(57)【要約】本発明の目的は、アスペクト比が高く、緩く凝集している酸化マグネシウム粒子を提供することにある。  本発明は、走査型プローブ顕微鏡にて測定したアスペクト比が３〜１０である酸化マグネシウム粒子である。
2014042287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型プローブ顕微鏡にて測定したアスペクト比が３〜１０である酸化マグネシウム粒子。
【請求項２】
レーザー回折散乱法にて水溶媒中で測定した粒度の％９０の値と、水溶媒中で超音波処理後に行った粒度の％１０の粒度の比率が１５以上である請求項１記載の酸化マグネシウム粒子。
【請求項３】
ＢＥＴ法比表面積が５〜３０ｍ２／ｇである請求項１記載の酸化マグネシウム粒子。
【請求項４】
３０℃におけるＣＡＡ（Ｃｉｔｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ）４０％の値が４０〜１２０秒である請求項１記載の酸化マグネシウム粒子。
【請求項５】
嵩比重の値が０．１５〜０．３５ｇ／ｍＬである請求項１記載の酸化マグネシウム粒子。
【請求項６】
（ｉ）硝酸マグネシウムとアンモニア水とを、硝酸マグネシウムに対しアンモニア水を０．５〜３．０当量で、１５〜５０℃で反応させた後、５５〜９９℃で加温または１００〜１５０℃で水熱処理し、水酸化マグネシウムを得た後、
（ｉｉ）得られた水酸化マグネシウムを焼成する、
各工程を含む酸化マグネシウムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスペクト比が高く、緩く凝集している酸化マグネシウム粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化マグネシウム粒子は水酸化マグネシウムを焼成することにより得られ、古くから多岐にわたる分野で使用されてきた。
近年、薄膜状電子材料、光学用セラミックス、誘電体セラミックス用等に超高品質の酸化マグネシウムが求められるようになり、高純度であり、超高分散性等を持つ酸化マグネシウムが求められている。
高純度酸化マグネシウムは、マグネシウム含有塩基性鉱物または塩基性マグネシウム化合物を懸濁水溶液状態で炭酸ガスと反応させ、得られる重炭酸マグネシウム水溶液から不溶性不純物を分離して清澄重炭酸マグネシウム水溶液とし、これを分解し、炭酸マグネシウムを得、さらにこれを焼成して製造することができる（特許文献１）。また塩化マグネシウム水溶液にアンモニアを添加して製造することができる（特許文献２）。特許文献１および２では、酸化マグネシウムの純度のみを問題にしており、薄膜状電子材料、光学用セラミックス等で要求される分散性、アスペクト比等の物理的特性には言及されてない。
特許文献３ではアスペクト比１０以上の板状結晶酸化マグネシウムが言及されているが、板状で、しかもアスペクト比が高いため、嵩が高く作業性が悪い。例えば、樹脂への練り込み、スラリーへの配合時に粘度が高くなり作業がしにくいという問題がある。
【特許文献１】特開昭５８−６０６１６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２０９９１１号公報
【特許文献３】特願２０１２−８９４７０号公報
【発明の開示】
【０００３】
本発明の目的は、緩く凝集しながらも、合成樹脂、セラミック、各種塗布剤に配合使用する場合、分散性が良く、アスペクト比が３〜１０の作業性の良い酸化マグネシウムを提供することにある。
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、特定の水酸化マグネシウムを特定の温度および条件で焼成することにより、緩く凝集し、アスペクト比が３〜１０の酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。
すなわち本発明は、走査型プローブ顕微鏡にて測定したアスペクト比が３〜１０である酸化マグネシウム粒子である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、実施例で得られた酸化マグネシウム粒子のＳＥＭ写真である（倍率２，０００倍）。
図２は、走査型プローブ顕微鏡でアスペクト比を測定する方法を示す図である。
図３は、ＣＡＡ（Ｃｉｔｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ）を測定する際に使用する恒温槽付撹拌機の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下本発明についてさらに詳細に説明する。
＜酸化マグネシウム粒子＞
本発明の酸化マグネシウム粒子は、嵩が低く、粘度が上がらず、作業性がよい。
