1.本发明涉及由层状化合物的层间剥离得到的剥离层物质所形成的板状粒子的分散液、以及使用了该分散液的涂布膜和透明基板。
背景技术:
2.层状化合物具有构成的原子在横向上连锁而形成板状的分子(层)、其在剩余一个方向上堆叠的晶体结构。进而通过在该层与层之间存在发挥将层彼此连接的作用的金属离子,从而在层与金属离子与层之间形成牢固的结合,由此形成具有层和层间的层状化合物。作为这样的层状化合物,可举出粘土矿物、锰酸盐、钛酸盐、铌酸盐等。此外,层状化合物具有在层间可逆地引入各种离子、分子的插层(intercalation)这样的性质。
3.层状化合物根据被引入到该层间的离子、分子的大小而层间扩大,此外水等液态介质介于其间从而层间膨润,层间隔也扩大到数倍。如果层间无限膨润,则在层与金属离子等客体物质与层之间形成的结合被切断,形成形成层的板状物质(板状粒子)剥离而分散于液态介质的分散系。该板状物质(板状粒子)被称为纳米片,迄今为止报导了制作纳米片的分散液(溶胶)的方法。
4.公开了例如,对具有在层间插层有季铵化合物的层状结构的有机改性粘土矿物的凝集体与硅油的混合物,施加机械剪切力和/或冲击力,将上述有机改性粘土矿物的凝集体进行剥离处理,使层状物质(具有板状粒子结构的有机改性粘土矿物)分散于硅油而得的油性溶胶(参照专利文献1)。
5.此外公开了具备二氧化硅系多孔质膜、和被覆二氧化硅系多孔质膜的表面的防污层,且防污层具有来源于无机层状化合物的多个纳米片的防污性防反射膜(参照专利文献2)。
6.进一步,公开了包含乙烯醇系聚合物、和在层间导入了季铵离子的膨润性层状硅酸盐的树脂组合物、以及使用了它们的阻气性膜(参照专利文献3)。
7.此外,公开了在层间用作为季铵离子的二癸基二甲基铵离子、十六烷基三甲基铵离子进行插层而制作层状化合物,将该层状化合物在戊烷溶剂中在超声波照射下进行层间剥离的、剥离层分散液的制作(参照非专利文献1)。
8.此外,公开了将层间用十六烷基三甲基铵离子进行插层,然后将层间用(1
‑
丁基
‑3‑
(3
‑
三乙氧基甲硅烷基丙基)
‑
4,5
‑
二氢咪唑氯化物进行硅烷处理,进行了层间剥离的剥离层分散液的制作(参照非专利文献2)。
9.此外,公开了作为层状化合物的一种的伊利石(ilerite)的合成、和被合成的伊利石的x射线衍射图案(参照非专利文献3)。
10.现有技术文献
11.专利文献
12.专利文献1:日本特开2008
‑
063330号公报
13.专利文献2:国际公开第2014/061606号
14.专利文献3:日本特开2001
‑
316551号公报
15.非专利文献
16.非专利文献1:
ケミストリーレターズ
2013年,42卷,第80~82页
17.非专利文献2:
ケミストリーオブマテリアルズ
2011年,23卷,第266~273页
18.非专利文献3:
クレイズアンドクレイミネラルズ
1991年,39卷(5),第490~497页
技术实现要素:
19.发明所要解决的课题
20.本发明想要通过将含有剥离剂的层状化合物的水性介质进行加热处理而获得剥离层物质,将该剥离层物质用特定的阴离子表面活性剂进行被覆,从而获得剥离层物质的稳定的分散液。
21.用于解决课题的方法
22.本技术发明中,作为第1观点,是一种分散液,其包含总碳原子数15~45并且具有1~2个碳原子数10~20的烷基的季铵离子(a)、和具有铵离子的阴离子表面活性剂(b),并且所述分散液是平均厚度0.7~40nm、平均长径100~600nm、平均短径50~300nm、且平均长径与平均短径之比为1.0~10.0的板状粒子(c)分散于液态介质而成的分散液,该分散液中的该板状粒子(c)的由动态光散射法测得的平均粒径为10~600nm,
23.作为第2观点,是根据第1观点所述的分散液,板状粒子(c)为由层状化合物(d)的层间剥离得到的剥离层物质,
24.作为第3观点,是根据第2观点所述的分散液,层状化合物(d)为伊利石(ilerite),
25.作为第4观点,是根据第1观点~第3观点中任一项所述的分散液,板状粒子(c)具有0.2质量%以下的na离子浓度,
26.作为第5观点,是根据第1观点~第4观点中任一项所述的分散液,分散液中的na离子浓度为100ppm以下,
27.作为第6观点,是根据第1观点~第5观点中任一项所述的分散液,分散液中的季铵离子(a)的浓度为10质量%以下,
28.作为第7观点,是根据第1观点~第6观点中任一项所述的分散液,分散液中的具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)的浓度为0.01~1质量%,
29.作为第8观点,是根据第1观点~第7观点中任一项所述的分散液,具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)为十二烷基硫酸铵,
30.作为第9观点,是根据第1观点~第8观点中任一项所述的分散液,分散液中的板状粒子(c)的浓度为30质量%以下,
31.作为第10观点,是根据第1观点~第9观点中任一项所述的分散液,分散液在板状粒子(c)的浓度为0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm下具有0.015以下的吸光度,
32.作为第11观点,是一种涂布用组合物,其包含第1观点~第10观点中任一项所述的分散液,
33.作为第12观点,是一种涂布膜,其包含第1观点~第10观点中任一项所述的分散液中的板状粒子(c),
34.作为第13观点,是一种透明基板,在基板上具有第12观点所述的涂布膜,该涂布膜
的膜厚为500nm时的总光线透射率为80%以上,
35.作为第14观点,是第1观点~第10观点中任一项所述的分散液的制造方法,其包含下述(a)工序~(e)工序:
36.(a)工序:制造层状化合物(d)的水性分散液的工序,
37.(b)工序:向(a)工序中获得的水性分散液中添加成为层状化合物(d)的离子交换容量的等倍~三倍量的、总碳原子数15~45并且具有1~2个碳原子数10~20的烷基的季铵离子(a),在40~90℃下进行12~48小时加热的工序,
38.(c)工序:向(b)工序中获得的液体中加入纯水,以液体中的钠离子浓度成为100ppm以下的方式,将含有钠离子的液体排出到体系外的工序,
39.(d)工序:使在(c)工序中获得的液体干燥而形成干燥粉,将该干燥粉分散在浓度为0.01~1质量%的具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)水溶液中,然后进一步添加氨而将液体中的ph调整为9.0~12.0的工序,
40.(e)工序:将在(d)工序中获得的液体在40~90℃下进行12~48小时加热,从而获得分散液的工序,
41.作为第15观点,是根据第14观点所述的层状化合物(d)的分散液的制造方法,(a)工序为下述(a1)工序:将层状化合物(d)粉碎而得到被粉碎了的层状化合物(d1),将该被粉碎了的层状化合物(d1)作为种粒子而添加到硅酸盐水溶液中,在90~130℃下进行6~72小时的水热处理,从而制造微细的层状化合物(d2)的浓度为30质量%以下的水性分散液,
