(57)【要約】      （修正有）【課題】液体中でのナノ粒子およびマイクロ粒子の安定な分散液、およびそれらの調製のための方法の提供。【解決手段】ａ）約０．１重量％〜約２５重量％の２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸塩または２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸塩の混合物ｂ）約１重量％〜約９０重量％の金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される粒子ｃ）約１０重量％〜約９０重量％の液体を含み、前記粒子が極性液体中に分散されている組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）分散液の全体重量を基準にして約０．１重量％〜約２５重量％の、次式で表される分散剤：
【化１】
2007160299.tif 000006
（上式において、Ｒは、Ｎａ+、Ｌｉ+、Ｋ+およびＮＲ’4+からなる群から選択される陽イオンであり、ここで、各Ｒ’は、独立に、−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3または−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨである）；
ｂ）分散液の全体重量を基準にして約１重量％〜約９０重量％の、金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子、金属粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される粒子であって、約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの粒径を有する粒子；
ｃ）分散液の全体重量を基準にして約１０重量％〜約９０重量％の、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、式Ｒ’’ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨのグリコールモノエーテル（式中、Ｒ’’は１〜４個の炭素原子のアルキル基である）およびそれらの混合物からなる群から選択される液体
を含み、そして前記粒子が極性液体中に分散されている、組成物。
【請求項２】
分散剤が２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
極性液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
粒子が約１ｎｍ〜約１００ｎｍの粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
組成物が、約０．１重量％〜約１０重量％の分散剤、約５重量％〜約８０重量％の粒子および約５重量％〜約８０重量％の極性液体を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
組成物が、約０．１重量％〜約５重量％の分散剤、約１０重量％〜約７０重量％の粒子、および約２５重量％〜約７５重量％の極性液体を含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
粒子が、アルミナ粒子、インジウムスズ酸化物粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、酸化鉄粒子、セリア粒子、酸化アルミニウムの表面層を有するアルミニウム金属粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
分散剤が２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩を含む、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
粒子が約０．１ミクロン〜約１００ミクロンの粒径を有する、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
粒子が約１ｎｍ〜約１００ｎｍの粒径を有する、請求項９に記載の組成物。
【請求項１２】
組成物が、約０．１重量％〜約５重量％の分散剤、約１０重量％〜約７０重量％の粒子および約２５重量％〜約７５重量％の極性液体を含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
粒子がアルミナ粒子である、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
粒子が約１ｎｍ〜約５０ｎｍの粒径を有する、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
粒子がインジウムスズ酸化物粒子である、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１６】
粒子が約１ｎｍ〜約５０ｎｍの粒径を有する、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
液体が水を含む、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１８】
