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JP7779499B2 - Dispersant for metal oxide fine particles and dispersion containing same - Google Patents
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JP7779499B2 - Dispersant for metal oxide fine particles and dispersion containing same - Google Patents

Dispersant for metal oxide fine particles and dispersion containing same

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JP7779499B2 JP2021100412A JP2021100412A JP7779499B2 JP 7779499 B2 JP7779499 B2 JP 7779499B2 JP 2021100412 A JP2021100412 A JP 2021100412A JP 2021100412 A JP2021100412 A JP 2021100412A JP 7779499 B2 JP7779499 B2 JP 7779499B2
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Description

本発明は、分散剤、及びこの分散剤を含有する分散体に関する。 The present invention relates to a dispersant and a dispersion containing this dispersant.

有機粉体あるいは無機粉体などを非水系溶媒中に分散させた非水系分散組成物は、種々の産業分野に利用されている。有機粉体としては例えば有機顔料が挙げられ、有機顔料を含有する非水系分散組成物は塗料、印刷インキ、インクジェット用インキ、カラーフィルター用レジスト、および筆記具インキなどに利用されている。また無機粉体としては、例えばセラミックス粉体などの金属酸化物微粒子が挙げられ、その特徴的な化学的性質、物理的性質から、顔料、紫外線・赤外線吸収剤、触媒、帯電防止剤、透明導電膜などの多種多様な材料に用いられている。また、金属酸化物微粒子を含有する非水系分散組成物は、透明性と高屈折性が要求されるコーティング材料や成形材料、セラミックコンデンサの誘電体層、半導体基板、透明導電膜、導電性インク、各種センサー、および液晶表示素子などの電子部品の他に、研磨材や耐火材等に利用されている。 Non-aqueous dispersion compositions containing organic or inorganic powders dispersed in non-aqueous solvents are used in a variety of industrial fields. Examples of organic powders include organic pigments, and non-aqueous dispersion compositions containing organic pigments are used in paints, printing inks, inkjet inks, color filter resists, and writing instrument inks. Examples of inorganic powders include metal oxide fine particles such as ceramic powders. Due to their unique chemical and physical properties, they are used in a wide variety of materials, including pigments, ultraviolet and infrared absorbers, catalysts, antistatic agents, and transparent conductive films. Non-aqueous dispersion compositions containing metal oxide fine particles are also used in coating materials and molding materials that require transparency and high refractive index, dielectric layers for ceramic capacitors, semiconductor substrates, transparent conductive films, conductive inks, various sensors, and electronic components such as liquid crystal display elements, as well as abrasives and fireproofing materials.

近年、電子部品用途においては、部品の小型化、高容量化および高効率化などの製品特性の向上が望まれており、これら要求を満たすために、原料である金属酸化物などの微粒子化や、非水系分散組成物中の高濃度化が求められている。非水系分散組成物を調製する際、有機粉体あるいは無機粉体は単独では分散性が不十分な場合が多いことから、非水系分散組成物の流動性や貯蔵安定性の向上を目的として、一般的に分散剤が使用されている。この分散剤として、これまで多くの高分子系分散剤、例えばポリアクリル酸やこれらの共重合物、ポリオキシアルキレン誘導体と無水マレイン酸との共重合物などが提案されている。 In recent years, there has been a demand for improved product characteristics, such as smaller components, higher capacity, and higher efficiency, in electronic component applications. To meet these demands, there is a need to reduce the particle size of raw materials such as metal oxides and increase their concentration in non-aqueous dispersion compositions. When preparing non-aqueous dispersion compositions, organic or inorganic powders often lack sufficient dispersibility on their own, so dispersants are generally used to improve the fluidity and storage stability of non-aqueous dispersion compositions. Many polymeric dispersants have been proposed as such dispersants, such as polyacrylic acid and its copolymers, and copolymers of polyoxyalkylene derivatives and maleic anhydride.

