CN102458830A - 无机粒子复合体及无机粒子复合体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无机粒子复合体,其具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的一部分。该无机微粒子复合体通过如下的方法制造,该方法包括如下的工序:准备无机粒子结构体的工序,所述无机粒子结构体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,以及如下的填充工序:使所述无机粒子结构体所含的所述固体材料的至少一部分进行塑性变形,在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分上填充塑性变形后的所述固体材料的至少一部分。
Description
技术领域
本发明涉及无机粒子复合体及无机粒子复合体的制造方法。
背景技术
在平板显示器的前面板、手机等便携仪器的显示器等中,为了防止划伤而进行提高表面硬度的处理,更具体的说,进行形成硬涂层的处理。以往,作为在基材上形成硬涂层的技术,已知有在基材上涂布无机粒子和紫外线固化性树脂等的混合物,并使其紫外线固化的方法;在基材上层叠由二氧化硅前体单独或、二氧化硅前体与无机粒子的混合物构成的涂布剂,利用溶胶-凝胶法固化上述涂布剂的方法(参考日本特开2008-150484号公报、日本特表2007-529588号公报)。
然而,在上述以往的技术中,由于含有无机粒子的硬涂层与基材的物理性性质(例如弹性模量、线膨胀系数)不同,所以越提高硬涂层的表面硬度,该硬涂层越容易从基材上剥离。另外,在除去基材形成仅由硬涂层构成的膜时,膜越硬越脆。此外,降低膜的脆度时,表面硬度下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有来自无机粒子的表面硬度、同时降低了脆度、容易剥离性的无机粒子复合体,及这样的无机粒子复合体的制造方法。
本发明提供以下的[1]~[12]。
[1]一种无机粒子复合体,其具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的一部分。
[2]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,表面具有亲水性。
[3]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,表面具有疏水性。
[4]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,表面具有防反射性。
[5]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,还具有与所述无机粒子层邻接地配置的玻璃层。
[6]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,所述无机粒子包含二氧化硅。
[7]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,所述无机粒子包含无机层状化合物。
[8]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,所述固体材料为树脂。
[9]如上述[1]所述的无机粒子复合体,其中,所述固体材料为金属。
[10]一种无机粒子复合体的制造方法,所述无机粒子复合体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的至少一部分,
所述方法包括如下工序:
准备无机粒子结构体的工序,所述无机粒子结构体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,以及
如下的填充工序:使所述无机粒子结构体所含的所述固体材料的至少一部分进行塑性变形,在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分上填充塑性变形后的所述固体材料的至少一部分。
[11]如上述[10]所述的方法,其中,在所述填充工序中,通过对所述无机粒子结构体进行加压,使所述固体材料塑性变形。
[12]如上述[10]所述的方法,其中,在所述填充工序中,通过对所述无机粒子结构体照射电磁波,使所述固体材料塑性变形。
[13]如上述[10]所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面进行亲水化处理的工序。
[14]如上述[10]所述的方法,其中,还包含在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面进行亲水化处理的工序。
[15]如上述[10]所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面进行疏水化处理的工序。
[16]如上述[10]所述的方法,其中,还包含在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面进行疏水化处理的工序。
[17]如上述[10]所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面进行防反射处理的工序。
[18]如上述[10]所述的方法,其中,还包含在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面进行防反射处理的工序。
[19]如上述[10]所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面付与玻璃层的工序。
[20]如上述[10]所述的方法,其中,还包括在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面付与玻璃层的工序。
根据本发明,可以得到确保来自无机粒子的表面硬度、同时降低了脆度和容易剥离性的无机粒子复合体。
附图说明
图1为无机粒子结构体3a的示意图。
图2为对无机粒子结构体3a进行加压得到的无机粒子复合体4a的示意图。
图3为无机粒子结构体3b的示意图。
图4为对无机粒子结构体3b进行加压得到的无机粒子复合体4b的示意图。
图5为无机粒子结构体3c的示意图。
图6为对无机粒子结构体3c进行加压得到的无机粒子复合体4c的示意图。
图7为无机粒子结构体3d的示意图。
图8为对无机粒子结构体3d进行加压得到的无机粒子复合体4d的示意图。
图9为无机粒子结构体3e的示意图。
图10为对无机粒子结构体3e进行加压得到的无机粒子复合体4e的示意图。
图11为无机粒子结构体3f的示意图。
图12为对无机粒子结构体3f进行加压得到的无机粒子复合体4f的示意图。
图13为无机粒子结构体3g的示意图。
图14为对无机粒子结构体3g进行加压得到的无机粒子复合体4g的示意图。
图15为无机粒子结构体3h的示意图。
图16为对无机粒子结构体3h进行加压得到的无机粒子复合体4h的示意图。
图17为对无机粒子复合体4a进行亲水处理得到的亲水性无机粒子复合体5a的示意图。
图18为对无机粒子复合体4b进行亲水处理得到的亲水性无机粒子复合体5b的示意图。
图19为对无机粒子复合体4c进行亲水处理得到的亲水性无机粒子复合体5c的示意图。
图20为对无机粒子复合体4d进行亲水处理得到的亲水性无机粒子复合体5d的示意图。
图21为对无机粒子复合体4a进行疏水处理得到的疏水性无机粒子复合体7a的示意图。
图22为对无机粒子复合体4b进行疏水处理得到的疏水性无机粒子复合体7b的示意图。
图23为对无机粒子复合体4c进行疏水处理得到的疏水性无机粒子复合体7c的示意图。
图24为对无机粒子复合体4d进行疏水处理得到的疏水性无机粒子复合体7d的示意图。
图25为对无机粒子复合体4a进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9a的示意图。
图26为对无机粒子复合体4b进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9b的示意图。
图27为无机粒子复合体4c进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9c的示意图。
图28为对无机粒子复合体4d进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9d的示意图。
图29为在无机粒子复合体4a的无机粒子层表面层叠玻璃得到的层叠无机粒子复合体11a的示意图。
图30为在无机粒子复合体4b的无机粒子层表面层叠玻璃得到的层叠无机粒子复合体11b的示意图。
图3 1为无机粒子结构体3a的示意图。
图32为对无机粒子结构体3a进行成形得到的无机粒子复合体成形品的示意图4a。
图33为无机粒子结构体3b的示意图。
图34为对无机粒子结构体3b进行成形得到的无机粒子复合体成形品的示意图4b。
图35为对无机粒子复合体4a进行成形而成的工艺(挤压成形)的示意图。
图36为关于求出无机粒子层中填充的固体材料的体积分率V(%)的方法的示意图。
图37为实施例2的无机粒子复合体的SEM观察照片。
图38为实施例4的无机粒子复合体的SEM观察照片。
图39为比较例1的无机粒子结构体的SEM观察照片。
图40为比较例9的无机粒子结构体的SEM观察照片。
图41为实施例17的无机粒子复合体的SEM观察照片。
图42为实施例24的无机粒子复合体的SEM观察照片。
图43为比较例11的无机粒子结构体的SEM观察照片。
图44为实施例39的无机粒子复合体的SEM观察照片。
图45为比较例25的无机粒子结构体的剖面SEM照片。
附图中,1、1a、1b、1c、1d、1e、1f:无机粒子;2:固体材料;3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h:无机粒子结构体;4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h:无机粒子复合体;5a、5b、5c、5d:亲水性无机粒子复合体;6:亲水处理层;7a、7b、7c、7d:疏水性无机粒子复合体;8:疏水处理层;9a、9b、9c、9d:防反射性无机粒子复合体;10:防反射处理层;11a、11b:层叠了玻璃的无机粒子复合体;12:玻璃;13:挤压模具;14:无机粒子存在区域;15:支撑体
具体实施方式
在第一方面中,本发明提供一种无机粒子复合体,其具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的一部分。
在一个优选方式中,上述无机粒子复合体其表面具有亲水性。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体其表面具有疏水性。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体其表面具有防反射性。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体还包含与上述无机粒子层邻接地配置的玻璃层。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体的上述无机粒子含有二氧化硅。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体的上述无机粒子含有无机层状化合物。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体的上述固体材料为树脂。
在其他的优选方式中,上述无机粒子复合体的上述固体材料为金属。
在第二方面(aspect)中,本发明为无机粒子复合体的制造方法,所述无机粒子复合体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的至少一部分,
所述方法包括如下工序:
准备无机粒子结构体的工序,所述无机粒子结构体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,以及
如下的填充工序:使所述无机粒子结构体所含的所述固体材料的至少一部分进行塑性变形,在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分上填充塑性变形后的所述固体材料的至少一部分。
在上述方法的优选方式之一中,在准备上述无机粒子结构体的工序中,通过在预先形成的上述无机粒子层上层叠上述基材,来制备上述无机粒子结构体。
在上述方法的其他的优选方式中,在准备上述无机粒子结构体的工序中,通过在上述基材上形成上述无机粒子层,来制备上述无机粒子结构体。
在上述方法的其他的优选方式中,上述填充工序中,通过对上述无机粒子结构体进行加压,使上述固体材料塑性变形。
在上述方法的其他的优选方式中,上述填充工序中,通过对上述无机粒子结构体照射电磁波,使上述固体材料塑性变形。
在其他的优选方式中,上述方法还包含对实施上述填充工序得到的结构体的表面进行亲水化处理的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含在实施上述填充工序前进行的、对上述无机粒子结构体的表面进行亲水化处理的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含对实施上述填充工序得到的结构体的表面进行疏水化处理的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含在实施上述填充工序前进行的、对上述无机粒子结构体的表面进行疏水化处理的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含对实施上述填充工序得到的结构体的表面进行防反射处理的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含在实施上述填充工序前进行的、对上述无机粒子结构体的表面进行防反射处理的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含对实施上述填充工序得到的结构体的表面付与玻璃层的工序。
在其他的优选方式中,上述方法还包含在实施上述填充工序前进行的、对上述无机粒子结构体的表面付与玻璃层的工序。
构成本发明的无机粒子复合体、或作为其前体的无机粒子结构体中的基材的材料为可塑性变形的固体材料,即具有塑性的固体材料。在此,塑性是指应力超过弹性限度时产生永久形变且连续地变形的性质,使固体材料塑性变形是指将超过弹性限度的应力作用在材料上产生永久形变,使该固体材料变形,即便除去上述应力,固体材料也维持变形后状态的状态。作为这样的固体材料的例,可举出例如铂、金、钯、银、铜、镍、锌、铝、铁、钴、铑、钌、锡、铅、铋、钨、铟等金属、由2种以上的金属构成的合金或焊料、热塑性树脂或热固化性树脂等树脂等。
作为可应用于本发明的热固化性树脂的例子,可举出芳族聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、苯酚树脂、尿素树脂、聚氨酯树脂、蜜胺树脂、苯并鸟粪胺树脂、硅树脂、蜜胺尿素树脂等。
作为可应用于本发明的热塑性树脂的例子,可举出缩聚系热塑性树脂、使乙烯基单体聚合得到的树脂等。
作为缩聚系热塑性树脂的例子,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、生物分解性聚酯、聚酯系液晶聚合物等聚酯系树脂;乙二胺-己二酸缩聚物(尼龙-66)、尼龙-6、尼龙-12、聚酰胺系液晶聚合物等聚酰胺树脂;聚碳酸酯树脂、聚苯醚、聚甲醚、聚甲醛树脂等聚醚系树脂;纤维素及其衍生物等多糖类系树脂等。
作为使乙烯基单体聚合得到的树脂的例子,可举出下述详述的聚烯烃系树脂;
聚苯乙烯、聚-α-甲基苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯共聚物(聚苯乙烯-聚(乙烯/丙烯)嵌段共聚物)、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(聚苯乙烯-聚(乙烯/丁烯)嵌段共聚物)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(聚苯乙烯-聚(乙烯/丙烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物)、乙烯-苯乙烯共聚物等含有来自芳香族烃化合物的构成单元的树脂;
聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等聚乙烯醇系树脂;
聚甲基丙烯酸甲酯、含有甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺作为单体的丙烯系树脂;
聚氯化乙烯、聚偏氯乙烯等氯系树脂、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯等氟系树脂等。
作为上述的聚烯烃系树脂,为将选自α-烯烃、环烯烃、极性乙烯基单体中的1种以上的单体聚合得到的树脂。另外,聚烯烃系树脂可以是将以单体的聚合产生的聚烯烃系树脂进一步改性产生的改性树脂。当聚烯烃系树脂为共聚物时,该共聚物可以使无规共聚物也可以是嵌段共聚物。
作为聚烯烃系树脂的例子,可举出丙烯系树脂、乙烯系树脂。以下对这些进行详述。
丙烯系树脂是指主要含来自丙烯的构成单元的树脂,除了丙烯的均聚物外,还包含丙烯和与其可共聚的共聚单体的共聚物。
作为可与丙烯共聚的共聚单体,可举出例如乙烯、碳原子数4~20的α-烯烃。作为此时的α-烯烃,可举出1-丁烯、2-甲基-1-丙烯、1-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、2-乙基-1-丁烯、2,3-二甲基-1-丁烯、2-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、3,3-二甲基-1-丁烯、1-庚烯、2-甲基-1-己烯、2,3-二甲基-1-戊烯、2-乙基-1-戊烯、2-甲基-3-乙基-1-丁烯、 1-辛烯、5-甲基-1-庚烯、2-乙基-1-己烯、3,3-二甲基-1-己烯、2-甲基-3-乙基-1-戊烯、2,3,4-三甲基-1-戊烯、2-丙基-1-戊烯、2,3-二乙基-1-丁烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九烯等。
α-烯烃中优选为碳原子数4~12的α-烯烃,具体而言,可举出1-丁烯,2-甲基-1-丙烯;1-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯;1-己烯、2-乙基-1-丁烯、2,3-二甲基-1-丁烯、2-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、3,3-二甲基-1-丁烯;1-庚烯、2-甲基-1-己烯、2,3-二甲基-1-戊烯、2-乙基-1-戊烯、2-甲基-3-乙基-1-丁烯;1-辛烯,5-甲基-1-庚烯、2-乙基-1-己烯、3,3-二甲基-1-己烯、2-甲基-3-乙基-1-戊烯、2,3,4-三甲基-1-戊烯、2-丙基-1-戊烯、2-,3-二乙基-1-丁烯;1-壬烯;1-癸烯;1-十一烯;1-十二烯等。从共聚性的观点出发,优选为1-丁烯、1-戊烯、1-己烯及1-辛烯,尤其更优选为1-丁烯及1-己烯。
作为优选的丙烯系共聚物,可举出丙烯/乙烯共聚物、丙烯/1-丁烯共聚物。在丙烯/乙烯共聚物、丙烯/1-丁烯共聚物中,来自乙烯的构成单元的含量、来自1-丁烯的构成单元的含量可例如利用《高分子分析手册》(《高分子分析ハンドブツク》)1995年、纪伊国屋书店发行的第616页记载的方法,基于测定的红外线(IR)谱图求出。
丙烯系树脂可使用聚合用催化剂,通过使丙烯均聚的方法、或者使丙烯与其他的共聚性共聚单体共聚的方法来制造。作为聚合用催化剂,可举出例如以下的(1)~(3)那样的公知的催化剂。
(1)含以镁、钛及卤素为必须成分的固体催化剂成分的Ti-Mg系催化剂
(2)在以镁、钛及卤素为必须成分的固体催化剂成分中组合有机铝化合物、和根据需要的供电子性化合物等第三成分的催化剂系
(3)金属茂系催化剂
