磷酸钛粉体及其制造方法、化妆品用白色颜料与流程

本发明涉及磷酸钛粉体及其制造方法、以及化妆品用白色颜料。

背景技术：

作为磷酸钛粉体，公开有由非晶形的磷酸钛形成的磷酸钛粉体(例如，参照专利文献1)和由磷酸钛的板状晶体颗粒形成的磷酸钛粉体(例如，参照专利文献2)。

专利文献1中记载有ce和/或ti的非晶形的磷酸盐，并且使用非晶形磷酸盐作为紫外线隔离剂，其中，所述非晶形磷酸盐含有b、al、si、zn、ga、zr、nb、mo、ta及w中的一种或者二种以上的元素作为结晶抑制成分。另外，该紫外线隔离剂是耐热性优异的非晶形磷酸盐，作为优选的用途，记载有化妆品、树脂成形品、涂料等。

专利文献2中记载有利用水热合成法使含有钛和磷的原料发生反应来制造由磷酸钛的板状晶体颗粒形成的磷酸钛粉体的方法。另外，记载有利用该方法，得到结构式与ti(hpo4)2·h2o对应的物质作为磷酸钛的板状晶体颗粒。

专利文献2中作为具体例，记载有得到了粒径为0.25～0.5μm和0.4～0.7μm、厚度为0.1～0.2μm的磷酸钛的六边形板状晶体颗粒。另外，记载有所得到的磷酸钛的板状晶体颗粒作为建造材料的补强剂、涂料的颜料等是有用的。

专利文献2中，作为制造由磷酸钛的板状晶体颗粒形成的磷酸钛粉体的方法，未记载使用硫酸钛与磷酸的混合物作为原料的例子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4649102号公报

专利文献2：日本特公昭49-1720号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

如上所述，粉体为添加到化妆品、涂料等中使用的添加剂或颜料等情况下，若构成粉体的颗粒的形状为薄的板状，则颗粒之间的滑动性变良好，故优选。

然而，专利文献2所记载的方法中，在得到适合于添加剂、颜料等的用途的粉体这一点上存在改善的余地。

本发明的课题在于提供适合于添加剂、颜料等的用途的粉体。

用于解决问题的方案

作为本发明的一方案的磷酸钛粉体，其要旨在于，为由磷酸钛的板状晶体颗粒形成的磷酸钛粉体，板状晶体颗粒的平均厚度为0.01μm以上且低于0.10μm，用板状晶体颗粒的平均一次粒径除以平均厚度而得的值即径厚比为5以上。

作为本发明的一方案的磷酸钛粉体的制造方法，其要旨在于，为利用水热合成法使含有钛和磷的原料发生反应来制造由磷酸钛的板状晶体颗粒形成的磷酸钛粉体的方法，原料是硫酸钛与磷酸的混合物。

发明的效果

本发明的磷酸钛粉体可适合作为添加剂、颜料等使用。

根据本发明的磷酸钛粉体的制造方法，能够得到适合于添加剂、颜料等的用途的粉体。

附图说明

图1是表示由制造例1～10的结果得到的、硫酸钛(iv)和磷酸的混合物中的磷浓度与磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均厚度的关系的坐标图。

图2是表示由制造例1～10的结果得到的、硫酸钛(iv)和磷酸的混合物中的磷浓度与磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均一次粒径的关系的坐标图。

图3是表示由制造例1～10的结果得到的、磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均厚度与平均一次粒径的关系的坐标图。

图4是表示由制造例1～10的结果得到的、磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均一次粒径与径厚比的关系的坐标图。

图5是表示由制造实验得到的、硫酸钛(iv)和磷酸的混合物中的钛浓度与磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均一次粒径的关系的坐标图。

图6是制造例2的磷酸钛粉体的sem图像。

图7是制造例11的磷酸钛粉体的sem图像。

具体实施方式

对本发明的一实施方式进行详细说明。予以说明，以下的实施方式显示本发明的一例，本发明并不受本实施方式限定。另外，可以在以下的实施方式中加入各种的变更或改良，加入了这样的变更或改良的方式也包含在本发明之中。