組成物の全体重量を基準にして約０．１〜約１０重量％の、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ベンゼンジスルホン酸の２ナトリウム塩１水和物、ナフタレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、クエン酸塩、ポリ（スチレン−コ−無水マレイン酸）塩、ポリオキシエチレン化長鎖アミン、ポリオキシエチレン化アルキルフェノール、ポリオキシエチレン化アルコール、ポリオキシエチレン化カルボン酸、ポリオキシエチレン化ソルビトールエステル、ポリオキシエチレン化アルカノールアミド、長鎖カルボン酸エステル、ポリ（エチレンオキシド−コ−プロピレンオキシド）および上記のもののスルホン化、硫酸化、リン酸化またはホスホン酸化誘導体；ポリアクリレート、ポリエステル、ポリアミド、マレイン酸／ビニルポリエーテルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマー、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリシリコン、ならびに前記のもののアミン、アルコール、酸、エステルおよび他の官能化誘導体および同じもののコポリマーからなる群から選択される少なくとも一つのメンバーをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
分散液の全体重量を基準にして約１重量％〜約９９重量％の、乳化液ポリマー、水性ポリマー分散液、水性ポリマーコロイド、ポリマー水溶液からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
ポリマーが、ウレタン、アクリル、スチレン−アクリル、エラストマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、天然ゴム、ポリクロロプレン、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ポリイソプレン、シロキサン、酢酸ビニルおよび塩化ビニルからなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
液体中で粒子の安定な分散液を形成するための方法であって、
分散剤を含む液体中で粒子を分散させる工程を含み、かつ
得られる安定な分散液が、分散液の全体重量を基準にして、約０．１重量％〜約２５重量％の分散剤、約１重量％〜約９０重量％の粒子および約１０重量％〜約９０重量％の極性液体を含み；
分散剤が、次式で表される化合物：
【化２】
2007160299.tif 000007
（上式において、ＲはＮａ+、Ｌｉ+、Ｋ+およびＮＲ’4+からなる群から選択される陽イオンであり、ここで、各Ｒ’は、独立に、−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3または−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨである）であり；
粒子が、約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの粒径を有する金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択され；そして
液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、式Ｒ’’ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨで表されるグリコールモノエーテル（式中、Ｒ’’は、１〜４個の炭素原子のアルキル基である）およびそれらの混合物からなる群から選択される、
方法。
【請求項２２】
分散剤が２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
分散液が、約０．１重量％〜約１０重量％の分散剤、約５重量％〜約８０重量％の粒子および約５重量％〜約８０重量％の極性液体を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
粒子が、アルミナ粒子、インジウムスズ酸化物粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、酸化鉄粒子、セリア粒子、酸化アルミニウムの表面層を有するアルミニウム金属粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
組成物が、約０．１重量％〜約５重量％の分散剤、約１０重量％〜約７０重量％の粒子および約２５重量％〜約７５重量％の極性液体を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
粒子が約０．１ミクロン〜約１００ミクロンの粒径を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
粒子が約１ｎｍ〜約１００ｎｍの粒径を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
粒子がアルミナ粒子またはインジウムスズ酸化物粒子を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
粒子が約１ｎｍ〜約５０ｎｍの粒径を有する、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分散液に関する。さらに詳細に述べると、本発明は、液体中でのナノ粒子およびマイクロ粒子の安定な分散液およびそれらの調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
IIIA族金属酸化物のナノ粒子、特に、アルミニウムおよびインジウムのそれらは、重要な商業的用途を有している。ナノアルミナは、引っかき抵抗性塗料および熱伝達流体用に興味あるものである。加えて、酸化アルミニウムの薄い層により不動態化されたアルミニウム金属ナノ粒子は、エネルギー材料の開発において役に立つ。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ナノ粒子は、透明導電層、熱管理層および静電気放散における用途を有する。金属酸化物ナノ粒子および／または金属酸化物表面を有するナノ粒子の他の用途には、磁性材料、不均一系触媒、トナー組成物およびセラミックスが挙げられる。
