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WO2011096321A1 - 有機無機複合体及び有機無機複合体形成用組成物並びにインク - Google Patents

有機無機複合体及び有機無機複合体形成用組成物並びにインク Download PDF

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WO2011096321A1
WO2011096321A1 PCT/JP2011/051584 JP2011051584W WO2011096321A1 WO 2011096321 A1 WO2011096321 A1 WO 2011096321A1 JP 2011051584 W JP2011051584 W JP 2011051584W WO 2011096321 A1 WO2011096321 A1 WO 2011096321A1
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WO
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organic
inorganic composite
ligand
metal oxide
organic ligand
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PCT/JP2011/051584
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大塚 剛史
中條 善樹
Original Assignee
住友大阪セメント株式会社
国立大学法人京都大学
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Publication date
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Priority to JP2011552745A priority patent/JP5630752B2/ja
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Definitions

  • the present invention relates to an organic-inorganic composite, an organic-inorganic composite-forming composition, and an ink. More specifically, the present invention maintains a light emitting characteristic and transparency by forming a complex on a metal atom on the surface of a metal oxide particle.
  • An organic-inorganic composite capable of improving mechanical properties such as thermal stability and hardness, an organic-inorganic composite-forming composition suitable for use in the production of the organic-inorganic composite, and the organic-inorganic
  • the present invention relates to an ink containing a composite forming composition.
  • organic electroluminescence (EL) devices which are composed of a light-emitting layer made of an organic thin film, a hole transport layer, and an electron transport layer, are carrier-injection-type self-light-emitting devices and can be further developed due to their brightness. Is the expected display.
  • a metal complex having an organic ligand hereinafter abbreviated as an organometallic complex
  • tris (8 -Hydroxyquinolinato) aluminum Alq 3
  • Alq 3 8 -Hydroxyquinolinato aluminum
  • these organic-inorganic hybrid materials can uniformly disperse ⁇ -conjugated polymers in an inorganic matrix, and therefore, white light-emitting materials with excellent weather resistance have been proposed (for example, patent documents) 2).
  • a metal oxide instead of an inorganic oxide such as silica, an organic-inorganic hybrid material containing an organic ligand that has been difficult to produce by a conventional sol-gel method has been proposed (for example, (See Patent Document 3).
  • oxides containing rare earth elements are known as phosphors, and these phosphor materials are made into particles and introduced into organic polymers to form inorganic-organic polymer composites.
  • Patent Document 4 oxides containing rare earth elements
  • Patent Document 5 an organic-inorganic hybrid glass material imparted with luminescence by introducing a rare earth element into low-melting glass.
  • various light-emitting materials have been studied regardless of whether they are organic materials or inorganic materials.
  • a light-emitting hybrid material having both light-emitting characteristics and weather resistance has been developed.
  • Various proposals have been made.
  • JP 2006-144002 A JP 2006-321910 A International Publication No. 2004/085543 Pamphlet International Publication No. 2006/004187 Pamphlet JP 2004-300417 A
  • organic-inorganic hybrid material having light emitting properties since the inorganic component is essentially networked and in a solid state, the organic-inorganic hybrid material itself has no flexibility, and thus a flexible film can be obtained. There was a problem that was difficult.
  • organic / inorganic hybrid materials in which ⁇ -conjugated polymers are uniformly dispersed in an inorganic matrix make it difficult to uniformly disperse ⁇ -conjugated polymers in the inorganic matrix.
  • the manufacturing cost becomes high.
  • the organic-inorganic hybrid material containing the organic ligand the organic ligand is stabilized by the inorganic component, but the organic component and the inorganic component are not chemically bonded. There may be a problem such as fading due to deterioration.
  • the organic-inorganic hybrid glass material using low-melting glass has a problem that the low-melting glass itself has poor processability and it is extremely difficult to perform processing and film formation at about room temperature to 100 ° C.
  • a phosphor material made of an inorganic oxide is made into particles and introduced into an organic polymer to form an inorganic organic polymer composite, there is essentially a chemical bond between the inorganic material and the organic polymer. Therefore, the phosphor material could not be uniformly dispersed in the organic polymer as a matrix, and the phosphor material might aggregate.
  • an ink containing a fluorescent material is used as a printing ink or inkjet ink.
  • an organometallic complex is used as a light emitting material, the durability is insufficient, thereby suppressing deterioration. There is a problem that it is difficult and concentration quenching occurs due to aggregation of the organometallic complex. Further, when a phosphor made of an inorganic oxide is used as a light emitting material, aggregation due to poor dispersion of the inorganic oxide occurs, which may impair ink stability.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
  • the present invention is excellent in light emission characteristics and transparency, and further, thermal stability and
  • An organic-inorganic composite having excellent mechanical properties such as hardness, an organic-inorganic composite-forming composition used when forming the organic-inorganic composite, and an ink containing the organic-inorganic composite-forming composition are provided.
  • the purpose is to do.
  • the organic ligands of the organic polymer compounds are the surface of the metal oxide particles.
  • the light emission characteristics such as stabilization of the light emission wavelength can be improved, and further, mechanical properties such as transparency, thermal stability and hardness can be improved, and the present invention has been completed.
  • the organic-inorganic composite of the present invention comprises metal oxide particles and an organic polymer compound having an organic ligand bonded to the polymer chain via a covalent bond.
  • the organic ligand is combined with the metal oxide particles by forming a complex with a metal atom on the surface of the metal oxide particles.
  • the organic-inorganic composite of the present invention preferably emits light when irradiated with excitation light.
  • the organic polymer compound is preferably formed by crosslinking with the metal oxide particles to form an inorganic dispersed phase. It is preferable that the complex formed by the organic ligand and the metal element is a light emitting site that generates the light emission.
  • the metal oxide particles are magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, scandium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, oxide It is preferable to contain one or more selected from the group consisting of iron, copper oxide, niobium oxide, tungsten oxide, lead oxide, bismuth oxide, cerium oxide, and antimony oxide.
  • the organic ligand has a conjugated system or a cyclic structure having a plurality of unsaturated bonds, and has an element having a lone electron pair and a hydroxyl group in the same ligand, and the organic ligand
  • the electrons of the lone pair of electrons and the oxygen atom of the hydroxyl group are preferably coordinated to the same metal atom and form a cyclic complex.
  • the organic polymer compound comprises an organic ligand-containing monomer having an unsaturated group and an organic ligand capable of forming a coordinate bond with the metal atom in the molecule, and a vinyl monomer.
  • a copolymer is preferred.
  • composition for forming an organic-inorganic composite according to the present invention is bonded to a metal oxide particle through a covalent bond to a polymer chain and forms a coordinate bond to a metal atom on the surface of the metal oxide particle.
  • an organic polymer compound having an organic ligand, or a monomer or an oligomer for forming the organic polymer compound having the organic ligand is preferable that the composition for forming an organic-inorganic composite of the present invention further contains an organic solvent.
  • the light emission is preferably any one of blue light emission, green light emission, yellow light emission, and red light emission.
  • the ink of the present invention is an organic coordination capable of forming a coordinate bond with metal oxide particles and a metal atom on the surface of the metal oxide particles, which is bonded to a polymer chain via a covalent bond. It is characterized by comprising a monomer or oligomer for forming an organic polymer compound having a polymer or an organic polymer compound having the organic ligand, and an organic solvent.
  • the organic-inorganic composite of the present invention comprises metal oxide particles and an organic polymer compound having an organic ligand bonded to the polymer chain through a covalent bond.
  • An organic polymer compound having a metal oxide particle and an organic ligand because a ligand is combined with a metal atom on the surface of the metal oxide particle to form a light emitting site and bind to the metal oxide particle. Therefore, the light emission characteristics such as the emission intensity and the stabilization of the light emission wavelength can be improved, and as a result, a composite having good optical characteristics can be provided.
  • the organic ligand of the organic polymer compound is bonded to the polymer chain through a covalent bond, and this organic ligand is formed into a metal oxide by forming a complex with the metal atom on the surface of the metal oxide particle. Since they are bonded to the product particles, the organic ligand is stabilized, the emission characteristics are improved, and fading due to the deterioration of the organic ligand can be reduced.
  • metal oxide particles are used and the metal oxide particles are uniformly dispersed in an organic polymer compound to form an inorganic dispersed phase, it is homogeneous, highly transparent, and has excellent light emission characteristics.
  • mechanical properties such as hardness and strength can be improved as compared with the case of using only the organic polymer compound.
  • the flexibility and moldability of the organic polymer compound can be maintained, and as a result, a flexible and film-shaped organic-inorganic composite can be easily obtained. Furthermore, since this organic polymer compound is not a ⁇ -conjugated polymer, the production process is not complicated and there is no possibility of increasing the production cost.
  • a metal oxide particle is bonded to a polymer chain via a covalent bond and forms a coordinate bond with a metal atom on the surface of the metal oxide particle.
  • An organic polymer compound having an organic ligand that can be formed, or a monomer or oligomer for forming an organic polymer compound having the organic ligand It can be uniformly dispersed and dissolved in the compound. Therefore, the light emission characteristics and transparency of the organic-inorganic composite obtained from the organic-inorganic composite-forming composition can be improved.
  • an organic solvent is contained, an organic-inorganic composite can be easily produced by a low temperature treatment of about room temperature to 150 ° C.
  • this organic polymer compound does not contain a metal alkoxide as in the synthesis of a conventional metal complex, it can be heat-treated in a normal atmosphere. Therefore, the organic-inorganic composite of the present invention can be easily produced using this organic-inorganic composite-forming composition and a usual simple production apparatus.
  • the metal oxide particle is an organic that is bonded to the polymer chain via a covalent bond and can form a coordinate bond to the metal atom on the surface of the metal oxide particle. Since the organic polymer compound having a ligand, or the monomer or oligomer for forming the organic polymer compound having the organic ligand, and an organic solvent are contained, the emission characteristics and transparency can be improved. Concentration quenching due to aggregation of organic ligands can be suppressed, and an organic-inorganic composite having a desired shape can be easily produced by patterning or molding the ink by printing with a printing press or ink jet. Can do.
  • the metal oxide particles are bonded to the polymer chain through a covalent bond, it is possible to ensure the dispersion of the metal oxide particles and to form a homogeneous ink having good optical characteristics. Therefore, stabilization of light emission can be achieved.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an organic-inorganic composite in which metal oxide particles according to an embodiment of the present invention are uniformly dispersed in a bulk organic polymer compound. It is a figure which shows the emission spectrum of each of Example 1, 6, 8, 9 of this invention.
  • FIG. 1 to FIG. 4 are schematic views showing examples of organic-inorganic composites according to an embodiment of the present invention.
  • zirconium oxide particles are used as metal oxide particles
  • 8-quinolinol is used as an organic ligand.
  • the case where a polymethyl methacrylate copolymer is used as an organic polymer compound is illustrated.
  • FIG. 2 illustrates a case where zirconium oxide particles are used as metal oxide particles, methoxyphenylpropanedione is used as an organic ligand, and polymethyl methacrylate copolymer is used as an organic polymer compound.
  • FIG. 1 to FIG. 4 are schematic views showing examples of organic-inorganic composites according to an embodiment of the present invention.
  • zirconium oxide particles are used as metal oxide particles
  • 8-quinolinol is used as an organic ligand.
  • a polymethyl methacrylate copolymer is used as an organic polymer compound.
  • FIG. 3 shows an example in which zirconium oxide particles are used as metal oxide particles, curcumin is used as an organic ligand, and polymethyl methacrylate copolymer is used as an organic polymer compound.
  • FIG. 4 illustrates a case where zirconium oxide particles are used as metal oxide particles, dimethylamino group-containing quinolinol is used as an organic ligand, and polymethyl methacrylate copolymer is used as an organic polymer compound.
  • zirconium oxide particles are used as metal oxide particles
  • 8-quinolinol, methoxyphenylpropanedione, curcumin, or dimethylamino group-containing quinolinol is used as an organic ligand
  • a polymer is used as an organic polymer compound.
  • methyl methacrylate copolymer is used is exemplified, but when using metal oxide particles other than zirconium oxide particles, when using organic ligands other than those described above, and polymethyl methacrylate copolymer The principle is the same when other organic polymer compounds are used.
  • the organic-inorganic composite of this embodiment will be described in detail.
  • the organic-inorganic composite shown in FIG. 1 will be described as an example, but the organic-inorganic composite shown in FIGS. 2 to 4 also has the same operations and effects as the organic-inorganic composite shown in FIG.
  • the organic-inorganic composite 1 is composed of metal oxide particles 2 and an organic polymer compound 3, and an organic ligand 5 is bonded to the polymer chain 4 of the organic polymer compound 3 through a covalent bond.
  • the organic ligand 5 forms a light-emitting site by forming a complex 6 with a metal atom on the surface of the metal oxide particle 2 and is combined with the metal oxide particle 2 to be complexed.
  • the polymer chain 4 is preferably made of a copolymer of a portion 4a having an organic ligand-containing monomer as a structural unit and a portion 4b having a vinyl monomer as a structural unit.
  • the organic ligand 5 is not in the state of a single ligand, that is, in the state of a ligand that is not polymerized, but is bonded to the polymer chain 4 through a covalent bond. Furthermore, it is strongly bonded to the metal atoms on the surface of the metal oxide particles 2 by a coordinate bond, and a complex 6 is formed. Therefore, the polymer chain 4, the organic ligand 5, and the metal oxide particle 2 are in a state of being bonded to each other and integrated. Thereby, this organic-inorganic composite 1 has the following effects.
  • a skeleton in an organic molecule (including a carbon skeleton and a structure in which a hetero atom is present in the skeleton) has a high degree of steric freedom, so that the skeleton is easily deformed (thermal vibration motion) by external energy application.
  • the skeleton of the organic ligand is similarly susceptible to deformation, and the coordination bond itself has little effect of suppressing this deformation, so the entire complex It becomes easy to deform.
  • transition for light emission the energy level transition of the electrons in the complex and the charge transfer transition (hereinafter referred to as transition for light emission) are generated by applying energy from the outside. It is necessary to let However, when the complex is easily deformed, most of the energy applied from the outside is spent on the deformation (thermal vibration motion) of the complex, and the transition for light emission is difficult to occur. As a result, there arises a problem that the light emission becomes unstable, the light emission efficiency decreases, or the absorption wavelength and the light emission wavelength fluctuate.
  • the deformation may occur in the same manner.
  • the polymer chain 4 and the organic chain are combined.
  • a structure in which the ligand 5 and the metal oxide particles 2 are combined and integrated with each other, and both sides of the complex 6 that is a light emitting site are sandwiched between the polymer chain 4 having a large mass and the metal oxide particles 2
  • the degree of freedom of deformation is greatly reduced, and it is fixed and stabilized in a specific three-dimensional shape.
  • the shape of the complex 6 is stabilized in this way, the energy imparted to the complex 6 from the outside is used for the transition for light emission, while spending almost no deformation of the complex. Can be prevented. Further, since the three-dimensional shape is fixed, the absorption wavelength and the emission wavelength are constant, and the fluctuation of the absorption wavelength and the instability of the emission can be eliminated.
  • the organic ligand 5 in the polymer chain 4 serving as the matrix component and the metal oxide particles 2 serving as the inorganic component are uniform with the polymer chain 4 without causing phase separation or aggregation. And stably disperse.
  • the reason is that the polymer chain 4, the organic ligand 5, and the metal oxide particle 2 are bonded and integrated with each other. This is because the metal oxide particles 2 are considered to be in a state that does not cause separation or aggregation.
  • no phase separation or aggregation occurs, it is possible to prevent separation and decomposition between the organic phase and the inorganic phase, thereby suppressing deterioration over time, and as a result, durability can be improved. .
  • the metal ligand 5 introduced into the organic polymer compound 3 forms a metal oxide with the metal atom on the surface of the metal oxide particle 2 and the complex 6 formed.
  • the organic ligand 5 is stabilized by the polymer chain 4 and the metal oxide particle 2 because it is complexed with the physical particles 2, and thus the light emission characteristics and durability can be improved.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of the organic-inorganic composite 1, in which (A) is a diagram showing a basic configuration, and (B) is a diagram in which a polymer chain 4 is formed by metal oxide particles 2. It is a figure which shows the state currently bridge
  • FIG. 5 (A) schematically shows the basic configuration of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4, and includes a polymer chain 4, an organic ligand 5, and metal oxide particles 2. Are combined with each other, and both sides of the complex 6 which is a light emitting site are sandwiched between the polymer chain 4 and the metal oxide particle 2 having a large mass, so that the degree of freedom of deformation is large. It shows that it is fixed and stabilized in a specific three-dimensional shape.
