JP2010018447A - Surface-coated porous oxide particle and method for coating surface of porous oxide particle - Google Patents
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Abstract
【課題】分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入するのを防止することができ、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子の特性を維持することができる表面被覆多孔質酸化物粒子及び多孔質酸化物粒子の表面被覆方法を提供する。
【解決手段】本発明の表面被覆多孔質酸化物粒子は、酸化ケイ素等からなる多孔質酸化物粒子1の外周表面2に反応点5を形成し、この反応点5に有機高分子からなる被覆層6を結合して固定し、この被覆層6によりオープン孔3の開口端を封止するとともに、このオープン孔3内を親水性とし、この被覆層6の厚みを0.1nm以上かつ30nm以下とした。
【選択図】図1A surface capable of preventing binder components such as dispersants and resins from entering into open pores and maintaining the characteristics of porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric property. Provided are a coated porous oxide particle and a surface coating method of the porous oxide particle.
The surface-coated porous oxide particles of the present invention form a reaction point 5 on the outer peripheral surface 2 of a porous oxide particle 1 made of silicon oxide or the like, and the reaction point 5 is coated with an organic polymer. The layer 6 is bonded and fixed, and the opening end of the open hole 3 is sealed by the coating layer 6, the inside of the open hole 3 is made hydrophilic, and the thickness of the coating layer 6 is 0.1 nm or more and 30 nm or less. It was.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、表面被覆多孔質酸化物粒子及び多孔質酸化物粒子の表面被覆方法に関し、更に詳しくは、低屈折率材料または低誘電体材料として好適に用いられ、オープン孔を有する多孔質酸化物粒子を樹脂等のバインダー成分中に分散させた場合においても、この多孔質酸化物粒子に形成されたオープン孔内へ樹脂等のバインダー成分が侵入することを防止し、この多孔質酸化物粒子の特性を維持することが可能な表面被覆多孔質酸化物粒子及び多孔質酸化物粒子の表面被覆方法に関するものである。 The present invention relates to a surface-coated porous oxide particle and a surface coating method of the porous oxide particle, and more specifically, a porous oxide suitably used as a low refractive index material or a low dielectric material and having open pores. Even when the particles are dispersed in a binder component such as a resin, the binder component such as a resin is prevented from entering the open pores formed in the porous oxide particle. The present invention relates to a surface-coated porous oxide particle capable of maintaining characteristics and a surface coating method of the porous oxide particle.
従来より、様々な多孔質酸化物粒子が知られているが、特に、空孔が表面にて開口されたオープン孔を有する多孔質酸化物粒子は、そのままの状態で低屈折率材料または低誘電体材料として用いられることもあり、あるいは、分散性を確保するために分散剤等を使用して表面処理した後、有機溶媒あるいは樹脂等のバインダー成分中に分散させた状態で用いられることもある。
例えば、粒径が10〜500nmの粒子の表面に1〜10nm程度の微細なオープン孔を有する多孔質酸化物微粒子は、粒子内に多くの空孔を有していることから、以前から低屈折率材料、低誘電体材料等として使用されている。
Conventionally, various porous oxide particles are known, and in particular, porous oxide particles having open pores with pores opened on the surface are low refractive index materials or low dielectric constants as they are. It may be used as a body material, or it may be used in a state of being dispersed in a binder component such as an organic solvent or a resin after surface treatment using a dispersant or the like to ensure dispersibility. .
For example, a porous oxide fine particle having a fine open pore of about 1 to 10 nm on the surface of a particle having a particle size of 10 to 500 nm has many pores in the particle, and thus has a low refractive index since before. It is used as a rate material, a low dielectric material, etc.
これらの材料としては、平均粒子径が5nm〜300nmであり、かつ平均孔径が0.01nm〜100nmの空気を含有する孔を有する微粒子と、熱硬化性樹脂及びシリケート化合物を含有するバインダー成分とを含むナノポーラス構造を有する低屈折率組成物(特許文献1)、粒子径が5nm〜300nmであり、かつ平均孔径が0.01nm〜100nmの空気を含有する孔を有し、屈折率が1.20〜1.45である中空シリカ微粒子あるいは多孔質シリカ微粒子と、塗布樹脂組成分として水系有機溶剤を50%以上含む有機溶剤及びバインダー樹脂と、を含む低屈折率層(特許文献2)、エチレン性不飽和基含有フッ素重合体と、有機ケイ素化合物の加水分解物とからなり、平均粒径が5〜50nmである多孔質シリカ粒子を含む樹脂硬化体からなる低屈折率層(特許文献3)等が提案されている。 These materials include fine particles having pores containing air having an average particle size of 5 nm to 300 nm and an average pore size of 0.01 nm to 100 nm, and a binder component containing a thermosetting resin and a silicate compound. A low refractive index composition having a nanoporous structure (Patent Document 1), having pores containing air having a particle diameter of 5 nm to 300 nm and an average pore diameter of 0.01 nm to 100 nm, and a refractive index of 1.20. A low refractive index layer (patent document 2) containing hollow silica fine particles or porous silica fine particles of ˜1.45 and an organic solvent and binder resin containing 50% or more of an aqueous organic solvent as a coating resin composition, ethylenic Containing porous silica particles having an average particle diameter of 5 to 50 nm, comprising an unsaturated group-containing fluoropolymer and a hydrolyzate of an organosilicon compound Consisting fat cured product low refractive index layer (Patent Document 3) have been proposed.
また、粒子とバインダーの結合を確保する観点から、粒子表面とバインダーとの結合力を大きくする目的で、平均粒子径が5〜300nmであり内部に溶媒や気体が充填された空孔を有する空洞粒子、あるいは多孔質粒子の表面に被覆層が設けられた複合粒子と、非イオン系界面活性剤と、バインダー成分とを含有する低屈折率層を透明フィルム上に設けた反射防止フィルム(特許文献4)等も提案されている。
ところで、従来のオープン孔を有する多孔質酸化物粒子は、粒子そのものの比表面積が非常に大きいために表面エネルギーが大きく、したがって、この多孔質酸化物粒子を分散媒中に分散した際に、この分散媒に含まれる分散剤や樹脂等のバインダー成分が粒子表面への付着のみならずオープン孔内にも侵入して該オープン孔を埋めてしまい、その結果、十分な低屈折率性、低誘電性を保つことが技術的に困難であるという問題点があった。 By the way, the conventional porous oxide particles having open pores have a large surface energy because the specific surface area of the particles themselves is very large. Therefore, when the porous oxide particles are dispersed in a dispersion medium, A binder component such as a dispersant or a resin contained in the dispersion medium not only adheres to the particle surface but also penetrates into the open holes and fills the open holes, resulting in sufficiently low refractive index and low dielectric constant. There is a problem that it is technically difficult to maintain the characteristics.
そこで、この問題点を解決するために、樹脂等のバインダー成分の組成、構造、分子量等を調整して、樹脂等のバインダー成分がオープン孔内に侵入しないようにすることも考えられており、例えば、多孔質シリカの表面に形成された空孔の開口端を数平均分子量が2000以上の高分子ケイ素化合物で覆った構造のものが提案されている(特開2006−308898号公報)が、高分子ケイ素化合物等の合成が煩雑で、汎用性に劣るという問題点があった。 Therefore, in order to solve this problem, it is also considered that the binder component such as resin does not enter the open hole by adjusting the composition, structure, molecular weight, etc. of the binder component such as resin, For example, a structure in which the open ends of vacancies formed on the surface of porous silica are covered with a high molecular silicon compound having a number average molecular weight of 2000 or more has been proposed (JP 2006-308898 A). There is a problem in that the synthesis of a polymeric silicon compound and the like is complicated and inferior in versatility.
一方、本発明者等は、樹脂等のバインダー成分がオープン孔内に侵入しないようにするために、酸化物粒子の少なくとも表面の近傍に多数の空孔を形成し、これらの空孔を前記表面に開口端を有するオープン孔とし、このオープン孔内にキャッピング剤を有するとともに、少なくとも開口端を有機高分子からなる被覆層にて封止した表面被覆多孔質酸化物粒子を提案した(特願2007−271202号)。
しかしながら、この表面被覆多孔質酸化物粒子では、オープン孔内にキャッピング剤を有することから、このオープン孔内を親水性とすることが難しく、また、何段階もの工程を経て製造されるものであるから、工程が複雑で、製造コストの低減が難しい等の課題がある。
On the other hand, the present inventors formed a large number of pores at least near the surface of the oxide particles so that the binder component such as resin does not enter the open pores, and these pores are formed on the surface. A surface-coated porous oxide particle having an open end in the open end, a capping agent in the open hole, and at least the open end sealed with a coating layer made of an organic polymer has been proposed (Japanese Patent Application No. 2007). -271202).
However, since the surface-coated porous oxide particles have a capping agent in the open pores, it is difficult to make the open pores hydrophilic and are manufactured through a number of steps. Therefore, there are problems such as complicated processes and difficulty in reducing manufacturing costs.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、オープン孔を有する多孔質酸化物粒子を分散媒中に分散した場合においても、分散媒に含まれる分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入するのを防止することができ、したがって、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子の特性を維持することができる表面被覆多孔質酸化物粒子、及び、従来と比べて少ない工程数で容易に表面被覆を行うことができる多孔質酸化物粒子の表面被覆方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and even when porous oxide particles having open pores are dispersed in a dispersion medium, the dispersant, resin, etc. contained in the dispersion medium Surface-coated porous oxide particles that can prevent the binder component from penetrating into the open pores, and thus can maintain the characteristics of the porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric constant, And it aims at providing the surface coating method of the porous oxide particle which can perform surface coating easily by the number of processes small compared with the past.
