[go: up one dir, main page]

JP4999333B2 - Rust prevention material - Google Patents

Rust prevention material Download PDF

Info

Publication number
JP4999333B2
JP4999333B2 JP2006037462A JP2006037462A JP4999333B2 JP 4999333 B2 JP4999333 B2 JP 4999333B2 JP 2006037462 A JP2006037462 A JP 2006037462A JP 2006037462 A JP2006037462 A JP 2006037462A JP 4999333 B2 JP4999333 B2 JP 4999333B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
cation exchange
particles
polymer
polymerizable monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006037462A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007217732A (en
Inventor
喜孝 稲木
一博 川口
勘治 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP2006037462A priority Critical patent/JP4999333B2/en
Publication of JP2007217732A publication Critical patent/JP2007217732A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4999333B2 publication Critical patent/JP4999333B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

本発明は、防錆材に関し、詳しくは、建材、家電、自動車等の用途に使用される鋼板に最適な防錆材に関する。   The present invention relates to a rust preventive material, and in particular, relates to a rust preventive material optimal for a steel sheet used in applications such as building materials, home appliances, and automobiles.

亜鉛めっき鋼板等の亜鉛ベースのコーティング層を持つ鋼板に、耐食性向上の目的で六価クロムを主成分とする処理液によりクロメート処理した鋼板は、高い耐食性を持つ鋼板として、従来から自動車、家電製品、建材等に幅広く用いられてきた。しかしながら、六価クロムは公害規制物質であり、近年家電製品や自動車への使用規制が強化されつつあり、六価クロムを含まないクロメートフリーな鋼板への代替が進められている。   Steel sheets with zinc-based coating layers, such as galvanized steel sheets, that have been chromated with a treatment liquid containing hexavalent chromium as the main component for the purpose of improving corrosion resistance have traditionally been used as automobiles and home appliances as steel sheets with high corrosion resistance. It has been widely used for building materials. However, hexavalent chromium is a pollution-controlling substance. In recent years, regulations for use in home appliances and automobiles are being strengthened, and replacement with chromate-free steel plates that do not contain hexavalent chromium is being promoted.

クロメートフリー化への取り組みの一つに、6価クロムを全く用いない無公害な処理皮膜を施した表面処理鋼板が提案されている。このうち、有機系化合物や有機樹脂を利用した方法が提案されている(例えば、特許文献1)。そのうち、表面処理鋼板の有機皮膜中にカルシウムを担持したシリカを防錆材として添加する例がある(例えば、特許文献2、3)。これは、カルシウムを担持したシリカから溶出したカルシウムイオンが沈殿皮膜を形成することにより防錆効果を発揮するものと推定される。   As one of efforts to make chromate-free, surface-treated steel sheets with a pollution-free treatment film that does not use hexavalent chromium at all have been proposed. Among these, a method using an organic compound or an organic resin has been proposed (for example, Patent Document 1). Among them, there is an example in which silica supporting calcium in an organic film of a surface-treated steel sheet is added as a rust preventive material (for example, Patent Documents 2 and 3). This is presumed that the calcium ions eluted from the silica carrying calcium exhibit a rust preventive effect by forming a precipitation film.

特開2005−154812号公報JP 2005-154812 A 特開平9−12931号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-12931 特開2004−358743号公報JP 2004-358743 A

上記カルシウムを担持したシリカを防錆材として含む有機樹脂をコーティングした表面処理鋼板は、かなりの防錆効果を示すものの、目的の防錆効果を得るためには、別途加える添加剤の種類や組成を工夫する必要があり、さらに、その性状を向上させることが望まれていた。前記したように、従来のカルシウムを担持したシリカは、表面シラノールへのカルシウムイオン交換によりカルシウムを担持しているが、シラノールは弱酸点であるためにイオン放出性が低いこと、かつ一旦カルシウムイオンが放出されると、そこへ別のイオンが捕捉され難いことが挙げられ、それにより防錆効果の持続性が低いと推測される。   The surface-treated steel sheet coated with an organic resin containing silica loaded with calcium as a rust preventive material exhibits a considerable rust preventive effect, but in order to obtain the desired rust preventive effect, the type and composition of additives added separately. It was necessary to devise the above, and further, it was desired to improve its properties. As described above, the conventional silica loaded with calcium supports calcium by exchanging calcium ions with the surface silanol. Silanol has a weak acid point and has low ion releasing properties, and once calcium ions are present. When released, it is difficult to capture other ions therein, and it is presumed that the durability of the rust preventive effect is low.

この点の改善には、金属イオンの担持・放出が容易な陽イオン交換基をシリカに導入して、該カルシウムイオンを担持させる方法が有効と考えられるが、シリカに所望する官能基を導入する場合に汎用されているシランカップリング剤を利用する方法では、十分な効果が得られなかった。すなわち、シランカップリング剤に陽イオン交換基を導入し、これをシリカに反応させ該陽イオン交換基にカルシウムイオンを担持させても、得られるカルシウムイオン担持シリカは、該シランカップリング剤のシリカ表面への結合の安定性が満足できるほど高くなく、これを防錆材として用いても十分な防錆効果は得られなかった。特に、鋼板は家電、自動車、建材等の用途において種々加工され、長期間に渡って使用されるが、これらの用途では、高温、高湿度、さらには溶剤、酸等に曝される過酷な環境下で使用されることも有りえるため、上記防錆効果の低下の問題が顕著に発生し更なる改善が必要であった。   In order to improve this point, it is considered effective to introduce a cation exchange group that can easily carry and release metal ions into silica to carry the calcium ions. However, a desired functional group is introduced into silica. In the case of using a widely used silane coupling agent, sufficient effects cannot be obtained. That is, even if a cation exchange group is introduced into a silane coupling agent, this is reacted with silica, and calcium ions are supported on the cation exchange group, the resulting calcium ion-supporting silica is the silica of the silane coupling agent. The stability of bonding to the surface is not so high as to be satisfactory, and even when this was used as a rust preventive, a sufficient rust preventive effect could not be obtained. In particular, steel sheets are variously processed in applications such as home appliances, automobiles, and building materials, and are used for a long period of time. In these applications, harsh environments exposed to high temperatures, high humidity, and solvents, acids, etc. Since it may be used underneath, the above-mentioned problem of a decrease in the rust prevention effect occurred remarkably, and further improvement was necessary.

以上の背景にあって本発明は、イオン交換性の無機粒子からなる防錆材において、より高い防錆性を有し、該防錆効果の安定性、持続性にも高度に優れたものを開発することを目的とする。   In the background described above, the present invention is a rust preventive material composed of ion-exchangeable inorganic particles, which has a higher rust preventive property, and is highly superior in stability and sustainability of the rust preventive effect. The purpose is to develop.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を続けてきた。その結果、無機粒子の表面を、対イオンの少なくとも一部が金属イオンである陽イオン交換基を有する重合体で被覆し、これを防錆材として用いれば上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have continued intensive studies to solve the above problems. As a result, it was found that the above problems can be solved by coating the surface of the inorganic particles with a polymer having a cation exchange group in which at least a part of the counter ions are metal ions, and using this as a rust preventive material. The invention has been completed.

すなわち、本発明は、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基、パーフルオロ3級アルコール性水酸基、ヒ酸基、及びセレン酸基からなる群より選択される1又は2以上の陽イオン交換基を有する重合体で被覆されており、かつ該陽イオン交換基における対イオンの少なくとも一部がMg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、及びWからなる群より選択される1又は2以上の金属イオンである金属イオン担持無機粒子からなり、かつ該無機粒子がケイ素の単独酸化物、又はケイ素を構成元素として含む複合酸化物であり、前記金属イオンの担持量が0.05〜1.5mmol/gであることを特徴とする防錆材である。 That is, the present invention is selected from the group consisting of sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphonic acid groups, phosphoric acid groups, phenolic hydroxyl groups, perfluoro tertiary alcoholic hydroxyl groups, arsenic acid groups, and selenic acid groups. Or coated with a polymer having two or more cation exchange groups, and at least a part of the counter ions in the cation exchange groups is Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, V, Mn, Fe, Consisting of metal ion-supporting inorganic particles that are one or more metal ions selected from the group consisting of Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, and W , and the inorganic particles are a single oxide of silicon, or It is a complex oxide containing silicon as a constituent element, and is a rust preventive material characterized in that the supported amount of the metal ions is 0.05 to 1.5 mmol / g.

本発明の防錆材は、防錆材の効果が極めて高く、しかも、その効果の安定性、持続性にも優れている。特に、高温、高湿度、溶剤、酸等に曝される過酷な環境下で使用されても、防錆性の低下が生じ難く、こうした厳しい条件下で使用される鋼板用の防錆材として極めて有用である。   The rust preventive material of the present invention has an extremely high effect of the rust preventive material, and also has excellent stability and sustainability. In particular, even when used in harsh environments exposed to high temperatures, high humidity, solvents, acids, etc., rust prevention is unlikely to deteriorate, and it is extremely useful as a rust prevention material for steel sheets used under such severe conditions. Useful.

本発明の防錆材は、金属イオン担持無機粒子からなり、これは核となる無機粒子(以下、核粒子とも呼ぶ)が、陽イオン交換基を有する重合体により被覆されており、かつ、該粒子の有する陽イオン交換基における対イオンの少なくとも一部が、金属イオンである。   The rust preventive material of the present invention comprises metal ion-supporting inorganic particles, which are core inorganic particles (hereinafter also referred to as core particles) coated with a polymer having a cation exchange group, and At least a part of the counter ion in the cation exchange group of the particle is a metal ion.

上記核粒子は、無機粒子であり、本発明の防錆材を供する対象等に応じて適宜選択すればよい。該無機粒子は、化学的安定性に優れ、また容易に種々の性状のものが入手できる点で、ケイ素の単独酸化物、又はケイ素を構成元素として含む複合酸化物(以下、ケイ素系酸化物)である。また、複合酸化物としては、さらにナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属を含むものも好適である。


It said core particles, Ri Oh inorganic particles may be appropriately selected depending on the subject or the like to provide an anti-rust material of the present invention. Inorganic particles is excellent in-chemical stability and easily in terms available are various properties, alone oxides of silicon, or a composite oxide containing silicon as an element (hereinafter, silicon-based oxide ) . As the composite oxide, those containing an alkali metal or alkaline earth metal such as sodium, potassium, magnesium and calcium are also suitable.


ケイ素系酸化物をより具体的に例示すると、石英、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、ゾルゲルシリカ等のシリカ類;シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、シリカ−バリウムオキサイド、シリカ−アルミナ、シリカ−カルシア、シリカ−ストロンチウムオキサイド、シリカ−マグネシア、シリカ−チタニア−ナトリウムオキサイド、シリカ−チタニア−カリウムオキサイド、シリカ−ジルコニア−ナトリウムオキサイド、シリカ−ジルコニア−カリウムオキサイド、シリカ−アルミナ−ナトリウムオキサイド、またはシリカ−アルミナ−カリウムオキサイド等の複合酸化物類;ケイ酸カルシウム、タルク、ゼオライト、モンモリロナイト等のケイ酸塩類が挙げられる。   More specific examples of silicon-based oxides include silicas such as quartz, precipitated silica, fumed silica, sol-gel silica; silica-titania, silica-zirconia, silica-barium oxide, silica-alumina, silica-calcia, silica -Strontium oxide, silica-magnesia, silica-titania-sodium oxide, silica-titania-potassium oxide, silica-zirconia-sodium oxide, silica-zirconia-potassium oxide, silica-alumina-sodium oxide, or silica-alumina-potassium oxide And complex oxides such as calcium silicate, talc, zeolite, and montmorillonite.

陽イオン交換基を有する重合体も特に限定されることはなく、一般に陽イオン交換樹脂として知られる、陽イオン交換基及び母体樹脂からなる公知の重合体でよい。こうした重合体は、非架橋体であっても良いが、架橋重合体とすることにより、溶剤等に対する溶解性がなくなり、熱安定性、耐湿性、耐酸・アルカリ性等に優れ、過酷な条件下で使用されても防錆効果がより低下し難いものにできるため好ましい。また、該重合体が陽イオン交換基を有するものであることにより、金属イオンが保持されやすくなり、水洗等により簡単に脱離してしまうことも少なくなる。   The polymer having a cation exchange group is not particularly limited, and may be a known polymer composed of a cation exchange group and a base resin, which is generally known as a cation exchange resin. Such a polymer may be a non-crosslinked product, but by using a crosslinked polymer, the solubility in a solvent or the like is lost, and the thermal stability, moisture resistance, acid / alkali resistance, etc. are excellent, under severe conditions. Even if it is used, it is preferable because the rust preventive effect can be further reduced. In addition, since the polymer has a cation exchange group, metal ions are easily retained and are less easily detached by washing with water or the like.

なお、本発明においては、酸型(プロトン型)の状態のみならず、金属イオン等のプロトン以外の陽イオンにより置換されている状態(塩)のものも陽イオン交換基と呼ぶ。また、特に断らない限り、酸の状態であっても塩の状態であっても単に「・・・酸基」と称す(例えば、スルホン酸基と称する場合には、酸型のスルホン酸基と塩型のスルホン酸基の双方を示す)。   In the present invention, not only an acid type (proton type) state but also a state (salt) in which a metal ion or other cation other than a proton is substituted is called a cation exchange group. Unless otherwise specified, the acid state or the salt state is simply referred to as “... acid group” (for example, when referred to as a sulfonic acid group, an acid type sulfonic acid group and Both salt type sulfonic acid groups are shown).