作为上述(1)及(2)中的以镁、钛及卤素为必须成分的固体催化剂成分,可举出例如日本特开昭61-218606号公报、日本特开昭61-287904号公报、日本特开平7-216017号公报等记载的催化剂系。
作为上述(2)中的有机铝化合物,优选地可举出三乙基铝、三异丁基铝、三乙基铝与二乙基铝氯化物的混合物、四乙基二铝氧烷等,作为供电子性化合物,优选地可举出环己基乙基二甲氧基硅烷、叔丁基丙基二甲氧基硅烷、叔丁基乙基二甲氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷等。
丙烯系树脂可通过使用例如以己烷、庚烷、辛烷、癸烷、环己烷、甲基环己烷、苯、甲苯、二甲苯之类的烃化合物为代表的惰性溶剂的溶液聚合法,使用液态的单体作为溶剂的本体聚合法,使气体的单体聚合的气相聚合法等来制造。利用这些方法进行的聚合可以以间歇式进行,也可以以连续式进行。
丙烯系树脂的结构可以是《聚丙烯手册》(《ポリプロピ レンハンドブツク》(Edward·P·Moore·Jr编著、工业调查会(1998年发行))记载的等规结构、间规结构、无规结构中的任一结构,另外,也可以是这些结构混合的结构。本发明中,从制品的耐热性的观点出发,优选使用间规或等规的丙烯系树脂。
作为上述(3)中的金属茂系催化剂可以使用公知的催化剂,可例示例如日本特开昭58-19309号公报、日本特开昭60-35005号公报、日本特开昭60-35006号公报、日本特开昭60-35007号公报、日本特开昭60-35008号公报、日本特开昭61-130314号公报、日本特开平3-163088号公报、日本特开平4-268307号公报、日本特开平9-12790号公报、日本特开平9-87313号公报、日本特开平11-80233号公报、日本特表平10-508055号公报、日本特开平1-301704号公报、日本特开平3-74411号公报、日本特开平3-12406号公报、日本特开2003-183463号公报等记载的金属茂系催化剂。在金属茂系催化剂中,优选为至少具有1个环戊二烯形阴离子骨架、且具有C1对称结构的周期表第3族~第12族的过渡金属络合物,特别优选日本特开2003-183463号公报记载的金属茂系催化剂。
间规结构的丙烯系树脂是指在135℃的1,2,4-三氯苯溶液中测定的13C-NMR谱图中,以四甲基硅烷为基准,在20.2ppm观测到的峰强度除以归属于丙烯单元的甲基的峰强度的总和的值(间规五重峰(pendad)分率[rrrr])通常为0.3~0.9的丙烯系树脂,优选为0.5~0.9、进一步优选为0.7~0.9的丙烯系树脂。需要说明的是,峰的归属按照A.Zambelli et al,Macromolecules,6,925(1973)记载的方法进行。
间规结构的丙烯系树脂的制造方法可通过使用如日本特开平5-17589号公报、日本特开平5-131558号公报等记载的具有均质的活性种的金属茂系催化剂对丙烯进行聚合来制造。
上述金属茂系催化剂的活性种的性质为均质的催化剂,使用该金属茂系催化剂制造的间规结构的丙烯系树脂具有分子量分布和组成分布狭窄的特性。另外,通过金属茂系催化剂的配体选择等可调整分子量和控制规则性。
上述间规结构的丙烯系树脂是熔点为130~150℃左右、密度为880kg/m3左右,结晶化度小为30~40%左右。因此,可以得到透明性、光泽性等优异的制品。
从成形性的观点出发,本发明使用的丙烯系树脂优选根据JIS K7210,在温度230℃、荷重21.18N下进行测定的熔体流动速率(MFR)为0.1~200g/10分钟,更优选0.5~50g/10分钟。
乙烯系树脂是指主要含来自乙烯的构成单元的树脂,除了乙烯的均聚物外,也可以是乙烯和可与其共聚的共聚单体的共聚物。可举出例如乙烯-α-烯烃共聚物、高密度聚乙烯、高压法低密度聚乙烯、乙烯-乙烯系不饱和羧酸类共聚物等。
从加工性、制品的机械的强度、耐热性平衡的观点出发,乙烯系树脂的熔体流动速率(MFR)通常为0.01~100g/10分钟,优选0.1~80g/10分钟,更优选0.5~70g/10分钟。需要说明的是,乙烯系树脂的MFR根据JISK7210,在温度190℃、荷重21.18N下进行测定。
乙烯-α-烯烃共聚物为使乙烯与碳原子数4~12的α-烯烃共聚得到的乙烯-α-烯烃共聚物,通常使用金属茂系催化剂或齐格勒·纳塔催化剂等制造。作为聚合方法,可举出例如溶液聚合法、淤浆聚合法、高压离子聚合法、气相聚合法等,优选为气相聚合法、溶液聚合法、高压离子聚合法,更优选为气相聚合法。
作为碳原子数4~12的α-烯烃,可举出例如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯、4-甲基-戊烯-1、4-甲基-1-己烯、乙烯基环己烷、乙烯基环己烯、苯乙烯、降冰片烯、丁二烯、异戊二烯等,优选为1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯。此外,环烯烃也作为广义的α-烯烃,还优选为降冰片烯、二甲桥八氢萘(DMON)。另外,上述的碳原子数4~12的α-烯烃可以单独使用,也可以并用至少2种。
作为乙烯-α-烯烃共聚物,可举出例如乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物等,优选为乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-4-甲基-1-戊烯、乙烯-1-辛烯共聚物,更优选为乙烯-1-己烯共聚物。
从制品的耐热熔接性、冲击强度及透明性平衡的观点出发,乙烯-α-烯烃共聚物的密度通常为880~945kg/m3,优选890~930kg/m3,更优选900~925kg/m3。
作为金属茂系催化剂,优选为包含含有具有环戊二烯形阴离子骨架的基团的过渡金属化合物的催化剂系。含有具有环戊二烯形阴离子骨架的基团的过渡金属化合物是指所谓的金属茂系化合物,例如以通式MLaXn-a(式中,M为元素周期表的第4族或镧系列的过渡金属原子。L为具有环戊二烯形阴离子骨架的基团或含有杂原子的基团,至少一个为具有环戊二烯形阴离子骨架的基团。也可以多个L彼此交联。X为卤素原子、氢或碳原子数1~20的烃基。n表示过渡金属原子的原子价,a为0<a≤n的整数。)表示,可以单独使用,也可以并用至少2种。
上述的金属茂系催化剂中,可以组合使用三乙基铝、三异丁基铝等有机铝化合物、甲基铝氧烷等铝氧烷化合物、和/或三苯甲基四五氟苯基硼酸盐、N、N-二甲基苯胺鎓四五氟苯基硼酸盐等离子性化合物。
上述金属茂系催化剂也可以是使上述的金属茂系化合物、和有机铝化合物、铝氧烷化合物和/或离子性化合物负载或含浸在SiO2、Al2O3等粒子状无机载体,聚乙烯、聚苯乙烯等粒子状有机聚合物载体而成的催化剂。
作为通过使用上述的金属茂系催化剂的聚合得到的乙烯-α-烯烃共聚物,可举出例如日本特开平9-183816号公报记载的乙烯-α-烯烃共聚物。另外,乙烯-α-烯烃共聚物也可以使用作为均相催化剂的后周期过渡金属络合物催化剂进行制造。
从制品的耐热熔接性和冲击强度平衡的观点出发,本发明使用的高密度聚乙烯的密度通常为945~970kg/m3,优选945~965kg/m3。
作为本发明使用的高密度聚乙烯的制造方法,可举出使用聚合催化剂对单体进行聚合的方法。作为聚合催化剂,可举出例如公知的齐格勒-纳塔催化剂等,作为聚合方法,可举出与前述的乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法中使用的公知的聚合方法同样的方法。作为高密度聚乙烯的制造方法,可举出例如使用齐格勒-纳塔催化剂的淤浆聚合方法。
从制品的耐热熔接性和冲击强度平衡的观点出发,高压法低密度聚乙烯的密度优选为915~935kg/m3,更优选为915~930kg/m3,进一步优选为918~930kg/m3。
作为本发明中使用的高压法低密度聚乙烯的制造方法,可举出使用槽型反应器或管型反应器,在自由基引发剂的存在下,在聚合压力140~300MPa、聚合温度200~300℃下,使乙烯聚合的方法;为了调节生成物的熔体流动速率,作为分子量调节剂可使用氢、甲烷或乙烷等烃。
乙烯-乙烯系不饱和羧酸类共聚物是指乙烯与乙烯系不饱和羧酸类的共聚物。乙烯系不饱和羧酸类是指羧酸类,即为具有碳-碳双键等聚合性碳-碳不饱和键的乙烯系不饱和键的化合物。
作为乙烯系不饱和羧酸类,可举出例如饱和羧酸的乙烯基酯、不饱和羧酸的乙烯基酯、α、β-不饱和羧酸酯等。
作为饱和羧酸的乙烯酯,优选可举出碳原子数2~4左右的饱和脂肪族羧酸的乙烯酯,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等。作为不饱和羧酸的乙烯酯,优选为碳原子数2~5左右的不饱和脂肪族羧酸的乙烯酯,可举出例如丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯等。作为α、β-不饱和羧酸酯,优选为碳原子数3~8左右的α、β-不饱和羧酸的酯,可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯等丙烯酸烷基酯,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯等甲基丙烯酸烷基酯等。在乙烯系不饱和羧酸类中,优选为乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯,进一步优选为乙酸乙烯酯。所述乙烯系不饱和羧酸类可以分别单独使用或组合2种以上使用。另外,还优选使用乙烯系不饱和羧酸类水解物、例如利用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的水解得到的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化物等。乙烯-乙烯系不饱和羧酸类共聚物也可以具有来自其他的单体的构成单元。
乙烯-乙烯系不饱和羧酸类共聚物中的来自乙烯的构成单元的含量通常为20~99重量%,优选为40~99重量%,更优选为60~99重量%,来自乙烯系不饱和羧酸类的构成单元的含量通常为80~1重量%,优选为60~1重量%,更优选为40~1重量%(其中乙烯-乙烯系不饱和羧酸类共聚物设为100重量%)。
作为乙烯-乙烯系不饱和羧酸类共聚物的制造方法,可举出使用槽型反应器或管型反应器,自由基引发剂的存在下,在聚合压力140~300MPa、聚合温度200~300℃下,使乙烯与乙烯系不饱和羧酸类共聚物共聚的方法,为了调节熔体流动速率,可使用作为分子量调节剂的氢、甲烷、乙烷等烃。最近,有时也可以使用利用后周期过渡金属络合物催化剂等作为均相催化剂的方法。
以上述的丙烯系树脂、乙烯系树脂为代表的聚烯烃系树脂也可以被改性。作为改性聚烯烃系树脂,可举出以下的(1)~(3)的树脂。
(1)在烯烃的均聚物中对不饱和羧酸和/或其衍生物进行接枝聚合得到的改性聚烯烃系树脂,
(2)在至少二种烯烃的共聚物中,对不饱和羧酸和/或其衍生物进行接枝聚合得到的改性聚烯烃系树脂,
(3)在烯烃均聚后,使至少2种的烯烃共聚得到的嵌段共聚物上,使不饱和羧酸和/或其衍生物进行接枝聚合得到的改性聚烯烃系树脂
作为改性聚烯烃系树脂的制造方法,可举出例如《実用ポリマ一アロイ設计》(井出文雄著、工业调查会(1996年发行)),Prog.Polym.Sci.,2-4、81-142(1999),日本特开2002308947号公报等记载的方法,也可以使用溶液法、本体法、熔融混炼法中的任一方法。另外,也可以是组合这些方法后的制造方法。
作为改性聚烯烃系树脂的制造中使用的不饱和羧酸,可举出例如马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等。另外,作为不饱和羧酸的衍生物,可举出不饱和羧酸的酸酐、酯化合物、酰胺化合物、酰亚胺化合物、金属盐等,作为其具体例,可举出马来酸酐、衣康酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸单乙酯、马来酸二乙酯、富马酸单甲酯、富马酸二甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸单酰胺、马来酸二酰胺、富马酸单酰胺、马来酰亚胺、正丁基马来酰亚胺、甲基丙烯酸钠等。另外,也可以使用像柠檬酸或苹果酸这样的在丙烯系树脂等聚烯烃系树脂上进行接枝的工序中进行脱水生成不饱和羧酸的物质。
作为不饱和羧酸和/或其衍生物,优选为丙烯酸、甲基丙烯酸的缩水甘油基酯、马来酸酐。
作为改性聚烯烃树脂,优选可举出如以下的(4)或(5)等的树脂。
(4)通过在以来自乙烯和/或丙烯的单元为聚合物的主要构成单元的聚烯烃树脂中,使马来酸酐进行接枝聚合而得到的改性聚烯烃系树脂
(5)通过使以乙烯和/或丙烯为主要成分的烯烃、与甲基丙烯酸缩水甘油酯或马来酸酐共聚得到的改性聚烯烃系树脂
从制品的机械强度的观点出发,作为改性聚烯烃树脂所含的、来自不饱和羧酸和/或其衍生物的构成单元的量,优选为0.1~10重量%(其中改性聚烯烃树脂的重量设为100重量%)。
作为其他的改性聚烯烃系树脂,可举出使含有硅、钛、氟等元素的单体(偶联剂)或含有这些的聚合物等与聚烯烃系树脂反应得到的物质等。这些树脂可以仅1种,也可以组合多个种类。
上述的树脂中,还可以含有1种以上的树脂用添加剂。相对于树脂100重量份,树脂中的添加剂量为2重量份以下,优选为0.5重量份以下,更优选为0.3重量份以下、进一步优选为0.1重量份以下、特别优选为0.05重量份以下。
作为添加剂,可例示苯酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、金属惰化剂、羟胺、中和剂、滑剂、防静电剂、表面活性剂(包含防雾剂)、过氧化物清除剂、增塑剂、阻燃剂、成核剂、顔料、填充剂、抗粘连剂、加工助剂、发泡剂、发泡助剂、乳化剂、光泽剂、9、10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物等着色改良剂、苯并呋喃酮类(美国专利第4325853号公报、美国专利第4338244号公报、美国专利第5175312号公报、美国专利第5216053号公报、美国专利第5252643号公报、美国专利第4316611号公报、德国专利公开公报4316622号公报、德国专利公开公报4316876号公报、EP公开公报589839号公报、EP公开公报591102号公报等)、二氢吲哚类等辅助稳定剂等。
作为苯酚系抗氧化剂,可举出例如6-叔丁基-4-[3-[(2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d、f][1,3,2]二氧杂膦-6-基)氧基]丙基]-2-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2-叔丁基-4,6-二甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚、2,6-二叔丁基-4-异丁基苯酚、2,6-二环戊基-4-甲基苯酚、2-(α-甲基环己基)-4,6-二甲基苯酚、2,6-双十八烷基-4-甲基苯酚、2,4,6-三环己基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲氧基甲基苯酚、2,6-二壬基-4-甲基苯酚、2,4-二甲基-6-(1’-甲基十一烷基-1’-基)苯酚、2,4-二甲基-6-(1’-甲基十七烷基-1’-基)苯酚、2,4-二甲基-6-(1’-甲基十三烷基-1’-基)苯酚及它们的混合物等的烷基化单苯酚;
2,4-二辛硫基甲基-6-叔丁基苯酚、2,4-二辛硫基甲基-6-甲基苯酚、2,4-二辛硫基甲基-6-乙基苯酚、2,6-双十二烷硫基甲基-4-壬基苯酚及它们的混合物等烷基硫基甲基苯酚;
2,6-二叔丁基-4-甲氧基苯酚、2,5-二叔丁基氢醌、2,5-二叔戊基氢醌、2,6-二苯基-4-十八烷基氧基苯酚、2,6-二叔丁基氢醌、2,5-二叔丁基-4-羟基茴香醚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基硬脂酸酯、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)己二酸及它们的混合物等的氢醌及烷基化氢醌;
α-维生素E、β-维生素E、γ-维生素E、δ-维生素E及这些混合物等的维生素E;
2,2’-硫代双(6-叔丁基苯酚)、2,2’-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-硫代双(4-辛基苯酚)、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(3、6-二叔戊基苯酚)、4,4’-(2,6-二甲基-4-羟基苯基)二硫醚等羟基化硫代二苯基醚;
2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双[4-甲基-6-(α-甲基环己基)苯酚)]、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-环己基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-壬基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚乙基双(4-异丁基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双[6-(α-甲基苄基)-4-壬基苯酚]、2,2’-亚甲基双[6-(α、α-二甲基苄基)-4-壬基苯酚]、4,4’-亚甲基双(6-叔丁基-2-甲基苯酚)、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、2,6-双(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯酚、1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、1,1-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-3-正十二烷基巯基丁烷、乙二醇双[3、3-双-3’-叔丁基-4’-羟基苯基)丁酸酯]、双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)二环戊二烯、双[2-(3’-叔丁基-2’-羟基-5’-甲基苄基)-6-叔丁基-4-甲基苯基]对甲二苯酸酯、1,1-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丁烷、2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-4-正十二烷基巯基丁烷、1,1,5,5-四(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)戊烷、2-叔丁基-6-(3’-叔丁基-5’-甲基-2’-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,4-二叔戊基-6-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]苯基丙烯酸酯及它们的混合物等的亚烷基双苯酚及其衍生物;
3,5,3’,5’-四叔丁基-4,4’-二羟基二苄基醚、十八烷基-4-羟基-3,5-二甲基苄基巯基乙酸酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)胺、双(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)二硫基对甲二苯酸酯、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚、异辛基-3,5-二叔丁基-4-羟基苄基巯基乙酸酯及它们的混合物等的O-、N-及S-苄基衍生物;
二(十八烷基)-2,2-双(3,5-二叔丁基-2-羟基苄基)丙二酸酯、二(十八烷基)-2-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苄基)丙二酸酯、二(十二烷基)巯基乙基-2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯、双[4-(1,1,3、3-四甲基丁基)苯基]-2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯及它们的混合物等的羟基苄基化丙二酸酯衍生物;