本発明者等は、多孔質酸化物粒子の特性向上について鋭意検討を重ねた結果、多孔質酸化物粒子の表面近傍に形成されたオープン孔の開口端を有機高分子からなる被覆層にて封止し、さらに、このオープン孔内を親水性とすれば、この多孔質酸化物粒子を分散媒中に分散した場合においても、分散媒に含まれる分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入する虞が無く、しかも低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子の特性を維持することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies on improving the characteristics of the porous oxide particles, the present inventors have sealed the open ends of the open holes formed in the vicinity of the surface of the porous oxide particles with a coating layer made of an organic polymer. Furthermore, if the inside of the open pores is made hydrophilic, even when the porous oxide particles are dispersed in the dispersion medium, binder components such as a dispersant and a resin contained in the dispersion medium are contained in the open pores. The inventors have found that it is possible to maintain the characteristics of porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric property without invading the liquid, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の表面被覆多孔質酸化物粒子は、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の表面を被覆してなる表面被覆多孔質酸化物粒子であって、前記開口端が有機高分子からなる被覆層にて封止されているとともに、前記オープン孔内が親水性とされていることを特徴とする。 That is, the surface-coated porous oxide particles of the present invention are porous oxide particles in which a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having open ends on the surface. It is surface-coated porous oxide particles coated on the surface, and the open end is sealed with a coating layer made of an organic polymer, and the inside of the open hole is made hydrophilic. Features.
この表面被覆多孔質酸化物粒子では、前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、前記被覆層が結合することにより固定されていることが好ましい。
前記被覆層の厚みは0.1nm以上かつ30nm以下であることが好ましい。
前記多孔質酸化物粒子の平均粒子径は0.01μm以上かつ10μm以下であり、前記開口端の直径は0.1nm以上かつ50nm以下であることが好ましい。
前記多孔質酸化物粒子は、酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタンの群から選択される1種または2種以上を主成分とすることが好ましい。
前記オープン孔内には親水性を有する揮発性溶媒が含まれていることが好ましい。
前記揮発性溶媒は水であることが好ましい。
In the surface-coated porous oxide particles, it is preferable that the coating layer is fixed by being bonded to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles.
The thickness of the coating layer is preferably 0.1 nm or more and 30 nm or less.
The average particle diameter of the porous oxide particles is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the diameter of the open end is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less.
The porous oxide particles preferably contain one or more selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum silicate, aluminum oxide, zirconium oxide, and titanium oxide as main components.
It is preferable that a volatile solvent having hydrophilicity is contained in the open hole.
The volatile solvent is preferably water.
本発明の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法は、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の表面を被覆する方法であって、前記オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて前記開口端を封止するとともに、前記オープン孔内の前記揮発性溶媒を除去する第3の工程と、を有することを特徴とする。 The porous oxide particle surface coating method of the present invention is a porous oxide particle in which a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having open ends on the surface. A method for coating a surface, the first step of adsorbing a volatile solvent having hydrophilicity in the open pores, and the second step of forming a reaction point on the outer peripheral surface of the porous oxide particles; A coating layer made of an organic polymer is bonded and fixed to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particle, and the opening end is sealed with the coating layer, and the opening in the open hole is And a third step of removing a volatile solvent.
この多孔質酸化物粒子の表面被覆方法では、前記第2及び第3の工程を、前記揮発性溶媒と相溶しない溶媒中にて行うことが好ましい。 In the method of covering the surface of the porous oxide particles, it is preferable that the second and third steps are performed in a solvent that is incompatible with the volatile solvent.
本発明の多孔質酸化物粒子の他の表面被覆方法は、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の表面を被覆する方法であって、前記オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、前記多孔質酸化物粒子を乾燥させて前記オープン孔内の前記揮発性溶媒を除去する第3の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて前記開口端を封止する第4の工程と、を有することを特徴とする。 Another surface coating method of the porous oxide particles of the present invention is a porous oxide in which a large number of holes are formed at least in the vicinity of the surface, and these holes are open holes having an open end on the surface. A method of coating the surface of the particles, the first step of adsorbing a volatile solvent having hydrophilicity in the open pores, and the second step of forming reaction points on the outer peripheral surface of the porous oxide particles A step of drying the porous oxide particles to remove the volatile solvent in the open pores, and an organic polymer on at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles. And a fourth step of sealing and sealing the opening end with the coating layer.
この多孔質酸化物粒子の表面被覆方法では、前記第2及び第4の工程を、前記揮発性溶媒と相溶しない溶媒中にて行うことが好ましい。 In the method of covering the surface of the porous oxide particles, it is preferable that the second and fourth steps are performed in a solvent that is incompatible with the volatile solvent.
これらの多孔質酸化物粒子の表面被覆方法では、前記有機高分子は、前記揮発性溶媒に対して不溶であることが好ましい。
前記被覆層の厚みは0.1nm以上かつ30nm以下であることが好ましい。
前記多孔質酸化物粒子の平均粒子径は0.01μm以上かつ10μm以下であり、前記開口端の直径は0.1nm以上かつ50nm以下であることが好ましい。
前記多孔質酸化物粒子は、酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタンの群から選択される1種または2種以上を主成分とすることが好ましい。
前記揮発性溶媒は水であることが好ましい。
In these porous oxide particle surface coating methods, the organic polymer is preferably insoluble in the volatile solvent.
The thickness of the coating layer is preferably 0.1 nm or more and 30 nm or less.
The average particle diameter of the porous oxide particles is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the diameter of the open end is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less.
The porous oxide particles preferably contain one or more selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum silicate, aluminum oxide, zirconium oxide, and titanium oxide as main components.
The volatile solvent is preferably water.
本発明の表面被覆多孔質酸化物粒子によれば、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の開口端を、有機高分子からなる被覆層にて封止するとともに、このオープン孔内を親水性としたので、分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入するのを防止することができる。したがって、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子としての特性を維持することができる。 According to the surface-coated porous oxide particles of the present invention, a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having open ends on the surface. The open end is sealed with a coating layer made of an organic polymer, and the inside of the open hole is made hydrophilic so that binder components such as a dispersant and a resin can be prevented from entering the open hole. it can. Therefore, characteristics as porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric property can be maintained.
本発明の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法によれば、オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて前記開口端を封止するとともに、前記オープン孔内の前記揮発性溶媒を除去する第3の工程と、を有するので、分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入する虞がなく、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子としての特性を維持することができる表面被覆多孔質酸化物粒子を、従来より少ない工程数で、容易に得ることができる。
また、工程数を削減することが可能であるから、製造工程の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。
According to the surface coating method of the porous oxide particles of the present invention, the first step of adsorbing the volatile solvent having hydrophilicity in the open pores and the reaction points are formed on the outer peripheral surface of the porous oxide particles. A second step and a coating layer made of an organic polymer is bonded and fixed to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particle, and the opening end is sealed with the coating layer, and And a third step of removing the volatile solvent in the open hole, so that there is no possibility that a binder component such as a dispersant or a resin penetrates into the open hole, and the low refractive index property, low dielectric property, etc. Surface-coated porous oxide particles that can maintain the properties as porous oxide particles can be easily obtained with fewer steps than in the past.
In addition, since the number of processes can be reduced, the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
本発明の多孔質酸化物粒子の他の表面被覆方法によれば、オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、多孔質酸化物粒子を乾燥させてオープン孔内の揮発性溶媒を除去する第3の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて開口端を封止する第4の工程と、を有するので、分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入する虞がなく、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子としての特性を維持することができる表面被覆多孔質酸化物粒子を、従来より少ない工程数で、容易に得ることができる。
また、工程数を削減することが可能であるから、製造工程の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。
According to the other surface coating method of the porous oxide particles of the present invention, the first step of adsorbing the volatile solvent having hydrophilicity in the open pores, and the reaction points on the outer peripheral surface of the porous oxide particles A second step of forming, a third step of drying the porous oxide particles to remove the volatile solvent in the open pores, and an organic polymer on at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles And a fourth step of sealing the open end with this coating layer, so that there is no risk of binder components such as dispersants and resins entering the open holes. Surface-coated porous oxide particles that can maintain the properties of porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric property can be easily obtained with fewer steps than in the past.
In addition, since the number of processes can be reduced, the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
本発明の表面被覆多孔質酸化物粒子及び多孔質酸化物粒子の表面被覆方法を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the surface-coated porous oxide particles and the method of coating the surface of porous oxide particles of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
[第1の実施形態]
本実施形態の表面被覆多孔質酸化物粒子は、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の表面を被覆してなる表面被覆多孔質酸化物粒子であり、前記開口端は有機高分子からなる被覆層にて封止され、前記オープン孔内は親水性とされている粒子である。
[First Embodiment]
The surface-coated porous oxide particles of the present embodiment have a large number of pores formed at least in the vicinity of the surface, and the surface of the porous oxide particles in which these pores are open pores having open ends on the surface. The open end is a surface-coated porous oxide particle, the open end is sealed with a coating layer made of an organic polymer, and the open hole is a hydrophilic particle.
