念珠状硅溶胶、其制法及喷墨记录介质制造技术

一种稳定的硅溶胶、其制法、含有该硅溶胶的墨水容纳层用组合物和喷墨记录介质，所说硅溶胶由念珠状胶态二氧化硅粒子分散于液态介质中而形成，其中的ＳｉＯ＃－［２］浓度在１～５０重量％范围内，其中，所说念珠状胶态二氧化硅粒子由平均粒径１０～８０ｍｍ的球状胶态二氧化硅粒子和与该球状胶态二氧化硅粒子接合的含有金属氧化物的二氧化硅构成，它按动态光散射法测得的粒径（Ｄ＃－［１］，ｎｍ）与球状胶态二氧化硅粒子的平均粒径（按氮吸附法测得的粒径／Ｄ＃－［２］，ｎｍ）之比Ｄ＃－［１］／Ｄ＃－［２］在３以上，其中的Ｄ＃－［１］在５０～５００ｎｍ的范围内，并且该球状胶态二氧化硅粒子只在同一平面内连接而成为念珠状胶态二氧化硅粒子。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
念珠状硅溶胶、其制法及喷墨记录介质
本专利技术的第1专利技术涉及念珠状(Rosary Shaped)硅溶胶及其制法。本专利技术的第2专利技术涉及用水性墨水进行记录的喷墨记录介质，更具体地说，涉及一种墨水吸收性好，含有念珠状硅溶胶的墨水容纳层用涂布组合物，以及具有该墨水容纳层的喷墨记录介质。应予说明，念珠状硅溶胶具有胶态二氧化硅粒子形状的特征，并且当它在固体表面上干燥后就显示出优良的被膜性和多孔性，适用于各种涂布剂的微细填充物、粘合剂、改性剂、催化剂载体等各种领域。
技术介绍
硅溶胶一般具有从低粘度状态逐渐变为高粘度状态并最终变成凝胶的性质。因此，在同样的SiO2含量的情况下，一般的评价是低粘度品的稳定性要比高粘度品的好。另外，当硅溶胶中所含的胶态二氧化硅粒子的形状越接近真球形时，其粘度越低。因此，在过去，为了高效率地制造由球形胶态二氧化硅粒子构成的溶胶，有人提出了许多改进方案，但是关于通过控制分散在硅溶胶中的胶态二氧化硅粒子的形状来改善硅溶胶的性能的提案却很少。作为胶态二氧化硅粒子的形状，迄今所知的有，在美国专利第2680721号说明书的附图中示出的三种具有代表性的类型。其中，第一种类型是如上所述的球形粒子，其形状示于该专利附图1中。第二种类型是长径对短径之比几乎等于2～3的非球形粒子，其形状示于该专利附图2的下段。第三种类型是在该专利附图3下段示出的不定形粒子。所说第三种类型的不定形粒子，如美国专利第2680721号说明书中所说那样，其生成机理是首先由较小的二氧化硅粒子按链条状连接而形成三维网络结构体，由于这种三维结构体的链断裂而生成了碎片，最后由于这些碎片的生成而形成了粒子，从一个粒子来看，它可能具有细长的形状，但是其-->伸长不能被控制存在于同一个平面内。上述美国专利第2680721号说明书公开了一种由球状胶态二氧化硅粒子制造硅溶胶的方法，该方法是向粒径在5nm以上的球状硅溶胶中加入一价的碱以将其pH值调节至7～10.5，然后在没有电解质存在的条件下加热至160～300℃。    上述美国专利第2900348号说明书公开了一种制造硅溶胶的方法，该方法是由水玻璃的水溶液中加入酸以使其生成硅凝胶，用水洗涤该硅凝胶，然后向其中加入碱以将其pH值调节至9～9.5，进而将其加热至95～100℃以使其变成硅溶胶。该方法被称之为解胶法，通过该方法获得的硅溶胶的胶态二氧化硅粒子具有上述第二类型或第三类型的形状。美国专利第5521497号说明书(对应于日本专利申请特开平1-317115号公报)公开了一种具有细长形状的硅溶胶的制造方法，该方法是向活性硅酸的胶体水溶液或平均粒径3～30nm的酸性硅溶胶中加入水溶性的钙盐、镁盐或其混合物，其加入量为CaO、MgO或它们两者一起相当于二氧化硅的0.15～1.00重量％，然后向其中加入碱金属氢氧化物以使SiO2/M2O(M为碱金属原子)的摩尔比等于20～300，将所获溶液在60～300℃下加热0.5～40小时，从而获得细长形状的硅溶胶。