しかしながら、微粒子化に伴って、従来の高分子系分散剤では、分散剤が粒子間にまたがって吸着する橋掛け凝集が生じやすくなることによって、分散性が低下する問題が生じていた。分散体の微粒子化に伴う分散性の低下により、非水系分散組成物の増粘や分散体の沈降などの問題が生じる。これら問題が生じた非水系分散組成物では、生産性、加工特性、およびハンドリング性の低下を招くだけでなく、最終製品の品質低下にもつながる。 However, with conventional polymeric dispersants, microparticulation can lead to a tendency for bridging aggregation, where the dispersant is adsorbed across particles, resulting in a decrease in dispersibility. The decrease in dispersibility that accompanies microparticulation of the dispersion can lead to problems such as thickening of the non-aqueous dispersion composition and settling of the dispersion. Non-aqueous dispersion compositions that experience these problems not only suffer from reduced productivity, processing characteristics, and ease of handling, but also lead to a decrease in the quality of the final product.

これらの問題点を解決するために、特許文献1では親油性を高めたポリオキシプロピレンモノメタクリルエーテルと無水トリメリット酸のエステル化物がそれぞれ提案されているが、金属酸化物微粒子に対する効果は十分に満足できるものではなかった。 To solve these problems, Patent Document 1 proposes the use of polyoxypropylene monomethacrylic ether and an ester of trimellitic anhydride, which have enhanced lipophilicity, but their effectiveness on metal oxide microparticles was not fully satisfactory.

さらに、特許文献2では、分散剤の構造の疎水鎖にポリオキシアルキレン構造を設けることで分散媒に対しての相溶性が向上し、立体的な反発を得ることができるが、一方で微粒子に対しての濡れ性が十分でなく、分散のためにより多くのエネルギーが必要とされる。このため、分散時に多くの熱エネルギーを受けることで、二次凝集が起こりやすく、粘度も高くなってしまう問題点があった。 Furthermore, in Patent Document 2, by providing a polyoxyalkylene structure to the hydrophobic chain of the dispersant structure, compatibility with the dispersion medium is improved and three-dimensional repulsion can be obtained, but on the other hand, wettability with fine particles is insufficient and more energy is required for dispersion. As a result, there are problems with receiving a lot of thermal energy during dispersion, which makes secondary aggregation more likely to occur and increases viscosity.

特開2007-144402号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-144402 特開2016-147261号公報JP 2016-147261 A

本発明は、金属酸化物微粒子を非水溶媒に対して微細に分散させる分散剤、及び分散性に優れた金属酸化物微粒子の分散体を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a dispersant that finely disperses metal oxide microparticles in a non-aqueous solvent, and a dispersion of metal oxide microparticles with excellent dispersibility.

上記の課題を解決するために、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、式(1)で表されるポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステルを金属酸化物微粒子の分散剤として配合することにより、本発明を完成するに至った。
(式中、POはプロピレンオキサイドを表し、k、l、mはプロピレンオキサイドの付加モル数であり、0以上の整数で、且つ、k+l+m=1~150である。nは、水酸基価から算出される(ポリ)グリセリンの平均重合度を示し、1~20の整数である。Ra、Rb、Rcは、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数4のジカルボン酸の残基である。但し、全てが水素原子であることはない。)
In order to solve the above problems, the present inventors have conducted extensive research and have completed the present invention by incorporating a polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester represented by formula (1) as a dispersant for metal oxide fine particles.
(In the formula, PO represents propylene oxide; k, l, and m represent the number of moles of propylene oxide added and are integers of 0 or more, and k+l+m=1 to 150; n represents the average degree of polymerization of (poly)glycerin calculated from the hydroxyl value and is an integer of 1 to 20; Ra, Rb, and Rc each independently represent a hydrogen atom or a residue of a dicarboxylic acid having 4 carbon atoms, provided that they are not all hydrogen atoms.)

本発明の分散剤を配合することにより、粒子の再凝集や沈降を抑制することができ、金属酸化物微粒子の分散性に優れた分散体を提供することができる。 By incorporating the dispersant of the present invention, particle reagglomeration and sedimentation can be suppressed, providing a dispersion with excellent dispersibility of metal oxide microparticles.

以下に本説明を実施するための形態をより詳細に説明するが、本発明の範囲はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で、変更等が加えられた形態も本発明に属する。なお、範囲を表す「~」は、上限と下限を含むものである。 The following describes in more detail the embodiments for carrying out this description, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and modifications and other changes made within the spirit of the present invention also belong to the present invention. Note that the range "to" includes both the upper and lower limits.