ここで、多孔質酸化物粒子の組成としては、酸化ケイ素、ゼオライト等のケイ酸アルミニウム等の無機酸化物、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の金属酸化物等が挙げられ、これら酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等は、これらのうち1種または2種以上を選択して用いることができる。
なお、オープン孔を表面被覆剤から生成された有機高分子からなる被覆層で覆う点を考慮すると、有機物に対する反応性が低いことが望ましく、また、低屈折率材料、低誘電率材料等として用いる場合には、材料自体が低屈折率、低誘電率であることが望ましいことから、酸化ケイ素を主成分とすることが好ましい。
Here, examples of the composition of the porous oxide particles include inorganic oxides such as silicon silicate and aluminum silicate such as zeolite, and metal oxides such as aluminum oxide, zirconium oxide, and titanium oxide. These silicon oxides, Aluminum silicate, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide and the like can be used by selecting one or more of them.
In consideration of covering the open holes with a coating layer made of an organic polymer generated from a surface coating agent, it is desirable that the reactivity with organic substances is low, and it is used as a low refractive index material, a low dielectric constant material, etc. In this case, since it is desirable that the material itself has a low refractive index and a low dielectric constant, silicon oxide is preferably the main component.
この多孔質酸化物粒子の平均粒子径は、0.01μm以上かつ10μm以下が好ましく、より好ましくは0.03μm以上かつ3μm以下、さらに好ましくは0.03μm以上かつ1μm以下である。
ここで、多孔質酸化物粒子の平均粒子径を上記の範囲とした理由は、上記の範囲が、多孔質酸化物粒子の低屈折率、低誘電率等の特性を良好にかつ長期間に亘って維持することができる範囲であるからであり、平均粒子径が0.01μm未満であると、多孔質酸化物粒子の特性が低下するので、好ましくなく、一方、10μmを超えると、多孔質酸化物粒子を添加した膜やフィルムの特性が低下するので、好ましくない。
The average particle diameter of the porous oxide particles is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.03 μm or more and 3 μm or less, and further preferably 0.03 μm or more and 1 μm or less.
Here, the reason why the average particle diameter of the porous oxide particles is in the above range is that the above range is good for the properties of the porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric constant over a long period of time. If the average particle size is less than 0.01 μm, the characteristics of the porous oxide particles are deteriorated. On the other hand, if the average particle size exceeds 10 μm, porous oxidation is not possible. Since the characteristics of the film or film to which the product particles are added deteriorate, it is not preferable.
この多孔質酸化物粒子のオープン孔の開口端の直径については、後述する多孔質酸化物粒子の表面被覆方法のうち、オープン孔内に揮発性溶媒を吸着させた第1の工程の後に行う多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程時に、オープン孔が吸着した揮発性溶媒により塞がれていること、及び、次工程である第3の工程のオープン孔の開口端を有機高分子からなる被覆層により封止すること、を考慮すると、ある程度小さいことが必要である。一方、オープン孔内に揮発性溶媒を吸着させるためには、このオープン孔の開口端は、揮発性溶媒の分子の数倍程度の直径が必要である。以上の点から、開孔端の直径は0.1nm以上かつ50nm以下が好ましく、より好ましくは1nm以上かつ10nm以下、さらに好ましくは1nm以上かつ5nm以下である。 As for the diameter of the open end of the open hole of the porous oxide particle, in the porous oxide particle surface coating method to be described later, the porous hole is formed after the first step in which the volatile solvent is adsorbed in the open hole. During the second step of forming reactive sites on the outer peripheral surface of the oxide particles, the open hole is blocked by the adsorbed volatile solvent, and the opening of the open hole in the third step is the next step Considering that the end is sealed with a coating layer made of an organic polymer, it needs to be small to some extent. On the other hand, in order to adsorb the volatile solvent in the open hole, the open end of the open hole needs to have a diameter of about several times the molecule of the volatile solvent. From the above points, the diameter of the open end is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10 nm or less, and further preferably 1 nm or more and 5 nm or less.
この多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部には、上記の開口端を封止する有機高分子からなる被覆層が結合することにより固定されている。
ここで、「外周表面」とは、この多孔質酸化物粒子の外周面部分を構成する表面、すなわち、多孔質酸化物粒子の全表面のうち、オープン孔の内表面を除いた粒子外側の表面部分のことである。
この被覆層の厚みは、0.1nm以上かつ30nm以下が好ましく、より好ましくは0.1nm以上かつ15nm以下、さらに好ましくは0.5nm以上かつ10nm以下である。
A coating layer made of an organic polymer that seals the opening end is fixed to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles by bonding.
Here, the “outer peripheral surface” is the surface constituting the outer peripheral surface portion of the porous oxide particle, that is, the outer surface of the particle excluding the inner surface of the open pores among the entire surface of the porous oxide particle. It is a part.
The thickness of the coating layer is preferably 0.1 nm or more and 30 nm or less, more preferably 0.1 nm or more and 15 nm or less, and further preferably 0.5 nm or more and 10 nm or less.
ここで、被覆層の厚みが0.1nm未満では、多孔質酸化物粒子の外周表面に均一に被覆層を形成することが困難である上に、オープン孔の開口端を封止した際にこの封止部分の被覆強度が十分に得られなくなるからである。
一方、被覆層の屈折率や誘電率は、一般的に多孔質酸化物粒子の屈折率や誘電率より高いため、被覆層の厚みが30nmを超えると、被覆層の影響が大きくなり、低屈折率や低誘電率を十分に得ることができなくなってしまうからである。
また、後述のようにオープン孔開孔端封止後の乾燥工程においては、オープン孔内に残留している溶媒等を被覆層を通して揮発除去する場合に、被覆層を厚くすると、この溶媒等の除去が十分に行なえなくなるからである。
Here, when the thickness of the coating layer is less than 0.1 nm, it is difficult to form the coating layer uniformly on the outer peripheral surface of the porous oxide particles, and when the open end of the open hole is sealed, This is because the coating strength of the sealed portion cannot be obtained sufficiently.
On the other hand, since the refractive index and dielectric constant of the coating layer are generally higher than the refractive index and dielectric constant of the porous oxide particles, if the thickness of the coating layer exceeds 30 nm, the influence of the coating layer increases and the low refractive index. This is because it becomes impossible to obtain a sufficient ratio and low dielectric constant.
In addition, in the drying step after sealing the open end of the open hole as will be described later, when the solvent remaining in the open hole is volatilized and removed through the coating layer, if the coating layer is thickened, This is because the removal cannot be performed sufficiently.
この有機高分子としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のモノマーを縮重合してなる有機樹脂が挙げられる。
この表面被覆多孔質酸化物粒子では、オープン孔内が親水性とされているので、このオープン孔内に気相あるいは液相の親水性を有する揮発性溶媒が含まれていてもよい。この親水性を有する揮発性溶媒としては、水はもちろんのこと、水と相溶性を有する低沸点の有機溶媒、例えば、エタノール、2−プロパノール等が挙げられる。
Examples of the organic polymer include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate. An organic resin obtained by condensation polymerization of monomers such as
In the surface-coated porous oxide particles, the inside of the open pores is hydrophilic, and thus the open pores may contain a volatile solvent having hydrophilicity in the gas phase or liquid phase. As the volatile solvent having hydrophilicity, not only water but also a low-boiling organic solvent having compatibility with water, for example, ethanol, 2-propanol and the like can be mentioned.
「多孔質酸化物粒子の表面被覆方法」
本実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法は、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の表面を被覆する方法であって、前記オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて前記開口端を封止するとともに、前記オープン孔内の前記揮発性溶媒を除去する第3の工程と、を有する。
"Surface coating method for porous oxide particles"
The porous oxide particle surface covering method of this embodiment is a porous oxide particle in which a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having open ends on the surface. A first step of adsorbing a volatile solvent having hydrophilicity in the open pores, and a second step of forming reaction points on the outer peripheral surface of the porous oxide particles And a coating layer made of an organic polymer is bonded and fixed to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particle, and the opening end is sealed with the coating layer, and the inside of the open hole And a third step of removing the volatile solvent.
次に、この多孔質酸化物粒子の表面被覆方法について、図1に基づき各工程毎に詳細に説明する。
「第1の工程」
この第1の工程は、多孔質酸化物粒子1の外周表面2及びオープン孔3内に気相または液相の親水性を有する揮発性溶媒4を吸着させ、このオープン孔内を、気相または液相の親水性を有する揮発性溶媒4により満たすことにより、このオープン孔3を塞ぐ工程である(図1(a)〜(b))。
Next, the surface covering method of the porous oxide particles will be described in detail for each step based on FIG.
"First step"
In this first step, a volatile solvent 4 having a gas phase or liquid phase hydrophilic property is adsorbed in the outer
揮発性溶媒4としては水が好適である。この多孔質酸化物粒子1に水を吸着させるには、多孔質酸化物粒子1と水蒸気源とを密閉容器に入れ、この密封容器内を水蒸気源から発生する水蒸気で飽和に近い状態とさせ、多孔質酸化物粒子1に水を吸着させる方法が採られる。
多孔質酸化物粒子1が酸化ケイ素の場合、相対湿度が約70〜80%でオープン孔内部まで吸着させることができるので、水蒸気源としては、飽和蒸気圧が高いNaCl、NaNO3、NH4Cl、KBr、KCl等の飽和水溶液が望ましい。
As the volatile solvent 4, water is suitable. In order to adsorb water to the porous oxide particles 1, the porous oxide particles 1 and a water vapor source are placed in a sealed container, and the inside of the sealed container is brought into a state close to saturation with water vapor generated from the water vapor source. A method of adsorbing water to the porous oxide particles 1 is employed.
When the porous oxide particle 1 is silicon oxide, it can be adsorbed to the inside of the open pores with a relative humidity of about 70 to 80%. Therefore, as a water vapor source, NaCl, NaNO 3 , NH 4 Cl having a high saturated vapor pressure can be used. Saturated aqueous solution of KBr, KCl, etc. is desirable.
