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有機無機複合粒子、その製造方法、およびその用途
説明

有機無機複合粒子、その製造方法、およびその用途

【課題】無機化合物によって付与された特性、例えば熱伝導性が使用時に低下しにくく、簡便な方法により製造可能な有機無機複合粒子およびその製造方法、有機無機複合粒子を含む熱伝導性樹脂組成物であって、十分な熱伝導性を有し、簡素な方法により製造可能な熱伝導性樹脂組成物およびその製造方法、並びに、優れた性質を有する外用剤、塗料、および光拡散性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】重合体粒子と、重合体粒子に付着した無機化合物とを含む有機無機複合粒子において、重合体粒子として、表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子を用いる。また、粒子とマトリックス樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物において、粒子として、表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子と、多孔質重合体粒子に付着した、熱伝導率が10W/(m・K)以上の無機化合物とを含む有機無機複合粒子を用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、重合体粒子と、該重合体粒子に付着した無機化合物とを含む有機無機複合粒子およびその製造方法に関する。また、本発明は、前記有機無機複合粒子の用途、具体的には、前記有機無機複合粒子とマトリックス樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物およびその製造方法、前記有機無機複合粒子を含む化粧品等の外用剤、前記有機無機複合粒子を含む塗料、および光拡散性樹脂組成物にも関する。
【背景技術】
【0002】
平均粒子径が0.01〜100μmの重合体粒子は、例えば、塗料用の添加剤(艶消し剤、微細な凹凸を塗膜表面に付与するための意匠性付与剤等)、インク用の添加剤(艶消し剤等)、接着剤の主成分または添加剤、人工大理石用の添加剤(低収縮化剤等)、紙処理剤、化粧品用の充填材(滑り性向上のための充填材)、クロマトグラフィーに用いるカラム充填材、静電荷像現像に使用されるトナー用の添加剤、フィルム用のブロッキング防止剤、光拡散体(光拡散フィルム等)用の光拡散剤等の用途で使用されている。中でも、表面多孔質構造の重合体粒子は、その吸着特性や徐放性、触感の改善、粘度の調整、光拡散性の向上等を目的として利用されている。
【0003】
粒子を高機能化する方法の一つとして、重合体粒子に無機化合物を複合化する方法が提案されている。この方法を用いることにより、重合体粒子および無機化合物双方の特性を有する粒子が得られ、安定性、耐熱性、難燃性、耐薬品性、電気伝導性等の各種特性が向上すると考えられる。
【0004】
重合体粒子に無機化合物を複合化させた無機有機複合粒子は、特許文献1や特許文献2等に報告されている。
【0005】
特許文献1には、重合体粒子、無機粒子、および水溶性高分子を含む液体を調製する段階と、前記水溶性高分子を不溶化させて、前記重合体粒子の表面に前記無機粒子を付着させる段階とを含む複合粒子の製造方法が記載されている。
【0006】
特許文献2には、ポリマー粒子の表面に、シランカップリング剤によって金属酸化物微粒子を固定化した複合微粒子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−52332号公報
【特許文献2】特開2007−211187号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1では、無機粒子を重合体粒子に付着させるために第3の成分を用意する必要があり、また、水溶性高分子を不溶化させるために水溶性高分子をアルデヒド化合物と反応させる(例えば、水溶性高分子を酸溶液中でアルデヒド化合物の存在下で加熱処理する)などの追加の工程が必要となるので、製造方法が煩雑となっていた。また、もし水溶性高分子を不溶化させなかった場合、特許文献1の比較例1〜6に示されているように、水溶性高分子がなければ重合体粒子に対する無機粒子の付着率が悪い。
【0009】
また、特許文献2の複合微粒子は、ポリマー粒子と金属酸化物微粒子とシランカップリング剤とを含む溶液に、超音波を照射することによって製造することが必要である(特許文献2の段落[0024]参照)。したがって、特許文献2の複合微粒子は、モノマーから製造する際に、少なくとも、モノマーを重合させてポリマー粒子を製造する工程と、ポリマー粒子と金属酸化物微粒子とシランカップリング剤とを含む溶液に、超音波を照射する工程とが必要であり、多くの製造工程を必要とするという問題があった。
【0010】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、無機化合物によって付与された特性、例えば熱伝導性が使用時に低下しにくく、簡便な方法により製造可能な有機無機複合粒子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
また、本発明は、優れたしっとり感、ソフト感、および伸びを有し、簡便な方法により製造可能な化粧料等の外用剤、艶消し効果が高く、かつ、簡便な方法により製造可能な塗料、および、光拡散性が高く、かつ、簡便な方法により製造可能な光拡散性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0012】
ところで、近年、電子機器の高密度化および薄型化に伴い、IC(集積回路)やパワー部品からの発熱量が深刻になっている。そのため、各種電子機器から効率良く放熱させる事が重要となっている。これに対し、様々な放熱部材が開発されている。中でも、放熱機能を持つシート状成形物(放熱シート)は、上記の問題を解決する放熱部材として、活用場面が広がっている。放熱シートとしては、耐熱性、密着性、難燃性、長期信頼性等に優れることから、シリコーン樹脂を主成分とするものが大部分を占めている。シリコーン樹脂自体は放熱性(熱伝導性)を殆ど持たないため、通常、熱伝導性フィラーをシリコーン樹脂中に充填して放熱シートとして用いられている。熱伝導性フィラーとしては、従来、無機粒子が用いられている。
【0013】
重合体粒子と無機化合物とを複合化させた有機無機複合粒子を含む熱伝導性樹脂組成物であって、熱伝導性に優れた性樹脂組成物を実現できれば、無機粒子を熱伝導性フィラーとして含む熱伝導性樹脂組成物と比較して、柔軟性、軽量性等を向上できるので、価値が高いと考えられる。
【0014】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、有機無機複合粒子を含む熱伝導性樹脂組成物であって、熱伝導性に優れ、簡便な方法により製造可能な熱伝導性樹脂組成物およびその製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の有機無機複合粒子は、上記課題を解決するために、重合体粒子と、該重合体粒子に付着した無機化合物とを含む有機無機複合粒子であって、前記重合体粒子が、表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子であることを特徴としている。
【0016】
上記構成によれば、重合体粒子がビニル系ポリマーからなり、表面多孔質構造を有するので、重合体粒子に付着した無機化合物は、ビニル系ポリマーの表面多孔質構造の細孔に入り込んで固定化される。したがって、無機化合物は、重合体粒子表面から剥がれにくい。その結果、無機化合物によって有機無機複合粒子に付与された特性、例えば熱伝導率が使用時(他の材料との混合時等)に低下しにくい。また、無機化合物を重合体粒子表面に固定化するために第3の成分を用いる必要がないので、簡便な方法で製造できる。
【0017】
本発明の有機無機複合粒子の製造方法は、上記課題を解決するために、表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子に対し、無機化合物を混合粉砕法によって前記多孔質重合体粒子の表面に付着させることを特徴としている。
【0018】
上記方法によれば、重合体粒子がビニル系ポリマーからなり、表面多孔質構造を有するので、重合体粒子に付着した無機化合物は、ビニル系ポリマーの表面多孔質構造の細孔に入り込んで固定化される。したがって、無機化合物が重合体粒子表面から剥がれにくく、無機化合物によって付与された特性、例えば熱伝導率が使用時(他の材料との混合時等)に低下しにくい有機無機複合粒子を製造することができる。また、無機化合物を重合体粒子表面に固定化するために第3の成分を導入する工程が必要なく、また、強力な粉砕器や混合圧縮機等を使用することなく簡単な混合操作によって無機化合物を多孔質重合体粒子表面に固定化できるので、有機無機複合粒子を簡便に製造できる。
【0019】
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、上記課題を解決するために、前述した本発明の有機無機複合粒子であって、前記無機化合物の熱伝導率が10W/(m・K)以上である有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂とを含むことを特徴としている。
【0020】
上記構成によれば、無機化合物が重合体粒子表面から剥がれにくい本発明の有機無機複合粒子を含んでいるので、有機無機複合粒子とマトリックス樹脂との混合時に熱伝導率の低下が起こりにくく、熱伝導率に優れている。また、上記構成によれば、簡便な方法で製造できる本発明の有機無機複合粒子を用いているので、簡便な方法で製造できる。
【0021】
本発明の熱伝導性樹脂組成物の製造方法は、上記課題を解決するために、前述した本発明の製造方法であって、熱伝導率が10W/(m・K)以上の無機化合物を用いる製造方法によって、有機無機複合粒子を得る工程と、前記有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂とを混合する工程とを含むことを特徴としている。
【0022】
上記方法によれば、本発明の有機無機複合粒子の製造方法によって製造された有機無機複合粒子を用いるので、有機無機複合粒子とマトリックス樹脂との混合時に熱伝導率の低下が起こりにくく、熱伝導率に優れた熱伝導性樹脂組成物を製造できる。また、上記方法によれば、簡便な方法である本発明の有機無機複合粒子の製造方法を用いているので、簡便な方法で製造できる。
【0023】
本発明の外用剤は、上記課題を解決するために、前述した本発明の有機無機複合粒子を含むことを特徴としている。
【0024】
上記構成によれば、無機化合物が重合体粒子表面から剥がれにくい本発明の有機無機複合粒子を含んでいるので、重合体粒子表面に保持された無機化合物によって、優れたしっとり感、ソフト感、および伸びを外用剤に付与することができる。また、上記構成によれば、簡便な方法で製造できる本発明の有機無機複合粒子を用いているので、簡便な方法で製造できる。
【0025】
本発明の塗料は、上記課題を解決するために、前述した本発明の有機無機複合粒子を含むことを特徴としている。
【0026】
上記構成によれば、少量の添加で高い艶消し効果を付与できる本発明の有機無機複合粒子を含んでいるので、艶消し性の高い(グロスが低い)塗膜を形成できる。また、上記構成によれば、簡便な方法で製造できる本発明の有機無機複合粒子を用いているので、簡便な方法で製造できる。
【0027】
本発明の光拡散性樹脂組成物は、上記課題を解決するために、前述した本発明の有機無機複合粒子を含むことを特徴としている。
【0028】
上記構成によれば、少量の添加で光拡散性樹脂組成物のヘーズを高められる本発明の有機無機複合粒子を含んでいるので、光拡散性が高く、液晶表示装置の拡散板や照明カバー用成形体等として使用した場合に、ランプイメージを効果的に消すことができる。また、上記構成によれば、簡便な方法で製造できる本発明の有機無機複合粒子を用いているので、簡便な方法で製造できる。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、無機化合物によって付与された特性、例えば熱伝導性が使用時に低下しにくく、簡便な方法により製造可能な有機無機複合粒子およびその製造方法を提供できる。また、本発明によれば、有機無機複合粒子を含む熱伝導性樹脂組成物であって、十分な熱伝導性を有し、簡素な方法により製造可能な熱伝導性樹脂組成物およびその製造方法を提供できる。さらに、本発明によれば、優れたしっとり感、ソフト感、および伸びを有し、簡便な方法により製造可能な化粧料等の外用剤、艶消し効果が高く、かつ、簡便な方法により製造可能な塗料、および、光拡散性が高く、かつ、簡便な方法により製造可能な光拡散性樹脂組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】実施例1で用いた多孔質重合体粒子のSEM(走査型電子顕微鏡)像である。
