本發(fā)明涉及高分散性堿土金屬化合物微粉末、光學(xué)膜、圖像顯示裝置和高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法以及微粉末分散性評價方法和微粉末分散性評價裝置,特別涉及表面附著有表面活性劑的高分散性堿土金屬化合物微粉末、光學(xué)膜、圖像顯示裝置和高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法以及微粉末分散性評價方法和微粉末分散性評價裝置。
背景技術(shù):
金屬微粒被用于各種用途,可根據(jù)需要使其分散在溶劑中進行使用。例如針狀的碳酸鍶顆粒具有負的雙折射性,作為光學(xué)用樹脂填料,起到對具有正的雙折射性的樹脂的雙折射進行控制的作用。因此,需要使碳酸鍶顆粒高分散混配在樹脂中,但為了提高樹脂的透明性而使碳酸鍶顆粒微細時,表面能增加,微粒之間容易發(fā)生凝聚,有損樹脂的透明性,雙折射的控制效果有可能降低。因此,需要利用表面活性劑對碳酸鍶微粒的表面進行分散/被覆處理。
專利文獻1中記載了一種有機無機復(fù)合顆粒,其在溶劑和/或樹脂中能夠以一次顆粒的形式分散,在無機顆粒的表面具有相互不同的兩個以上有機基團。此外記載了:作為碳酸鍶顆粒,平均粒徑為200μm以下,優(yōu)選為3nm~10μm。進一步,在實施例中記載了在分散液(溶劑為環(huán)己烷等)的狀態(tài)下使用動態(tài)光散射光度計對碳酸鍶顆粒的分散性進行測定;利用x射線衍射法(xrd)確認了顆粒為碳酸鍶。
專利文獻2中記載了一種用下述工序進行表面處理的碳酸鹽微粒的表面處理方法,所述工序為:表面改性工序,用具有羧酸基的表面改性劑對碳酸鹽微粒進行濕式處理;和分散工序,在分散劑存在下,利用分散機對改性后的微粒進行分散。對于碳酸鹽微粒的尺寸,記載了由透射電子顯微鏡(tem)圖像的投影面積估算的平均圓當(dāng)量直徑(heywood徑)為80nm。此外記載了使用分散液(溶劑為乙醇),利用動態(tài)光散射法對碳酸鍶微粒的分散性進行測定。
專利文獻3中記載了一種碳酸鍶微粒的制造方法,將氫氧化鍶化合物的水溶液和氫氧化堿混合,向該混合液中導(dǎo)入二氧化碳。此外,對于碳酸鍶,記載了用掃描型電子顯微鏡(sem)觀測的長徑為15~2000nm,在實施例中為50~500nm的范圍內(nèi)。
專利文獻4中記載了一種方法,在碳酸鍶微粒的表面預(yù)先用表面活性劑進行處理,所述表面活性劑包含親水性基團和疏水性基團,進一步具有在水中形成陰離子的基團。該文獻的實施例中記載了由電子顯微鏡圖像測定的平均縱橫比為2.70、長徑的平均長度為110nm的針狀碳酸鍶粉末。并且記載了將該針狀碳酸鍶粉末分散在二氯甲烷中而得到的分散液的平均粒徑為170nm。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2011-236111號公報(權(quán)利要求1、第0118段、實施例等)
專利文獻2:日本特開2008-101051號公報(權(quán)利要求1、第0071、0098段等)
專利文獻3:日本特開2007-001796號公報(權(quán)利要求1、6、第0029、0030段)
專利文獻4:國際公開第2012/111692號(權(quán)利要求1、第0036、0037段)
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的課題
為了評價碳酸鍶微粒的分散性,需要利用將碳酸鍶微粒制作時的干燥粉添加至有機溶劑中而得到的分散液對其粒度分布進行測定,或者利用電子顯微鏡(sem)照片進行觀測,在評價上耗費工時。此外,在干燥粉末狀態(tài)下沒有方法判斷表面活性劑是否完全被覆在各個一次顆粒的周圍、是否可靠地進行分散處理、所添加的表面活性劑的量是否最合適。
此外,用表面活性劑進行表面處理后的現(xiàn)有的碳酸鍶微粒分散在溶劑中時的分散性尚存在改善的余地,要求更高分散的碳酸鍶微粒。
本發(fā)明的目的在于提供分散在溶劑中時具有高分散性的高分散性堿土金屬化合物微粉末、光學(xué)膜、圖像顯示裝置和高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法。
此外,本發(fā)明的目的在于提供即使不使堿土金屬化合物微粉末實際分散在溶劑中也能夠在粉末狀態(tài)下對使堿土金屬化合物微粉末分散在溶劑中時的分散性進行評價的堿土金屬化合物微粉末分散性評價方法和堿土金屬化合物微粉末分散性評價裝置。
用于解決課題的手段
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明人進行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),根據(jù)在粉末狀態(tài)下利用小角x射線散射法對堿土金屬化合物微粉末進行測定的結(jié)果,能夠推測將該微粉末分散在溶劑中時的分散性。進一步利用該小角x射線散射法進行評價,結(jié)果確認到能夠制作與以往相比為高分散的微粉末,從而完成了本發(fā)明。此外,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),根據(jù)在粉末狀態(tài)下利用小角x射線散射法對堿土金屬化合物微粉末進行測定的結(jié)果,能夠推測將該微粉末分散在溶劑中時的分散性,從而完成了本發(fā)明。
即,本發(fā)明為一種高分散性堿土金屬化合物微粉末,該高分散性堿土金屬化合物微粉末以堿土金屬作為主要成分,在平均長徑為10~100nm、平均縱橫比為1.0~5.0的范圍內(nèi)的堿土金屬化合物微粒的表面附著有表面活性劑,其特征在于,利用小角x射線散射法照射波長0.154nm的x射線進行測定,在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi),在散射強度中具有散射峰。
此外,優(yōu)選的是,上述散射角2θ為0.4~0.7°的范圍內(nèi),且根據(jù)該散射角2θ,由布拉格公式求出的顆粒間距離d的計算值為12.6~22.1nm的范圍內(nèi)。
此外,在上述中,優(yōu)選的是,上述堿土金屬化合物為堿土金屬碳酸鹽。進一步,該情況下,優(yōu)選的是,上述堿土金屬碳酸鹽為碳酸鍶。
進一步,優(yōu)選的是,上述表面活性劑包含親水性基團和疏水性基團,進一步具有在水中形成陰離子的基團。
這些情況下,優(yōu)選的是,在上述堿土金屬化合物微粒的一次顆粒的周圍均勻涂布上述表面活性劑,上述堿土金屬化合物微粒等間隔地排列。
此外,本發(fā)明為一種光學(xué)膜,其特征在于,上述中任一項所述的高分散性堿土金屬化合物微粉末分散在樹脂中。
該情況下,優(yōu)選的是,上述樹脂為選自由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、纖維素酯、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚富馬酸二酯、聚芳酯、聚醚砜、聚烯烴、馬來酰亞胺系共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氨酯組成的組中的一種以上。
進一步,本發(fā)明為一種圖像顯示裝置,其特征在于,具備上述中任一項所述的光學(xué)膜。