  • FIG. 5B shows a composite state in the organic-inorganic composite 1 of the present embodiment, in which a plurality of organic ligands 5 are introduced into the polymer chain 4, and this organic coordination Since the element 5 and the metal atom on the surface of the metal oxide particle 2 form the complex 6, as a result, the plurality of polymer chains 4 are bonded to each other through the metal oxide particle 2, and as a whole, a large number of It has a crosslinked structure. Therefore, since the shape of the complex 6 is further stabilized and the three-dimensional shape is fixed, it is possible to further suppress a decrease in light emission efficiency, a change in absorption wavelength, and an unstable light emission. Furthermore, the whole organic-inorganic composite 1 is subjected to an interaction due to a strong bond, so that a stable inorganic dispersed phase is formed and mechanical properties such as thermal stability and hardness can be improved. .
  • FIG. 6 is a schematic view showing an organic-inorganic composite 1 ′ in which metal oxide particles 2 are uniformly dispersed in a bulk organic polymer compound 3 ′ obtained by curing the organic polymer compound 3.
  • the organic-inorganic composite 1, 1 ′ according to the present embodiment has a strong structure in which the polymer chains 4 and the organic ligands 5 constituting the organic polymer compounds 3, 3 ′ and the metal oxide particles 2 are chemically bonded. Therefore, the metal oxide particles 2 can be introduced into the bulk organic polymer compound 3 ′ without impairing dispersibility. Therefore, it is possible to obtain a homogeneous organic-inorganic composite 1, 1 ′ that maintains transparency.
  • the metal oxide particle is a particle containing a metal oxide or a metal composite oxide as a component.
  • the metal oxide include magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, scandium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, Selected from the group of titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, iron oxide, copper oxide, niobium oxide, tungsten oxide, lead oxide, bismuth oxide, cerium oxide, antimony oxide 1 type or 2 types or more are mentioned.
  • the metal composite oxide includes ATO (antimony-added tin oxide), ITO (tin-added indium oxide), IZO (zinc-added indium oxide), AZO (aluminum-added zinc oxide), and GZO (gallium-added zinc oxide). 1 type (s) or 2 or more types selected from are mentioned.
  • the average particle diameter of the metal oxide particles is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 2 nm or more and 50 nm or less.
  • the reason why the average particle size of the metal oxide particles is limited to 1 nm or more and 100 nm or less is that when the average particle size is less than 1 nm, the particle size is too small, the structure of the metal oxide particles becomes unstable, and organic
  • problems such as difficulty in obtaining a good organic-inorganic composite due to causing poor dispersion in the organic solvent, If the average particle diameter exceeds 100 nm, the metal oxide particles are too large, causing light scattering, resulting in a decrease in light transmission and a decrease in emission intensity.
  • the content of the metal oxide particles in the organic-inorganic composite is preferably 1% by mass to 50% by mass, more preferably 5% by mass to 20% by mass.
  • the reason why the content of the metal oxide particles is limited to 1% by mass or more and 50% by mass or less is that this range is a range in which the metal oxide particles can take a good dispersion state. If the content is less than 1% by mass, the emission characteristics of the organic-inorganic composite deteriorate. If it exceeds 50% by mass, gelation and aggregation precipitation occur, and the characteristics as a homogeneous organic-inorganic composite are lost. Therefore, it is not preferable.
  • an organic polymer compound having an organic ligand bonded to a polymer chain through a covalent bond it is possible to form a coordinate bond with an unsaturated group and the metal atom in the molecule.
  • It is preferably a copolymer of an organic ligand-containing monomer having an organic ligand and a vinyl monomer.
  • This organic ligand has a conjugated system or a cyclic structure having a plurality of unsaturated bonds, has an element having a lone pair and a hydroxyl group in the same ligand, and the electron and hydroxyl group of this lone pair. It is preferable to form a cyclic complex by coordinating the oxygen atom to the same metal atom.
  • the element having a lone electron pair is not particularly limited, but nitrogen, oxygen, sulfur, and the like, which are elements that can generally be contained in an organic compound, are preferable. These elements having a lone pair of electrons may exist as a hetero atom in the cyclic structure to form a heterocyclic ring, or may form a ring outside the cyclic structure, such as oxygen of a carbonyl group bonded to the cyclic structure. It may be present in close proximity to the structure.
  • an organic ligand (1) an organic compound capable of forming a complex with a phenolic hydroxyl group and a hetero ring having a nitrogen atom as a hetero atom, (2) phenolic Either an organic compound capable of forming a complex with a hydroxyl group and a carbonyl group or (3) an organic compound capable of forming a complex with a ⁇ -diketone structure is preferred.
  • organic compounds capable of forming a complex with a phenolic hydroxyl group and a heterocycle having a nitrogen atom as a heteroatom include 8-hydroxyquinoline and its derivatives.
  • Other organic compounds include 10-hydroxybenzo [h] -quinoline, 2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazole, 2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazole, 2- (2-hydroxyphenyl) benzimidazole Derivatives, 2- (2-hydroxyphenyl) pyridine and derivatives thereof.
  • quinoxaline-based, phenazine-based, naphthyridine-based compounds, and the like are also applicable.
  • Examples of (2) organic compounds capable of forming a complex with a phenolic hydroxyl group and a carbonyl group include 3-hydroxyflavone and 5-hydroxyflavone.
  • acetophenone-based and benzophenone-based compounds are also applicable.
  • (3) organic compounds capable of forming a complex with a ⁇ -diketone structure include 1,3-diphenyl-1,3-propanedione, 1,3-bis (4-methoxyphenyl) -1, Examples include 3-propanedione.
  • the ⁇ diketone structure is represented by the following formula (1) R 1 —CO—CH 2 —CO—R 2 (1) It appears that it does not have a hydroxyl group, but in reality, the structure is constantly changing (vibrating) in the molecule as shown in the chemical formula below, and an oxygen atom having a hydroxyl group and a lone pair of electrons. It has a structure that exists.
  • the electrons of the lone pair in the organic ligand and the oxygen atom of the hydroxyl group are coordinated to the same metal atom in the metal oxide particle, and the cyclic complex. It is preferable to form.
  • Certain complexes are known to emit light by generating charge transfer transitions (CT transitions) that involve the transfer of electrons between different atoms.
  • CT transitions charge transfer transitions
  • the organic ligand has a conjugated system or a cyclic structure having a plurality of unsaturated bonds, so this cyclic structure portion becomes a site rich in electrons. Thus, electrons are easily transferred from the organic ligand to the central metal.
  • LMCT Ligand to Metal Charge Transfer
  • LMCT Ligand to Metal Charge Transfer
  • the above-described cyclic complex is suitable as a structure for generating light emission due to such LMCT transition.
  • energy from the outside heat energy, electric energy, etc. can be selected in addition to light energy, but it is preferable to emit light by applying light energy, that is, irradiation with excitation light.
  • the emission wavelength can be controlled by selecting the structure and components of these organic ligands, the metal element in the metal oxide to be coordinated, the structure of the complex itself, and the like.
  • the emission wavelength is not particularly limited, but in order to emit light in the visible light region, it is preferable to have an emission spectrum peak in a wavelength region of 380 nm or more and 750 nm or less.
  • a metal oxide having a maximum light emission wavelength in a wavelength region of 430 nm or more and 480 nm or less, an organic ligand structure, or the like may be selected.
  • a metal oxide having a maximum light emission wavelength in a wavelength region of 500 nm or more and 560 nm or less, an organic ligand structure, or the like may be selected.
  • a metal oxide having a maximum light emission wavelength in a wavelength region of 575 nm or more and 595 nm or less, an organic ligand structure, or the like may be selected.
  • a metal oxide having a maximum light emission wavelength in a wavelength region of 610 nm or more and 750 nm or less, a structure of an organic ligand, or the like may be selected.
  • an organic-inorganic composite capable of emitting any one of blue light emission, green light emission, yellow light emission, and red light emission is obtained by selecting the structure of the metal oxide and the organic ligand. It is done.
  • This organic ligand has a three-dimensional structure that does not interfere with the site where the complex is formed, and is bonded to the monomer having a polymerizable unsaturated group via a covalent bond to form an organic ligand-containing monomer. It is preferable. For example, by synthesizing an organic ligand-containing monomer by introducing an alkyl group into the organic ligand and bonding it to a monomer having a polymerizable unsaturated group by an organic chemical method such as an ether bond or an ester bond. Is possible.
  • the organic ligand is bonded to the monomer having a polymerizable unsaturated group via a covalent bond, so that the organic ligand is stabilized, the light emission characteristics are improved, and the organic ligand is deteriorated. Can be suppressed.
  • the organic ligand and the monomer having a polymerizable unsaturated group are not particularly limited as long as a covalent bond is formed.
  • the organic ligand-containing monomer having a polymerizable unsaturated group to which the organic ligand is bonded through a covalent bond contains a polymerizable unsaturated group such as an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, or a styryl group. It is a monomer and is appropriately selected depending on the compatibility with the metal oxide particles. These monomers having a polymerizable unsaturated group may be used alone or in combination of two or more.
  • a vinyl monomer is a monomer having a polymerizable unsaturated bond.
  • a (meth) acrylic monomer, a styrene monomer, a chloride containing an acryloyl group or a methacryloyl group in the molecule is used.
  • examples thereof include vinyl monomers, acrylamide monomers, vinyl acetate monomers, and diene monomers such as butadiene and isoprene.
  • the (meth) acrylic monomer is excellent in transparency, it is suitable for an organic-inorganic composite that requires light-emitting properties and transparency, and a monofunctional (meth) acrylic monomer is particularly preferable, if necessary.
  • a polyfunctional (meth) acrylic monomer may be used. This (meth) acrylic monomer may be used alone or in combination of two or more.
  • Aliphatic monofunctional (meth) acrylic monomers include (meth) acrylic monomers, methyl (meth) acrylic monomers, ethyl (meth) acrylic monomers, butyl (meth) acrylic monomers, lauryl (meth) acrylic monomers, stearyl Alkyl (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic monomers; Alkoxyalkylene glycol (meth) acrylic monomers such as methoxypropylene glycol (meth) acrylic monomers and ethoxydiethylene glycol (meth) acrylic monomers; (meth) acrylamide monomers, N-butoxy And N-substituted acrylamide monomers such as methyl (meth) acrylamide monomer.
  • (B) As the aliphatic polyfunctional (meth) acrylic monomer, 1,6-hexanediol di (meth) acrylic monomer, 1,4-butanediol di (meth) acrylic monomer, ethylene glycol di (meth) acrylic monomer, Diethylene glycol di (meth) acryl monomer, triethylene glycol di (meth) acryl monomer, tetraethylene glycol di (meth) acryl monomer, tripropylene glycol di (meth) acryl monomer, neopentyl glycol di (meth) acryl monomer, polyethylene glycol Alkylene glycol di (meth) acrylic monomers such as di (meth) acrylic monomers and polybutanediol di (meth) acrylic monomers; pentaerythritol triacrylic monomers, trimethylolpropane tri Tri (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic monomer, ethylene oxide, propylene oxide modified trimethylolpropane tri
  • examples of the monofunctional type include cyclohexyl (meth) acrylic monomers.
  • examples of the polyfunctional type include dicyclopentadienyl di (meth) acrylic monomer.
  • monofunctional types include phenyl (meth) acrylic monomers, benzyl (meth) acrylic monomers, phenoxyethyl (meth) acrylic monomers, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylic monomers, and the like.
  • examples of the polyfunctional type include diacryl monomers such as bisphenol A di (meth) acryl monomer, bisphenol F di (meth) acryl monomer, and the like.
  • Examples of polyurethane (meth) acrylic monomers include polyurethane ether (meth) acrylic monomers and polyester (meth) acrylic monomers.
  • Examples of the epoxy (meth) acrylic monomer include a bisphenol A type epoxy acrylic monomer and a novolac type epoxy acrylic monomer.
  • the ratio of the organic ligand-containing monomer to the total monomers is preferably 0.01 mol% or more and 15 mol% or less, more preferably 0.03 mol% or more and 1 mol% or less.
  • the reason why the ratio of the organic ligand-containing monomer to the total monomer is limited to 0.01 mol% or more and 15 mol% or less is that when the ratio is less than 0.01 mol%, the amount of the organic ligand is too small.
  • this ratio exceeds 15 mol%, the amount of organic ligands is too large, so that the moldability and workability as an organic polymer compound are poor, and film formation is performed. Because it becomes impossible.
  • the polymerization initiator may be one that uses a chemical reaction that is generally used, or one that generates radicals by heat, light (such as ultraviolet rays), and initiates polymerization of the monomer. Further, when a gamma ( ⁇ ) ray or an electron beam is used for initiating polymerization of the monomer, it is not necessary to use a polymerization initiator, which is useful for forming an organic polymer compound.
  • lauroyl peroxide benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisobutyrate, t-butylperoxy
  • peroxide polymerization initiators such as pivalate, t-butyl peroxybenzoate, and t-butyl peroxyacetate
  • azo polymerization initiators such as 2,2′-azobisisobutyronitrile.
  • Photoinitiators include acetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2, 2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-methyl- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, 1,4-dibenzoylbenzene, 1,2-diphenylethanedione, 1-hydroxycyclohexyl Examples thereof include phenyl ketone and benzophenone.
  • the blending amount of the polymerization initiator is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less based on the total amount of the organic ligand-containing monomer and the vinyl monomer.
  • composition for forming organic-inorganic composite The composition for forming an organic-inorganic composite of this embodiment is bonded to a metal oxide particle through a covalent bond to a polymer chain and forms a coordinate bond to a metal atom on the surface of the metal oxide particle.
  • An organic polymer compound having an organic ligand hereinafter also referred to as an organic ligand-containing organic polymer compound
  • a monomer or oligomer for forming the organic polymer compound having the organic ligand It is the composition which becomes.
  • This composition for forming an organic-inorganic composite may further contain an organic solvent.
  • organic-inorganic composite-forming composition containing metal oxide particles, an organic ligand-containing organic polymer compound, and an organic solvent
  • the organic-inorganic composite-forming composition is prepared by dispersing and dissolving the metal oxide particles and the organic ligand-containing organic polymer compound in an organic solvent, and in the organic ligand-containing organic polymer compound.
  • the organic ligand is bonded to the metal atom on the surface of the metal oxide particle by forming a complex.
  • the organic solvent may be any solvent that can disperse the metal oxide particles and dissolve the organic ligand-containing organic polymer compound.
  • Ethers acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetyl acetone, cyclohexanone and other ketones, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and other aromatic hydrocarbons, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and other amides are preferably used, and only one of these solvents or a mixture of two or more thereof can be used.
  • the surface of the metal oxide particles needs to have lyophilicity with respect to the organic solvent. Therefore, surface treatment is performed to make the surface lyophilic.
  • the type of the surface treatment agent used for this surface treatment can be appropriately selected depending on the type of the metal oxide particles and the organic solvent. Those that can be easily removed after film formation are preferred. For example, organic acids such as carboxylic acids that are weakly bonded to metal oxide particles are particularly preferred.
  • a bead mill using zirconia beads, a ball mill, or the like is preferably used as a means for dispersing the metal oxide particles in the organic solvent.
  • the time required for the dispersion treatment may be a time sufficient for the surface treatment of the metal oxide particles with the surface treatment agent, and is usually 1 to 6 hours. Thereby, the metal oxide particles become surface-treated metal oxide particles whose surfaces are treated with the surface treatment agent.
  • An organic ligand-containing organic polymer compound is obtained by adding a polymerization initiator to a solution containing an organic ligand-containing monomer bonded to a monomer having a polymerizable unsaturated group via a covalent bond and a vinyl monomer.
  • a copolymer obtained by conducting a polymerization reaction is preferred.
  • examples of the method for causing the polymerization reaction to proceed include a heating method and a solution polymerization method using a radical polymerization reaction initiated by light irradiation.
  • radical polymerization reaction examples include a polymerization reaction by heat (thermal polymerization), a polymerization reaction by light such as ultraviolet rays (photopolymerization), a polymerization reaction by gamma rays, or a method in which a plurality of these are combined.
  • a polymerization initiator is added to a solution in which the organic ligand-containing monomer and the vinyl monomer are dissolved in an organic solvent, and a polymerization reaction is performed.
  • a copolymer containing an organic ligand is formed, and an organic ligand-containing organic polymer compound can be obtained by removing the organic solvent with an evaporator or the like.
  • the organic ligand-containing organic polymer compound is charged into a dispersion in which the surface-treated metal oxide particles are dispersed in an organic solvent, and heated and stirred as necessary. An organic polymer compound is dissolved in an organic solvent.
