专利名称：热射线屏蔽材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热射线屏蔽材料(heat ray-shielding material)，该热射线屏 蔽材料具有宽的反射波长选择性和宽的反射频带并且具有优异的可见光透射性和无线电 波透射性。
背景技术：
近年来，作为用于降低二氧化碳排放的能量节省措施之一，已经开发了用于建筑 物和汽车用的窗户的热射线屏蔽材料。从热射线屏蔽性质(太阳能辐射热获得率)考虑， 不产生热的再辐射的热射线反射型的材料比热吸收材料是更需要的，热吸收材料将吸收的 光再辐射至室内(以所吸收的太阳辐射能的约1/3的量)，并且已经提出了各种技术。例如，Ag金属薄膜通常由于它们的高反射率而被用作热射线反射材料，然后，它 不仅反射可见光和热射线，而且还反射无线电波，因此这样的膜存在的问题是它们的可 见光透射性低和无线电波透射性低。为了增加可见光透射性，在建筑物中广泛采用使用 Ag-ZnO-多层膜的低-E-玻璃(例如，由Asahi Glass Co.，Ltd.生产)。但是，低-E玻璃 存在的问题是其无线电波透射性低，因为在该玻璃的表面上形成了 Ag金属薄膜。为了解决上述问题，例如，已经有一种赋予了无线电波透射性的岛型Ag粒子附着 的玻璃。已经提出了一种玻璃，其中粒状Ag通过使气相沉积形成的Ag薄膜退火而形成(参 见日本专利(JP-B)No. 3454422)。然而，在这种提议中，由于颗粒状^Vg是通过退火形成的， 因此存在的问题是难于控制粒子的大小和形状，以及面积比，难于控制热射线的反射波长 以及反射频带，以及难于增加可见光透射率。此外，提出了使用Ag扁平形状离子的滤光器作为红外线屏蔽滤光器(参见日 本专利申请公开(JP-A)No. 2007-108536,2007-178915,2007-138249,2007-138250 和 2007-154292)。然而，这些提议每一个都意欲用于等离子体显示器面板中，并且使用小体积 的粒子，以改善在红外波长范围内的光的吸收率，并且没有采用Ag扁平形状粒子作为用于 屏蔽热射线的材料(反射热射线的材料)。
发明内容
本发明的目的是提供一种热射线屏蔽材料，该热射线屏蔽材料具有宽的反射波长 选择性和宽的反射频带，并且具有优异的可见光透射性和无线电波透射性。本发明人为了解决上述问题进行了广泛深入的研究和考察，并且发现基本上六边 形或基本上盘状扁平金属粒子相对于基板表面基本上水平取向，由此可以有效地解决所述 问题。本发明基于本发明人的这些发现取得的。用于解决上述问题的手段如下<1> 一种热射线屏蔽材料，所述热射线屏蔽材料包括含金属粒子层，所述含金属粒子层包含至少一种金属粒子，其中，所述金属粒子包含按数量计60 %以上的量的基本上六边形或基本上盘状的金属扁平粒子，并且所述金属扁平粒子的主平面相对于所述含金属粒子层的一个表面以在 0°至士30°的范围内的角度取向。<2>根据上述<1>所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子的粒度分布的 变动系数为30%以下。<3>根据上述<1>和<2>中一项所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子的 平均粒径为70nm至500nm，并且平均粒径与平均粒子厚度的径厚比为2至80。<4>根据上述<1>至<3>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子 至少包含银。<5>根据上述<1>至<4>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中当构成所述含金属 粒子层中的所述金属扁平粒子的金属的等离激元共振波长由λ表示，并且在所述含金属 粒子层中的介质的折射率由η表示时，所述含金属粒子层存在于在深度方向上距离所述热 射线屏蔽材料的水平表面(λ/η)/4的范围内。<6>根据上述<1>至<5>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中当从垂直方向观察 所述含金属粒子层时，面积比[(Β/Α)Χ100]为15%以上，其中A是所述含金属粒子层的总 投影面积，而B是所述金属扁平粒子的投影面积的总值。<7>根据上述<3>至<6>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中在所述含金属粒子 层的水平方向上彼此相邻存在的所述金属扁平粒子的平均粒子间距离为所述金属扁平粒 子的平均粒径的1/10以上。<8>根据上述<1>至<7>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中多个所述含金属粒 子层被层压，并且彼此相邻存在的所述含金属粒子层之间的距离为15 μ m以上。<9>根据上述<1>至<8>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子 被覆有高折射率材料。<10>根据上述<1>至<9>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中所述热射线屏蔽 材料在600nm至2，OOOnm的波长范围内具有太阳能辐射反射率的最大值。<11>根据上述<1>至<10>中任一项所述的热射线屏蔽材料，其中所述热射线屏蔽 材料具有60%以上的可见光透射率。本发明可以解决上述常规问题，实现所述目的，并且提供一种热射线屏蔽材料，该 热射线屏蔽材料具有宽的反射波长选择性和宽的反射频带并且具有优异可见光透射性和 无线电波透射性。
