專利名稱：粘土分散液及其制造方法、以及粘土薄膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及粘土分散液及其制造方法以及粘土薄膜。
背景技術：
鱗片狀粒子層狀排列的粘土薄膜。具有柔性的該粘土薄膜因為是由無 機物形成的，所以具有較高的耐熱特性。另外由于是層狀排列，所以
發揮迷宮效應(Labyrinth Effect)并具有高阻氣性，進而還可以形成 即使從基材上剝離但僅憑其自身也可作為膜存在的自支撐膜。
因此，近年來開始有效地利用粘土薄膜的耐熱特性及阻氣性，關 注其作為顯示器或太陽能電池的柔性基板的應用。(參見專利文獻1 )
但是，在溶脹性粘土的表面存在鈉之類親水性強的離子。因此， 由溶脹性粘土得到的粘土薄膜容易被水滲透，不具有耐水性。因而， 鑒于浸漬到水中時溶解、不能保持形狀等理由，難以用作基板材料。 因此，為了防止由溶脹性粘土得到的粘土薄膜被水滲透，已知使 用將溶脹性粘土表面存在的親水性離子與有機離子交換得到的有機 修飾粘土是有效的(參見專利文獻2)。
專利文獻1專利第3855003號公報專利文獻2特開2007-84386號公報
發明內容
該有機修飾粘土通常采用下述方法進行制造，即，將溶脹性粘土 表面具有的親水性離子與有機離子進行離子交換后，經過清洗、干燥 以及粉碎工序得到粉末狀粘土。進而，使用該有機修飾粘土形成粘土 薄膜時，必須將有機修飾粘土分散于有機溶劑中。所得有機修飾粘土在有機溶劑中的分散程度隨著與親水性離子進行離子交換的有機離 子中含有的碳原子的量不同而不同，碳原子的量少時，在有機溶劑中 的分散變得困難。但是，有機離子的碳原子的量多時，存在不得不犧 牲溶脹性粘土具有的所謂耐熱性的特征的問題。
本發明是鑒于上述情況而完成的，目的是提供一種可以得到兼具 耐熱性和耐水性的粘土薄膜的粘土分散液及其制法，以及由該粘土分 散液得到的粘土薄膜。
本發明的粘土分散液的特征在于，是通過以下方法得到的，向分 散有溶脹性粘土的以水為主成分的液體中，投入有機鎗離子，使其與 該溶脹性粘土表面存在的親水性陽離子進行離子交換，得到有機修飾 粘土后，除去進行了交換的親水性陽離子，將所述含有水分的狀態的 有機修飾粘土添加到極性有機溶劑中，由此得到分散有有機修飾粘土 的粘土分散液。
本發明的粘土分散液中，上述溶脹性粘土優選為選自云母、蛭石、 蒙脫石、鐵蒙脫石、貝得石、皂石、鋰蒙脫石、富鎂蒙脫石、嚢脫石、
麥-5石圭4內石(magadiite) 、 4尹利石(ilerite ) 、 7]05圭#)石(kanemite )、 層狀鈦酸及綠土中的至少 一種。
本發明的粘土分散液中，上述極性有機溶劑優選含有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種。
本發明的粘土分散液中，上述有機鑰離子優選含有季銨、季鱗及 咪唑鐵中的至少一種。
本發明的粘土分散液優選含有可賦予膜增強功能的纖維以及可 賦予膜柔性功能的流動性物質中的至少 一 種。
本發明的粘土分散液制造方法的特征在于，包括以下工序，使溶 脹性粘土分散于以水為主成分的液體中的第1工序，將有機鑰離子投 入分散有溶脹性粘土的液體中，使其與溶脹性粘土表面存在的親水性 陽離子進行離子交換，得到有機修飾粘土后，除去進行了離子交換的 親水性陽離子的第2工序，和將在第2工序中得到的含有水分的狀態 的有機修飾粘土添加到極性有機溶劑中，使有機修飾粘土分散于水和極性有機溶劑的混合溶劑中的第3工序。