此外,本發(fā)明為一種高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法,其為上述高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法,其特征在于,該制造方法包括:分散工序,在表面活性劑的存在下,對平均長徑為10~100nm的范圍內(nèi)的堿土金屬化合物微粒分散在水性溶劑中而成的第一分散液提供剪切力,由此使上述堿土金屬化合物微粒的一次顆粒分散在上述水性溶劑中,同時使該一次顆粒與上述表面活性劑接觸,從而得到第二分散液;和干燥工序,使上述第二分散液在100~300℃的溫度進行加熱干燥而制成粉末狀。
即,本發(fā)明為一種微粉末分散性評價方法,該微粉末分散性評價方法是在粉末狀態(tài)下對使堿土金屬化合物微粉末分散在溶劑中時的分散性進行評價,其特征在于,該評價方法具有:x射線照射工序,利用小角x射線散射法對堿土金屬化合物微粉末照射x射線,得到規(guī)定范圍的散射角下的散射強度的光譜;散射強度分析工序,根據(jù)上述光譜,分析在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否具有散射強度的散射峰;和分散性推定工序,基于上述散射峰的檢測結(jié)果,推定上述溶劑中的上述堿土金屬化合物微粉末的分散性。
此外,優(yōu)選的是,上述分散性推定工序在檢測出上述散射峰的情況下推定為上述溶劑中的上述堿土金屬化合物微粉末的分散性相對較高。
進一步,優(yōu)選的是,上述散射角2θ為0.4~0.7°的范圍內(nèi)。
此外,本發(fā)明為一種微粉末分散性評價裝置,該微粉末分散性評價裝置在粉末狀態(tài)下對堿土金屬化合物微粉末分散在溶劑中時的分散性進行評價,其特征在于,該評價裝置具有:x射線照射單元,利用小角x射線散射法對堿土金屬化合物微粉末照射x射線,得到規(guī)定范圍的散射角下的散射強度的光譜;散射強度分析單元,根據(jù)上述光譜,分析散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否具有散射強度的散射峰;和分散性推定單元,基于上述散射峰的檢測結(jié)果,推定上述溶劑中的上述堿土金屬化合物微粉末的分散性。
此外,優(yōu)選的是,上述分散性推定單元在檢測出上述散射峰的情況下推定為上述溶劑中的上述堿土金屬化合物微粉末的分散性相對較高。
進一步,優(yōu)選的是,上述散射角2θ為0.4~0.7°的范圍內(nèi)。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,能夠提供分散在溶劑中時具有高分散性的高分散性堿土金屬化合物微粉末及其制造方法。
此外,根據(jù)發(fā)明,能夠提供即使不使堿土金屬化合物微粉末實際分散在溶劑中,也能夠在粉末狀態(tài)下對堿土金屬化合物微粉末分散在溶劑中時的分散性進行評價的堿土金屬化合物微粉末分散性評價方法和堿土金屬化合物微粉末分散性評價裝置。
附圖說明
圖1為示出利用小角x射線散射法測定的高分散性碳酸鍶微粉末的光譜的示意圖。
圖2為示出分散性低的碳酸鍶微粉末的光譜的示意圖。
圖3為示出微粉末分散性評價方法的流程的流程圖。
圖4為微粉末分散性評價裝置的示意性構(gòu)成圖。
具體實施方式
1.高分散性堿土金屬化合物微粉末
本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末以堿土金屬化合物作為主要成分,用表面活性劑對平均長徑為10~50nm、平均縱橫比為1.0~5.0的范圍內(nèi)的堿土金屬化合物微粒進行表面處理而得到。即為在堿土金屬化合物微粒的表面附著有表面活性劑,分散在溶劑時具有高分散性的高分散性堿土金屬化合物微粉末。
(1)堿土金屬化合物微粒(表面處理前)
用表面活性劑進行表面處理之前的堿土金屬化合物微粒的平均長徑為10~100nm的范圍內(nèi),優(yōu)選為15~40nm的范圍內(nèi),更優(yōu)選為20~30nm的范圍內(nèi)。平均長徑低于10nm時,顆粒過小而容易發(fā)生凝聚,分散性容易劣化。另一方面,平均長徑超過50nm時,顆粒過大,混合在樹脂中時,透明性容易劣化。
此處,平均長徑可以利用對堿土金屬化合物微粒的掃描型電子顯微鏡(sem)照片進行目視或自動進行圖像處理的方法進行測定。堿土金屬化合物微粒的長徑可以如下測定,將碳酸鍶顆粒等堿土金屬化合物顆粒視為長方形時,以長度方向的長度(長邊的長度)計進行測定。此外,堿土金屬化合物顆粒的短徑可以如下測定,將堿土金屬化合物顆粒視為長方形時,以寬度方向的長度(短邊的長度)計進行測定。具體而言,對與圖像的堿土金屬化合物顆粒外接的面積最少的長方形進行計算,由該長邊和短邊的長度,求出長徑和短徑。進一步,“平均”是指,對統(tǒng)計學(xué)上有可靠性的個數(shù)(n個)的堿土金屬化合物進行測定而得到的平均值,作為該個數(shù),通常為300個以上,優(yōu)選為500個以上,更優(yōu)選為1000個以上。
堿土金屬化合物微粒的平均縱橫比為1.0~5.0的范圍內(nèi),優(yōu)選為2.0~4.5的范圍內(nèi),特別優(yōu)選為2.5~4.0的范圍內(nèi)。平均縱橫比超過5.0時,微粒過于細長,容易彎折,從而容易導(dǎo)致粒徑分布的劣化等。此外,縱橫比過小的情況下,在雙折射的控制上有時無法發(fā)揮效果。
需要說明的是,此處所說的縱橫比是指顆粒的“長徑/短徑”。此外,平均縱橫比是指縱橫比的平均值,對一個顆粒的縱橫比進行測定,計算出兩個以上顆粒的平均值。
作為堿土金屬化合物微粒的示例,可以舉出堿土金屬的碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氧化物、氯化物、氫氧化物等。此外,作為堿土金屬,可以舉出鈣、鍶、鋇、鐳等。因此,作為堿土金屬化合物微粒的示例,可以舉出碳酸鈣微粒、碳酸鍶微粒、碳酸鋇微粒等。這些之中,從在光學(xué)用樹脂填料的用途等中控制雙折射的觀點出發(fā),優(yōu)選碳酸鍶微粒。
(2)表面活性劑
本發(fā)明中使用的表面活性劑附著在堿土金屬化合物微粒的表面,具有提高其在溶劑中的分散性的功能。作為表面活性劑的種類,沒有特別限定,優(yōu)選陰離子型表面活性劑。其中,特別優(yōu)選包含親水性基團和疏水性基團,進一步具有在水中形成陰離子的基團的化合物。親水性基團優(yōu)選包含碳原子數(shù)為1~8的氧化烯基的聚氧亞烷基。疏水性基團優(yōu)選烷基或者芳基。烷基和芳基可以具有取代基。烷基的碳原子數(shù)通常為3~30的范圍內(nèi),優(yōu)選為10~18的范圍內(nèi)。芳基的碳原子數(shù)通常為6~30的范圍內(nèi)。在水中形成陰離子的基團優(yōu)選為選自由羧酸基(-cooh)、硫酸基(-oso3h)、磷酸基(-opo(oh)2、-opo(oh)o-)組成的組中的酸基。這些酸基的氫原子可以用鈉、鉀等堿金屬離子或銨離子取代。
這些之中,從堿土金屬化合物微粒在溶劑中的分散性良好的方面出發(fā),優(yōu)選多元羧酸系的陰離子型表面活性劑、多磷酸系的陰離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑的任一種以上。
作為多元羧酸系的陰離子型表面活性劑,可以舉出下式(i)所表示的化合物。
[化1]
