
本案申請人,曾揭示一種分散性優異之二氧化鋯膠液的製造方法,其係將二氧化鋯鹽之水解物在羧酸等之粒子生長抑制劑的存在下,進行水熱處理者(專利文獻2:日本特開2006-143535號公報);又揭示一種安定性優異之二氧化鋯膠液的製造方法,其係將碳酸鋯銨在羧酸等之存在下進行加熱水解者(專利文獻3:日本特開平3-174325號公報)。
然而,以上述方法得到之二氧化鋯微粒子經乾燥時,凝聚會變強而得不到所期望之分散性物質。
另一方面,將氫氧化鋯以高溫燒成,將該燒成之氫氧化鋯粉碎作成微粒子的二氧化鋯微粒子,從折射率高者的粒徑或許太大,或是粒徑分佈不均勻,因凝聚粒子的存在而有分散性差等之觀點而言,並不適用於透明覆膜。又知,以此方法,粉碎時藉由添加鹼等(粉碎助劑)會有粒徑更小,粒徑分佈可均勻化等之效果。
以往,為了提高各種金屬氧化物膠液的分散性、安定性,雖以有機矽化合物(矽烷偶合劑)進行表面處理,但上述經燒成、粉碎而得到之二氧化鋯微粒子,於鹼共存下之鹼領域中, 可以安定地分散,但如進行洗淨及精製而除去鹼成分時,會有表面電位下降且分散性顯著下降的問題。
尤其是,在有機矽化合物之水解用觸媒的鹼存在下,或許是經表面處理之二氧化鋯微粒子因鹼離子的存在使對表面之有機矽化合物處理變得不均勻,故得到之經表面處理的二氧化鋯微粒子之分散性、安定性不一定足够。
另一方面,在鹼不共存時,亦即,不使用水解觸媒時,則3官能以下的有機矽化合物之水解速度緩慢,而殘留未反應的有機矽化合物,即有表面處理不足之情形。
又,作為水解觸媒而使用酸時,在粒子表面會有產生鏈狀水解物之傾向,得到之粒子會凝聚,會有分散性不良之情形。
又本案申請人揭示一種有機溶劑分散液,係將二氧化鋯粒子燒成後,於鹼存在下經粉碎處理後,以NH4型離子交換樹脂處理,接著以有機矽化合物處理表面時,可有效地進行表面處理,得到分散性、安定性優異之改質二氧化鋯微粒子的有機溶劑分散液。(專利文獻4:日本特開2009-132819號公報)
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1:日本特開平8-48940號公報
專利文獻2:日本特開2006-143535號公報
專利文獻3:日本特開平3-174325號公報
專利文獻4:日本特開2009-132819號公報
但是,考慮到二氧化鋯微粒子,與疏水性樹脂等之親和性時,則期望以3官能以下之有機矽化合物處理。然而,以往,只用3官能以下之有機矽化合物處理時,由於表面處理不充分,對疏水性樹脂的分散性會不足。
通常,以3官能以下之有機矽化合物的表面處理,雖是在作為水解觸媒之氨等的鹼存在下進行,但乾燥後作成粉末之際會強烈地凝聚,加上由於粉體之流動性低,在有機溶劑或是有機樹脂中會有不能均勻分散的現象。為此,必需以有機矽化合物處理後,不經乾燥而在有機溶劑中取代溶劑之後混在有機樹脂中作成分散體,即使這樣,分散體中的分散性也不能說是均勻,會有安定性不足之情形。
有鑑於如此之問題點,本發明人等認為,是否在掌握3官能以下之有機矽化合物中的表面處理狀態下,能得到對疏水性樹脂等之分散性優良的改質二氧化鋯微粒子。
又,4官能之有機矽化合物係即使無水解觸媒,也可水解者,然在未水解下,藉由殘存之烷氧化物中的烷基,雖有分散性提高的情形,但得到之二氧化鋯粉末會強烈地凝聚,而有得不到流動性、分散性之情形。
本發明人等,有鑑於上述問題,專心致志對於在表面處理中使用3官能以下之有機矽化合物時,需如何進行才可得到分散性優良之二氧化鋯微粒子粉末一事進行檢討。其結果發 現,在觀察表面之29Si MAS NMR光譜時,可掌握到3官能以下之有機矽化合物的表面處理狀態。
在一般之甲醇等的溶劑存在下,使用氨觸媒,並使用3官能以下之有機矽化合物時,29Si MAS NMR光譜變得非常尖銳,針對於此,將29Si MAS NMR光譜的波峰加寬,主波峰的半值寬作成3至15 ppm的範圍下,發現3官能以下之有機矽化合物充分地存在於粒子表面,且未反應物少,可得到對疏水性溶劑/樹脂之親和性高者,遂而完成本發明。
而且,發現如此之表面處理,在二氧化鋯微粒子之水/醇等的混合溶劑分散液中添加所定量之有機矽化合物後,在不添加觸媒且在減壓下或流動狀態下進行乾燥(除去溶劑)而達成。
[1]一種改質二氧化鋯微粒子粉末,係經有機矽化合物表面處理之改質二氧化鋯微粒子粉末,其特徵係:平均二次粒徑(DM2)在5至500nm之範圍,平均一次粒徑(DM1)在5至500nm之範圍,平均二次粒徑(DM2)與平均一次粒徑(DM1)之比(DM2)/(DM1)係在1至10的範圍。
[2]如[1]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,前述有機矽化合物是以下述式(1)所示之有機矽化合物,該微粒子中的有機矽化合物含量,作為Rn-SiO(4-n)/2(n是1至3的整數)時,係在1至50重量%的範圍,29Si MAS NMR光譜的主波峰之半值寬在3至15 ppm的範圍。
Rn-SiX4-n (1)
(惟式中,R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異。X:碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子; n:1至3的整數)。
[3]如[1]或[2]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,前述改質二氧化鋯微粒子,係在二氧化鋯微粒子之水及/或有機溶劑分散液中,添加前述式(1)所示之有機矽化合物,在不添加有機矽化合物之水解觸媒或不進行溶劑取代下,經乾燥而調製者。
[4]如[3]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,前述乾燥為在減壓下或是流動下,於200℃以下乾燥者。
[5]如[1]至[4]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,安息角(Angle of repose)是在45°以下。
[6]一種改質二氧化鋯微粒子分散體,其特徵係:前述[1]至[5]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末分散在有機溶劑及/或是有機樹脂中而成者。
[7]如[6]所述之改質二氧化鋯微粒子分散體,其中,前述改質二氧化鋯微粒子之濃度作成固形分時,係在1至70重量%之範圍內。
[8]一種改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其特徵係:包含下述步驟(d)至(f),其中經有機矽化合物表面處理之改質二氧化鋯微粒子粉末,其平均二次粒徑(DM2)在5至500nm之範圍,平均一次粒徑(DM1)在5至500nm之範圍,平均二次粒徑(DM2)與平均一次粒徑(DM1)之比(DM2)/(DM1)係在1至10的範圍,(d)二氧化鋯微粒子之水及/或有機溶劑分散液的調製步驟,(e)不添加有機矽化合物之水解觸媒,而添加下述式(1)所示之有機矽化合物的步驟,(f)無溶劑取代,而乾燥的步驟, Rn-SiX4-n (1)
(惟式中,R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異;X:碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子;n:1至3的整數)。
[9]如[8]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,前述有機矽化合物為下述式(1)所示之有機矽化合物,得到之微粒子中的有機矽化合物含量,作為Rn-SiO(4-n)/2(n是1至3的整數)時,係在1至50重量%的範圍,29Si MAS NMR光譜的主波峰的半值寬係在3至15 ppm的範圍,Rn-SiX4-n (1)
(惟式中,R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異。X:碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子;n:1至3的整數)。
[10]如[8]或[9]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,前述步驟(d)中使用的(改質前)二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DZ)在5至400nm之範圍,與前述平均二次粒徑(DM2)的比(DM2)/(DZ)係在0.2至5,(又,平均粒徑(DZ)是使用水作為分散媒,將固形分濃度調整至10重量%者進行超音波分散,並以動態光散射法測定)。
[11]如[8]或[9]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,前述步驟(f)之乾燥係在流動下或減壓下,於200℃以下進行。
[12]如[8]或[11]所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,所使用的二氧化鋯微粒子係藉由下述之步驟(a) 至(c)所製造者,(a)氫氧化鋯凝膠在氫氧化鉀及過氧化氫的存在下進行解膠或溶解的步驟,(b)進行水熱處理的步驟,(c)進行洗淨的步驟。
[13]如[12]之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其在前述步驟(b)中,於粒子生長調整劑的存在下進行水熱處理。
[14]如[12]或是[13]之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其在前述步驟(b)中之水熱處理溫度在40至300℃之範圍。
依本發明可提供:分散性、流動性優異的改質二氧化鋯微粒子粉末;均勻分散性、分散安定性優異之改質二氧化鋯微粒子分散體與改質二氧化鋯微粒子粉末,以及改質二氧化鋯微粒子分散體的製造方法。
本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末之流動性優異,可直接以粉體在有機溶劑、有機樹脂等之中容易均勻地進行單分散。改質二氧化鋯微粒子粉末,大多是作為有機溶劑及/或有機樹脂分散體使用,但可在使用之前作成分散體使用,由於可作成改質二氧化鋯微粒子粉末保管,故可安全保管,沒有必要作成分散體來運送等,因而可安全運送,運費上亦可減輕等之經濟性優良。
第1圖表示本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末(實施例6)的表面狀態概念圖。
第2圖表示用以往方法處理之改質二氧化鋯微粒子(比較例4)的表面狀態概念圖。