陽イオン交換基を具体的に例示すると、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基、パーフルオロ3級アルコール性水酸基、ヒ酸基、セレン酸基等が挙げられる。これらの中でも、化学的安定性に優れ、金属イオンを対イオンとしたものの製造が容易であるのみならず、該陽イオン交換基を有する重合体自体の製造も容易である点で、スルホン酸基、リン酸基等の酸解離定数(pKa)が3.0以下の強酸に起因する基が好ましく、特に、スルホン酸基が最も好ましい。また必要に応じて、異なる複数種の陽イオン交換基を有していてもよい。   Specific examples of the cation exchange group include a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a phenolic hydroxyl group, a perfluoro tertiary alcoholic hydroxyl group, an arsenic acid group, and a selenic acid group. . Among these, the sulfonic acid group is superior in that it is excellent in chemical stability and not only easy to produce a metal ion as a counter ion but also easy to produce a polymer having the cation exchange group. A group derived from a strong acid having an acid dissociation constant (pKa) of 3.0 or less, such as a phosphoric acid group, is preferred, and a sulfonic acid group is most preferred. Moreover, you may have several different cation exchange groups as needed.

上記陽イオン交換基が結合している重合体の骨格部分(母体樹脂)としては、陽イオン交換基が結合可能な構造のものであれば特に制限されない。防錆材として利用する場合、長期間の持続性を維持するためには、重合耐は耐熱性、耐溶剤性、耐候性が高い必要があるため、重合体は架橋されたものが好ましい。その場合、架橋重合体の架橋とは、共有結合性の架橋を示し、イオン架橋は含まない。   The polymer skeleton portion (matrix resin) to which the cation exchange group is bonded is not particularly limited as long as it has a structure capable of bonding a cation exchange group. When used as a rust preventive material, in order to maintain long-term sustainability, the polymerization resistance needs to be high in heat resistance, solvent resistance, and weather resistance, so that the polymer is preferably crosslinked. In that case, the cross-linking of the cross-linked polymer indicates covalent cross-linking and does not include ionic cross-linking.

母体樹脂としては、ポリスチレン系、(メタ)アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリスルホン系、ポリエーテル系、ポリエーテルスルホン系等の公知の如何なる樹脂でもよい。これらのなかでも、金属イオン坦持無機粒子の製造が容易な点で、ポリスチレン系、(メタ)アクリル系であることが好ましく、特に、耐加水分解性などの化学的安定性等にも優れる点でポリスチレン系の樹脂であることが好ましい。   The base resin may be any known resin such as polystyrene, (meth) acrylic, epoxy, polyester, polyamide, polyimide, polyurethane, polysulfone, polyether, and polyethersulfone. Among these, in terms of easy production of metal ion-carrying inorganic particles, polystyrene and (meth) acrylic are preferable, and particularly excellent in chemical stability such as hydrolysis resistance. It is preferably a polystyrene-based resin.

上記陽イオン交換基を有する重合体は、前記核粒子を被覆しているが、本発明においてこの被覆とは、重合体が核粒子の最表面を覆った状態だけでなく、核粒子が細孔を有している場合には、該細孔の壁面を覆った状態や、あるいは該細孔を埋めるように存在している状態、あるいはそれらが組み合わさった状態も含む。   The polymer having a cation exchange group coats the core particle. In the present invention, this coating means not only the state in which the polymer covers the outermost surface of the core particle, but also the core particle has pores. In the case of having, the state which covered the wall surface of this pore, the state which exists so that this pore may be filled, or the state which combined them is also included.

本発明において、金属イオン坦持無機粒子が坦持している金属イオンは、特に制限されること無く、例えば、Li、Na、K等の一価の金属イオンであっても、得られる粒子は良好な防錆性を有している。しかしながら、この防錆性の高さを勘案すると、2価以上の価数の金属イオンが好ましく、具体的には、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、W等が挙げられる。アルカリ土類金属が、その防錆効果の高さから最も好ましい。   In the present invention, the metal ions carried by the metal ion-carrying inorganic particles are not particularly limited. For example, even if the metal ions are monovalent metal ions such as Li, Na, and K, the obtained particles are Good rust prevention. However, in consideration of this high antirust property, metal ions having a valence of 2 or more are preferable. Specifically, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, W, etc. are mentioned. Alkaline earth metals are most preferred due to their high rust prevention effect.

なお、上記金属のうち異なる価数を取りうるものについては、坦持させた状態での価数を意味する。また、本発明の金属イオン坦持無機粒子は、元素種や価数の異なる2種以上の金属イオンを坦持していてもよい。   In addition, what can take a different valence among the said metals means the valence in the carried state. In addition, the metal ion-carrying inorganic particles of the present invention may carry two or more kinds of metal ions having different element types and valences.

金属イオン坦持無機粒子において、上記金属イオンは、前記陽イオン交換基における対イオンとして存在する。即ち、前記陽イオン交換基の少なくとも一部は、該金属イオンの塩(あるいはコンプレックス)の状態で存在することになる。スルホン酸基、カルボン酸基等の陽イオン交換基は1価であるため、これらが多価金属イオンと塩を形成した場合には、通常、該多価金属イオンの1つと、その価数に応じた数の陽イオン交換基の残基(R−SO 、R−CO など。Rは母体樹脂)が1組の塩の形成に関与することになるが、多価金属イオンの一部は半塩の状態で存在していてもよい。例えば、陽イオン交換基がスルホン酸基であり、多価金属イオンの価数が2価である場合、R−SO−M−OSO−R(Mは金属原子を示す)の状態となるが、一部は、−SO−M−L(Lは配位子)の状態で存在する場合もある。また逆に、陽イオン交換基のすべてが金属イオンと塩を形成した状態で存在している必要はなく、一部が酸型の状態や、アンモニウムイオン等との塩の状態で存在していてもよい。 In the metal ion-carrying inorganic particles, the metal ion is present as a counter ion in the cation exchange group. That is, at least a part of the cation exchange group exists in the state (or complex) of the metal ion. Since cation exchange groups such as sulfonic acid groups and carboxylic acid groups are monovalent, when they form a salt with a polyvalent metal ion, usually one of the polyvalent metal ions and its valence A suitable number of cation exchange group residues (R—SO 3 , R—CO 2 —, etc., R is the base resin) will be involved in the formation of a set of salts. Some may exist in the form of a half salt. For example, a cation exchange group sulfonic acid group, when the valence of the polyvalent metal ion is a divalent, a state of the R-SO 3 -M-OSO 2 -R (M represents a metal atom) but, in part, (the L ligand) -SO 3 -M-L may exist in the form of. Conversely, not all of the cation exchange groups need to exist in the form of a salt with a metal ion, and some of them exist in the form of an acid form or a salt with an ammonium ion or the like. Also good.

本発明の金属イオン坦持無機粒子における金属イオンの坦持量は、坦持量が多いほど、防錆効果は高まるが、一方で、ある程度以上は、坦持させて得られる効果に対して、高コストになりすぎたり、坦持させるための工程が煩雑になったりする。こうしたことから、金属イオンの坦持量は、0.05〜1.5mmol/gである。

Carrying amount of the metal ions in the metal ion carrying inorganic particles of the present invention, the larger the tan Jiryou, corrosion protection is enhanced, while at more than a certain extent, to the effect obtained by carrying, It becomes too expensive or the process for carrying it becomes complicated. For these reasons, the supported amount of metal ions is 0 . 05~1.5mmol / g Ru der.

前記のように本発明で使用する金属イオン坦持無機粒子においては、上記金属イオンは、前記陽イオン交換基における対イオンとして存在する。従って、対イオンとして坦持されている該多価金属イオンは、金属イオン坦持無機粒子における陽イオン交換容量が大きなほど、多量に坦持できるが、極端にイオン交換容量の大きなものは製造が困難であり、また、用途によっては、金属イオンとの対イオン形成に関与しない陽イオン交換基が悪影響を及ぼす場合もある。本発明の金属イオン坦持無機粒子における陽イオン交換容量(=陽イオン交換基の数)は、0.005〜4mmol/g(乾燥粒子の重量。以下同じ)が好ましく、0.1〜3mmol/gがより好ましい。なお、後述するような製造方法で、本発明の陽イオン交換基を有する重合体を製造した場合、一般的には、陽イオン交換容量がXmmmol/gの無機粒子が、N価の金属イオンを坦持する量は、X/Nの1.2〜0.3倍程度(mmol/g)となる。   As described above, in the metal ion-carrying inorganic particles used in the present invention, the metal ion is present as a counter ion in the cation exchange group. Accordingly, the polyvalent metal ions supported as counter ions can be supported in large amounts as the cation exchange capacity in the metal ion-supported inorganic particles increases, but those having an extremely large ion exchange capacity can be produced. In some applications, a cation exchange group that does not participate in counter ion formation with a metal ion may have an adverse effect. The cation exchange capacity (= number of cation exchange groups) in the metal ion-carrying inorganic particles of the present invention is preferably 0.005 to 4 mmol / g (weight of dry particles; the same applies hereinafter), and 0.1 to 3 mmol / g is more preferable. In addition, when a polymer having a cation exchange group of the present invention is produced by a production method as described later, generally, inorganic particles having a cation exchange capacity of Xmmmol / g are converted to N-valent metal ions. The amount carried is about 1.2 to 0.3 times (mmol / g) of X / N.

金属イオン坦持無機粒子の粒径や粒度分布、形状等は特に限定されるものではなく、用途等に応じて適宜選択すればよい。これら粒径や粒度分布、形状等は、後述するような製造方法により、核粒子の選択や、被覆に用いる重合性単量体の量などで制御できる。   The particle size, particle size distribution, shape, etc. of the metal ion-carrying inorganic particles are not particularly limited, and may be appropriately selected according to the application. These particle sizes, particle size distributions, shapes, and the like can be controlled by selection of core particles, the amount of polymerizable monomer used for coating, and the like by a manufacturing method as described later.

平均粒子径が小さく、比表面積が大きいほど周囲との接触面積が大きくなり、防錆材としての効果に優れ、かつ有機樹脂等に練り込む際の分散性や塗膜性に優れる点で、金属イオン坦持無機粒子の平均粒子径は、0.005〜100μmであることが好ましく、0.005〜10μmであることがより好ましく、0.005〜1μmであることが特に好適である。   The smaller the average particle size and the larger the specific surface area, the larger the contact area with the surroundings, the better the effect as a rust preventive, and the better dispersibility and coating properties when kneaded into organic resins, etc. The average particle diameter of the ion-carrying inorganic particles is preferably 0.005 to 100 μm, more preferably 0.005 to 10 μm, and particularly preferably 0.005 to 1 μm.

さらに、粒子を構成する一次粒子の平均粒子径が小さいほど、緻密な防錆皮膜を形成できるため好ましい。係る粒子の平均一次粒子径は、0.001〜10μmであることが好ましく、0.005〜5μmであることがより好ましく、0.005〜1μmであることが特に好適である。また、金属イオン坦持無機粒子の比表面積は、1〜400m/gであるのが好ましく、50〜400m/gであるのが特に好ましい。形状も特に制限されず球状、板状、層状、ウィスカー状あるいは不定形等、どのような形状でもよい。 Furthermore, it is preferable that the average particle diameter of the primary particles constituting the particles is smaller because a dense rust preventive film can be formed. The average primary particle diameter of such particles is preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.005 to 5 μm, and particularly preferably 0.005 to 1 μm. The specific surface area of the metal ion carrying inorganic particles is preferably from 1~400m 2 / g, particularly preferably from 50 to 400 m 2 / g. The shape is not particularly limited and may be any shape such as a spherical shape, a plate shape, a layer shape, a whisker shape, or an indefinite shape.

また、金属イオン坦持無機粒子における無機粒子は、核粒子を重合体が被覆したものであり、その両者の割合は特に制限されるものではない。通常、重合体の割合が多いほど、陽イオン交換基も多量に有すことができ、よって、金属イオンの坦持量も多くなるが、あまりにその割合が多いと、その製造のために粉砕等の工程が必要となる場合が多いため、重合体被覆層の平均厚さが、核粒子の直径の1/10000〜1/10で且つ1000nm以下であることが好ましい。なお、防錆性を良好に発揮させる観点からは、重合体被覆層の平均厚さは、核粒子の直径の1/1000〜1/100で且つ100nm以下であるのが好ましい。   In addition, the inorganic particles in the metal ion-carrying inorganic particles are obtained by coating the core particles with a polymer, and the ratio of both is not particularly limited. Usually, the higher the proportion of the polymer, the more cation exchange groups can be present, and thus the amount of supported metal ions also increases. Therefore, the average thickness of the polymer coating layer is preferably 1/10000 to 1/10 of the diameter of the core particle and 1000 nm or less. In addition, from the viewpoint of satisfactorily exhibiting rust prevention properties, the average thickness of the polymer coating layer is preferably 1/1000 to 1/100 of the diameter of the core particles and 100 nm or less.

