高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子、及び球状の酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法
【課題】高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法を提供すること。
【解決手段】鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子、及び酸化マグネシウム粒子。
【解決手段】鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子、及び酸化マグネシウム粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子、及び球状の酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水酸化マグネシウム粒子、及び酸化マグネシウム粒子は、様々な分野で使用されている。水酸化マグネシウム粒子の用途としては、インクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料等が挙げられ、酸化マグネシウム粒子の用途としては、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等が挙げられる。
【０００３】
水酸化マグネシウム粒子をインクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料用途に用いる場合には、以下のことが望まれている。コーティング剤においては、染料インクが有する多くのＯＨ基と親和性が高いＯＨ基及び多くのマイナス電荷を有する顔料インクに吸着しやすい正電荷を有し、かつ染料が粒子間に染み込みやすい凝集体構造をもつ水酸化マグネシウム粒子が求められている。また、難燃剤、蓄熱材料及び触媒においては、分散性に優れ、高い反応性を示す凝集体構造をもつ水酸化マグネシウム粒子が求められている。さらに、電子材料においては、分散性に優れる小さな水酸化マグネシウム粒子が求められている。
【０００４】
酸化マグネシウム粒子を、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等の用途に用いる場合には、以下のことが望まれている。光学材料においては、分散性に優れ、光を拡散しやすい凝集体構造をもつ酸化マグネシウム粒子が求められている。また、触媒においては、分散性に優れ、高い反応性を示す凝集体構造をもつ酸化マグネシウム粒子が求められている。さらに、電子材料においては、分散性に優れる小さな酸化マグネシウム粒子が求められている。
【０００５】
特許文献１には、硫酸イオン〔（ＳＯ４）２−〕／マグネシウムイオン〔（Ｍｇ）２＋〕のイオン濃度比を、０．３〜２．０の範囲にすることにより得られる、２以上の異方向のリーフレット状片が結合および／または交叉した構造を有する球状の水酸化マグネシウム粒子が記載されている。しかし、特許文献１に記載の方法では安定して球状の水酸化マグネシウムができず、板状、及び柱状の水酸化マグネシウムが混在してしまい、このような水酸化マグネシウム粒子は、樹脂等に対する分散性が十分ではなく、触媒等に使用した場合は比表面積が低く反応性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者らは、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに有機酸を添加して得られる反応液と、恒温加湿機等で、酸化マグネシウム粒子の表面を部分的に水和させた酸化マグネシウム粒子とを混合して、高せん断下で水和反応させることにより、分散性に優れ、反応性の高い、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。また、本発明者らは、本発明の水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で５００℃〜１４００℃で焼成することで、高い比表面積を有する球状の酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、前記に記載の酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ，Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対し、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
本発明は、工程（ｂ）の一部水和酸化マグネシウムが、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ２／ｇである酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃、湿度６０〜９５％の恒温高湿機内に、０．５〜２４時間置くことにより得られる、前記に記載の方法に関する。
本発明は、工程（ｂ）の混合液における、一部水和酸化マグネシウムの濃度が２０〜２００ｇ／Ｌである、前記に記載の方法に関する。
本発明は、酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子又は前記に記載の方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む、酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
【００１０】
本発明により、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法が提供される。本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、高い比表面積を有し、高い分散性を有し、様々な分野に有用である。また、本発明の製造方法によれば、水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の水酸化マグネシウム粒子の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の水酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である。本発明において、一次粒子の形状は鱗片状であり、鱗片の厚み（短軸）が、例えば０．０１〜０．１μｍであり、厚みに対する鱗片の最大長さの比率（アスペクト比）が、例えば１０〜１０００である。このような一次粒子が凝集した球形状の粒子は、均一な細孔が粒子表面に存在し、従来の製造方法により得られる六角板状の水酸化マグネシウム粒子に比べて、比表面積が高いことから液体及び気体分子の吸着性が高く、形状が球状であることから樹脂等に対する分散性が高い。また、このような一次粒子が凝集した球形状の粒子を用紙のコーティング剤として使用した場合、球状を構成している鱗片状の水酸化マグネシウムが密集しすぎないため、インクの吸着性が良好である。
【００１３】
本発明の水酸化マグネシウム粒子は、Ｄ５０が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２／ｇ以上である。このような範囲であれば、樹脂等への配合時に粘度が高くなりすぎず、また粒子の凝集が抑えられるため分散性が良好である。また、このような粒子径を有する水酸化マグネシウム粒子を用紙のコーティング剤として使用した場合には、粒子がインク受容層から突出せず、インクの定着性及び吸収性が良好である。さらに、粒子径が大きすぎないため光学材料及び電子材料に有用である。本発明の水酸化マグネシウム粒子のＤ５０は、好ましくは２．０〜５．０μｍであり、より好ましくは３．０〜５．０μｍであり、比表面積は、好ましくは１０〜１２０ｍ２／ｇであり、より好ましくは２０〜１００ｍ２／ｇである。本発明において、比表面積はＢＥＴ法により求められる。
【００１４】
本発明の水酸化マグネシウム粉末は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ１０）と累積９０％粒子径（Ｄ９０）との比Ｄ９０／Ｄ１０が、好ましくは３以下、より好ましくは１〜３の範囲である。このような比Ｄ９０／Ｄ１０であれば、水酸化マグネシウム粉末の粒度分布が狭く、粒子の凝集が少ないので、さらに優れた分散性が得られる。
【００１５】
本発明の水酸化マグネシウム粒子は、その製造工程において用いられる化合物の金属元素をさらに含んでいてもよい。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を、酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、さらに２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を、金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む。これらの金属元素の含有量であれば、水酸化マグネシウム粒子をコーティング剤として使用した場合に、白色度、紫外線吸収性、及び屈折率等が十分である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素、つまりＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、又はそれらの混合物の含有量は、酸化物換算で、好ましくは０．０５〜４．０質量％であり、より好ましくは０．０５〜３．０質量％であり、さらに好ましくは０．０５〜２．５質量％である。
【００１６】
本発明において、２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）としては、特に限定されず、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、及びＶが挙げられ、Ａｌ及びＦｅが好ましい。２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．０５〜５．０質量％であり、より好ましくは０．１〜５．０質量％であり、さらに好ましくは０．３〜４．０質量％である。
