[发明专利]金属氧化物系纳米粒子、其制造方法、纳米粒子分散树脂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属氧化物系纳米粒子及其制造方法、以及纳米粒子分散树脂及其制造方法。更详细而言，本发明涉及具有核使用平均粒径1～20nm左右的高折射率金属氧化物系微粒且其表面被有机官能团修饰而成的核壳结构、在基体树脂中不会发生二次凝聚而能够均匀分散、并且高折射率而无着色的金属氧化物系纳米粒子，效率良好地制造该金属氧化物系纳米粒子的方法，以及所述金属氧化物系纳米粒子在基体树脂中均匀分散而成的、适于作为塑料眼镜片、LED(发光二极管)密封剂等的、折射率高且无色透明性优异的纳米粒子分散树脂及其有效的制造方法。

背景技术

以往，作为透明材料，从优异的光学特性、热稳定性、强度等方面出发，多使用玻璃。另一方面，最近，由于成形加工性、耐冲击性、轻量性等优异，所以开始利用透明塑料，在车辆部件、广告牌、显示器、照明、光学部件、弱电部件等广泛用途中使用。此外，随着透明塑料的用途的扩大，逐渐要求更高性能、高功能的材料。

然而，已知一般通过在塑料中添加无机微粒而热稳定性、强度等提高，但是，在塑料和无机微粒的折射率不同时，即使在透明的基体树脂成分中配合透明的无机微粒，由于它们的折射率差，仍有光在该微粒的界面等发生反射、散射等而有损透明性的问题，难以制成填充有高浓度的无机微粒的透明材料。

因此，为了得到高填充有无机微粒的透明复合塑料材料，一般采用如下的对策：(1)尽可能减小塑料和无机微粒的折射率差；(2)使用纳米尺寸的无机微粒等。

然而，上述(1)的方法无法在得到要求折射率比基体树脂成分高的透明复合塑料材料时使用。例如，在LED密封剂中，为了将发光有效地取出，要求具有高折射率的透明树脂材料。如果该密封剂的折射率低，就会发生内部反射，无法有效取出发光。

此外，与玻璃相比，塑料轻量且不易破裂，染色容易，因此近年来，逐渐用于各种透镜等光学部件。然而，例如在眼镜片使用塑料材料时，如果该塑料材料的折射率低，则度数越高镜片越厚，不仅有损所谓轻量这样的塑料的优势性，从审美性的观点来看也是不优选的。另外，尤其在凹透镜中，会产生镜片周围的厚度(边缘厚度(コバ厚))增厚、易发生双折射、色差等的问题。因此，为了发挥比重小的塑料的特性，并能够使透镜的壁厚变薄，期望折射率高的透明树脂材料。

作为得到折射率高的透明树脂材料的方法，还盛行制作折射率高的高分子聚合物的研究，但实际情况是并未得到在经济性和其它方面上令人十分满意的产品。因此，考虑使纳米尺寸的高折射率无机微粒、例如TiO2纳米粒子分散于基体树脂中。这时，已知为了抑制光的反射、散射，并维持透明性，较理想的是使用粒径比可见光的波长小的微粒，例如使用10nm以下左右的微粒。

然而，在使这样的纳米尺寸的微粒向树脂基质中分散时，在该微粒和树脂之间没有任何的相互作用例如氢键、共价键、离子键、配位键等时，由于该微粒的二次凝聚等，会产生发生分相、光发生反射、散射等而有损透明性等的问题。

因此，为了解决这样的问题，已知对TiO2微粒表面进行修饰的方法，例如，以儿茶酚作为配体并使之键合于TiO2微粒表面的方法(例如，Chem.Mater.第16卷，第1202页(2004年))。但是，这时，存在TiO2微粒着色为红色的问题。

发明内容

本发明根据如上所述的实际情况，其目的在于，提供在基体树脂中不会发生二次凝聚、能够均匀分散、且高折射率并无着色的金属氧化物系纳米粒子，以及上述金属氧化物系纳米粒子在基体树脂中均匀分散而成的、折射率高且无色透明性优异的纳米粒子分散树脂。

本发明人为了达成上述目的而反复进行了深入研究，结果发现，通过如下的金属氧化物系纳米粒子，可达成该目的，所述金属氧化物系纳米粒子具有核由选自周期表第4族元素、第5族元素中的金属氧化物纳米粒子构成且其表面被有机官能团修饰的核壳结构，并通过选择构成上述核的金属氧化物而控制了折射率。

此外还发现，该金属氧化物系纳米粒子可以通过进行特定的操作而容易地制造。进而还发现，为了使上述金属氧化物系纳米粒子均匀地分散在基体树脂中，使基体树脂与该金属氧化物系纳米粒子化学键合是特别有利的。

本发明基于上述见解而完成。

即，本发明提供如下内容：

(1)金属氧化物系纳米粒子，具有核和壳，所述核由具有从第4族元素、第5族元素中选择的1种以上元素的金属氧化物构成，所述壳具有以被覆所述核的方式设置在上述核的周围且含有Si和/或Ge元素的被覆部、以及与所述Si和/或Ge元素键合而成的有机官能团；