專利名稱：無機(jī)－有機(jī)復(fù)合功能性組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物。
背景技術(shù)：
以往，有機(jī)樹脂被加工成薄膜或其它成型品，被應(yīng)用于各種用途。
在這情況下，為了提高成型加工制品的物性、使成型加工制品顯示出特殊的功能，往往要在有機(jī)樹脂中添加作為改性劑的無機(jī)物。以此方式在有機(jī)樹脂中添加無機(jī)物而得到的組合物所形成的成型加工制品，具有使有機(jī)物和無機(jī)物所具備的特征性質(zhì)復(fù)合起來的優(yōu)點，因而在廣泛的領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。
但是，在作為基體的樹脂等中配入無機(jī)物時，如果其分散性不足，則難以在基體樹脂中大量填充無機(jī)物，結(jié)果就不能充分地提高目的的物性。因此，提高樹脂與無機(jī)物等的親和性、無機(jī)物等在基體樹脂中的分散性等是極為重要的。
由于無機(jī)物通常在樹脂中缺乏分散性等原因，需要將其配入樹脂等中進(jìn)行使用時，往往要通過球磨機(jī)等進(jìn)行機(jī)械分散，并同時利用表面活性劑或膠體二氧化硅等分散劑來提高分散性。
但是，機(jī)械分散方法的分散程度有限，另一方面，通過添加分散劑來提高無機(jī)物在基體樹脂中的分散性的方法雖然簡便，但存在著因添加分散劑而導(dǎo)致成型品的介電常數(shù)升高、耐熱性下降等問題。
鑒于這些問題，人們嘗試了對無機(jī)物的表面進(jìn)行改性處理，以提高其對樹脂的分散性。在這種對無機(jī)物表面進(jìn)行的改性處理中，通用方法之一是用有機(jī)化合物對無機(jī)物表面進(jìn)行包覆。
在該方法中，由于有機(jī)化合物對無機(jī)物表面的粘結(jié)性至關(guān)重要，因而為了提高其粘結(jié)性，使用具有可以與無機(jī)物表面存在的官能團(tuán)、或通過表面改性而導(dǎo)入的官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)的官能團(tuán)的化合物，例如，硅烷偶聯(lián)劑等，通過化學(xué)鍵施加牢固的涂層(參見專利文獻(xiàn)1特開昭61-275359號公報，專利文獻(xiàn)2特開昭63-258958號公報)。
但是，以往的這些方法雖然能容易地在無機(jī)物表面上形成牢固的涂層，但所得到的無機(jī)物難以稱得上對溶劑或有機(jī)樹脂有充分的分散性。
因此，近年來人們嘗試著用聚合物層對無機(jī)物表面進(jìn)行包覆，使其對溶劑或樹脂的分散性得以提高(參見專利文獻(xiàn)3特開昭57-102959號公報，專利文獻(xiàn)4特開平5-295294號公報，專利文獻(xiàn)5特開平5-295052號公報)。
但是，由于通過這些方法得到的表面處理無機(jī)物的接枝聚合效率低等原因，所得到的無機(jī)物表面的聚合物層厚度稱不上充足。而且，由于表面形成了聚合物層，對于高介電常數(shù)、低耐酸性等無機(jī)物本身具有的性質(zhì)的抑制效果不足，因而雖然一方面可以通過提高分散性而達(dá)到高填充量，但會出現(xiàn)所獲得的成型品等的耐酸性低、介電常數(shù)升高等新問題。
專利文獻(xiàn)1特開昭61-275359號公報專利文獻(xiàn)2特開昭63-258958號公報專利文獻(xiàn)3特開昭57-102959號公報專利文獻(xiàn)4特開平5-295294號公報專利文獻(xiàn)5特開平5-295052號公報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明是鑒于這種情況而做出的，目的是提供一種無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，該組合物通過含有具備有機(jī)層的無機(jī)物和有機(jī)樹脂而構(gòu)成，即使在大量填充無機(jī)物的情況下，也能夠防止所獲得的成型品的物理性能低劣等。
解決問題的手段為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將具有在含有離子性液體的溶劑中形成的有機(jī)層的無機(jī)物配入有機(jī)樹脂，由此形成的組合物中的無機(jī)物分散性優(yōu)異，因而即使不添加表面活性劑等分散劑，也能夠大量填充無機(jī)物，同時還發(fā)現(xiàn)，通過接枝聚合來形成所述有機(jī)層，增加了有機(jī)層的厚度，可以有效地抑制以往將無機(jī)物添加到有機(jī)樹脂等中所形成的組合物進(jìn)行成型時所出現(xiàn)的耐酸性差、介電常數(shù)升高等物理性能低劣的情況，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供1、無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于含有具備有機(jī)層的無機(jī)物和有機(jī)樹脂，上述有機(jī)層是在含有離子性液體的溶劑中形成的。
2、1所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于上述有機(jī)層是聚合物層。
3、1或2所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于上述聚合物層是通過接枝聚合而形成的層。
4、1～3中任一項所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于上述聚合物層的厚度平均大于或等于5nm。
5、1～4中任一項所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于上述無機(jī)物是平均粒徑為1nm～100μm的粒子。
6、1～5中任一項所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于上述無機(jī)物選自堿土類金屬碳酸鹽、堿土類金屬硅酸鹽、堿土類金屬磷酸鹽、堿土類金屬硫酸鹽、金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬硅酸鹽及金屬碳酸鹽中的一種或至少兩種。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于所涉及的組合物是將具有在含有離子性液體的溶劑中形成的有機(jī)層的無機(jī)物配入有機(jī)樹脂中而形成的組合物，因而無機(jī)物在有機(jī)樹脂中的分散性優(yōu)異。因此，即使不添加表面活性劑等分散劑，也可以在有機(jī)樹脂中大量填充無機(jī)物，從而可以避免因添加分散劑而導(dǎo)致組合物的耐熱性差、介電常數(shù)升高等物理性能低劣的情況。
而且，通過接枝聚合形成該有機(jī)層，有機(jī)層的厚度增加，還可以有效地抑制以往在有機(jī)樹脂等中大量添加無機(jī)物時所伴有的耐酸性差、介電常數(shù)升高等物理性能低劣的情況。
