微粒、微粒的制备方法、含有该微粒的树脂组合物及光学薄膜

申请号 CN200780027514.4 申请日 2007-08-17 公开(公告)号 CN101490138A 公开(公告)日 2009-07-22
申请人 株式会社日本触媒; 发明人 清水健次; 富永美和子; 高崎进治; 保吕信一;
摘要 本 发明 提供了超出平均粒径的粗粒子的含量被降低到低 水 平的微粒及该微粒的制备方法及含有该微粒的 树脂 组合物。本发明的微粒的特征在于,该微粒中,具有平均粒径的2倍以上的粒径的粗粒子为1000个/0.5g以下。另外,本发明的制备方法包括将固体成分浓度为0.5-50 质量 %、B型 粘度 为0.5-20mPa·s的微粒分散液进行湿式分级的工序,将湿式分级后的微粒干燥、 粉碎 ,制成水分含量为0.05-2质量%的粉体微粒的工序,将所述粉体微粒干式分级的工序。
权利要求

1、一种微粒,其特征在于,该微粒中,具有平均粒径的2倍以上的粒 径的粗粒子为1000个/0.5g以下。
2、根据权利要求1所述的微粒,其中,所述微粒为含有有机聚合物骨 架和聚烷骨架的有机物无机物复合体
3、一种权利要求1或2所述的微粒的制备方法,其特征在于,该方法 包括:将固体成分浓度为0.5-50质量%、B型粘度为0.5-20mPa·s的微粒 分散液湿式分级的工序;将湿式分级后的微粒干燥、粉碎,制成分含量为 0.05-2质量%的粉体微粒的工序;将所述粉体微粒干式分级的工序。
4、一种树脂组合物,其特征在于,该树脂组合物含有权利要求1或2 所述的微粒。
5、一种涂敷用组合物,其特征在于,该涂敷用组合物含有权利要求4 所述的树脂组合物。
6、一种光学薄膜,其特征在于,该光学薄膜是通过将权利要求5所述 的涂敷用组合物涂敷到基材上而得到的。
7、根据权利要求6所述的光学薄膜,其中,所述光学薄膜用作光扩散 薄膜。
8、根据权利要求6所述的光学薄膜,其中,所述光学薄膜用作防眩薄 膜。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种粒径被高度地控制的微粒以及使用了该微粒的树脂组 合物。

背景技术

以往,尝试了使用于各种用途的树脂或树脂组合物中含有微粒,以提高 该树脂或树脂组合物的物性或可用性等。在用于液晶显示器(LCD)、等离 子体显示器(PDP)、电致发光显示器(ELD)、透射式屏幕(透過型スクリ —ン)及触摸面板等的光学用途的光学树脂材料中也同样地进行了这种尝试, 例如,在赋予光扩散性、防反射防眩性的光学用树脂薄膜(片、板)中,含 有由有机物材料或无机物材料组成的微粒的光学用树脂组合物可以作为原 料使用。
可是,近年来,在上述图像显示装置领域中,大画面化和高精细化有越 来越先进的趋势,对与其相关的周边技术的要求也提高了,对于微粒也反复 进行与其它材料(树脂或其它的添加物)的亲和性的提高、微粒自身的机械 特性及光学性能的提高等各种各样的研究。另外,对于这些能够用作光学用 树脂薄膜或用于液晶显示元件的间隔件(spacer)的微粒,除上述要求的特 性以外,也期望粒径分布窄、粗粒子的含量少。这是因为如果粒径分布广, 则在用作液晶显示元件的间隔件的情况下,就难以保持液晶的膜厚均匀稳 定,而且粗粒子会使薄膜表面产生伤痕或者该微粒能够直接可见使图像显示 装置的显示品位降低。
例如,在公开了能够用于光学用途的微粒的专利文献1中,主要记载了 根据该微粒的制备方法,能够以粒度分布极其陡峭的状态得到与希望的用途 相应的粒径的微粒。另外,在专利文献2-4中,提出了从粗粒子成为显示装 置的显示品位低、成为光学薄膜的缺点的原因的观点出发,降低了具有相对 于平均粒径超过规定大小的粒径的粒子的含量的微粒的制备方法(专利文献 2);以及在使用微粒前,对乳液或分散液状态的微粒进行过滤处理以除去粗 粒子的方法(专利文献3和4)。
专利文献1:特开2004-307644号公报
专利文献2:特开2002-166228号公报,专利权利要求书等
专利文献3:特开2005-309399号公报,专利权利要求书等
专利文献4:特开2004-191956号公报,专利权利要求书等

发明内容

然而,如专利文献1所述,在微粒的合成阶段,实际上高度控制粒径分 布是很困难的,另外,如专利文献2-4中所指出的那样,即使能够将粒径分 布控制在适合的范围内,在很大地超出平均粒径的粗粒子存在的情况下,会 产生显示品位的降低、或在光学薄膜中产生缺陷。因此,对于减少粗粒子的 量的要求,从提高视觉辨认度及生产率的观点来看,有进一步提高的趋势, 即使拥有上述专利文献2-4的技术,也很难得到充分满足这种要求的微粒。
本发明着眼于上述情况,其目的在于提供超出适合的粒径的粗粒子的含 量降低到低平的微粒及这种微粒的制备方法以及含有该微粒的树脂组合 物。
解决了上述问题的本发明的微粒是具有以下要点的微粒,在该微粒中, 具有平均粒径的2倍以上的粒径的粗粒子为1000个/0.5g以下。
上述微粒优选为含有有机聚合物骨架和聚烷骨架的有机物无机物 复合体
本发明的微粒的制备方法的特征在于,该方法包括:将固体成分浓度为 0.5-50质量%、B型粘度为0.5-20mPa·s的微粒分散液湿式分级的工序;将 湿式分级后的微粒干燥、粉碎,制成水分含量为0.05-2质量%的粉体微粒的 工序;将所述粉体微粒干式分级的工序。这样,通过用组合湿式分级和干式 分级的方法来处理具有特定的物性的原料(微粒分散液、粉体),可以更高 效地降低粒径超出适合范围的粗粒子和微小粒子。
在将该涂敷用组合物涂敷到基材上而得到的光学薄膜(光扩散薄膜、防 眩薄膜等,表面上具有凹凸形状的薄膜)中也含有组合物。
本发明的微粒是将粒径超出适当范围的粗粒子的含量降低到低水平的 微粒。并且,根据本发明提供的方法,在降低粒径超出适当范围的粗粒子的 含量的同时也能够降低微小粒子的含量。因此,由含有本发明的粒子的树脂 组合物得到的成型品,很难产生由粗粒子带来的缺陷。同时,由于也降低了 微小粒子的含量,也很难损害树脂自身的透明性。本发明的微粒,特别适合 于光学用树脂组合物,且由这种树脂组合物得到的光扩散薄膜、防眩薄膜, 以及含有本发明的微粒的光扩散板显示出优良的光学特性。