  • the organic ligand and the metal element in the metal oxide particles form a complex, and the organic ligand-containing organic polymer compound and the metal oxide particles are combined.
  • the surface treatment agent on the surface of the surface-treated metal oxide particles undergoes ligand exchange with an organic ligand and is detached from the surface of the metal oxide particles.
  • the detached surface treatment agent remains in the organic solvent, but this remaining surface treatment agent can be easily removed by heating, decompression, or extraction operation in the subsequent process of preparing the organic-inorganic composite. Is possible.
  • the composition for organic-inorganic composite formation of this embodiment can be obtained.
  • the organic-inorganic composite of this embodiment is prepared using this organic-inorganic composite-forming composition.
  • the organic-inorganic composite of this embodiment is a film-like body and a bulk-shaped body
  • the organic-inorganic composite-forming composition is applied onto a substrate by a coating method such as a screen printing method, an offset printing method, a spin coating method, or a roll coating method, obtain.
  • a coating method such as a screen printing method, an offset printing method, a spin coating method, or a roll coating method
  • the above-mentioned composition for forming an organic-inorganic composite is molded using a mold to obtain a molded body. Or after removing a part or most of a solvent from said composition, it fills in a metal mold
  • the organic solvent is removed from the film-like body or molded body.
  • a part or all of the organic solvent may be removed simultaneously with the formation of the film-like body or the molded body.
  • a method for removing the organic solvent any method can be adopted as long as the film-like body or the molded body is not deformed or deteriorated, but a method of heating in the air or under reduced pressure is particularly preferable.
  • a heating method in addition to the case of using a normal heater, infrared irradiation or the like is used. By removing the organic solvent in this way, the organic-inorganic composite of the film-like body and the bulk-shaped body as the present embodiment can be obtained.
  • the organic / inorganic composite is cured further by subjecting the resulting organic / inorganic composite to heat treatment, irradiation with ultraviolet rays, gamma rays, electron beams, etc., and proceeding with the copolymerization of the organic ligand-containing polymer compound. You may let them.
  • the organic-inorganic composite in which the copolymerization has proceeded becomes difficult to dissolve in the organic solvent used in the organic-inorganic composite-forming composition, and a more stable organic-inorganic composite can be obtained.
  • a composition for forming an organic-inorganic complex that contains metal oxide particles and a monomer or oligomer for forming an organic ligand-containing organic polymer compound and does not contain an organic solvent will be described.
  • a monomer or oligomer is also expressed as a monomer (oligomer).
  • an organic ligand-containing monomer bonded via a covalent bond to a monomer having a polymerizable unsaturated group for forming an organic ligand-containing organic polymer compound.
  • At least one of the (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer) needs to be liquid, and the other needs to be dissolved in the liquid monomer (oligomer).
  • the metal oxide particles are dispersed in a mixture of a liquid organic ligand-containing monomer (oligomer) and a vinyl monomer (oligomer), and the organic distribution in the organic ligand-containing monomer (oligomer) is increased.
  • the ligand is in a state of being bonded by forming a complex with a metal atom on the surface of the metal oxide particle.
  • the surface treatment of the metal oxide particles is not necessarily required.
  • the kind and characteristic of the surface treating agent used when performing the surface treatment include an organic-inorganic composite-forming composition containing the metal oxide particles, an organic ligand-containing organic polymer compound, and an organic solvent. It is the same as that of embodiment containing.
  • an organic ligand-containing monomer (oligomer) and a vinyl monomer (oligomer) are mixed, and metal oxide particles are dispersed therein.
  • a means for mixing and dispersing heating / stirring, a bead mill using zirconia beads, a ball mill, or the like is preferably used.
  • the organic ligand and the metal element in the metal oxide particle form a complex, and the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the metal oxide particle are combined.
  • the surface treatment agent undergoes ligand exchange with the organic ligand and is detached from the surface of the metal oxide particles. Since it remains in the mixing of the monomer (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer), it needs to be removed. Thus, the composition for organic-inorganic composite formation of this embodiment can be obtained.
  • the organic-inorganic composite of this embodiment is prepared using this organic-inorganic composite-forming composition.
  • this composition for forming an organic-inorganic complex an organic ligand-containing organic polymer compound is not formed, while an organic ligand-containing monomer (oligomer) is combined with metal oxide particles to form a complex. Therefore, an organic ligand-containing monomer (oligomer) and a vinyl monomer (oligomer) are polymerized to form a copolymer, thereby obtaining a polymerized solidified product containing metal oxide particles.
  • An organic-inorganic composite can be obtained.
  • a polymerization initiator may be added to the polymerization of both components.
  • Examples of a method for causing the polymerization reaction to proceed include a heating method and a solution polymerization method using a radical polymerization reaction initiated by light irradiation.
  • Examples of the radical polymerization reaction include a polymerization reaction by heat (thermal polymerization), a polymerization reaction by light such as ultraviolet rays (photopolymerization), a polymerization reaction by gamma rays, or a method in which a plurality of these are combined.
  • the timing of adding the polymerization initiator may be determined based on the use conditions, but there are cases where it is added at the time of preparing the composition for forming an organic-inorganic composite, or just before the preparation of the organic-inorganic composite.
  • the metal oxide particles, the organic ligand-containing organic polymer compound, and the organic A coating film or a molded body is obtained using the same method as in the embodiment containing the organic-inorganic composite-forming composition containing a solvent, and further an organic ligand-containing monomer (oligomer) and a vinyl monomer (oligomer) ) And a polymerization reaction.
  • the composition for organic-inorganic composite formation of this embodiment does not contain an organic solvent, it is not necessary to remove the organic solvent.
  • the organic-inorganic composite of the film-form body and bulk-form body which are this embodiment can be obtained.
  • an organic / inorganic composite-forming composition containing metal oxide particles, a monomer or oligomer for forming an organic ligand-containing organic polymer compound, and an organic solvent will be described.
  • the state of this composition for forming an organic-inorganic composite is that metal oxide particles, an organic ligand-containing monomer (oligomer), and a vinyl monomer (oligomer) are dispersed and dissolved in an organic solvent, and this organic The organic ligand in the ligand-containing monomer (oligomer) is in a state of being bonded by forming a complex with the metal atom on the surface of the metal oxide particle.
  • the organic solvent may be any solvent that can disperse the metal oxide particles and dissolve the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer). Selection of such an organic solvent and a method and means for dispersing metal oxide particles in an organic solvent include the metal oxide particles, an organic ligand-containing organic polymer compound, and an organic solvent. The same as in the case of the composition for forming an organic-inorganic composite.
  • a solution in which an organic ligand-containing monomer (oligomer) and a vinyl monomer (oligomer) are dissolved in an organic solvent is prepared.
  • a dispersion in which surface-treated metal oxide particles are dispersed in an organic solvent is mixed, and heated and stirred as necessary to make the solution and the dispersion uniform.
  • the organic ligand and the metal element in the metal oxide particle form a complex, and the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the metal oxide particle are combined.
  • the surface treatment agent on the surface of the surface-treated metal oxide particles undergoes ligand exchange with an organic ligand and is detached from the surface of the metal oxide particles.
  • the detached surface treatment agent remains in the organic solvent, but this remaining surface treatment agent can be easily removed by heating, decompression, or extraction operation in the subsequent process of preparing the organic-inorganic composite. Is possible.
  • the composition for organic-inorganic composite formation of this embodiment can be obtained.
  • the organic-inorganic composite of this embodiment is prepared using this organic-inorganic composite-forming composition.
  • this organic / inorganic composite forming composition the organic ligand-containing organic polymer compound is not formed, but the organic ligand-containing monomer (oligomer) is combined with the metal oxide particles to form a complex. Therefore, after the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer) are subjected to a polymerization reaction to obtain an organic ligand-containing organic polymer compound, the organic solvent is removed.
  • the organic-inorganic composite of the embodiment can be obtained.
  • the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer) are polymerized. It can also be made.
  • a polymerization initiator may be added to the polymerization of the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer).
  • a heating method or light irradiation is started.
  • a solution polymerization method using a radical polymerization reaction may be mentioned.
  • this radical polymerization reaction include a polymerization reaction by heat (thermal polymerization), a polymerization reaction by light such as ultraviolet rays (photopolymerization), a polymerization reaction by gamma rays, or a method in which a plurality of these are combined.
  • the organic ligand-containing organic polymer compound obtained by the polymerization reaction of the organic ligand-containing monomer (oligomer) and the vinyl monomer (oligomer) is also dissolved in the organic solvent. Is preferred. If it does not dissolve or has low solubility, the resulting organic ligand-containing organic polymer compound and the organic solvent in which the metal oxide particles are dispersed undergo phase separation, resulting in a homogeneous organic-inorganic composite. There is a risk of disappearing.
  • the metal oxide particles, the organic ligand-containing organic polymer compound, and the organic A coating film or a molded body is obtained using the same method as that of the embodiment containing the organic-inorganic composite-forming composition containing the solvent.
  • an organic ligand-containing monomer (oligomer) and a vinyl monomer (oligomer) are subjected to a polymerization reaction, the organic solvent is removed or the organic solvent is removed, and then the organic ligand-containing monomer (oligomer) ) And a vinyl monomer (oligomer) may be polymerized. A part or all of the organic solvent may be removed simultaneously with the formation of the film-like body or the molded body.
  • any method for removing the organic solvent any method can be adopted as long as the film-like body or the molded body is not deformed or deteriorated. Is preferred.
  • As a heating method in addition to the case of using a normal heater, infrared irradiation or the like is used.
  • the organic-inorganic composite of the film-form body and bulk-form body which are this embodiment can be obtained by carrying out the polymerization reaction and removal of the organic solvent.
  • the obtained organic / inorganic composite is irradiated with ultraviolet rays, gamma rays, electron beams, etc., and the copolymerization of the organic ligand-containing polymer compound is advanced to further cure the organic / inorganic composite. Also good.
  • an organic-inorganic composite-forming composition containing metal oxide particles and an organic ligand-containing organic polymer compound and containing no organic solvent will be described.
  • the state of the composition for forming an organic / inorganic composite is that the metal oxide particles are dispersed in a liquefied organic ligand-containing organic polymer compound, and the organic ligand-containing organic polymer compound contains In this state, the organic ligand is bonded to the metal atom on the surface of the metal oxide particle by forming a complex. Since the polymer chain portion in the organic ligand-containing polymer compound of the present embodiment is a polyvinyl polymer having a vinyl monomer as a constituent unit and having thermoplasticity, the organic ligand-containing organic polymer compound is easily heated. This combination can also be easily carried out.
  • the composition for forming an organic-inorganic composite in the present embodiment is the same as in the composition for forming an organic-inorganic composite containing the metal oxide particles, an organic ligand-containing organic polymer compound, and an organic solvent. It can obtain by the component and method. That is, after first obtaining an organic ligand-containing organic polymer compound by the above method, the organic ligand-containing organic polymer compound is melted and liquefied by heating or the like, and metal oxide particles are introduced. By performing the dispersion treatment, the organic-inorganic composite-forming composition in the present embodiment can be obtained. In addition, since the organic solvent does not exist and the metal oxide particles are directly dispersed in the liquefied organic ligand-containing organic polymer compound, the surface treatment of the metal oxide particles is not necessarily required.
  • the method for producing the organic-inorganic composite of this embodiment using this organic-inorganic composite-forming composition also includes the metal oxide particles, the organic ligand-containing organic polymer compound, and the organic solvent.
  • the same method as in the case of the composition for forming an organic-inorganic composite containing the organic-inorganic composite may be used. What is necessary is just to cool and solidify.
  • the organic-inorganic composite of the film-form body and bulk-form body which are this embodiment can be obtained.
  • the organic-inorganic composite of the present embodiment is composed of metal oxide particles and an organic polymer compound having an organic ligand bonded to the polymer chain via a covalent bond. Since the organic ligand forms a light emitting site by forming a complex with the metal atom on the surface of the metal oxide particle and binds to the metal oxide particle, the emission intensity and emission wavelength of the organic-inorganic composite are stabilized. Luminous properties can be improved, and mechanical properties such as transparency, thermal stability and hardness can be improved. Therefore, a homogeneous composite having good optical characteristics and mechanical characteristics can be realized.
  • organic solvent is removed from the organic-inorganic composite-forming composition of the present embodiment, or the organic ligand-containing organic polymer is reacted by polymerizing the organic ligand-containing monomer or oligomer and the vinyl monomer or oligomer.
  • the organic-inorganic composite of this embodiment can be easily obtained by forming molecular compounds or using them together.
  • the organic-inorganic composite obtained from the composition for forming an organic-inorganic composite of the present embodiment can easily form an inorganic dispersed phase in which an organic polymer compound is crosslinked with metal oxide particles. ⁇ Organic / inorganic composites with excellent optical and mechanical properties can be realized.
  • the metal oxide particles are homogeneously dispersed in the organic polymer compound, so there is no risk of problems such as cloudiness due to aggregation.
  • the organic ligand is bonded to the polymer chain via a covalent bond, the organic ligand is stabilized by the polymer effect, improving the light emission characteristics and fading due to deterioration of the organic ligand. Can be reduced.
  • metal oxide particles are used as the inorganic component and the metal oxide particles are uniformly dispersed in the organic polymer compound, the flexibility and moldability of the organic polymer compound can be maintained. Therefore, a flexible and film-shaped organic-inorganic composite can be easily obtained. Further, since this organic polymer compound is not a ⁇ -conjugated polymer, the production process is not complicated and there is no possibility that the production cost increases.
  • a metal oxide particle and an organic ligand-containing organic polymer compound or a monomer or an organic polymer compound having the organic ligand are formed. Since the oligomer is contained, the metal oxide particles can be uniformly dispersed and dissolved in the organic-inorganic composite-forming composition, and therefore the organic-inorganic composite obtained from this organic-inorganic composite-forming composition The light emission characteristics and transparency of the film can be improved.
  • an organic-inorganic composite can be easily produced by a low temperature treatment of about room temperature to 150 ° C. using a wet process for removing the organic solvent by volatilization.
  • this organic polymer compound does not contain a metal alkoxide as in the synthesis of a conventional metal complex, it can be heat-treated in a normal atmosphere. Therefore, the organic-inorganic composite of the present invention can be easily produced using this organic-inorganic composite-forming composition and a usual simple production apparatus.
  • the ink according to the present embodiment is an organic coordination that is bonded to a metal oxide particle through a covalent bond to a polymer chain and can form a coordinate bond with a metal atom on the surface of the metal oxide particle.
  • Ink containing a monomer or oligomer and an organic solvent for forming an organic polymer compound having an organic ligand or an organic polymer compound having the above-mentioned organic ligand. It is suitably used for applications.
  • the metal oxide particles, organic polymer compound, and organic solvent contained in this ink are the same as the metal oxide particles, organic polymer compound, and organic solvent in the organic-inorganic composite-forming composition described above. Is omitted.
  • the organic solvent acts as a dispersion medium for the metal oxide particles, is bonded to the molecular chain via a covalent bond, and forms a coordinate bond with the metal atom on the surface of the metal oxide particle. It has an action as a solvent of an organic polymer compound having a possible organic ligand, and a solvent of a monomer or oligomer for forming the organic polymer compound having the organic ligand.
  • the type and amount of the organic solvent are preferably determined in consideration of these various conditions.
  • the ink of the present embodiment can provide the same operations and effects as the organic-inorganic composite-forming composition of the present embodiment, and the ink can be patterned or molded by printing by a printing press or ejection by inkjet. An organic-inorganic composite having a desired shape can be easily produced.
  • reaction solution is cooled to room temperature, then poured into ice water, neutralized with aqueous ammonia, and the precipitated crystals are washed with ice water, collected with a filter, and recrystallized from petroleum ether to give 5 5.2 g of methyl (2-methacryloylethyloyl) -8-quinolinol (an organic ligand-containing monomer) was obtained.
  • reaction solution was cooled to room temperature and then poured into methanol to obtain a copolymer as a precipitate. Thereafter, the solvent was removed with an evaporator and vacuum-dried to obtain 4.8 g of an organic ligand-containing copolymer A.
  • the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer A As for the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer A, the number average molecular weight (Mn) was 19,000 and the weight average molecular weight (Mw) was 42,000 from the results of GPC measurement. Further, 1 H-NMR measurement was carried out in deuterated chloroform, and the peak intensity of methyl proton of methyl methacrylate and the heterocyclic proton of 8-quinolinol were compared. As a result, 5-methyl (2- 1 mol of methacryloylethyloyl) -8-quinolinol. Thereby, it was confirmed that the organic ligand-containing copolymer A according to the charging ratio was formed.