另外，由于在無機(jī)物的表面處理中，使用了離子性液體，因而不僅可以謀求制造時間的縮短，還可以將有機(jī)溶劑的使用量控制至0或極少量，而且由于離子性液體可以進(jìn)行再利用，因而其環(huán)境適應(yīng)性、安全性優(yōu)異。
實施發(fā)明的最佳方式以下，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明所涉及的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物通過含有具備有機(jī)層的無機(jī)物和有機(jī)樹脂而構(gòu)成，且有機(jī)層是在含有離子性液體的溶劑中形成的。
在本發(fā)明中，作為無機(jī)物，沒有特別的限定，例如可以列舉碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鎂等堿土類金屬碳酸鹽，硅酸鈣、硅酸鋇、硅酸鎂等堿土類金屬硅酸鹽，磷酸鈣、磷酸鋇、磷酸鎂等堿土類金屬磷酸鹽，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鎂等堿土類金屬硫酸鹽，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、氧化鐵、氧化鈦、氧化鈷、氧化鎳、氧化錳、氧化銻、氧化錫等金屬氧化物，氫氧化鐵、氫氧化鎳、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鉻等金屬氫氧化物，硅酸鋅、硅酸鋁、硅酸銅等金屬硅酸鹽，碳酸鋅、碳酸鋁、碳酸鈷、碳酸鎳、堿式碳酸銅等金屬碳酸鹽等，這些物質(zhì)可以單獨使用一種或組合使用至少兩種。
其中，從使本發(fā)明的組合物所形成的成型體具有適合于電子材料的功能性方面考慮，優(yōu)選二氧化硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等無機(jī)(氫)氧化物，更優(yōu)選氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等無機(jī)氫氧化物。
無機(jī)物的形狀隨組合物的用途而變化，因而不能進(jìn)行籠統(tǒng)地限定，但是從無機(jī)物在組合物中的分散性、成型性、阻燃性的提高效果與比表面積成正比(“高分子の難燃化技術(shù)”(シ-エムシ-出版))來看，平均粒徑為1nm～100μm，優(yōu)選10nm～50μm，更優(yōu)選30nm～30μm的球狀或近似球狀粒子是合適的。
還有，平均粒徑是通過粒度分析儀(9320-X100，日機(jī)裝(株)制造)測定的值。
在本發(fā)明中，有機(jī)層只要是由有機(jī)化合物構(gòu)成的層即可，沒有特別的限定。例如，作為有機(jī)層，可以采用低分子有機(jī)化合物形成的層、高分子有機(jī)化合物形成的層(聚合物層)中的任何種類，最好為聚合物層。通過使用聚合物層，可以使有機(jī)層具有足夠的厚度，因而可以有效地防止將具有有機(jī)層的無機(jī)物添加到有機(jī)樹脂中形成的組合物在進(jìn)行成型時出現(xiàn)物理性能低劣的情況。
對于無機(jī)物表面上有機(jī)層的形成，可以基于無機(jī)物本身具有的官能團(tuán)來形成有機(jī)層，但優(yōu)選預(yù)先用反應(yīng)性官能團(tuán)對無機(jī)物的表面進(jìn)行改性。
作為該反應(yīng)性官能團(tuán)，可以根據(jù)有機(jī)層的形成方法來進(jìn)行適宜地選擇，例如可以列舉α，β-不飽和羰基、α，β-不飽和腈基、鹵乙烯基、偏鹵乙烯基、芳香族乙烯基、雜環(huán)乙烯基、共軛二烯、羧酸乙烯酯之類的具有聚合性不飽和鍵的基團(tuán)；羧基、羰基、環(huán)氧基、異氰酸酯基、羥基、酰胺基、氰基、氨基、環(huán)氧基、氯甲基、縮水甘油醚基、lithio基、酯基、甲?；㈦婊?、硝基、碳化二亞胺基、噁唑啉基等。
作為用這些反應(yīng)性官能團(tuán)對無機(jī)物進(jìn)行改性的方法，可以采用各種公知的方法，但根據(jù)導(dǎo)入無機(jī)物中的官能團(tuán)而使用表面處理劑進(jìn)行處理的方法是簡便的，因而優(yōu)選使用。
作為表面處理劑，例如可以列舉油酸等不飽和脂肪酸，油酸鈉、油酸鈣、油酸鉀等不飽和脂肪酸金屬鹽，不飽和脂肪酸酯，不飽和脂肪酸醚，表面活性劑，甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(4-氯磺?；?乙基三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯乙基三甲氧基硅烷等硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑等，但并不局限于此。
作為構(gòu)成有機(jī)層的低分子有機(jī)化合物，可以將上述表面處理劑作為低分子有機(jī)化合物，但也可使用如下所述的有機(jī)化合物。例如可以列舉硬脂酸等飽和脂肪酸，硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鉀等脂肪酸金屬鹽，脂肪酸酯，脂肪酸醚，苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對乙基苯乙烯、2，4-二甲基苯乙烯、對正丁基苯乙烯、對叔丁基苯乙烯、對正己基苯乙烯、對正辛基苯乙烯、對正壬基苯乙烯、對正癸基苯乙烯、對正丁二烷基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、對苯基苯乙烯、對氯苯乙烯、3，4-二氯苯乙烯等苯乙烯類，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯酯、α-氯丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸衍生物，醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來酸、富馬酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、乙酰氯、苯甲酰氯等羧酸或羧酸衍生物，乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基異丁基醚等乙烯基醚類，乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基異丙烯基酮等乙烯基酮類，N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯烷酮等N-乙烯基化合物，氟乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸四氟丙酯等具有氟烷基的化合物，甲醇、乙醇、苯酚、甲基苯酚、硝基苯酚、苦味酸、乙二醇、甘油等醇類，溴乙烷、(S)-3-溴-3-甲基己烷、氯甲烷等鹵化有機(jī)化合物；乙胺、氨基乙烷、2-氨基戊烷、3-氨基丁酸、苯胺、對溴苯胺、環(huán)己胺、氨、乙酰胺、對甲苯胺、對硝基甲苯等胺類化合物，甲醛，(甲基)丙烯腈等，這些物質(zhì)可以單獨使用一種或組合使用至少兩種。