本發明的粘土薄膜是由粘土構成的，所述粘土薄膜是將上述粘土 分散液涂布于基材后或倒入容器中后，通過干燥使該粘土分散液中的 極性有機溶劑揮發而得到的。
具體實施例方式
以下詳細說明本發明的優選例。
本發明的目的是提供一種可以得到兼具耐熱性及耐水性的粘土 薄膜的粘土分散液及其制法，以及由該粘土分散液得到的粘土薄膜。
根據本發明的制法，可以得到上述粘土分散液，進而可以得到上 述粘土薄膜。 l粘土分散液]
可以如下得到本發明的粘土分散液。向分散有溶脹性粘土的以水 為主成分的液體中，投入有機鏺離子，使其與該溶脹性粘土表面存在 的親水性陽離子進行離子交換，得到有機修飾粘土。之后除去進行了 交換的親水性陽離子，之后將該含有水分的狀態的有機修飾粘土添加 到極性有機溶劑中，由此得到分散有有機修飾粘土的分散液。 (溶脹性粘土)
據需要選擇。例如可以舉出天然或由合成物構成的粘土礦物。具體而 言，優選為選自云母、蛭石、蒙脫石、鐵蒙脫石、貝得石、皂石、鋰 蒙脫石、富鎂蒙脫石、嚢脫石、麥羥硅鈉石、伊利石(例如
NaHSi205.xH20 )、水硅鈉石(例如NaSi8017,xH20 )、層狀鈥酸及綠 土等中的至少一種。其中，由于溶脹性高、粒徑為納米級并表現為扁 平狀形態，所以容易引起通過自組織(self organization)形成的取向， 另外比較容易得到，鑒于上述原因特別優選使用鋰蒙脫石、富鎂蒙脫 石以及蒙脫石。可以單獨使用，也可以組合使用。 (有機総離子)
本發明的粘土分散液中使用的有機鎿離子沒有特別限定，可以根據需要選擇。例如優選使用由四曱基銨鹽或四甲基鱗鹽、曱基.乙基鱗 鹽、曱基.乙基咪唑鐵等分子量較小、碳原子的量少的季銨鹽、季鱗鹽 或咪唑鑰鹽構成的離子。
需要說明的是，在本發明中，有機鎗離子的碳原子的量少是指在 鍵合于帶正電荷的原子上的取代基中，碳數最多的取代基的碳原子的
量(碳原子數)為10以下。較優選為8以下，更優選為6以下，特 別優選為5以下。上述碳原子的量越少越好。如果例舉具體例的話， 作為上述取代基，優選使用碳原子的量為2的乙基或碳原子的量為1 的曱基。需要說明的是，如果取代基的碳原子的量為10以下，則還 可以降低分子量。
以下具體說明鍵合于帶正電荷的原子上的取代基。
為季銨鹽時，下式(1 )中所示的Rl ~R4中碳數最多的取代基被 作為上述鍵合于帶正電荷的原子上的碳數最多的取代基。 HI R3 X一
為季鱗鹽時，下式(2)中所示的R5 R8中碳數最多的取代基被 作為上述鍵合于帶正電荷的原子上的碳數最多的取代基。
為咪唑総鹽時，下式(3)中所示的R9-R10中碳數多的取代基 被作為上述鍵合于帶正電荷的原子上的碳數最多的取代基。需要說明 的是，通式(3)為表示可在本發明中使用的咪唑鎗鹽之一例。可在本發明中使用的咪唑鑰鹽也可通過其它化學式來表示。
<formula>formula see original document page 7</formula> (3)
需要說明的是，上述式中的Rl R10表示烷基、苯基，X表示鹵素。
(極性有機溶劑)
本法明中使用的極性有機溶劑沒有特別限定，可以根據需要選 擇。優選為含有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種的極性有機溶劑。作為其它極性溶劑，優選可 以與水按質量比1: 1混合的物質。例如可以優選使用醇類、二甲亞 砜及乙腈等。