本实施方式的磷酸钛粉体由磷酸钛的板状晶体颗粒形成。并且，板状晶体颗粒的平均厚度为0.01μm以上且低于0.10μm，板状晶体颗粒的平均一次粒径除以平均厚度而得的值即径厚比为5以上。

磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径没有特别限定，可以设为0.05μm以上且1.5μm以下。另外，磷酸钛的板状晶体颗粒可以是六边形板状晶体颗粒。

这样的本实施方式的磷酸钛粉体由于是由粒径除以厚度而得的值即径厚比高、厚度薄于0.1μm的板状晶体颗粒(也就是说，形状控制成薄的板状的磷酸钛的颗粒)形成的磷酸钛粉体，因此，磷酸钛的颗粒之间的滑动性良好。因此，本实施方式的磷酸钛粉体作为添加到防晒化妆品等化妆品中的添加剂、添加到涂料中的颜料是优选的。另外，本实施方式的磷酸钛粉体作为化妆品用白色颜料也是优选的。

本实施方式的磷酸钛粉体可以利用水热合成法使含有钛和磷的原料发生反应来制造。该原料是硫酸钛(ti(so4)2)与磷酸(h3po4)的混合物。通过使用硫酸钛作为钛源，从而变得容易得到薄且径厚比高的磷酸钛的板状晶体颗粒。

水热合成法的反应条件并没有特别限定，反应温度可以设为100℃以上且160℃以下。由于若反应温度为160℃以下，则制造磷酸钛粉体时，能够使用搪瓷材料制的反应容器，所以能够用通用设备制造，因此能够抑制制造成本。

另外，若为160℃以下，能够用第一种压力容器(压力1mpa以下)制造。进而，为160℃以下时，能够以更广泛的范围的条件设定制造时的化学试剂浓度。另一方面，若反应温度为100℃以上，则容易得到结晶性高的磷酸钛的板状晶体颗粒，除此之外，由于产物的粘度低，所以能够用简易的制造设备制造磷酸钛粉体。

不过，若反应温度为100℃以下，则磷酸钛的板状晶体颗粒的结晶性有可能稍微降低，除此以外，产物的粘度稍微变高，因此有可能对制造设备的设计产生影响。因此，更优选反应温度设为110℃以上且160℃以下。予以说明，在100℃以上且160℃以下的范围内，磷酸钛的板状晶体颗粒的结晶性没有明显的不同。

另外，原料中的磷的摩尔浓度[p]相对于钛的摩尔浓度[ti]的比[p]/[ti]可以设为3以上且21以下。若比[p]/[ti]为3以上，优选为5以上，则容易生成磷酸钛的板状晶体颗粒。另一方面，在原料中的钛的浓度相同的情况下，存在比[p]/[ti]越大，磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径越变小的倾向，但即便超过21，也不会引起其以上的小径化，而平均一次粒径基本上是恒定的。

进而，可以将原料中的钛的浓度设为0.05mol/l以上且1.0mol/l以下。比[p]/[ti]为相同的情况下，存在原料中的钛的浓度越高，磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径及平均二次粒径越变小的倾向。另外，通过提高原料中的钛的浓度，可以抑制制造成本。因此，原料中的钛的浓度优选为0.05mol/l以上，更优选为0.2mol/l以上。但是，若原料中的钛的浓度过高，则产物的粘度变高，产物的均匀性有可能会降低，因此，原料中的钛的浓度优选为1.0mol/l以下，更优选为0.6mol/l以下。