這些低分子有機(jī)化合物可通過與無機(jī)物本身存在的官能團(tuán)、或上述引入無機(jī)物中的反應(yīng)性官能團(tuán)進(jìn)行共價鍵、氫鍵、配位鍵等方式的鍵合，形成有機(jī)層。無機(jī)物和低分子有機(jī)化合物的反應(yīng)可根據(jù)鍵合的種類選擇適宜的公知方法。
當(dāng)有機(jī)層為聚合物層時，作為構(gòu)成聚合物，沒有特別的限定，例如可以列舉聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類聚合物，聚苯乙烯等苯乙烯類聚合物，聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯等聚(甲基)丙烯酸衍生物，聚醋酸乙烯酯、聚丙酸乙烯酯、聚安息香酸乙烯酯、聚丁酸乙烯酯等羧酸乙烯酯類，聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基乙基醚、聚乙烯基異丁基醚等聚乙烯基醚類，聚乙烯基甲基酮、聚乙烯基己基酮、聚甲基異丙烯基酮等聚乙烯基酮類，聚N-乙烯基吡咯、聚N-乙烯基咔唑、聚N-乙烯基吲哚、聚N-乙烯基吡咯烷酮等聚N-乙烯基化合物，聚丙烯腈，聚甲基丙烯腈等。這些物質(zhì)可以單獨使用一種或至少組合兩種使用。另外，還可以使用由上述低分子有機(jī)化合物的一種或至少兩種構(gòu)成的共聚物或聚合物。其中，如果考慮單體的聚合性，則優(yōu)選使用聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸衍生物。
還有，本發(fā)明中也可以使用在無機(jī)物表面形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物。
無機(jī)物上的聚合物層厚度平均大于或等于3nm，如果更薄的話，則除了有可能在有機(jī)樹脂中的分散性差、填充量低之外，還可能導(dǎo)致組合物的耐酸性及彈性模量差、介電常數(shù)升高等物性低劣的情況。
從這些方面考慮，優(yōu)選聚合物層的厚度平均為大于或等于5nm，更優(yōu)選為大于或等于7nm，進(jìn)一步優(yōu)選為大于或等于10nm，更進(jìn)一步優(yōu)選為大于或等于15nm。
還有，聚合物層的厚度是采用以下方式求出的計算值，即，從通過密度儀(アキユビツク1330，(株)島津制作所制造，氦氣氛下)獲得的密度測定值算出接枝后的無機(jī)物1cm3中聚合物層的體積、無機(jī)物1cm3的體積及總表面積，再由這些值求出上述計算值。
由于構(gòu)成聚合物層的聚合物的數(shù)均分子量(Mn)隨接枝密度而異，因而不能籠統(tǒng)地限定，通常，為1000～5000000(5百萬)，優(yōu)選為2500～4500000(4百50萬)，更優(yōu)選為5000～3000000，進(jìn)一步優(yōu)選為10000～1000000。還有，數(shù)均分子量是通過凝膠滲透色譜而測定的值。
在本發(fā)明中，作為對無機(jī)物表面用聚合物層進(jìn)行包覆的方法，沒有特別的限定，例如可以列舉噴霧干燥器法、種子聚合法、聚合物在無機(jī)物上的吸附法、使聚合物與粒子進(jìn)行化學(xué)鍵合的接枝聚合法等。其中，從(1)能夠形成比較厚、且長時間分散在溶劑中時也難以溶出的聚合物層，(2)可通過替換單體種類來賦予多種表面特性，(3)如果基于無機(jī)物表面引入的聚合引發(fā)基團(tuán)進(jìn)行聚合，可以進(jìn)行高密度接枝化等方面考慮，優(yōu)選使用接枝聚合。
在這種情況下，作為通過接枝鏈形成聚合物層的方法，可以列舉通過聚合而形成預(yù)接枝鏈、然后使其化學(xué)鍵接至無機(jī)物表面的方法、在無機(jī)物表面進(jìn)行接枝聚合的方法，雖然可使用任一種方法，但如果考慮到提高無機(jī)物表面的接枝鏈密度，則適宜使用不易遭受立體障礙等影響的后一種方法。
還有，作為無機(jī)物與接枝鏈的化學(xué)鍵合，可以列舉共價鍵、氫鍵、配位鍵等。
作為接枝聚合反應(yīng)，可以列舉自由基聚合、離子聚合、氧化陰離子聚合、開環(huán)聚合等加成聚合，消除聚合、脫氫聚合、脫氮聚合等縮聚，加成聚合、加成聚合、異構(gòu)化聚合、轉(zhuǎn)移聚合等氫轉(zhuǎn)移聚合，加成縮合等，但是，從操作簡便且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異、在各種高分子工業(yè)合成中得到普遍使用的方面考慮，特別優(yōu)選自由基聚合。另外，在需要對接枝鏈的分子量、分子量分布或接枝密度進(jìn)行控制的情況下，也可以使用活性自由基聚合。
還有，活性自由基聚合大致分為以下三類(i)通過光或熱等可逆地切斷潛伏性物質(zhì)P-X的共價鍵，使其離解為P自由基和X自由基而進(jìn)行活化聚合的解離-鍵合機(jī)理，(ii)通過過渡金屬配合物的作用使P-X活化并進(jìn)行聚合的原子轉(zhuǎn)移機(jī)理(ATPR)和(iii)使P-X與其它自由基發(fā)生交換反應(yīng)而進(jìn)行聚合的交換鏈轉(zhuǎn)移機(jī)理；在本發(fā)明中可使用任何一種。
作為可進(jìn)行接枝聚合的單體，沒有特別的限定，只要具有可在接枝聚合中進(jìn)行反應(yīng)的官能團(tuán)的化合物即可。
例如，在采用自由基聚合反應(yīng)的情況下，是具有反應(yīng)性不飽和(雙)鍵的單體，具體來說，可以列舉苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對乙基苯乙烯、2，4-二甲基苯乙烯、對正丁基苯乙烯、對叔丁基苯乙烯、對正己基苯乙烯、對正辛基苯乙烯、對正壬基苯乙烯、對正癸基苯乙烯、對正十二烷基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、對苯基苯乙烯、對氯苯乙烯、3，4-二氯苯乙烯等苯乙烯類；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯酯、α-氯丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酯等(甲基)丙烯酸衍生物；醋酸乙烯酯、丙烯乙烯酯、安息香酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等羧酸乙烯酯類；乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基異丁基醚等乙烯基醚類；乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基異丙烯基酮等乙烯基酮類；N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯烷酮等N-乙烯基化合物；氟乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸四氟丙酯等具有氟烷基的化合物；丙烯腈、甲基丙烯腈等，這些物質(zhì)可以單獨使用一種或組合使用至少兩種。其中，如果從單體的反應(yīng)性考慮，則優(yōu)選使用乙烯基類和/或(甲基)丙烯酸類的單體、共聚物或聚合物。
