JP6467502B2 - Photocatalyst-containing coating liquid and photocatalyst carrying structure - Google Patents

Photocatalyst-containing coating liquid and photocatalyst carrying structure Download PDF

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Description

本発明は、光触媒担持構造体及びそれを形成するための光触媒含有塗布液に関し、詳しくは、光触媒層が基材上に直接設けられている光触媒担持構造体及びそれを形成するための光触媒塗布液に関する。
本願は、2015年5月12日に出願された日本国特許出願第2015−97195号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a photocatalyst-supporting structure and a photocatalyst-containing coating liquid for forming the same, and more specifically, a photocatalyst-supporting structure in which a photocatalyst layer is directly provided on a substrate and a photocatalyst coating liquid for forming the photocatalyst layer About.
This application claims priority with respect to the Japan patent application 2015-97195 for which it applied on May 12, 2015, and uses the content here.

建築資材、内装材、器具、包装材等の用途で、プラスチックの表面に光触媒を担持させた材料は多数知られている。
また、光触媒効果を有する代表的な物質として知られる酸化チタン(チタニア)ゾルは、その効果とは別の用途として、透明のハードコート層を形成させるためのコーティング剤成分としても用いられる。
特許文献1には、有機溶媒に分散したチタニアゾルと、アクリルシリコン樹脂又はエポキシシリコン樹脂、及びテトラアルコキシシランの部分加水分解生成物を含有する塗布液を、ガラス等の基材に直接塗布してなる光触媒担持構造体が記載されている。
しかしプラスチック基材は有機材料であるため、酸化チタンなどの光触媒をその表面に直接担持させると、紫外線照射により基材が分解を受け、チョーキング(白化)などの劣化を起こすという問題がある。そのため、基材と光触媒層との間に中間層を設ける方法も多く提案されている。例えば特許文献2等には、光触媒層と中間層との接着を向上させるために、光触媒層にエポキシシランカップリング剤を含有させた例が記載されている。
特許文献3には、光触媒、光酸発生剤及びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを含有する光硬化性組成物を光硬化してなる硬化物が記載されている。
特許文献4には、紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤と、光重合開始剤とを含有する、光触媒塗膜形成用塗料が記載されている。
特許文献5には、酸化チタンナノ粒子、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を含むシラン化合物の縮合物、及びその他の機能性物質(光触媒性酸化チタン等)を含有する有機無機複合体が記載されている。
特許文献6には、酸化チタンを含む光触媒、4官能性シラン化合物、及びさらに場合によりエポキシ系又はアクリル系のシランカップリング剤を含む塗膜形成剤を塗布し、これを紫外線により硬化させてなる塗膜が記載されており、塗膜形成剤が更に金属アルコキシドを含むと、撥水性微粒子の凝縮による塗膜の白濁が抑制できることが記載されている。
Many materials are known in which a photocatalyst is supported on the surface of a plastic for applications such as building materials, interior materials, appliances, and packaging materials.
Further, a titanium oxide (titania) sol known as a representative substance having a photocatalytic effect is also used as a coating agent component for forming a transparent hard coat layer as a use different from the effect.
In Patent Document 1, a coating solution containing a titania sol dispersed in an organic solvent, an acrylic silicone resin or an epoxy silicone resin, and a partial hydrolysis product of tetraalkoxysilane is directly applied to a substrate such as glass. A photocatalyst carrying structure is described.
However, since the plastic substrate is an organic material, there is a problem that when a photocatalyst such as titanium oxide is directly supported on the surface, the substrate is decomposed by irradiation with ultraviolet rays to cause deterioration such as choking (whitening). Therefore, many methods for providing an intermediate layer between the substrate and the photocatalyst layer have been proposed. For example, Patent Document 2 and the like describe an example in which an epoxysilane coupling agent is contained in the photocatalyst layer in order to improve the adhesion between the photocatalyst layer and the intermediate layer.
Patent Document 3 describes a cured product obtained by photocuring a photocurable composition containing a photocatalyst, a photoacid generator, and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane.
Patent Document 4 describes a coating composition for forming a photocatalytic coating film containing a silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group and a photopolymerization initiator.
Patent Document 5 discloses titanium oxide nanoparticles, condensates of silane compounds including 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and other functional substances (such as photocatalytic titanium oxide). Organic-inorganic composites containing are described.
In Patent Document 6, a photocatalyst containing titanium oxide, a tetrafunctional silane compound, and a coating film forming agent containing an epoxy or acrylic silane coupling agent as the case may be applied and cured with ultraviolet rays. A coating film is described, and it is described that when the coating film forming agent further contains a metal alkoxide, the cloudiness of the coating film due to condensation of water-repellent fine particles can be suppressed.

特開2004−67947号公報JP 2004-67947 A 特開2000−225663号公報JP 2000-225663 A 特開2000−169755号公報JP 2000-169755 A 特開2010−43188号公報JP 2010-43188 A 特開2007−332262号公報JP 2007-332262 A 特開2014−237120号公報JP 2014-237120 A

特許文献3〜6の各方法により基材に直接塗布して得られる塗膜では、ある程度の強度が得られているが、有機基材に紫外線照射によるチョーキングを起こすことが問題として残されており、特に光触媒活性とチョーキング防止とを両立させることが課題とされていた。本願発明は、十分な光触媒活性を発揮しながら、基材に劣化を起こすことのない、光触媒担持構造体を提供することを目的とする。   In the coating film obtained by directly applying to the base material by each method of Patent Documents 3 to 6, a certain degree of strength is obtained, but the problem remains that the organic base material is choked by ultraviolet irradiation. In particular, it has been a problem to achieve both photocatalytic activity and prevention of choking. It is an object of the present invention to provide a photocatalyst-supporting structure that exhibits sufficient photocatalytic activity and does not cause deterioration of the substrate.