〔制造例〕

以下示出磷酸钛粉体的制造例，对本发明进一步具体说明。

表1中示出的制造例1～11是利用水热合成法使硫酸钛(iv)与磷酸发生反应来制造由磷酸钛的六边形板状晶体颗粒形成的磷酸钛粉体的例子。

若对于水热合成法进行详述，则首先，将作为钛源的硫酸钛(iv)和作为磷源的磷酸混合，得到混合物，加热到规定的温度进行水热合成。此时的压力设为自然加压。另外，硫酸钛(iv)与磷酸的混合物中的钛的浓度设为0.2mol/l以上且0.6mol/l以下。进行了规定的时间反应后，将浆状的产物冷却并水洗，从而得到磷酸钛粉体。

[表1]

硫酸钛(iv)和磷酸的混合物中的钛浓度(钛的摩尔浓度)[ti]、磷浓度(磷的摩尔浓度)[p]、两者的浓度比[p]/[ti]为表1所示。另外，水热合成法中的反应温度及反应时间也为表1所示。

对于得到的制造例1～11的磷酸钛粉体，测定平均一次粒径及平均厚度，由这些数值算出径厚比。予以说明，平均一次粒径使用株式会社mountech制的图像解析软件mac-viewver.4对由扫描型电子显微镜得到的图像进行解析而得到。结果示于表1。

另外，图1的坐标图中示出了由制造例1～10的结果得到的、硫酸钛(iv)和磷酸的混合物中的磷浓度与磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均厚度的关系。图2的坐标图中示出了由这些结果得到的硫酸钛(iv)和磷酸的混合物中的磷浓度、与磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均一次粒径的关系。图3的坐标图中示出了由表1的结果得到的磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均厚度与平均一次粒径的关系。图4的坐标图中示出了由表1的结果得到的磷酸钛的六边形板状晶体颗粒的平均一次粒径与径厚比的关系。

(关于钛的浓度)

使浓度比[p]/[ti]为恒定(16.5)，钛的浓度为0.22mol/l或0.26mol/l，利用水热合成法进行磷酸钛粉体的制造。反应温度为110℃、120℃、130℃、或160℃。

其结果是钛的浓度越高，磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径越小。

接着，使浓度比[p]/[ti]为恒定(13.4)，钛的浓度为0.39mol/l、0.45mol/l、0.52mol/l、或0.58mol/l，利用水热合成法进行磷酸钛粉体的制造。反应温度为恒定(110℃)。

其结果可知钛的浓度越高，越能够抑制制造成本。另外，图5的坐标图中示出了钛的浓度与得到的磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径的关系。由该坐标图可知，钛的浓度越高，磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径越小。

由这些结果可知，通过降低磷的浓度，升高钛的浓度，由此可以将磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径控制在所期望的大小。

(关于磷的浓度)

关于钛的浓度高浓度化时(例如0.4mol/l以上)对磷的浓度的影响进行研究。使钛的浓度为0.22mol/l、0.41mol/l、或0.60mol/l，使浓度比[p]/[ti]及磷的浓度发生各种变更，利用水热合成法进行磷酸钛粉体的制造。关于反应温度，在钛的浓度为0.22mol/l时为160℃，在钛的浓度为0.41mol/l及0.60mol/l时为110℃。

其结果可知，无论钛的浓度为哪一个时，若磷的浓度为2.6mol/l以下，则磷酸钛的结晶性降低且不会成为板状晶体颗粒，若磷的浓度为3.3mol/l以上，则生成了磷酸钛的板状晶体颗粒。另外，与钛的浓度为低浓度时(例如0.2mol/l)同样，可观察到磷的浓度越高，磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径越变小的倾向。

另外，根据对使钛的浓度为恒定(0.60mol/l)，磷的浓度进行各种(3.3、4.09、4.91mol/l)变更的研究可知，根据磷的浓度的变化，磷酸钛的板状晶体颗粒的平均一次粒径发生变化。

图6是由制造例2得到的磷酸钛粉体的sem图像，图7是由相当于比较例的制造例11得到的磷酸钛粉体的sem图像。由图6、7可知，构成由制造例2得到的磷酸钛粉体的颗粒虽然是六边形板状，但构成由制造例11得到的磷酸钛粉体的颗粒并不是板状而是棒状的。