本発明の酸化マグネシウム粒子のアスペクト比は３〜１０、好ましくは４〜８である。３以下の場合は立方体粒子となり使用する材料への付加価値が低下し、１０以上の場合は嵩が高く作業性が悪くなる。アスペクト比は、走査型プローブ顕微鏡で、粒子の縦方向（Ｃ−Ｄ方向）の幅と高さから求めたアスペクト比（幅／高さ）と、横方向（Ａ−Ｂ方向）の幅と高さから求めたアスペクト比（幅／高さ）との平均値を、５個の粒子について求めた平均値である。
本発明の酸化マグネシウム粒子は、レーザー回折散乱法にて水溶媒中で測定した粒度の％９０の値と、水溶媒中で超音波処理後に行った粒度の％１０の値の比率が、好ましくは１５以上、より好ましくは１８以上、さらに好ましくは２０以上である。１５以上の場合は高アスペクト比粒子特有の配向性を有し、分散性の良い粒子となる。
本発明の酸化マグネシウム粒子のＢＥＴ法比表面積は、好ましくは５〜３０ｍ２／ｇ、より好ましくは７〜２８ｍ２／ｇ、さらに好ましくは１０〜２５ｍ２／ｇである。ＢＥＴ法比表面積が、５ｍ２／ｇ以上の場合は活性が高く、多種用途に用いることができ、３０ｍ２／ｇ以上の場合は水和性が低い。
本発明の酸化マグネシウム粒子のＣＡＡ（Ｃｉｔｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ）４０％の値は３０℃で、好ましくは４０〜１２０秒、より好ましくは５０〜１１０秒、さらに好ましくは６０〜１００秒である。４０秒以上の場合は反応性が高すぎることなく、１２０秒以下の場合は受酸性や反応性が良好となる。
本発明の酸化マグネシウム粒子の嵩比重は、好ましくは０．１５〜０．３５ｇ／ｍＬで、より好ましくは０．１８〜０．３２ｇ／ｍＬ、さらに好ましくは０．２０〜０．３０ｇ／ｍＬである。嵩比重が、０．１５以上の場合は嵩が高すぎず、作業性が良く、０．３５ｇ／ｍＬ以下の場合は凝集性が低く分散性が良好となる。
＜酸化マグネシウム粒子の製造＞
本発明の酸化マグネシウム粒子は特定の水酸化マグネシウムを焼成し、粉砕することにより得られる。
原料水酸化マグネシウムは、硝酸マグネシウムとアンモニア水を、硝酸マグネシウムに対しアンモニア水を０．５〜３．０当量で、１５〜５０℃で反応させた後、５５〜９９℃で加温または１００〜１５０℃で水熱処理し、濾過、水洗、乾燥して製造することができる。原料水酸化マグネシウムは、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以下、粒径％５０が２０μｍ以下である。
焼成は、公知の方法で行うことが出来る。焼成した酸化マグネシウム粒子を粉砕し、ＢＥＴ３０ｍ２／ｇ以下の酸化マグネシウムを得ことができる。
【実施例】
【０００６】
以下実施例により本発明をより詳細に説明する。
１．特性値
実施例において本発明の酸化マグネシウム粒子の、（ａ）アスペクト比、（ｂ）レーザー回折散乱法で粉末測定された粒度、（ｃ）レーザー回折散乱法で超音波処理後に測定された粒度、（ｄ）ＢＥＴ法比表面積、（ｅ）嵩比重、（ｆ）密着強度、（ｈ）ＣＡＡ（Ｃｉｔｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ）は以下に記載する測定法によって測定された値を意味する。
（ａ）アスペクト比：
島津製作所製のＳＦＴ−３５００を用いてＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察を行い、粒子の幅と高さを５回測定して平均のアスペクト比を求めた。
アスペクト比は１つの粒子をＣ−Ｄ方向およびＡ−Ｂ方向の２方向で、粒子の幅と厚さを測定し、各方向のアスペクト比（幅／厚さ）の平均値をその粒子のアスペクト比とした。５個の粒子について同様にアスペクト比を求めその平均値とした。
具体的には、図２に示す粒子は、Ｃ−Ｄ方向の長さが１４４．８７ｎｍ、厚さが３１．４６ｎｍであり、アスペクト比は４．６と算出された。Ａ−Ｂ方向は長さが１２７．７６ｎｍ、厚さが３０．８７ｎｍであり、アスペクト比は４．１と算出された。４．６と４．１の平均値４．３５をアスペクト比とした。
以上の測定を５個も粒子について行いそれらの平均値をアスペクト比とした。
（ｂ）レーザー回折散乱法で粉末測定された粒度：
日機装株式会社製の粒度分析計マイクロトラックＨＲＡを用いて、循環器ＶＳＲに溶媒（水）を投入し、試料粉末を適量添加し３分後に測定を２回行い平均の粒度を求めた。
（ｃ）レーザー回折散乱法で超音波処理後に測定された粒度：
日機装株式会社製の粒度分析計マイクロトラックＨＲＡを用いて、循環器ＶＳＲに溶媒（水またはヘキサメタリン酸ナトリウム溶液）を投入し、試料粉末０．７ｇを溶媒（水またはヘキサメタリン酸ナトリウム溶液）７０ｍＬに加えて超音波装置にて超音波処理（２８０±１０μＡ）を３分間行い、試料溶液とする。試料溶液を所定量添加し、１分後に測定を２回行い平均の粒度を求めた。
（ｄ）ＢＥＴ法比表面積：
