JP2016168584A - 無機顔料用高分子分散剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エチレン性二重結合を有する、二塩基酸、無水二塩基酸及び二塩基酸モノエステルから選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(a)、末端に不飽和基を有するポリエーテルから選ばれる少なくとも1種の構成単位(b)、並びに好ましくはメチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、分岐ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート及びスチレンから選ばれる構成単位(c)を含有し、構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が0.05以上7.5以下である共重合体を含む、非水系溶媒中で用いる無機顔料用高分子分散剤。
【選択図】なし
Description
[式(1)中、R1、R2、R3及びR5は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、R4は炭素数2以上4以下のアルカンジイル基を示し、X1は酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、nは平均付加モル数を示し、1以上140以下である。]
[式(5)中、R11は炭素数1以上18以下の炭化水素基を示し、R12は炭素数2以上5以下の不飽和炭化水素基を示し、AOは炭素数2以上4以下のオキシアルキレン基の1種又は2種以上を示し、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示し、1以上100以下である。]
[式(2)中、R6、R7、及びR8は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、X3は酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、R9及びR10は炭素数1以上30以下の炭化水素基を示す。]
本発明の共重合体は、エチレン性二重結合を有する、二塩基酸、無水二塩基酸及び二塩基酸モノエステルから選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(a)を含有する。構成単位(a)はいずれも高い酸性度を有し、無機顔料表面との相互作用により、共重合体分子が無機顔料表面に選択的に強く吸着すると考えられる。
前記エチレン性二重結合を有する二塩基酸は、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはカルボキシ基を2つ有する化合物であり、より好ましくはマレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸及びフマル酸から選ばれる少なくとも1種である。
前記エチレン性二重結合を有する無水二塩基酸としては、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはジカルボン酸無水物、より好ましくは無水マレイン酸、無水イタコン酸及び無水シトラコン酸から選ばれる少なくとも1種である。
前記エチレン性二重結合を有する二塩基酸モノエステルとしては、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくは前記二塩基酸のモノエステル、より好ましくはマレイン酸、イタコン酸及びシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種の二塩基酸とアルコールとのモノエステルである。前記アルコールとしては、シート強度向上の観点から、好ましくは脂肪族アルコール、より好ましくは炭素数1以上8以下の脂肪族アルコール、更に好ましくは炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール、更に好ましくはメタノール及びエタノールから選ばれる少なくとも1種、更に好ましくはエタノールである。
本発明の共重合体は、式(1)で表される構成単位及び式(5)で表される化合物由来の構成単位から選ばれる少なくとも1種の構成単位(b)を含有する。構成単位(b)は非イオン性基を有し、無機顔料粒子間に強い立体的斥力をもたらし、無機顔料粒子同士の凝集を抑制して高い分散性に寄与すると考えられる。
本発明の共重合体は、式(2)で表される構成単位(c)を含有する。構成単位(c)は非極性基を有するため、無機顔料表面に吸着した共重合体が非水系溶媒中へ再溶出することを抑制すると考えられる。さらに、構成単位(c)はイオン性基を有さないため、無機顔料表面に共重合体を留めつつ、共重合体分子形状の自由度を高めてより均一に無機顔料を被覆するものと考えられる。
本発明の共重合体は、本発明の効果を損なわない範囲で、構成単位(a)、(b)及び(c)以外のその他の構成単位を含んでもよい。本発明の共重合体の全構成単位中、前記その他の構成単位の含有量は、本発明の効果を発現させる観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
本発明の共重合体は、モノマー(a)、(b)及び(c)を含むモノマー混合物を溶液重合法で重合させる等、公知の方法で得ることができる。溶液重合に用いられる溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族;エタノール、2−プロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル;等が挙げられる。溶媒の量は、モノマー全量100質量部に対し、好ましくは50質量部以上1000質量部以下である。
本発明の共重合体において、構成単位(a)、構成単位(b)、構成単位(c)の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよく、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはランダム及びブロックから選ばれる少なくとも1種であり、分散性向上の観点から、より好ましくはランダムである。本発明の共重合体において、全構成単位中の構成単位(a)の質量比は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(a)と、重合後に中和可能な酸性基を付加できるモノマーと、前記酸性基との合計量の質量比と見なすことができる。全構成単位中の構成単位(b)の質量比は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(b)と、重合後に非イオン性基を導入できるモノマーと、前記非イオン性基との合計量の質量比と見なすことができる。全構成単位中の構成単位(c)の質量比は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(c)と、重合後に非極性基を導入できるモノマーと、前記非極性基との合計量の質量比と見なすことができる。構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]は、[前記全構成単位中の構成単位(c)の質量比/前記全構成単位中の構成単位(b)の質量比]と見なすことができる。