  • reaction solution obtained by filtering the precipitate through a filter was dried to obtain an oily product.
  • This product was purified by silica gel column chromatography to obtain 4- (2-hydroxyethoxy) benzoic acid methyl ester. The yield was 85%.
  • the mixture was cooled to 40 ° C., 30 mL of water and 20 mL of toluene were added, and the pH was adjusted to around 3 using sulfuric acid, and then the lower layer was separated.
  • the toluene layer was washed with 5 mL of water, the toluene layer was concentrated with an evaporator and recrystallized with 2-propanol (IPA) to give 4-methoxy-4 ′-(2- Hydroxyethoxy) dibenzoylmethane was obtained. The yield was 35%.
  • the average molecular weight of this organic ligand-containing copolymer B As for the average molecular weight of this organic ligand-containing copolymer B, the number average molecular weight (Mn) was 20,000 and the weight average molecular weight (Mw) was 39,000 from the results of GPC measurement. Further, 1 H-NMR measurement was carried out in deuterated chloroform, and the peak intensity of methyl methacrylate methyl proton and 4-methoxybenzoylmethane aromatic ring proton were compared. 4 mol of 4′-methacryloyloxyethoxydibenzoylmethane. Thereby, it was confirmed that the organic ligand containing copolymer B as the input ratio was formed.
  • the mixture was cooled to 40 ° C., 30 mL of water and 20 mL of toluene were added, the pH was adjusted to around 4 using sulfuric acid, and the lower layer was separated.
  • the toluene layer was washed with 5 mL of water, the toluene layer was concentrated by an evaporator, and the concentrate was purified by silica gel column chromatography to obtain (1E, 6E) -1- (4-hydroxy -3-Methoxyphenyl) -7- (4-hydroxyethoxy-3-methoxyphenyl) hepta-1,6-diene-3,5-dione was obtained.
  • the yield was 20%.
  • reaction solution was cooled to room temperature and then poured into methanol to obtain a copolymer as a precipitate. Then, the solvent was removed with an evaporator and vacuum-dried to obtain 4.6 g of an organic ligand-containing copolymer D.
  • the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer D the number average molecular weight (Mn) was 19,000 and the weight average molecular weight (Mw) was 39,000 from the results of GPC measurement. Further, 1 H-NMR measurement was carried out in deuterated chloroform, and the peak intensity of methyl proton of methyl methacrylate and (1E, 6E) -1- (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -7- (4- When the peak intensity of the methoxy proton of methacryloyloxyethoxy-3-methoxyphenyl) hepta-1,6-diene-3,5-dione was compared, (1E, 6E) -1- ( 4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -7- (4-methacryloyloxyethoxy-3-methoxyphenyl) -1,6-heptadiene-3,5-dione was 1 mol. Thereby, it was confirmed that the organic ligand containing copo
  • this reaction solution was cooled to room temperature, the aqueous layer was washed with 60 mL of toluene three times, then the toluene layer was washed twice with 100 mL of water, this toluene layer was dehydrated with magnesium sulfate, and then on an evaporator. Concentrated. The resulting concentrate was purified by column chromatography on silica gel to obtain 8-benzyloxy-5- (4-dimethylaminophenyl) -7-bromoquinoline. The yield was 45%.
  • the reaction solution was cooled to room temperature, the aqueous layer was washed with 30 mL of toluene three times, the toluene layer was washed twice with 60 mL of water, the toluene layer was dehydrated with magnesium sulfate, and then evaporated on an evaporator. Concentration and recrystallization from dichloromethane / hexane gave yellow crystalline 8-benzyloxy-5- (4-dimethylaminophenyl) -7- (3-hydroxyphenyl) quinoline. The yield was 85%.
  • the resulting concentrate was purified by column chromatography on silica gel to obtain orange crystals of 8-benzyloxy-5- (4-dimethylaminophenyl) -7- (3- (2-bromoethoxyloylphenyl)) quinoline. Obtained. The yield was 82%.
  • reaction solution was cooled to room temperature, carbon was removed using celite, and the mixture was concentrated with an evaporator.
  • the resulting concentrate was purified by column chromatography on silica gel to obtain orange crystals of 5- (4-dimethylaminophenyl) -7- (3- (2-bromoethoxyloylphenyl))-8-quinolinol. .
  • the yield was 90%.
  • the toluene layer was washed with water, dehydrated with magnesium sulfate, concentrated with an evaporator, and recrystallized with dichloromethane / hexane. An orange crystal of 5- (4-dimethylaminophenyl) -7- (3-methacryloyloxyethoxyphenyl) -8-quinolinol (an organic ligand-containing monomer) was obtained. The yield was 76%.
  • reaction solution was cooled to room temperature and then poured into methanol to obtain a copolymer as a precipitate. Then, the solvent was removed with an evaporator and vacuum-dried to obtain 4.3 g of an organic ligand-containing copolymer E.
  • the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer E As for the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer E, the number average molecular weight (Mn) was 20,000 and the weight average molecular weight (Mw) was 48,000 from the results of GPC measurement. Further, 1 H-NMR measurement was performed in deuterated chloroform, and the peak intensity of methyl proton of methyl methacrylate was compared with the peak intensity of proton of dimethylamino group of the organic ligand-containing monomer. Was 1 mol of 5- (4-dimethylaminophenyl) -7- (3-methacryloyloxyethoxyphenyl) -8-quinolinol. Thereby, it was confirmed that the organic ligand containing copolymer E according to input ratio was formed.
  • Example 1 By adding 16 mg of surface-treated zirconium oxide particles A to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), stirring and mixing to form a transparent dispersion, adding 238 mg of organic ligand-containing copolymer A and stirring.
  • the composition for forming an organic-inorganic composite of Example 1 was prepared.
  • the organic ligand-containing copolymer A was added and stirred, the color tone of the composition changed from transparent to yellow. Thereby, it was visually confirmed that the zirconium oxide particles A and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A formed a complex.
  • the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles in the ethylene glycol monoethyl ether dispersion was 3 nm, whereas the organic ligand-containing copolymer A
  • the dispersion particle diameter after charging was increased to 13 nm.
  • the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A generates a coordinate bond with the zirconium oxide particles, thereby forming an aggregate of the organic ligand-containing copolymer A and the zirconium oxide particles. From this, it was confirmed that it was the composition for forming an organic-inorganic composite of the present invention.
  • this organic-inorganic composite-forming composition was filled in a Teflon (registered trademark) container, and then dried at 120 ° C., thereby producing the organic-inorganic composite of Example 1.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • Example 2 A composition for forming an organic-inorganic composite and an organic-inorganic composite according to Example 2 were prepared according to Example 1 except that 31 mg of the surface-treated zirconium oxide particles A and 225 mg of the organic ligand-containing copolymer A were used. did.
  • this organic-inorganic composite-forming composition was measured by DLS, the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles was increased to 15 nm, and this organic-inorganic composite was measured by FT-IR. The same absorption peak as that of the organic-inorganic composite of Example 1 was observed. Thereby, it was confirmed that it is the composition for organic-inorganic composite formation and organic-inorganic composite of this invention.
  • Example 3 A composition for forming an organic-inorganic composite and an organic-inorganic composite of Example 3 were prepared according to Example 1 except that 94 mg of the surface-treated zirconium oxide particles A and 161 mg of the organic ligand-containing copolymer A were used. did.
  • this organic-inorganic composite-forming composition was measured by DLS, the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles was increased to 23 nm, and this organic-inorganic composite was measured by FT-IR. The same absorption peak as that of the organic-inorganic composite of Example 1 was observed. Thereby, it was confirmed that it is the composition for organic-inorganic composite formation and organic-inorganic composite of this invention.
  • Example 4 Except for using 17 mg of surface-treated aluminum oxide particles B instead of 16 mg of surface-treated zirconium oxide particles A, an organic-inorganic composite-forming composition and an organic-inorganic composite of Example 4 were produced according to Example 1.
  • the organic ligand-containing copolymer A was added and stirred, the color tone of the composition changed from transparent to yellow. Thereby, it was visually confirmed that the aluminum oxide particles B and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A formed a complex.
  • Example 5 Except for using 33 mg of surface-treated aluminum oxide particles B instead of 16 mg of surface-treated zirconium oxide particles A, an organic-inorganic composite-forming composition and an organic-inorganic composite of Example 5 were produced according to Example 2.
  • the organic ligand-containing copolymer A was added and stirred, the color tone of the composition changed from transparent to yellow. Thereby, it was visually confirmed that the aluminum oxide particles B and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A formed a complex. Further, when this organic-inorganic composite was measured by FT-IR, the same absorption peak as that of the organic-inorganic composite of Example 4 was observed. Thereby, it was confirmed that it is the composition for organic-inorganic composite formation and organic-inorganic composite of this invention.
  • Example 6 By adding 31 mg of surface-treated zirconium oxide particles A to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), stirring and mixing to form a transparent dispersion, adding 225 mg of organic ligand-containing copolymer B and stirring Then, an organic-inorganic composite-forming composition of Example 6 was produced. When the organic ligand-containing copolymer B was added and stirred at room temperature for 5 hours, the color tone of the composition changed from transparent to yellow. Thereby, it was confirmed visually that the zirconium oxide A and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer B formed a complex.
  • ethylene glycol monoethyl ether ethyl cellosolve
  • the dispersion particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles in the ethylene glycol monoethyl ether dispersion was 3 nm, whereas the dispersion after the organic ligand-containing copolymer B was added.
  • the particle size increased to 12 nm.
  • the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer B generates a coordinate bond with the zirconium oxide particles, thereby forming an aggregate of the organic ligand-containing copolymer B and the zirconium oxide particles. From this, it was confirmed that it was the composition for forming an organic-inorganic composite of the present invention.
  • the organic-inorganic composite-forming composition of Example 6 was prepared by filling the organic-inorganic composite-forming composition into a Teflon container and then drying at 120 ° C.
  • this organic-inorganic composite was measured by FT-IR, 1590cm -1, a characteristic absorption peak in the case of 1530 cm -1 and 1415cm -1 in the zirconium oxide surface methoxybenzoyl methane was bidentate Observed. Thereby, it was confirmed that it is the organic-inorganic composite of the present invention.
  • Example 7 A composition for forming an organic-inorganic composite and an organic-inorganic composite of Example 7 were prepared according to Example 6 except that the surface-treated zirconium oxide particles A were 63 mg and the organic ligand-containing copolymer B was 200 mg. did.
  • this organic-inorganic composite-forming composition was measured by DLS, the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles was increased to 15 nm, and this organic-inorganic composite was measured by FT-IR. The same absorption peak as that of the organic-inorganic composite of Example 6 was observed. Thereby, it was confirmed that it is the composition for organic-inorganic composite formation and organic-inorganic composite of this invention.
  • Example 8 By adding 31 mg of surface-treated zirconium oxide particles A to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), stirring and mixing to make a transparent dispersion, adding 225 mg of organic ligand-containing copolymer D and stirring Then, an organic-inorganic composite-forming composition of Example 8 was produced. When the organic ligand-containing copolymer D was added and stirred, the color tone of the composition changed from yellow to orange. Thereby, it was visually confirmed that the zirconium oxide particles A and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer D formed a complex.
  • ethylene glycol monoethyl ether ethyl cellosolve
  • the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles in the ethylene glycol monoethyl ether dispersion was 3 nm, whereas the organic ligand-containing copolymer D
  • the dispersion particle diameter after charging was increased to 11 nm.
  • the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer D forms a coordinate bond with the zirconium oxide particles, whereby an aggregate of the organic ligand-containing copolymer D and the zirconium oxide particles is formed. From this, it was confirmed that it was the composition for forming an organic-inorganic composite of the present invention.
  • this organic-inorganic composite-forming composition was filled in a Teflon (registered trademark) container, and then dried at 120 ° C., thereby producing the organic-inorganic composite of Example 8.
  • Teflon registered trademark
  • the absorbance of this organic-inorganic composite was measured, absorption on the long wavelength side was observed at 480-500 nm, compared with the absorption of diferroylmethane alone. This is because diferroylmethane was coordinated to the surface of zirconium oxide, which confirmed the organic-inorganic composite of the present invention.
  • Example 9 By adding 31 mg of surface-treated zirconium oxide particles A to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), stirring and mixing to obtain a transparent dispersion, adding 225 mg of an organic ligand-containing copolymer E and stirring Then, an organic-inorganic composite-forming composition of Example 9 was produced. When the organic ligand-containing copolymer E was added and stirred, the color tone of the composition changed from yellow to orange. Thereby, it was visually confirmed that the zirconium oxide A and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer E formed a complex.
  • ethylene glycol monoethyl ether ethyl cellosolve
  • the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles in the ethylene glycol monoethyl ether dispersion was 3 nm, whereas the organic ligand-containing copolymer E
  • the dispersion particle size after charging was increased to 15 nm.
  • the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer E generates a coordinate bond with the zirconium oxide particles, thereby forming an aggregate of the organic ligand-containing copolymer E and the zirconium oxide particles. From this, it was confirmed that it was the composition for forming an organic-inorganic composite of the present invention.
  • the organic-inorganic composite of Example 9 was prepared by filling the organic-inorganic composite-forming composition into a Teflon (registered trademark) container and then drying at 120 ° C.
  • a Teflon (registered trademark) container When the absorbance of this organic-inorganic composite was measured, absorption on the long wavelength side was observed as compared with absorption of 8-quinolinol alone having a dimethylaminophenyl group at 412 nm. This is because 8-quinolinol having a dimethylaminophenyl group was coordinated to the surface of zirconium oxide, which confirmed the organic-inorganic composite of the present invention.
  • Example 10 2 mL of ⁇ -terpineol was added to the composition for forming an organic-inorganic complex of Example 1, and ethyl cellulose (100 cP) was further added to adjust the viscosity to 20,000 cP.
  • the printing ink composition of Example 10 was then prepared. Produced. The color tone of this printing ink composition was light yellow, and it was visually confirmed that the zirconium oxide particles A and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A formed a complex.
  • a solid film was formed on this printing ink composition by screen printing, and then dried at 120 ° C. to produce a printed film having a thickness of 25 ⁇ m. Further, when this printed film was measured by FT-IR, the same absorption peak as that of the organic-inorganic composite of Example 1 was observed. Thereby, it was confirmed that it is the ink composition for printing of this invention.
  • Example 11 In a 50 mL two-necked flask equipped with a stirrer tip, 25 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), 2.8 g (40 mmol) of acrylamide, 1.0 g (10 mmol) of methyl methacrylate, 5-methyl ( 2-methacryloylethyloyl) -8-quinolinol (an organic ligand-containing monomer) (0.58 g, 2 mmol) and 2,2′-azobisisobutyronitrile (0.085 g, 0.52 mmol) were added, and nitrogen was added. Under an atmosphere, the mixture was stirred at 60 ° C.
  • ethylene glycol monoethyl ether ethyl cellosolve
  • reaction solution was cooled to room temperature and then poured into hexane to obtain a copolymer as a precipitate. Thereafter, the solvent was removed with an evaporator and vacuum-dried to obtain 3.9 g of an organic ligand-containing copolymer A ′.
  • the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer A ′ As for the average molecular weight of the organic ligand-containing copolymer A ′, the number average molecular weight (Mn) was 17,000 and the weight average molecular weight (Mw) was 36,000 from the results of GPC measurement. Further, 1 H-NMR measurement was performed in deuterated chloroform, and the peak intensity of the amide proton of acrylamide and the methyl proton of methyl methacrylate was compared with the peak intensity of the proton of the 8-quinolinol heterocyclic ring. The amount of 5-methyl (2-methacryloylethyloyl) -8-quinolinol was 1 mol with respect to 5 mol of methyl methacrylate. Thereby, it was confirmed that the organic ligand-containing copolymer A ′ according to the input ratio was formed.
  • the surface-treated zirconium oxide particles A were put into a mixed solution of 2 mL of water, 1 mL of 2-propanol and 1 mL of diethylene glycol, stirred and mixed to obtain a transparent dispersion, and then the above-mentioned organic ligand-containing copolymer A By adding 238 mg and stirring, the inkjet ink composition of Example 11 was produced.
  • the organic ligand-containing copolymer A ′ was added and stirred, the color tone of the ink-jet ink composition changed from transparent to yellow. Thereby, it was visually confirmed that the zirconium oxide particles A and the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A ′ formed a complex.
  • the dispersed particle diameter of the surface-treated zirconium oxide particles in the ethylene glycol monoethyl ether dispersion was 3 nm, whereas the organic ligand-containing copolymer A The dispersed particle size after adding 'increased to 18 nm.