【図2】実施例1で得られた有機無機複合粒子のSEM像である。
【図3】実施例1で用いた多孔質重合体粒子のTEM(透過型電子顕微鏡)像である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
〔有機無機複合粒子およびその製造方法〕
本発明の有機無機複合粒子は、重合体粒子と、該重合体粒子に付着した無機化合物とを含む有機無機複合粒子であって、前記重合体粒子が、表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子である。
【0032】
前記多孔質重合体粒子は、表面多孔質構造、すなわち多数の孔を表面に有する構造を持つビニル系ポリマーからなっている。多孔質重合体粒子の詳細については、後段で詳述する。
【0033】
前記無機化合物としては、特に限定されず、公知の無機化合物をいずれも使用できる。無機化合物としては、例えば、コロイダルシリカのような非晶質シリカ(熱伝導率:1〜1.5W/(m・K))、アルミナ(熱伝導率:15〜38W/(m・K))、酸化亜鉛(熱伝導率:20〜54W/(m・K))等の金属酸化物;窒化ホウ素(熱伝導率:40〜210W/(m・K))、窒化アルミニウム(熱伝導率:70〜270W/(m・K))、窒化珪素(熱伝導率:25〜80W/(m・K))等の金属窒化物;アルミニウム(熱伝導率:110〜256W/(m・K))、銅(熱伝導率:340〜400W/(m・K))、銀(熱伝導率:418〜430W/(m・K))、ニッケル(熱伝導率:90〜95W/(m・K))、亜鉛(熱伝導率:113〜117W/(m・K))、ステンレス鋼(熱伝導率:15〜26W/(m・K))等の金属;ダイヤモンド(熱伝導率:900〜2300W/(m・K))、グラファイト(熱伝導率:110〜1200W/(m・K))等の炭素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら無機化合物は、単独で用いても2種類以上を混合して用いてもよい。
【0034】
本発明の有機無機複合粒子は、多孔質重合体粒子に付着させる無機化合物の種類を適宜選択することによって、安定性、耐熱性、難燃性、耐薬品性、電気伝導性、熱伝導性等の各種特性を向上でき、様々な用途に展開できると考えられる。例えば、無機化合物として、10W/(m・K)以上という優れた熱伝導率を有する無機化合物(アルミナ、窒化アルミニウム等)を用いると、重合体粒子と比較して熱伝導性に優れ、熱伝導性フィラーとして好適な有機無機複合粒子を実現できる。この10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する無機化合物を用いた有機無機複合粒子を熱伝導性フィラーとして、マトリックス樹脂(汎用ベース樹脂など)と混合すると、熱伝導性に優れた熱伝導性樹脂組成物を提供できる。また、無機化合物として、酸化チタンや窒化ホウ素等のような無機化合物を用いると、化粧料として好適な有機無機複合粒子を実現できるものと考えられる。
【0035】
また、本発明の有機無機複合粒子は、塗料用の添加剤(艶消し剤、微細な凹凸を塗膜表面に付与するための意匠性付与剤等)、インク用の添加剤(艶消し剤等)、接着剤の主成分または添加剤、人工大理石用の添加剤(低収縮化剤等)、紙処理剤、化粧品用の充填材(滑り性向上のための充填材)、クロマトグラフィーに用いるカラム充填材、静電荷像現像に使用されるトナー用の添加剤、フィルム用のブロッキング防止剤、光拡散体(光拡散フィルム等)用の光拡散剤等の用途に好適に使用できる。
【0036】
前記無機化合物としては、無機粒子が好ましい。前記無機粒子は、球状であっても不定形状であってもよい。無機粒子の平均粒子径は、0.1μm〜4μmの範囲内であることが好ましく、0.2μm〜1.5μmの範囲内であることがより好ましい。無機粒子の平均粒子径が0.1μm以上である場合、無機粒子の特性(例えば熱伝導性)により有機無機複合粒子の特性(例えば熱伝導性)を向上させる効果が得られやすい。また、無機粒子の平均粒子径が4μm以下である場合、多孔質重合体粒子表面への無機粒子の付着が容易となり、無機粒子が多孔質重合体粒子表面からより剥がれにくくなる。
【0037】
なお、本明細書において、無機粒子の「平均粒子径」は、レーザー回折式粒度分布計にて測定した体積基準の粒度分布における積算分率が50%となる粒子径(メディアン径)を意味するものとする。
【0038】
有機無機複合粒子中における無機粒子の含有量は、多孔質重合体粒子100重量部に対して、0.5〜50重量部の範囲内であることが好ましく、10〜40重量部の範囲内であることがより好ましい。無機粒子の含有量が多孔質重合体粒子100重量部に対して0.5重量部以上である場合、無機粒子の特性(例えば熱伝導性)により有機無機複合粒子の特性(例えば熱伝導性)を向上させる効果を十分に得ることができる。一方、無機粒子の含有量が多孔質重合体粒子100重量部に対して50重量部以下である場合、無機粒子の量に見合った効果(有機無機複合粒子の特性を向上させる効果)を得ることができる。
【0039】
前記無機化合物は、多孔質重合体粒子に付着していればよいが、多孔質重合体粒子を覆っていることがより好ましい。
【0040】
有機無機複合粒子の平均粒子径は、1〜200μmの範囲内であることが好ましい。有機無機複合粒子の平均粒子径が1μm以上である場合、有機無機複合粒子を他の材料と混合したときの充填性および流動性、有機無機複合粒子を光拡散フィルムに配合したときの光拡散フィルムの光透過性などを良好にすることができる。有機無機複合粒子の平均粒子径が200μm以下である場合、有機無機複合粒子を塗料に配合したときの塗料の粘性特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの有機無機複合粒子の分散特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品、光拡散フィルム等の製品に配合したときの製品の光散乱特性、有機無機複合粒子を化粧品等に配合したときの化粧品等の触感等を良好にすることができる。
【0041】
なお、本明細書において、有機無機複合粒子、多孔質重合体粒子、および後述する非架橋重合体の「平均粒子径」は、コールター方式にて測定した体積基準の粒度分布における頻度分布が最大となる平均粒子径(最頻粒子径)、例えば実施例の項で詳述する平均粒子径の測定方法で測定された平均粒子径を意味するものとする。
【0042】
本発明の有機無機複合粒子の製造方法としては、特に限定されず、粒子表面に無機化合物を付着させる公知の種々の方法を用いることができるが、表面多孔質構造を有する多孔質重合体粒子に対し、無機化合物を混合粉砕法によって前記多孔質重合体粒子の表面に付着させる製造方法が好ましい。混合粉砕法では、無機化合物と多孔質重合体粒子とを混合した後、乾式粉砕機で粉砕することによって無機化合物で多孔質重合体粒子を被覆する。これにより、強力な粉砕器や混合圧縮機等を使用することなく、簡単な混合操作によって無機化合物を多孔質重合体粒子表面に固定化できる。さらに、より強力な混合機械を使用すると、無機化合物を多孔質重合体粒子表面に更に強固に固定化することができる。
【0043】
〔多孔質重合体粒子およびその製造方法〕
多孔質重合体粒子は、中心細孔径が0.1〜1μmの範囲内である表面多孔質構造を備えることが好ましく、中心細孔径が0.5〜1μmの範囲内である表面多孔質構造を備えることがより好ましい。中心細孔径が0.1μm以上である場合、無機化合物が表面多孔質構造の細孔に入り込み易くなるので、無機化合物が多孔質重合体粒子表面からより剥がれにくくなる。また、中心細孔径が1μm以下である場合、無機化合物が表面多孔質構造の細孔に密着し易くなるので、無機化合物が多孔質重合体粒子表面からより剥がれにくくなる。なお、本明細書において、「中心細孔径」とは、水銀圧入法、例えば実施例の項で詳述する中心細孔径の測定方法によって測定された細孔分布の最頻値(モード径)を意味するものとする。
【0044】
多孔質重合体粒子の比表面積は、0.1〜5.0m2/gの範囲内であることが好ましく、1.0〜5.0m2/gの範囲内であることがより好ましい。多孔質重合体粒子の比表面積が0.1m2/g以上である場合、表面多孔質構造による効果(無機化合物が、表面多孔質構造の細孔に固定化されて、重合体粒子表面から剥がれにくくなる効果)を確実に得ることができる。多孔質重合体粒子の比表面積が5.0m2/g以下である場合、無機化合物が表面多孔質構造の細孔に入り込み易くなるので、無機化合物が多孔質重合体粒子表面からより剥がれにくくなる。「比表面積」とは、単位重量あたりの表面積であり、本明細書では、BET法(窒素吸着法)、例えば実施例の項で詳述する測定方法により測定された比表面積を意味するものとする。
【0045】
多孔質重合体粒子の圧縮強度は、0.10〜3.50[kgf/mm2]の範囲内であることが好ましい。多孔質重合体粒子の圧縮強度が0.10[kgf/mm2]以上である場合、多孔質重合体粒子の粉砕を防止することができる。多孔質重合体粒子の圧縮強度が3.50[kgf/mm2]以下である場合、多孔質重合体粒子が、柔軟性を有するので、柔軟性を有する材料(樹脂など)と混合したときに脱落しにくくなる。例えば、多孔質重合体粒子をマトリックス樹脂と混合してシートに成形し、シートを電子部品に被せるために曲げたときに、多孔質重合体粒子の脱落が起こりにくくなる。
【0046】
多孔質重合体粒子の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、有機無機複合粒子の平均粒子径に大きく影響するため、有機無機複合粒子の平均粒子径が1〜200μmの範囲内であることが好ましいのと同様の理由で、1〜150μmの範囲内であることが好ましく、2〜100μmの範囲内であることがより好ましい。
【0047】
多孔質重合体粒子は、多層構造を有することが好ましく、2層構造であることがより好ましい。多層構造を有することにより、有機無機複合粒子を塗料に配合したときの塗料の粘性特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの有機無機複合粒子の分散特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品、光拡散フィルム等の製品に配合したときの製品の光散乱特性、有機無機複合粒子を化粧品等に配合したときの化粧品等の触感等を良好にすることができる。多層構造としては、例えば、架橋重合体層と非架橋重合体層とからなる2層構造が挙げられる。
【0048】
多孔質重合体粒子は、ビニル系単量体の重合体であるビニル系ポリマーからなっている。ビニル系単量体は、少なくとも1つのアルケニル基(広義のビニル基)を有する化合物である。前記ビニル系単量体には、1個のアルケニル基を有する化合物である単官能ビニル系単量体と、2個以上のアルケニル基を有する化合物である多官能ビニル系単量体とがある。前記多孔質重合体粒子は、単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体との共重合体である架橋重合体を含むことが好ましい。これにより、多孔質重合体粒子に耐溶剤性を付与できる。
【0049】
前記単官能ビニル系単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル等のアクリル酸アルキル;アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル等のような、アクリル酸アルキル以外のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸アルキル;メタクリル酸フェニル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル等のような、メタクリル酸アルキル以外のメタクリル酸エステル;α−クロロアクリル酸メチル等のα−ハロアクリル酸エステル;スチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン等のスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル;アクリロニトリル、アクリルアミド等のようなアクリル酸エステル以外のアクリル酸誘導体;メタクリロニトリル、メタクリルアミド等のようなメタクリル酸エステル以外のメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
