JP2022118581A - 電磁波吸収粒子、電磁波吸収粒子分散液、電磁波吸収粒子分散体、電磁波吸収積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複合酸化物を含有する電磁波吸収粒子であって、
前記複合酸化物は、希土類元素から選択される1種類以上の元素であるA元素と、
BiであるB元素と、を含有し、
前記複合酸化物が含有する前記A元素の物質量をx、前記B元素の物質量をyとした場合に、1≦x/y≦3の関係を充足する電磁波吸収粒子を提供する。
【選択図】なし
Description
前記複合酸化物は、希土類元素から選択される1種類以上の元素であるA元素と、
BiであるB元素と、を含有し、
前記複合酸化物が含有する前記A元素の物質量をx、前記B元素の物質量をyとした場合に、1≦x/y≦3の関係を充足する電磁波吸収粒子を提供する。
本発明の発明者は、新規な電磁波吸収粒子について検討を行った。なお、電磁波吸収粒子が吸収する電磁波の種類は特に限定されないが、既述のように特に赤外線や近赤外線を吸収する電磁波吸収粒子が求められている。そこで、本実施形態の電磁波吸収粒子は、赤外線を吸収する赤外線吸収粒子であることが好ましく、中でも近赤外線を吸収する近赤外線吸収粒子であることがより好ましい。
(複合酸化物の組成について)
本実施形態の電磁波吸収粒子は、複合酸化物を含有できる。該複合酸化物は、希土類元素から選択される1種類以上の元素であるA元素と、BiであるB元素と、を含有できる。
(複合酸化物の結晶構造)
本発明の発明者の検討によれば、複合酸化物が正方晶の結晶構造を有する場合、特に可視光領域の光の透過が向上し、赤外線領域の光の吸収が向上する。ただし、可視光領域における光の透過を向上させ、赤外線領域における光の吸収を向上させる効果を得る為には、複合酸化物中に正方晶の単位構造が含まれていれば良く、当該複合酸化物が部分的に非晶質や他の構造を含んでいても構わない。
(電磁波吸収粒子の粒子特性について)
本実施形態の電磁波吸収粒子の粒子径等の粒子特性は特に限定されず、要求される電磁波吸収特性等に応じて任意に選択できる。
[2]電磁波吸収粒子の製造方法
次に、本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法について説明する。本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法により、既述の電磁波吸収粒子を製造できるため、既に説明した事項については一部説明を省略する。
[3]電磁波吸収粒子分散液
次に、本実施形態の電磁波吸収粒子分散液について説明する。
(1)含有する材料について
(1-1)電磁波吸収粒子
本実施形態の電磁波吸収粒子分散液は、既述の電磁波吸収粒子を含有できる。電磁波吸収粒子については、既に説明したので、ここでは説明を省略する。
(1-2)液体媒体
(1-2-1)有機溶媒
液体媒体として使用する有機溶媒としては、例えばアルコール系、ケトン系、エステル系、グリコール誘導体、アミド類、芳香族炭化水素類等から選択された1種類以上を使用できる。
アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン系材料;
3-メチル-メトキシ-プロピオネート、酢酸n-ブチルなどのエステル系材料;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのグリコール誘導体;
フォルムアミド、N-メチルフォルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド類;
トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;
エチレンクロライド、クロルベンゼン、等から選択された1種類以上を有機溶媒としてできる。
(1-2-2)油脂
液体媒体として使用する油脂としては、特に限定されないが、植物油または植物油由来の化合物を好ましく用いることができる。
(1-2-3)液状可塑剤
液体媒体として使用する液状可塑剤としては、例えば、一価アルコールと有機酸エステルとの化合物である可塑剤、多価アルコール有機酸エステル化合物等のエステル系である可塑剤、有機リン酸系可塑剤等のリン酸系である可塑剤、等から選択された1種類以上が挙げられる。なお、いずれも室温で液状であるものが好ましい。
(1-2-4)硬化により高分子化される化合物
本実施形態の赤外線吸収粒子分散液に使用する硬化により高分子化される化合物としては、熱、光、水により引き起こされる重合反応等で高分子を形成する単量体やオリゴマーを好適に用いることができる。
(1-3)分散剤
本実施形態の電磁波吸収粒子分散液において、電磁波吸収粒子の分散安定性を一層向上させ、再凝集による粒子径の粗大化を回避する為に、本実施形態の電磁波吸収粒子分散液は各種の分散剤、界面活性剤、カップリング剤などを含有することもできる。
(1-4)その他添加剤
本実施形態の電磁波吸収粒子分散液は、塗布性やレベリング性、乾燥性の制御のために、各種界面活性剤や樹脂成分等の添加剤を含有することもできる。当該添加剤を添加する場合、電磁波吸収粒子分散液は、当該添加剤を、該分散液の5質量%以下の範囲で少量含有することが好ましい。界面活性剤としてはアニオン性、カチオン性、非イオン性、または両性のものが挙げられる。