本發明的粘土分散液制造方法的特征在于，包括以下工序，使溶 脹性粘土分散于以水為主成分的液體中的第i工序，將有機鐺離子投 入分散有溶脹性粘土的液體中，使其與溶脹性粘土表面存在的親水性 陽離子進行離子交換，得到有機修飾粘土后，除去進行了離子交換的
親水性陽離子的第2工序，和將含有水分的狀態的有機修飾粘土添加 到極性有機溶劑中，使其分散于水和極性有機溶劑的混合溶劑中的第 3工序。 (第1工序)
第l工序的特征在于，使溶脹性粘土分散于以水為主成分的液體中。
需要說明的是，所謂以水為主成分的液體是指含有70質量％以 上離子交換水、蒸餾水等水的液體。上述液體也可以全部為水。上述 液體除水之外可以根據需要含有N，N-二曱基曱酰胺、N，N-二曱基乙 酰胺、l-曱基-2-p比咯烷酮及/或醇等。上述水的量相對于100質量份 溶脹性粘土優選為500 ~ 200000質量份，較優選為1000 ~ 100000質量份。上述除水以外的液體的量相對于100質量份溶脹性粘土優選為
0.1~50質量份，較優選為1 10質量份。
另外，將溶脹性粘土分散于所述液體中時，優選使用旋轉式攪拌 機以及震蕩式攪拌機等。 (第2工序)
第2工序的特征在于，將有機鏺離子投入分散有溶脹性粘土的液 體中，使其與溶脹性粘土表面存在的親水性陽離子進行離子交換，得 到有機修飾粘土后，除去進行了離子交換的親水性陽離子。
本發明中使用的溶脹性粘土為鱗片狀的無機化合物粒子可以進 行層狀取向的粘土。該粒子表面存在以鈉為代表的親水性陽離子。該 陽離子能夠與其它陽離子進行離子交換。因此，使用有機鎿離子進行 離子交換，制造可以分散于有機溶劑中的有機修飾粘土 。
離子交換的方法為在第1工序中使溶脹性粘土充分分散于液體中 后，在該分散液中添加有機鐵離子，使用旋轉式攪拌機等進行攪拌直 至分散液變得均勻，制造有機修飾粘土。此時，添加的有機鎗離子優 選為相當于溶脹性粘土離子交換量的1 ~ IO倍量左右，較優選為1~5 倍左右，特別優選為1.1~2倍左右。使用的有機鐵離子超過相當于溶 脹性粘土離子交換量的IO倍量時，有機物過量進入粘土薄膜，形成 的粘土薄膜的熱分解特性容易變差，另一方面，小于相當于溶脹性粘 土離子交換量的1倍量時，離子交換不充分，鈉離子殘留于粘土層間， 加工成粘土薄膜時難以得到充分的疏水性。此處所謂離子交換量可以 用在1 OOg干燥粘土中保持的全部交換性陽離子的毫克當量(m叫)來 表示，并可以采用硝酸銨溶液浸出法或亞曱藍吸附法進行測定。需要 it明的是，也可以用cmol ( + ) /kg表示m叫/100g。
使攪拌生成的有機修飾粘土自然沉降，之后除去含有親水性離子 的上清液。作為除去上清液的方法的例子，可以舉出離心分離或抽濾 等方法。
在除去上清液后的有機修飾粘土中，相對于IOO質量份有機修飾 粘土，進一步添加1000 ~ 10000質量份的水，攪拌，再次使有機修飾粘土沉降，除去上清液。重復數次上述操作，清洗有機修飾粘土直至
上清液中親水性離子濃度為100ppm以下，優選為lppm以下。只要 能沒有問題地進行清洗，也可以使用其它方法。除所述重復傾析的方 法以外，例如還可進行在抽濾或離心分離的同時連續注入清洗水的連 續式清洗等。此處，親水性離子濃度超過100ppm的情況下，加工成 粘土薄膜時難以得至'J疏水性。 (第3工序)
第3工序中，將在第2工序中得到的含有水分的狀態的有機修飾 粘土添加到極性有機溶劑中，使有機修飾粘土分散于水和極性有機溶 劑的混合溶劑中，得到本發明的粘土分散液。
通常由以下方法得到粘土分散液。即，通過干燥完全除去所得有 機修飾粘土的水分制得固體成分，將該固體成分粉碎得到粘土粉末。 然后，將得到的粘土粉末添加到有機溶劑中，使其膨脹即溶脹，得到 粘土分散液。