【0050】
場合によっては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸等のような不飽和カルボン酸を単官能ビニル系単量体として使用することもできる。さらに、これらを2種以上組み合わせて用いてもよい。また、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタレン等を、本発明の効果を妨げない範囲で1種または2種以上組み合わせて単官能ビニル系単量体として使用することもできる。
【0051】
上記単官能ビニル系単量体の中でも、アクリル酸アルキル、アクリル酸アルキル以外のアクリル酸エステル、メタクリル酸アルキル、またはメタクリル酸アルキル以外のメタクリル酸エステルが好ましい。すなわち、上記単官能ビニル系単量体としては、アクリレート(アクリル酸エステル)またはメタクリレート(メタクリル酸エステル)が好ましい。単官能ビニル系単量体がアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルである場合、有機無機複合粒子を塗料に配合したときの塗料の粘性特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの有機無機複合粒子の分散特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品、光拡散フィルム等の製品に配合したときの製品の光散乱特性、有機無機複合粒子を化粧品等に配合したときの化粧品等の触感等を良好にすることができる。なお、本明細書では、以下、アクリレートまたはメタクリレートを「(メタ)アクリレート」と表記し、メタクリルまたはアクリルを「(メタ)アクリル」と表記するものとする。
【0052】
上記単官能ビニル系単量体としては、(メタ)アクリレートの中でも、アルキル(メタ)アクリレートが、上記単官能ビニル系単量体として好ましい。したがって、架橋重合体としては、アルキル(メタ)アクリレートと多官能ビニル系単量体の共重合体である架橋アルキル(メタ)アクリレート樹脂が好ましい。架橋重合体が架橋アルキル(メタ)アクリレート樹脂である場合、単官能モノマーの汎用性がある点、重合体粒子および有機無機複合粒子の微粒子化が比較的容易である点、および単官能モノマーを原料として作製した有機無機複合粒子について広く用途展開を図ることが可能である点で、有利である。
【0053】
前記多官能ビニル系単量体としては、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、多官能イソシアヌレート等が挙げられる。これらの単量体を使用することにより、架橋した重合体粒子を得ることができる。
【0054】
架橋重合体における多官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数と単官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数との比は、重量に換算したときに、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が5〜100重量部の範囲内であることが好ましく、10〜70重量部の範囲内であることがより好ましい。多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して5重量部以上である場合、十分な耐溶剤性を多孔質重合体粒子に付与できる。多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して100重量部以下である場合、所望の表面多孔質構造を得ることができる。
【0055】
多孔質重合体粒子は、多孔質化剤の存在下で単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体とを含む単量体混合物を重合させることによって製造できる。多孔質化剤としては、架橋重合体と相溶しない非架橋重合体(例えば、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体または共重合体);架橋重合体と相溶しない有機溶媒(例えば、トルエン、イソオクタン、メチルイソブチルケトン等);強酸によって溶解する無機物(炭酸カルシウム、リン酸三カルシウム等)等が挙げられる。これら多孔質化剤のうち、架橋重合体と相溶しない非架橋重合体は、簡単に重合体粒子表面に多孔質構造を形成することができ、また、多層構造を形成しやすいので、好ましい。
【0056】
〔多孔質重合体粒子の好ましい形態およびその製造方法〕
前記多孔質重合体粒子としては、単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体との共重合体である架橋重合体100重量部と、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体または共重合体である非架橋重合体0.5〜14重量部とからなる形態が特に好ましい。
【0057】
この形態の多孔質重合体粒子は、有機溶媒を用いることなく非架橋重合体を用いることによって製造できるので、多孔質重合体粒子中に有機溶媒が存在することによる悪影響を低減することができる。また、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体または共重合体を非架橋重合体として含むことにより、有機無機複合粒子を塗料に配合したときの塗料の粘性特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの有機無機複合粒子の分散特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品、光拡散フィルム等の製品に配合したときの製品の光散乱特性、有機無機複合粒子を化粧品等に配合したときの化粧品等の触感等に優れている。
【0058】
架橋重合体における多官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数と単官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数との比は、前述した通り、重量に換算したときに、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が5〜100重量部の範囲内であることが好ましい。この範囲内である場合、非架橋重合体の量は、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して1〜15重量部であることが好ましい。これにより、架橋重合体100重量部に対して、非架橋重合体の量を概ね0.5〜14重量部の範囲内とすることができる。
【0059】
非架橋重合体は、粒子の形態であることが好ましいが、特に限定されるものではない。非架橋重合体については、後段で詳述する。
【0060】
本形態の多孔質重合体粒子は、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを含む単量体混合物を重合して非架橋重合体を得る工程と、単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体とを含む単量体混合物100重量部を、前記非架橋重合体0.5〜14重量部の存在下、水性媒体中で懸濁重合することにより、前記多孔質重合体粒子を得る工程とを含む製造方法により製造できる。この方法では、本形態の多孔質重合体粒子をより確実に製造できる。
【0061】
架橋重合体における単量体に由来する構造単位の重量は、多孔質重合体粒子製造の際に使用された単量体の重量に略等しい。したがって、単量体混合物における多官能ビニル系単量体の含有量は、単官能ビニル系単量体100重量部に対して、5〜100重量部の範囲内であることが好ましく、10〜70重量部の範囲内であることがより好ましい。
【0062】
前記水性媒体としては、水、または、水と水溶性溶媒(例えば、メタノール、エタノール等のアルコール)との混合媒体が挙げられるが、水が好ましい。
【0063】
単量体混合物の懸濁重合は、通常、重合開始剤の存在下で行われる。重合開始剤としては、一般に水系懸濁重合に用いられている油溶性の重合開始剤、例えば過酸化物系重合開始剤、アゾ系重合開始剤等が挙げられる。
【0064】
前記過酸化物系重合開始剤としては、具体的には、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化オクタノイル、o−クロロ過酸化ベンゾイル、o−メトキシ過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、クメンハイドロパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
【0065】
前記アゾ系重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,3,3−トリメチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−イソプロピルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、(2−カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリン酸)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等が挙げられる。
【0066】
上記の重合開始剤のうち、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、および過酸化ラウロイルが、重合開始剤の分解速度の点で、好ましい。
【0067】
前記重合開始剤の使用量は、単量体混合物100重量部に対して、0.01〜10重量部の範囲内であることが好ましく、0.1〜5.0重量部の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤の使用量を単量体混合物100重量部に対して0.01重量部以上とすることで、重合をより確実に開始させることができる。一方、前記重合開始剤を単量体混合物100重量部に対して10重量部以下にすることで、重合開始剤の使用量に見合った効果を得ることができ、コストに見合った効果を得ることができる。
【0068】
また、水性媒体には、必要に応じて、水性媒体中における単量体混合物の分散を安定させるための懸濁安定剤(分散安定剤)を添加してもよい。懸濁安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等のリン酸塩;ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸アルミニウム、ピロリン酸亜鉛等のピロリン酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物;メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、コロイダルシリカ等の難水溶性無機化合物等が挙げられる。これらの中でも、第三リン酸カルシウム、複分解生成法により得られたピロリン酸マグネシウムおよびピロリン酸カルシウムは、多孔質重合体粒子を安定して得ることが可能であるため、好ましい。上記懸濁安定剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。懸濁安定剤は、所望する多孔質重合体粒子の粒子径と、懸濁重合時における単量体混合物の分散安定性と考慮して、種類の選択および使用量の調整を行えばよい。
【0069】
また、水性媒体には界面活性剤を添加してもよく、懸濁安定剤と界面活性剤とを併用することも可能である。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤の何れをも用いることができる。
