JPH05287213A - 無機酸化物コロイド粒子 - Google Patents
無機酸化物コロイド粒子Info
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- JPH05287213A JPH05287213A JP11823692A JP11823692A JPH05287213A JP H05287213 A JPH05287213 A JP H05287213A JP 11823692 A JP11823692 A JP 11823692A JP 11823692 A JP11823692 A JP 11823692A JP H05287213 A JPH05287213 A JP H05287213A
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Abstract
を有する無機酸化物コロイド粒子の表面に、このコロイ
ド粒子と異なる電荷を有するラジカル重合開始剤を導入
する。ラジカル重合開始剤としては、アゾ系の重合開始
剤を用い、添加割合は、コロイド粒子の酸化物100重
量部に対して、0.1〜10重量部の範囲である。次い
で、ラジカル重合を生じるモノマーを添加し、鎖状高分
子化合物で修飾された無機酸化物コロイド粒子を得る。
成長した鎖状高分子化合物の数平均分子量は1,000
〜200,000の範囲にある。 【効果】 アルコールその他、殆どの有機溶媒に均質に
分散するので、各種樹脂の改質用フィラー、各種樹脂と
の反応剤等として使用することができる。
Description
飾された無機酸化物コロイド粒子に関するものである。
機酸化物粒子は、磁気テープなどの合成樹脂フィルムの
表面滑性を向上させるためのフィラーとしての用途など
に需要が高く、種々の研究開発が行われている。例え
ば、特公平2−1090号公報には低分子量の鎖状化合
物あるいは芳香族化合物のシラン類などのシリル化剤で
処理された、有機溶剤に均質に分散可能な粉末状シリカ
が提案されており、また、特開平3−271114号公
報には多点結合型高分子シリル化剤で修飾された、有機
溶剤に均質に再分散可能なシリカ粒子が提案されてい
る。
あるいは低分子量の分子鎖が短いシリル化剤で処理され
たシリカ粒子は、合成樹脂フィルムのフィラーとして使
用する際に合成樹脂との密着性が悪く、シリカ粒子が脱
落しやすいという問題点を有している。
面をグラフト反応により高分子化合物で修飾する試みも
行われてはいるが、水または有機溶剤に単分散可能な鎖
状高分子化合物で修飾された無機酸化物コロイド粒子に
ついては、未だ知られていない。
媒に均質に単分散可能であり、安定性に優れた単点結合
型の鎖状高分子化合物で修飾された無機酸化物コロイド
粒子を提供することにある。
機溶媒中に単分散した負電荷または正電荷を有する無機
酸化物コロイド粒子の表面に該コロイド粒子と異なる電
荷を有するラジカル重合開始剤を導入し、次いで重合性
モノマーを添加し重合させて得られる、鎖状高分子化合
物で修飾された無機酸化物コロイド粒子である。
イド粒子としては、通常知られている負電荷または正電
荷を有する無機酸化物コロイド粒子を用いることがで
き、例えば、SiO2 、Al2 O3 、TiO2 、ZrO
2 、Fe2 O3 、などの酸化物コロイド粒子の他、Si
O2 ・Al2 O3 、SiO2 ・B2 O3 、TiO2 ・C
eO2 、SnO2 ・Sb2 O5 、SiO2 ・Al2 O3
・TiO2 、TiO2 ・CeO2 ・SiO2 などの複合
無機酸化物コロイド粒子が例示される。また、Mg
F2 、CaF2 などの無機コロイド粒子を使用すること
も可能である。
を含むコロイド溶液として、本願の出願人が先に出願し
た特願平3−83578号に記載した複合酸化物ゾルを
用いることも望ましい。即ち、この複合酸化物ゾル中の
コロイド粒子は、固体酸を有し、しかも多孔質で比表面
積が大きい。従って、当該コロイド粒子表面にコロイド
粒子と異なる電荷を有するラジカル重合開始剤を導入す
るのが容易であり、また、コロイド粒子表面と前記重合
開始剤との静電的相互作用が強くなるからである。
カリ金属の珪酸塩と、アルカリ可溶の無機化合物とを、