上記本発明で使用する金属イオン坦持無機粒子の製造方法は特に限定されるものではないが、好適には、陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子を、金属イオンを含有する溶液で処理して、イオン交換させ、ついで乾燥させればよい。この方法によれば、処理に用いる金属イオン溶液として様々な金属イオンのものを選択でき、よって任意の金属イオンを坦持させた無機粒子が極めて容易に製造できる。   The method for producing the metal ion-carrying inorganic particles used in the present invention is not particularly limited. Preferably, the inorganic particles coated with the polymer having a cation exchange group contain metal ions. What is necessary is just to process with a solution, to carry out ion exchange, and to make it dry. According to this method, various metal ions can be selected as the metal ion solution used for the treatment, and therefore inorganic particles carrying any metal ions can be produced very easily.

また、陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子の製造方法も特に限定されるものではないが、好適には、無機粒子の粉体を攪拌下に重合性単量体と接触させて、該粒子に該重合性単量体を吸着させ、ついで吸着した重合性単量体を重合させ、さらに必要に応じて陽イオン交換基を導入することにより製造できる(この方法は、本発明者等が既に、特願2004−131887号として出願し、既に、特開2005−60668号公報として公開されている。なお、この先願には、得られた粒子について防錆材として使用することは全く記載も示唆もされていない。)。一般に、粉末を溶剤に分散させるなどして、懸濁液やペーストのような非粉体状態で処理を行う場合、被覆層の厚さや化学的組成の制御が困難となったり、目的とする重合体被覆層が得られない場合があるが、この方法では、核粒子を重合性単量体と接触させるに際して粉末の状態で行うため、上記のような問題が生じ難い。以下、これら方法についてより具体的に述べる。   Also, the method for producing inorganic particles coated with a polymer having a cation exchange group is not particularly limited, but preferably, the inorganic particle powder is brought into contact with the polymerizable monomer under stirring. Then, the polymerizable monomer is adsorbed on the particles, then the adsorbed polymerizable monomer is polymerized, and further, a cation exchange group is introduced as necessary (this method is the present invention). Have already filed as Japanese Patent Application No. 2004-131877 and have already been published as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-60668. In this prior application, the obtained particles can be used as a rust preventive. It is not described or suggested at all.) In general, when processing in a non-powder state such as a suspension or paste by dispersing the powder in a solvent, it is difficult to control the thickness and chemical composition of the coating layer, In some cases, a coalesced coating layer cannot be obtained. However, in this method, since the core particles are brought into a powder state when they are brought into contact with the polymerizable monomer, the above-described problems hardly occur. Hereinafter, these methods will be described more specifically.

まず、陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子の製造方法について述べる。該方法では、核となる粒子が重合体によって被覆された構造の粒子からなる粉体が製造される。当該核となる粒子が、前記本発明で使用する金属イオン坦持無機粒子における核粒子になる。従って、最終的に得られる金属イオン坦持無機粒子の粒径や粒度分布、形状等が、この核粒子として如何なる粒子を用いるかにより大きく依存するのは前述した通りである。   First, a method for producing inorganic particles coated with a polymer having a cation exchange group will be described. In this method, a powder comprising particles having a structure in which core particles are coated with a polymer is produced. The core particle is a core particle in the metal ion-carrying inorganic particles used in the present invention. Therefore, as described above, the particle size, particle size distribution, shape, and the like of the finally obtained metal ion-carrying inorganic particles greatly depend on which particles are used as the core particles.

この方法では、核粒子に対して、重合性単量体を接触させて吸着させる。核粒子を溶剤中に分散させないため、用いる重合性単量体が溶剤に溶解したままで、ほとんど吸着しないという現象は生じ難いが、重合性単量体を効率良く吸着させるためには、重合性単量体の物性に応じて核粒子の表面を改質した方が好ましい場合がある。   In this method, a polymerizable monomer is brought into contact with and adsorbed on the core particles. Since the core particles are not dispersed in the solvent, the phenomenon that the polymerizable monomer used remains dissolved in the solvent and hardly adsorbs hardly occurs, but in order to adsorb the polymerizable monomer efficiently, the polymerizable monomer It may be preferable to modify the surface of the core particle depending on the physical properties of the monomer.

具体的には、吸着させようとする重合性単量体(混合物である場合には、主成分である重合性単量体)がカルボキシル基、ホスホン酸基、リン酸基、スルホン酸基等の陽イオン交換基を有し、これにより水に対する溶解度が5質量%以上である化合物の場合には、一般に、核粒子として水/n−ヘキサン分散性向が水側にある粒子を用いることが好ましい。特にスルホン酸基を有し、水に対する溶解度が5質量%以上かつn−ヘキサンに対する溶解度が5質量%以下の化合物である場合には、水/n−ヘキサン分散性向が水側にある粒子を用いることが、均一な重合体層を有する被覆粒子を得るために重要である。   Specifically, the polymerizable monomer to be adsorbed (in the case of a mixture, the main component polymerizable monomer) is a carboxyl group, phosphonic acid group, phosphoric acid group, sulfonic acid group or the like. In the case of a compound having a cation exchange group and thereby having a solubility in water of 5% by mass or more, it is generally preferable to use particles having a water / n-hexane dispersibility tendency on the water side as the core particles. In particular, when the compound has a sulfonic acid group and has a solubility in water of 5% by mass or more and a solubility in n-hexane of 5% by mass or less, particles having a water / n-hexane dispersibility tendency on the water side are used. It is important to obtain coated particles having a uniform polymer layer.

一方、陽イオン交換基を有していないか、或いは有していても疎水性基の影響が大きいなどの理由により、水に対する溶解度が5質量%未満の重合性単量体を吸着させようとする場合には、水/n−ヘキサン分散性向がヘキサン側にある粒子を用いることが好ましい。特にスチレン等の、水に対する溶解度が1質量%未満の重合性単量体を吸着させようとする場合には、水/n−ヘキサン分散性向がヘキサン側にあるのみならず、修飾疎水化度が40質量%以上(特に50〜90質量%)の粒子を核粒子とすることが好ましい。   On the other hand, a polymerizable monomer having a solubility in water of less than 5% by mass is adsorbed because it has no cation exchange group or has a large influence of a hydrophobic group even if it has a cation exchange group. In this case, it is preferable to use particles having a water / n-hexane dispersibility tendency on the hexane side. In particular, when a polymerizable monomer having a solubility in water of less than 1% by mass such as styrene is to be adsorbed, not only the water / n-hexane dispersibility tends to be on the hexane side but also the modified hydrophobicity degree. It is preferable to use 40% by mass or more (particularly 50 to 90% by mass) of particles as core particles.

なお、上記水/n−ヘキサン分散性向は、ガラス製試験管等に水及びn−ヘキサンをほぼ等量入れ、そこへ少量の粒子粉体を加えてよく振とうして、粒子が水側とヘキサン側のどちらに分配しているかで判断できる。また、修飾疎水化度は、水−メタノールの比を変えた溶液に対する粒子粉体の浮遊割合を測定する方法によって求められる浮遊量が50%となるメタノール濃度である。   The water / n-hexane dispersibility ratio was determined by adding almost equal amounts of water and n-hexane to a glass test tube or the like, adding a small amount of particle powder thereto, and shaking well so that the particles are on the water side. It can be judged by the distribution to the hexane side. The modified hydrophobization degree is a methanol concentration at which the amount of suspension obtained by a method of measuring the suspension ratio of the particle powder with respect to a solution with a changed water-methanol ratio is 50%.

一般に、なんら表面処理等を行っていない無機酸化物粒子等の無機粒子は、水/n−ヘキサン分散性向が水側にある。このような無機粒子の分散性向をn−ヘキサン側にする方法は特に制限されず、公知の表面処理方法を採用すればよい。具体的には、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、環状シロキサン、ヘキサアルキルジシラザン等により処理する方法が挙げられる。これらのなかでも、粒子の表面のシラノール基等の反応性基の量が少ない場合でも均一に処理され、また反応端が1〜2つしかないため、処理剤自体がゲル化して微小な粒子が混ざったり、該ゲル化によって生じる凝集塊が無機粒子表面に付着して不均一な表面となることもなく、さらに、反応性に富むため、効率よく処理された粒子となり、固定化されていない表面処理剤が溶出してくることなども少ない点で、環状シロキサン又はヘキサアルキルジシラザンにより処理することが好ましい。さらに、環状シロキサン又はヘキサアルキルジシラザンにより処理された粒子である場合には、シランカップリング剤のみで処理された粒子の場合よりも、本発明の製造方法で得られる被覆粒子の耐酸、耐アルカリ性に優れる傾向がある。   In general, inorganic particles such as inorganic oxide particles not subjected to any surface treatment have a water / n-hexane dispersibility tendency on the water side. The method for setting the dispersibility of such inorganic particles to the n-hexane side is not particularly limited, and a known surface treatment method may be employed. Specific examples include treatment with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, silicone oil, cyclic siloxane, hexaalkyldisilazane, and the like. Among these, even when the amount of reactive groups such as silanol groups on the surface of the particle is small, it is uniformly processed, and since there are only one or two reaction ends, the treatment agent itself gels and fine particles are formed. An agglomerate generated by mixing or gelation does not adhere to the surface of the inorganic particles to form a non-uniform surface, and further, because it is highly reactive, it becomes an efficiently treated particle and is not immobilized. The treatment with cyclic siloxane or hexaalkyldisilazane is preferred in that the treatment agent is less likely to elute. Furthermore, in the case of particles treated with cyclic siloxane or hexaalkyldisilazane, the acid resistance and alkali resistance of the coated particles obtained by the production method of the present invention are higher than in the case of particles treated only with a silane coupling agent. Tend to be better.

環状シロキサンのなかでも、ひずみが大きく開裂しやすいために、表面が均一に被覆された無機粒子を入手することが容易な点で、下記一般式   Among cyclic siloxanes, the following general formula is used because it is easy to obtain inorganic particles whose surface is uniformly coated due to large strain and easy cleavage.

Figure 0004999333
Figure 0004999333

(式中Rは炭素数1〜18の一価の炭化水素基、水素原子もしくは水酸基のいずれかであり、Meはメチル基であり、nは3から6の整数である)
で示される環状シロキサンで処理することが好ましい。
(Wherein R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a hydrogen atom or a hydroxyl group, Me is a methyl group, and n is an integer of 3 to 6)
It is preferable to treat with a cyclic siloxane represented by

上記式において、Rは炭素数1〜18の炭化水素基である。当該炭化水素基は炭素数が1〜18であれば特に限定されず、公知の如何なる基でもよい。当該炭化水素基を具体的に例示すると、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクタデシル基等の炭素数1〜18の直鎖又は分枝状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数4〜6の環状アルキル基;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、オクタデシニル基等の炭素数2〜18のアルケニル基;フェニル基、ナフチル基、トリル基、スチリル基、キシリル基、メシチル基等の炭素数6〜18の置換又は非置換のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等の炭素数7〜9のアラルキル基等が挙げられる。 In the above formula, R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. The hydrocarbon group is not particularly limited as long as it has 1 to 18 carbon atoms, and may be any known group. Specific examples of the hydrocarbon group include straight chain or branched alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, and an octadecyl group, a carbon such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. A cyclic alkyl group having 4 to 6 carbon atoms; an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms such as vinyl group, allyl group, isopropenyl group, and octadecynyl group; phenyl group, naphthyl group, tolyl group, styryl group, xylyl group, mesityl group, etc. A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms; an aralkyl group having 7 to 9 carbon atoms such as a benzyl group and a phenethyl group;

上記炭化水素基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖アルキル基、フェニル基、フェネチル基又はビニル基が特に好ましい。また上記式においてnは3〜6であり、特に好ましくは3〜4である。   Among the hydrocarbon groups, a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a phenyl group, a phenethyl group, or a vinyl group is particularly preferable. Moreover, in said formula, n is 3-6, Most preferably, it is 3-4.

このような環状シロキサンを具体的に例示すると、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、テトラメチルテトラフェニルシクロテトラシロキサン、トリメチルトリフェニルシクロトリシロキサン、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、トリメチルトリビニルシクロトリシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリメチルシクロトリシロキサン等が挙げられる。   Specific examples of such cyclic siloxanes include octamethylcyclotetrasiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, tetramethyltetraphenylcyclotetrasiloxane, trimethyltriphenylcyclotrisiloxane, tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane, trimethyltrivinyl. Examples thereof include cyclotrisiloxane, tetramethylcyclotetrasiloxane, and trimethylcyclotrisiloxane.

また、ヘキサアルキルジシラザンで処理する場合には、下記一般式   In the case of treatment with hexaalkyldisilazane, the following general formula

Figure 0004999333
Figure 0004999333

(上記式中、R、R、R、R、R及びRは各々独立に、炭素数1〜18のアルキル基である。)
で示されるヘキサアルキルジシラザンが好ましい。上記式において、R〜Rとして示されるアルキル基としては、前記環状シロキサンにおけるRとして例示したものと同様の基が挙げられる。高い処理効率を得るためには、当該R〜Rとしては炭素数1〜3の直鎖アルキル基が好ましい。また、R〜Rは互いに異なっていても良いが、入手の容易さや表面処理効率の点からいずれも同一の基であることが好ましい。
(In the above formula, R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.)
A hexaalkyldisilazane represented by In the above formula, examples of the alkyl group represented by R 2 to R 7 include the same groups as those exemplified as R 1 in the cyclic siloxane. In order to obtain high processing efficiency, the R 2 to R 7 are preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 2 to R 7 may be different from each other, but are preferably the same group from the standpoint of availability and surface treatment efficiency.