具体实施方式

本发明的微粒的特征在于,该微粒中,具有平均粒径的2倍以上的粒径 的粗粒子为1000个/0.5g以下。
如上所述,在能够用于光学领域的微粒中,在含有粒径超出适当范围的 粗粒子时,有在薄膜表面易产生伤痕或该微粒易被视觉辨认的可能。根据本 发明人的研究,确认了尤其是在具有所使用的微粒的平均粒径的2倍以上的 粒径的微粒存在(增加)时,上述现象会变得显著。因此,本发明中优选具 有平均粒径的2倍以上的粒径的粗粒子为500个/0.5g以下,更优选为200 个/0.5g以下,进一步优选为100个/0.5g以下,最优选为50个/0.5g以下。
再者,粗粒子的量在上述范围内的同时具有平均粒径的2.5倍以上的粒 径的粗粒子数为50个/0.5g以下的微粒,在用于光学用途时,由粗粒子带来 的缺陷变得更难产生,因此优选。更优选上述粗粒子数为30个/0.5g以下的 微粒,进一步优选上述粗粒子数为10个/0.5g以下的微粒。
另外,本发明的微粒优选为具有平均粒径的1/2以下的粒径的微小粒子 数降低了的微粒。如果大量含有这种微小的微粒,则在该微粒用于光学用途 (例如设置在各种图像显示装置的图像显示面上的光分散薄膜、防反射防眩 性薄膜等)时,有透明性或亮度降低的可能。因此,具有平均粒径的1/2以 下的粒径的微小粒子优选为10体积%以下,更优选为7体积%以下。
并且,本发明的微粒的平均粒径没有特别的限定,但是优选为0.1-50μm, 更优选为1-30μm,进一步优选为2-20μm。平均粒径在上述范围内的情况, 例如,在用于光学用途时,可以得到能够发挥优良的光扩散性和面发光性(亮 度)等的有利的效果。在平均粒径过小时,有降低向作为介质的树脂的分散 性的可能,过大时,有得不到充分的光扩散效果的可能。另外,粒度分布测 定、平均粒径、以及所述微小粒子的含量使用利用了库尔特原理的精密粒度 分布测定装置(例如ベツクマン·コ—ルタ—社製的“マルチサイザ—II”) 进行测定,以体积为基准计算出。
本发明的微粒的形状没有特别的限定,例如,可以列举出球状、针状、 片状、鳞片状、粉碎状、偏状(偏状)、哑铃状(まゆ状)及小粒糖果状(こ んペい糖状)等。特别优选:在用于光学用途的情况(用于光学用树脂组合 物等的情况)时为球状或近球状,长粒径与短粒径的比例在1.0-1.2的范围, 而且,粒径的变动系数为10%以下。
上述本发明的微粒为对具有规定的水分含量、真比重、松比重及粒径的 粉体微粒进行干式分级而得到的微粒。
提供给上述干式分级中的粉体粒子的水分含量为0.05-2质量%。在含水 量过多的情况下,分级时,该水分起粘合剂作用使粒子间凝聚,另一方面, 在含水量过少时下,通过静电使粒子间凝聚,因此,在任意一种情况下都有 分级精度变低、粗粒子增加的趋势。如果水分含量在上述范围,则由于粒子 难以凝聚,可以顺利地进行分级操作。另外,优选真比重为1-1.25g/ml、松 比重为0.1-1g/ml、平均粒径为1-50μm。在粉体微粒的真比重过小的情况下, 由于难以产生由粒径的大小引起的离心的差和由力引起的阻力的差,导 致有时分级精度会变低。在真比重过大的情况下,由于需要很大的设备和动 力而不优选。另外,在松比重过大的情况下,由于需要很大的设备和动力而 不优选,另一方面,在过小的情况下,由于难以产生由粒径的大小产生的差, 有时分级精度会变低。在粒径过小的情况下,粉体间的凝聚很强,有时会得 不到良好的分散状态且分级精度会降低;在过大的情况下,由于变得需要很 大的设备和动力而不优选。
通过湿式分级,提供给干式分级的粉体粒子以及在通过湿式分级得到的 分散溶液中的平均粒径的2倍以上的粗粒子的含量优选为每0.5g为20万个 以下。更优选为10万个/0.5g以下,进一步优选为5万个/0.5g以下。提供给 干式分级的粉体粒子、以及通过湿式分级得到的分散溶液中所含的特定大小 的粗粒子数在上述范围内时,由于通过进行干式分级容易以高收率和/或高分 级处理速度得到粗粒子的含量少的微粒而优选。
因此,优选水分含量、真比重、松比重及粒径在上述范围,更优选为: 粉体微粒的水分含量优选为0.1-0.5质量%,真比重优选为1-1.5g/ml,松比 重优选为0.3-0.8g/ml,平均粒径优选为2-20μm。
再者,上述“含水量”是通过卡尔-费休水分测定仪(例如平沼産業株 式会社制,水分测定装置)测定的值。上述“松密度”是在一定的状态下将 粉体加入到一定容积的容器中时将加入到容器内的粉末的量用每单位体积 的质量来表示的值,上述松密度的值是用粉末测试仪(powder tester)(ホソ カワミクロン制)测定的数值。粉体微粒的“真比重”是将粉体微粒填充 到一定容积的容器中、进而用液体将试料的空隙完全置换、从容器的容积中 减去此时需要的液体的体积后的值与容器内填充的粉体微粒的质量的关系 计算出的值,是通过真比重测定机(例如株式会社セイシン企業制)测定得 到的值。上述粒径的值是通过所述精密粒度分布测定装置(例如ベツクマ ン·コ—ルタ—社制的“マルチサイザ—II”)测定得到的以体积为基准的值。
在上述粉体微粒的干式分级中,优选使用利用了风力的气流分级装置。 气流分级装置是利用气流将微粒(粉粒体层)根据粒度(粉粒体的粒径、质 量)进行分离的装置(即,根据粒子具有的惯性和所受到的来自于气流的阻 力的平衡决定飞出距离来进行分级)。通常,在只使用筛或过滤器的分级装 置中,由于回收的粒子的物性依赖于所使用的筛的网孔或过滤器的过滤效 率,为了只得到所希望的物性,例如粒径包含在特定的范围的粒子,需要进 行多次分级操作。与此相对,如果使用气流分流装置,能够同时除去粗粒子 和微小粒子。
上述气流分级装置的分级机理没有特别的限定。因此,可以为只利用气 流的机理;具备有赋予气流推进力的旋转叶轮、用于引导风的导流叶片,利 用它们复合地作用产生的气流的机理;还有,这些和其它的分级方法(筛或 筛孔)组合起来的机理。
作为具体的气流分级装置,可以列举出DXF型(日本ニユ—マチツク 工業社制)等的高精度气流分级装置;涡轮分级机(タ—ボクラシフアイア、 日清エンジニアリング社制)、高效率精密气流分级机(クラツシ—ル、セ イシン社制)、タ—ボプレツクス(注册商标、ホソカワミクロン社制)等 的具有分级叶轮的旋转叶轮式气流分级装置;弯头喷嘴(エルボ—ジエツト、 日鉄業社制)等的利用了附壁效应的气流分级装置(弯头喷嘴型分级机(エ ルボ—ジエツト型分級機));干式筛高筛粉机(乾式篩ハイボルタ—、東洋 ハイテツク社制)、鼓风机移相器(乾式篩ブロワ—シフタ—、ユ—グロツ プ社制)等的利用了网的筛孔的气流分级装置。其中,由于高精度气流分级 装置、旋转叶轮式气流分级装置及利用了附壁效果的气流分级装置能够有效 地除去粗粒子而优选。
上述高精度气流分流装置是指没有运动部件(可活动的部件),通过向 分散区域及分级区域流入的空气产生高速回旋气流,在对供给到装置内的粒 子赋予离心力的同时,通过吸引鼓风机(吸引ブロワ—)使空气从分级区域 排出,成为对赋予给粒子的离心力的阻力,通过该离心力和阻力的平衡将粒 子分级成粗粉和微粉的装置。旋转叶轮式气流分级装置是指,具有自由旋转 的圆筒(分级叶轮)和由装置外部向装置内部吸入空气的吸气孔,通过上述 叶轮的高速旋转在装置内产生涡流,通过涡流对供给到装置内的粒子赋予离 心力,另一方面,从吸气孔吸入空气,使之成为离心力的阻力,通过该离心 力和阻力的平衡,将粒子分级成粗粉和微粉的装置。利用附壁效应的气流分 级装置是指喷流只设置在其一侧壁面时,利用沿着该壁面流动的所谓的附壁 效应的装置;该装置在任意的位置设置有:随气流(加料空气(feed air))在 装置内喷出粒子的喷射器部、引导喷流(含有粒子)到分级室内的附壁片 (coanda block)和根据性状(粗粉、细粉(目标物)、微粉等)隔离粒子的分 级棱(分級エツジ)。由上述喷射器部喷出的喷流(含有粒子)沿着附壁片 流动。此时通过作用于粒子的惯性力(在微小粒子和粗粒子中作用的惯性力 有差别,粗粒子会飞行的更远)和流体阻力的平衡,粗粒子和微小粒子被分 级。
即使在上述气流式分级装置中也优选利用了附壁效应的气流分级装置 (弯头喷嘴(elbow jet)型分级机)。在使用该弯头喷嘴型分级机时,为了提高 分级精度,优选将加料空气提高到推荐气压的最大值。另外,通常,加料空 气在0.1-10kgf下运转,从提高分级精度的观点出发,推荐为1-5kgf。一般 地,如果加料空气提高过多,则粗粒子的飞行距离会变长,碰在正面的壁上 被溅回的粗粒子混入细粉的可能性很高。然而,本发明涉及的微粒如后所述 是经湿式分级工序后、经干式分级而得到的微粒,由于粗粒子在上述湿式分 级工序中被一定程度地除去,因此没有溅回的粗粒子混入到细粉中的情况。 因此,通过提高加料空气能够使分级精度提高。
另外,由于使用细长棱(slim edge)作为分级棱也可以提高分级精度, 因此优选。如上所述,由于分级棱是为了根据性状来隔离粒子而使用的部件, 因此具有一端(粒子进入侧)薄、到另一端渐渐变厚的楔形的形状。另外, 其底截面(楔形中较厚的一端)为略长方形,有一定的宽度。而且,通常将 分级棱的宽度设计成与含有粒子的喷流流过的流路的宽度大约相等。在此, 与通常所用的标准棱相比,上述细长棱形成为楔形的斜面间的距离短(特别 是在底截面部分约为标准棱的一半)。通常,在处理强带电的粒子时,为了 防止在棱的尖端堆积粒子会降低分级精度而使用细长棱。通过使用细长棱使 分级精度提高的原因,除了上述细长棱的目的(抑制由于粒子的堆积引起的 分级精度降低)以外,还不易发生气流的紊流。
上述提供给干式分级的粉体微粒优选为将固体成分浓度为0.5-50质量 %、B型粘度为0.5-20mPa·s的微粒分散液湿式分级后,干燥、粉碎得到的 微粒。微粒分散液的固体成分浓度优选为0.5-20质量%,B型粘度优选为 0.5-10mPa·s。
在供给到湿式分级装置中的微粒分散溶液的固体成分浓度高的情况或 粘度高的情况下,有分级需要较长时间、对筛的负荷增加,使筛的筛孔扩展 变大、分级精度降低的可能。另外,固体成分浓度比0.5质量%小时,分级 也变得需要较长时间。
另外,供给到湿式分级的粒子优选为大于平均粒径的2倍的粒径的粗粒 子的含量少的粒子。具体地,大于平均粒径的2倍的粒径的粗粒子的含量优 选为每0.5g为100万个以下。更优选为50万个/0.5g以下,进一步优选为20 万个/0.5g以下。
上述微粒分散液可以是将预先制备好的微粒分散到分散介质(水、有机 溶剂等)中的微粒分散液,在微粒含有后述的有机聚合物或有机物无机物复 合体材料的情况下,也可以直接使用聚合反应后的反应液。另外,也可以直 接使用湿式工序中得到的微粒分散液。
上述微粒分散液的湿式分级中可以使用的装置,没有特别的限定,可以 列举出使用了过滤器或筛的过滤装置,利用了离心力、惯性力的液体旋流器 装置等。作为具体的湿式分级装置可以列举出过滤芯筒(cartridge filter)(例 如ロキテクノ社制、日本ボ—ル社制)、利用离心力进行分级的液体旋流器 (例如ラサ工業社制、インダストリア社制)。
上述过滤芯筒也可以多个组合使用,例如,以由长寿命化引起的运转费 的降低为目的,也可以将满足所要求的过滤精度的终滤器(final filter)和用 于延长终滤器寿命的粗滤器组合使用。但是,终滤器的选定基准优选为可以 除去50质量%以上的平均粒径的2倍的粒子的类型。例如,由于ロキテク ノ社制的SLP型的过滤芯筒具有作为深度过滤器(depth filter)的特征的过 滤材料的厚度和作为褶过滤器(プリ—ツフイルタ—)的特征的大的过滤面 积,因此作为终滤器而优选。作为粗滤器的选定基准,优选为能够过滤50 质量%以上的平均粒径的3倍以上的粒子的类型。
上述液体旋流器装置是以液体为介质、将分散在该液体中的粒子通过离 心力分级的装置。例如,具有圆筒(或圆锥)部件的装置的情况,从该装置 圆筒部的切线方向供给微粒分散液,该微粒分散液作为旋转流在圆筒部下降 的期间,使粗粒子在离心力的作用下径向移动,并碰撞圆筒的内壁,使其沿 着该内壁降落到装置下部后,从装置下部回收。另一方面,微细的粒子由于 载入中央附近产生的上升旋转流并向装置上方移动,因此从装置上部回收微 小的粒子。
湿式分级后的粒子优选进行干燥、粉碎。干燥、粉碎时的条件只要能满 足上述的粉体微粒的物性(水分含量为0.05-2质量%、真比重为1-1.25g/ml、 松比重为0.1-1g/ml、粒径为1-50μm)即可,没有特别的限定。
本发明的微粒虽然是将具有规定的物性的粉体微粒干式分级而得到的, 但是也可以根据需要与其它的分级方法组合,尤其是从使粗粒子和微细的粒 子的含量降低到低水平的观点出发,优选在粉体微粒的制备中采用上述的湿 式分级工序。即,作为为了得到本发明的微粒而优选的工序,可以列举出将 具有规定物性的微粒分散液湿式分级,湿式分级后的粒子干燥、粉碎后,再 进行干式分级的工序。通过这种工序,可以更高效率地得到本发明的微粒, 即具有平均粒径的2倍以上的粒径的粗粒子为1000个以上/0.5g以下的微粒。
下面,对于本发明涉及的微粒的构造及制备方法进行说明。
本发明涉及的微粒的形态没有特别的限定,可以为含有有机聚合物、无 机物材料、有机物无机物复合材料中的任一种的微粒。作为上述有机聚合物 可以列举出聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸 乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚酸酯、聚酰胺等的线型聚合 物;二乙烯基苯、己三烯、二乙烯醚、二乙烯砜、二烯丙基甲醇、烷撑二丙 烯酸酯(alkylenediacrylate)、低聚(oligo)或聚烷基二醇二丙烯酸酯 (polyalkyleneglycoldiacrylate)、低聚或聚烷基二醇二甲基丙烯酸酯、烷撑三 丙烯酸酯(alkylenetriacrylate)、烷撑四丙烯酸酯、烷撑三甲基丙烯酸酯、烷 撑四甲基丙烯酸酯、烷撑双丙烯酰胺、烷撑双甲基丙烯酰胺、两末端丙烯基 改性聚丁二烯低聚物等单独或与其它的聚合性单体聚合得到的网状聚合物; 含有通过基化合物(例如苯代三聚氰胺、三聚氰胺或尿素等)和甲的缩 聚反应得到的氨基树脂的有机聚合物。
作为有机物无机物复合材料,可以列举出:(A)二氧化硅、氧化、二 氧化等的金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物、金属碳化物等的无机物 微粒分散并包含于有机树脂中而成的微粒;(B)(有机)聚硅氧烷、聚钛氧烷 (polytitanoxane)等的金属氧烷(metalloxane)链(含有“金属-氧-金属” 键的分子链)与有机分子在分子水平上复合而成的微粒、或通过甲基三甲氧 基硅烷等的有机烷氧基硅烷的水解、缩合反应的进行而得到的聚甲基倍半硅 氧烷等的硅系微粒;(C)通过使以具有水解性甲硅烷基的硅化合物为原料的 聚硅氧烷和具有聚合性基团(例如乙烯基、(甲基)丙烯酰基等)的聚合性单 体等反应而得到的含有有机聚合物骨架和聚硅氧烷骨架的有机物无机物复 合材料。