【００１７】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である。このような酸化マグネシウム粒子は、樹脂等への分散性が優れている。具体的には、このような粒子径及び比表面積を有する酸化マグネシウム粒子は、用紙のコーティング剤として使用した場合、粒子がインク受容層から突出せず、インクの定着性及び吸収性が良好である、また樹脂等への配合時に粘度が高くなりすぎず、粒子の凝集が抑えられるため分散性が良好である。さらに、粒子径が大きすぎないため光学材料及び電子材料に有用である。本発明の酸化マグネシウム粒子のＤ５０は、好ましくは２．０〜５．０μｍであり、より好ましくは３．０〜５．０μｍであり、比表面積は、好ましくは１０〜１２０ｍ２/ｇであり、より好ましくは２０〜１００ｍ２/ｇである。
【００１８】
本発明の酸化マグネシウム粉末は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ１０）と累積９０％粒子径（Ｄ９０）との比Ｄ９０／Ｄ１０が、好ましくは３以下であり、より好ましくは１〜３の範囲である。このような比Ｄ９０／Ｄ１０であれば、酸化マグネシウム粉末の粒度分布が狭く、粒子の凝集が少ないので、さらに優れた分散性を得ることができる。
【００１９】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、その製造工程において用いられる化合物の金属元素をさらに含んでいてもよい。本発明の酸化マグネシウム粒子は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を、酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、さらに２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を、金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む。これらのような金属元素の含有量であれば、酸化マグネシウム粒子をコーティング剤として使用した場合に、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が十分である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素、つまりＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、又はそれらの混合物の含有量は、酸化物換算で、好ましくは０．０５〜４．０質量％であり、より好ましくは０．２〜４．０質量％であり、さらに好ましくは０．４〜４．０質量％である。
【００２０】
２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）としては、特に限定されず、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、及びＶが挙げられ、Ａｌ及びＦｅが好ましい。２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．１〜５．０質量％であり、より好ましくは０．３〜４．０質量％であり、さらに好ましくは０．４〜４．０質量％である。
【００２１】
本発明の水酸化マグネシウム粒子の製造方法は、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ｂ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）平均粒子径が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程、
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、及び２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対して、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を、５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて、混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む。
【００２２】
工程（ａ）は、酸化マグネシウムの水和反応のための反応液を得る工程である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子である、複合水酸化物及び複合酸化物を作成するために添加される。これにより、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が向上し、光学材料や、インクジェット用紙のコーティング剤に適する本発明の水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム粒子が得られる。
【００２３】
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物として、これらの金属元素を有する化合物であれば特に限定されず、酸化物、水酸化物、水素化物、ハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物）、リン酸塩、炭酸塩、及び硝酸塩などが挙げられ、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、酸化ハフニウム、水酸化ハフニウム、塩化ハフニウム、硝酸ハフニウム、酸化チタン、水酸化チタン、塩化チタン、及び硝酸チタンが好ましい。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は、純度が９９．０％以上であることが好ましく、９９．５％以上であることがより好ましい。本発明において、純度は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素（Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＺｒ）の含有量を測定し、これらの合計含有量を１００質量％から差し引いた値とする。なお、対象となるＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物自体を構成する元素が、前記したＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素に該当する場合、当該元素は不純物元素に含まれない。例えば、工程（ａ）で使用されるＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物がＺｎＯである場合、ＺｎＯを構成するＺｎは、前記したＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素に含まれない。これらの不純物元素の含有量の測定方法としては、ＩＣＰ発光分析装置を用いた測定方法が挙げられる。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は、Ｄ５０が０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることがより好ましい。
【００２４】
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液における溶媒として、イオン交換水が挙げられる。工程（ａ）で用いられる分散液は、例えばイオン交換水にＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を添加することにより得ることができる。
【００２５】
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、本発明の水酸化マグネシウム粒子の溶解度及び析出速度を制御するために添加される。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩として、塩化アルミニウム、塩化鉄、硝酸アルミニウム、及び硝酸鉄が好ましい。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、純度が９９．０％以上であることが好ましく、９９．５％以上であることがより好ましい。また、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、Ｄ５０が０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることがより好ましい。
【００２６】
本発明において、有機酸は、原料である酸化マグネシウム粒子の溶解度を抑制するために添加される。有機酸としては、カルボキシル基を持つ脂肪族又は芳香族の有機酸が挙げられ、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び安息香酸が好ましい。
【００２７】
工程（ｂ）は、工程（ａ）で得られた水和反応のための反応液、及び一部水和酸化マグネシウム粒子を混合する工程である。工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子は、酸化マグネシウム粒子の活性度が調整されたものである。工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、表面の一部が水和された酸化マグネシウム、即ち部分的に水和された酸化マグネシウムである。このような一部水和酸化マグネシウムを用いることで、高い比表面積を有する水酸化マグネシウム粒子が得られる。
【００２８】