(其中,r1表示取代或未取代的烷基或者取代或未取代的芳基,e1表示碳原子數(shù)為1~8的范圍內(nèi)的亞烷基,a表示1~20的范圍內(nèi)、優(yōu)選為2~6的范圍內(nèi)的數(shù)。需要說明的是,優(yōu)選的是,r1為碳原子數(shù)為10以上、優(yōu)選為10~18的范圍內(nèi)的烷基)
作為多磷酸系的陰離子型表面活性劑,可以舉出下式(ii)所表示的化合物(單體)、或者下式(iii)所表示的化合物(雙體)、或者式(ii)與式(iii)的混合物。
[化2]
(其中,r2表示取代或未取代的烷基或者取代或未取代的芳基,e2表示碳原子數(shù)為1~8的范圍內(nèi)的亞烷基,b表示1~20的范圍內(nèi)、優(yōu)選為2~6的范圍內(nèi)的數(shù)。需要說明的是,優(yōu)選的是,r2為碳原子數(shù)為10以上、優(yōu)選為10~18的范圍內(nèi)的烷基)
[化3]
(其中,r3與r4可以相同或者也可以不同,表示取代或未取代的烷基或者取代或未取代的芳基,e3與e4可以相同或者也可以不同,表示碳原子數(shù)為1~8的范圍內(nèi)的亞烷基,c和d分別表示1~20的范圍內(nèi)、優(yōu)選為2~6的范圍內(nèi)的數(shù)。需要說明的是,優(yōu)選的是,r3與r4均為碳原子數(shù)為10以上、優(yōu)選為10~18的范圍內(nèi)的烷基)
作為非離子型表面活性劑,可以舉出下式(iv)所表示的化合物。
[化4]
(其中,r5表示取代或未取代的烷基或者取代或未取代的芳基,e5、e6均表示碳原子數(shù)為1~8的范圍內(nèi)的亞烷基,e、f均表示1~20的范圍內(nèi)、優(yōu)選為2~6的范圍內(nèi)的數(shù)。需要說明的是,優(yōu)選的是,r5為碳原子數(shù)為10以上、優(yōu)選為10~18的范圍內(nèi)的烷基)
相對于堿土金屬化合物微粉末,表面活性劑可以單獨使用,也可以混合兩種以上使用。此外,表面活性劑在堿土金屬化合物微粉末的表面上可以僅附著一層,也可以附著兩層以上。附著兩層以上的情況下,可以在各層使用相同的表面活性劑,也可以在各層使用不同的表面活性劑。需要說明的是,使用傅里葉變換紅外分光測定裝置(ft-ir)對顆粒表面的紅外吸收光譜進行測定,由此能夠確認堿土金屬化合物微粉末的表面是否附著有表面活性劑。
(3)小角x射線散射測定法的散射峰
本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末的特征在于,利用小角x射線散射(saxs)法照射波長0.154nm的x射線進行測定的情況下,進行峰值搜索,結(jié)果在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)具有散射峰。
此處,小角x射線散射法為下述方法:向物質(zhì)照射x射線,對散射的x射線中出現(xiàn)在2θ=10°以下的低角區(qū)域的光譜進行測定,從而對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行評價。小角x射線散射法通常用于評價1~100nm左右的分子水平的周期性、取向性。
基于saxs法的測定可以使用從物質(zhì)的分子水平的結(jié)構(gòu)(1~100nm的宏觀結(jié)構(gòu))至原子水平的結(jié)構(gòu)(0.2~1nm的微觀結(jié)構(gòu))均能夠評價的x射線結(jié)構(gòu)評價裝置(小角x射線散射測定裝置)來進行。通過進行小角x射線散射測定,能夠?qū)ο率?1)~(3)的項目等進行解析、分析。
(1)形狀、尺寸(粒徑)的測定“漫散射”:分子的形狀、尺寸、粒徑、空隙、
(2)結(jié)晶性周期結(jié)構(gòu)的測定“干涉性散射、基于有無散射強度的峰”:層狀(片狀)結(jié)構(gòu)的周期性、
(3)物質(zhì)的不均勻結(jié)構(gòu)的測定“干涉性散射”:相變化、固溶體-金屬的不均勻結(jié)構(gòu)。
圖1為示出用小角x射線散射法測定的高分散性碳酸鍶微粉末的光譜的示意圖,圖2為示出分散性低的碳酸鍶微粉末的光譜的示意圖。任一圖中均是縱軸表示散射強度,橫軸表示散射角2θ。如圖1所示,可知:在本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末中,在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi),在散射強度中具有散射峰(極大)(圖中的虛線圈圍出的部分)。另一方面,如圖2所示,可知在分散性低的碳酸鍶微粉末中,在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi),在散射強度中不具有散射峰。
對于小角x射線散射測定法的散射峰,在后述的“3.微粉末分散性評價方法和微粉末分散性評價裝置”中進行詳細說明。
(4)顆粒間距離d
高分散性堿土金屬化合物微粉末優(yōu)選根據(jù)上述散射角2θ由布拉格公式求出的顆粒間距離d的計算值為14~20nm的范圍內(nèi)。
此處,布拉格公式是指下式(1)。
2dsinθ=nλ…式(1)
(其中,d表示顆粒間距離(也稱為“晶面間距”),θ表示上述散射角,n表示整數(shù),λ表示x射線的波長)
據(jù)認為顆粒間距離d低于14nm的情況下,顆粒之間的凝聚力增高。或者表面活性劑的添加量過少,顆粒之間過于接近,使其分散在溶劑中時不易分散。另一方面,顆粒間距離d超過21nm的情況下,表面活性劑的添加量過多,或者顆粒之間過于分離,使其分散在溶劑中時,分散性有時會變差。
目前,根據(jù)有機溶劑分散液的動態(tài)光散射來測定粒度分布的情況下,顆粒越小,則布朗運動越大,從而發(fā)生多重散射而難以測定精確的粒度。但是,在本發(fā)明中,在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)存在散射峰,因此在微粉末的狀態(tài)下,顆粒之間保持某一恒定周期的間隔進行排列。即,利用表面活性劑對一次顆粒實施完全的被覆處理。并且,將這樣狀態(tài)的微粉末添加至溶劑中時,一次顆粒完全進行表面處理,因此顆粒容易分散在溶劑中。對于有無在微粉末的狀態(tài)下測定的上述散射峰進行評價,由此能夠預(yù)測使其分散在溶劑中時的分散性。因此,能夠在干燥微粉末的狀態(tài)下評價分散性,而無需如以往那樣將微粉末實際分散在溶劑中,在分散液的狀態(tài)下測定粒度分布,從而能夠降低評價工時。
如上所述,本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末具有散射峰,但為了滿足這樣的條件,除了表面活性劑的種類、濃度之外,高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造條件等也會有影響。以下對高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法進行說明。
2.高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法