本発明者らは、光触媒含有塗布液として、エポキシシランカップリング剤又はアクリルシランカップリング剤であるシランカップリング剤、及び中心金属としてケイ素を有しない金属カップリング剤を含有し、かつ前記シランカップリング剤以外のシラン化合物を含有しない塗布液を用い、基材に直接塗布することにより、上記課題を解決した光触媒担持構造体が得られることを見出し、さらに上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。   The present inventors include, as a photocatalyst-containing coating solution, a silane coupling agent that is an epoxy silane coupling agent or an acrylic silane coupling agent, and a metal coupling agent that does not have silicon as a central metal, and the silane cup As a result of finding out that a photocatalyst-supporting structure that solves the above problems can be obtained by directly applying the coating liquid containing no silane compound other than the ring agent to the base material, and further studying to solve the above problems The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、
(1)光触媒材料微粒子、エポキシシランカップリング剤及びアクリルシランカップリング剤から選ばれる少なくとも1種であるシランカップリング剤及び/又は該シランカップリング剤の加水分解縮合物、金属元素としてケイ素を有しない金属カップリング剤、及び溶媒を含有し、光触媒材料微粒子100質量部に対して、前記シランカップリング剤及び該シランカップリング剤の加水分解縮合物の合計を300質量部以上の比率で含有する、光触媒含有塗布液、
(2)前記シランカップリング剤以外のシラン化合物を含有しない、(1)に記載の光触媒含有塗布液、
(3)さらに微粒子シリカを含有する、(1)又は(2)に記載の光触媒含有塗布液、
(4)金属元素としてケイ素を有しない金属カップリング剤が、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤及びジルコネート系カップリング剤から選ばれる少なくとも1種である、(1)又は(2)に記載の光触媒含有塗布液、
(5)光触媒材料が二酸化チタンを含有するものである、(1)又は(2)に記載の光触媒含有塗布液、
(6)シランカップリング剤としてアクリルシランカップリング剤を含有し、さらに光重合開始剤を含有する、(1)又は(2)に記載の光触媒含有塗布液、及び
(7)シランカップリング剤の加水分解縮合物として、エポキシシランカップリング剤の加水分解縮合物を含有し、金属カップリング剤がアルミネート系カップリング剤である、(1)又は(2)に記載の光触媒含有塗布液に関する。
また、本発明は、
(8)基材上に、(1)〜(7)のいずれかに記載の光触媒含有塗布液を塗布し乾燥してなる、光触媒層が基材上に直接設けられている光触媒担持構造体、
(9)基材が有機材料である、(8)に記載の光触媒担持構造体、及び
(10)有機材料が合成樹脂である、(9)に記載の光触媒担持構造体に関する。
さらに、本発明は、
(11)(1)〜(7)のいずれかに記載の光触媒含有塗布液を基材に直接塗布し、乾燥することにより、光触媒担持構造体を形成する方法に関する。
That is, the present invention
(1) Photocatalyst material fine particles, epoxy silane coupling agent and acrylic silane coupling agent selected from at least one silane coupling agent and / or hydrolysis condensate of the silane coupling agent, silicon as a metal element A total amount of the silane coupling agent and hydrolysis condensate of the silane coupling agent in a ratio of 300 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the photocatalyst material fine particles. , Photocatalyst-containing coating solution,
(2) The photocatalyst-containing coating solution according to (1), which does not contain a silane compound other than the silane coupling agent,
(3) The photocatalyst-containing coating solution according to (1) or (2), further containing fine-particle silica,
(4) The metal coupling agent having no silicon as a metal element is at least one selected from a titanate coupling agent, an aluminate coupling agent and a zirconate coupling agent, (1) or (2) A photocatalyst-containing coating solution according to claim 1,
(5) The photocatalyst-containing coating liquid according to (1) or (2), wherein the photocatalyst material contains titanium dioxide,
(6) A photocatalyst-containing coating solution according to (1) or (2), which contains an acrylic silane coupling agent as a silane coupling agent and further contains a photopolymerization initiator, and (7) of the silane coupling agent The hydrolytic condensate relates to a photocatalyst-containing coating solution according to (1) or (2), which contains a hydrolytic condensate of an epoxy silane coupling agent and the metal coupling agent is an aluminate coupling agent.
The present invention also provides:
(8) A photocatalyst-supporting structure in which a photocatalyst layer is directly provided on a substrate, the photocatalyst-containing coating solution according to any one of (1) to (7) being applied and dried on the substrate,
(9) The photocatalyst carrying structure according to (8), wherein the substrate is an organic material, and (10) the photocatalyst carrying structure according to (9), wherein the organic material is a synthetic resin.
Furthermore, the present invention provides
(11) The present invention relates to a method for forming a photocatalyst-supporting structure by directly applying the photocatalyst-containing coating solution according to any one of (1) to (7) to a substrate and drying it.

本発明の光触媒担持構造体は、十分な光触媒活性を発揮しながら、基材との密着性に優れ、しかも基材にチョーキング等の劣化を起こすことがない。   The photocatalyst carrying structure of the present invention exhibits excellent photocatalytic activity, is excellent in adhesion to the base material, and does not cause deterioration such as choking on the base material.

KBM−403(エポキシシランカップリング剤)を用いた場合の本発明の光触媒担持構造体の抗ウイルス性を示すグラフである。It is a graph which shows the antiviral property of the photocatalyst carrying structure of this invention at the time of using KBM-403 (epoxysilane coupling agent). KBM−5103(アクリルシランカップリング剤)を用いた場合の本発明の光触媒担持構造体の抗ウイルス性を示すグラフである。It is a graph which shows the antiviral property of the photocatalyst carrying structure of this invention at the time of using KBM-5103 (acryl silane coupling agent).

本発明の光触媒含有塗布液は、光触媒材料微粒子、溶媒、エポキシシランカップリング剤及びアクリルシランカップリング剤から選ばれる少なくとも1種であるシランカップリング剤及び/又は該シランカップリング剤の加水分解縮合物、中心金属元素としてケイ素を有しない金属カップリング剤、及び溶媒を含有する液状組成物である。   The photocatalyst-containing coating liquid of the present invention is a silane coupling agent that is at least one selected from photocatalyst material fine particles, a solvent, an epoxy silane coupling agent, and an acrylic silane coupling agent, and / or hydrolytic condensation of the silane coupling agent. And a liquid composition containing a metal coupling agent having no silicon as a central metal element, and a solvent.

本発明の光触媒含有塗布液に用いる光触媒材料微粒子は、光触媒活性を有する金属酸化物等を含む無機材料からなる微粒子である。
光触媒材料の主成分としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ロジウム、酸化レニウム等が挙げられる。これらの中でも、酸化チタン、酸化タングステン等、特にアナターゼ型又はルチル型の酸化チタンが好ましい。
The photocatalyst material fine particles used in the photocatalyst-containing coating solution of the present invention are fine particles made of an inorganic material containing a metal oxide having photocatalytic activity.
The main components of the photocatalytic material are titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, iron oxide, nickel oxide, ruthenium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, rhodium oxide, Examples include rhenium oxide. Among these, titanium oxide, tungsten oxide and the like, particularly anatase type or rutile type titanium oxide are preferable.

また、これらに、Pt、Rh、Ru、Nb、Cu、Sn、Ni、Fe、Ag等の金属若しくはこれらの酸化物を添加したものも用いることができる。
特に、CuOが担持されたルチル型酸化チタンは、紫外線のみならず可視光にも応答して光触媒機能を発揮することから好ましい。
光触媒材料微粒子の粒子径は特に限定されないが、特に填料としてシリカ等の金属酸化物を併用する場合には、十分な光触媒活性を発揮させる意味から、填料の平均粒子径より大きい平均粒子径を有することが好ましく、平均粒子径が40〜500nmであることがより好ましい。
Moreover, what added metals, such as Pt, Rh, Ru, Nb, Cu, Sn, Ni, Fe, Ag, or these oxides, can also be used for these.
In particular, rutile titanium oxide carrying CuO is preferable because it exhibits a photocatalytic function in response to not only ultraviolet rays but also visible light.
The particle diameter of the photocatalyst material fine particles is not particularly limited, but in particular, when a metal oxide such as silica is used in combination as a filler, it has an average particle diameter larger than the average particle diameter of the filler from the viewpoint of exerting sufficient photocatalytic activity. The average particle size is more preferably 40 to 500 nm.