1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、1,4-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2,3,5,6-四甲基苯、2,4,6-三(3,5-叔丁基-4-羟基苄基)苯酚及它们的混合物等芳香族羟基苄基衍生物;
2,4-双(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2-正辛硫基-4,6-双(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2-正辛硫基-4,6-双(4-羟基-3,5-二叔丁基苯氧基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-苯氧基)-1,3,5-三嗪、三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)异氰脲酸酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基乙基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙基)-1,3,5-三嗪、三(3,5-二环己基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、三[2-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基肉桂酰氧基)乙基]异氰脲酸酯及它们的混合物等三嗪衍生物;
二甲基-3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯、二乙基-3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯、二(十八烷基)-3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯、二(十八烷基)-5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苄基膦酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单酯的钙盐及它们的混合物等苄基膦酸酯衍生物;
4-羟基月桂酰苯胺、4-羟基硬脂酰苯胺、辛基-N-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)氨基甲酸酯及它们的混合物等酰基氨基苯酚衍生物;
β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸与甲醇、乙醇、辛醇、十八烷醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、二乙二醇、硫基乙二醇、螺环乙二醇、三乙二醇、季戊四醇、三(羟基乙基)异氰脲酸酯、N,N’-双(羟基乙基)草酰胺、3-硫杂十一烷醇、3-硫杂十五烷醇、三甲基己二醇、三羟甲基丙烷、4-羟基甲基-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷及它们的混合物等一元或多元醇的酯;
β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)丙酸与甲醇、乙醇、辛醇、十八烷醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、二乙二醇、硫基乙二醇、螺环乙二醇、三乙二醇、季戊四醇、三(羟基乙基)异氰脲酸酯、N,N’-双(羟基乙基)草酰胺、3-硫杂十一烷醇、3-硫杂十五烷醇、三甲基己二醇、三羟甲基丙烷、4-羟基甲基-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷及它们的混合物等一元或多元醇的酯、
β-(3,5-二环己基-4-羟基苯基)丙酸与甲醇、乙醇、辛醇、十八烷醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、二乙二醇、硫基乙二醇、螺环乙二醇、三乙二醇、季戊四醇、三(羟基乙基)异氰脲酸酯、N,N’-双(羟基乙基)草酰胺、3-硫杂十一烷醇、3-硫杂十五烷醇、三甲基己二醇、三羟甲基丙烷、4-羟基甲基-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷及它们的混合物等的一元或多元醇的酯、
3,5-二叔丁基-4-羟基苯基醋酸与甲醇、乙醇、辛醇、十八烷醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、二乙二醇、硫基乙二醇、螺环乙二醇、三乙二醇、季戊四醇、三(羟基乙基)异氰脲酸酯、N,N’-双(羟基乙基)草酰胺、3-硫杂十一烷醇、3-硫杂十五烷醇、三甲基己二醇、三羟甲基丙烷、4-羟基甲基-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷及它们的混合物等一元或多元醇的酯、
N,N’-双[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酰基]肼、N,N’-双[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酰基]六亚甲基二胺、N,N’-双[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酰基]三亚甲基二胺及它们的混合物等β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸的酰胺等。另外,还可以使用1分子中含有同时具有例如苯酚系的抗氧化结构和磷系的抗氧化结构的单元的复合型的苯酚系抗氧化剂。
作为磷系抗氧化剂,可举出例如三苯基亚磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、三月桂酰亚磷酸酯、三(十八烷基)亚磷酸酯、二硬脂酰季戊四醇二亚磷酸酯、二异癸基季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、三硬脂酰山梨糖醇三亚磷酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-二亚苯基二次亚磷酸酯、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)2-乙基己基亚磷酸酯、2,2’-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯基)氟亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)乙基亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)甲基亚磷酸酯、2-(2,4,6-三叔丁基苯基)-5-乙基-5-丁基-1,3,2-氧杂磷杂环烷(oxa-phosphorinane)、2,2’,2”-腈基[三乙基-三(3,3’,5,5’-四叔丁基-1,1’-联苯基-2,2’-二基)亚磷酸酯及它们的混合物等。另外,还优选日本特开2002-69260号公报记载的磷系抗氧化剂。
作为硫系抗氧化剂,可举出例如3,3’-硫代二丙酸二月桂酯、3,3’-硫代二丙酸十三烷基酯、3,3’-硫代二丙酸二肉豆蔻酯、3,3’-硫代二丙酸二硬脂酯、3,3’-硫代二丙酸月桂(酰)硬脂酯、新戊四基(neopentanetetrayl)四(3-月桂(酰)硫代丙酸酯)等。
作为紫外线吸收剂,可举出例如苯基水杨酸酯、4-叔丁基苯基水杨酸酯、2,4-二叔丁基苯基3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸酯、4-叔辛基苯基水杨酸酯、双(4-叔丁基苯甲酰)间苯二酚、苯甲酰间苯二酚、十六烷基3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸酯、十八烷基3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸酯、2-甲基-4,6-二叔丁基苯基3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸酯及它们的混合物等水杨酸酯衍生物;
2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、双(5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯基)甲烷、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮及它们的混合物等的2-羟基二苯甲酮衍生物;
2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并***、2-(3’,5’-二叔丁基-2’-羟基苯基)苯并***、2-(5’-叔丁基-2’-羟基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-5’-叔辛基苯基)苯并***、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯苯并***、2-(3’-仲丁基-2’-羟基-5’-叔丁基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-4’-辛基氧基苯基)苯并***、2-(3’,5’-二-叔戊基-2’-羟基苯基)苯并***、2-[2’-羟基-3’,5’-双(α、α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并***、2-[(3’-叔丁基-2’-羟基苯基)-5’-(2-辛氧基羰基乙基)苯基]-5-氯苯并***、2-[3’-叔丁基-5’-[2-(2-乙基己氧基)羰基乙基]-2’-羟基苯基]-5-氯苯并***、2-[3’-叔丁基-2’-羟基-5’-(2-甲氧基羰基乙基)苯基]-5-氯苯并***、2-[3’-叔丁基-2’-羟基-5’-(2-甲氧基羰基乙基)苯基]苯并***、2-[3’-叔丁基-2’-羟基-5-(2-辛基氧基羰基乙基)苯基]苯并***、2-[3’-叔丁基-2’-羟基-5’-[2-(2-乙基己基氧基)羰基乙基]苯基]苯并***、2-[2-羟基-3-(3、4,5、6-四氢邻苯二甲酰亚胺基甲基)-5-甲基苯基]苯并***、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-5-氯苯并***、2-(3’-十二烷基-2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并***及2-[3’-叔丁基-2’-羟基-5’-(2-异辛基氧基羰基乙基)苯基]苯并***的混合物、2,2’-亚甲基双[6-(2H-苯并***-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2,2’-亚甲基双[4-叔丁基-6-(2H-苯并***-2-基)苯酚]、聚(3~11)(乙二醇)与2-[3’-叔丁基-2’-羟基-5’-(2-甲氧基羰基乙基)苯基]苯并***的缩合物、聚(3~11)(乙二醇)与3-[3-(2H-苯并***-2-基)-5-叔丁基-4-羟基苯基]丙酸甲酯的缩合物、2-乙基己基-3-[3-叔丁基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯基]丙酸酯、3-[3-叔丁基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯基]丙酸辛酯、3-[3-叔丁基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯基]丙酸甲酯、3-[3-叔丁基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯基]丙酸及它们的混合物等的2-(2’-羟基苯基)苯并***等。
作为光稳定剂,可举出例如双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)琥珀酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-苄基氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-环己基氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基) 2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸酯、双(1-丙烯酰基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯、4-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]-1-[2-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基)乙基]-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-甲基-2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丙酰胺、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁烷四羧酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸与1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇及1-十三醇的混合酯化物;
1,2,3,4-丁烷四羧酸与2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇及1-十三醇的混合酯化物、1,2,3,4-丁烷四羧酸与1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇及3,9-双(2-羟基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺环[5·5]十一烷的混合酯化物、1,2,3,4-丁烷四羧酸与2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇及3,9-双(2-羟基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺环[5·5]十一烷的混合酯化物、二甲基琥珀酸酯与1-(2-羟基乙基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶的缩聚物、聚[(6-吗啉代-1,3,5-三嗪-2,4-二基)((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)六亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)]、聚[(6-(1,1,3,3-四甲基丁基)亚氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)六亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)]、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺与1,2-二溴乙烷的缩聚物、N,N’-4,7-四[4,6-双(N-丁基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-4,7-二氮杂癸烷-1,10二胺、N,N’-4-三[4,6-双(N-丁基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-4,7-二氮杂癸烷-1,10-二胺、N,N’,4,7-四[4,6-双(N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-4,7-二氮杂癸烷-1,10-二胺、N,N’,4-三[4,6-双(N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-4,7-二氮杂癸烷-1,10-二胺及它们的混合物等的受阻胺系光稳定剂;
α-氰基-β、β-二苯基丙烯酸乙酯、α-氰基-β、β-二苯基丙烯酸异辛基酯、α-羰甲氧基肉桂酸甲酯、α-氰基-β-甲基-p-甲氧基肉桂酸甲酯、α-氰基-β-甲基-p-甲氧基肉桂酸丁酯、α-羰甲氧基-p-甲氧基肉桂酸甲酯及N-(β-羰甲氧基-β-氰基乙烯基)-2-甲基二氢吲哚及它们的混合物等的丙烯酸酯系光稳定剂;
2,2’-硫代双-[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]的镍络合物、镍二丁基二硫代氨基甲酸酯、单烷基酯的镍盐、酮肟的镍络合物及它们的混合物等镍系光稳定剂;
4,4’-二辛基氧基草酰替苯胺、2,2’-二乙氧基草酰替苯胺、2,2’-二辛基氧基-5,5’-二叔丁基酰苯胺、2,2’-二(十二烷基)氧基-5,5’-二叔丁基酰苯胺、2-乙氧基-2’-乙基草酰替苯胺、N,N’-双(3-二甲基氨基丙基)草酰胺、2-乙氧基-5-叔丁基-2’-乙氧基(酰)苯胺、2-乙氧基-5、4’-二叔丁基-2’-乙基草酰替苯胺及它们的混合物等的草酰胺系光稳定剂、
2,4,6-三(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[2,4-二羟基苯基-4,6-双(2,4-二甲基苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-双(2-羟基-4-丙氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-4,6-双(4-甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2-羟基-4-十二烷氧基苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[2-羟基-4-(2-羟基-3-丁氧基丙氧基)苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[2-羟基-4-(2-羟基-3-辛氧基丙氧基)苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪及它们的混合物等的2-(2-羟基苯基)-1,3,5-三嗪系光稳定剂等。
作为金属惰性化剂,可举出例如N,N’-二苯基草酰胺、N-水杨基-N’-水杨酰肼、N,N’-双(水杨酰)肼、N,N’-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰基)肼、3-水杨酰氨基-1,2,4-***、双(亚苄基)草酰基二酰肼、草酰替苯胺、间苯二酰基二酰肼、癸二酰基双苯基酰肼、N,N’-双(水杨酰)草酰基二酰肼、N,N’-双(水杨酰)硫基丙酰基二酰肼及它们的混合物等。
作为羟基胺,可举出例如N、N-二苄基羟基胺、N、N-二乙基羟基胺、N、N-二辛基羟基胺、N、N-二月桂(酰)羟基胺、N、N-二(十四烷基)羟基胺、N、N-二(十六烷基)羟基胺、N、N-二(十八烷基)羟基胺、N-十六烷基-N-十八烷基羟基胺、N-十七烷基-N-十八烷基羟基胺及它们的混合物等。
作为中和剂,可举出例如硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、水滑石(碱性镁·铝·羟基·碳酸酯·水合物)、蜜胺、胺、聚酰胺、聚氨酯及它们的混合物等。
