JPH0489318A - 球状チタニアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、球状チタニアの製造方法に関し、詳しくは化
粧品、塗料等の顔料、触媒、吸着剤、光半導体、更には
還元雰囲気焼成で異色化することにより液晶のスペーサ
ー材として好適な球状チタニアの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、球状チタニアの製造方法として、チタンアルコキ
シドを蒸発せしめ、気相状態下で熱分解して微粒子状チ
タニアを製造する方法（特開昭６０−１８６．４１８号
公報）、チタンテトラエトキ°シト又はチタンテトライ
ソプロポキシドのアルコール溶液を加水分解することに
よりサブミクロンの球状チタニアを製造する方法［Ｃｏ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅＡｍｅｒｉｃａ
ｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ、Ｃ−１９９，（
１９８２）］、チタンテトラエトキシドのエタノール溶
液に分散剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加
した後、加水分解することによりサブミクロンの球状チ
タニアを製造する方法［Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｍｅ
ｒｉｃａｎＣｅｒａｍｉｃ　　５ｏｃｉｒｔｙ　　Ｂｕ
ｌｌｉｔｅｎ、６５．（１２）、　１５７４．　（１９
７６）］等が知られている。

しかしながら、これらの製造方法では、粒径制御範囲が
狭く、０．１〜１．ｍ程度の球状チタニアしかできず、
化粧品顔料として用いた場合、毛穴、皮溝に入るという
問題点がある。また、チタンテトラエトキシド、チタン
テトライソプロポキシドは加水分解反応速度が速く、大
気中の水分等に対して不安定であり、ドライボックス中
で取り扱わなければならない等、生産工程上のハンドリ
ングが難しいという問題点がある。

また、硫酸チタニルと尿素を用い、均−沈澱法を利用し
てチタニアを製造する方法〔日本セラミック協会年会予
稿集、　１９０（１９８９）Ｅ等も知られているが、生
成したチタニア粒子の純度が悪いという問題点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭
意研究を重ねた結果、チタンテトラ−ｎ−ブトキシドを
エタノール、■−プロパノール又はブタノール溶媒中で
アンモニアの存在下に加水分解することにより、所望の
粒径の高純度の単分散状チタニアを安定的に製造するこ
とができることを見出し、本発明を完成するに至った。

従って、本発明の目的は、０．１〜５趨の範囲の任意の
粒径の高純度単分散球状チタニア粒子を安定的に製造す
る方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、チタンテトラ−ｎ−ブトキシドを
アルコール溶媒中でアンモニア触媒の存在下に加水分解
することを特徴とする球状チタニアの製造方法である。

以下、本発明の球状チタニアの製造方法について具体的
に説明する。

チタニア原料として使用できるチタンアルコキシドは、
反応速度の制御のし易さ、及び湿気に対する安定性の高
さ等の点でチタンテトラ−ｎ−ブトキシドを用いる。

本発明において、加水分解に使用する水はチタンテトラ
−ｎ−ブトキシド１モルに対して２モル以上好ましくは
２〜１５モルの範囲である。この範囲より少ないと加水
分解反応が完全に進行しない。

また、この範囲より多いと反応が急激に起こり、凝集体
が生成し易くなるため、水の添加を非常にゆっくりと行
わねばならなくなり、工業的に不利となるので好ましく
ない。

ところで、チタニアの等電位点はｐＨ７付近であり、酸
又はアルカリの添加によりｐＨを７より大きくするか、
又は小さくすることによりセータ電位を大きくすること
ができる。本発明においては、ゼータ電位を大きくして
粒子間の凝集を防ぎ、安定なゾルを形成すると共に、加
水分解及び縮合反応を速めるためにアンモニアを添加す
る。反応触媒として用いられるアンモニアは、チタンテ
トラ−ｎ−ブトキシド１モルに対して、０．０５〜２モ
ル、好ましくは０．１〜２モルの範囲であり、このとき
のおよそのｐＨは９〜１２である。アンモニアの添加量
がこの範囲より少ないとゼータ電位を十分に大きくでき
ず、粒子間の凝集を防ぐ十分な効果が得られない。また
、この範囲より多いと反応が急激に起こり、凝集体が生
成し易くなる。

また、チタンテトラ−ｎ−ブトキシド以外のチタンテト
ラアルコキシドを用いた場合、アンモニアを添加すると
加水分解及び縮合反応が速くなりすぎて粒子が球形に成
長しないという問題があるため、ゼータ電位を大きくし
て粒子間の凝集を防ぐという手法が使えない。

なお、アンモニアは、アンモニウムガスであっても水溶
液としても用いてもよいが、水溶液として用いた場合は
、水溶液中に含まれる水は上記加水分解用の水として扱
われる。