特に好ましいヘキサアルキルジシラザンを具体的に例示すると、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ヘキサプロピルジシラザン等が挙げられる。   Specific examples of particularly preferred hexaalkyldisilazane include hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, hexapropyldisilazane and the like.

上記環状シロキサン、ヘキサアルキルジシラザンは各々単独で用いてもよいし、異なる化合物を2種以上併用して表面処理を行っても良い。また、他の表面処理剤と併用しても構わない。   The cyclic siloxane and hexaalkyldisilazane may be used alone or in combination with two or more different compounds. Moreover, you may use together with another surface treating agent.

上記のような表面処理剤を用いて無機粒子を表面処理、疎水化する方法は、公知の手法に従えばよく特に限定されるものではないが、処理の際に凝集が起こり難く、また、溶剤除去等の手間が不要な点で、溶剤を用いない乾式処理による方法が好ましい。   The method of surface treating and hydrophobizing inorganic particles using the surface treating agent as described above is not particularly limited as long as it is in accordance with a known technique, but aggregation is unlikely to occur during the treatment. A method using a dry process that does not use a solvent is preferable because it does not require time and effort such as removal.

例えば、ヘキサアルキルジシラザンによる処理を行う場合には、特許第2886037号公報、特許第2886105号公報等に記載の方法を採用すると好適である。該方法は、容器に無機粒子を導入し、容器を密閉して、200〜300℃程度の温度において、不活性ガスの雰囲気下、ヘキサメチルジシラザンを分圧25〜150kPa程度になるように導入し一定時間、好ましくは0.5〜2時間程度保持することにより行う。この時、容器内に水蒸気を分圧で30〜100kPa程度存在させ、さらには必要に応じてアンモニア等の塩基性ガスを分圧で10〜100kPa程度共存させる方法である。   For example, when the treatment with hexaalkyldisilazane is performed, it is preferable to employ the methods described in Japanese Patent No. 2886037 and Japanese Patent No. 2886105. In this method, inorganic particles are introduced into a container, the container is sealed, and hexamethyldisilazane is introduced at a temperature of about 200 to 300 ° C. under an inert gas atmosphere so that the partial pressure is about 25 to 150 kPa. And it is carried out by holding for a certain time, preferably about 0.5 to 2 hours. At this time, water vapor is present in the container at a partial pressure of about 30 to 100 kPa, and a basic gas such as ammonia is allowed to coexist at a partial pressure of about 10 to 100 kPa as necessary.

また、環状シロキサンで処理する場合には、無機粒子を撹拌しつつ、そこへ液状あるいはガス状の環状シロキサンを加え、次いで、密閉された反応系で加熱する方法である。この方法をより具体的に述べると、まず、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中、ヘンシェルミキサー等の高速撹拌装置で粒子を攪拌しつつ、そこへ環状シロキサン等を気体状もしくは液状で加え、密閉された反応系にて所定の温度まで加熱することにより製造できる。環状シロキサン等を粒子に加える方法は、液状あるいはガス状のいずれでもよく、さらに液状で加える場合には、滴下によっても良いし、噴霧によって加えても良い。均一に処理することが可能な点ではガス状で加えることが特に好ましい。上記加熱温度は、環状シロキサン等によって粒子表面が疎水化できる範囲であれば、特に制限されるものではないが、一般には、用いる環状シロキサンの沸点以上であることが好ましく、通常100〜300℃程度である。また、攪拌の際の攪拌速度等も特に限定されるものではなく、用いる攪拌装置等により一概には言えないが、一般的には、100〜3000rpm程度である。   In the case of treating with cyclic siloxane, the liquid particles or gaseous cyclic siloxane is added to inorganic particles while stirring the inorganic particles, and then heated in a sealed reaction system. To describe this method more specifically, first, while stirring particles with a high-speed stirring device such as a Henschel mixer in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, a cyclic siloxane or the like is added in a gaseous or liquid state thereto, It can be produced by heating to a predetermined temperature in a sealed reaction system. The method of adding cyclic siloxane or the like to the particles may be either liquid or gaseous, and when added in liquid form, it may be added dropwise or by spraying. It is particularly preferable to add it in the form of a gas from the viewpoint that it can be uniformly processed. The heating temperature is not particularly limited as long as the particle surface can be hydrophobized by cyclic siloxane or the like, but in general, it is preferably not less than the boiling point of the cyclic siloxane to be used, and usually about 100 to 300 ° C. It is. Further, the stirring speed and the like at the time of stirring are not particularly limited, and cannot be generally specified depending on the stirring device or the like to be used, but is generally about 100 to 3000 rpm.

このような乾式処理を採用することにより、無機粒子の表面処理工程における凝集を防止することができ、また必要に応じて、同じ反応容器内で重合体による被覆も可能となり、工業的に有利である。   By adopting such a dry treatment, it is possible to prevent agglomeration in the surface treatment step of inorganic particles, and if necessary, it is possible to coat with a polymer in the same reaction vessel, which is industrially advantageous. is there.

ついで、上記のような疎水性或いは親水性の粒子に、重合性単量体を吸着させる。当該重合性単量体は、重合させることにより重合体を生じ、かつ、陽イオン交換基を有しているか、あるいは重合させた後に陽イオン交換基を導入できるものであればよく、むろん、混合物でもよい。一般には、陽イオン交換基を有するか、又は陽イオン交換基を導入可能な官能基を有する単官能の重合性単量体が使用される。また、重合性に優れる点で、(メタ)アクリル基、スチリル基等のラジカル重合性の不飽和二重結合を有する重合性単量体であることが好ましい。   Next, the polymerizable monomer is adsorbed on the hydrophobic or hydrophilic particles as described above. The polymerizable monomer may be any polymer as long as it is polymerized and has a cation exchange group or can be introduced with a cation exchange group after polymerization. But you can. In general, a monofunctional polymerizable monomer having a cation exchange group or a functional group capable of introducing a cation exchange group is used. Moreover, it is preferable that it is a polymerizable monomer which has radically polymerizable unsaturated double bonds, such as a (meth) acryl group and a styryl group, at the point which is excellent in polymerizability.

これら重合性単量体を具体的に例示すると、以下のものが挙げられる。   Specific examples of these polymerizable monomers include the following.

1.陽イオン交換基を有する単官能単量体
スチレンスルホン酸及びその塩類、ビニルナフタレンスルホン酸及びその塩類等の芳香族ビニル系の単量体類。(メタ)アクリル酸、マレイン酸、コハク酸2−(メタ)アクリロイルオキシエチル及びその塩類、マレイン酸2−(メタ)アクリロイルオキシエチル及びその塩類、フタル酸2−(メタ)アクリオイルオキシエチル等のカルボキシル基を有する(メタ)アクリル系の単量体類及びこれらの塩類。(メタ)アクリルオキシエチルアシッドフォスフェート等のリン酸基を有する(メタ)アクリル系の単量体類及びこれらの塩類。2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸等のスルホン酸基を有する(メタ)アクリル系の単量体類及びこれらの塩類。ビニルホスホン酸等のホスホン酸基を有するビニル単量体及びこれらの塩類等。
1. Monofunctional monomers having a cation exchange group Aromatic vinyl monomers such as styrene sulfonic acid and its salts, vinyl naphthalene sulfonic acid and its salts. (Meth) acrylic acid, maleic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinate and its salts, 2- (meth) acryloyloxyethyl maleate and its salts, 2- (meth) acryloyloxyethyl phthalate, etc. (Meth) acrylic monomers having a carboxyl group and salts thereof. (Meth) acrylic monomers having a phosphate group such as (meth) acryloxyethyl acid phosphate and salts thereof. (Meth) acrylic monomers having a sulfonic acid group such as 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and 3-methacryloyloxypropanesulfonic acid, and salts thereof. Vinyl monomers having a phosphonic acid group such as vinylphosphonic acid and salts thereof.

2.陽イオン交換基を導入可能な官能基を有する単量体
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、クロロメチルスチレン、p−クロロスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル系の単量体類等;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸トリトリデシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル等の単官能の(メタ)アクリル酸エステル系の単量体類。
2. Monomers having functional groups capable of introducing cation exchange groups Styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, 2,4-dimethylstyrene, p-tert-butylstyrene, chloromethylstyrene, p-chlorostyrene, vinylnaphthalene Aromatic vinyl monomers such as; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, Trimethydecyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Monofunctional (meth) acrylic acid ester such as 2-methoxyethyl and 2-ethoxyethyl (meth) acrylate Lu monomer.

以上の重合性単量体は、いずれも単管能のものであり、これらのみ用いて重合させた重合体は非架橋のものになる。前記したように、核粒子を被覆する、陽イオン交換基を有する重合体は、架橋体の方が防錆性の効果の安定性・持続性に優れているため、上記単官能の重合性単量体と共に、架橋剤となる多官能の重合性単量体を混合して用い、架橋重合体が得られるようにするのが好ましい。こうした多官能の重合性単量体としては、例示すると、以下のものが挙げられる。   The above polymerizable monomers are all single-tubular, and polymers polymerized using only these monomers are non-crosslinked. As described above, the polymer having a cation exchange group that coats the core particle has a higher stability and sustainability of the rust-preventing effect than the crosslinked product. It is preferable to use a polyfunctional polymerizable monomer as a crosslinking agent together with the monomer to obtain a crosslinked polymer. Examples of such polyfunctional polymerizable monomers include the following.

3.架橋剤となる多官能の重合性単量体
ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の多官能の芳香族ビニル化合物類等の芳香族ビニル系の単量体類;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ヘキサメチレンジ(メタ)アクリルアミド等の多官能の非フッ素系(メタ)アクリル系の単量体類;ジビニルスルホン、フタル酸ジアリル等。
3. Polyfunctional polymerizable monomers that serve as crosslinking agents Aromatic vinyl monomers such as polyfunctional aromatic vinyl compounds such as divinylbenzene, divinylbiphenyl, trivinylbenzene, and divinylnaphthalene; ethylene glycol di ( (Meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolmethane tri (meth) acrylate, tetra Polyfunctional non-fluorine (meth) acrylic monomers such as methylolmethane tetra (meth) acrylate, methylenebis (meth) acrylamide, hexamethylenedi (meth) acrylamide; divinylsulfone, diallyl phthalate, etc.

このように陽イオン交換基を有する単官能の重合性単量体又は陽イオン交換基を導入可能な官能基を有する単管能の重合性単量体と共に、架橋剤となる多官能の重合性単量体とを併用して用いる場合において、該多官能の重合性単量体の使用量は、全重合性単量体中において、0.05〜99質量%程度、好適には0.5〜30質量%程度とするのが好ましい。   A monofunctional polymerizable monomer having a cation exchange group or a monofunctional polymerizable monomer having a functional group capable of introducing a cation exchange group, as well as a polyfunctional polymer serving as a crosslinking agent. When used in combination with a monomer, the polyfunctional polymerizable monomer is used in an amount of about 0.05 to 99% by mass, preferably 0.5% in the total polymerizable monomer. It is preferable to be about 30% by mass.

なお上記各重合性単量体は、必要に応じて異なる複数のものを併用してもよい。   The above polymerizable monomers may be used in combination with a plurality of different monomers as required.

さらに上記したような重合性単量体を核粒子に吸着させやすくしたり、その他、種々の物性を付与するために、上記した以外の重合性単量体を混合して用いることも可能である。例えば、陽イオン交換基を有する単官能単量体や陽イオン交換基を導入可能な官能基を有する単管能の重合性単量体が常温、常圧下で固体の場合などには、該重合性単量体と共重合する液状の重合性単量体に溶解することも好ましい。このような重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の水酸基を有する(メタ)アクリル系の単量体類;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクロレイン、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、メチルビニルケトン等が挙げられる。   Further, in order to facilitate the adsorption of the polymerizable monomer as described above to the core particles, and to impart various other physical properties, it is also possible to use a mixture of polymerizable monomers other than those described above. . For example, when a monofunctional monomer having a cation exchange group or a monofunctional polymerizable monomer having a functional group capable of introducing a cation exchange group is solid at room temperature and normal pressure, the polymerization is performed. It is also preferable to dissolve in a liquid polymerizable monomer copolymerized with the polymerizable monomer. Such polymerizable monomers include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, N-methylol (meth) ) (Meth) acrylic monomers having a hydroxyl group such as acrylamide; (meth) acrylonitrile, (meth) acrolein, vinyl acetate, N-vinylpyrrolidone, diacetone (meth) acrylamide, methyl vinyl ketone and the like.

上記重合性単量体(若しくはその混合物)はそれ単独で核粒子と接触させても良いが、後述する重合工程を効率よく行うために、重合開始剤を加えた状態の混合物で加えることが好ましい。   The polymerizable monomer (or a mixture thereof) may be brought into contact with the core particles alone, but is preferably added as a mixture with a polymerization initiator added in order to efficiently perform the polymerization step described later. .