【0070】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ドデシル硫酸ナトリウム(ラウリル硫酸ナトリウム)、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;アルキルナフタレンスルホン酸塩;アルカンスルホン酸塩;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩;アルケニルコハク酸塩ジカリウム塩;アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩;ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩等が挙げられる。
【0071】
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。
【0072】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
【0073】
両性イオン界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル系界面活性剤、亜リン酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。
【0074】
上記界面活性剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。界面活性剤は、所望する多孔質重合体粒子の粒子径と、懸濁重合時における単量体混合物の分散安定性と考慮して、種類の選択および使用量の調整を行えばよい。
【0075】
また、上記懸濁重合における乳化粒子(副次的に乳化重合が起こることにより生成する粒子径1μm未満の重合体粒子)の発生を抑えるために、亜硝酸塩類、亜硫酸塩類、ハイドロキノン類、アスコルビン酸類、水溶性ビタミンB類、クエン酸、ポリフェノール類等の水溶性の重合禁止剤を水性媒体中に添加してもよい。
【0076】
本形態の多孔質重合体粒子の製造方法では、通常、単量体混合物に対して非架橋重合体を混合し、さらに必要に応じて重合開始剤等を混合して混合物を調製し、調製された混合物を、懸濁安定剤および/または界面活性剤を必要に応じて含む水性媒体中に分散させて、水系懸濁重合を行う。
【0077】
単量体混合物を水性媒体中に分散させる方法としては、例えば、水性媒体中にモノマー混合物を直接添加して、プロペラ翼等の攪拌力により単量体混合物を水性媒体中に液滴として分散させる方法;水性媒体中に単量体混合物を直接添加して、ローターとステーターとから構成される高剪断力を利用する分散機であるホモミキサーを用いて単量体混合物を水性媒体中に分散させる方法;水性媒体中に単量体混合物を直接添加して、超音波分散機を用いて単量体混合物を水性媒体中に分散させる方法;水性媒体中に単量体混合物を直接添加して、マイクロフルイダイザーやナノマイザー等の高圧型分散機を用いて、単量体混合物の液滴同士の衝突や反応容器内壁に対する単量体混合物の液滴の衝突を利用して、単量体混合物を水性媒体中に液滴として分散させる方法;MPG(マイクロポーラスガラス)多孔膜を通して単量体混合物を水性媒体中に圧入させる方法等が挙げられる。
【0078】
次いで、単量体混合物が分散された水性媒体(水性懸濁液)を、加熱することにより懸濁重合を開始させる。重合反応中は、水性懸濁液を攪拌するのが好ましい。攪拌は、単量体混合物が液滴として浮上すること、および重合により生成した多孔質重合体粒子が沈降することを防止できる程度に行えばよい。
【0079】
重合温度は、30〜120℃の範囲内にするのが好ましく、40〜80℃の範囲内にするのがより好ましい。この重合温度を保持する時間は、0.1〜20時間の範囲内であることが好ましい。重合は、窒素雰囲気のような、重合反応系中の反応物(単量体混合物等)に対して不活性な不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。
【0080】
なお、単量体混合物および非架橋重合体の沸点が重合温度付近または重合温度未満である場合には、単量体混合物および非架橋重合体が揮発しないように、オートクレーブ等の耐圧重合設備を使用して、密閉下あるいは加圧下で懸濁重合を行うことが好ましい。
【0081】
重合完了後、得られた多孔質重合体粒子は、吸引濾過、遠心脱水、遠心分離、加圧脱水等の方法により含水ケーキとして分離され、さらに、得られた含水ケーキを水洗し、乾燥することにより、目的の多孔質重合体粒子を得ることができる。
【0082】
本形態の製造方法によれば、多孔質重合体粒子は、非架橋重合体が多孔質重合体粒子の表面に偏在して、架橋重合体から相分離した相分離構造(非架橋重合体と架橋重合体との2層構造)を有する。これにより、有機無機複合粒子を塗料に配合したときの塗料の粘性特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの有機無機複合粒子の分散特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品、光拡散フィルム等の製品に配合したときの製品の光散乱特性、有機無機複合粒子を化粧品等に配合したときの化粧品等の触感等を良好にすることができる。また、本形態の製造方法によれば、表面多孔質構造を形成するための有機溶媒を用いることなく、非架橋重合体によって表面多孔質構造を形成することが可能であるので、有機溶媒の除去工程を必要としない。したがって、製造工程数を削減し、製造コストを下げることができる。
【0083】
〔非架橋重合体およびその製造方法〕
非架橋重合体は、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体または共重合体である。分岐アルキル基の炭素数は4〜18であることがより好ましい。このような炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしては、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソステアリル、メタクリル酸イソステアリル等が挙げられる。
【0084】
非架橋重合体において、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位の数は、重量に換算して、全構造単位の50重量%以上であることが好ましい。すなわち、非架橋重合体は、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む重合性ビニル系単量体を重合してなるものであることが好ましい。これにより、表面多孔質構造をより容易に形成することができ、表面多孔質構造を有する多孔質重合体粒子をより容易に製造することができる。
【0085】
炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの共重合体は、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートと、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート以外の他の重合性成分との共重合体である。すなわち、炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの共重合体は、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートと、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート以外の他の重合性成分とを含む重合性ビニル系単量体を重合してなるものである。このような他の重合性成分としては、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートと共重合可能なビニル系単量体(分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートと共重合可能なアルケニル基を有する化合物)であればよく、前記単官能ビニル系単量体として例示した化合物(ただし、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸イソブチル、およびアクリル酸2−エチルヘキシルを除く)等を用いることができる。前記他の重合性成分としては、直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸誘導体が好ましく、直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートがより好ましい。前記重合性成分として、直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸誘導体、特に直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートを用いることで、有機無機複合粒子を塗料に配合したときの塗料の粘性特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの有機無機複合粒子の分散特性、有機無機複合粒子を塗料、化粧品、光拡散フィルム等の製品に配合したときの製品の光散乱特性、有機無機複合粒子を化粧品等に配合したときの化粧品等の触感等を良好にすることができる。直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル等が挙げられる。
【0086】
非架橋重合体の重量平均分子量は、50000〜200000の範囲内であることが好ましく、75000〜150000の範囲内であることがより好ましい。非架橋重合体の重量平均分子量が50000以上である場合、重合体粒子表面に多孔質構造を確実に形成できる。一方、非架橋重合体の重量平均分子量が200000以下である場合、重合体粒子表面に形成される細孔の径を、凹凸構造とならない程度に小さくして、多孔質構造を確実に形成できる。なお、本明細書において、「重量平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定されたポリスチレン(PS)換算重量平均分子量、例えば実施例の項で詳述する測定方法により測定されたPS換算重量平均分子量を意味するものとする。
【0087】
非架橋重合体は、上述した重合性ビニル系単量体を水性媒体中に分散させて重合開始剤(および、必要に応じて用いられる懸濁安定剤、水溶性重合禁止剤等)の存在下で重合させる懸濁重合法等の公知の重合法により重合させることにより製造できる。懸濁重合法に用いられる水性媒体、重合開始剤、懸濁安定剤、水溶性重合禁止剤等は、特に限定されず、前述した多孔質重合体粒子の製造に用いられるものと同様の公知のものを使用することができる。
【0088】
上述した重合性ビニル系単量体を重合させて非架橋重合体を製造する際には、非架橋重合体の重量平均分子量を調整するために、反応系に分子量調整剤を添加してもよい。分子量調整剤としては、例えば、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類を用いることができる。
【0089】
〔熱伝導性樹脂組成物およびその製造方法〕
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、前述した本発明の有機無機複合粒子であって、前記無機化合物の熱伝導率が10W/(m・K)以上である有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂(ベース樹脂)とを含むものである。マトリックス樹脂としては、特に限定されるものではないが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などが挙げられる。熱伝導性樹脂組成物中におけるマトリックス樹脂の含有量は、有機無機複合粒子100重量部に対して10〜100重量部の範囲内であることが好ましい。マトリックス樹脂の含有量が有機無機複合粒子100重量部に対して10重量部以上である場合、有機無機複合粒子に由来する十分な熱伝導性を熱伝導性樹脂組成物に付与できる。一方、マトリックス樹脂の含有量が有機無機複合粒子100重量部に対して100重量部以下である場合、熱伝導性樹脂組成物の成形が容易になる。
【0090】