本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末的制造方法的特征在于,具備:分散工序,獲得將平均長徑為10~100nm的范圍內(nèi)的堿土金屬化合物顆粒分散在水性溶劑中而成的分散液(第一分散液),在表面活性劑的存在下,提供剪切力,由此使上述堿土金屬化合物顆粒的一次顆粒分散在水性溶劑中,同時使該一次顆粒與表面活性劑接觸,由此得到分散液(第二分散液);和干燥工序,使該第二分散液在100~200℃的溫度進行加熱干燥而制成粉末狀。對于進行表面處理之前的堿土金屬化合物微粉末的制造方法沒有特別限定,可以舉出使成為原料的堿土金屬化合物反應(yīng)而生成水性漿料,并使其熟化的方法。
以下,作為高分散性堿土金屬化合物微粉末的一例,對制造高分散性碳酸鍶微粉末的工序進行說明。
(1)反應(yīng)工序
該工序如下進行,一邊對成為原料的氫氧化鍶的水溶液或者水性懸浮液(以下稱為水性漿料)進行攪拌,一邊在晶體生長抑制劑的存在下導(dǎo)入二氧化碳氣體,使氫氧化鍶發(fā)生碳氧化,由此制造縱橫比低的球狀碳酸鍶微粒。對于水性漿料所含的氫氧化鍶的濃度沒有特別限制,通常為1~20質(zhì)量%的范圍,優(yōu)選為2~18質(zhì)量%的范圍,更優(yōu)選為3~15質(zhì)量%的范圍。
晶體生長抑制劑優(yōu)選羧基數(shù)量為兩個且羥基與這些羧基的總量為3~6個的有機酸。作為晶體生長抑制劑的優(yōu)選實例,可以舉出酒石酸、蘋果酸和丙醇二酸。作為晶體生長抑制劑,可以使用具有羥基和兩個羧基且以總量計具有至少3個基團的有機酸,但從附著在制造的顆粒的表面,控制粒成長,保持微細的狀態(tài)提高分散性的方面出發(fā),更優(yōu)選上述分子內(nèi)含有一個以上羥基的二羧酸或其酸酐,特別優(yōu)選dl-酒石酸。相對于氫氧化鍶100質(zhì)量份,晶體生長抑制劑的用量通常為0.1~20質(zhì)量份的范圍,優(yōu)選為1~10質(zhì)量份的范圍。
相對于氫氧化鍶1g,二氧化碳氣體的流量通常為0.5~200ml/分鐘的范圍,優(yōu)選為0.5~100ml/分鐘的范圍。通過反應(yīng)工序,能夠得到例如平均縱橫比小于1.5、近似球狀的微細的球狀碳酸鍶微粒。需要說明的是,球狀碳酸鍶微粒的制造方法記載于國際公開第2011/052680號中。
(2)熟化工序
熟化工序是使含有由反應(yīng)工序得到的球狀碳酸鍶微粒的水性漿料在規(guī)定的溫度、時間熟化,使其晶粒生長為針狀的碳酸鍶微粒的工序。熟化工序可以在溫水中進行。熟化溫度為75~115℃的范圍內(nèi),優(yōu)選為80~110℃的范圍內(nèi),特別優(yōu)選為85~105℃的范圍內(nèi)。熟化溫度低于75℃時,球狀碳酸鍶微粒的晶體生長不充分,存在平均縱橫比過低的傾向,超過115℃時,球狀碳酸鍶微粒的短徑的晶體生長被促進,存在縱橫比變低的傾向。此外,對于熟化時間沒有特別限定,通常為1~100小時的范圍內(nèi),優(yōu)選為5~50小時的范圍內(nèi),特別優(yōu)選為10~30小時的范圍內(nèi)。
需要說明的是,上述“(1)反應(yīng)工序”和“(2)熟化工序”是從作為原料的氫氧化鍶得到針狀的碳酸鍶微粒的工序,能夠獲得作為市售品的碳酸鍶微粒的情況下,可以利用市售品。
(3)表面處理工序
表面處理工序為下述工序:對平均長徑為10~100nm的范圍內(nèi)的碳酸鍶微粒分散在水性溶劑中而得到的分散液提供剪切力,由此使一次顆粒分散,同時使其與表面活性劑接觸而得到高分散性碳酸鍶。作為表面活性劑,可以使用上述表面活性劑。
對于表面處理工序中使用的分散液,進行熟化工序的情況下,可以使用熟化工序后的水性漿料,使用市售的碳酸鍶微粒的情況下,可以使用將其分散在水溶液中而得到的分散液。表面處理工序可以一邊施加剪切力一邊向分散液中添加表面活性劑來進行。水性漿料中的碳酸鍶顆粒的含量優(yōu)選為1~30質(zhì)量%的范圍。對于水性漿料中的表面活性劑的投入量,表面活性劑的添加總量通常為1~60質(zhì)量%的范圍內(nèi),優(yōu)選為10~50質(zhì)量%的范圍內(nèi),更優(yōu)選為20~40質(zhì)量%的范圍內(nèi)。剪切力的提供可以使用攪拌槳葉混合機、均混器、磁力攪拌器、空氣攪拌器、超聲波均化器、clearmix、filmix等公知的攪拌裝置來進行。
使用兩種以上表面活性劑進行表面處理的情況下,相對于水性漿料中的碳酸鍶顆粒100質(zhì)量份,水性漿料中的各表面活性劑的投入量通常為1~40質(zhì)量份的范圍,優(yōu)選為3~30質(zhì)量份的范圍。表面活性劑可以同時投入或逐次投入。
(4)干燥工序
干燥工序是在100~300℃的范圍內(nèi)的溫度對上述“(3)表面處理工序”中得到的水性漿料進行加熱干燥而得到高分散性碳酸鍶微粉末的干燥物的工序。干燥溫度低于100℃時,干燥容易不充分,干燥溫度超過200℃時,容易產(chǎn)生碳酸鍶微粉末的破損等。干燥溫度優(yōu)選為110~180℃的范圍內(nèi),更優(yōu)選為120~160℃的范圍內(nèi)。干燥工序可以利用使用噴霧干燥機、鼓式干燥機和盤式干燥機等熱干燥機的公知的干燥方法來進行。
本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末分散在溶劑中時的分散性優(yōu)異,因此可以用于各種用途。例如高分散性的碳酸鍶微粉末可以出于抑制雙折射或者反之出于有意地表現(xiàn)雙折射的目的而進行使用。作為這樣的用途,可以舉出液晶顯示裝置的光學(xué)膜。作為光學(xué)膜,可以舉出保護膜、防反射膜、亮度提高膜、棱鏡膜、視角改善膜、相位差膜等。作為膜的樹脂材料,可以舉出三乙酰纖維素、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚環(huán)狀烯烴、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。光學(xué)膜可以通過將碳酸鍶微粉末作為填充劑混合在樹脂材料中,利用溶液流延制膜法、熔融擠出法等公知的方法進行制膜,進一步可以根據(jù)需要通過進行拉伸處理來制造。
作為使本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末分散的溶劑,沒有特別限定,可以根據(jù)用途等適當(dāng)選擇。作為這樣的溶劑的種類,沒有特別限定,可以根據(jù)樹脂的性質(zhì)等適當(dāng)選擇。作為溶劑的示例,優(yōu)選有機溶劑,作為有機溶劑的示例,可以舉出醇(例如乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、乙二醇)、二氯甲烷、nmp、四氫呋喃、mek、乙酸乙酯、環(huán)己烷、甲苯等。這些有機溶劑中,特別優(yōu)選二氯甲烷。除了僅使用上述一種以外,還可以組合兩種以上使用。
3.微粉末分散性評價方法和微粉末分散性評價裝置
以下,參照圖3、圖4對本發(fā)明的微粉末分散性評價方法和微粉末分散性評價裝置進行說明。圖3為示出本發(fā)明的微粉末分散性評價方法的流程的流程圖。如該圖所示,本發(fā)明的微粉末分散性評價方法是在粉末狀態(tài)下對堿土金屬化合物微粉末分散在溶劑中時的分散性進行評價的微粉末分散性評價方法,具有:x射線照射工序(s1),利用小角x射線散射法對堿土金屬化合物微粉末照射x射線,得到規(guī)定范圍的散射角下的散射強度的光譜;散射強度分析工序(s2),根據(jù)該光譜,對在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否具有散射強度的散射峰進行分析;和分散性推定工序(s3),基于散射峰的檢測結(jié)果,推定溶劑中的堿土金屬化合物微粉末的分散性。