工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子のＤ５０が０．１μｍより小さいと、水和速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。また、Ｄ５０が１０μｍより大きいと、十分に水和反応が進まず酸化マグネシウムを含んだ粒子が残る。Ｄ５０は０．１〜５．０μｍであるのが好ましい。工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子の比表面積が２０．０ｍ２／ｇを超えると、水和速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。また、比表面積が１．０ｍ２／ｇ未満であると、十分に水和反応が進まず酸化マグネシウムを含んだ粒子が残る。比表面積は、２．０〜１８．０ｍ２／ｇであるのが好ましく、３．０〜１５．０ｍ２／ｇであるのがより好ましい。
【００２９】
工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子の付着水分と水和物構造中の水分の合計を示すＩｇ−ｌｏｓｓ（強熱減量）は、２．０〜２５．０％である。すなわち、Ｉｇ−ｌｏｓｓは、本発明における一部水和酸化マグネシウム粒子における水和の程度を示す。Ｉｇ−ｌｏｓｓが２５．０％を超えてしまうと、水和反応が抑制され、水和しきれない酸化マグネシウムが残留し、好ましくない。水和反応を十分に進行させ、さらに高い比表面積を有する水酸化マグネシウムを得るためには、Ｉｇ−ｌｏｓｓは、２．０〜２０．０％であるのが好ましく、３．０〜１８．０％であるのがより好ましい。本発明においてＩｇ−ｌｏｓｓは、一部水和酸化マグネシウム粒子を１２７３Ｋで３６００秒焼成した後で測定することにより求められる。
【００３０】
このような工程（ｂ）で用意される一部水和酸化マグネシウムは、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ２／ｇである、酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃及び湿度６０〜９５％の恒温高湿機内に、０．５〜２４時間置く工程により得ることができる。通常、原料である酸化マグネシウムのＩｇ−ｌｏｓｓは０．１〜１．０％であり、恒温高湿機内に置く時間を増加させることで、Ｉｇ−ｌｏｓｓを増加させることができる。工程（ｂ）で用意される一部水和酸化マグネシウムの原料となる酸化マグネシウムのＤ５０は、０．１〜５．０μｍであるのが好ましい。また、工程（ｂ）で用意される一部水和酸化マグネシウムの原料となる酸化マグネシウムの比表面積は、２．０〜１５．０ｍ２／ｇであるのが好ましく、３．０〜１５．０ｍ２／ｇであるのがより好ましい。
【００３１】
工程（ｂ）において用いられる一部水和酸化マグネシウム及び分散液に含まれる各成分の量は、以下のとおりである。
【００３２】
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される化合物の量が０．１質量％より小さいと、コーティング剤として使用した場合、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が十分ではなく、粒子形状も鱗片状の一次粒子が凝集した球状粒子にならず六角板状の粒子になる。また、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される化合物の量が５．０質量％より大きいと、本発明のような鱗片状の一次粒子が凝集した球状粒子にならず六角柱状の粒子になる。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、好ましくは０．４〜４．０質量％である。
【００３３】
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％である。添加量が０．１質量％より小さいと結晶の析出速度が遅くなり、単分散した六角柱状の粒子になり、添加量が５．０質量％より大きいと結晶の析出速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で０．４〜４．０質量％であるのがより好ましい。
【００３４】
有機酸の添加量は、一部水和酸化マグネシウム粒子１００ｇに対して、０．０１〜３．０ｍｏｌである。有機酸の添加量が一部水和酸化マグネシウム粒子１００ｇに対して、０．０１ｍｏｌより小さいと結晶の析出速度が遅くなり、単分散した六角柱状の粒子になり、３．０ｍｏｌより大きいと結晶の析出速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。有機酸の添加量は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対して、好ましくは０．０１〜２．０ｍｏｌである。
【００３５】
工程（ｂ）において、混合液における、一部水和酸化マグネシウムの濃度は、好ましくは２０〜２００ｇ／Ｌであり、より好ましくは５０〜１８０ｇ／Ｌであり、さらに好ましくは５０〜１５０ｇ／Ｌである。すなわち、工程（ａ）で得られる反応液に対する一部水和酸化マグネシウムの量を、好ましくは２０〜２００ｇ／Ｌ、より好ましくは５０〜１８０ｇ／Ｌ、さらに好ましくは５０〜１５０ｇ／Ｌに調整する。このような反応液における一部水和酸化マグネシウム濃度であれば、水和反応が十分に進む。
【００３６】
工程（ｂ）において、反応液の温度は、好ましくは５０〜１００℃であり、より好ましくは５０〜９５℃であり、さらに好ましくは７０〜９０℃である。このような温度であれば、水和反応が十分に進む。
【００３７】
工程（ｃ）は、５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程である。撹拌の回転数は、反応時の分散状態を制御するために調整される。周速が７ｍ／ｓより小さいと、鱗片状の一次粒子が凝集した球状の水酸化マグネシウムが得られない。また、周速が２０ｍ／ｓより大きいと、水酸化マグネシウム粒子が核生成時に十分に分散し、単分散した六角柱状の水酸化マグネシウム粒子になり、本発明のような球状の水酸化マグネシウム粒子が得られない。このような撹拌のための装置として、ホモディスパー（プライミクス社、Ｔ．Ｋ．ホモディスパー）等が挙げられる。周速は、好ましくは８〜１８ｍ／ｓであり、より好ましくは９〜１５ｍ／ｓである。工程（ｃ）における反応温度は、好ましくは５５〜９５℃であり、より好ましくは６０〜９５℃である。工程（ｃ）において、混合時間は、水和反応の程度に応じて変更でき、例えば１０〜３６０分、好ましくは２０〜２００分とすることができる。
【００３８】
工程（ｄ）は、３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程である。これにより、工程（ｃ）において未反応の一部水和酸化マグネシウムの水和反応を促進させて、水酸化マグネシウムとすることができる。温度は、好ましくは５０〜９５℃であり、より好ましくは７０〜９０℃である。撹拌速度は、水酸化マグネシウムスラリーが十分撹拌できる程度であればよく、特に制限はないが、例えば、３枚ばねの攪拌機で１００〜５００ｒｐｍとすることができる。撹拌時間は、水和反応が十分に進み所望の水酸化マグネシウムスラリーが得られる時間であれば、特に制限なく、例えば、０．５〜６時間とすることができる。
【００３９】
工程（ｅ）は、工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程である。これにより、本発明の水酸化マグネシウム粒子が得られる。
【００４０】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の工程（ａ）〜工程（ｅ）を含む製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む方法により得られる。好ましくは、６００〜１３００℃で焼成する工程を含む方法により得られる。例えば、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の工程（ａ）〜工程（ｅ）を含む製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、昇温速度１〜２０℃／分（好ましくは３〜１０℃／分）で５００〜１４００℃、好ましくは６００〜１３００℃まで昇温し、昇温後、５００〜１４００℃、好ましくは６００〜１３００℃で０．１〜５時間焼成することにより、本発明の酸化マグネシウム粒子を得ることができる。焼成温度が５００℃未満であると、熱量が不足し水酸化マグネシウムが残る。一方、焼成温度が１４００℃を超えると、酸化マグネシウムが粒成長して、鱗片状の一次粒子が凝集した球状の酸化マグネシウムにはならない。
【００４１】
このようにして、分散性に優れた球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子が得られる。本発明の水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムの製造方法は、原料の酸化マグネシウムを恒温高湿機などで水和調整するだけで、簡単に比表面積をコントロールできるために、容易に水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムを製造することができる。
【００４２】
本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、球状であり、平均粒子径が小さく、かつ均一であり、分散性が良く、高い比表面積を有するため様々な分野で有用性が高い。また、本発明の製造方法は、上記のような水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム粒子を容易に調製することができるため、利便性が高い。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、インクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料等が挙げられ、酸化マグネシウム粒子の用途としては、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等の用途に用いることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