图IA是示例包含在根据本发明的热射线屏蔽材料中的扁平粒子的形状的一个实 例的示意性透视图，并且示例了一种基本上盘状的扁平粒子。图IB是示例包含在根据本发明的热射线屏蔽材料中的扁平粒子的形状的一个实 例的示意性透视图，并且示例了一种基本上六边形的扁平粒子。图2是示例根据本发明的热射线屏蔽材料中的扁平粒子的排列形貌的示意性平 面图。图3A是示例根据本发明的热射线屏蔽材料中存在包含金属扁平粒子的含金属粒 子层的这种状态的示意性横截面图，并且是示例最理想状态的视图。
图;3B是示例根据本发明的热射线屏蔽材料中存在包含金属扁平粒子的含金属粒 子层的这种状态的示意性横截面图，以及是示出在基板表面的位置和扁平粒子的平面之间 形成的角度(Θ)的视图。图3C是示例根据本发明的热射线屏蔽材料中存在包含金属扁平粒子的含金属粒 子层的这种状态的示意性横截面图，以及是示例在热射线屏蔽材料的深度方向上存在含金 属粒子层的区域的视图。图4是示例具有多个含金属粒子层的热射线屏蔽材料的示意性横截面图。图5A是在实施例23中获得的热射线屏蔽材料的SEM图像(在10，000倍的放大 倍数下观察)。图5B是在实施例23中获得的热射线屏蔽材料的SEM图像(在50，000倍的放大 倍数下观察)。图6是在实施例35中获得的热射线屏蔽材料的SEM图像(在20，000倍的放大倍 数下观察)。图7是示例在实施例35中获得的热射线屏蔽材料的光谱分布的曲线图。
具体实施例方式(热射线屏蔽材料)根据本发明的热射线屏蔽材料具有包含至少一种金属粒子的含金属粒子层，基 板，并且需要时具有其它材料。<含金属粒子层>含金属粒子层没有特别限制，只要它是含有至少一种金属粒子的层即可，并且其 可以适当地根据所需的用途选择。-金属粒子-金属粒子没有特别限制，只要它含有由金属制成的扁平粒子(下文中，可以称作 “一种或多种“金属扁平粒子”)即可，并且可以适当地根据所需要的用途而选择。例如，除 了扁平粒子之外，可以举例的有颗粒状粒子、立方形粒子、六边形粒子、八面体形粒子和棒 状粒子。在含金属粒子层中，在热射线屏蔽材料中的金属粒子的状态没有特别限制，只要 金属粒子相对于含金属粒子层的一个表面基本上水平地偏心布置(当含金属粒子层具有 基板时，金属粒子相对于基板表面基本上水平地偏心布置)即可，并且可以适当地根据所 想要的用途进行选择。其实例包括其中基板基本上接触金属粒子的实施方案，以及其中基 板和金属粒子以一定的距离排列在热射线屏蔽材料的深度方向上的实施方案。注意，“含金属粒子层的一个表面”是接触用作临时载体的基板的平面，并且是类 似于基板表面的扁平平面。本文中，热射线屏蔽材料可以包括临时载体或可以不包括临时 载体。金属粒子的尺寸没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途而选择。例如， 粒子可以具有500nm以下的平均粒径。在金属粒子中使用的材料没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行 选择。例如，从具有高的对热射线(红外线)的反射率考虑，优选银、金、铝、铜、铑、镍、钼等。
-金属扁平粒子-金属扁平粒子没有特别限制，只要它是包括两个主平面的粒子即可(参见图IA和 1B)，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。例如，示例的有基本上六边形的形状、基 本上盘状的形状，基本上三角形的形状等。这些形状中，特别优选地，金属扁平粒子具有基 本上六边形的形状或基本上盘状的形状。基本上盘状的形状没有特别限制，只要当在主平面上方观察金属扁平粒子时，金 属扁平粒子具有没有角度的圆形形状即可，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。基本上六边形的形状没有特别限制，只要当在主平面上方观察金属扁平粒子时， 该形状是基本上六边形的即可，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。例如，六边形 形状的角度可以是锐角或钝角，然而，从减小波长在可见光区域的光的吸收考虑，金属扁平 粒子优选具有钝角。钝角的度数没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选 择。在含金属粒子层中所存在的金属粒子中，相对于金属粒子的总数，具有基本上 六边形形状或基本上盘状形状的金属扁平粒子的含量按数量计60%以上，优选按数量计 65%以上，并且还更优选按数量计70%以上。当金属扁平粒子的比率按数量计小于60% 时，可见光透射率可能降低。[平面取向]在本发明的热射线屏蔽材料的一个方面中，金属扁平粒子的主平面相对于含金属 粒子层的一个表面以预定范围取向(在热射线屏蔽材料具有基板的情况下，相对于基板的 表面)。金属扁平粒子的状态没有特别限制，并且可以根据所需要的用途进行适当选择， 然而，金属扁平粒子优选排列在基板上，这如下面的图3A所述。平面取向没有特别限制，只要它是根据这样的一个方面，S卩，其中金属扁平粒子的 主平面在预定的范围内与含金属粒子层的一个表面(在热射线屏蔽材料具有基板的情况 下，为基板的表面)基本上平行地排列的方面，并且可以适当地根据所需要的用途进行选 择。平面取向的角度是0° 士30°，并且优选0° 士20°。在此，图3A至3C是示意性横截面图，其每一个均示出了在本发明的热射线屏蔽材 料中存在包含金属扁平粒子的含金属粒子层的状态。图3A示出了在含金属粒子层2中的 金属扁平粒子3的最理想状态。图:3B是示出了在基板1的平面和金属扁平粒子3的平面 之间形成的角度(士 Θ)的视图。图3C是示出了在热射线屏蔽材料的深度方向上存在含金 属粒子层2的区域的视图。在图;3B中，在基板1和金属扁平粒子3的主平面或主平面的延长线之间形成的角 度(士 θ )对应于在平面取向中的预定范围。换言之，平面取向是指当观察热射线屏蔽材料 的横截面时，在图3Β中所示的倾斜角度(士 θ )小的这种状态。特别地，图3Α示出了金属扁 平粒子3的主平面接触基板1的表面的状态，S卩，示出了其中θ为0°的状态。当金属扁平 粒子3的主平面相对于基板1的表面的平面取向的角度，S卩，在图;3Β中的θ超过士 30°的 范围时，热射线屏蔽材料在特定波长(例如，可见光波长区域侧的近红外波长区域的波长) 的反射率可能降低，并且雾度(haze)可能增加。[平面取向的评价]