本発明で使用できる非水系溶媒の溶解度パラメータ(単位:[(MPa)1/2])は、無機顔料の分散性向上、及び上記高分子分散剤との相溶性の観点から、好ましくは20以上、より好ましくは21以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは26以下である。本発明において、非水系溶媒の溶解度パラメータは、Fedorsの方法[R.F.Fedors. Polym. Eng. Sci.,14,147(1974)]により計算された値をいう。
一般に、無機顔料の表面は酸点及び塩基点の両者を有する。非水系溶媒中における酸点及び塩基点の量は、逆滴定法で求めることが可能である。逆滴定法とは、あらかじめ濃度が既知である塩基性試薬(又は酸性試薬)を一定の割合で無機顔料と混合し、十分に中和させた後、遠心分離機等で、固液分離させ、その上澄み液を滴定し、減少した塩基性試薬の量(又は酸性試薬の量)から酸量(又は塩基量)を求める方法である。本発明において塩基量及び酸量は下記により求められる。
約2gの無機顔料を精秤し、その質量をS(g)とする。前記精秤した無機顔料と、0.01N 酢酸−トルエン/エタノール(容量比 48/52)溶液30mLとを、ガラス製試料瓶に入れ、超音波洗浄器(Branson社製「1510J−MT」)で1時間分散処理し、分散液を得る。24時間静置後、前記分散液を遠心分離機(日立社製「CP−56G」)を用いて、25,000rpm、60分の条件で遠心分離する。分離した上層の液体部10mLを、フェノールフタレイン指示薬が添加されているトルエン/エタノール溶媒(容量比 2/1)20mLに加え、0.01N 水酸化カリウム−エタノール溶液にて中和滴定する。このときの滴定量をX(mL)、0.01N 酢酸−トルエン/エタノール(容量比 48/52)10mLを中和するのに必要な滴定量をB(mL)とすると、以下の式で、塩基量が求められる。
塩基量(μmol/g)=30×(B−X)/S
約2gの無機顔料を精秤し、その質量をS(g)とする。前記精秤した無機顔料と、0.01N n−ブチルアミン−トルエン/エタノール(容量比 48/52)溶液30mLとを、ガラス製試料瓶に入れ、超音波洗浄器(Branson社製「1510J−MT」)で1時間分散処理し、分散液を得る。24時間静置後、前記分散液を遠心分離機(日立社製「CP−56G」)を用いて、25,000rpm、60分の条件で遠心分離する。分離した上層の液体部10mLを、ブロムクレゾールグリーン指示薬が添加されているトルエン/エタノール溶媒(容量比 2/1)20mLに加え、0.01N 塩酸−エタノール溶液にて中和滴定する。このときの滴定量をX(mL)、0.01N n−ブチルアミン−トルエン/エタノール(容量比 48/52)10mLを中和するのに必要な滴定量をB(mL)とすると、以下の式で、酸量が求められる。
酸量(μmol/g)=30×(B−X)/S
無機顔料の平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)は、無機顔料粒子を粒子径R(m)の球と仮定して、窒素吸着法により測定されたBET比表面積S(m2/g)、無機微粒子の密度ρ(g/cm3)を用いて、求めることができる。すなわち、BET比表面積は単位質量当たりの表面積であるので、表面積をA(m2)、粒子の質量をW(g)とすると、
S=A/W
=[4×π×(R/2)2]/[4/3×π×(R/2)3×ρ×106]
=6/(R×ρ×106)
の関係式が得られる。粒子径の単位をnmに変換すると、
R(nm)=6000/(S×ρ)
となり、平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)求めることができる。例えば、チタン酸バリウム(密度6.0 g/cm3)のBET比表面積が5.0(m2/g)であれば、その平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)は、200nmとなる。
本発明のスラリー組成物は、無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤を混合し、好ましくは分散する工程を有する方法により、製造することができる。前記工程は、無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤を、メディアと共に混合する工程を含む。前記メディアの形状は好ましくはビーズであり、その粒径は、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.5mm以上であり、そして、好ましくは3mm以下、より好ましくは1.5mm以下である。前記メディアの材質は、好ましくはアルミナ又はジルコニア、より好ましくはジルコニアである。スラリー組成物を製造する際に混合する無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤の好適な量は、後述するスラリー組成物における各成分の含有量と同様である。以上の製造方法により、無機顔料を非水系溶媒に分散させることができ、分散性及びシート強度に優れるスラリー組成物を製造することができる。
本発明の分散剤を用いれば、非水系溶媒に無機顔料が分散したスラリー組成物を得ることができる。したがって、本発明のスラリー組成物は無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤を含有する。スラリー組成物における無機顔料の含有量は、分散性向上の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。無機顔料100質量部に対する本発明の分散剤に由来する共重合体の含有量は、分散性向上の観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上であり、そして、シート強度の向上の観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。「本発明の分散剤に由来する共重合体」とは、本発明の分散剤に含有される本発明の共重合体をいう。
R11O(AO)mR12 (5)
