[發明專利]表面改性的氧化鋯納米晶粒及其制造方法

有效

• 申請號: 201080024077.2
• 申請日: 2010-06-14
• 公開（公告）號: CN102448888A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 德光秀造
• 申請（專利權）人: HOYA株式會社
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉

技術領域

本發明涉及表面改性的氧化鋯納米晶粒及其制造方法。更詳細而言，本發明涉及溶劑分散的表面改性的氧化鋯納米晶粒，該表面改性的氧化鋯納米晶粒為在其表面具備具有使氧化鋯納米顆粒穩定地分散于所希望的溶劑中的作用的表面改性劑的高折射率和高強度的氧化鋯納米顆粒，該氧化鋯納米顆粒具有約1nm至20nm的平均粒徑，并具有能通過簡單方法被所希望的表面改性劑取代的結構。

背景技術

以往，由于其高折射率的特征，已經在各種領域中開發并使用二氧化鈦納米晶。

例如，用作LED封裝材料的硅酮樹脂就耐熱性和耐光性而言優異，但是具有低折射率，因此存在從LED的輸出光效率低的問題。為了解決此問題，已經試圖通過合成已被表面改性成親油型的二氧化鈦納米晶并制作與硅酮樹脂的復合材料以改善折射率(專利文獻1)。

此外，由于氧化鋯納米晶的高折射率和高強度的特性，已將其以各種用途開發并使用，如玻璃片的硬涂層劑和拋光劑的。

例如，已知合成在有機溶劑中顯示出高分散性的氧化鋯納米晶的方法(非專利文獻1和非專利文獻2)。

專利文獻

專利文獻1：WO2008/075784的小冊子

非專利文獻1：Mizuno、M.等，Langmuir2006，22，7137-7140

非專利文獻2：Joo、J.等，J.Am.Chem.Soc.2003，125，6553-6557

非專利文獻3：Shuxue?Zhou等，Langmuir2007，23，9178-9187

發明內容

技術問題

由于包覆納米顆粒表面的包覆部分和用于溶劑分散性的表面改性劑源于相同的原料，專利文獻1中記載的納米顆粒為一體化的結構。因此，當將該納米顆粒應用于各種用途時，存在二氧化鈦納米晶表面的表面改性劑的選擇范圍較窄的問題。

此外，由于二氧化鈦納米晶顯示出通過藍色的紫外光的照射(青色から紫外光の照射)變成藍色的光致變色性，可見光透射率顯著變化。因此，發現包含該二氧化鈦納米晶的復合材料不適合作為LED封裝材料。由于這種問題，氧化鋯納米晶可代替二氧化鈦納米晶作為高折射率和高強度的材料。

當分散于粘合劑中的氧化鋯納米顆粒被用作光學材料時，需要在分散狀態(復合材料)下的透明度。“透明度”指光幾乎不散射。本發明人研究了“光的散射”，結果認為必須滿足“在復合材料中的氧化鋯納米顆粒的一次顆粒小”和“抑制在復合材料中生成二次顆粒”。后者通過抑制一次顆粒的凝聚(均勻分散)滿足，對此有效的是用具有對粘合劑材料強親和性的表面改性劑包覆氧化鋯納米顆粒的表面。即，推測出可通過使“具有小尺寸的納米顆粒”“以避免凝聚的方式進行表面改性”來實現“高度透明的復合材料”。用于實現“高度透明的復合材料”的納米顆粒表面的表面改性劑的種類可以通過與粘合劑材料的關系決定。

此外，當在基板等的表面使氧化鋯納米顆粒堆積、固定化等時，可通過選定在其末端具有鍵合用官能團的表面改性劑作為納米顆粒表面的表面改性劑，并預先用具有與上述表面改性劑鍵合的官能團的表面改性劑改性基板的表面，而通過基板和納米顆粒之間的化學鍵固定該氧化鋯納米顆粒。此方法可使納米顆粒在基板表面上僅堆積一層，并在很多領域備受矚目。

在任意情況下，以往，由于個別合成了具有特定表面改性劑的氧化鋯納米顆粒，當改變所需表面改性劑的種類時，必須每次檢查合成法(原料的選定、條件的選定等)。存在選定原料時限制表面改性劑的種類的情況。此外，即使可合成具有目標表面改性劑的氧化鋯納米顆粒，仍頻繁發生所得到的產物具有低穩定性且不實用的情況。

非專利文獻1描述了通過在油酸存在下，在堿性水溶液中水解烷氧基鋯，制作具有Zr-O-Zr鍵的前體，和之后在280℃下將該前體加熱來制作具有約2nm的粒徑的氧化鋯納米晶的方法。

在非專利文獻1的方法中，由于對于制作該前體在100℃下進行加熱，而對于之后制作納米晶在如280℃的高溫下進行加熱，該方法只能應用于在上述條件下不反應且不分解的羧酸，如油酸，并且選擇的限制較大。特別地，當希望向納米晶表面引入特定的表面改性劑，例如，具有反應性官能團的分子時，此方法并不適合。此外，非專利文獻1描述了所得到的納米晶具有立方晶結構，但是根據所述的XRD圖案認為該納米晶的結晶度低，無法期待材料特性(高折射率、高強度等)。