[发明专利]金红石型氧化钛粒子的分散体及其制备方法、以及其应用

说明书

本申请是基于申请日为2010年2月15日、申请号为201080008199.2、发明名称为“金红石型氧化钛粒子的分散体及其制备方法、以及其应用”的申请所提交的分案申请。

技术领域

本发明涉及金红石型氧化钛粒子的分散体及其制备方法以及其应用，特别是应用于树脂组合物。

背景技术

以往已知金红石型氧化钛粒子的分散体的制备方法。最通常的方法为，将钛盐水解得到含氢氧化钛的浆料，并用酸或碱将该桨料抗絮凝来得到分散体。然而，通过以往已知的这种方法得到的金红石型氧化钛粒子的分散体中的氧化钛粒子由于D90为40nm以上，因此不能用于需要高透明性的树脂成型体、硬涂层用的涂敷剂这类用途。

因此，近年提出了多种微细的金红石型氧化钛粒子的分散体的制备方法。例如提出了将四氯化钛和盐酸各自在温度65～90℃下混合在水中，加热至65℃～所得到的混合物的沸点的范围的温度，将四氯化钛水解，得到金红石型氧化钛粒子的分散体的方法(参照专利文献1)。根据该方法，可以得到BET比表面积在50～300m²/g范围内的微细的金红石型氧化钛粒子的分散体，然而另一方面存在氧化钛粒子的结晶性低的问题。通常紫外线屏蔽性、光催化剂活性、折射率等金红石型氧化钛具有的各种物性随着粒子的结晶性越高而越有效地表现出来，因此优选结晶性更高。结晶性的提高可以通过不伴随有粒子生长而粉末X射线衍射的峰强度增强来确认。此外，作为在四氯化钛的热水解中结晶性不会提高的理由，认为是由于混有非晶形钛化合物，存在内包、附着于粒子的水等挥发成分。即，对于非晶形钛化合物的量的比较，可以将加热时重量减少的大小进行比较。可以说加热减少量越少则结晶性越高。

一直以来已知通过将金红石型氧化钛烧成可以提高其结晶性，然而如果进行烧成则粒子同时生长，不能以微粒的状态提高结晶性。微粒与结晶性高存在平衡关系。

此外，作为微细的金红石型氧化钛粒子的分散体的其他制备方法，例如提出了预先使所制备的微细的金红石型氧化钛粒子分散在水中的方法(参照专利文献2)，即使是该方法，分散在水中时的氧化钛的平均粒径最小也为70nm。

专利文献1：日本特开2006-335619号公报

专利文献2：日本特开平07-232925号公报。

发明内容

本发明是为了解决以往的金红石型氧化钛粒子的分散体的上述问题而作出的发明，其目的在于，提供金红石型氧化钛微粒的稳定的分散体及其制备方法。进一步地，本发明的目的在于，提供这种金红石型氧化钛粒子的分散体的应用，特别是应用于树脂成型体、涂敷剂等树脂组合物。

根据本发明，提供金红石型氧化钛粒子的分散体，其中，通过动态光散射法测定得到的金红石型氧化钛粒子的粒度分布的D50为1～15nm的范围，D90为40nm以下，利用BET法测定得到的金红石型氧化钛粒子的比表面积为120～180m²/g的范围，同时将金红石型氧化钛粒子从105℃加热至900℃时的重量减少率为5%以下。

根据本发明，这种金红石型氧化钛粒子的分散体可以通过含有以下步骤的方法得到，所述步骤为，

将四氯化钛水溶液的氯离子浓度调节为4.4摩尔/L以上之后，在86℃～沸点范围的温度下加热，将四氯化钛水解，得到含有析出的金红石型氧化钛粒子的浆料的第1步骤，

将上述第1步骤中得到的浆料过滤、水洗，得到除去了溶解的水溶性盐类的浆料的第2步骤，

使上述第2步骤中得到的浆料在有机酸的存在下进行水热反应的第3步骤，

将上述第3步骤中得到的浆料过滤、水洗，得到除去了溶解的水溶性盐类的浆料的第4步骤，

向上述第4步骤中得到的浆料中加入酸，进行湿式分散处理，得到分散体的第5步骤，和

从上述第5步骤中得到的分散体除去剩余的酸和水溶性盐类的第6步骤。

通过本发明的方法得到的金红石型氧化钛粒子的分散体与通过以往已知的四氯化钛的热水解法得到的分散体相比，由BET比表面积计算的粒径为15nm以下，同时结晶性高、分散稳定性优异。因此，例如将其混合、分散在树脂中，制成树脂组合物时，与混合、分散氧化钛粉末的情况相比，可以容易且均一地分散，这样，得到的树脂组合物的成型体可以进一步有效地表现出紫外线屏蔽性、高折射率、光催化剂活性等金红石型氧化钛粒子所具有的特性。

附图说明

图1为由利用本发明所得的分散体得到的金红石型氧化钛粒子的粉末X射线衍射图和作为比较例的金红石型氧化钛粒子的粉末X射线衍射图。