[式(5)中、R11は炭素数1以上18以下の炭化水素基を示し、R12は炭素数2以上5以下の不飽和炭化水素基を示し、AOは炭素数2以上4以下のオキシアルキレン基の1種又は2種以上を示し、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示し、1以上100以下である。]
<3> 構成単位(a)が、下記モノマー(a)由来の構成単位である、<1>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
モノマー(a):エチレン性二重結合を有する、二塩基酸、無水二塩基酸及び二塩基酸モノエステルから選ばれる少なくとも1種の化合物
<4> モノマー(a)が、好ましくは無水二塩基酸及び二塩基酸モノエステルから選ばれる少なくとも1種、より好ましくは二塩基酸モノエステルである、<3>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<5> モノマー(a)が、好ましくはマレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル及びマレイン酸モノエチルから選ばれる少なくとも1種、より好ましくは無水マレイン酸及びマレイン酸モノエチルから選ばれる少なくとも1種、更に好ましくはマレイン酸モノエチルである、<3>又は<4>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<6> 式(1)のR1及びR2は、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは水素原子である、<1>から<5>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<7> 式(1)のR3は、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはメチル基である、<1>から<6>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<8> 式(1)のR4は、好ましくはエタンジイル基及びプロパンジイル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはエタンジイル基又はエタンジイル基とプロパンジイル基との混合、更に好ましくはエタンジイル基である、<1>から<7>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<9> 式(1)のR5は、好ましくはメチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはメチル基である、<1>から<8>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<10> 式(1)のX1は、好ましくは酸素原子である、<1>から<9>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<11> 式(1)のnは、好ましくは2以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは20以上である、<1>から<10>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<12> 式(1)のnは、好ましくは100以下、より好ましくは50以下、更に好ましくは25以下である、<1>から<11>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<13> 構成単位(b)が、好ましくは下記モノマー(b)由来の構成単位である、<1>から<12>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
モノマー(b):非イオン性基及びエチレン性不飽和二重結合を有するモノマー
<14> モノマー(b)が、好ましくは式(3)で表されるモノマーである、<13>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<15> モノマー(b)が、好ましくはメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリ(エチレングリコール/プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、エトキシポリ(エチレングリコール/プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、2−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、及び3−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミドから選ばれる少なくとも1種、より好ましくはメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、更により好ましくはメトキシポリエチレングリコールメタクリレートである、<13>又は<14>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<16> 式(2)のR6及びR7は、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは水素原子である、<1>から<15>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<17> 式(2)のX2が、好ましくは −C(=O)X3R9である、<1>から<16>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<18> 式(2)のX2が、好ましくは −R10である、<1>から<16>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<19> 式(2)のX3は、好ましくは酸素原子である、<1>から<18>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<20> 式(2)のR8は、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは水素原子である、<1>から<19>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<21> 式(2)のR9は、好ましくは脂肪族炭化水素基であり、より好ましくは分岐鎖を有するものである、<1>から<20>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<22> 