「第2の工程」
この第2の工程は、オープン孔3が揮発性溶媒4により塞がれた多孔質酸化物粒子1の外周表面2に反応点5を形成する工程である(図1(c))。
この反応点を形成するための反応点形成剤としては、この反応点5に結合する被覆層の材質が、例えばメタクリル酸メチルやアクリル酸メチル等のアクリルモノマーの場合には、アクリル基やビニル基を有するシランカップリング剤、表面カップリング剤等を用いることができる。
"Second step"
This 2nd process is a process of forming the
As a reaction point forming agent for forming the reaction point, when the material of the coating layer bonded to the
この反応点形成剤を溶解する溶媒としては、多孔質酸化物粒子1に吸着させた揮発性溶媒4、例えば水とは相溶しない非水系溶媒であることが望ましい。
この反応点を形成する方法としては、ヘキサンや二酸化炭素を媒質にしたオートクレーブを用いた超臨界法、あるいは、トルエン、キシレン等の炭化水素、またはメチルイソブチルケトン等のケトン類を媒質にした還流法が挙げられる。
The solvent for dissolving the reaction point forming agent is preferably a volatile solvent 4 adsorbed on the porous oxide particles 1, for example, a non-aqueous solvent that is incompatible with water.
As a method for forming this reaction point, a supercritical method using an autoclave using hexane or carbon dioxide as a medium, or a reflux method using a hydrocarbon such as toluene or xylene, or a ketone such as methyl isobutyl ketone as a medium. Is mentioned.
この工程では、多孔質酸化物粒子1の外周表面に吸着している揮発性溶媒4、例えば水は、この工程で使用する非水系溶媒に直接接するので、この非水系溶媒中に含まれる反応点形成剤、例えばカップリング剤が加水分解により多孔質酸化物粒子1の外周表面に結合する反応、すなわち反応点5の形成の仲立ちを行い、消費される。一方、オープン孔3内は吸着した揮発性溶媒4、例えば水により満たされており、しかも、この工程で用いられる溶媒が非水系溶媒であるために、この非水系溶媒はオープン孔3内に入ることができず、したがって、オープン孔3内に吸着している揮発性溶媒4、例えば水は消費されず、このオープン孔3内に反応点が形成されることはない。
In this step, since the volatile solvent 4 adsorbed on the outer peripheral surface of the porous oxide particle 1, for example, water is in direct contact with the non-aqueous solvent used in this step, the reaction points contained in this non-aqueous solvent A forming agent, for example, a coupling agent is consumed by the reaction of binding to the outer peripheral surface of the porous oxide particle 1 by hydrolysis, that is, the formation of the
よって、本工程により多孔質酸化物粒子1の外周表面2に、選択的に反応点5が形成されることとなる。
なお、本工程にて、反応点形成剤を溶解する溶媒として水系溶媒を用いた場合には、オープン孔3内にも水系溶媒が流入することとなり、よって、オープン孔3の内表面にも反応点が形成されてしまうことになるので、好ましくない。
Therefore, the
In this step, when an aqueous solvent is used as a solvent for dissolving the reaction point forming agent, the aqueous solvent will flow into the open hole 3, and thus react with the inner surface of the open hole 3. Since a point will be formed, it is not preferable.
「第3の工程」
この第3の工程は、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に生成した反応点5に、有機高分子からなる被覆層6を結合して固定し、この被覆層6にてオープン孔3の開口端を封止するとともに、オープン孔3内に吸着している揮発性溶媒4を除去する工程である(図1(d))。
"Third process"
In this third step, a coating layer 6 made of an organic polymer is bonded and fixed to the
この有機高分子からなる被覆層6を形成するための表面被覆剤としては、上記の有機高分子の原料となるモノマーまたはオリゴマーが好ましく、このモノマーやオリゴマーは、単独または複数種類混合して使用することができる。
この表面被覆剤については、反応点5の性状、すなわち反応点形成剤により選定する必要があるが、例えば、この反応点形成剤として3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のアクリル基および/またはビニル基を有するシランカップリング剤を用いた場合、1官能以上のアクリルモノマーやメタクリルモノマー、ビニルモノマーを単独または複数種類混合して使用することができる。
As the surface coating agent for forming the coating layer 6 made of an organic polymer, a monomer or oligomer that is a raw material for the organic polymer is preferable, and these monomers and oligomers are used alone or in combination. be able to.
The surface coating agent must be selected according to the nature of the
これらのモノマーの例としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。 Examples of these monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexa An acrylate etc. are mentioned.
この工程では、上記の表面被覆剤と、外周表面2に反応点5が形成された多孔質酸化物粒子1を、溶媒に加え、得られた溶液を攪拌しながら、窒素等の不活性ガスを通気させ、この溶液内の酸素を十分に除去した後、ラジカル発生剤等の重合(または反応)開始剤を添加し、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に吸着した表面被覆剤のモノマーまたはオリゴマーを重合(または反応)させ、有機高分子からなる被覆層6を形成する。
また、この溶液の攪拌及び不活性ガスの通気を行うことにより、オープン孔3内に吸着している揮発性溶媒4、例えば水を除去するようにしてもよい。
In this step, the surface coating agent and the porous oxide particles 1 having the reaction points 5 formed on the outer
Further, the volatile solvent 4 adsorbed in the open holes 3, for example, water may be removed by stirring the solution and venting with an inert gas.
このとき、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に選択的に被覆層6を形成させたほうがより好ましく、モノマーの溶解性パラメータに着目して溶媒を選択使用することも効果的である。なぜならば、使用する表面被覆剤が、溶媒よりも反応点5を形成した多孔質酸化物粒子1に馴染みがよければ、添加した表面被覆剤は多孔質酸化物粒子1の外周表面2に多く集まり、効率的に被覆層6を形成することが可能になるからである。
At this time, it is more preferable to selectively form the coating layer 6 on the outer
また、使用する溶媒は、重合(または反応)開始剤によって化学変化を生じさせないものを選択する必要がある。例えば、重合(または反応)開始剤として、上記のようなラジカル発生剤等を使用した際に用いられる溶媒としては、炭化水素系の溶媒の他、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン等が挙げられ、これらの溶媒は、1種類または2種類以上を混合して使用することができる。
この重合(または反応)開始剤としては、所定の温度でラジカルを発生する熱ラジカル発生剤、紫外線照射等でラジカルを発生する光ラジカル発生剤等が用いられる。熱ラジカル発生剤としては、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチルニトリル等が、また、光ラジカル発生剤としては、ベンゾフェノン等が好適に用いられる。
Moreover, it is necessary to select the solvent to be used that does not cause a chemical change by the polymerization (or reaction) initiator. For example, as a polymerization (or reaction) initiator, the solvent used when the radical generator as described above is used includes hydrocarbon solvents, pentane, hexane, heptane, octane, toluene, xylene, etc. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
As the polymerization (or reaction) initiator, a thermal radical generator that generates radicals at a predetermined temperature, a photo radical generator that generates radicals upon irradiation with ultraviolet rays, or the like is used. As the thermal radical generator, benzoyl peroxide, azobisisobutyl nitrile and the like are suitably used, and as the photo radical generator, benzophenone and the like are suitably used.
また、上記の反応点形成剤として、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤を用いた場合には、カルボン酸を有する高分子ポリマーを付加させてアミド化させることにより、被覆層6を形成することができる。
その他、リン酸緩衝溶液中にてグルタルアルデヒドを付加させ、次いで、アミノ基を有する高分子あるいはヒスチジン等のアミノ酸を付加させることによっても、被覆層6を形成することができる。この場合、使用される溶媒については特に規定はしないが、一般的には水が使用される。
When a silane coupling agent having an amino group such as N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane or 3-aminopropyltrimethoxysilane is used as the reaction point forming agent, The coating layer 6 can be formed by adding a high molecular polymer having an acid and amidating the polymer.
In addition, the coating layer 6 can also be formed by adding glutaraldehyde in a phosphate buffer solution and then adding an amino group-containing polymer or an amino acid such as histidine. In this case, the solvent used is not particularly defined, but water is generally used.
この被覆層6を形成する際に、表面被覆剤も反応点5と重合(または反応)開始剤により結合するので、この表面被覆剤は、重合により被覆層6を形成すると同時に、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に固定される。これにより、被覆層6は多孔質酸化物粒子1の外周表面2のみに形成されることとなる。
また、オープン孔3の開口端については、この開口端の周縁部からその中心に向かって被覆層6が形成されていくので、最終的には、開口端は被覆層6にて封止されることとなる。
When the coating layer 6 is formed, the surface coating agent is also bonded to the
Further, since the covering layer 6 is formed from the peripheral edge of the open end 3 toward the center of the open end of the open hole 3, the open end is finally sealed with the cover layer 6. It will be.
なお、このオープン孔3の内表面には反応点5が形成されていないので、このオープン孔3の内表面に被覆層が形成されることはない。
以上により、オープン孔3は内部の空隙を保持しつつ、その開口端が被覆層6にて封止されることとなるので、多孔質酸化物粒子1に被覆層6を形成することができる。
Since no
As described above, since the open end 3 of the open hole 3 is sealed with the coating layer 6 while holding the internal void, the coating layer 6 can be formed on the porous oxide particles 1.