用いる重合開始剤としては、用いる重合性単量体に応じて、公知の重合開始剤を適宜選択して用いればよく特に制限されることはないが、加熱により重合開始能を発現するものであることが操作がより簡便であり好ましい。例えば、重合性単量体としてビニル系単量体を採用した場合には、オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシド等の有機過酸化物や、2,2,−アゾビスイソブチロニトリルや2,2,−アゾビス−(2,4,−ジメルバレロニトリル)等のアゾビス系重合開始剤等が好適な重合開始剤として挙げられる。   As a polymerization initiator to be used, a known polymerization initiator may be appropriately selected and used according to the polymerizable monomer to be used, and is not particularly limited. However, the polymerization initiator exhibits a polymerization initiation ability by heating. This is preferable because the operation is simpler. For example, when a vinyl monomer is used as the polymerizable monomer, octanoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, benzoyl peroxide, t-butyl peroxide Organic peroxides such as oxyisobutyrate, t-butylperoxylaurate, t-hexylperoxybenzoate, di-t-butylperoxide, 2,2, -azobisisobutyronitrile and 2,2 An azobis-based polymerization initiator such as, -azobis- (2,4, -dimethylvaleronitrile) can be cited as a suitable polymerization initiator.

これら重合開始剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.1〜20質量部、好適には0.5〜10質量部用いるのが一般的である。   These polymerization initiators are generally used in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymerizable monomer.

また、必要に応じて、重合禁止剤や重合抑制剤、紫外線吸収剤等の他の添加剤を配合したものを用いても良い。さらに、重合性単量体が固体である場合には、少量の溶剤を用いて液状のものとすることも可能である。   Moreover, you may use what mix | blended other additives, such as a polymerization inhibitor, a polymerization inhibitor, and an ultraviolet absorber, as needed. Further, when the polymerizable monomer is a solid, it can be made liquid by using a small amount of a solvent.

上記のような重合性単量体及び必要に応じて配合される任意成分の混合物(以下、重合性単量体混合物)を前記核粒子の粉体と接触させる際には、該核粒子を攪拌下に行うことが好ましい。攪拌を行わないと、被覆層が不均一となってしまう。当該攪拌の方法は特に限定されるものではなく、粒子が該攪拌により浮遊する程度の状態を得られるのであれば、公知の如何なる方法でも良い。例えば、ヘンシェルミキサー等を用いて直接機械的に攪拌してもよいし、また高速気流を吹き込んで攪拌したり、外部から振動や揺動等を与える方法でも良い。直接機械的に攪拌する場合の攪拌速度は、核粒子の材質や形状、粒子径により一概には言えないが、一般的には、100〜3000rpm程度でよい。   When contacting the above-mentioned polymerizable monomer and a mixture of optional components blended as necessary (hereinafter, polymerizable monomer mixture) with the powder of the core particles, the core particles are stirred. It is preferable to carry out below. Without stirring, the coating layer will be non-uniform. The stirring method is not particularly limited, and any known method may be used as long as particles can be floated by the stirring. For example, it may be directly mechanically stirred using a Henschel mixer or the like, or may be agitated by blowing a high-speed air stream, or a method of giving vibration or swinging from the outside. The stirring speed in the case of direct mechanical stirring cannot be generally specified depending on the material, shape, and particle diameter of the core particles, but generally it may be about 100 to 3000 rpm.

重合性単量体混合物を、核粒子と接触させる方法は特に制限されるものではないが、好ましくは、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中、重合性単量体混合物を気体状もしくは液状で加える方法であり、より好ましくは、不活性ガス雰囲気中で液状の重合性単量体混合物を噴霧して加える方法である。噴霧に際しては公知のスプレーノズル等が好適に使用できる。また添加速度も特に限定されず、他の種々の条件によって決定すれば良いが、一般的には、核粒子100g当たり1〜20ml/minである。これらを加える際の温度条件も特に制限されず、冷却下でも、加熱下でも良いが、あまりに高い温度では被覆前に単量体が重合してしまうため、一般には−10〜40℃程度が好ましい。   The method for bringing the polymerizable monomer mixture into contact with the core particles is not particularly limited. Preferably, the polymerizable monomer mixture is gaseous or liquid in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. More preferably, the liquid polymerizable monomer mixture is sprayed and added in an inert gas atmosphere. A known spray nozzle or the like can be suitably used for spraying. The addition rate is not particularly limited and may be determined according to various other conditions, but is generally 1 to 20 ml / min per 100 g of core particles. The temperature conditions for adding these are not particularly limited, and may be under cooling or under heating. However, since the monomer is polymerized before coating at an excessively high temperature, generally about −10 to 40 ° C. is preferable. .

加える重合性単量体の量は特に制限されるものではなく、所望の被覆厚さにより適宜設定すればよいが、重合性単量体混合物の使用量が多すぎる場合には、粒子同士の凝集が生じ、粉末ではなく塊となってしまう傾向があり、本発明の金属イオン坦持無機粒子を得るためには、その後に粉砕工程が必要となってしまう。さらに多すぎると重合体中に核粒子が存在するかたちになり、本発明の無機粒子を得ることが困難になる。適度な厚さの被覆層とするために用いる重合性単量体の量は、核粒子の比表面積や粒子径等に依存し一概には言えないが、一般的には、粒子の比表面積1mあたり、2×10−4〜8×10−4gの重合性単量体を使用すれば、約1nm相当の厚さの被覆層が形成されるため、この値を元に、粒径や比表面積に応じて適宜決定することができる。代表的な重合性単量体の使用量としては、核粒子1gあたり、0.001〜0.4gである。 The amount of the polymerizable monomer to be added is not particularly limited and may be appropriately set depending on the desired coating thickness. However, when the amount of the polymerizable monomer mixture used is too large, the particles are aggregated. In order to obtain the metal ion-carrying inorganic particles of the present invention, a pulverization step is required thereafter. When the amount is too large, the core particles are present in the polymer, and it is difficult to obtain the inorganic particles of the present invention. The amount of the polymerizable monomer used to form a coating layer having an appropriate thickness depends on the specific surface area and particle diameter of the core particles and cannot be generally stated, but in general, the specific surface area of the particles is 1 m. per 2, the use of polymerizable monomer 2 × 10 -4 ~8 × 10 -4 g, since the coating layer having a thickness of about 1nm equivalent is formed, based on this value, the particle size Ya It can be appropriately determined according to the specific surface area. A typical use amount of the polymerizable monomer is 0.001 to 0.4 g per 1 g of core particles.

また、前記したような溶剤、あるいは他の任意成分を加える場合に、この溶剤等の使用量も多すぎると粒子同士の凝集を生じやすくする。従って、加える重合性単量体、溶剤及びその他成分の全量を加えた時点でも、ペースト状や分散液の状態を形成しない、粉体の状態を維持する範囲内に収めることが好ましい。粒子同士の凝集を避けるために、一般的には、加える重合性単量体、溶剤及びその他成分の量を、核粒子からなる粉末の吸油量(重合性単量体、溶剤及びその他成分の混合物に対するもの)の3/4以下、より好ましくは1/2、さらに好ましくは1/3以下、特に好ましくは1/5以下、最も好ましくは1/10以下となるようにすればよい。   Moreover, when adding the above-mentioned solvent or other optional components, if the amount of the solvent used is too large, the particles are likely to aggregate. Therefore, even when all the polymerizable monomers, solvents, and other components to be added are added, it is preferable that the amount of the polymerizable monomer, the solvent, and the other components be within the range that does not form a paste or dispersion and maintains the powder state. In order to avoid agglomeration between particles, generally the amount of polymerizable monomer, solvent and other components to be added is the amount of oil absorption of the powder composed of core particles (mixture of polymerizable monomer, solvent and other components). 3/4 or less, more preferably 1/2, further preferably 1/3 or less, particularly preferably 1/5 or less, and most preferably 1/10 or less.

このようにして、重合性単量体(及びその他任意成分)を攪拌された状態の核粒子に加えることにより、この重合性単量体(及びその他任意成分)は、該核粒子に吸着される。本発明の製造方法では、ついで、該重合性単量体を重合させて重合体とし、核粒子が該重合体により被覆された状態の粒子からなる粉体とする。   In this way, by adding the polymerizable monomer (and other optional components) to the stirred core particle, the polymerizable monomer (and other optional component) is adsorbed on the core particle. . In the production method of the present invention, the polymerizable monomer is then polymerized to form a polymer, and the powder is made of particles in a state where the core particles are covered with the polymer.

このようにして吸着した重合性単量体を重合させる方法としては、用いた重合性単量体の重合方法として公知の方法を採用すればよく、特に制限されるものではないが、好適な方法としては、加熱により重合を開始させる方法である。用いた重合性単量体がビニル系単量体である場合には、前記したような熱重合開始剤を用いることにより、より効率的に重合させることができる。また、当該加熱温度は、用いた重合性単量体及び重合開始剤の種類等により公知の条件を適宜設定すればよく、一般には40〜230℃、好ましくは50〜180℃程度である。   As a method of polymerizing the polymerizable monomer thus adsorbed, a known method may be adopted as a polymerization method of the polymerizable monomer used, and it is not particularly limited. Is a method of initiating polymerization by heating. When the polymerizable monomer used is a vinyl monomer, it can be more efficiently polymerized by using a thermal polymerization initiator as described above. Moreover, the said heating temperature should just set suitably well-known conditions with the kind etc. of the polymerizable monomer and polymerization initiator which were used, and is generally 40-230 degreeC, Preferably it is about 50-180 degreeC.

また、用いた重合性単量体がビニル系単量体である場合には、酸素による重合阻害を防止するため、これら操作は窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   Further, when the polymerizable monomer used is a vinyl monomer, these operations are preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon in order to prevent polymerization inhibition by oxygen.

反応容器内の圧力は、特に制限されず、加圧でもよいし、常圧でもよいし、減圧でもよい。用いた重合性単量体の種類にもよるが、それらの中でも加圧が好ましい。加圧する際の圧力としては、一般的には0.01〜0.6MPa程度である。重合時間も上記したような他の条件に合わせて適宜設定すればよく、一般的には、30〜180分程度である。   The pressure in the reaction vessel is not particularly limited, and may be pressurized, normal pressure, or reduced pressure. Depending on the type of polymerizable monomer used, pressurization is preferred among them. The pressure for pressurization is generally about 0.01 to 0.6 MPa. The polymerization time may be appropriately set according to the other conditions as described above, and is generally about 30 to 180 minutes.

なお、上記重合体により被覆された粒子の製造方法は一例であり、湿式法で製造等しても良い。また、架橋重合体を得る場合において、非架橋の重合体で被覆を行った後、電子線照射等により架橋させて製造したりしてもよい。   In addition, the manufacturing method of the particle | grains coat | covered with the said polymer is an example, and you may manufacture with a wet method. Moreover, when obtaining a crosslinked polymer, after coating with a non-crosslinked polymer, it may be produced by crosslinking by electron beam irradiation or the like.

上記のようにして得られる重合体で被覆された粒子が、スルホン酸基、カルボン酸基等の陽イオン交換基を有する重合性単量体を用いて製造された場合には、そのまま後述する金属イオンを坦持させる工程に供すればよい。   When the particles coated with the polymer obtained as described above are produced using a polymerizable monomer having a cation exchange group such as a sulfonic acid group or a carboxylic acid group, the metal described later is used as it is. What is necessary is just to use for the process of carrying ion.

一方、陽イオン交換基を導入可能な官能基を有する単量体を用いた場合には、金属イオンを坦持させる前に、陽イオン交換基を導入する必要があり、これは陽イオン交換樹脂の製造方法における陽イオン交換基の導入手法に準じて行うことができる。   On the other hand, when a monomer having a functional group capable of introducing a cation exchange group is used, it is necessary to introduce a cation exchange group before carrying a metal ion, which is a cation exchange resin. This can be carried out in accordance with the method for introducing a cation exchange group in the production method.

例えばスチレン等の重合性単量体を用い、重合体がその構造中にベンゼン環等の芳香族炭化水素環を有する場合には、発煙硫酸、クロルスルホン酸、三酸化硫黄等と反応させる公知の方法でスルホン化等を行えばよい。メタクリル酸メチルの重合体等のエステル構造を持つ重合体である場合には、該エステルの加水分解を行えば酸基を導入することができる。さらには、エポキシ基やクロロメチル基を有する場合には、スルファニル酸、亜硫酸ナトリウム等を用いることによりスルホン化させてスルホン酸基を導入することができる。   For example, when a polymerizable monomer such as styrene is used and the polymer has an aromatic hydrocarbon ring such as a benzene ring in its structure, it is known to react with fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, etc. Sulfonation or the like may be performed by a method. In the case of a polymer having an ester structure such as a methyl methacrylate polymer, an acid group can be introduced by hydrolysis of the ester. Furthermore, when it has an epoxy group or a chloromethyl group, it can be sulfonated by using sulfanilic acid, sodium sulfite or the like to introduce a sulfonic acid group.