第3圖表示實施例6的改質二氧化鋯微粒子的29Si MAS NMR光譜的圖表。
第4圖表示比較例4的改質二氧化鋯微粒子的29Si MAS NMR光譜的圖表。
[實施發明之最佳形態]
以下,首先說明本發明之改質二氧化鋯微粒子。
[改質二氧化鋯微粒子]
本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末係經有機矽化合物表面處理之改質二氧化鋯微粒子的粉末。
本發明之粉末的平均二次粒徑(DM2)在5至500nm之範圍,平均一次粒徑(DM1)在5至500nm之範圍,平均二次粒徑(DM2)與平均一次粒徑(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1至10,理想的是在1至7的範圍。
本發明中的平均二次粒徑(DM2),是使用甲醇作為分散媒,將固形分濃度調整至30重量%,將經超音波分散者以動態光散射法評定。又平均一次粒徑(DM1)是對TEM觀察之100個粒子測定粒徑,求得其平均值。
在如此之比(DM2)/(DM1)的範圍時,改質二氧化鋯微粒子的凝聚度低,對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性高,是易分散性。
前述(DM2)/(DM1)之比太大時,顯示改質二氧化鋯微粒 子的凝聚度高,對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性會有不足之情形,分散體之透明性低,分散安定性會有不足之情形。(DM2)/(DM1)通常不會低於1。
以甲醇分散液評定時,因本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末的分散性良好而分散,可以評定平均粒徑、分散性再現性良好。又,使用其它有機溶劑時差別亦不大。只是,在表面處理後以水分散液評定時,因分散性低而凝聚,故不能測定平均粒徑,結果與以TEM觀察測定之一次粒徑有大的偏離。
有機矽化合物:
作為有機矽化合物者,是使用下述式(1)所示之水解性有機矽化合物。
Rn-SiX4-n (1)
R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異。作為未取代之烴基者,除了烷基、環烷基之外,可以列舉:具有雙鍵結合之烯基等。又,作為取代之烴基者,可以列舉:環氧基、環氧丙氧基、(甲基)丙烯醯氧基、胺基甲酸乙酯基、胺基、醯胺基、醯亞胺基、脲基等之取代基或烴基的氫以氟等之鹵原子取代者等。
X表示碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子的任一個,n是1至3的整數。n是2以上時,R可互為相同或相異,又,複數的X可互為相同或相異。
如此使用1至3官能之有機矽化合物時,可得到流動性、分散性優異之改質二氧化鋯微粒子粉末。又,在4官能有機矽化合物中不會殘存疏水性官能基,改質二氧化鋯微粒子粉末 強烈地凝聚,而有得不到流動性、分散性之情形。
作為有機矽化合物者,具體上可列舉如:甲基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、3,3,3,-三氟丙基三甲氧基矽烷、甲基-3,3,3,-三氟丙基二甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基甲基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基乙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-(β-環氧丙氧基乙氧基)丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基甲基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基乙基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯氧基乙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯氧基乙基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、異丁基三乙氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、丁基三乙氧基矽烷、異丁基三乙氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、3-脲基異丙基丙基三乙氧基矽烷、全氟辛基乙基三甲氧基矽烷、全氟辛基乙基三乙氧基矽烷、全氟辛基乙基三異丙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、三甲基矽烷醇、甲基三氯矽烷等、及此等之混合物。
其中,γ-(甲基)丙烯醯氧基甲基三甲氧基矽烷、 γ-(甲基)丙烯醯氧基甲基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基乙基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等之丙烯酸系或甲基丙烯酸基系的有機矽化合物,因為可以得到流動性、分散性優異之改質二氧化鋯微粒子粉末,故而適合使用。
如此,使用有機矽化合物,在特定之條件下,進行表面處理時,29Si MAS NMR光譜的主波峰變寬,半值寬成為3至15ppm的範圍。
本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末,其29Si MAS NMR光譜的主波峰之半值寬為3至15ppm,更以3.5至12ppm的範圍為佳。
經有機矽化合物表面處理之改質二氧化鋯微粒子粉末的29Si MAS NMR光譜,通常是測定源自有機矽化合物之Si的化學位移(shift)值不同之2支以上的波峰,主波峰是指波峰高度為最高波峰的意思。又,依條件有測定1支波峰的情形。
主波峰中之半值寬未達前述下限時,波峰變成尖銳。如此之改質二氧化鋯微粒子,在觸媒存在下,將有機矽化合物(矽烷偶合劑)水解而成為接近改質之二氧化鋯微粒子的表面狀態,所得粉末或凝聚,或安息角高流動性不足,又,對有機溶劑及/或是有機樹脂之分散性有變不足之情形。
本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末中,有機矽化合物的矽原子互相在粒子表面加寬29Si MAS NMR光譜寬度,亦即,相對於接近矽原子的核旋轉之影響程度或結合而緊密存在者,推 測在使用以往之表面處理方法得到之表面處理二氧化鋯粉末,是以有機矽化合物的粒子表面之相互作用較小者。
將此等的比較作成模式圖並在第1圖及第2圖中顯示。
第1圖表示本發明的改質二氧化鋯微粒子表面的模式圖,有機矽化合物相互之間,除了在粒子表面以-O-Si-O-Si-方式連結,同時在二氧化鋯粒子表面,構成R之C=O或-COO-是與表面之OH相互作用,結果,被認定是在接近二氧化鋯粒子表面有機矽化合物成為糾纏狀態。又,認為有機矽化合物相互之間也進行縮聚。結果,在本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末,由於有機矽化合物是緻密地被覆在粒子表面之狀態,故認為是不易凝聚,對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性優異,又,粉末的安息角小,流動性優異。
第2圖表示在甲醇存在下,使用銨觸媒進行表面處理者。二氧化鋯微粒子表面之OH基與有機矽化合物是縮聚著。因為有機矽化合物相互間也縮聚而構成-Si-O-Si-者,而認為相當於式(1)之X中的水解性基之殘基亦多被檢測出。
改質二氧化鋯微粒子中之有機矽化合物的含量,是隨著二氧化鋯微粒子的粒徑、有機矽化合物的種類等之不同而異,惟作為Rn-SiO(4-n)/2(n是1至3的整數)時,係在1至50重量%,更佳的是在2至40重量%的範圍。
有機矽化合物之含量少時,有得到強烈凝聚之改質二氧化鋯微粒子的情形,流動性(本申請案是評定安息角)低、對有機溶劑、有機樹脂等之分散性低,分散時,會有得不到均勻單 分散之分散體的情形。為此,即使使用改質二氧化鋯微粒子來形成透明覆膜,也會變成透明性、霧度(Haze)、膜之強度、耐擦傷性等不足的情形。即使有機矽化合物的含量太多,在二氧化鋯微粒子之表面有效結合之有機矽化合物也不會增加,不僅流動性、對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性也不能發揮更提高的效果,有機矽化合物本身變多之故,而有例如未反應之有機矽化合物、有機矽化合物相互之間的反應物增加,改質二氧化鋯微粒子粉末之流動性、對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性無法得到更提高效果的情形,此外,依改質二氧化鋯微粒子的用途,有變成折射率下降的原因。
改質二氧化鋯微粒子中的水分含量,以H2O在5重量%以下為佳,更佳是在2重量%以下。
改質二氧化鋯微粒子中的水分含量在H2O多時,改質二氧化鋯微粒子粉末的流動性下降,對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性變不足,例如,在有機溶劑中分散之分散體之透明性低,容易沉降致分散體之安定性有變不足的情形。又,使用分散在有機樹脂中之分散體形成的覆膜之透明性、膜強度等有變不足的情形。又,改質二氧化鋯微粒子中的水分含量,係採取改質二氧化鋯微粒子粉末0.15g在京都電子工業(股)製:Karl Fischer水分計(MKA-610)測定。又水分量可藉由乾燥而調整到所定之範圍以下。
本發明之改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DM2)是5至500nm,更佳是以在7至400nm之範圍為佳。平均粒徑若在此範圍的話,凝聚也少,流動性也高,再者,對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性也高。為此,在形成透明覆膜時,光之散射小,霧 度也變低。要得到末滿前述範圍者有困難,超過前述範圍時,會有用途的限制,例如,使用在透明覆膜之形成中時,光之散射變強,或有透明性不足,或霧度變高之情形。
粒徑測定係,改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DMZ),係將改質二氧化鋯微粒子粉末分散到甲醇中,照射超音波之固形分濃度調製成30重量%的分散液,以粒徑測定裝置(大塚電子(股)製:ELS-Z)測定。