42.作为第16观点,是根据第15观点所述的制造方法,被粉碎了的层状化合物(d1)具有30~60nm的由动态光散射法测得的粒径,由粉末x射线衍射测得的结晶度为5~15%,所述结晶度由〔(2θ=6.9~8.4
°
的衍射峰的积分强度的总和)/(2θ=5~40
°
的衍射峰的积分强度的总和)〕
×
100表示,
43.作为第17观点,是根据第15观点所述的制造方法,其中,微细的层状化合物(d2)的平均长径为250~750nm,平均短径为200~550nm,平均长径与平均短径之比为1.0~2.0,
44.作为第18观点,是根据第15观点所述的分散液的制造方法,(a1)工序的层状化合物(d)的粉碎使用行星球磨机,以干式进行,
45.作为第19观点,是根据第14观点~第18观点中任一项所述的分散液的制造方法,其进一步包含(f)工序:在(e)工序之后,将所得的分散液用有机溶剂进行溶剂置换的工序,以及
46.作为第20观点,是根据第13观点所述的透明基板的制造方法,将第1观点~第10观点中任一项所述的分散液涂布于基板,在40~300℃下加热。
47.发明的效果
48.本发明通过剥离剂(特定的季铵离子)在层状化合物的层间进行插层而将层间扩大,形成膨润了的状态,将通过层状化合物的层间剥离而产生的剥离层物质用特定的阴离子表面活性剂进行表面处理,从而可以防止由剥离层物质的再结合引起的层状化合物的形成,即使不施加机械剪切力、冲击力,也能够获得剥离层物质充分地分散于液态介质的分散液。
49.此外,在本发明中,由于在层状化合物的层间剥离时不施加机械剪切力、由超声波照射引起的冲击力等外力,因此不容易发生剥离层物质的形状变化,可以在维持板状结晶
的形状的状态下获得分散液。
50.而且,即使不使用剪切装置等大的装置,通过加入剥离剂、阴离子表面活性剂并进行加热处理,也能够用简单的设备制造分散液。
51.此外,成为原料的层状化合物以预先利用球磨机等粉碎手段而被粉碎了的粒径小的层状化合物作为种粒子,将其添加到硅酸碱水溶液中进行水热反应,从而复制以二氧化硅作为主成分并以碱金属作为客体的微小的层状化合物。进而以复制的这些微小的层状化合物作为原料,可获得通过层间剥离而微小的剥离层物质成为板状粒子的分散体。
52.本发明的分散液为微小的板状粒子成为分散质的分散液,由于维持了高分散性,因此分散液的透明性高。
53.在本发明中,由于微小的板状粒子可以在维持其形状的状态下,而且形成具有高分散性的分散液,因此通过将这些分散液作为纳米片液涂布在基板上而形成涂布膜,从而可获得透明性高、表面凹凸低的透明基板。
54.此外在本发明中,上述板状粒子由于为微小的板状粒子维持了其形状的状态,因此在涂布了本发明的分散液的基材上该粒子彼此的密合性高,可获得气密性高的涂布膜。因此,在将本发明的分散液涂布在塑料、玻璃基板上而形成涂布膜的情况下,可以形成阻断水蒸气、气体的效果好的阻气膜。
附图说明
55.图1为显示在合成例1中获得的伊利石(层剥离前)的透射型电子显微镜照片的图(倍率为10万倍)。
56.图2为显示在实施例1中,伊利石的纳米粒子层剥离了的纳米片(板状粒子)的透射型电子显微镜照片的图(倍率为10万倍)。
具体实施方式
57.本发明是一种分散液,其包含总碳原子数15~45并且具有1~2个碳原子数10~20的烷基的季铵离子(a)、和具有铵离子的阴离子表面活性剂(b),并且所述分散液是平均厚度0.7~40nm、或0.7~20nm、平均长径100~600nm、平均短径50~300nm、且平均长径与平均短径之比为1.0~10.0、或1.0~5.0、或1.0~2.0的板状粒子(c)分散于液态介质而成的分散液,该分散液中的板状粒子(c)的由动态光散射法得到的平均粒径为10~600nm、或10~100nm、或25~45nm。
58.在上述分散液中,板状粒子(c)可以为分散于含有液态介质、季铵离子(a)和具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)的分散介质的状态、至少其一部分被上述(a)和(b)中的一者或两者被覆或吸附而成的状态、上述(a)和(b)中的一者或两者介于板状粒子(c)彼此之间而成的状态中的任一状态。
59.上述板状粒子(c)优选为具有0.2质量%以下的na离子浓度的粒子。
60.此外,上述分散液中的板状粒子(c)的浓度可以为30质量%以下、或0.01~30质量%、0.1~30质量%。
61.上述板状粒子(c)的平均长径、平均短径可以通过透射型电子显微镜观察而测定。
62.此外,上述板状粒子(c)的平均厚度可以通过将在基板上涂布分散液时的涂布面
用afm(原子力显微镜)进行观察而测定。利用afm的观察可以使用将板状粒子的浓度为1质量%以下的分散液滴加在云母基板上并使其干燥了的试样。试样的干燥优选为自然干燥,但也可以加热。除此以外,也可以将使用朗缪尔
·
布洛杰特(langmuir
‑
blodgett)法而涂布于基板的试样用于afm的测定。
63.进一步板状粒子(c)的平均粒径可以作为分散液中的板状粒子(c)的由动态光散射法得到的平均粒径而测定。此时,测定时的分散液的浓度(板状粒子的浓度)可以为30质量%以下。
64.上述板状粒子(c)可以使用由层状化合物(d)的层间剥离得到的剥离层物质。层状化合物(d)可举出例如,层状聚硅酸盐、粘土矿物、锰酸盐、钛酸盐、铌酸盐等。作为粘土矿物,可举出绿土、蛭石等。作为层状聚硅酸盐,可举出水硅钠石、马水硅钠石、水羟硅钠石、伊利石(ilerite也被称为
アイアライト
、
アイライト
、
アイラーアイト
。)等。
65.这些层状化合物(d)中,可以优选使用伊利石。伊利石具有化学式na2o
·
8sio2·
nh2o,在平面上具有硅酸骨架,在层间具有硅烷醇基。由于伊利石天然不存在,因此人工来合成。伊利石例如可以通过将混合了胶态二氧化硅和氢氧化钠的水溶液(sio2/na2o摩尔比例如为4.0)加入到密封容器中,进行90~150℃左右的水热反应来合成。
66.层状化合物(d)通常可以在浓度30质量%以下的浓度范围制造。
67.上述分散液中的na离子为在将在层状化合物(层状硅酸盐)的层间存在的na离子用季铵离子(a)进行离子交换时,从层状化合物(层间)释放的na离子,保持这样的状态在分散液中大量存在,但通过后述说明的方法而被排出到体系外。在分散液中为了防止剥离层物质的再层化,期望使na离子为低浓度。例如,可以使分散液中的na离子浓度为100ppm以下,例如为0.1~100ppm、或1~100ppm。
68.上述季铵离子由于具有作为扩大层状化合物的层间的剥离剂的作用,因此优选具有体积大的有机基,另一方面优选溶解性高。因此,在本发明中,使用总碳原子数15~45并且具有1~2个碳原子数10~20的烷基的季铵离子(a)。
69.作为这样的季铵离子(a),可举出例如,十六烷基三甲基铵离子、二癸基二甲基铵离子、二甲基双十八烷基铵等。特别是,可以适合使用二甲基双十八烷基铵。作为该铵离子的抗衡离子,可举出氯离子、溴离子。
70.上述季铵离子(a)在分散液中的浓度可以为10质量%以下、或0.001~10质量%、或0.01~1.00质量%。