本発明で使用される(ポリ)グリセリンは、グリセリン、又は、水酸基価から算出される平均重合度が2~20のポリグリセリンであり、グリセリン、又は、平均重合度が2~10のポリグリセリンがより好ましく、平均重合度が2~6のポリグリセリンがさらに好ましい。ここで、平均重合度は、末端基分析法による水酸基価から算出されるポリグリセリンの平均重合度(n)である。詳しくは、次式(式2)、及び(式3)から平均重合度が算出される。
(式2)分子量=74n+18
(式3)水酸基価=56110(n+2)/分子量
上記(式3)中の水酸基価とは、ポリグリセリンに含まれる水酸基数の大小の指標となる数値であり、1gのポリグリセリンに含まれる遊離ヒドロキシル基をアセチル化するために必要な酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいう。水酸化カリウムのミリグラム数は、社団法人日本油化学会編集、「日本油化学会制定、基準油脂分析試験法、2013年版」に準じて算出される。
The (poly)glycerin used in the present invention is glycerin or a polyglycerin having an average degree of polymerization of 2 to 20 calculated from the hydroxyl value, more preferably glycerin or a polyglycerin having an average degree of polymerization of 2 to 10, and even more preferably a polyglycerin having an average degree of polymerization of 2 to 6. Here, the average degree of polymerization is the average degree of polymerization (n) of polyglycerin calculated from the hydroxyl value by terminal group analysis. Specifically, the average degree of polymerization is calculated from the following formulas (Formula 2) and (Formula 3).
(Formula 2) Molecular weight = 74n + 18
(Equation 3) Hydroxyl value = 56110(n + 2) / molecular weight The hydroxyl value in the above (Equation 3) is a numerical value that indicates the number of hydroxyl groups contained in polyglycerol, and refers to the number of milligrams of potassium hydroxide required to neutralize the acetic acid required to acetylate the free hydroxyl groups contained in 1 g of polyglycerol. The number of milligrams of potassium hydroxide is calculated in accordance with "Standard Test Methods for the Analysis of Fats, Oils and Related Compounds, 2013 Edition, Established by the Japan Oil Chemists'Society," edited by the Japan Oil Chemists' Society.

前記の水酸基価から算出される平均重合度が2~20のポリグリセリンにおいては、一般的には、分子量分布を有する組成物が使用されるが、これらの異なる分子量分布を有するポリグリセリンを2種以上混合してもよく、ポリグリセリン混合物の水酸基価から算出される平均重合度が2~20であれば、平均重合度が20を超えるポリグリセリンも使用できる。 For polyglycerols having an average degree of polymerization of 2 to 20 calculated from the hydroxyl value, compositions with a molecular weight distribution are generally used, but two or more polyglycerols having different molecular weight distributions may be mixed, and polyglycerols with an average degree of polymerization of more than 20 may also be used as long as the average degree of polymerization of the polyglycerol mixture calculated from the hydroxyl value is 2 to 20.

ポリグリセリンは、グリセリンの脱水縮合反応、グリシドール、エピクロルヒドリン、グリセリンハロヒドリン等のグリセリン類縁物質を用いての合成、あるいは合成グリセリンのグリセリン蒸留残分からの回収等によって得られる。 Polyglycerol can be obtained by the dehydration condensation reaction of glycerol, synthesis using glycerol analogues such as glycidol, epichlorohydrin, and glycerol halohydrin, or by recovery of synthetic glycerol from the glycerol distillation residue.

本発明で使用されるポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテルのプロピレンオキサイドの付加モル数は、1~150モルであり、好ましくは20~150モルである。プロピレンオキサイドの付加モル数が20~150モルのものでは、立体障害効果が向上するため、より良好な分散性が得られる。また、(ポリ)グリセリンの水酸基1つあたり0を超えて30以下が好ましい。 The number of moles of propylene oxide added to the polyoxypropylene (poly)glyceryl ether used in the present invention is 1 to 150 moles, preferably 20 to 150 moles. When the number of moles of propylene oxide added is 20 to 150 moles, the steric hindrance effect is improved, resulting in better dispersibility. Furthermore, it is preferable that the number of moles of propylene oxide added is more than 0 and not more than 30 per hydroxyl group of (poly)glycerin.