圖4為示出本發(fā)明的微粉末分散性評價裝置的一實施方式的框圖。如該圖所示,微粉末分散性評價裝置1主要的構(gòu)成要素有:光源控制部11、x射線照射部12、x射線檢測部13、光譜生成部14、散射峰檢測部15、分散性推定部16。
光源控制部11、x射線照射部12、x射線檢測部13、光譜生成部14是實施本發(fā)明的x射線照射工序(s1)的單元,散射峰檢測部15是實施本發(fā)明的散射強度分析工序(s2)的單元,分散性推定部16是實施本發(fā)明的分散性推定工序(s3)的單元。以下對各構(gòu)成進行詳細說明。
光源控制部11是在x射線照射部12中用于控制x射線的照射量等的單元。x射線照射部12是用于對試樣s照射x射線的單元。x射線照射部12具有用于照射x射線的x射線管球(未圖示)。x射線管球是生成例如cu的kα射線的管球,接收來自光源控制部11的控制信號,照射波長1nm以下的x射線。
試樣s載置于未圖示的工作臺上,按照被來自x射線照射部12的x射線照射的方式進行配置。照射至試樣s的x射線的一部分發(fā)生散射。x射線檢測部13是用于對從試樣s散射的x射線中的小角度x射線(小角x射線)的強度(散射強度)進行檢測的單元。對于x射線檢測部13檢測的小角x射線沒有特別限定,通常2θ為10°以下。載置試樣s的工作臺可以變更傾斜角度,通過一邊變更工作臺的傾斜角度一邊照射x射線,能夠變更散射角2θ來測定散射強度。x射線檢測部13檢測的小角x射線在光譜生成部14中,以散射強度與2θ的光譜的形式進行記錄。
散射峰檢測部15是根據(jù)在光譜生成部14生成的光譜的輪廓來分析散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否具有散射強度的散射峰的單元。分散性推定部16為下述單元:在散射峰檢測部15檢測出散射峰的情況下,判斷試樣s的分散性高,在未檢測出峰的情況下,判斷試樣s的分散性低。
光譜生成部14、散射峰檢測部15、分散性推定部16可以使用例如中央運算裝置(cpu)、存儲裝置(硬盤、存儲器)等公知的硬件和存儲在存儲裝置中的軟件而構(gòu)成。
光譜生成部14可以由例如將從x射線檢測部13發(fā)送的x射線強度的信號以散射強度和2θ的輪廓的形式存儲在存儲裝置中的軟件和實行該過程的中央運算裝置來實現(xiàn)。由此,從x射線檢測部13逐次發(fā)送的散射強度的數(shù)據(jù)與由工作臺的角度計算出的散射角2θ的信息一起以光譜數(shù)據(jù)形式存儲在存儲裝置中,同時可以顯示在未圖示的顯示裝置等。
散射峰檢測部15可以由根據(jù)光譜生成部14中生成的光譜判別2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否存在散射強度的極大值的軟件和實行該過程的中央運算裝置來實現(xiàn)。作為軟件,可以利用通過微分法計算出極大值的公知的算法等。由此,能夠自動檢測出散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否存在散射強度的散射峰。
分散性推定部16可以由報知檢測出散射峰的情況下分散性高、未檢測出散射峰的情況下分散性低的至少任一方的軟件和實行該過程的中央運算裝置來實現(xiàn)。例如檢測出散射峰的情況下,可以在畫面上顯示分散性高,反之未檢測出散射峰的情況下,可以在畫面上顯示散射性低。
以下,對光譜的散射峰與分散性的關(guān)系進行說明。如上述圖1所示,可知:在分散性高的碳酸鍶微粉末中,在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi),在散射強度中具有散射峰(極大)(圖中的虛線圈圍出的部分)。另一方面,如圖2所示,可知在分散性低的碳酸鍶微粉末中,在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi),在散射強度中不具有散射峰。
即,進行散射角2θ下的峰值搜索,結(jié)果在0.2~1.0°的范圍內(nèi)檢測出散射峰,這是指微粒之間保持某一恒定的距離、以恒定周期規(guī)則準確地進行排列。
目前,根據(jù)有機溶劑分散液的動態(tài)光散射測定粒度分布的情況下,顆粒越小,則布朗運動越大,從而發(fā)生多重散射而難以測定精確的粒度。但是,在本發(fā)明中,判別在散射角2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi)是否存在散射峰,由此在微粉末的狀態(tài)下顆粒之間保持某一恒定周期的間隔的狀態(tài)進行排列。并且,將這樣狀態(tài)的微粉末添加至溶劑中時,在溶劑中,顆粒容易分散。通過評價有無在微粉末的狀態(tài)下測定的上述散射峰,能夠預(yù)測分散在溶劑中時的分散性。因此,能夠在干燥微粉末的狀態(tài)下評價分散性,而無需如以往那樣將微粉末實際分散在溶劑中,在分散液的狀態(tài)下測定粒度分布,從而能夠降低評價的工時。
需要說明的是,散射峰的高度越高,則可以評價分散性越高。此處,作為散射峰的高度,可以為分散強度的值(絕對值),也可以為散射峰的散射強度相對于規(guī)定的2θ(例如θ=0°)的散射強度的比例(相對值)。通過如此進行,不僅能夠推測分散性的好壞,分散性好的情況下,還能夠推測其分散度。
此外,可以預(yù)先測定各種堿土金屬化合物微粉末、將它們實際分散在各種溶劑中而測定的分散性的指標(例如粉末的潤濕性等)和散射峰的散射強度,將其結(jié)果(堿土金屬化合物微粉末的種類、溶劑的種類、分散性的指標、散射強度)注冊在數(shù)據(jù)庫中。并且,可以從數(shù)據(jù)庫中選擇成為測定對象的堿土金屬化合物微粉末和溶劑,根據(jù)測定得到的光譜的分散峰的分散強度的值,自動提取分散性的指標的數(shù)值。通過如此進行,根據(jù)堿土金屬化合物微粉末的種類和溶劑的種類,以分散性作為具體的指標,能夠更精確地進行評價。
如使用圖4所示的微粉末分散性評價裝置的情況那樣,本發(fā)明的微粉末分散性評價方法也可以用一個裝置進行x射線照射工序(s1)、散射強度分析工序(s2)、分散性推定工序(s3),但可以人工進行一部分工序,或者可以用其它裝置進行一部分工序。
在人工進行一部分工序的情況下,例如對于x射線照射工序(s1)和散射強度分析工序(s2),也可以使用通常市售的小角x射線散射裝置自動檢測出散射峰,對于分散性推定工序(s3),也可以根據(jù)有無散射峰的結(jié)果,人工進行判斷。
此外,用其它裝置進行一部分工序的情況下,例如對于x射線照射工序(s1),也可以使用通常市售的小角x射線散射裝置取得光譜數(shù)據(jù),對于散射強度分析工序(s2)和分散性推定工序(s3),也可以根據(jù)用小角x射線散射裝置得到的光譜數(shù)據(jù),使用通常的個人計算機等,實行散射峰的檢測和分散性的推定。
進一步,本發(fā)明優(yōu)選根據(jù)散射角2θ,由布拉格公式計算出顆粒間距離d。在此,布拉格公式是指下式(1)。
2dsinθ=nλ…式(1)
(其中,d表示顆粒間距離(也稱為“晶面間距”),θ表示上述散射角,n表示整數(shù),λ表示x射線的波長)