使用所述現有方法時，為了使粘土粉末能夠在有機溶劑中膨脹， 作為離子交換時的有機鎗離子，使用碳原子的量多的離子，例如二曱 基二硬脂酸銨鹽或三曱基硬脂酸銨鹽等季銨鹽。這是由于若減少有機 鐵離子的碳原子的量，則對溶劑的溶脹變差，不能得到充分的分散液。 因此，現有的粘土分散液只能得到耐熱性低的粘土薄膜。
本發明的特征為不經過上述所示現有技術中所必須的干燥工序 而得到粘土分散液。具體而言，本發明中將在第2工序中得到的含有 水分的有機修飾粘土直接添加到極性有機溶劑中。然后，使有機修飾 粘土在水和極性有機溶劑的混合液中溶脹、分散，得到本發明的粘土 分散液。此時，相對于100質量份有機修飾粘土，極性有機溶劑優選 為50~ 10000質量份，更優選為500~ 1000質量份。極性有機溶劑超 過10000質量份時，固體成分變少，分散液不具有粘性，容易使涂膜 變得困難。另一方面，小于50質量份時，有機修飾粘土沒有充分分 散，粘度變得特別高，容易導致難以形成均勻的粘土薄膜。
進而，使有機修飾粘土溶脹于水和極性溶劑的混合溶液中時，可以在本發明的粘土分散液中添加可賦予膜增強功能的纖維以及可賦 予膜柔性功能的流動性物質。
膜增強功能是指給由粘土分散液成型得到的粘土薄膜賦予機械 強度例如抗拉強度之類性質。舉出優選纖維的例子為在粘土分散液中 添加碳纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、碳化硅纖維、鈦酸鉀纖維等無機 纖維，以及芳族聚酰胺纖維、聚苯并噁唑纖維、超高分子量聚乙烯纖 維、聚酯纖維、聚酰亞胺纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維以及纖維 素纖維等纖維。得到相對于粘土的量含有0.1 ~ 10質量％、優選含有 1 ~8質量％上述纖維的分散液較理想。纖維可以單獨使用，也可以組 合使用。
另 一 方面，膜柔性功能是指為了將由粘土分散液成型得到的粘土 薄膜用作要求柔性的基材而賦予柔性。舉出優選的流動性物質的例子 為環氧類樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅樹脂、硅油、磷酸酯等樹脂以及流
動性物質等。得到含有0.1 ~ 10質量％ 、優選1 ~ 8質量％上述物質的 分散液較理想。
在本發明中，所述增強材料、柔軟劑沒有特別限定。 [粘土薄膜]
本發明的粘土薄膜以粘土為主成分，優選通過以下方法得到將 粘土分散液涂布于基材后或倒入容器中后，通過干燥使該粘土分散液 中的極性有機溶劑揮發而得到粘土薄膜。
此時，用于薄膜形成的基材只要是表面平坦、在粘土干燥溫度下 不變形且干燥后的粘土薄膜容易剝離即可，沒有特別限定，可以根據 需要選擇。其中，優選使用比較便宜且容易使用的聚對苯二曱酸乙二 醇酯膜作為基材。另一方面，作為容器，優選使用涂布有氟樹脂的容器。
以下說明具體的形成方法例。首先將得到的粘土分散液用涂布器 等涂布到基材上或倒入容器中。接下來，優選用熱風循環電溫干燥機 等使所述分散液干燥得到粘土薄膜。需要說明的是，涂布(或倒入) 的粘土分散液的厚度優選為100~ 5000(im。厚度的優選范圍因涂料的固體成分濃度不同而不同，但優選干燥后的膜厚為10~200|iim的厚 度。干燥后的厚度為10jim以上的膜在干燥后可用作自支撐膜，小于 lO(im時，機械強度變低，容易引起膜的破損。厚度上限可以根據所 需特性進行選擇。