另外，在采用自由基聚合的情況下，如果使用具有至少2個反應(yīng)性不飽和(雙鍵)的單體，則還可以制備具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物。這種單體沒有特別的限定，例如可以列舉二乙烯基苯、二乙烯基萘等芳香族二乙烯基化合物、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、甘油丙烯酰氧基二甲基丙烯酸酯、N，N-二乙烯基苯胺、二乙烯基醚、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜等化合物，這些物質(zhì)可以單獨使用一種或組合使用至少兩種。其中優(yōu)選使用乙烯基類和/或(甲基)丙烯酸類的單體或共聚物。
還有，作為自由基聚合時使用的聚合引發(fā)劑，可以使用公知的各種物質(zhì)，例如，可以列舉過氧化苯甲酰、氫過氧化枯烯、氫過氧化叔丁基、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨等過硫酸鹽、偶氮二異丁腈、偶氮二甲基丁腈、偶氮二異戊腈等偶氮類化合物等，這些物質(zhì)可以單獨使用一種或組合使用至少兩種。
另外，在采用自由基聚合之外的其它聚合法時，可以使例如甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來酸、富馬酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、乙酰氯、苯甲酰氯等羧酸或羧酸衍生物；硫酸、磷酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等無機(jī)酸或無機(jī)堿；甲醇、乙醇、苯酚、甲基苯酚、硝基苯酚、苦味酸、乙二醇、甘油等醇類、溴乙烷、(S)-3-溴-3-甲基己烷、氯甲烷等鹵化有機(jī)化合物；乙胺、氨基乙烷、2-氨基戊烷、3-氨基丁酸、苯胺、對溴苯胺、環(huán)己胺、氨、乙酰胺、對甲苯胺、對硝基甲苯等胺類化合物；甲醛等與無機(jī)物表面引入的反應(yīng)性官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，但并不局限于這些物質(zhì)。還有，也可以使用由這些化合物中的一種或至少兩種形成的共聚物或聚合物。
接枝聚合條件沒有特別的限定，可以根據(jù)使用的單體等采用公知的各種條件。
例如，如果對在無機(jī)物表面進(jìn)行自由基聚合而實施接枝的情況舉例，相對于無機(jī)物上引入的反應(yīng)性官能團(tuán)0.1mol，具有可與其反應(yīng)的官能團(tuán)的單體量為1～300mol，聚合引發(fā)劑的使用量通常為0.005～30mol。另外，聚合溫度通常為-20～1000℃，聚合時間通常為0.2～72小時。
還有，在進(jìn)行自由基聚合時，也可以根據(jù)需要在聚合反應(yīng)體系內(nèi)加入分散劑、穩(wěn)定劑、乳化劑(表面活性劑)等各種添加劑。
通過接枝聚合形成的聚合物層不僅可按如上所述在無機(jī)物表面進(jìn)行接枝來形成，還可以按如上所述那樣，通過使預(yù)先形成的聚合物與無機(jī)物表面上的反應(yīng)性官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)而將其引入來形成。
在這種情況下，無機(jī)物與聚合物的反應(yīng)方法可以列舉，例如脫水反應(yīng)、親核取代反應(yīng)、親電取代反應(yīng)、親電加成反應(yīng)和吸附反應(yīng)等。
在本發(fā)明中，上述有機(jī)層是在離子性液體中形成的，可以采用在離子性液體中使無機(jī)物和構(gòu)成有機(jī)層的低分子或高分子有機(jī)化合物進(jìn)行反應(yīng)的方法、在離子性液體中實施無機(jī)物表面的聚合反應(yīng)的方法中的任一種。
此處的離子性液體是指液態(tài)鹽，特別是指在常溫附近呈液態(tài)的鹽的總稱，是僅由離子構(gòu)成的溶劑。
在本發(fā)明中，離子性液體沒有特別的限定，但構(gòu)成離子性液體的陽離子優(yōu)選是選自銨陽離子、咪唑鎓陽離子及吡啶鎓陽離子中的至少一種，其中更優(yōu)選銨陽離子。
作為咪唑鎓陽離子，沒有特別的限定，例如可以列舉二烷基咪唑鎓陽離子、三烷基咪唑鎓陽離子等，具體來說，可以列舉1-乙基-3-甲基咪唑鎓離子、1-丁基-3-甲基咪唑鎓離子、1，2，3-三甲基咪唑鎓離子、1，2-二甲基-3-乙基咪唑鎓離子、1，2-二甲基-3-丙基咪唑鎓離子、1-丁基-2，3-二甲基咪唑鎓離子等。
作為上述的吡啶鎓陽離子，沒有特別的限定，例如可以列舉N-丙基吡啶鎓離子、N-丁基吡啶鎓離子、1-丁基-4-甲基吡啶鎓離子、1-丁基-2，4-二甲基吡啶鎓離子等。
作為銨陽離子，沒有特別的限定，優(yōu)選以脂肪族或脂環(huán)族季銨離子作為陽離子成分。
作為這些脂肪族與脂環(huán)族季銨離子，沒有特別的限定，可以列舉三甲基丙基銨離子、三甲基己基銨離子、四戊基銨離子等各種烷基季銨離子、N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓離子等，但特別優(yōu)選使用下述通式(1)所示的離子。
[式中，R1～R4表示相同或不同的、碳數(shù)為1～5的烷基或以R’-O-(CH2)n-表示的烷氧基烷基(R’表示甲基或乙基，n為1～4的整數(shù)。)，這些R1、R2、R3及R4中的任意兩個基團(tuán)可以形成環(huán)。但是，R1～R4中的至少一個為上述烷氧基烷基。]式(1)中，作為碳數(shù)為1～5的烷基，可以列舉甲基、乙基、丙基、2-丙基、丁基、戊基等，但是存在分子量越大、離子性液體的粘性越增加的傾向，成為粘度高的溶劑，難以使用，因此優(yōu)選R1～R4中的至少一個為甲基、乙基或丙基，特別是甲基或乙基。
另外，作為以R’-O-(CH2)n-表示的烷氧基烷基，可以列舉甲氧或乙氧甲基、甲氧或乙氧乙基、甲氧或乙氧丙基、甲氧或乙氧丁基。上述n為1～4的整數(shù)，但是從離子性液體形成能高考慮，優(yōu)選為1～2，特別優(yōu)選n＝2。
作為R1～R4中的任兩個基團(tuán)形成環(huán)的陽離子，可以列舉具有氮雜環(huán)丙烷環(huán)、氮雜環(huán)丁烷環(huán)、吡咯烷環(huán)、哌啶環(huán)等的季銨離子。
在上述式(1)所示的季銨離子中，從離子性液體的形成能高、原料便宜而能用比較簡便的方法合成的觀點考慮，優(yōu)選下述式(2)所示的具有烷氧基乙基的季銨離子，進(jìn)一步特別優(yōu)選下述式(3)所示的季銨離子。