式(2)のR9の炭素数は、1以上、好ましくは5以上、より好ましくは12以上、更に好ましくは16以上である、<1>から<21>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<23> 式(2)のR9の炭素数は、好ましくは22以下、より好ましくは18以下である、<1>から<22>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<24> 式(2)のR9は、好ましくはメチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、セチル基、ステアリル基、分岐ステアリル基、オレイル基、ベヘニル基、シクロヘキシル基、及びベンジル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはステアリル基、及び分岐ステアリル基から選ばれる少なくとも1種、更に好ましくは分岐ステアリル基である、<1>から<23>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<25> 式(2)のR10は、好ましくは芳香族炭化水素基、より好ましくはフェニル基である、<1>から<24>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<26> 式(2)のR10の炭素数は、1以上、好ましくは5以上である、<1>から<20>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<27> 式(2)のR10の炭素数は、好ましくは22以下、より好ましくは18以下である、<1>から<26>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<28> 構成単位(c)が、好ましくは下記モノマー(c)由来の構成単位である、<1>から<27>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
モノマー(c):非極性基及びエチレン性不飽和二重結合を有するモノマー
<29> モノマー(c)が、好ましくは式(4)で表されるモノマーである、<28>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<30> モノマー(c)が、好ましくはエステル化合物、アミド化合物、α―オレフィン、及びこれらのアルキル鎖が分岐しているもの、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、並びにスチレンから選ばれる少なくとも1種、より好ましくはメチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、分岐ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート及びスチレンから選ばれる少なくとも1種、更に好ましくは分岐ステアリル(メタ)アクリレート及びスチレンから選ばれる少なくとも1種である、<28>又は<29>に記載の無機顔料用高分子剤。
<31> 前記共重合体の全構成単位中、構成単位(a)の含有量が、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、更に好ましくは5質量%超、更に好ましくは8質量%以上、更に好ましくは12質量%以上である、<1>から<30>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<32> 前記共重合体の全構成単位中、構成単位(a)の含有量が、好ましくは66質量%未満、より好ましくは60質量%以下である、<1>から<31>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<33> 前記共重合体の全構成単位中、構成単位(b)の含有量が、好ましくは4質量%超、より好ましくは4質量%超、更に好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である、<1>から<32>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<34> 前記共重合体の全構成単位中、構成単位(b)の含有量が、好ましくは90%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である、<1>から<33>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<35> 前記共重合体の全構成単位中、構成単位(c)の含有量が、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%超、更に好ましくは15質量%以上である、<1>から<34>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<36> 前記共重合体の全構成単位中、構成単位(c)の含有量が、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%未満、更に好ましくは65質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である、<1>から<35>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<37> 前記共重合体における構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.12以上、更に好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.6以上、更に好ましくは0.7超、更に好ましくは0.9以上である、<1>から<36>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<38> 前記共重合体における構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が、好ましくは5.0以下、より好ましくは3.5以下、更に好ましくは1.9以下、より更に好ましくは1.3以下である、<1>から<37>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<39> 共重合体のpKaが、好ましくは0.1以上である、<1>から<38>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<40> 