作为无机物材料,例如,可以列举出玻璃、二氧化硅、氧化铝等。
即使在上述的示例中,含有有机聚合物或有机物无机物复合材料的微 粒,由于可以比较自由地进行微粒的特性的设计,或可以容易地得到具有陡 峭的粒径分布的粒子而优选。而且,在含有有机聚合物的微粒中,优选为含 有氨基树脂的有机聚合物、以及通过种子聚合法(シ—ド重合法)得到的有 机聚合物粒子(相对于聚合性单体的全量的交联性单体的比例为20质量% 以上、更优选为30质量%以上、进一步优选为50质量%以上的粒子),在由 有机物无机物复合材料形成的微粒中,特别优选为(C)。另外,这些粒子在 其合成过程中被固化或被交联,难以通过有机溶剂溶解、溶胀。因此,在用 于形成后述的光扩散层、防眩层的涂敷用树脂组合物时,由于即使与有机溶 剂等同时使用,粒子也难以变质或粒径难以产生变化,因此,可以得到充分 地使粗粒子降低到上述范围内的效果,因而优选。
这些粒子,优选在各粒子的合成时得到的粒子悬浮液的状态下提供给湿 式分级工序。即,这是平均粒径的2倍以上的粗粒子的含量少的(例如,不 足100万个/0.5g)悬浮液容易得到的缘故。特别优选为由含有用以下说明的 优选的制备方法制得的含有有机物无机物复合材料的微粒、含有氨基树脂的 有机聚合物微粒。
另外,上述粒子优选为粒径的变动系数(以体积基准计算出的粒度分布 为基准)在20%以下的粒子。更优选为10%以下。粒径的变动系数的值越小, 表示粒径的参差不齐越少,在满足上述范围的情况下,由于在湿式分级、干 式分级工序后的微粒中所含有的粗粒子的量很容易降低,因此优选。另外, 在此,粒径的变动系数为由下式计算出的值。
[数学式1]
粒径的变动系数(%)=(σ/X)×100
其中,σ表示粒径的标准偏差,X表示平均粒径。
本发明中,平均粒径和粒径的标准偏差是使用所述的精密粒度分布测定 装置(例如ベツクマン·コ—ルタ—社制的“マルチサイザ—II”)进行测定, 以体积基准计算出来的。
在此,对含有上述有机聚合物的微粒(氨基树脂),以及,含有有机物 无机物复合材料的微粒(上述(C))、以及其构造及制备方法进行说明。
<氨基树脂交联粒子的制备方法>
首先,对作为含有上述有机聚合物的微粒的氨基树脂(氨基树脂交联粒 子)的制备方法进行说明。
作为氨基树脂粒子的制备方法可以列举出以下说明的第一制备方法及 第二制备方法。根据该第一及第二制备方法,由于在微粒的合成阶段能够控 制粒径,因而可以多少抑制粗粒子的生成。因此,通过将由该制备方法得到 的氨基树脂交联粒子加到用于得到上述的本发明涉及的微粒的工序中,能够 更容易地进行粒径超出适合范围的粒子的含量的降低,因而优选。首先,对 第一制备方法进行说明。
第一制备方法
氨基树脂交联粒子的第一制备方法(以下,简称为“第一制备方法”) 包括:通过使氨基系化合物和甲醛反应以得到氨基树脂前驱体的树脂化工 序;将在所述树脂化工序中得到的氨基树脂前驱体在水系介质中乳化以得到 氨基树脂前驱体的乳浊液的乳化工序;以及对在所述乳化工序中得到的乳浊 液中添加催化剂进行乳化后的氨基树脂前驱体进行固化反应,以得到氨基树 脂交联粒子的固化工序。
上述树脂化工序是使氨基系化合物和甲醛反应以生成作为初期缩合反 应物的氨基树脂前驱体的工序。作为使氨基系化合物和甲醛反应时的溶剂, 可以使用水。作为该树脂化工序的具体的实施方法,优选可以列举出:在甲 醛为水溶液(福尔林)的状态下添加氨基系化合物进行反应的方法;或将 三噁烷或多聚甲醛添加到水中,在水中进行调节以使得生成甲醛的水溶液中 添加氨基系化合物进行反应的方法等。其中,前者的方法不需要甲醛水溶液 的调节槽,而且,容易得到原料,因而在经济性这一点上更为优选。另外, 在采用任一种方法时,树脂化工序优选在通过公知的搅拌装置等的搅拌下进 行。
在树脂化工序中,可以用作起始原料的氨基系化合物没有特别的限定, 例如,可以列举出苯代三聚氰胺(2,4-二氨基-6-苯基均三嗪)、环己烷羰胍胺 (シクロヘキサンカルボグアナミン)、环己烯羰胍胺(ジクロヘキセンカ ルボグアナミン)及三聚氰胺等。其中,更优选具有三嗪环的氨基系化合物。 特别地,由于苯代三聚氰胺具有苯环和两个反应基团,因此在含有苯代三聚 氰胺作为氨基系化合物时,生成的氨基树脂交联粒子的柔性(硬度)、耐污 染性、耐热性、耐溶剂性、耐药品性良好,因而特别地优选苯代三聚氰胺。 上述氨基系化合物可以单独使用,也可以两种以上并用。
在所使用的氨基系化合物的总量中,上述的氨基系化合物(苯代三聚氰 胺、环己烷羰胍胺、环己烯羰胍胺及三聚氰胺)所占的比例,合计优选为40 质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为80质量%以上,最优 选为100质量%。上述的氨基系化合物的含量在40质量%以上时,生成的氨 基树脂交联粒子成为耐热性及耐溶剂性优良的粒子。
在树脂化工序中进行反应的氨基系化合物和甲醛的摩尔比(氨基系化合 物(摩尔)/甲醛(摩尔))优选为1/3.5-1/1.5,更优选为1/3.5-1/1.8,进一步优选 为1/3.2-1/2。上述摩尔比不足1/3.5时,有甲醛的未反应物变多的可能;超 过1/1.5时,有氨基系化合物的未反应物变多的可能。
再者,在树脂化工序的加料时的氨基化合物及甲醛的浓度,只要不对反 应造成障碍,优选为比较高的浓度。具体地,优选为能够将含有作为反应生 成物的氨基树脂前驱体的反应液在95-98℃的温度范围内的粘度调节·控制 在2×10-2-5.5×10-2Pa·s(20-55cP)的范围内的浓度。更优选为能够添加反 应液到乳化剂的水溶液中或添加乳化剂或乳化剂的水溶液到反应液中、以使 得在后述的乳化工序中乳浊液中的氨基树脂前驱体的浓度成为30-60质量% 的范围内的浓度即可。
因此,含有在树脂化工序中得到的氨基树脂前驱体的反应液在95-98℃ 的温度范围内的粘度,优选为2×10-2-5.5×10-2Pa·s(20-55cP),更优选为 2.5×10-2-5.5×10-2Pa·s(25-55cP),进一步优选为3.0×10-2-5.5×10-2Pa·s (30-55cP)。作为上述粘度的测定方法,优选为使用能够即时地(实时)掌 握反应的进行状态、而且能够正确地鉴别该反应的终点的粘度测定仪的方 法。作为这种粘度测定仪,可以使用振动式粘度计(MIVIITSジヤパン社制, 商品名:MIVI6001)。该粘度计具有经常振动的振动部,通过将该振动部浸 渍在反应液中,该反应液的粘性增加并对振动部施加负荷,该负荷被即时地 换算成粘度而显示。
通过使氨基系化合物和甲醛在水中(在水系介质中)进行反应,可以得 到所谓的初期缩合物——氨基树脂前驱体。为了能够即时地掌握反应的进行 状态、正确地鉴定该反应的终点,反应温度优选为95-98℃的温度范围内。 然后,在反应液的粘度变成2×10-2-5.5×10-2Pa·s的范围内的时间点时,通 过将该反应液冷却等的操作来终止氨基系化合物和甲醛的反应即可。由此, 可以得到含有氨基树脂前驱体的反应液。另外,反应时间没有特别的限定。
关于树脂化工序中得到的氨基树脂前驱体,构成该氨基树脂前驱体的来 自于氨基系化合物的结构单元和来自于甲醛的结构单元的摩尔比(来自于氨 基系化合物的结构单元(摩尔)/来自于甲醛的结构单元(摩尔))优选为 1/3.5-1/1.5,更优选为1/3.5-1/1.8,进一步优选为1/3.2-1/2。只要上述摩尔比 在上述范围内,就能够得到粒度分布窄的粒子。
通常,氨基树脂前驱体,对于丙或二噁烷、甲醇、乙醇、异丙醇、丁 醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、丁酮、甲苯、二 甲苯等的有机溶剂是可溶的,对水基本不溶。
在第一制备方法中,通过降低配制含有上述氨基树脂前驱体的反应液的 树脂化工序中的反应液的粘度,可以使最终得到的氨基树脂交联粒子的粒径 变小。然而,在反应液的粘度不足2×10-2Pa·s时,或超过5.5×10-2Pa·s时, 有很难得到最终的粒径大致相同的(粒度分布窄的)氨基树脂交联粒子的情 况。即,反应液的粘度不足2×10-2Pa·s(20cP)时,在后述的乳化工序中得 到的乳浊液变得缺乏稳定性。因此,在固化工序中使氨基树脂前驱体固化时, 有所得的氨基树脂交联粒子肥大化、粒子间凝聚的可能,有不能控制氨基树 脂交联粒子的粒径、成为粒度分布广的氨基树脂交联粒子的可能。另外,在 乳浊液缺乏稳定性时,每次制备中(每批中),有氨基树脂交联粒子的粒径 (平均粒径)发生变化、产品产生参差不齐的可能。另一方面,反应液的粘 度超过5.5×10-2Pa·s(55cP)时,有对在后述的乳化工序中所使用的高速搅 拌机等施加的负荷过大、使其剪切力降低、不能充分地搅拌反应液(使其乳 浊)的可能。因此,对最终得到的氨基树脂交联粒子的粒径的控制变得困难, 有成为粒度分布广的氨基树脂交联粒子的情况。因而,在树脂化工序中,优 选预先将反应液调节到上述粘度范围。
乳化工序是将通过树脂化工序得到的氨基树脂前驱体乳化以配制氨基 树脂前驱体的乳浊液的工序。在氨基树脂前驱体的乳化时,例如,优选使用 能够构成保护胶体的乳化剂,特别优选使用含有能够构成保护胶体的水溶性 聚合物的乳化剂。
作为上述乳化剂,例如,可以使用聚乙烯醇、羧甲基纤维素、褐藻酸钠、 聚丙烯酸、水溶性聚丙烯酸盐、聚乙烯吡咯烷酮等。这些乳化剂可以以使全 部溶解到水中的水溶液的状态使用,也可以其中一部分以水溶液的状态使 用,余量以其原来的状态(例如粉体状、颗粒状、液状等)使用。以上所例 示的乳化剂中,考虑到乳浊液的稳定性、与催化剂的相互作用等,更优选为 聚乙烯醇。聚乙烯醇可以是完全皂化物,也可以是部分皂化物。另外,聚乙 烯醇的聚合度没有特别的限定。
乳化剂的使用量,相对于100质量份的在上述树脂化工序中得到的氨基 树脂前驱体,优选为1-30质量份,更优选为1-5质量份。该使用量在上述范 围外时,乳浊液有变得缺乏稳定性的可能。另外,相对于氨基树脂前驱体的 乳化剂的使用量越多,生成的粒子的粒径有变小的倾向。
在乳化工序中,例如,将上述树脂化工序中得到的反应液添加到乳化剂 的水溶液,以使得氨基树脂前驱体的浓度(即固体成分浓度)成为30-60质 量%的范围内后,优选在50-100℃的温度范围内使其乳浊。更优选为60-100 ℃,进一步优选为70-95℃。乳化剂的水溶液的浓度没有特别的限定,只要 是能够将氨基树脂前驱体的浓度调节到上述范围内的浓度即可。氨基树脂前 驱体的浓度不足30质量%时,氨基树脂交联粒子的生产率有降低的可能; 超过60质量%时,有得到的氨基树脂交联粒子肥大化、粒子间产生凝聚的 可能,也有氨基树脂交联粒子的粒径的控制变得困难、得到的氨基树脂交联 粒子的粒度分布变广的可能。
在乳化工序中,作为搅拌方式,优选使用能够更强有力地搅拌上述氨基 树脂前驱体和乳化剂的水溶液的装置(具有高剪切力的装置)。作为具体的 搅拌装置,例如,可以列举出所谓的高速搅拌机、均匀混合机(ホモミキサ —)、TK均匀混合机(特殊機化工業(株)制)、高速分散器(高速デイスパ—)、 埃巴拉莫伊尔萨(エバラマイルザ—、(株)荏原製作所制)、高压均化器((株) イズミフ—ドマシナリ制)、静态混合器((株)ノリタケカンパニ—リミテツ ド制)等。
在乳化工序中,优选促进在树脂化工序中所得到的氨基树脂前驱体乳 化,直到形成规定的粒径为止。并且,只要最终能得到所希望的粒径的氨基 树脂交联粒子,可以适当地设定规定的粒径。具体地,通过适当地考虑容器 或搅拌翼的种类、搅拌速度、搅拌时间、乳化温度等,优选进行乳化使得乳 化后的氨基树脂前驱体的平均粒径为0.1-20μm,更优选为0.5-20μm,进一步 优选为1-5μm。这样,通过进行乳化使得氨基树脂前驱体为上述粒径范围, 能够控制氨基树脂交联粒子的粒径在所希望的范围。
在第一制备方法中,为了更确实地防止最终得到的氨基树脂交联粒子牢 固地凝聚,根据需要,可以预先添加无机粒子到上述乳化工序后所得到的乳 浊液中。作为无机粒子,具体地,优选可以列举出例如二氧化硅微粒、氧化 锆微粒、铝粉、氧化铝溶胶、二氧化铈溶胶(セリエゾル)等,其中,从容 易得到的观点出发,更优选为二氧化硅微粒。无机粒子的比表面积优选为 10-400m2/g,更优选为20-350m2/g,进一步优选为30-300m2/g。无机粒子 的粒径更优选为0.2μm以下,进一步优选为0.1μm以下,进一步优选为0.05 μm以下。比表面积或粒径只要在上述范围内,在防止最终得到的氨基树脂 交联粒子牢固地凝聚方面,就能够发挥更优良的效果。
向乳浊液中添加无机粒子的方法,没有特别的限定,具体地,例如,可 以列举出将无机粒子以原来的状态(粒状)添加的方法,或将无机粒子以分 散到水中的分散液的状态添加的方法。相对于乳浊液的无机粒子的添加量, 相对于100质量份的包含于乳浊液中的氨基树脂前驱体,优选为1-30质量 份,更优选为2-28质量份,进一步优选为3-25质量份。不足1质量份时, 有不能够充分地防止最终得到的氨基树脂交联粒子牢固地凝聚的可能;超过 30质量份时,有产生只有无机粒子的凝聚物的可能。另外,作为添加无机粒 子时的搅拌方法,从使无机粒子坚固地粘着在氨基树脂粒子上的方面考虑, 优选使用所述的具有强剪切力的装置的方法。
在固化工序中,通过向在上述乳化工序中进行调节后的乳浊液中添加催 化剂(具体为固化催化剂)以使乳化后的氨基树脂前驱体进行固化反应(使 氨基树脂前驱体以乳浊状态固化),从而生成氨基树脂交联粒子(具体为氨 基树脂交联粒子的悬浮液)。
作为上述催化剂(固化催化剂)优选为酸催化剂。作为酸催化剂可以使 用盐酸硫酸磷酸等的无机酸;这些无机酸的铵盐、氨基磺酸、苯磺酸、 对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸等的磺酸;苯二酸、苯甲酸、乙酸、丙酸、水 杨酸等的有机酸。上述例示的酸催化剂中,在固化速度方面考虑优选为无机 酸,进一步,从对装置的腐蚀性、使用无机酸时的安全性等的方面考虑,更 优选为硫酸。另外,作为上述催化剂,使用硫酸时,与例如使用十二烷基苯 磺酸时相比,最终得到的氨基树脂交联粒子难变色,而且,耐溶剂性强,因 而优选。这些酸催化剂可以只使用一种,也可以两种以上并用。
上述催化剂的使用量,相对于100质量份的通过上述乳化工序得到的乳 浊液中的氨基树脂前驱体,优选为0.1-5质量份,更优选为0.3-4.5质量份, 进一步优选为0.5-4.0质量份。催化剂的使用量超过5质量份时,有乳浊状 态被破坏、粒子间产生凝聚的可能;不足0.1质量份时,有反应需要较长时 间、或固化不充分的可能。另外,同样地,上述催化剂的使用量,相对于1 摩尔的用作原料化合物的氨基系化合物,优选为0.002摩尔以上,更优选为 0.005摩尔以上,进一步优选为0.01-0.1摩尔。相对于1摩尔的氨基系化合 物,催化剂的使用量不足0.002摩尔时,有反应需要较长时间或固化不充分 的可能。
