将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶及其制造方法。
【背景技术】
[0002]将含有锆和氧的化合物颗粒(以下，也称为“Zr-Ο系颗粒”)作为分散质的溶胶(包含氧化锆溶胶的概念)，具有折射率、透光性、比表面积、表面活性、硬度和耐药品性高之类的特征，因此，多被用作光学材料、催化剂和粘合剂。其中，将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶具有特别高的表面活性，因此，如专利文献I和2所述，近年来，作为光催化剂的粘合剂的利用日益扩大。以下，氧化错(zirconium oxide)也称为“二氧化错(zirconia)”。
[0003]—般而言，溶胶的粒径是对溶胶和配合有该溶胶的混合系的流变性和应用产品特性带来大的影响的最重要物性。假定为球状颗粒时，其比表面积与粒径的平方成反比，因此，通过改变粒径，能够控制溶胶和配合有该溶胶的混合系中的增粘等起因于表面相互作用的现象。另一方面，在由溶胶和其它材料的混合系所制造的应用产品中，也大多带来溶胶和其它材料的均匀、且更加微观的混合优异的应用特性。因此，有时也追求粒径的微颗粒化，但是，本来最佳的粒径应基于流变性控制及应用特性的平衡来确定。为此，能够控制的粒径的范围越宽越好。
[0004]关于氧化锆溶胶的粒径，公开有范围广的粒径的溶胶，其选择性是多样的。例如，在专利文献3中，公开了一种获得氧化锆溶胶的方法，其中，在加热至90°C的氢氧化钠水溶液中添加氧氯化锆水溶液，将所得到的氢氧化锆分散于水中，在其中添加硝酸后，在100 °C中保持，放置冷却后通过超滤对其进行精制，由此获得平均粒径17nm的氧化锆溶胶。另外，在专利文献4中，公开了一种获得氧化锆溶胶的方法，其中，将在2mol/L的氧氯化锆10ml中添加氯化铵30g，向其中加入蒸馏水，将制备得到的氧化锆换算0.2mol/L的水溶液煮沸100小时，进行水解，由此得到平均粒径0.24μπι(即，240nm)的氧化锆溶胶。
[0005]但是，关于将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶，虽然在专利文献5中公开了一种平均粒径I?20nm的溶胶，但是尚未发现将粒径控制在20?200nm的范围的方法。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:(日本)特开2009-270040号公报
[0009]专利文献2:(日本)再表2012-014893号公报
[0010]专利文献3:(日本)专利5019826号公报[0011 ] 专利文献4:(日本)专利2882040号公报
[0012]专利文献5:(日本)专利4963820号公报
【发明内容】
[0013]发明所要解决的课题
[0014]本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，提供一种溶胶，为了控制配合有溶胶的混合系的最佳的流变性和应用特性，该溶胶将中位径(粒径D5Q)为50?200nm的非晶质Zr-O系颗粒作为分散质。
[0015]用于解决课题的技术方案
[0016]本发明的发明人进行了深入研究，结果发现，通过将摩尔比Cl/Zr为1.0?3.0的特定的锆盐水溶液在特定的条件下以至少二阶段进行水解，能够将以非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶的中位径(粒径D5q)控制在50?200nm的范围内，从而完成了本发明。
[0017]S卩，本发明涉及下述的以非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶及其制造方法。
[0018]1、一种溶胶，其特征在于，将含有锆和氧的非晶质化合物颗粒作为分散质，且该颗粒的中位径在50?200nm的范围内。
[0019]2、如上述项I所述的溶胶，其中，对上述溶胶在45?55 °C进行恒量干燥处理，将由此得到的粉体提供给使其从50°C升温至100tC的热重量测定，此时的重量变化率(减量率)为20重量％以上。