［分析方法］
（１）レーザ回折散乱式粒度分布測定
レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（商品名：ＭＴ３３００、日機装社製）を使用して、体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ１０）、体積基準の累積５０％粒子径（Ｄ５０）、及び体積基準の累積９０％粒子径（Ｄ９０）を測定した。
（２）元素の質量測定法
粒子中の測定対象となる元素（Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ）は、ＩＣＰ発光分析装置（商品名：ＳＰＳ−５１００、セイコーインスツルメンツ製）を使用して、試料を酸に溶解したのち質量を測定した。
（３）ＢＥＴ比表面積測定法
比表面積測定装置（商品名：Ｍａｃｓｏｒｂ１２１０、マウンテック社製）を使用して、ガス吸着法により比表面積を測定した。
（４）Ｉｇ−ｌｏｓｓ測定法
電気炉（丸祥電器株式会社製）を使用して、１２７３Ｋで３６００秒の条件によりＩｇ−ｌｏｓｓを測定した。
〔実施例１〕
平均粒子径（Ｄ５０）が１．０８μｍであり、比表面積が１０．９４ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度８０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に３時間置き、表面を一部水和させて、比表面積が１３．１１ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが９．０８％である、一部水和酸化マグネシウムを得た。
反応に使用する一部水和酸化マグネシウムに対して、０．５質量％の酸化亜鉛、及びイオン交換水１リットルを含むイオン交換水溶液に、金属元素換算で０．５質量％の塩化アルミニウム・６水和物、及び一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対して０．０２molのプロピオン酸を添加することで反応液を作製した。作製した反応液の温度を６０℃まで昇温させ、表面を一部水和させた酸化マグネシウムを１００ｇ投入して、混合液を得た。酸化マグネシウムを投入後、反応液の温度を９５℃まで上昇させ、撹拌機（プライミクス社製 T.K.ホモディスパー）で、周速が９ｍ/ｓなるように調整し、１時間反応させた。
その後、９０℃で、スラリ−が十分撹拌できる程度の回転速度で４時間撹拌することにより、水酸化マグネシウムスラリーを作製した。作製した水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、本発明の水酸化マグネシウム粒子を得た。
〔実施例２〕
平均粒子径が２．５８μｍであり、比表面積が３．５９ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度６０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、１時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を４．２３ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを４．７２％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例３〕
平均粒子径が０．６８μｍであり、比表面積が１２．６８ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度６０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、２４時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を１６．７２ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを１６．９７％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例４〕
酸化亜鉛の添加量を３．０質量％にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例５〕
酸化亜鉛の添加量を０．１質量％にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例６〕
プロピオン酸を０．０２molの酢酸にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例７〕
プロピオン酸を０．０２molの酪酸にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例８〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で８００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。
〔比較例１〕
平均粒子径が５．８８μｍであり、比表面積が１．３４ｍ２／ｇである酸化マグネシウムの表面を一部水和せずに用いたこと以外は、実施例１と同様に行った。なお、原料である酸化マグネシウムのＩｇ−ｌｏｓｓは、０．４４％であった。
〔比較例２〕
平均粒子径が０．７６μｍであり、比表面積が１９．６８ｍ２／ｇである酸化マグネシウムの表面を温度６０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、１時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を２０．７８ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを２．５８％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例３〕
平均粒子径が１．８６μｍであり、比表面積が１．５９ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度８０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、３０時間置き、比表面積を３．８ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを２５．３％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例４〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で１，５００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。
【００４４】
以上の実施例によって得られた水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子に関する測定結果を表１に示し、比較例によって得られた水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子に関する測定結果を表２に示す。
【表１】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子、及び球状の酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水酸化マグネシウム粒子、及び酸化マグネシウム粒子は、様々な分野で使用されている。水酸化マグネシウム粒子の用途としては、インクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料等が挙げられ、酸化マグネシウム粒子の用途としては、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等が挙げられる。
【０００３】
水酸化マグネシウム粒子をインクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料用途に用いる場合には、以下のことが望まれている。コーティング剤においては、染料インクが有する多くのＯＨ基と親和性が高いＯＨ基及び多くのマイナス電荷を有する顔料インクに吸着しやすい正電荷を有し、かつ染料が粒子間に染み込みやすい凝集体構造をもつ水酸化マグネシウム粒子が求められている。また、難燃剤、蓄熱材料及び触媒においては、分散性に優れ、高い反応性を示す凝集体構造をもつ水酸化マグネシウム粒子が求められている。さらに、電子材料においては、分散性に優れる小さな水酸化マグネシウム粒子が求められている。
【０００４】
酸化マグネシウム粒子を、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等の用途に用いる場合には、以下のことが望まれている。光学材料においては、分散性に優れ、光を拡散しやすい凝集体構造をもつ酸化マグネシウム粒子が求められている。また、触媒においては、分散性に優れ、高い反応性を示す凝集体構造をもつ酸化マグネシウム粒子が求められている。さらに、電子材料においては、分散性に優れる小さな酸化マグネシウム粒子が求められている。
【０００５】
