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JP4171871B2 - 導電性酸化物粒子及びその製造方法 - Google Patents

導電性酸化物粒子及びその製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子、又はそれらに亜鉛原子を加えた構成からなる導電性酸化物粒子、更にはインジウム原子、ニオブ原子、及び酸素原子、又はそれらにアンチモン原子を加えた構成からなる導電性酸化物粒子に関する。本発明の導電性酸化物粒子は、電子伝導性を有するためにプラスチック、繊維、紙、ガラス、セラミックスなどの導電剤、帯電防止剤、電磁波遮断剤、電気抵抗体などに用いられる。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の表示素子等に用いられる液晶ディスプレイ(LCD)には、透明導電薄膜が必要不可欠な構成要素となっている。こうした薄膜形成用の主材料である導電性酸化物粒子として、従来より錫ドープ酸化インジウム(ITO)が筆頭に挙げられている。
【0003】
特開平9−142922号公報では酸化インジウムと酸化錫を主成分とする粉末混合物を黒鉛製の型にいれてホットプレスによるITO焼結体の製造方法が記載されている。
【0004】
種々の薄膜形成技術と共に、より優れたITO粒子の開発が行われてきた。また昨今はITO粒子を分散させた塗料を塗布する方法が検討されており、この塗布法に適したITO粒子に関しても種々検討されている。
【0005】
特開平8−131815号公報では、Si、Ge、Sn、Zr及びTiから選ばれる1種又は2種以上の異種元素を含有する結晶性酸化インジウム微粒子が、水及び/又は有機溶媒に分散されている酸化インジウムゾルが開示されている。
【0006】
また、特開平7−144917号公報では、In:Sb:Oのモル比として1:0.02〜1.25:1.55〜4.63の比率のインジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子が開示されている。そしてIn:Sb:Oのモル比として1:0.83〜1.25:3.58〜4.63の比率に含有するアンチモン酸インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子、更にはIn:Sb:Oのモル比として1:0.02〜0.10:1.55〜1.75の比率の酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したアンチモン酸インジウムは300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値10Ωcmと良好な導電性を示すものの、更なる導電性の向上が可能であることが判明した。
【0008】
本発明は、アンチモン及びインジウムのモル比、製造方法などを検討することにより、著しく良好な導電性を示し、塗布法にも適した導電性酸化物粒子を提供するものである。
【0009】
そして、アンチモンの代わりにニオブを用いることが可能であることが判明した。ニオブ、アンチモン及びインジウムのモル比、製造方法などをなどをすることにより、著しく良好な導電性を示し、塗布法にも適した導電性酸化物粒子を提供するものである。
【0010】
本願発明は第1観点として、インジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb/Inのモル比として0.01〜0.10の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、球状乃至楕円状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子、
第2観点として、インジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、球状乃至楕円状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子、
第3観点として、インジウム原子、ニオブ原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、(Nb+Sb)/Inのモル比として0.01〜0.10、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.01〜0.99の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、球状乃至楕円状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子、
第4観点として、インジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、2〜10のアスペクト比を有する棒状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子、
第5観点として、インジウム原子、アンチモン原子、亜鉛原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08、Zn/Sbのモル比として0.02〜2.50の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、2〜10のアスペクト比を有する棒状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子、
第6観点としてIn化合物とNb化合物との混合物、及びIn化合物とNb化合物とSb化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物を、大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の導電性酸化物粒子の製造方法、
第7観点としてIn化合物とNb化合物との混合物、及びIn化合物とNb化合物とSb化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物と、アルカリ化合物とを水性媒体中で接触させ、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し、該スラリーを洗浄後、乾燥し大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の導電性酸化物粒子の製造方法、
第8観点としてIn化合物とSb化合物との混合物、及びIn化合物とSb化合物とZn化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物と、アルカリ化合物とを水性媒体中で0〜10℃の温度で接触させて、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し、該スラリーを洗浄後、乾燥し大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する第4観点又は第5観点に記載の導電性酸化物粒子の製造方法、
第9観点としてIn化合物とSb化合物との混合物、及びIn化合物とSb化合物とZn化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物を含有する水性媒体と、耐熱性強塩基性イオン交換樹脂とを接触し40〜100℃の温度で加熱し、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し、該スラリーを乾燥し大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する第4観点又は第5観点に記載の導電性酸化物粒子の製造方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】
本願発明は、インジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、Sb原子/In原子のモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子(1)である。
【0012】
ここで1次粒子径とは、凝集形態にある導電性酸化物粒子の直径ではなく、個々の粒子に分離したときの1個の導電性酸化物粒子の直径として求められる。
【0013】
本願発明ではインジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.04〜0.06の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子(2)が好ましく得られる。
【0014】
また、構成する金属元素としてインジウム、アンチモンに加えて亜鉛を含有する導電性酸化物粒子が得られる。即ち、インジウム原子、アンチモン原子、亜鉛原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08、Zn/Sbのモル比として0.02〜2.50の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子(3)である。
【0015】
インジウム原子とアンチモン原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(1)は、インジウム化合物とアンチモン化合物とをSb/Inのモル比として0.03〜0.08に混合し、大気中で500〜900℃の温度で焼成する製造方法で得られる。好ましくは、インジウム原子とアンチモン原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(2)の製造方法は、インジウム化合物とアンチモン化合物とをSb/Inのモル比として0.04〜0.06に混合し、大気中で500〜900℃の温度で焼成する製造方法で得られる。
【0016】
そして、インジウム原子とアンチモン原子と亜鉛原子と酸素原子からなる導電性酸化物粒子(3)は、インジウム化合物とアンチモン化合物と亜鉛化合物とをSb/Inのモル比として0.03〜0.08、Zn/Sbのモル比として0.02〜2.50の比率に混合し、大気中で500〜900℃の温度で焼成する方法で得られる。
【0017】
本願発明では、より導電性の高い粒子を製造する方法として、上記方法に更に還元焼成を組み合わせる事が出来る。
【0018】
即ち、インジウム原子とアンチモン原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(1)は、インジウム化合物とアンチモン化合物とをSb/Inのモル比として0.03〜0.08に混合し、大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成して得られる。好ましくはインジウム原子とアンチモン原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(2)は、インジウム化合物とアンチモン化合物とをSb/Inのモル比として0.04〜0.06に混合し、大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成して得られる。
【0019】
そして、インジウム原子とアンチモン原子と亜鉛原子と酸素原子からなる導電性酸化物粒子(3)は、インジウム化合物とアンチモン化合物と亜鉛化合物とをSb/Inのモル比として0.03〜0.08、Zn/Sbのモル比として0.02〜2.50の比率に混合し、大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する方法で得られる。
【0020】
上記発明に用いられるインジウム化合物は、一価から三価のインジウム化合物を用いることができ、水酸化インジウム、酸化インジウム、インジウムの無機酸塩、インジウムの有機酸塩及びインジウムの有機化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のインジウム化合物を用いる事が出来る。
【0021】
