[发明专利]黑色氮氧化钛

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑色氮氧化钛。

背景技术

氮氧化钛为主要由钛-氧-氮组成、通常由TiN_xO_y表示且称为钛黑的化合物。因为氮氧化钛具有黑色的颜色和导电性，所以将其作为黑色颜料加入树脂、油漆、油墨、化妆品等中，以及作为赋予导电性的试剂包含在膜、纤维、调色剂、磁记录介质等中。作为这种氮氧化钛，例如专利文献1公开了一种含有4-30重量％氧和5-20重量％氮(O/N重量比：6-0.2)，且L值为14-8的黑色氮氧化钛颜料粉末，其可通过在550-950℃的温度下在氨气流动下加热二氧化钛粉末而得到。

另一方面，还已知为用作黑色颜料的钛化合物的主要由钛-氮组成且通常由TiN表示的一氮化钛，例如专利文献2公开了一种主要由TiN组成且含有1-4重量％氧和20-30重量％氮的黑色一氮化钛粉末，其通过使四氯化钛气体和氨气在700-1500℃的温度下反应制备TiN粉末，然后流过氮-氧混合气体将粉末的表面层氧化为氮氧化钛而得到。

专利文献1：JP-B-3-51645

专利文献2：JP-A-64-37408

发明内容

本发明拟解决的问题

对于使用氮氧化钛或一氮化钛作为黑色颜料，取决于应用需要在颜料特性如黑度、染色本领、遮盖性能(光阻性能)、耐光性、耐久性和分散性方面的改进。尤其是对于加入用于等离子显示板或彩色液晶显示装置的滤色器的黑色基质中的氮氧化钛，需要在遮盖性能(光阻性能)方面进一步改进，因为市售钛黑不能产生所需的遮盖性能(光阻性能)。然而，专利文献1公开了在反应温度超过950℃时，粉末极度烧结，导致粗糙的颗粒引起颜料特性的恶化，因此即使在进一步升高反应温度时，颜料特性也几乎不可能得到进一步改进。

对于一氮化钛，尽管如专利文献2所公开，部分TiN粉末的表面层部分氧化形成氮氧化钛，存在的问题是在空气中氧化逐步进行，因此颜料特性不稳定。

解决问题的手段

本发明人员进行了深入研究以解决上述问题，结果已发现当通过使二氧化钛或类似物与氨气或类似物反应而产生的氮氧化钛中的氮含量增加至不小于17重量％且小于23重量％，而且构成氮氧化钛颗粒的微晶尺寸降低至17-25nm时，除由于尺寸效应通过黑色吸收可见光之外，利用由于高氮化度反射可见光，使得氮氧化钛具有优异的遮盖性能(光阻性能)，此外，氮氧化钛具有颜料特性如黑度，尤其是氧化稳定性。本发明因此得以完成。

就是说，本发明涉及一种黑色氮氧化钛，其具有由式：TiN_xO_y·nSiO₂(其中Ti表示钛原子，N表示氮原子，O表示氧原子，Si表示硅原子，x表示氮原子与钛原子的比例，y表示氧原子与钛原子的比例，x和y可分别为大于0且小于2的实数，以及n表示SiO₂与TiN_xO_y的摩尔比且可为0≤n≤0.05的实数)表示的化学组成，以不小于17重量％且小于23重量％的量包含由N表示的氮原子，并且具有的通过使用X-射线衍射仪测定的微晶直径为17-25nm。

本发明的优点

本发明的氮氧化钛具有优异的遮盖性能(光阻性能)和颜料特性如黑度和氧化稳定性，并作为黑色颜料用于各种用途。尤其是将氮氧化钛用作包含在用于等离子显示板和彩色液晶显示装置的滤色器黑色基质中的黑色颜料，此外还可用于阻隔可见光的光学部件如玻璃、透镜和膜中。此外，由于本发明的氮氧化钛氮化度高，因此具有优异的导电性，其还可以用作赋予导电性的试剂。

本发明的最佳实施方式

(1)氮氧化钛的组成：