また、その他公知の化学反応を応用して、種々のイオン交換性基を導入することが可能である。なおこれらの官能基導入の際には、被覆している重合体が剥離等により喪失してしまわないよう、適宜その導入形態や反応条件を選択すべき必要がある。一般に、芳香族ビニル系の単量体の重合体は、エステル構造を有する(メタ)アクリル系単量体に比して化学的に安定であり、種々の官能基の導入が容易である。   In addition, various ion exchange groups can be introduced by applying other known chemical reactions. When introducing these functional groups, it is necessary to select the introduction form and reaction conditions as appropriate so that the covering polymer is not lost due to peeling or the like. In general, a polymer of an aromatic vinyl monomer is chemically stable as compared with a (meth) acrylic monomer having an ester structure, and various functional groups can be easily introduced.

このような官能基の導入に際しては、得られる粒子の凝集を防止するため、溶剤を用いず、温度、圧力等の反応条件を適宜設定し、反応化剤をガス状で被覆粒子と接触させる方法を採用することが好ましい。例えば、上記陽イオン交換性基の導入において、スルホン酸基を導入する場合には、三酸化硫黄のガスと接触させる方法が好適に採用できる。   In introducing such a functional group, a method of appropriately setting reaction conditions such as temperature and pressure without using a solvent and contacting the reactive agent in gaseous form with the coated particles in order to prevent aggregation of the resulting particles. Is preferably adopted. For example, when introducing a sulfonic acid group in the introduction of the cation exchange group, a method of contacting with a sulfur trioxide gas can be suitably employed.

このような製造方法で得られる陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子は、該陽イオン交換基における対イオンを金属イオンと交換することにより、本発明の金属イオン坦持無機粒子ができる。陽イオン交換基における対イオンを金属イオンと交換する方法としては、従来公知の各種方法を採用することができ、特に制限されない。好適には、対象となる金属イオンを含む溶液と混合、ついでろ過し、さらにイオン交換水等で洗浄する方法や、同じく金属イオンを含む溶液と混合した後、そのまま乾燥させる方法などが挙げられる。   The inorganic particles coated with the polymer having a cation exchange group obtained by such a production method are obtained by exchanging a counter ion in the cation exchange group with a metal ion, whereby the metal ion-carrying inorganic particle of the present invention is used. Can do. As a method for exchanging the counter ion in the cation exchange group with a metal ion, various conventionally known methods can be adopted, and there is no particular limitation. Preferable examples include a method of mixing with a solution containing a target metal ion, followed by filtration and further washing with ion-exchanged water or the like, and a method of mixing with a solution containing the metal ion and then drying as it is.

金属イオンを含む溶液における、金属イオン源は特に制限されず、溶液を調整できるものであればよい。具体的には、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩(塩化物)等の無機酸の塩や、酢酸塩等の有機酸塩、アンモニウム塩、水酸化物等が挙げられる。   The metal ion source in the solution containing metal ions is not particularly limited as long as the solution can be adjusted. Specific examples include salts of inorganic acids such as nitrates, sulfates and hydrochlorides (chlorides), organic acid salts such as acetates, ammonium salts, hydroxides, and the like.

溶液とする場合の溶媒も特に限定されず、水でも有機溶媒でも良いが、金属イオンを含む溶液の調整が容易で、また経済面、環境面、安全面から水を用いることが特に好ましい。また、金属イオンを含む溶液を調製する際の溶解度の調整などが必要な場合には、該溶液には追加で酸(硫酸、硝酸、塩酸、酢酸等)やアルカリ(アンモニア等)が加えられていてもよい。   The solvent for the solution is not particularly limited, and water or an organic solvent may be used. However, it is particularly preferable to use water from the viewpoints of economy, environment, and safety because adjustment of the solution containing metal ions is easy. If it is necessary to adjust the solubility when preparing a solution containing metal ions, an acid (sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, etc.) or alkali (ammonia, etc.) is added to the solution. May be.

上記金属イオン溶液の濃度も特に限定されないが、調製が容易で、また各種操作性にも優れる点で、金属イオン濃度が0.001〜5mol/L程度のものを用いればよい。好ましくは0.01〜1mol/L程度である。   The concentration of the metal ion solution is not particularly limited, but a metal ion concentration of about 0.001 to 5 mol / L may be used in terms of easy preparation and excellent operability. Preferably it is about 0.01-1 mol / L.

陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子と、金属イオン溶液とを混合する場合、その混合比は、該無機粒子のイオン交換容量や、金属イオン溶液の濃度、さらには坦持させようとする金属イオンの量等により一概には言えないが、ろ過、洗浄を行う場合には、前記X/Nに対して、1倍以上、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、特に好ましくは3倍以上となるように金属イオンを過剰に用いることが好ましい。一方、多すぎても金属イオンを含む廃液が多量に生じるなど問題があるため、好ましくは1000倍以下、より好ましくは100倍以下とするとよい。一方、混合後、直接乾燥させる場合には、X/Nに対して1.2〜0.3倍程度の範囲となるように、溶液の濃度及び量を調製するとよい。   When mixing inorganic particles coated with a polymer having a cation exchange group and a metal ion solution, the mixing ratio depends on the ion exchange capacity of the inorganic particles, the concentration of the metal ion solution, and further the support. Depending on the amount of metal ions to be used, etc., it cannot be generally stated, but when performing filtration and washing, it is 1 time or more, preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times the X / N. As described above, it is particularly preferable to use an excessive amount of metal ions so that the ratio is three times or more. On the other hand, if the amount is too large, there is a problem that a large amount of waste liquid containing metal ions is generated. On the other hand, when directly drying after mixing, the concentration and amount of the solution may be adjusted so as to be in the range of about 1.2 to 0.3 times the X / N.

また、陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子と、金属イオン溶液との混合は攪拌下に行うことが好ましい。混合、攪拌時間は通常、1分〜24時間程度である。また該混合の際の温度は溶液の凝固点〜沸点の範囲で行えばよく、通常は室温下で行えばよい。   Further, it is preferable to mix the inorganic particles coated with the polymer having a cation exchange group and the metal ion solution with stirring. The mixing and stirring time is usually about 1 minute to 24 hours. The temperature at the time of mixing may be in the range from the freezing point to the boiling point of the solution, and usually at room temperature.

ろ過、洗浄を行う場合、該ろ過は、目的物である無機粒子が保持される条件であれば特に限定されず、必要に応じて公知のろ過手段を選択すればよい。また、ろ過に代えて遠心沈降等でもよい。   When filtration and washing are performed, the filtration is not particularly limited as long as the target inorganic particles are retained, and a known filtration means may be selected as necessary. Further, centrifugal sedimentation or the like may be used instead of filtration.

洗浄はイオン交換水や蒸留水等の夾雑イオンを含まない水で行うことが好適である。洗浄は不要な成分、例えば、過剰に用いた多価金属イオンや、イオン交換により溶出してきたアニオン成分が、必要な程度まで洗い流されるまで行えばよい。洗浄の終点は、ろ液中の金属イオン濃度や、pH、色調などにより確認することができる。   Washing is preferably performed with water that does not contain contaminating ions such as ion-exchanged water or distilled water. Washing may be performed until unnecessary components such as excess polyvalent metal ions and anion components eluted by ion exchange are washed away to a necessary level. The end point of washing can be confirmed by the metal ion concentration, pH, color tone, etc. in the filtrate.

乾燥の条件は、核粒子を被覆している重合体が分解等しない条件で行えばよく、加熱乾燥、送風乾燥、減圧乾燥等、公知の如何なる乾燥方法を適用してもよい。また水溶液を用いた場合には、乾燥時間を節約するため、アルコール、アセトン等の揮発性有機溶媒で置換してから乾燥してもよい。加熱する場合、その温度は150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましい。なお、大気中などの酸素存在下で加熱すると酸化されて価数が変化する金属イオンの場合には、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で加熱するとよい。逆に、本発明の金属イオン坦持無機粒子の製造に際しては、上記のような方法で金属イオンを坦持させた後、積極的に酸化したり、あるいは還元したりして目的とする価数の金属イオンにすることもできる。   The drying may be performed under the condition that the polymer covering the core particles is not decomposed or the like, and any known drying method such as heat drying, air drying, or reduced pressure drying may be applied. When an aqueous solution is used, in order to save drying time, it may be dried after being replaced with a volatile organic solvent such as alcohol or acetone. When heating, the temperature is preferably 150 ° C. or lower, and more preferably 120 ° C. or lower. Note that in the case of metal ions whose valence changes when heated in the presence of oxygen, such as in the air, heating may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. Conversely, in the production of the metal ion-carrying inorganic particles of the present invention, after the metal ions are carried by the above method, the target valence is actively oxidized or reduced. The metal ion can also be made.

上記のようにして得られた乾燥品は、通常、前記した陽イオン交換基を有する重合体で被覆された無機粒子と同等の粒径、粒度分布を有する粉末であるが、乾燥工程で軽く凝集した状態になることがある。このような凝集は、通常、使用条件下(例えば、樹脂成分と混合する)で解砕されるが、必要に応じて解砕し、微粉化してもよい。逆に、取り扱い性を向上させるなどの目的で、公知の方法で造粒することもできる。   The dried product obtained as described above is usually a powder having the same particle size and particle size distribution as the inorganic particles coated with the polymer having a cation exchange group as described above. May be in a state of Such agglomeration is usually pulverized under use conditions (for example, mixed with a resin component), but may be pulverized and pulverized as necessary. Conversely, granulation can also be performed by a known method for the purpose of improving the handleability.

上記例のようにして製造可能な本発明の金属イオン坦持無機粒子は、核となっている無機粒子の機械的強度と、重合体による被覆層に存在する金属イオンを対イオンとする陽イオン交換基に由来する種々の物性、さらには、重合体自体の物性をも併せ持つ優れた粉末であり、特に、前記陽イオン交換基が、鋼板から溶出してくる亜鉛イオンや鉄イオンを捉えて、その代わりに担持していたカルシウム等の金属イオンを放出し防錆皮膜を形成する機能を有するため、防錆性に優れる。また、該防錆性を発揮する陽イオン交換基は、核粒子を被覆する重合体に結合しており耐性にも優れるため、上記防錆性の安定性・持続性にも優れる。   The metal ion-carrying inorganic particles of the present invention that can be produced as in the above example are the mechanical strength of the core inorganic particles and the cation with the metal ions present in the coating layer of the polymer as counter ions. Various physical properties derived from exchange groups, and further, excellent powder having both physical properties of the polymer itself, in particular, the cation exchange group captures zinc ions and iron ions eluted from the steel sheet, Instead, it has a function of releasing a metal ion such as calcium that has been carried to form a rust-preventing film, so that it is excellent in rust prevention. Further, the cation exchange group exhibiting rust prevention property is excellent in the stability and sustainability of the rust prevention property because it is bonded to the polymer covering the core particles and has excellent resistance.

本発明において、上記金属イオン坦持無機粒子の防錆材としての使用方法は、金属部材に対して使用される、無機粒子の形態をした防錆材の公知の方法が制限無く採用できる。金属部材としては、公知の金属材料を用いることができ、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板、アルミ合金板、チタン板、銅板等の金属板が挙げられる。また、これら金属性部材は、合金製であってもよい。   In the present invention, as a method of using the metal ion-carrying inorganic particles as a rust preventive material, a known method of a rust preventive material in the form of inorganic particles used for a metal member can be employed without limitation. As a metal member, a well-known metal material can be used, For example, metal plates, such as a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, an aluminum alloy plate, a titanium plate, a copper plate, are mentioned. These metallic members may be made of an alloy.

これらの材料の表面にはめっきが施されていてもよく、めっきの種類としては、亜鉛めっき、アルミめっき、銅めっき、ニッケルめっき等が挙げられる。これらの合金めっきであってもよい。鋼板の場合は、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板、アルミ−亜鉛合金化めっき鋼板、ステンレス鋼板等、一般に公知の鋼板及びめっき鋼板を適用できる。これらのうち、本発明が特に効果的に使用できる金属部材としては、亜鉛系めっき鋼板やアルミニウム系めっき鋼板が該当する。   The surface of these materials may be plated, and examples of the type of plating include zinc plating, aluminum plating, copper plating, and nickel plating. These alloy platings may be used. In the case of steel plates, hot-dip galvanized steel plates, electrogalvanized steel plates, zinc-nickel alloy plated steel plates, hot-dip galvanized steel plates, aluminum-plated steel plates, aluminum-zinc alloyed steel plates, stainless steel plates, etc. Plated steel sheet can be applied. Among these, zinc-based plated steel sheets and aluminum-based plated steel sheets correspond to metal members that can be used particularly effectively.

こうした金属部材に対して、本発明の防錆材を含有する有機樹脂組成物をコーティングすることにより使用するのが一般的である。この場合、有機樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、アクリル系共重合体樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、およびこれらの樹脂の付加物または縮合物などを挙げることができ、これらのうちの1種を単独で、または2種以上を混合して使用することができる。イオン交換性を有する重合体被覆無機粒子の分散性を考慮すれば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル系共重合体樹脂が特に好ましい。   It is common to use such a metal member by coating the organic resin composition containing the rust preventive material of the present invention. In this case, examples of the organic resin include epoxy resins, modified epoxy resins, polyurethane resins, polyester resins, alkyd resins, acrylic copolymer resins, polybutadiene resins, phenol resins, and adducts or condensates of these resins. One of these can be used alone, or two or more can be mixed and used. Considering the dispersibility of the polymer-coated inorganic particles having ion exchange properties, an epoxy resin, a modified epoxy resin, and an acrylic copolymer resin are particularly preferable.