據(jù)認為若顆粒間距離d小,則顆粒之間的凝聚力高。即,顆粒之間過于接近,或者附著在顆粒表面的表面活性劑的附著量過少,則使其分散在溶劑中時難以分散。另一方面,若顆粒間距離d大,則顆粒之間過于分離,規(guī)則性變低,或者顆粒表面的表面活性劑的附著量過多,使其分散在溶劑中時分散性容易變差。如此,通過測定顆粒間距離d,能夠評價分散性的好壞。分散性也根據(jù)堿土金屬化合物微粒的種類而不同,但在顆粒的長徑為50nm以下的納米顆粒中,優(yōu)選的顆粒間距離d通常為10nm~30nm的范圍內(nèi)。需要說明的是,在未完全實施表面處理的納米顆粒中,在本發(fā)明的測定中,未觀測到散射峰,無法求出d值。
4.光學(xué)膜
本發(fā)明的高分散性堿土金屬化合物微粉末與樹脂混合而形成樹脂組合物,通過將其成膜,能夠制成光學(xué)膜。以下對光學(xué)膜進行說明。
作為樹脂組合物所含的樹脂,只要為通常光學(xué)膜中所使用的樹脂,則沒有特別限定,可以根據(jù)目的選擇各種樹脂。作為這樣的樹脂,可以舉出選自由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙酰纖維素等纖維素酯、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚富馬酸二酯、聚芳酯、聚醚砜、聚環(huán)狀烯烴等聚烯烴、馬來酰亞胺系共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氨酯組成的組中的一種以上。
堿土金屬化合物微粉末相對于樹脂組合物整體的含量優(yōu)選為0.1~50質(zhì)量%的范圍內(nèi)。堿土金屬化合物微粉末的含量低于0.1質(zhì)量%時,基于堿土金屬化合物微粉末的雙折射控制效果變得過小。反之,堿土金屬化合物微粉末的含量超過50質(zhì)量%時,堿土金屬化合物微粉末相對于樹脂的比例變得相對過大,因此成膜出的膜的透明性變差。堿土金屬化合物微粉末相對于樹脂組合物整體的含量更優(yōu)選為0.5~40質(zhì)量%的范圍內(nèi),特別優(yōu)選為1~35質(zhì)量%的范圍內(nèi)。
通過將上述樹脂和堿土金屬化合物微粉末混合,能夠制成樹脂組合物。堿土金屬化合物微粉末與樹脂的混合可以利用使用超聲波均化器、攪拌葉片、液體噴射式粉碎機的方法等公知的方法進行。
此外,可以調(diào)整將樹脂組合物和適當(dāng)?shù)娜軇┗旌隙玫降膿诫s溶液來進行光學(xué)膜的成膜。作為這樣的溶劑的種類,沒有特別限定,可以根據(jù)樹脂的性質(zhì)等適當(dāng)選擇使用。作為溶劑的示例,優(yōu)選有機溶劑,作為有機溶劑的示例,可以舉出醇(例如乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、乙二醇)、二氯甲烷、nmp、四氫呋喃、mek、乙酸乙酯、環(huán)己烷、甲苯等。這些有機溶劑中,特別優(yōu)選二氯甲烷。不僅可以使用上述的一種,也可以組合兩種以上使用。
樹脂相對于溶劑的比例以質(zhì)量比計優(yōu)選為1:10~10:1的范圍內(nèi)。對于摻雜溶液,可以將樹脂和溶劑混合制成樹脂混合溶液,向其中添加堿土金屬化合物微粉末并混合,或者可以將堿土金屬化合物微粉末和溶劑混合制成粉末混合溶液,向其中添加樹脂并混合。進一步,可以分別準備上述的樹脂混合溶液和粉末混合溶液,將兩者混合而制成摻雜溶液。堿土金屬化合物微粉末、樹脂和溶劑可以用使用超聲波均化器、攪拌葉片、液體噴射式粉碎機的方法等公知的方法進行混合。
樹脂組合物、摻雜溶液可以用公知的方法進行成膜而制成光學(xué)膜。作為成膜方法,可以舉出上述的熔融擠出成膜法、溶液流延成膜法等公知的成膜法。熔融擠出成膜法是將樹脂組合物加熱熔融而制成熔融物,將其在支撐體上呈膜狀流延而進行冷卻固化的方法。此外,溶液流延成膜法是將摻雜溶液在支撐體上流延而使溶劑蒸發(fā)來進行膜化的方法。
根據(jù)樹脂的種類,有時在成膜時在樹脂溶液中產(chǎn)生對流而形成貝納德漩渦結(jié)構(gòu)。貝納德漩渦結(jié)構(gòu)形成時,堿土金屬化合物微粉末凝聚,光學(xué)膜的透明性劣化。此外,由于該凝聚,基于堿土金屬化合物微粉末的雙折射調(diào)整作用降低。因此,出于提高與支撐體的潤濕性,抑制貝納德漩渦的形成的目的,優(yōu)選在樹脂組合物、摻雜溶液中添加表面改性劑。使用聚碳酸酯作為樹脂的情況下,容易形成貝納德漩渦,因此添加表面改性劑所帶來的透明性提高等效果顯著。作為表面改性劑,可以舉出乙烯基系表面活性劑、氟系表面活性劑、硅油等。
成膜后的膜可以根據(jù)用途等進行適當(dāng)拉伸。作為拉伸方法,可以舉出單軸拉伸、雙軸拉伸等。雙軸拉伸可以為逐次拉伸或同時拉伸。拉伸可以使用拉幅機等公知的拉伸裝置進行。
如此得到的光學(xué)膜含有微細且高分散的堿土金屬化合物微粉末,因此透明性優(yōu)異,且通過調(diào)整堿土金屬化合物微粉末相對于光學(xué)膜整體的含量,能夠調(diào)整光學(xué)膜本身的雙折射。堿土金屬化合物微粉末本身示出負的雙折射,因此可以根據(jù)目標光學(xué)膜的用途等來調(diào)整光學(xué)膜的雙折射。
例如通過向聚碳酸酯、聚環(huán)狀烯烴那樣的示出正的固有雙折射的樹脂中添加堿土金屬化合物微粉末,能夠抵消樹脂的固有雙折射而制成雙折射接近零的光學(xué)膜。作為這樣的光學(xué)膜,可以舉出例如保護膜。作為保護膜,除了層積在偏振片表面等的通常的保護膜之外,也包含直接層積在偏振元件表面而保護偏振元件的偏振元件保護膜。
或者通過向聚碳酸酯、聚環(huán)狀烯烴那樣示出正的雙折射的樹脂中添加少量的堿土金屬化合物微粉末,可以制成具有正的雙折射的光學(xué)膜。進一步,通過向這些示出正的雙折射的樹脂中添加大量的堿土金屬化合物微粉末,可以制成具有負的雙折射的光學(xué)膜。此處所說的“雙折射”是指上述的面內(nèi)雙折射率(δnxy)的值。作為這樣的示出正或負的面內(nèi)雙折射率的光學(xué)膜,可以舉出相位差膜。作為相位差膜,可以舉出1/4波片、1/2波片等。
反之,通過用于聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等示出負的雙折射的樹脂、雙折射小的樹脂,也能夠制成表現(xiàn)出負的雙折射的光學(xué)膜。作為這樣的光學(xué)膜,可以舉出相位差膜。作為相位差膜,可以舉出1/4波片、1/2波片等。
作為本發(fā)明的光學(xué)膜,除了相位差膜、保護膜之外,還可以舉出防反射膜、防眩膜、亮度提高膜、棱鏡膜、視角改善膜等。
光學(xué)膜的霧度可以為10%以下,可以優(yōu)選為5%以下,更優(yōu)選為1%以下。需要說明的是,也可以根據(jù)光學(xué)膜的用途而有意使霧度劣化。例如通過向樹脂組合物中添加玻璃珠等光散射性微粒,可以使霧度劣化而制成防眩膜。此外,光學(xué)膜的光線透過率可以為85%以上,可以優(yōu)選為88%以上,更優(yōu)選為90%以上。
本發(fā)明的光學(xué)膜也可以與其它光學(xué)膜層積而制成光學(xué)層積體。作為其它光學(xué)膜,可以舉出例如偏振膜(也稱為偏振元件)、基材膜等。作為光學(xué)層積體,可以舉出將作為本發(fā)明的光學(xué)膜的保護膜和偏振膜層積而得到的偏振片、將作為本發(fā)明的光學(xué)膜的相位差膜和偏振膜層積而得到的橢圓偏振片、將作為本發(fā)明的光學(xué)膜的相位差膜和基材膜層積而得到的相位差板等。
5.圖像顯示裝置