作为滑剂,可举出例如石蜡、蜡等脂肪族烃、碳数8~22的高级脂肪族酸、碳数8~22的高级脂肪族酸金属(Al、Ca、Mg、Zn)盐、碳数8~22的脂肪族醇、聚乙二醇、碳数4~22的高级脂肪酸和碳数4~18的脂肪族1元醇的酯、碳数8~22的高级脂肪族酰胺、硅油、松香衍生物等。可例示例如芥子酸酰胺、油酸酰胺、乙烯双硬脂酰酰胺、瓢儿菜(Erucyl)酰胺、二甲基聚硅氧烷等。
作为防静电剂,可以是聚合物型、低聚物型、单体型中的任一种。可例示例如甘油脂肪酸酯等多元醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯烷基胺混合组合物、非离子系表面活性剂等。例如可举出烷基二乙醇酰胺类、烷基二乙醇的单酯类、月桂(酰)基二乙醇酰胺、肉豆蔻(酰)基二乙醇酰胺、棕榈(酰)基二乙醇酰胺、硬脂(酰)基二乙醇酰胺、烷基二乙醇酰胺的单月桂酸酯、烷基二乙醇酰胺的单肉豆蔻酸酯、烷基二乙醇酰胺的单棕榈酸酯、烷基二乙醇酰胺的单硬脂酸酯等。
作为表面活性剂,有阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子性表面活性剂,没有特别限定。从与树脂的相容性及热稳定性的观点出发,优选使用非离子表面活性剂。
具体而言,可举出脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单褐煤酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇二油酸酯等脱水山梨糖醇脂肪酸酯及其氧化烯加成物等脱水山梨糖醇系表面活性剂;甘油单棕榈酸酯、甘油单硬脂酸酯、二甘油二硬脂酸酯、三甘油单硬脂酸酯、四甘油二褐煤酸酯、甘油单油酸酯、二甘油单油酸酯、二甘油倍半油酸酯、四甘油单油酸酯、六甘油单油酸酯、六甘油三油酸酯、四甘油三油酸酯、四甘油单月桂酸酯、六甘油单月桂酸酯等甘油脂肪酸酯及其氧化烯加成物等甘油系表面活性剂;聚乙二醇单棕榈酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯等聚乙二醇系表面活性剂;烷基苯酚的氧化烯加成物、脱水山梨糖醇/甘油缩合物与有机酸的酯、聚氧化乙烯(2摩尔)硬脂酰胺、聚氧化乙烯(4摩尔)硬脂酰胺、聚氧化乙烯(2摩尔)硬脂酰胺单硬脂酸酯、聚氧化乙烯(4摩尔)月桂酰胺单硬脂酸酯等的聚氧化乙烯烷基胺及其脂肪酸酯等。还可举出具有全氟烷基、ω-氢氟烷基等的氟化合物(尤其是氟系表面活性剂),另外可举出具有烷基硅氧烷基硅系化合物(尤其是硅系表面活性剂)等。作为氟系表面活性剂的具体例可举出,Daikin工业(株)制的Unidyne DS-403、DS-406、DS-401(商品名)、SEIMICHEMICAL CO.,LTD.制的Surflon KC-40(商品名)等,作为硅系表面活性剂,可举出东丽道康宁有机硅公司制的SH-3746(商品名)。
作为构成基材的固体材料,可以仅使用1种的固体材料,也可以组合使用多种固体材料。
在本发明的无机粒子复合体、或作为其前体的无机粒子结构体中,构成无机粒子层的无机粒子典型地为含金属或合金,无机化合物,或者单体金属或合金与无机化合物的混合物的粒子。对于无机粒子的化学组成可以仅使用1种无机粒子,也可以组合使用多种的无机粒子。另外,也可以组合平均粒径不同的粒子形成无机粒子结构体。
作为无机粒子的例子,可举出氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化硅(二氧化硅)、氧化钛、氧化钴、氧化铜、氧化锌、氧化铈、氧化钇、氧化铟、氧化银、氧化锡、氧化钬、氧化铋、氧化铟锡等的金属氧化物、氧化铟锡等的复合氧化物、碳酸钙、硫酸钡等的金属盐、粘土矿物、碳系层间化合物等的无机层状化合物、。
从容易得到大的长径比的观点出发,作为无机层状化合物,优选使用通过溶剂溶胀、且具有裂开性质的无机层状化合物。
作为通过溶剂溶胀、且裂开的无机层状化合物,特别优选使用对溶剂具有溶胀性及裂开性的粘土矿物。粘土矿物通常分类为在二氧化硅的四面体层的上部含有具有以铝、镁等为中心金属的八面体层的双层结构的类型、和二氧化硅的四面体层具有从两侧夹持以铝、镁等为中心金属的八面体层而成的3层结构的类型。作为前者可以举出高岭石族(kaolinite)、叶蛇纹石(antigorite)族等,作为后者根据层间阳离子的数量,可举出蒙脱土族、蛭石族、云母族等。
粘土矿物是指含有具有层状的晶体结构的硅酸盐矿物作为主要成分的矿物。作为例子可举出高岭石族、叶蛇纹石族、蒙脱土族(smectite)、蛭石族、云母族等。具体而言,可举出高岭石、地开石(dickite)、珍珠陶土(nacrite)、埃洛石(halloysite)、叶蛇纹石、纤维蛇纹石(chrysotile)、叶腊石(pyrophylite)、蒙脱石(montmorillonite)、锂蒙脱石(hectorit)、四硅酸云母(tetrasilicicmica)、钠带云母(sodiumtaeniolite)、白云母、珍珠云母、滑石、蛭石(vermiculite)、金云母、黄绿脆云母、绿泥石等。
无机粒子的形状,例如可为球状、针状、鳞片状、纤维状等任意的形状。本发明中,无机粒子的粒径为用动态光散射法、Sears法、或激光衍射散射法测定的平均粒径、或由BET比表面积计算的球体相当直径。在为纤维状的粒子的情况下,粒子的粒径是指垂直于该粒子的长轴方向的剖面的直径。Sears法为Analytical Chemistry,vol.28,p.1981-1983,1956记载的方法,为适用于二氧化硅粒子的平均粒径的测定的分析方法,为从将pH=3的胶体二氧化硅分散液调整至pH=9为止时消耗的NaOH的量求出二氧化硅粒子的表面积,并由求出的表面积算出球体相当直径的方法。
当无机粒子为长径比2以下时,平均粒径也可以从使用光学显微镜、激光显微镜、扫描型电子显微镜、透射型电子显微镜、原子力显微镜等观察的图像中求得。
从原子力、范德华力等粒子间的相互作用力的观点出发,无机粒子的粒径优选为1~10000nm。当无机粒子的长径比为2以下时,粒径为1~500nm,优选为1~200nm,进一步优选为2~100nm。当无机粒子为无机层状化合物时,粒径为10~3000nm,优选为20~2000nm,进一步优选为100~1000nm。
基材的层可以如下的形态使用:与金属箔或含有金属箔作为至少一面的表层的支撑体(金属、树脂、玻璃、陶瓷、纸、布等)的层叠体,与含上述树脂的板、膜、含该树脂层作为至少一面的表层的支撑体(金属、树脂、玻璃、陶瓷、纸、布等)的层叠体等的形态。该金属箔可利用辊压延法等公知的金属加工法容易获得,含树脂的板或膜可通过T模挤出法、吹胀挤出法、溶剂浇注法等公知的树脂制膜法容易得到。至少一面的表层含有金属薄膜的多层基材可通过金属蒸镀法、溅射法等形成。至少一面的表层含有树脂层的多层基材可通过共挤出法、挤出层压法、溶剂浇注法等公知的方法形成。
本发明使用的支撑体是指支撑无机粒子结构体的物质。支撑体只要是可支撑无机粒子结构体的物质没有特别限定。具体而言,以根据需要的形状(膜状或片状等板状、棒状、纤维状、球状、三维结构体状等)使用金属、树脂、玻璃、陶瓷、纸、布等。
以下,对本发明使用的无机粒子结构体进行说明。无机粒子结构体为本发明的无机粒子复合体的前体。
无机粒子结构体为具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层的物品,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层。
本发明的无机粒子结构体的形状没有特别限定,图1、3、5、7示出其代表例。如这些图所示,本发明的无机粒子结构体通常为多孔质结构,优选孔的至少一部分连通。由于连通,在对无机粒子结构体进行加压使基材塑性变形时,利用塑性变形了的基材的材料,容易填充该无机粒子结构体的中的空隙。
作为制造无机粒子结构体的方法,可举出例如以下所示的方法。
方法1:在板状的基材上涂布含有无机粒子和液体分散介质的涂敷液,然后,从涂布后的该涂敷液中除去上述液体分散介质,即,通过使涂布后的上述涂敷液干燥,形成无机粒子层的方法
方法2:在支撑体上涂布含有无机粒子和液体分散介质的涂敷液,然后,通过使涂布后的该涂敷液干燥,形成无机粒子层,然后在上述无机粒子层上涂布含有基材形成用的固体材料的粒子和液体分散介质的涂敷液,然后,通过使涂布后的该涂敷液干燥,形成基材层的方法。
方法3:在支撑体上涂布含有无机粒子合液体分散介质的涂敷液,然后,通过使涂布后的该涂敷液干燥,形成无机粒子层,然后在上述无机粒子层上层叠板状的基材,形成基材层的方法
图1为利用上述方法1形成的无机粒子结构体3a的示意图。图1中,一部分的无机粒子1与基材2互相接触。如图1示出的是无机粒子1为球状,基材2为板状的情形。由球状的无机粒子形成的无机粒子层在其粒子间具有空隙。通过对该无机粒子结构体3a进行加压,使基材2的主要与无机粒子的接触部分进行塑性变形,其填埋了无机粒子结构体3a中的空隙。本发明的无机粒子复合体为该无机粒子结构体3a中的空隙的至少一部分被塑性变形后的基材的材料填埋的物质。填满空隙的一部分时的本发明的无机粒子复合体为图2的无机粒子复合体4a。
还可使用如下形成的无机粒子结构体,即在支撑体上涂布含有金属粒子的涂敷液,然后,通过使该涂敷液干燥,形成金属层,随后在上述金属层上涂布含有无机粒子的涂敷液,之后,通过使该涂敷液干燥形成无机粒子结构体。此时,上述金属层为基材层。
图3为利用上述方法1形成的无机粒子结构体的示意图。图3中,一部分的无机粒子1与基材2互相接触。图3示出的是无机粒子1为板状,基材2为板状的情形。由板状的无机粒子形成的无机粒子层在其粒子间具有空隙。通过对该无机粒子结构体3b进行加压,使基材2的主要与无机粒子的接触部分进行塑性变形,其填充无机粒子结构体3b中的空隙。本发明的无机粒子复合体为该无机粒子结构体3b中的空隙的至少一部分被塑性变形的基材的材料填埋的物质。完全填满空隙时的本发明的无机粒子复合体为图4的无机粒子复合体4b。
图5为利用上述方法2形成的无机粒子结构体3c的示意图。在图5中,在支撑体5上配置有无机粒子层,一部分的无机粒子1与基材2互相接触。图5示出的是无机粒子1为球状,基材2为固体材料的粒子的集合体的情况。由球状的无机粒子形成的无机粒子层在其粒子间具有空隙。通过对该无机粒子结构体3c加压,使基材2的主要与无机粒子接触部分进行塑性变形,其填埋了无机粒子结构体3c中的空隙。本发明的无机粒子复合体为该无机粒子结构体4c中的空隙的至少一部分被塑性变形的基材的材料填埋的物质。填满空隙的一部分时的本发明的无机粒子复合体为图6的无机粒子复合体4c。
还可使用如下形成的无机粒子结构体,即在支撑体上涂布含有基材粒子的涂敷液,然后,通过使该涂敷液干燥,形成基材层,随后在上述基材层上涂布含有无机粒子的涂敷液,然后,通过使该涂敷液干燥形成无机粒子结构体。
图7为利用上述方法3形成的无机粒子结构体3d的示意图。在图7中,在支撑体5上配置无机粒子层,一部分的无机粒子1与基材2互相接触。图7示出的是无机粒子1是球状,基材2是板状的情形。由球状的无机粒子1形成的无机粒子层,在其粒子间具有空隙。通过对该无机粒子结构体3d进行加压,使基材2的主要与无机粒子的接触部分进行塑性变形,其填埋了无机粒子结构体3d的空隙。本发明的无机粒子复合体为该无机粒子结构体3d的空隙的至少一部分被塑性变形了的基材的材料填埋的物质。完全填满空隙时的本发明的无机粒子复合体为图8的无机粒子复合体4d。
还可使用如下形成的无机粒子结构体,即在支撑体上层叠板状的基材,然后在上述基材上涂布含有无机粒子的涂敷液,然后,通过使该涂敷液干燥形成的无机粒子结构体。
在上述方法1、3中,制备含有无机粒子与液体分散介质的涂敷液,上述方法2中,制备含有无机粒子与液体分散介质的涂敷液、及含有基材形成用固体材料的粒子和液体分散介质的涂敷液。
图9为使用利用上述方法1形成的无机粒子结构体(以下将其称为初期无机粒子结构体)制造复合化无机粒子结构体3e,在该无机粒子层(以下将其称为第一无机粒子层)的表面进一步设有第二无机粒子层而制造的无机粒子结构体的示意图。图9中,第一无机粒子层的一部分的无机粒子1a与基材2互相接触。图9示出的是无机粒子1a、1b为球状,基材2为板状的情形。由球状的无机粒子1a形成的第一无机粒子层,在初期状态中,在其粒子间具有空隙。使上述初期无机粒子结构体中的基材2的主要与无机粒子1a的接触部分进行塑性变形,填埋被无机粒子1a划分而成的空隙,形成复合化无机粒子结构体3e。然后在该复合化无机粒子结构体3e上,层叠含与该复合化无机粒子结构体所含的无机粒子1a组成不同的无机粒子1b的层(第二无机粒子层)。在该工序层叠的第二无机粒子层由于也是由粒子构成,所以在内部具有空隙。然后,使第二无机粒子层层叠后的复合化无机粒子结构体3e所含的基材2塑性变形。使无机粒子结构体3e中的基材的主要与无机粒子的接触部分进行塑性变形,并以塑性变形的基材2的固体材料填埋复合化无机粒子结构体3e的空隙和/或第二无机粒子层的空隙。在全部或至少一部分填满空隙时,成为图10的无机粒子复合体4e。优选地通过使基材塑性变形,来填充层叠的无机粒子层所具有的空隙的至少一部分。
图11为如下制造的无机粒子结构体的示意图,即使用通过上述方法1形成的无机粒子结构体(以下将其称为初期无机粒子结构体)制造复合化无机粒子结构体3f,在该无机粒子层(以下将其称为第一无机粒子层)的表面进一步设有第二无机粒子层而制造。在图11中,第一无机粒子层的一部分的无机粒子1a与基材2互相接触。图11示出的是无机粒子的形状为板状,基材2为板状的情形。由板状的无机粒子形成的无机粒子层,在其粒子间具有空隙。使上述初期无机粒子结构体中的基材2的主要与无机粒子1a的接触部分进行塑性变形,填埋被无机粒子1a划分而成的空隙,形成复合化无机粒子结构体3f。然后,在该复合化无机粒子结构体3f上,层叠含与该复合化无机粒子结构体所含的无机粒子1a组成不同的无机粒子1b的层(第二无机粒子层)。由于在该工序中层叠的第二无机粒子层也含粒子,所以其内部具有空隙。然后,使第二无机粒子层层叠后的复合化无机粒子结构体3f所含的基材2塑性变形。使无机粒子结构体3f中的基材的主要与无机粒子的接触部分进行塑性变形,并以塑性变形的基材2的固体材料填埋复合化无机粒子结构体3f的空隙和/或第二无机粒子层的空隙。在全部或至少一部分填满空隙时,成为图12的无机粒子复合体4f。优选地通过使基材塑性变形,来填充层叠后的无机粒子层所具有的空隙的至少一部分。
图13为如下制造的无机粒子结构体的示意图,即使用通过上述方法1形成的无机粒子结构体(以下将其称为初期无机粒子结构体)制造复合化无机粒子结构体3g,在该无机粒子层(以下将其称为第一无机粒子层)的表面进一步重叠设置多个无机粒子层而制造。在图13中,第一无机粒子层的一部分的无机粒子1a与基材2互相接触。图13示出的是无机粒子1a、1b、1c、1d为球状,基材2为板状的情形。由球状的无机粒子形成的无机粒子层在其粒子间具有空隙。使上述初期无机粒子结构体中的基材2的主要与无机粒子1a的接触部分进行塑性变形,填埋用无机粒子1a划分而成的空隙,形成复合化无机粒子结构体。然后,在该复合化无机粒子结构体上,层叠含与该复合化无机粒子结构体所含的无机粒子1a组成不同的无机粒子1b的层(第二无机粒子层)。由于在该工序中层叠的第二无机粒子层也含粒子,所以在其内部具有空隙。然后,使第二无机粒子层层叠后的复合化无机粒子结构体所含的基材2塑性变形。使上述复合化无机粒子结构体中的基材2的主要与无机粒子的接触部分进行塑性变形,以塑性变形的基材2的固体材料填埋上述复合化无机粒子结构体的空隙和/或第二无机粒子层的空隙。
在图13的结构体中,无机粒子层为4层,从接近基材2侧向远离基材2侧、无机粒子层的空隙率阶段性地变小。距离基材2最远的无机粒子层几乎不具有空隙。在以空隙率阶段性地变化的方式层叠多个无机粒子层、制造多层无机粒子结构体后,通过使该多层无机粒子结构体所含的基材塑性变形,可制造无机粒子复合体。无机粒子层的空隙率可通过改变构成该层的无机粒子的粒径来调节。若基材2填满至距离基材2最远的无机粒子层时,成为图14的无机粒子复合体4g。得到的无机粒子复合体同时具有基材的物性支配的区域、和无机粒子的物性支配的区域二者。如果最佳化无机粒子和基材的组合,则能够使完全不同的物性赋予到一个无机粒子复合体中。
对于空隙率最高的距离基材最近的无机粒子层、和空隙率最低的距离基材最远的无机粒子层进行考察。在距离基材最近的无机粒子层的全部空隙被基材的材料填充时,相对于该层的无机粒子的基材材料的存在比率较高,该层具有组合了无机粒子的物性和基材的物性的物性。
另一方面,在空隙率最低的距离基材最远的无机粒子层的空隙被基材的材料填充时,由于相对于该层的无机粒子的基材材料的存在比率极低,该层几乎没有受到基材的物性的影响,因此具有与无机粒子的物性相等的物性。
通常,具有不同的物性的物质一体化时,因物质间的物性差异的原因而密合性不良。例如贴合玻璃和树脂薄膜的物质,由于玻璃与树脂的界面的线膨胀系数不同,所以容易剥离。
但是,如图14所示,在阶段性地改变空隙率、使各层的物性阶段性地变化的无机粒子复合体中,由于复合体内物性缓慢变化,所以各层间的密合性高。其结果是,在良好地保持层间的密合性的状态下使完全不同的两个物性赋予到无机粒子复合体中。
优选通过使基材塑性变形,填充层叠的无机粒子层所具有的空隙的至少一部分。
图15为如下制造的无机粒子结构体的示意图,即使用通过上述方法1形成的无机粒子结构体(以下将其称为初期无机粒子结构体),制造复合化无机粒子结构体3h,在该无机粒子层(以下将其称为第一无机粒子层)的表面进一步重叠设置多个无机粒子层而制造。在图15中,第一无机粒子层的一部分的无机粒子1a与基材2互相接触。图15示出的是无机粒子的形状为球状或板状,基材为板状的情形。
在上述初期无机粒子结构体的第一无机粒子层的表面上进一步重叠设置多个的无机粒子层后,通过加压,使基材2的主要与无机粒子1a的接触部分进行塑性变形,填埋上述多层无机粒子结构体的多个的无机粒子层的空隙。无机粒子层为5层,塑性变形的基材材料连续地填埋上述多层无机粒子结构体的空隙,层间密合强度变得非常高。完全填满空隙时的本发明的无机粒子复合体为图16的无机粒子复合体4h。
图17为对图2示出的无机粒子复合体4a的表面进行亲水化处理得到的亲水性无机粒子复合体5a的示意图。亲水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体的表面的至少一部分上层叠含有亲水化剂的层的方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使亲水化剂反应的方法。
图18为对图4示出的无机粒子复合体4b的表面进行亲水化处理得到的亲水性无机粒子复合体5b的示意图。亲水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体的表面的至少一部分上层叠含有亲水化剂的层的方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使亲水化剂反应的方法。
图19为对图6示出的无机粒子复合体4c的表面进行亲水化处理得到的亲水性无机粒子复合体5c的示意图。亲水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体表面的表面的至少一部分上层叠含有亲水化剂的层的方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使亲水化剂反应的方法。
图20为对图8示出的无机粒子复合体4d的表面进行亲水化处理得到的亲水性无机粒子复合体5d的示意图。亲水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体的表面的至少一部分上层叠含有亲水化剂的层的方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使亲水化剂反应的方法。
图21为对图2示出的无机粒子复合体4a的表面进行疏水化处理得到的疏水性无机粒子复合体7a的示意图。疏水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体表面的至少一部分上层叠含有疏水剂的层方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使疏水剂反应的方法。
图22为对图4示出的无机粒子复合体4b的表面进行疏水化处理得到的疏水性无机粒子复合体7b的示意图。疏水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体表面的至少一部分上层叠含有疏水剂的层的方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使疏水剂反应的方法。