【０００３】
分散マスターバッチを使いやすいようにするために、または十分に配合された組成物の状態でナノ粒子および／またはマイクロ粒子を供給するために、粒子は、種々の液体および高分子マトリクス中に分散されなければならない。分散液の品質は、その使用目的に対応しなければならない。例えば、色の存在は、インクおよび塗料を含む多くの用途において受け入れられない。加えて、分散液は、安定していることが好ましく、使用前に急いで調製しなければならないことはなく、調製後において保存することができる。
【０００４】
現在、多くのナノ粒子分散液が、シランのような材料により粒子表面を官能化することにより調製される。このアプローチは、高価なシランを用い、また、追加の処理工程を必要とする。別法によれば、粒子表面に固定するための静電気引力に依存するイオン分散剤が用いられる。ナノ粒子が本質的に陽イオン性である等電点より下では、表面固定を達成するために、陰イオン分散剤が必要とされる。粒子が本質的に陰イオン性である等電点より上では、陽イオン分散剤が必要とされる。その結果、得られる分散液は広いｐＨ範囲を許容することができない。加えて、塗料、インクにおいて用いられる多くの材料は、陰イオン性であって陽イオン材料とは適合しない。従って、これらの問題を持たない金属酸化物のナノ粒子および／またはマイクロ粒子および／または金属酸化物表面を有する粒子の安定な分散液に対する必要性、およびこれらの分散液を調製するための方法に対する必要性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも一種の液体（例えば、少なくとも一種の極性液体）中での粒子分散液を含む組成物を含む。本組成物は、次のようなものを含む。
【０００６】
ａ）分散液の全体重量を基準にして約０．１重量％〜約２５重量％の、次式で表される少なくとも一種の分散剤：
【０００７】
【化１】
2007160299.tif 000002
【０００８】
上式において、Ｒは、Ｎａ+、Ｌｉ+、Ｋ+、および式中の各Ｒ’が独立に−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3または−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨであるＮＲ’4+からなる群から選択される陽イオンを含む。
【０００９】
ｂ）分散液の全体重量を基準にして約１重量％〜約９０重量％の、粒径が約１ｎｍ〜約２０００ｎｍである、金属粒子、金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一種の構成員（メンバー）の粒子。
【００１０】
ｃ）分散液の全体重量を基準にして約１０重量％〜約９０重量％の、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、式中のＲ’’が１〜４個の炭素原子のアルキル基である式Ｒ’’ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨで表されるグリコールモノエーテルおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一種の液体。
【００１１】
ｄ）さらに、任意に、分散液の全体重量を基準にして約１重量％〜約９９重量％の、例えば乳化液ポリマー（エマルジョンポリマー）、水性ポリマー分散液、水性ポリマーコロイドおよびポリマー水溶液のような水系ポリマー(water-borne polymers)からなる群から選択される少なくとも一種のメンバーを含む。これらの水系ポリマーは、他のポリマーの中でも、ウレタン、アクリル、スチレンアクリル、エラストマー（例えば、なかんずく、スチレン−ブタジエンコポリマー、天然ゴム、ポリクロロプレン、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマーおよびポリイソプレン）、シロキサン、酢酸ビニル、塩化ビニルの少なくとも一種を含むことができる。
【００１２】
一つの態様において、粒子は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍの平均径を有するナノ粒子である。別の態様において、本発明は、分散剤を含有する液体中に粒子を分散することにより分散液を調製するための方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書および特許請求の範囲において、文章中で特に断りのない限り、用語：粒子、金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子、分散剤、液体、陽イオンおよび類似の用語は、このような材料の混合物も包含する。特記のない限り、すべての％は重量％であり、すべての温度は℃（摂氏度）である。
【００１４】
一つの態様において、本発明は、液体中に約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの粒径を有する粒子の分散液を含む。粒子は、金属粒子、金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される。分散液は、分散剤、粒子および液体を含む。
【００１５】
分散剤は、次式を有する２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸の塩または塩の混合物を含む。
【００１６】
【化２】
2007160299.tif 000003
【００１７】