最後に、被覆層6が形成された多孔質酸化物粒子1を溶媒と分離し、洗浄、乾燥させて、表面被覆多孔質酸化物粒子を得る。
ここで、封止されたオープン孔3内には、吸着している揮発性溶媒4、例えば水の他、第3の工程における溶媒が含まれているが、これらは本乾燥工程時に揮発除去される。これは、オープン孔3の開孔端を封止している被覆層6が完全に緻密な膜ではなく、オープン孔内に吸着している揮発性溶媒4や第3の工程における溶媒のような低分子量の物質が膜を通過することが可能だからである。
Finally, the porous oxide particles 1 on which the coating layer 6 is formed are separated from the solvent, washed and dried to obtain surface-coated porous oxide particles.
Here, the sealed open hole 3 contains the adsorbed volatile solvent 4, for example, water and the solvent in the third step, but these are volatilized and removed during the main drying step. The This is because the coating layer 6 that seals the open end of the open hole 3 is not a completely dense film, such as the volatile solvent 4 adsorbed in the open hole or the solvent in the third step. This is because low molecular weight substances can pass through the membrane.
したがって、乾燥条件としては、揮発性溶媒4や第3の工程における溶媒を除去するのに十分な温度及び時間を選定することが望ましく、揮発性溶媒4の種類、第3の工程における溶媒の種類の他、形成された被覆層6の材質や膜厚も考慮して決定する。例えば揮発性溶媒4として水、第3の工程における溶媒としてトルエンを用い、膜厚が1から30nmの場合には、80℃〜150℃にて、1時間〜15時間程度の乾燥を行うことが好ましい。また、減圧や乾燥ガスの導入等の乾燥雰囲気制御を行うことも好ましい。 Therefore, as drying conditions, it is desirable to select a temperature and time sufficient to remove the volatile solvent 4 and the solvent in the third step. The type of the volatile solvent 4 and the type of the solvent in the third step In addition, the material and thickness of the formed coating layer 6 are also taken into consideration. For example, when water is used as the volatile solvent 4 and toluene is used as the solvent in the third step, and the film thickness is 1 to 30 nm, drying may be performed at 80 ° C. to 150 ° C. for about 1 hour to 15 hours. preferable. It is also preferable to perform dry atmosphere control such as decompression and introduction of a dry gas.
本実施形態の表面被覆多孔質酸化物粒子によれば、多孔質酸化物粒子1の表面近傍に多数の空孔を形成し、これらの空孔を表面に開口端を有するオープン孔3とし、このオープン孔3の開口端を有機高分子からなる被覆層6にて封止するとともに、オープン孔3内を親水性としたので、分散剤、樹脂等のバインダー成分等がオープン孔3内へ侵入するのを防止することができ、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子1としての特性を維持することができる。 According to the surface-coated porous oxide particles of this embodiment, a large number of pores are formed in the vicinity of the surface of the porous oxide particles 1, and these pores are formed as open holes 3 having open ends on the surface. Since the open end of the open hole 3 is sealed with a coating layer 6 made of an organic polymer and the open hole 3 is made hydrophilic, a binder component such as a dispersant or a resin enters the open hole 3. Therefore, the characteristics of the porous oxide particles 1 such as low refractive index and low dielectric constant can be maintained.
本実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法によれば、オープン孔3内に親水性を有する揮発性溶媒4を吸着させる第1の工程と、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に反応点5を形成する第2の工程と、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に有機高分子からなる被覆層6を結合し固定して、この被覆層6にてオープン孔3の開口端を封止するとともに、このオープン孔3内の揮発性溶媒4を除去する第3の工程と、を有するので、本実施形態の表面被覆多孔質酸化物粒子を容易に得ることができる。
According to the porous oxide particle surface coating method of the present embodiment, the first step of adsorbing the volatile solvent 4 having hydrophilicity in the open holes 3 and the outer
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法は、少なくとも表面の近傍に多数の空孔が形成され、これらの空孔が前記表面に開口端を有するオープン孔とされた多孔質酸化物粒子の表面を被覆する方法であり、オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面及びオープン孔内を乾燥させてオープン孔内の揮発性溶媒を除去する第3の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて開口端を封止する第4の工程と、を有する。
[Second Embodiment]
In the method of covering the surface of the porous oxide particles according to the second embodiment of the present invention, a large number of holes are formed at least in the vicinity of the surface, and these holes are open holes having open ends on the surface. A method for coating the surface of porous oxide particles, a first step of adsorbing a volatile solvent having hydrophilicity in the open pores, and a second step of forming reaction points on the outer peripheral surface of the porous oxide particles And at least part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles, the third step of drying the outer peripheral surface of the porous oxide particles and the inside of the open pores to remove the volatile solvent in the open pores, A fourth step of bonding and fixing a coating layer made of an organic polymer, and sealing the open end with the coating layer.
次に、この多孔質酸化物粒子の表面被覆方法について、図2に基づき各工程毎に詳細に説明する。
なお、この多孔質酸化物粒子の表面被覆方法における第1及び第2の工程は、第1の実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法における第1及び第2の工程と全く同様であるから、説明を省略する。
Next, the surface coating method of the porous oxide particles will be described in detail for each step based on FIG.
The first and second steps in the porous oxide particle surface coating method are exactly the same as the first and second steps in the porous oxide particle surface coating method of the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
「第3の工程」
この第3の工程は、多孔質酸化物粒子1の外周表面2及びオープン孔3内を乾燥させてオープン孔3内に吸着している揮発性溶媒4を除去する工程である(図2(d))。
乾燥条件としては、揮発性溶媒4を除去するのに十分な温度及び時間であればよい。
例えば、水の場合、乾燥温度は80℃以上かつ150℃以下、乾燥時間は1時間以上かつ15時間以下である。
これにより、オープン孔3内に吸着している揮発性溶媒4、例えば水が除去される。
"Third process"
This third step is a step of drying the outer
The drying conditions may be any temperature and time sufficient to remove the volatile solvent 4.
For example, in the case of water, the drying temperature is 80 ° C. or more and 150 ° C. or less, and the drying time is 1 hour or more and 15 hours or less.
Thereby, the volatile solvent 4 adsorbed in the open hole 3, for example, water is removed.
「第4の工程」
この第4の工程は、多孔質酸化物粒子1の外周表面2の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層6を結合し固定して、この被覆層6にてオープン孔3の開口端を封止する工程である(図2(e))。
この工程にて用いられる表面被覆剤及び溶媒、及び被覆層6の形成方法については、第1の実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法における第3の工程と全く同様である。
"Fourth process"
In this fourth step, a coating layer 6 made of an organic polymer is bonded and fixed to at least a part of the outer
The surface coating agent and solvent used in this step and the method for forming the coating layer 6 are exactly the same as those in the third step in the surface coating method for porous oxide particles of the first embodiment.
この工程においても、第1の実施形態の第3の工程と同様に、この被覆層6を形成する際に、表面被覆剤も反応点5と重合(または反応)開始剤により結合するので、この表面被覆剤は、重合により被覆層6を形成すると同時に、多孔質酸化物粒子1の外周表面2に固定される。これにより、被覆層6は多孔質酸化物粒子1の外周表面2のみに形成されることとなる。
また、オープン孔3の開口端については、この開口端の周縁部からその中心に向かって被覆層6が形成されていくので、最終的には、開口端は被覆層6にて封止されることとなる。
Also in this step, as in the third step of the first embodiment, when the coating layer 6 is formed, the surface coating agent is also bonded to the
Further, since the covering layer 6 is formed from the peripheral edge of the open end 3 toward the center of the open end of the open hole 3, the open end is finally sealed with the cover layer 6. It will be.
なお、このオープン孔3の内表面には反応点5が形成されていないので、このオープン孔3の内表面に被覆層が形成されることはない。
以上により、オープン孔3は内部の空隙を保持しつつ、その開口端が被覆層6にて封止されることとなるので、多孔質酸化物粒子1に被覆層6を形成することができる。
Since no
As described above, since the open end 3 of the open hole 3 is sealed with the coating layer 6 while holding the internal void, the coating layer 6 can be formed on the porous oxide particles 1.
本実施形態においては、第3の工程で揮発性溶媒4を除去しているので、封止されたオープン孔3内に揮発性溶媒4が含まれることはないが、第4の工程で用いられた溶媒が残留している場合がある。この残留溶媒は、第1の実施形態と同様、被覆層6が形成された多孔質酸化物粒子1を溶媒と分離し、洗浄、乾燥することにより,除去することができる。 In the present embodiment, since the volatile solvent 4 is removed in the third step, the volatile solvent 4 is not contained in the sealed open hole 3 but is used in the fourth step. Some solvents may remain. Similar to the first embodiment, the residual solvent can be removed by separating the porous oxide particles 1 on which the coating layer 6 is formed from the solvent, washing, and drying.
本実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法においても、第1の実施形態の多孔質酸化物粒子の表面被覆方法と同様の作用、効果を奏することができる。
しかも、第1の実施形態の表面被覆方法では1つの工程であったものを、多孔質酸化物粒子の外周表面及びオープン孔内を乾燥させてオープン孔内の揮発性溶媒を除去する第3の工程と、多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて開口端を封止する第4の工程との2工程としたので、オープン孔3内の揮発性溶媒4を確実に除去することができる。
Also in the surface covering method of the porous oxide particles of the present embodiment, the same actions and effects as the surface covering method of the porous oxide particles of the first embodiment can be achieved.
Moreover, in the surface coating method according to the first embodiment, the first step is to remove the volatile solvent in the open pores by drying the outer peripheral surface of the porous oxide particles and the inside of the open pores. Two steps of a step and a fourth step of bonding and fixing a coating layer made of an organic polymer to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles, and sealing the open end with the coating layer Therefore, the volatile solvent 4 in the open hole 3 can be reliably removed.