  • the organic ligand of the organic ligand-containing copolymer A ′ forms coordinate bonds with the zirconium oxide particles, thereby forming an aggregate of the organic ligand-containing copolymer A ′ and the zirconium oxide particles. From this, it was confirmed that it was the ink composition for inkjet of the present invention.
  • an ink-receptive coating comprising 90 g of polyvinyl butyral resin S-REC BX-10 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 10 g of silica sol was applied to a bar coater on a PET film Lumirror U-94 (manufactured by Toray Industries, Inc.) having an A4 size and a film thickness of 125 ⁇ m.
  • a transparent substrate having an ink receiving layer with a coating thickness of 10 ⁇ m.
  • the inkjet ink composition PM-2000C (manufactured by Seiko Epson Corporation) was filled with the inkjet ink composition described above to form a solid film-patterned printed film on the transparent film substrate having the ink receiving layer. Further, when this printed film was measured by FT-IR, the same absorption peak as that of the organic-inorganic composite of Example 1 was observed. Thereby, it was confirmed that it is the ink composition for inkjet of this invention.
  • the 1,3-bis (4-methoxyphenyl) -1,3-propanedione coordinated on the surface of the zirconium oxide particles and the polymer C have no bond or interaction. It was confirmed that there was no bond or interaction with the polymer chain of the polymer compound, and the organic ligand was coordinated to the zirconium oxide surface alone.
  • Comparative Example 4 The composition of Comparative Example 4 was prepared by adding 238 mg of the organic ligand-containing copolymer B to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve) and stirring. Next, this composition was filled in a Teflon container and then dried at 120 ° C., thereby producing a cured product of Comparative Example 4.
  • Comparative Example 5 The composition of Comparative Example 5 was prepared by adding 238 mg of the polymer C prepared in Comparative Example 1 to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve) and stirring. Next, this composition was filled in a Teflon container and then dried at 120 ° C., thereby producing a cured product of Comparative Example 5.
  • Comparative Example 6 The composition of Comparative Example 6 was produced by adding 238 mg of the organic ligand-containing copolymer D to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve) and stirring. Next, this composition was filled in a Teflon (registered trademark) container, and then dried at 120 ° C., thereby producing a cured product of Comparative Example 6.
  • ethylene glycol monoethyl ether ethyl cellosolve
  • Comparative Example 7 The composition of Comparative Example 7 was prepared by adding 238 mg of the organic ligand-containing copolymer E to 4 mL of ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve) and stirring. Next, this composition was filled in a Teflon (registered trademark) container, and then dried at 120 ° C., thereby producing a cured product of Comparative Example 7.
  • ethylene glycol monoethyl ether ethyl cellosolve
  • Visible light transmittance Visible light transmittance was measured in the wavelength range of 350 nm to 800 nm using a spectrophotometer V-570 (manufactured by JASCO Corporation).
  • V-570 manufactured by JASCO Corporation
  • the organic-inorganic composite and the cured product were measured as a film having a thickness of about 20 ⁇ m and the transmittance of the quartz substrate was 100%.
  • the case where the visible light transmittance was 85% or more was “ ⁇ ”, and the case where it was less than 85% was “x”.
  • Absorbance An ultraviolet-visible spectrophotometer manufactured by Shimadzu Corporation was used for each of the organic-inorganic composite-forming compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 and each of Comparative Examples 3 to 7. Then, an ultraviolet-visible absorption spectrum was measured, and an absorption wavelength (nm) was obtained from the ultraviolet-visible absorption spectrum.
  • the maximum value of each emission wavelength was measured using a fluorescence spectrophotometer (manufactured by Horiba, Ltd.), and the stability of the emission wavelength was evaluated.
  • a fluorescence spectrophotometer manufactured by Horiba, Ltd.
  • the case where the decrease in the maximum value of the emission wavelength one week after the preparation is less than 20% with respect to the maximum value of the emission wavelength immediately after the preparation is indicated as “ ⁇ ”, and the case where it is 20% or more is indicated as “X”. .
  • the organic-inorganic composites of Examples 1 to 9 were more stable in visible light transmittance and emission wavelength than the organic-inorganic composites of Comparative Examples 1 and 2 and the cured bodies of Comparative Examples 3 to 7. It was found that both the properties and the pencil height were excellent, the light emitting properties and transparency were excellent, and the mechanical properties were also improved. Therefore, it was found that a homogeneous composite maintaining transparency can be provided. On the other hand, in the organic-inorganic composites of Comparative Examples 1 and 2, as a result of aggregation of the zirconia particles forming the complex, a transparent composite was not obtained.
  • the complex since the organic ligand does not have a bond with the polymer, the complex has low resistance to light and heat, and the fluorescence intensity significantly decreased with time.
  • the cured products of Comparative Examples 3 to 7 did not contain metal oxide particles, and thus had low mechanical properties and thermal properties.
  • the printing inks and ink-jet inks of Examples 10 and 11 are superior to the printing ink of Comparative Example 8 in both the visible light transmittance and the stability of the emission wavelength. It was found that transparency was improved. Therefore, it was found that a homogeneous composite maintaining transparency can be provided. On the other hand, the printing ink of Comparative Example 8 was unable to obtain a transparent printed film as a result of aggregation of the complexed zirconia particles. Further, since the organic ligand does not have a bond with the polymer, the printed film has low resistance to light and heat, and the fluorescence intensity is remarkably low with time.
  • the organic-inorganic composite of the present invention combines the organic ligand of the organic polymer compound with the metal oxide particle by forming a complex with the metal atom on the surface of the metal oxide particle, thereby increasing the light emission intensity and light emission. Emission characteristics such as wavelength stabilization can be enhanced, and mechanical properties such as transparency, thermal stability and hardness can be achieved by crosslinking organic polymer compounds with metal oxide particles to form an inorganic dispersed phase.

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Abstract

 本発明の有機無機複合体は、金属酸化物粒子と、有機配位子含有モノマー及びビニル系モノマーを有する高分子鎖に共有結合を介して結合された有機配位子を有する有機高分子化合物とからなり、この有機高分子化合物は、有機配位子が金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより金属酸化物粒子と結合されている。この有機無機複合体によれば、金属酸化物粒子と有機配位子を有する有機高分子化合物とを化学的に結合することができ、したがって、発光強度や発光波長の安定化といった発光特性を高めることができ、さらには透明性、熱安定性や、硬度等の機械的特性を向上させることができる。

Description

有機無機複合体及び有機無機複合体形成用組成物並びにインク
 本発明は、有機無機複合体及び有機無機複合体形成用組成物並びにインクに関し、更に詳しくは、金属酸化物粒子の表面の金属原子に錯体を形成することで、発光特性及び透明性を維持しつつ、熱安定性や硬度等の機械的特性を向上させることが可能な有機無機複合体、及びこの有機無機複合体の作製に用いて好適な有機無機複合体形成用組成物並びに、この有機無機複合体形成用組成物を含有するインクに関するものである。
 近年、有機材料からなる発光素子を用いた発光装置やディスプレイの開発が盛んに行われている。中でも、有機薄膜からなる発光層、ホール輸送層及び電子輸送層を積層した有機エレクトロルミネセンス(electroluminescence:EL)装置は、キャリア注入型の自発光装置であり、輝度も得られることから更なる展開が期待されているディスプレイである。
 この有機EL装置用の電子輸送材料あるいは発光材料としては、有機配位子を有する金属錯体(以下、有機金属錯体と略称する)が用いられており、例えば、アルミキノリウム錯体であるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq)は、ホール輸送層とアルミニウムからなる陰極との間に真空蒸着することで有機EL素子を作製することが可能であり、優れた電子輸送性及び発光性を有する材料として用いられている。
 現在、有機金属錯体の成膜方法としては、真空蒸着による乾式プロセスが主流であるが、製造プロセスの簡便さや大面積化等の観点から、高分子材料を用いた湿式プロセスも検討されている(例えば、非特許文献1参照)。
 また、有機EL特性の安定化の観点から、有機発光材料をシリカ等の無機酸化物にて保護した有機無機ハイブリッド材料についての様々な提案がなされている。
 これらの有機無機ハイブリッド材料は、ゾル-ゲル法により合成した場合、比較的低温にて発光性ハイブリッド材料が得られている(例えば、特許文献1参照)。
 また、これらの有機無機ハイブリッド材料では、無機マトリックス中にπ共役系高分子を均一に分散させることが可能であることから、耐候性に優れた白色発光材料が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
 また、シリカ等の無機酸化物の替わりに金属酸化物を用いることにより、従来のゾル-ゲル法では作製が困難であった有機配位子を含む有機無機ハイブリッド材料が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
 一方、発光性の無機材料に注目した場合、希土類元素を含有する酸化物が蛍光体として知られており、これらの蛍光体材料を粒子化し、有機重合体へ導入して無機有機高分子複合体とする方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
 また、低融点ガラスに希土類元素を導入することにより、発光性を付与した有機無機ハイブリッドガラス材料が提案されている(例えば、特許文献5参照)。
 このように、有機材料、無機材料を問わず、様々な発光材料に関する検討がなされてきており、特に、有機材料と無機材料を組み合わせることにより、発光特性と耐候性を兼ね備えた発光性ハイブリッド材料が検討され、様々な提案もなされてきている。
特開2006-144002号公報 特開2006-321910号公報 国際公開第2004/085543号パンフレット 国際公開第2006/004187号パンフレット 特開2004-300417号公報
高山俊雄、北村雅季、小林 恭、荒川泰彦、工藤一秋、「Alq3型側鎖を有する可溶性高分子錯体の合成と有機EL素子への応用」、高分子論文集、高分子学会、2006年10月発行、第63巻、第10号、第696頁-第703頁
 ところで、従来の高分子材料を用いた発光性材料では、材質自体が有機化合物であるために、高分子化を行っても熱安定性が不十分であるという問題点があった。また、π共役系高分子を無機マトリックス中に均一分散させた有機無機ハイブリッド材料では、π共役系高分子の高分子量体を得ることが難しく、また、このπ共役系高分子自体が非常に剛直な分子構造であることから、成膜性が劣る場合があった。
 また、高分子側鎖に金属錯体を形成した有機金属錯体では、金属元素の導入時に金属アルコキシドを用いることから、この金属アルコキシドが大気下にて水分等により劣化する虞があり、簡便に処理することが困難であるという問題点があった。
 また、発光性を有する有機無機ハイブリッド材料では、本質的に無機成分がネットワーク化されて固体状態になっているので、この有機無機ハイブリッド材料自体に柔軟性が無く、したがって、フレキシブルなフィルムを得ることが難しいという問題点があった。
 また、無機マトリックス中にπ共役系高分子を均一に分散させた有機無機ハイブリッド材料では、π共役系高分子を無機マトリックス中に均一に分散させることが難しく、したがって、有機無機ハイブリッド材料の合成工程が非常に煩雑になり、製造コストも高くなるという問題点があった。
 一方、有機配位子を含む有機無機ハイブリッド材料では、有機配位子が無機成分により安定化されるものの、有機成分と無機成分とが化学的に結合されていないために、有機配位子が劣化することによる退色等の問題点が生じる場合があった。
 また、低融点ガラスを用いた有機無機ハイブリッドガラス材料では、低融点ガラス自体が加工性に乏しく、室温~100℃程度での加工及び成膜を行うことが極めて難しいという問題点があった。
 さらに、無機酸化物からなる蛍光体材料を粒子化し、有機重合体へ導入して無機有機高分子複合体とする方法では、本質的に無機材料と有機高分子との間に化学的な結合が形成されず、したがって、蛍光体材料をマトリックスとなる有機高分子中に均一に分散させることができず、蛍光体材料が凝集する虞があった。
 一方、印刷用インクやインクジェット用インクとして、蛍光材料を含有したインクが用いられているが、有機金属錯体を発光材料として用いた場合には、耐久性が不足することにより、劣化を抑えることが困難であるという問題点、及び有機金属錯体の凝集により濃度消光が生じるという問題点があった。