pH10以上のアルカリ水溶液中に同時に添加し、この
反応液のpHを制御せずにコロイド粒子を生成させるこ
とにより製造される。
の比表面積は、3m2/g以上、特に10m2/g以上が好まし
い。なお、前記の方法で製造されたコロイド水溶液を所
望の有機溶媒分散コロイド溶液とするには、限外濾過膜
を使用して溶媒置換するなど、常法により調製すること
ができる。この無機酸化物コロイド粒子の平均粒子径
は、1000nm以下、好ましくは、7〜800nmの
範囲にあることが望ましい。
電荷を有するラジカル重合開始剤として、2,2′−ア
ゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオンアミジ
ン)ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス〔N−
(4−クロロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジ
ン〕ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス〔N−
(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルプロピオンア
ミジン〕ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス〔2
−メチル−N−(フェニルメチル)−プロピオンアミジ
ン〕ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス〔2−メ
チル−N−(2−プロペニル)−プロピオンアミジン〕
ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス(2−メチル
プロピオンアミジン)ジヒドロクロライド、2,2′−
アゾビス〔N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチル
プロピオンアミジン〕ジヒドロクロライド、2,2′−
アゾビス〔2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−
イル)プロパン〕ジヒドロクロライド、2,2′−アゾ
ビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕
ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス〔2−(4,
5,6,7−テトラヒドロ−1H−1、3−ジアゼピン
−2−イル)プロパン〕ジヒドロクロライド、2,2′
−アゾビス〔2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリ
ミジン−2−イル)プロパン〕ジヒドロクロライド、
2,2′−アゾビス〔2−(5−ヒドロキシ−3,4,
5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパ
ン〕ジヒドロクロライド、2,2′−アゾビス{2−
〔1−(2−ヒドロキエチル)−2−イミダゾリン−2
−イル〕プロパン}ジヒドロクロライドなど、通常のア
ゾ系の重合開始剤を用いることができる。また、負電荷
を有するラジカル重合開始剤としては、4,4′−アゾ
ビス(4−シアノ吉草酸)、過硫酸カリ、過硫酸アンモ
ニウムなどを用いることができる。
ル重合を生じるものであればよく、例えば、エチレン、
プロピレン、スチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、
酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、アクリ
ル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド、ブタ
ジエン、イソプレン、クロロプレン、シアノアクリル酸
メチル、N−ビニルカーバゾル、N−ビニルピロリド
ン、アクロレイン、ニトロエチレンなどのモノマーを挙
げることができる。上記モノマーを単独、または組み合
わせて重合または共重合させることにより鎖状高分子化
合物を生成させる。