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
「実施例1」
(1)水の吸着
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ及び飽和食塩水をデシケータ(密封容器)内に5日間静置し、ナノポーラスシリカの細孔内が飽和水蒸気で満たされるまで吸着させた。
"Example 1"
(1) Water adsorption Nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) is used as the porous oxide particles. Silica and saturated saline were allowed to stand in a desiccator (sealed container) for 5 days, and adsorbed until the pores of nanoporous silica were filled with saturated water vapor.
(2)反応点の形成
トルエン200mLに水を吸着したナノポーラスシリカ10gを加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカAを得た。
(2) Formation of reaction point 10 g of nanoporous silica adsorbed with water was added to 200 mL of toluene, refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour, and then 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added. Reflux for a period of time.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica A which formed the reaction point in the outer peripheral surface.
(3)表面被覆
このナノポーラスシリカA0.5gをトルエン200mL中に分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.05mL、エチレングリコールジメタクリレート0.44mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.08g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(3) Surface coating 0.5 g of this nanoporous silica A was dispersed in 200 mL of toluene, and 0.05 mL of methyl methacrylate and 0.44 mL of ethylene glycol dimethacrylate were added to the resulting dispersion, followed by stirring at 60 ° C. for 1 hour. went.
Next, 0.08 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、実施例1の表面被覆多孔質酸化物粒子Aを得た。図3に、この表面被覆多孔質酸化物粒子Aの走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a dryer, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles A of Example 1. In FIG. 3, the scanning electron microscope (SEM) image of this surface covering porous oxide particle A is shown.
(4)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子A0.17質量部を加えて分散させ、塗料Aを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Aをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Aを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(4) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass part of surface covering porous oxide particle A was added and disperse | distributed to this, and the coating material A was obtained. .
Subsequently, the coating material A was apply | coated on the acrylic substrate by spin coat, and the obtained coating film was dried and then heated and cured at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film A. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「実施例2」
(1)水の吸着
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ及び飽和食塩水をデシケータ(密封容器)内に5日間静置し、ナノポーラスシリカの細孔内が飽和水蒸気で満たされるまで吸着させた。
"Example 2"
(1) Water adsorption Nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) is used as the porous oxide particles. Silica and saturated saline were allowed to stand in a desiccator (sealed container) for 5 days, and adsorbed until the pores of nanoporous silica were filled with saturated water vapor.
(2)反応点の形成
トルエン200mLに水を吸着したナノポーラスシリカ10gを加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカBを得た。
(2) Formation of reaction point 10 g of nanoporous silica adsorbed with water was added to 200 mL of toluene, refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour, and then 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added. Reflux for a period of time.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica B which formed the reaction point in the outer peripheral surface.
(3)表面被覆
このナノポーラスシリカB0.5gをトルエン200mL中に分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.012mL、エチレングリコールジメタクリレート0.11mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.02g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(3) Surface coating Disperse 0.5 g of this nanoporous silica B in 200 mL of toluene, add 0.012 mL of methyl methacrylate and 0.11 mL of ethylene glycol dimethacrylate to the resulting dispersion, and stir at 60 ° C. for 1 hour. went.
Next, 0.02 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、実施例2の表面被覆多孔質酸化物粒子Bを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a dryer, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles B of Example 2.
(4)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子B0.17質量部を加えて分散させ、塗料Bを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Bをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Bを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(4) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass parts of surface covering porous oxide particle B was added and disperse | distributed to this, and the coating material B was obtained. .
Next, the coating material B was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then cured by heating at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film B. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「実施例3」
(1)水の吸着
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ及び飽和食塩水をデシケータ(密封容器)内に5日間静置し、ナノポーラスシリカの細孔内が飽和水蒸気で満たされるまで吸着させた。
"Example 3"
(1) Water adsorption Nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) is used as the porous oxide particles. Silica and saturated saline were allowed to stand in a desiccator (sealed container) for 5 days, and adsorbed until the pores of nanoporous silica were filled with saturated water vapor.
(2)反応点の形成
トルエン200mLに水を吸着したナノポーラスシリカ10gを加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカCを得た。
(2) Formation of reaction point 10 g of nanoporous silica adsorbed with water was added to 200 mL of toluene, refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour, and then 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added. Reflux for a period of time.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica C which formed the reaction point in the outer peripheral surface.
(3)表面被覆
このナノポーラスシリカC0.5gをトルエン200mL中に分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.005mL、エチレングリコールジメタクリレート0.044mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.008g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(3) Surface coating Disperse 0.5 g of this nanoporous silica C in 200 mL of toluene, add 0.005 mL of methyl methacrylate and 0.044 mL of ethylene glycol dimethacrylate to the resulting dispersion, and stir at 60 ° C. for 1 hour. went.
Next, 0.008 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、実施例3の表面被覆多孔質酸化物粒子Cを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a drier, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles C of Example 3.
(4)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子C0.17質量部を加えて分散させ、塗料Cを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Cをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Cを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(4) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass part of surface covering porous oxide particle C was added and disperse | distributed to this, and the coating material C was obtained. .
Next, the coating material C was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then heated and cured at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film C. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「実施例4」
(1)水の吸着
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:400nm、内部空孔率:62%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ及び飽和食塩水をデシケータ(密封容器)内に5日間静置し、ナノポーラスシリカの細孔内が飽和水蒸気で満たされるまで吸着させた。
Example 4
(1) Water adsorption Nanoporous silica (open pore diameter: 2-3 nm, average particle diameter: 400 nm, internal porosity: 62%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) is used as the porous oxide particles. Silica and saturated saline were allowed to stand in a desiccator (sealed container) for 5 days, and adsorbed until the pores of nanoporous silica were filled with saturated water vapor.
(2)反応点の形成
トルエン200mLに水を吸着したナノポーラスシリカ10gを加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカDを得た。
(2) Formation of reaction point 10 g of nanoporous silica adsorbed with water was added to 200 mL of toluene, refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour, and then 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added. Reflux for a period of time.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica D which formed the reaction point in the outer peripheral surface.
(3)表面被覆
このナノポーラスシリカD0.5gをトルエン200mL中に分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.013mL、エチレングリコールジメタクリレート0.15mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.025g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(3) Surface coating Disperse 0.5 g of this nanoporous silica D in 200 mL of toluene, add 0.013 mL of methyl methacrylate and 0.15 mL of ethylene glycol dimethacrylate to the resulting dispersion, and stir at 60 ° C. for 1 hour. went.
Next, 0.025 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、実施例4の表面被覆多孔質酸化物粒子Dを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a dryer, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles D of Example 4.
(4)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子D0.17質量部を加えて分散させ、塗料Dを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Dをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Dを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(4) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders, and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass part of surface covering porous oxide particle D was added and disperse | distributed to this, and the coating material D was obtained. .
Next, the coating material D was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then heated and cured at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film D. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「実施例5」
(1)水の吸着
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:9500nm、内部空孔率:69%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ及び飽和食塩水をデシケータ(密封容器)内に5日間静置し、ナノポーラスシリカの細孔内が飽和水蒸気で満たされるまで吸着させた。
"Example 5"
(1) Water adsorption Nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 9500 nm, internal porosity: 69%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) is used as the porous oxide particles. Silica and saturated saline were allowed to stand in a desiccator (sealed container) for 5 days, and adsorbed until the pores of nanoporous silica were filled with saturated water vapor.
(2)反応点の形成
トルエン200mLに水を吸着したナノポーラスシリカ10gを加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカEを得た。
(2) Formation of reaction point 10 g of nanoporous silica adsorbed with water was added to 200 mL of toluene, refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour, and then 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added. Reflux for a period of time.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica E which formed the reaction point in the outer peripheral surface.
(3)表面被覆
このナノポーラスシリカE0.5gをトルエン200mL中に分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.005mL、エチレングリコールジメタクリレート0.044mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.008g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(3) Surface coating Disperse 0.5 g of this nanoporous silica E in 200 mL of toluene, add 0.005 mL of methyl methacrylate and 0.044 mL of ethylene glycol dimethacrylate to the obtained dispersion, and stir at 60 ° C. for 1 hour. went.
Next, 0.008 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、実施例5の表面被覆多孔質酸化物粒子Eを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a drier, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles E of Example 5.
(4)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子E0.17質量部を加えて分散させ、塗料Eを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Eをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Eを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(4) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass parts of surface covering porous oxide particles E were added and disperse | distributed to this, and the coating material E was obtained. .
Subsequently, the coating material E was apply | coated on the acrylic substrate by spin coat, and the obtained coating film was dried and then heated and cured at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film E. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「実施例6」
(1)水の吸着
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ及び飽和食塩水をデシケータ(密封容器)内に5日間静置し、ナノポーラスシリカの細孔内が飽和水蒸気で満たされるまで吸着させた。
"Example 6"
(1) Water adsorption Nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) is used as the porous oxide particles. Silica and saturated saline were allowed to stand in a desiccator (sealed container) for 5 days, and adsorbed until the pores of nanoporous silica were filled with saturated water vapor.
(2)反応点の形成
トルエン200mLに水を吸着したナノポーラスシリカ10gを加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカFを得た。
(2) Formation of reaction point 10 g of nanoporous silica adsorbed with water was added to 200 mL of toluene, refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour, and then 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added. Reflux for a period of time.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica F which formed the reaction point in the outer peripheral surface.
(3)乾燥
このナノポーラスシリカFを、乾燥機を用いて120℃にて5時間加熱し、乾燥させた。
(3) Drying This nanoporous silica F was dried by heating at 120 ° C. for 5 hours using a dryer.