本発明の光触媒含有塗布液に用いるシランカップリング剤としては、一般式:RSi(X)、R(R)Si(X)、又はR(RSiX(ただし各式中、RはSiで示されるケイ素原子に直結した炭素原子と、エポキシ基及び(メタ)アクリロキシ基から選ばれる少なくとも1種の官能基とを有する有機基を表し、Rは非加水分解性の有機基を表し、Xはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、アルコキシ基、フェノキシ基、又はアシルオキシ基を表す。Rで示される基又はXで示される基が2個以上ある場合には、R又はXはそれぞれ同じものであっても互いに異なっていてもよい。)で示されるものが使用可能である。
ここで、Rがエポキシ基を有するシランカップリング剤をエポキシシランカップリング剤、Rが(メタ)アクリロキシ基を有するシランカップリング剤をアクリルシランカップリング剤、と称する。
前記Rは、置換基及び/又は−O−基を有していても良いアルキル基等の有機基にエポキシ基又は(メタ)アクリロキシ基を有する基であり、具体的には、γ−グリシドキシプロピル基、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、γ−アクリロキシプロピル基、γ−メタクリロキシプロピル基などが例示され、前記Rとしては、メチル基、エチル基などのC1〜C5のアルキル基、及び前記Rとして例示した有機基などが例示され、前記Xとしては、塩素原子の他、メトキシ基、エトキシ基、β−メトキシエトキシ基などのC1〜C5のアルコキシ基、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基などのC1〜C6のアシルオキシ基などが例示される。
本発明の光触媒含有塗布液に用いるシランカップリング剤は、特に一般式:RSi(OR3(式中、Rは前記と同じものを表し、RはC1〜3アルキル基を示し、Rは同じものであっても互いに異なっていてもよい。)
で表される化合物であることが好ましい。
また、本発明の光触媒含有塗布液には、少なくとも1種のエポキシシランカップリング剤またはその加水分解縮合物、及び、少なくとも1種のアクリルシランカップリング剤またはその加水分解縮合物のいずれか一方のみを含有することが好ましい。
As a silane coupling agent used for the photocatalyst containing coating liquid of the present invention, a general formula: R 1 Si (X) 3 , R 1 (R 2 ) Si (X) 2 , or R 1 (R 2 ) 2 SiX (however, In each formula, R 1 represents an organic group having a carbon atom directly connected to a silicon atom represented by Si, and at least one functional group selected from an epoxy group and a (meth) acryloxy group, and R 2 represents a non-hydrolyzed group. Represents a decomposable organic group, and X represents a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, an alkoxy group, a phenoxy group or an acyloxy group, a group represented by R 2 or a group represented by X When there are two or more, R 2 or X may be the same or different from each other.
Here, the silane coupling agent in which R 1 has an epoxy group is referred to as an epoxy silane coupling agent, and the silane coupling agent in which R 1 has a (meth) acryloxy group is referred to as an acrylic silane coupling agent.
R 1 is a group having an epoxy group or a (meth) acryloxy group in an organic group such as an alkyl group which may have a substituent and / or —O— group, and specifically, γ-glycol. Sidoxypropyl group, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, γ-acryloxypropyl group, γ-methacryloxypropyl group, etc. are exemplified, and as R 2 , C1 such as methyl group, ethyl group, etc. And an organic group exemplified as the R 1 , and the X is a chlorine atom, a C1-C5 alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, and a β-methoxyethoxy group, Examples thereof include C1-C6 acyloxy groups such as formyloxy group, acetyloxy group and propionyloxy group.
The silane coupling agent used in the photocatalyst-containing coating solution of the present invention is particularly represented by the general formula: R 1 Si (OR 3 ) 3 (wherein R 1 represents the same as described above, and R 3 represents a C1-3 alkyl group. And R 3 may be the same or different from each other.)
It is preferable that it is a compound represented by these.
In addition, the photocatalyst-containing coating liquid of the present invention includes at least one of at least one epoxysilane coupling agent or a hydrolysis condensate thereof, and at least one acrylic silane coupling agent or a hydrolysis condensate thereof. It is preferable to contain.

本発明の光触媒含有塗布液には、前記シランカップリング剤以外のシラン化合物を含有しないことが好ましい。これにより、ハードコート性をさらに高めることができる。
前記シランカップリング剤以外のシラン化合物としては、一般式:Si(X)、RSi(X)、(RSi(X)、(RSiX、これらの縮合物、又は(RSi(ただし各式中、Rは非加水分解性であり、かつエポキシ基、アクリロキシ基及びメタクリロキシ基のいずれも有しない有機基を表し、Rで示される基が2個以上ある場合には、Rは同じものであっても互いに異なっていてもよい。Xは前記と同じものを表す。)で示されるものが挙げられ、より具体的には、有機物と反応しない、ジアルコキシジアルキルシラン、ジアルコキシジフェニルシラン、トリアルコキシアルキルシラン、トリアルコキシフェニルシラン、テトラアルコキシシラン、テトラフェノキシシラン等の化合物が例示される。
The photocatalyst-containing coating solution of the present invention preferably contains no silane compound other than the silane coupling agent. Thereby, hard coat property can further be improved.
Examples of silane compounds other than the silane coupling agent include general formulas: Si (X) 4 , R 4 Si (X) 3 , (R 4 ) 2 Si (X) 2 , (R 4 ) 3 SiX, and their condensations. Or (R 4 ) 4 Si (wherein R 4 represents a non-hydrolyzable organic group having no epoxy group, acryloxy group or methacryloxy group, and represented by R 4) R 4 may be the same or different from each other, X represents the same as above, and more specifically, an organic substance. Does not react with dialkoxydialkylsilane, dialkoxydiphenylsilane, trialkoxyalkylsilane, trialkoxyphenylsilane, tetraalkoxysilane, tetraphenoxysilane, etc. It is shown.

本発明の光触媒含有塗布液に含有されるシランカップリング剤は、加水分解縮合させることによって、塗膜の強度を高めることができる。
特に、シランカップリング剤としてエポキシ系シランカップリング剤を用いる場合、シランカップリング剤を加水分解縮合してからその他の成分と混合することが好ましい。この場合には、後記の金属カップリング剤としては、アルミネート系カップリング剤を用いるのが好ましい。チタネート系カップリング剤やジルコネート系カップリング剤を用いる場合には、水が存在するとこれらが加水分解を受け金属カップリング剤による塗膜強化効果が却って損なわれることがある。
The strength of the coating film can be increased by hydrolytic condensation of the silane coupling agent contained in the photocatalyst-containing coating solution of the present invention.
In particular, when an epoxy silane coupling agent is used as the silane coupling agent, it is preferable to hydrolyze and condense the silane coupling agent before mixing with other components. In this case, it is preferable to use an aluminate coupling agent as a metal coupling agent described later. In the case of using a titanate coupling agent or a zirconate coupling agent, if water is present, these undergo hydrolysis and the coating strengthening effect by the metal coupling agent may be impaired.

また、本発明の光触媒含有塗布液には、シランカップリング剤としてアクリルシランカップリング剤を用いる場合、さらに光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤は、紫外線を照射した際に(メタ)アクリロキシ基間において重合反応を開始させることが可能な化合物であればよい。これにより、アクリルシランカップリング剤の重合が促進され、塗膜の強度を高めることができる。
光重合開始剤として具体的には、紫外線の照射によりラジカルを発生し、そのラジカルが重合のきっかけとなる、ベンゾイン誘導体等が挙げられる。特に、アルキルフェノン系光重合開始剤である、Irgacure(登録商標)651、184、907、369、379(BASF社製)等が好適である。
Moreover, when using an acrylic silane coupling agent as a silane coupling agent, it is preferable to contain a photoinitiator further in the photocatalyst containing coating liquid of this invention. The photopolymerization initiator may be a compound that can start a polymerization reaction between (meth) acryloxy groups when irradiated with ultraviolet rays. Thereby, superposition | polymerization of an acrylsilane coupling agent is accelerated | stimulated and the intensity | strength of a coating film can be raised.
Specific examples of the photopolymerization initiator include benzoin derivatives that generate radicals by irradiation with ultraviolet rays, and the radicals cause polymerization. In particular, Irgacure (registered trademark) 651, 184, 907, 369, 379 (manufactured by BASF), which is an alkylphenone photopolymerization initiator, is suitable.

本発明の光触媒塗布液に用いる、金属元素としてケイ素を有しない金属カップリング剤とは、加水分解性基を有し、これにより架橋反応する、金属化合物である。より具体的には、金属元素に配位子が配位してなる金属錯体、金属元素にアルコキシ基が結合してなる金属アルコラートのいずれか(両方に分類される化合物も含む。)が挙げられる。
このうち、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤及びジルコネート系カップリング剤が好ましい。
The metal coupling agent having no silicon as a metal element used in the photocatalyst coating solution of the present invention is a metal compound having a hydrolyzable group and thereby undergoing a crosslinking reaction. More specifically, any of a metal complex in which a ligand is coordinated to a metal element and a metal alcoholate in which an alkoxy group is bonded to the metal element (including compounds classified into both) is also included. .
Of these, titanate coupling agents, aluminate coupling agents and zirconate coupling agents are preferred.

チタネート系カップリング剤としては、例えば、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタン、チタニウム−i−プロポキシオクチレングリコレート等のチタンアルコキシド;チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、プロパンジオキシチタンビス(エチルアセトアセテート)等のチタン錯体等がある。   Examples of titanate coupling agents include titanium alkoxides such as tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetrakis (2-ethylhexyloxy) titanium, titanium-i-propoxyoctylene glycolate; titanium acetylacetonate, titanium Tetraacetylacetonate, di-i-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, diethoxy bis There are titanium complexes such as (acetylacetonato) titanium and propanedioxytitanium bis (ethylacetoacetate).