用于确定金属扁平粒子的主平面是否相对于含金属粒子层的一个表面(在热射 线屏蔽材料具有基板的情况下，基板表面本身)取向的评价方法没有特别限制，并且可以 适当地根据所需要的用途进行选择。例如，它可以是这样的评价方法制备合适的横截面切 片，并且观察在该切片中的含金属粒子层(在热射线屏蔽材料具有基板的情况下，基板本 身)和金属扁平粒子。更具体地，使用显微镜用薄片切片机或聚焦离子束(FIB)制备热射 线屏蔽材料的横截面样品或横截面切片样品，并且通过各种显微镜(例如，场发射类型扫 描电子显微镜(FE-SEM))观察样品以获得图像，并且由所得图像评价平面取向。当在热射线屏蔽材料中，用水将用于覆盖金属扁平粒子的粘合剂溶胀时，用附着 在显微镜用薄片切片机上的金刚石切割器切割使用液氮冷冻的样品，由此可以制备横截面 样品或横截面切片样品。当在热射线屏蔽材料中，不使用水将用于覆盖金属扁平粒子的粘 合剂溶胀时，可以如上所述制备上述的横截面样品或横截面切片样品。观察如上所述制备的横截面样品或横截面切片样品的方法没有特别限制，只要可 以确定样品中的金属扁平粒子的主平面是否相对于含金属粒子层的一个表面(在热射线 屏蔽材料具有基板的情况下，基板的表面)取向即可，并且可以适当地根据所需要的用途 进行选择。例如，可以例举使用FE-SEM、TEM、光学显微镜等的观察方法。在横截面样品的 情况下，通过FE-SEM观察平面取向，并且在横截面切片样品的情况下，可以通过TEM观察平 面取向。当平面取向通过FE-SEM观察时，FE-SEM优选具有特定的分辨率，由此可以清楚地 确定金属扁平粒子的形状和倾斜角度(在图3B中的士 θ )。[平均粒径(平均圆等价直径)和平均粒径(平均圆等价直径)的粒度分布]金属扁平粒子的平均粒径(平均圆等价直径)没有特别限制，并且可以适当地根 据所需要用途进行选择。然而，它优选为70nm至500nm，并且更优选为IOOnm至400nm。当 平均粒径(平均圆等价直径)小于70nm时，金属扁平粒子对吸收的贡献大于对反射的贡 献，由此可能不获得足够的热射线反射率。当平均粒径(平均圆等价直径)大于500nm时， 雾度(光散射)增加，并且基板的透明性可能受损。本文中，术语“平均粒径(圆等价直径)”是指任意地从通过TEM观察粒子获得的 图像中选择的200个扁平粒子的主平面直径(最大长度)的平均值。可以将两种以上类型的具有不同平均粒径(平均圆等价直径)的金属粒子结合到 含金属粒子层中。在这种情况下，可以具有金属粒子的平均粒径(平均圆等价直径)的两 个以上的峰，换言之，金属粒子可以具有两个平均粒径(平均圆等价直径)。在本发明的热射线屏蔽材料中，在金属扁平粒子的粒度分布的变动系数优选是 30%以下，并且更优选10%以下。当变动系数高于30%时，热射线屏蔽材料中的热射线反 射波长范围可能变得更宽。在此，金属扁平粒子的粒度分布的变动系数是通过例如如下过程获得的值(％ ) 将用于上述获得的平均值的计算中使用的200个金属扁平粒子的粒子直径的分布范围作 图以基于粒度分布确定标准偏差，并且将该标准偏差除以上述获得的主平面直径(最大长 度)的平均值(平均粒径(平均圆等价直径))。[径厚比(aspect ratio)]金属扁平粒子的径厚比没有特别限制，并且可以适当地根据所需要用途进行选 择。从在可见光波长区域侧的近红外波长区域中的波长的反射率变高的观点考虑，优选为2至80，并且更优选为4至60。当径厚比小于2时，发射波长小于500nm，而当径厚比大于 80时，发射波长大于2，OOOnm,并且不能获得足够的热射线反射率。径厚比是指通过将金属扁平粒子的平均粒径(平均圆等价直径)除以金属扁平 粒子的平均粒子厚度而获得的值。平均粒子厚度对应于例如在图IA和IB中示出的每一 个金属扁平粒子的主片(primary plate)之间的距离，并且径厚比可以通过原子力显微镜 (AFM)测量。通过使用AFM测量平均粒子厚度的方法没有特别限制，并且可以适当地根据所需 要的用途进行选择。例如，可以例举的方法有其中将含有金属扁平粒子的粒子分散体液体 通过滴落分布到玻璃基板上、干燥、然后测量一个粒子的厚度的方法。[金属扁平粒子的存在范围]在本发明的热射线屏蔽材料中，如图3C所示，当构成含金属粒子层2中的金属扁 平粒子3的金属的等离激元(plasmon)共振波长由λ表示并且在含金属粒子层2中的介 质的折射率由η表示时，含金属粒子层2优选存在于深度方向上距离热射线屏蔽材料的水 平表面(λ/n)/4的范围内。如果含金属粒子层2存在于这个范围之外，则在连续波长周期 过程中振动波长幅度的增加效果由于设置在热射线屏蔽材料的上侧和下侧上的每一个银 层的空气-界面上的反射波之间的相差而减小，并且雾度性质、可见光透射率和热射线的 最大反射率可能降低。构成含金属粒子层中的金属扁平粒子的金属的等离激元共振波长没有特别限制， 并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。从赋予热射线反射率的观点考虑，等离激元 共振波长优选为400nm至2，500nm，而从赋予可见光透射率的观点考虑，它更优选为700nm 至 2，500nm。在含金属粒子层中的介质没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行 选择。其实例包括聚合物，比如聚乙烯醇缩乙醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇丁缩醛树脂、 聚丙烯酸酯树脂、聚甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、饱和的聚酯树脂、聚氨 酯树脂、天然聚合物(例如，明胶和纤维素)；无机材料(例如，二氧化硅和氧化铝)。