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、前述した本発明の製造方法によって熱伝導率が10W/(m・K)以上の無機粒子を含む有機無機複合粒子を製造した後、前記有機無機複合粒子とマトリックス樹脂とを混合する方法によって製造することができる。
【0091】
また、本発明の熱伝導性樹脂組成物は、例えば、電子部品等の発熱体からの放熱を行うための放熱シート、放熱グリス等として利用可能である。本発明の熱伝導性樹脂組成物を放熱シートとして利用する場合には、熱伝導性樹脂組成物を加熱圧縮成形等によって成形することによって、硬化したシート状の熱伝導性樹脂組成物とすればよい。本発明の熱伝導性樹脂組成物を放熱グリスとして利用する場合には、マトリックス樹脂としてシリコーングリス等を用いればよい。
【0092】
〔外用剤〕
さらに、本発明の有機無機複合粒子は、外用剤の原料としても使用できる。本発明の外用剤は、本発明の有機無機複合粒子を含んでいる。外用剤における有機無機複合粒子の含有量は、外用剤の種類に応じて適宜設定できるが、1〜80重量%の範囲内が好ましく、5〜70重量%の範囲内であることがより好ましい。外用剤全量に対する有機無機複合粒子の含有量が1重量%未満の場合、有機無機複合粒子の含有による明確な効果が認められないことがある。また、有機無機複合粒子の含有量が80重量%を上回ると、含有量の増加に見合った顕著な効果が認められないことがあるため、生産コスト上好ましくない。
【0093】
外用剤としては、例えば化粧料(化粧品)、外用医薬品等が挙げられる。
【0094】
前記化粧料としては、上記有機無機複合粒子の含有により効果を奏するものであれば特に限定されず、例えば、プレシェーブローション、ボディローション、化粧水、クリーム、乳液、ボディシャンプー、制汗剤等の液系の化粧料;石鹸、スクラブ洗顔料等の洗浄用化粧品;パック類;ひげ剃り用クリーム;おしろい類;ファンデーション;口紅;リップクリーム;頬紅;眉目化粧品;マニキュア化粧品;洗髪用化粧品;染毛料;整髪料;芳香性化粧品;歯磨き;浴用剤;日焼け止め製品;サンタン製品;ボディーパウダー、ベビーパウダー等のボディー用の化粧料等が挙げられる。
【0095】
前記外用医薬品としては、皮膚に適用するものであれば特に制限されず、例えば、医薬用クリーム、軟膏、医薬用乳剤、医薬用ローション等が挙げられる。
【0096】
また、これらの外用剤には、本発明の効果を損なわない範囲で、一般に用いられている主剤または添加物を目的に応じて配合できる。そのような主剤または添加物としては、例えば、水、低級アルコール(炭素数5以下のアルコール)、油脂及びロウ類、炭化水素(ワセリン、流動パラフィン等)、高級脂肪酸(ステアリン酸等の炭素数12以上の脂肪酸)、高級アルコール(セチルアルコール等の炭素数6以上のアルコール)、ステロール、脂肪酸エステル(ミリスチン酸オクチルドデシル、オレイン酸エステル等)、金属石鹸、保湿剤、界面活性剤(ポリエチレングリコール等)、高分子化合物、粘土鉱物類(体質顔料および吸着剤などの数種の機能を兼ね備えた成分;タルク、マイカ等)、色材原料(赤色酸化鉄、黄色酸化鉄等)、香料、防腐・殺菌剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、アクリル樹脂粒子(ポリ(メタ)アクリル酸エステル粒子)、シリコーン系粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子、本発明の有機無機複合粒子以外の有機無機複合粒子、pH調整剤(トリエタノールアミン等)、特殊配合添加物、医薬品活性成分等が挙げられる。
【0097】
〔塗料〕
本発明の有機無機複合粒子は、塗膜軟質化剤又は塗料用艶消し剤として塗料に含有させることが可能である。本発明の塗料は、本発明の有機無機複合粒子を含んでいる。本発明の塗料は、必要に応じて、バインダー樹脂および溶剤の少なくとも一方を含んでいる。前記バインダー樹脂としては、有機溶剤もしくは水に可溶な樹脂、または水中に分散できるエマルション型の水性樹脂を使用できる。そのようなバインダー樹脂としては、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂等が挙げられる。これらバインダー樹脂は、塗装される基材への塗料の密着性や使用される環境等によって適宜選択され得る。
【0098】
バインダー樹脂及び有機無機複合粒子の添加量は、形成される塗膜の膜厚、有機無機複合粒子の平均粒子径、塗装方法によっても異なる。バインダー樹脂の添加量は、バインダー樹脂(エマルション型の水性樹脂を使用する場合には固形分)と有機無機複合粒子との合計に対して、5〜50重量%の範囲内であることが好ましく、10〜50重量%の範囲内であることがより好ましく、20〜40重量%の範囲内であることがさらに好ましい。
【0099】
有機無機複合粒子の添加量は、バインダー樹脂(エマルション型の水性樹脂を使用する場合には固形分)と有機無機複合粒子との合計に対して、5〜50重量%の範囲内であることが好ましく、10〜50重量%の範囲内であることがより好ましく、20〜40重量%の範囲内であることがさらに好ましい。有機無機複合粒子の含有量が5重量%未満である場合、艶消し効果が十分得られないことがある。また、有機無機複合粒子の含有量が50重量%を越える場合には、塗料の粘度が大きくなりすぎるために有機無機複合粒子の分散不良が起こることがある。そのため、得られる塗膜にマイクロクラックが発生する、得られる塗膜表面にザラツキが生じる等のような、塗膜の外観不良が起こることがある。
【0100】
前記塗料を構成する溶剤としては、特に限定されないが、バインダー樹脂を溶解又は分散できる溶剤を使用することが好ましい。例えば、前記塗料が油性塗料である場合、前記溶剤として、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル系溶剤等が挙げられる。前記塗料が水性塗料である場合、前記溶剤として、水、アルコール類等が使用できる。これら溶剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。塗料中における溶剤の含有量は、塗料全量に対し、通常、20〜60重量%の範囲内である。
【0101】
塗料には、必要に応じて、公知の塗面調整剤、流動性調整剤、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化触媒、体質顔料、着色顔料、金属顔料、マイカ粉顔料、染料等が含まれていてもよい。
【0102】
塗料を使用した塗膜の形成方法は、特に限定されず、公知の方法をいずれも使用できる。塗膜の形成方法としては、例えば、スプレー塗装法、ロール塗装法、ハケ塗り法等の方法が挙げられる。塗料は、必要に応じて粘度を調整するために、希釈剤を加えて希釈してもよい。希釈剤としては、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶剤;水;アルコール系溶剤等が挙げられる。これら希釈剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
【0103】
〔光拡散性樹脂組成物〕
本発明の有機無機複合粒子を光拡散剤として、透明基材樹脂(透明性樹脂)中に分散させることで、光拡散性樹脂組成物として使用できる。すなわち、本発明の光拡散性樹脂組成物は、本発明の有機無機複合粒子と、透明基材樹脂とを含んでいる。前記光拡散性樹脂組成物は、照明カバー、光拡散シート等のような光拡散部材(光拡散体)の原料として使用できる。
【0104】
前記光拡散性樹脂組成物は、無機粒子層表面で光が拡散される。そのため、前記透明基材樹脂の屈折率と前記有機無機複合粒子を構成する重合体粒子の成分の屈折率とは、同一であってもよく異なっていてもよい。前記透明基材樹脂の屈折率と前記有機無機複合粒子を構成する重合体粒子の成分の屈折率とが異なる場合、無機粒子層表面で光が拡散されるのに加えて、透明基材樹脂と有機無機複合粒子を構成する重合体粒子との界面でも光が拡散されるので、より高い光拡散効果が得られる。前記透明基材樹脂の屈折率と前記有機無機複合粒子を構成する重合体粒子の成分の屈折率とを異ならせるためには、前記透明基材樹脂として、有機無機複合粒子を構成する重合体粒子の成分と異なる熱可塑性樹脂を使用すればよい。
【0105】
前記透明基材樹脂として使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、(メタ)アクリル酸アルキル−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。これら熱可塑性樹脂の中でも、優れた透明性が透明基材樹脂に求められる場合には、アクリル樹脂、(メタ)アクリル酸アクリル−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、およびポリスチレンが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0106】
透明基材樹脂への有機無機複合粒子の添加割合は、透明基材樹脂100重量部に対して、0.01〜40重量部の範囲内であることが好ましく、0.1〜10重量部の範囲内であることがより好ましい。有機無機複合粒子が0.01重量部未満の場合、光拡散部材に光拡散性を与えにくくなることがある。有機無機複合粒子が40重量部より多い場合、光拡散部材に光拡散性を与えられるが光拡散部材の光透過性が低くなることがある。
【0107】
光拡散性樹脂組成物の製造方法は、特に限定されず、有機無機複合粒子と透明基材樹脂とを機械式粉砕混合方法等のような従来公知の方法で混合することにより製造できる。機械式粉砕混合方法では、例えば、ヘンシェルミキサー、V型混合機、ターブラミキサー、ハイブリタイザー、ロッキングミキサー等の装置を用いて有機無機複合粒子と透明基材樹脂とを混合し撹拌することにより、光拡散性樹脂組成物を製造できる。
【0108】
光拡散性樹脂組成物を成形することにより、光拡散シートを製造できる。この場合、例えば、光拡散剤と透明基材樹脂とを混合機で混合し、押出機等の溶融混練機で混練することで光拡散性樹脂組成物からなるペレットを得た後、このペレットを押出成形するか、あるいはこのペレットを溶融後に射出成形することにより、任意の形状の光拡散シートを得ることができる。
【0109】
光拡散シートは、例えば、液晶表示装置の光拡散シートとして使用できる。液晶表示装置の構成は、光拡散シートを含みさえすれば、特に限定されない。例えば、液晶表示装置は、表示面及び裏面を有する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの裏面側に配置された導光板と、導光板の側面に光を入射させる光源とを少なくとも備えている。また、液晶表示装置は、導光板における、液晶表示パネルに対向する面上に光拡散シートを備え、導光板における、液晶表示パネルに対向する面の反対面側に反射シートを備えている。この光源の配置は、一般にエッジライト型バックライト配置と称される。さらに、光源の配置としては、上記エッジライト型バックライト配置以外に、直下型バックライト配置もある。この配置は、具体的には、液晶表示パネルの裏面側に光源を配置し、液晶表示パネルと光源との間に配置された光拡散シートを少なくとも備えた配置である。
【実施例】
【0110】
以下、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。まず、実施例および比較例中の測定方法について説明する。
【0111】
〔多孔質重合体粒子の比表面積の測定方法〕
多孔質重合体粒子の比表面積は、JIS R1626に記載のBET法(窒素吸着法)により測定した。対象となる多孔質重合体粒子について、カンタクローム社製AS−6にてBET窒素吸着等温線を測定し、P/Po=0.1、0.2、0.3の3点の窒素吸着量からBET多点法を用いて比表面積を算出した。
【0112】
〔非架橋重合体の重量平均分子量の測定方法〕
非架橋重合体の重量平均分子量は、GPCを用いて測定した。測定した重量平均分子量は、ポリスチレン(PS)換算重量平均分子量である。その測定方法は、次の通りである。まず、非架橋重合体50mgをテトラヒドロフラン(THF)10mlに溶解させた。得られた溶液を0.45μmの非水系クロマトディスクを用いて濾過した。得られた濾液をGPCにより分析し、PS換算重量平均分子量を測定した。GPCの測定条件は、下記の通りとした。
【0113】
GPC装置:東ソー株式会社製の商品名「ゲルパーミエーションクロマトグラフ HLC−8020」
カラム:東ソー株式会社製の商品名「TSKgel GMH XL−L」(直径7.8mm×長さ30cm)2本
カラム温度:40℃