[式中，R1～R3與R’與上述相同。] [式中，Me為甲基，Et為乙基。]如上述式(3)所示的季銨離子那樣，含有2-烷氧基乙基的銨陽離子易于表現(xiàn)出離子性液體的性狀，例如下述式(4)～(6)所示的離子也表現(xiàn)出離子性液體的性狀，這些離子也是適宜使用的。
另外，作為構(gòu)成上述離子性液體的陰離子，沒有特別的限定，例如可以使用BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、AlCl4-、HSO4-、ClO4-、CH3SO3-、CF3SO3-、CF3CO2-、(CF3SO2)2N-、Cl-、Br-、I-等陰離子。
還有，在本發(fā)明中，離子性液體可以單獨使用，或與以往使用的各種溶劑混合使用。
當(dāng)離子性液體與以往使用的各種溶劑混合起來進(jìn)行使用時，如果混合溶劑中的離子性液體含量為例如約5質(zhì)量％，則無機(jī)物上的反應(yīng)性官能團(tuán)和與其反應(yīng)的化合物的官能團(tuán)的反應(yīng)性高，另外，在聚合反應(yīng)的情況下，所獲得的聚合物中可以容易地控制接枝鏈或嵌段鏈的分子量及分子量分布。但是，從后處理的簡便性、環(huán)境適應(yīng)性及安全性等考慮，離子性液體在混合溶劑中的濃度宜于是大于或等于10質(zhì)量％，特別優(yōu)選大于或等于50質(zhì)量％，更優(yōu)選80～100質(zhì)量％。
在這種情況下，作為可與離子性液體混合使用的溶劑，沒有特別的限定。例如可以列舉水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊醇、叔戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、芐醇、環(huán)己醇等醇類，甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、異丙基溶纖劑、丁基溶纖劑、二乙二醇單丁基醚等醚醇類，丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮等酮類，醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙酸乙酯、醋酸溶纖劑等酯類，戊烷、2-甲基丁烷、庚烷、正己烷、2-甲基庚烷、2，2-二甲基丁烷、2，3-二甲基丁烷、庚烷、正辛烷、異辛烷、2，2，3-三甲基戊烷、壬烷、癸烷、環(huán)戊烷、甲基環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、乙基環(huán)己烷、對烷、雙環(huán)己基、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、茴香醚(甲氧基苯)等脂肪族或芳香族烴類，四氯化碳、三氯乙烯、氯苯、四溴乙烷等鹵代烴類，二乙基醚、二甲基醚、三噁烷、四氫呋喃等醚類；甲縮醛、二乙基乙縮醛等縮醛類，甲酸、乙酸、丙酸等脂肪酸類，硝基丙烷、硝基苯、二甲基胺、單乙醇胺、吡啶、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈等含硫或氮的有機(jī)化合物類等，這些物質(zhì)可以單獨使用一種或組合使用至少兩種。
作為構(gòu)成本發(fā)明的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的有機(jī)樹脂，沒有特別的限定，例如可以列舉聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類樹脂，聚苯乙烯等聚苯乙烯類樹脂，聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等聚鹵化乙烯基衍生物樹脂，聚醋酸乙烯酯等聚醋酸乙烯酯衍生物樹脂，聚甲基丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸類樹脂，聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基乙基醚、聚乙烯基異丁基醚等聚乙烯基醚類，聚乙烯基甲基酮、聚乙烯基己基酮、聚甲基異丙烯基酮等聚乙烯基酮類，聚N-乙烯基吡咯、聚N-乙烯基咔唑、聚N-乙烯基吲哚、聚N-乙烯基吡咯烷酮等聚N-乙烯基化合物，氟樹脂、尼龍6等聚酰胺類、聚酯類、聚碳酸酯、有機(jī)硅、聚縮醛、乙酰纖維素等熱塑性樹脂；環(huán)氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱固性樹脂等。
其中，如果考慮環(huán)境適應(yīng)性、組合物的用途多樣性等，則優(yōu)選使用聚苯乙烯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚(甲基)丙烯酸類樹脂、聚醋酸乙烯酯等羧酸乙烯基酯類樹脂、環(huán)氧類樹脂。
而且，如果考慮提高無機(jī)物在有機(jī)樹脂中的分散性及親和性、抑制由含有這些成分的組合物進(jìn)行成型而形成的成型體的機(jī)械強(qiáng)度降低，則優(yōu)選無機(jī)物表面的有機(jī)層和有機(jī)樹脂為相同種類的化合物，作為有機(jī)層和有機(jī)樹脂的組合，由選自聚苯乙烯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚(甲基)丙烯酸類樹脂、聚醋酸乙烯酯等羧酸乙烯酯類樹脂、環(huán)氧類樹脂等的聚合物層或有機(jī)樹脂分別進(jìn)行組合是適宜的。
具有有機(jī)層的無機(jī)物與有機(jī)樹脂的配混比例沒有特別的限定，但是，如果考慮到配入無機(jī)物所導(dǎo)致的各種功能的提高效果與物性下降的平衡，則優(yōu)選具有有機(jī)層的無機(jī)物(以未經(jīng)處理的無機(jī)物為準(zhǔn))∶有機(jī)樹脂＝5∶95(質(zhì)量比)～90∶10(質(zhì)量比)，更優(yōu)選為10∶90(質(zhì)量比)～80∶20(質(zhì)量比)，進(jìn)一步優(yōu)選為30∶70(質(zhì)量比)～70∶30(質(zhì)量比)。
而且，優(yōu)選本發(fā)明的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物具有以下所示各種特性(1)～(3)中的至少一種。還有，在以下的(1)～(3)中，構(gòu)成兩種組合物的有機(jī)樹脂當(dāng)然是相同的。另外，本發(fā)明中組合物的概念除了是將無機(jī)物和有機(jī)樹脂進(jìn)行簡單混合而形成的混合的未明確形狀的組合物外，還包含將該組合物進(jìn)行成型而得到的成型物。