按照该方法获得的胶态二氧化硅粒子是一种具有在5～40nm范围内的同样大小并且只在平面内伸长的细长形状的二氧化硅粒子。喷墨记录方式是一种通过把从喷嘴中高速射出的墨水液滴吸附到被记录材料上来记录图象和文字的记录方式，这种记录方式容易达到较高的速度、低噪音和彩色化，因此适用于各种印刷、传真、计算机终端等各种领域。在该方式中使用的墨水含有较大量的溶剂，因此，为了获得高的记录浓度，必须使用大量的墨水。另外，由于墨水的液滴被连续地喷出，因此在最初的液滴还没有被吸收时又喷出了后续的液滴，这些液滴融合在一起，从而容易产生墨水的印迹接合不好的情况。因此，作为在这种喷墨记录方式中使用的记录纸或薄片，要求它具有字迹浓度深、色调鲜明、墨水吸收迅速并且墨水在纸上不洇等性能。-->由于纸张本身可以吸收墨水，因此可以直接地接受喷墨方式的记录，但是为了获得深色的记录浓度，必须通过涂布工序来形成墨水容纳层。另外，在合成纸或OHP上使用的PET(聚苯二甲酸乙二醇酯)薄膜等对墨水没有吸收性，因此，为了在这些薄膜上用喷墨方式记录，就必须通过涂布工序在其上面形成墨水容纳层。迄今为止，一般都是通过将多孔性颜料、硅溶胶、氧化铝溶胶等单独地或混合地使用，向其中添加水性树脂粘合剂，将如此获得的涂布剂涂布于纸或薄片上并将其干燥，从而在纸或薄片上形成了一层墨水容纳层，以图借此来提高墨水的吸收性、吸收速度、色彩性、高浓度印字性等性能。例如，在特开昭61-19389号公报中公开了一种由阴离子型球状胶态二氧化硅和聚乙烯醇构成的墨水容纳层，在特开昭60-219084号公报中公开了一种由阳离子型球状胶态二氧化硅、沉降性二氧化硅粉末和聚乙烯醇等水溶性树脂构成的墨水容纳层。在特开平4-201286号公报中公开了一种由水分散性聚合物、按念珠状连接在一起和/或呈分叉形状的胶态二氧化硅和其他粒子作为主成分构成的墨水容纳层组合物；在特开平6-92011号公报中公开了一种用阳离子改性的非球形胶态二氧化硅与聚乙烯醇构成的墨水容纳层组合物。在特开昭60-204390号公报中公开了一种将一次粒径10～30nm的气相法二氧化硅进行二次凝聚的使用方法。另外，在特开平7-276789号公报中公开了一种由平均一次粒径在10nm以下的二氧化硅微粒子与水溶性树脂形成的具有50～80％空隙率的三维网状结构的墨水容纳层。再有，在特开平2-276671号公报中公开了一种通过在多孔质氧化铝水合物层上设置多孔性微粉二氧化硅层而形成的墨水容纳层。上述的各种方法一般都是在容纳层被膜中形成空隙以使其能吸收墨水，同时，在形成容纳层使用的粘合剂多数都能依靠本身的溶胀作用而吸收墨水并将其保持住。也就是说，墨水容纳层组合物由具有大空隙率的填充物与能够吸收墨水的粘合剂按适当的比例混合形成。在上述例子中，胶态二氧化硅的空隙率过小，对墨水的吸收不够充-->分，除此之外，如果膜厚过大，则被膜容易产生裂纹，从而使被膜的强度减弱，这是存在的缺点。在使用二氧化硅粉末的情况下虽然可以充分增大对墨水的吸收量，但是粘合剂本身的结合力会因此丧失，因此，如果不增多水性树脂量，就不能获得所需的膜强度，并且膜表面的光泽也会丧失，这是存在的缺点。由粒径4～150nm的球状胶态二氧化硅粒子形成的溶胶虽然具有高的稳定性并被用于多种领域，但是在为了获得良好的分散性而使粒子成为球形的情况下，例如，在由含有这种硅溶胶的组合物形成的被膜上容易产生裂纹，另外，当使含有这种硅溶胶和陶瓷纤维的组合物干燥时，还会引起胶态二氧化硅粒子的转移，从而容易导致该干燥物表面起粉，这些是在实用上引起的问题。