流出液:テトラヒドロフラン(THF)
流出速度:1ml/分
流出温度:40℃
検出:RI(示差屈折率検出器)
注入量:100μl
PS換算重量平均分子量を算出するための検量線用標準ポリスチレン:昭和電工株式会社製の商品名「shodex」(重量平均分子量:1030000)および東ソー株式会社製の検量線用標準ポリスチレン(重量平均分子量:5480000、3840000、355000、102000、37900、9100、2630、870)
〔平均粒子径の測定方法〕
非架橋重合体、多孔質重合体粒子、および有機無機複合粒子の平均粒子径は、コールター方式精密粒度分布測定装置「マルチサイザーII」(ベックマン・コールター株式会社製)を用いて測定した。測定方法は、Coulter Electronics Limited発行の「Reference MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER」(1987)に従って、50μmアパチャーを用いてマルチサイザーIIのキャリブレーションを行い、平均粒子径の測定を行った。
【0114】
具体的には、測定対象の粒子(非架橋重合体、多孔質重合体粒子、または有機無機複合粒子)0.1gを0.1%ノニオン系界面活性剤水溶液10ml中にタッチミキサーおよび超音波を用いて分散させて分散液とした。「マルチサイザーII」本体に備え付けの測定用電解液「ISOTON(登録商標)II」(ベックマン・コールター株式会社製)を満たしたビーカー中に、前記分散液を緩く攪拌しながらスポイトで滴下して、「マルチサイザーII」本体画面の濃度計の示度を10%前後に合わせた。次に、「マルチサイザーII」本体に、アパチャーサイズ(径)を100μm、Current(アパーチャー電流)を1600μA、Gain(ゲイン)を2、Polarity(内側電極の極性)を+と入力して、manual(手動モード)で体積基準の粒度分布を測定した。なお、アパチャーサイズ等は、必要に応じて変更して入力可能である。測定中はビーカー内を気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、粒子10万個の粒度分布を測定した時点で測定を終了した。そして、コールター方式にて測定した体積基準の粒度分布における頻度分布が最大となる平均粒子径(最頻粒子径)を平均粒子径とした。この平均粒子径は、体積平均粒子径を意味する。
【0115】
〔多孔質重合体粒子の中心細孔径の測定方法〕
多孔質重合体粒子の中心細孔径は、島津製作所社製の細孔分布測定装置「オートポア9520型」を用いて測定した。この細孔分布測定装置は、水銀圧入法を用いた装置である。水銀圧入法では、水銀の表面張力が大きいことを利用して、細孔に水銀を浸入させるための圧力を水銀に加え、加えた圧力と、細孔に圧入された水銀の量とから、細孔分布を測定する。具体的には、5mlのセルに試料(多孔質重合体粒子)0.1〜0.5gを採り、初期圧力約6kPa(細孔直径約230μmに相当する)の条件で、前記細孔分布測定装置によって試料の細孔分布を測定した。そして、細孔分布における最頻値(モード)を中心細孔径(最頻細孔径)とした。
【0116】
なお、細孔を持つ多孔質重合体粒子の細孔分布をこの方法で測定した場合、多孔質重合体粒子の持つ細孔と共に多孔質重合体粒子同士の間隙も細孔分布のピークとして計測されてしまうことがある。このため、測定された細孔分布に2つのピークが見られることがある。このような場合、通常、大きい方のピークは、多孔質重合体粒子間の間隙によるものであり、多孔質重合体粒子の平均粒子径の1/2〜1/4程度に等しい細孔値の位置に現れる。そのため、測定された細孔分布に2つのピークが存在した場合には、2つのピーク間の極小点の細孔値より大きい細孔を無視して細孔分布を再計算し、再計算された細孔分布における最頻値を中心細孔径とした。
【0117】
〔熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率の測定方法〕
熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、熱伝導率測定装置TC−7000H(アルバック理工製)を用い、レーザーフラッシュ法により測定した。試料(熱伝導性樹脂組成物)の熱伝導率λは、試料の密度ρ、比熱容量Cp、および熱拡散率αより、次式によって算出した。
【0118】
λ=ρ×Cp×α
試料の密度ρは、試料の重量および体積より算出した。試料の体積は、試料の形状および寸法より算出した。
【0119】
試料の比熱容量Cpは、前記熱伝導率測定装置において、パルス状のレーザーを試料に照射することによって試料を加熱し、加熱された試料の温度上昇を測定し、測定された温度上昇と、試料に加えられた熱量(レーザーの照射量)とから算出した。
【0120】
試料の熱拡散率αは、パルス状のレーザーの照射によって加熱された試料の裏面(照射面と反対側の面)の温度応答を、ハーフタイム法で解析することにより求めた。
【0121】
〔圧縮強度の測定方法〕
多孔質重合体粒子の圧縮強度は、株式会社島津製作所製の微小圧縮試験機「MCTM−200」を用いて測定した。具体的には、多孔質重合体粒子1個に対し、一定の負荷速度で1gfの荷重をかけたときの多孔質重合体粒子の変形量と荷重とを測定した。そして、多孔質重合体粒子が変形してその粒子径が10%減少したときの荷重と、変形前の多孔質重合体粒子の粒子半径とを、次式に代入して圧縮強度を算出した。
【0122】
圧縮強度(kgf/mm2
=2.8×荷重(kgf)/{π×(粒子半径(mm))2
〔非架橋重合体の製造例〕
まず、重合容器としての容量5Lのオートクレーブに対して、水性媒体としての水2200gを供給し、90℃に加熱した後、ピロリン酸ナトリウム34gを供給し、次いでピロリン酸ナトリウムを懸濁安定剤として機能するピロリン酸マグネシウムに変化させるための塩化マグネシウム63gを供給し、さらに界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gを混合した。これにより、水溶液の形態である分散媒を得た。
【0123】
他方、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸イソブチル1300g(重合性ビニル系単量体としてのメタクリル酸イソブチルおよびメタクリル酸メチルの全重量に対して86.7重量%)と、他の重合性成分としてのメタクリル酸メチル200g(重合性ビニル系単量体の全重量に対して13.3重量%)と、分子量調整剤としてのn−ドデシルメルカプタン5gと、重合開始剤として過酸化ベンゾイル6gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
【0124】
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加え、高速乳化・分散機「T.KホモミクサーMARKII 2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて攪拌速度3000rpmで約10分間攪拌し、単量体混合物を分散媒中に微分散させた。
【0125】
その後、単量体混合物を加えた分散媒を、75℃、攪拌速度300rpmで4時間かけて重合反応させ、次いで100℃、攪拌速度350rpmで1時間かけて重合反応させた。
【0126】
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20%塩酸水溶液40mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引濾過した。濾過の残渣をイオン交換水により洗浄し、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の非架橋重合体を得た。得られた非架橋重合体の重量平均分子量は、前述した測定方法により測定を行ったところ、10万3000であった。また、得られた非架橋重合体は、粒子であり、前述した測定方法により測定を行ったところ、平均粒子径が31.2μmであった。
【0127】
〔多孔質重合体粒子の製造例1〕
まず、重合容器としての容量5Lのオートクレーブに対して、水性媒体としての水2300gを供給し、90℃に加熱した後、ピロリン酸ナトリウム100gを供給し、次いでピロリン酸ナトリウムを懸濁安定剤としてのピロリン酸マグネシウムに変化させるための塩化マグネシウム185gを供給し、さらに界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム4.0gを混合した。これにより、懸濁安定剤を含む分散媒を得た。
【0128】
他方、重合性ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル(単官能ビニル系単量体)910gおよびエチレングリコールジメタクリレート(多官能ビニル系単量体)390g(単官能ビニル系単量体100重量部に対して42.9重量部)と、非架橋重合体の製造例で得られた非架橋重合体39gと、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)5.2gおよび過酸化ベンゾイル2.6gとを均一に混合して、重合開始剤を含む単量体混合物を調製した。この場合、非架橋重合体の量は、重合開始剤を除く単量体混合物の量(単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体との合計量)100重量部に対して3重量部である。
【0129】
この重合開始剤を含む単量体混合物を上記分散媒に加え、単量体混合物を加えた分散媒を50℃、攪拌速度320rpmで2時間かけて重合反応させ、次いで90℃、攪拌速度475rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
【0130】
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20%塩酸水溶液115mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引濾過した。濾過の残渣をイオン交換水により洗浄し、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
【0131】
重合体粒子の表面をSEMで観察したところ、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されており、多孔質重合体粒子であることが確認された。多孔質重合体粒子のSEM像を図1に示す。また、重合体粒子の断面をTEMで観察したところ、表層が非架橋樹脂、内部が架橋樹脂からなる2層構造であることが確認された。多孔質重合体粒子のTEM像を図3に示す。得られた多孔質重合体粒子は、前述した測定方法により測定を行ったところ、平均粒子径が41.5μmであり、比表面積が1.83m2/gであり、中心細孔径が1.1μmであった。また、得られた多孔質重合体粒子の圧縮強度を前記の測定方法で測定したところ、0.36[kgf/mm2]であった。この方法で得られた多孔質重合体粒子を母粒子(1)と呼ぶ。
【0132】
〔多孔質重合体粒子の製造例2〕
まず、重合容器に対して、水性媒体としての水2300gおよびピロリン酸ナトリウム50gを供給し、90℃に加熱することでピロリン酸ナトリウムを溶解させてリン酸塩水溶液を作製した。その後、水溶液の温度を90℃に保持しながら、水溶液に塩化マグネシウム100gを供給し、ピロリン酸ナトリウムと塩化マグネシウムとを反応させて、懸濁安定剤として機能するピロリン酸マグネシウムを生成させた。さらに、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム0.3gを水溶液に混合することにより、懸濁安定剤を含有する分散媒を水溶液の形態で得た。
【0133】
次いで、製造例1と同様にして得た単量体混合物を上記分散媒に加え、高速乳化・分散機「T.KホモミクサーMARKII 2.5型」(プライミクス株式会社製)に入れて、攪拌速度5000rpmで5分間処理して、乳化液を得た。
【0134】
この乳化液を50℃、攪拌速度300rpmで2時間かけて重合反応させ、次いで90℃、攪拌速度450rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
【0135】