图23为对图6示出的无机粒子复合体4c的表面进行疏水化处理得到的疏水性无机粒子复合体7c的示意图。疏水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体表面的至少一部分上层叠含有疏水剂的层方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使疏水剂反应的方法。
图24为对图8示出的无机粒子复合体4d的表面进行疏水化处理得到的疏水性无机粒子复合体7d的示意图。疏水化处理没有限定,优选在无机粒子复合体表面的至少一部分上层叠含有疏水剂的层方法和/或在无机粒子复合体的表面的至少一部分上使疏水剂反应的方法。
图25为对图2示出的无机粒子复合体4a的表面进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9a的示意图。防反射处理没有限定,优选为对无机粒子复合体的表面利用湿式涂布法和/或干式涂布法以防反射剂进行涂布的方法。在本发明中,湿式涂布法是指以反向涂布法、模涂法、浸涂法、凹版涂布法、柔版涂布法、喷墨涂布法、丝网印刷法等涂布含有处理剂的涂敷液,然后使其干燥的方法,干式涂布法是指溅射法、化学蒸镀(CVD)法、等离子CVD法、等离子聚合法、真空蒸镀法等。这些可以单独使用也可以多个组合使用。
图26为对图4示出的无机粒子复合体4b的表面进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9b的示意图。防反射处理没有限定,优选对无机粒子复合体的表面利用湿式涂布法和/或干式涂布法以防反射剂进行涂布的方法。
图27为对图6示出的无机粒子复合体4c的表面进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9c的示意图。防反射处理没有限定,优选为对无机粒子复合体的表面利用湿式涂布法和/或干式涂布法以防反射剂进行涂布的方法。
图28为对图8示出的无机粒子复合体4d的表面进行防反射处理得到的防反射性无机粒子复合体9d的示意图。防反射处理没有限定,优选为对无机粒子复合体的表面利用湿式涂布法和/或干式涂布法以防反射剂进行涂布的方法。
图29为在图2示出的无机粒子复合体4a上层叠玻璃层12得到的无机粒子复合体11a的示意图。玻璃层的层叠方法没有限定,优选为借助粘结剂使玻璃片和无机粒子复合体粘结的方法;在以玻璃前体涂布无机粒子复合体后,使该玻璃前体玻璃化的方法;在无机粒子复合体上挤出层压熔融玻璃的方法。
图30为在图4示出的无机粒子复合体4b上层叠玻璃层12得到的层叠无机粒子复合体11b的示意图。玻璃层的层叠方法没有限定,优选为借助粘结剂使玻璃片和无机粒子复合体粘结的方法,在以玻璃前体涂布无机粒子复合体后、使该玻璃前体玻璃化的方法,在无机粒子复合体上挤出层压熔融玻璃的方法。
图31为利用上述方法1形成的无机粒子结构体3a的示意图。通过成形该无机粒子结构体3a,将无机粒子结构体3a中的构成基材的固体材料塑性变形,使其一部分填埋无机粒子结构体3a的无机粒子层中的空隙,同时与该结构体相接的成形装置的表面的三维形状被转印到该结构体的表面,对该结构体的表面赋予三维设计。通过在以塑性变形的基材材料填埋无机粒子层中空隙的至少一部分的同时进行赋形,形成图32的无机粒子复合体成形品4a。与填充全部的空隙相比,由于残留空隙的一部分,随后的涂抹处理等处理更容易进行,所以更优选。
图33为利用上述方法1形成的无机粒子结构体3b的示意图。通过成形该无机粒子结构体3b,使无机粒子结构体3b中的构成基材的固体材料塑性变形,使其一部分填埋无机粒子结构体3b的无机粒子层中的空隙,同时与该结构体相接的成形装置的表面的三维形状被转印到该结构体的表面,赋予该结构体的表面三维设计。通过在以塑性变形的基材材料填埋无机粒子层中的空隙的至少一部分的同时进行赋形,形成图34的无机粒子复合体成形品4b。与填充全部的空隙相比,由于残留空隙的一部分,随后的涂抹处理等处理更容易进行,所以更优选。
图35为表示由图31示出的无机粒子结构体3a制造图32示出的无机粒子复合体4a的工艺(挤压成形)的示意图。可在挤压成形前对无机粒子结构体进行预备加热,或者也可以在挤压成形中在模具内进行加热或冷却。
在此,对无机粒子层的形成中使用的含有无机粒子与液体分散介质的涂敷液进行说明。
该液体分散介质只要是具有使无机粒子分散的功能的物质即可,虽然可以使用水、挥发性的有机溶剂,但从操作容易的观点出发,优选水。另外,为了改善在上述溶剂中的分散性,可以对无机粒子实施表面处理,也可以添加分散介质电解质、分散助剂。
在涂敷液中使无机粒子分散成胶体状时,可以根据需要进行pH的调整或添加电解质、分散剂。另外,为了使粒子均匀地分散,可根据需要应用利用搅拌器进行的搅拌、超声波分散、超高压分散(超高压均质器)等方法。涂敷液的无机粒子浓度没有特别限定,但为了保证粒子在溶液内的稳定性,优选为1~50重量%。
在无机粒子为氧化铝,涂敷液为胶体状态的情况下,优选向该涂敷液中添加氯离子、硫酸根离子、乙酸根离子等阴离子。
在无机粒子为二氧化硅,涂敷液为胶体状态时,优选向该涂敷液中添加铵根离子、碱金属离子、碱土金属离子等阳离子。
以粒子的分散的稳定化等作为目的,也可以向涂敷液中添加表面活性剂、多元醇、溶解性树脂、分散性树脂、有机系电解质等添加剂。
当涂敷液含有表面活性剂时,相对于液体分散介质100重量份,其含量通常为0.1重量份以下。使用的表面活性剂没有特别限定,例如可举出阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、两性表面活性剂等。
作为阴离子性表面活性剂,可举出羧酸的碱金属盐,具体而言可举出辛酸钠、辛酸钾、癸酸钠、己酸钠、肉豆蔻酸钠、油酸钾、硬脂酸四甲基铵、硬脂酸钠等。特别优选具有碳原子数6~10的烷基链的羧酸的碱金属盐。
作为阳离子性表面活性剂,例如可举出氯化十六烷基三甲基铵、氯化二(十八烷基)二甲基铵、溴化-N-十八烷基吡啶鎓、溴化十六烷基三乙基磷鎓等。
作为非离子性表面活性剂,例如可举出脱水山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯等。
作为两性表面活性剂,可举出2-烷基-N-羧甲基-N-羟基乙基咪唑鎓甜菜碱、月桂酸酰胺丙基甜菜碱等。
当涂敷液含有多元醇时,相对于液体分散介质100重量份,其含量通常优选为10重量份以下、进一步优选为5重量份以下。通过少量添加多元醇,可以改善无机粒子复合体的防静电性。
使用的多元醇没有特别限定,可举出例如乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇等二醇系多元醇,甘油、二甘油、聚甘油等甘油系多元醇,季戊四醇、二季戊四醇、四羟甲基丙烷等羟甲基系多元醇等。
当涂敷液含有溶解性树脂时,相对于液体分散介质100重量份,其含量优选通常为1重量份以下、进一步优选为0.1重量份以下。通过少量添加溶解性树脂,可容易形成无机粒子结构体,有时可赋予溶解性树脂素具有的功能。在此使用的溶解性树脂只要可溶于液体分散介质中,则没有特别限定,可举出例如聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、含有乙烯醇单元的共聚物等聚乙烯醇系树脂,纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等多糖类等。
当涂敷液含有分散性树脂时,相对于液体分散介质100重量份,其含量通常优选为10重量份以下,进一步优选为5重量份以下。通过少量添加分散性树脂,可容易形成无机粒子结构体,有时可赋予分散性树脂所具有的功能。
另外,上述无机粒子与分散性树脂的重量比没有限定,然而其比率优选为50/50<无机粒子的重量分率/分散性树脂的重量分率<99.9/0.1,更优选为90/10<无机粒子的重量分率/分散性树脂的重量分率<99.5/0.5,进一步优选为95/5<无机粒子的重量分率/分散性树脂的重量分率<99/1。在此使用的分散性树脂只要可分散在液体分散介质中则对树脂的种类没有特别限定,可使用广泛的树脂。作为树脂在溶液中的存在形态,优选地使用以被称为悬浮或乳化的粒子状分散在介质中的形态。例如可举出氟树脂系粒子分散液、硅树脂系粒子分散液、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂系粒子分散液、聚偏氯乙烯树脂系粒子分散液。特别是作为氟树脂系粒子分散液,可举出三井·杜邦氟化学品公司制PTFE Dispersion 31-JR、PTFEDispersion 34-JR,旭硝子公司制Fluon PTFE Dispersion AD911L、FluonPTFE Dispersion AD912L、Fluon PTFE Dispersion AD938L等。
当涂敷液含有有机系电解质时,相对于液体分散介质100重量份,其含量通常优选为10重量份以下,进一步优选为1重量份以下。通过少量添加有机系电解质,可容易形成无机粒子结构体,有时能赋予有机系电解质所具有的功能。在此使用的有机系电解质只要可溶于液体分散介质,则没有特别限定,例如可举出BO3 3-、F-、PF6 -、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -、ClO4 -、AlF4 -、AlCl4 -、TaF6 -、NbF6 -、SiF6 2-、CN-、F(HF)n-(该式中,n表示1以上4以下的数值)等的无机阴离子与后述的有机阳离子的组合,后述的有机阴离子与有机阳离子的组合,有机阴离子与锂离子、钠离子、钾离子、氢离子等的无机阳离子的组合等。
有机季铵阳离子是指具有选自烷基(碳数1~20)、环烷基(碳数6~20)、芳基(碳数6~20)及芳烷基(碳数7~20)中的烃基的季铵阳离子,有机季磷鎓阳离子为具有与上述同样的烃基的季磷鎓阳离子。上述烃基可以具有羟基、氨基、硝基、氰基、羧基、醚基、醛基等。
有机阴离子为包含可具有取代基的烃基的阴离子,例如可举出选自N(SO2Rf)2-、C(SO2Rf)3-、RfCOO-、及RfSO3-(Rf表示碳数1~12的全氟烷基)中的阴离子,从羧酸、有机磺酸、有机磷酸等有机酸或从苯酚中除去活性氢原子的阴离子等。
根据需要在得到涂敷液时可以添加凝集剂。通过添加凝集剂可以得到能够控制结构的无机粒子结构体。
作为凝集剂的例子,可举出盐酸等酸性物质或其水溶液、氢氧化钠等碱性物质或其水溶液、异丙醇、离子液体等。
涂敷液可以用例如凹版涂布、反向涂布、刷毛辊涂布、喷淋涂布、吻口涂布、模涂布、浸涂、棒涂布、等公知的方法进行涂布。
另外,如果使用喷墨印刷、丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷等方法,则可对无机粒子层赋予任意的图案。
虽然涂布涂敷液的次数、每一次涂布的涂敷液的涂布量为任意,但为了涂布成均匀的厚度,每一次的涂布量优选为0.5g/m2~40g/m2。
从涂布的涂敷液中除去液体分散介质的方法,即涂敷液的干燥方法中,气氛的除去时的压力、温度可根据使用的无机粒子、基材及液体分散介质进行适当选择。例如当液体分散介质为水时,在常压下、25℃~60℃下可除去液体分散介质。
在上述方法2及3中,在预先形成的无机粒子层上层叠由板状基材或固体材料形成的基材,形成无机粒子结构体。作为层叠的方法,在基材成分为粒子状时,可以使用将含有该粒子的涂敷液涂布到无机粒子层上且进行干燥的方法,另外在基材为板状时,可以使用在无机粒子层上层压该基材等的方法。
在本发明的一个方式中,可以设置多个相同组成的无机粒子层,也可以层叠组成不同的无机粒子层。在此,对多个无机粒子层的组成的区别进行说明。
首先,对于第一无机粒子层所含的无机粒子,对其种类、比例进行限定。例如作为第一无机粒子层为含有60重量%平均粒径为70nm的二氧化硅,20重量%平均粒径为5nm的二氧化硅,20重量%平均粒径为10nm的氟树脂的无机粒子层。此时,作为无机粒子,含有平均粒径为70nm的二氧化硅和平均粒径为5nm的二氧化硅2种,其比例,前者为75重量%,后者为25重量%。作为与该第一无机粒子层所含的无机粒子组成不同的无机粒子,可举出如下所示。
(i)不含有平均粒径为70nm的二氧化硅、或平均粒径为5nm的二氧化硅中的至少一者的无机粒子
(ii)虽然为与第一无机粒子层所含的平均粒径为70nm的二氧化硅相同的二氧化硅、和与第一无机粒子层所含的平均粒径为5nm的二氧化硅相同的二氧化硅的混合物,但前者的混合比例不是75重量%,后者的混合比例也不是25重量%的混合无机粒子
(iii)虽然含有75重量%平均粒径为70nm的无机粒子、25重量%平均粒径为5nm的无机粒子,但至少一者不是二氧化硅的混合无机粒子
作为在第一无机粒子层上层叠含与该第一无机粒子层所含的无机粒子的组成不同的无机粒子的第二无机粒子层的方法,例如可举出如下的方法。
方法1:在第一无机粒子层的表面涂布含有无机粒子与液体分散介质的涂敷液,并从涂布后的涂敷液中除去液体分散介质的方法。
方法2:在无机粒子结构体的表面层叠含有无机粒子的板状物的方法。
具体而言,优选使用反向涂布法、模涂法、浸涂法、凹版涂布法、柔版涂布法、喷墨涂布法、丝网印刷法等湿式涂布法或溅射法、CVD法、等离子CVD法、等离子聚合法、真空蒸镀法等干式涂布法。这些可单独使用也可以组合多个使用。
根据本发明,可得到在表现来自各层的性能的同时,改善了层间密合力的无机粒子复合体。此外,本发明的无机粒子复合体,随着无机粒子或基材的种类,可表现各种特性。尤其是如图10、12、14、16所示,构成基材的一种固体材料贯穿各无机粒子层时,基材与各无机粒子层的无机粒子部分的界面成为基材的连续相,由此,可认为膜的脆度、层间的容易剥离性降低。另外如图14、图16所示,当基材以极高的填充率填充无机粒子结构体的空隙时,可形成物质隔离性也优异的无机粒子复合体。
本发明的无机粒子复合体根据塑性变形后的基材的固体材料侵入到无机粒子层内的深度可分类如下。
(1)塑性变形后的基材的固体材料未到达远离上述基材的无机粒子层的表面,无机粒子层的表面完全地露出的无机粒子复合体
(2)塑性变形后的基材的固体材料,在无机粒子层的至少一部分上,到达了远离上述基材的表面,无机粒子层的表面的至少一部分被穿过无机粒子层漏出到所述表面的来自基材的固体材料覆盖的无机粒子复合体
在一个优选方式中,本发明的无机粒子复合体的表面具有亲水性。在此,具有亲水性是指与水的接触角为60°以下。通过作为无机粒子结构体的材料使用具有亲水性的粒子或/和基材,或者通过对无机粒子结构体或无机粒子复合体实施亲水化处理,可以对该无机粒子复合体赋予亲水性。
可以对无机粒子结构体的表面的一部分进行亲水化处理,也可以对全部表面进行亲水化处理。本发明中的亲水化处理只要是提高无机粒子结构体的表面的亲水性的处理则没有特别限定。优选地可举出用亲水化剂对无机粒子结构体表面进行涂布的方法,利用溶剂等的结构体表面的洗涤等。另外,作为涂布无机粒子结构体表面的亲水化剂,也可以使用亲水性的无机粒子。亲水性的无机粒子是指具有亲水性基团、对水的亲和性高的粒子。例如可举出碳酸钙、二氧化钛、滑石、硅酸铝、硅酸钙、氧化铝三水二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化铈、二氧化硅、硫酸钙、玻璃微小球等。
用亲水化剂涂布无机粒子结构体的表面的机理没有特别限定,可以在无机粒子结构体的表面使亲水化剂物理性吸附,也可以使无机粒子结构体的表面与亲水化剂发生反应(化学吸附)。作为用亲水化剂涂布无机粒子结构体的表面的方法没有特别限定,优选使用反向涂布法、模涂法、浸涂法、凹版涂布法、柔版涂布法、喷墨涂布法、丝网印刷法等的湿式涂布法、或溅射法、CVD法、等离子CVD法、等离子聚合法、真空蒸镀法等干式涂布法。所付与的亲水化剂层的厚度没有特别限定,但优选为1~50nm左右,若过厚时难以表现表面硬度,若薄于1nm时,有时不能充分表现亲水性。更优选为2~30nm、特别优选为3~10nm左右。
作为本发明的亲水处理之一的洗涤方法没有特别限定,优选使用溶剂洗涤处理、胶粘辊除尘处理等接触洗涤法、或紫外线照射、电晕处理、等离子处理、火焰等离子处理、超声波除尘处理等非接触洗涤法。作为亲水化处理可以并用多个方法。
在对无机粒子结构体实施亲水化处理的方式中,优选使用表面的至少一部分以无机粒子层构成的无机粒子结构体。这是因为无机粒子层容易进行亲水化处理。
本发明的亲水性无机粒子复合体为无机粒子的至少一部分介由基材、化学性或/及物理性地结合的状态的复合体。
在一个优选方式中,本发明的无机粒子复合体的表面具有疏水性。在此具有疏水性是指与水的接触角超过60°。通过作为无机粒子结构体的材料使用具有疏水性的粒子或/和基材,或者通过对无机粒子结构体或无机粒子复合体实施疏水化处理,可对该无机粒子复合体赋予疏水性。
本发明的疏水性无机粒子复合体的表面的纯水接触角没有特别限定,但从防水及防污性观点出发,优选为100°以上,并且与油酸的接触角优选为70°以上。
疏水处理后的无机粒子复合体的代表性方式的示意图示出在图21~图24中,但本发明不受这些限定。另外,可也为这些代表性方式复合的方式。
对无机粒子结构体的表面进行疏水化处理的方法没有特别限定。优选为在无机粒子结构体的表面层叠含有疏水剂的层方法、在无机粒子结构体的表面使疏水剂反应的方法。
作为层叠含有疏水化剂的层的方法,优选使用反向涂布法、模涂法、浸涂法、凹版涂布法、柔版涂布法、喷墨涂布法、丝网印刷法等湿式涂布法或溅射法、CVD法、等离子CVD法、等离子聚合法、真空蒸镀法等干式涂布法。设在无机粒子结构体的表面的疏水剂层的厚度没有特别限定,但优选为1~50nm左右,若过厚时难以表现表面硬度,若薄于1nm时疏水性劣化。更优选为2~30nm,特别优选为3~10nm左右。
作为疏水剂,优选为含有氟原子的低表面能、低界面能的化合物,可举出含有氟化烃基的硅系化合物、含有氟化烃基的聚合物等。作为市售品,可得到Daikin工业株式会社制氟系表面防污涂布剂OPTOOLDSX等。
作为其他的优选的疏水剂,可举出如日本特开2009-53591号公报记载的硅原子为2各以上的含有氟的硅化合物。在用该化合物涂布无机粒子结构体时,由于硅原子之间键合形成长链,与无机粒子结构体的化学吸附与硅原子为1个时没有变化,但即便无机粒子结构体与硅原子几乎没有键合,由于硅原子之间键合形成长链、与上述结构体物理地吸附,所以可形成对于擦拭比较强固的膜。因此,适合为具有2个以上与反应性官能基团键合的硅原子的含氟硅化合物。
作为具有2个以上与反应性官能基团键合的硅原子的含氟硅化合物的具体例,可举出
(CH3 O)3 SiCH2 CH2 CH2 OCH2 CF2 CF2 O(CF2 CF2 CF2 O)pCF2 CF2 CH2 OCH2 CH2 CH2 Si(OCH3)3、
(CH3 O)2 CH3 SiCH2 CH2 CH2 OCH2 CF2 CF2 O(CF2 CF2 CF2 O)pCF2 CF2 CH2OCH2 CH2 CH2 SiCH3(OCH3)2、
(CH3 O)3 SiCH2 CH2 CH2 OCH2 CF2(OC2 F4)q(OCF2)rOCF2 CH2 OCH2 CH2 CH2 Si(OCH3)3、
(CH3 O)2 CH3 SiCH2 CH2 CH2 OCH2 CF2(OC2 F4)q(OCF2)rOCF2 CH2 OCH2 CH2 CH2 SiCH3(OCH3)2、
(C2 H5 O)3 SiCH2 CH2 CH2 OCH2 CF2(OC2 F4)q(OCF2)rOCF2 CH2 OCH2 CH2CH2 Si(OC2H5)3、
(CH3 O)3 SiCH2 C(=CH2)CH2 CH2 CH2 OCH2 CF2 CF2 O(CF2 CF2 CF2 O)pCF2CF2 CH2 OCH2 CH2 CH2(CH2=)CCH2 Si(OCH3)3、
(CH3 O)3 SiCH2 C(=CH2)CH2 CH2 CH2 OCH2 CF2(OC2 F4)q(OCF2)rOCF2 CH2OCH2 CH2 CH2(CH2=)CCH2 Si(OCH3)3、
(CH3 O)2 CH3 SiCH2 C(=CH2)CH2 CH2 CH2 OCH2 CF2(OC2 F4)q(OCF2)rOCF2 CH2 OCH2 CH2 CH2(CH2=)CCH2 SiCH3(OCH3)2。其中,p=1~50的整数,q=1~50的整数、r=1~50的整数、q+r=10~100的整数,式中的重复单元的排列为随机的。