本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于,具備本發(fā)明的光學(xué)膜。作為圖像顯示裝置的種類,可以舉出液晶顯示裝置(lcd)、有機電致發(fā)光顯示裝置等。此外,作為圖像顯示裝置的用途,可以舉出電視機、計算機用監(jiān)視器、移動電話、智能手機、pda等便攜式信息終端等。
實施例
以下基于實施例對本發(fā)明進行具體的說明,但這些實施例并不限定本發(fā)明的目的。
(1)sem觀察
(1-1)表面未處理品
關(guān)于表面未處理的碳酸鍶微粒,向純水中添加碳酸鍶微粒,用超聲波均化器使其分散。將該分散液滴加在試樣工作臺上,使其自然干燥后,對碳酸鍶微粒進行鋨涂布(オスミウムコーティング)而制作樣品。利用電解放射型掃描型電子顯微鏡(fe-sem)對制作的樣品進照片拍攝。根據(jù)所得到的fe-sem照片,測定各顆粒的長度方向長度(最大長度)和寬度方向長度(最小長度),將長度方向長度的平均值作為顆粒的平均長徑。此外,根據(jù)所得到的長徑、短徑的值,計算出縱橫比。
(1-2)表面處理品
關(guān)于表面處理的碳酸鍶微粒,將制作的微粒0.01g溶解于二氯甲烷9.99g中,在超聲波浴中分散1分鐘,使所得到的分散液真空干燥。然后,進行鋨涂布而制作樣品。利用電解放射型掃描型電子顯微鏡(fe-sem)對制作的樣品進行照片拍攝。根據(jù)所得到的fe-sem照片,測定各顆粒的長度方向長度(長徑)和寬度方向長度(短徑),將長度方向長度的平均值作為顆粒的平均長徑。此外,根據(jù)所得到的長徑、短徑的值,計算出縱橫比。
(2)小角x射線散射測定
分別將實施表面處理的碳酸鍶微粒和未處理的微粒填充至毛細管柱中,利用小角散射測定裝置nano-viewer(株式會社rigaku制)進行測定。曝光時間分成上、中、下3份分別進行5分鐘曝光。裝置的詳細參數(shù)如下,
管球:cukα
輸出功率:40kv-30ma
狹縫:1stslit=0.40mm
2ndslit=0.20mm
3rdslit=0.45mm
測定法:透過法
計數(shù)器:pilatus100k
相機長度:570mm
(3)粒度分布測定
使用激光衍射式粒度分布測定裝置(microtrac9320hra、日機裝株式會社制造)或者動態(tài)光散射式粒度分布測定裝置(nanotracupa-150、日機裝株式會社制造)進行測定。平均粒徑測定用的試樣使用下述試樣,將高分散性碳酸鍶微粉末添加至有機溶劑(二氯甲烷:wako特級)中,制作濃度1%的分散液,用1μm玻璃過濾器過濾而得到的試樣。測定將5次連續(xù)測定的平均值作為測定值。
(4)表面活性劑
在下述示例中使用的表面活性劑如下。
·表面活性劑a:多元羧酸陰離子型表面活性劑(聚馬來酸酐-聚氧乙烯酯共聚物)
·表面活性劑b:多元羧酸陰離子型表面活性劑(在上述化學(xué)式(i)中,r1為碳原子數(shù)為13的烷基、e1為c2h4、a平均為9.3的聚合物)
·表面活性劑c:多元羧酸陰離子型表面活性劑(在上述化學(xué)式(i)中,r1為碳原子數(shù)為12的烷基、e1為c2h4、a平均為2.3的聚合物)
·表面活性劑d:多元羧酸陰離子型表面活性劑(在上述化學(xué)式(i)中,r1為碳原子數(shù)為18的烷基、e1為c2h4、a平均為2的聚合物)
·表面活性劑e:多磷酸陰離子型表面活性劑(上述化學(xué)式(ii)與式(iii)的混合物,r2、r3、r4均為碳原子數(shù)為13的烷基、e2、e3、e4均為c2h4、b、c、d的合計為6.0的聚合物)
·表面活性劑f:聚乙二醇胺型非離子表面活性劑(在上述化學(xué)式(iv)中,r5為碳原子數(shù)為18的烷基、e5、e6均為c2h4、e和f的合計為4.0的聚合物)
1.實施例1
(1)碳酸鍶微粒的制造
(a)反應(yīng)工序
向水溫10℃的純水3l中加入dl-酒石酸(特級試劑、純度:99%以上)并攪拌,使其溶解于水性懸浮液中。投入氫氧化鍶八水合物(特級試劑、純度:96%以上)366g并混合,制備濃度5.6質(zhì)量%的氫氧化鍶水性懸浮液。將該氫氧化鍶水性懸浮液維持在10℃并持續(xù)攪拌,同時以0.5l/分鐘的流量(相對于氫氧化鍶1g為22ml/分鐘的流量)向水性懸浮液中吹入二氧化碳氣體直至水性懸浮液的ph為7,從而生成碳酸鍶顆粒。然后,進一步持續(xù)30分鐘的攪拌,得到碳酸鍶顆粒水性懸浮液。
(b)熟化工序
將所得到的碳酸鍶顆粒水性懸浮液投入不銹鋼罐中,在95℃的溫度進行12小時的加熱處理,使碳酸鍶顆粒成長為針狀。然后,自然冷卻至室溫,制造碳酸鍶微粒的水性漿料。將該漿料用鼓式干燥機進行干燥,得到碳酸鍶微粒。利用上述的“(1)sem觀察”的“(1-1)表面未處理品”中所記載的方法觀察碳酸鍶微粒,結(jié)果平均長徑為35nm。將該結(jié)果示于表1。
(2)高分散性碳酸鍶微粉末的制造
(a)表面處理工序
向上述制作的碳酸鍶微粒的水性漿料(固體濃度:6質(zhì)量%)中添加表面活性劑a并使其溶解,用攪拌器攪拌5分鐘。接著,將表面活性劑b按照成為28質(zhì)量%的方式添加至水性漿料中并使其溶解,用攪拌器攪拌5分鐘后,利用clearmix施加剪切力,進行分散處理。由此,得到高分散性碳酸鍶顆粒的水漿料。在表面上按照兩種表面活性劑成為兩層的方式進行層積。
(b)干燥工序(鼓式干燥機)
將攪拌混合后的水性漿料吹入加熱為110~120℃的旋轉(zhuǎn)式鼓式干燥機中,得到高分散性碳酸鍶微粉末。用電子顯微鏡觀察所得到的高分散性碳酸鍶微粉末,結(jié)果確認到針狀顆粒的微粉末。利用上述的“(1)sem觀察”的“(1-2)表面處理品”中所記載的方法觀察高分散性碳酸鍶微粉末,結(jié)果平均長徑為35nm。將表面活性劑的種類等條件示于表1。
(3)高分散性碳酸鍶微粉末的小角x射線散射測定
使用上述得到的高分散性碳酸鍶微粉末,利用“(2)小角x射線散射測定”和“(3)粒度分布測定”中所記載的方法進行測定。進行峰值搜索,結(jié)果在2θ=0.46處觀察到散射峰,d值為19.2nm。此外,在使用該粉末的有機溶劑分散液下的粒度分布測定中的d50為50nm以下。將該結(jié)果示于表2。
2.實施例2
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑c按照成為30質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定基于小角x射線測定和粒度分布的平均長徑等。將該結(jié)果示于表1、表2。
3.實施例3
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑e按照成為30質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定平均長徑等。將該結(jié)果示于表1、表2。
4.實施例4
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑d按照成為30質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定平均長徑等。將該結(jié)果示于表1、表2。
5.實施例5
在實施例1的“(1)碳酸鍶微粒的制造”中,使用平均長徑為20nm的碳酸鍶微粒,在“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑d按照成為47質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定平均長徑等。將該結(jié)果示于表1、表2。