(1)將無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物在20質(zhì)量％的氯化氫水溶液中浸漬5分鐘從而進(jìn)行酸處理時的重量減少率和對于以無機(jī)物為基準(zhǔn)添加等量的不具備聚合物層的無機(jī)物來代替無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物中的具有聚合物層的無機(jī)物而形成的組合物(添加未處理的無機(jī)物的組合物)進(jìn)行同樣的酸處理時的重量減少率滿足無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的重量減少率(質(zhì)量％)/添加未處理的無機(jī)物的組合物的重量減少率(質(zhì)量％)＜0.5，優(yōu)選為0.4，更優(yōu)選為0.3。
如果該重量減少率之比大于或等于0.50，則出現(xiàn)無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的耐酸性差的可能性變大、不能在必須進(jìn)行酸處理的電氣材料等中使用該組合物等用途受到限制的可能。
還有，上述試驗方法除試驗片大小、鹽酸濃度、試驗時間外，按JIS K7114的試驗方法實施，重量減少率是指基于進(jìn)行酸處理后、用水充分清洗、再進(jìn)行干燥后的重量而測定的值。
(2)無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的介電常數(shù)和以無機(jī)物為基準(zhǔn)添加等量的不具備聚合物層的無機(jī)物來代替該無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物中的具有聚合物層的無機(jī)物而形成的組合物(添加未處理的無機(jī)物的組合物)的介電常數(shù)滿足無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的介電常數(shù)/添加未處理的無機(jī)物的組合物的介電常數(shù)＜1.00，優(yōu)選為0.99，更優(yōu)選為0.98。
如果該介電常數(shù)之比大于或等于1.00，則由無機(jī)物表面上形成的聚合物層所導(dǎo)致的防止介電常數(shù)增大的效果不足，可能與上述一樣使組合物的用途受到限制。
還有，介電常數(shù)是使用介電常數(shù)測定裝置(4291B ImpedanceMaterial Analyzer，Agilent Technologies公司制造)在1GHz的頻率下測定的值。
(3)無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的彈性模量和以無機(jī)物為基準(zhǔn)添加等量的不具備聚合物層的無機(jī)物來代替該無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物中的具有聚合物層的無機(jī)物而形成的組合物(添加未處理的無機(jī)物的組合物)的彈性模量滿足無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物的彈性模量/添加未處理的無機(jī)物的組合物的彈性模量＞1.10，優(yōu)選為1.15，更優(yōu)選為1.20。
如果該彈性模量之比小于等于1.10，則推測無機(jī)物在有機(jī)樹脂中的分散性不足，由該組合物成型而得到的成型物的機(jī)械強(qiáng)度有時會變差，很可能使其用途受到限制。
還有，彈性模量是使用熱分析流變學(xué)系統(tǒng)(EXTAR600，セイコ-インスツルメント(株)制造)在室溫下測定的值。
如上所述的本發(fā)明的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物可以抑制以往技術(shù)中所存在的問題，即，無機(jī)-有機(jī)復(fù)合組合物的物理性質(zhì)(電性質(zhì)(介電常數(shù)增加)、機(jī)械性質(zhì)(彈性模量低))、耐酸性差等。另外，由于具有聚合物層的無機(jī)物和有機(jī)樹脂的親和性高，在不添加表面活性劑等分散劑時也能將無機(jī)物均勻分散在有機(jī)樹脂中。結(jié)果，就可能大量地填充無機(jī)物，可以使無機(jī)物和有機(jī)物的各自特征性質(zhì)結(jié)合起來，從而有效地獲得新的功能。
該無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物隨無機(jī)物、聚合物層、有機(jī)樹脂的種類而改變，因而沒有特別的限制，可適用于例如電子材料領(lǐng)域、建筑材料領(lǐng)域、汽車材料領(lǐng)域等需要各種功能性的材料。
實施例以下，列出合成例、實施例及比較例，對本發(fā)明進(jìn)行更具體說明，但本發(fā)明并不局限于下述實施例。
<離子性液體的合成> 二乙基甲基(2-甲氧基乙基)銨的雙(三氟甲磺酰亞胺)鹽(以下簡稱為DEME·TFSI)的合成將100ml二乙胺(關(guān)東化學(xué)(株)制造)和85ml 2-甲氧基乙基氯(關(guān)東化學(xué)(株)制造)進(jìn)行混合，將得到的混合溶液放入高壓釜，在100℃下反應(yīng)24小時。此時，內(nèi)壓為0.127MPa(1.3kgf/cm2)。24小時后，加入56克氫氧化鉀(片山化學(xué)工業(yè)(株)制造)在析出的晶體與反應(yīng)液的混合物中溶解后形成的水溶液200ml，用分液漏斗對分成兩層的有機(jī)層進(jìn)行分液。再添加100ml二氯甲烷(和光制藥工業(yè)(株)制造)，進(jìn)行兩次萃取操作。
合并分液后的有機(jī)層，用飽和食鹽水洗凈，然后添加碳酸鉀(和光純藥工業(yè)(株)制)進(jìn)行干燥，并進(jìn)行減壓過濾。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器餾去所獲得的有機(jī)層的溶劑，對殘留部分進(jìn)行常壓蒸餾，得到沸點在135℃附近的餾分18.9g。通過1H-核磁共振譜確認(rèn)該化合物為2-甲氧基乙基二乙胺。
將得到的2-甲氧基乙基二乙胺8.24g溶解在10ml四氫呋喃(和光制藥工業(yè)(株)制造)中，在冰的冷卻下，添加碘甲烷(和光純藥工業(yè)(株)制造)4.0ml。30分鐘后，去除冰浴，在室溫下攪拌一個晚上。減壓蒸餾除去該反應(yīng)溶液的溶劑，用乙醇(和光純藥工業(yè)(株)制造)-四氫呋喃體系對得到的固體成分進(jìn)行再結(jié)晶，得到16g碘化2-甲氧基乙基二乙基甲基銨鹽。
接著，將10.0g碘化2-甲氧基乙基二乙基甲基銨鹽溶解在50ml乙腈(關(guān)東化學(xué)(株)制造)中。在其中添加9.5g三氟甲磺酰亞胺鋰(キシダ化學(xué)(株)制造)，將其完全溶解后，再攪拌15分鐘。
減壓餾去乙腈，在殘留成分中加入水，對分成兩層的有機(jī)層進(jìn)行分液，用水清洗5次，除去有機(jī)層中的雜質(zhì)。
用真空泵對清洗后的有機(jī)層進(jìn)行減壓，充分餾去水，得到在室溫下為液態(tài)的標(biāo)題離子性液體6.8g。