高分子化合物で修飾する方法について説明する。始め
に、モノマーを重合させるのに適した有機溶媒中に単分
散した負電荷または正電荷を有する無機酸化物コロイド
粒子を含有するコロイド溶液に、水または有機溶媒に溶
解させた該コロイド粒子と異なる電荷を有するラジカル
重合開始剤を添加して、コロイド粒子の表面に静電的相
互作用により同重合開始剤を導入する。重合開始剤の添
加割合は、コロイド粒子の酸化物100重量部に対し
て、0.1〜10重量部の範囲が適当である。
ノマーを添加し、該コロイド溶液を40〜90℃に加熱
するなど、通常の方法で重合反応を行う。このようにし
て、単点結合型の鎖状高分子化合物で修飾された無機酸
化物コロイド粒子分散コロイド溶液を得る。なお、修飾
された無機酸化物コロイド粒子の分散媒は、修飾する鎖
状高分子化合物が疎水性であるか親水性であるかによっ
て、有機溶媒または水、あるいはこれらの混合溶媒とす
ることができる。
は1,000〜200,000の範囲にあり、さらに、
5,000〜150,000、特に10,000〜10
0,000の範囲にあることが好ましい。数平均分子量
が1,000より小さい場合は、その分子鎖が短いため
に、このような化合物で修飾された無機化合物コロイド
粒子をフィラーとして合成樹脂に添加して使用した際に
合成樹脂との密着性が悪く、所謂アンカー効果が得られ
ない。また、数平均分子量が200,000よりも大き
い場合には、修飾された無機酸化物コロイド粒子は有機
溶剤への単分散性が悪くなり、凝集粒子が多くなるので
好ましくない。
させるために鎖状高分子化合物の端末にコロイド粒子と
同符号の電荷を有するモノマーまたは連鎖移動剤を導入
することが望ましい。これは該コロイド粒子に導入され
た高分子化合物が反発し合って、コロイド粒子が凝集す
ることなく、溶媒中に安定した状態で単分散することが
できるからである。
反応のモノマーとコロイド粒子表面に結合していない高
分子化合物を抽出、除去する。更に、当該コロイド溶液
の溶媒を蒸発、除去すれば、鎖状高分子化合物で修飾さ
れた無機酸化物コロイド粒子の粉末とすることもできる
し、また、通常行われている方法で溶媒置換を行えば、
所望の有機溶媒を分散媒とする鎖状高分子化合物で修飾
された無機酸化物コロイド粒子を含むコロイド溶液を調
製することもできる。
を修飾する鎖状高分子化合物の量は、該コロイド粒子1
00重量部に対して0.5〜30重量部の範囲にあるこ
とが望ましい。高分子化合物の量が0.5重量部未満で
は、修飾された無機酸化物コロイド粒子を合成樹脂等に
フィラーとして添加しても、所望のアンカー効果が得ら
れない。また、30重量部を越える場合は、コロイド粒
子の表面に形成される鎖状高分子化合物の層が密になる
だけで、アンカー効果には変化がなく、経済的でない。
0nmのシリカコロイド粒子を含むコロイド溶液(触媒
化成工業製、シリカ濃度5重量%)2000gを窒素雰
囲気下、室温で2時間撹拌を続け脱気した。これに、
2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩
0.5gをメタノール24.5gに溶解した溶液を添加
した。
しながら、減圧蒸留したスチレン80gを3時間かけて
添加し、添加終了後これに3−メルカルトプロリオン酸
3.0gを加え、更に15分撹拌した。次いで速やかに
10℃まで冷却し、これにジエチルエーテル500ml
を撹拌しながら加え、未反応モノマー及び遊離のポリマ
ーを抽出することにより反応を停止させた。続いて、こ
の混合液を静置し、エーテル層を取り除いた。
を除去してポリスチレンで修飾されたシリカコロイド粒
子を含有するコロイド溶液を得た。次いで、このコロイ
ド溶液を限外濾過膜(日本ミリポアリミテッド製セラフ
ロー)にて、イソプロピルアルコールを添加しながら溶
媒置換をして濃縮し、酸化物として15重量%の、イソ
プロピルアルコールを分散媒とするポリスチレンで修飾
されたシリカコロイド粒子を含有するコロイド溶液を得
た。
て、次に示すような性状の測定と観察を行った。 (1)無機酸化物コロイド粒子の比表面積 超遠心分離機にて分離したコロイド粒子を150℃で2
4時間乾燥した後、BET法で測定した。 (2)無機酸化物コロイド粒子の平均粒子径 コロイド粒子をそれぞれの溶媒で希釈し、動的光散乱法