上式において、Ｒは、Ｎａ+、Ｌｉ+、Ｋ+および式中の各Ｒ’が独立に−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨであるＮＲ’4+からなる群から選択される陽イオンを含む。これらの化合物は、水および他の極性液体中の金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む粒子のための分散剤として有用である。有用な分散剤は、ナトリウム塩（Ｒ＝Ｎａ+）、２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸ナトリウム塩を含む。ジアゾ感光紙における発色剤として用いられるナトリウム塩は、商標名「ジヒドロキシＲ塩（Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙ  Ｒ  Ｓａｌｔ）」または「ＤＨＲ」で市販されている。
【００１８】
分散液は、マイクロ粒子および／またはナノ粒子を含む。ナノ粒子は、一般に、約１００ｎｍ以下、一般的に約１００ｎｍ〜約１ｎｍの平均径を有する粒子を指す。ナノ粒子は個々の原子と巨視的なバルク固形物間の中間サイズを有する。ナノ粒子、特に約５０ｎｍよりも小さいナノ粒子の物理的および化学的性質は、それらの粒子が小サイズを有しているため、バルク材料のそれらとははっきりと違うことができる。マイクロ粒子は、ナノ粒子よりも大きい。それらの粒子は、約１００ｎｍ（０．１ミクロン）〜約１００ミクロンの平均径を有する。分散液は、一般的に、約２０００ｎｍ以下の平均径、一般的に約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの平均径を有する粒子を含む。
【００１９】
粒径は、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔ、Ｔｅｌｌｅｒ）法により決定される粒径を指す。液体窒素の単層を粒子塊の表面上に吸着し、次に、その単層が蒸発される場合に放出される窒素量を測定することを含むこの方法は、当業者に公知である。他の方法により測定される分散液中の粒子に対する測定粒径は、一次ナノ粒子の集合体中への凝集のため、ＢＥＴ法により決定される粒径よりも大きくなることが可能である。以下に検討されるように、分散液中の粒子に対して測定される粒径は、分散液を作り出すための分散剤能力の尺度となる。
【００２０】
粒子は、金属粒子、金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む。金属酸化物粒子は、分散液を形成するあらゆる金属酸化物の粒子であることができるが、一般的な金属酸化物には、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ2Ｏ3およびＳｎＯ2の混合物）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、セリア（ＣｅＯ2）およびそれらの混合物が挙げられる。さらに一般的には、金属酸化物は、アルミナまたはインジウムスズ酸化物を含む。金属酸化物粒子は、他の物質をドープすることができる。金属酸化物の表面を有する一般的な粒子には、酸化アルミニウムの表面層を有するアルミニウム金属粒子が挙げられる。金属粒子の例は、アルミニウム、銅、銀、スズ、インジウム、アンチモン、鉄またはジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む。
【００２１】
液体は、その液体で分散液を形成することができるあらゆる液体（例えば、極性液体）であることができる。一般的な液体は、水、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコールモノエーテルおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む。一般的なエチレングリコールモノエーテルは、式中のＲ’’がメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｎ−ブチル基のような１〜４個の炭素原子のアルキル基を含む構造式Ｒ’’ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨの化合物である。一般的なエチレングリコールモノエーテルには、２−メトキシエタノール（メチルＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（登録商標））および２−ブトキシエタノール（ブチルＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（登録商標））が挙げられる。
【００２２】
一般的に、分散液は、分散液の全体重量を基準にして、約０．１重量％〜約２５重量％の分散剤、約１重量％〜約９０重量％の粒子および約１０重量％〜約９０重量％の液体を含む。さらに一般的に、分散液は、分散液の全体重量を基準にして、約０．１重量％〜約１０重量％の分散剤、約５重量％〜約８０重量％の粒子および約５重量％〜約８０重量％の液体を含む。最も一般的に、分散液は、分散液の全体重量を基準にして、約０．１重量％〜約５重量％の分散剤、約１０重量％〜約７０重量％の粒子および約２５重量％〜約７５重量％の液体を含む。一般的に、分散剤、粒子および液体は、一緒で、分散液の少なくとも約９５重量％、さらに一般的には少なくとも約９８重量％から約１００重量％までを構成する。分散液は、本質的に、粒子、分散液および液体からなることができ、さもなければ、分散液は、インク、塗料および／または例えば他の分散剤のような接着剤、例えば非イオン性および陰イオン界面活性剤のような界面活性剤、消泡剤および湿潤剤に用いられる分散液において一般に用いられる他の成分を含むことができる。