インジウムの無機酸塩としては、例えば硝酸インジウム、塩化インジウム、硫酸インジウム、スルファミン酸インジウム等が挙げられる。インジウムの有機酸塩としては、例えばシュウ酸インジウム等が挙げられる。インジウムの有機化合物としては、例えばインジウムのアルコキシドであり、トリエトキシインジウム等が挙げられる。これらのインジウム化合物は工業薬品として市販されているものを用いることができるが、インジウムの塩を用いる場合は焼成により揮発しやすい酸を持った塩、すなわち硝酸塩、塩酸塩、有機酸塩が望ましい。これらの中で、塩化インジウムが特に好ましく、これらを単独で又は混合して用いることができる。これらインジウム化合物は、水溶液、有機溶媒に分散や溶解した溶液、又は粉末状で用いることができる。
【0022】
上記発明に用いられるアンチモン化合物としては、三価から五価のアンチモン化合物を用いることができ、酸化アンチモン、アンチモンの無機酸塩、アンチモン酸塩、アンチモンの有機酸塩及びアンチモンの有機化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のアンチモン化合物を用いることができる。
【0023】
アンチモンの無機酸塩としては、例えば硝酸アンチモン、塩基性硝酸アンチモン、塩化アンチモン、オキシ塩化アンチモン、硫酸アンチモンが挙げられる。またアンチモン酸塩としては、例えばアンチモン酸カリウム等が挙げられる。アンチモンの有機酸塩としては、例えばシュウ酸アンチモンカリウムが挙げられる。アンチモンの有機化合物としては、例えばアンチモンのアルコキシドであり、トリエトキシアンチモンが挙げられる。これらのアンチモン化合物は工業薬品として市販されているものを用いることができるが、アンチモンの塩を用いる場合は焼成により揮発しやすい酸を持った塩、すなわち硝酸塩、塩酸塩、有機酸塩が望ましい。これらの中で、塩化アンチモン、アンチモン酸カリウムが特に好ましく、これらを単独で又は混合物として用いることができる。これらアンチモン化合物は、水溶液、有機溶媒に分散や溶解した溶液、又は粉末状で用いることができる。
【0024】
本発明に用いられる亜鉛化合物は、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛の無機酸塩、亜鉛酸塩、亜鉛の有機酸塩及び亜鉛の有機化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の亜鉛化合物を用いる事が出来る。
【0025】
亜鉛の無機酸塩としては、例えば硝酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛が挙げられる。また亜鉛酸塩としては、例えば亜鉛酸カリウムが挙げられる。亜鉛の有機酸塩としては、例えば酢酸亜鉛が挙げられる。亜鉛の有機化合物としては、例えば亜鉛のアルコキシドであり、メトキシエトキシ亜鉛が挙げられる。これらの亜鉛化合物は工業薬品として市販されているものを用いることができるが、亜鉛の塩を用いる場合は焼成により揮発しやすい酸を持った塩、すなわち硝酸塩、塩酸塩、有機酸塩が望ましい。これらの中で、塩化亜鉛、酸化亜鉛が特に好ましく、これらを単独で又は混合物として用いることができる。これら亜鉛化合物は、水溶液、有機溶媒に分散や溶解した溶液、又は粉末状で用いることができる。
【0026】
上記インジウム化合物とアンチモン化合物、或いはそれらに亜鉛化合物を加えたもののうち、いずれかが溶液の場合、混合はサタケ式撹拌機、ファウドラー型撹拌機、ディスパーなどの装置を用い、混合温度は0〜100℃、混合時間は0.1〜30時間で行うことができる。
【0027】
上記インジウム化合物とアンチモン化合物、或いはそれらに亜鉛化合物を加えたもののうち、いずれも粉末状の場合、混合は乳鉢、V型ミキサー、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの装置により行うことができる。
【0028】
特に水に可溶なインジウム化合物と、水に可溶なアンチモン化合物を混合することが好ましい。この時、混合温度は0〜100℃で可能であるが、混合時の温度が高い程、生成する導電性酸化物粒子の粒子径が大きくなり、分散時の透明性が低下するため、混合温度は低い方が良く、0〜50℃で行うことが好ましい。
【0029】
また、これらの混合時には、必要に応じてアンモニア、アルカリ金属の水酸化物、グアニジン水酸化物などの有機塩基、又は塩酸、硝酸などの無機酸、酢酸などの有機酸で混合物のpHを制御することができる。これらのうちアルカリ金属の水酸化物を用いることが好ましく、特に水酸化カリウム水溶液が好ましい。
【0030】
上記発明において上記インジウム化合物とアンチモン化合物の混合物(スラリー)は吸引ろ過、遠心ろ過、フィルタープレス等で分離し、注水洗浄により、原料に由来する可溶性不純物を除去することができる。尚、洗浄はろ液の電気伝導度が、1000μS/cm以下、好ましくは100μS/cm以下となるまで行う。洗浄後に得られたケーキもしくはスラリーは、スプレードライヤー、ドラムドライヤー、箱形熱風乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機などにより乾燥することができる。尚、乾燥温度は特に限定されないが、装置あるいは操作から考えて300℃以下が好ましい。
【0031】
上記発明において上記インジウム化合物とアンチモン化合物の混合物の乾燥物、或いはそれらに亜鉛化合物を混合したものの乾燥物は、 焼成温度が500〜900℃、好ましくは600〜750℃で、0.5〜50時間、好ましくは1〜20時間で行われる。このときに焼成雰囲気は空気を用いることができるが、酸素と窒素あるいは他の不活性ガスとの比は変化させることもできる。このように焼成することによって固相反応により、酸化インジウムと酸化アンチモン、又は酸化インジウムと酸化アンチモンと酸化亜鉛が反応して酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子が得られる。
【0032】
また、この焼成粉は更に高い導電性を必要とする場合は、水素2〜100容積%、好ましくは2〜50容積%、残部が窒素で構成された雰囲気中にて80〜450℃、好ましくは100〜300℃で、0.1〜30時間、好ましくは0.5〜10時間の還元焼成が行われる。このように還元焼成することによって、結晶構造中に酸素欠陥を生成させることにより、著しく良好な導電性を有する導電性酸化物粒子を得ることができる。
【0033】
上記発明の導電性酸化物粒子は黄緑色〜青灰色を呈する。上記発明の方法により得られた酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子のX線回折ピークは、純粋な酸化インジウムの回折ピークから僅かにシフトが認められた。
【0034】
また、上記発明の導電性酸化物粒子は透過型電子顕微鏡観察の結果、1次粒子が2〜300nm、好ましくは5〜50nmであり、コロイドレベルの粒子であることを確認した。
【0035】
更に上記発明の導電性酸化物粒子は300kg/cm2でプレス成形した場合、0.1〜50Ωcmの比抵抗値を示し、良好な電子伝導性を有することを確認した。上記発明により得られた導電性酸化物粒子は、水または有機溶媒中でサンドグラインダー、ボールミル、ホモジナイザー、ディスパー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザーなどにより湿式粉砕することで容易に水性ゾルまたは有機溶媒ゾルとすることができる。本発明では、得られた導電性酸化物粒子の水性ゾルは、所望により、イオン交換樹脂と接触させることにより、不純物イオンを除去し、高純度の導電性酸化物粒子の水性ゾルとすることができる。
【0036】
上記発明において、インジウム化合物とアンチモン化合物を用いることにより、1000℃以下でも著しく反応性が高く、均一相を形成することができるため、良好な導電性を有する酸化物とすることができる。また、上記発明では、900℃を越える高温での焼成を行わないため、焼結に起因する粒子成長がなく、2〜300nmの粒子として得られるので、容易にそれらの粒子を水及び/又は有機溶媒に分散させたゾルを得ることができる。
【0037】
上記発明においてSb/Inモル比が0.1を越える場合には生成物中に不純物が混在し、導電性が低下するので好ましくない。また、Sb/Inモル比が0.02未満の場合では酸化インジウムの結晶構造の歪みが小さくなり、導電性が低下するので好ましくない。上記発明においてインジウム化合物とアンチモン化合物、或いはそれらに亜鉛化合物を加えたものの混合時間は、0.1〜30時間であり、0.1時間未満でもよいが混合が不十分になる可能性があるため好ましくない。また、30時間を越えて行ってもよいが、製造時間が必要以上に長くなり効率的ではない。上記発明においてインジウム化合物とアンチモン化合物の混合物の乾燥物、或いはインジウム化合物とアンチモン化合物と亜鉛化合物の混合物の乾燥物の焼成温度は500〜900℃で、500℃未満では固相反応が充分に起こらず、導電性酸化物粒子は得られないので好ましくない。また、900℃以上では酸化インジウムと酸化アンチモンの固相反応は進むが、焼結に起因する粒子成長が起こるため好ましくない。
【0038】
上記発明においてインジウム化合物とアンチモン化合物の混合物の乾燥物、或いはインジウム化合物とアンチモン化合物と亜鉛化合物の混合物の乾燥物を500〜900℃で焼成した後、更に高い導電性粒子を得るために水素2〜100容積%、残部が窒素で構成された雰囲気中にて行われる還元焼成温度は、80〜450℃であるが、80℃未満では還元反応が充分に行われず、充分な酸素欠陥を生成することができないため好ましくない。また、450℃を越える温度では還元反応が必要以上に進み、インジウム金属及びアンチモン金属の混合物を生成するため好ましくない。
【0039】
また本願発明は、インジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb原子/In原子のモル比として0.01〜0.10の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子(4)である。
【0040】
ここで1次粒子径とは、凝集形態にある導電性酸化物粒子の直径ではなく、個々の粒子に分離したときの1個の導電性酸化物粒子の直径として求められる。
【0041】
本願発明ではインジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子(5)が好ましく得られる。
【0042】
また、構成する金属元素としてインジウム、ニオブに加えてアンチモンを含有する導電性酸化物粒子が得られる。即ち、インジウム原子、ニオブ原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、(Nb+Sb)/Inのモル比として0.01〜0.10、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.01〜0.99の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子(6)である。
【0043】
インジウム原子とニオブ原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(4)は、インジウム化合物とニオブ化合物とをNb/Inのモル比として0.01〜0.10混合し、500〜900℃の温度で焼成する工程を少なくとも含む。好ましくは、インジウム原子とニオブ原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(5)は、インジウム化合物とニオブ化合物とをNb/Inのモル比として0.03〜0.08に混合し、500〜900℃の温度で焼成する工程を少なくとも含む。
【0044】
そして、インジウム原子とニオブ原子とアンチモン原子と酸素原子からなる導電性酸化物粒子(6)は、インジウム化合物とニオブ化合物とアンチモン化合物とを(Nb+Sb)/Inのモル比として0.01〜0.10、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.01〜0.99の比率に混合し、500〜900℃の温度で焼成する工程を少なくとも含む。