在固化工序中的固化反应,优选将反应溶液(乳浊液)在优选为15℃(常 温)至80℃、更优选为20-70℃、进一步优选为30-60℃下,保持至少1小 时后,在常压或加压下,优选为60-150℃、更优选为60-130℃、进一步优选 为60-100℃的范围的温度下进行。固化反应的反应温度不足60℃时,有固 化不能充分地进行、得到的氨基树脂交联粒子的耐溶剂性和耐热性降低的可 能。另一方面,反应温度超过150℃时,需要坚固的加压反应器,不经济。 固化反应的终点,通过取样或目视判断即可。另外,固化反应的反应时间, 没有特别地限定。
固化工序,优选在搅拌下进行,作为搅拌方式,使用公知的搅拌装置即 可。在固化工序中,优选通过使乳浊状态的氨基树脂前驱体固化而得到的氨 基树脂交联粒子的平均粒径为0.1-20μm,更优选为0.5-20μm,进一步优选 为1-5μm。
在第一制备方法中,可以包括向氨基树脂前驱体的乳浊液或氨基树脂交 联粒子的悬浮液中添加将染料溶解到水中而得到的水溶液的着色工序。
在第一制备方法中,也可以包括对含有通过上述固化工序得到的氨基树 脂交联粒子的悬浮液进行中和的中和工序。中和工序,优选在上述固化工序 中,在使用了作为固化催化剂的硫酸等的酸催化剂时进行。通过进行中和工 序,可以除去上述酸催化剂(具体为中和酸催化剂),例如,在后述的加热 工序等中,可以抑制加热氨基树脂交联粒子时的氨基树脂交联粒子的变色 (例如变成黄色)。
所谓的在中和工序中的“中和”是指使含有氨基树脂交联粒子的悬浮液 的pH为5以上,更优选为使pH为5-9。在该悬浮液的pH不足5时,由于 酸催化剂的剩余,在后述的加热工序等中,有氨基树脂交联粒子变色的情况。 通过上述中和以调节该悬浮液的pH在上述范围内,可以得到硬度高、耐溶 剂性和耐热性优良、而且无变色的氨基树脂交联粒子。作为能够在中和工序 中使用的中和剂,例如,性物质是适合的。作为该碱性物质,例如,可以 列举出碳酸钠或氢氧化钠、氢氧化、氨,其中从操作简单的方面考虑,优 选使用氢氧化钠,可以适合地使用氢氧化钠水溶液。这些可以只使用一种, 也可以两种以上并用。
在第一制备方法中,也可以包括从固化工序后或中和工序后得到的氨基 树脂交联粒子的悬浮液中选出该氨基树脂交联粒子的分离工序。
作为从悬浮液中选出氨基树脂交联粒子的方法(分离方法),作为简便 的方法可以列举出过滤分离(濾別)的方法或使用离心机等的分离机的方法, 但是没有特别的限定,可以使用通常公知的任意一种分离方法。
并且,从悬浮液选出后的氨基树脂交联粒子,也可以根据需要用水等进 行洗涤。
在第一制备方法中,优选对经过分离工序选出的氨基树脂交联粒子在 130-190℃的温度下进行加热的加热工序。通过进行加热工序,可以除去附 着在氨基树脂交联粒子上的水分及残留的游离(未反应的)甲醛,而且可以 进一步促进氨基树脂交联粒子内的缩合(交联)。上述加热温度在比130℃低 时,有不能充分地促进氨基树脂交联粒子内的缩合(交联)、不能提高氨基 树脂交联粒子的硬度、耐溶剂性及耐热性的可能;超过190℃时,有所得到 的氨基树脂交联粒子变色的可能。即使在进行了上述的中和工序的情况下, 加热温度在上述温度范围外时的影响也是同样的。从提高所得到的氨基树脂 交联粒子的诸特性(硬度、耐溶剂性、耐热性、耐变色性)的观点出发,优 选除了进行中和工序之外,还要使氨基树脂交联粒子的加热温度在上述范围 内。
在加热工序中的加热方法,没有特别的限定,使用通常公知的加热方法 即可。加热工序,例如,在氨基树脂交联粒子的含水率成为3质量%以下(更 优选为2质量%以下)的阶段结束即可。另外,加热时间没有特别的限定。
也可以将在第一制备方法中得到的氨基树脂交联粒子从在所述乳化时 的水系介质中分离并干燥、粉碎后,将得到的粉碎物分散到溶剂中制成的悬 浮液供给到湿式及干式分级工序。另外,将固化工序后的悬浮液(固化工序 后,包括通过中和工序得到的悬浮液等、供给到分离工序为止的任意的悬浮 液)供给到湿式分级也是本发明的方法中优选的方式。优选在上述的分离工 序、或根据需要进行的加热工序之后,通过将湿式分级后的悬浮液干燥、粉 碎,得到水分含量为0.05-2质量%的粉体微粒,并将其供给到干式分级工序。
下面,对氨基树脂交联粒子的第二制备方法进行说明。
第二制备方法
氨基树脂交联粒子的第二制备方法(以下,简称为“第二制备方法”) 是指将通过使氨基系化合物和甲醛反应得到的氨基树脂前驱体在水系介质 中与表面活性剂混合,通过向该混合液中添加催化剂,使所述氨基树脂前驱 体在所述水系介质中粒子化并析出后,将所述氨基树脂交联粒子从所述水系 介质分离并干燥,将得到的干燥物粉碎的方法。
第二制备方法也和第一制备方法一样,采用树脂化工序,在该树脂化工 序中使氨基系化合物和甲醛反应以生成氨基树脂前驱体,但是在第二制备方 法中,从采用混合工序和采用固化·粒子化工序的方面来看,与第一制备方 法不同,所述混合工序是将通过树脂化工序得到的氨基树脂前驱体在水系介 质中和表面活性剂混合,所述固化·粒子化工序是向含有该氨基树脂前驱体 和表面活性剂的混合液中添加催化剂以进行由氨基树脂前驱体的固化引起 的粒子化及析出,从而得到氨基树脂交联粒子。
在第二制备方法中,通过在水溶液状态下使氨基树脂前驱体开始固化, 使粒径小的氨基树脂交联粒子的制备变得容易(例如,平均粒径为0.1-50 μm)。
另外,作为在第二制备方法中使用的氨基系化合物,优选适当设定其种 类及组正比以满足后述的水混合性。例如,更优选必须与福尔马林反应才能 够生成水溶性的氨基树脂前驱体的氨基系化合物。
另外,在树脂化工序中得到的氨基树脂前驱体优选为水溶性的。在第二 制备方法中使用的表面活性剂是为了在氨基树脂前驱体的水系介质中赋予 亲水性而使用的,在该表面活性剂中不包括在第一制备方法中所使用的乳化 剂。
在本发明中,上述亲水性用相对于在15℃下向作为初期缩合物的氨基树 脂前驱体中滴加水直至产生白色浑浊时的水的滴加量的初期缩合物的质量 %(以下称为水混合度)表示,其值越大,表示亲水性越高。并且,在第二 制备方法中,适合的氨基树脂前驱体的水混合度为100%以上。在水混合度 不足100%的氨基树脂前驱体中,在含有表面活性剂的水溶液(水性液)中, 无论使其怎么分散,也只能形成粒径比较大的不均匀的悬浮液,最终得到的 球状微粒很难成为具有均匀的粒径的微粒(粒径分布广)。
在混合工序中,通过将树脂化工序得到的氨基树脂前驱体在水系介质中 搅拌等与表面活性剂混合以配制混合液。
作为上述表面活性剂,例如,可以使用阴离子型表面活性剂、阳离子型 表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂等全部的表面活性剂, 特别优选为阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂或它们混合物。
作为阴离子表面活性剂,可以使用如十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾 等的碱金属烷基硫酸盐,如十二烷基硫酸铵等的烷基硫酸铵,十二烷基聚乙 二醇醚硫酸钠,硫氰酸钠(ナトリウムスルホリシノエ—ト),如磺化石蜡 (スルホンパラフイン)的碱金属盐、磺化石蜡的铵盐等的烷基磺酸盐, 如月桂酸钠、油酸三乙醇胺、松香酸三乙醇胺等的脂肪酸盐,如十二烷基苯 磺酸钠、碱性苯酚羟基乙烯(アルカリフエノ—ルヒドロキシエチレン)的 碱金属硫酸盐等的烷基芳基磺酸盐,高烷基磺酸盐,萘磺酸甲醛缩合物, 二烷基磺基琥珀酸盐,聚氧化乙烯烷基硫酸酯盐、聚氧化乙烯烷基芳基硫酸 酯盐等;作为非离子型表面活性剂,可以使用聚氧化乙烯烷基醚,聚氧化乙 烯烷基芳基醚,山梨糖醇酐脂肪酸酯,聚氧化乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯,甘 油单月桂酸酯等的脂肪酸单甘油酯,聚氧化乙烯氧化丙烯共聚物,环氧乙烷 与脂肪族胺、酰胺或酸的缩合生成物等。
表面活性剂的使用量,相对于100质量份的上述树脂化工序中得到的氨 基树脂前驱体,优选为0.01-10质量份的范围。不足0.01质量份时,有时不 能得到氨基树脂交联粒子的稳定的悬浮液,另外,超过10质量份时,有时 在上述悬浮液中会产生不必要的起泡现象,对最终得到的氨基树脂交联粒子 的物性会产生不利的影响。
在混合工序中,例如,优选向表面活性剂的水溶液中添加上述树脂化工 序中得到的反应液,使氨基树脂前驱体的浓度(即固体成分的浓度)在3-25 质量%的范围内,然后进行混合。此时,表面活性剂的水溶液的浓度没有特 别的限定,只要是能够调节氨基树脂前驱体的浓度到上述范围内的浓度即 可。上述氨基树脂前驱体的浓度不足3质量%时,有氨基树脂交联粒子的生 产率降低的可能;超过25质量%时,有得到的氨基树脂交联粒子肥大化、 粒子间产生凝聚的可能,由于不能控制氨基树脂交联粒子的粒径,有成为粒 度分布广的氨基树脂交联粒子的可能。
作为混合工序中的搅拌方法,采用一般的搅拌方法即可,优选为例如使 用圆盘涡轮(デイスクタ—ビン)、风扇涡轮(フアンタ—ビン)、法武都拉 型(フアウドラ—型)、螺旋桨型及多段翼型等的搅拌翼进行搅拌的方法等。
在第二制备方法中,为了防止最终得到的氨基树脂交联粒子坚固地凝 聚,也可以根据需要预先向混合工序后得到的混合液中添加无机粒子。关于 无机粒子及其添加方法等,所述第一制备方法中的说明可以同样地适用。
在固化·粒子化工序中,向上述混合工序中配制的混合液中添加催化剂 (详细为固化催化剂),进行氨基树脂前驱体的固化反应及其粒子化,并生 成氨基树脂交联粒子(详细为氨基树脂交联粒子的悬浮液)。
作为上述催化剂(固化催化剂),优选为酸催化剂。作为酸催化剂,优 选使用与第一制备方法中例示的物质同样的物质,在第二制备方法中,特别 优选使用具有碳原子数为10-18的烷基的烷基苯磺酸。具有碳原子数为10-18 的烷基的烷基苯磺酸,在作为初期缩合物的氨基树脂前驱体的水溶液中发挥 特异的表面活性性能,生成稳定的固化树脂悬浮液。具体地,例如,可以列 举出癸基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十四烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、十 八烷基苯磺酸等。这些可以只使用一种,也可以两种以上并用。
上述催化剂的使用量,相对于100质量份的通过上述混合工序得到的混 合液中的氨基树脂前驱体,优选为0.1-20质量份,更优选为0.5-10质量份, 进一步优选为1-10质量份。上述催化剂的使用量为低于上述范围的少量时, 缩合固化需要较长时间,并且有不能得到氨基树脂交联粒子的稳定的悬浮 液、最终只能以含有大量的凝聚粗大化的粒子的状态得到的可能。另外,为 高于上述范围的多量时,分配到生成的悬浮液中的氨基树脂交联粒子中的上 述烷基苯磺酸等的催化剂变为必要量以上,其结果,有使氨基树脂交联粒子 可塑化、在缩合固化中易出现粒子间凝聚或熔融粘着、最终得不到具有均匀 的粒径的氨基树脂交联粒子的可能。
另外,同样地,作为上述催化剂的使用量,相对于1摩尔的用作原料化 合物的氨基系化合物,优选为0.0005摩尔以上,更优选为0.002摩尔以上, 进一步优选为0.005-0.05摩尔。催化剂的使用量相对于1摩尔的氨基系化合 物为不足0.0005摩尔时,有反应需要较长时间、固化不充分的可能。
固化·粒子化工序中的固化反应及粒子化,向氨基树脂前驱体的混合液 中添加上述催化剂后,在搅拌下、加压下在从0℃的低温到100℃以上的高 温中的适当的温度下保持即可。上述催化剂的添加方法没有特别的限制,可 以适当地选择。固化反应的终点,通过取样或目视判断即可。另外,固化反 应的反应时间没有特别的限定。一般地,固化反应通过升温到90℃或以上的 温度并保持一定时间而结束,但是没必要一定在高温进行固化,即使在低温 下短时间内进行固化,只要得到的悬浮液中的氨基树脂交联粒子在甲醇或丙 酮中固化到不膨润的程度,固化就很充分了。
固化·粒子化工序优选在通过通常公知的搅拌装置等的搅拌下进行。优 选的氨基树脂交联粒子的平均粒径与第一制备方法的固化工序中的氨基树 脂交联粒子的平均粒径相同。
在第二制备方法中,可以包括对含有通过上述工序得到的氨基树脂交联 粒子的悬浮液进行中和的中和工序。对于在中和工序中的pH的范围或中和 剂的种类等的详情,第一制备方法中的说明可以同样地适用。
在第二制备方法中,也可以设置从固化·粒子化工序后或中和工序后得 到的氨基树脂交联粒子的悬浮液中选出该氨基树脂交联粒子的分离工序。并 且,在第二制备方法中,所谓的从悬浮液分离并选出氨基树脂交联粒子是指 从混合工序中的水系介质分离并选出通过固化得到的氨基树脂交联粒子。对 于从悬浮液中选出氨基树脂交联粒子的方法(分离方法),可以适当地使用 与第一制备方法相同的方法。
在第二制备方法中,优选进行在130-190℃的温度下加热经分离工序选 出的氨基树脂交联粒子的加热工序。作为加热工序的条件,可以适合地使用 与第一制备方法的加热工序相同的条件。
在第二制备方法中得到的氨基树脂交联粒子,优选将其从所述混合工序 时或固化·粒子化工序时的水系介质分离并干燥、粉碎后,将得到的粉碎物 与溶剂混合作为悬浮液,将其湿式分级、分离、干燥后,进行干式分级。优 选将上述固化、粒子化工序后的悬浮液、或者经中和工序/水洗工序的悬浮液 供给到湿式及干式分级中。优选湿式分级后分离粒子,根据需要通过加热工 序进行干燥,粉碎,使成为水分含量为0.05-2质量%的粉体微粒后,进行干 式分级。
接着,对含有有机物无机物复合材料的微粒(上述(C))及其构造及制 备方法进行说明。上述有机物无机物复合材料的微粒的聚合方法没有特别的 限定,可以适合地使用乳液聚合、悬浮聚合、种子聚合、溶胶凝胶聚合等的 公知的聚合方法。
如上所述,含有有机物无机物复合材料的微粒(以下,称为复合体粒子), 是含有作为有机物部分的有机聚合物骨架和作为无机物部分的聚硅氧烷骨 架的粒子。该复合体粒子优选为在分子内具有聚硅氧烷骨架中的硅原子直接 化学结合于有机聚合物骨架中的至少一个碳原子上的有机硅原子的形态(化 学键型)。作为具体的形态,优选为通过聚硅氧烷骨架中的硅原子与有机聚 合物骨架中的碳原子结合,成为具有聚硅氧烷骨架和有机聚合物骨架结构的 三元网络结构的形态。
上述有机聚合物的骨架也可以是具有侧链的物质、具有分支结构的物 质、进一步具有交联结构的物质。形成该骨架有机聚合物的分子量、组成、 结构及官能团的有无等没有特别的限定。作为上述聚合物,例如,优选为选 自由(甲基)丙烯酸树脂、聚苯乙烯及聚烯等的乙烯基系聚合物、尼龙等的 聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚、聚氨酯、聚脲、聚碳酸酯、酚醛树脂、三 聚氰胺树脂、以及尿素树脂组成的组中的至少一种。
作为有机聚合物骨架的形态,从能够适度地控制复合体粒子的硬度的原 因考虑,优选为具有由下述式(1)所表示的重复单元构成的主链的聚合物 (所谓的乙烯基系聚合物)。
【化学式1】