二乙基甲基(2-甲氧基乙基)銨鹽(四氟硼酸)鹽(以下簡稱為DEME·BF4)的合成將以與合成例1同樣的方式合成的15.0g碘化2-甲氧基乙基二乙基甲基銨鹽溶解在100ml蒸餾水中，在其中添加6.37g氧化銀(關(guān)東化學(xué)(株)制造)并攪拌3小時。通過減壓過濾除去沉淀物后，在攪拌下每次少量添加42％的四氟硼酸(關(guān)東化學(xué)(株)制造)，直到反應(yīng)液的pH值處于5～6附近。將該反應(yīng)液進(jìn)行冷凍干燥，再用真空泵充分餾去水，得到在室溫(25℃)下為液態(tài)的標(biāo)題離子性液體12.39g。
N-(2-甲氧乙基)-N-甲基吡咯烷鎓雙三氟甲磺酰亞胺鹽(以下簡稱為ProMe·TFSI)的合成除了用81ml吡咯烷代替二乙胺、使高壓釜中的反應(yīng)溫度為90℃外，按與合成例1相同的方式合成標(biāo)題離子性液體。
<具有聚合物層的無機(jī)物粒子的合成例> 通過脫水反應(yīng)，使具有反應(yīng)性雙鍵的3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氧硅烷(硅烷偶聯(lián)劑，チツソ(株)制造)偶聯(lián)和涂布在平均粒徑700nm的Mg(OH)2(キスマ5Q，表面未處理Mg(OH)2，共和化學(xué)(株)制造)上(參考文獻(xiàn)カツプリング剤最適利用技術(shù)，科學(xué)技術(shù)総合研究所)。
在50ml的茄形燒瓶中，將上述經(jīng)過硅烷偶聯(lián)處理的6.0g Mg(OH)2均勻分散于合成例1中獲得的DEME·TFSI 18.0g中。接著，添加0.15g偶氮二異丁腈(關(guān)東化學(xué)(株)制造，以下簡稱為AIBN)、6.0g苯乙烯(關(guān)東化學(xué)(株)制造)，在70℃下加熱反應(yīng)約1個半小時。
反應(yīng)結(jié)束后，為了除去未反應(yīng)單體、未接枝的聚合物，用四氫呋喃(和光純藥工業(yè)(株)制造，以下簡稱為THF)清洗Mg(OH)2粒子，重復(fù)進(jìn)行4次抽濾操作。清洗后，用FT-IR8900(島津制作所(株)制造)測定該粒子的IR光譜，在700cm-1附近出現(xiàn)源自苯環(huán)的吸收，因此可確認(rèn)PSt被接枝。
還有，上述平均粒徑是通過粒度分析儀(MICROTRACHRA9320-X100，日機(jī)裝(株)制造)而測定的值。
除了使聚合時間為0.5小時以外，按與合成例4相同的方法合成接枝化的Mg(OH)2。反應(yīng)結(jié)束后，按與合成例4相同的方法確認(rèn)St被接枝。
除了使聚合溶劑為一般的有機(jī)溶劑THF以外，按與合成例4相同的方法合成接枝化的Mg(OH)2。反應(yīng)結(jié)束后，按與合成例4相同的方法確認(rèn)St被接枝。
除了使聚合溶劑為合成例2合成的DEME·BF4以外，按與合成例4相同的方法合成接枝化的Mg(OH)2。反應(yīng)結(jié)束后，按與合成例4相同的方法確認(rèn)St被接枝。
除了使聚合溶劑為合成例3合成的ProMe·TFSI以外，按與合成例4相同的方法合成接枝化的Mg(OH)2。反應(yīng)結(jié)束后，按與合成例4相同的方法確認(rèn)St被接枝。
除了使聚合溶劑為乙基甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽(以下簡稱為EMI·BF4(東京化成工業(yè)(株)制造))以外，按與合成例4相同的方法合成接枝化的Mg(OH)2。反應(yīng)結(jié)束后，按與合成例4相同的方法確認(rèn)St被接枝。
除了使聚合溶劑為丁基甲基咪唑鎓六氟磷酸鹽(以下簡稱為BMI·PF6(關(guān)東化學(xué)(株)制造))以外，按與合成例4相同的方法合成接枝化的Mg(OH)2。反應(yīng)結(jié)束后，按與合成例4相同的方法確認(rèn)St被接枝。
對于合成例4～10中的接枝化Mg(OH)2粒子，采用以下方法切斷連接接枝聚合物與Mg(OH)2的酯基，測定接枝聚合物的分子量、分子量分布。
在100ml的燒杯中，將接枝化的Mg(OH)2粒子分散在2ml蒸餾水、12ml THF和5ml乙醇(關(guān)東化學(xué)(株)制造)的混合溶液中，然后添加0.22g氫氧化鉀(Sigma-Aldrich Japan(株)制造)，在55℃下反應(yīng)7小時。
反應(yīng)后，用濃鹽酸(和光純藥工業(yè)(株)制造)將反應(yīng)溶液調(diào)至中性，取出Mg(OH)2粒子。濃縮除去粒子后殘留的溶液，用水、己烷(和光純藥工業(yè)(株)制造)清洗所得到的固形物(接枝聚合物)。
對于清洗后的接枝聚合物，利用凝膠滲透色譜(GPC)在下述裝置及條件下測定分子量。數(shù)均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)的測定結(jié)果示于表1。
分子量測定條件GPC測定裝置C-R7A，(株)島津制作所制造檢測器紫外分光光度計檢測器(SPD-6A)，(株)島津制作所制造泵分子量分布測定裝置泵(LC-6AD)，(株)島津制作所制造使用柱Shodex KF804L(昭和電工(株)制造)2根、Shodex KF806(昭和電工(株)制造)1根，共3根串聯(lián)連接使用溶劑四氫呋喃測定溫度40℃對于合成例4～10中得到的Mg(OH)2粒子，用下述方法測出粒子表面的接枝聚合物層厚度。另外，再測出通過后述實施例中使用的有機(jī)物進(jìn)行表面處理的Mg(OH)2粒子(キスマ5A，共和化學(xué)(株)制造)的有機(jī)層厚度。結(jié)果一并示于表1。
<聚合物層厚度的測定方法>
通過密度儀(アキユビツク1330，(株)島津制作所制造，氦氣氛下)測出合成例4～10的各Mg(OH)2粒子的密度，由接枝前的Mg(OH)2密度值求出1cm3無機(jī)物中聚合物層的體積、1cm3無機(jī)物的體積及總表面積。使用這些值，通過計算求出聚合物層的厚度。還有，此時假定Mg(OH)2為真正球形來求出體積及總表面積。


(表1中的“0*”是指厚度的計算結(jié)果大致為0nm。)<無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物(成型體)的制作> 分別將4.75g合成例4的接枝化Mg(OH)2粒子(實施例1)、4.66g合成例5的接枝化Mg(OH)2粒子(實施例2)、4.55g合成例6的接枝化Mg(OH)2粒子(比較例3)、4.80g合成例7的接枝化Mg(OH)2粒子(實施例3)、4.70g合成例8的接枝化Mg(OH)2粒子(實施例4)、4.68g合成例9的接枝化Mg(OH)2粒子(實施例5)、4.78g合成例10的接枝化Mg(OH)2粒子(實施例6)、4.50g經(jīng)過表面處理的市售Mg(OH)2(キスマ5A，共和化學(xué)(株)制造)(比較例1)、4.50g未處理Mg(OH)2(キスマ5Q，共和化學(xué)(株)制造)(比較例2)分散在4g THF中，再將其添加到由3.60g環(huán)氧樹脂(エピ-クロンN-740，大日本油墨化學(xué)工業(yè)(株)制造)和0.90g固化劑(ノバキユア-HX 3722，旭化成(株)制造)混合而成的樹脂中，制成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物。