另外，所得粘土薄膜中的有機修飾粘土成分優選為70質量％以 上，更優選為80質量％以上。也可以為100質量％。粘土成分小于 70質量％時，可能損害耐熱性、低線膨脹性或阻氣性等粘土本來具有 的特性。
得到的粘土薄膜從基材剝離，成為自支撐膜，可用于液晶或有機 EL顯示器用膜基板、電子紙用基板、電子設備用密封膜、透鏡膜、 導光板用膜、棱鏡膜、相位差板'偏光板用膜、視角補償膜、PDP用 膜、LED用膜、光通信用構件、觸摸面板用膜、各種功能性膜的基板、 具有可透視內部結構的電子機器用膜、包括影碟 CD/CD-R/CD-RW/ DVD/MO/MD.相變光盤.光卡的光記錄介質用膜、燃料電池用密封膜 以及太陽能電池用膜等。另外，不具有透明性的粘土薄膜可用于密封 材料、填充材料、電路用基板、阻燃片材、散熱部件等工業用機器構 件。
本發明的粘土薄膜從基材剝離可單獨作為自支撐膜使用。但是， 為了得到更高的阻氣性、耐化學腐蝕性以及表面平滑性等，優選在粘 土薄膜的一面或兩面形成單層或多層無機薄膜或有機薄膜中的至少一種。
層合于粘土薄膜上的膜的種類沒有特別限定，可根據用途選擇最 適合的膜。例如可以在粘土薄膜上通過濺射法或等離子體CVD法將 氧化硅(SiOx)或氧氮化硅制成無機薄膜，由此賦予高阻氣性以及耐
化學腐蝕性。
還可以通過在粘土薄膜上涂布有機聚合物形成有機薄膜，使表面 具有平坦性。另外，也可以層合硬膜層賦予硬膜性。可以通過在粘土 薄膜表面層合所述無機和有機薄膜，賦予粘土薄膜單獨使用時所不具 備的特性。另外，制造本發明的粘土薄膜時，可以使粘土分散液中含有固化 助劑、抗氧化劑、表面活性劑、顏料、勻涂劑等各種常用的添加劑。
制法中的干燥工序，進而使用極性有機溶劑作為有機溶劑，由此能夠 使碳原子的量少的有機修飾粘土溶脹及分散。另外，由于生成有機修 飾粘土時使用碳原子的量少的有機鐵離子，所以可同時實現粘土分散 液以及由粘土分散液形成的粘土薄膜的耐水'性和耐熱性。實施例
以下通過實施例具體說明本發明，但本發明不限定于此。在不脫 離本發明宗旨的范圍內，可對構成進行增加、省略、替換以及其它變更。
采用以下方法測定各實施例及比4交例的各物性。
^f吏用商品名為EXSTAR6000 Station ( Seiko Instruments公司制， 型號TG/DTA6200 )的儀器，在空氣中，在從室溫至600。C的溫度 范圍內，每分鐘升溫5。C，測定重量變化。標繪每個溫度下的重量變 化的變化率(DTG),以其拐點作為分解溫度。
首先，將5g合成鋰蒙脫石(Co-op Chemical公司制，商品名 LucentkeSWF,陽離子交換量(CEC): 95m叫/100g)作為溶脹性粘 土加入到500g離子交換水中，用磁力攪拌器使其分散及溶脹制成分散液。
接下來，在分散液中添加1.25g溴化曱基.乙基咪唑鎿(有機鎗離 子量為上述分散液中溶脹性粘土的陽離子交換量的1.5倍)，攪拌1 小時，之后停止攪拌，使生成的凝集物沉降。沉降后的凝集物的體積 約為200cc，其上清液顯示出透明性。
然后排出上清液，將凝集物移至250cc的塑料容器中，用離心機(離心分離條件為3000轉IO分鐘)進一步分離水分。
除去分離得到的上清液后，加入離子交換水使總量為250cc，攪 拌凝集物和離子交換水。攪拌后再次用離心機在相同條件下進行固液 分離，使水分分離，再次除去分離得到的上清液。重復進行以上的攪 拌及離心分離，直至上清液的鈉離子濃度為lppm以下。