介质的折射率η优选为1. 4至1. 7。[金属扁平粒子的面积比]面积比[(Β/Α) X 100]，其是当从上观察热射线屏蔽材料时，金属扁平粒子的投影 面积的总值B相对于基板的面积Α(当从垂直方向观察时，含金属粒子层相对于含金属粒子 层的总的投影面积Α)的比率，其优选为15%以上，并且更优选为20%以上。当面积比小于 15%时，对于热射线的最大反射率降低，并且可能不能获得充足的热屏蔽效果。在此，面积比可以通过处理如下的图像进行测量例如采用SEM从上方观察热射 线屏蔽材料基板所获得的图像，以及采用AFM(原子力显微镜)从上方观察热射线屏蔽材料 基板所获得的图像。[金属扁平粒子的平均粒子间距离]从可见光透射率和对于热射线的最大反射率的观点考虑，在含金属粒子层中的 相邻金属扁平粒子在其水平方向上的平均粒子间距离优选为金属扁平粒子的平均粒径的 1/10以上。当金属扁平粒子在其水平方向上的平均粒子间距离小于金属扁平粒子的平均粒径的1/10时，热射线的最大反射率降低。此外，金属扁平粒子在其水平方向上的粒子间距 离优选是不均勻的(任意的)。如果粒子间距离不是任意的，即，是均勻的，则可见光被吸 收，并且透射率可能降低。在此，术语“金属扁平粒子在水平方向上的平均粒子间距离”是指相邻的两个粒子 之间的距离的平均值。此外，措辞“平均粒子间距离是任意的”是指“当对于通过包括100 个以上金属扁平粒子的SEM图像进行二元化(binarizing)而获得的亮度值进行二维自相 关时，所得的曲线除了原点之外不具有有效的局部最大点。”[相邻含金属粒子层之间的距离]在本发明的热射线屏蔽材料中，如图3A至3C和图4所示，金属扁平粒子以含有金 属扁平粒子的含金属粒子层的形式排列。含金属粒子层可以形成为如图3A至3C所示的单层结构，或如图4所示的具有多 个含金属粒子层的多层结构。当含金属粒子层形成为图4所示的具有多个层的多层结构 时，能够根据具有屏蔽性能的波长带区域赋予屏蔽性能。当将多个含金属粒子层层叠时，根据抑制多次散射，在相邻含金属粒子层之间的 距离优选为15 μ m以上。在此，相邻含金属粒子层之间的距离L表示图4中含金属粒子层A和含金属粒子 层B之间的距离。当相邻含金属粒子层之间的距离短于15 μ m时，金属扁平粒子的干扰峰的间距宽 度大于含有金属扁平粒子的含金属粒子层的共振峰值的半值宽度(约300nm至约400nm) 的1/10，并且不利地，这影响反射光谱。在此，相邻含金属粒子层之间的距离可以例如使用通过采用SEM观察热射线屏蔽 材料的横截面样品而获得的图像进行测量。[金属扁平粒子的合成方法]金属扁平粒子的合成方法没有特别限制，只要粒子可以合成为基本上六边形形状 或基本上盘状形状即可，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。合成方法的实例包 括液相方法，比如化学还原法、光化学还原法和电化学还原法。在这些方法中，根据粒子的 形状和尺寸的控制能力，特别优选液相方法，比如化学还原法和光化学还原法。在合成六边 形形状或三角形形状的金属扁平粒子之后，例如，粒子进行使用用于溶解银等的溶液物质 (例如，硝酸和亚硫酸钠)的侵蚀处理，或在加热下的熟化处理而形成六边形形状或三角形 形状的金属扁平粒子以具有钝角，由此可以获得基本上六边形或基本上盘状扁平粒子。作为金属扁平粒子的合成方法，种子晶体预先固定在透明基底材料(例如膜和玻 璃)的表面上，并且金属粒子(例如，Ag)可以经由晶体生长形成扁平形状。在本发明的热射线屏蔽材料中，金属扁平粒子可以进行进一步处理以赋予所需性 质。进一步的处理没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。其实例包 括高折射率壳层的形成，各种添加剂比如分散剂和抗氧化剂的添加。-高折射率壳层的形成-为了进一步改善在可见光区域中的透明度，金属扁平粒子可以被覆有高折射率材 料，所述高折射率材料在可见光区具有高的透明度。高折射率材料没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。其实例包括 TiOx、BaTi03、ZnO, SnO2, ZrO2 和 NbOx。被覆方法没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。例如，它可 以是通过由四丁氧基钛的水解在由银制成的金属扁平粒子的表面上形成TiOx层的方法，如 2000年的Langmuir，16卷，第2731-2735页中所报道的。此外，当难于直接在金属扁平粒子上形成高折射率的金属氧化物壳层时，金属扁 平粒子如上所述合成，适当地在粒子上形成SW2或聚合物的壳层，然后可以在该壳层上进 一步形成金属氧化物层。当采用TiOx作为高折射率金属氧化物层的材料时，可理解为TiOx 拥有的光催化活性可以使其中分散有金属扁平粒子的基体劣化，因此在金属扁平粒子上形 成Tiox层之后，需要时，可以适当地在其上形成SW2层。-各种添加剂的添加_在本发明的热射线屏蔽材料中，为了防止构成金属扁平粒子的金属比如银的氧 化，可以将抗氧化剂(例如，巯基四唑和抗坏血酸)吸附到金属扁平粒子中。此外，为了防 止氧化的目的，可以在金属扁平粒子的表面上形成氧化牺牲层(例如，Ni)。另外地，为了阻 隔氧的目的，金属扁平粒子可以被覆有由S^2制备的金属氧化物膜。为了赋予金属扁平粒子的分散性，可以向其中添加含有N、S和P元素的低分子量 分散剂，例如，季铵盐，胺，高分子量分散剂。〈基板〉基板没有特别限制，只要它是任选透明的基板即可，并且可以适当地根据所需要 的用途进行选择。例如，可例举的有可见光透射率为70%以上、优选80%以上的基板，或在 近红外波长区域中具有高的透射率的基板。