【0045】
上記発明の導電性粒子の製造方法は、上記工程に更に還元焼成を組み合わせるものである。
【0046】
即ち、インジウム原子とニオブ原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(4)は、インジウム化合物とニオブ化合物とをNb/Inのモル比として0.01〜0.10に混合し、500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成して得られる。好ましくは、インジウム原子とニオブ原子及び酸素原子からなる導電性酸化物粒子(5)は、インジウム化合物とニオブ化合物とをNb/Inのモル比として0.03〜0.08に混合し、500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成して得られる。
【0047】
そして、インジウム原子とニオブ原子とアンチモン原子と酸素原子からなる導電性酸化物粒子(6)は、インジウム化合物とニオブ化合物とアンチモン化合物とを(Nb+Sb)/Inのモル比として0.01〜0.10、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.01〜0.99の比率に混合し、500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する方法で得られる。
【0048】
上記発明に用いられるインジウム化合物は、一価から三価のインジウム化合物を用いることができ、水酸化インジウム、酸化インジウム、インジウムの無機酸塩、インジウムの有機酸塩及びインジウムの有機化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のインジウム化合物を用いる事が出来る。
【0049】
インジウムの無機酸塩としては、例えば硝酸インジウム、塩化インジウム、硫酸インジウム、スルファミン酸インジウム等が挙げられる。インジウムの有機酸塩としては、例えばシュウ酸インジウム等が挙げられる。インジウムの有機化合物としては、例えばインジウムのアルコキシドであり、トリエトキシインジウム等が挙げられる。これらのインジウム化合物は工業薬品として市販されているものを用いることができるが、インジウムの塩を用いる場合は焼成により揮発しやすい酸を持った塩、すなわち硝酸塩、塩酸塩、有機酸塩が望ましい。これらの中で、塩化インジウムが特に好ましく、これらを単独で又は混合して用いることができる。これらインジウム化合物は、水溶液、有機溶媒に分散や溶解した溶液、又は粉末状で用いることができる。
【0050】
上記発明に用いられるニオブ化合物は、三価から五価のニオブ化合物を用いることができ、酸化ニオブ、ニオブの無機酸塩、ニオブ酸塩、ニオブの有機酸塩及びニオブの有機化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のニオブ化合物を用いる事が出来る。
【0051】
ニオブの無機酸塩としては、例えば五塩化ニオブ、オキシ塩化ニオブが挙げられる。またニオブ酸塩としては、例えばニオブ酸のカリウム塩、ニオブ酸のルビジウム塩、ニオブ酸のセシウム塩等が挙げられる。ニオブの有機酸塩としては、例えばシュウ酸水素ニオブが挙げられる。ニオブの有機化合物としては、例えばニオブのアルコキシドであり、ペンタエトキシニオブが挙げられる。これらのニオブ化合物は工業薬品として市販されているものを用いることができるが、ニオブの塩を用いる場合は焼成により揮発しやすい酸を持った塩、すなわち塩酸塩、有機酸塩が望ましい。これらの中で、五塩化ニオブ、八ニオブ酸六カリウムが特に好ましく、これらを単独で又は混合物として用いることができる。これらニオブ化合物は、水溶液、有機溶媒に分散や溶解した溶液、又は粉末状で用いることができる。なお、水溶性の八ニオブ酸六カリウムは五酸化ニオブを過剰の炭酸カリウムとともに共融することにより得ることができる。
【0052】
上記発明に用いられるアンチモン化合物としては、三価から五価のアンチモン化合物を用いることができ、酸化アンチモン、アンチモンの無機酸塩、アンチモン酸塩、アンチモンの有機酸塩及びアンチモンの有機化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のアンチモン化合物を用いることができる。
【0053】
アンチモンの無機酸塩としては、例えば硝酸アンチモン、塩基性硝酸アンチモン、塩化アンチモン、オキシ塩化アンチモン、硫酸アンチモンが挙げられる。またアンチモン酸塩としては、例えばアンチモン酸カリウム等が挙げられる。アンチモンの有機酸塩としては、例えばシュウ酸アンチモンカリウムが挙げられる。アンチモンの有機化合物としては、例えばアンチモンのアルコキシドであり、トリエトキシアンチモンが挙げられる。これらのアンチモン化合物は工業薬品として市販されているものを用いることができるが、アンチモンの塩を用いる場合は焼成により揮発しやすい酸を持った塩、すなわち硝酸塩、塩酸塩、有機酸塩が望ましい。これらの中で、塩化アンチモン、アンチモン酸カリウムが特に好ましく、これらを単独で又は混合物として用いることができる。これらアンチモン化合物は、水溶液、有機溶媒に分散や溶解した溶液、又は粉末状で用いることができる。
【0054】
上記インジウム化合物とニオブ化合物、或いはそれらにアンチモン化合物を加えたもののうち、いずれかが溶液の場合、混合はサタケ式撹拌機、ファウドラー型撹拌機、ディスパーなどの装置を用い、混合温度は0〜100℃、混合時間は0.1〜30時間で行うことができる。
【0055】
上記インジウム化合物とニオブ化合物、或いはそれらにアンチモン化合物を加えたもののうち、いずれも粉末状の場合、混合は乳鉢、V型ミキサー、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの装置により行うことができる。
【0056】
特に水に可溶なインジウム化合物と、水に可溶なニオブ化合物、水に可溶なアンチモン化合物を混合することが好ましい。この時、混合温度は0〜100℃で可能であるが、混合時の温度が高い程、生成する導電性酸化物粒子の粒子径が大きくなり、分散時の透明性が低下するため、混合温度は低い方が良く、0〜50℃で行うことが好ましい。
【0057】
また、これらの混合時には、必要に応じてアンモニア、アルカリ金属の水酸化物、グアニジン水酸化物などの有機塩基、又は塩酸、硝酸などの無機酸、酢酸などの有機酸で混合物のpHを制御することができる。これらのうちアルカリ金属の水酸化物を用いることが好ましく、特に水酸化カリウム水溶液が好ましい。
【0058】
上記発明において上記インジウム化合物とニオブ化合物とアンチモン化合物の混合物(スラリー)は吸引ろ過、遠心ろ過、フィルタープレス等で分離し、注水洗浄により、原料に由来する可溶性不純物を除去することができる。尚、洗浄はろ液の電気伝導度が、1000μS/cm以下好ましくは100μS/cm以下となるまで行う。
【0059】
洗浄後に得られたケーキもしくはスラリーは、スプレードライヤー、ドラムドライヤー、箱型熱風乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機などにより乾燥することができる。尚、乾燥温度は特に限定されないが、装置あるいは操作から考えて300℃以下が好ましい。
【0060】
上記発明において上記インジウム化合物とニオブ化合物の混合物の乾燥物、或いはそれらにアンチモン化合物を混合したものの乾燥物は、焼成温度が500〜900℃、好ましくは600〜750℃で、0.5〜50時間、好ましくは1〜20時間で行われる。このときに焼成雰囲気は空気を用いることができるが、酸素と窒素あるいは他の不活性ガスとの比は変化させることもできる。このように焼成することによって固相反応により、酸化インジウムと酸化ニオブ、又は酸化インジウムと酸化ニオブと酸化アンチモンが反応して酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子が得られる。
【0061】
また、この焼成粉は更に高い導電性酸化物とするために、水素2〜100容積%、好ましくは2〜50容積%、残部が窒素で構成された雰囲気中にて80〜450℃、好ましくは100〜300℃で、0.1〜30時間、好ましくは0.5〜10時間の還元焼成が行われる。このように還元焼成することによって、結晶構造中に酸素欠陥を生成させることにより、著しく良好な導電性を有する導電性酸化物粒子を得ることができる。
【0062】
上記発明の導電性酸化物粒子は黄色〜青灰色を呈する。上記発明の方法により得られた酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子のX線回折ピークは、純粋な酸化インジウムの回折ピークから僅かにシフトが認められた。
【0063】
また、上記発明の導電性酸化物粒子は透過型電子顕微鏡観察の結果、1次粒子が2〜300nm、好ましくは5〜50nmであり、コロイドレベルの粒子であることを確認した。
【0064】
更に上記発明の導電性酸化物粒子は300kg/cm2でプレス成形した場合、0.1〜50Ωcmの比抵抗値を示し、良好な電子伝導性を有することを確認した。
【0065】
上記発明において、インジウム化合物とニオブ化合物、或いはそれらにアンチモン化合物を加えて用いることにより、1000℃以下でも著しく反応性が高く、均一相を形成することができるため、良好な導電性を有する酸化物とすることができる。また、上記発明では、900℃を越える高温での焼成を行わないため、焼結に起因する粒子成長がなく、2〜300nmの粒子として得られるので、容易にそれらの粒子を水及び/又は有機溶媒に分散させたゾルを得ることができる。
【0066】
上記発明において(Nb+Sb)/Inモル比が0.10を越える場合には生成物中に不純物が混在し、導電性が低下するので好ましくない。また、(Nb+Sb)/Inモル比が0.01未満の場合では酸化インジウムの結晶構造の歪みが小さくなり、導電性が低下するので好ましくない。
【0067】
上記発明においてインジウム化合物とニオブ化合物、或いはそれらにアンチモン化合物を加えたものの混合時間は、0.1〜30時間であり、0.1時間未満でもよいが混合が不十分になる可能性があるため好ましくない。
【0068】
また、30時間を越えて行ってもよいが、製造時間が必要以上に長くなり効率的ではない。上記発明においてインジウム化合物とニオブ化合物の混合物の乾燥物、或いはインジウム化合物とニオブ化合物とアンチモン化合物の混合物の乾燥物の焼成温度は500〜900℃で、500℃未満では固相反応が充分に起こらず、導電性酸化物粒子は得られないので好ましくない。また、900℃以上では酸化インジウムと酸化ニオブ、酸化アンチモンの固相反応は進むが、焼結に起因する粒子成長が起こるため好ましくない。
【0069】
上記発明においてインジウム化合物とニオブ化合物の混合物の乾燥物、或いはインジウム化合物とニオブ化合物とアンチモン化合物の混合物の乾燥物を500〜900℃で焼成した後、更に高い導電性粒子を得るために水素2〜100容積%、残部が窒素で構成された雰囲気中にて行われる還元焼成温度は、80〜450℃であるが、80℃未満では還元反応が充分に行われず、充分な酸素欠陥を生成することができないため好ましくない。また、450℃を越える温度では還元反応が必要以上に進み、インジウム金属及びニオブ金属、アンチモン金属の混合物を生成するため好ましくない。
【0070】
本願発明の酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子では原料として、インジウム原子とアンチモン原子、インジウム原子とアンチモン原子と亜鉛原子、インジウム原子とニオブ原子、及びインジウム原子とニオブ原子とアンチモン原子からなる金属化合物の組み合わせを有する。本願発明の導電性酸化物粒子(1)〜(6)の製造工程では、上記金属化合物とアルカリ化合物との混合段階が、水性媒体中で10℃を越え40℃未満の液温で接触させて、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成することができる。この混合段階を経て乾燥し、大気中で500〜900℃で焼成及び更に還元焼成を追加して行う製造方法(1)により得られる導電性酸化物粒子(1)〜(6)は、その粒子形状が球状乃至楕円状である。
