透明涂膜制造技术

本发明专利技术涉及一种透明涂膜，其包含层状钛酸盐，该层状钛酸盐含有由在常压下的沸点为３００℃或以下的胺类产生的有机阳离子，并且所述透明涂膜的氮／钛的原子比为０．０１～０．３。本发明专利技术还涉及一种透明涂膜的制造方法，该氮／钛的原子比为０．０１～０．３，所述的制造方法包括：在基板上涂布包含有机阳离子和层状钛酸盐的液体，并且在低于４５０℃的温度下进行热处理，其中所述有机阳离子是由在常压下的沸点为３００℃或以下的胺类产生的。上述涂膜不但硬度高、透明性优良，而且光催化活性低、稳定性好，对基板的粘附性也良好。

Transparent coating

The present invention relates to a transparent film, comprising a layered titanate, the layered titanate containing by boiling point at atmospheric pressure for organic cation of 300 DEG C or below the amine, and nitrogen / titanium of the transparent film of the atomic ratio of 0.01 to 0.3. The invention also relates to a method for manufacturing a transparent film, the N / Ti atomic ratio is 0.01 to 0.3, including the manufacturing method: coating on the substrate containing organic cations and layered titanate liquid, and heat treatment at temperatures below 450 DEG C, wherein the organic cation is made boiling point at atmospheric pressure is 300 DEG C or below the amine. The coating not only has high hardness and transparency, but also has low photocatalytic activity, good stability and good adhesion to the substrate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及透明涂膜及其制造方法。
技术介绍
含有钛氧化物的膜具有隔离紫外线(UV)、自我清洁、超亲水(防雾)性、防反射性、耐热(阻燃)性、耐磨损性、电绝缘性、介电性等各种功能，因而一直在对其的有效利用进行研究。通常，作为钛氧化物，使用的是锐钛矿型或金红石型氧化钛(二氧化钛)，而且具有10纳米至数百纳米的粒子尺寸的氧化钛分散溶液被用作涂布材料。此外，在基板上通过对由烷氧基钛的水解得到的氧化钛前体进行烧结处理而制成氧化钛膜。此外，作为钛氧化物，也报导了含有不是现有的锐钛矿型和金红石型氧化钛、而是钛酸盐的膜(参阅例如T.Ohya，A.Nakayama，T.Ban，Y.Ohya，Y.Takahashi，“Bull.Chem.Soc.Jpn”，第76卷，第429页(2003年))。根据该报告，通过在玻璃基板上旋涂或浸涂一种透明水溶液而制成比较透明的含钛酸盐的涂膜，其中所述透明水溶液由氢氧化四甲铵和二乙醇胺等有机阳离子与四异丙氧基钛的反应而得到。
技术实现思路
本专利技术涉及下述的第(1)和(2)点。(1)一种透明涂膜，其包含层状钛酸盐，该层状钛酸盐含有由在常压下的沸点为300℃或以下的胺类产生的有机阳离子，并且所述透明涂膜的氮/钛的原子比为0.01～0.3。(2)一种透明涂膜的制造方法，该透明涂膜的氮/钛的原子比为0.01～0.3，所述的制造方法包括在基板上涂布包含有机阳离子和层状钛酸盐的液体，并且在低于450℃的温度下进行热处理，其中所述有机阳离子是由在常压下的沸点为300℃或以下的胺类产生的。具体实施例方式上述的现有的制膜方法不易得到具有与基板同等或更好的优良硬度的透明膜。因此，需要透明性优良并具有高硬度的透明涂膜。本专利技术涉及同时具有高硬度和透明性的透明涂膜，以及有效地制造该透明涂膜的方法。本专利技术者发现，包含层状钛酸盐、且氮/钛的原子比为特定值或以下的透明涂膜可以同时具有高硬度和透明性；并且还发现，通过涂布包含由特定的胺类产生的有机阳离子和层状钛酸盐的液体，并在特定温度或以下进行热处理，可以有效地制造透明涂膜。(透明涂膜)本专利技术的透明涂膜是包含含有由在常压下的沸点为300℃或以下的胺类产生的有机阳离子的层状钛酸盐，并且氮/钛的原子比为0.01～0.3的透明涂膜。由于该氮/钛的原子比为0.01～0.3，使得该涂膜成为具有高硬度的膜。该氮/钛的原子比优选为0.01～0.25，更优选为0.05～0.24。另外，可以分别通过荧光X射线法进行钛的定量、通过全自动元素分析仪进行氮的定量，从而求出氮/钛的原子比。对于本专利技术的透明涂膜而言，从膜的透明性的观点出发，雾度值通常为0～5％，优选为0～2％，更优选为0～1％，特别优选为0～0.5％。