本発明で使用される炭素数4のジカルボン酸としては、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、及び、これらの無水物である。これらは、単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 The dicarboxylic acids having four carbon atoms used in the present invention include succinic acid, maleic acid, fumaric acid, and anhydrides thereof. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明のポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステルは、酸価が20mgKOH/g~200mgKOH/gであることが望ましく、好ましくは25mgKOH/g~180mgKOH/gであり、さらに好ましくは30mgKOH/g~170mgKOH/gである。酸価が20mgKOH/g~200mgKOH/gのものでは、金属酸化物微粒子の再凝集を抑制する効果が向上し、より良好な分散性が得られる。ここで、酸価とは、ポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステル1g中に含まれているカルボキシ基を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいう。水酸化カリウムのミリグラム数は、社団法人日本油化学会編集、「日本油化学会制定、基準油脂分析試験法、2013年版」に準じて測定し、次式(式4)を用いて算出される。
(式4)酸価=(5.611×A×F)/B
A:0.1モル/L水酸化カリウム標準液の使用量(mL)
F:0.1モル/L水酸化カリウム標準液のファクター
B:試料採取量(g)
The polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester of the present invention desirably has an acid value of 20 mgKOH/g to 200 mgKOH/g, preferably 25 mgKOH/g to 180 mgKOH/g, and more preferably 30 mgKOH/g to 170 mgKOH/g. An acid value of 20 mgKOH/g to 200 mgKOH/g improves the effect of suppressing re-aggregation of metal oxide fine particles, resulting in better dispersibility. Here, the acid value refers to the number of milligrams of potassium hydroxide required to neutralize the carboxy groups contained in 1 g of polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester. The number of milligrams of potassium hydroxide is measured in accordance with "Standard Testing Methods for the Analysis of Fats, Oils, and Related Materials, 2013 Edition," edited by the Japan Oil Chemists' Society, and calculated using the following formula (Formula 4):
(Formula 4) Acid value = (5.611×A×F)/B
A: Amount (mL) of 0.1 mol/L potassium hydroxide standard solution used
F: Factor of 0.1 mol/L potassium hydroxide standard solution B: Sample amount (g)

本発明の金属酸化物微粒子の分散体は、ポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステル、金属酸化物微粒子及び非水溶媒を含有する。分散剤の含有量は、0.01重量%~20重量%であることが好ましく、0.1重量%~10重量%であることがさらに好ましい。 The dispersion of metal oxide microparticles of the present invention contains a polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester, metal oxide microparticles, and a non-aqueous solvent. The dispersant content is preferably 0.01% to 20% by weight, and more preferably 0.1% to 10% by weight.

本発明の分散体に含まれる金属酸化物微粒子は、特に限定されるものではないが、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化銀、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、などが挙げられる。これらを単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。金属酸化物微粒子としては、高屈折性の観点から、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウムが好ましい。 The metal oxide microparticles contained in the dispersion of the present invention are not particularly limited, but examples include zirconium oxide, titanium oxide, hafnium oxide, zinc oxide, tin oxide, tungsten oxide, iron oxide, aluminum oxide, silicon oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, cobalt oxide, copper oxide, silver oxide, indium tin oxide, indium oxide, and antimony oxide. These may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of high refractive index, zirconium oxide, titanium oxide, and hafnium oxide are preferred as metal oxide microparticles.

金属酸化物微粒子の一次粒径は、通常、100nm以下であることが好ましい。金属酸化物微粒子の一次粒径が100nm以下であると、分散体の高透明性などの特長が得られ易い。 The primary particle size of the metal oxide microparticles is generally preferably 100 nm or less. When the primary particle size of the metal oxide microparticles is 100 nm or less, it is easier to obtain features such as high transparency of the dispersion.

金属酸化物微粒子は、動的光散乱法による粒度分布測定装置にて求められる散乱光の解析から得られるZ平均粒子径が300nm以下であることが望ましく、好ましくは250nm以下、さらに好ましくは200nm以下である。 The metal oxide microparticles desirably have a Z-average particle size of 300 nm or less, preferably 250 nm or less, and more preferably 200 nm or less, as determined by analyzing scattered light using a particle size distribution analyzer using dynamic light scattering.