 また、無機酸化物からなる蛍光体を発光材料として用いた場合には、無機酸化物の分散不良による凝集が生じ、インクの安定性を損ねる虞があった。
 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、金属酸化物粒子の表面の金属原子に錯体を形成することで、発光特性及び透明性に優れ、さらに、熱安定性や硬度等の機械的特性に優れた有機無機複合体、この有機無機複合体を形成する際に用いられる有機無機複合体形成用組成物、この有機無機複合体形成用組成物を含有するインクを提供することを目的とする。
 本発明者等は、金属酸化物粒子と有機配位子を有する有機高分子化合物との複合化について鋭意検討を重ねた結果、有機高分子化合物の有機配位子が金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより結合して発光部位を形成すれば、金属酸化物粒子と有機配位子を有する有機高分子化合物とを化学的に結合することができ、よって、発光強度や発光波長の安定化といった発光特性を高めることができ、さらには透明性、熱安定性や硬度等の機械的特性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明の有機無機複合体は、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合された有機配位子を有する有機高分子化合物とからなり、この有機高分子化合物は、前記有機配位子が前記金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより前記金属酸化物粒子と結合されてなることを特徴とする。
 本発明の有機無機複合体は、励起光を照射することにより発光することが好ましい。
 前記有機高分子化合物は、前記金属酸化物粒子により架橋されて無機分散相を形成してなることが好ましい。
 前記有機配位子と前記金属元素とにより形成された錯体は、前記発光を生じさせる発光部位であることが好ましい。
 前記金属酸化物粒子は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化鉄、酸化銅、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化セリウム、酸化アンチモンの群から選択される1種または2種以上を含有してなることが好ましい。
 前記有機配位子は、共役系または複数の不飽和結合を有する環状構造を備え、かつ同一配位子中に孤立電子対を有する元素と水酸基とを有し、前記有機配位子中の前記孤立電子対の電子と前記水酸基の酸素原子とは、同一の前記金属原子に配位し、かつ環状錯体を形成していることが好ましい。
 前記有機高分子化合物は、分子内に不飽和基と前記金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子とを有する有機配位子含有モノマーと、ビニル系モノマーとの共重合体であることが好ましい。
 本発明の有機無機複合体形成用組成物は、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ前記金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーとを含有してなることを特徴とする。
 本発明の有機無機複合体形成用組成物は、さらに、有機溶媒を含有してなることが好ましい。
 本発明の有機無機複合体は、前記発光は、青色発光、緑色発光、黄色発光、赤色発光のうちいずれか1種であることが好ましい。
 本発明のインクは、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ前記金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーと、有機溶媒とを含有してなることを特徴とする。
 本発明の有機無機複合体によれば、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合された有機配位子を有する有機高分子化合物とからなり、この有機高分子化合物の有機配位子を金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより発光部位を形成するとともに金属酸化物粒子と結合したので、金属酸化物粒子と有機配位子を有する有機高分子化合物とを化学的に結合することができ、したがって、発光強度や発光波長の安定化といった発光特性を向上させることができ、その結果、良好な光学特性を有する複合体を提供することができる。
 また、有機高分子化合物の有機配位子は高分子鎖に共有結合を介して結合しており、この有機配位子を金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより金属酸化物粒子と結合したので、有機配位子が安定化し、発光特性を向上させると共に、有機配位子の劣化による退色を低減することができる。
 また、金属酸化物粒子を用いるとともに、この金属酸化物粒子を有機高分子化合物中に均一に分散させて無機分散相を形成することとしたので、均質で、透明性が高く、発光特性に優れるとともに、有機高分子化合物のみの場合と比べて硬度や強度等の機械的特性を向上させることができる。さらに、有機高分子化合物の有する柔軟性や成形性を維持することができ、その結果、フレキシブルかつフィルム形状の有機無機複合体を容易に得ることができる。
 さらに、この有機高分子化合物はπ共役系高分子ではないので、製造工程も煩雑ではなく、製造コストが高くなる虞も無い。
 本発明の有機無機複合体形成用組成物によれば、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーとを含有したので、金属酸化物粒子を有機高分子化合物中に均一に分散・溶解させることができる。したがって、この有機無機複合体形成用組成物より得られる有機無機複合体の発光特性及び透明性を高めることができる。
 また、有機溶媒を含有した場合には、この有機溶媒を揮発除去する湿式プロセスを用いて、室温~150℃程度の低温処理で容易に有機無機複合体を作製することができる。
 また、この有機高分子化合物には、従来の金属錯体の合成のような金属アルコキシドを含まないので、通常の大気下での熱処理を行うことができる。したがって、この有機無機複合体形成用組成物及び通常の簡便な製造装置を用いて本発明の有機無機複合体を容易に作製することができる。
 本発明のインクによれば、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ前記金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーと、有機溶媒とを含有したので、発光特性及び透明性を高めることができ、有機配位子の凝集による濃度消光を抑制することができるとともに、このインクを印刷機による印刷やインクジェットによる吐出によるパターン化や成形により、所望の形状の有機無機複合体を容易に作製することができる。
 かつ、金属酸化物粒子は高分子鎖に共有結合を介して結合しているので、金属酸化物粒子の分散を確保すると共に、良好な光学特性を有する均質なインクを形成することができる。したがって、発光の安定化を図ることができる。
本発明の一実施形態の有機無機複合体の有機配位子として8-キノリノールを用いた例を示す模式図である。 本発明の一実施形態の有機無機複合体の有機配位子としてメトキシフェニルプロパンジオンを用いた例を示す模式図である。 本発明の一実施形態の有機無機複合体の有機配位子としてクルクミンを用いた例を示す模式図である。 本発明の一実施形態の有機無機複合体の有機配位子としてジメチルアミノ基含有キノリノールを用いた例を示す模式図である。 本発明の一実施形態の有機無機複合体の構成を示す模式図であり、図中(A)は基本となる構成を示す図であり、(B)は高分子鎖が金属酸化物粒子により架橋されている状態を示す図である。 本発明の一実施形態の金属酸化物粒子をバルク状の有機高分子化合物中に均一に分散させた有機無機複合体を示す模式図である。 本発明の実施例1、6、8、9各々の発光スペクトルを示す図である。
 本発明の有機無機複合体及び有機無機複合体形成用組成物並びにインクを実施するための形態について説明する。
 なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
「有機無機複合体」
 図1~図4は、本発明の一実施形態の有機無機複合体の例を示す模式図であり、この図1では、金属酸化物粒子として酸化ジルコニウム粒子を、有機配位子として8-キノリノールを、有機高分子化合物としてポリメチルメタクリレート共重合体を用いた場合を例示してある。
 また、図2では、金属酸化物粒子として酸化ジルコニウム粒子を、有機配位子としてメトキシフェニルプロパンジオンを、有機高分子化合物としてポリメチルメタクリレート共重合体を用いた場合を例示してある。
 また、図3では、金属酸化物粒子として酸化ジルコニウム粒子を、有機配位子としてクルクミンを、有機高分子化合物としてポリメチルメタクリレート共重合体を用いた場合を例示してある。
 さらに、図4では、金属酸化物粒子として酸化ジルコニウム粒子を、有機配位子としてジメチルアミノ基含有キノリノールを、有機高分子化合物としてポリメチルメタクリレート共重合体を用いた場合を例示してある。
 これらの有機無機複合体では、金属酸化物粒子として酸化ジルコニウム粒子を、有機配位子として8-キノリノール、メトキシフェニルプロパンジオン、クルクミン、ジメチルアミノ基含有キノリノールのいずれかを、有機高分子化合物としてポリメチルメタクリレート共重合体を、それぞれ用いた場合を例示してあるが、酸化ジルコニウム粒子以外の金属酸化物粒子を用いる場合や、上記以外の有機配位子を用いる場合や、ポリメチルメタクリレート共重合体以外の有機高分子化合物を用いる場合も原理は同様である。
 本実施形態の有機無機複合体について、詳細に説明する。
 ここでは、図1に示す有機無機複合体を例に取り説明するが、図2~図4に示す有機無機複合体についても、図1に示す有機無機複合体と同様の作用・効果を奏する。
 この有機無機複合体1は、金属酸化物粒子2と、有機高分子化合物3とにより構成され、この有機高分子化合物3の高分子鎖4には共有結合を介して有機配位子5が結合され、この有機配位子5は金属酸化物粒子2の表面の金属原子と錯体6を形成することにより発光部位を形成するとともに、金属酸化物粒子2と結合されて複合化されている。
 ここで、高分子鎖4は、有機配位子含有モノマーを構成単位とする部分4aとビニル系モノマーを構成単位とする部分4bとの共重合体からなっていることが好ましい。
 この有機無機複合体1では、有機配位子5が、配位子単独の状態、すなわち高分子化されていない配位子の状態ではなく、高分子鎖4と共有結合を介して結合しており、さらに、金属酸化物粒子2の表面の金属原子と配位結合により強く結合されるとともに、錯体6を形成している。したがって、高分子鎖4と有機配位子5と金属酸化物粒子2とは、相互に結合して一体化された状態となっている。これにより、この有機無機複合体1は、次のような効果を有している。
 まず、発光の高効率化と発光特性の安定化が得られる。その理由は、次のとおりである。
 一般に、有機分子における骨格(炭素骨格及びヘテロ原子が骨格中に存在するものも含む)は、立体的な自由度が高いため、外部からのエネルギー付与により骨格が変形(熱振動運動)し易い。同様に、有機配位子により形成された錯体についても、有機配位子の骨格が同様に変形し易く、また、配位結合自体にはこの変形を抑制する効果がほとんど無いため、錯体全体も変形し易くなる。
 ここで、錯体が発光部位となる場合、発光させるためには、外部からのエネルギー付与により錯体内の電子のエネルギー準位の遷移や電荷移動遷移(以下、発光のための遷移と称する)を生じさせる必要がある。しかしながら、錯体が変形し易い場合、外部から付与されたエネルギーの大半が錯体の変形(熱振動運動)に費やされてしまい、発光のための遷移が生じ難くなる。これにより、発光が不安定になったり、発光効率が低下したり、あるいは、吸収波長や発光波長が変動するという問題が生じる。
 本実施形態の錯体6においても、有機配位子5が単独で存在する場合には、同様に変形が起こり得るが、本実施形態の有機無機複合体1中では、高分子鎖4と有機配位子5と金属酸化物粒子2とが相互に結合して一体化され、さらに、発光部位である錯体6の両側が質量の大きい高分子鎖4と金属酸化物粒子2により挟まれた形となっているので、変形の自由度が大きく低下し、特定の立体的形状に固定され安定化される。このように錯体6の形状が安定化されることで、錯体6に外部から付与されたエネルギーは、錯体の変形に殆ど費やされることなく、発光のための遷移に用いられるので、発光効率の低下を防ぐことができる。また、立体形状が固定されているので、吸収波長や発光波長も一定となり、吸収波長の変動や発光の不安定さも無くすことができる。
 この有機無機複合体1においては、マトリックス成分となる高分子鎖4中における有機配位子5や無機成分である金属酸化物粒子2は、高分子鎖4と相分離や凝集を生じることなく均一かつ安定して分散する。
 その理由は、高分子鎖4と有機配位子5と金属酸化物粒子2とが相互に結合して一体化された状態となっているので、高分子鎖4に対して有機配位子5や金属酸化物粒子2が分離や凝集を生じさせない状態となっていると考えられるからである。
 さらに、相分離や凝集を生じないので、有機物相と無機物相との分離や分解を防止することができ、よって経時的な劣化を抑えることができ、その結果、耐久性を向上させることができる。
 このように、本実施形態の有機無機複合体1では、有機高分子化合物3に導入された有機配位子5が金属酸化物粒子2の表面の金属原子と錯体6を形成した状態で金属酸化物粒子2と複合化しているので、有機配位子5は高分子鎖4と金属酸化物粒子2により安定化され、よって、発光特性や耐久性を向上させることができる。
 図5は、この有機無機複合体1の構成を示す模式図であり、図中(A)は基本となる構成を示す図であり、(B)は高分子鎖4が金属酸化物粒子2により架橋されている状態を示す図である。
 図5(A)は、図1~図4にて示される本実施形態の基本となる構成を概略的に示すものであって、高分子鎖4と有機配位子5と金属酸化物粒子2とが相互に結合して一体化され、さらに、発光部位である錯体6の両側が質量の大きい高分子鎖4と金属酸化物粒子2により挟まれた形となることから変形の自由度が大きく低下し、特定の立体的形状に固定され安定化されていることを示している。
 図5(B)は、本実施形態の有機無機複合体1における複合状態を示すものであって、高分子鎖4に複数の有機配位子5が導入されており、かつ、この有機配位子5と金属酸化物粒子2の表面の金属原子とが錯体6を形成しているので、結果として、複数の高分子鎖4同士が金属酸化物粒子2を介して結合され、全体として多数の架橋構造を有するものとなっている。したがって、錯体6の形状がより安定化され立体形状も固定されるので、発光効率の低下や吸収波長の変動、発光の不安定さもより抑えることができる。さらに、この有機無機複合体1の全体が強固な結合による相互作用を受けることとなり、安定な無機分散相が形成されるとともに、熱安定性や硬度等の機械的特性をも向上させることができる。
 図6は、金属酸化物粒子2を有機高分子化合物3が硬化したバルク状の有機高分子化合物3’中に均一に分散させた有機無機複合体1’を示す模式図である。
 本実施形態の有機無機複合体1、1’は、有機高分子化合物3、3’を構成する高分子鎖4や有機配位子5と金属酸化物粒子2とが化学結合による強固な構造を有するので、金属酸化物粒子2をバルク状の有機高分子化合物3’中に分散性を損なうことなく導入することができる。したがって、透明性を維持した均質な有機無機複合体1、1’を得ることができる。
 次に、本実施形態の有機無機複合体の成分等について詳細に説明する。
 金属酸化物粒子は、金属酸化物または金属複合酸化物を成分とする粒子であり、この金属酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化鉄、酸化銅、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化セリウム、酸化アンチモンの群から選択される1種または2種以上が挙げられる。
 また、金属複合酸化物としては、ATO(アンチモン添加酸化スズ)、ITO(スズ添加酸化インジウム)、IZO(亜鉛添加酸化インジウム)、AZO(アルミニウム添加酸化亜鉛)、GZO(ガリウム添加酸化亜鉛)の群から選択される1種または2種以上が挙げられる。
 この金属酸化物粒子の平均粒子径は、1nm以上かつ100nm以下が好ましく、より好ましくは2nm以上かつ50nm以下である。
 ここで、金属酸化物粒子の平均粒子径を1nm以上かつ100nm以下と限定した理由は、平均粒子径が1nm未満では、粒径が小さすぎるために金属酸化物粒子の構造が不安定となり、有機無機複合体における発光特性が変動する可能性がある他、有機溶媒中にて分散不良を引き起こすために良好な有機無機複合体が得難くなる等の問題が生じる虞があるからであり、一方、平均粒子径が100nmを超えると、金属酸化物粒子が大きすぎるために光散乱を生じさせてしまい、その結果、光透過性が低下し、発光強度の低下を招くからである。
 この有機無機複合体における金属酸化物粒子の含有率は、1質量%以上かつ50質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以上かつ20質量%以下である。
 ここで、金属酸化物粒子の含有率を1質量%以上かつ50質量%以下と限定した理由は、この範囲が金属酸化物粒子が良好な分散状態を取りうる範囲であり、金属酸化物粒子の含有率が1質量%未満であると、有機無機複合体の発光特性が低下し、また、50質量%を超えると、ゲル化や凝集沈澱が生じ、均質な有機無機複合体としての特徴を消失するので、好ましくない。
 一方、高分子鎖に共有結合を介して結合された有機配位子を有する有機高分子化合物としては、分子内に不飽和基と前記金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子とを有する有機配位子含有モノマーと、ビニル系モノマーとの共重合体であることが好ましい。
 この有機配位子としては、共役系または複数の不飽和結合を有する環状構造を備え、同一配位子中に孤立電子対を有する元素と水酸基とを有し、この孤立電子対の電子と水酸基の酸素原子とが同一の金属原子に配位することで、環状錯体を形成可能としたものが好ましい。ここで、孤立電子対を有する元素としては特に限定はされないが、有機化合物中に一般に含まれることが可能な元素である窒素、酸素、イオウ等が好ましい。これらの孤立電子対を有する元素は、例えば、環状構造中にヘテロ原子として存在して複素環を形成していてもよく、また環状構造に結合したカルボニル基の酸素のように環状構造外に環状構造と近接して存在していてもよい。
 このような有機配位子としては、具体的には、(1)フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とで錯体を形成することが可能な有機化合物、(2)フェノール性水酸基とカルボニル基とで錯体を形成することが可能な有機化合物、(3)β-ジケトン構造で錯体を形成することが可能な有機化合物、のいずれかが好ましい。
 ここで、(1)フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とで錯体を形成することが可能な有機化合物としては、8 - ヒドロキシキノリン及びその誘導体が挙げられる。この他の有機化合物としては、10-ヒドロキシベンゾ[h]-キノリン、2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾール、2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾール、2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾイミダゾール誘導体、2-(2-ヒドロキシフェニル)ピリジン及びその誘導体等が挙げられる。さらに、キノキサリン系、フェナジン系、ナフチリジン系の化合物等も適用可能である。
 また、(2)フェノール性水酸基とカルボニル基とで錯体を形成することが可能な有機化合物としては、3-ヒドロキシフラボン、5-ヒドロキシフラボン等が挙げられる。また、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系の化合物等も適用可能である。
 また、(3)β-ジケトン構造で錯体を形成することが可能な有機化合物としては、1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオン、1,3-ビス(4-メトキシフェニル)-1,3-プロパンジオン等が挙げられる。
 なお、βジケトン構造は、下記の式(1)
    R-CO-CH-CO-R …(1)
で表されるもので、水酸基を有していないように見えるが、実際には、下記の化学式のように分子内で絶えず構造変化(振動)しており、水酸基と孤立電子対を有する酸素原子が存在する構造となっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ここで、本実施形態の有機無機複合体においては、有機配位子中の孤立電子対の電子と水酸基の酸素原子とが、金属酸化物粒子中の同一の金属原子に配位して環状錯体を形成していることが好ましい。その理由は次のように考えられる。
 ある種の錯体は、異なる原子間での電子の移動を伴う電荷移動遷移(CT遷移)を生じさせることで発光することが知られている。本実施形態の有機配位子における環状錯体構造には、有機配位子が共役系または複数の不飽和結合を有する環状構造を有することから、この環状構造部が電子が豊富な部位となっており、有機配位子から中心金属へ電子が移動し易い状態となっている。
 本実施形態の錯体では、外部からの光等のエネルギーを吸収することにより、有機配位子から中心金属へ電子が移動する遷移過程であるLMCT(Ligand to Metal Charge Transfer)遷移を生じさせて発光すると考えられる。上記の環状錯体は、このようなLMCT遷移による発光を生じさせるための構造として好適である。
 外部からのエネルギーとしては、光エネルギーの他、熱エネルギーや電気エネルギー等が選択可能だが、光エネルギーの付与、すなわち励起光の照射により発光させることが好ましい。
 なお、これら有機配位子の構造、成分、配位させる金属酸化物中の金属元素、錯体自体の構造等を選択することにより、発光波長を制御することができる。