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20%塩酸水溶液65mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引濾過した。濾過の残渣をイオン交換水により洗浄し、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
【0136】
重合体粒子の表面をSEMで観察したところ、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されており、多孔質重合体粒子であることが確認された。得られた多孔質重合体粒子は、前述した測定方法により測定を行ったところ、平均粒子径が18.1μmであり、比表面積が2.46m2/gであり、中心細孔径が0.7μmであった。また、得られた多孔質重合体粒子の圧縮強度を前記の測定方法で測定したところ、0.75[kgf/mm2]であった。この方法で得られた多孔質重合体粒子を母粒子(2)と呼ぶ。
【0137】
〔多孔質重合体粒子の製造例3〕
まず、多孔質重合体粒子の製造例1と同様にして、分散媒を得た。他方、アクリル酸ブチルに代えてメタクリル酸メチルを用いることを除いて多孔質重合体粒子の製造例1と同様にして、単量体混合物を調製した。
【0138】
次いで、調製した単量体混合物を上記分散媒に加え、高速乳化・分散機「T.KホモミクサーMARKII 2.5型」(プライミクス株式会社製)に入れて、攪拌速度3500rpmで5分間処理して乳化液を得た。
【0139】
この乳化液を50℃、攪拌速度300rpmで2時間かけて重合反応させ、次いで900℃、攪拌速度450rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
【0140】
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20%塩酸水溶液65mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引濾過した。濾過の残渣をイオン交換水により洗浄し、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
【0141】
重合体粒子の表面をSEMで観察したところ、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されており、多孔質重合体粒子であることが確認された。得られた多孔質重合体粒子は、前述した測定方法により測定を行ったところ、平均粒子径が28.2μmであり、比表面積が2.25m2/gであり、中心細孔径が0.8[μm]であった。また、得られた多孔質重合体粒子の圧縮強度を前記の測定方法で測定したところ、2.98[kg/mm2]であった。この方法で得られた重合体を、母粒子(3)と呼ぶ。
【0142】
〔実施例1:有機無機複合粒子の製造〕
多孔質重合体粒子の製造例1で得られた母粒子(1)と球状アルミナ微粒子とを混合粉砕法によって複合化させた。具体的には、母粒子(1)15gと、無機化合物としての平均粒子径0.7μmの球状アルミナ微粒子(株式会社アドマテックス社製「AO−502」;熱伝導率28W/(m・K))6.4g(多孔質重合体粒子100重量部に対して43重量部)とを混合し、粉砕機「ラボミルサーLM−PLUS」(大阪ケミカル株式会社製)にて20000rpmで60秒間かけて粉砕することにより、母粒子(1)を球状アルミナ微粒子で被覆した。得られた有機無機複合粒子の表面をSEMで観察したところ、多孔質重合体粒子の表面が球状アルミナ微粒子で被覆されていることが確認された。有機無機複合粒子のSEM像を図2に示す。また、得られた有機無機複合粒子の表面をTEMで観察したところ、球状アルミナ微粒子が多孔質重合体粒子の表面に付着していると共に孔内部に入りこんで固定化されていることが確認された。実施例1で用いた多孔質重合体粒子のTEM像を図3に示す。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径を測定したところ、41.7μmであった。
【0143】
〔実施例2:熱伝導性樹脂組成物の製造〕
実施例1で得られた有機無機複合粒子10gと、マトリックス樹脂としてのシリコーン系ベース樹脂YE5822(A)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製;2成分付加反応型液状シリコーンゴムの主成分)5gとを混合し、攪拌および脱泡した後、硬化剤YE5822(B)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製;2成分付加反応型液状シリコーンゴムの副成分)0.5gを添加し、再度攪拌および脱泡した。この場合、マトリックス樹脂の量は、有機無機複合粒子100重量部に対して55重量である。得られた混合物を所定の型枠内に流し込み、熱プレス機(株式会社東洋精機製作所社製「ラボプレス101」)を用いて、100℃、13MPaで10分間、加熱圧縮成形を行うことにより、成形されたシート状の熱伝導性樹脂組成物を得た。
【0144】
得られたシート状の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、前述した測定方法により測定を行ったところ、0.27W/(m・K)であった。
【0145】
〔実施例3:有機無機複合粒子の製造〕
母粒子(1)に代えて多孔質重合体粒子の製造例2で得られた母粒子(2)を用いることを除いて実施例1と同様にして、有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の表面をTEMで観察したところ、球状アルミナ微粒子が多孔質重合体粒子の表面に付着していると共に孔内部に入りこんで固定化されていることが確認された。得られた有機無機複合粒子を測定したところ、17.9μmであった。
【0146】
〔実施例4:熱伝導性樹脂組成物の作製および熱伝導率評価〕
実施例1で得られた有機無機複合粒子に代えて実施例3で得られた有機無機複合粒子を用い、シリコーン系ベース樹脂YE5822(A)の使用量を4.2gに変更し、硬化剤YE5822(B)の使用量を0.4gに変更することを除いて実施例2と同様にして、成形されたシート状の熱伝導性樹脂組成物を得た。この場合、マトリックス樹脂の量は、有機無機複合粒子100重量部に対して46重量である。
【0147】
得られたシート状の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、前述した測定方法により測定を行ったところ、0.28W/(m・K)であった。
【0148】
〔実施例5:熱伝導性樹脂組成物の作製および熱伝導率評価〕
シリコーン系ベース樹脂YE5822(A)の使用量を1.9gに変更し、硬化剤YE5822(B)の使用量を0.9gに変更することを除いて実施例2と同様にして、成形されたシート状の熱伝導性樹脂組成物を得た。この場合、マトリックス樹脂の量は、有機無機複合粒子100重量部に対して28重量である。
【0149】
得られたシート状の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、前述した測定方法により測定を行ったところ、0.38W/(m・K)であった。
【0150】
〔実施例6:有機無機複合粒子の製造〕
母粒子(1)の使用量を20gに変更し、無機化合物として、球状アルミナ微粒子6.4gに代えて平均粒子径1.9μmの窒化ホウ素微粒子(昭和電工株式会社製「ショウビーエヌUHP-S1」、熱伝導率40W/(m・K))10g(多孔質重合体粒子100重量部に対して50重量部)を用いることを除いて実施例1と同様にして、有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の表面をTEMで観察したところ、球状アルミナ微粒子が多孔質重合体粒子の表面に付着していると共に孔内部に入りこんで固定化されていることが確認された。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径を測定したところ、42.2μmであった。
【0151】
〔実施例7:熱伝導性樹脂組成物の作製および熱伝導率評価〕
実施例1で得られた有機無機複合粒子に代えて実施例6で得られた有機無機複合粒子を用い、シリコーン系ベース樹脂YE5822(A)の使用量を6gに変更し、硬化剤YE5822(B)の使用量を0.6gに変更し、加熱圧縮成形の時間を15分間に変更することを除いて実施例2と同様にして、成形されたシート状の熱伝導性樹脂組成物を得た。この場合、マトリックス樹脂の量は、有機無機複合粒子100重量部に対して66重量である。
【0152】
得られたシート状の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、前述した測定方法により測定を行ったところ、0.42W/(m・K)であった。
【0153】
〔実施例8:有機無機複合粒子の製造〕
母粒子(1)に代えて多孔質重合体粒子の製造例3で得られた母粒子(3)を用い、無機化合物としての球状アルミナ微粒子の使用量を8.2g(多孔質重合体粒子100重量部に対して55重量部)に変更することを除いて実施例1と同様にして、有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の表面をTEMで観察したところ、球状アルミナ微粒子が多孔質重合体粒子の表面に付着していると共に孔内部に入りこんで固定化されていることが確認された。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径を測定したところ、28.1μmであった。
【0154】
〔実施例9:熱伝導性樹脂組成物の作製および熱伝導率評価〕
実施例6で得られた有機無機複合粒子に代えて実施例8で得られた有機無機複合粒子を用いることを除いて実施例7と同様にして、成形されたシート状の熱伝導性樹脂組成物を得た。
【0155】
得られたシート状の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、前述した測定方法により測定を行ったところ、0.31W/(m・K)であった。
【0156】
〔比較例1:有機無機複合粒子の製造〕
まず、多孔質重合体粒子の製造例1および3と同様にして、分散媒を得た。他方、非架橋重合体を使用しないこと、メタクリル酸メチルの使用量を1170gに変更したこと、およびエチレングリコールジメタクリレートの使用量を130gに変更したことを除いて、多孔質重合体粒子の製造例3と同様にして、重合開始剤を含む単量体混合物を調製した。
【0157】
この重合開始剤を含む単量体混合物を上記分散媒に加え、多孔質重合体粒子の製造例1と同様の条件で重合反応を行い、多孔質重合体粒子の製造例1と同様の懸濁安定剤の分解および単離操作(濾過、洗浄、脱液、および乾燥)を行うことで、目的の重合体粒子を得た。
【0158】
得られた重合体粒子は、平均粒子径40.1μmであった。また、重合体粒子の表面をSEMで観察したところ、重合体粒子の表面には多孔質構造が形成されていなかった。また、得られた重合体粒子は、圧縮強度が2.21[kgf/mm2]であった。この方法で得られた重合体粒子を母粒子(4)と呼ぶ。
【0159】
母粒子(4)15gと、平均粒子径0.7μmの球状アルミナ微粒子(株式会社アドマテックス社製「AO−502」)6.4gとを混合し、粉砕機「ラボミルサーLM−PLUS」(大阪ケミカル株式会社製)にて20000rpmで60秒間かけて粉砕することにより、母粒子(4)を球状アルミナ微粒子で被覆した。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径を測定したところ、40.1μmであった。
【0160】
〔比較例2:熱伝導性樹脂組成物の作製および熱伝導率評価〕
実施例1で得られた有機無機複合粒子に代えて比較例1で得られた有機無機複合粒子を用い、シリコーン系ベース樹脂YE5822(A)の使用量を10.6gに変更し、硬化剤YE5822(B)の使用量を1.1gに変更することを除いて実施例2と同様にして、シート状の熱伝導性樹脂組成物を得た。
【0161】
得られたシート状の熱伝導性樹脂組成物について熱伝導率を測定したところ、0.20W/(m・K)であった。
【0162】
この結果から、重合体粒子が表面多孔質構造を有していない場合には、熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率が低下することが分かった。これは、重合体粒子が表面多孔質構造を有していない場合、無機化合物が重合体粒子表面から剥がれ易いため、有機無機複合粒子とマトリックス樹脂との混合時に、無機化合物の一部が重合体粒子表面から剥がれたためと考えられる。