(2)電磁波吸収粒子分散液の製造方法
本実施形態の電磁波吸収粒子分散液の製造方法は特に限定されない。本実施形態の電磁波吸収粒子分散液は、例えば既述の電磁波吸収粒子と、必要に応じて分散剤やその他添加剤とを、既述の液体媒体中に添加して分散することで調製できる。なお、既述のように液体媒体に替えて、液体分散剤を用いることもできる。
(3)電磁波吸収粒子分散液の使用方法、および電磁波吸収粒子分散液を用いた物品
本実施形態の電磁波吸収粒子分散液の用途等は特に限定されず、各種用途に用いることができる。
[4]電磁波吸収粒子分散体
次に、本実施形態の電磁波吸収粒子分散体について説明する。
(1)電磁波吸収粒子分散体の製造方法
電磁波吸収粒子分散体の製造方法は特に限定されない。電磁波吸収粒子分散体は、例えば既述の電磁波吸収粒子を樹脂等の固体媒体に練り込み、フィルムやボード等の所望の形状に成形することで製造できる。
(2)電磁波吸収基材
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体は、基材と、該基材の表面に配置された既述の電磁波吸収粒子を含有する分散膜とを有する電磁波吸収基材も含む。
(3)電磁波吸収粒子分散体の使用方法およびそれを用いた物品
ここまで説明した本実施形態の電磁波吸収粒子分散体や電磁波吸収基材は、可視光領域の光を透過させ、赤外線領域の光を遮蔽できる。このため、例えば、各種建築物や車両において、可視光線を十分に取り入れながら赤外線領域の光を遮蔽し、明るさを維持しながら室内の温度上昇を抑制することを目的とした窓材等に用いることができる。また、PDP(プラズマディスプレイパネル)から前方に放射される赤外線を遮蔽するフィルター等、に好適に使用することができる。
[5]電磁波吸収積層体
本実施形態の電磁波吸収積層体は、既述の電磁波吸収粒子分散体と、透明基材と、を含む積層構造を備えることができる。電磁波吸収積層体として、例えば2枚以上の複数枚の透明基材と、上述の電磁波吸収粒子分散体とを積層した例が挙げられる。この場合、電磁波吸収粒子分散体は、例えば透明基材の間に配置し、電磁波吸収用中間膜として用いることができる。
(評価方法)
まず、以下の実施例、参考例における評価方法について説明する。
(累積50%粒子径、累積95%粒子径)
実施例および参考例における電磁波吸収粒子の粒度分布は、周波数解析法で解析する動的光散乱法を原理とした粒度分布測定装置(日機装株式会社製UPA-150)により測定した。測定条件として、粒子屈折率は1.81とし、粒子形状は非球形を用いた。また、バックグラウンドはメチルイソブチルケトンで測定し、溶媒屈折率は1.40とした。そして、得られた粒度分布から累積50%粒子径、および累積95%粒子径を求めた。
(結晶構造)
電磁波吸収粒子分散液から溶媒を除去して得られる電磁波吸収粒子を用いて、該電磁波吸収粒子が含有する複合酸化物の結晶構造の測定を行った。
実施例および参考例における電磁波吸収粒子分散液の光学特性は、以下のように測定した。まず、分光光度計の測定用ガラスセルにて電磁波吸収粒子分散液を溶媒のメチルイソブチルケトンで希釈した。このとき、希釈後の可視光透過率が70%となるような希釈倍率とした。次に、分光光度計(日立ハイテクサイエンス製UH4150)により波長200nm以上2600nm以下の範囲において5nmの間隔で透過光プロファイルを測定し、可視光透過率と日射透過率とをJIS R 3106(2019)に基づき、波長300nm以上2100nm以下の範囲で算出した。このとき、当該測定において、分光光度計の光の入射方向は測定用ガラスセルに垂直な方向とした。また、当該測定用ガラスセルに溶媒のメチルイソブチルケトンのみを入れたブランク液を光の透過率のベースラインとした。
(電磁波吸収基材の光学特性)
実施例および参考例における電磁波吸収基材の光学特性は、分光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製UH4150)により測定した。波長200nm以上2600nm以下の範囲において5nmの間隔で透過光プロファイルを測定し、可視光透過率と日射透過率とをJIS R 3106(2019)に基づき、波長300nm以上2100nm以下の範囲で算出した。
(ヘイズ)
電磁波吸収基材のヘイズ値は、ヘイズメーター(株式会社村上色彩技術研究所製HM-150N)を用いて測定し、JIS K 7136(2000)に基づき算出した。
[実施例1]
(電磁波吸収粒子)
酸化イットリウム(Y2O3、富士フィルム和光純薬株式会社製、純度99.99%)0.899gとイットリウム単体(Y、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)3.54gと酸化ビスマス(Bi2O3、富士フィルム和光純薬株式会社製、純度99.5%)5.56gとを均一になるよう十分混合した。そこから4g分取して5MPaの圧力でプレス機を用いてφ10mmのペレット状に成型し、得られた成型物を厚さ0.01mm×50mm×50mmのタンタル箔(株式会社ニラコ製)で包んだ。そして、石英管中に真空封入し、1000℃で40時間熱処理した後、乳鉢と乳棒を用いて解砕し、実施例1に係る組成式Y2BiO2の粉末を得た。なお、熱処理以外の作業は全てアルゴンガスで満たしたグローブボックス中で行なった。