特許文献１には、硫酸イオン〔（ＳＯ４）２−〕／マグネシウムイオン〔（Ｍｇ）２＋〕のイオン濃度比を、０．３〜２．０の範囲にすることにより得られる、２以上の異方向のリーフレット状片が結合および／または交叉した構造を有する球状の水酸化マグネシウム粒子が記載されている。しかし、特許文献１に記載の方法では安定して球状の水酸化マグネシウムができず、板状、及び柱状の水酸化マグネシウムが混在してしまい、このような水酸化マグネシウム粒子は、樹脂等に対する分散性が十分ではなく、触媒等に使用した場合は比表面積が低く反応性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者らは、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに有機酸を添加して得られる反応液と、恒温加湿機等で、酸化マグネシウム粒子の表面を部分的に水和させた酸化マグネシウム粒子とを混合して、高せん断下で水和反応させることにより、分散性に優れ、反応性の高い、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。また、本発明者らは、本発明の水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で５００℃〜１４００℃で焼成することで、高い比表面積を有する球状の酸化マグネシウム粒子が得られることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、前記に記載の酸化マグネシウム粒子に関する。
本発明は、水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ，Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対し、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
本発明は、工程（ｂ）の一部水和酸化マグネシウムが、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ２／ｇである酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃、湿度６０〜９５％の恒温高湿機内に、０．５〜２４時間置くことにより得られる、前記に記載の方法に関する。
本発明は、工程（ｂ）の混合液における、一部水和酸化マグネシウムの濃度が２０〜２００ｇ／Ｌである、前記に記載の方法に関する。
本発明は、酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、前記に記載の水酸化マグネシウム粒子又は前記に記載の方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む、酸化マグネシウム粒子の製造方法に関する。
【００１０】
本発明により、高い比表面積を有する球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子、並びにそれらの製造方法が提供される。本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、高い比表面積を有し、高い分散性を有し、様々な分野に有用である。また、本発明の製造方法によれば、水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の水酸化マグネシウム粒子の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の水酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である。本発明において、一次粒子の形状は鱗片状であり、鱗片の厚み（短軸）が、例えば０．０１〜０．１μｍであり、厚みに対する鱗片の最大長さの比率（アスペクト比）が、例えば１０〜１０００である。このような一次粒子が凝集した球形状の粒子は、均一な細孔が粒子表面に存在し、従来の製造方法により得られる六角板状の水酸化マグネシウム粒子に比べて、比表面積が高いことから液体及び気体分子の吸着性が高く、形状が球状であることから樹脂等に対する分散性が高い。また、このような一次粒子が凝集した球形状の粒子を用紙のコーティング剤として使用した場合、球状を構成している鱗片状の水酸化マグネシウムが密集しすぎないため、インクの吸着性が良好である。
【００１３】
本発明の水酸化マグネシウム粒子は、Ｄ５０が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２／ｇ以上である。このような範囲であれば、樹脂等への配合時に粘度が高くなりすぎず、また粒子の凝集が抑えられるため分散性が良好である。また、このような粒子径を有する水酸化マグネシウム粒子を用紙のコーティング剤として使用した場合には、粒子がインク受容層から突出せず、インクの定着性及び吸収性が良好である。さらに、粒子径が大きすぎないため光学材料及び電子材料に有用である。本発明の水酸化マグネシウム粒子のＤ５０は、好ましくは２．０〜５．０μｍであり、より好ましくは３．０〜５．０μｍであり、比表面積は、好ましくは１０〜１２０ｍ２／ｇであり、より好ましくは２０〜１００ｍ２／ｇである。本発明において、比表面積はＢＥＴ法により求められる。
【００１４】
本発明の水酸化マグネシウム粉末は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ１０）と累積９０％粒子径（Ｄ９０）との比Ｄ９０／Ｄ１０が、好ましくは３以下、より好ましくは１〜３の範囲である。このような比Ｄ９０／Ｄ１０であれば、水酸化マグネシウム粉末の粒度分布が狭く、粒子の凝集が少ないので、さらに優れた分散性が得られる。
【００１５】
本発明の水酸化マグネシウム粒子は、その製造工程において用いられる化合物の金属元素をさらに含んでいてもよい。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を、酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、さらに２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を、金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む。これらの金属元素の含有量であれば、水酸化マグネシウム粒子をコーティング剤として使用した場合に、白色度、紫外線吸収性、及び屈折率等が十分である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素、つまりＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、又はそれらの混合物の含有量は、酸化物換算で、好ましくは０．０５〜４．０質量％であり、より好ましくは０．０５〜３．０質量％であり、さらに好ましくは０．０５〜２．５質量％である。
【００１６】
本発明において、２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）としては、特に限定されず、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、及びＶが挙げられ、Ａｌ及びＦｅが好ましい。２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．０５〜５．０質量％であり、より好ましくは０．１〜５．０質量％であり、さらに好ましくは０．３〜４．０質量％である。
【００１７】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である。このような酸化マグネシウム粒子は、樹脂等への分散性が優れている。具体的には、このような粒子径及び比表面積を有する酸化マグネシウム粒子は、用紙のコーティング剤として使用した場合、粒子がインク受容層から突出せず、インクの定着性及び吸収性が良好である、また樹脂等への配合時に粘度が高くなりすぎず、粒子の凝集が抑えられるため分散性が良好である。さらに、粒子径が大きすぎないため光学材料及び電子材料に有用である。本発明の酸化マグネシウム粒子のＤ５０は、好ましくは２．０〜５．０μｍであり、より好ましくは３．０〜５．０μｍであり、比表面積は、好ましくは１０〜１２０ｍ２/ｇであり、より好ましくは２０〜１００ｍ２/ｇである。
【００１８】
本発明の酸化マグネシウム粉末は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ１０）と累積９０％粒子径（Ｄ９０）との比Ｄ９０／Ｄ１０が、好ましくは３以下であり、より好ましくは１〜３の範囲である。このような比Ｄ９０／Ｄ１０であれば、酸化マグネシウム粉末の粒度分布が狭く、粒子の凝集が少ないので、さらに優れた分散性を得ることができる。
【００１９】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、その製造工程において用いられる化合物の金属元素をさらに含んでいてもよい。本発明の酸化マグネシウム粒子は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素を、酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、さらに２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を、金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む。これらのような金属元素の含有量であれば、酸化マグネシウム粒子をコーティング剤として使用した場合に、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が十分である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される１以上の金属元素、つまりＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、又はそれらの混合物の含有量は、酸化物換算で、好ましくは０．０５〜４．０質量％であり、より好ましくは０．２〜４．０質量％であり、さらに好ましくは０．４〜４．０質量％である。
【００２０】
２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）としては、特に限定されず、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、及びＶが挙げられ、Ａｌ及びＦｅが好ましい。２価及び３価の金属元素からなる群より選択される１以上の更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）の含有量は、金属元素換算で、好ましくは０．１〜５．０質量％であり、より好ましくは０．３〜４．０質量％であり、さらに好ましくは０．４〜４．０質量％である。