共重合体のpKaが、好ましくは9.0未満、より8.8以下、更に好ましくは8.5以下、更に好ましくは8.3以下、更に好ましくは8.0以下である、<1>から<39>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<41> 共重合体の重量平均分子量が、好ましくは1000以上、より好ましくは2000以上、更に好ましくは4000以上、更に好ましくは7000以上である、<1>から<40>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<42> 共重合体の重量平均分子量が、好ましくは100000以下、より好ましくは40000以下、更に好ましくは20000以下、更に好ましくは10000以下である、<1>から<41>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<43> 無機顔料が、好ましくは塩基性無機顔料、より好ましくは複合酸化物、更に好ましくはチタン酸バリウムである、<1>から<42>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<44> <1>から<43>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤を用いて、無機顔料を分散する方法。
<45> 非水系溶媒、無機顔料、及び<1>から<43>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤を含有するスラリー組成物。
<46> 好ましくはさらにバインダー樹脂を含有する、<45>に記載のスラリー組成物。
<47> 無機顔料100質量部に対する前記無機顔料用高分子分散剤に由来する共重合体の含有量が、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上である、<45>又は<46>に記載のスラリー組成物。
<48> 無機顔料100質量部に対する前記無機顔料用高分子分散剤に由来する共重合体の含有量が、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である、<45>から<47>のいずれかに記載のスラリー組成物。
<49> 無機顔料を非水系溶媒に分散するための、<45>から<48>のいずれかに記載のスラリー組成物の使用。
<50> セラミックシートの製造における、<1>から<43>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤の使用。
<51> セラミックシートの製造における、<45>から<48>のいずれかに記載のスラリー組成物の使用。
ゲル浸透クロマトグラフィー(以下「GPC」ともいう)法を用いた。試料をN,N−ジメチルホルムアミドで希釈し、試料の固形分濃度0.3質量%の溶液を調製して試料溶液とし、その100μLを測定に供した。N,N−ジメチルホルムアミドに、リン酸とリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、GPC〔装置:東ソー株式会社製「HLC−8120GPC」、検出器:示差屈折計(装置付属)、カラム:東ソー株式会社製「TSK−GEL α−M」×2本、カラム温度:40℃、溶離液流速:1mL/min〕により、測定した。標準物質としては、単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製:分子量 5.26×102、1.02×105、8.42×106;西尾工業株式会社製:分子量 4.0×103、3.0×104、9.0×105)を用いた。
シャーレにガラス棒と乾燥無水硫酸ナトリウム10gを入れ、そこに試料1gを量り採り、ガラス棒で混合し、105℃の減圧乾燥機(圧力8kPa)で2時間乾燥した。乾燥後の質量を秤り、次式より得られた値を固形分とした。
固形分(質量%)={[(乾燥後の質量−(シャーレの重さ+ガラス棒の重さ+無水硫酸ナトリウムの質量))]/試料の質量}×100
粒径測定装置として、光子相関法(動的光散乱法)の原理に基づく粒度分布測定機(シスメックス社製「ゼータサイザーナノZS」)を使用した。非水系スラリー組成物 0.025gと、分散媒としてトルエン/エタノール混合溶媒(容積比:48/52) 2mLとを混合して得られた液をサンプルとし、光路長10mmの硝子セルに1.2mL採取し、測定部に入れて測定した。測定パラメータとして、粒子の屈折率、分散媒の屈折率及びサンプル粘度を入力した。例えば、無機顔料がチタン酸バリウムの場合、粒子の屈折率を2.40とした。分散媒の屈折率は1.423、サンプル粘度は0.752とした。散乱強度の頻度分布が50%となる粒径をD50、90%となる粒径をD90とした。測定されたD90とD50との比[D90/D50]の値が小さいほど、スラリー組成物において粗大粒子が少なく、粒度分布が小さいことを示す。したがって、[D90/D50]の値が小さいほど、分散性に優れる。
フィルムアプリケーター(ギャップ50μm)を用い、シリコーン処理された離型フィルム(帝人デュポンフィルム社製「ピューレックス A31」)にスラリー組成物を塗工し、60℃にて16時間乾燥し、セラミックシートを成形した。乾燥後のセラミックシートの厚みは5μmであった。得られたセラミックシートを、前記離型フィルムとともにスーパーダンベル(ダンベル社製「SDK−2493」、)を取り付けたレバー式試料裁断機(ダンベル社製「SD型」)を用いて裁断して、離型フィルムを剥離したシートを試験片とし、引っ張り試験用治具を装着した卓上型精密試験機(島津製作所社製「オートグラフ EZ−Test」)を用いて、シートが破断した時の破断応力を測定した。破断応力の値が大きいほど、シート強度に優れる。
JIS K 0070に準じて、滴定溶媒にトルエンとエタノールの混合溶媒を用いて、共重合体溶液の電位差滴定により測定した。複数のpKaが測定された場合は、そのうちで最も低いpKaを、共重合体のpKaとした。
・St:スチレン(NSスチレンモノマー社製)(Sp値:15.5)
・i−SMA:分岐ステアリルメタクリレート(新中村化学工業社製「NKエステル S−1800M」)(Sp値:15.7)
・PEG(23)MA:メトキシポリエチレングリコール(23モル)メタクリレート(新中村化学工業社製「NK−エステル TM―230G」)
・MAA:メタクリル酸(三菱瓦斯化学社製「GE−110」)
・無水マレイン酸:三井化学社製「ムスイマレインサン ペレット KG」
・無水シトラコン酸:磐田化学工業社製
・無水イタコン酸:磐田化学工業社製
・イタコン酸:和光純薬工業社製
・マレイン酸モノエチル:東京化成工業社製
・イタコン酸モノエチル:東京化成工業社製
・マレイン酸モノメチル:東京化成工業社製
・MPD:3−メルカプト−1,2−プロパンジオール(旭化学工業社製「1−チオグリセロール」)
・V−65B:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製)