用于基板的材料没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。其 实例包括玻璃材料(例如，白色板玻璃和蓝色板玻璃)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和三 乙酸纤维素(TAC)。[用于制备热射线屏蔽材料的方法]用于制备根据本发明的热射线屏蔽材料的方法没有特别限制，并且可以适当地根 据所需要的用途进行选择。例如，为了使得在基板上取向，可以例举的有其中通过涂布方法 (例如，浸涂机、模涂机、狭缝涂布机、棒涂机和凹版印刷涂布机)将含有金属扁平粒子的分 散液涂覆到基板上的涂布方法；LB膜形成方法；自组织方法(self-organizing method)和 喷涂。此外，为了改善金属扁平粒子对金属扁平粒子的表面的吸附性质及其平面取向， 金属平面粒子可以利用静电相互作用进行取向。更具体地，当金属扁平粒子的表面带负电 荷时(例如，在金属扁平粒子被分散在带负电荷介质比分柠檬酸中的状态下)，金属扁平粒 子可以通过预先使基板的表面带正电荷(例如，用氨基酸等改性基板的表面)而取向，从而 以静电方式改善金属扁平粒子的平面取向。当金属扁平粒子的表面亲水时，使用嵌段聚合 物、μ_接触模压(stamping)法等在基板的表面上形成亲水/疏水的海-岛结构，并且可 以利用亲水/疏水相互作用控制金属扁平粒子的平面取向和粒子间距离。为了加速平面取向，在将金属扁平粒子涂布到基板上之后，基板可以经通过压力 辊比如砑光辊和层压辊。〈其它部件〉
保护层》为了改善与基板的粘合性以及增加机械强度，本发明的热射线屏蔽材料优选具有 保护层。保护层没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。例如，保护层 包含粘合剂、表面活性剂和粘度改性剂，并且需要时还包含其它组分。-粘合剂-粘合剂没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。然而，它优 选具有高的可见光透明度和高的太阳能辐射透明度，并且这样的材料的实例包括丙烯酸类 树脂，聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇。注意，当粘合剂吸收热射线时，金属扁平粒子的反射效 果变弱，因而当在热射线源和金属扁平粒子之间形成中间层时，优选的是，选择在780nm至 1，500nm的波长范围内没有吸收的材料，并且保护层形成为薄的。根据增加热射线反射率的效果，本发明的热射线屏蔽材料优选具有在600nm至 2，OOOnm的范围(优选在700nm至1，600nm的范围)的最大太阳能辐射反射率。本发明的热射线屏蔽材料的可见光透射率优选为60%或更高。当可见光透射率低 于60%时，以及当使用热射线屏蔽材料作为例如汽车或建筑物用的窗户玻璃时，它可能难 于观看到外面。本发明的热射线屏蔽材料的雾度优选为20%以下。当雾度高于20%时，以及当使 用热射线屏蔽材料作为例如用于汽车或建筑物的窗户玻璃时，它可能难于观看到外面，并 且在安全方面可能是不利的。[热射线屏蔽材料的用途方面]本发明的热射线屏蔽材料的用途方面没有特别限制，只要它被用于选择性反射或 吸收热射线(近红外射线)即可，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。用途方面 的实例包括用于车俩的玻璃和膜、用于建筑物材料的玻璃和膜，以及用于农业的玻璃和膜。 在这些中，从能量节省观点看，热射线屏蔽材料优选用于车俩和建筑物用的玻璃和膜。注意，在本发明中，热射线(近红外线)是指占太阳能的约50%的近红外线(波长 为 780nm 至 2，500nm)。制备玻璃的方法没有特别限制，并且可以适当地根据所需要的用途进行选择。在 如上所述制备的热射线屏蔽材料上，可以进一步形成粘合剂层，并且可以将热射线屏蔽材 料粘合到车辆比如汽车用的玻璃或建筑物用的玻璃上，或可以夹在由用于层压玻璃的PVB 或EVA制成的中间膜之间。此外，热射线屏蔽材料可以仅在粒子/粘合剂层被转移到由PVB 或EVA制备的中间膜上之后使用，并且可以将基板从其中移除。实施例下面，本发明将进一步参考本发明的具体实施例例进行描述，但是，这些实施例不 应当被认为是对本发明的范围的限制。(实施例1)-金属扁平粒子的合成_连续地向含有下列组分的溶液中添加150mM胼水溶液(0. 75mL)，并且在25°C以 1，OOOrpm搅拌2小时，获得浑浊的蓝色粒子分散液。 离子交换水.........762g
硝酸银(由 Wako Junyaku Co.，Ltd.生产)......12. 7mg 柠檬酸钠三水合物(由 Wako Junyaku Co.，Ltd.生产)100. 6mg· EDTA4 乙酸钠(由 Wako Junyaku Co.，Ltd.生产)......5. Omg经证实，平均粒径(平均圆等价直径)为40nm的银制成的六边形扁平粒子(下面， 称作“六边形扁平粒子”)在粒子分散液中形成。此外，通过原子力显微镜(ΝΑΝΟ⑶TE II， 由SEIKO INSTRUMENTS INC.制造)测量六边形扁平粒子的厚度。结果，发现该厚度为5nm， 并且产生径厚比为8的扁平粒子。-含金属粒子层的制备_将已经用UV臭氧清洁剂清洁的厚度为Imm的浮法玻璃在1质量％的氨基丙基三 乙氧基硅烷水溶液中浸渍30分钟，然后用离子交换水轻轻洗涤。随后，将该浮法玻璃在烘 箱中于110°C烘焙30分钟，获得表面上被引入了氨基的玻璃基板。将这种玻璃基板在所得 的含六边形的扁平Ag粒子的分散液中浸渍4小时，以获得六边形的扁平Ag粒子固定在其 表面上的玻璃基板(粒子层的形成次数1次)。在所得的玻璃基板的表面上，通过离子被覆机(ion coater) (ION COATER IB-5， 由Eiko Engineering, Co. Ltd.