【００２１】
本発明の水酸化マグネシウム粒子の製造方法は、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ｂ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）平均粒子径が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程、
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、及び２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対して、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を、５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて、混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む。
【００２２】
工程（ａ）は、酸化マグネシウムの水和反応のための反応液を得る工程である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子である、複合水酸化物及び複合酸化物を作成するために添加される。これにより、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が向上し、光学材料や、インクジェット用紙のコーティング剤に適する本発明の水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム粒子が得られる。
【００２３】
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物として、これらの金属元素を有する化合物であれば特に限定されず、酸化物、水酸化物、水素化物、ハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物）、リン酸塩、炭酸塩、及び硝酸塩などが挙げられ、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、酸化ハフニウム、水酸化ハフニウム、塩化ハフニウム、硝酸ハフニウム、酸化チタン、水酸化チタン、塩化チタン、及び硝酸チタンが好ましい。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は、純度が９９．０％以上であることが好ましく、９９．５％以上であることがより好ましい。本発明において、純度は、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素（Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＺｒ）の含有量を測定し、これらの合計含有量を１００質量％から差し引いた値とする。なお、対象となるＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物自体を構成する元素が、前記したＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素に該当する場合、当該元素は不純物元素に含まれない。例えば、工程（ａ）で使用されるＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物がＺｎＯである場合、ＺｎＯを構成するＺｎは、前記したＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物中の不純物元素に含まれない。これらの不純物元素の含有量の測定方法としては、ＩＣＰ発光分析装置を用いた測定方法が挙げられる。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物は、Ｄ５０が０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることがより好ましい。
【００２４】
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液における溶媒として、イオン交換水が挙げられる。工程（ａ）で用いられる分散液は、例えばイオン交換水にＺｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を添加することにより得ることができる。
【００２５】
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、本発明の水酸化マグネシウム粒子の溶解度及び析出速度を制御するために添加される。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩として、塩化アルミニウム、塩化鉄、硝酸アルミニウム、及び硝酸鉄が好ましい。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、純度が９９．０％以上であることが好ましく、９９．５％以上であることがより好ましい。また、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩は、Ｄ５０が０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることがより好ましい。
【００２６】
本発明において、有機酸は、原料である酸化マグネシウム粒子の溶解度を抑制するために添加される。有機酸としては、カルボキシル基を持つ脂肪族又は芳香族の有機酸が挙げられ、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び安息香酸が好ましい。
【００２７】
工程（ｂ）は、工程（ａ）で得られた水和反応のための反応液、及び一部水和酸化マグネシウム粒子を混合する工程である。工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子は、酸化マグネシウム粒子の活性度が調整されたものである。工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子は、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、表面の一部が水和された酸化マグネシウム、即ち部分的に水和された酸化マグネシウムである。このような一部水和酸化マグネシウムを用いることで、高い比表面積を有する水酸化マグネシウム粒子が得られる。
【００２８】
工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子のＤ５０が０．１μｍより小さいと、水和速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。また、Ｄ５０が１０μｍより大きいと、十分に水和反応が進まず酸化マグネシウムを含んだ粒子が残る。Ｄ５０は０．１〜５．０μｍであるのが好ましい。工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子の比表面積が２０．０ｍ２／ｇを超えると、水和速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。また、比表面積が１．０ｍ２／ｇ未満であると、十分に水和反応が進まず酸化マグネシウムを含んだ粒子が残る。比表面積は、２．０〜１８．０ｍ２／ｇであるのが好ましく、３．０〜１５．０ｍ２／ｇであるのがより好ましい。
【００２９】
工程（ｂ）で用いられる一部水和酸化マグネシウム粒子の付着水分と水和物構造中の水分の合計を示すＩｇ−ｌｏｓｓ（強熱減量）は、２．０〜２５．０％である。すなわち、Ｉｇ−ｌｏｓｓは、本発明における一部水和酸化マグネシウム粒子における水和の程度を示す。Ｉｇ−ｌｏｓｓが２５．０％を超えてしまうと、水和反応が抑制され、水和しきれない酸化マグネシウムが残留し、好ましくない。水和反応を十分に進行させ、さらに高い比表面積を有する水酸化マグネシウムを得るためには、Ｉｇ−ｌｏｓｓは、２．０〜２０．０％であるのが好ましく、３．０〜１８．０％であるのがより好ましい。本発明においてＩｇ−ｌｏｓｓは、一部水和酸化マグネシウム粒子を１２７３Ｋで３６００秒焼成した後で測定することにより求められる。
【００３０】
このような工程（ｂ）で用意される一部水和酸化マグネシウムは、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ２／ｇである、酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃及び湿度６０〜９５％の恒温高湿機内に、０．５〜２４時間置く工程により得ることができる。通常、原料である酸化マグネシウムのＩｇ−ｌｏｓｓは０．１〜１．０％であり、恒温高湿機内に置く時間を増加させることで、Ｉｇ−ｌｏｓｓを増加させることができる。工程（ｂ）で用意される一部水和酸化マグネシウムの原料となる酸化マグネシウムのＤ５０は、０．１〜５．０μｍであるのが好ましい。また、工程（ｂ）で用意される一部水和酸化マグネシウムの原料となる酸化マグネシウムの比表面積は、２．０〜１５．０ｍ２／ｇであるのが好ましく、３．０〜１５．０ｍ２／ｇであるのがより好ましい。
【００３１】
工程（ｂ）において用いられる一部水和酸化マグネシウム及び分散液に含まれる各成分の量は、以下のとおりである。
【００３２】
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％である。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される化合物の量が０．１質量％より小さいと、コーティング剤として使用した場合、白色度、紫外線吸収性及び屈折率等が十分ではなく、粒子形状も鱗片状の一次粒子が凝集した球状粒子にならず六角板状の粒子になる。また、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される化合物の量が５．０質量％より大きいと、本発明のような鱗片状の一次粒子が凝集した球状粒子にならず六角柱状の粒子になる。Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、好ましくは０．４〜４．０質量％である。