【0163】
〔実施例10;化粧料の製造例〕
実施例6で得られた有機無機複合粒子10重量部と、粘土鉱物類としてのタルク40重量部と、粘土鉱物類としてのマイカ23重量部と、色材原料としての赤色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黄色酸化鉄1重量部とをヘンシェルミキサーで混合した。その後、炭化水素としてのワセリン5重量部と、脂肪酸エステルとしてのミリスチン酸オクチルドデシル2重量部と、適量の防腐剤と、適量の香料とをヘンシェルミキサーに供給して、均一に混合した。得られた混合物を粉砕して篩に通した後、これを圧縮成形することにより、パウダーファンデーションを得た。
【0164】
〔実施例11;化粧料の製造例〕
高級脂肪酸としてのステアリン酸3重量部と、高級アルコールとしてのセチルアルコール2重量部と、炭化水素としてのワセリン5重量部と、炭化水素としての流動パラフィン5重量部と、脂肪酸エステルとしてのオレイン酸エステル2重量部とを加熱溶解して、ここへ実施例6で得られた有機無機複合粒子10重量部を添加して混合し、70℃に保温して油相を得た。また、精製水65重量部に対して界面活性剤としてのポリエチレングリコール3重量部と、pH調整剤としてのトリエタノールアミン1重量部とを加え、加熱溶解して、70℃に保温し、水相を得た。水相に油相を加え、予備乳化を行った。その後、ホモミキサーで均一に乳化した後、かき混ぜながら30℃まで冷却させることで、化粧用乳液を得た。
【0165】
〔比較例3;比較用化粧料の製造例〕
実施例10において、実施例6で得られた有機無機複合粒子に代えて比較例1の製造途中で得られた母粒子(4)を用いた以外は実施例10と同様の処方および操作により、パウダーファンデーションを得た。
【0166】
〔比較例4;比較用化粧料の製造例〕
実施例11において、実施例6で得られた有機無機複合粒子に代えて比較例1の製造途中で得られた母粒子(4)を用いた以外は実施例11と同様の処方および操作により、化粧用乳液を得た。
【0167】
実施例11、12及び比較例3、4で得られた化粧料に関し、パネラー(官能評価への参加者)10名による官能評価(官能試験)を行った。この官能評価における評価項目としては、しっとり感、ソフト感、および伸びの3つを選んだ。実施例11、12及び比較例3、4で得られた化粧料の3つの評価項目の各々について、次のような基準で5段階の官能評価を行った。
【0168】
1・・・悪い
2・・・やや悪い
3・・・普通
4・・・ややよい
5・・・よい
この官能評価の結果を表1に示す。なお、表中の数値は、10名の評価結果の平均値である。
【0169】
【表1】

【0170】
上記表1の結果より、本発明に係る有機無機複合粒子を含む化粧料は、優れたしっとり感、ソフト感、および伸びを併せ持ち、優れた性質を有していることが分かった。
【0171】
〔実施例12;塗料の製造例〕
実施例1で得られた有機無機複合粒子1重量部と、市販の水系樹脂バインダー液(東洋紡績株式会社製「バイロナール(登録商標)MD−1200」、水分散型高分子量共重合ポリエステル樹脂、固形分34重量%)20重量部とを、攪拌脱泡装置を用いて10分間混合し、1分間脱泡することによって、塗料(塗料組成物)を得た。
【0172】
得られた塗料をクリアランス75μmのドクターブレードをセットした塗工装置を用いて厚さ2mmのABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂)板に塗布した後、乾燥することによって塗膜を得た。
【0173】
〔比較例5;比較用の塗料の製造例〕
実施例12において、実施例1で得られた有機無機複合粒子に代えて比較例1の製造途中で得られた母粒子(4)を用いることを除いて、実施例12と同様にして、塗料(塗料組成物)を得た。
【0174】
JIS Z8741に記載の方法に準拠して、株式会社堀場製作所社製のグロスチェッカ(光沢計)(IG−331)を使用して、実施例12および比較例5の塗膜の60°でのグロスを測定した。実施例12および比較例5の塗膜の評価結果(グロス、艶消し性)を表2に示す。
【0175】
【表2】

【0176】
上記表2の結果より、本発明の有機無機複合粒子(実施例)は、比較例の場合に比べてグロスが低く、少量の添加で高い艶消し効果が得られることが分かった。
【0177】
〔実施例13;光拡散性樹脂組成物の製造例〕
実施例1で得られた有機無機複合粒子1重量部と、透明基材樹脂としてのポリメタクリル酸メチル樹脂(住友化学株式会社製「スミペックス(登録商標)EXA」)100重量部とを、オーブン中で90℃、3時間乾燥させた。これらの乾燥物を押出機に入れ、押出機中で250℃にて溶融混練した後、ペレット化した。得られたペレットを射出成形機(シリンダー温度270℃、滞留時間15分)で成形することにより、2mm厚×50mm×100mmの光拡散性樹脂組成物を得た。
【0178】
〔比較例6;比較用の光拡散性樹脂組成物の製造例〕
実施例13において、実施例1で得られた有機無機複合粒子に変えて、比較例1の製造途中で得られた母粒子(4)を用いることを除いて、実施例13と同様にして光拡散性樹脂組成物を得た。
【0179】
実施例13および比較例6で得られた光拡散性樹脂組成物のヘーズ(ヘイズ)および全光線透過率を、日本電色工業株式会社製のヘーズメーター「NDH−2000」を使用して測定した。全光線透過率の測定はJIS K 7361−1に、ヘーズの測定はJIS K 7136にそれぞれ従って実施した。実施例13および比較例6の光拡散性樹脂組成物の評価結果(ヘーズ、全光線透過率)を表3に示す。なお、表3に示す全光線透過率およびヘーズは、5個の測定サンプルの測定値の平均値である(測定サンプル数n=5)。
【0180】
【表3】

【0181】
上記表3の結果より、本発明の有機無機複合粒子は、少量の添加で光拡散性樹脂組成物のヘーズを高くすることができ、本発明の有機無機複合粒子を含む光拡散性樹脂組成物は、液晶表示装置の拡散板や照明カバー用成形体等として使用した場合に、ランプイメージを効果的に消すことができるものであり、有用であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0182】
本発明の有機無機複合粒子は、重合体粒子に付着している無機化合物由来の特性を利用する用途、例えば、無機化合物由来の熱伝導性を利用した放熱シート用または放熱グリス用の熱伝導性フィラーの用途への利用が期待される。本発明の有機無機複合粒子は、その他の用途、例えば、塗料用の添加剤(艶消し剤、塗膜軟質化剤、意匠性付与剤等)、インク用の添加剤(艶消し剤等)、接着剤の主成分または添加剤、人工大理石用の添加剤(低収縮化剤等)、紙処理剤、化粧品用の充填材(滑り性向上のための充填材)等のような外用剤の原料、クロマトグラフィーに用いるカラム充填材、静電荷像現像に使用されるトナー用の添加剤、フィルム用のブロッキング防止剤、光拡散体(照明カバー、光拡散シート、光拡散フィルム等)用の光拡散剤等の用途にも、利用可能である。
【0183】
また、本発明の熱伝導性樹脂組成物は、電子部品等の発熱体からの放熱を行うための放熱シート、放熱グリス等として利用可能である。
【0184】
また、本発明の外用剤は、化粧料、外用医薬品等として利用可能であり、本発明の塗料は、油性塗料、水性塗料等として利用可能であり、本発明の光拡散性樹脂組成物は、照明カバー、光拡散シート、光拡散フィルム等の光拡散部材の原料(光拡散部材を成形するために用いる原料)として利用可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合体粒子と、該重合体粒子に付着した無機化合物とを含む有機無機複合粒子であって、前記重合体粒子が、表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子であることを特徴とする有機無機複合粒子。
【請求項2】
請求項1に記載の有機無機複合粒子において、
前記多孔質重合体粒子の中心細孔径が、0.1〜1μmの範囲内であることを特徴とする有機無機複合粒子。
【請求項3】
請求項1または2に記載の有機無機複合粒子において、
前記多孔質重合体粒子の圧縮強度が、0.10〜3.50[kgf/mm2]の範囲内であることを特徴とする有機無機複合粒子。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子において、
1〜200μmの範囲内の平均粒子径を有することを特徴とする有機無機複合粒子。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子において、
前記多孔質重合体粒子が、多層構造を有することを特徴とする有機無機複合粒子。
【請求項6】
前記重合体粒子が、架橋アルキル(メタ)アクリレート樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子。
【請求項7】
前記多孔質重合体粒子が、
単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体との共重合体である架橋重合体100重量部と、
炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体または共重合体である非架橋重合体0.5〜14重量部とからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子。
【請求項8】
前記無機化合物の熱伝導率が、10W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子。
【請求項9】
表面多孔質構造を有するビニル系ポリマーからなる多孔質重合体粒子に対し、無機化合物を混合粉砕法によって前記多孔質重合体粒子の表面に付着させることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。
【請求項10】
炭素数3〜20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを含む単量体混合物を重合して非架橋重合体を得る工程と、
単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体とを含む単量体混合物100重量部を、前記非架橋重合体0.5〜14重量部の存在下、水性媒体中で懸濁重合することにより、前記多孔質重合体粒子を得る工程とを含むことを特徴とする請求項9に記載の有機無機複合粒子の製造方法。
【請求項11】
前記無機化合物の熱伝導率が、10W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項9または10に記載の有機無機複合粒子の製造方法。
【請求項12】
請求項8に記載の有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。
【請求項13】
請求項11に記載の製造方法によって有機無機複合粒子を得る工程と、
前記有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂とを混合する工程とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物の製造方法。
【請求項14】
請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子を含むことを特徴とする外用剤。
【請求項15】
請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子を含むことを特徴とする塗料。
【請求項16】
請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子と、透明基材樹脂とを含むことを特徴とする光拡散性樹脂組成物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−207197(P2012−207197A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−165318(P2011−165318)
【出願日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【出願人】(000002440)積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Fターム(参考)】