(4)表面被覆
この乾燥ナノポーラスシリカF0.5gをトルエン200mL中に分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.05mL、エチレングリコールジメタクリレート0.44mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.08g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(4) Surface coating 0.5 g of this dried nanoporous silica F was dispersed in 200 mL of toluene, and 0.05 mL of methyl methacrylate and 0.44 mL of ethylene glycol dimethacrylate were added to the resulting dispersion, followed by stirring at 60 ° C. for 1 hour. Went.
Next, 0.08 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、実施例6の表面被覆多孔質酸化物粒子Fを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a drier, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles F of Example 6.
(5)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子F0.17質量部を加えて分散させ、塗料Fを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Fをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Fを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(5) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and it added and disperse | distributed 0.17 mass parts of surface covering porous oxide particles F, and the coating material F was obtained. .
Next, the coating material F was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then heated and cured at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film F. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「比較例1」
(1)オープン孔の内面の不活性化
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ10gを未処理の状態でトルエン200mLに加え、さらに、1,1,1,3,3,3ヘキサメチルジシラザン20gを添加し、このトルエン溶液にドライ窒素を吹き込みながらトルエンの沸点にて24時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、粒子表面をトリメチルシリル化したナノポーラスシリカを得た。
“Comparative Example 1”
(1) Inactivation of inner surface of open pores As porous oxide particles, nanoporous silica (pore size of open pores: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) 10 g of this nanoporous silica was added to 200 mL of toluene in an untreated state, and 20 g of 1,1,1,3,3,3 hexamethyldisilazane was added, and toluene was blown into the toluene solution while blowing dry nitrogen. At the boiling point of 24 hours.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the nanoporous silica which made the particle | grain surface trimethylsilylation.
次いで、このナノポーラスシリカ3gをトルエン100mLに加え、超音波ホモジナイザー(ソニファイヤー450:BRANSON社製)にて60分間処理して粒子同士を衝突させることにより、外周表面のみからトリメチルシリル基を除去したナノポーラスシリカを含む処理液を得た。 Next, 3 g of this nanoporous silica was added to 100 mL of toluene, and the nanoporous silica in which the trimethylsilyl group was removed only from the outer peripheral surface by treating the particles with an ultrasonic homogenizer (Sonifier 450: manufactured by BRANSON) for 60 minutes to make the particles collide with each other. A treatment solution containing was obtained.
(2)反応点の形成
上記の処理液にトルエン500mLを加え、さらに3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを1.0g添加し、得られた溶液に再度ドライ窒素を吹き込みながらトルエンの沸点にて24時間環流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、表面に反応点を形成した表面処理粒子Gを得た。
(2) Formation of reaction point Toluene 500 mL was added to the above treatment solution, 1.0 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was further added, and the resulting solution was again boiled with dry nitrogen at a boiling point of toluene of 24. Time reflux was performed.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the surface treatment particle | grains G which formed the reaction point on the surface.
(3)表面被覆
表面処理粒子G0.5gをトルエン200mLに分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.05mL、エチレングリコールジメタクリレート0.44mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.08g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(3) Surface coating Disperse 0.5 g of surface-treated particles G in 200 mL of toluene, add 0.05 mL of methyl methacrylate and 0.44 mL of ethylene glycol dimethacrylate to the resulting dispersion, and stir at 60 ° C. for 1 hour. It was.
Next, 0.08 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、比較例1の表面被覆多孔質酸化物粒子Gを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Using a dryer, drying was performed at 150 ° C. for 12 hours to obtain surface-coated porous oxide particles G of Comparative Example 1.
(4)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子G0.17質量部を加えて分散させ、塗料Gを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Gをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Gを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(4) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass parts of surface covering porous oxide particles G were added and disperse | distributed to this, and the coating material G was obtained. .
Next, the coating material G was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then cured by heating at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film G. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「比較例2」
(1)反応点の形成
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ10gを未処理の状態でトルエン200mLに加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、表面に反応点を形成した表面処理粒子Hを得た。
“Comparative Example 2”
(1) Formation of reaction point As porous oxide particles, nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) was used. In an untreated state, 10 g of nanoporous silica was added to 200 mL of toluene, and refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour. Thereafter, 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added, and the mixture was further refluxed for 3 hours.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the surface treatment particle | grains H which formed the reaction point on the surface.
(2)表面被覆
表面処理粒子H0.5gをトルエン200mLに分散させ、得られた分散液にメタクリル酸メチル0.05mL、エチレングリコールジメタクリレート0.44mLを加え、60℃にて1時間攪拌を行った。
次いで、ドライ窒素を流しながら2,2−アゾビスイソブチロニトリルを0.08g添加し、60℃にて1時間反応させた後、ヘキサン200mLを加え、遠心分離機を用いて分離した。
(2) Surface coating Disperse 0.5 g of surface-treated particles H in 200 mL of toluene, add 0.05 mL of methyl methacrylate and 0.44 mL of ethylene glycol dimethacrylate to the resulting dispersion, and stir at 60 ° C. for 1 hour. It was.
Next, 0.08 g of 2,2-azobisisobutyronitrile was added while flowing dry nitrogen, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then 200 mL of hexane was added and separated using a centrifuge.
次いで、この分離されたペースト状のものにトルエン10mLを添加し、撹拌した後、遠心分離機にて分離し、上澄みを捨ててペースト状のものを回収するという操作を3回繰り返し行い、その後、乾燥機を用いて150℃にて12時間乾燥を行い、比較例2の表面被覆多孔質酸化物粒子Hを得た。 Next, 10 mL of toluene is added to the separated paste-like material, stirred, and then separated by a centrifuge. The operation of discarding the supernatant and collecting the paste-like material is repeated three times, Drying was performed at 150 ° C. for 12 hours using a dryer, and surface-coated porous oxide particles H of Comparative Example 2 were obtained.
(3)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面被覆多孔質酸化物粒子H0.17質量部を加えて分散させ、塗料Hを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Hをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Hを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(3) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and it added and disperse | distributed 0.17 mass parts of surface covering porous oxide particles, and the coating material H was obtained. .
Next, the coating material H was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then cured by heating at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film H. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「比較例3」
(1)反応点の形成
多孔質酸化物粒子として、ナノポーラスシリカ(オープン孔の細孔径:2〜3nm、平均粒子径:50nm、内部空孔率:50%、住友大阪セメント製)を用い、このナノポーラスシリカ10gを未処理の状態でトルエン200mLに加え、トルエンの沸点にて1時間還流を行い、その後、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを2.1g添加し、さらに3時間還流を行った。
その後、室温まで冷却して、分離、洗浄を行い、表面に反応点を形成した表面処理粒子Iを得た。
“Comparative Example 3”
(1) Formation of reaction point As porous oxide particles, nanoporous silica (open pore size: 2-3 nm, average particle size: 50 nm, internal porosity: 50%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) was used. In an untreated state, 10 g of nanoporous silica was added to 200 mL of toluene, and refluxed at the boiling point of toluene for 1 hour. Thereafter, 2.1 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added, and the mixture was further refluxed for 3 hours.
Then, it cooled to room temperature, isolate | separated and wash | cleaned, and obtained the surface treatment particle | grains I which formed the reaction point on the surface.
(2)評価用薄膜の作製
トルエン3.5gにアクリディック52−101(大日本インキ化学工業社製)1.5gを加えて攪拌し、バインダーを得た。
次いで、バインダー1.28質量部、トルエン3.55質量部となるように、これらを混合し、これに表面処理粒子I0.17質量部を加えて分散させ、塗料Iを得た。
次いで、スピンコートにより塗料Iをアクリル基板上に塗布し、得られた塗膜を乾燥後、80℃にて20分加熱して硬化させ、薄膜Iを得た。なお、スピンコートは、回転数1000〜2000rpm−30秒で行った。
(2) Preparation of thin film for evaluation 1.5 g of Acrydic 52-101 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added to 3.5 g of toluene and stirred to obtain a binder.
Subsequently, these were mixed so that it might become 1.28 mass parts of binders and 3.55 mass parts of toluene, and 0.17 mass parts of surface treatment particle | grains I were added and disperse | distributed to this, and the coating material I was obtained.
Next, the coating material I was applied onto an acrylic substrate by spin coating, and the obtained coating film was dried and then cured by heating at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a thin film I. The spin coating was performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm-30 seconds.
「評価」
実施例1〜6及び比較例1〜3で得られた表面被覆多孔質酸化物粒子A〜H及び表面処理粒子I、及び薄膜A〜I各々の評価を行った。なお、比較例4は、上記で用いたアクリル基板のみの評価である。
評価項目及び評価方法は以下のとおりである。
(1)被覆層量
熱分析装置Thermo Plus TG8120(リガク社製)により、表面被覆多孔質酸化物粒子A〜H及び表面処理粒子Iを200℃から450℃まで加熱したときの質量減少率から、粒子全体に対する被覆層量(百分率)を算出した。
"Evaluation"
Each of the surface-coated porous oxide particles A to H and the surface-treated particles I and the thin films A to I obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated. Comparative Example 4 is an evaluation of only the acrylic substrate used above.
Evaluation items and evaluation methods are as follows.
(1) Amount of coating layer From the mass reduction rate when the surface-coated porous oxide particles A to H and the surface-treated particles I are heated from 200 ° C. to 450 ° C. with a thermal analyzer Thermo Plus TG8120 (manufactured by Rigaku Corporation), The coating layer amount (percentage) with respect to the entire particles was calculated.