71.上述具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)为由疏水基和亲水基构成的表面活性剂之中的、亲水基部分由阴离子与铵离子成对构成的化合物,适合使用基本上不包含钠离子和钾离子的化合物。此外,上述具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)优选为例如包含碳原子数为8~12左右的较长链的烷基作为疏水基的化合物,此外优选为不包含芳香环的化合物。
72.作为上述具有铵离子的阴离子表面活性剂(b),可举出例如辛酸铵、癸烷酸铵、月桂酸铵、硬脂酸铵、己烷磺酸铵、辛烷磺酸铵、癸烷磺酸铵、十二烷磺酸铵、月桂基硫酸铵(十二烷基硫酸铵)、肉豆蔻基硫酸铵、月桂基磷酸铵、三聚磷酸铵等。其中可以优选使用月桂基硫酸铵(十二烷基硫酸铵)。
73.上述具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)在分散液中的浓度可以为0.01~1质量%。
74.在本发明中,必须使用具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)。在不添加具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)、或使用具有钠离子来代替铵离子的阴离子表面活性剂、具有钾离子来代替铵离子的阴离子表面活性剂的情况下,层间剥离不进行、或进行了层间剥离的剥离层物质易于再次形成层状结构,因此可能发生分散液的透明性降低(即,分散液的吸光度不降低。)这样的情况。
75.本发明的分散液以透明性高作为特征,例如,在板状粒子的浓度为0.1质量%的分散液中,在光路长度1cm、波长620nm的条件下,其吸光度可以为0.1以下,特别是可以为0.015以下。
76.此外,本发明的分散液可以使板状粒子(c)的分散介质(液态介质)为水等水性介质,也可以使板状粒子(c)的分散介质(液态介质)为有机溶剂。在制造本发明的分散液时,可以将水性介质溶剂置换成有机溶剂。溶剂置换可以通过蒸发法、超滤法进行。
77.作为上述有机溶剂,可以举出甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、双丙酮醇、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、甲基异丁基甲醇、丙二醇单丁基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丙基醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、2
‑
羟基丙酸乙酯、2
‑
羟基
‑2‑
甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2
‑
羟基
‑3‑
甲基丁酸甲酯、3
‑
甲氧基丙酸甲酯、3
‑
甲氧基丙酸乙酯、3
‑
乙氧基丙酸乙酯、3
‑
乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单丙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二丙基醚、二甘醇二丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、丙二醇二丙基醚、丙二醇二丁基醚、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸异丙酯、乳酸丁酯、乳酸异丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸异丙酯、甲酸丁酯、甲酸异丁酯、甲酸戊酯、甲酸异戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸异丙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、3
‑
甲氧基
‑2‑
甲基丙酸甲酯、2
‑
羟基
‑3‑
甲基丁酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、3
‑
甲氧基丁基乙酸酯、3
‑
甲氧基丙基乙酸酯、3
‑
甲基
‑3‑
甲氧基丁基乙酸酯、3
‑
甲基
‑3‑
甲氧基丁基丙酸酯、3
‑
甲基
‑3‑
甲氧基丁基丁酸酯、乙酰乙酸甲酯、甲基丙基酮、甲基丁基酮、2
‑
庚酮、3
‑
庚酮、4
‑
庚酮、n,n
‑
二甲基甲酰胺、n
‑
甲基乙酰胺、n,n
‑
二甲基乙酰胺、n
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、4
‑
甲基
‑2‑
戊醇、和γ
‑
丁内酯等。这些溶剂可以单独使用,或以二种以上的组合使用。
78.在本发明中,可以将板状粒子(c)用硅烷化合物被覆。通过用硅烷化合物被覆,在形成膜时可以控制气体的透过性。这些硅烷化合物可以使用选自下述式(1)和式(2)中的至少1种硅烷化合物。作为该硅烷化合物,可以使用它们的水解缩合物。
79.r
1a
si(r2)4‑
a
ꢀꢀꢀ
式(1)
80.〔r
3b si(r4)3‑
b
〕2y
c
ꢀꢀꢀ
式(2)
81.在式(1)中,r1包含丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、芳基、烷基、烯基、环氧丙氧基、或包含这些官能团的碳原子数1~10的烷基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、氰基的有机基,并且,r1与si原子通过si
‑
c键而结合,a表示1~3的整数。
82.r2为包含烷氧基、芳基氧基、酰氧基、或卤基的水解性基。至少1个r2(水解性基)在
板状粒子(c)的表面形成m
‑
o
‑
si键,在板状粒子来源于伊利石的情况下,m表示伊利石中的si原子。
83.在式(2)中,r3为烷基,并且通过si
‑
c键而与硅原子结合,r4为包含烷氧基、酰氧基、或卤基的水解性基。至少1个r4(水解性基)在板状粒子(c)的表面形成m
‑
o
‑
si键,在板状粒子来源于伊利石的情况下,m表示伊利石中的si原子。y表示单键、亚烷基、亚芳基、nh基、或氧原子,b表示0~3的整数,c为整数0或1。
84.上述烷基为直链或具有支链的碳原子数1~10的烷基,可举出例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1
‑
甲基
‑
正丁基、2
‑
甲基
‑
正丁基、3
‑
甲基
‑
正丁基、1,1
‑
二甲基
‑
正丙基、1,2
‑
二甲基
‑
正丙基、2,2
‑
二甲基
‑
正丙基、1
‑
乙基
‑
正丙基、正己基、1
‑
甲基
‑
正戊基、2
‑
甲基
‑
正戊基、3
‑
甲基
‑
正戊基、4
‑
甲基
‑
正戊基、1,1
‑
二甲基
‑
正丁基、1,2
‑
二甲基
‑
正丁基、1,3
‑
二甲基
‑
正丁基、2,2
‑
二甲基
‑
正丁基、2,3
‑
二甲基
‑
正丁基、3,3
‑
二甲基
‑
正丁基、1
‑