当引起这些问题时，虽然可以向硅溶胶中加入其他成分而改善其性能，但是要达到充分的改善也不容易。在用于催化剂载体或喷墨记录用纸或薄膜的墨水容纳层等的情况下，球形硅溶胶的空隙率有时不够大，虽然可以使用适当的凝胶化剂来提高其空隙率，但是这种方法不易控制。按照上述通常的解胶法获得的硅溶胶不具有足够的稳定性，在此情况下在贮存时容易产生二氧化硅沉淀。虽然这种胶态二氧化硅粒子不是球形的，但是仍然会产生象使用由上述球形胶态二氧化硅粒子形成的硅溶胶时同样的问题。通过将煅制二氧化硅或沉降性二氧化硅粉末进行湿式粉碎也能制得具有三维硅凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定的硅溶胶，它由念珠状胶态二氧化硅粒子分散于液态介质中而形成，其中的ＳｉＯ↓［２］浓度在１～５０重量％范围内，其中，所说念珠状胶态二氧化硅粒子由平均粒径１０～８０ｍｍ的球状胶态二氧化硅粒子和与该球状胶态二氧化硅粒子接合的含有金属氧化物的二氧化硅构成，它按动态光散射法测得的粒径（Ｄ↓［１］，ｎｍ）与球状胶态二氧化硅粒子的平均粒径（按氮吸附法测得的粒径／Ｄ↓［２］，ｎｍ）之比Ｄ↓［１］／Ｄ↓［２］在３以上，其中的Ｄ↓［１］在５０～５００ｎｍ的范围内，并且该球状胶态二氧化硅粒子只在同一平面内连接而成为念珠状胶态二氧化硅粒子。

【技术特征摘要】
JP 1998-9-10 256345/98;JP 1998-9-28 273691/981．一种稳定的硅溶胶，它由念珠状胶态二氧化硅粒子分散于液态介质中而形成，其中的SiO2浓度在1～50重量％范围内，其中，所说念珠状胶态二氧化硅粒子由平均粒径10～80mm的球状胶态二氧化硅粒子和与该球状胶态二氧化硅粒子接合的含有金属氧化物的二氧化硅构成，它按动态光散射法测得的粒径(D1,nm)与球状胶态二氧化硅粒子的平均粒径(按氮吸附法测得的粒径/D2,nm)之比D1/D2在3以上，其中的D1在50～500nm的范围内，并且该球状胶态二氧化硅粒子只在同一平面内连接而成为念珠状胶态二氧化硅粒子。2．一种稳定的硅溶胶的制造方法，该硅溶胶由念珠状胶态二氧化硅粒子分散于液态介质中而形成，其中的SiO2浓度在5～40重量％范围内，其中，所说念珠状胶态二氧化硅粒子由平均粒径10～80mm的球状胶态二氧化硅粒子和与该球状胶态二氧化硅粒子接合的含有金属氧化物的二氧化硅构成，它按动态光散射法测得的粒径(D1,nm)与球状胶态二氧化硅粒子的平均粒径(按氮吸附法测得的粒径/D2,nm)之比D1/D2在3以上，其中的D1在50～500nm的范围内，并且该球状胶态二氧化硅粒子只在同一平面内连接而成为念珠状胶态二氧化硅粒子，这种稳定的硅溶胶的制造方法包括下述(a)、(b)、(c)和(d)工序；(a)工序：向含有0.5～10重量％SiO2并且其pH值为2～6的活性硅酸胶体水溶液中或平均粒径为3～8nm的酸性硅溶胶中，加入单独地或混合地含有水溶性Ⅱ价或Ⅲ价金属盐的水溶液并将其混合，其加入量应使得，相对于上述活性硅酸胶体水溶液或酸性硅溶胶中的SiO2，金属氧化物(在Ⅱ价金属盐的情况下为MO，在Ⅲ价金属盐的情况下为M2O3，其中，M表示Ⅱ价或Ⅲ价金属原子，O表示氧原子)的量为1～10重量％；(b)工序：向(a)工序获得的混合液(a)...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部淑胤，鹿岛吉恭，江间希代巳，大森丰，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]