又,在本發明中使用的二氧化鋯微粒子(改質前)的平均粒徑(DZ)是5至400nm,更佳是以在7至300nm之範圍為佳。若是在此範圍之平均粒徑(DZ)的話,可以達成前述之改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DM2)。二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DZ)未滿前述範圍者很難得到作成無凝聚狀態之微粒子,使用過度凝聚的粒子時,很難得到本申請案的流動性、分散性優異的改質二氧化鋯微粒子粉末。二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DZ)超越前述範圍時,得到的改質二氧化鋯微粒子之平均粒徑有超越所定範圍之情形,如前述,使用途受限。
二氧化鋯微粒子之平均粒徑(DZ),係將改質前之二氧化鋯微粒子分散到水中,照射超音波之固形分濃度調製成10重量%的分散液,以粒徑測定裝置(大塚電子(股)製:ELS-Z)測定。
其次,前述二氧化鋯微粒子之平均粒徑(DZ)與前述改質二氧化鋯微粒子之平均粒徑(DM2)之比(DM2)/(DZ)是0.2至5,更佳是在0.5至3的範圍。
前述比(DM2)/(DZ)太大時,顯示改質二氧化鋯微粒子的凝聚度高,對有機溶劑及/或有機樹脂的分散性有變不足的情 形,分散體之透明性低,分散安定性有變不足的情形。改質前的粒子也會凝聚,藉由改質而有鬆開凝聚之情形,故(DM2)/(DZ)變成未滿1。又,(DM2)/(DZ)太低時,此係原料粒子過度凝聚的意思,由於改質變不均勻,對有機溶劑、有機樹脂等的分散性有變不足的情形。
而且,以往所提案之改質二氧化鋯,係處理後粉體化而凝聚,分散性差,為此,不能評定安息角(流動性)等。
本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末的安息角,係依改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑之不同而異者,惟改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑愈小則安息角變高,平均粒徑愈大則安息角有變低的傾向,以45°以下為高,更佳是在40°以下。有如此之安息角的本發明之改質二氧化鋯微粒子,因為流動性高,與黏性分散體之混合性、分散性也高,故可以得到均勻之分散體。改質二氧化鋯微粒子粉末的安息角高者流動性低,與樹脂等黏性分散體之混合性、分散性低,而有得不到均勻分散體的情形。又,改質二氧化鋯微粒子係強烈凝聚者,其安息角高,使其分散在有機溶劑及/或有機樹脂時,凝聚的改質二氧化鋯微粒子因殘存而有不能均勻地單分散的情形。
構成本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末的改質二氧化鋯微粒子係以結晶性者為佳。具體上係以單斜晶形或是立方晶形為佳。改質二氧化鋯微粒子為無定型時,流動性、分散性等有變不足的情形。此理由尚未明確,惟無定型的二氧化鋯微粒子之微細孔多,為此因位阻效應(steric effects)而與有機矽化合物不能結合的羥基或是表面會殘存,故改質二氧化鋯微粒子粉末對有機 溶劑及/或有機樹脂分散媒的分散性有不足的情形,改質二氧化鋯微粒子是結晶性時,改質二氧化鋯微粒子粉末除了流動性、分散性等優異,同時折射率較高,有利於作為高折射率材料。
如此之本發明的改質二氧化鋯微粒子,在二氧化鋯微粒子之水及/或有機溶劑分散液中,添加前述式(1)所示之有機矽化合物,不用加入有機矽化合物之水解觸媒,或是不用溶劑取代,在減壓下或流動下,進一步在200℃以下乾燥就成為所調製者。具體上,如以下操作即可製造。
[改質二氧化鋯微粒子粉末的製造方法]
本發明之改質二氧化鋯微粒子粉末的製造方法,其特徵係:包含下述步驟(d)至(f)者。
(d)二氧化鋯微粒子之水及/或有機溶劑分散液的調製步驟。
(e)下述式(1)所示之有機矽化合物的添加步驟。
(f)不添加有機矽化合物之水解觸媒,且無溶劑取代,而乾燥的步驟。
步驟(d):
調製二氧化鋯微粒子的水及/或是有機溶劑分散液。
(二氧化鋯微粒子)
作為二氧化鋯微粒子者,係使用所得改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑在前述範圍大概在5至400nm,理想的是在7至300nm範圍之改質二氧化鋯微粒子。具體而言,平均粒徑(DZ)是在5至400nm,理想的是在7至300nm的範圍。若在此範圍的平均粒徑(DZ)的話,可達成前述改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DMZ)。
此時,作為二氧化鋯微粒子者,依前述理由,係以使用結晶性二氧化鋯微粒子為佳。
二氧化鋯微粒子的調製方法:
本發明中,係以將如此之二氧化鋯微粒子,以(a)將氫氧化鋯凝膠在氫氧化鉀及過氧化氫的存在下解膠或是溶解之後,進行(b)水熱處理,加以(c)洗淨而得到者為佳。
首先,將氫氧化鋯凝膠在氫氧化鉀及過氧化氫的存在下解膠或溶解。作為氫氧化鋯凝膠者,是在氫氧化鉀及過氧化氫的存在下,只要可以解膠或溶解即可,而無特別限制,例如,可以使用將鋯化合物水解或中和而得到之氫氧化鋯凝膠(包含二氧化鋯水和物、氫氧化鋯等)。
作為鋯化合物者,除了氯化鋯(ZrCl2)、氧氯化鋯(ZrOCl)、硝酸鋯、硝酸氧化鋯、硫酸鋯、碳酸鋯、醋酸鋯等之外,尚可列舉:烷氧化鋯等。
又,在調整氫氧化鋯凝膠、混合氫氧化鋯凝膠時,為了調整凝膠的大小等也可以使用與後述相同之粒子生長調整劑。上述之氫氧化鋯凝膠、混合氫氧化鋯凝膠,可依本案申請人申請之日本特開2009-167085公報中而調製。
在上述之氫氧化鋯凝膠分散液中加入氫氧化鉀及過氧化氫。此時,氫氧化鋯凝膠分散液的濃度以調整固形分成為0.1至20重量%為佳,以0.2至15重量%更佳,尤以0.5至10重量%的範圍為特佳。在此濃度範圍時,生產效率高,且粒徑分佈亦變均勻。又分散液濃度太低時,收率、生產效率可能會變低,即使太高,最終得到之改質二氧化鋯微粒子的粒徑分佈也有變不均勻 之傾向。
將作成氫氧化鋯凝膠的ZrO2的莫耳數當作(MZr),將鹼金屬氫氧化物之莫耳數當作(MOH),將過氧化氫H2O2的莫耳數當作(MPO)時,(MOH)/(MZr)以1至20為佳,更佳是在2至15的範圍,(MPO)/(MZr)以5至30為佳,更佳是在8至25之範圍。
(MOH)/(MZr)較小時,氫氧化鋯凝膠的溶解變不充分,平均粒徑小,得不到具有均勻的粒徑分佈之改質二氧化鋯微粒子。(MOH)/(MZr)太大時,也不會更增加氫氧化鋯凝膠的溶解,所得到的二氧化鋯微粒子的粒徑均勻性也不會提高,且在後述步驟中去除/洗浄鹼之負擔變大而無經濟性。
解膠或溶解時的溫度,是隨前述(MOH)/(MZr)、(MPO)/(MZr)之不同而異,以0至90℃為佳,更佳是5至80℃的範圍。若在此範圍之溫度的話,解膠(溶解)可以充分進行,溶解溶液的安定性增加,經濟性也優異。
又,解膠或溶解之時間,只要氫氧化鋯凝膠可解膠或溶解即可,而無特別限制,通常是5小時就很充分。
又,解膠是指一般微細的氫氧化鋯凝膠的凝聚體之氫氧化鋯凝膠沒有凝聚狀態而成微細化者,也有伴隨部分溶解。溶解是指將此等溶解。
又,不一定須經過解膠或溶解亦可進行水熱處理,然預先解膠或溶解後進行水熱處理時,粒徑的分佈狹窄,從得到均勻地、分散性高,折射率高的改質二氧化鋯微粒子之觀點而言為佳。
其次,將氫氧化鋯凝膠解膠或溶解溶液進行水熱處 理。
氫氧化鋯凝膠解膠或溶解溶液,係以添加鹼性氮化合物後之溶液pH設成9至14,更佳是設成11至14的範圍時儘可能高的範圍為佳。
作為鹼性氮化合物者,可以列舉:NH3、氫氧化四甲基銨(TMAH)、氫氧化四乙基銨(TEAH)、氫氧化四丁基銨(TBAH)等。溶解溶液之pH調整在前述範圍時,可以得到結晶性高,折射率高之改質二氧化鋯微粒子。
又,水熱處理以在粒子生長調整劑的存在下進行為佳。作為粒子生長調整劑者,是使用羧酸或是羧酸鹽、羥基羧酸(1分子內具有羧基與醇性羥基)、羥基羧酸鹽等。
具體上可列舉:酒石酸、蟻酸、醋酸、草酸、丙烯酸(不飽和羧酸)、葡萄糖酸等之單羧酸及單羧酸鹽、蘋果酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、馬來酸、富馬酸、酞酸等之多元羧酸及多元羧酸鹽等。又,α-乳酸、β-乳酸、γ-羥基戊酸、甘油酸、酒石酸、檸檬酸、托品酸、二苯羥乙酸的羥基羧酸及羥基羧酸鹽。
粒子生長調整劑的使用量,相對於解膠(溶解)溶液中的ZrO2 1莫耳,粒子生長調整劑是以添加0.1至20莫耳為佳,更佳是1至8莫耳。粒子生長調整劑的使用量,在該範圍時,最終得到之二氧化鋯的粒徑分佈變均勻,可調整為所定之平均粒徑。
水熱處理溫度係以40至300℃為佳,更佳是在100至250℃的範圍。水熱處理溫度在此範圍時,可有效地得到結晶性高,粒徑分佈為均勻的二氧化鋯粒子。
又,水熱處理時間沒有特別限制,隨火熱處理溫度不同而異,但通常是0.5至12小時。藉由如此之水熱處理即有均勻的粒徑分佈,可以製造非凝聚體的二氧化鋯微粒子。
又,二氧化鋯微粒子在凝聚時,可因應需要進行分散處理。又,可在分散處理時添加分散促進劑。作為分散處理之方法,可以使用球磨機、噴射磨機、滾磨機等以往習知的裝置。
作為分散促進劑者通常可以使用NaOH、KOH等之鹼金屬氫氧化物的水溶液。又,也可以使用氨、有機胺等之鹼性化合物。
之後,將二氧化鋯微粒子分散液洗淨。作為洗淨方法者,只要可以除去在前述步驟(a)使用的氫氧化鉀的鉀離子,在步驟(b)使用的粒子生長調整劑,因應必要使用的分散促進劑、其它夾雜之陽離子、陰離子或鹽即可,而無特別限制,可以採用以往習知的方法,例如,超濾過膜法、過濾分離法、離心過濾法、離子交換樹脂法、電透析法等。
其中,超濾過膜法、電透析法並不會使溶液的pH大為變化而可以除去雜質,因不損及二氧化鋯微粒子之安定性、分散性而適合採用。
二氧化鋯微粒子分散液,宜以固形分濃度10重量%的分散液洗淨使導電度成為3 mS/cm以下,更佳為0.3 mS/cm以下。分散液的導電度若在前述範圍內的話,離子性成分等的雜質殘留量,相對於二氧化鋯微粒子重量,可以在5重量%以下,更佳在0.5重量%以下。
如此之離子性成分等的雜質經洗淨而減少時,原因 雖不明確,或許是除去二氧化鋯表面之吸附離子等,而與有機矽化合物之反應可以變有效率,或是,離子表面之雙電層(double layer)變厚,在二氧化鋯微粒子間作用之靜電排斥(electrostatic repulsion)變大,使得到之改質二氧化鋯微粒子粉體對各種有機溶劑等的分散性有提高之效果。
(水)
亦可以使用全量水作為分散媒,惟與有機溶劑混合使用時,水的使用量只要可以水解有機矽化合物之水解性基之量即可。