雑誌「触媒」（Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．４  ４７３ページ  １９６０年  高木徳二）記載の方法に従って測定した。
（ｅ）嵩比重：
試料１０．０ｇ量り、１００ｍＬのガラス製メスシリンダーに静かに流し込み、そのｍＬを読んだ値の逆数を求めた。
（ｆ）密着強度
密着強度は、以下の操作で測定した。
１．操作
（１）純水を３０℃に合わせ、１５０ｍＬｗｏ採取し、ミキサーに入れる。
（２）酸化マグネシウム粒子２０ｇを電子上皿天秤で量り、ミキサーに入れ３０秒間放置後、１分間攪拌する。
（３）質量計測後の鉄板に片面塗布し、ゴムロールで絞る。
（４）電気炉にて５００℃×３０秒間乾燥する。
（５）（３）、（４）の操作を再度繰り返す。
（６）塗布した鉄板の質量を測定（化学はかり）する（約１０分後）
（７）振動器に鉄板を取付け、砂４００ｇを入れる。
（８）振動器をロータップ振とう器に取付け、３０秒間振とうさせる。
（９）鉄板の質量を測定する。
２．装置条件等
ａ．鉄板：縦１５０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚み０．３ｍｍ
ｂ．ミキサー：都市場ミキサー（ＭＸ−９３４Ｇ）
ｃ．ゴムロール：ミゾ切りゴムロール
ｄ．ロータップ：回転２９０回／分（飯田製作所製）（打点なし）
ｅ．砂：２０〜４０ｍｅｓｈ
３．計算
（（（９）−Ｘ）ｇ÷（（６）−Ｘ）ｇ）×１００＝密着強度（％）
Ｘ：塗布前の鉄板の質量（ｇ）
標準塗布量：１０．５ｇ／ｍ２
（ｈ）ＣＡＡ（Ｃｉｔｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ）の測定方法
ＣＡＡは以下の方法で測定した。図３に示す恒温槽付撹拌器を準備し、温度を予め３０±１℃（水銀温度計を使用）に調整しておく。２００ｍＬビーカーに２／１５ｍｏｌ／Ｌ  クエン酸溶液１００ｍＬ（分注器）を正確に入れ、電熱器で温度を３０±１℃（水銀温度計を使用）にし、恒温槽に入れる。次に回転子（直径８ｍｍ×長さ３５ｍｍ、外装プラスチック製）を入れスムーズに回るところに位置させて（回転速度：９１０ｒ．ｐ．ｍ）、ｐＨ電極を浸す。
試料は化学はかりにて、下記表１より量る。
【表１】
2014042287.tif 000003
秤量した試料をビーカーに投入する。それと同時にストップウオッチを押し、正確に１０秒後にマグネッチックスターラーのスイッチを入れ回転子を回す。終点はｐＨ８．０（着色が桃色）になった時にストップウオッチを止め時間を読み取る。
２．酸化マグネシウム粒子の製造
硝酸マグネシウムとアンモニア水を、硝酸マグネシウムに対しアンモニア水を１．８当量で、３０℃で反応させた後、１００℃で水熱処理し、濾過、水洗、乾燥してＢＥＴ比表面積が２９ｍ２／ｇ、粒径％５０が１３μｍの水酸化マグネシウムを得た。
この水酸化マグネシウムをロータリーキルンにて９５０℃で焼成し、酸化マグネシウムを得た。この酸化マグネシウムをハンマーミルを粉砕した。
得られた酸化マグネシウム粒子を走査型プローブ顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製、ＯＬＳ３５００タイプ）にて測定するとアスペクト比が４．４であった。
酸化マグネシウム粒子のレーザー光回折散乱法を用いて水溶媒中で粉末測定した％９０が２４．６μｍ、超音波処理後に測定した％１０が０．９μｍで、比率が２７であった。
密着強度試験において、比較例の酸化マグネシウム粒子では４回の平均値が１９．６１％に対して、実施例の酸化マグネシウム粒子は４回の平均値が９１．６％と非常に高い密着性を示した。これは、実施例の酸化マグネシウム粒子のアスペクト比が高く、鉄板と酸化マグネシウム粒子との分子間力が大きくなり、密着性が高くなったものと考えられる。
得られた酸化マグネシウム粒子と、比較例としてアスペクト比が１付近の酸化マグネシウム粒子を下記表２で比較した。凝集性および分散性を、Ｎｏｎ−ＵＳ％９０／３’ＵＳ％１０の数値で評価した。
【表２】
2014042287.tif 000004
発明の効果
本発明の酸化マグネシウム粒子は、合成樹脂、セラミック、各種塗布剤に配合使用する場合、嵩、粘度等が高くなく分散性が良いので、作業性が極めて良い。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、薄膜状電子材料、光学用セラミックス、誘電体セラミックス用等に用いることができる。
【図３】
2014042287.tif 000005
【図１】
2014042287.tif 000006
【図２】
2014042287.tif 000007
【国際調査報告】
2014042287.tif 000008
2014042287.tif 000009
2014042287.tif 000010
2014042287.tif 000011