粒度分布測定装置(野崎産業:NICOMP−370)
を用いて測定した。
/平均粒子径)×100〔%〕である。 (4)修飾高分子化合物の割合 コロイド粒子を超遠心分離機で分離し、得られた粒子を
150℃で20時間乾燥した試料について、熱重量分析
装置により150〜1000℃の減量を修飾高分子化合
物の量として求めた。
元の溶媒に分散して濃度10重量%のコロイド溶液を調
製し、安定性について同様に目視観察した。
記測定結果および評価結果等のコロイド溶液の性状を表
2に示す。
均粒子径500nmのシリカ・アルミナ複合酸化物コロ
イド粒子を含むコロイド溶液(酸化物濃度5重量%)2
000gを窒素雰囲気下、室温で2時間撹拌を続け脱気
した。これに2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)二塩酸塩2.0gをメタノール38gに溶解した液
を加えた後、このコロイド溶液を60℃に保持しなが
ら、減圧蒸留したスチレン130gを3時間かけて添加
し、添加終了後これに3−メルカルトプロピオン酸
3.0gを加え、更に15分撹拌した。
ジエチルエーテル500mlを撹拌しながら加え、未反
応モノマー及び遊離のポリマーを抽出することにより反
応を停止させた。続いて、この混合液を静置し、エーテ
ル層を取り除いた。この操作を3度繰り返し行って未反
応物を除去して、ポリスチレンで修飾されたシリカ・ア
ルミナ複合酸化物コロイド粒子を含有する安定なコロイ
ド溶液を得た。
(日本ミリポアリミテッド製セラフロー)にて、n−ブ
タノールを添加しながら溶媒置換をして濃縮し、酸化物
として15重量%の、n−ブタノールを分散媒とするポ
リスチレンで修飾されたシリカ・アルミナ複合酸化物コ
ロイド粒子を含有する安定なコロイド溶液を得た。この
コロイド溶液の調整条件及び性状を表1および表2に示
す。
物で修飾されたコロイド粒子の走査電子顕微鏡写真を図
1に示し、修飾される前のコロイド粒子の走査電子顕微
鏡写真を図2に示す。図1において、凝集しているよう
に見える鎖状高分子化合物で修飾されたコロイド粒子
は、溶媒中に再分散させると、コロイド粒子が単分散し
た安定なコロイド溶液が得られた。
均粒子径400nmのシリカ・アルミナ複合酸化物コロ
イド粒子を含むコロイド溶液(酸化物濃度10重量%)
2000gを窒素雰囲気下、室温で2時間撹拌を続け脱
気した。これに2,2′−アゾビス〔2−(5−ヒドロ
キシ−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−
イル)プロパン〕二塩酸塩3.8gをメタノール22g
に溶解した液を加えた後、このコロイド溶液を70℃に
保持しながら、減圧蒸留したメタクリル酸メチル166
0gを5時間かけて添加し、添加終了後これに3−メル
カルトプロピオン酸 6.7gを加え、更に1時間撹拌
した。
ジエチルエーテル500mlを撹拌しながら加え、未反
応モノマー及び遊離のポリマーを抽出することにより反
応を停止させた。続いて、この混合液を静置し、エーテ
ル層を取り除いた。この操作を3度繰り返し行って、ポ
リメタクリル酸メチルで修飾されたシリカ・アルミナ複
合酸化物コロイド粒子を含有する安定なコロイド溶液を
得た。
(日本ミリポアリミテッド製セラフロー)にて、エチレ
ングリコールを添加しながら溶媒置換をして濃縮し、酸
化物として30重量%のエチレングリコールを分散媒と
するポリメタクリル酸メチルで修飾されたシリカ・アル
ミナ複合酸化物コロイド粒子を含有する安定なコロイド
溶液を得た。このコロイド溶液の調整条件及び性状を表
1および表2に示す。
均粒子径180nmのシリカ・ボロン複合酸化物コロイ
ド粒子を含むコロイド溶液(酸化物濃度2重量%)50
00gを窒素雰囲気下、室温で2時間撹拌を続け脱気し
た。これに2,2′−アゾビス〔2−(2−イミダゾリ
ン−2−イル)プロパン〕二塩酸塩4.8gをメタノー
ル72.2gに溶解した液を加えた後、このコロイド溶
液を50℃に保持しながら、これに3−メルカプトプロ
ピオン酸2.1gを加え、次いで減圧蒸留した酢酸ビニ
ル90gを2時間かけて添加し、添加終了後、更に30
分撹拌した。