また、防錆材の配合量は、有機樹脂100重量部に対して、1〜100重量部であり、好ましくは10〜60重量部である。金属部材の表面へのコーティング方法は、塗布法、浸漬法、スプレー法等の任意の方法を採用できる。有機樹脂組成物の塗膜厚さは、乾燥後で0.1〜5μmとし、好ましくは0.5〜3μmであり、特に好ましくは0.5〜1μmである。   Moreover, the compounding quantity of a rust preventive material is 1-100 weight part with respect to 100 weight part of organic resins, Preferably it is 10-60 weight part. Arbitrary methods, such as a coating method, a dipping method, and a spray method, are employable as the coating method to the surface of a metal member. The coating thickness of the organic resin composition is 0.1 to 5 μm after drying, preferably 0.5 to 3 μm, particularly preferably 0.5 to 1 μm.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these.

1.各物性の測定方法
各実施例、比較例で用いた原料および生成物等における各種物性は以下の方法で測定した。
・平均一次粒子径
走査型電子顕微鏡(SEM)もしくは透過型電子顕微鏡(TEM)によって撮影した粒子に関し、それぞれ1000個以上2000個未満の画像を使って、高精細画像解析ソフトウェアIP−1000PC(旭エンジニアリング社製)で解析し、粒子の形状を球形に仮定し、一次粒子の平均粒子径を求めた。
・比表面積
比表面積測定装置(島津製作所製:フローソーブ2−2300型)を用いて、窒素ガスを吸着ガスとしBET法により求めた。
・陽イオン交換容量測定
粒子粉体を、1mol/lのHCl水溶液中に分散させて10時間以上撹拌し、水素イオン型とした後、ろ過、水洗し、残渣を1mol/lのNaCl水溶液中に10時間以上撹拌してナトリウムイオン型に置換させた。続いて、ろ過して得られた溶液中に含まれる遊離した水素イオンを電位差滴定装置(COMTITE−900、平沼産業株式会社製)で定量した(A:mol)。
1. Measuring methods of physical properties Various physical properties of raw materials and products used in each example and comparative example were measured by the following methods.
-Average primary particle diameter High-definition image analysis software IP-1000PC (Asahi Engineering Co., Ltd.) using images of 1000 or more and less than 2000 images of particles taken with a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscope (TEM). The average particle size of the primary particles was determined assuming that the particle shape was spherical.
-Specific surface area Using a specific surface area measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation: Flowsorb 2-2300 type), nitrogen gas was used as an adsorbed gas, and the BET method was used.
Cation exchange capacity measurement Particle powder is dispersed in 1 mol / l HCl aqueous solution and stirred for 10 hours or more to form a hydrogen ion type, followed by filtration and washing, and the residue in 1 mol / l NaCl aqueous solution. The mixture was stirred for 10 hours or more to replace the sodium ion type. Subsequently, the liberated hydrogen ions contained in the solution obtained by filtration were quantified with a potentiometric titrator (COMTITE-900, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) (A: mol).

続いて上記粒子を1mol/lのHCl水溶液中に分散させて4時間以上撹拌し、ろ過して得られた残渣をイオン交換水で十分水洗した後、60℃で5時間乾燥させその重量を測定した(W:g)。上記測定値に基づいて、陽イオン交換容量を下記式
*陽イオン交換容量=A×1000/W[mmol/g−乾燥重量]
により求めた。
・金属イオン担持量
蛍光X線分析装置(株式会社リガク製:X線スペクトロメーター3270)により金属原子の含有量を測定し、担持量(mmol/g)を求めた。
Subsequently, the particles are dispersed in a 1 mol / l HCl aqueous solution, stirred for 4 hours or more, and the residue obtained by filtration is thoroughly washed with ion-exchanged water, dried at 60 ° C. for 5 hours, and its weight is measured. (W C : g). Based on the above measurements, the following equation cation exchange capacity * cation exchange capacity = A × 1000 / W C [ mmol / g- dry weight]
Determined by
-Amount of metal ion supported The content of metal atoms was measured by a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by Rigaku Corporation: X-ray spectrometer 3270) to determine the amount supported (mmol / g).

2.金属イオン担持無機粒子の製造
製造例1
熱分解法により製造された比表面積200m/g、平均一次粒子径が0.016μmでシリカ粉末(トクヤマ社製、商品名QS102;以下、これをQS102と称する)50gを内容積1000mlのステンレス製オートクレーブに仕込んだ。オートクレーブ内を窒素ガスで内部ガス置換した後、オートクレーブ付属の撹拌羽を400rpmで回転させながら20gのオクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)を二流体ノズルにて霧状にし、シリカ粉末に均一に吹き付けた。窒素ガスを流通させたまま30分間撹拌した後、オートクレーブを密閉し、275℃で1時間加熱した。続いて、加熱したまま系中を減圧し、未反応のD4を除去した。得られた粒子粉末は以下、QS102−D4と称する。
2. Production of metal ion-supporting inorganic particles Production Example 1
A stainless steel with a specific surface area of 200 m 2 / g, an average primary particle size of 0.016 μm, and 50 g of silica powder (product name QS102; hereinafter referred to as QS102) manufactured by a thermal decomposition method and having an internal volume of 1000 ml The autoclave was charged. After the inside of the autoclave was replaced with nitrogen gas, 20 g of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) was atomized with a two-fluid nozzle while rotating the stirring blade attached to the autoclave at 400 rpm and sprayed uniformly onto the silica powder. . After stirring for 30 minutes with nitrogen gas flowing, the autoclave was sealed and heated at 275 ° C. for 1 hour. Subsequently, the system was depressurized while being heated to remove unreacted D4. The obtained particle powder is hereinafter referred to as QS102-D4.

QS102−D4の50gを、内容積1000mlのステンレス製オートクレーブに仕込んだ。オートクレーブ内を窒素ガスで内部ガス置換した後、オートクレーブ付属の撹拌羽を800rpmで回転させ、スチレン5g、ジビニルベンゼン0.5g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.3gの重合性単量体混合溶液を、約15秒かけて二流体ノズルにて霧状にし、シリカ粉末に吹き付け、表面を濡らした。30分間撹拌した後、オートクレーブのコックを閉じて密閉し、20℃から80℃まで1時間かけて昇温し、同温度で1時間保持して重合性単量体を重合させた。   50 g of QS102-D4 was charged into a stainless steel autoclave having an internal volume of 1000 ml. After the inside of the autoclave was replaced with nitrogen gas, the stirring blade attached to the autoclave was rotated at 800 rpm to polymerize 5 g of styrene, 0.5 g of divinylbenzene, and 0.3 g of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate. The monomer mixed solution was atomized with a two-fluid nozzle for about 15 seconds and sprayed onto silica powder to wet the surface. After stirring for 30 minutes, the autoclave cock was closed and sealed, the temperature was raised from 20 ° C. to 80 ° C. over 1 hour, and kept at the same temperature for 1 hour to polymerize the polymerizable monomer.

得られた架橋ポリスチレン被覆シリカのうちの50gを耐圧性ポリテトラフルオロエチレン容器に移し、該容器に直結したフラスコ内へ固体の三酸化硫黄を入れ、気化した三酸化硫黄を窒素ガスで上記架橋ポリスチレン被覆シリカの入った容器に15分間送り込み、系内の三酸化硫黄ガス濃度を30vol%以上とし、さらに系内に窒素ガスを導入して、0.3MPa程度に加圧して、密閉下にて撹拌しながら80℃で1時間加熱してスルホン化した。続いて、系中を減圧にして、未反応の三酸化硫黄ガスを完全に除去し粉末を回収した。得られた粒子はスルホン酸基を有し、陽イオン交換容量は0.48meq/gであった。   50 g of the obtained cross-linked polystyrene-coated silica is transferred to a pressure-resistant polytetrafluoroethylene container, solid sulfur trioxide is put into a flask directly connected to the container, and the vaporized sulfur trioxide is added with nitrogen gas to the cross-linked polystyrene. It is sent to a container containing coated silica for 15 minutes, the sulfur trioxide gas concentration in the system is set to 30 vol% or more, nitrogen gas is further introduced into the system, the pressure is increased to about 0.3 MPa, and stirring is performed in a sealed state. Then, it was sulfonated by heating at 80 ° C. for 1 hour. Subsequently, the system was evacuated to completely remove the unreacted sulfur trioxide gas and recover the powder. The obtained particles had a sulfonic acid group and had a cation exchange capacity of 0.48 meq / g.

得られたスルホン酸基を導入した架橋ポリスチレン被覆シリカ50gをガラス容器に入れ、カルシウムイオン濃度0.1mol/lの硝酸カルシウム水溶液700mlを加えて分散させ、攪拌しながら室温で2時間イオン交換処理を行った。続いてろ過を行い、さらに300mlのイオン交換水で4回洗浄を行った。洗浄終了後、80℃で乾燥して、カルシウムイオン担持粒子を得た。平均一次粒子径は0.016μm、比表面積は140m/g、カルシウムイオンの担持量は0.24mmol/gであった。 50 g of the obtained crosslinked polystyrene-coated silica having sulfonic acid groups introduced therein is put in a glass container, and 700 ml of calcium nitrate aqueous solution having a calcium ion concentration of 0.1 mol / l is added and dispersed, and ion exchange treatment is performed at room temperature for 2 hours while stirring. went. Subsequently, filtration was performed, and washing was further performed 4 times with 300 ml of ion exchange water. After completion of washing, the particles were dried at 80 ° C. to obtain calcium ion-carrying particles. The average primary particle size was 0.016 μm, the specific surface area was 140 m 2 / g, and the supported amount of calcium ions was 0.24 mmol / g.

製造例2
製造例1と同様の方法を用いて、スチレン10g、ジビニルベンゼン1g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.5gの重合性単量体混合溶液を用いる以外は、製造例1と同様にしてカルシウムイオンを担持したシリカを製造した。平均一次粒子径は0.018μm、比表面積は120m/g、カルシウムイオンの担持量は0.65mmol/gであった。
Production Example 2
Using the same method as in Production Example 1, except that a polymerizable monomer mixed solution of 10 g of styrene, 1 g of divinylbenzene, and 0.5 g of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate is used, Similarly, silica carrying calcium ions was produced. The average primary particle size was 0.018 μm, the specific surface area was 120 m 2 / g, and the calcium ion loading was 0.65 mmol / g.

製造例3
製造例1と同様の方法を用いて、スチレン5g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.3gの重合性単量体混合溶液を用いる以外は、製造例1と同様にしてカルシウムイオンを担持した非架橋のポリスチレン被覆シリカを製造した。平均一次粒子径は0.016μm、比表面積は120m/g、カルシウムイオンの担持量は0.25mmol/gであった。
Production Example 3
In the same manner as in Production Example 1, except that a polymerizable monomer mixed solution of 5 g of styrene and 0.3 g of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate was used, calcium was produced in the same manner as in Production Example 1. Non-crosslinked polystyrene-coated silica carrying ions was produced. The average primary particle size was 0.016 μm, the specific surface area was 120 m 2 / g, and the calcium ion loading was 0.25 mmol / g.

製造例4
製造例1と同様にして製造した、スルホン酸基を導入した架橋ポリスチレン被覆シリカのイオン交換処理に使用する硝酸カルシウム水溶液を、硝酸マグネシウム水溶液に変更する以外は、製造例1と同様にしてマグネシウムイオンを担持したシリカを製造した。平均一次粒子径は0.016μm、比表面積は140m/g、マグネシウムイオンの担持量は0.22mmol/gであった。
Production Example 4
Magnesium ions produced in the same manner as in Production Example 1 except that the calcium nitrate aqueous solution used for the ion exchange treatment of the crosslinked polystyrene-coated silica having sulfonic acid groups introduced therein was changed to a magnesium nitrate aqueous solution. The silica which supported was manufactured. The average primary particle size was 0.016 μm, the specific surface area was 140 m 2 / g, and the supported amount of magnesium ions was 0.22 mmol / g.

製造例5
製造例1と同様の方法を用いて、イオン交換処理に使用する硝酸カルシウム水溶液を、
硝酸マグネシウム水溶液に変更する以外は、製造例1と同様にしてマグネシウムイオンを担持したシリカを製造した。平均一次粒子径は0.016μm、比表面積は120m/g、マグネシウムイオンの担持量は0.44mmol/gであった。
Production Example 5
Using the same method as in Production Example 1, an aqueous calcium nitrate solution used for the ion exchange treatment,
A silica carrying magnesium ions was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the aqueous solution was changed to a magnesium nitrate aqueous solution. The average primary particle size was 0.016 μm, the specific surface area was 120 m 2 / g, and the supported amount of magnesium ions was 0.44 mmol / g.