アルミネート系カップリング剤としては、例えば、アルミニウムイソプロピレート、モノ−sec−ブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムエチレート等のアルミニウムアルコレート;エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトナート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトナート)、ジエトキシモノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−i−プロポキシモノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−n−プロポキシモノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−n−ブトキシモノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、エトキシビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、i−プロポキシビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、n−プロポキシビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、n−ブトキシビス(アセチルアセトナート)アルミニウム等のアルミニウム錯体;環状アルミニウムオリゴマー等がある。   Examples of aluminate coupling agents include aluminum alcoholates such as aluminum isopropylate, mono-sec-butoxyaluminum diisopropylate, aluminum ethylate; ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum bisethylacetoacetate monoacetyl Acetonate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), aluminum tris (acetylacetonate), diethoxymono (acetylacetonato) aluminum, di-i-propoxymono (acetylacetonato) aluminum, di-n-propoxymono (acetylacetonate) ) Aluminum, di-n-butoxymono (acetylacetonato) aluminum, ethoxybis (acetylacetonato) aluminum Arm, i- Puropokishibisu (acetylacetonate) aluminum, n- Puropokishibisu (acetylacetonate) aluminum, n- butoxy bis aluminum complexes such as (acetylacetonate) aluminum; an annular aluminum oligomers.

ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトナート)、ジ−n−ブトキシビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジルコニウムテトラキス(エチルアセトアセテート)、ジエトキシビスアセチルアセトナートジルコニウム、ジ−i−プロポキシビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシモノエチルアセトアセテートジルコニウム、トリ−n−ブトキシモノアセチルアセトナートジルコニウム等がある。   Zirconate coupling agents include zirconium tetrakis (acetylacetonate), di-n-butoxybis (acetylacetonato) zirconium, zirconium tetrakis (ethylacetoacetate), diethoxybisacetylacetonatozirconium, di-i-propoxybis (Acetylacetonato) zirconium, di-n-propoxybis (acetylacetonato) zirconium, tri-n-butoxymonoethylacetoacetate zirconium, tri-n-butoxymonoacetylacetonatozirconium and the like.

アセチルアセトナート系カップリング剤としては、前記のチタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、及びジルコネート系カップリング剤のうちアセチルアセトナート系カップリング剤であるものが挙げられる。   Examples of the acetylacetonate coupling agent include those that are acetylacetonate coupling agents among the titanate coupling agents, aluminate coupling agents, and zirconate coupling agents.

本発明の光触媒含有塗布液には溶媒が含有される。溶媒は特に限定されないが、例えば、水;メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、t−ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジエチルエーテル、メチルセルソルブ、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の飽和炭化水素等を挙げることができる。また、これらの2種以上を混合して用いることもできる。これらの内、アルコール類が特に好ましい。   The photocatalyst-containing coating solution of the present invention contains a solvent. Although the solvent is not particularly limited, for example, water; alcohols such as methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, and t-butanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetyl acetone, and cyclohexanone; diethyl ether, Ethers such as methyl cellosolve and tetrahydrofuran; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform; esters such as ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate; pentane, hexane and cyclohexane And saturated hydrocarbons. Moreover, these 2 types or more can also be mixed and used. Of these, alcohols are particularly preferred.

本発明の光触媒含有塗布液には、前記各成分のほかに、成膜助剤、増粘剤、消泡剤、顔料、填料、分散剤、染料、防腐剤などを、本発明の効果を損なわない範囲で任意に配合することができる。
特に、微粒子からなる金属酸化物を填料として用いることにより、耐光性を高めるなどの効果が得られる。
填料として用いる金属酸化物としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、インジウム、錫、アンチモン、タンタル、タングステン、セリウム等の元素を含む酸化物(ただし光触媒材料を除く。)が挙げられる。
In addition to the above-mentioned components, the photocatalyst-containing coating solution of the present invention includes a film forming aid, a thickener, an antifoaming agent, a pigment, a filler, a dispersant, a dye, a preservative, and the like, and the effects of the present invention are impaired. It can mix | blend arbitrarily in the range which is not.
In particular, by using a metal oxide composed of fine particles as a filler, effects such as enhancement of light resistance can be obtained.
Metal oxides used as fillers include magnesium, aluminum, silicon, titanium, vanadium, iron, nickel, copper, zinc, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, indium, tin, antimony, tantalum, tungsten, cerium, etc. Examples thereof include oxides containing elements (excluding photocatalytic materials).

本発明の光触媒含有塗布液には、特に微粒子シリカを含有することが好ましい。これによりチョーキング防止効果が高められる。これは、光触媒粒子表面をシリカが覆い、光触媒による有機成分への攻撃が緩和されるためと考えられる。微粒子シリカとしては、平均粒子径が100nm以下であることが好ましい。また微粒子シリカの形状としては、球状シリカ粒子、若しくは球状シリカ粒子が細長い形状に結合してなる粒子(その全体の平均粒子径は100nm以下であることが好ましい。)が好ましい。ここに言う球状シリカ粒子の平均粒子径は40nm以下であることが好ましく、5〜20nmであることがより好ましい。平均粒子径が100nmより大きいと、スチールウールや爪による擦り耐性が劣る。   The photocatalyst-containing coating solution of the present invention preferably contains fine particle silica. Thereby, the anti-choking effect is enhanced. This is presumably because silica covers the surface of the photocatalyst particles, and the attack on the organic component by the photocatalyst is mitigated. The fine particle silica preferably has an average particle diameter of 100 nm or less. Further, the shape of the fine particle silica is preferably spherical silica particles or particles formed by bonding spherical silica particles in an elongated shape (the average particle diameter of the whole is preferably 100 nm or less). The average particle diameter of the spherical silica particles mentioned here is preferably 40 nm or less, and more preferably 5 to 20 nm. When the average particle diameter is larger than 100 nm, the abrasion resistance due to steel wool or nails is inferior.

本発明の光触媒含有塗布液は、光触媒材料微粒子100質量部に対して、前記シランカップリング剤及び該シランカップリング剤の加水分解縮合物の合計を300質量部以上の比率で含有する。前記シランカップリング剤及び該シランカップリング剤の加水分解縮合物の合計は300〜1000質量部の比率で含有されることがより好ましい。
また、光触媒100質量部に対して、その他の成分を以下の比率で含有することが好ましい。
金属カップリング剤:20質量部以上、より好ましくは50〜300質量部。
金属酸化物からなる填料、好ましくは微粒子シリカ:0〜400質量部、より好ましくは50〜400質量部。
また、本発明の光触媒含有塗布液は、固形成分中の質量%として、光触媒を0.5〜20質量%、シランカップリング剤及び/又はシランカップリング剤の加水分解縮合物を合計で5〜80質量%、より好ましくは20〜80質量%、金属カップリング剤を2〜60質量%、より好ましくは2〜30質量%、金属酸化物からなる填料、好ましくは微粒子シリカを、0〜40質量%、より好ましくは1〜20質量%含有することが好ましい。
The photocatalyst-containing coating solution of the present invention contains 300 parts by mass or more of the total of the silane coupling agent and the hydrolysis condensate of the silane coupling agent with respect to 100 parts by mass of the photocatalyst material fine particles. The total of the silane coupling agent and the hydrolysis condensate of the silane coupling agent is more preferably contained in a ratio of 300 to 1000 parts by mass.
Moreover, it is preferable to contain another component with the following ratio with respect to 100 mass parts of photocatalysts.
Metal coupling agent: 20 parts by mass or more, more preferably 50 to 300 parts by mass.
Filler made of metal oxide, preferably fine-particle silica: 0 to 400 parts by mass, more preferably 50 to 400 parts by mass.
Moreover, the photocatalyst containing coating liquid of this invention is 5-20 mass% of photocatalysts as a mass% in a solid component, and the hydrolysis condensate of a silane coupling agent and / or a silane coupling agent is 5 in total. 80% by mass, more preferably 20-80% by mass, 2-60% by mass of metal coupling agent, more preferably 2-30% by mass, filler consisting of metal oxide, preferably 0-40% by mass of fine silica. %, More preferably 1 to 20% by mass.