(有機溶劑)
作為有機溶劑者,只要有與水的相溶性,可以溶解有機矽化合物即可,而無特別限制。可以列舉:甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇(IPA)、丁醇、二丙酮醇、糠基醇、四氫糠基醇、乙二醇、己二醇、異丙二醇等之醇類;醋酸甲基酯、醋酸乙基酯、醋酸丁基酯等之酯類;二乙醚、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丁基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚等之醚類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、乙醯醋酸酯等之酮類、甲賽璐蘇、乙賽璐蘇、丁賽璐蘇、甲苯、環己酮、異佛爾酮等。
其中,沸點低的醇類,在後述步驟(f)中因為可以於低溫下乾燥、除去,故適合使用。
二氧化鋯微粒子的水及/或有機溶劑分散液的濃度,並無特別限制,而以固形分大約1至30重量%的範圍為佳。
又,分散液是以分散處理為佳。作為分散處理的方 法,可以採用充分攪拌、超音波照射等之方法。
步驟(e):
添加下述式(1)所示之有機矽化合物。
Rn-SiX4-n (1)
(惟式中,R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異。X:碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子;n:1至3的整數)
作為有機矽化合物者是使用前述的有機矽化合物。
又,前述步驟(d)在分散媒中只使用水時,或是,有機溶劑少的情形,在本步驟(e)也可以添加作為有機矽化合物的有機溶劑溶液。有機矽化合物係使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物量,作為Rn-SiO(4-n)/2(n是1至3的整數)時,宜添加成為1至50重量%,更佳是成為2至40重量%的範圍。
有機矽化合物的使用量少時,隨著有機矽化合物的種類、二氧化鋯微粒子的平均粒徑不同而異,有得到強烈凝聚的改質二氧化鋯微粒子粉末的情形,流動性低、對有機溶劑、有機樹脂的分散性低,即使分散時,也有得不到均勻單分散之分散體的情形。有機矽化合物的使用量太多時,例如,未反應之有機矽化合物、有機矽化合物相互間的反應物增加,會有得不到改質二氧化鋯微粒子粉末的流動性、對有機溶劑及/或有機樹脂之分散性更提高效率的情形,此外,亦有依改質二氧化鋯微粒子的用途而變成折射率下降之原因的情形。
步驟(f):
接著,進行乾燥。在本發明中,在不添加有機矽化 合物之水解觸媒,且不進行溶劑取代之下,進行乾燥。
乾燥以在減壓下或流動條件下,於200℃以下進行乾燥為佳。
如添加觸媒或進行溶劑取代時,有機矽化合物水解後,由於對粒子表面的OH基進行表面處理,29Si MAS NMR光譜的主波峰之半值寬即由3至15 ppm的範圍變成尖銳的波峰,如前所述,會有分散體之安定性下降,或粉末的分散性降低之情形。乾燥宜在減壓下或流動條件下乾燥。
如本發明,不添加觸媒,且無溶劑取代,在減壓下或流動條件下乾燥時,於表面處理時,進行有機矽化合物相互間的縮聚,又,粒子表面的OH基與親水性成分的相互作用變強。
作為流動下乾燥之方法,可以使用旋轉蒸發器等之旋轉乾燥機。在使用旋轉乾燥機時,改質二氧化鋯微粒子沒有強烈凝聚,是否因為得到粒狀弱凝聚的改質二氧化鋯微粒子粉末,其安息角小,可以得到流動性、分散性優異之改質二氧化鋯系微粒子粉末。
減壓下乾燥時,可以在更低溫度下除去溶劑,改質二氧化鋯微粒子沒有強烈凝聚,二氧化鋯微粒子表面OH基與有機矽化合物結合,即使凝聚也可以容易單分散而得到改質二氧化鋯微粒子粉末。
乾燥後的改質二氧化鋯微粒子中之水分含量,以H2O在5重量%以下為佳,更佳是2重量%以下。水分量多時,有機矽化合物之含量有變少之傾向,又改質二氧化鋯微粒子相互間的結合由於會變強,故流動性及分散性有變低的情形。
在此,減壓下是指只要比常壓(大氣壓)低即可。本發明中,以約800hPa以下為佳,更佳是在500hPa以下。又,此時之壓力無需固定,也可以緩慢的降低壓力。
乾燥溫度是隨溶劑的沸點、乾燥方法等不同而異,只要可以揮發溶劑之溫度即可,通常是期望在200℃以下。較佳的是在-30至150℃,更佳是0至120℃的範圍。
乾燥溫度太高時,得到之改質二氧化鋯微粒子粉末的水分含量變少者之改質二氧化鋯微粒子相互間因有強烈的凝聚,故流動性、分散性有變不充分的情形。
又,乾燥溫度無需固定,例如,以大致上可以除去水及/或有機溶劑為止的低溫度乾燥,之後溫度亦可在上述範圍的高溫下乾燥。
如此得到之改質二氧化鋯微粒子粉末係如前述,平均二次粒徑(DM2)在5至500nm的範圍,平均一次粒徑(DM1)在5至500nm的範圍,平均二次粒徑(DM2)與平均一次粒徑(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1至10。
又,前述二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DMZ)與前述改質二氧化鋯微粒子的平均粒徑(DM2)之比(DM2)/(DZ)在0.2至5。
[改質二氧化鋯微粒子分散體]
本發明之改質二氧化鋯微粒子分散體,是將前述改質二氧化鋯微粒子粉末在有機溶劑及/或有機樹脂中分散而成。
有機溶劑:
作為有機溶劑者,可以使用習知的有機溶劑。
具體上,可以列舉:甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇(IPA)、 丁醇、二丙酮醇、糠基醇、四氫糠基醇、乙二醇、己二醇、異丙二醇等之醇類;醋酸甲基酯、醋酸乙基酯、醋酸丁基酯等之酯類;二乙醚、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丁基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚等之醚類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯基丙酮、乙醯醋酸酯等之酮類、甲賽璐蘇、乙賽璐蘇、丁賽璐蘇、甲苯、環己酮、異佛爾酮等及此等之混合溶劑。
有機樹脂:
作為有機樹脂者,可以使用習知的有機樹脂。
具體而言,塗料用樹脂等可以列舉:習知之熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂、電子束硬化樹脂等。作為如此樹脂者,例如,可以列舉:以往使用的聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯醚樹脂、熱塑性丙烯酸樹脂、氯化乙烯樹脂、氟樹脂、醋酸乙烯酯樹脂、矽氧橡膠等之熱塑性樹脂;聚胺酯樹脂、美耐皿樹脂、矽樹脂、縮丁醛樹脂、反應性矽氧樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、熱硬化性丙烯酸樹脂、紫外線硬化型丙烯酸樹脂等之熱硬化性樹脂;紫外線硬化型丙烯酸樹脂等。再者,亦可為此等樹脂的2種以上之共聚合物或改質物。
又,如為紫外線硬化型樹脂時,可含光聚合起始劑,如為熱硬化性樹脂時,可含硬化觸媒。
本發明之改質二氧化鋯微粒子分散體(sol),係將前述改質二氧化鋯微粒子粉末在有機溶劑及/或有機樹脂中分散而調製。
作為分散的方法,並無特別限制,可在有機溶劑及/ 或有機樹脂中混合攪拌,或一面攪拌一面混合。又,依分散媒的種類或是得到之分散體的濃度之不同而異,因應必要亦可照射超音波等所謂促進分散之手段。
本發明的改質二氧化鋯微粒子粉末分散在前述有機溶劑中時,即使改質二氧化鋯微粒子的濃度高,亦容易均勻分散,可得到透明性、安定性優異之改質二氧化鋯微粒子的有機溶劑分散膠液。而且,本發明的改質二氧化鋯微粒子粉末分散在有機樹脂中時,無強加機械的能量,即使改質二氧化鋯微粒子的濃度變高時,亦容易均勻分散,可得到無有機溶劑的改質二氧化鋯微粒子之樹脂分散體。
在使用不含有機溶劑之改質二氧化鋯微粒子的樹脂分散體而形成透明覆膜時,係經乾燥而無需去除溶劑,藉由加熱或經紫外線照射而硬化,即可形成透明覆膜。
本發明的改質二氧化鋯微粒子粉末係在改質二氧化鋯微粒子間並無強烈凝聚或結合,由於流動性、分散性優異而不使用機械化學法之手段,可以得到改質二氧化鋯微粒子均勻地單分散之分散體。
如此操作得到之改質二氧化鋯微粒子的有機溶劑及/或有機樹脂分散體中的改質二氧化鋯微粒子濃度,並無特別限制,可因應用途而適當選擇。通常是以固形分為1至70重量%為佳,更佳是在2至60重量%的範圍。
改質二氧化鋯微粒子的有機溶劑或有機樹脂分散體,即使長期靜置,改質二氧化鋯微粒子亦不會凝聚或沉降,係具有透明性之安定膠液。
實施例
以下,係藉由實施例進行說明,但本發明並不侷限於此等實施例。
[實施例1]
改質二氧化鋯微粒子(1)粉末之調製:
將固形分濃度9.5重量%的氫氧化鋯凝膠317.9kg懸浮在535.3kg的水中,調製固形分濃度3.5重量%的氫氧化鋯凝膠分散液。
接著,在上述固形分濃度3.5重量%的氫氧化鋯凝膠分散液中加入濃度17重量%的KOH水溶液354.9kg、濃度35重量%的過氧化氫水溶液302.0kg、濃度10重量%的酒石酸水溶液88.5kg,攪拌下,在30℃攪拌2小時將氫氧化鋯凝膠解膠。步驟(a)
此時,(MOH)/(MZr)是2.0,(MPO)/(MZr)是10。
接著,在氫氧化鋯凝膠解膠之溶液中,加入濃度10重量%的酒石酸水溶液88.5kg,在高壓鍋中以150℃水熱處理11小時。步驟(b)
接著,將二氧化鋯微粒子分散液以超濾過膜法充分洗淨後用超音波均質機(日本精機製作所(股)製;US-600TCVP)中分散處理,調製固形分濃度11.2重量%的二氧化鋯微粒子(1)分散液。步驟(c)
二氧化鋯微粒子(1)的平均粒徑是以粒徑測定裝置(大塚電子(股)製:ELS-Z)測定,結果在表1中表示。
其次,在燒杯中採取二氧化鋯微粒子(1)分散液 400g。接著,加入甲醇400g,調製固形分濃度5.6重量%的二氧化鋯系微粒子(1)水/甲醇分散液。步驟(d)
此時,水/甲醇混合分散媒中的甲醇比率是56重量%。
接著,在二氧化鋯微粒子(1)水/甲醇分散液中,將作為有機矽化合物之γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物作為R1-SiO3/2時,成為15.3重量%之方式添加11.2g,攪拌5分鐘。步驟(e)
接著,在旋轉蒸發器中,一面緩慢地降低減壓度至壓力在50hPa以下,一面在60℃乾燥1.5小時,調製成改質二氧化鋯微粒子(1)粉末。步驟(f)