(2)反射率
アクリル基板各々に塗料A〜Iを塗布してアクリル基板の表面に薄膜A〜Iを形成し、これらのアクリル基板の裏面を黒マジックにて黒色化した後、分光光度計UV3150(島津製作所社製)を用いて、薄膜A〜Iの表面における測定光波長500nmから600nmの5°正反射率を測定し、この平均反射率を反射率とした。
(3)空孔保持率
上記により得られた「反射率」から、フレネルの式を用いて薄膜A〜Iの屈折率を算出し、この屈折率と、薄膜A〜I中の樹脂と粒子との体積比とから、粒子の屈折率を算出し、この屈折率から空孔保持率を求めた。
(4)被覆層の膜厚
上記により得られた「被覆層量」及び「空孔保持率」、及び「ナノポーラスシリカの平均粒子径」及び「シリカの比重(2.38)」から被覆層の膜厚を算出した。
これらの結果を表1に示す。
(2) Reflectance The paints A to I are applied to each acrylic substrate to form thin films A to I on the surface of the acrylic substrate, and the back surface of these acrylic substrates is blackened with black magic, and then the spectrophotometer UV3150 (Manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure a 5 ° regular reflectance at a measurement light wavelength of 500 nm to 600 nm on the surfaces of the thin films A to I, and this average reflectance was taken as the reflectance.
(3) Pore retention rate From the “reflectance” obtained as described above, the refractive index of the thin films A to I is calculated using the Fresnel equation, and the refractive index, the resin and particles in the thin films A to I, and From the volume ratio, the refractive index of the particles was calculated, and the void retention was determined from this refractive index.
(4) Film thickness of the coating layer From the “coating layer amount” and “pore retention ratio” obtained above, “average particle diameter of nanoporous silica” and “specific gravity of silica (2.38)”, The film thickness was calculated.
These results are shown in Table 1.
以上の結果から、下記のことがわかった。
実施例1〜6と比較例2〜3を比較すると、実施例1〜6の方が明らかに空孔保持率が増大しており、また、水の吸着処理によるポリマー被覆法によりオープン孔の開口端が被覆され、バインダー成分がオープン孔内へ浸入するのを良好に防止していることが確認された。
また、工程についても、比較例1と比べて簡易化されており、かつ工程に要する時間も短縮されている。
From the above results, the following was found.
Comparing Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 3, Examples 1 to 6 clearly have a higher porosity retention rate, and the opening of open holes by a polymer coating method using water adsorption treatment It was confirmed that the edges were covered and satisfactorily prevented the binder component from entering the open holes.
Further, the process is simplified as compared with Comparative Example 1, and the time required for the process is also shortened.
一方、比較例1は、本願発明者等が既に提案した方法(特願2007−271202号)にて作製した表面被覆多孔質酸化物粒子であり、実施例1〜5とほぼ同等の特性を有しているが、その工程が実施例1〜5のものと比べて複雑であり、かつ工程に要する時間も長いものとなっている。 On the other hand, Comparative Example 1 is surface-coated porous oxide particles prepared by the method already proposed by the inventors of the present application (Japanese Patent Application No. 2007-271202), and has almost the same characteristics as those of Examples 1 to 5. However, the process is more complicated than those of Examples 1 to 5, and the time required for the process is long.
また、実施例1〜2では、被覆層量が増大すると空孔保持率が減少しているが、これは被覆層厚の増大により厚み方向の粒子数が増加したことが原因であり、空孔内へのバインダー成分の侵入は防止されている。
実施例3では、被覆層厚が薄く、空孔保持率も減少している。これは、オープン孔の開口端の被覆が完全ではなく、バインダーがオープン孔内に侵入してしまったことによると考えられる。
In Examples 1 and 2, the porosity retention decreased as the coating layer amount increased. This is because the number of particles in the thickness direction increased due to the increase in the coating layer thickness. Intrusion of the binder component into the inside is prevented.
In Example 3, the coating layer thickness is thin and the hole retention rate is also reduced. This is presumably because the covering of the open end of the open hole was not complete, and the binder had penetrated into the open hole.
実施例4〜5では、粒子径が大きくなるほど空孔保持率が高くなっているが、これは、被覆層の体積と比較してナノポーラスシリカ粒子自体の体積が非常に大きく、したがって、被覆層の影響を受け難くなっているためと考えられる。
実施例6は、外周表面に反応点を形成したナノポーラスシリカFを120℃にて5時間加熱し、乾燥させた点以外は、実施例1と同一の条件により被覆層を形成したものであるが、実施例1と同等の被覆層が形成されており、これら実施例1と実施例6とで得られた表面被覆多孔質酸化物粒子には差異が無いことが分かった。
In Examples 4 to 5, the larger the particle diameter, the higher the pore retention rate. This is because the volume of the nanoporous silica particles themselves is very large compared to the volume of the coating layer, and thus the coating layer This is thought to be because it is less affected.
Example 6 is a coating layer formed under the same conditions as in Example 1 except that nanoporous silica F with reaction points formed on the outer peripheral surface was heated at 120 ° C. for 5 hours and dried. A coating layer equivalent to that of Example 1 was formed, and it was found that the surface-coated porous oxide particles obtained in Example 1 and Example 6 were not different.
また、比較例2では、水の吸着処理を行わずにオープン孔の開口端の被覆を行ったために、オープン孔内にポリマーが侵入してしまい、空孔保持率が減少してしまったためと考えられる。
比較例3では、オープン孔の開口端の被覆を行わなかったために、オープン孔内にバインダー成分が侵入して埋めてしまったものと考えられる。
以上の結果から、多孔質酸化物粒子に水の吸着処理を施すことで、オープン孔内へのバインダー成分の侵入を防止し、空孔を維持することができることが分かった。
In Comparative Example 2, the open end of the open hole was covered without performing the water adsorption treatment, so that the polymer entered the open hole and the hole retention rate was reduced. It is done.
In Comparative Example 3, since the opening end of the open hole was not covered, it is considered that the binder component entered and filled in the open hole.
From the above results, it was found that by subjecting the porous oxide particles to water adsorption treatment, the binder component can be prevented from entering the open pores and the pores can be maintained.
本発明の表面被覆多孔質酸化物粒子は、多孔質酸化物粒子のオープン孔の開口端を有機高分子からなる被覆層にて封止するとともに、このオープン孔内を親水性としたことにより、分散剤や樹脂等のバインダー成分がオープン孔内へ侵入するのを防止し、低屈折率性、低誘電性等の多孔質酸化物粒子としての特性を維持することができるものであるから、反射防止フィルム、位相差フィルム、拡散フィルム等の光学フィルムをはじめ、低屈折率性や低誘電性等が求められる様々な光学部品に適用可能であり、その工業的効果は大である。 The surface-coated porous oxide particles of the present invention are formed by sealing the open ends of the open pores of the porous oxide particles with a coating layer made of an organic polymer, and making the open pores hydrophilic. It is possible to prevent binder components such as dispersants and resins from entering into the open pores and maintain the properties as porous oxide particles such as low refractive index and low dielectric property. The present invention can be applied to various optical parts that are required to have a low refractive index, a low dielectric property, etc. as well as an optical film such as a prevention film, a retardation film, and a diffusion film, and its industrial effect is great.
1 多孔質酸化物粒子
2 外周表面
3 オープン孔
4 揮発性溶媒
5 反応点
6 被覆層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (16)
前記開口端が有機高分子からなる被覆層にて封止されているとともに、前記オープン孔内が親水性とされていることを特徴とする表面被覆多孔質酸化物粒子。 A surface-coated porous oxide particle formed by covering a surface of a porous oxide particle in which a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having an open end on the surface. There,
The surface-coated porous oxide particles, wherein the open ends are sealed with a coating layer made of an organic polymer, and the inside of the open holes is made hydrophilic.
前記オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、
前記多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、
前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて前記開口端を封止するとともに、前記オープン孔内の前記揮発性溶媒を除去する第3の工程と、を有することを特徴とする多孔質酸化物粒子の表面被覆方法。 A method of covering a surface of a porous oxide particle in which a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having an open end on the surface,
A first step of adsorbing a volatile solvent having hydrophilicity in the open hole;
A second step of forming reaction points on the outer peripheral surface of the porous oxide particles;
A coating layer made of an organic polymer is bonded and fixed to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particle, and the opening end is sealed with the coating layer, and the volatilization in the open hole is performed. And a third step of removing the conductive solvent.
前記オープン孔内に親水性を有する揮発性溶媒を吸着させる第1の工程と、
前記多孔質酸化物粒子の外周表面に反応点を形成する第2の工程と、
前記多孔質酸化物粒子を乾燥させて前記オープン孔内の前記揮発性溶媒を除去する第3の工程と、
前記多孔質酸化物粒子の外周表面の少なくとも一部に、有機高分子からなる被覆層を結合し固定して、この被覆層にて前記開口端を封止する第4の工程と、
を有することを特徴とする多孔質酸化物粒子の表面被覆方法。 A method of covering a surface of a porous oxide particle in which a large number of pores are formed at least in the vicinity of the surface, and these pores are open pores having an open end on the surface,
A first step of adsorbing a volatile solvent having hydrophilicity in the open hole;
A second step of forming reaction points on the outer peripheral surface of the porous oxide particles;
A third step of drying the porous oxide particles to remove the volatile solvent in the open pores;
A fourth step of bonding and fixing an organic polymer coating layer to at least a part of the outer peripheral surface of the porous oxide particles, and sealing the opening end with the coating layer;
A method for covering the surface of porous oxide particles, comprising:
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