【００２３】
一般的に、２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸の塩または塩の混合物は、必要な唯一の分散剤である。しかし、なかんずく、タイロン（Ｔｉｒｏｎ）（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ベンゼンジスルホン酸の２ナトリウム塩１水和物）、ナフタレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、クエン酸塩、ポリ（スチレン−コ−無水マレイン酸）塩、ポリオキシエチレン化長鎖アミン、ポリオキシエチレン化アルキルフェノール、ポリオキシエチレン化アルコール、ポリオキシエチレン化カルボン酸、ポリオキシエチレン化ソルビトールエステル、ポリオキシエチレン化アルカノールアミド、長鎖カルボン酸エステル、ポリ（エチレンオキシド−コ−プロピレンオキシド）および上記のスルホン化、硫酸化、リン酸化またはホスホン酸化誘導体；一部のポリアクリレート、ポリエステル、ポリアミド、マレイン酸／ビニルポリエーテルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマー、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリシリコンを含む高分子分散剤として公知の材料のクラス、ならびに前記のもののアミン、アルコール、酸、エステルおよび他の官能化誘導体および同じもののコポリマーのような他の分散剤が約０．１〜約１０重量％の量で存在していてもよい。
【００２４】
界面活性剤は、約０．１〜約１０．０重量％の量で存在することができる。非イオン性界面活性剤は、当業者に公知であり、約５〜３０モルのエチレンオキシドを有するｔ−オクチルフェノールおよびｔ−ノニルフェノールのような直鎖または分岐鎖アルキル基中に約８〜１８個の炭素原子を含有するアルキルフェノールの少なくとも一つのエトキシル化物および約５〜３０モルのエチレンオキシドを有する直鎖または分岐鎖構造中に約８〜１８個の炭素原子を含有する第１級アルコールのエトキシル化物、例えば、約１６モルのエチレンオキシドと縮合したラウリルまたはミリスチルアルコールを含むことができる。陰イオン界面活性剤は、当業者に公知である。陰イオン界面活性剤は、塩、特に陽イオンがナトリウム、カリウム、アンモニウム、またはエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミン塩の陽イオンのような置換アンモニウムを含み、かつ界面活性剤部分が負に荷電する水溶性塩である。これらの界面活性剤は、少なくとも一種のＣ8〜Ｃ22アルキル硫酸塩、スルホン酸アルキル、スルホコハク酸アルキル、および直鎖アルキルベンゼン硫酸塩およびスルホン酸塩のようなアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル基が約１０〜約２２個の炭素数を含有すると共に、ポリオキシエチレン鎖が約０．５〜約２２モルのエチレン・オキシドアルキルアルコールを含有するエトキシル化Ｃ8〜Ｃ22アルキルアルコールの硫酸塩およびアルキルアルコール、エトキシル化アルキルアルコール、およびエトキシル化アルキルフェノールを含むことができる。
【００２５】
消泡剤は、約０．０１〜約３．０重量％の量で存在することができる。消泡剤は、ポリエーテル改質ジメチルシロキサン、例えば、ＢＹＫ３０７およびＢＹＫ３３３（米国、コネチカット州ウォリンフォードのＢｙｋ  Ｃｈｅｍｉｅ）のようなシリコン、およびＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）商品名（米国、ペンシルベニア州、アレンタウンのエア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））で市販されているもののようなアセチリニック（acetylinic）・ジオールの少なくとも一つを含むことができる。湿潤剤は、約０．１〜約１０．０重量％の量で存在することができる。湿潤剤は、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムおよびＤＹＮＯＬ（登録商標）商品名（米国、ペンシルベニア州、アレンタウンのエア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ）で市販されているもののようなアセチリニック・ジオールの少なくとも一つを含むことができる。
【００２６】
粒子は、液体中で安定な分散液を形成することができる。すなわち、得られる分散液は、２４時間以内に、成分の分離、粘度の劇的な増大および／または粒子の凝集を示さない。一般的に、分散液は、少なくとも７日間にわたり安定である。これにより、マスターバッチが調製され必要時まで分散液を保存することが可能となる。
【００２７】
別の態様において、本発明は、安定な分散液を調製するための方法を含む。本方法は、分散剤を含有する液体中に粒子を分散することを含む。分散剤は極性液体中に溶解され、必要ならばｐＨは調整される。例えば、分散液が、最終的に、多くのインクまたは塗料のような一般的にｐＨ８〜９の範囲にある配合物に用いられようとする場合、分散剤の溶液は、約１０％の水酸化ナトリウム水溶液またはＡＭＰ−９５（２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール）のようなアミンの添加により、このｐＨ範囲に調整することができる。次に、粒子は分散剤を含有する液体中に分散される。粒子は、インク、塗料および／または接着剤産業において一般的に用いられる装置を用いて分散することができる。この装置は当業者に公知であり、例えば、ボールミル、攪拌ビーズミル、ホモジナイザー、ロールミルおよび超音波処理浴が挙げられる。