除上述以外,作为对结构体或复合体的表面的至少一部分进行疏水处理的方法,可以使用如日本特开2008-273784号公报、日本特开2008-7365号公报、日本特开2006-223957号公报记载的形成具有疏水功能的单分子膜的方法;如日本特开2006-188487号公报记载的形成功能性有机薄膜的方法;如WO2005/027611、日本特开平8-323280号公报记载的形成不规则碎片形的表面结构的方法等。
用本发明的方法制造的疏水性无机粒子复合体的形状没有特别限定,可使用适应所要求的功能、所使用的用途的形状。例如为膜或片等的板状、棒状、纤维状、球状、三维结构体状等。在用途为平板显示器或挠性显示器等情况下,优选地疏水性无机粒子复合体的形状也为薄膜状。另外,使用的无机粒子结构体优选地在表面具有无机粒子层。此时,无机粒子层的厚度没有特别限定,为100μm以下、优选为10μm以下、进一步优选为5μm以下、特别优选为1μm以下。当进一步要求柔软性等时,无机粒子层的厚度为5μm以下、优选为1μm以下、进一步优选为0.5μm以下、特别优选为0.2μm以下。无机粒子层的厚度大于100μm时,存在变脆的倾向,为0.01μm以下时,存在难以表现硬度的倾向。
根据本发明,可以得到具有来自无机粒子的表面硬度,且降低脆度、容易剥离性的疏水性无机粒子复合体。此外,根据本发明的方法制造的疏水性无机粒子复合体,根据疏水处理、无机粒子、或基材的种类,可表现各种特性。尤其是如图21~图24所示,当基材兼为支撑体时,支撑体与无机粒子部分的界面为基材的连续相,由此,可认为脆度、容易剥离性降低。另外如图22、24所示,当构成基材的固体材料以极高的填充率填充无机粒子结构体的空隙时,可以形成物质隔离性也优异的疏水性无机粒子复合体。
本发明的疏水性无机粒子复合体通过二次加工为适于所要求的功能的形态等,可用于各种用途中。以防止表面的损伤及防止指纹等的污染为目的,可使用于重播专用光盘、光记录盘、光磁气记录盘等光信息介质,平板显示器的前面板、便携用显示器(手机、便携游戏机等)的窗口、电脑的显示画面、挠性显示器、电子纸、标识膜、广告画、眼镜、双筒望远镜、望远镜、显微镜的透镜等的显示介质·光学部件等中。以防止表面损伤,由于疏水的防污染、雪或冰的难粘附或容易取下(防止积雪·积冰)为目的,可用于圆形球场的屋顶、赛场的屋顶、车库的屋顶、帐篷、建筑物的壁、窗、交通显示、道路用或建筑物用的隔音板、屋顶等建筑部件;农业大棚用膜、隧道用膜、帘用膜、地膜、灌水水管、灌水物资材料、种苗箱等农业部件;电车的挡板部、外板、窗、汽车的外板、窗、保险杠、镜等运输用仪器部件;镜子、地板、桌面、桌布、椅子、沙发、电视、电脑、洗衣机、冰箱等家电制品的表面等的家庭用部件;电线、电缆、天线、电线·电缆用铁塔、太阳能电池的采光面等的电子部件等。
在同时具有疏水性和防静电性时,也可用于防静电膜、包装用膜、除电膜、电子部件包装容器、食品包装容器等防静电部件等中。
在一个优选方式中,本发明的无机粒子复合体的表面具有防反射性。即本发明的无机粒子复合体可为防反射性无机粒子复合体。防反射性无机粒子复合体的代表性方式的示意图示于图25~图28中,但本发明不限定于这些。另外,也可以为这些代表性方式被复合的方式。
防反射性无机粒子复合体的表面具有防反射性能。在此防反射性能是指降低被表面反射的光的比例的性能,被表面反射的光的比例越低,越可以降低在用于显示器的前面板等用途中的树脂片的表面映入的外光。在本发明中,具有防反射性是指反射率为5%以下。通过作为无机粒子结构体的材料使用具有防反射性的粒子或/和基材,或者通过对无机粒子结构体或无机粒子复合体实施防反射处理,可对该无机粒子复合体赋予防反射性。
在本发明中,优选使用表面的至少一部分露出无机粒子层的表面的无机粒子结构体。这样的无机粒子结构体容易进行防反射处理。
作为在无机粒子结构体的表面层叠含有防反射剂的层的方法没有特别限定。例如可以使用在无机粒子结构体的表面涂布含有防反射剂的涂敷液,然后,干燥该涂敷液的方法。该方法中,可以适用反向涂布法、模涂法、浸涂法、凹版涂布法、柔版涂布法、喷墨涂布法、丝网印刷法等湿式涂布法。优选使用溅射法、CVD法、等离子CVD法、等离子聚合法、真空蒸镀法等蒸镀法。这些可以单独使用也可以组合多个使用。含有防反射剂的层可考虑使其防反射的光的波长、使用的无机粒子复合体的折射率、使用防反射性无机粒子复合体的气氛的折射率等各种因素进行设计。层叠的防反射层可以是单层也可以是多层。在为单层时,可使用为低折射率的组成。在为多层时,各层的折射率、厚度可由光学设计决定。防反射性能虽然多层较优,但从成本方面考虑单层较优。
在以单层的防反射层防止可见光线的反射时,优选防反射层的厚度设为50~150nm,更优选设为80~130nm。
作为光学设计方法可以参考例如《防反射膜的特性和最佳设计·膜制作技术》(《反射防止膜の特性と最適設计·膜作製技術》)(2001.技术信息协会)、《光学实务资料集~考察各种应用展开~》(《光学実務資料集~各種応用展開を見据えて~》)、(2006.信息机构)、《防反射膜的特性和最佳设计·膜制作技术》(《反射防止膜の特性と最適設计·膜作製技術》)(2001.技术信息协会编)、。
以下,作为防反射处理的一个例子,对日本特开2006-327187号公报记载的方法进行详述,但本发明中的防反射处理不限定于此。
作为防反射剂使用的混合无机粒子分散液使用粒径为10~60nm的3个以上的粒子连成链状的无机粒子链(A)、平均粒径为1~20nm的无机粒子(B)及液体分散介质进行制备。并满足下式(1)及(2)。
(1)0.55≤RVa≤0.90
(2)0.10≤RVb≤0.45
其中,RVa为相对于所述分散液中的所述无机粒子链(A)和无机粒子(B)的总体积的上述无机粒子链(A)的体积比例,RVb为相对于上述分散液中的上述无机粒子链(A)和无机粒子(B)的总体积的上述无机粒子(B)的体积比例。
无机粒子链(A)的化学组成与无机粒子(B)的化学组成可以相同,还可以不同。作为无机粒子链(A)及无机粒子(B)使用的无机粒子的例子,可举出氧化硅(二氧化硅)、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锡、碳酸钙、硫酸钡、滑石、高岭土等。由于在溶剂中的分散性良好,折射率低,而且粒径分布小的粉体的容易获得,因此无机粒子链(A)和无机粒子(B)优选为二氧化硅。
无机粒子链(A)为3个以上粒径10~60nm的粒子连成链状的无机粒子的链。作为这样的无机粒子链可以使用市售品,作为其例子,可举出日产化学工业株式会社制的Snow tex(注册商标)PS-S、PS-SO、PS-M、PS-MO(这些为以水为分散介质的二氧化硅溶胶)、及日产化学工业株式会社制的IPA-ST-UP(这是以异丙醇为分散介质的二氧化硅溶胶)等。形成无机粒子链的粒子的粒径、及无机粒子链的形状可通过透射型电子显微镜观察进行确定。在此,“连成链状”的表述是相对于“连成环状”的表述而言的,不仅包含连成直线状也包含进行弯曲连接。
无机粒子(B)的平均粒径为1~20nm。在此无机粒子(B)的平均粒径通过动态光散射法或Sears法求出。根据动态光散射法的平均粒径的测定可以使用市售的粒度分布测定装置来进行。Sears法是Analytical Chemistry,vol.28,p.1981-1983,1956中记载的方法,适用于二氧化硅粒子的平均粒径的测定的分析方法,从使pH=3的胶体二氧化硅分散液调整至pH=9所消耗的NaOH的量求出表面积,从求出的表面积算出球体相当直径的方法。以这样求出的球体相当直径为平均粒径。
混合无机粒子分散液典型地可通过例如下述[1]~[5]中的任一方法制备,但不限定于这些方法。
[1]将无机粒子链(A)的粉末与无机粒子(B)的粉末同时添加到共通的液体分散介质中,使其分散的方法。
[2]使无机粒子链(A)分散在第一液体分散介质中制备第一分散液,另外,使无机粒子(B)分散在第二液体分散介质中制备第二的分散液,然后使第一和第二的分散液混合的方法。
[3]使无机粒子链(A)分散在液体分散介质中制备分散液,然后在该分散液中添加无机粒子(B)的粉末,使其分散的方法。
[4]使无机粒子(B)分散在液体分散介质中制备分散液,然后在该分散液中添加无机粒子链(A)的粉末,使其分散的方法。
[5]在分散介质中使粒子成长、制备含有无机粒子链(A)的第一分散液,在另外途径中,在分散介质中使粒子成长,制备含有无机粒子(B)的第二分散液,然后使第一和第二分散液混合的方法。
通过使用超声波分散、超高压分散等强分散方法,在混合无机粒子分散液中,可使无机粒子特别均匀地分散。为了达成更均匀的分散,在混合无机粒子分散液的制备中使用的无机粒子链(A)的分散液、无机粒子(B)的分散液、最终的得到的混合无机粒子分散液中,无机粒子优选地为胶体状态。分散介质可使用水或挥发性的有机溶剂。
在上述[2]、[3]、[4]或[5]的方法中,在无机粒子链(A)的分散液、无机粒子(B)的分散液、或无机粒子链(A)的分散液与无机粒子(B)的分散液两者为胶体氧化铝时,为了使阳性带电的氧化铝粒子稳定化,优选地向胶体氧化铝中添加氯离子、硫酸根离子、乙酸根离子等阴离子作为抗衡阴离子。胶体氧化铝的pH没有特别限定,从分散液的稳定性的观点出发,优选为pH2~6。
另外,在上述[1]的方法中,在无机粒子链(A)及无机粒子(B)的至少一者为氧化铝、混合无机粒子分散液为胶体状态时,优选地向该混合无机粒子分散液添加氯离子、硫酸根离子、乙酸根离子等阴离子。
在上述[2]、[3]、[4]或[5]的方法中,在无机粒子链(A)的分散液、无机粒子(B)的分散液、或无机粒子链(A)的分散液与无机粒子(B)的分散液的两者为胶体二氧化硅时,为了使阴性带电的二氧化硅粒子稳定化,优选地向胶体二氧化硅中添加铵根离子、碱金属离子、碱土金属离子等阳离子作为抗衡阳离子。胶体二氧化硅的pH没有特别限定,从分散液的稳定性的观点出发,优选为pH8~11。
另外,在上述[1]的方法中,在无机粒子链(A)及无机粒子(B)中的至少一个为二氧化硅、混合无机粒子分散液为胶体状态时,优选地向该混合无机粒子分散液中添加铵根离子、碱金属离子、碱土金属离子等阳离子。
混合无机粒子分散液满足下式(1)及(2)。
(1)0.55≤RVa≤0.90
(2)0.10≤RVb≤0.45
其中,RVa为相对于所述分散液中的所述无机粒子链(A)与无机粒子(B)的总体积的所述无机粒子链(A)的体积比例,RVb为相对于所述分散液中的所述无机粒子链(A)与无机粒子(B)的总体积的所述无机粒子(B)的体积比例。换言之,上式的RVa及RVb分别相当于无机粒子链(A)的体积分率及无机粒子(B)的体积分率。若无机粒子链(A)及无机粒子(B)为相同的化学种类,则通常无机粒子链(A)及无机粒子(B)的体积分率(RVa及RVb)与无机粒子链(A)及无机粒子(B)的重量分率相等。混合无机粒子分散液所含的无机粒子链(A)及无机粒子(B)的量没有特别限定,从涂敷性及分散性的观点出发,优选为1~20重量%,更优选3~10重量%。
在混合无机粒子分散液中,以无机粒子的分散的稳定化等为目的,还可以添加表面活性剂、有机系电解质等添加剂。
当混合无机粒子分散液含有表面活性剂时,相对于分散介质100重量份,其含量通常为0.1重量份以下。使用的表面活性剂没有特别限定,例如可举出阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、两性表面活性剂等。作为表面活性剂可以使用先前例示的化合物。
当混合无机粒子分散液含有有机系电解质时,相对于液体分散介质100重量份,其含量通常为0.01重量份以下。作为有机系电解质可以使用先前例示的化合物。
在无机粒子复合体上涂布使用上述的无机粒子链(A)、无机粒子(B)和液体分散介质制备的混合无机粒子分散液,随后,通过以适当的方法从涂布后的混合无机粒子分散液中除去液体分散介质,在上述无机粒子复合体上形成无机粒子层。由于该无机粒子层具有防反射功能,所以由此形成防反射性无机粒子复合体。具有防反射功能的无机粒子层的厚度没有特别限定。为了有效防止在显示器内部的外部光的反射,在适于作为显示器的表面层使用的防反射性无机粒子复合体的制造中,防反射性无机粒子复合体中的无机粒子层的厚度优选设为50~150nm,更优选设为80~130nm。无机粒子层的厚度可通过改变混合无机粒子分散液中的无机粒子链(A)及无机粒子(B)的量、及混合无机粒子分散液的涂布量进行调节。
在无机粒子结构体的表面涂布混合无机粒子分散液的方法没有特别限定,例如可以用凹版涂布、反向涂布、刷毛辊涂布、喷淋涂布、吻口涂布、模涂、浸涂、棒涂布等湿式涂布方法进行涂布。
在无机粒子结构体上涂布混合无机粒子分散液之前,优选地在无机粒子结构体的表面进行电晕处理、臭氧处理、等离子处理、火焰处理、电子射线处理、锚固涂布处理、洗涤处理等前处理。
通过从在无机粒子结构体上涂布的混合无机粒子分散液除去液体分散介质,在无机粒子结构体上形成无机粒子层。除去液体分散介质可通过例如在常压下或减压下的加热进行。除去液体分散介质时的压力、加热温度可根据使用的材料(即无机粒子链(A)、无机粒子(B)及液体分散介质)进行适当选择。例如当分散介质为水时,通常可在50~80℃下、优选在约60℃下进行干燥。
根据日本特开2006-327187号公报的方法,可不在超过200℃的高温下处理地、在无机粒子复合体上形成具有防反射功能、硬度优异的无机粒子层。这可以推定原因是形成的无机粒子层为无机粒子(B)位于无机粒子链(A)的间隙中的结构,介由无机粒子(B)维系无机粒子链(A)。
用本发明的方法制造的防反射性无机粒子复合体也可以根据需要实施防污处理、防静电处理等。防污处理是指用于防止指纹污染等或容易擦拭的处理,可通过用疏水剂等涂布防反射性无机粒子复合体表面,或者在该复合体的表面使疏水剂等反应来进行。通过防静电处理,可为了确保辨认性地防止尘埃的附着,或者防止起因于带电的放电破坏光学元件。作为防静电处理多数为添加或层叠上述的表面活性剂、导电材。
在一个优选方式中,在无机粒子结构体的表面层叠玻璃层。
本发明中,优选地使用表面的至少一部分露出无机粒子层的表面的无机粒子结构体。这样的无机粒子结构体容易与玻璃层层叠。
作为使无机粒子复合体与玻璃层叠的方法没有特别限定,如后所述,优选为借助粘结剂使无机粒子复合体与玻璃片粘结的方法;用玻璃前体涂布无机粒子结构体后,使该玻璃前体玻璃化的方法;在无机粒子复合体上挤出层压熔融玻璃的方法。
作为借助粘结剂使无机粒子结构体与玻璃进行粘结的方法,可举出在无机粒子结构体的表面涂布粘结剂后,使该涂布部与玻璃片层叠并使粘结剂固化的方法;在玻璃片上涂布粘结剂后,使该涂布部与无机粒子结构体层叠并使粘结剂固化的方法;在无机粒子结构体与玻璃片的两者上涂布粘结剂,使涂布部之间密合并使粘结剂固化的方法等。粘结剂的种类没有特别限定。可以使用陶瓷、水玻璃、橡胶系粘结剂,环氧系粘结剂,丙烯酸系粘结剂,尿烷系粘结剂等。从容易处理的观点出发,优选使用水溶性的粘结剂。作为水溶性粘结剂的例子,例如可举出胶、淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酰胺、丙烯酰胺-二丙酮丙烯酰胺共聚物等。此外,粘结剂可以含有赋粘材料、增塑剂、填充材料、抗氧化剂、稳定剂、顔料、扩散粒子、固化剂及溶剂等添加物。粘结剂的厚度没有特别限定,优选为100nm以下。
可使用的玻璃的组成、制造方法等没有特别限定。可以使用钠玻璃、水晶玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃、氧化铝硅酸玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、无碱玻璃与陶瓷的复合玻璃等。
用玻璃前体涂布无机粒子结构体后,使该玻璃前体玻璃化的方法没有特别限定。可举出利用烘箱等的加热、利用电磁波照射等的玻璃前体的局部加热等。
作为玻璃前体,可使用硅烷化合物、金属醇盐、水玻璃、玻璃糊剂等。作为硅烷化合物的例子,可举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。作为金属醇盐的例子,可举出钛的醇盐(四异丙氧基钛等)、锆的醇盐(四-正丁氧基锆等)、铝的醇盐(三-仲丁氧基铝等)、以及这些的缩合物。缩合物可以是单一的化合物的缩合物,也可以使多个化合物的复合缩合物。硅烷化合物、金属醇盐可以制成溶液使用。
用玻璃前体涂布无机粒子复合体的方法没有特别限定。优选使用反向涂布法、模涂法、浸涂法、凹版涂布法、柔版涂布法、喷墨涂布法、丝网印刷法等湿式涂布法。
在无机粒子复合体上挤出层压熔融玻璃的方法没有特别限定。
在构成无机粒子层的无机粒子为亲水性时,由于该无机粒子复合体具有亲水性优异的部分,所以除了防止表面受损外,还具有水流去污的防止污染(自动清洁)性能、难以粘附或者容易去除雪或冰(防止积雪·积冰)的性能,适合作为圆形球场的屋顶、赛场的屋顶、车库的屋顶、其他建筑物的屋顶、帐篷、建筑物的壁、窗、交通显示、道路用或建筑物用的隔音板等建筑部件;农业大棚用膜、隧道用膜、帘用膜、地膜、灌水水管、灌水物资材料、种苗箱等农业部件;电车的挡板部、外板、窗、汽车的外板、窗、保险杠、镜等运输用仪器部件;镜子、地板、桌面、椅子、沙发等家具部件;电视、电脑、洗衣机、冰箱等家电部件;电线、电缆、天线、电线·电缆用铁塔、太阳能电池的采光面等的电子部件。此外,利用在亲水性粒子膜上经常表现的防静电性,还适合作为防静电膜、包装用膜、除电膜、电子零件包装材料、食品包装材料等防静电部件。
作为亲水性无机粒子,可举出由金属氧化物构成的粒子。也可以使用实施了亲水化处理的无机粒子。
本发明的无机粒子复合体的空隙率没有限定,为90体积%以下,优选为50体积%以下,进一步优选为30体积%以下,特别优选为10体积%以下,最优选为5体积%以下、或为1体积%以下。若空隙率大于90体积%时,存在作为无机粒子复合体的强度不足的倾向。空隙率越小,作为无机粒子复合体的强度越强,理想地优选没有空隙。当本发明的无机粒子复合体的无机粒子的形状为球状时,空隙率优选为30体积%以下,更优选为10体积%以下,进一步优选为5体积%以下,特别优选为1体积%以下。当本发明的无机粒子复合体的无机粒子的形状为层状时,空隙率优选为50体积%以下,更优选为30体积%以下,进一步优选为10体积%以下,特别优选为5体积%以下,最优选为1体积%以下。
另外,改变空隙率,将无机粒子存在的区域的体积设为100时,空隙中填充了基材的部分的体积分率设为V(%),作为空隙率的尺度。V越大无机粒子层的空隙越少,越小空隙越多。
V的范围为0<V<100,优选为1<V<99、进一步优选为10<V<95、特别优选为50<V<90。
V的求出方法没有限定,在使层叠有具有塑性的板状的基材和无机粒子层的无机粒子结构体复合化、形成如图36所示的无机粒子复合体时,可用以下的方法算出V。
使用XPS(X射线探针光谱),对无机粒子复合体,从无机粒子存在的区域14(厚度D)中存在无机粒子的表面ds开始,到仅由金属构成的部分de为止,依次蚀刻,同时对来自无机粒子的元素A的量A(d)和来自基材的元素B的量B(d)定量多个点(在深度方向上,例如ds、d1、d2、d3、de的5点)。以d1、d2、d3为横轴,以B(d)/A(d) 作纵轴,利用外插法求出B(d)/A(d)为零的深度d0。使用d0与D,V可以式(1)表示。
V=100×(D-d0)/D 式(1)
本发明的无机粒子复合体为借助基材使无机粒子的至少一部分化学性或/及物理性地结合的状态的物质,对无机粒子结构体照射电磁波,使该无机粒子结构体所含的基材塑性变形,填充上述无机粒子结构体的空隙的至少一部分而得到。
本发明的无机粒子复合体为借助基材使无机粒子的至少一部分化学性或/及物理性地结合的状态的物质,使无机粒子结构体所含的基材塑性变形,填充上述无机粒子结构体的空隙的至少一部分而得到。
使构成基材的固体材料塑性变形的方法没有限定。例如,可举出对无机粒子结构体加压的方法或加热的方法,也可以并用这些方法。例如可举出对无机粒子结构体进行加热使基材塑性变形后,进行加压使基材进一步塑性变形的方法;对无机粒子结构体进行加压使基材塑性变形后,进行加热使基材进一步塑性变形的方法;同时进行加热和加压,使无机粒子结构体中的基材塑性变形的方法。作为使基材塑性变形的方法,优选地对无机粒子结构体至少进行加压的方法。作为加压方法,可举出在板间夹持无机粒子结构体进行加压的挤压法;在辊间夹持无机粒子结构体进行连续的加压的辊挤压法;在液体中放入无机粒子结构体施加静压的方法等。
另外,作用的压力如果大于大气压就没有限定,依赖于基材的塑性的程度。即,进行软化,在以低应力产生大且永久形变时在低压力下即可,需要高应力时需要高压力。其压力例如为0.1kgf/cm2以上、优选为1kgf/cm2以上、进一步优选为10kgf/cm2以上、特别优选为100kgf/cm2以上。加压的次数为任意,也可以组合利用多个条件进行的加压操作。