聚硅氧烷骨架被定义为下述化学式(2)所表示的硅氧烷单元连续地化 学结合而构成的网状构造的网络的化合物。
【化学式2】

构成聚硅氧烷骨架的SiO2的量,相对于复合体粒子的重量优选为0.1-25质 量%,更优选为1-10质量%。只要聚硅氧烷骨架中的SiO2的量在上述范围, 控制复合体粒子的硬度就会变得容易。另外,不足0.1质量%时,有产生粒 子的柔性或弹性降低、在外部应力施加到树脂组合物上时粒子内部被破坏等 的不良情况的可能;超出上述范围时,有粒子和树脂的粘附性降低、树脂组 合物中的粒子变得容易脱落的可能。另外,构成聚硅氧烷骨架的SiO2的量, 为通过测定粒子在空气等的氧化性气氛中在800℃以上的温度下焙烧前后的 质量而求出的质量百分数。
上述复合体粒子,通过光电子光谱法求得的该粒子表面的碳原子数和硅 原子数的比(表面原子数比(C/Si))为1.0-1.0×104时,因为具有优异的搀合 到树脂中而使用时的与该树脂的粘附性,因此优选。上述表面原子数比(C/Si) 不足1.0时,有与树脂的粘附性降低的可能;超过1.0×104时,有产生粒子的 柔性或弹性降低、在外部应力施加到树脂组合物上时粒子内部被破坏等的不 良情况的可能。
对于上述复合体粒子,其硬度或破坏强度等所谓的各自机械特性,可以 通过使聚硅氧烷骨架部分或有机聚合物骨架部分的比例适当地变化来任意 地调节。
上述复合体粒子中的聚硅氧烷骨架,优选通过具有水解性基团的硅化合 物的水解缩合反应而得到。
作为具有水解性的硅化合物,没有特别的限定,例如,可以列举出下述 的通式(3)所表示的硅化合物及其衍生物等,
R’mSiX4-m             (3)
(其中,R’也具有取代基,表示选自由烷基、芳基、芳烷基及不饱和脂 肪族基团组成的组中的至少一种的基团,X表示选自由羟基、烷氧基及酰氧 基组成的组中的至少一种的基团,m为0到3的整数。)。
作为上述通式(3)所表示的硅化合物,没有特别的限定,例如,作为 m=0的物质,可以列举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、 四丁氧基硅烷等的四官能度硅烷;作为m=1的物质,可以列举出甲基三甲 氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、己 基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苄基三甲氧基硅 烷、萘基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲 氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、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、3,3,3-三氟代丙基三甲氧基硅烷等的三官能 度硅烷;作为m=2的物质,可以列举出二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙 氧基硅烷、二乙酰氧基二甲基硅烷、二苯基硅烷二醇等的二官能度硅烷;作 为m=3的物质,可以列举出三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲 基硅烷醇等的一官能度硅烷等。
其中,上述通式(3)中,具有m为1的结构、X为甲氧基或乙氧基、 折射率为1.30-1.60的硅烷化合物,由于能够得到光学用途上适合的折射率 的有机物无机物复合粒子而优选。具体地,可以列举出甲基三甲氧基硅烷、 苯基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己 基)乙基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟代丙基三甲氧基硅烷等。
作为上述通式(3)所表示的硅化合物的衍生物,没有特别的限定,例 如,可以列举出一部分X被羧基、β-二羰基等的能够形成螯合物的基团取代 了的化合物、或部分水解上述硅烷化合物而得到的低缩合物等。
具有水解性的硅化合物,也可以只使用一种,也可以两种以上适当地组 合使用。在上述通式(3)中,只使用m=3的硅烷化合物及其衍生物作为原 料时,得不到复合体粒子。
上述复合体粒子,在聚硅氧烷骨架为分子内具有硅原子直接结合于有机 聚合物骨架中的至少一个碳原子上的有机硅原子的形态时,作为上述具有水 解性的硅化合物,必须使用具有含有能形成有机聚合物骨架的聚合性反应基 团的有机基团的硅化合物,作为该反应基团,例如,可以列举出自由基聚合 性基团、环氧基、羟基及氨基等。
作为上述含有自由基聚合性基团的有机基团,例如,可以列举出下述通 式(4)、(5)及(6)所表示的自由基聚合性基团等:
CH2=C(-Ra)-COORb-         (4)
(其中,Ra表示氢原子或甲基,Rb表示也可以具有取代基的碳原子数为 1-20的二价的有机基团。)
CH2=C(-Rc)-            (5)
(其中,Rc表示氢原子或甲基。)
CH2=C(-Rd)-Re-       (6)
(其中,Rd表示氢原子或甲基,Re表示也可以具有取代基的碳原子数为 1-20的二价的有机基团。)
作为上述通式(4)所表示的含有自由基聚合性基团的有机基团,例如, 可以列举出丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基等;作为具有该有机基团的上述通 式(3)所示的硅化合物,例如,可以列举出γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧 基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙酰氧基 硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基乙氧基丙基三甲氧基硅烷(或者也称为γ-三甲氧基 甲硅烷基丙基-β-甲基丙烯酰氧基乙基醚)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲 氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲 基二甲氧基硅烷等。它们可以只使用一种,也可以两种以上并用。
作为含有上述通式(5)所示的自由基聚合性基团的有机基团,例如, 可以列举出乙烯基、异丙烯基等,作为具有该有机基团的上述通式(3)所 示的硅化合物,例如,可以列举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅 烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧 基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷等。它们可以只使用一种,也可以两种 以上并用。作为含有上述通式(6)所示的自由基聚合性基团的有机基团, 例如,可以列举出1-链烯基或乙烯基苯基、异链烯基或异丙烯基苯基等,作 为具有该有机基团的上述通式(3)所示的硅化合物,例如,可以列举出1- 己烯基三甲氧基硅烷、1-己烯基三乙氧基硅烷、1-辛烯基三甲氧基硅烷、1- 癸烯基三甲氧基硅烷、γ-三甲氧基甲硅烷基丙基乙烯基醚、ω-三甲氧基甲硅 烷基十一烷酸乙烯酯、对三甲氧基甲硅烷基苯乙烯(对苯乙烯基三甲氧基硅 烷)、1-己烯基甲基二甲氧基硅烷、1-己烯基甲基二乙氧基硅烷等。它们可以 只使用一种,也可以两种以上并用。
作为具有含环氧基的有机基团的硅化合物,例如,可以列举出3-环氧丙 氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧 基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。它们可以只 使用一种,也可以两种以上并用。作为具有含羟基的有机基团的硅化合物, 例如,可以列举出3-羟基丙基三甲氧基硅烷等。它们可以只使用一种,也可 以两种以上并用。
作为具有含氨基的有机基团的硅化合物,例如,可以列举出N-β-(氨乙 基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、 N-β-(氨乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙 基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等。它们可以只使用一种, 也可以两种以上并用。
另外,上述复合体粒子中所含有的有机聚合物骨架,例如,1)在上述 硅化合物与水解性基团一起,具有含自由基聚合性基团或环氧基等的能形成 有机聚合物骨架的聚合性反应基团的有机基团时,也可以通过1-1)在硅化 合物的水解缩合反应后聚合的方法,或1-2)在具有通过硅化合物的水解缩 合反应得到的聚硅氧烷骨架的粒子上吸收自由基聚合性单体、具有环氧基的 单体、具有羟基的单体及具有氨基的单体等的具有聚合性反应基团的聚合性 单体后使之聚合的方法而得到。另外,2)在上述硅化合物不具有含自由基 聚合性基团、环氧基、羟基、氨基等的能形成有机聚合物骨架的聚合性反应 基团的有机基团时,在具有通过硅化合物的水解缩合反应得到的聚硅氧烷骨 架的粒子(聚硅氧烷粒子组成的种子粒子,以下也称为聚硅氧烷粒子)上吸 收自由基聚合性单体、具有环氧基的单体、具有羟基的单体及具有氨基的单 体等的具有聚合性反应基团的聚合性单体后使之聚合反应而得到。
如上所述,复合体粒子,可以为a)聚硅氧烷骨架为分子内具有硅原子 直接化学结合在有机聚合物骨架中的至少一个碳原子上的有机硅原子的形 态(化学键型),也可以为b)分子内不具有这样的有机硅原子的形态(IPN 型),没有特别的限定,例如,如上述1-1)所述,与聚硅氧烷骨架一起得到 有机聚合物骨架时,能够得到具有a)形态的复合体粒子;如上述2)所示 时,能够得到具有b)形态的复合体粒子。另外,如上述1-2)所示,与聚 硅氧烷骨架一起得到有机聚合物骨架时,能够得到同时具有上述a)和b) 的形态的复合体粒子。
在上述1-2)或2)的方法中,能够被吸收到具有聚硅氧烷骨架的粒子 上的自由基聚合性单体,优选将自由基聚合性乙烯单体作为必须的单体成 分。作为上述自由基聚合性乙烯单体,例如,只要是分子内含有至少一个以 上的乙烯性不饱和基团的化合物即可,其种类等没有特别的限定,可以根据 所希望的复合体粒子的物性适当地选择。它们可以只使用一种,也可以两种 以上并用。
例如,由于疏水性的自由基聚合性乙烯单体在上述单体成分被吸收在具 有聚硅氧烷骨架的粒子上时,能够生成使上述单体成分乳化并分散后的稳定 的乳液,因此优选。另外,作为自由基聚合性乙烯单体,可以使用交联性单 体,如果使用交联性单体,能够容易地进行得到的复合体粒子的机械特性的 调节,并且,也能够提高复合体微粒的耐溶剂性。具体地,可以列举出乙二 醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、 二乙烯基苯等。它们可以只使用一种,也可以两种以上并用。
作为制备上述复合体粒子的方法,可以优选地列举出包括后述的水解、 缩合工序和聚合工序的制备方法。进一步根据需要,在水解、缩合工序后, 聚合工序前,还可以包括吸收聚合性单体的吸收工序(上述1-2)及2)的 情况)。另外,用于水解、缩合工序的硅化合物,在并非是具有能够构成聚 硅氧烷骨架的要素的同时具有构成有机聚合物骨架的要素的硅化合物时(上 述2)的情况),将上述吸收工序作为必须的,能够接着该吸收工序在聚合工 序中形成有机聚合物骨架。
上述水解、缩合工序是指将上述的硅化合物在含有水的溶剂中进行水解 并使之缩聚的反应的工序。通过该工序,可以得到具有聚硅氧烷骨架的粒子 (聚硅氧烷粒子)。水解和缩聚,可以采用一起、分批(分割)、连续等任意 的方法。当水解、缩聚时,作为催化剂可以优选使用氨、尿素、乙醇胺、氢 氧化四甲铵、碱金属氢氧化物、碱土类金属氢氧化物等的碱性催化剂。
在上述含有水的溶剂中,除水和催化剂外可以含有机溶剂。作为有机溶 剂,例如,可以列举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔 丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇等的醇类;丙酮、甲基乙基甲酮 等的酮类;乙酸乙酯等的酯类;异辛烷、环己烷等的(环)烷烃类;苯、甲 苯等的芳香族烃类等。它们可以单独使用,也可以两种以上并用。
在水解、缩合工序中,也可以并用阴离子型、阳离子型、非离子型的表 面活性剂,或聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等的高分子分散剂。它们可以单独 使用,也可以两种以上并用。
水解及缩合可以通过将作为原料的上述硅化合物和含有催化剂和水及 有机溶剂的溶剂混合后,在温度为0-100℃、优选为0-70℃下搅拌30分钟-100 小时进行。另外,进行水解、缩合反应直至所希望的程度并制备好粒子后, 也可以将其作为种子粒子,进一步向反应体系中添加硅化合物,使该种子粒 子长大。
聚硅氧烷粒子的重均分子量优选为250-10000,更优选为250-5000。重 均分子量在上述范围内时,吸收工序中的聚合性单体的吸收速度高,在体系 内,可以抑制来自于未被吸收而残留的聚合性单体的粗粒子的产生,其结果, 可以得到在复合体粒子(供给到干式分级的)中的平均粒径2倍以上的粗粒 子的含量、或者微小粒子的含量低的复合体粒子。进一步,通过将该复合体 粒子供给到湿式分级、干式分级工序中,可以高收率地得到粗粒子含量极低 的粒子。
吸收工序,如前所述,有根据使用的硅化合物应该作为必须工序的情况 和可以作为任意工序的情况。上述吸收工序只要是在聚硅氧烷粒子的存在 下、以使聚合性单体存在的状态下进行的吸收工序就没有特别的限定。因此, 可以添加聚合性单体到分散有聚硅氧烷粒子的溶剂中,也可以添加聚硅氧烷 粒子到含有聚合性单体的溶剂中。其中,优选如前者,添加聚合性单体到预 先分散有聚硅氧烷粒子的溶剂中;进一步,未将水解、缩合工序中得到的聚 硅氧烷粒子从反应液(聚硅氧烷粒子分散液)选出而直接添加聚合性单体到 该反应液的方法,因为不会使工序变得复杂且生产率优良,因此优选。
另外,在吸收工序中,使上述聚合性单体被吸收到上述聚硅氧烷粒子的 结构中,但是为了使聚合性单体的吸收迅速地进行而设定聚硅氧烷粒子及聚 合性单体各自的浓度、或上述聚硅氧烷和聚合性单体的混合比、混合的处理 方法、方式、混合时的温度或时间、混合后的处理方法、方式等,优选在该 条件下进行。这些条件,可以根据所用的聚硅氧烷粒子和聚合性单体的种类 等,适当地考虑其必要性即可。并且,这些条件可以只应用一种,也可以两 种以上组合应用。
在上述吸收工序中的聚合性单体的添加量,相对于作为聚硅氧烷粒子的 原料使用的硅化合物的质量,以质量计优选为0.01-100倍,更优选为0.5-50 倍,进一步优选为0.5-30倍,特别地优选为1-15倍。添加量不足上述范围 时,聚硅氧烷粒子的聚合性单体的吸收量变少,生成的复合体粒子的机械特 性变得难于得到;超出上述范围时,有使添加的聚合性单体完全吸收到聚硅 氧烷粒子上变得困难的趋势,有由于未吸收的聚合性单体的残留后在聚合阶 段中产生粒子间的凝聚、来自于未吸收的聚合性单体的粗粒子变得容易产生 的可能。
在上述吸收工序中,聚合性单体的添加时间没有特别的限定,可以预先 一起添加该聚合性单体,也可以分数次添加,也可以以任意的速度加料。并 且,在添加聚合性单体时可以只添加聚合性单体,也可以添加聚合性单体的 溶液,由于以预先用乳化剂乳化分散的状态将聚合性单体预先添加到聚硅氧 烷粒子中能够使向聚硅氧烷粒子的吸收更高效地进行,因此优选。
上述乳化剂没有特别的限定,例如有阴离子型表面活性剂、阳离子型表 面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、高分子表面活性剂、分 子中具有一个以上可以聚合的碳-碳不饱和键的聚合性表面活性剂等。其中, 由于阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂能够使吸收了聚硅氧烷粒子 或聚合性单体的聚硅氧烷粒子、聚合物微粒的分散状态稳定化,因此优选。 这些乳化剂,可以只使用一种,也可以两种以上并用。
上述乳化剂的使用量没有特别的限定,具体地,相对于上述聚合性单体 的总质量,优选为0.01-10质量%,更优选为0.05-8质量%、进一步优选为 1-5质量%。上述乳化剂的使用量不足0.01质量%时,有不能得到稳定的聚 合性单体的乳化分散物的可能;超出10质量%时,有乳液聚合等作为副反 应并发的可能。对于上述乳化分散,通常,优选使上述聚合性单体与乳化剂 一起使用均匀混合机或声波均化器等在水中成为乳浊状态。