【００２８】
金属酸化物粒子分散液は、「溶液」（すなわち、低固形物分散液）または極めて高い固形物（＞７０％）ペーストとして供給することが可能である。一般的に、極めて高い固形物ペーストは、インクまたは接着剤用途のような最終皮膜の全体液体含量が最小化されなければならない用途において有用である。
【００２９】
本発明の有利な特性は、本発明を説明するがしかし限定するものではない以下の実施例を参照することにより、よく理解することができるであろう。
【実施例】
【００３０】
用語の解説
アルミナＡ    球状ガンマアルミナ（ＢＥＴ粒径−２０ｎｍ）
アルミナＢ    球状ガンマアルミナ（ＢＥＴ粒径−３０ｎｍ）
アルミナＣ    球状７０：３０ガンマ／デルタアルミナ（ＢＥＴ粒径−４７ｎｍ）
ＡＭＰ−９５  ２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール
ＤＨＲ塩      ２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレン・スルホン酸ナトリウム塩
タイロン      ４，５−ジヒドロキシ−１，３−ベンゼンジスルホン酸の２ナトリウム塩１水和物
【００３１】
実施例１〜１４
これらの実施例は、水中のＤＨＲ塩の分散剤特性を他の分散剤と比較するためのものである。
【００３２】
水性ナノ粒子分散液を調製し、以下の手順により評価した。分散剤を水に添加し、得られる溶液のｐＨを１０％水酸化ナトリウム水溶液により８．０〜９．０に調整した。アルミナ粒子を添加し、必要な場合に、ｐＨを８．０〜９．０に再調整した。得られる混合物を、５０℃で１時間にわたり超音波処理浴（米国、コネチカット州ダンベリーのブランソン・ウルトラソニクス（Ｂｒａｎｓｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ）のブランソン・モデル３５１０）中に置いた。超音波処理の２０分後および４０分後にそれを手で振った。
【００３３】
得られた分散液を以下の手順により評価した：
【００３４】
沈殿物
分散液（１ｇ）をｐＨ８で９ｇの水に添加し、得られた混合物を３７５０ｒｐｍで３０分間にわたり遠心分離した（ベックマン・インストルメンツ・セントリフュージ（Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）ＣＳ−６）。上層をデカントした。沈殿物を乾燥し重さを測った。
【００３５】
高希釈での沈殿
得られた分散液の１滴をｐＨ８．０で１０ｇの水に添加し、振った。得られた混合物を放置して数日間をかけて沈殿させ、沈殿速度を観察した。
【００３６】
結果を第１表に示す。
【００３７】
【表１】
2007160299.tif 000004
【００３８】
ＤＨＲ塩は、粒子を分散させるその能力においてタイロンと較べて遜色がない。対照的に、４，５−ジヒドロキシナフタレン−２，７−ジスルホン酸２ナトリウム塩は、分散剤としてうまく機能せず、極めて粘性の高い茶色がかった赤色の分散液を生じる。スルホン化リグノスルホン酸塩、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化テトラエチルアンモニウム、水性媒体中でアルミナを分散させることで知られる市販分散剤は、アルミナ粒子と共に使用するには適していなかった。他の試験材料（実施例８〜１４）は、低粘性分散液を生成せず、および／または高着色生成物を生じた。
【００３９】
実施例１５
この実施例は、ＤＨＲ塩が低ｐＨで有効な分散剤であることを実証するためのものである。
【００４０】
分散液が水中で５０％のアルミナＢナノ粒子を含有し、ｐＨが１０％水酸化ナトリウム水溶液により調整されないことを除いて、実施例１に記載されるように分散液を調製した。分散液のｐＨは４．８であった。ブルックフィールド・モデルＤＶＩＩ＋粘度計（マサチューセッツ州、ミドルボロのブルックフィールド・エンジニアリング（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ））により２０ｒｐｍで測定された分散液の粘度は、３０ｃｐｓであった。
【００４１】
実施例１６〜１９
これらの実施例は、エチレングリコール中、およびエチレングリコールと他の液体との混合物中の２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸ナトリウム塩の分散特性を示すためのものである。
【００４２】
分散剤が水の代わりにエチレングリコール中に溶解し、分散液が６５℃で２時間にわたり超音波処理されることにより調製されることを除いて、実施例１の手順を繰り返した。ＡＭＰ−９５を添加してｐＨを８に調整した。粘度を実施例１５に記載されるように測定した。粒径およびゼータ電位を以下に記載されるように測定した。結果を第２表に示す。
【００４３】
粒径およびゼータ電位
試料を、分散液を作製するために用いたのと同じ液体中で０．１％固形物に希釈した。粒径およびゼータ電位を、マルバーン・ナノサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｎａｎｏｓiｚｅｒ）（英国、ウースターシャーのマルバーン（Ｍａｌｖｅｒｎ））およびマルバーンＺＥＴＡＳＩＺＥＲ（登録商標）（英国、ウースターシャーのマルバーン）を用いて測定した。
【００４４】
【表２】
2007160299.tif 000005
【００４５】
粒径およびゼータ電位の両方は、分散液品質を示す。供給業者から受け取ったナノ粉末は、一般的に、数十万の一次ナノ粒子を含有する集合体からなる。これらの集合体は数ミクロンの径である。これらの集合体を一段と小さな群に分散する能力は、分散液有効性の尺度である。ゼータ電位は分散安定性を示す。ゼータ電位は粒子表面上の電荷を測る。高い負のまたは正のゼータ電位は、粒子が引き付けられ、凝集するよりもむしろ互いに反発することを意味する。インク、塗料および接着剤は陰イオン成分からなるので、陰イオンナノ分散液は、一般的に、陽イオンのものよりも用いられる。ＤＨＲ塩（実施例１７〜１９）により調製される分散液は、粒径および表面荷電の両方において、タイロン対照（実施例１６）により作製されたものと較べて全く遜色はない。