對於得到的改質二氧化鋯微粒子(1)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。在此,平均粒徑是在後述之改質二氧化鋯微粒子(1)甲醇分散體中測定的平均粒徑。
又,水分含量、安息角及折射率是藉由以下之方法測定。
水含有量:
在京都電子工業(股)製:Karl Fischer水分計(MKA-610)中測定改質二氧化鋯微粒子(1)粉末的水分量,將結果在表1中表示。
安息角:
在玻璃製透明樣品瓶(圓筒狀,內容積100cc)中充填 改質二氧化鋯微粒子(1)粉末約300cc,於水平板面上以低速旋轉約10次後,粉末上面的角度以分度器測定,將結果在表1中表示。
折射率:
本發明中,折射率是使用作為標準折射液的CARGILL製之系列A、AA,用以下的方法測定,將結果在表1中表示。
(1)在蒸發瓶中採取改質二氧化鋯微粒子(1)分散液,蒸發分散媒。
(2)將其在80℃乾燥12小時,作成粉末。
(3)折射率是將既知的標準折射液在玻璃板上滴下2、3滴,在此與上述粉末混合。
(4)在各種之標準折射液中進行上述(3)之操作,混合液變成透明時之標準折射液的折射率作為改質二氧化鋯微粒子(1)的折射率。
29Si MAS NMR光譜:
又,對於改質二氧化鋯微粒子(1)粉末,將29Si MAS NMR光譜使用核磁共振裝置(Agilent technologies公司製:VNMRS-600)測定。標準物質是使用聚二甲基矽烷(-34.44ppm),以單脈衝(single pulse)法,以延遲時間15秒,MAS速度6kHz的條件測定。將藉由裝置附屬的曲線擬合(curve fitting)程式解析之主波峰的化學位移值及半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(1)有機溶劑分散體之調製:
將改質二氧化鋯微粒子(1)粉末5g在甲醇及甲基異丁酮中混合,充分攪拌,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化 鋯微粒子(1)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(1)甲基異丁酮分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(1)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於得到之固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(1)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(1)甲基異丁酮分散體,用以下之方法評定分散性及安定性,將結果在表1中表示。
分散性:
在玻璃製透明樣品瓶中充填分散體,觀察透明性,並用以下基準評估。
透明的分散體:◎
透明性高的分散體:○
半透明性的分散體:△
白濁的分散體:×
安定性:
在玻璃製透明樣品瓶中充填分散體,在30℃靜置10天後,觀察透明性,並用以下基準評估。
透明的分散體:◎
透明性高的分散體:○
半透明性的分散體:△
認定有白濁或沉降粒子的分散體:×
改質二氧化鋯微粒子(1)有機樹脂分散體之調製:
將改質二氧化鋯微粒子(1)粉末3g,混合在輕質丙烯酸酯DPE-6A(以後簡稱DPE-6A)(共榮社化學(股)製二新戊四醇 六丙烯酸酯、UV硬化型丙烯酸樹脂(多元丙烯酸單體)中,充分攪拌,調製成固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(1)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(1)有機樹脂分散體,用以下方法評估分散性,將結果在表1中表示。
分散性:
在玻璃製透明樣品瓶中充填分散體,觀察透明性,並用以下基準評估。
透明的分散體:◎
透明性高的分散體:○
半透明性的分散體:△
白濁的分散體:×
實施例2
改質二氧化鋯微粒子(2)粉末之調製:
在實施例1中,除了在40℃乾燥24小時之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(2)粉末。步驟(f)
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(2)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(2)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(2)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(2)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(2) MIBK分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(2)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(2)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(2)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(2)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(2)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(2)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(2)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
實施例3
改質二氧化鋯微粒子(3)粉末之調製:
在實施例1中,除了在旋轉蒸發器中80℃乾燥1小時之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(3)粉末。步驟(f)
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(3)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(3)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(3)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的 改質二氧化鋯微粒子(3)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(2)MIBK分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(3)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(3)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(3)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(3)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(3)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(3)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(3)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
實施例4
改質二氧化鋯微粒子(4)粉末之調製:
在實施例1的步驟(e)中,除了將γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物作為R1-SiO3/2時,成為12.6重量%之方式添加9.0g之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(4)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(4)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(4)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(4)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(4)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(4)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(4)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(4)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(4)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(4)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例5
改質二氧化鋯微粒子(5)粉末之調製:
在實施例1的步驟(e)中,除了將γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物作為R1-SiO3/2時,成為36.1重量%的方式添加22.4 g之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(5)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(5)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,並將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬 在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(5)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(5)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(5)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(5)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(5)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(5)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(5)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(5)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例6