金属酸化物微粒子の含有量は、通常、0.1重量%~50重量%であり、好ましくは1重量%~30重量%である。金属酸化物微粒子の含有量が50重量%以下であると、金属酸化物微粒子と非水系溶媒とのぬれ性が向上し、分散性に優れた分散体が得られる。また、金属酸化物微粒子の含有量が0.1重量%以上であると、高屈折性などの特長が得られ易い。 The content of metal oxide microparticles is typically 0.1% to 50% by weight, and preferably 1% to 30% by weight. When the content of metal oxide microparticles is 50% by weight or less, the wettability of the metal oxide microparticles with the non-aqueous solvent is improved, resulting in a dispersion with excellent dispersibility. Furthermore, when the content of metal oxide microparticles is 0.1% by weight or more, it is easier to achieve features such as high refractive index.

本発明の分散体に含まれる非水系溶媒は、特に限定されないが、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 The non-aqueous solvent contained in the dispersion of the present invention is not particularly limited, but examples include esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and gamma-butyrolactone; ethers such as diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, and cyclohexanone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene; and amides such as dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

本発明の分散体に含まれる分散剤と非水系溶媒との割合は、分散体に対する分散剤の溶解性の観点から、通常、重量比で1:3~1:10000であり、好ましくは1:4~1:1000である。 The ratio of dispersant to non-aqueous solvent contained in the dispersion of the present invention is typically 1:3 to 1:10,000 by weight, and preferably 1:4 to 1:1,000, from the viewpoint of the solubility of the dispersant in the dispersion.

本発明の金属酸化物微粒子の分散体には、その目的が損なわれない範囲で、熱可塑性樹脂、可塑剤、(メタ)アクリル酸エステルやエポキシなどの重合性モノマー、他の分散剤、他の界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤、酸化防止剤、ラジカル重合開始剤、酸発生剤、塩基発生剤などの各種添加剤、アルコール、グリコールエーテルなどの水溶性有機溶媒を配合させることが出来る。 The dispersion of metal oxide microparticles of the present invention can be blended with various additives such as thermoplastic resins, plasticizers, polymerizable monomers such as (meth)acrylic acid esters and epoxies, other dispersants, other surfactants, viscosity modifiers, antifoaming agents, antioxidants, radical polymerization initiators, acid generators, and base generators, as well as water-soluble organic solvents such as alcohols and glycol ethers, to the extent that the purpose of the dispersion is not impaired.

本発明の金属酸化物微粒子の分散体は、従来公知の調製方法に準じて調製することが出来る。例えば、本発明の分散剤を配合した非水溶媒中に金属酸化物微粒子を添加した後、室温下にて撹拌、混合、分散する方法が挙げられる。例えば、分散機にはロッキングミル、ペイントシェーカー、ボールミル、ビーズミル、ロールミル、サンドミル、ジェットミル、ホモジナイザー、自転公転型ミキサー、超音波分散機などが挙げられるが、これらの分散方法に限定されるものではない。また、必要に応じてジルコニアビーズ、アルミナビーズなどのビーズを使用してもよい。 The dispersion of metal oxide microparticles of the present invention can be prepared in accordance with conventional preparation methods. For example, one method involves adding metal oxide microparticles to a non-aqueous solvent containing the dispersant of the present invention, followed by stirring, mixing, and dispersing at room temperature. Examples of dispersing machines that can be used include rocking mills, paint shakers, ball mills, bead mills, roll mills, sand mills, jet mills, homogenizers, planetary mixers, and ultrasonic dispersers, but the dispersion method is not limited to these. Furthermore, beads such as zirconia beads and alumina beads may also be used as needed.

本発明の金属酸化物微粒子の分散体は、液状又は固形状であっても良く、固形状である場合は、強い撹拌もしくは振とうによって液性が回復するものであれば良い。 The dispersion of metal oxide microparticles of the present invention may be in liquid or solid form, and if it is solid, it is sufficient that its liquidity is restored by vigorous stirring or shaking.

本発明の金属酸化物微粒子の分散体は、分散性に優れることから、透明性と高屈折性が要求されるコーティング材料や反射防止膜、光学部品などの電子材料に利用できる。 The dispersion of metal oxide microparticles of the present invention has excellent dispersibility and can be used in coating materials, anti-reflective films, optical components, and other electronic materials that require transparency and high refractive index.

次に、本発明を実施例及び比較例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in detail using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

(分散剤A~Gの合成)
PO付加モル数が40のポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル301.5gと、コハク酸無水物48.6gを反応容器に入れた後、触媒として酢酸ナトリウムを添加し、窒素気流下にて70℃~100℃に昇温して反応させ、酸価が83.4mgKOH/gであるポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテルコハク酸エステル(分散剤A)を得た。以下同様に、ポリグリセリンの重合度やポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテルのPO付加モル数、仕込み重量を変化させて、分散剤B~Gを製造した。各々の分散剤を表1に示す。
(Synthesis of Dispersants A to G)
301.5 g of polyoxypropylene (poly)glyceryl ether having 40 moles of PO added and 48.6 g of succinic anhydride were placed in a reaction vessel, and sodium acetate was added as a catalyst. The mixture was heated to 70°C to 100°C under a nitrogen stream to react, yielding polyoxypropylene (poly)glyceryl ether succinate ester (Dispersant A) having an acid value of 83.4 mgKOH/g. Similarly, Dispersants B to G were produced by varying the degree of polymerization of polyglycerin, the moles of PO added to the polyoxypropylene (poly)glyceryl ether, and the charged weight. The details of each dispersant are shown in Table 1.

(実施例1)
50mLポリ容器に分散剤Aを0.5g及びトルエンを8.5g加えて溶解した後、酸化ジルコニウム(UEP-100、第一稀元素化学工業株式会社製)を1.0gとジルコニアビーズ(φ1mm)を30g加えた。これをロッキングミル(RM-05、株式会社セイワ技研製)を用いて、600rpmで15時間分散した後、ろ過によりジルコニアビーズを除去し、酸化ジルコニウムの分散体を得た。
Example 1
0.5 g of Dispersant A and 8.5 g of toluene were added to a 50 mL plastic container and dissolved, and then 1.0 g of zirconium oxide (UEP-100, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and 30 g of zirconia beads (φ1 mm) were added. This was dispersed at 600 rpm for 15 hours using a rocking mill (RM-05, manufactured by Seiwa Giken Co., Ltd.), and the zirconia beads were then removed by filtration to obtain a dispersion of zirconium oxide.

(実施例2から10)
実施例2から10では、非水系溶媒、及び分散剤の種類と配合量を変更した以外は、実施例1と同様の方法で分散体を調製した。
(Examples 2 to 10)
In Examples 2 to 10, dispersions were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and amounts of the non-aqueous solvent and dispersant were changed.

(比較例1から3)
比較例1から3では、分散剤を配合せず、非水系溶媒の配合量を増加したこと以外は、実施例1、実施例4又は実施例6と同様の方法で、分散体を調製した。
(Comparative Examples 1 to 3)
In Comparative Examples 1 to 3, dispersions were prepared in the same manner as in Example 1, Example 4 or Example 6, except that no dispersant was added and the amount of non-aqueous solvent added was increased.

(粒子径の測定)
分散体をディスポセルに入れ、測定温度を25℃とし、動的光散乱法を用いた粒度分布測定装置(ナノサイザーZS-100、株式会社マルバーン製)を用いて粒度分布を測定した。測定は各3回行い、Z平均粒子径の平均値を用いて、粒子径を比較した。結果を表2および表3に示した。
(Measurement of particle size)
The dispersion was placed in a disposable cell, and the measurement temperature was set to 25°C. The particle size distribution was measured using a particle size distribution measuring device (Nanosizer ZS-100, manufactured by Malvern Corporation) that employs dynamic light scattering. Each measurement was carried out three times, and the particle sizes were compared using the average value of the Z-average particle size. The results are shown in Tables 2 and 3.

※:酸化ジルコニウム(UEP-100、D50径:0.6μm、第一稀元素化学工業(株)製) *: Zirconium oxide (UEP-100, D50 diameter: 0.6 μm, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.)

実施例1から2では、非水系溶媒としてトルエンを用い、Z平均粒子径が200nm以下の酸化ジルコニウム分散体が得られたのに対して、分散剤を添加しない比較例1では、増粘、分離が生じる結果となり、分散体が得られなかった。また、実施例3から5では、非水系溶媒としてメチルエチルケトンを用い、Z平均粒子径が300nm以下の酸化ジルコニウム分散体が得られたのに対し、分散剤を添加しない比較例2では、増粘、分離が生じる結果となり、分散体が得られなかった。 In Examples 1 and 2, toluene was used as the non-aqueous solvent, and zirconium oxide dispersions with a Z-average particle size of 200 nm or less were obtained, whereas in Comparative Example 1, in which no dispersant was added, thickening and separation occurred, and no dispersion was obtained. In addition, in Examples 3 to 5, methyl ethyl ketone was used as the non-aqueous solvent, and zirconium oxide dispersions with a Z-average particle size of 300 nm or less were obtained, whereas in Comparative Example 2, in which no dispersant was added, thickening and separation occurred, and no dispersion was obtained.

※:酸化ジルコニウム(UEP-100、D50径:0.6μm、第一稀元素化学工業(株)製) *: Zirconium oxide (UEP-100, D50 diameter: 0.6 μm, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.)

実施例6から10では、非水系溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを用い、Z平均粒子径が450nm以下の酸化ジルコニウム分散体が得られたのに対し、分散剤を添加しない比較例3では、増粘、分離が生じる結果となり、分散体が得られなかった。このことから、特定のポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステルを分散剤として用いた金属酸化物微粒子の分散体は、金属酸化物微粒子の分散性に優れるものであった。 In Examples 6 to 10, propylene glycol monomethyl ether was used as the non-aqueous solvent, and zirconium oxide dispersions with a Z-average particle size of 450 nm or less were obtained, whereas in Comparative Example 3, in which no dispersant was added, thickening and separation occurred, and no dispersion was obtained. This demonstrates that dispersions of metal oxide microparticles using a specific polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester as a dispersant have excellent dispersibility for metal oxide microparticles.

Claims (6)

式(1)で表されるポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステルであることを特徴とする分散剤、金属酸化物微粒子、及び、非水系溶媒を含有する金属酸化物微粒子の分散体
(式中、POはプロプレンオキサイドを表し、k、l、mはプロピレンオキサイドの付加モル数であり、0以上の整数で、且つ、k+l+m=1~150である。nは水酸基価から算出される(ポリ)グリセリンの平均重合度を示し、1~20の整数である。Ra、Rb、Rcは、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数4のジカルボン酸の残基である。但し、全てが水素原子であることはない。)
A dispersion of metal oxide fine particles, comprising a dispersant which is a polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester represented by formula (1), metal oxide fine particles, and a non-aqueous solvent .
(In the formula, PO represents propylene oxide; k, l, and m represent the number of moles of propylene oxide added and are integers of 0 or more, and k+l+m=1 to 150; n represents the average degree of polymerization of (poly)glycerol calculated from the hydroxyl value and is an integer of 1 to 20; Ra, Rb, and Rc each independently represent a hydrogen atom or a residue of a dicarboxylic acid having 4 carbon atoms, provided that they cannot all be hydrogen atoms.)
前記ポリオキシプロピレン(ポリ)グリセリルエーテル二塩基酸エステルの酸価が20mgKOH/g~200mgKOH/gであることを特徴とする請求項1記載の金属酸化物微粒子の分散 2. The dispersion of metal oxide fine particles according to claim 1, wherein the acid value of the polyoxypropylene (poly)glyceryl ether dibasic acid ester is 20 mg KOH/g to 200 mg KOH/g. 分散剤の配合量が0.01重量%~20重量%であることを特徴とする請求項1~2の何れかに記載の金属酸化物微粒子の分散体。 3. The dispersion of metal oxide fine particles according to claim 1, wherein the blending amount of the dispersant is 0.01% by weight to 20% by weight. 金属酸化物微粒子の配合量が0.1重量%~50重量%であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の金属酸化物微粒子の分散体。 4. The dispersion of metal oxide fine particles according to claim 1, wherein the amount of the metal oxide fine particles blended is 0.1% by weight to 50% by weight. 金属酸化物微粒子が、酸化ジルコニウムであることを特徴する請求項1~4の何れかに記載の金属酸化物微粒子の分散体。 5. The dispersion of metal oxide fine particles according to claim 1, wherein the metal oxide fine particles are zirconium oxide. 請求項1~5何れかに記載の分散体を含有することを特徴とする塗料、又は、インク。 A paint or ink containing the dispersion according to any one of claims 1 to 5 .
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