【0071】
また、導電性酸化物粒子(1)〜(6)の製造工程では、上記金属化合物とアルカリ化合物とを水性媒体中で0〜10℃の液温で接触させて、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し乾燥を行い、大気中で500〜900℃の温度で焼成する製造方法、及び更にその後に水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成を追加して行う製造方法(2)により得られる導電性酸化物粒子(1)〜(6)は、2〜10のアスペクト比を有する棒状粒子である。
【0072】
そして、導電性酸化物粒子(1)〜(6)の製造工程では、上記金属化合物を含有する水性媒体と、耐熱性イオン交換樹脂とを接触し、40〜100℃の温度、好ましくは60〜90℃の温度で加熱し、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し乾燥を行い、大気中で500〜900℃の温度で焼成する製造方法、及び更にその後に水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成を追加して行う製造方法(3)により得られる導電性酸化物粒子(1)〜(6)は、2〜10のアスペクト比を有する棒状粒子である。
【0073】
製造方法(3)において、上記イオン交換樹脂は強塩基性イオン交換樹脂であり、例えば三菱化学(株)社製の商品名DIAION XSA-1200等を使用することができる。金属化合物を含有する水性媒体へのイオン交換樹脂の添加量は、混合した水性媒体のpHによって決定され、混合の初期のpHが2〜4となる量のイオン交換樹脂を水性媒体に投げ込むことが好ましい。このイオン交換樹脂が投げ込まれた金属化合物を含有する水性媒体は、上記温度で0.1〜10時間の攪拌を行いながら加熱して、pHが2〜4の水性媒体を得る。この様にして得られた水性媒体からメッシュ、ろ紙等を用いてイオン交換樹脂を分離後、水酸化カリウム等のアルカリ物質を添加して金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーが得られる。
【0074】
上記の製造方法(2)及び製造方法(3)により得られた酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物の棒状粒子は、その形状的特性から導電性を有するセラミックファイバー等の製造に利用することができる。
【0075】
本発明により得られた導電性酸化物粒子(1)〜(6)は、水または有機溶媒中でサンドグラインダー、ボールミル、ホモジナイザー、ディスパー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザーなどにより湿式粉砕することで容易に水性ゾルまたは有機溶媒ゾルとすることができる。
【0076】
本発明では、得られた導電性酸化物粒子(1)〜(6)の水性ゾルは、所望により、イオン交換樹脂と接触させることにより、不純物イオンを除去し、高純度の導電性酸化物粒子の水性ゾルとすることができる。
【0077】
本発明の導電性酸化物粒子(1)〜(6)を湿式粉砕し、水又は有機溶媒のゾルとする場合、必要に応じてアンモニア、アルカリ金属の水酸化物、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、アセチルアセトン、アセトニルアセトン等のβ-ジケトン類、アセト酢酸エステル、乳酸エステル、2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルアセテートなどのエステル類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコールN−メチルピロリドンなどの複素環化合物および塩酸、硝酸などの無機酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸などのオキシカルボン酸を加えて安定化することができる。また、有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリコールなどのグリコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのエーテル類を用いることができる。
【0078】
本発明では、導電性酸化物粒子(1)〜(6)の水性ゾルとして得た後に、上記記載の有機溶媒による置換を行って有機溶媒ゾルとすることもできる。上記導電性酸化物粒子(1)〜(6)の水性ゾルまたは有機溶媒ゾルの粒子径は、透過型電子顕微鏡による観察の結果、300nm以下であった。
【0079】
本発明の導電性酸化物粒子(1)〜(6)は、ケイ素化合物、活性エネルギー線重合型メタアクリレート、樹脂エマルジョン、水溶性高分子液、シリコーンオイル、塗料などと混合して使用することにより、透明性帯電防止剤、帯電防止能を有するコート剤、透明性電磁波遮蔽剤、電気粘性流体などとして用いることができる。
【0080】
ケイ素化合物としては、例えば以下のA成分及び/またはB成分を含む。
A成分:一般式(I)
(R1a(R3bSi(OR24-(a+b) (I)
(ここでR1、R3はそれぞれアルキル基、アルケニル基、アリール基、アシル基、ハロゲン基、グリシドキシ基、エポキシ基、アミノ基、フェニル基、メルカプト基、メタクリルオキシ基およびシアノ基からなる群より選ばれた有機基を示し、R2は炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシ基、アシル基およびフェニル基からなる群より選ばれる有機基を示し、aおよびbは0または1の整数である。)で表される有機ケイ素化合物またはその加水分解物。
B成分:一般式(II)
{(OX)3-aSi(R4)}2Y (II)
(ここでR4は炭素数1〜5の有機基を示し、Xは炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアシル基を示し、Yは炭素数2〜20の有機基を示し、aは0また1の整数である)で表される有機ケイ素化合物またはその加水分解物。
【0081】
A成分は、上述した一般式(I)で示され、その具体的な有機ケイ素化合物またはその加水分解物の例としては、メチルシリケート、エチルシリケート、n−プロピルシリケート、iso−プロピルシリケート、n−ブチルシリケート、テトラアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセチキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、グルシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、αーグリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシトリエチキシシラン、β−グリシドキシトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α―グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α―グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β―グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β―グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α―グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α―グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β―グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β―グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ―グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルビニルメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルビニルエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルビニルフェニルメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルビニルフェニルエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ―クロロプロピルトリメトキシシラン、γ―クロロプロピルトリエトキシシラン、γ―クロロプロピルトリアセトキシシラン、3、3、3―トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ―メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β―シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、N―(β―アミノエチル)γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、N―(β―アミノエチル)γ―アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ―アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、N―(β―アミノエチル)γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、N―(β―アミノエチル)γ―アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ―クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ―クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ―メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ―メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ―メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ―メルカプトメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等およびこれらの加水分解物があげられる。
【0082】
次にB成分について説明する。B成分は、上述した一般式(II)で示され、その具体的な有機ケイ素化合物またはその加水分解物の例としては、メチレンビスメチルジメトキシシラン、エチレンビスエチルジメトキシシラン、プロピレンビスエチルジエトキシシラン、ブチレンビスメチルジエトキシシラン等およびこれらの加水分解物があげられる。
【0083】
A成分、B成分の有機ケイ素化合物は、A成分あるいはB成分のみで単独で、またA成分、B成分を混合して用いることができる。なお、当然のことながらA成分を2種類以上用いること、またB成分を2種類以上用いることも可能である。
【0084】
A成分、B成分の有機ケイ素の加水分解は、A成分、B成分の有機ケイ素化合物中に、塩酸水溶液、硫酸水溶液、酢酸水溶液などの酸性水溶液を添加し撹拌することにより行われる。
【0085】