本発明の光触媒担持構造体は、本発明の光触媒含有塗布液を基材上に塗布し乾燥してなる、基材上に光触媒層が直接接している光触媒担持構造体である。
基材は特に限定されないが、無機材料としては、金属、ガラス、セラミックス、セメント等、有機材料としては、木材;紙;天然繊維;ゴム;皮革;ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ABS樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂等を例示することができる。
このうち、光触媒層を直接設けることが従来困難であった、有機材料、なかでも合成樹脂が好ましい。
合成樹脂の光触媒層が接する表面には、光触媒含有塗布液を塗布する前に、易接着処理を施すことが好ましい。この易接着処理としては、例えば、表面にコロナ放電処理や、UV−オゾン処理を施す方法が挙げられる。
The photocatalyst carrying structure of the present invention is a photocatalyst carrying structure in which the photocatalyst layer is in direct contact with the base material, which is obtained by applying the photocatalyst-containing coating liquid of the present invention onto the base material and drying it.
The base material is not particularly limited, but inorganic materials include metal, glass, ceramics, cement, etc., and organic materials include wood; paper; natural fibers; rubber; leather; polyethylene, polypropylene, acrylic resin, polyethylene terephthalate, poly Examples thereof include synthetic resins such as vinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, polystyrene, ABS resin, phenol resin, urea resin, polyurethane, epoxy resin, and melamine resin.
Of these, organic materials, particularly synthetic resins, which have conventionally been difficult to directly provide a photocatalytic layer are preferred.
It is preferable to subject the surface of the synthetic resin photocatalyst layer to contact with the surface before applying the photocatalyst-containing coating solution. Examples of the easy adhesion treatment include a method of performing corona discharge treatment or UV-ozone treatment on the surface.

本発明の光触媒含有塗布液を基材に塗布する方法は、特に限定されず、スプレーコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、メイヤバー工法、ディップコーティング法、ロールコーティング法等の公知の方法により、所定の塗工量で塗工した後乾燥し、所定の厚みで光触媒層を形成させればよい。   The method for applying the photocatalyst-containing coating solution of the present invention to the substrate is not particularly limited, and is a known method such as a spray coating method, a flow coating method, a spin coating method, a Meyer bar method, a dip coating method, or a roll coating method. What is necessary is just to dry after apply | coating with a predetermined coating amount, and to form a photocatalyst layer with predetermined thickness.

本発明の光触媒担持構造体における光触媒層の厚みは、特に限定されないが、乾燥後の厚みが通常0.01〜10μmであり、0.5〜5.0μmがより好ましい。   Although the thickness of the photocatalyst layer in the photocatalyst carrying structure of the present invention is not particularly limited, the thickness after drying is usually 0.01 to 10 μm, and more preferably 0.5 to 5.0 μm.

本発明の光触媒含有塗布液がアクリルシランカップリング剤及び光重合開始剤を含有する場合には、前記の乾燥工程の後、さらに紫外線を照射することが好ましく、該紫外線は350nm以下の波長を含むことがより好ましい。
この紫外線照射には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルはライドランプ、エキシマ―ランプ、カーボンアークランプ、キセノンアークランプ等の装置を用いることができる。また紫外線照射量としては、0.1〜100J/cmが好ましい。
When the photocatalyst-containing coating solution of the present invention contains an acrylic silane coupling agent and a photopolymerization initiator, it is preferable to further irradiate ultraviolet rays after the drying step, and the ultraviolet rays include a wavelength of 350 nm or less. It is more preferable.
For this ultraviolet irradiation, an apparatus such as an ultra-high pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal lamp, an excimer lamp, a carbon arc lamp, or a xenon arc lamp can be used. Moreover, as an ultraviolet irradiation amount, 0.1-100 J / cm < 2 > is preferable.

以下に本発明の実施例を示すが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。   Examples of the present invention are shown below, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.

[製造例1](光触媒材料微粒子)
蒸留水1000gに60g(100質量部)のルチル型酸化チタンA(昭和電工セラミックス社製、ルチル化率95.9モル%)を懸濁させ、さらに4.979g(銅換算で3.0質量部)のCuCl・2HO(関東化学株式会社製)を添加して、10分攪拌した。pHが10になるように、1mol/Lの水酸化ナトリウム(関東化学社製)水溶液を添加し、30分間攪拌混合を行ってスラリーを得た。
このスラリーをろ過し、得られた固形分を純水で洗浄し、80℃で乾燥し、ミキサーで粉砕した。この粉砕物を大気中、450℃で、3時間熱処理し、試料1を得た。
なお、この試料1を、フッ酸溶液中で加熱して全溶解し、抽出液をICP発光分光分析により定量したところ、酸化チタン100質量部に対して、銅イオンが3.0質量部であった。すなわち、仕込みの銅イオン(CuCl・2HO由来)の全量がCuOとして酸化チタン表面に担持されていた。また試料1の平均粒子径は約150nmであった。
イソプロピルアルコールに一定量の試料1を添加して懸濁させ、固形分含量0.25〜5.0質量%の光触媒懸濁液を作製した。
[Production Example 1] (Photocatalyst material fine particles)
60 g (100 parts by mass) of rutile-type titanium oxide A (manufactured by Showa Denko Ceramics Co., Ltd., 95.9 mol%) is suspended in 1000 g of distilled water, and further 4.979 g (3.0 parts by mass in terms of copper). ) CuCl 2 · 2H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added and stirred for 10 minutes. A 1 mol / L sodium hydroxide (manufactured by Kanto Chemical Co.) aqueous solution was added so that the pH was 10, and the mixture was stirred and mixed for 30 minutes to obtain a slurry.
This slurry was filtered, and the obtained solid content was washed with pure water, dried at 80 ° C., and pulverized with a mixer. This pulverized product was heat-treated at 450 ° C. for 3 hours in the air to obtain Sample 1.
The sample 1 was heated and dissolved in a hydrofluoric acid solution, and the extract was quantified by ICP emission spectroscopic analysis. As a result, the copper ion was 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of titanium oxide. It was. That is, the total amount of charged copper ions (derived from CuCl 2 · 2H 2 O) was supported on the titanium oxide surface as CuO. The average particle size of Sample 1 was about 150 nm.
A certain amount of Sample 1 was added to isopropyl alcohol and suspended therein to prepare a photocatalyst suspension having a solid content of 0.25 to 5.0% by mass.

(金属カップリング剤の効果)
[実施例1、2、3、4、比較例1]
製造例1で得られた、固形分含量が0.25質量%(実施例1)、0.5質量%(実施例2)、1.0質量%(実施例3)、2.5質量%(実施例4)、又は5.0質量%(比較例1)の光触媒懸濁液21.67gに、KBM−5103(γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越シリコーン社製)2.27gを添加して5分間撹拌し、T−50(ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、日本曹達社製)0.86gを添加して5分間撹拌し、さらにIrgacure(登録商標)907(光重合開始剤2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、BASF社製)0.23gを添加して5分間撹拌し、光触媒塗布液を得た。
(Effect of metal coupling agent)
[Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Example 1]
The solid content obtained in Production Example 1 was 0.25% by mass (Example 1), 0.5% by mass (Example 2), 1.0% by mass (Example 3), 2.5% by mass. (Example 4) or 2.27 g of KBM-5103 (γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Silicone) was added to 21.67 g of the photocatalyst suspension of 5.0% by mass (Comparative Example 1). The mixture was stirred for 5 minutes, 0.86 g of T-50 (di-i-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred for 5 minutes, and further Irgacure (registered trademark) 907 ( 0.23 g of photopolymerization initiator 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one (manufactured by BASF) was added and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst coating solution. It was.