 この発光波長は、特に限定されるものではないが、可視光線の領域にて発光させるためには、380nm以上かつ750nm以下の波長領域に発光スペクトルのピークを有することが好ましい。
 特に、青色発光を得るためには、430nm以上かつ480nm以下の波長領域に極大発光波長を有する金属酸化物、有機配位子の構造等を選択すればよい。
 また、緑色発光を得るためには、500nm以上かつ560nm以下の波長領域に極大発光波長を有する金属酸化物、有機配位子の構造等を選択すればよい。
 また、黄色発光を得るためには、575nm以上かつ595nm以下の波長領域に極大発光波長を有する金属酸化物、有機配位子の構造等を選択すればよい。
 また、赤色発光を得るためには、610nm以上かつ750nm以下の波長領域に極大発光波長を有する金属酸化物、有機配位子の構造等を選択すればよい。
 このように、金属酸化物、有機配位子の構造等を選択することにより、青色発光、緑色発光、黄色発光、赤色発光のうちいずれか1種を発光させることができる有機無機複合体が得られる。
 この有機配位子では、錯体を形成する部位を妨げないような立体構造を有し、かつ重合性不飽和基を有するモノマーと共有結合を介して結合し、有機配位子含有モノマーを形成していることが好ましい。例えば、有機配位子にアルキル基を導入し、エーテル結合やエステル結合等による有機化学的な手法で重合性不飽和基を有するモノマーと結合させることにより、有機配位子含有モノマーを合成することが可能である。
 このように、有機配位子が重合性不飽和基を有するモノマーに共有結合を介して結合することにより、有機配位子が安定化し、発光特性が向上すると共に、有機配位子の劣化を抑制することができる。また、有機配位子と重合性不飽和基を有するモノマーとは、共有結合を形成していればよく、特に限定されない。
 ここで、有機配位子が共有結合を介して結合する重合性不飽和基を有する有機配位子含有モノマーは、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、スチリル基等の重合性不飽和基を含むモノマーであり、金属酸化物粒子との相性で適宜選択される。これらの重合性不飽和基を有するモノマーは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 次に、上記の有機配位子含有モノマーと共重合して高分子鎖4を形成するビニル系モノマーについて説明する。
 ビニル系モノマーは、重合可能な不飽和結合を有しているモノマーであり、このビニル系モノマーとしては、分子内にアクリロイル基またはメタクリロイル基を含有する(メタ)アクリル系モノマー、スチレン系モノマー、塩化ビニル系モノマー、アクリルアミド系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、ブタジエンやイソプレン等のジエン系モノマー等が挙げられる。
 特に(メタ)アクリル系モノマーは、透明性に優れているので、発光特性及び透明性が要求される有機無機複合体に好適であり、単官能(メタ)アクリルモノマーが特に好ましく、必要に応じて多官能(メタ)アクリルモノマーを用いてもよい。この(メタ)アクリル系モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 この単官能(メタ)アクリルモノマー及び多官能(メタ)アクリルモノマーそれぞれの具体例について次に挙げる。
(a)脂肪族単官能(メタ)アクリルモノマーとしては、(メタ)アクリルモノマー、メチル(メタ)アクリルモノマー、エチル(メタ)アクリルモノマー、ブチル(メタ)アクリルモノマー、ラウリル(メタ)アクリルモノマー、ステアリル(メタ)アクリルモノマー等のアルキル(メタ)アクリルモノマー;メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリルモノマー、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリルモノマー等のアルコキシアルキレングリコール(メタ)アクリルモノマー;(メタ)アクリルアミドモノマー、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドモノマー等のN-置換アクリルアミドモノマー等が挙げられる。
(b)脂肪族多官能(メタ)アクリルモノマーとしては、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリルモノマー、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリルモノマー、エチレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリルモノマー、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー、ポリブタンジオールジ(メタ)アクリルモノマー等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリルモノマー;ペンタエリスリトールトリアクリルモノマー、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリルモノマー、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリルモノマー等のトリ(メタ)アクリルモノマー;ペンタエリスリトールテトラアクリルモノマー、ジ-トリメチロールプロパンテトラアクリルモノマー等のテトラ(メタ)アクリルモノマー;ジペンタエリスリトール(モノヒドロキシ)ペンタアクリルモノマー等のペンタ(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。
(c)脂環式(メタ)アクリルモノマーのうち、単官能型としては、シクロヘキシル(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。また、多官能型としては、ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。
(d)芳香族(メタ)アクリルモノマーのうち、単官能型としては、フェニル(メタ)アクリルモノマー、ベンジル(メタ)アクリルモノマー、フェノキシエチル(メタ)アクリルモノマー、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。また、多官能型としては、ビスフェノールAジ(メタ)アクリルモノマー等のジアクリルモノマー類、ビスフェノールFジ(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。
(e)ポリウレタン(メタ)アクリルモノマーとしては、ポリウレタンエーテル(メタ)アクリルモノマー、ポリエステル(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。
(f)エポキシ(メタ)アクリルモノマーとしては、ビスフェノールA型エポキシアクリルモノマー、ノボラック型エポキシアクリルモノマー等が挙げられる。
 これらのビニル系モノマーは、有機配位子含有モノマーと共に用いられ、重合開始剤を用いて共重合させることで、共重合体となる本実施形態の有機高分子化合物を形成する。
 この有機配位子含有モノマーの全モノマーに対する割合は、0.01mol%以上かつ15mol%以下であることが好ましく、より好ましくは0.03mol%以上かつ1mol%以下である。
 ここで、有機配位子含有モノマーの全モノマーに対する割合を0.01mol%以上かつ15mol%以下に限定した理由は、この割合が0.01mol%未満では、有機配位子の量が少なすぎるために、発光特性が低下するからであり、一方、この割合が15mol%を超えると、有機配位子量が多すぎるために、有機高分子化合物としての成形性や加工性に乏しくなり、成膜できなくなるからである。
 重合開始剤としては、一般に用いられる化学反応を用いるものの他、熱、光(紫外線等)等によりラジカルを発生してモノマーの重合を開始させるものであってもよい。また、モノマーの重合を開始させるためにガンマ(γ)線や電子線を用いる場合は、重合開始剤を必要としなくてもよいので、有機高分子化合物の形成に有用である。
 この重合開始剤としては、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシアセテート等の過酸化物系重合開始剤、あるいは2,2’-アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤が挙げられる。
 また、光開始剤としては、アセトフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2-メチル-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン、1,4-ジベンゾイルベンゼン、1,2-ジフェニルエタンジオン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾフェノン等が挙げられる。
 この重合開始剤の配合量は、有機配位子含有モノマー及びビニル系モノマーの合計量に対して0.1質量%以上かつ5質量%以下とするのが好ましい。
「有機無機複合体形成用組成物」
 本実施形態の有機無機複合体形成用組成物は、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成する有機配位子を有する有機高分子化合物(以下、有機配位子含有有機高分子化合物とも称する)または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーとを含有してなる組成物である。この有機無機複合体形成用組成物は、さらに、有機溶媒を含有していてもよい。
 はじめに、金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物について説明する。
 この有機無機複合体形成用組成物の状態は、金属酸化物粒子及び有機配位子含有有機高分子化合物を有機溶媒に分散・溶解し、かつ、この有機配位子含有有機高分子化合物中の有機配位子が金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより結合している状態である。
 有機溶媒としては、金属酸化物粒子を分散させることができ、かつ有機配位子含有有機高分子化合物を溶解することができる溶媒であればよく、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種のみ、または2種以上を混合して用いることができる。
 この金属酸化物粒子を有機溶媒中に分散させるためには、この金属酸化物粒子の表面が有機溶媒に対して親液性を有することが必要である。そこで、その表面を親液性とするために、表面処理を施す。
 この表面処理に用いられる表面処理剤の種類は、金属酸化物粒子及び有機溶媒の種類により適宜選択が可能であるが、特には、有機配位子が金属酸化物の表面の金属原子に配位することができ、かつ成膜後に容易に除去できるものが好ましく、例えば、金属酸化物粒子に弱く結合するカルボン酸等の有機酸が特に好ましい。
 金属酸化物粒子を有機溶媒に分散させるための手段としては、ジルコニアビーズを用いたビーズミル、ボールミル等が好適に用いられる。分散処理に要する時間としては、金属酸化物粒子が表面処理剤にて表面処理されるのに十分な時間であればよく、通常は1~6時間である。これにより、金属酸化物粒子は、その表面が表面処理剤により処理が施された表面処理金属酸化物粒子となる。
 有機配位子含有有機高分子化合物は、重合性不飽和基を有するモノマーに共有結合を介して結合された有機配位子含有モノマーと、ビニル系モノマーとを含む溶液に、重合開始剤を加え、重合反応を行うことにより得られた共重合体であることが好ましい。
 ここで、重合反応を進行させる方法としては、例えば、加熱法、光照射により開始されるラジカル重合反応を用いた溶液重合法が挙げられる。このラジカル重合反応としては、熱による重合反応(熱重合)、紫外線等の光による重合反応(光重合)、ガンマ線による重合反応、あるいは、これらの複数を組み合わせた方法等が挙げられる。
 本実施形態の有機無機複合体形成用組成物を得るには、まず、上記の有機配位子含有モノマーとビニル系モノマーを有機溶媒に溶解させた溶液に重合開始剤を加え、重合反応を行う。重合後に得られた溶液では、有機配位子を含有した共重合体が形成されており、エバポレータ等により有機溶媒を除去することで、有機配位子含有有機高分子化合物を得ることができる。
 次いで、この有機配位子含有有機高分子化合物を、表面処理金属酸化物粒子を有機溶媒中に分散させた分散液に投入し、必要に応じて加温・攪拌し、この有機配位子含有有機高分子化合物を有機溶媒に溶解させる。この過程で、有機配位子と金属酸化物粒子中の金属元素とが錯体を形成し、有機配位子含有有機高分子化合物と金属酸化物粒子が結合する。また、表面処理金属酸化物粒子の表面の表面処理剤は、有機配位子と配位子交換等を行い、金属酸化物粒子表面から脱離する。この際、脱離した表面処理剤は有機溶媒中に残留するが、この残留した表面処理剤は、後の有機無機複合体の作製過程で、加熱、減圧又は、抽出操作により、容易に除去が可能である。
 このようにして、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物を得ることができる。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物を用いて、本実施形態の有機無機複合体を作製する。
 ここでは、本実施形態の有機無機複合体が、膜状体及びバルク形状体の場合について説明する。
 膜状体の場合、上記の有機無機複合体形成用組成物を、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、スピンコート法、ロールコート法等の塗工方法により基材上に塗工し、塗膜を得る。
 また、バルク形状体の場合、上記の有機無機複合体形成用組成物を金型を用いて成形して成形体を得る。あるいは、上記の組成物から溶媒の一部または大部分を除去した後に、金型内または容器内に充填して成形体を得る。
 そして、この膜状体または成形体を得た後、その膜状体または成形体から有機溶媒を除去する。なお、膜状体または成形体の形成と同時に有機溶媒の一部ないしは全部を除去してもよい。有機溶媒の除去方法としては、膜状体または成形体が変形や変質をしなければ任意の方法を採ることができるが、特に、大気中あるいは減圧下で加熱する方法が好適である。加熱方法としては、通常のヒーターを用いる場合の他、赤外線照射等が用いられる。
 このようにして有機溶媒を除去することにより、本実施形態である膜状体及びバルク形状体の有機無機複合体を得ることができる。
 さらに、得られた有機無機複合体に加熱処理、紫外線、ガンマ線、電子線等の照射処理を行い、有機配位子含有高分子化合物の共重合を進行させることで、有機無機複合体をより硬化させてもよい。
 このように共重合を進行させた有機無機複合体は、有機無機複合体形成用組成物に用いた有機溶媒に対しても溶解し難くなり、より安定した有機無機複合体を得ることができる。
 次に、金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーとを含有し、有機溶媒を含有しない有機無機複合体形成用組成物について説明する。
 なお、以下の説明では、モノマーないしはオリゴマーのことをモノマー(オリゴマー)とも表記する。
 この有機無機複合体形成用組成物においては、有機配位子含有有機高分子化合物を形成するための、重合性不飽和基を有するモノマーに共有結合を介して結合された有機配位子含有モノマー(オリゴマー)と、ビニル系モノマー(オリゴマー)のうち、少なくとも一方は液状である必要があり、他方は液状のモノマー(オリゴマー)に溶解する必要がある。そして、金属酸化物粒子が、液状の有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)との混合物中に分散し、かつ、この有機配位子含有モノマー(オリゴマー)中の有機配位子が金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより結合している状態である。
 本実施形態においては、金属酸化物粒子を有機配位子含有モノマー(オリゴマー)を含む液体中に直接分散させるため、金属酸化物粒子の表面処理は必ずしも必要ではない。なお、表面処理を行う場合に用いる表面処理剤の種類や特性は前記金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物とを含有する実施形態と同様である。
 本実施形態の有機無機複合体形成用組成物を得るには、まず、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)と、ビニル系モノマー(オリゴマー)とを混合し、これに金属酸化物粒子を分散させる。混合、分散の手段としては、加温・撹拌や、ジルコニアビーズを用いたビーズミル、ボールミル等が好適に用いられる。この過程で、有機配位子と金属酸化物粒子中の金属元素とが錯体を形成し、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)と金属酸化物粒子が結合する。
 なお、金属酸化物粒子の表面を表面処理した場合には、表面処理剤は、有機配位子と配位子交換等を行い、金属酸化物粒子表面から脱離するが,有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)との混合中に残留するため、除去が必要である。
 このようにして、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物を得ることができる。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物を用いて、本実施形態の有機無機複合体を作製する。
 この有機無機複合体形成用組成物においては、有機配位子含有有機高分子化合物が形成されていない一方で、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)は金属酸化物粒子と錯体を形成して結合しているので、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とを重合反応させて共重合体とし、金属酸化物粒子を含む重合固化物を得ることにより、本実施形態の有機無機複合体を得ることができる。
 両成分の重合には、重合開始剤を加えればよく、重合反応を進行させる方法としては、例えば、加熱法、光照射により開始されるラジカル重合反応を用いた溶液重合法が挙げられる。このラジカル重合反応としては、熱による重合反応(熱重合)、紫外線等の光による重合反応(光重合)、ガンマ線による重合反応、あるいは、これらの複数を組み合わせた方法等が挙げられる。なお、重合開始剤は、その使用条件に基づき加える時期を決めればよいが、有機無機複合体形成用組成物の作製時点で加える場合、あるいは有機無機複合体を作製する直前の場合等がある。
 本実施形態の有機無機複合体作製方法としては、有機無機複合体形成用組成物中に重合開始剤を加えた後、前記金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物とを含有する実施形態と同様の方法を用いて塗膜ないしは成型体を得、さらに有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とを重合反応させればよい。なお、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物は有機溶媒を含まないため、有機溶媒の除去は必要ない。
 このようにして、本実施形態である膜状体及びバルク形状体の有機無機複合体を得ることができる。
 次に、金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーと、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物について説明する。
 この有機無機複合体形成用組成物の状態は、金属酸化物粒子と、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)と、ビニル系モノマー(オリゴマー)とが有機溶媒に分散・溶解し、かつ、この有機配位子含有モノマー(オリゴマー)中の有機配位子が金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより結合している状態である。
 有機溶媒としては、金属酸化物粒子を分散させることができ、かつ有機配位子含有モノマー(オリゴマー)と、ビニル系モノマー(オリゴマー)とを溶解することができる溶媒であればよい。このような有機溶媒の選定や、金属酸化物粒子を有機溶媒中に分散させる方法、手段としては、前記金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物の場合と同様である。
 本実施形態の有機無機複合体形成用組成物を得るには、まず、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)を有機溶媒に溶解させた溶液を作製し、この溶液と表面処理金属酸化物粒子を有機溶媒中に分散させた分散液とを混合し、必要に応じて加温・攪拌して、溶液と分散液を均一化する。この過程で、有機配位子と金属酸化物粒子中の金属元素とが錯体を形成し、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)と金属酸化物粒子が結合する。また、表面処理金属酸化物粒子の表面の表面処理剤は、有機配位子と配位子交換等を行い、金属酸化物粒子表面から脱離する。この際、脱離した表面処理剤は有機溶媒中に残留するが、この残留した表面処理剤は、後の有機無機複合体の作製過程で、加熱、減圧、または、抽出操作により、容易に除去が可能である。
 このようにして、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物を得ることができる。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物を用いて、本実施形態の有機無機複合体を作製する。