对加压条件也没有限定,由基材的性质决定。即,优选地采用无机粒子实质上不发生塑性变形、基材发生塑性变形、可填埋无机粒子结构体的空隙的加压时间、加压温度、压力的条件和加压的方法。
作为加热无机粒子结构体使金属塑性变形的方法,可举出对无机粒子结构体全体进行加热的方法、对无机粒子结构体中的基材进行局部加热的方法。作为对全体进行加热的方法,可举出将无机粒子结构体投入到利用烘箱或加热器等的加热气氛中的方法;使无机粒子结构体与加热后的金属板等热介质接触的方法;使无机粒子结构体与热辊接触后进行加压的方法;与热辊接触的方法等,作为对基材局部地加热的方法,可举出用红外线、激光、微波、在极短时间内的高光量的照射(瞬间退火法)、电子射线等放射线等的电磁波照射进行加热的方法;一边仅使无机粒子结构体的任意的部分与热介质接触,一边使其他的部分冷却的方法等。当基材为金属时,优选使用采用了磁力线的感应加热或上述的电磁波照射。
由于无机粒子结构体的加热温度因基材的性质而不同,所以没有特别限定,可使用适于将基材填充到空隙部分的条件。当基材为膜状的聚丙烯时,加热温度优选为120℃以上,更优选为140℃以上。另外,当基材为膜状的聚甲基丙烯酸甲酯时,加热温度优选为80℃以上,更优选为100℃以上。
为了使基材更容易塑性变形,也可以增加辅助的方法。
在此,辅助的方法是指使具有塑性的基材的塑性增大的方法。作为使具有塑性的基材的塑性增大的方法,可举出使化学物质作用、使基材软化的方法,增加基材与空隙界面的亲和性、顺滑性的方法等。其中,优选使用加热使基材软化的方法。
作为加热使基材软化的方法,可举出加热无机粒子结构体的全体的方法、局部地加热无机粒子结构体的中的基材的方法。作为加热全体的方法,可举出将无机粒子结构体投入到利用烘箱或加热器等的加热气氛中的方法、使无机粒子结构体与加热后的金属板等热介质接触的方法、使无机粒子结构体与热辊接触后进行加压的方法、与热辊接触的方法等,作为局部地加热基材的方法,可举出用红外线、激光、微波、闪光灯等的以极短时间的高光量的照射、电子射线等放射线等电磁波照射进行加热的方法;一边仅使无机粒子结构体的任意的部分与热介质接触,一边使其他的部分冷却的方法等。当基材为金属时,优选地使用使用了磁力线的感应加热或上述的电磁波照射。
对无机粒子结构体照射电磁波,可使该无机粒子结构体所含的基材塑性变形。由于电磁波能够对无机粒子结构体中的基材进行选择照射,所以适合作为使基材塑性变形方法。通过对无机粒子结构体照射电磁波,可不使该无机粒子结构体所含的无机粒子软化或熔解地、使基材选择性地进行塑性变形、填充到无机粒子结构体具有的空隙的至少一部分。
电磁波优选为选自质子射线、电子射线、中子射线、γ线、X射线、紫外线、可见光线、红外线、微波、低频波、高频波、及它们的激光的至少1种。当基材为金属时,优选地选择电子射线、γ线、X射线、可见光线、红外线、微波、及它们的激光中的任一种。
对无机粒子结构体照射电磁波时的、电磁波的波长、功率、照射时间等照射条件的最佳值因无机粒子结构体、无机粒子或基材的电磁波吸收特性而不同。通过照射无机粒子的吸收小、基材的吸收大的波长区域的电磁波,可不对无机粒子、无机粒子结构体或无机粒子复合体造成损害地、有效地使基材塑性变形。
以使基材的塑性变形变得容易为目的,除了电磁波照射外,还可以使用辅助的方法。作为辅助的方法,可举出加热使基材软化的方法,使化学物质作用、使基材软化的方法,增加基材与空隙界面的亲和性、顺滑性的方法等,其中,优选使用加热使基材软化的方法。作为加热全体使基材软化的方法,可举出将无机粒子结构体投入到利用烘箱或加热器等的加热气氛中的方法,使无机粒子结构体与加热后的金属板或辊等热介质接触的方法等。
本发明的无机粒子复合体的形状没有特别限定,可使用适于所要求的功能、使用的用途的形状。例如,为膜或片等板状、棒状、纤维状、球状、三维结构体状等。当用途为平板显示器或挠性显示器等时,本发明的无机粒子复合体的形状也优选为膜状。此时,无机粒子复合体的厚度没有特别限定,优选为100μm以下,更优选为10μm以下,进一步优选为5μm以下,特别优选为1μm以下。此外,当进一步要求柔软性等时,无机粒子复合体的厚度优选为5μm以下,更优选为1μm以下,进一步优选为0.5μm以下,特别优选为0.2μm以下。无机粒子复合体的厚度大于100μm时存在变脆的倾向,为0.01μm以下时,存在硬度难以表现的倾向。
另外,在本发明的无机粒子复合体的上还可以进一步层叠树脂层或金属薄膜来进行使用。
本发明的无机粒子复合体可根据无机粒子或基材的种类表现各种特性。尤其是如图2、图4所示的基材兼为支撑体时,支撑体与无机粒子部分的界面为基材的连续层,由此推定可降低脆度或容易剥离性。如图2、图4所示,当基材以极高的填充率填充无机粒子结构体的空隙时,可形成物质隔离性优异的无机粒子复合体。
实施例
以下通过实施例对本发明进一步详细说明,但本发明不受此限定。使用的主要材料如下。
[无机粒子]
Snow tex(注册商标)ST-XS(日产化学工业株式会社制的胶体二氧化硅,平均粒径4~6nm,固体成分浓度20重量%)以下记为“ST-XS”。
Snow tex(注册商标)ST-ZL(日产化学工业株式会社制的胶体二氧化硅,平均粒径78nm,固体成分浓度40重量%)以下记为“ST-ZL”。
Snow tex(注册商标)PS-M(日产化学工业株式会社制的链状胶体二氧化硅,球状粒子的粒径:18~25nm,基于动态光散射法的平均粒径111nm,固体成分浓度:20重量%)以下将其记为“PS-M”。
Snow tex(注册商标)PS-S(日产化学工业株式会社制的链状胶体二氧化硅;球状粒子的粒径:10~18nm;基于动态光散射法的平均粒径106nm;固体成分浓度20重量%)以下将其记为“PS-S”。
[涂敷液A]
对ST-XS(200g)、ST-ZL(400g)、纯水(100g)、及异丙醇(300g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液B]
对ST-XS(200g)、ST-ZL(400g)、及纯水(400g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液C]
对ST-XS(200g)、ST-ZL(400g)、纯水(300g)、及异丙醇(100g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液D]
对ST-XS(200g)、ST-ZL(400g)、纯水(394g)、及甘油(6g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液E]
对ST-XS(200g)、ST-ZL(400g)、纯水(380g)、及甘油(20g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液F]
对ST-XS(200g)、ST-ZL(400g)、纯水(360g)、及甘油(40g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液G]
对ST-XS(100g)、ST-ZL(200g)、纯水(700g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液H](亲水)
对ST-XS(30g)、ST-ZL(15g)、及纯水(5g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液I]
对纯水(15g)、及甘油(5.0g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液J]
对防污涂布剂(Daikin工业株式会社制;OPTOOLDSX)(1.5g)、及氟油(Daikin工业株式会社制;DEMNUM(注册商标)Solvent)(598.5g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液K]
对ST-XS(300g)、ST-ZL(600g)、PTFE30-J(25g)及纯水(575g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液L]
对OPTOOLDSX(1.0g)、及DEMNUMSolvent(199.0g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[涂敷液M]
对ST-XS(54g)、ST-ZL(12.5g)、PS-M(67.5g)、PS-S(10g)及纯水(356g)进行混合搅拌,制备了涂敷液。
[板状的基材A]
由聚丙烯均聚物构成的膜(熔点:160℃厚度:约100μm)。
[板状的基材B]
スミペツクスE000(注册商标)(住友化学株式会社制的聚甲基丙烯酸甲酯片:厚度1mm)。
[板状的基材C]
Technolloy(注册商标)S001G(住友化学株式会社制的聚甲基丙烯酸甲酯:厚度125μm)
[板状的基材D]
EMBLET(注册商标)(Unitika Limited.制的PET膜)。
[粘结剂]
聚乙烯醇(皂化度99.6%、聚合度1700)的2重量%水溶液。
物性等的评价方法如下。
[耐擦伤性强度]
使用Steelwool(日本Steelwool株式会社制、#0000),对无机粒子复合体的表面以荷重125~500gf/cm2进行来回擦拭10次,目视进行观察有无受损。受损10处以下判定为级别1、受损多余10处且为20处以下判定为级别2、受损多余20处判定为级别3。
[铅笔硬度评价]
根据JIS K5400用荷重500gf进行实施。
[划格评价]
作为对无机粒子与基材的密合性进行评价的方法,进行了划格评价。评价基于JIS K5600-5-6。分类的数字越小,表示无机粒子与基材的密合性越良好。
[表面电阻率评价]
使用日置电机社制超绝缘计SM-8220,在施加电压1000V下,对表面电阻率进行了测定。
[摩擦系数]
摩擦系数基于JIS K7125进行测定。
[反射率]
使用岛津制作所制的分光光度计UV-3150,对在可见光区域下的入射角5°的铝相对正反射强度进行了测定。测定时在膜的背面贴合了黑色胶带。
[粘结性评价]
由于对玻璃与基材、玻璃与无机粒子复合体的粘结性进行评价,所以使用Autograph((株)岛津津制作所制))实施了180度剥离试验。以拉伸速度300mm/min对1.5cm宽的样品剥离200mm,测定试验力的峰值。
[电子显微镜观察]
切片机切断试样后,实施锇涂层,对实施例1~39、比较例1~25实施了通过电场放射型扫描电子显微镜(FE-SEM)(株式会社日立制作所制;型号:S-800)的观察。
[氧透过率]
使用MOCON社制的氧透过率测定装置OX-TRAN对氧透过率进行测定(测定条件:23℃、0%RH)。
[实施例1]
在基材A上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液A,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(1)。在无机粒子结构体(1)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥得到了无机粒子结构体(2)。根据无机粒子结构体的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚约0.8μm。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对上述得到的无机粒子结构体(2)以一次压缩:140℃、70kgf/cm2,5分钟,二次压缩:30℃、70kgf/cm2,5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(1)。该无机粒子复合体(1)的铅笔硬度为2B,荷重125g的耐擦伤性强度为级别2。
[实施例2~4]
用实施例1得到的无机粒子结构体(2)在表1所示的条件下,除了使温度变化以外,与实施例1同样进行挤压,得到了无机粒子复合体(2)~(4)。结果如表1所示,与比较例1~8相比,铅笔硬度优异。实施例2的无机粒子复合体的SEM观察照片示于图37,实施例4的无机粒子复合体的SEM观察照片示于图38。
[比较例1]
在基材A上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目),涂布涂敷液A,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(1)。在无机粒子结构体(1)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(2)。根据无机粒子结构体的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚为约0.8μm。该无机粒子结构体(2)的铅笔硬度为6B以下,荷重125g的耐擦伤性强度为级别3。比较例1的无机粒子结构体的SEM观察照片示于图39。
[比较例2]
基材A的铅笔硬度为6B以下,荷重125g的耐擦伤性强度为级别3。
[比较例3]
使用压缩成型机对基材A在120℃实施予热5分后,以一次压缩:120℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了压缩薄膜(1)。该压缩薄膜(1)的铅笔硬度为5B,荷重125g的耐擦伤性强度为级别3。
[比较例4~8]
对基材A在表1示出的条件除了仅使温度变化以外,与比较例1同样进行挤压,得到了压缩薄膜(2)~(6)。结果示于表1。
[表1]
[实施例5]
在基材A上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液A,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(1)。在无机粒子结构体(1)上,使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥。将该操作分别进行3次,得到了无机粒子结构体(3)。根据无机粒子结构体的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚为约1.6μm。使用压缩成型机对上述得到的无机粒子结构体(3)在160℃予热5分钟后,以一次压缩:160℃、70kgf/cm2下15秒钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(5)。该无机粒子复合体(5)的铅笔硬度为HB,荷重250g的耐擦伤性强度为级别1,根据划格评价的剥离程度为分类0。
[实施例6~实施例8]
对实施例5得到的无机粒子结构体(3)在表2示出的条件下出仅使温度变化以外,与实施例5同样进行挤压,得到了无机粒子复合体(6)~(8)。这些无机粒子复合体如表2所示,与比较例2、比较例9相比,铅笔硬度优异。
[比较例9]
无机粒子结构体(3)的铅笔硬度为6B以下,荷重250g的耐擦伤性强度为级别3,根据划格评价的剥离程度为分类4。比较例9的无机粒子结构体的SEM观察照片示于图40。
[表2]
[实施例9]
使用压缩成型机对实施例5得到的无机粒子结构体(3)在160℃予热5分钟后,以一次压缩:160℃、20kgf/cm2下15秒钟、二次压缩:30℃、20kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(9)。该无机粒子复合体(9)的铅笔硬度为HB,荷重250g的耐擦伤性为级别2。
[实施例10~实施例12]
对实施例5得到的无机粒子结构体(3)在表3示出的条件下除了仅使温度变化以外,与实施例9同样进行挤压,得到了无机粒子复合体(10)~(12)。这些无机粒子复合体如表3所示,与比较例2、比较例9相比,铅笔硬度优异。
[表3]
[实施例13~实施例15]
对实施例5得到的无机粒子结构体(3)在表4示出的条件下除了仅使挤压时间变化以外,与实施例9同样进行挤压,得到了无机粒子复合体(13)~(15)。这些无机粒子复合体如表4所示,与比较例2、比较例9相比,铅笔硬度优异。
[表4]
[实施例16]
使用压缩成型机对实施例5得到的无机粒子结构体(3)在160℃予热5分钟后,以一次压缩:160℃、1kgf/cm2以下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(16)。该无机粒子复合体(16)的铅笔硬度为B,荷重250g的耐擦伤性为级别2。
[实施例17~实施例18]
对实施例5得到的无机粒子结构体(3)在表5示出的条件下除了仅使挤压压力变化以外,与实施例16同样进行挤压,得到了无机粒子复合体(17)~(18)。这些无机粒子复合体如表5所示,与比较例2、比较例9相比,铅笔硬度优异。实施例17的无机粒子复合体的SEM观察照片示于图41。
[表5]
[实施例19]
在无机粒子结构体(1)上,使用微凹辊(株式会社康井精机社制,120目)涂布涂敷液B,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(4)。使用压缩成型机对上述无机粒子结构体(4)在160℃实施予热5分钟后,以一次压缩:160℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(19)。该无机粒子复合体(19)的表面电阻率为3×1014Ω/□,铅笔硬度为2B,耐擦伤性为级别2。
[实施例20~实施例21]
在基材A上,使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液C,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(5)。在上述无机粒子结构体(5)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制、120目)涂布涂敷液D,以50℃干燥后,在一次压缩:160℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(20)。同样在无机粒子结构体(5)上涂布涂敷液E,并干燥、压缩得到了无机粒子复合体(21)。表面电阻率和铅笔硬度如表6所示。
[表6]
[实施例22]
在基材B上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#1)涂布涂敷液A,在60℃干燥,得到了无机粒子结构体(6)。在无机粒子结构体(6)上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#1)涂布涂敷液B,在60℃干燥,得到了无机粒子结构体(7)。根据无机粒子结构体的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚为约0.8μm。使用压缩成型机对上述得到的无机粒子结构体(7)在90℃实施予热5分钟后,以一次压缩:90℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(22)。该无机粒子复合体(22)的铅笔硬度为4H,荷重500g的耐擦伤性强度为级别1。
[实施例23~实施例24]
对实施例22得到的无机粒子结构体(7)在表7示出的条件下除了使挤压温度变化以外,与实施例22同样进行挤压,得到了无机粒子复合体(23)~(24)。结果如表7所示,与比较例10、比较例11相比,铅笔硬度优异。无机粒子复合体(24)的根据划格评价的剥离程度为分类0。实施例24的无机粒子复合体的SEM观察照片示于图42。
[比较例10]
基材B的铅笔硬度为H,荷重500g的耐擦伤性强度为级别3。
[比较例11]
在基材B上使用棒涂机(第一理化株式会社制、线棒编号:#1)涂布涂敷液A,在60℃干燥,得到了无机粒子结构体(6)。在无机粒子结构体(6)上使用棒涂机(第一理化株式会社制、线棒编号:#1)涂布涂敷液B,在60℃干燥,得到了无机粒子结构体(7)。根据无机粒子结构体的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚为约0.8μm。无机粒子结构体(7)的铅笔硬度为H,耐擦伤性强度为级别3,根据划格评价的剥离程度为分类4。比较例11的无机粒子结构体的SEM观察照片示于图43。
[表7]
[实施例25]