由以上操作得到的凝集物為固體成分10%的凝膠狀含水物。向 50g該凝膠狀含水物中加入60gN，N-二曱基曱酰胺，在7000rpm、 30 分鐘的條件下進行均化器分散時，得到無色透明的粘土分散溶液。
進而，將得到的粘土分散液用涂布器涂布于聚對苯二甲酸乙二醇 酯膜(Unitika />司制，商品名emblet厚度38nm;以下稱為PET 膜)上。之后，將涂布有粘土分散液的PET膜投入IO(TC的干燥器中， 除去溶劑成分，從PET膜上剝離，得到作為自支撐膜的粘土薄膜。之 后，為了進一步除去所得粘土薄膜中含有的溶劑，在17(TC下進行干 燥處理1小時。干燥處理后的粘土薄膜為透明且具有柔性的厚度30pm 的薄狀物。
對該粘土薄膜進行DTA-TG分析時，確認在約300。C下開始熱解。 另外，將該粘土薄膜切下5cm的正方形，在200cc離子交換水中
浸泡1小時后，用鑷子從離子交換水中取出時，粘土薄膜維持浸水前
的形狀。
除了以天然的精制蒙脫石(庫尼曼工業有限^^司制(Kunimine Industries Co. Ltd.)，商品名Kunipia G,陽離子交換量(CEC ): 115meq/100g)作為在實施例1中使用的溶脹性粘土、使溴化甲基.乙 基咪唑鐵的添加量為1.5g (有機鐵離子量為上述分散液中溶脹性粘土 的陽離子交換量的1.5倍)以外，與實施例1同樣地操作，得到無色 透明的粘土分散液。
進而，與實施例1同樣地使用得到的粘土分散液，得到作為自支 撐膜的粘土薄膜，在170。C下進行干燥處理1小時。干燥處理后的粘土薄膜為透明且具有柔性的厚度30pm的薄狀物。
對該粘土薄膜進行DTA-TG分析時，確認在約300。C下開始熱解。 另外，將該粘土薄膜切下5cm的正方形，在200cc離子交換水中
浸泡1小時后，用鑷子從離子交換水中取出時，粘土薄膜維持浸水前
的形狀。
|實施例3]
除使用溴化四甲銨(添加量0.8g,有機鎗離子量為分散液中溶脹 性粘土的陽離子交換量的1.5倍)代替在實施例2中使用的溴化甲 基.乙基咪唑錄以外，與實施例2同樣地操作，得到無色透明的粘土分散液。
進而，與實施例1同樣地使用得到的粘土分散液，得到作為自支
撐膜的粘土薄膜后，在170。C下進行干燥處理1小時。干燥處理后的
粘土薄膜為透明且具有柔性的厚度30pm的薄狀物。
對該粘土薄膜進行DTA-TG分析時，確認在約220。C下開始熱解。 另外，將該粘土薄膜切下5cm的正方形，在200cc離子交換水中
浸泡1小時后，用鑷子從離子交換水中取出時，粘土薄膜維持浸水前
的形狀。
l實施例4]
在實施例1中添加N,N-二曱基甲酰胺時，同時加入0.1g纖維直 徑為100nm的玻璃纖維，除此之外，與實施例1同樣地操作，得到無 色透明的粘土分散液。
進而，與實施例1同樣地使用得到的粘土分散液，得到作為自支 撐膜的粘土薄膜后，在170。C下進行干燥處理1小時。干燥處理后的 該粘土薄膜為透明且具有柔性的厚度30fim的薄狀物。
對該粘土薄膜進行DTA-TG分析時，確認在約30(TC下開始熱解。
另外，將該粘土薄膜切下5cm的正方形，在200cc離子交換水中 浸泡l小時后，用鑷子從離子交換水中取出時，粘土薄膜維持浸水前的形狀。 [比較例1]
將在實施例1中重復攪拌及離心分離得到的凝膠狀含水物在
120。C下干燥至含水率為0.1 %后，用粉碎機(cutter mill)將干燥物粉 碎至50pm左右，得到粘土固態物。將5g得到的粘土固態物添加到 lOOg N，N-二曱基甲酰胺中，在7000rpm、 30分鐘的條件下進行均化 器分散時，得到的溶液出現白濁，并且一部分固體成分沉降。