這里，基于以下計算方法設(shè)定各實施例及比較例中的Mg(OH)2添加量，使各組合物中所包含的原始的Mg(OH)2為等量的。
計算方法使用密度儀(アキユビツク1330，(株)島津制作所制造，氦氣氛下)測定接枝化Mg(OH)2、キスマ5A、キスマ5Q各5g的密度。測定結(jié)果是キスマ5A、キスマ5Q為2.39g/cm3，合成例4中的接枝化Mg(OH)2為2.25g/cm3。
此處的苯乙烯密度為1.07g/cm3，未處理Mg(OH)2(キスマ5Q)的密度為2.39g/cm3，因此將1cm3中的聚苯乙烯接枝體積作為Xcm3時下式成立，X為0.11cm3。
1.07X+2.39(1-X)＝2.25因此，1cm3中的聚苯乙烯接枝質(zhì)量為0.11cm3×1.07g/cm3＝0.12(g)，原始的Mg(OH)2的質(zhì)量為(1-0.11)cm3×2.39g/cm3＝2.13(g)。
因而，上述接枝化Mg(OH)2的接枝聚合物量為全體的100×0.12(g)/2.13(g)＝5.6(質(zhì)量％)。
根據(jù)以上所述，キスマ5A、キスマ5Q 4.50g和合成例4的接枝化Mg(OH)24.75g中所含的Mg(OH)2等量。
用同樣的方法計算合成例5～10中得到的接枝化Mg(OH)2粒子的接枝聚合物量，求出添加量。
對于上述各實施例及比較例制備的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，用棒涂法制作膜。將其進(jìn)行一整夜干燥后，在100℃下熱處理1小時，再在150℃下熱處理0.5小時進(jìn)行固化。對于所得到的固化物，評價其下述特性。結(jié)果示于表2及表3。還有，固化物的厚度均為約150μm。
成型性評價除試驗片的大小為長10cm×寬5cm，厚度約150μm外，按照J(rèn)ISK7104的評價方法，用以下標(biāo)準(zhǔn)評價上述固化物。
○Mg(OH)2得到了足夠均勻地填充，固化物表面平滑(手觸摸、目視)△Mg(OH)2得到了均勻地填充，固化物表面有凹凸部分×Mg(OH)2未得到均勻地填充，固化物全部表面上有凹凸 機(jī)械強(qiáng)度評價用熱分析流變學(xué)系統(tǒng)(EXTAR600，セイコ-インスツルメント(株)制造)在室溫下測定上述固化物的彈性模量。
◎與比較例2相比，彈性模量有大幅度提高○與比較例2相比，彈性模量有提高△與比較例2相比，彈性模量稍有提高[3]介電常數(shù)評價使用介電常數(shù)測定裝置(4291B Impedance Material Analyzer，Agilent Technologies公司制造)，在室溫下用1GHz的頻率測定上述固化物的介電常數(shù)。還有，未處理品的Mg(OH)2的組合物成型性差，介電常數(shù)有偏差。因而采用四個位置的平均值作為介電常數(shù)。
◎與比較例2相比，介電常數(shù)降低△與比較例2相比，介電常數(shù)稍有降低[4]耐酸性評價將大小為長10cm×寬5cm，厚度約150μm的固化物浸泡在氯化氫(和光(株)制造)20質(zhì)量％的水溶液中5分鐘、1小時、3小時，用蒸餾水洗凈后，將其干燥，測定進(jìn)行各種時間浸漬后的質(zhì)量。
由酸處理前和酸處理后的各質(zhì)量，算出重量減少率(％)，同時根據(jù)酸處理后固化物的顏色變化進(jìn)行耐酸性評價。
◎有耐酸性×無耐酸性[表2]


在上述表2及表3中，各物性值之比是以比較例2(未處理Mg(OH)2キスマ5Q)的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)(分母)而算出的值。
表2和3所示表明，配入了由上述合成例4、5、7～10得到的具有接枝聚合物層的Mg(OH)2粒子的各實施例的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物顯示出了同時優(yōu)異的成型性、物性值。在這種情況下，從實施例1(合成例4)和比較例3(合成例6)的結(jié)果可知，通過使用離子性液體，可以在比使用有機(jī)溶劑時更短的時間內(nèi)形成高分子量的聚合物層。
由以上結(jié)果可知，通過使用離子性液體，除了可以謀求環(huán)境負(fù)荷的降低外，還能于短時間內(nèi)在無機(jī)物表面上有效地形成高分子量的聚合物層，在有機(jī)樹脂中添加該無機(jī)物所形成的組合物(成型體)的成型性、物性可以得到顯著地提高。作為各種物性優(yōu)異的組合物，今后可期待本發(fā)明的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于，含有具備有機(jī)層的無機(jī)物和有機(jī)樹脂，上述有機(jī)層是在含有離子性液體的溶劑中形成的。
2.權(quán)利要求1所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于，上述有機(jī)層是聚合物層。
3.權(quán)利要求1或2所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于，上述聚合物層是通過接枝聚合形成的層。
4.權(quán)利要求1～3中任一項所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于，上述聚合物層的厚度平均大于或等于5nm。
5.權(quán)利要求1～4中任一項所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于，上述無機(jī)物是平均粒徑1nm～100μm的粒子。
6.權(quán)利要求1～5中任一項所述的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其特征在于，上述無機(jī)物是選自堿土類金屬碳酸鹽、堿土類金屬硅酸鹽、堿土類金屬磷酸鹽、堿土類金屬硫酸鹽、金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬硅酸鹽及金屬碳酸鹽中的一種或兩種或更多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機(jī)－有機(jī)復(fù)合功能性組合物，其含有具備有機(jī)層的無機(jī)物和有機(jī)樹脂，上述有機(jī)層是在含有離子性液體的溶劑中形成的，通過使用該組合物，即使在大量填充無機(jī)物的情況下，也能防止所獲得的成型體的物理性質(zhì)低劣等。
文檔編號C09C1/02GK1898334SQ20048003836
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者增田現(xiàn), 橋場俊文, 早川和壽, 塚本奈巳 申請人:日清紡織株式會社