制造)气相沉积Au-Pd薄膜，使得该薄膜厚度为5nm，并且通 过 SEM (由 Hitachi Ltd.制造，FE-SEM，S-4100，5kV，放大倍数为 10，000 倍和 50，000 倍) 观察玻璃基板的表面。结果，发现六边形扁平Ag粒子被固定在玻璃基板的表面上，而不引 起聚集，并且包含在玻璃基板表面中的Ag六边形扁平粒子按如下面所述测量为30%。下面，使用绕线棒No. 30(由R.D. S Webster N. Y.制造)，将1质量％聚乙烯醇缩 丁醛(PVB)(由Wako Junyaku Co.，Ltd.生产，平均聚合度700)的甲苯-丙酮(甲苯丙 酮=1 1(质量比)溶液涂覆在固定Ag六边形扁平粒子的玻璃基板的表面上，并且干燥， 由此形成厚度为1 μ m(l，OOOnm)的保护层。采用上述过程，制备实施例1的热射线屏蔽材 料。接着，以下面的方式评价由此获得的金属粒子和热射线屏蔽材料的各种性质。评 价结果显示在表2-1A至2- 中。 金属粒子的评价》-扁平粒子的比例、平均粒径(平均圆等价直径)、变动系数-Ag扁平粒子进行图像分析以评价其形状的均勻性。更具体地，将Ag扁平粒子通过 SEM拍照，并且从所得的SEM图像中任意提取出200个粒子，根据定义，基本上六边形或基本 上盘状的扁平粒子被定义为“A”，而具有不确定形状比如泪珠形状的粒子被定义为“B”。然 后，确定对应于“A”的粒子的比率(按数量计的％ )。此外，使用数字游标卡尺测量100个对应于“A”的粒子的粒子直径，并且将这些粒 子直径的平均值定义为平均粒径(平均圆等价直径)。然后，将粒度分布的标准偏差除以平 均粒径(平均圆等价直径)，以确定其变动系数(％ )。-平均粒子厚度_将含有所得的金属扁平粒子的分散液通过滴落分布到玻璃基板上，并且通过原子 力显微镜(AFM) (NAN0CUTE II，由SEIKO INSTRUMENTS INC.制造)测量一个金属扁平粒子 的厚度。使用AFM在下列条件下进行测量自检测型传感器，DFM模式；测量范围5μπι;扫 描速度180秒/帧，数据点的数量=256X256。
-径厚比_基于所得的平均粒径(平均圆等价直径)和金属扁平粒子的平均厚度，将平均粒 径(平均圆等价直径)除以平均粒子厚度以计算径厚比。-粒子间距离的随机性_在所得的热射线屏蔽材料中，对通过将包含100个以上的金属扁平粒子的SEM图 像二元化而获得的亮度值进行二维自相关，并且将自相关结果进行作图。在曲线除了原点 之外没有有效局部最大值点的情况下，被评价为“没有峰值”，换言之，被评价为“任意的”， 以及在曲线除了具有原点之外具有一个或多个有效的局部最大值点的情况下被评价为“具 有峰”，换言之，“任意的”。-在水平方向上的平均粒子间距离/平均粒径(平均圆等价直径)_关于在采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得的热射线屏蔽材料获得的图像中任 意提取的100个粒子，计算在水平方向上彼此相邻存在的金属扁平粒子的粒子间距离的平 均值，并且将所得值确定为在水平方向上的平均粒子间距离。将由此获得的平均粒子间距 离除以如上所述的金属扁平粒子的平均粒径(平均圆等价直径)以获得一个值。-面积比_将采用扫描电子显微镜(SEM)观察所获得的热射线屏蔽材料的SEM图像进行二元 化。测定面积比[(Β/Α) X 100]]，这是当从上方观看热射线屏蔽材料时，金属扁平粒子的面 积的总值相对于基板的面积A(当从相对于含金属粒子层的垂直方向观看时，含金属粒子 层的总的投射面积A)的比率。-粒子的倾角-在基板是硬质的如玻璃的情况下，在用玻璃切割器从其背表面刮擦基板以将其切 割成片之后，在其垂直方向上切割其横截面，在基板是软质的如树脂膜的情况下，在用环氧 树脂覆盖和包埋基板之后，在用液氮冷冻的状态下，用剃刀将基板切割成片，由此制备热射 线屏蔽材料的在其垂直方向上切割的横截面样品。这种垂直的横截面样品通过扫描电子显 微镜(SEM)观察，并且对于100个金属扁平粒子，将相对于基板的水平面的倾角(对应于图 :3B的士 θ )计算为倾角的平均值。-含粒子层的厚度_通过SEM观察热射线屏蔽材料的垂直横截面样品，该垂直横截面样品是以关于粒 子的倾角获得的相同方式制备的，以及计算含金属扁平粒子的层的厚度。-在多个含金属粒子层被层压的情况下，相邻的含金属粒子层的粒子间直径_由采用SEM观察热射线屏蔽材料的垂直横截面样品的图像计算相邻的含金属粒 子层之间的距离。-用于证实含金属粒子层是否存在于在热射线屏蔽材料的深度方向上距离水平面 (λ/η)/4的范围内的方法_从通过SEM观察获得的热射线屏蔽材料的垂直横截面样品的图像，计算含金属粒 子层是否存在于在热射线屏蔽材料的深度方向距离其水平面(λ/η)/4的范围内。 热射线屏蔽材料的评价》-可见光透射光谱和热射线反射光谱-根据在JIS中描述的方法，评价所得的热射线屏蔽材料的可见光透射光谱和热射线反射光谱，所述JIS是用于汽车的玻璃的评价标准。热射线屏蔽材料的透射和反射光谱使用紫外可见和近红外分光光度计(由JASCO Corporation，V-670制造)评价。在该评价中，使用绝对反射率测量装置(ARV-474，由JASCO Corporation制造)。至于入射光束，将光束传输到45°偏振片上，该光束被认为是非偏振 光束，并且用作入射光束。-最大的热射线反射率/可见光透射率-通过在JIS-R3106 :1998的“玻璃板的透射率/反射率/发射率/太阳能辐射 ^ $ W IlJ ii Ji ^ (Test Methods of Transmittance/Reflectance/Emissivity/Solar Radiation Yield Rate ofPlate Glasses) ”测量并计算最大的热射线反射率。