粘土分散液及其制造方法、以及粘土薄膜技术

本发明专利技术的粘土分散液的特征在于，是通过以下方法得到的，向分散有溶胀性粘土的以水为主成分的液体中，投入有机鎓离子，使其与该溶胀性粘土表面存在的亲水性阳离子进行离子交换，得到有机修饰粘土后，除去进行了交换的亲水性阳离子，将所述含有水分的状态的有机修饰粘土添加到极性有机溶剂中，由此得到分散有有机修饰粘土的粘土分散液。另外，本发明专利技术的粘土薄膜是由该有机修饰粘土形成的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粘土分散液及其制造方法以及粘土薄膜。
技术介绍
鳞片状粒子层状排列的粘土薄膜。具有柔性的该粘土薄膜因为是由无 机物形成的，所以具有较高的耐热特性。另外由于是层状排列，所以发挥迷宫效应(Labyrinth Effect)并具有高阻气性，进而还可以形成 即使从基材上剥离但仅凭其自身也可作为膜存在的自支撑膜。因此，近年来开始有效地利用粘土薄膜的耐热特性及阻气性，关 注其作为显示器或太阳能电池的柔性基板的应用。(参见专利文献1 )但是，在溶胀性粘土的表面存在钠之类亲水性强的离子。因此， 由溶胀性粘土得到的粘土薄膜容易被水渗透，不具有耐水性。因而， 鉴于浸渍到水中时溶解、不能保持形状等理由，难以用作基板材料。 因此，为了防止由溶胀性粘土得到的粘土薄膜被水渗透，已知使 用将溶胀性粘土表面存在的亲水性离子与有机离子交换得到的有机 修饰粘土是有效的(参见专利文献2)。专利文献1专利第3855003号公报专利文献2特开2007-84386号公报
技术实现思路
该有机修饰粘土通常采用下述方法进行制造，即，将溶胀性粘土 表面具有的亲水性离子与有机离子进行离子交换后，经过清洗、干燥 以及粉碎工序得到粉末状粘土。进而，使用该有机修饰粘土形成粘土 薄膜时，必须将有机修饰粘土分散于有机溶剂中。所得有机修饰粘土在有机溶剂中的分散程度随着与亲水性离子进行离子交换的有机离 子中含有的碳原子的量不同而不同，碳原子的量少时，在有机溶剂中 的分散变得困难。但是，有机离子的碳原子的量多时，存在不得不牺 牲溶胀性粘土具有的所谓耐热性的特征的问题。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，目的是提供一种可以得到兼具 耐热性和耐水性的粘土薄膜的粘土分散液及其制法，以及由该粘土分 散液得到的粘土薄膜。本专利技术的粘土分散液的特征在于，是通过以下方法得到的，向分 散有溶胀性粘土的以水为主成分的液体中，投入有机鎗离子，使其与 该溶胀性粘土表面存在的亲水性阳离子进行离子交换，得到有机修饰 粘土后，除去进行了交换的亲水性阳离子，将所述含有水分的状态的 有机修饰粘土添加到极性有机溶剂中，由此得到分散有有机修饰粘土 的粘土分散液。本专利技术的粘土分散液中，上述溶胀性粘土优选为选自云母、蛭石、 蒙脱石、铁蒙脱石、贝得石、皂石、锂蒙脱石、富镁蒙脱石、嚢脱石、麦-5石圭4内石(magadiite) 、 4尹利石(ilerite ) 、 7]05圭#)石(kanemite )、 层状钛酸及绿土中的至少 一种。本专利技术的粘土分散液中，上述极性有机溶剂优选含有N，N-二甲基 曱酰胺、N，N-二曱基乙酰胺及l-曱基-2-p比咯烷酮中的至少一种。本专利技术的粘土分散液中，上述有机鑰离子优选含有季铵、季鳞及 咪唑鐵中的至少一种。本专利技术的粘土分散液优选含有可赋予膜增强功能的纤维以及可 赋予膜柔性功能的流动性物质中的至少 一 种。本专利技术的粘土分散液制造方法的特征在于，包括以下工序，使溶 胀性粘土分散于以水为主成分的液体中的第1工序，将有机鑰离子投 入分散有溶胀性粘土的液体中，使其与溶胀性粘土表面存在的亲水性 阳离子进行离子交换，得到有机修饰粘土后，除去进行了离子交换的 亲水性阳离子的第2工序，和将在第2工序中得到的含有水分的状态 的有机修饰粘土添加到极性有机溶剂中，使有机修饰粘土分散于水和极性有机溶剂的混合溶剂中的第3工序。本专利技术的粘土薄膜是由粘土构成的，所述粘土薄膜是将上述粘土 分散液涂布于基材后或倒入容器中后，通过干燥使该粘土分散液中的 极性有机溶剂挥发而得到的。具体实施例方式以下详细说明本专利技术的优选例。本专利技术的目的是提供一种可以得到兼具耐热性及耐水性的粘土 薄膜的粘土分散液及其制法，以及由该粘土分散液得到的粘土薄膜。