该雾度值可以通过雾度计等求得的。通过本专利技术的方法，在基板具有足够高的硬度的情况下，可以得到以JIS K-5400的铅笔硬度法测得的铅笔硬度为6H或以上的膜，优选铅笔硬度为7H或以上的膜，更优选铅笔硬度为9H的膜。涂膜的膜厚可以通过利用电子显微镜进行直接观测或通过光学式(椭圆偏振计等)、触针式膜厚计进行测定。从膜的透明性的观点出发，膜厚优选为10μm或以下、更优选为5μm或以下、进一步优选为3μm或以下、特别优选为1μm或以下。此外，二从膜的硬度的观点出发，优选为10nm或以上、更优选为20nm或以上、进一步优选为50nm或以上、特别优选为100nm或以上。另外，在本专利技术的涂膜的紫外线吸收光谱中，在300～340nm之间观测到吸收峰的上升波长(吸收端)。与之相对照，在含有锐钛矿型氧化钛的涂膜的紫外线吸收光谱中，则在360～380nm之间观测到吸收峰的上升波长，而在含有金红石型氧化钛的涂膜的紫外线吸收光谱中，则在400～420nm之间观测到吸收峰的上升波长。通常而言，锐钛矿型或金红石型的氧化钛具有光催化活性，因而存在下列的问题由于其光催化活性而分解涂布液或涂膜中的有机配合物，或者使基板本身退化。与之相对照，本专利技术的含有有机阳离子的层状钛酸盐与锐钛矿型或金红石型的氧化钛相比，吸收端位于短波长处，紫外光(UV-A和UV-B)的吸收量少，因而具有光催化活性低的优点。其结果是，如果使用该层状钛酸盐，从有机配合物和膜的稳定性的观点出发，可以形成比锐钛矿型和金红石型的氧化钛更合适的透明涂膜。(层状钛酸盐)层状钛酸盐在拉曼光谱中分别在260～305cm-1、440～490cm-1、以及650～1000cm-1的范围内观测到信号。另一方面，对于锐钛矿型氧化钛，则在140～160cm-1、390～410cm-1、510～520cm-1、630～650cm-1的范围内观测到拉曼光谱信号峰；对于金红石型氧化钛，则在230～250cm-1、440～460cm-1、600～620cm-1的范围内观测到拉曼光谱信号峰。其中，可以推定层状钛酸盐具有下列的结构由以钛为中心配位了6个氧的八面体结构作为基本单元、且该单元呈平面状排列。层状钛酸盐具体包括二钛酸盐、三钛酸盐、四钛酸盐、五钛酸盐、六钛酸盐、具有纤铁矿型等结构的钛酸盐。层状钛酸盐可以通过下列的方法来制造(i)将胺类的含水溶液与钛源混合的方法、以及(ii)将胺类与钛源混合，然后添加水而进行水解的方法等。(胺类)在本专利技术的方法中，作为胺类，可以使用常压下的沸点为300℃或以下、优选为20～100℃的胺类。这样，通过使用沸点为300℃或以下的低沸点的胺类，可以将胺类在低温下挥发除去而不会造成胺类分解，由此即使通过低温处理也能够制造极佳的透明涂膜。作为胺类，优选烷基胺或链烯基胺，优选伯胺、仲胺或叔胺。如果为季铵盐，则所得到的涂膜的硬度和透明度往往变得不足。该烷基胺或链烯基胺优选是碳原子数为1～20的，更优选碳原子数为1～10的。此外，可以是一元胺，也可以是多元胺。作为这样的烷基胺或链烯基胺的具体实例，可以列举出甲胺、乙胺、正丙胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、烯丙基胺等伯胺；二甲胺、二乙胺、二正丙胺、二正丁胺、二烯丙基胺、氮杂环丁烷、吡咯烷、吡啶、吡嗪等仲胺；三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺等叔胺；乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、1，2-丁二胺、1，3-丁二胺、1，4-丁二胺、1，2-戊二胺、1，3-戊二胺、1，4-戊二胺、1，5-戊二胺、2，3-戊二胺、1，2-己二胺、1，3-己二胺、1，4-己二胺、1，5-己二胺、1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺等二胺；丁烯胺、己烯胺、辛烯胺、癸烯胺等链烯基胺等。这些胺类可单独使用，也可以将两种或多种组合使用。上述胺类之中，从成本和膜硬度的观点出发，优选二甲胺、二乙胺、二正丙胺等烷基仲胺、三乙胺等烷基叔胺，更优选碳原子数为1～10的烷基仲胺，进一步优选二乙胺、二正丙胺，特别优选二乙胺。(钛源) 作为钛源，可以列举出烷氧基钛和氢氧化钛等。作为烷氧基钛，可以列举出四乙氧基钛、四异丙氧基钛、四丁氧基钛等。这些化合物可单独使用，也可以将2种或多种混合使用。从通常的获取容易性、以及操作性的观点出发，优选四异丙氧基钛。氢氧化钛可以通过使用碱对四氯化钛、三氯化钛、二氯化钛等氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、硝酸氧钛等钛盐进行水解而得到。作为碱，优选使用氨。(透明涂膜的制造方法)关于本专利技术的透明涂膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明涂膜，其包含层状钛酸盐，该层状钛酸盐含有由在常压下的沸点为３００℃或以下的胺类产生的有机阳离子，并且所述透明涂膜的氮／钛的原子比为０．０１～０．３。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：细川浩司，衣田幸司，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]