【００４６】
実施例２０〜２１
これらの実施例は、それぞれエチレングリコール／水およびエチレングリコール／グリセリン混合物中の２，３−ジヒドロキシナフタレン−６−スルホン酸ナトリウム塩の分散剤特性を示す。
【００４７】
実施例２０の分散液を実施例１６におけるように調製した。この分散液は、５７．７部のアルミナＣ、９．６部のエチレングリコール、２８．９部の水、１．９部のＤＨＲ塩および１．９部のＡＭＰ−９５を含有した。この分散液は、２０ｒｐｍで３３ｃｐｓの粘度を有した。
【００４８】
実施例２１の分散液を実施例１６におけるように調製した。この分散液は、４８．５部のアルミナＢ、２４．３部のエチレングリコール、２４．３部のグリセリン、１．９部のＤＨＲ塩および１部のＡＭＰ−９５を含有した。この分散液は、２０ｒｐｍで５３０ｃｐｓの粘度を有した。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の分散液は、高レベルの粒子を含有する。これらの分散液は、例えば、強化された機械的、化学的、電気的、光学的または磁気的性質を有するインク、塗料および接着剤の調製においてマスターバッチとして用いることができる。分散液が安定しているので、使用直前に分散液を調製しなければならないことはない。多量で調製することができ、それらは将来の使用に対して保存することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月28日(2006.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）分散液の全体重量を基準にして０．１重量％〜２５重量％の、次式で表される分散剤：
【化１】
2007160299.tif 000008
（上式において、Ｒは、Ｎａ+、Ｌｉ+、Ｋ+およびＮＲ’4+からなる群から選択される陽イオンであり、ここで、各Ｒ’は、独立に、−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3または−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨである）；
ｂ）分散液の全体重量を基準にして１重量％〜９０重量％の、金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子、金属粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される粒子であって、１ｎｍ〜２０００ｎｍの粒径を有する粒子；
ｃ）分散液の全体重量を基準にして１０重量％〜９０重量％の、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、式Ｒ’’ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨのグリコールモノエーテル（式中、Ｒ’’は１〜４個の炭素原子のアルキル基である）およびそれらの混合物からなる群から選択される液体
を含み、そして前記粒子が極性液体中に分散されている、組成物。
【請求項２】
分散剤が２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
極性液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
組成物が、０．１重量％〜１０重量％の分散剤、５重量％〜８０重量％の粒子および５重量％〜８０重量％の極性液体を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
組成物が、０．１重量％〜５重量％の分散剤、１０重量％〜７０重量％の粒子、および２５重量％〜７５重量％の極性液体を含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
粒子が、アルミナ粒子、インジウムスズ酸化物粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、酸化鉄粒子、セリア粒子、酸化アルミニウムの表面層を有するアルミニウム金属粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
分散剤が２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩を含む、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
粒子が０．１ミクロン〜１００ミクロンの粒径を有する、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの粒径を有する、請求項９に記載の組成物。
【請求項１２】
組成物が、０．１重量％〜５重量％の分散剤、１０重量％〜７０重量％の粒子および２５重量％〜７５重量％の極性液体を含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
粒子がアルミナ粒子である、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
粒子が１ｎｍ〜５０ｎｍの粒径を有する、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
粒子がインジウムスズ酸化物粒子である、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１６】