[比較例2、3、4、5]
固形分含量が0.25質量%(比較例2)、0.5質量%(比較例3)、1.0質量%(比較例4)、又は2.5質量%(比較例5)の光触媒懸濁液21.67gに、KBM−5103(γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越シリコーン社製)2.27gを添加して5分間撹拌し、さらにIrgacure(登録商標)907 0.23gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
[Comparative Examples 2, 3, 4, 5]
A photocatalyst having a solid content of 0.25% by mass (Comparative Example 2), 0.5% by mass (Comparative Example 3), 1.0% by mass (Comparative Example 4), or 2.5% by mass (Comparative Example 5) 2.27 g of KBM-5103 (γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Silicone) was added to 21.67 g of the suspension and stirred for 5 minutes, and 0.23 g of Irgacure (registered trademark) 907 was further added. And stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[試験例1]
コスモシャイン(登録商標)A4300(易接着処理されたポリエチレンテレフタラートフィルム、東洋紡社製)上に、実施例1〜5及び比較例1〜4で得られた各光触媒塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させた。
これらの成膜サンプルに、UV照射(400mJ/cm)を行った後、表1に示した期間にわたってBLB照射(1mW/cm)を行い、その後、スチールウール擦り試験(200g荷重、20往復)、及び爪ひっかき試験を行った。結果を表1に示した。結果を表す記号は次の通り。
スチールウール擦り・・・◎:ほぼ無傷、○:傷わずか、△:傷数本、×:傷多数
爪ひっかき・・・○:傷つかない、△:何度も擦ると傷つく、×:容易に傷つく
−:実施せず
[Test Example 1]
Each photocatalyst coating solution obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 was bar-coated on Cosmo Shine (registered trademark) A4300 (polyethylene terephthalate film subjected to easy adhesion treatment, manufactured by Toyobo Co., Ltd.). And dried at 100 ° C. for 5 minutes.
These film formation samples were subjected to UV irradiation (400 mJ / cm 2 ) and then subjected to BLB irradiation (1 mW / cm 2 ) over the period shown in Table 1, and then a steel wool rubbing test (200 g load, 20 reciprocations). ), And a nail scratch test. The results are shown in Table 1. The symbols representing the results are as follows.
Steel wool rubbing ◎: Almost intact, ○: Slightly scratched, △: Several scratches, ×: Many scratches Nail scratches ... ○: Not scratched, △: Scratched many times, ×: Scratched easily -: Not implemented

以上から、金属カップリング剤を添加すると、BLB照射下でも長期間にわたり硬度が維持されること、また光触媒に比較してシランカップリング剤が多い方が硬度に優れることがわかる。   From the above, it can be seen that when a metal coupling agent is added, the hardness is maintained over a long period of time even under BLB irradiation, and that the more silane coupling agent is superior to the photocatalyst, the better the hardness is.

(微粒子シリカの効果)
[実施例5]
製造例1で得られた固形分含量2.5質量%の光触媒懸濁液21.67gに、KBM−403(γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、信越シリコーン社製)2.27gを添加して5分間撹拌し、さらにT−50 0.86gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
(Effect of fine particle silica)
[Example 5]
2.27 g of KBM-403 (γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Silicone) was added to 21.67 g of the photocatalyst suspension having a solid content of 2.5% by mass obtained in Production Example 1. Then, 0.86 g of T-50 was added and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[実施例6、7、8]
実施例5で得た光触媒含有塗布液に、さらにIPA−ST(微粒子シリカ、粒径10〜15nm、30質量%でイソプロピルアルコール中に懸濁、日産化学工業社製)0.9g(実施例6)、1.8g(実施例7)又は3.6g(実施例8)を添加して5分間混合し、光触媒含有塗布液を得た。
[Examples 6, 7, and 8]
To the photocatalyst-containing coating solution obtained in Example 5, 0.9 g of IPA-ST (particulate silica, particle size 10 to 15 nm, suspended in isopropyl alcohol at 30% by mass, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) ), 1.8 g (Example 7) or 3.6 g (Example 8) was added and mixed for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[実施例9、10、11]
IPA−STに代えて、IPA−ST−UP(鎖状シリカ、粒径40〜100nm、15質量%でイソプロピルアルコール中に懸濁、日産化学工業社製)を1.8g(実施例9)、3.6g(実施例10)、又は7.2g(実施例11)混合した以外は、実施例6〜8と同様の方法で、光触媒含有塗布液を得た。
[Examples 9, 10, and 11]
Instead of IPA-ST, 1.8 g (Example 9) of IPA-ST-UP (chain silica, particle size 40-100 nm, suspended in isopropyl alcohol at 15% by mass, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) A photocatalyst-containing coating solution was obtained in the same manner as in Examples 6 to 8, except that 3.6 g (Example 10) or 7.2 g (Example 11) was mixed.

[実施例12、13、14]
IPA−STに代えて、セルナックス(登録商標)CX−Z210(酸化アンチモンを含有する複酸化物、粒径15nm、21質量%でイソプロピルアルコール中に懸濁、日産化学工業社製)を1.29g(実施例12)、2.57g(実施例13)、又は5.14g(実施例14)混合した以外は、実施例6〜8と同様の方法で、光触媒含有塗布液を得た。
[Examples 12, 13, and 14]
In place of IPA-ST, Celnax (registered trademark) CX-Z210 (double oxide containing antimony oxide, particle size 15 nm, suspended in isopropyl alcohol at 21% by mass, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) A photocatalyst-containing coating solution was obtained in the same manner as in Examples 6 to 8, except that 29 g (Example 12), 2.57 g (Example 13), or 5.14 g (Example 14) were mixed.

[試験例2]
コスモシャインA4300上に、実施例5〜14で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で15分乾燥させた。
これらの成膜サンプルに、表2に示した期間にわたってBLB照射(1mW/cm)を行い、その後、試験例1と同様の方法で試験を行った。結果を表2に示した。結果を表す記号は表1と同じ。
[Test Example 2]
Each photocatalyst-containing coating solution obtained in Examples 5 to 14 was bar-coated on Cosmo Shine A4300 and dried at 100 ° C. for 15 minutes.
These film formation samples were subjected to BLB irradiation (1 mW / cm 2 ) over the period shown in Table 2, and then tested in the same manner as in Test Example 1. The results are shown in Table 2. The symbols representing the results are the same as in Table 1.

以上から、エポキシ系シランカップリング剤を使用した場合に、微粒子シリカを添加すると、BLB照射下でも長期間にわたり硬度が維持されることがわかる。   From the above, it can be seen that when an epoxy silane coupling agent is used, the addition of fine-particle silica maintains the hardness over a long period of time even under BLB irradiation.

(微粒子シリカの効果)
[実施例15、16、17]
実施例4で得た光触媒含有塗布液に、さらにIPA−STを0.9g(実施例15)、1.8g(実施例16)、又は3.6g(実施例17)を添加して5分間混合し、光触媒含有塗布液を得た。
(Effect of fine particle silica)
[Examples 15, 16, and 17]
To the photocatalyst-containing coating solution obtained in Example 4, 0.9 g (Example 15), 1.8 g (Example 16), or 3.6 g (Example 17) of IPA-ST was further added for 5 minutes. By mixing, a photocatalyst-containing coating solution was obtained.

[試験例3]
コスモシャインA4300上に、実施例4及び15〜17で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させた。
これらの成膜サンプルに、UV照射(400mJ/cm)を行った後、表3に示した期間にわたってBLB照射(1mW/cm)を行い、その後、試験例1と同様の方法で試験を行った。結果を表3に示した。結果を表す記号は表1と同じ。
[Test Example 3]
Each photocatalyst-containing coating solution obtained in Examples 4 and 15 to 17 was bar-coated on Cosmo Shine A4300 and dried at 100 ° C. for 5 minutes.
These film formation samples were irradiated with UV (400 mJ / cm 2 ), then subjected to BLB irradiation (1 mW / cm 2 ) over the period shown in Table 3, and then tested in the same manner as in Test Example 1. went. The results are shown in Table 3. The symbols representing the results are the same as in Table 1.

以上から、アクリル系シランカップリング剤を使用した場合でも、微粒子シリカを添加すると、UV照射下でも長期間にわたり硬度が維持されることがわかる。   From the above, it can be seen that even when an acrylic silane coupling agent is used, if fine particle silica is added, the hardness is maintained over a long period of time even under UV irradiation.