・アリルエーテルEO:ポリオキシエチレンアリルエーテル(式(5)中、R11:メチル基、R12:アリル基、m:33)、日油社製「ブレンマー PKA-5010」(EO平均付加モル数:33)
・アリルエーテルEOPO:ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンアリルエーテル(式(5)中、R11:メチル基、R12:アリル基、m:32)、日油社製「ブレンマー PKA-5016」(EO平均付加モル数:16、PO平均付加モル数:16)
還流管、攪拌装置、温度計及び窒素導入管を取り付けた1Lセパラブルフラスコに、「初期仕込み用モノマー」として無水マレイン酸 6.75g、PEG(23)MA 31.5g、St 6.75g、MPD 1.8g及びエタノール(キシダ化学社製、試薬) 27.0gを仕込み、フラスコ内を撹拌しながら窒素置換し、80℃まで昇温した。フラスコ内を80℃で撹拌しながら、「開始剤液」としてV−65B 1.35g及びエタノール 12.15gの混合液をフラスコ内に添加し、次いで、「滴下用モノマー液」として無水マレイン酸 60.75g、PEG(23)MA 283.5g、St 60.75g、MPD 16.2g、V−65B 12.15g及びエタノール 243.0gの混合液を、3時間かけてフラスコ内に滴下した。更に80℃で3時間攪拌し、冷却した。濃度調整のためにエタノールをフラスコ内に添加し、共重合体溶液を得た。pKaは7.8、固形分は56.1質量%、重量平均分子量は8840であった。
「初期仕込み用モノマー」、「開始剤液」及び「滴下用モノマー液」の組成をそれぞれ表1の記載に従って変更したことを除いては、実施例1と同様の方法により、共重合体溶液を得た。pKa、固形分、並びに重量平均分子量は、表1に示した通りである。
チタン酸バリウム粉末(BET比表面積15m2/g) 36gと、共重合体溶液を固形分換算で0.6gと、直径1mmのジルコニアビーズ 50gと、ジルコニアビーズを除いた成分中のチタン酸バリウムの含有量が50質量%になる量のトルエン/エタノール混合溶媒(容積比:48/52)とを、容量100mLのポリエチレン製容器に入れ、卓上型ボールミル(アズワン社製「ビッグローター BR−2」)を用い、室温、120r/minの条件で96時間分散処理を行った。次いで、ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業社製「エスレック BM−2」;ブチラール化度68モル%、水酸基量31モル%、分子量約5万) 2.8gと、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート(花王社製「ビニサイザー 80」) 0.56gと、アルキルイミダゾリン(花王社製「ホモゲノール L−95」) 0.2gと、チタン酸バリウムの含有量がスラリー組成物に対して30質量%になる量のトルエン/エタノール混合溶媒(容積比:48/52)とを、前記容器に加え、前記卓上型ボールミルを用い、室温、120r/minの条件で2時間分散処理を行った。ジルコニアビーズを200メッシュナイロン濾過で取り除き、スラリー組成物を得た。
得られたスラリー組成物を用い、粒径(D50及びD90)の測定、分散性の評価及びシート強度の評価を行った。結果を表2に示す。
Claims (9)
- エチレン性二重結合を有する、二塩基酸、無水二塩基酸及び二塩基酸モノエステルから選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(a)、式(1)で表される構成単位及び式(5)で表される化合物由来の構成単位から選ばれる少なくとも1種の構成単位(b)、並びに式(2)で表される構成単位(c)を含有し、構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が0.05以上7.5以下である共重合体を含む、非水系溶媒中で用いる無機顔料用高分子分散剤。
[式(1)中、R1、R2、R3及びR5は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、R4は炭素数2以上4以下のアルカンジイル基を示し、X1は酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、nは平均付加モル数を示し、1以上140以下である。]
R11O(AO)mR12 (5)
[式(5)中、R11は炭素数1以上18以下の炭化水素基を示し、R12は炭素数2以上5以下の不飽和炭化水素基を示し、AOは炭素数2以上4以下のオキシアルキレン基の1種又は2種以上を示し、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示し、1以上100以下である。]
[式(2)中、R6、R7、及びR8は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、X3は酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、R9及びR10は炭素数1以上30以下の炭化水素基を示す。] - 構成単位(a)が、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、並びにそれらの無水物及びモノエステルから選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位である、請求項1に記載の無機顔料用高分子分散剤。
- 共重合体のpKaが、0.1以上9.0未満である、請求項1又は2に記載の無機顔料用高分子分散剤。
- 式(2)のR9が分岐の炭化水素基である、請求項1から3のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
- 共重合体の重量平均分子量が、1000以上100000以下である、請求項1から4のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
- 無機顔料が、複合酸化物である、請求項1から5のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
- 非水系溶媒、無機顔料、及び請求項1から6のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤を含有するスラリー組成物。
- さらにバインダー樹脂を含有する、請求項7に記載のスラリー組成物。
- 無機顔料100質量部に対する前記無機顔料用高分子分散剤に由来する共重合体の含有量が、10質量部以下である、請求項7又は8に記載のスラリー組成物。
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