粒子が１ｎｍ〜５０ｎｍの粒径を有する、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
液体が水を含む、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１８】
組成物の全体重量を基準にして０．１〜１０重量％の、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ベンゼンジスルホン酸の２ナトリウム塩１水和物、ナフタレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、クエン酸塩、ポリ（スチレン−コ−無水マレイン酸）塩、ポリオキシエチレン化長鎖アミン、ポリオキシエチレン化アルキルフェノール、ポリオキシエチレン化アルコール、ポリオキシエチレン化カルボン酸、ポリオキシエチレン化ソルビトールエステル、ポリオキシエチレン化アルカノールアミド、長鎖カルボン酸エステル、ポリ（エチレンオキシド−コ−プロピレンオキシド）および上記のもののスルホン化、硫酸化、リン酸化またはホスホン酸化誘導体；ポリアクリレート、ポリエステル、ポリアミド、マレイン酸／ビニルポリエーテルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマー、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリシリコン、ならびに前記のもののアミン、アルコール、酸、エステルおよび他の官能化誘導体および同じもののコポリマーからなる群から選択される少なくとも一つのメンバーをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
分散液の全体重量を基準にして１重量％〜９９重量％の、乳化液ポリマー、水性ポリマー分散液、水性ポリマーコロイド、ポリマー水溶液からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
ポリマーが、ウレタン、アクリル、スチレン−アクリル、エラストマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、天然ゴム、ポリクロロプレン、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ポリイソプレン、シロキサン、酢酸ビニルおよび塩化ビニルからなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
液体中で粒子の安定な分散液を形成するための方法であって、
分散剤を含む液体中で粒子を分散させる工程を含み、かつ
得られる安定な分散液が、分散液の全体重量を基準にして、０．１重量％〜２５重量％の分散剤、１重量％〜９０重量％の粒子および１０重量％〜９０重量％の極性液体を含み；
分散剤が、次式で表される化合物：
【化２】
2007160299.tif 000009
（上式において、ＲはＮａ+、Ｌｉ+、Ｋ+およびＮＲ’4+からなる群から選択される陽イオンであり、ここで、各Ｒ’は、独立に、−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3または−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨである）であり；
粒子が、１ｎｍ〜２０００ｎｍの粒径を有する金属酸化物粒子、金属酸化物表面を有する粒子およびそれらの混合物からなる群から選択され；そして
液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、式Ｒ’’ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨで表されるグリコールモノエーテル（式中、Ｒ’’は、１〜４個の炭素原子のアルキル基である）およびそれらの混合物からなる群から選択される、
方法。
【請求項２２】
分散剤が２，３−ジヒドロキシ−６−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
分散液が、０．１重量％〜１０重量％の分散剤、５重量％〜８０重量％の粒子および５重量％〜８０重量％の極性液体を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
粒子が、アルミナ粒子、インジウムスズ酸化物粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、酸化鉄粒子、セリア粒子、酸化アルミニウムの表面層を有するアルミニウム金属粒子およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
液体が、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
組成物が、０．１重量％〜５重量％の分散剤、１０重量％〜７０重量％の粒子および２５重量％〜７５重量％の極性液体を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
粒子が０．１ミクロン〜１００ミクロンの粒径を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの粒径を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
粒子がアルミナ粒子またはインジウムスズ酸化物粒子を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
粒子が１ｎｍ〜５０ｎｍの粒径を有する、請求項２９に記載の方法。
【外国語明細書】
2007160299000001.pdf