另外,在将聚合性单体用乳化剂进行乳化分散时,优选使用相对于聚合 性单体的质量为0.3-10倍的水或水溶性有机溶剂。作为上述水溶性有机溶 剂,可以列举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、 戊醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇等的醇类;丙酮、甲基乙基甲酮等的酮 类;乙酸乙酯等的酯类等。
上述吸收工序,优选在0-60℃的温度范围下搅拌5分钟-720分钟的同时 进行。这些条件,可以根据所用的聚硅氧烷粒子或聚合性单体的种类等适当 地设定,这些条件可以只采用一种或者采用两种以上组合。
在吸收工序中,对于单体成分是否被吸收到了聚硅氧烷粒子上的判断, 例如,在添加单体成分前及吸收阶段完成后,通过显微镜观察粒子,可以以 确认通过单体成分的吸收使得粒径变大而容易地判断。
聚合工序是指使聚合性反应基团聚合反应,得到具有有机聚合物骨架的 粒子的工序。具体地,在作为硅化合物使用具有含聚合性反应基团的有机基 团的物质时,是指使该有机基团的聚合性反应基团聚合而形成有机聚合物骨 架的工序;在经过了吸收工序时,是指使具有使吸收的聚合性反应基团的聚 合性单体聚合而形成有机聚合物骨架的工序;满足上述两种情况时,根据任 一反应都可以形成有机聚合物骨架的工序。
聚合反应可以在水解缩合工序或吸收工序的中途进行,也可以在任一或 两者的工序后进行,没有特别的限定,通常,在水解缩合工序后(当进行了 吸收工序时为吸收工序后)开始。
聚合反应没有特别的限定,例如,可以采用使用自由基聚合引发剂的方 法、照射紫外线或放射线的方法、加热的方法等任意一种方法。作为上述自 由基聚合引发剂,没有特别的限定,例如,优选可以列举出过硫酸钾等的过 硫酸盐;过氧化氢、过乙酸、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、邻氯过氧化苯 甲酰、邻甲氧基过氧化苯甲酰、过氧化-3,5,5-三甲基己酰、过氧化(2-乙基己 酸)叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三 甲基环己烷、叔丁基过氧化氢等的过氧化物系引发剂类;偶氮二异丁腈、偶 氮二环己腈、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2’-偶氮双异丁腈、2,2’-偶氮二(2-脒 基丙烷)二盐酸盐、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、2,2’- 偶氮双异丁腈、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等的偶氮系化合物类等。这些自 由基聚合引发剂可以单独使用,也可以两种以上并用。
上述自由基聚合引发剂的使用量,相对于上述聚合性单体的总质量,优 选为0.001-20质量%,更优选为0.01-10质量%,进一步优选为0.1-5质量%。 上述自由基聚合引发剂的使用量不足0.001质量%时,有聚合性单体的聚合 度不能上升的情况。关于上述自由基聚合引发剂相对于上述溶剂的加入方 法,没有特别的限定,可以采用在最初(反应开始前)全部加入的方法(使 自由基聚合引发剂与聚合性单体一起预先乳化分散的方式,在聚合性单体被 吸收后加入自由基聚合引发剂的形式);在最初预先加入一部分,连续加入 余量的添加方法,或者,断断续续地脉冲式添加的方法,或者将它们组合起 来的方法等任意以往公知的方法。
上述自由基聚合时的反应温度优选为40-100℃,更优选为50-80℃。反 应温度过低时,有聚合度不能充分地上升、聚合物微粒的机械特性很难得到 的趋势;另一方面,在反应温度过高时,在聚合中有易引起粒子间的凝聚的 趋势。另外,上述自由基聚合时的反应时间可以根据所用的聚合引发剂的种 类适当地变更,通常,优选为5-600分钟,更优选为10-300分钟。在反应时 间过短时,有聚合度不能充分地上升的情况;在反应时间过长时,有易引起 粒子间的凝聚的趋势。
在本发明中,聚合工序后,可以将含有得到的聚合物粒子的配制液直接、 或者将有机溶剂蒸馏并在含有水和/或醇的分散介质中置换后,供给到上述的 湿式分级工序;或者也可以将生成的聚合物微粒离析、干燥后,分散到水和 /或有机溶剂中后,供给至湿式分级工序。
由于本发明的微粒为粗粒子及微小粒子的含量降低了的、粒度分布窄的 微粒,作为光学用途,例如,LCD等中使用的光扩散板或导光板、或者PDP、 EL显示器及触摸面板等中使用的光学用树脂中含有的光扩散剂或抗粘连剂 等的添加剂等是有用的。当然,也可以适合地作为这些光学用途以外的各种 薄膜用的抗粘连剂等使用。
本发明涉及的树脂组合物是含有本发明的微粒和透明粘合剂树脂的树 脂组合物。如上所述,本发明的微粒,由于不仅粗粒子、微小粒子的含量也 被抑制到极低水平,因此可以适当地用于光学用途。
上述树脂组合物中的微粒的含量根据用途或所希望的光学特性适当地 决定即可,在用于光学用途的情况,相对于100质量份的粘合剂树脂组合物 优选为1质量份以上至300质量份以下。更优选为2质量份以上,进一步优 选为5质量份以上;更优选为200质量份以下,进一步优选为150质量份以 下。微粒的含量过多时,有光学用部件的强度降低的可能;过少时,有通过 添加微粒很难得到期待的效果(光扩散性等)的情况。
本发明的树脂组合物中所含有的透明粘合剂树脂没有特别的限定,在该 领域中能够作为粘合剂树脂使用的物质都可以使用。例如,(I)使用本发明 的树脂组合物形成的部件为本发明的树脂组合物本身成形为板状、片状等所 希望的形状的部件时(即,使粘合剂树脂成形为板状、片状成型体的基材树 脂的情况),作为透明树脂,可以列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲 酸乙二醇酯等的聚酯树脂,丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚 醚砜樹脂、聚氨酯系树脂、聚砜树脂、聚醚树脂、聚甲基戊烯树脂、聚醚酮 树脂、(甲基)丙烯腈系树脂、聚丙烯树脂等的聚烯烃树脂,降莰烷系树脂、 非晶质聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、以及三乙酰基纤维素树脂 等。
另外,(II)部件为在预先准备的板状或片状等的基材表面上使本发明的 树脂组合物层叠(涂层、层压等)等使之一体化而成的部件时,作为透明粘 合剂树脂,可以使用与上述粘合剂树脂同样的物质,例如,可以列举出丙烯 酸树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、聚苯乙烯树脂、 聚氯乙烯树脂、硅树脂、及聚氨酯树脂、聚酯树脂等。
本发明的树脂组合物,除上述微粒及透明粘合剂树脂以外,只要在不损 害本发明的效果的范围,可以根据需要含有其它的成分。作为其它的成分, 例如,可举出用于提高耐光性或耐UV性等的物性的固化剂、交联剂、各种 添加剂或稳定剂及阻燃剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等。这些可以只使用一种, 也可以两种以上并用。
由本发明的树脂组合物得到的成型体,由于是本发明的微粒被分散、固 定到上述粘合剂树脂中的成型体,因此是具备了光扩散性和光透过性等优良 的光学特性的成型体。因此,本发明的树脂组合物可以作为各种化学产品的 构成部件的原料而适当地使用。另外,从有效地活用来自于上述的本发明的 微粒的优良的光扩散性或光透过性的观点出发,可以在各种图像显示装置的 前面设置防止室外的光线或室内照明机器的映入并使图像可见地显示的防 反射防眩性薄膜,或在图像显示装置内在使来自光源的光在图像显示面均匀 地扩散的光扩散薄膜或光扩散板等的光学用部件中适合地使用。
上述光学用部件的形状,不限定于薄膜状(片状)或板状,也可以是成 型为柱体、椎体、球等所希望的形状。另外,从确保优良的光扩散效果、防 眩效果(通过抑制、扩散光的正反射的防眩效果)的观点出发,优选在光学 用部件的表面上形成有来自于上述的本发明的微粒的凹凸不平。
例如,上述光学用部件为诸如光扩散薄膜或防反射防眩薄膜的薄膜状 (以下,称为“光学薄膜”)的成型体时,作为其形态,可以列举出具有面 状部分的至少在一部分中具有光扩散粒子被透明粘合剂固定而成的结构(光 学功能层)的形态。例如,可以列举出(i)将构成树脂组合物的透明粘合剂 树脂本身作为板状或片状等的基材树脂,形成为板状或薄膜状的形态(光扩 散板等),(ii)在预先准备的板状或片状的基材表面的一部分或全部上,层 叠(涂层、层压)含有上述树脂组合物的层并使其一体化的形态(光扩散薄 膜、防眩性薄膜等的表面凹凸不平薄膜、光扩散板等)等。上述(i)、(ii) 的任一形态的情况,由于粒子被分散、固定在透明粘合剂树脂中,都可以发 挥优良的光学特性。
另外,上述“具有面状部分”一般是指,光学部件的形状如板状、片状 或薄膜状样地,具有一定的面积分布的基本平坦的表面部分(包括表面上形 成有细微的凹凸不平的情况)成为其形状的主体的结构要素,不仅限于在本 发明中涉及的方式,即使不是主体的结构要素,只要在其形状的至少一部分 中具有基本平坦的表面部分即可。
作为上述(i)的形态的光学部件的制备方法,可以列举出将本发明的 树脂组合物通过公知的挤出机进行熔融混炼的同时挤出成片状、板状及薄膜 状的成型方法。此时,根据需要,为了提高耐光性或耐UV性等的物性,也 可以向上述树脂组合物中添加各种添加剂或稳定剂及阻燃剂等的添加物并 进行成型。为了得到光学特性均匀的成型体,上述树脂组合物优选预先在透 明粘合剂树脂中混合本发明的微粒并使其分散。另外,同样地可以将上述添 加剂与树脂组合物预先混合。
作为得到上述(ii)的形态的光学部件的方法,可以列举出在预先准备 的基材表面上,层叠含有本发明的树脂组合物的层的方法。层叠方法没有特 别的限定,可以优选地例示出涂敷法、或浇铸法等。作为涂敷法,只要将含 有上述树脂组合物而成的涂敷用组合物涂敷到基材上即可。本发明的树脂组 合物,可以直接作为涂敷用组合物使用,优选将上述树脂组合物分散、溶解 到水、或者有机溶剂(例如,甲醇、乙醇、异丙醇等的醇系溶剂,乙二醇、 丙二醇等的酮系溶剂,乙酸乙酯等的酯系溶剂,以及甲苯、二甲苯等的芳香 族烃等)中而配制的涂敷用组合物使用。基材没有特别的限定,例如,可以 优选使用聚烯烃系树脂薄膜、聚酯系树脂薄膜、聚碳酸酯系树脂薄膜等以往 公知的无色透明的树脂薄膜。作为具体的涂敷方法,可以列举出逆转辊涂敷 法、凹版涂布法、金属型涂敷法(ダイコ—ト法)、逗号涂布法(コンマコ —ト法)、及喷涂法等的公知的层叠方法。
涂敷后,根据需要将涂敷膜中所含有的溶剂干燥后,使涂敷膜固化形成 树脂组合物层。另外,从确保耐热性、耐候性的观点出发,含有树脂组合物 的层优选为使该树脂组合物中所含有的粘合剂树脂固化或交联而形成的层。
由通过上述的方法形成的含有本发明的树脂组合物(或者涂敷用组合 物)的层的膜厚没有特别的限定,为上述光扩散薄膜时,含有树脂组合物的 层(光扩散层)的膜厚优选在30μm以下;为防眩性薄膜时,含有树脂组合 物的层(防眩层)的膜厚优选在20μm以下;光扩散板的厚度优选在2000μm 以下。以往,厚度薄时,很难显现出充分的光扩散性或光透过性,使用本发 明的微粒或树脂组合物时,即使厚度薄也能够发挥极其优良的光扩散性及光 透过性。另外,上述光扩散薄膜及防眩性薄膜膜厚的值是表示基材上包括层 叠的树脂组合物的层(即,光扩散层、防眩层)的厚度的值,不包括基材的 厚度。
本发明的微粒,不仅粗粒子的含量被抑制到极低的水平,另外,除粒度 分布陡峭之外,本发明的微粒是即使在涂敷用组合物中也很难发生膨润等的 变质的化学稳定的微粒,所以在如上所述的光学部件(光扩散薄膜、防眩性 薄膜、光扩散板等)中,能够均匀地形成细微的凹凸不平。因此,使用本发 明的微粒得到的光扩散薄膜、防眩性薄膜及光扩散板等的光学部件,很难产 生来自于粗粒子的局部的漏光、或很难产生导致外观形状不良情况的光学异 物。同时,由于通过控制本发明的微粒的平均粒径,也可以调节光学特性, 因此能够适当地用于光学用途。
实施例
以下,通过列举实施例更具体地说明本发明,本发明当然不限定于下述 实施例,依照前·后述的宗旨在可能的范围内也可以增加适当的变更进行实 施,它们均包含于本发明的技术范围。另外,除非特别限定,“份”表示质 量份、“%”表示质量%。
微粒的制备
制备例1(聚硅氧烷微粒)
向设置有冷却装置、温度计及滴液口的反应釜中添加280份离子交换水、 5份25%的氨水及120份甲醇的混合溶液,混合液在搅拌下由滴液口投入40 份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,在30℃的温度下进行2小时γ-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水解、缩合反应,制备聚硅氧烷微粒的悬浮 液。另外,此时得到的聚硅氧烷粒子的重均分子量为1800(约相当于所用的 硅化合物的7倍体(量体))。
另一途径,在与上述不同的反应釜2中,将400份苯乙烯、3份2,2′-偶 氮双(2,4-二甲基戊腈)(和光純工業社制,V-65)、1.5份阴离子型表面活性 剂(LA-10,第一工業社制)及400份离子交换水通过均匀混合机在室温(25 ℃)下乳化分散15分钟,制备乳液(单体溶液)。
所述聚硅氧烷粒子的悬浮液的配制开始2小时后(γ-甲基丙烯酰氧基丙 基三甲氧基硅烷添加开始两小时后),通过反应釜1的滴液口添加上述乳液。 继续搅拌1小时,确认聚硅氧烷粒子正在吸收单体成分后,向其中添加3500 份离子交换水,在氮气气氛下,使反应溶液升温至65℃,在65±2℃下保持2 小时,进行自由基聚合反应,得到聚合物粒子(有机物无机物复合体粒子) 分散液。分散在分散液中的聚合物粒子的平均粒径为10.1μm,分散液的B 型粘度(B型粘度计,株式会社東京計器制)为3.8mPa·s,固体成分浓度为 10质量%。
制备例2-7(聚硅氧烷粒子)
除聚硅氧烷粒子原料、自由基聚合性单体,以及使用量如表1的变更以 外,与制备例1同样地配制为聚合物粒子分散液。另外,根据各制备例的条 件适当地调整聚硅氧烷粒子悬浮液、乳液的配制时使用的离子交换水、甲醇、 表面活性剂的量。
[聚合物粒子的平均粒径、粗粒子的量的测定]
将上述制备例中得到的聚合物粒子分散液通过固液分离、干燥后得到的 0.5g聚合物粒子分散到100g离子交换水中,制备聚合物粒子分散液,使用 精密粒度分布测定装置(商品名“マルチサイザ—II”、ベツクマン·コ—ル タ—株式会社制),进行聚合物粒子的粒径的测定,以体积基准计算出平均 粒径。
另外,聚合物分散液中所含有的粗粒子(具有平均粒径的2倍以上的粒 径的粗粒子)的量的测定,按照以下进行。
将0.5g干燥后的聚合物粒子分散到100g甲醇中,配制成聚合物粒子分 散液(粘度:3mPa·s,固体成分浓度:0.5质量%),使用具有平均粒径的 1.75-2倍的筛孔的筛网(ニツケル制、束京プロセスサ—ビス株式会社制) 和钟形过滤器(濾過鐘)上具有有布氏漏斗的抽滤装置,在减压下进行过滤。 接着,用扫描电子显微镜(SEM,“S-3500N”,日立製作所制,加速电压: 25kV)观察残留在筛网上的粒子,目测数出平均粒径的2倍以上的粗粒子的 个数。而且,观察是以200倍的倍率观察整个视野。结果在表1中用“>平 均径×2”表示。
另外,对于具有平均粒径的2.5倍以上的粒径的粗粒子的量,除使用具 有平均粒径的2.25-2.5倍的筛孔的筛网以外,与上述的步骤同样地进行,结 果在表1中用“>平均径×2.5”表示。
[SiO2含量]
在焙烧炉装置中,将1g聚合物粒子在800℃下(空气氛围下)焙烧,将 生成的灰分作为SiO2,计算出相对于所使用的聚合物粒子的质量的SiO2的 比例。
[固体成分浓度]
聚合物粒子的固体成分浓度,将0.5g聚合物粒子分散溶液在120℃×20 分钟(真空中)干燥,将残留的固体成分的质量相对于聚合物粒子分散液的 质量的比例作为固体成分浓度。
固体成分浓度(%)=[残留的固体成分质量/聚合物粒子分散液质量]×100
[松比重]
使用粉末测试器(ホソカワミクロン制)进行测定。
[水分含量]
将0.5g粉碎粒子作为测定原料、使用卡尔-费休水分测定仪(平沼産業 株式会社制)进行测定。
[重均分子量]
重均分子量,使用凝胶渗透色谱仪(GPC,“HLC-8120GPC”,東ソ—株 式会社制),通过以下的测定条件进行测定。另外,测定试样,用四氢呋喃 (THF)稀释调节试样使得固体成分为0.8%。
色谱柱:TSKgelG5000HXL-TSKge12000HXL(東ソ—株式会社制)
柱温:25℃
洗脱液:THF
:L6000(株式会社日立製作所制)
流量:1.0ml/min
检出:R1 Model 504(GLサイエンス株式会社製)
试样浓度:0.8%
标准试样·校正曲线:使用标准聚苯乙烯(TSK标准聚苯乙烯,東ソ— 株式会社制),由Mw=500-1000000的13个样品得到的校正曲线。