(微粒子シリカの効果:比較)
[比較例6、7]
製造例1において得られた固形分含量2.5質量%の光触媒懸濁液21.67gに、KRM−8528C 2.25g(比較例6)、又はEBECRYL8311(登録商標)2.14g(比較例7)を添加して5分間撹拌し、さらにIrgacure907 0.11gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。KRM−8528C及びEBECRYL8311は、いずれも、高耐候性ナノシリカ含有ウレタンアクリレート樹脂(ダイセル・オルネクス社製)である。
(Effect of fine particle silica: comparison)
[Comparative Examples 6 and 7]
21.67 g of the photocatalyst suspension having a solid content of 2.5% by mass obtained in Production Example 1 was added to 2.25 g of KRM-8528C (Comparative Example 6) or 2.14 g of EBECRYL8311 (registered trademark) (Comparative Example 7). And 0.15 g of Irgacure 907 was added and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution. KRM-8528C and EBECRYL8311 are both highly weather-resistant nanosilica-containing urethane acrylate resins (manufactured by Daicel Ornex).

[試験例4]
コスモシャインA4300上に、比較例5及び6で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させた。
これらの成膜サンプルに、UV照射(400mJ/cm)を行った後、表4に示した期間にわたってBLB照射(1mW/cm)を行い、その後、試験例1と同様の方法で試験を行った。結果を表4に示した。結果を表す記号は表1と同じ。
[Test Example 4]
Each photocatalyst-containing coating solution obtained in Comparative Examples 5 and 6 was bar-coated on Cosmo Shine A4300 and dried at 100 ° C. for 5 minutes.
These film formation samples were irradiated with UV (400 mJ / cm 2 ), then subjected to BLB irradiation (1 mW / cm 2 ) over the period shown in Table 4, and then tested in the same manner as in Test Example 1. went. The results are shown in Table 4. The symbols representing the results are the same as in Table 1.

以上から、微粒子シリカを含有していても、ウレタンアクリレート系樹脂ではBLB照射により硬度が維持できなくなることがわかる。   From the above, it can be seen that the hardness cannot be maintained by BLB irradiation with urethane acrylate resin even if fine particle silica is contained.

[実施例18、19、20]
製造例1で得られた、固形分濃度0.25質量%(実施例18)、0.5質量%(実施例19)、又は1.0質量%(実施例20)の光触媒懸濁液21.67gを用いた以外は、実施例6と同様の方法で、光触媒含有塗布液を得た。
[Examples 18, 19, and 20]
Photocatalyst suspension 21 having a solid content concentration of 0.25 mass% (Example 18), 0.5 mass% (Example 19), or 1.0 mass% (Example 20) obtained in Production Example 1 A photocatalyst-containing coating solution was obtained in the same manner as in Example 6 except that .67 g was used.

(シランカップリング剤の加水分解の効果)
[実施例21、22、23、24]
KBM−403 236gに、室温で撹拌しながら0.01N塩酸54gを一度に添加したところ、直後に白濁及び液温の上昇が見られ、30秒程度で溶液は透明となった。さらに30分程度撹拌し、液温が室温に戻った点で撹拌を停止して、加水分解KBM−403を得た。
この加水分解KBM−403 60gに、イソプロピルアルコール140g、次いでアルミニウムトリス(アセチルアセトナート)(アルドリッチ社製)2.62gを加えて撹拌し、加水分解KBM−403混合液を得た。
製造例1で得られた、固形分濃度0.25質量%(実施例21)、0.5質量%(実施例22)、1.0質量%(実施例23)、又は2.5質量%(実施例24)の各光触媒懸濁液21.67gに、前記加水分解KBM−403混合液9.41gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
(Effect of hydrolysis of silane coupling agent)
[Examples 21, 22, 23, 24]
To 236 g of KBM-403, 54 g of 0.01N hydrochloric acid was added at a time while stirring at room temperature. Immediately thereafter, white turbidity and an increase in liquid temperature were observed, and the solution became transparent in about 30 seconds. The mixture was further stirred for about 30 minutes, and when the liquid temperature returned to room temperature, the stirring was stopped to obtain hydrolysis KBM-403.
To 60 g of this hydrolyzed KBM-403, 140 g of isopropyl alcohol and then 2.62 g of aluminum tris (acetylacetonate) (manufactured by Aldrich) were added and stirred to obtain a hydrolyzed KBM-403 mixed solution.
The solid content concentration obtained in Production Example 1 was 0.25% by mass (Example 21), 0.5% by mass (Example 22), 1.0% by mass (Example 23), or 2.5% by mass. 9.41 g of the hydrolyzed KBM-403 mixed solution was added to 21.67 g of each photocatalyst suspension of Example 24 and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[試験例5]
コスモシャインA4300上に、実施例6及び19〜25で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させた。
これらの成膜サンプルに、表5に示した期間にわたってBLB照射(1mW/cm)を行い、その後、試験例1と同様の方法で試験を行った。結果を表5に示した。結果を表す記号は表1と同じ。
[Test Example 5]
Each photocatalyst-containing coating solution obtained in Examples 6 and 19 to 25 was bar-coated on Cosmo Shine A4300 and dried at 100 ° C. for 5 minutes.
These film formation samples were subjected to BLB irradiation (1 mW / cm 2 ) over the period shown in Table 5, and then tested in the same manner as in Test Example 1. The results are shown in Table 5. The symbols representing the results are the same as in Table 1.

以上から、エポキシシランカップリング剤を加水分解縮合して用いると強度が優れることがわかる。   From the above, it can be seen that the strength is excellent when the epoxysilane coupling agent is hydrolyzed and condensed.

(4官能性シラン化合物との比較)
[比較例8]
製造例1で得られた固形分含量2.5質量%の光触媒懸濁液21.67gに、MKCシリケートMS−51(テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物、三菱化学社製)2.27gを添加して5分間撹拌し、さらにT−50 0.86gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
(Comparison with tetrafunctional silane compound)
[Comparative Example 8]
2.27 g of MKC silicate MS-51 (partially hydrolyzed condensate of tetramethoxysilane, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added to 21.67 g of the photocatalyst suspension having a solid content of 2.5% by mass obtained in Production Example 1. The mixture was added and stirred for 5 minutes, and 0.86 g of T-50 was further added and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[比較例9]
比較例8の光触媒含有塗布液に、さらにIPA−ST 3.6gを添加して5分間混合し、光触媒含有塗布液を得た。
[Comparative Example 9]
Further, 3.6 g of IPA-ST was added to the photocatalyst-containing coating solution of Comparative Example 8 and mixed for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[比較例10]
比較例8の光触媒含有塗布液に、さらにIrgacure907 0.46gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
[Comparative Example 10]
0.46 g of Irgacure 907 was further added to the photocatalyst-containing coating solution of Comparative Example 8 and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[比較例11]
比較例10の光触媒含有塗布液に、さらにIPA−ST 3.6gを添加して5分間混合し、光触媒含有塗布液を得た。
[Comparative Example 11]
To the photocatalyst-containing coating solution of Comparative Example 10, 3.6 g of IPA-ST was further added and mixed for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[試験例6]
コスモシャインA4300上に、実施例5、8、4、17、比較例8、9、10、及び11で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させた。
実施例4、17、比較例10、及び11の各光触媒含有塗布液を用いて得られた成膜サンプルには、その後さらにUV照射(400mJ/cm)を行った。
これらの成膜サンプルに、表6に示した期間にわたってBLB照射(1mW/cm)を行い、その後、試験例1と同様の方法で試験を行った。結果を表6に示した。結果を表す記号は表1と同じ。
[Test Example 6]
Each photocatalyst-containing coating solution obtained in Examples 5, 8, 4, 17 and Comparative Examples 8, 9, 10, and 11 was bar-coated on Cosmo Shine A4300 and dried at 100 ° C. for 5 minutes. .
The film formation samples obtained using the photocatalyst-containing coating solutions of Examples 4 and 17 and Comparative Examples 10 and 11 were further subjected to UV irradiation (400 mJ / cm 2 ).
These film formation samples were subjected to BLB irradiation (1 mW / cm 2 ) over the period shown in Table 6, and then tested in the same manner as in Test Example 1. The results are shown in Table 6. The symbols representing the results are the same as in Table 1.