在300nm至 2，IOOnm的波长测量最大的热射线反射率之后，根据在每一种波长获得的直接太阳能辐射 的光谱强度，校正在每一种波长的反射率的值，并且将该值视为最大的热射线反射率。至于可见光透射率，在380nm至780nm的波长测量透射率之后，根据在每一种波长 所得到的光谱光敏度，校正在每一种波长的透射率的值，并且将该值视作可见光透射率。-无线电波透射性_使用表面电阻测量装置((R0RESTER，由Mitsubishi Chemical Corporation 制 造)，测量如上所述获得的热射线屏蔽材料的表面电阻(Ω/口)，并且将所得值视为无线电 波透射性。作为每一种热射线屏蔽材料的评价的结果，它具有88%的可见光透射率、SOOnm 的最大反射率波长和21%的最大反射率。此外，为了评价基板的无线电波透射性，测量基板的表面电阻。结果，证实表面电 阻为9. 9 X IO12 Ω / □，并且基板具有无线电波的透射率。-雾度的测量_使用雾度计(NDH-5000，由 Nippon Denshoku Industries Co. ，Ltd.测量)，对如 上所述获得的热射线屏蔽材料测量其雾度(％)。作为评价的结果，发现热射线屏蔽材料具 有2. 5%的雾度值。(实施例2至M和比较例4)除了将用于制备金属扁平粒子的条件改变为表I-A和I-B所示的那些条件之外， 以与实施例1相同的方式制备实施例2至M和比较例4的金属扁平粒子以及实施例2至 24和比较例4的热射线屏蔽材料。注意，图5A所示的是在实施例23中获得的热射线屏蔽材料的SEM图像，并且该图 像是在10，000倍的放大倍数下观察到的；图5B所示的是在实施例23中获得的热射线屏蔽 材料的SEM图像，并且该图像是在50，000倍的放大倍数下观察到的。(实施例25)除了在如表I-B所示合成Ag扁平粒子之后，在制备用于热射线反射材料的基板 时，通过滴落将Ag扁平粒子分散液分布到基板的表面上，然后在烘箱中于100°C干燥30分 钟，而不是将基板浸渍在Ag扁平粒子分散液中之外，以与实施例5相同的方式制备热射线 屏蔽材料。(实施例沈)除了在如表I-B所示合成Ag扁平粒子之后，在制备用于热射线反射材料的基板时，通过滴落将Ag扁平粒子分散液分布到基板的表面上，然后在烘箱中于50°C干燥30分 钟，而不是将基板浸渍在Ag扁平粒子分散液中之外，以与实施例5相同的方式制备热射线 屏蔽材料。(实施例27)在实施例5中，如表I-B所示合成固定有六边形Ag扁平粒子的玻璃基板，然后当 制备热射线反射材料时，使用绕线棒No. 24将10质量％ PVB的甲苯-丙酮溶液涂覆到其 上，代替使用绕线棒No. 30涂覆1质量％ PVB的甲苯-丙酮溶液，并且干燥以形成具有8 μ m 厚度的中间层，由此制备附着有中间层的基板。然后，将附着有中间层的基板浸渍在六边形 ^Vg扁平粒子分散液中4小时，以获得在其表面上固定有六边形^Vg扁平粒子的玻璃基板(粒 子层的第二次形成)。随后，在其上固定有两层的六边形Ag扁平粒子层的玻璃基板的表面 上，使用绕线棒No. 30涂覆1质量％聚乙烯醇缩丁醛(PVB)(由Wako Junyaku Co. ,Ltd.生 产，平均聚合度700)的甲苯-丙酮(甲苯丙酮=1 1(质量比)溶液，并且干燥，以提 供厚度为lym(l，000nm)的保护层。使用上述方式，制备实施例27的热射线屏蔽材料。(实施例观)除了在中间层涂布液的涂布中，使用绕线棒No. 30 (由R.D. S Webster N. Y.制造) 提供厚度为10 μ m的中间层，代替使用绕线棒No. 24之外，以与实施例27相同的方式制备 热射线屏蔽材料。(实施例四)除了在中间层涂布液的涂布中，使用绕线棒No. 46 (由R.D. S Webster N. Y.制造) 提供厚度为15 μ m的中间层，代替使用绕线棒No. 24之外，以与实施例27相同的方式制备 热射线屏蔽材料。(实施例3O)除了在中间层涂布液的涂布中，使用绕线棒No. 60 (由R.D. S Webster N. Y.制造) 提供厚度为20 μ m的中间层，代替使用绕线棒No. 24之外，以与实施例27相同的方式制备 热射线屏蔽材料。(实施例3I)除了如表I-B中所述合成^Vg扁平粒子，然后进行如下所述的熟化处理，并且将Ag 扁平粒子的形状从六边形形状改变为基本上盘状的形状之外，以与实施例5相同的方式制 备热射线屏蔽材料。-熟化处理-将稀硝酸添加到Ag扁平粒子的分散液中，然后将分散液在80°C加热1小时，由此 进行熟化处理。通过TEM观察已经进行了熟化处理的粒子。结果，证实六边形形状的角度 变为钝角，并且其形状被改变为基本上盘状的形状。(实施例32)除了在合成Ag扁平粒子之后，如下面所述形成TW2壳之外，以与实施例31相同 的方式制备热射线屏蔽材料。-TiO2壳的形成-TiO2壳的形成参考文献(Langmuir，(2000)第2731-2735页，16卷，编著)进行。 向Ag扁平粒子分散液中添加四乙氧基钛OmL)、乙酰丙酮(2. 5mL)和二甲胺(0. ImL)，并且搅拌5小时，由此获得被覆有TW2壳的Ag扁平粒子。(实施例33)除了通过将实施例14中产生的細扁平粒子分散液与实施例12中产生的Ag扁平 粒子分散液以等比例混合制备混合的粒子分散液之外，以与实施例1相同的方式制备热射 线屏蔽材料。(实施例34)除了通过将实施例14中产生的Ag扁平粒子分散液与实施例7中产生的Ag扁平 粒子分散液以等比例混合制备混合的粒子分散液之外，以与实施例1相同的方式制备热射 线屏蔽材料。(实施例35)-金属扁平粒子的合成_将0. 5g/L的聚苯乙烯磺酸酯水溶液(2. 5mL)添加到2. 5mM(50mL)的柠檬酸钠水 溶液中并且加热至35°C。然后，将IOmM的硼氢化钠水溶液(3mL)添加到这种溶液中，并且 在搅拌的同时以20mL/min进一步添加0. 5mM硝酸银水溶液(50mL)。将这种溶液搅拌30分 钟以制备种子溶液。在反应加热器中的2. 