【００３３】
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％である。添加量が０．１質量％より小さいと結晶の析出速度が遅くなり、単分散した六角柱状の粒子になり、添加量が５．０質量％より大きいと結晶の析出速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物の量は、一部水和酸化マグネシウム粒子に対して、金属元素換算で０．４〜４．０質量％であるのがより好ましい。
【００３４】
有機酸の添加量は、一部水和酸化マグネシウム粒子１００ｇに対して、０．０１〜３．０ｍｏｌである。有機酸の添加量が一部水和酸化マグネシウム粒子１００ｇに対して、０．０１ｍｏｌより小さいと結晶の析出速度が遅くなり、単分散した六角柱状の粒子になり、３．０ｍｏｌより大きいと結晶の析出速度が速くなりすぎ、粗大な凝集粒子になる。有機酸の添加量は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対して、好ましくは０．０１〜２．０ｍｏｌである。
【００３５】
工程（ｂ）において、混合液における、一部水和酸化マグネシウムの濃度は、好ましくは２０〜２００ｇ／Ｌであり、より好ましくは５０〜１８０ｇ／Ｌであり、さらに好ましくは５０〜１５０ｇ／Ｌである。すなわち、工程（ａ）で得られる反応液に対する一部水和酸化マグネシウムの量を、好ましくは２０〜２００ｇ／Ｌ、より好ましくは５０〜１８０ｇ／Ｌ、さらに好ましくは５０〜１５０ｇ／Ｌに調整する。このような反応液における一部水和酸化マグネシウム濃度であれば、水和反応が十分に進む。
【００３６】
工程（ｂ）において、反応液の温度は、好ましくは５０〜１００℃であり、より好ましくは５０〜９５℃であり、さらに好ましくは７０〜９０℃である。このような温度であれば、水和反応が十分に進む。
【００３７】
工程（ｃ）は、５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程である。撹拌の回転数は、反応時の分散状態を制御するために調整される。周速が７ｍ／ｓより小さいと、鱗片状の一次粒子が凝集した球状の水酸化マグネシウムが得られない。また、周速が２０ｍ／ｓより大きいと、水酸化マグネシウム粒子が核生成時に十分に分散し、単分散した六角柱状の水酸化マグネシウム粒子になり、本発明のような球状の水酸化マグネシウム粒子が得られない。このような撹拌のための装置として、ホモディスパー（プライミクス社、Ｔ．Ｋ．ホモディスパー）等が挙げられる。周速は、好ましくは８〜１８ｍ／ｓであり、より好ましくは９〜１５ｍ／ｓである。工程（ｃ）における反応温度は、好ましくは５５〜９５℃であり、より好ましくは６０〜９５℃である。工程（ｃ）において、混合時間は、水和反応の程度に応じて変更でき、例えば１０〜３６０分、好ましくは２０〜２００分とすることができる。
【００３８】
工程（ｄ）は、３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程である。これにより、工程（ｃ）において未反応の一部水和酸化マグネシウムの水和反応を促進させて、水酸化マグネシウムとすることができる。温度は、好ましくは５０〜９５℃であり、より好ましくは７０〜９０℃である。撹拌速度は、水酸化マグネシウムスラリーが十分撹拌できる程度であればよく、特に制限はないが、例えば、３枚ばねの攪拌機で１００〜５００ｒｐｍとすることができる。撹拌時間は、水和反応が十分に進み所望の水酸化マグネシウムスラリーが得られる時間であれば、特に制限なく、例えば、０．５〜６時間とすることができる。
【００３９】
工程（ｅ）は、工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程である。これにより、本発明の水酸化マグネシウム粒子が得られる。
【００４０】
本発明の酸化マグネシウム粒子は、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の工程（ａ）〜工程（ｅ）を含む製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む方法により得られる。好ましくは、６００〜１３００℃で焼成する工程を含む方法により得られる。例えば、本発明の水酸化マグネシウム粒子、又は本発明の工程（ａ）〜工程（ｅ）を含む製造方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、昇温速度１〜２０℃／分（好ましくは３〜１０℃／分）で５００〜１４００℃、好ましくは６００〜１３００℃まで昇温し、昇温後、５００〜１４００℃、好ましくは６００〜１３００℃で０．１〜５時間焼成することにより、本発明の酸化マグネシウム粒子を得ることができる。焼成温度が５００℃未満であると、熱量が不足し水酸化マグネシウムが残る。一方、焼成温度が１４００℃を超えると、酸化マグネシウムが粒成長して、鱗片状の一次粒子が凝集した球状の酸化マグネシウムにはならない。
【００４１】
このようにして、分散性に優れた球状の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子が得られる。本発明の水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムの製造方法は、原料の酸化マグネシウムを恒温高湿機などで水和調整するだけで、簡単に比表面積をコントロールできるために、容易に水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムを製造することができる。
【００４２】
本発明の水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子は、球状であり、平均粒子径が小さく、かつ均一であり、分散性が良く、高い比表面積を有するため様々な分野で有用性が高い。また、本発明の製造方法は、上記のような水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム粒子を容易に調製することができるため、利便性が高い。本発明の水酸化マグネシウム粒子は、インクジェット用紙のコーティング剤、難燃剤、蓄熱材料、触媒及び電子材料等が挙げられ、酸化マグネシウム粒子の用途としては、光学材料、インクジェット用紙のコーティング剤、触媒及び電子材料等の用途に用いることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
［分析方法］
（１）レーザ回折散乱式粒度分布測定
レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（商品名：ＭＴ３３００、日機装社製）を使用して、体積基準の累積１０％粒子径（Ｄ１０）、体積基準の累積５０％粒子径（Ｄ５０）、及び体積基準の累積９０％粒子径（Ｄ９０）を測定した。
（２）元素の質量測定法
粒子中の測定対象となる元素（Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ）は、ＩＣＰ発光分析装置（商品名：ＳＰＳ−５１００、セイコーインスツルメンツ製）を使用して、試料を酸に溶解したのち質量を測定した。
（３）ＢＥＴ比表面積測定法
比表面積測定装置（商品名：Ｍａｃｓｏｒｂ１２１０、マウンテック社製）を使用して、ガス吸着法により比表面積を測定した。
（４）Ｉｇ−ｌｏｓｓ測定法
電気炉（丸祥電器株式会社製）を使用して、１２７３Ｋで３６００秒の条件によりＩｇ−ｌｏｓｓを測定した。
〔実施例１〕
平均粒子径（Ｄ５０）が１．０８μｍであり、比表面積が１０．９４ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度８０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に３時間置き、表面を一部水和させて、比表面積が１３．１１ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが９．０８％である、一部水和酸化マグネシウムを得た。
反応に使用する一部水和酸化マグネシウムに対して、０．５質量％の酸化亜鉛、及びイオン交換水１リットルを含むイオン交換水溶液に、金属元素換算で０．５質量％の塩化アルミニウム・６水和物、及び一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対して０．０２molのプロピオン酸を添加することで反応液を作製した。作製した反応液の温度を６０℃まで昇温させ、表面を一部水和させた酸化マグネシウムを１００ｇ投入して、混合液を得た。酸化マグネシウムを投入後、反応液の温度を９５℃まで上昇させ、撹拌機（プライミクス社製 T.K.ホモディスパー）で、周速が９ｍ/ｓなるように調整し、１時間反応させた。
その後、９０℃で、スラリ−が十分撹拌できる程度の回転速度で４時間撹拌することにより、水酸化マグネシウムスラリーを作製した。作製した水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、本発明の水酸化マグネシウム粒子を得た。
〔実施例２〕
平均粒子径が２．５８μｍであり、比表面積が３．５９ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度６０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、１時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を４．２３ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを４．７２％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例３〕