実施例1に係るY2BiO26質量%と官能基としてアミンを含有する基を有するアクリル系高分子分散剤(アミン価48mgKOH/g、分解温度250℃のアクリル系分散剤)6質量%とメチルイソブチルケトン88質量%とを混合して混合液を調製した。
(電磁波吸収粒子分散体)
実施例1に係る電磁波吸収粒子分散液と紫外線硬化性樹脂(東亜合成株式会社製アロニックスUV-3701)とを質量比が1:1となるよう秤量し、混合・攪拌して電磁波吸収基材形成用分散液を調製した。そして、バーNo.10のバーコーターを用い、厚さ3mmのクリアガラス上へ電磁波吸収基材形成用分散液を塗布した後、70℃1分間の条件で乾燥させ、高圧水銀ランプを照射し、実施例1に係る電磁波吸収基材を得た。なお、電磁波吸収基材は、電磁波吸収粒子分散体の一例である。
[実施例2~5]
酸化イットリウムの代わりに酸化ランタン(La2O3、富士フィルム和光純薬株式会社製、純度99.99%)(実施例2)、酸化ホルミウム(Ho2O3、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例3)、酸化ジスプロシウム(Dy2O3、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例4)、酸化ガドリニウム(Gd2O3、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例5)を用いた。また、イットリウム単体の代わりにランタン単体(La、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例2)、ホルミウム単体(Nd、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例3)、ジスプロシウム単体(Dy、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例4)、ガドリニウム単体(Gd、株式会社高純度化学研究所製、純度99.9%)(実施例5)を用いた。以上の点以外は実施例1と同様にして、組成式La2BiO2(実施例2)、Ho2BiO2(実施例3)、Dy2BiO2(実施例4)、Gd2BiO2(実施例5)に係る電磁波吸収粒子を調製した。また、該電磁波吸収粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして、電磁波吸収粒子分散液、電磁波吸収基材を調製し、実施例1と同様の評価を実施した。実施例2~5における評価結果を表1、表2に示す。
[参考例1]
25℃の水340gにSnCl4・5H2O(和光純薬工業製 和光特級 純度98%以上)を54.9g溶解し、錫化合物溶液とした。当該錫化合物溶液へ、アンチモン化合物であるSbCl3(和光純薬工業製 JIS特級 純度98%以上)を4.2g溶解したメタノール溶液12.7ml(米山薬品工業製 試薬特級 純度99.8%以上)と、濃度16%に希釈したアルカリ溶液であるNH4OH水溶液(和光純薬工業製 試薬特級 濃度30%)とを並行滴下した。そして、当該並行滴下により、アンチモンドープ酸化錫(以下、ATOと略す)電磁波吸収粒子の前駆体である錫とアンチモンとを含む水酸化物を、生成沈殿させた。
Claims (10)
- 複合酸化物を含有する電磁波吸収粒子であって、
前記複合酸化物は、希土類元素から選択される1種類以上の元素であるA元素と、
BiであるB元素と、を含有し、
前記複合酸化物が含有する前記A元素の物質量をx、前記B元素の物質量をyとした場合に、1≦x/y≦3の関係を充足する電磁波吸収粒子。 - 粒度分布測定装置により測定した体積基準の累積50%粒子径が1nm以上50nm以下、累積95%粒子径が5nm以上100nm以下である請求項1に記載の電磁波吸収粒子。
- 1.6≦x/y≦2.4を満たす請求項1または請求項2に記載の電磁波吸収粒子。
- 液体媒体と、
前記液体媒体中に含まれる請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電磁波吸収粒子と、を有する電磁波吸収粒子分散液。 - 前記液体媒体が水、有機溶媒、液状可塑剤、油脂、硬化により高分子化される化合物から選択される1種類以上を含む、請求項4に記載の電磁波吸収粒子分散液。
- 固体媒体と、
前記固体媒体中に含まれる請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電磁波吸収粒子と、を含む電磁波吸収粒子分散体。 - 前記固体媒体が樹脂である請求項6に記載の電磁波吸収粒子分散体。
- 前記樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセタール樹脂、および紫外線硬化性樹脂からなる樹脂群から選択される1種類の樹脂、または前記樹脂群から選択される2種類以上の樹脂の混合物である請求項7に記載の電磁波吸収粒子分散体。
- シート形状、ボード形状、またはフィルム形状を備えた請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の電磁波吸収粒子分散体。
- 請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の電磁波吸収粒子分散体と、
透明基材と、を含む積層構造を備えた電磁波吸収積層体。
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