[0020]3、根据上述项I所述的溶胶，其中，对上述溶胶在45?55°C进行恒量干燥处理，将由此得到的粉体提供给使其从50°C升温至100tC的热重量测定，此时的重量变化率(减量率)为25重量％以上。
[0021]4、上述项I?3中任一项所述的溶胶的制造方法，其特征在于，包括:
[0022](I)工序1:通过将锆盐水溶液进行水解，得到水解溶液，该锆盐水溶液中，氯元素相对于锆元素的摩尔比(Cl /Zr)在1.0?3.0的范围，pH为5以下，且锆元素的浓度以氧化锆换算在6?15重量％的范围(其中，上述摩尔比Cl/Zr中，不含当作是锆氯化物盐以外的氯化物盐的Cl。)；
[0023](2)工序2:对工序I中得到的上述水解溶液用水稀释，对由此得到的稀释溶液进一步进行水解，该稀释是稀释后的溶液的重量设定为稀释前的溶液的重量的2?15倍的范围内的稀释。
[0024]发明的效果
[0025]本发明能够提供将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶，在非晶质Zr-O系颗粒的粒径方面比现有品的范围更宽，因此，在以粘合剂、催化剂等为首的该溶胶的多用途的应用领域中，能够实现配合有该溶胶的混合系的最佳的流变性和应用特性的控制，能够在本领域合适地使用。
【附图说明】
[0026]图1是表示将实施例1和比较例I中制得的Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶的X射线衍射图谱的图。
[0027]图2是表示将实施例1中制得的Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶的TG-DTA曲线的图。
[0028]图3是表示将比较例I中制得的Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶的TG-DTA曲线的图。
【具体实施方式】
[0029]以下，对本发明的将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶及其制造方法详细地进行说明。
[0030]本说明书中的中位径(粒径D5q)是指通过光子相关法进行溶胶的粒径测定时的体积换算累积频度为50%的粒径。另外，此后，浓度的V0标记意思均为重量％。
[0031]将非晶质Zr-O系颗粒作为分散质的溶胶
[0032]本发明的溶胶的特征为，将含有锆和氧的非晶质化合物颗粒(非晶质Zr-O系颗粒)作为分散质，且该颗粒的中位径在50?200nm的范围内。
[0033]在本发明中，Zr-O系颗粒只要作为成分元素含有Zr和O即可，例如，可以例示氢氧化锆(Zr (OH)4)、氢氧化锆(ZrO(OH) 2)、水合氧化锆(ZrO2.χΗ20)、氧化错(ZrO2)及它们的混合物。
[0034]其中，作为非晶质Zr-O系颗粒，只要作为成分元素含有Zr和O且以非晶质的颗粒为主成分即可。作为成分元素含有Zr和0，作为非晶质的颗粒，可以例示氢氧化锆(Zr(OH)4)、氢氧化锆(ZrO(OH)2)及它们的混合物。另外，本发明的溶胶中作为主成分含有非晶质Zr-O系颗粒，也可以含有一定量以下的结晶质Zr-O系颗粒。这里，主成分是指含有50%以上的成分。
[0035]为了确认本发明的溶胶中作为分散质的非晶质Zr-O系颗粒以非晶质的颗粒为主成分、且结晶质Zr-O系颗粒的比例为一定量以下，能够使用X射线衍射法、热重量测定(TG)和差示热分析(DTA)。而且，只要作为确认对象的颗粒符合下述(a)和/或(b)的条件，就可以说适合本发明的溶胶的分散质的条件。
[0036](a)对从溶胶分离出的分散质在45?55 °C进行恒量干燥处理，在由此得到的粉体的X射线衍射图谱(2Θ/Θ测定)中，未表现出归属特定的结晶相的峰值。
[0037](b)对从溶胶分离出的分散质在45?55 °C进行恒量干燥处理，在由此得到的粉体的DTA中，观测到在350?450 V的温度期间伴随从非晶相向结晶相的相转移的发热峰，且TG的50 °C至1000 °C的升温过程中的重量变化率