製造例6〜9
製造例1と同様にして製造した、スルホン酸基を導入した架橋ポリスチレン被覆シリカのイオン交換処理に使用する硝酸カルシウム水溶液を、硝酸ストロンチウム水溶液(製造例5)、硝酸亜鉛水溶液(製造例6)、硫酸チタン水溶液(製造例7)、および硫酸ジルコニウム水溶液(製造例8)に変更する以外は、製造例1と同様にして各種の金属イオンを担持したシリカを製造した。いずれの粒子も、平均一次粒子径は0.016μm、比表面積は120m/gであり、金属イオンの担持量はそれぞれ、0.12mmol/g(実施例5)、0.46mmol/g(実施例6)、0.27mmol/g(製造例7)、および0.40mmol/g(製造例8)であった。
Production Examples 6-9
A calcium nitrate aqueous solution used for the ion exchange treatment of the crosslinked polystyrene-coated silica introduced with a sulfonic acid group, produced in the same manner as in Production Example 1, was used as a strontium nitrate aqueous solution (Production Example 5), a zinc nitrate aqueous solution (Production Example 6), Silica carrying various metal ions was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the aqueous solution was changed to a titanium sulfate aqueous solution (Production Example 7) and a zirconium sulfate aqueous solution (Production Example 8). All the particles have an average primary particle diameter of 0.016 μm, a specific surface area of 120 m 2 / g, and metal ion loadings of 0.12 mmol / g (Example 5) and 0.46 mmol / g (implementation), respectively. Example 6), 0.27 mmol / g (Production Example 7), and 0.40 mmol / g (Production Example 8).

製造例10
50gのQS102を、内容積2000mlのガラス製セパラブルフラスコに仕込んだ。内部を窒素ガスで置換した後、撹拌羽を800rpmで回転させつつ、15gの2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(以下、AMPSHと略す)、1gのエチレングリコールジメタクリレート、15gの水、16gの2−ヒドロキシエチルメタクリレート及び0.5gのt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートからなる重合性単量体混合溶液を、約15秒かけて二流体ノズルにて霧状にして吹き付けた。30分間撹拌した後、20℃から90℃まで1時間かけて昇温し、同温度で1時間保持して単量体を重合させた。得られた粒子はスルホン酸基を有し、陽イオン交換容量0.8meq/gを有する。
Production Example 10
50 g of QS102 was charged into a glass separable flask having an internal volume of 2000 ml. After replacing the interior with nitrogen gas, 15 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (hereinafter abbreviated as AMPSH), 1 g of ethylene glycol dimethacrylate, 15 g of water, and 16 g while rotating the stirring blade at 800 rpm. A polymerizable monomer mixed solution composed of 2-hydroxyethyl methacrylate and 0.5 g of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate was sprayed in the form of a mist with a two-fluid nozzle over about 15 seconds. . After stirring for 30 minutes, the temperature was raised from 20 ° C. to 90 ° C. over 1 hour, and kept at the same temperature for 1 hour to polymerize the monomer. The resulting particles have sulfonic acid groups and a cation exchange capacity of 0.8 meq / g.

架橋AMPSH重合体被覆シリカのうちの50gをガラス容器に入れ、カルシウムイオン濃度0.1mol/lの硝酸カルシウム水溶液700mlを加えて分散させ、攪拌しながら室温で2時間イオン交換処理を行った。続いてろ過を行い、さらに300mlのイオン交換水で4回洗浄を行った。洗浄終了後、100℃で乾燥して、カルシウムイオン担持シリカを得た。このカルシウムイオン担持シリカの平均一次粒子径は0.016μm、比表面積は、180m/gであり、金属イオンの担持量は0.4mmol/gであった。 50 g of the crosslinked AMPSH polymer-coated silica was put into a glass container, 700 ml of a calcium nitrate aqueous solution having a calcium ion concentration of 0.1 mol / l was added and dispersed, and ion exchange treatment was performed at room temperature for 2 hours with stirring. Subsequently, filtration was performed, and washing was further performed 4 times with 300 ml of ion exchange water. After the completion of washing, the product was dried at 100 ° C. to obtain calcium ion-supporting silica. The calcium ion-supporting silica had an average primary particle size of 0.016 μm, a specific surface area of 180 m 2 / g, and a supported amount of metal ions of 0.4 mmol / g.

3.防錆効果の検証
実施例1〜10、比較例1
防錆効果は、亜鉛めっき鋼板上に、製造例1〜10で得られた金属イオン担持粒子を含有した有機樹脂溶液をコーティングした鋼板を用いて実施した。有機樹脂溶液の組成は、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製エピコート828)100重量部、同社製硬化剤のYH−300を85重量部、硬化促進剤の1,4,7−ジアザビシクロウンデカエンを1重量部、製造例1〜10で製造した金属イオン担持シリカを30重量部配合したものであった。
3. Verification of rust prevention effect Examples 1 to 10, Comparative Example 1
The antirust effect was implemented using the steel plate which coated the organic resin solution containing the metal ion carrying particle obtained by manufacture examples 1-10 on the galvanized steel plate. The composition of the organic resin solution was 100 parts by weight of epoxy resin (Epicoat 828 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 85 parts by weight of YH-300, a curing agent manufactured by the same company, and 1,4,7-diazabicyclo, a curing accelerator. 1 part by weight of undecaene and 30 parts by weight of the metal ion-supporting silica produced in Production Examples 1 to 10 were blended.

この有機樹脂溶液組成物を混練し、ビーズミルで粉砕後、脱泡し、溶融亜鉛めっき鋼板上にバーコーターで塗布した。塗布した鋼板をそのまま150℃5時間で硬化させることにより、表面処理鋼板を得た。得られた表面処理鋼板は塩水噴霧試験により防錆効果の評価を実施した。   This organic resin solution composition was kneaded, pulverized with a bead mill, defoamed, and coated on a hot dip galvanized steel sheet with a bar coater. The coated steel sheet was cured as it was at 150 ° C. for 5 hours to obtain a surface-treated steel sheet. The obtained surface-treated steel sheet was evaluated for rust prevention effect by a salt spray test.

表面処理鋼板の試験板に、カッターナイフで被塗板表面に達するクロスカットを入れ、槽内温度を35℃に保った塩水噴霧試験機内に静置して、5%塩化ナトリウム水溶液を1kg/cm2 の圧力で7日間塗膜に噴霧し、サビ(錆)発生状況を観察して、以下の評価基準に基づき評価した。なお、腐食状況は平面部のサビの発生面積を観察して、以下の基準で評価した。 A cross-cut reaching the coated plate surface with a cutter knife is put into a test plate of a surface-treated steel plate, and the sample is left in a salt spray test machine maintained at 35 ° C., and 5% sodium chloride aqueous solution is 1 kg / cm 2. The coating film was sprayed for 7 days at a pressure of 5 to observe rust (rust) occurrence and evaluated based on the following evaluation criteria. In addition, the corrosion condition was evaluated according to the following criteria by observing the area where rust was generated on the flat surface.

平面部のサビ発生面積0.1%未満: ◎
0.1%以上5%未満:○
5%以上20%未満: △
20%以上: ×
Rust generation area of flat surface is less than 0.1%: ◎
0.1% or more and less than 5%: ○
5% or more and less than 20%: △
20% or more: ×

Figure 0004999333
Figure 0004999333

表1に示すように、実施例1〜10はサビ発生量が少なく高い防錆効果を示した。   As shown in Table 1, Examples 1 to 10 exhibited a high rust prevention effect with little rust generation.

また、比較例1として、上記鋼板に塗布する有機樹脂溶液の組成において、金属イオン担持シリカに代えて、重合体で被覆することなく、シリカにカルシウムイオンを交換担持させた市販品の防錆材(比表面積:40m/g)を同量配合した比較有機樹脂溶液も製造し、同様に防錆性を評価した。結果は△であり、上記実施例1〜10ほどの高い防錆性は得られなかった。 Moreover, as a comparative example 1, in the composition of the organic resin solution applied to the steel sheet, a commercially available rust preventive material in which calcium ions are exchanged and supported on silica without coating with a polymer instead of metal ion-supporting silica. A comparative organic resin solution containing the same amount (specific surface area: 40 m 2 / g) was also produced, and the antirust property was similarly evaluated. A result is (triangle | delta) and the high antirust property like the said Examples 1-10 was not obtained.

Claims (4)

スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基、パーフルオロ3級アルコール性水酸基、ヒ酸基、及びセレン酸基からなる群より選択される1又は2以上の陽イオン交換基を有する重合体で被覆されており、かつ該陽イオン交換基における対イオンの少なくとも一部がMg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、及びWからなる群より選択される1又は2以上の金属イオンである金属イオン担持無機粒子からなり、かつ該無機粒子がケイ素の単独酸化物、又はケイ素を構成元素として含む複合酸化物であり、前記金属イオンの担持量が0.05〜1.5mmol/gであることを特徴とする防錆材。 One or more cations selected from the group consisting of sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphonic acid groups, phosphoric acid groups, phenolic hydroxyl groups, perfluoro tertiary alcoholic hydroxyl groups, arsenic acid groups, and selenic acid groups Coated with a polymer having an exchange group, and at least a part of the counter ion in the cation exchange group is Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, It consists of metal ion-supporting inorganic particles that are one or more metal ions selected from the group consisting of Zn, Zr, Mo, and W , and the inorganic particles contain a single oxide of silicon or silicon as a constituent element A rust preventive material , which is a complex oxide and has a metal ion loading of 0.05 to 1.5 mmol / g. 陽イオン交換基を有する重合体が架橋重合体である請求項1記載の防錆材。   The rust preventive material according to claim 1, wherein the polymer having a cation exchange group is a crosslinked polymer. 金属イオンが、Mg、Ca、Sr、Ba、からなる群より選択される1又は2以上の金属イオンである請求項2記載の防錆材。 The rust preventive material according to claim 2, wherein the metal ions are one or more metal ions selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, and Ba . 金属イオン担持無機粒子の平均一次粒子径が、0.005〜1μmである請求項1〜3の何れか一項に記載の防錆材。   The average primary particle diameter of a metal ion carrying | support inorganic particle is 0.005-1 micrometer, The rust preventive material as described in any one of Claims 1-3.
JP2006037462A 2006-02-15 2006-02-15 Rust prevention material Expired - Fee Related JP4999333B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006037462A JP4999333B2 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Rust prevention material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006037462A JP4999333B2 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Rust prevention material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007217732A JP2007217732A (en) 2007-08-30
JP4999333B2 true JP4999333B2 (en) 2012-08-15

Family

ID=38495331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006037462A Expired - Fee Related JP4999333B2 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Rust prevention material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4999333B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101918500B (en) * 2007-11-19 2015-05-20 格雷斯股份有限两合公司 Submicron anti-corrosive particles
GB2543488B (en) 2015-10-14 2022-02-02 Hexigone Inhibitors Ltd Corrosion inhibitor
GB201706574D0 (en) 2017-04-25 2017-06-07 Univ Swansea Corrosion inhibitor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3412537B2 (en) * 1998-11-08 2003-06-03 Jfeエンジニアリング株式会社 Organic coated steel sheet with excellent corrosion resistance
JP4574215B2 (en) * 2003-04-28 2010-11-04 株式会社トクヤマ Method for producing polymer-coated particle powder and polymer-coated inorganic particle
JP4534592B2 (en) * 2004-05-17 2010-09-01 Jfeスチール株式会社 Weldable high corrosion-resistant surface-treated steel sheet for automobiles and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007217732A (en) 2007-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pereira et al. Designing novel hybrid materials by one-pot co-condensation: from hydrophobic mesoporous silica nanoparticles to superamphiphobic cotton textiles
Kartsonakis et al. Encapsulation of the corrosion inhibitor 8-hydroxyquinoline into ceria nanocontainers
WO2021128879A1 (en) Method for preparing aqueous non-stick coating modified with carbon nanotube composite ceramic network
JP5531232B2 (en) Polymer-coated inorganic fine particles and method for producing the same
Huang et al. Modification of graphene oxide with acrylate phosphorus monomer via thiol-Michael addition click reaction to enhance the anti-corrosive performance of waterborne epoxy coatings
CN111040472B (en) Modified nano silicon dioxide and modification method thereof, anticorrosive paint and coating
Fu et al. Biomimic modification of graphene oxide
JP5621950B2 (en) Organic-inorganic composite silica nanoparticles, dispersion having the same, and production method thereof
JP4999333B2 (en) Rust prevention material
JP4574215B2 (en) Method for producing polymer-coated particle powder and polymer-coated inorganic particle
CN106243386B (en) A kind of preparation method of the nm boehmite filler of surface grafting corrosion inhibitor
JP2013514437A (en) Nanocalcite and vinyl ester composites
Jlassi et al. Efficient photoinduced In situ preparation of clay/poly (glycidyl methacrylate) nanocomposites using hydrogen‐donor silane
JP5170963B2 (en) Polymer-coated inorganic particles
JP5486164B2 (en) Method for producing mesoporous silica particles
JP5052014B2 (en) Rust prevention material
CN112778878B (en) Modified graphene oxide water-based anticorrosive paint and preparation method thereof
WO2018231761A1 (en) Hydrophobic surface modified aluminas and method for making thereof
JP4587376B2 (en) Metal ion-supported inorganic particle powder
US9481743B2 (en) Polyelectrolyte polymers, their manufacture and use
JP2014051419A (en) Lamellar clay mineral composite and method of manufacturing the same, film forming composition using the lamellar clay mineral composite, and film
JP2006290681A (en) Composite powder
JP5358770B2 (en) Method for producing antibacterial agent
Shori Surface Modification of Nanoplatelets in Polymer Nanocomposites
CN118530457B (en) A carrier material with sustained-release function and its preparation method and application

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080818

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110405

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120330

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120417

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120515

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150525

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees