JPH0628719B2 - 微粒子表面の被覆方法 - Google Patents

微粒子表面の被覆方法

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JPH0628719B2
JPH0628719B2 JP2154341A JP15434190A JPH0628719B2 JP H0628719 B2 JPH0628719 B2 JP H0628719B2 JP 2154341 A JP2154341 A JP 2154341A JP 15434190 A JP15434190 A JP 15434190A JP H0628719 B2 JPH0628719 B2 JP H0628719B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、微粒子表面に数ナノメータの膜厚を持つ金属
酸化物を緻密に被覆する方法に関する。さらに詳しくい
えば、本発明は、微粒子に水を吸着させこの水を利用
し、金属アルコキシドを該微粒子表面において加水分解
し反応生成物を微粒子表面に被覆させる方法である。
従来の技術 従来、金属酸化物により数ナノメータの膜厚で被覆され
た金属酸化物微粒子を製造する方法として、粒径10ｎｍ
程度以下の超微粒子と粒径1μm程度以上の微粒子を界面
活性剤を使用し、さらにｐＨを変化させることにより、
ζ電位を調整し互いに吸着させる方法、超微粒子と微粒
子を液中で十分混合し、噴霧乾燥する方法、超微粒子と
微粒子を乾燥空気中で摩擦することにより静電気力によ
り付着させる方法などが知られている。しかしながら、
これらの被覆方法では、超微粒子の微粒子への付着は確
率的な問題であり、膜厚の制御には多くのノウハウを必
要とし、被覆された膜は超微粒子が単に付着したのみの
疎な膜厚であり、しかも未付着の超微粒子の割合が多
く、また利用価値の高いサブミクロン粒子を被覆するこ
とは困難であるなど欠点を有している。
この様な欠点を克服するため、本発明者らは、さきに少
量の高級脂肪酸を添加した金属アルコキシドで予め表面
に水を吸着させた微粒子と反応させて、金属酸化物の緻
密層を形成させる方法を提案した。しかしながら、この
方法によっては、加水分解の際に生成した金属酸化物の
一部が表面から分離して均一な被膜を妨げるという問題
を生じた。
発明が解決しようとする課題 本発明は、この様な従来技術の欠点を改良し、微粒子表
面に超微粒子のより均一な緻密層を形成させる微粒子の
被覆方法及びその際に膜厚を自由に制御することができ
る簡便な方法を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、微粒子表面の被覆方法を確立すべく鋭意
研究を重ねた結果、微粒子表面の膜厚を制御して被覆す
るには、該微粒子表面で有機アルコキシドを局部的に加
水分解させて微粒子表面に金属酸化物の層を形成させる
際にアルコール及び必要に応じ、アミンを存在させるこ
とにより、その目的を達成できることを見いだし、本発
明を完成させたものである。
即ち、本発明は、微粒子の表面を被覆する方法におい
て、少量のアルコール及び必要に応じアミンを添加して
ある疎水性有機溶媒中に表面に水を吸着させた微粒子を
分散させ、0.2〜15重量％の金属アルコキシドを溶解し
た疎水性有機溶媒を加え、該微粒子表面で金属アルコキ
シドの局部的な加水分解を起こさせ、表面に金属酸化物
微粒子の緻密層を形成させることを特徴とする微粒子表
面の被覆方法を提供するものである。次に、本説明を詳
細に説明する。
本発明に使用する微粒子に水を吸着させるには、例え
ば、ＢＥＴ比表面積5〜15m2のアルミナまたは酸化亜鉛
微粒子に表面積１m2当り0.1〜30mgの範囲で水を相対温
度及び吸着時間を調節することにより任意の量を吸着さ
せれはよい。給水量は、被覆層の膜厚を決定するもので
あるから、微粒子表面を被覆する金属酸化物を金属アル
コキシドの加水分解から得るために必要な重量を吸着さ
せる。本発明でしようする疎水性有機溶媒としては、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、ケ
シロンまたはヘキサン等の石油留分が適している。この
溶媒に添加するアルコールとしては炭素原子数２−４の
ものを用いる。具体的には、メタノール、エタノール、
i-プロパノール、n-プロパノール、n-ブタノール等であ
り、その使用量は、疎水性有機溶媒に対し、2.5〜10％
添加したものである。
微粒子の被覆膜の原料となる金属アルコキシドは特に限
定されるものではないが反応性が低いアルコキシドた反
応性が高いアルコキシドがある。前者としては珪素メト
キシドおよび珪素エトキシドであり、後者としてはチタ
ニウムエトキシド、チタニウムイソプロポキシド、チタ
ニウムブトキシド、ジルコニウムプロポキシドなどが代
表的なものである。その使用量として、低いアルコキシ
ドは、5〜20重量％、高いアルコキシドは0.5〜10重量％
が用いられる。
反応性が低いアルコキシドには、アミン類を添加するの
が有利である。この様なアミンとして、例えば、i-プロ
ピルアミン、n-ヘキシルアミン、ジデシルアミン、トリ
-n-オクチンアミン等をあげることができ、その使用量
は、 0.005〜0.05mol/l野範囲で選ばれる。
本発明方法を実施するには、前記アルコール希釈有機溶
液を超音波またはスターラにより激しく撹拌していると
ころへ含水した微粒子を加え、微粒子表面で加水分解反
応を起こさせる。反応時間は、反応性の低いアルコキシ
ドを使用する場合には、数時間〜数十時間、反応の高い
アルコキシドを使用する場合には数分〜数時間である。
疎水性有機溶剤中への含水した微粒子の投入量は、該有
機溶媒1l当り100g以下とすることが望ましい。
また、この時、疎水性有機溶剤中に含まれる金属アルコ
キシドの量は、微粒子に吸着されている水により完全に
局部的に加水分解されると化学量論的に予想される量の
数倍〜数百倍、即ち、反応性の高いアルコキシドの場合
等倍から数倍、反応性の低いアルコキシドの場合、反応
性が数十倍から数百倍が望ましい。金属アルコキシドの
加水分解反応により微粒子表面の吸着水が消費されてし
まい、金属酸化物による微粒子表面の被膜が終了した
後、遠心分離により微粒子と未反応金属アルコキシドを
含んだ有機溶剤を分離し、さらに有機溶剤により数回洗
浄することにより微粒子から未反応アルコキシドを除去
する。洗浄終了後、微粒子をメチルアルコールなどの表
面張力の小さい溶剤に分散させ、真空乾燥器などにおい
て、まず低温で溶剤を徐々に蒸発させ、さらに200℃程
度で真空乾燥させる。乾燥した微粒子に有機質が付着し
ている場合には、空気中において300〜400℃で有機質を
酸化分解させることにより、膜厚を制御した高純度の被
膜が得られる。
発明の効果 本発明は、従来技術の欠点を改良し、微粒子表面に超微
粒子のより均一な緻密層を形成させる微粒子の被覆方法
であり、その際に膜厚を自由に制御することができるの
で、工業的に優れた方法である。
実施例 次に、実施例により本発明を説明する。
実施例１ ヘキサン約100mlに、まずイソプロピルアルコール10vol
％を加えて混合した後、単位表面積あたり11mgの水を吸
着させたＢＥＴ比表面積13.6m2/gの高純度アルミナ3gを
加え、超音波により粉体を分散させ、チタンイソプロポ
キシド1.2mlを溶解させた有機溶液20mlを滴下する。さ
らに、スターラーにより240rpmでかき混ぜながら25℃に
おいて5時間反応させる。次にこの反応生成物を超音波
処理によって粉体を分散させ、ヘキサンで３回、メタノ
ールで３回洗浄し、常温で乾燥させた後、さらに450℃
熱処理を行なった。その結果、チタニアにより被覆され
たアルミナ微粒子を得た。
この微粒子は、分析電子顕微鏡観察、化学分析及び比表
面積測定からチタニア超微粒子により均一に被覆された
アルミナ粒子であった。分析結果を表に示す。
実施例２〜４ 実施例１における吸着量に加え、表に示す単位表面積当
りの給水量のアルミナ粉体を用いて反応を行ない、チタ
ニアで被覆されたアルミナ粉体を得た。分析結果を表に
示す。
実施例５ 実施例１のヘキサンに代えてリグロインを用いて同様な
操作を行ない、得た粉体について分析電子顕微鏡観察を
行なった結果、チタニア超微粒子で均一に被覆されたア
ルミナ粉体であった。
実施例６ 実施例１のイソプロピルアルコール10vol％に代えてエ
タノール10vol％を用いて同様な操作を行ない、得た粉
体について分析電子顕微鏡観察を行なった結果、チタニ
ア超微粒子で均一に被覆されたアルミナ粉体であった。
実施例７ 実施例１におけるアルミナ粉体に代えて酸化亜鉛粉体を
用いて同様な操作を行ない、得た粉体について分析電子
顕微鏡観察を行なった結果、チタニア超微粒子で均一に
被覆された酸化亜鉛粉体であった。
実施例８ ヘキサン約120mlに珪素エトキシド24mg、イソプロピル
アミン0.01mol/l、イソプロパノール10vol％を溶解した
有機溶剤に単位表面積当り11mgの水を吸着させた比表面
積13.6m2/gのアルミナ3gを加え超音波で分散させた後、
スターラでかき混ぜながら25℃で48時間反応させた。反
応生成物をヘキサンにより3回、さらにメチルアルコー
ルにより3回洗浄し、常温で乾燥させた後、さらに450℃
において熱処理を行ないシリカで被覆されたアルミナ粉
体を得た。この粉体は、分析電子顕微鏡による観察の結
果、シリカ超微粒子により均一に被覆されたアルミナ粉
体であった。
実施例９ 実施例１におけるチタンイソプロポキシドに代えてスズ
エトキシドを用いて同様な操作を行ない、得た粉体につ
いて分析電子顕微鏡観察を行なった結果、酸化錫超微粒
子で均一に被覆されたアルミナ粉体であった。
比較例 実施例１のイソプロピルアルコール10vol％を加えずに
同様な操作を行ない、得た粉体について分析電子顕微鏡
観察を行なった結果、アルミナ粉体とは分離して存在す
るチタニア超微粒子の凝集体及び均一に被覆されていな
いアルミナ粉体が見られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｃ 3/08 ＰＢＵ 8218−4Ｊ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微粒子表面を被覆する方法において、少量
    のアルコール及び必要に応じアミン類を添加してある疎
    水性有機溶媒中において表面に水を吸着させた微粒子を
    分散させ、0.2〜15重量％の金属アルコキシドを溶解し
    た疎水性有機溶媒を加え、該微粒子表面で金属アルコキ
    シドによる局部的な加水分解を起こさせ、表面に金属酸
    化物微粒子の緻密層を形成させることを特徴とする微粒
    子表面の被覆方法。
  2. 【請求項２】微粒子によって形成される緻密層の膜厚を
    該微粒子の吸着水量によって制御する請求項１記載の方
    法。
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