活性エネルギー線重合型メタアクリレートとしては、分子内に1個以上のメタアクリロイル基を有する紫外線もしくは電子線硬化可能なメタアクリレートから任意に選択でき、単独もしくは混合して利用することができる。このメタアクリレートの具体例としては、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレート、イソブチルメタアクリレート、t−ブチルメタアクリレート、イソブチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルメタアクリレート、ステアリルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、ωーカルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、アクリロイルオキシエチル酸、アクリル酸ダイマー、ラウリルメタアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ステアリルメタアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタアクリレート、N−ビニル−2−ピロリドン、イソボニルメタアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルグリシジルエーテルエポキシアクリレート、フェノキシエチルメタアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールエトキシ化アクリレート、アクリロイルオキシエチルフタル酸、トリブロモフェニルアクリレート、トリブロモフェノールエトキシ化メタアクリレート、メチルメタクリレート、トリブロモフェニルメタクリレート、メタクリロイルオキシエチル酸、メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、メタクリロイルオキシエチルフタル酸、ポリエチレングリコールメタアクリレート、ポリプロピレングリコールメタアクリレート、β−カルボキシエチルアクリレート、N−メチロールアクリルアマイド、N−メトキシメチルアクリルアマイド、N−エトキシメチルアクリルアマイド、N−n−ブトキシメチルアクリルアマイド、t−ブチルアクリルアミドスルホン酸、ステアリル酸ビニル、N−メチルアクリルアミド、N−ジメチルアクリルアミド、N−ジメチルアミノエチルメタアクリレート、N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、グリシジルメタアクリレート、n−ブチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、メタクリル酸アリル、セチルメタクリレート、ペンタデシルメタアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタアクリレート、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、メタクロイルオキシエチル琥珀酸、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチル、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、グリコールジアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタアクリロイルフォスフェート、ビスフェノールAエチレングリコール付加物アクリレート、ビスフェノールFエチレングリコール付加物アクリレート、トリシクロデカンメタノールジアクリレート、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレートジアクリレート、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレングリコール付加物トリアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレングリコール付加物トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレートトリアクリレート、変性ε−カプロラクトントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート、グリセリンプロピレングリコール付加物トリスアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエチレングリコール付加物テトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキトアクリレート、ポリエステルアクリレート、不飽和ポリエステルなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらのものは単独もしくは任意に混合使用することができるが、好ましくは分子内にメタアクリロイル基を2個以上含有する多官能メタクリレートモノマーもしくはオリゴマーが重合後の皮膜が硬く、対擦傷性が良好で好適である。
【0086】
【実施例】
製造例1/原料となるインジウム・アンチモン塩化物水溶液の製造
35%塩酸350.0gを水50.0gで希釈し、次いで三酸化アンチモン(三国精錬(株)製)29.3gを添加し、90〜100℃に加温し、30分間反応させ、三塩化アンチモン水溶液を得た。これに、撹拌下に室温で10%過酸化水素水68.0gを添加し、90〜100℃に加温し、30分間反応させ、次いで48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)91.9gを添加し、更に1時間反応させ、インジウム・アンチモン塩化物水溶液(三塩化インジウムと五塩化アンチモンの塩酸水溶液)を得た。得られた水溶液はIn23・Sb25として11.0重量%濃度であった。
【0087】
製造例2/原料となるアンチモン酸カリウム水溶液の製造
三酸化アンチモン(三国精錬(株)製)45.3gを6.7%水酸化カリウム水溶液258.0gに分散させ、次いで35%過酸化水素水30.0gを添加し、90〜100℃に加温し、30分間反応させ、アンチモン酸カリウム水溶液を得た。得られた水溶液はKSbO3として、16.4重量%濃度であった。
【0088】
製造例3/原料となる亜鉛・インジウム・アンチモン塩化物水溶液の製造
35%塩酸350.0gを水50.0gで希釈し、次いで三酸化アンチモン(三国精錬(株)製)29.3gを添加し、90〜100℃に加温し、30分間反応させ、三塩化アンチモン水溶液を得た。これに、撹拌下に室温で10%過酸化水素水68.0gを添加し、90〜100℃に加温し、30分間反応させ、次いで酸化亜鉛(堺化学製)4.1gと48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)45.9gを添加し、更に1時間反応させ、亜鉛・インジウム・アンチモン塩化物水溶液(塩化亜鉛、三塩化インジウム及び五塩化アンチモンの塩酸水溶液)を得た。得られた水溶液は{(ZnO)1/2(In231/2}・Sb25として10.7重量%濃度であった。
【0089】
製造例4/原料となるニオブ酸のカリウム塩と炭酸カリウムの混合水溶液の製造
五酸化ニオブ(純正化学(株)製)52.0gと炭酸カリウム128.0gをアルミナるつぼに秤取り、これを800℃に加熱し、15時間反応させ、次いで900℃に加熱し、5時間反応させた。その後冷却し、得られた固形物156.7gを水に溶解し、90〜100℃に加温しながら3時間撹拌し、得られた水溶液をろ過することにより、ニオブ酸のカリウム塩(八ニオブ酸六カリウムと考えられる。)と炭酸カリウムの混合水溶液を得た。得られた水溶液はNb25として4.88重量%濃度、K2CO3として12.05重量%濃度であった。
【0090】
実施例1
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)361.1gに水630.8gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、製造例1で作成したインジウム・アンチモン塩化物水溶液116.2gを添加した。次いで10%水酸化カリウム水溶液1812.8gを添加し、1時間反応させることにより、アンチモンドープ水酸化インジウムスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として3.9重量%、Sb25濃度として0.2重量%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0091】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキ242.9gを得た。
【0092】
このウェットケーキに水569.1gを添加し、5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物146.0gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、121.8gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0093】
この粉末のBET法による比表面積は51.4m2/g、比表面積より算出した粒子径は16.7nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値1.5Ωcmの導電性を示した。
【0094】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて140℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0095】
この粉末のBET法による比表面積は51.4m2/g、比表面積より算出した粒子径は16.7nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値0.5Ωcmの導電性を示した。
【0096】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はSb25含有量は4.9%、In23含有量は95.1%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0097】
この粉末5.0gを水20gに分散して、超音波を照射することにより、アンチモンドープ酸化インジウム粒子が水性媒体に分散したゾル21.5gを得た。この水性ゾルは透明性を有する青緑色で、比重1.246、pH3.59、粘度2.1mPa・s、電気伝導度475μS/cm、アンチモンドープ酸化インジウム粒子の濃度23.2重量%、動的光散乱法による平均粒子径139nm、BET法による粒子径16.7nm、透過型電子顕微鏡による1次粒子径10〜30nm、遠心沈降法による平均粒子径0.09μmであった。
【0098】
このゾルは50℃1ヶ月放置しても沈降物の生成、ゲル化などの異常は認められず、安定であった。このゾルをアプリケーターにてガラス板上に塗布し、200℃で乾燥して、約2μmの導電膜を形成させた。この塗布膜の透過率は99%で、良好な透明性を示した。また、シート抵抗値を測定したところ3×104Ω/□であった。
【0099】
上記水性ゾル124.8gをナス型フラスコに採取し、ロータリーエバポレーターにて減圧でメタノール2.5リットルをチャージしながら溶媒置換を行い、アンチモンドープ酸化インジウム粒子をメタノールに分散させたメタノールゾル172.5gを得た。このメタノールゾルは比重0.894、pH(等重量の水で希釈して測定)4.75、粘度1.6mPa・s、電気伝導度(等重量の水で希釈して測定)23μS/cm、アンチモンドープ酸化インジウム濃度13.3重量%、動的光散乱法による平均粒子径147nm、BET法粒子径16.7nm、透過型電子顕微鏡による1次粒子径10〜30nm、遠心沈降法による平均粒子径0.11μm、0.2%濃度での液の透過率20%であった。
【0100】