以上から、本発明におけるエポキシシランカップリング剤又はアクリルシランカップリング剤に代えて4官能性シラン化合物加水分解物を用いても、十分な強度は得られないことがわかる。   From the above, it can be seen that sufficient strength cannot be obtained even when a tetrafunctional silane compound hydrolyzate is used instead of the epoxy silane coupling agent or the acrylic silane coupling agent in the present invention.

(抗ウイルス性試験)
[実施例25、26、27]
製造例1で得られた、固形分含量1.0質量%(実施例25:最終固形分中における酸化チタン含量7.0質量%)、0.5質量%(実施例26:最終固形分中における酸化チタン含量3.6質量%)、又は0.25質量%(実施例27:最終固形分中における酸化チタン含量1.7質量%)の光触媒懸濁液21.67gに、KBM−403 2.27gを添加して5分間撹拌し、さらにT−50 0.86gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
(Antiviral test)
[Examples 25, 26, and 27]
Solid content 1.0% by mass obtained in Production Example 1 (Example 25: Titanium oxide content 7.0% by mass in the final solid), 0.5% by mass (Example 26: in the final solid) KBM-403 2 was added to 21.67 g of the photocatalyst suspension having a titanium oxide content of 3.6% by mass) or 0.25% by mass (Example 27: titanium oxide content of 1.7% by mass in the final solid content). .27 g was added and stirred for 5 minutes, and 0.86 g of T-50 was further added and stirred for 5 minutes to obtain a photocatalyst-containing coating solution.

[試験例6]
コスモシャインA4300上に、実施例25〜27で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させた。
これらの成膜サンプルについて、JIS R 1756に準拠し、Qβバクテリオファージを用いた抗ウイルス性試験を行った。光源は白色蛍光灯を用い、UVカットフィルター(N113)を用いてλ≧400nmとした可視光をサンプル表面の照度が1000Luxとなるようにして、1時間又は4時間照射し、不活化度を評価した。また暗黒下(図中でdarkと表示した。)で評価時間を1時間又は4時間として同様に評価した。結果を図1に示した。
[Test Example 6]
On the Cosmo Shine A4300, each photocatalyst containing coating liquid obtained in Examples 25 to 27 was formed into a bar coat film and dried at 100 ° C. for 5 minutes.
These film formation samples were subjected to an antiviral test using Qβ bacteriophage according to JIS R 1756. A white fluorescent lamp is used as the light source, and visible light with a wavelength of λ ≧ 400 nm using a UV cut filter (N113) is irradiated for 1 hour or 4 hours so that the illuminance of the sample surface is 1000 Lux, and the degree of inactivation is evaluated. did. Further, the evaluation was made in the same manner with the evaluation time being 1 hour or 4 hours under darkness (indicated as dark in the figure). The results are shown in FIG.

[実施例28、29、30]
製造例1で得られた、固形分含量1.0質量%(実施例28:最終固形分中における酸化チタン含量6.6質量%)、0.5質量%(実施例29:最終固形分中における酸化チタン含量3.4質量%)、又は0.25質量%(実施例30:最終固形分中における酸化チタン含量1.6質量%)の光触媒懸濁液21.67gに、KBM−5103 2.27gを添加して5分間撹拌し、T−50 0.86gを添加して5分間撹拌し、Irgacure907 0.23gを添加して5分間撹拌し、光触媒含有塗布液を得た。
[Examples 28, 29, 30]
The solid content obtained in Production Example 1 was 1.0% by mass (Example 28: titanium oxide content in the final solid content was 6.6% by mass), 0.5% by mass (Example 29: in the final solid content) KBM-5103 2 was added to 21.67 g of the photocatalyst suspension having a titanium oxide content of 3.4% by mass) or 0.25% by mass (Example 30: titanium oxide content of 1.6% by mass in the final solid content). .27 g was added and stirred for 5 minutes, 0.850 g of T-50 was added and stirred for 5 minutes, 0.23 g of Irgacure 907 was added and stirred for 5 minutes, and a photocatalyst-containing coating solution was obtained.

[試験例7]
コスモシャインA4300上に、実施例28〜30で得られた各光触媒含有塗布液をバーコート成膜し、100℃で5分乾燥させ、さらにUV照射(400mJ/cm)を行った。
これらの成膜サンプルについて、試験例6と同様の方法で評価した。結果を図2に示した。
[Test Example 7]
Each photocatalyst-containing coating solution obtained in Examples 28 to 30 was bar-coated on Cosmo Shine A4300, dried at 100 ° C. for 5 minutes, and further irradiated with UV (400 mJ / cm 2 ).
These film formation samples were evaluated in the same manner as in Test Example 6. The results are shown in FIG.

いずれも評価時間4時間では十分な抗ウイルス性を示し、特にKBM−5103(アクリルシランカップリング剤)を用いた場合には、1時間でも高い抗ウイルス性を示した。   All showed sufficient antiviral properties at an evaluation time of 4 hours, and particularly when KBM-5103 (acrylic silane coupling agent) was used, high antiviral properties were exhibited even at 1 hour.

Claims (9)

光触媒材料微粒子、アクリルシランカップリング剤及び/又は該シランカップリング剤の加水分解縮合物、金属元素としてケイ素を有しない金属カップリング剤、光重合開始剤及び溶媒を含有し、
光触媒材料微粒子100質量部に対して、前記シランカップリング剤及び該シランカップリング剤の加水分解縮合物の合計を300質量部以上の比率で含有する、
光触媒含有塗布液。
Photocatalytic material particles, A hydrolysis condensation product of acrylic silane coupling agent及 beauty / or the silane coupling agent, without metal coupling agents silicon as the metal element, a photopolymerization initiator and a solvent,
The total of the silane coupling agent and the hydrolysis condensate of the silane coupling agent is contained at a ratio of 300 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the photocatalytic material fine particles.
Photocatalyst-containing coating solution.
エポキシシランカップリング剤、アクリルシランカップリング剤及びこれらの加水分解縮合物以外のシラン化合物を含有しない、請求項1に記載の光触媒含有塗布液。 The photocatalyst containing coating liquid of Claim 1 which does not contain silane compounds other than an epoxy silane coupling agent, an acrylic silane coupling agent, and these hydrolysis-condensation products . さらに微粒子シリカを含有する、請求項1又は2に記載の光触媒含有塗布液。 Furthermore, the photocatalyst containing coating liquid of Claim 1 or 2 containing fine particle silica. 金属元素としてケイ素を有しない金属カップリング剤が、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤及びジルコネート系カップリング剤から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の光触媒含有塗布液。 The photocatalyst-containing composition according to claim 1 or 2, wherein the metal coupling agent having no silicon as the metal element is at least one selected from a titanate coupling agent, an aluminate coupling agent, and a zirconate coupling agent. Coating liquid. 光触媒材料が二酸化チタンを含有するものである、請求項1又は2に記載の光触媒含有塗布液。 The photocatalyst-containing coating liquid according to claim 1 or 2, wherein the photocatalyst material contains titanium dioxide. 基材上に、請求項1〜のいずれかに記載の光触媒含有塗布液を塗布し乾燥してなる、光触媒層が基材上に直接設けられている光触媒担持構造体。 A photocatalyst-supporting structure in which a photocatalyst layer is directly provided on a base material, which is obtained by applying the photocatalyst-containing coating liquid according to any one of claims 1 to 5 on a base material and drying it. 基材が有機材料である、請求項に記載の光触媒担持構造体。 The photocatalyst carrying structure according to claim 6 , wherein the substrate is an organic material. 有機材料が合成樹脂である、請求項に記載の光触媒担持構造体。 The photocatalyst carrying structure according to claim 7 , wherein the organic material is a synthetic resin. 請求項1〜のいずれかに記載の光触媒含有塗布液を基材に直接塗布し、乾燥することにより、光触媒担持構造体を形成する方法。
A method for forming a photocatalyst-supporting structure by directly applying the photocatalyst-containing coating liquid according to any one of claims 1 to 5 to a substrate and drying the substrate.
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