根据本专利技术的制法，可以得到上述粘土分散液，进而可以得到上 述粘土薄膜。 l粘土分散液]可以如下得到本专利技术的粘土分散液。向分散有溶胀性粘土的以水 为主成分的液体中，投入有机鏺离子，使其与该溶胀性粘土表面存在 的亲水性阳离子进行离子交换，得到有机修饰粘土。之后除去进行了 交换的亲水性阳离子，之后将该含有水分的状态的有机修饰粘土添加 到极性有机溶剂中，由此得到分散有有机修饰粘土的分散液。 (溶胀性粘土)据需要选择。例如可以举出天然或由合成物构成的粘土矿物。具体而 言，优选为选自云母、蛭石、蒙脱石、铁蒙脱石、贝得石、皂石、锂 蒙脱石、富镁蒙脱石、嚢脱石、麦羟硅钠石、伊利石(例如NaHSi205.xH20 )、水硅钠石(例如NaSi8017,xH20 )、层状钬酸及绿 土等中的至少一种。其中，由于溶胀性高、粒径为纳米级并表现为扁 平状形态，所以容易引起通过自组织(self organization)形成的取向， 另外比较容易得到，鉴于上述原因特别优选使用锂蒙脱石、富镁蒙脱 石以及蒙脱石。可以单独使用，也可以组合使用。 (有机総离子)本专利技术的粘土分散液中使用的有机鎿离子没有特别限定，可以根据需要选择。例如优选使用由四曱基铵盐或四甲基鱗盐、曱基.乙基鳞 盐、曱基.乙基咪唑鐵等分子量较小、碳原子的量少的季铵盐、季鳞盐 或咪唑鑰盐构成的离子。需要说明的是，在本专利技术中，有机鎗离子的碳原子的量少是指在 键合于带正电荷的原子上的取代基中，碳数最多的取代基的碳原子的量(碳原子数)为10以下。较优选为8以下，更优选为6以下，特 别优选为5以下。上述碳原子的量越少越好。如果例举具体例的话， 作为上述取代基，优选使用碳原子的量为2的乙基或碳原子的量为1 的曱基。需要说明的是，如果取代基的碳原子的量为10以下，则还 可以降低分子量。以下具体说明键合于带正电荷的原子上的取代基。为季铵盐时，下式(1 )中所示的Rl ~R4中碳数最多的取代基被 作为上述键合于带正电荷的原子上的碳数最多的取代基。 HI R3 X一为季鳞盐时，下式(2)中所示的R5 R8中碳数最多的取代基被 作为上述键合于带正电荷的原子上的碳数最多的取代基。为咪唑総盐时，下式(3)中所示的R9-R10中碳数多的取代基 被作为上述键合于带正电荷的原子上的碳数最多的取代基。需要说明 的是，通式(3)为表示可在本专利技术中使用的咪唑鎗盐之一例。可在本专利技术中使用的咪唑鑰盐也可通过其它化学式来表示。<formula>formula see original document page 7</formula> (3)需要说明的是，上述式中的Rl R10表示烷基、苯基，X表示卤素。(极性有机溶剂)本法明中使用的极性有机溶剂没有特别限定，可以根据需要选 择。优选为含有N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺以及1 -曱基-2-吡咯烷酮中的至少一种的极性有机溶剂。作为其它极性溶剂，优选可 以与水按质量比1: 1混合的物质。例如可以优选使用醇类、二甲亚 砜及乙腈等。本专利技术的粘土分散液制造方法的特征在于，包括以下工序，使溶 胀性粘土分散于以水为主成分的液体中的第i工序，将有机鐺离子投 入分散有溶胀性粘土的液体中，使其与溶胀性粘土表面存在的亲水性 阳离子进行离子交换，得到有机修饰粘土后，除去进行了离子交换的亲水性阳离子的第2工序，和将含有水分的状态的有机修饰粘土添加 到极性有机溶剂中，使其分散于水和极性有机溶剂的混合溶剂中的第 3工序。 (第1工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘土分散液，是通过以下方法得到的，　向分散有溶胀性粘土的以水为主成分的液体中，投入有机鎓离子，使其与所述溶胀性粘土表面存在的亲水性阳离子进行离子交换，得到有机修饰粘土后，除去进行了交换的亲水性阳离子，将所述含有水分的状态的有机修饰 粘土添加到极性有机溶剂中，由此得到分散有有机修饰粘土的粘土分散液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井上智仁，茂木克己，津田统，
申请(专利权)人：株式会社巴川制纸所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]