5mM的柠檬酸钠水溶液(132. 7mL)中添加离子交换水 (87. ImL)，并且加热至35°C。向反应加热器中的该溶液添加IOmM的抗坏血酸水溶液QmL)， 向其中添加种子溶液4mL)，然后在搅拌的同时，以lOmL/min进一步添加0. 5mM的硝 酸银水溶液(79. 6mL)。在将所得溶液搅拌30分钟之后，将0. 35M的氢醌磺酸钾水溶液 (71. ImL)添加到反应加热器中，并且向其中添加7质量％的明胶水溶液QOOg)。将白色沉 淀物亚硫酸银的混合物液体添加到反应加热器中的溶液中，所述混合物液体通过将0. 25M 的亚硫酸钠水溶液(107mL)与0.47M硝酸银水溶液(107mL)混合而获得。在将白色沉淀物 的混合物液体添加到反应加热器中时，向其中添加0. 17M NaOH水溶液(72mL)。在控制添加 速度的同时，添加NaOH水溶液以使得溶液的pH不超过10。将这种溶液搅拌300分钟以得 到银扁平粒子分散液。经证实，制备出了具有230nm的平均圆等价直径的银_六边形粒子(下面，称作 “六边形Ag扁平粒子”)。此外，通过原子力显微镜(ΝΑΝΟ⑶TE II，由SEIKO INSTRUMENTS INC.制造)测量六边形扁平粒子的厚度，并且发现制备了平均厚度为16nm并且径厚比为 14. 3的扁平粒子。-含金属粒子层的制备-向银扁平粒子分散液(16mL)中添加IN NaOH(0. 75mL)，然后向其中添加离子交换 水 04mL)，之后使用离心分离机(由 Kokusan Co. Ltd.，H-200N，ANGLE R0AT0R BN 制造) 在5，OOOrpm进行5分钟的离心分离处理，以沉淀六边形Ag扁平粒子。在将离心分离后的 上层清液从其中移除之后，向其中添加水(5mL)，并且将沉淀的六边形Ag扁平粒子再分散。 将由下面的结构式W-I表示的2质量％水甲醇溶液(水甲醇=1 1(质量比))(1. 6mL) 添加到这种分散液中以制备涂布液体。使用绕线棒No. 14(R.D. S Webster N. Y.制造)，将 这种涂布液体涂覆到PET膜上，并且干燥，获得其表面上固定有六边形Ag扁平粒子的膜。在将碳薄膜气相沉积在所得的PET膜上使其具有20nm的厚度之后，通过SEM(由 Hitachi Ltd.制造，FE-SEM，S-4300，2kV，放大倍数为20，000倍)观察膜。结果显示在图6中。发现六边形Ag扁平粒子固定在PET膜上没有聚集，并且如上所述测量出六边形Ag扁 平粒子与基板表面的面积比为45%。采用上述过程，制备实施例35的热射线屏蔽材料。
权利要求
1.一种热射线屏蔽材料，所述热射线屏蔽材料包括含金属粒子层，所述含金属粒子层包含至少一种金属粒子，其中，所述金属粒子包含按数量计60%以上的量的基本上六边形或基本上盘状的金属 扁平粒子，并且所述金属扁平粒子的主平面相对于所述含金属粒子层的一个表面以在0° 至士30°的范围内的角度取向。
2.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子的粒度分布的变动 系数为30%以下。
3.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子的平均粒径为70nm 至500nm，并且平均粒径与平均粒子厚度的径厚比为2至80。
4.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子至少包含银。
5.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中当构成所述含金属粒子层中的所述金 属扁平粒子的金属的等离激元共振波长由λ表示，并且在所述含金属粒子层中的介质的 折射率由η表示时，所述含金属粒子层存在于在深度方向上距离所述热射线屏蔽材料的水 平表面(λ/n)/4的范围内。
6.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中当从垂直方向观察所述含金属粒子层 时，面积比[Φ/Α)Χ100]为15%以上，其中A是所述含金属粒子层的总投影面积，而B是所 述金属扁平粒子的投影面积的总值。
7.根据权利要求3所述的热射线屏蔽材料，其中在所述含金属粒子层的水平方向上 彼此相邻存在的所述金属扁平粒子的平均粒子间距离为所述金属扁平粒子的平均粒径的 1/10以上。
8.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中多个所述含金属粒子层被层压，并且 彼此相邻存在的所述含金属粒子层之间的距离为15 μ m以上。
9.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中所述金属扁平粒子被覆有高折射率材料。
10.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中所述热射线屏蔽材料在eoonm至 2，OOOnm的波长范围内具有太阳能辐射反射率的最大值。
11.根据权利要求1所述的热射线屏蔽材料，其中所述热射线屏蔽材料具有60%以上 的可见光透射率。
全文摘要
本发明提供一种热射线屏蔽材料，所述热射线屏蔽材料包括含金属粒子层，所述含金属粒子层包含至少一种金属粒子，其中，所述金属粒子包含按数量计60％以上的量的基本上六边形或基本上盘状的金属扁平粒子，并且所述金属扁平粒子的主平面相对于所述含金属粒子层的一个表面以在0°至±30°的范围内的角度取向。
文档编号C03C17/06GK102050584SQ20101053505
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月3日 优先权日2009年11月6日
发明者松并由木, 清都尚治, 白田真也, 纳谷昌之, 谷武晴, 镰田晃 申请人:富士胶片株式会社