实施例1
将制备例1中得到的聚合物粒子分散液用20μm筛孔的不锈制金属网 进行分级(湿式分级工序)。接着,将湿式分级后的聚合物粒子分散液通过 自然沉降而固液分离。得到的滤饼用离子交换水及甲醇洗涤后,通过在100 ℃下真空干燥5小时,得到粒子凝聚成的干燥物。通过将该干燥物粉碎,得 到粉碎粒子(回收率99质量%)。
此时得到的粉碎粒子的松比重为0.7g/cm3,粒径为10.1μm,水分含量 为0.5质量%以下。
得到的粉碎粒子投入到高精度气流分级机(“DFX5型”,日本ニユ—マ チツク工業株式会社制)中,通过调节由高速旋转气流及吸引风机赋予粉碎 粒子的离心力和阻力的平衡进行分级,相对于供给的粉碎粒子以85质量% 的回收率得到微粒(干式分级工序)。另外,此时从聚合物粒子分散液回收 的微粒的回收率为84质量%。
实施例2
通过与实施例1同样的工序,由制备例2中得到的聚合物粒子分散液制 备粉碎粒子(回收率为99质量%)。此时得到的粉碎粒子的松比重为0.7 g/cm3,粒径为10.1μm,水分含量为0.5质量%以下。
接着,将得到的粉碎粒子投入到旋转转子式分级装置(回ロ—タ—式 分級装置、“タ—ボプレツクス100ATP”、ホソカワミクロン株式会社制) 中,通过调节由分级转子的旋转速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子 的离心力和阻力的平衡进行分级,相对于供给粉碎粒子以85质量%的回收 率得到微粒(干式分级工序)。另外,此时从聚合物粒子分散液回收的微粒 的回收率为84质量%。
实施例3
与实施例1同样地操作,由制备例3中得到的聚合物粒子分散液制备粉 碎粒子(松比重为0.7g/cm3,粒径为10.1μm,水分含量为0.5质量%以下, 回收率为99质量%)。
将该粉碎粒子投入到旋转转子式气流分级装置(“タ—ボクラシフアイ アTC-15”、日清エンジニアリング社制)中,通过调节由分级转子的旋转 速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进行分 级,相对于供给粉碎粒子以85质量%的回收率得到微粒(干式分级工序)。 另外,此时从聚合物粒子分散液回收的微粒的回收率为84质量%。
实施例4
与实施例1同样地操作,由制备例3中得到的聚合物粒子分散液制备粉 碎粒子(松比重为0.7g/cm3,粒径为10.1μm,水分含量为0.5质量%以下, 回收率为99质量%)。
将该粉碎粒子投入到附壁式气流分级装置(コアンダ式気流分級装置、 “エルボ—ジエツトEJ-15”、日業株式会社制,加料空气:5kgf,使用 细长棱)中,通过调节赋予微粒的惯性力和由吸引鼓风机引起的阻力的平衡 进行分级,相对于供给粉碎粒子以85质量%的回收率得到微粒。另外,此 时从聚合物粒子分散液回收的微粒的回收率为84质量%。
实施例5
通过与实施例1同样的工序,由制备例4中得到的聚合物粒子分散液制 备粉碎粒子(松比重为0.7g/cm3,粒径为3.7μm,水分含量为0.5质量%以 下,回收率为99质量%)。
接着,将得到的粉碎粒子投入到高精度气流分级机(“DFX5型”,日本 ニユ—マチツク工業株式会社制)中,通过调节由高速旋转气流及吸引鼓风 机赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进行分级,相对于供给的粉碎粒子以 88质量%的回收率得到微粒(干式分级工序)。另外,此时从聚合物粒子分 散液回收的微粒的回收率为87质量%。
实施例6
通过与实施例1同样的工序,由制备例5中得到的聚合物粒子分散液制 备粉碎粒子(松比重为0.7g/cm3,粒径为25.2μm,水分含量为0.5质量% 以下,回收率为99质量%)。
接着,将得到的粉碎粒子投入到旋转转子式分级装置(“タ—ボプレツ クス100ATP”,ホソカワミクロン株式会社制)中,通过调节由分级转子的 旋转速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进 行分级,相对于供给的粉碎粒子以85质量%的回收率得到微粒(干式分级 工序)。另外,此时从聚合物粒子分散液回收的微粒的回收率为84质量%。
实施例7
通过与实施例1同样的工序,由制备例6中得到的聚合物粒子分散液制 备粉碎粒子(松比重为0.7g/cm3,粒径为4.2μm,水分含量为0.5质量%以 下,回收率为99质量%)。
将该粉碎粒子投入到旋转转子式气流分级装置(“タ—ボクラシフアイ アTC-15”,日清エンジニアリング社制)中,通过调节由分级转子的旋转 速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进行分 级,相对于供给的粉碎粒子以86质量%的回收率得到微粒(干式分级工序)。 另外,此时从聚合物粒子分散液回收的微粒的回收率为85质量%。
实施例8
通过与实施例1同样的工序,由制备例7中得到的聚合物粒子分散液制 备粉碎粒子(松比重为0.7g/cm3,粒径为12.5μm,水分含量为0.5质量% 以下,回收率为99质量%)。
将该粉碎粒子投入到附壁式气流分级装置(“エルボ—ジエツトEJ-15”, 日鉄業株式会社制,加料空气:5kgf,使用细长棱)中,通过调节赋予微 粒的惯性力和由吸引鼓风机引起的阻力的平衡进行分级,相对于供给的粉碎 粒子以85质量%的回收率得到微粒。另外,此时从聚合物粒子分散液回收 的微粒的回收率为84质量%。
对比例1
将制备例1中得到的聚合物粒子分散液用20μm筛孔的不锈钢制金属网 进行分级(湿式分级工序)。接着,将湿式分级后的聚合物粒子分散液通过 自然沉降进行固液分离。得到的滤饼用离子交换水及甲醇洗涤后,通过在100 ℃下真空干燥5小时,得到粒子凝聚而成的干燥物。通过将该干燥物粉碎, 得到粉碎粒子。
对比例2
将制备例2中得到的聚合物粒子分散液用20μm筛孔的不锈钢制金属网 进行分级后,进一步用过滤芯筒(日本ポ—ル社制、商品名“ウルチプリ— ツ·プロフアイルPUY1UY500”)处理1个循环(パス)(湿式分级工序)。 接着,以与对比例1同样的步骤进行聚合物粒子的分离、洗涤、干燥,通过 将得到的干燥物粉碎得到粉碎粒子。
对比例3
将制备例5中得到的聚合物粒子分散液用40μm筛孔的不锈钢制金属网 进行分级后,接着,以与对比例1同样的步骤进行聚合物粒子的分离、洗涤、 干燥,通过粉碎得到的干燥物得到粉碎粒子。
关于在实施例1-8及对比例1-3中的分级处理的内容、得到的微粒及粉 体粒子的评价结果表示在表2中。另外,各评价方法如下所示。
[微粒的平均粒径、粗粒子的量的测定]
将0.5g在上述实施例、对比例中得到的微粒分散到100g甲醇中,制备 聚合物粒子分散液,使用精密粒度分布测定装置(商品名“マルチサイザ— II”、ベツクマン·コ—ルタ—株式会社制),进行粒径的测定,以体积基准 计算出平均粒径。
粗粒子1(具有平均粒径的2倍以上的粒径的粗粒子)的量的测定,按 照以下进行。将与上述平均粒径测定同样地制得的微粒分散溶液(粘度:3 mPa·s,固体成分浓度:0.5质量%)使用具有平均粒径的1.75-2倍的筛孔 的筛网(ニツケル制、東京プロセスサ—ビス株式会社)和钟形过滤器上设 置有布氏漏斗的抽滤装置,在减压下进行过滤。
接着,使用扫描电子显微镜(SEM,“S-3500N”,日立製作所制,加速 电压:25kV),在200倍下以整个视野观察筛网上残留的粒子,目测平均粒 径的2倍以上的粗粒子的个数(个/0.5g)。
另外,测定具有平均粒径的2.5倍以上的粒径的粗粒子的量(粗粒子2) 时,除使用平均粒径的2.25-2.5倍的孔径的筛网以外,与上述的步骤同样地 进行。
[微小粒子的量的测定]
将0.5g实施例及对比例中得到的微粒分散到100g离子交换水中,配制 成微粒分散液,使用精密粒度分布测定装置(商品名“マルチサイザ—II”、 ベツクマン·コ—ルタ—株式会社制),进行粒径及平均粒径的测定(体积 基准)。以测定结果为基础,计算出具有将平均粒径的小数点后1位四舍五 入得到的数值的1/2以下的粒径的微粒的体积%,将得到的值作为微小粒子 量。