將該溶液用涂布器涂布于PET膜上。之后，將涂布有溶液的PET 膜投入IO(TC的干燥器內，除去溶劑成分，但白色粉末散布于PET膜 上，無法得到粘土薄膜。回收白色粉末，為了進一 步除去溶劑，在170°C
下進行千燥處理l小時，得到粘土固態物。
另外，對粘土固態物進行DTA-TG分析時，確認在約300。C下開
始熱解。 [比較例2]
除了使用45g離子交換水及60gN,N-二曱基甲酰胺的混合溶液代 替在比較例1中使用的lOOgN,N-二曱基甲酰胺以夕卜，與比較例1同樣 地操作時，得到的溶液出現白濁，并且一部分固體成分沉降。
將該溶液與比較例1同樣地操作形成粘土薄膜，但白色粉末散布 于PET膜上，無法得到粘土薄膜。回收白色粉末，為了進一步除去溶 劑，在170。C下進行干燥處理1小時，得到粘土固態物。
另外，對粘土固態物進行DTA-TG分析時，確認在約300。C下開
始熱解。 「比較例3]
除了以天然的精制蒙脫石作為在比較例1中使用的溶脹性粘土以 外，與比較例l同樣地操作時，得到的溶液出現白濁，并且一部分固 體成分變為褐色沉淀。將該溶液與比較例1同樣地操作形成粘土薄膜，但粉末散布于 PET膜上，無法得到粘土薄膜。回收白色粉末，為了進一步除去溶劑，
在170。C下進行干燥處理1小時，得到粘土固態物。
另外，對粘土固態物進行DTA-TG分析時，確認在約300。C下開
始熱解。
除使用溴化四曱銨代替在比較例3中使用的溴化曱基'乙基咪唑 鑰以外，與比較例3同樣地操作時，得到的溶液出現白濁，并且一部 分固體成分變為褐色沉淀。
將該溶液與比較例3同樣地操作形成粘土薄膜，但粉末散布于 PET膜上，無法得到粘土薄膜。回收白色粉末，為了進一步除去溶劑， 在170。C下進行千燥處理1小時，得到粘土固態物。
另外，對粘土固態物進行DTA-TG分析時，確認在約220。C下開 始熱解。
l比較例5]
除使用溴化三丁基十二烷基銨(添加量2.8g,有機鎗離子量為分 散液中溶脹性粘土的陽離子交換量的1.5倍)代替在比較例1中使用 的溴化曱基'乙基咪唑鑰以外，與比較例1同樣地操作時，得到無色透 明的粘土分散溶液。
進而，與比較例1同樣地使用得到的粘土分散液，得到作為自支 撐膜的粘土薄膜后，在170。C下進行干燥處理1小時。干燥處理后的 粘土薄膜為透明且具有柔性的厚度30|am的薄狀物。
對該粘土薄膜進行DTA-TG分析時，確認在約160。C下開始熱解。
|比較例6]
將5g天然的精制蒙脫石(庫尼曼工業有限公司制，商品名 KunipiaG,陽離子交換量(CEC ) : 115m叫/100g)加入到100g離子交換水中，在7000rpm、 30分鐘的條件下進行均化器分散時，變為褐 色透明的均勻溶液。與比較例1同樣地使用得到的粘土分散液，得到 作為自支撐膜的粘土薄膜后，在170。C下進行干燥處理1小時。干燥 處理后的粘土薄膜為褐色且具有柔性的厚度30jim的薄狀物。
將該薄膜切下5cm的正方形，在200cc離子交換水中浸泡1小時 后，用鑷子從離子交換水中取出時，粘土薄膜變得散亂，不能維持浸 水前的形狀。
在以上實施例1~4中，由于使有機修飾粘土不經過干燥即進行 分散，所以即使是采用現有方法不能形成粘土薄膜的、由碳原子的量 少的有機鐵離子得到的有機修飾粘土，也能形成粘土薄膜，可以得到 耐熱性、耐水性均優異的粘土薄膜。