ジエチルエーテル700mlを撹拌しながら加え、未反
応モノマー及び遊離のポリマーを抽出することにより反
応を停止させた。続いて、この混合液を静置し、エーテ
ル層を取り除いた。この操作を3度繰り返し行って、ポ
リ酢酸ビニルで修飾されたシリカ・アルミナ複合酸化物
コロイド粒子を含有する安定なコロイド溶液を得た。
(日本ミリポアリミテッド製セラフロー)にて、エチレ
ングリコールを添加しながら溶媒置換をして濃縮し、酸
化物として30重量%のエチレングリコールを分散媒と
するポリ酢酸ビニルで修飾されたシリカ・ボロン複合酸
化物コロイド粒子を含有する安定なコロイド溶液を得
た。このコロイド溶液の調整条件及び性状を表1および
表2に示す。
均粒子径220nmのチタニア・シリカ・アルミナ複合
酸化物コロイド粒子を含むコロイド溶液(酸化物濃度3
重量%)2500gを窒素雰囲気下、室温で2時間撹拌
を続け脱気した。これに2,2′−アゾビス(2−アミ
ジノプロパン)二塩酸塩3.9gをメタノール25gに
溶解した液を加えた後、このコロイド溶液を65℃に保
持しながら、これに減圧蒸留したアクリル酸34.7g
と減圧蒸留したアリルスルホン酸ナトリウムの水溶液
(固形分濃度36重量%)44.1gの混合液を2時間
かけて添加し、添加終了後、更に15分撹拌した。
メタノールを撹拌しながら加え、限外濾過膜(旭化成工
業製:SIP−1013)にてメタノールを加えながら
洗浄し、未反応モノマー及び遊離のポリマーを除去する
ことにより反応を停止させた。続いて、酸化物として2
0重量%の濃度になるまで濃縮し、メタノールを分散媒
とする、ポリアリルスルホン酸ナトリウム−ポリアクリ
ル酸で修飾されたチタニア・シリカ・アルミナ複合酸化
物コロイド粒子を含有する安定なコロイド溶液を得た。
コロイド溶液の調製条件と性状を、表1と表2に示す。
均粒子径31nmのアンチモン・シリカ・ボロン複合酸
化物コロイド粒子を含むコロイド溶液(酸化物濃度1重
量%)3300gを窒素雰囲気下、室温で2時間撹拌を
続け脱気した。これに2,2′−アゾビス(2−アミジ
ノプロパン)二塩酸塩1.23gをメタノール34.8
gに溶解した液と、3−メルカプトプロピオン酸5.8
gを加え、このコロイド溶液を55℃に保持しながら、
これに減圧蒸留したメタクリル酸2ヒドロキシエチル3
5gを、4時間かけて添加し、添加終了後、更に1時間
撹拌した。
多量の水を撹拌しながら加え、限外濾過膜(旭化成工業
製:SIP−1013)にて水を加えながら洗浄し、未
反応モノマー及び遊離のポリマーを除去することにより
反応を停止させた。続いて、酸化物として20重量%の
濃度になるまで濃縮し、水を分散媒とする、ポリメタク
リル酸2ヒドロキシエチルで修飾されたアンチモン・シ
リカ・ボロン複合酸化物コロイド粒子を含有する安定な
コロイド溶液を得た。コロイド溶液の調製条件と性状
を、表1と表2に示す。
化物コロイド粒子は、アルコール、ケトン、エーテル、
芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素など、殆どの有機溶媒
に均質に分散するので、各種樹脂の改質用フィラー、各
種樹脂との反応剤等として使用することができる。
分子鎖を有しているから、合成樹脂への添加剤(フィラ
ー)として使用した場合、合成樹脂中で優れたアンカー
効果を発揮し、合成樹脂の機能性を最大限に向上させる
ことができる。その他、帯電防止、ブロッキング防止、
有機物、色素または金属等の担持用フィラー、化粧品、
トナー、繊維の風合、防水性または、対摩擦性等の改良
用添加剤、潤滑剤、平滑剤、消泡剤等の助剤、塗料用フ
ィラー、樹脂のハードコート剤、鋼板の滑り性付与剤、
等の用途に使用しても好適である。
されたコロイド粒子の走査電子顕微鏡写真である。
写真である。
Claims (1)
- 【請求項1】 有機溶媒中に単分散した負電荷または正
電荷を有する無機酸化物コロイド粒子の表面に該コロイ
ド粒子と異なる電荷を有するラジカル重合開始剤を導入
し、次いで重合性モノマーを添加し重合させて得られる
鎖状高分子化合物で修飾された無機酸化物コロイド粒
子。
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