上記メタノールゾル88.7gにアセチルアセトン(2,4−ペンタジオン)0.4gを添加し、10分間撹拌後、更に超音波を20分間照射することにより、安定化メタノールゾル89.0gを得た。この安定化メタノールゾルは比重0.897、pH(等重量の水で希釈して測定)4.66、粘度1.4mPa・s、電気伝導度(等重量の水で希釈して測定)31μS/cm、アンチモンドープ酸化インジウム濃度13.4重量%、動的光散乱法による平均粒子径131nm、BET法粒子径16.7nm、透過型電子顕微鏡による1次粒子径10〜30nm、遠心沈降法による平均粒子径0.11μm、0.2%での液の透過率37%であった。
【0101】
実施例2
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)380.2gに水665.3gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、製造例2で作成したアンチモン酸カリウム水溶液41.7gを添加した。次いで10%水酸化カリウム水溶液1446.4gを添加し、1時間反応させることにより、アンチモンドープ水酸化インジウムのスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として4.5重量%、Sb25濃度として0.3重量%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0102】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキ272.6gを得た。
【0103】
このウェットケーキに水539.8gを添加し、5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物146.0gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、121.8gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0104】
この粉末のBET法による比表面積は44.4m2/g、比表面積より算出した粒子径は19.3nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値2.5Ωcmの導電性を示した。
【0105】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて140℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0106】
この粉末のBET法による比表面積は44.4m2/g、比表面積より算出した粒子径は19.3nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値0.9Ωcmの導電性を示した。
【0107】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はSb25含有量は4.9%、In23含有量は95.1%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0108】
実施例3
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)403.3gに水705.8gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、製造例3で作成した亜鉛・インジウム・アンチモン塩化物水溶液127.2gを添加した。次いで10%水酸化カリウム水溶液2002.1gを添加し、1時間反応させることにより、亜鉛及びアンチモンドープ水酸化インジウムのスラリーを得た。このスラリーはZnO濃度として0.1重量%、In23濃度として5.1重量%、Sb25濃度として0.3重量%、ZnO/Sb25/In23に換算したモル比は0.02/0.05/1であった。
【0109】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキ303.8gを得た。
【0110】
このウェットケーキに水600.2gを添加し、5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物164.0gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、135.6gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0111】
この粉末のBET法による比表面積は42.6m2/g、比表面積より算出した粒子径は20.1nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値1.5Ωcmの導電性を示した。
【0112】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて140℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0113】
この粉末のBET法による比表面積は42.6m2/g、比表面積より算出した粒子径は20.1nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値1.0Ωcmの導電性を示した。
【0114】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はZnOとして含有量は0.7%、Sb25として含有量は5.6%、In23として含有量は93.7%、ZnO/Sb25/In23に換算したモル比は0.02/0.05/1であった。
【0115】
実施例4
Sb25/In23に換算したモル比が0.03とした以外は実施例1と同様に行った。
【0116】
実施例5
Sb25/In23に換算したモル比が0.06とした以外は実施例1と同様に行った。
【0117】
実施例6
Sb25/In23に換算したモル比が0.08とした以外は実施例1と同様に行った。
【0118】
実施例7
ZnO/Sb25/In23に換算したモル比が0.05/0.05/1とした以外は実施例3と同様に行った。
【0119】
実施例8
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)2166.3gに水3790gを添加、希釈した後、撹拌下に0〜5℃の液温で、製造例1で作成したインジウム・アンチモン塩化物水溶液750.1gを添加した。次いで10%水酸化カリウム水溶液11.3kgを添加し、0〜5℃の液温で1時間反応させることにより、アンチモンドープ水酸化インジウムスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として3.9重量%、Sb25濃度として0.2重量%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0120】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキを得た。
【0121】
このウェットケーキに水を添加し、全量を8.74kgとした後に5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物876.0gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、742.3gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0122】
この粉末のBET法による比表面積は42.8m2/g、比表面積より算出した粒子径は20.0nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により短径の平均が5〜10nm、長径の平均が20〜30nmでアスペクト比が2〜6の棒状粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値14.7Ωcmの導電性を示した。
【0123】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて160℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0124】
この粉末のBET法による比表面積は42.8m2/g、比表面積より算出した粒子径は20.0nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により短径の平均が5〜10nm、長径の平均が20〜30nmでアスペクト比が2〜6の棒状粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値1.0Ωcmの導電性を示した。
【0125】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はSb25として含有量は5.6重量%、In23として含有量は94.4重量%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0126】
実施例9
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)120.0gに水209.7gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、製造例1で作成したインジウム・アンチモン塩化物水溶液41.2gを添加した。次いで耐熱性イオン交換樹脂(商品名:DIAION XSA−1200、三菱化学(株)製)398.3gを添加し、90℃の液温にて5時間反応させた。得られたスラリーから耐熱性イオン交換樹脂を除去し、さらに10%水酸化カリウム水溶液277.9gを添加し、1時間反応させることにより、アンチモンドープ水酸化インジウムスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として3.9重量%、Sb25濃度として0.2重量%、Sb25/In23に換算したモル比は0.05であった。
【0127】
このスラリーを限外ろ過法により電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、洗浄スラリー621.8gを得た。得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物20.5gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、17.2gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0128】
この粉末のBET法による比表面積は41.3m2/g、比表面積より算出した粒子径は20.7nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子と短径の平均が5〜10nm、長径の平均が20〜50nmでアスペクト比が2〜10の棒状粒子との混合物であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値900Ωcmの導電性を示した。
【0129】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて160℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0130】
この粉末のBET法による比表面積は41.3m2/g、比表面積より算出した粒子径は20.7nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子と短径の平均が5〜10nm、長径の平均が20〜50nmでアスペクト比が2〜10の棒状粒子との混合物であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値2.2Ωcmの導電性を示した。
【0131】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はSb25含有量は4.4重量%、In23含有量は95.6重量%、Sb25/In23に換算したモル比は0.04であった。