改質二氧化鋯微粒子(6)粉末之調製:
在實施例1的步驟(d)中,除了不加甲醇之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(6)粉末。步驟(f)
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(6)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。又,相關光譜在第3圖中表示。
改質二氧化鋯微粒子(6)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(6)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(6)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(6)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(6)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(6)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(6)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(6)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例7
改質二氧化鋯微粒子(7)粉末之調製:
在實施例1的步驟(d)中,除了加入異丙醇(IPA)取代甲醇之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(7)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(7)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(7)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(7)粉 末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(7)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(7)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(7)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(7)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(7)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(7)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例8
改質二氧化鋯微粒子(8)粉末之調製:
在實施例1的步驟(b)中,除了在氫氧化鋯凝膠解膠之溶液中加入酒石酸531kg之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(8)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(8)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(8)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(8)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的 改質二氧化鋯微粒子(8)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(8)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(8)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(8)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(8)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(8)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例9
改質二氧化鋯微粒子(9)粉末之調製:
在實施例1的步驟(b)中,除了在110℃水熱處理36小時之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(9)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(9)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(9)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(9)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(9)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(9)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(9)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(9)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(9)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(9)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例10
改質二氧化鋯微粒子(10)粉末之調製:
在實施例1的步驟(b)中,除了在180℃水熱處理3小時之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(10)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(10)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(10)有機溶劑分散體之調製
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(10)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(10)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(10)有機溶劑分散 體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(10)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(10)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(10)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(10)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例11
改質二氧化鋯微粒子(11)粉末之調製:
在實施例1的步驟(e)中,除了取代γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),將γ-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-5103),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物作為R1-SiO3/2時,成為15.0重量%之方式添加11.2 g之外,其餘與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(11)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(11)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(11)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(11)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量% 的改質二氧化鋯微粒子(11)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(11)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(11)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(11)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(11)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(11)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示
實施例12
改質二氧化鋯微粒子(12)粉末之調製:
取代實施例1的步驟(a)、(b)、(c),在368g的純水中溶解酒石酸26.8g之水溶液中,加入218g二氧化鋯粉末(第一稀元素化學工業(股)製:RC-100),接著,加入濃度10重量%的KOH水溶液做成pH12.3的二氧化鋯粉末分散液。將此以分散機(Campe(股)製:BATCH SAND)分散後,使用超過濾膜洗淨至導電度成為300 μ s/cm左右,接著,加入240g的陰離子交換樹脂(ROHM AND HAAS公司製:DUOLITE UP5000)進行洗淨處理,分離樹脂。將此,作為二氧化鋯濃度11.2重量%之二氧化鋯微粒子分散液(12),之後,與實施例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(12)粉末。步驟(f)
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(12)粉末,測定水含 有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(12)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(12)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(12)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(12)有機溶劑分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(12)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(12)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(12)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(12)有機樹脂分散體,測定粒徑,並將安定性、光透過率(透明性)以前述方法評估,將結果在表1中表示。
實施例13
改質二氧化鋯微粒子(13)粉末之調製:
直到與實施例1的步驟(e)進行同樣操作,在二氧化鋯微粒子(1)水/甲醇分散液中,將作為有機矽化合物之γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物之R1-SiO3/2成為15.3重量%之方式添加11.2g,攪拌5分鐘。
其次,在箱形乾燥機中,於60℃乾燥24小時,調製改質二氧化鋯微粒子(13)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(13)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,結果在表1中表示。又,29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(13)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(13)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(13)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(13)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(13)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(13)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(13)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(13)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(13)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(13)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
比較例1
改質二氧化鋯微粒子(R1)粉末之調製:
與實施例1同樣操作,在二氧化鋯微粒子(1)水/甲醇 分散液中,將作為有機矽化合物之γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物之R1-SiO3/2成為15.3重量%的方式添加11.2g,攪拌5分鐘。步驟(e)
接著,在超過濾膜中溶劑取換成甲醇,接著,在箱形乾燥機中,於60℃乾燥24小時,調製改質二氧化鋯微粒子(R1)粉末。
又,在超過濾時的濾液中添加氨水時,產生白濁,認定是未反應有機矽化合物逃逸之故。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R1)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R1)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R1)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R1)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R1)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R1)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(R1)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R1)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R1) 粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R1)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R1)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
比較例2
改質二氧化鋯微粒子(R2)粉末之調製:
在比較例1中,除了在箱形乾燥機中,於40℃乾燥72小時之外,其餘與比較例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(R2)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R2)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R2)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R2)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R2)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R2)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R2)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(R2)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R2)有機樹脂分散體之調製
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R2) 粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R2)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R2)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
比較例3
改質二氧化鋯微粒子(R3)粉末之調製:
在比較例1中,除了在箱形乾燥機中,於80℃乾燥5小時之外,其餘與比較例1同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(R3)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R3)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R3)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R3)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R3)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R3)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R3)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(R3)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R3)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R3) 粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R3)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R3)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
比較例4
改質二氧化鋯微粒子(R4)粉末之調製:
與實施例1同樣操作,在二氧化鋯微粒子(1)水/甲醇分散液中,將作為有機矽化合物之γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-503),使得到之改質二氧化鋯微粒子中的有機矽化合物之R1-SiO3/2成為15.3重量%之方式添加11.2g,接著一面攪拌一面將分散液的溫度昇溫到60℃,將濃度5重量%之氨水1.6g在1分鐘內添加,進行有機矽化合物之水解。
接著,在超過濾膜中溶劑取換成甲醇,接著,在箱形乾燥機中,於60℃乾燥24小時,調製改質二氧化鋯微粒子(R4)粉末。又,在超過濾時的濾液中添加氨水時,看出沒有產生白濁。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R4)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R4)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R4)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R4)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R4)甲醇分散體, 測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R4)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(R4)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R4)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R4)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R4)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R4)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
比較例5
改質二氧化鋯微粒子(R5)粉末之調製:
在比較例4中,除了將在超過濾膜中溶劑取代成甲醇後,以旋轉蒸發器取代箱形乾燥機,於60℃、1.5小時,一面將壓力維持在50hPa,一面乾燥之外,其餘與比較例4同樣操作,調製改質二氧化鋯微粒子(R5)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R5)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。又,將29Si MAS NMR光譜之主波峰的化學位移值、半值寬在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R5)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R5)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R5)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R5)甲醇分散體,測定平均粒徑,將結果在表1中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R5)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(R5)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R5)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R5)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R5)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R5)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
比較例6
改質二氧化鋯微粒子(R6)粉末之調製:
在比較例4中,進行有機矽化合物之水解後,不進行溶劑取代,在箱形乾燥機中,於60℃乾燥24小時後,調製改質二氧化鋯微粒子(R6)粉末。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R6)粉末,測定水含有量、結晶性、平均粒徑、安息角、折射率,將結果在表1中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R6)有機溶劑分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R6)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R6)有機溶劑分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R6)甲醇分散體, 測定平均粒徑,將結果在表中表示。
又,對於固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R6)甲醇分散體及改質二氧化鋯微粒子(R6)甲基異丁基酮分散體,評估分散性及安定性,將結果在表中表示。
改質二氧化鋯微粒子(R6)有機樹脂分散體之調製:
在實施例1中,除了使用改質二氧化鋯微粒子(R6)粉末之外,其餘與實施例1同樣操作,調製固形分濃度30重量%的改質二氧化鋯微粒子(R6)有機樹脂分散體。
對於得到之改質二氧化鋯微粒子(R6)有機樹脂分散體,評估分散性,將結果在表1中表示。
該代表圖無元件符號及其代表之意義。

Claims (12)

  1. 一種改質二氧化鋯微粒子粉末,係經有機矽化合物表面處理之改質二氧化鋯微粒子粉末,其特徵係:平均二次粒徑(DM2)為5至500nm,平均一次粒徑(DM1)為5至500nm,平均二次粒徑(DM2)與平均一次粒徑(DM1)之比(DM2)/(DM1)在1至10的範圍,前述有機矽化合物是以下述式(1)所示之有機矽化合物,該改質二氧化鋯微粒子粉末中的有機矽化合物含量,作為Rn-SiO(4-n)/2時,係在1至50重量%的範圍,29Si MAS NMR光譜的主波峰的半值寬在3至15ppm的範圍,Rn-SiX4-n (1)(式中,R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異;X表示碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子;n表示1至3的整數)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,前述改質二氧化鋯微粒子,係在二氧化鋯微粒子之水及/或有機溶劑分散液中,添加前述式(1)所示之有機矽化合物,在不添加有機矽化合物之水解觸媒且不進行溶劑取代下,經乾燥而調製者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,前述乾燥為在減壓下或是流動下,於200℃以下乾燥者。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末,其中,安息角是在45°以下。
  5. 一種改質二氧化鋯微粒子分散體,其特徵係:申請專利範圍第1至4項中任一項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末分散在有機 溶劑及/或有機樹脂中而成者。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之改質二氧化鋯微粒子分散體,其中,前述改質二氧化鋯微粒子之濃度作成固形分時,係在1至70重量%之範圍。
  7. 一種改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其特徵係:以下述步驟(d)至(f)製造者,其中經有機矽化合物表面處理之改質二氧化鋯微粒子粉末,其平均二次粒徑(DM2)為5至500nm,平均一次粒徑(DM1)為5至500nm,平均二次粒徑(DM2)與平均一次粒徑(DM1)之比(DM2)/(DM1)係在1至10的範圍,前述有機矽化合物是以下述式(1)所示之有機矽化合物,該改質二氧化鋯微粒子粉末中的有機矽化合物含量,作為Rn-SiO(4-n)/2時,係在1至50重量%的範圍,29Si MAS NMR光譜的主波峰的半值寬在3至15ppm的範圍,(d)二氧化鋯微粒子之水及/或有機溶劑之分散液的調製步驟,(e)在前述分散液中不添加有機矽化合物之水解觸媒,而添加下述式(1)所示之有機矽化合物的步驟,(f)將前述添加有有機矽化合物之分散液不進行溶劑取代,而乾燥的步驟,Rn-SiX4-n (1)(惟式中,R是碳數1至10的未取代或取代之烴基,可互為相同或相異;X表示碳數1至4的烷氧基、羥基、鹵原子、氫原子;n表示1至3的整數)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,前述步驟(d)中使用的改質前之二氧化鋯微粒 子的平均粒徑(DZ)在5至400nm之範圍,與前述平均二次粒徑(DM2)的比(DM2)/(DZ)係在0.2至5,(又,平均粒徑(DZ)是使用水作為分散媒,將固形分濃度調整至10重量%者進行超音波分散,並以動態光散射法測定)。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,前述步驟(f)之乾燥係在流動下或減壓下,於200℃以下進行。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其中,所使用的二氧化鋯微粒子係藉由下述之步驟(a)至(c)所製造者,(a)氫氧化鋯凝膠在氫氧化鉀及過氧化氫的存在下進行解膠或溶解的步驟,(b)進行水熱處理的步驟,(c)進行洗淨的步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其在前述步驟(b)中,於粒子生長調整劑的存在下進行水熱處理。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述之改質二氧化鋯微粒子粉末之製造方法,其在前述步驟(b)中之水熱處理溫度在40至300℃之範圍。
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