與此相對，在比較例1~4中，由于使用將由碳原子的量少的有 機鐵離子得到的有機修飾粘土干燥后分散于有機溶劑中形成的粘土 分散液，所以雖然可以得到有機修飾粘土的耐熱性，但不能形成粘土 薄膜。在比較例5中，由于使用將由碳原子的量多的有機鑰離子得到 的有機修飾粘土干燥后分散于有機溶劑中形成的粘土分散液，所以雖 然可以形成粘土薄膜，但無法得到耐熱性。在比較例6中，由于使用 未將溶脹性粘土表面存在的親水性陽離子與有機錄離子進行離子交 換而得到的粘土分散液，所以雖然可以形成粘土薄膜，但無法得到耐 水性。
產業上的可利用性
本發明的粘土分散液及粘土薄膜由于粘土所具有的特性而可用 于多種產品。例如可用于液晶或有機EL顯示器用膜基板、電子紙用 基板、電子設備用密封膜、透鏡膜、導光板用膜、棱鏡膜、相位差板'偏 光板用膜、視角補償膜、PDP用膜、LED用膜、光通信用構件、觸摸 面板用膜、各種功能性膜的基板、具有可透視內部的結構的電子機器 用膜、包括影碟'CD/CD-R/CD-RW/DVD/MO/MD.相變光盤'光卡的光 記錄介質用膜、燃料電池用密封膜以及太陽能電池用膜等。
權利要求
1、一種粘土分散液，是通過以下方法得到的，向分散有溶脹性粘土的以水為主成分的液體中，投入有機鎓離子，使其與所述溶脹性粘土表面存在的親水性陽離子進行離子交換，得到有機修飾粘土后，除去進行了交換的親水性陽離子，將所述含有水分的狀態的有機修飾粘土添加到極性有機溶劑中，由此得到分散有有機修飾粘土的粘土分散液。
2、 如權利要求1所述的粘土分散液，其中，所述溶脹性粘土為 選自云母、蛭石、蒙脫石、鐵蒙脫石、貝得石、急石、鋰蒙脫石、富 鎂蒙脫石、嚢脫石、麥羥硅鈉石、伊利石、水硅鈉石、層狀鈦酸及綠 土中的至少一種。
3、 如權利要求1所述的粘土分散液，其中，所述極性有機溶劑 含有N，N-二曱基曱酰胺、N，N-二甲基乙酰胺及l-曱基-2-吡咯烷酮中 的至少一種。
4、 如權利要求1所述的粘土分散液，所述有機鐵離子含有季銨、 季鱗及咪唑鎗中的至少 一種。
5、 如權利要求1所述的粘土分散液，其中，含有可賦予膜增強 功能的纖維以及可賦予膜柔性功能的流動性物質中的至少 一種。
6、 一種粘土分散液的制造方法，包括以下工序， 使溶脹性粘土分散于以水為主成分的液體中的第1工序， 將有機鐵離子投入分散有溶脹性粘土的液體中，使其與溶脹性粘土表面存在的親水性陽離子進行離子交換，得到有機修飾粘土后，除 去進行了離子交換的親水性陽離子的第2工序，和將在第2工序中得到的含有水分的狀態的有機修飾粘土添加到極 性有機溶劑中，使有機修飾粘土分散于水和極性有機溶刺的混合溶劑 中的第3工序。
7、 一種由粘土構成的粘土薄膜，是將權利要求1所述的粘土分 散液涂布于基材后或倒入容器中后，通過干燥使所述粘土分散液中的 極性有機溶劑揮發而得到的。
全文摘要
本發明的粘土分散液的特征在于，是通過以下方法得到的，向分散有溶脹性粘土的以水為主成分的液體中，投入有機鎓離子，使其與該溶脹性粘土表面存在的親水性陽離子進行離子交換，得到有機修飾粘土后，除去進行了交換的親水性陽離子，將所述含有水分的狀態的有機修飾粘土添加到極性有機溶劑中，由此得到分散有有機修飾粘土的粘土分散液。另外，本發明的粘土薄膜是由該有機修飾粘土形成的。
文檔編號C04B33/00GK101434481SQ200810181440
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月13日 優先權日2007年11月13日
發明者井上智仁, 津田統, 茂木克己 申請人:株式會社巴川制紙所