6.實施例6
在實施例1的“(1)碳酸鍶微粒的制造”中,使用平均長徑為20nm的碳酸鍶微粒,在“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑c按照成為47質(zhì)量%的方式進行添加并溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定平均長徑等。將該結(jié)果示于表1、表2。
7.比較例1
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑a按照成為8質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,用攪拌器攪拌5分鐘。接著,將表面活性劑f按照成為23質(zhì)量%的方式添加至水性漿料中并使其溶解,用攪拌器攪拌5分鐘。與實施例1同樣地測定平均長徑等。
8.比較例2
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑c按照成為10質(zhì)量%的方式添加至水性漿料中并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定平均長徑等,同時與比較例1同樣地計算出分布。將該結(jié)果示于表1、表2。
9.比較例3
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑c按照成為20質(zhì)量%的方式添加至水性漿料中并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。與實施例1同樣地測定平均長徑等,同時與比較例1同樣地計算出分布。將該結(jié)果示于表1、表2。
10.比較例4
在實施例1的“(2)高分散性碳酸鍶微粉末的制造”中,不利用“(a)表面處理工序”進行表面處理,與實施例1同樣地測定平均長徑等。在小角x射線散射中,未觀測到散射峰。將該結(jié)果示于表1、表2。
11.比較例5
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑c按照成為30質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。在小角x射線散射中,不是以干燥粉進行測定,而是使其按照固體濃度成為1質(zhì)量%的方式分散于環(huán)己烷中進行測定。其結(jié)果未觀測到散射峰。將該結(jié)果示于表1、表2。
12.比較例6
在實施例1的“(a)表面處理工序”中,將表面活性劑c按照成為30質(zhì)量%的方式進行添加并使其溶解,在碳酸鍶顆粒的表面將一種表面活性劑層積一層。在小角x射線散射中,不是以干燥粉進行測定,而是使其按照固體濃度成為1質(zhì)量%的方式分散于水中進行測定。其結(jié)果未觀測到散射峰。將該結(jié)果示于表1、表2。
根據(jù)以上結(jié)果可知,在實施例1~6中,在高分散性堿土金屬化合物微粉末的狀態(tài)下,在2θ為0.2~1.0°的范圍內(nèi),在散射強度中均具有散射峰。此外,根據(jù)粒度分布測定的結(jié)果可知,分散性良好??芍谶@些實施例中,表面活性劑添加最適量,對一次顆粒完全實施被覆處理、分散處理。
[表1]
[表2]
<聚碳酸酯(pc)膜>
以下對使用上述實施例4和比較例4中制造的高分散性碳酸鍶微粉末制造聚碳酸酯膜的示例進行說明。
13.實施例7
(1)添加srco3的摻雜液制作方法
對二氯甲烷25g添加聚碳酸酯(以下稱為“pc”)6g,攪拌6小時,制作pc-二氯甲烷溶液。接著,對二氯甲烷10g添加0.48g實施例4的表面處理粉末1,放入超聲波浴中30秒,直接用孔徑1μm的膜過濾器進行過濾而無需加壓,制作分散液1。將pc-二氯甲烷分散液和分散液1混合,同時添加0.026g乙烯基系表面改性劑,用超聲波均化器進行分散處理,得到添加srco3的摻雜液a-1。
(2)pc膜成膜方法
使用baker式涂布器,以濕式厚度11密爾將添加srco3的摻雜液a-1涂布在聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下稱為“pet”)膜上。將其在40℃干燥2分鐘、在80℃干燥4分鐘、在120℃干燥30分鐘。從pet膜上剝離pc膜,得到pc膜a-1。利用膜拉伸裝置(井元制作所制造、imc-1a8d型)在160℃對pc膜a-1進行自由端單軸拉伸至2.0倍,得到pc拉伸膜a-1。
(3)透過率和霧度測定
使用分光光度計(日本分光公司制造),進行pc拉伸膜a-1的可見光透過率和霧度測定。
(4)膜的相位差評價
用千分尺測定pc拉伸膜a-1的膜厚。然后,使用相位測定裝置(王子計測設(shè)備株式會社制造,kobra-wr)測定拉伸的膜的相位差(δnxy)。將該結(jié)果示于表3。
14.比較例7
使用比較例4的粉末(未進行表面處理的srco3)代替實施例4的粉末,除此以外,使用與實施例7同樣的方法。由此,得到pc拉伸膜h-1。與實施例7同樣地對所得到的膜的特性進行評價。將該結(jié)果示于表3。
[表3]
比較實施例7和比較例7可知,與未進行表面處理的比較例7相比,進行表面處理的實施例7的霧度低、且雙折射的雙折射(δnxy×10-3)的值低。由此可知,從透明性和雙折射表現(xiàn)的觀點出發(fā),優(yōu)選進行了表面處理的碳酸鍶微粒。
<聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)膜>
以下對使用上述實施例4和比較例4中制造的高分散性碳酸鍶微粉末,制造聚甲基丙烯酸甲酯膜的示例進行說明。
15.實施例8
(1)添加srco3的摻雜液制作方法
對二氯甲烷25g添加聚甲基丙烯酸甲酯(以下稱為“pmma”)6g,攪拌3小時,制作pmma-二氯甲烷溶液。接著,對二氯甲烷10g添加0.48g實施例4的表面處理粉末1,放入超聲波浴中30秒,直接用孔徑1μm的膜過濾器進行過濾而無需加壓,制作分散液1。將pmma-二氯甲烷分散液和分散液1混合,用超聲波均化器進行分散處理,得到添加srco3的摻雜液i-1。
(2)pmma膜成膜方法
使用baker式涂布器,以濕式膜厚11密爾將添加srco3的摻雜液i-1涂布在pet膜上。將其在40℃干燥2分鐘、在80℃干燥15分鐘、在85℃干燥30分鐘。從pet膜上剝離pmma膜,得到pmma膜i-1。使用膜拉伸裝置(井元制作所制造、imc-1a8d型)在90℃對pmma膜i-1進行自由端單軸拉伸至2.0倍,得到pmma拉伸膜i-1。與實施例7同樣地對所得到的膜的特性進行評價。將該結(jié)果示于表4。
16.比較例8
使用比較例4的粉末(未進行表面處理的srco3)代替實施例4的粉末,除此以外,使用與實施例8同樣的方法。由此,得到pmma拉伸膜n-1。與實施例7同樣地對所得到的膜的特性進行評價。將該結(jié)果示于表4。
[表4]
比較實施例8和比較例8可知,與未進行表面處理的比較例8相比,進行了表面處理的實施例8的霧度低、且雙折射的雙折射(δnxy×10-3)的值低。因此可知,從透明性和雙折射表現(xiàn)的觀點出發(fā),優(yōu)選進行了表面處理的碳酸鍶微粒。綜上可知,本發(fā)明的堿土金屬化合物微粉末特別適合例如偏振片的相位差膜等透明性高且要求高雙折射性的光學(xué)膜。