また、本発明において使用できるアルコール溶媒は、エ
タノール、１−プロパノール及びｎ−ブタノールである
。これら以外の溶媒、例えばメタノールを用いると、チ
タンメトキシドが析出してしまい、ｎ−ペンチルアルコ
ール等炭素数５以上の第１アルコールを用いると、水と
の相溶性が極端に悪く、添加する水の量が制約を受ける
ので好ましくない。また、５ｅｅ−ブタノール等の第２
アルコールを用いると加水分解速度が速くなり、チタニ
ア粒子の凝集物が生成し易くなる。

アルコール溶媒の使用量は、チタンテトラ−ｎブトキシ
ド１モルに対して１〜２０１．好ましくは３〜１２ｆで
ある。アルコール溶媒の使用量が１１に満たない場合は
凝集粒子が生成し易く、また、２０１を越えると粒子の
生成速度が遅くなり、実用性に乏しくなる。

本発明の加水分解反応は、チタンテトラ−ｎ−ブトキシ
ドのアルコール溶液に水を添加することにより行うこと
ができ、反応が完結した後、濾過、乾燥して単分散球状
チタニア粒子を得ることができる。

チタニアの粒子径は加水分解反応の条件を適宜選択する
ことにより制御することができる。例えば、水の濃度を
低くすると粒径を大きくすることができ、濃度を高くす
れば粒径を小さくすることができる。また、アンモニア
の濃度を低くすると粒径を大きくすることができ、濃度
を高くすれば粒径を小さくすることができる。更に、水
又はアルコールで希釈した水の滴下速度を小さくすると
粒径を大きくすることができ、滴下速度を大きく、又は
、−括添加すると粒径を小さくすることができる。

前述したように、生成するチタニア粒子のゼータ電位を
大きくして、粒子間の凝集を防ぐためには、アンモニア
の添加量は多い方が好ましい。したがって、大きなチタ
ニア粒子を製造するためには、アンモニア濃度は高く保
ち、水の濃度及び滴下速度で制御することが好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を更に詳し
く説明する。

実施例１〜５ チタンテトラ−ｎ−ブトキシド１モルに対して、アルコ
ールを第１表に示す割合で反応容器に仕込み、そこに水
とアンモニアとアルコールを第１表に示す割合で混合し
たものを添加した後、静置して沈澱したチタニア粒子を
得た。

得られた球状チタニア粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ
）で観察したところ、各粒子はほぼ真球であった。平均
粒子径を第１表に示す。

比較例１ チタンテトライソプロポキシド１モルに対して、イソプ
ロパノールを１００モルの割合で反応容器に仕込み、そ
こに水とアンモニアとイソプロパノールを混合したもの
を１０モル／ｈの速度で添加した後静置して沈澱したチ
タニア粒子を濾過、乾燥した後、ＳＥＭで観察したとこ
ろ、サブミクロンのチタニア粒子の凝集物であった。

比較例２ チタンテトラ−ｎ−ブトキシド１モルに対して、５ｅｃ
−ブタノールを８５モルの割合で反応容器に仕込み、そ
こに水３モルとアンモニア０．４モルと５ｅｃ−ブタノ
ール１５モルを混合したものを一括添加し、沈澱したチ
タニア粒子を濾過、乾燥した後、ＳＥＭで観察したとこ
ろミサブミクロンのチタニア粒子の凝集物であった。

比較例３ チタンテトラ−ｎ−ブトキシド１モルに対して、ｎ−フ
タノール１５モルを混合したものを、２モル／ｈの速度
で、反応容器中の水６モルとアンモニア０゜１モルとｎ
−ブタノール８５モルに滴下し、沈澱したチタニア粒子
を濾過、乾燥した後、ＳＥＭで観察したところ、３趨程
度の球状粒子とサブミクロンのチタニア粒子の凝集物と
の混合物であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、０．１〜５趨の範囲の任意の粒径を有
する高純度の単分散球状チタニアを安定的に製造するこ
とができ、このような高純度の単分散球状チタニア粒子
は化粧品、触媒、吸着剤、光半導体として特に有用であ
る。

特許出願人　　　新日鐵化学株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンテトラ−ｎ−ブトキシドをアルコール溶媒
   中でアンモニア触媒の存在下に加水分解することを特徴
   とする球状チタニアの製造方法。
2. （２）加水分解反応のアルコール溶媒として、エタノー
   ル、プロパノール又はｎ−ブタノールを用いることを特
   徴とする請求項１記載の球状チタニアの製造方法。
3. （３）チタンテトラ−ｎ−ブトキシドのアルコール溶液
   に水を添加することを特徴とする請求項１記載の球状チ
   タニアの製造方法。