乙基
‑
正丁基、2
‑
乙基
‑
正丁基、1,1,2
‑
三甲基
‑
正丙基、1,2,2
‑
三甲基
‑
正丙基、1
‑
乙基
‑1‑
甲基
‑
正丙基和1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
正丙基等。
85.此外,也可以使用环状烷基,例如作为碳原子数3~10的环状烷基,可举出环丙基、环丁基、1
‑
甲基
‑
环丙基、2
‑
甲基
‑
环丙基、环戊基、1
‑
甲基
‑
环丁基、2
‑
甲基
‑
环丁基、3
‑
甲基
‑
环丁基、1,2
‑
二甲基
‑
环丙基、2,3
‑
二甲基
‑
环丙基、1
‑
乙基
‑
环丙基、2
‑
乙基
‑
环丙基、环己基、1
‑
甲基
‑
环戊基、2
‑
甲基
‑
环戊基、3
‑
甲基
‑
环戊基、1
‑
乙基
‑
环丁基、2
‑
乙基
‑
环丁基、3
‑
乙基
‑
环丁基、1,2
‑
二甲基
‑
环丁基、1,3
‑
二甲基
‑
环丁基、2,2
‑
二甲基
‑
环丁基、2,3
‑
二甲基
‑
环丁基、2,4
‑
二甲基
‑
环丁基、3,3
‑
二甲基
‑
环丁基、1
‑
正丙基
‑
环丙基、2
‑
正丙基
‑
环丙基、1
‑
异丙基
‑
环丙基、2
‑
异丙基
‑
环丙基、1,2,2
‑
三甲基
‑
环丙基、1,2,3
‑
三甲基
‑
环丙基、2,2,3
‑
三甲基
‑
环丙基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
环丙基、2
‑
乙基
‑1‑
甲基
‑
环丙基、2
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
环丙基和2
‑
乙基
‑3‑
甲基
‑
环丙基等。
86.作为亚烷基,可以举出来源于上述烷基的亚烷基。例如如果为甲基则可举出亚甲基,如果为乙基则可举出亚乙基,如果为丙基则可举出亚丙基。
87.作为烯基,可举出碳原子数2~10的烯基,可举出乙烯基(乙烯基)、1
‑
丙烯基、2
‑
丙烯基、1
‑
甲基
‑1‑
乙烯基、1
‑
丁烯基、2
‑
丁烯基、3
‑
丁烯基、2
‑
甲基
‑1‑
丙烯基、2
‑
甲基
‑2‑
丙烯基、1
‑
乙基乙烯基、1
‑
甲基
‑1‑
丙烯基、1
‑
甲基
‑2‑
丙烯基、1
‑
戊烯基、2
‑
戊烯基、3
‑
戊烯基、4
‑
戊烯基、1
‑
正丙基乙烯基、1
‑
甲基
‑1‑
丁烯基、1
‑
甲基
‑2‑
丁烯基、1
‑
甲基
‑3‑
丁烯基、2
‑
乙基
‑2‑
丙烯基、2
‑
甲基
‑1‑
丁烯基、2
‑
甲基
‑2‑
丁烯基、2
‑
甲基
‑3‑
丁烯基、3
‑
甲基
‑1‑
丁烯基、3
‑
甲基
‑2‑
丁烯基、3
‑
甲基
‑3‑
丁烯基、1,1
‑
二甲基
‑2‑
丙烯基、1
‑
异丙基乙烯基、1,2
‑
二甲基
‑1‑
丙烯基、1,2
‑
二甲基
‑2‑
丙烯基、1
‑
环戊烯基、2
‑
环戊烯基、3
‑
环戊烯基、1
‑
己烯基、2
‑
己烯基、3
‑
己烯基、4
‑
己烯基、5
‑
己烯基、1
‑
甲基
‑1‑
戊烯基、1
‑
甲基
‑2‑
戊烯基、1
‑
甲基
‑3‑
戊烯基、1
‑
甲基
‑4‑
戊烯基、1
‑
正丁基乙烯基、2
‑
甲基
‑1‑
戊烯基、2
‑
甲基
‑2‑
戊烯基、2
‑
甲基
‑3‑
戊烯基、2
‑
甲基
‑4‑
戊烯基、2
‑
正丙基
‑2‑
丙烯基、3
‑
甲基
‑1‑
戊烯基、3
‑
甲基
‑2‑
戊烯基、3
‑
甲基
‑3‑
戊烯基、3
‑
甲基
‑4‑
戊烯基、3
‑
乙基
‑3‑
丁烯基、4
‑
甲基
‑1‑
戊烯基、4
‑
甲基
‑2‑
戊烯基、4
‑
甲基
‑3‑
戊烯基、4
‑
甲基
‑4‑
戊烯基、1,1
‑
二甲基
‑2‑
丁烯基、1,1
‑
二甲基
‑3‑
丁烯基、1,2
‑
二甲基
‑1‑
丁烯基、1,2
‑
二甲基
‑2‑
丁烯基、1,2
‑
二甲基
‑3‑
丁烯基、1
‑
甲基
‑2‑
乙基
‑2‑
丙烯基、1
‑
仲丁基乙烯基、1,3
‑
二甲基
‑1‑
丁烯基、1,3
‑
二甲基
‑2‑
丁烯基、1,3
‑
二甲基
‑3‑
丁烯基、1
‑
异丁基乙烯基、2,2
‑
二甲基
‑3‑
丁烯基、2,3
‑
二甲基
‑1‑
丁烯基、2,3
‑
二甲基
‑2‑
丁烯
基、2,3
‑
二甲基
‑3‑
丁烯基、2
‑
异丙基
‑2‑
丙烯基、3,3
‑
二甲基
‑1‑
丁烯基、1
‑
乙基
‑1‑
丁烯基、1
‑
乙基
‑2‑
丁烯基、1
‑
乙基
‑3‑
丁烯基、1
‑
正丙基
‑1‑
丙烯基、1
‑
正丙基
‑2‑
丙烯基、2
‑
乙基
‑1‑
丁烯基、2
‑
乙基
‑2‑
丁烯基、2
‑
乙基
‑3‑
丁烯基、1,1,2
‑
三甲基
‑2‑
丙烯基、1
‑
叔丁基乙烯基、1
‑
甲基
‑1‑
乙基
‑2‑
丙烯基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烯基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑2‑
丙烯基、1
‑
异丙基
‑1‑
丙烯基、1
‑
异丙基
‑2‑
丙烯基、1
‑
甲基
‑2‑
环戊烯基、1
‑
甲基
‑3‑
环戊烯基、2
‑
甲基
‑1‑
环戊烯基、2
‑
甲基
‑2‑
环戊烯基、2
‑
甲基
‑3‑
环戊烯基、2
‑
甲基
‑4‑
环戊烯基、2
‑
甲基
‑5‑
环戊烯基、2
‑
亚甲基
‑
环戊基、3
‑
甲基
‑1‑
环戊烯基、3
‑
甲基
‑2‑
环戊烯基、3
‑
甲基
‑3‑
环戊烯基、3
‑
甲基
‑4‑
环戊烯基、3
‑
甲基
‑5‑
环戊烯基、3
‑
亚甲基
‑
环戊基、1
‑
环己烯基、2
‑
环己烯基和3
‑
环己烯基等。
88.作为芳基,可举出碳原子数6~20的芳基,可举出例如苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻氯苯基、间氯苯基、对氯苯基、邻氟苯基、对巯基苯基、邻甲氧基苯基、对甲氧基苯基、对氨基苯基、对氰基苯基、α
‑
萘基、β
‑
萘基、邻联苯基、间联苯基、对联苯基、1
‑
蒽基、2
‑
蒽基、9
‑
蒽基、1
‑
菲基、2
‑
菲基、3
‑
菲基、4
‑
菲基和9
‑
菲基。
89.作为亚芳基,可以举出来源于上述芳基的亚芳基。
90.作为具有环氧基的有机基,可举出环氧丙氧基甲基、环氧丙氧基乙基、环氧丙氧基丙基、环氧丙氧基丁基、环氧环己基等。
91.作为具有丙烯酰基的有机基,可举出丙烯酰基甲基、丙烯酰基乙基、丙烯酰基丙基等。
92.作为具有甲基丙烯酰基的有机基,可举出甲基丙烯酰基甲基、甲基丙烯酰基乙基、甲基丙烯酰基丙基等。
93.作为具有巯基的有机基,可举出乙基巯基、丁基巯基、己基巯基、辛基巯基等。
94.作为具有氰基的有机基,可举出氰基乙基、氰基丙基等。
95.作为烷氧基,可举出例如碳原子数1~10的烷氧基,即具有碳原子数1~10的直链、支链、环状的烷基部分的烷氧基,可举出例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、1
‑
甲基
‑
正丁氧基、2
‑
甲基
‑
正丁氧基、3
‑
甲基
‑
正丁氧基、1,1
‑
二甲基
‑
正丙氧基、1,2
‑
二甲基
‑
正丙氧基、2,2
‑
二甲基
‑
正丙氧基、1
‑
乙基
‑
正丙氧基、正己氧基、1
‑
甲基
‑
正戊氧基、2
‑
甲基
‑
正戊氧基、3
‑
甲基
‑
正戊氧基、4
‑
甲基
‑
正戊氧基、1,1
‑
二甲基
‑
正丁氧基、1,2
‑
二甲基
‑
正丁氧基、1,3
‑
二甲基
‑
正丁氧基、2,2
‑
二甲基
‑
正丁氧基、2,3
‑
二甲基
‑
正丁氧基、3,3
‑
二甲基
‑
正丁氧基、1
‑
乙基
‑
正丁氧基、2
‑
乙基
‑
正丁氧基、1,1,2
‑
三甲基
‑
正丙氧基、1,2,2
‑
三甲基
‑
正丙氧基、1
‑
乙基
‑1‑
甲基
‑
正丙氧基和1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
正丙氧基等,此外作为环状的烷氧基,可举出环丙氧基、环丁氧基、1
‑
甲基
‑
环丙氧基、2
‑
甲基
‑
环丙氧基、环戊氧基、1
‑
甲基
‑
环丁氧基、2
‑
甲基
‑
环丁氧基、3
‑
甲基
‑
环丁氧基、1,2
‑
二甲基
‑
环丙氧基、2,3
‑
二甲基
‑
环丙氧基、1
‑
乙基
‑
环丙氧基、2
‑
乙基
‑
环丙氧基、环己氧基、1
‑
甲基
‑
环戊氧基、2
‑
甲基
‑
环戊氧基、3
‑
甲基
‑
环戊氧基、1
‑
乙基
‑
环丁氧基、2
‑
乙基
‑
环丁氧基、3
‑
乙基
‑
环丁氧基、1,2
‑
二甲基
‑
环丁氧基、1,3
‑
二甲基
‑
环丁氧基、2,2
‑
二甲基
‑
环丁氧基、2,3
‑
二甲基
‑
环丁氧基、2,4
‑
二甲基
‑
环丁氧基、3,3
‑
二甲基
‑
环丁氧基、1
‑
正丙基
‑
环丙氧基、2
‑
正丙基
‑
环丙氧基、1
‑
异丙基
‑
环丙氧基、2
‑
异丙基
‑
环丙氧基、1,2,2
‑
三甲基
‑
环丙氧基、1,2,3
‑
三甲基
‑
环丙氧基、2,2,3
‑
三甲基
‑
环丙氧基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
环丙氧基、2
‑
乙基
‑1‑
甲基
‑
环丙氧基、2
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
环丙氧基和2
‑
乙基
‑3‑
甲基
‑
环丙氧基等。
96.作为芳基氧基,可举出例如苯氧基、苄氧基、苯乙氧基等。
97.作为酰氧基,可举出例如碳原子数2~20的酰氧基,可举出例如甲基羰氧基(乙酰氧基)、乙基羰氧基、正丙基羰氧基、异丙基羰氧基、正丁基羰氧基、异丁基羰氧基、仲丁基羰氧基、叔丁基羰氧基、正戊基羰氧基、1
‑
甲基
‑
正丁基羰氧基、2
‑
甲基
‑
正丁基羰氧基、3
‑
甲基
‑
正丁基羰氧基、1,1
‑
二甲基
‑
正丙基羰氧基、1,2
‑
二甲基
‑
正丙基羰氧基、2,2
‑
二甲基
‑
正丙基羰氧基、1
‑
乙基
‑
正丙基羰氧基、正己基羰氧基、1
‑
甲基
‑
正戊基羰氧基、2
‑
甲基
‑
正戊基羰氧基、3
‑
甲基
‑
正戊基羰氧基、4
‑
甲基
‑
正戊基羰氧基、1,1
‑
二甲基
‑
正丁基羰氧基、1,2
‑
二甲基
‑
正丁基羰氧基、1,3
‑
二甲基
‑
正丁基羰氧基、2,2
‑
二甲基
‑
正丁基羰氧基、2,3
‑
二甲基
‑
正丁基羰氧基、3,3
‑
二甲基
‑
正丁基羰氧基、1
‑
乙基
‑
正丁基羰氧基、2
‑
乙基
‑
正丁基羰氧基、1,1,2
‑
三甲基
‑
正丙基羰氧基、1,2,2
‑
三甲基
‑
正丙基羰氧基、1
‑
乙基
‑1‑
甲基
‑
正丙基羰氧基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基
‑
正丙基羰氧基、苯基羰氧基、和甲苯磺酰基羰氧基等。
98.作为上述卤基,可举出氟、氯、溴、碘等。
99.式(1)所示的含硅化合物可举出例如,四甲氧基硅烷、四氯硅烷、四乙酰氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三戊氧基硅烷、甲基三苯氧基硅烷、甲基三苄氧基硅烷、甲基三苯乙氧基硅烷、环氧丙氧基甲基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基甲基三乙氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基三丙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基三丁氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基三苯氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、δ
‑
环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、δ
‑
环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、(3,4
‑
环氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、(3,4
‑
环氧环己基)甲基三乙氧基硅烷、β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三丙氧基硅烷、β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三丁氧基硅烷、β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三苯氧基硅烷、γ
‑
(3,4
‑
环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(3,4
‑
环氧环己基)丙基三乙氧基硅烷、δ
‑
(3,4
‑
环氧环己基)丁基三甲氧基硅烷、δ
‑
(3,4
‑
环氧环己基)丁基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基甲基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧基甲基甲基二乙氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基乙基甲基二乙氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基乙基乙基二甲氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、α
‑
环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、β
‑
环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基甲基二丙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基甲基二丁氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基甲基二苯氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基乙基二乙氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基乙烯基二甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯
硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苯基三甲氧基硅烷、甲氧基苯基三乙氧基硅烷、甲氧基苯基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苯基三氯硅烷、甲氧基苄基三甲氧基硅烷、甲氧基苄基三乙氧基硅烷、甲氧基苄基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苄基三氯硅烷、甲氧基苯乙基三甲氧基硅烷、甲氧基苯乙基三乙氧基硅烷、甲氧基苯乙基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苯乙基三氯硅烷、乙氧基苯基三甲氧基硅烷、乙氧基苯基三乙氧基硅烷、乙氧基苯基三乙酰氧基硅烷、乙氧基苯基三氯硅烷、乙氧基苄基三甲氧基硅烷、乙氧基苄基三乙氧基硅烷、乙氧基苄基三乙酰氧基硅烷、乙氧基苄基三氯硅烷、异丙氧基苯基三甲氧基硅烷、异丙氧基苯基三乙氧基硅烷、异丙氧基苯基三乙酰氧基硅烷、异丙氧基苯基三氯硅烷、异丙氧基苄基三甲氧基硅烷、异丙氧基苄基三乙氧基硅烷、异丙氧基苄基三乙酰氧基硅烷、异丙氧基苄基三氯硅烷、叔丁氧基苯基三甲氧基硅烷、叔丁氧基苯基三乙氧基硅烷、叔丁氧基苯基三乙酰氧基硅烷、叔丁氧基苯基三氯硅烷、叔丁氧基苄基三甲氧基硅烷、叔丁氧基苄基三乙氧基硅烷、叔丁氧基苄基三乙酰氧基硅烷、叔丁氧基苄基三氯硅烷、甲氧基萘基三甲氧基硅烷、甲氧基萘基三乙氧基硅烷、甲氧基萘基三乙酰氧基硅烷、甲氧基萘基三氯硅烷、乙氧基萘基三甲氧基硅烷、乙氧基萘基三乙氧基硅烷、乙氧基萘基三乙酰氧基硅烷、乙氧基萘基三氯硅烷、γ
‑
氯丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氯丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氯丙基三乙酰氧基硅烷、3,3,3
‑
三氟丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
巯基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
巯基丙基三乙氧基硅烷、β
‑
氰基乙基三乙氧基硅烷、氯甲基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、γ
‑
氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ
‑
氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ
‑
巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ
‑
巯基甲基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷等。
100.式(2)所示的含硅化合物可举出例如,亚甲基双三甲氧基硅烷、亚甲基双三氯硅烷、亚甲基双三乙酰氧基硅烷、亚乙基双三乙氧基硅烷、亚乙基双三氯硅烷、亚乙基双三乙酰氧基硅烷、亚丙基双三乙氧基硅烷、亚丁基双三甲氧基硅烷、亚苯基双三甲氧基硅烷、亚苯基双三乙氧基硅烷、亚苯基双甲基二乙氧基硅烷、亚苯基双甲基二甲氧基硅烷、亚萘基双三甲氧基硅烷、双三甲氧基乙硅烷、双三乙氧基乙硅烷、双乙基二乙氧基乙硅烷、双甲基二甲氧基乙硅烷、六甲基乙硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷等。
101.在作为水解性基的烷氧基、芳基氧基、酰氧基、卤基与si原子结合而得的烷氧基甲硅烷基、芳基氧基甲硅烷基、酰氧基甲硅烷基、或卤代甲硅烷基的水解中,相对于每1摩尔这些水解性基,使用0.5~100摩尔、优选为1~10摩尔的水。
102.此外,在水解并缩合时可以使用催化剂,作为这样的水解催化剂,使用硝酸。此外,除了硝酸以外,还可以并用金属螯合物、有机酸、无机酸、有机碱、或无机碱。相对于每1摩尔水解性基,可以以0.001~10摩尔、优选为0.001~1摩尔的量使用水解催化剂。
103.进行水解和缩合时的反应温度通常为20~80℃。
104.水解可以完全进行水解,也可以部分水解。即,可以在水解缩合物中残存水解物、作为单体的上述硅烷化合物。
105.关于本发明的分散液,可以将上述分散液直接作为涂布用组合物而使用。此外,作为添加剂,可以添加作为流平性改进剂的硅油、丙烯酸系表面活性剂。这些添加剂可以以相
对于板状粒子(c)的质量为1质量%以下的范围使用。
106.此外在涂布用组合物中,为了提高耐久性,可以添加金属化合物。作为上述金属化合物,可举出四乙酰丙酮锆、三丁氧基硬脂酸锆等锆螯合物、钛螯合物、铝螯合物等。在添加该金属化合物的情况下,其添加量可以以相对于板状粒子(c)的质量为0.0001~10质量%的范围使用。
107.作为涂布上述分散液、或涂布用组合物的基材,可举出通常使用的基板,可举出例如塑料、玻璃、陶瓷、硅晶片、木材、纸等。
108.上述涂布用组合物中的固体成分的比例可以为例如0.1~30质量%的范围。这里,所谓固体成分,是指从涂布用组合物的全部成分中除去液态介质(水、有机溶剂等)后的成分。
109.上述涂布用组合物可以通过旋转涂布法、浸渍法、丝网涂布法、辊涂法而涂布于基材。在进行旋转涂布的情况下,将转速设定为例如700~2000rpm,进行5~50秒。
110.可以在将上述涂布用组合物涂布于基材后,在常压下、或减压下将溶剂除去。此时,根据需要能够根据基材的材质而加热。如果为塑料、木材、纸等,则能够在40~100℃的范围加热。如果为玻璃、陶瓷、硅晶片等,则可以在40~300℃的范围加热,任选地将溶剂除去。
111.在将上述涂布用组合物涂布于基材时,为了控制涂布膜的膜厚,能够控制涂布用组合物的粘度。作为上述涂布用组合物的粘度,可以设定为1~1,000mpa
·
s、或1~100mpa
·
s的范围。
112.通过包含分散液中的分散质(板状粒子(c))的涂布用组合物而在基板上形成的涂布膜的膜厚可以设定为1nm~10μm、或5nm~1000nm、或5nm~600nm、或5~500nm的范围。
113.在基板上形成的涂布膜的透明性高,可获得例如该涂布膜的膜厚为500nm时的总光线透射率成为80%以上、通常成为90%以上的透明基板。
114.通过使用本发明的涂布用组合物,从而例如在将形成涂布膜前的基板的总光透射率设为100时,可以使涂布膜形成后的基板的总光透射率的降低率小于20%,进一步小于10%。
115.在本发明中可以将上述涂布膜作为阻气膜而使用。即,可以提供包含上述涂布膜的阻气膜。阻气膜为能够阻断对于基材而言有害的气体例如水蒸气、活性氧、含硫气体等的膜。例如可以形成进行阻挡的气体为水蒸气的阻气膜。
116.本发明也以上述分散液的制造方法作为对象,该制造方法包含下述(a)工序~(e)工序。
117.(a)工序:制造层状化合物(d)的水性分散液的工序,
118.(b)工序:向(a)工序中获得的水性分散液中添加成为层状化合物(d)的离子交换容量的等倍~三倍量的、总碳原子数15~45并且具有1~2个碳原子数10~20的烷基的季铵离子(a),在40~90℃下进行12~48小时加热的工序,
119.(c)工序:向(b)工序中获得的液体中加入纯水,以液体中的钠离子浓度成为100ppm以下的方式,将含有钠离子的液体排出到体系外的工序,
120.(d)工序:使在(c)工序中获得的液体干燥而形成干燥粉,将该干燥粉分散在浓度为0.01~1质量%的具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)的水溶液中,然后进一步添加氨而
将液中的ph调整为9.0~12.0的工序,
121.(e)工序:将在(d)工序中获得的液体在40~90℃下进行12~48小时加热,从而获得分散液的工序。
122.关于上述(a)工序,作为这里使用的层状化合物(d),例示伊利石进行说明。伊利石是天然条件下不存在的层状化合物,例如,可以通过将硅酸化合物水溶液进行90~150℃的水热反应来合成。作为硅酸化合物,可举出硅酸钠、硅酸钾等硅酸盐。作为上述硅酸化合物水溶液,优选为以sio2/m2o摩尔比计为3.5~4.0(其中m为na、k)、硅酸化合物的浓度为10~30质量%左右的硅酸钠水溶液。水热条件优选为90~150℃,特别优选为90~130℃,通过1天~24天、或1天~12天的静置加热,可以合成伊利石。
123.可以将通过水热反应而获得的固体物质分离并进行水洗,进行干燥而回收伊利石。在水热反应中为了使反应体系均匀,也可以在反应初期进行搅拌,但为了使伊利石粒子生长,优选为静置加热。
124.微细的伊利石可以通过以伊利石本身作为微细的晶种(种粒子)而添加到硅酸钠水溶液中而合成。
125.在优选的方案中,(a)工序可以为下述(a1)工序:将层状化合物(d)粉碎而得到被粉碎了的层状化合物(d1),将该被粉碎了的层状化合物(d1)作为种粒子而添加到硅酸盐水溶液中,在90~130℃下进行6~72小时水热处理,从而制造微细的层状化合物(d2)的浓度30质量%以下的水性分散液。
126.在(a1)工序中,可以使用使从水热反应的介质中除去未反应的硅酸钠,并在例如40℃下干燥了的微细的层状化合物(d2)的粉体以30质量%以下的浓度溶解而得的物质作为(a)工序的层状化合物(d)的水性分散液。
127.被粉碎了的层状化合物(d1)的由动态光散射法测得的粒径为30~60nm,由〔(2θ=6.9~8.4
°
的衍射峰的积分强度的总和)/(2θ=5~40
°
的衍射峰的积分强度的总和)〕
×
100所示的、由粉末x射线衍射测得的结晶度优选为5~15%。
128.关于加入晶种(种粒子)并通过水热反应而获得的(微细的)层状化合物(特别是伊利石)(d2)的粒径,平均长径为250~750nm,平均短径为200~550nm,平均长径与平均短径之比为1.0~2.0。上述平均长径、平均短径可以通过透射型电子显微镜观察而测定。
129.此外,上述(d2)的由动态光散射法测得的平均粒径可以为100nm~600nm,优选可以为200~400nm。
130.晶种(种粒子)所使用的层状化合物(d)(特别是伊利石)将上述硅酸盐水溶液、或在上述硅酸盐水溶液中添加未粉碎或被粉碎了的层状化合物(d)作为晶种(种粒子)的悬浮液通过在90~150℃、特别是90~130℃下1天~24天,特别是在110℃下静置1天~12天左右的水热反应而获得。在制作晶种(种粒子)所使用的层状化合物(d)时添加于硅酸盐水溶液的晶种对粒径没有限制,优选相对于硅酸盐以0.1~10质量%、或0.1~5质量%、或0.1~2质量%的范围添加。
131.微细的晶种、层状化合物(d1)(这里为伊利石(d1))可以通过层状化合物(d)(这里为伊利石(d))的粉碎而获得,基于该晶种而进行伊利石的水热合成,可以获得微细的层状化合物(伊利石)(d2)。粉碎可以通过例如球磨机粉碎而进行。
132.粉碎例如使用行星型球磨机粉碎装置进行。行星球磨机可以通过使加入了硬质球
(例如氧化锆球)和伊利石的容器进行自转和公转而粉碎。该行星球磨机粉碎能够进行2阶段的粉碎,先进行预粉碎,然后进一步进行微粉碎从而可以获得作为晶种的伊利石(d1)。粉碎可以为湿式也可以为干式,但优选使用干式粉碎。
133.上述晶种所使用的伊利石可以使用另行获得的伊利石,也可以添加前批的一部分、或使用残存于反应容器的伊利石而连续地分批制造。
134.上述(b)工序为向(a)工序中获得的层状化合物(d)的水性分散液中,以成为层状化合物(d)的离子交换容量的等倍~三倍量的量,添加总碳原子数15~45并且具有1~2个碳原子数10~20的烷基的季铵离子(a),在40~90℃下进行12~48小时加热的工序。
135.上述(c)工序为向(b)工序中获得的液体中加入纯水,以液体中的钠离子浓度成为100ppm以下的方式,将含有钠离子的液体排出到体系外的工序。在上述(b)工序中,在层状化合物(d)的层间存在的钠离子被置换成季铵离子,将在液体中游离的钠离子排出到体系外,从而可以防止由钠离子引起的再置换,层间被季铵离子扩张,将层状化合物进行层间剥离。将钠离子除去的方法可举出超滤法、倾析法。
136.(d)工序为使在(c)工序中获得的液体干燥而形成干燥粉,将该干燥粉分散在浓度为0.01~1质量%的具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)的水溶液中,然后进一步以液体中的ph成为9.0~12.0的方式加入氨的工序。通过具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)的添加,从而其被覆通过层间剥离而产生的剥离层物质,或介于该剥离层物质彼此之间,从而可以抑制由在接下来的(e)工序中发生的层间剥离所产生的剥离层物质再次恢复到层状化合物的形态。在(d)工序中可以以ph成为9.0~12.0的方式通过氨进行ph调整。
137.在该(d)工序中,为了将具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)充分地进行向伊利石表面的被覆,可以在超声波照射下进行。
138.(e)工序为将在(d)工序中获得的液体在40~90℃下进行12~48小时加热的工序。
139.进一步,可以包含在(e)工序之后将所得的水性分散液用有机溶剂进行溶剂置换的工序作为(f)工序。由此,可获得从伊利石层间剥离的板状粒子分散于有机溶剂而得的分散液(溶胶)。
140.这样操作而获得的本发明的分散液具有高分散性,具有例如即使在室温下经过6个月后也不产生沉淀这样的分散稳定性。
141.在本发明中可以将上述分散液用于涂布用组合物。在调制涂布用组合物时,可以将该组合物的ph调整为7~12、或7~11、或9~12、或9~11。
142.作为应用本发明的涂布用组合物的涂布物品,可以举出显示器、lcd表面、光学透镜、眼镜透镜、太阳能电池用表面基材、便携电话、有机el发光构件、照明灯、建筑用窗玻璃、农业用膜、车辆用透明构件等。
143.实施例
144.以下,举出本发明的实施例具体地说明本发明,但本发明不限定于此而解释。
145.(评价方法)
146.动态光散射法:用
スペクトリス
株式会社制商品名
ゼータサイザーナノ
s测定。
147.结晶度:使用用株式会社岛津制作所制粉末x射线衍射装置xrd
‑
6100测定的值,由(2θ=6.9~8.4
°
的衍射峰的积分强度的总和)/(2θ=5~40
°
的衍射峰的积分强度的总和)〕
×
100算出结晶度。
148.吸光度:用株式会社岛津制作所制紫外可见近红外分光光度计商品名uv
‑
3600plus测定。
149.透射型电子显微镜:使用了日本电子株式会社制商品名jem
‑
1010。
150.平均短径、平均长径:使用透射型电子显微镜日本电子株式会社制jem
‑
1010,将200个粒子用图像解析装置测定。
151.基板的透射率:使用日本电色工业株式会社制雾度计商品名ndh5000测定了基板的总光线透射率。
152.平均厚度:使用afm(原子力显微镜),(株)岛津制作所制,商品名spm
‑
9500j3以接触模式测定。悬臂(探针)使用了
オリンパス
(株)制的氮化硅(商品名:omcl
‑
tr800psa
‑
1)。
153.(合成例1:伊利石的合成)
154.将4号水玻璃(日本化学工业(株)制,sio2:na2o:h2o摩尔比为3.9:1:39.0,sio2浓度为23.44质量%,na2o浓度为6.29质量%)50ml封入到不锈钢(sus304)制密闭容器中,在110℃下静置加热12天,将伊利石进行了水热合成。另外,利用xrd确认了生成物为伊利石(pdf卡编号no.00
‑
048
‑
0655)。
155.将所得的伊利石2g与直径5mm的氧化锆制粉碎球73g一起装入到行星球磨机(
フリッチュ
社制,商品名p
‑
7型)的氮化硅制容器(容量45ml)中,以旋转速度220rpm在空气气氛下进行1小时干式粉碎。接着,将直径5mm的粉碎球替换为直径3mm的氧化锆制粉碎球73g,然后将旋转速度变更为300rpm,在空气气氛下进行1小时干式粉碎(此时的粉碎粒子的由动态光散射法得到的粒径为41nm,结晶度为10.6%)。
156.以所得的伊利石的粉碎粒子0.32g作为晶种(种粒子)而添加到4号水玻璃50ml中,将其封入到sus304制的密闭容器中,在110℃下静置加热12小时,获得了动态光散射径的个数基准中位粒径为250nm的伊利石的纳米粒子。所得的伊利石的长径为456nm,短径为396nm,长径与短径之比为1.2。将所得的伊利石的透射型电子显微镜照片示于图1中(倍率10万倍)。另外,利用xrd确认了生成物为伊利石(pdf卡编号no.00
‑
048
‑
0655)。
157.(实施例1:纳米片分散液的制造、和透明基板的制造)
158.将在合成例1中获得的伊利石纳米粒子0.3g、和二甲基双十八烷基氯化铵0.73g添加于水30g,在80℃下进行20小时静置加热,从而将伊利石的硅酸盐层间的钠离子用二甲基双十八烷基铵离子置换(二甲基双十八烷基铵离子浓度2.2质量%)。将na离子通过超滤而排出到体系外,然后在80℃下进行干燥,从而获得了进行了离子交换的伊利石粉末(进行了离子交换的伊利石粉末中的na离子浓度为605ppm)。
159.将进行了离子交换的伊利石粉末0.03g加入到0.5质量%的十二烷基硫酸铵溶液中使其为30g(另外,此时的液体的吸光度在进行了离子交换的伊利石的浓度0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm的条件下为2.334)。在其中加入氨水使ph为9以上(此时的液体的吸光度在进行了离子交换的伊利石的浓度0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm的条件下为0.120)。这里将所得的溶液在60℃下进行24小时静置加热,从而获得了伊利石的纳米粒子进行了层剥离的纳米片(板状粒子)的胶体溶液(此时的分散液中的na浓度为0.6ppm,十二烷基硫酸铵的浓度为0.5质量%,二甲基双十八烷基铵离子浓度为0.06质量%。)
160.所得的板状粒子的平均长径为302nm,平均短径为233nm,平均长径与平均短径之比为1.3,由动态光散射法得到的平均粒径为34.3nm,平均厚度1.1nm,所得的分散液的吸光
度在进行了离子交换的伊利石的浓度0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm的条件下为0.007。将所得的板状粒子的透射型电子显微镜照片示于图2中(倍率10万倍)。
161.将分散液涂布在pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板上,在100℃下干燥而形成涂布膜,制作出透明基板。所得的透明基板的膜厚为600nm,总光线透射率为92.8%。
162.(比较例1)
163.在实施例1中,不添加十二烷基硫酸铵,除此以外,与实施例1同样地操作。
164.最终获得的分散液的吸光度在进行了离子交换的伊利石的浓度0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm的条件下为1.602。
165.(比较例2)
166.在实施例1中,代替十二烷基硫酸铵,添加了相同量的十二烷基硫酸钠,除此以外,与实施例1同样地操作。
167.最终获得的分散液的吸光度在进行了离子交换的伊利石的浓度0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm的条件下为0.020。
168.(比较例3)
169.在实施例1中,代替十二烷基硫酸铵,添加了相同量的月桂酸钾,除此以外,与实施例1同样地操作。
170.最终获得的分散液的吸光度在进行了离子交换的伊利石的浓度0.1质量%、光路长度1cm、波长620nm的条件下为2.703。
171.如实施例1所示那样,确认了:为伊利石的分散液并且含有具有铵的阴离子表面活性剂(b)的本发明的分散液获得了透明性高、剥离层物质充分稳定地分散于液态介质、并维持了高分散性的分散液。此外确认了:通过使用了该分散液的涂布膜,可获得具有高透明性的透明基板。
172.另一方面,在未添加具有铵离子的阴离子表面活性剂(b)的比较例1、使用了代替铵离子而具有钠离子的阴离子表面活性剂的比较例2、或使用了代替铵离子而具有钾离子的阴离子表面活性剂的比较例3中,分散液的透明性降低了。这些比较例的结果暗示出,在体系内层状化合物的层间剥离不进行、或进行了层间剥离的剥离层物质再次形成了层状结构。
再多了解一些
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