平均粒子径が０．６８μｍであり、比表面積が１２．６８ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度６０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、２４時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を１６．７２ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを１６．９７％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例４〕
酸化亜鉛の添加量を３．０質量％にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例５〕
酸化亜鉛の添加量を０．１質量％にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例６〕
プロピオン酸を０．０２molの酢酸にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例７〕
プロピオン酸を０．０２molの酪酸にした以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例８〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で８００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。
〔比較例１〕
平均粒子径が５．８８μｍであり、比表面積が１．３４ｍ２／ｇである酸化マグネシウムの表面を一部水和せずに用いたこと以外は、実施例１と同様に行った。なお、原料である酸化マグネシウムのＩｇ−ｌｏｓｓは、０．４４％であった。
〔比較例２〕
平均粒子径が０．７６μｍであり、比表面積が１９．６８ｍ２／ｇである酸化マグネシウムの表面を温度６０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、１時間置き、表面を一部水和させ、比表面積を２０．７８ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを２．５８％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例３〕
平均粒子径が１．８６μｍであり、比表面積が１．５９ｍ２／ｇである酸化マグネシウムを、温度８０℃、湿度９０％の恒温高湿機内に、３０時間置き、比表面積を３．８ｍ２／ｇ、Ｉｇ−ｌｏｓｓを２５．３％とした以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例４〕
実施例１で作製した水酸化マグネシウムを、大気雰囲気中で１，５００℃×１時間焼成し、酸化マグネシウム粒子を得た。
【００４４】
以上の実施例によって得られた水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子に関する測定結果を表１に示し、比較例によって得られた水酸化マグネシウム粒子及び酸化マグネシウム粒子に関する測定結果を表２に示す。
【表１】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子。
【請求項２】
さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、請求項１記載の水酸化マグネシウム粒子。
【請求項３】
鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、酸化マグネシウム粒子。
【請求項４】
さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、請求項３記載の酸化マグネシウム粒子。
【請求項５】
水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ，Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対し、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法。
【請求項６】
工程（ｂ）の一部水和酸化マグネシウムが、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ２／ｇである酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃、湿度６０〜９５％の恒温高湿機内に、０．５〜２４時間置くことにより得られる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
工程（ｂ）の混合液における、一部水和酸化マグネシウムの濃度が２０〜２００ｇ／Ｌである、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、請求項１又は２記載の水酸化マグネシウム粒子或いは請求項５〜７いずれか１項記載の方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む、酸化マグネシウム粒子の製造方法。
【請求項１】
鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、水酸化マグネシウム粒子。
【請求項２】
さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、請求項１記載の水酸化マグネシウム粒子。
【請求項３】
鱗片状の一次粒子が凝集した球形状であり、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が１．０〜５．０μｍであり、比表面積が１０ｍ２/ｇ以上である、酸化マグネシウム粒子。
【請求項４】
さらに、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉからなる群より選択される金属元素を酸化物換算で０．０１〜４．０質量％含み、２価及び３価の金属からなる群より選択される更なる金属元素（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉは除く）を金属元素換算で０．０１〜５．０質量％含む、請求項３記載の酸化マグネシウム粒子。
【請求項５】
水酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、
（ａ）Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物を含む分散液に、２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物（ただし、Ｚｎ、Ｚｒ，Ｈｆ、及びＴｉの化合物は除く）を添加し、さらに、有機酸を添加して反応液を得る工程、
（ｂ）工程（ａ）の反応液、及びレーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜２０．０ｍ２／ｇであり、Ｉｇ−ｌｏｓｓが２．０〜２５．０％である、一部水和酸化マグネシウムを混合して、混合液を得る工程
（ここで、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＴｉの化合物からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、酸化物換算で０．１〜５．０質量％であり、
２価及び３価の金属元素の塩化物、並びに２価及び３価の金属元素の硝酸塩からなる群より選択される１以上の化合物は、一部水和酸化マグネシウムに対して、金属元素換算で０．１〜５．０質量％であり、
有機酸は、一部水和酸化マグネシウム１００ｇに対し、０．０１〜３．０ｍｏｌである）、
（ｃ）工程（ｂ）の混合液を５０〜１００℃の温度で、周速が７〜２０ｍ／ｓである撹拌機を用いて混合する工程、
（ｄ）３０〜１００℃の温度で、撹拌して水酸化マグネシウムスラリーを得る工程、
及び
（ｅ）工程（ｄ）の水酸化マグネシウムスラリーをろ過、水洗、乾燥させて、水酸化マグネシウム粒子を得る工程
を含む、水酸化マグネシウム粒子の製造方法。
【請求項６】
工程（ｂ）の一部水和酸化マグネシウムが、レーザ回折散乱式粒度分布測定による体積累積の５０％粒子径（Ｄ５０）が０．１〜１０μｍであり、比表面積が１．０〜１５．０ｍ２／ｇである酸化マグネシウム粒子を、温度４０〜９５℃、湿度６０〜９５％の恒温高湿機内に、０．５〜２４時間置くことにより得られる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
工程（ｂ）の混合液における、一部水和酸化マグネシウムの濃度が２０〜２００ｇ／Ｌである、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
酸化マグネシウム粒子の製造方法であって、請求項１又は２記載の水酸化マグネシウム粒子或いは請求項５〜７いずれか１項記載の方法により得られる水酸化マグネシウム粒子を、大気雰囲気中で、５００〜１４００℃で焼成する工程を含む、酸化マグネシウム粒子の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−６３８７８（Ｐ２０１３−６３８７８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３７７６（Ｐ２０１１−２０３７７６）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００１０８７６４）タテホ化学工業株式会社 (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００１０８７６４）タテホ化学工業株式会社 (50)
【Ｆターム（参考）】
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