在无机粒子结构体(1)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液G,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(8)。一边以0.2m/min输送无机粒子结构体,一边用激光加热装置(厂商:株式会社鬼塚硝子 装置名:密封型二氧化碳激光装置 振动波长10.6μm照射幅度12cm)以输出功率30W进行激光照射,得到了无机粒子复合体(25)。无机粒子复合体(25)的铅笔硬度为6B。
[比较例12]
一边以0.2m/min输送基材A,一边用激光加热装置以输出功率30W进行激光照射得到的产品的铅笔硬度为6B以下。
[比较例13]
无机粒子结构体(8)的铅笔硬度为6B以下。
[实施例26]
在无机粒子结构体(1)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥,将该操作进行5次,得到了无机粒子结构体(9)。一边以0.2m/min输送无机粒子结构体,一边用激光加热装置以输出功率30W进行激光照射,得到了无机粒子复合体(26)。无机粒子复合体(26)的铅笔硬度为6B。
[比较例14]
无机粒子结构体(9)的铅笔硬度为6B以下。
[实施例27]
在基材B上,使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#8)涂布涂敷液H,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(10)。在无机粒子结构体(10)上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#8)涂布涂敷液H,在50℃干燥,得到了亲水性无机粒子结构体(11)。在基材B上涂布涂敷液H形成的无机粒子层的推定膜厚为约10μm。使用压缩成型机对上述亲水性无机粒子结构体(11)在110℃实施予热5分钟后,以一次压缩:110℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了亲水性无机粒子复合体(27)。亲水性无机粒子复合体(27)的水接触角为27°,铅笔硬度为5H,根据划格评价的剥离程度为分类2。
[实施例28~实施例31]
对实施例27得到的亲水性无机粒子结构体(11)以表8示出的条件除了使温度变化以外,与实施例27同样进行挤压,得到了亲水性无机粒子复合体(27)~(31)。结果如表8所示,与比较例14、比较例15相比,铅笔硬度优异。
[比较例15]
基材B的水接触角为72°,铅笔硬度为H。
[比较例16]
上述亲水性无机粒子结构体(11)的水接触角为7°,铅笔硬度为6B以下,根据划格评价的剥离程度为分类5。
[表8]
挤压温度 | 接触角 | 铅笔硬度 | 划格评价 | |
实施例29 | 110℃ | 27° | 5H | 分类2 |
实施例28 | 115℃ | 33° | 5H | 分类2 |
实施例29 | 120℃ | 37° | 7H | 分类2 |
实施例30 | 130℃ | 40° | 7H | 分类2 |
实施例31 | 140℃ | 48° | 9H | 分类1 |
比较例15 | 未挤压 | 72° | H | 未评价 |
比较例16 | 未挤压 | 7° | 6B以下 | 分类5 |
[实施例32]
在基材D上,使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液A,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(12)。
在无机粒子结构体(12)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥。将该操作进行7次,得到了无机粒子结构体(13)。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对上述得到的无机粒子结构体(13)以一次压缩:200℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(32)。在无机粒子复合体(32)上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#1)涂布涂敷液I,得到了机粒子复合体(33)。该无机粒子复合体(33)的铅笔硬度为2H,接触角为11°。
[比较例17]
无机粒子结构体(12)的铅笔硬度为2B,接触角为10°。
[实施例33]
在基材C上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,70目)涂布涂敷液B,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(13)。将无机粒子结构体(13)浸渍到涂敷液J中,自然干燥,得到了无机粒子结构体(14)。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对上述得到的无机粒子结构体(14)以一次压缩:120℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(34)。该无机粒子复合体(34)的接触角为127°,静摩擦系数为0.4,动摩擦系数为0.4,荷重500g的耐擦伤性强度为级别2。
[比较例18]
无机粒子结构体(13)的接触角为13°,静摩擦系数为0.4,动摩擦系数为0.4,荷重500g的耐擦伤性强度为级别3。
[比较例19]
使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对无机粒子结构体(13)以一次压缩:120℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压处理,得到了无机粒子复合体(35)。该无机粒子复合体(31)的接触角为13°,静摩擦系数为0.6,动摩擦系数为0.6,荷重500g的耐擦伤性强度为级别2。
[比较例20]
无机粒子结构体(14)的接触角为128°,静摩擦系数为0.4,动摩擦系数为0.4,荷重500g的耐擦伤性强度为级别3。
[表9]
[实施例34]
在基材C上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,70目)涂布涂敷液K,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(15)。将无机粒子结构体(15)浸渍到涂敷液J中,自然干燥,得到了无机粒子结构体(16)。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对上述得到的无机粒子结构体(16)以一次压缩:120℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压处理,得到了无机粒子复合体(36)。该无机粒子复合体(36)的接触角为126°,静摩擦系数为0.4,动摩擦系数为0.4,荷重500g的耐擦伤性强度为级别1。
[比较例21]
无机粒子结构体(15)的接触角为36°,静摩擦系数为0.4,动摩擦系数为0.4,荷重500g的耐擦伤性强度为级别2。
[比较例22]
无机粒子结构体(16)的接触角为130°,静摩擦系数为0.4、动摩擦系数为0.4,荷重500g的耐擦伤性强度为级别2。
[表10]
[实施例35]
用荷重500g的耐擦伤性强度试验对无机粒子复合体(36)进行磨耗表面,得到了无机粒子复合体(37)。该无机粒子复合体(37)的接触角为127°。
[实施例36]
用荷重500g的耐擦伤性强度试验对上述无机粒子复合体(34)进行磨耗表面,得到了无机粒子复合体(38)。该无机粒子复合体(38)的接触角为60°。
[实施例37]
使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对无机粒子结构体(15)以一次压缩:120℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压处理,得到了无机粒子复合体(39)。浸渍到涂敷液L中,自然干燥,得到了无机粒子复合体(40)。无机粒子复合体(40)的接触角为130°,荷重500g的耐擦伤性强度为级别1。
[实施例38]
用荷重500g的耐擦伤性强度试验对上述无机粒子复合体(40)进行磨耗表面,得到了无机粒子复合体(41)。该无机粒子复合体(41)的接触角为126°。
[表11]
接触角 | |
实施例35 | 127° |
实施例36 | 60° |
实施例37 | 130° |
实施例38 | 126° |
[实施例39]
在无机粒子结构体(2)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液M,在50℃干燥,得到防反射处理后的无机粒子结构体(16)。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对上述得到的无机粒子结构体(16)以一次压缩:150℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了防反射性无机粒子复合体(42)。根据防反射性无机粒子复合体(42)的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚为约0.9μm。SEM剖面观察像示于图44。该防反射性无机粒子复合体(42)的铅笔硬度为B,荷重125g的耐擦伤性强度为级别1,500nm的反射率为1.3%。
[比较例23]
上述无机粒子结构体(2)的铅笔硬度为6B以下,荷重125g的耐擦伤性强度为级别3,500nm的反射率为1.9%。
[比较例24]
使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对无机粒子结构体(2)以一次压缩:150℃、70kgf/cm2下5分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(43)。该无机粒子复合体(43)的铅笔硬度为B,荷重125g的耐擦伤性强度为级别2,500nm的反射率为2.7%。
[比较例25]
根据无机粒子结构体(16)的剖面观察,由含有无机粒子的组合物构成的层的膜厚为约0.9μm。SEM剖面观察像示于图45。该无机粒子结构体(16)的铅笔硬度为6B以下,荷重125g的耐擦伤性强度为级别3,500nm的反射率为0.7%。
[表12]
[实施例40]
基材A上,使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液A,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(1)。在无机粒子结构体(1)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制、230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(2)。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)对无机粒子结构体(2)以一次压缩:140℃、70kgf/cm2下10分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟的条件进行挤压,得到了无机粒子复合体(1)。在二氧化硅粒子露出面上未漏出基材成分。在无机粒子复合体(1)的二氧化硅粒子露出面上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#8)涂布粘结剂A,并贴合玻璃板。粘结剂的推定涂布厚度为300nm。从玻璃剥离无机粒子复合体(1)时的试验力的峰值为3N,与比较例1相比,与玻璃板的粘结性良好。
[比较例26]
在基材A上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#8)涂布粘结剂A,并贴合玻璃板。粘结剂的推定涂布厚度为300nm。从玻璃剥离基材A时的试验力的峰值为0.3N。
[实施例41]
在无机粒子结构体(1)上使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液B,在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(2)。将同样的工序再重复2次,得到了无机粒子结构体(3)。使用压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)以一次压缩:140℃、70kgf/cm2下10分钟、二次压缩:30℃、70kgf/cm2下5分钟条件等进行挤压处理,得到了无机粒子复合体(2)。在二氧化硅粒子露出面上未漏出基材成分。在上述无机粒子复合体(2)的二氧化硅粒子露出面上使用棒涂机(第一理化株式会社制,线棒编号:#2)涂布粘结剂A,并贴合厚度100μm的玻璃板,得到了层叠无机粒子复合体(1)。粘结剂的推定涂布厚度为70nm。使上述层叠无机粒子结构体(1)弯曲时,在接近两端2.5cm处玻璃破裂,与玻璃单体相比弯曲性提高。
[比较例27]
使实施例2使用的厚度100μm的玻璃板弯曲,在接近两端4cm处玻璃破裂。
[实施例42]
在基材A上,使用微凹辊(株式会社康井精机社制,230目)涂布涂敷液A在50℃干燥,得到了无机粒子结构体(1)。使涂布了无机粒子结构体(1)的无机粒子的面、与板状的模具重合,使用面压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)以一次压缩:160℃、270kgf/cm2下3分钟、二次压缩:30℃、270kgf/cm2下3分钟的条件进行挤压,得到了模具的图案被转印的无机粒子复合成形品(1)。无机粒子复合成形品(1)的铅笔硬度为H。
[比较例28]
使基材A与板状的模具重叠,使用面压缩成型机(神藤金属工业所(株)制)以一次压缩:160℃、270kgf/cm2下3分钟、二次压缩:30℃、270kgf/cm2下3分钟的条件进行挤压,得到了模具的图案被转印的基材。该基材的铅笔硬度为2B。
产业上的可利用性
作为含具有塑性的固体材料的基材封入无机粒子层内的空隙部分的本发明的无机粒子复合体,在强度、硬度上极其优异。根据无机粒子、基材的种类,可以表现各种特性。例如,基材为金属时,可实现导电性、常磁性、强磁性、光线反射性、基于等离子共振的光线吸收性、刚性、低线性膨胀、延展性、耐热性、热传导性、化学活性及或催化剂活性等的效果。因此,膜状的本发明的无机粒子复合体,可适用于防静电膜、导电膜、透明导电膜、电磁波屏蔽膜、磁性膜、反射膜、紫外线隔离膜、光扩散膜、防反射膜、防眩膜、硬涂膜、偏光膜、位相差膜、光扩散膜、平板显示器的前面板、便携用显示器(手机等)的窗口、挠性透明基板用膜、阻气膜、热传导膜、放热性薄膜、抗菌膜、催化剂担体膜、电容器电极膜、二次电池的电极膜、燃料电池的电极膜等。另外,当无机粒子为粘土矿物时,通过粘土矿物的由高的长径比带来的迷路效果,该物质隔离性尤其优异。因此,膜状的本发明的无机粒子复合体可以期待具有与金属箔可匹敌的物质隔离性,在挠性透明基板用膜、阻气薄膜、透明导电薄膜等中特别有用。此外,当基材为热塑性树脂基材时,粒子侧的部分与基材难以剥离。因此,当无机粒子复合体在形成膜状基材时,例如可适合于防静电膜、导电膜、透明导电膜、磁性膜、反射膜、紫外线隔离膜、光扩散膜、防反射膜、防眩膜、硬涂膜、偏光膜、位相差膜、光扩散膜、平板显示器的前面板、便携用显示器(手机等)的窗口、挠性透明基板用膜、防污膜、防雾膜、农业用膜、帐篷、地膜、加饰片、插层成形用表面加饰片、阻气膜、热传导膜、放热性膜、热线隔离膜、抗菌膜、催化剂担体膜、疏水膜、玻璃粘结膜、易切割性膜、层压用基材膜、挤出层压用基材膜、电容器电极膜、二次电池的电极膜、燃料电池的电极膜、太阳能电池部件、太阳能电池密封用薄膜、太阳能电池表面的防污膜等。另外,当基材为热塑性树脂时,无机粒子复合体作为树脂用添加材料,优选地使用于树脂制光学透镜、轮胎、汽车内装材料、汽车用保险杠材料等各种树脂成形材料用途中。由于本发明的无机粒子复合体的硬度优异,出于防止表面受损的目的,可使用于重播专用光盘、光记录盘、光磁气记录盘等光信息介质、电脑的显示画面、挠性显示器、电子纸、隐形眼镜等显示介质部件、光学部件中。
Claims (20)
1.一种无机粒子复合体,其具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的一部分。
2.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,表面具有亲水性。
3.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,表面具有疏水性。
4.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,表面具有防反射性。
5.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,还具有与所述无机粒子层邻接地配置的玻璃层。
6.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,所述无机粒子包含二氧化硅。
7.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,所述无机粒子包含无机层状化合物。
8.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,所述固体材料为树脂。
9.如权利要求1所述的无机粒子复合体,其中,所述固体材料为金属。
10.一种无机粒子复合体的制造方法,所述无机粒子复合体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,并且在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分中填充有所述固体材料的至少一部分,
所述方法包括如下工序:
准备无机粒子结构体的工序,所述无机粒子结构体具有含可塑性变形的固体材料的基材层和无机粒子层,所述无机粒子层为与该基材层邻接的、含在所述固体材料塑性变形的条件下不塑性变形的无机粒子、并具有以该无机粒子划分而成的间隙的无机粒子层,以及
如下的填充工序:使所述无机粒子结构体所含的所述固体材料的至少一部分进行塑性变形,在所述无机粒子层中的所述间隙的至少一部分上填充塑性变形后的所述固体材料的至少一部分。
11.如权利要求10所述的方法,其中,在所述填充工序中,通过对所述无机粒子结构体进行加压,使所述固体材料塑性变形。
12.如权利要求10所述的方法,其中,在所述填充工序中,通过对所述无机粒子结构体照射电磁波,使所述固体材料塑性变形。
13.如权利要求10所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面进行亲水化处理的工序。
14.如权利要求10所述的方法,其中,还包含在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面进行亲水化处理的工序。
15.如权利要求10所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面进行疏水化处理的工序。
16.如权利要求10所述的方法,其中,还包含在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面进行疏水化处理的工序。
17.如权利要求10所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面进行防反射处理的工序。
18.如权利要求10所述的方法,其中,还包含在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面进行防反射处理的工序。
19.如权利要求10所述的方法,其中,还包含对实施所述填充工序得到的结构体的表面付与玻璃层的工序。
20.如权利要求10所述的方法,其中,还包括在实施所述填充工序前进行的、对所述无机粒子结构体的表面付与玻璃层的工序。
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