在表2中,“旋转转子式分级装置1”表示使用ホソカワミクロン株式会 社制的“タ—ボプレツクス100ATP”,“旋转转子式分级装置2”表示使用日 清エンジニアリング社制的“タ—ボクラシフアイアTC-15”。另外,“粗粒 子1”的意思是具有平均粒径的2倍以上的粒径的粒子的个数(个/0.5g),“粗 粒子2”的意思是具有平均粒径的2.5倍以上的粒径的粒子的个数(个/0.5g), “产品回收率”的意思是相对于在实施例及对比例中供给到分级工序中的粒 子的总质量,经分级工序回收的微粒的合计质量的比例。
制备例8(氨基树脂交联粒子)
将75份三聚氰胺、75份苯代三聚氰胺、290份浓度为37%的福尔马林 及1.16份浓度为10%的碳酸钠水溶液加入到具有冷凝管、温度计、以及滴 液口的反应釜中,配制成用于形成氨基树脂前驱体的混合物。搅拌该混合物 的同时升温至85℃后,在该温度下保持1.5小时,得到初期缩合物。另一种 方法,将7.5份非离子型表面活性剂エマルゲン(注册商标)430(花王株式 会社、聚氧乙烯油烯醚)溶解到2455份离子交换水中配制成的表面活性剂 溶液在50℃下保持,搅拌下,向其中投入所述初期缩合物,得到氨基树脂前 驱体的乳浊液。将90份5%的十二烷基苯磺酸水溶液投入到该乳浊液中,在 70-90℃的温度下缩合、固化,得到含有氨基树脂交联粒子的悬浮液。
制备例9、10(氨基树脂交联粒子)
除氨基系化合物、福尔马林的使用量变更为表3所示的量以外,与制备 例8同样地进行,配制含有氨基树脂交联粒子的悬浮液。

制备例11(聚苯乙烯粒子)
将50份苯乙烯、50份乙二醇二甲基丙烯酸酯、5份偶氮系聚合引发剂 (V-65,和光純工業社制)、0.5份叔丁基对苯二酚、0.5份十二烷基硫酸 钠及100份离子交换水混合,搅拌使其乳化,得到聚合性单体的水分散液。
在具有冷却线、温度计和滴液口的反应釜中,将40份粒径为1μm的单 分散聚苯乙烯胶乳(固体成分浓度5%)添加并使其分散到200份的离子交 换水中,将该种子粒子的水分散体升温到65℃,将全部上述聚合性单体的水 分散液及200份聚乙烯醇的2%的水溶液花费5小时连续地进行滴加。滴加 完成后,升温到85℃,进一步在该温度下保持3小时,得到含有聚苯乙烯粒 子的悬浊液。
制备例12(聚苯乙烯粒子)
如表4所示,变更自由基聚合性单体的组合,适当地调节单分散聚苯乙 烯胶乳(粒径:0.6μm(制备例12)、0.7μm(制备例13))的添加量,除此以外, 与制备例11同样地制得聚苯乙烯胶乳微粒分散溶液。

实施例9
将制备例3中得到的聚合物分散液用多个过滤芯筒组合的构造(预过滤 器1:HC-75,预过滤器2:HC-25,终过滤器:SLP300,都是ロキテクノ社 制)进行过滤处理(湿式分级工序)。
接着,通过将分散液自然沉降而固液分离,得到的滤饼用离子交换水及 甲醇洗涤后,通过在100℃真空干燥5小时,得到粒子凝聚成的干燥物。通 过粉碎该干燥物得到粒子。
此时得到的粉碎粒子的松比重为0.7g/cm3,粒径为6.9μm,水分含量为 0.5质量%以下,回收率为97质量%。
将其投入到附壁式气流分级装置(エルボ—ジエツトEJ-15、日鉄業 株式会社制、加料空气:5kgf、使用细长棱)中,通过调节赋予微粒的惯性 力和由吸引鼓风机引起的阻力的平衡进行分级,得到相对于供给的粉碎粒子 以89质量%的回收率分级后的微粒(干式分级工序)。
实施例10
通过与实施例9同样的工序,由制备例8中得到的聚合物分散溶液制备 粉碎粒子(松比重为0.6g/cm3,粒径为8.5μm,水分含量为1.0质量%以下, 回收率为96质量%)。
将该粉碎粒子投入到高精度气流分级机(DFX5型,日本ニユ—マチツ ク工業株式会社制)中,通过调节由高速旋转气流赋予粉碎粒子的离心力和 由吸引鼓风机引起的阻力的平衡进行分级,得到相对于供给的粉碎粒子以85 质量%的回收率分级后的微粒(干式分级工序)。
实施例11
通过与实施例9同样的工序,由制备例11中得到的聚合物分散溶液制 备粉碎微粒(松比重为0.7g/cm3,粒径为4.0μm,水分含量为0.5质量%以 下,回收率为97质量%)。
将该粉碎粒子投入到旋转转子式气流分级装置(タ—ボクラシフアイア TC-15,日清エンジニアリング社製)中,通过调节由分级转子的旋转速度 和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进行分级,得 到相对于供给粉碎粒子以85质量%的回收率分级后的微粒(干式分级工序)。
实施例12
以与实施例1同样的方法,由制备例10中得到的聚合物分散液制备粉 碎微粒(松比重为0.6g/cm3,粒径为13.1μm,水分含量为1.0质量%以下, 回收率为99质量%)。
将得到的粉碎微粒投入到附壁式气流分级装置(エルボ—ジエツト EJ-15,日鉄業株式会社制,加料空气:5kgf,使用细长棱)中,通过调 节由分级转子的旋转速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力 和阻力的平衡进行分级,得到相对于供给粉碎粒子以85质量%的回收率分 级后的微粒(干式分级工序)。
实施例13
以与实施例1同样的方法,由制备例9中得到的聚合物分散液制备粉碎 微粒(松比重为0.6g/cm3,粒径为2.0μm,水分含量为1.0质量%以下,回 收率为99质量%)。
将得到的粉碎微粒投入到高精度气流分级机(DFX5型,日本ニユ—マ チツク工業株式会社制)中,通过调节由高速旋转气流赋予粉碎粒子的离心 力和由吸引鼓风机引起的阻力的平衡进行分级,得到相对于供给的粉碎粒子 以80质量%的回收率分级后的微粒。
实施例14
以与实施例1同样的方法,由制备例12中得到的聚合物分散液制备粉 碎微粒(松比重为0.7g/cm3,粒径为6.5μm,水分含量为0.5质量%以下, 回收率为99质量%)。
将得到的粉碎微粒投入到附壁式气流分级装置(エルボ—ジエツト EJ-15,日鉄業株式会社制,加料空气:5kgf,使用细长棱)中,通过调 节由分级转子的旋转速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力 和阻力的平衡进行分级,得到相对于供给粉碎粒子以87质量%的回收率分 级后的微粒。
实施例15
以与实施例1同样的方法,由制备例13中得到的聚合物分散液制备粉 碎微粒(松比重为0.7g/cm3,粒径为9.3μm,水分含量为0.5质量%以下, 回收率为99质量%)。
将得到的粉碎微粒投入到旋转转子式气流分级装置(タ—ボクラシフア イアTC-15,日清エンジニアリング社制)中,通过调节由分级转子的旋转 速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进行分 级,得到相对于供给粉碎粒子以83质量%的回收率分级后的微粒。
对比例4
以与实施例1同样的方法,由制备例12中得到的聚合物分散液制备粉 碎微粒(松比重为0.7g/cm3,粒径为6.5μm,水分含量为0.5质量%以下, 回收率为99质量%)。
将得到的粉碎微粒投入到附壁式气流分级装置(エルボ—ジエツト EJ-15,日鉄業株式会社制,加料空气:5kgf,使用细长棱)中,通过调 节由分级转子的旋转速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力 和阻力的平衡进行分级,得到相对于供给粉碎粒子以75质量%的回收率分 级后的微粒。
对比例5
除不进行湿式分级以外,以与实施例1同样的方法,由制备例3中得到 的聚合物分散液制备粉碎微粒(松比重为0.7g/cm3,粒径为6.9μm,水分含 量为0.5质量%以下)。
将得到的粉碎微粒投入到旋转转子式气流分级装置(タ—ボクラシフア イアTC-15,日清エンジニアリング社制)中,通过调节由分级转子的旋转 速度和从吸气孔的空气的供给赋予粉碎粒子的离心力和阻力的平衡进行分 级,得到相对于供给粉碎粒子以90质量%的回收率分级后的微粒(第1次 干式分级)。其后,重复同样的干式分级工序,得到相对于供给粉碎粒子以 90质量%的回收率分级后的微粒(第二次干式分级)。
关于在实施例9-13及对比例4中的分级处理的内容、所得到的微粒及 粉体粒子的评价结果如表5中所示。另外,各评价方法如上所述。

另外,对比例5是重复了二次作为分级工序的干式分级的例子。仅仅重 复干式分级不能充分地除去粗粒子。并且,通过重复干式分级,发现产品回 收率有降低的趋势,只进行干式分级很难得到工业上的产品收率。
实施例16防眩薄膜的制备
将3质量份实施例1、9、10及对比例4中得到的各树脂粒子和20质量 份的甲苯充分地搅拌混合。加入40质量份的丙烯酸系电离放射线固化树脂、 2质量份光聚合引发剂(チバスペシヤルテイケミカル社制、“イルガキユア (注册商标)907”)、23质量份甲基乙基甲酮、2质量份乙二醇单丁基醚、 及匀染剂(ビツクケミ—社制、BYK320)到该混合液中,充分地搅拌配制 成涂布液。
在厚度为80μm的三乙酰基纤维素薄膜(富士写真フイルム社製、“フ ジタツク(注册商标)”)的单面上,通过刮条涂布机涂敷该涂布液。通过将 得到的涂敷膜用80℃的干燥器干燥后,用高压水灯照射300mJ/cm3的紫 外线,使树脂成分固化制得防眩薄膜。
在各防眩薄膜的里面贴上黑色的薄膜,在离该薄膜2m的位置照射10000 cd/cm3的荧光灯,通过下述基准评价其反射像的模糊程度。结果如表6所示。
○:不能辨别荧光灯的轮廓。
×:能够明确地辨别荧光灯的轮廓。
另外,对于各防眩薄膜,使用映射测定仪(スガ試験機株式会社制、 ICB-IDD)和0.5mm宽的光梳,按照JIS K7105测定透过可见度(图像可见 度)。
进一步将各防眩薄膜贴到连接于个人电脑的液晶显示器(15英寸XGA, TFT-TN方式,正面亮度:350cd/m2,正面对比度:300比1,表面AG:无) 的表面上,通过下述基准评价文字的模糊情况。结果如表6所示。
○:文字的轮廓完全不模糊。
×:文字的轮廓模糊,能够感觉到很强的不协调感。
表6
       粒子 >平均径×2                      粗粒子(个/0.5g)        防眩性            透明可见度          文字模糊 实施例1 500 ○ 40 ○ 实施例9 10 ○ 44 ○ 实施例10 200 ○ 42 ○ 对比例4 1200 ○ 18 ×
从表6可以看出,使用实施例1、9及10的粒子得到的防眩薄膜都具有 优良的防眩性、及视觉辨认度(文字不模糊)。另一方面,使用超过平均粒 径的2倍的粗粒子的量多的对比例4的粒子制备的防眩薄膜虽然具有防眩 性,但防眩薄膜中所含有的粗粒子会象透镜似的起作用,由于该粗粒子在薄 膜表面上产生伤痕,其结果使文字变得很难辨别。
工业实用性
本发明的微粒是粒径超出适当范围的粗粒子或微小的粒子的含量被降 低到低水平的微粒。因此,使用该微粒制备的各种光学用薄膜或片(防眩性 片、光扩散薄膜等)很难产生来自于粗粒子的缺点或来自于微小的粒子的透 明性的降低。另外,由于面内均匀地形成有凹凸不平,能够发挥优良的光学 特性(例如防眩性或光扩散性)。
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