【0132】
実施例10
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)201.9gに水352.7gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、製造例3で作成した亜鉛・インジウム・アンチモン塩化物水溶液57.9gを添加した。次いで耐熱性イオン交換樹脂(DIAION XSA−1200:三菱化学(株)製)625.0gを添加し、90℃の液温にて5時間反応させた。得られたスラリーから耐熱性イオン交換樹脂を除去し、さらに10%水酸化カリウム水溶液497.5gを添加し、1時間反応させることにより、、亜鉛及びアンチモンドープ水酸化インジウムのスラリーを得た。このスラリーはZnO濃度として0.1重量%、In23濃度として5.1重量%、Sb25濃度として0.3重量%、ZnO/Sb25/In23に換算したモル比は0.02/0.05/1であった。
【0133】
このスラリーを限外ろ過法により電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、洗浄スラリー422.8gを得た。得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物47.5gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、31.8gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0134】
この粉末のBET法による比表面積は32.1m2/g、比表面積より算出した粒子径は26.7nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子と短径の平均が5〜10nm、長径の平均が20〜50nmでアスペクト比が2〜10の棒状粒子との混合物であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値25.3Ωcmの導電性を示した。
【0135】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて160℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0136】
この粉末のBET法による比表面積は32.1m2/g、比表面積より算出した粒子径は26.7nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子と短径の平均が5〜10nm、長径の平均が20〜50nmでアスペクト比が2〜10の棒状粒子との混合物であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値2.7Ωcmの導電性を示した。
【0137】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はZnOとして含有量は0.30重量%、Sb25として含有量は5.44重量%、In23として含有量は94.26重量%、ZnO/Sb25/In23に換算したモル比は0.01/0.05/1であった。
【0138】
実施例11
47.6%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)384.6gに10%塩酸74.8gと水586.0gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、製造例4で作成したニオブ酸カリウム水溶液115.6gを添加した。次いで10%水酸化カリウム水溶液1400gを添加し、1時間反応させることにより、ニオブドープ水酸化インジウムスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として4.5重量%、Nb25濃度として0.2重量%、Nb25/In23に換算したモル比、即ちNb/Inのモル比として0.051であった。
【0139】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキ254.4gを得た。
【0140】
このウェットケーキに水549.9gを添加し、5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物145.0gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、120.6gの粉末を得た。この粉末は黄色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0141】
この粉末のBET法による比表面積は20.9m2/g、比表面積より算出した粒子径は41.0nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜50nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは、ほとんど導電性を示さなかった。
【0142】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて350℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青灰色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0143】
この粉末のBET法による比表面積は20.9m2/g、比表面積より算出した粒子径は41.0nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜50nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値0.17Ωcmの導電性を示した。
【0144】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はNb25含有量は4.5%、In23含有量は95.5%、Nb25/In23に換算したモル比、即ちNb/Inのモル比として0.051であった。
【0145】
実施例12
製造例4で作成したニオブ酸カリウム水溶液57.8gと製造例2で作成したアンチモン酸カリウム水溶液20.9gを撹拌し、Sb25/(Nb25+Sb25)のモル比、即ちSb/(Nb+Sb)のモル比として0.50である混合溶液78.7gを得た。次に48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)384.6gに10%塩酸72.9gと水587.9gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、作成したニオブ酸カリウム・アンチモン酸カリウム混合水溶液78.7gを添加した。次いで10%水酸化カリウム水溶液1400gを添加し、1時間反応させることにより、ニオブ及びアンチモンドープ水酸化インジウムのスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として5.49重量%、Nb25濃度として0.11重量%、Sb25濃度として0.13重量%、Nb25/Sb25/In23に換算したモル比は0.026/0.026/1であった。これは(Nb+Sb)/Inのモル比として0.052、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.50であった。
【0146】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキ264.0gを得た。
【0147】
このウェットケーキに水544.4gを添加し、5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物145.8gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で670℃の温度で2時間に渡り焼成し、121.3gの粉末を得た。この粉末は黄緑色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0148】
この粉末のBET法による比表面積は48.6m2/g、比表面積より算出した粒子径は17.6nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値13.8Ωcmの導電性を示した。
【0149】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて170℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は青色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークより僅かにシフトした回折ピークを得た。
【0150】
この粉末のBET法による比表面積は48.6m2/g、比表面積より算出した粒子径は17.6nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値0.85Ωcmの導電性を示した。
【0151】
この粉末を蛍光X線で分析した。分析結果はNb25として含有量は2.26%、Sb25として含有量は2.59%、In23として含有量は95.45%、Nb25/Sb25/In23に換算したモル比は0.025/0.023/1であった。即ち、(Nb+Sb)/Inのモル比として0.048、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.479であった。
【0152】
この粉末50gと水200gを混合し、高圧ホモジナイザ−を用いて分散させることにより、ニオブ及びアンチモンドープ酸化インジウム粒子が水性媒体に分散したゾル224gを得た。この水性ゾルは透明性を有する青色で、比重1.233、pH3.74、粘度2.1mPa・s、電気伝導度1400μS/cm、ニオブ及びアンチモンドープ酸化インジウム粒子の濃度22.3重量%、動的光散乱法による平均粒子径94nm、BET法による粒子径17.6nm、色差計((有)東京電色製TOPSCAN MODEL TC−1800MK)によるニオブ及びアンチモンドープ酸化インジウム粒子の濃度0.2%の溶液の全光透過率は38.19、色差はa=4.17、b=19.23、透過型電子顕微鏡による1次粒子径10〜30nm、遠心沈降法による平均粒子径0.09μmであった。
【0153】
このゾルは50℃で1ヶ月放置しても沈降物の生成、ゲル化などの異常は認められず、安定であった。このゾルをアプリケーターにてガラス板上に塗布し、200℃で乾燥して、約2μmの導電膜を形成させた。この塗布膜の透過率は99%で、良好な透明性を示した。また、シート抵抗値を測定したところ1.7×105Ω/□であった。
【0154】
実施例13
Nb25/In23に換算したモル比、即ちNb/Inのモル比が0.032とした以外は実施例11と同様に行った。
【0155】
実施例14
Nb25/In23に換算したモル比、即ちNb/Inのモル比が0.079とした以外は実施例11と同様に行った。
【0156】
実施例15
Nb25/Sb25/In23に換算したモル比が0.049/0.002/1、即ち(Nb+Sb)/Inのモル比が0.051、Sb/(Nb+Sb)のモル比が0.039、還元焼成温度が300℃とした以外は実施例12と同様に行った。
【0157】
実施例16
Nb25/Sb25/In23に換算したモル比が0.038/0.013/1、即ち(Nb+Sb)/Inのモル比が0.051、Sb/(Nb+Sb)のモル比が0.255、還元焼成温度が250℃とした以外は実施例12と同様に行った。
【0158】
実施例17
Nb25/Sb25/In23に換算したモル比が0.013/0.038/1、即ち(Nb+Sb)/Inのモル比が0.051、Sb/(Nb+Sb)のモル比が0.745、還元焼成温度が170℃とした以外は実施例12と同様に行った。
【0159】
実施例18
Nb25/Sb25/In23に換算したモル比が0.013/0.013/1、(Nb+Sb)/Inのモル比が0.026、Sb/(Nb+Sb)のモル比が0.500とした以外は実施例12と同様に行った。
【0160】
実施例19
Nb25/Sb25/In23に換算したモル比が0.038/0.038/1、即ち(Nb+Sb)/Inのモル比が0.076、Sb/(Nb+Sb)のモル比が0.500とした以外は実施例12と同様に行った。
【0161】
参考例1
Sb25/In23に換算したモル比が0.10とした以外は実施例1と同様に行った。
【0162】
比較例1
48%三塩化インジウム水溶液(Indium Corp.製)396.7gに水694.2gを添加、希釈した後、撹拌下に室温で、10%水酸化ナトリウム水溶液1078.9gを添加し、1時間反応させることにより、水酸化インジウムスラリーを得た。このスラリーはIn23濃度として5.6重量%であった。
【0163】
このスラリーをろ過し、更にろ液の電気伝導度が100μS/cm以下になるまで水洗して、ウェットケーキ268.8gを得た。
【0164】
このウェットケーキに水531.2gを添加し、5時間撹拌し、得られたスラリーを熱風乾燥機で110℃にて蒸発乾固して、乾燥物143.2gを得た。この乾燥物を乳鉢で粉砕し、粉末とした後、アルミナるつぼに入れ、大気中にて電気炉で650℃の温度で2時間に渡り焼成し、120.0gの粉末を得た。この粉末は黄色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークと一致した。
【0165】
この粉末のBET法による比表面積は28.6m2/g、比表面積より算出した粒子径は29.5nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものはほとんど導電性を示さなかった。
【0166】
得られた焼成粉末をガラス焼成管に入れ、水素20容積%で残部が窒素で構成された雰囲気中にて140℃の温度で2時間に渡り還元焼成を行った。この粉末は黄色を呈し、X線回折の結果、ASTMの酸化インジウム(In23)の回折ピークと一致した。
【0167】
この粉末のBET法による比表面積は28.6m2/g、比表面積より算出した粒子径は29.5nmであった。更に透過型電子顕微鏡観察により1次粒子径10〜30nmで楕円状のコロイド粒子であった。この粉末を300kg/cm2でプレス成形したものは比抵抗値250Ωcmの導電性を示した。
【0168】
比抵抗値は、三菱化学(株)製、商品名Loresta IP MCP−T250を用いて四探針法により測定した。
【0169】
実施例1〜10、比較例1及び参考例1の比抵抗値の測定結果を表1に示した。
【0170】
【表1】
Figure 0004171871
【0171】
【表2】
Figure 0004171871
【0172】
【発明の効果】
本発明の導電性酸化物粒子はインジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に、好ましくはSb/Inのモル比として0.04〜0.06の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子である。そして更には、インジウム原子、アンチモン原子、亜鉛原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08、Zn/Sbのモル比として0.02〜2.50の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子である。
【0173】
また、本発明の導電性酸化物粒子はインジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb/Inのモル比として0.01〜0.10の比率に、好ましくはNb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子である。そして更には、インジウム原子、ニオブ原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、(Nb+Sb)/Inのモル比として0.01〜0.10、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.01〜0.99の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子である。
【0174】
この導電性酸化物粒子は1次粒子が2〜300nmの微粒子であり、溶媒に分散することにより透明性が高いゾルを得ることができる。また、この酸化物は電子伝導性を有し、0.1〜50Ωcmの比抵抗を有する。この酸化物は水溶液中や有機溶媒中でも安定であり、また高温でも安定である。
【0175】
以上のことから本発明の導電性酸化物粒子は、プラスチック成形品、プラスチックフィルム、プラスチック繊維、ガラス、紙などに添加または塗布することにより帯電防止剤や電磁波遮蔽剤として使用することができる。また、還元焼成したものについては、紫外・赤外吸収剤として使用することができる。さらに高屈折率コーティング剤や反射防止剤として使用することもできる。特に透明性帯電防止剤として有効である。また、ガラスやセラミックスの表面に塗布し、焼き付けることにより抵抗体として使用することができる。
【0176】
本発明の導電性酸化物粒子は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のシランカップリング剤の部分加水分解液、エチルシリケートやメチルシリケートの加水分解液、樹脂エマルジョン、水溶性高分子液、メチルメタアクリレートなどの樹脂の有機溶媒溶解液、シリコーンオイル、塗料などと混合して使用することにより、透明性帯電防止剤、帯電防止能を有するコート剤、透明性電磁波遮蔽剤、電気粘性流体などとして用いることができる。
【0177】
また、本発明の導電性酸化物粒子は、水ガラス、リン酸アルミ水溶液、クロム酸水溶液、メッキ液などに混合することにより金属の表面処理剤などとして用いることができる。
【0178】
また、この酸化物は金属、プラスチックス、セラミックス等の複合材料用のマイクロフィラーとしても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で作成した酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子の水性ゾルの粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真であり、倍率は20万倍である。
【図2】実施例1で作成した酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子のX線回折図。
【図3】実施例8で作成した酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子の水性ゾルの粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真であり、倍率は20万倍である。
【図4】実施例12で作成した酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子の水性ゾルの粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真であり、倍率は20万倍である。
【図5】実施例12で作成した酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子のX線回折図。
【図6】比較例1で作成した酸化インジウムのX線回折図。

Claims (9)

  1. インジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb/Inのモル比として0.01〜0.10の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、球状乃至楕円状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子。
  2. インジウム原子、ニオブ原子及び酸素原子からなり、Nb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、球状乃至楕円状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、
    そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子。
  3. インジウム原子、ニオブ原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、(Nb+Sb)/Inのモル比として0.01〜0.10、Sb/(Nb+Sb)のモル比として0.01〜0.99の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、球状乃至楕円状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子。
  4. インジウム原子、アンチモン原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、2〜10のアスペクト比を有する棒状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子。
  5. インジウム原子、アンチモン原子、亜鉛原子及び酸素原子からなり、Sb/Inのモル比として0.03〜0.08、Zn/Sbのモル比として0.02〜2.50の比率に含有し、且つ2〜300nmの1次粒子径と、2〜10のアスペクト比を有する棒状の粒子形状と、0.1〜50Ωcmの比抵抗率を有し、そして酸化インジウムの結晶構造を有する導電性酸化物粒子。
  6. In化合物とNb化合物との混合物、及びIn化合物とNb化合物とSb化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物を、大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の導電性酸化物粒子の製造方法。
  7. In化合物とNb化合物との混合物、及びIn化合物とNb化合物とSb化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物と、アルカリ化合物とを水性媒体中で接触させ、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し、該スラリーを洗浄後、乾燥し大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の導電性酸化物粒子の製造方法。
  8. In化合物とSb化合物との混合物、及びIn化合物とSb化合物とZn化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物と、アルカリ化合物とを水性媒体中で0〜10℃の温度で接触させて、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し、該スラリーを洗浄後、乾燥し大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する請求項4又は請求項5に記載の導電性酸化物粒子の製造方法。
  9. In化合物とSb化合物との混合物、及びIn化合物とSb化合物とZn化合物との混合物からなる群より選ばれる組成物を含有する水性媒体と、耐熱性強塩基性イオン交換樹脂とを接触し40〜100℃の温度で加熱し、金属元素がドープされた水酸化インジウムのスラリーを生成し、該スラリーを乾燥し大気中で500〜900℃の温度で焼成後、水素:窒素の容積%が2〜100:98〜0で構成される雰囲気中で80〜450℃の温度で還元焼成する請求項4又は請求項5に記載の導電性酸化物粒子の製造方法。
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