 この有機無機複合体形成用組成物においても、有機配位子含有有機高分子化合物が形成されていない一方で、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)は金属酸化物粒子と錯体を形成して結合しているので、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とを重合反応させて有機配位子含有有機高分子化合物を得た後、有機溶媒を除去することにより、本実施形態の有機無機複合体を得ることができる。また、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物から、初めに有機溶媒の一部ないしは全部を除去した後、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とを重合反応させることもできる。
 有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)との重合には、重合開始剤を加えればよく、重合反応を進行させる方法としては、例えば、加熱法、光照射により開始されるラジカル重合反応を用いた溶液重合法が挙げられる。このラジカル重合反応としては、熱による重合反応(熱重合)、紫外線等の光による重合反応(光重合)、ガンマ線による重合反応、あるいは、これらの複数を組み合わせた方法等が挙げられる。
 なお、本実施形態においては、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とが重合反応して得られた有機配位子含有有機高分子化合物も、有機溶媒に溶解することが好ましい。溶解しない、あるいは溶解度が低い場合には、生成した有機配位子含有有機高分子化合物と金属酸化物粒子が分散した有機溶媒とが相分離を起こすために、均質な有機無機複合体が得られなくなる虞がある。
 本実施形態の有機無機複合体作製方法としては、有機無機複合体形成用組成物中に重合開始剤を加えた後、前記金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物とを含有する実施形態と同様の方法を用いて塗膜ないしは成型体を得る。次に、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とを重合反応した後、有機溶媒を除去するか、または有機溶媒を除去して後、有機配位子含有モノマー(オリゴマー)とビニル系モノマー(オリゴマー)とを重合反応させればよい。なお、膜状体または成形体の形成と同時に有機溶媒の一部ないしは全部を除去してもよい。
 有機溶媒の除去方法としては、膜状体または成形体が変形や変質をしなければ任意の方法を採ることができるが、特に、窒素ガスまたはアルゴンガス等の不活性雰囲気中あるいは減圧下で加熱する方法が好適である。加熱方法としては、通常のヒーターを用いる場合の他、赤外線照射等が用いられる。
 このようにして有機溶媒の除去と重合反応をすることにより、本実施形態である膜状体及びバルク形状体の有機無機複合体を得ることができる。
 また、得られた有機無機複合体に、紫外線、ガンマ線、電子線等の照射処理を行い、有機配位子含有高分子化合物の共重合を進行させることで、有機無機複合体をより硬化させてもよい。
 次に、金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物とを含有し、有機溶媒を含有しない有機無機複合体形成用組成物について説明する。
 この有機無機複合体形成用組成物の状態は、金属酸化物粒子が、液状化した有機配位子含有有機高分子化合物中に分散し、かつ、この有機配位子含有有機高分子化合物中の有機配位子が金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより結合している状態である。本実施形態の有機配位子含有高分子化合物における高分子鎖部分は、ビニル系モノマーを構成単位とし熱可塑性を有するポリビニル系ポリマーであるから、有機配位子含有有機高分子化合物は加熱により容易に液状化させることができるので、本組み合わせも容易に実施可能である。
 本実施形態における有機無機複合体形成用組成物は、前記金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物における場合と同様の成分、方法により得ることができる。すなわち、始めに前記方法により有機配位子含有有機高分子化合物を得た後、この有機配位子含有有機高分子化合物を加熱等により融解して液状化させ、金属酸化物粒子を投入して分散処理を行うことにより、本実施形態における有機無機複合体形成用組成物を得ることができる。
 なお、有機溶媒は存在せず、また、金属酸化物粒子を液状化した有機配位子含有有機高分子化合物中に直接分散させるため、金属酸化物粒子の表面処理も必ずしも必要ではない。
 また、この有機無機複合体形成用組成物を用いて、本実施形態の有機無機複合体を作製する方法も、前記金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物と、有機溶媒とを含有する有機無機複合体形成用組成物の場合と同様の方法を用いればよいが、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物は加熱により液状化させているので、塗膜や性形態を冷却して固化すればよい。
 このようにして、本実施形態である膜状体及びバルク形状体の有機無機複合体を得ることができる。
 本実施形態の有機無機複合体によれば、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合された有機配位子を有する有機高分子化合物とからなり、この有機高分子化合物の有機配位子を金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより発光部位を形成するとともに金属酸化物粒子と結合したので、有機無機複合体の発光強度や発光波長の安定化といった発光特性を高めることができ、さらには透明性、熱安定性や硬度等の機械的特性を向上させることができる。したがって、良好な光学特性や機械的特性を有する均質な複合体を実現することができる。
 また、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物から、有機溶媒を除去する、または有機配位子含有モノマーやオリゴマーとビニル系モノマーやオリゴマーとを重合反応させて有機配位子含有有機高分子化合物を形成する、またはこれらを併用することにより、本実施形態の有機無機複合体を容易に得ることができる。さらに、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物から得られる有機無機複合体は、有機高分子化合物を金属酸化物粒子にて架橋した無機分散相を容易に形成することができるので、熱・光・機械特性に優れた有機無機複合体を実現することができる。
 また、この有機無機複合体は、金属酸化物粒子が有機高分子化合物中で均質に分散しているので、凝集による白濁等の不具合が生じる虞もない。
 また、有機配位子は高分子鎖に共有結合を介して結合しているので、有機配位子が高分子効果により安定化し、発光特性を向上させると共に、有機配位子の劣化による退色を低減することができる。
 また、無機成分として金属酸化物粒子を用いるとともに、この金属酸化物粒子を有機高分子化合物中に均一に分散させる構造としたので、有機高分子化合物の柔軟性や成形性を維持することができることから、フレキシブルかつフィルム形状の有機無機複合体を容易に得ることができる。
 また、この有機高分子化合物はπ共役系高分子ではないので、製造工程も煩雑ではなく、製造コストが高くなる虞も無い。
 本実施形態の有機無機複合体形成用組成物によれば、金属酸化物粒子と、有機配位子含有有機高分子化合物または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーとを含有したので、金属酸化物粒子を有機無機複合体形成用組成物中に均一に分散・溶解させることができ、したがって、この有機無機複合体形成用組成物から得られる有機無機複合体の発光特性及び透明性を高めることができる。
 また、有機溶媒を含有した場合には、この有機溶媒を揮発除去する湿式プロセスを用いて、室温~150℃程度の低温処理で容易に有機無機複合体を作製することができる。
 また、この有機高分子化合物には、従来の金属錯体の合成のような金属アルコキシドを含まないので、通常の大気下での熱処理を行うことができる。したがって、この有機無機複合体形成用組成物及び通常の簡便な製造装置を用いて本発明の有機無機複合体を容易に作製することができる。
「インク」
 本実施形態のインクは、金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーと、有機溶媒とを含有したインクであり、用途としては、印刷用の他、インクジェット用等に好適に用いられる。
 このインクに含まれる金属酸化物粒子、有機高分子化合物及び有機溶媒については、上述した有機無機複合体形成用組成物における金属酸化物粒子、有機高分子化合物及び有機溶媒と同様であるから、説明を省略する。
 なお、上記の有機溶媒は、金属酸化物粒子の分散媒としての作用、分子鎖に共有結合を介して結合されかつ金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物の溶媒としての作用、前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーの溶媒としての作用、を有するが、それだけではなく、インクの粘度やチクソトロピー性等、インクとして使用することに適した特性の付与を行うために加える。さらに、印刷後のパターンのにじみや変形防止をするための乾燥性や、被印刷物に対するなじみ等も考慮する必要がある。したがって、有機溶媒の種類や量は、これら各種条件を勘案して決めることが好ましい。
 本実施形態のインクにおいても、本実施形態の有機無機複合体形成用組成物と同様の作用、効果を奏することができるとともに、このインクを印刷機による印刷やインクジェットによる吐出によるパターン化や成形により、所望の形状の有機無機複合体を容易に作製することができる。
 以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
 ここでは、実施例及び比較例にて用いられる有機配位子含有モノマー及びその共重合体と、表面処理酸化ジルコニウム粒子と、表面処理酸化アルミニウム粒子とを、下記のようにして作製した。
[有機配位子含有モノマー及びその共重合体の作製-1]
 (緑色発光用の有機配位子含有モノマー及びその共重合体として、フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環を有する有機配位子の例)
 スターラーチップを備えた250mLの三つ口フラスコに、8-キノリノールを5.84g、濃塩酸を70mL、37%ホルムアルデヒドを6.4mL投入し、10時間反応を行った。次いで、析出した黄色結晶をフィルターにて濾過し、この黄色結晶を多量のアセトンで洗浄した。次いで、真空下、40℃にて12時間真空乾燥し、5-クロロメチル-8-キノリノール塩酸塩を得た。この塩酸塩の収率は92%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた500mLの三つ口フラスコに、2-ヒドロキシエチルメタクリレートを20g、p-メトキシフェノールを0.20g、酢酸ナトリウムを1.78g投入し、50℃にて1.5時間保持した後、上記の5-クロロメチル-8-キノリノール塩酸塩5.0gを加え、90℃にて2時間反応を行った。その後、この反応溶液を室温まで冷却した後、氷水中に投入し、アンモニア水で中和した後、析出した結晶を氷水で洗浄し、フィルターで回収し、石油エーテルから再結晶させることにより、5-メチル(2-メタクリロイルエチロイル)-8-キノリノール(有機配位子含有モノマー)5.2gを得た。
 次いで、得られた有機配位子含有モノマーについて、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行ったところ、8.78-7.08ppm(Ph-H)、6.03ppm(=CH)、5.52ppm(=CH)、4.87ppm(-CH-Ph)、4.27ppm、3.69ppm(-CH-O)、1.88(-CH)のピークが観測された。これにより、目的の有機配位子含有モノマーの単離が確認された。
 次いで、スターラーチップを備えた50mLの二つ口なす型フラスコに、トルエンを25mL、メチルメタクリレートを5.0g(50mmol)、上記の5-メチル(2-メタクリロイルエチロイル)-8-キノリノール(有機配位子含有モノマー)を0.58g(2mmol)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.085g(0.52mmol)投入し、窒素雰囲気下、60℃にて40時間攪拌し、重合反応を行った。
 この反応溶液を室温まで冷却した後、メタノール中に投入し、共重合体を沈澱物として得た。その後、エバポレータにて溶媒を除去し、真空乾燥し、有機配位子含有共重合体Aを4.8g得た。
 この有機配位子含有共重合体Aの平均分子量は、GPC測定の結果から、数平均分子量(Mn)が19,000、重量平均分子量(Mw)が42,000であった。また、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行い、メチルメタクリレートのメチルプロトンと8-キノリノールの複素環のプロトンのピーク強度を比較したところ、メチルメタクリレート25molに対して5-メチル(2-メタクリロイルエチロイル)-8-キノリノール1molであった。これにより、投入比通りの有機配位子含有共重合体Aが形成されていることが確認された。
[有機配位子含有モノマー及びその共重合体の作製-2]
 (青色発光用の有機配位子含有モノマー及びその共重合体として、β-ジケトン構造を有する有機配位子の例)
 スターラーチップを備えた250mLの三つ口フラスコに、4-ヒドロキシベンゾエートを10g、シクロヘキサノンを200mL、ヨウ化カリウムを5.50g、炭酸カリウムを18.1g投入し、窒素雰囲気下にて攪拌溶解を行った。次いで、2-クロロエタノール12mLを注射器にて滴下し、120℃にて1日間、反応を行った。
 次いで、析出物をフィルターにて濾過した反応溶液を乾燥し、オイル状の生成物を得た。この生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、4-(2-ヒドロキシエトキシ)安息香酸メチルエステルを得た。収率は85%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた50mLの二つ口フラスコに、テトラヒドロフラン(THF)を10mL、60%NaHを2.40g投入し、さらに、4’-メトキシアセトフェノン4.60gをTHF6mLに溶解させた溶液を滴下した。次いで、40℃に昇温し、さらに、4-(2-ヒドロキシエトキシ)安息香酸メチルエステル7.06gをTHF11mLに溶解させた溶液を滴下し、滴下終了後60℃に昇温して10時間反応を行った。
 反応終了後、40℃に冷却し、水30mL、トルエン20mLを投入し、硫酸を用いてpHを3付近に調製した後、下層を分液した。次いで、上層のトルエン層を5mLの水で洗浄した後、このトルエン層をエバポレーターにて濃縮し、2-プロパノール(IPA)で再結晶を行い、白色結晶の4-メトキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)ジベンゾイルメタンを得た。収率は35%であった。
 次いで、スターラーチップ、ディーンスターク(水分留去器)を備えた100mLの二つ口フラスコに、トルエン45mL、4-メトキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)ジベンゾイルメタン4.72g、ヒドロキノン0.09g、メタクリル酸1.59g、p-トルエンスルホン酸一水和物0.27gを投入し、その後120℃に昇温し、この温度にて、環流下、発生する水を留去しながら反応を24時間行った。反応終了後、50℃に冷却し、水15mlを投入した後、水酸化ナトリウム水溶液でpH5付近に調製し、下層を分液した。次いで、上層のトルエン層を水5mLにて洗浄した後、このトルエン層をエバポレーターにて濃縮し、IPAで再結晶を行い、白色結晶の4-メトキシ-4’-メタクリロイルオキシエトキシジベンゾイルメタンを得た。収率は33%であった。
 次いで、得られた有機配位子含有モノマーについて、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行ったところ、8.02-6.95ppm(Ph-H)、6.73ppm(-CH-)、6.15ppm、5.61ppm(=CH)、4.54ppm、4.30ppm(-CH-O)、3.89(-O-CH)、1.96(-CH)のピークが観測された。これにより、目的の有機配位子含有モノマーの単離が確認された。
 次いで、スターラーチップを備えた50mLの二つ口なす型フラスコに、トルエンを25mL、メチルメタクリレートを5.0g(50mmol)、上記の4-メトキシ-4’-メタクリロイルオキシエトキシジベンゾイルメタン(有機配位子含有モノマー)を0.77g(2mmol)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.085g(0.52mmol)投入し、窒素雰囲気下、60℃にて40時間攪拌し、重合反応を行った。
 この反応溶液を室温まで冷却した後、メタノール中に投入し、共重合体を沈澱物として得た。その後、エバポレータにて溶媒を除去し、真空乾燥し、有機配位子含有共重合体Bを4.5g得た。
 この有機配位子含有共重合体Bの平均分子量は、GPC測定の結果から、数平均分子量(Mn)が20,000、重量平均分子量(Mw)が39,000であった。また、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行い、メチルメタクリレートのメチルプロトンと4-メトキシベンゾイルメタンの芳香環のプロトンのピーク強度を比較したところ、メチルメタクリレート25molに対して4-メトキシ-4’-メタクリロイルオキシエトキシジベンゾイルメタン1molであった。これにより、投入比通りの有機配位子含有共重合体Bが形成されていることが確認された。
[有機配位子含有モノマー及びその共重合体の作製-3]
 (黄色発光用の有機配位子含有モノマー及びその共重合体として、β-ジケトン構造を有する有機配位子の例)
 スターラーチップを備えた30mLの二つ口フラスコに、(1E,6E)-1,7-ビス(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)ヘプタ-1,6-ジエン-3,5-ジオン(クルクミン)を2.42g、THFを10mL、60%NaHを0.28g投入し、窒素雰囲気下にて攪拌溶解を行った。次いで、40℃に昇温し、さらに、2-ブロモエタノール0.72mLをTHF2mLに溶解させた溶液を滴下し、滴下終了後60℃に昇温して10時間反応を行った。
 反応終了後、40℃に冷却し、水30mL、トルエン20mLを投入し、硫酸を用いてpHを4付近に調製した後、下層を分液した。次いで、上層のトルエン層を5mLの水で洗浄した後、このトルエン層をエバポレーターにて濃縮し、この濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、(1E,6E)-1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-7-(4-ヒドロキシエトキシ-3-メトキシフェニル)ヘプタ-1,6-ジエン-3,5-ジオンを得た。収率は20%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた20mLの二つ口フラスコに、THF5mL、上記の(1E,6E)-1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-7-(4-ヒドロキシエトキシ-3-メトキシフェニル)ヘプタ-1,6-ジエン-3,5-ジオン0.40g、トリエチルアミン0.02mLを投入し、氷冷しながら窒素雰囲気下にて攪拌溶解を行った。次いで、メタクリロイルクロライド0.30gをTHF2mLに溶解させた溶液を滴下し、氷冷のまま3時間攪拌しながら反応を行った。反応終了後、室温まで昇温してから、水30mL、トルエン20mLを投入し、下層を分液した。次いで、上層のトルエン層5mLの水で洗浄した後、このトルエン層をエバポレーターで濃縮し、IPAにて再結晶を行い、黄色結晶の(1E,6E)-1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-7-(4-メタクリロイルオキシエトキシ-3-メトキシフェニル)ヘプタ-1,6-ジエン-3,5-ジオン(有機配位子含有モノマー)を得た。収率は35%であった。
 次いで、得られた有機配位子含有モノマーについて、ジメチルスルホキシド(DMSO)中にてH-NMRの測定を行ったところ、9.70(-OH)、7.58ppm、6.78ppm(ジエン)、7.35ppm、7.17ppm、6.85ppm(Ph-H)、6.20ppm、5.89ppm(=CH)、6.08ppm(-CH-)、4.60ppm、4.35ppm(-CH-O)、3.84(-O-CH)、2.02(-CH)のピークが観測された。これにより、目的の有機配位子含有モノマーの単離が確認された。
 次いで、スターラーチップを備えた50mLの二つ口なす型フラスコに、トルエンを25mL、メチルメタクリレートを5.0g(50mmol)、上記の(1E,6E)-1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-7-(4-メタクリロイルオキシエトキシ-3-メトキシフェニル)ヘプタ-1,6-ジエン-3,5-ジオンを0.48g(1mmol)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.084g(0.51mmol)投入し、窒素雰囲気下、60℃にて40時間攪拌し、重合反応を行った。
 この反応溶液を室温まで冷却した後、メタノール中に投入し、共重合体を沈澱物として得た。その後、エバポレータにて溶媒を除去し、真空乾燥し、有機配位子含有共重合体Dを4.6g得た。
 この有機配位子含有共重合体Dの平均分子量は、GPC測定の結果から、数平均分子量(Mn)が19,000、重量平均分子量(Mw)が39,000であった。また、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行い、メチルメタクリレートのメチルプロトンのピーク強度と、(1E,6E)-1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-7-(4-メタクリロイルオキシエトキシ-3-メトキシフェニル)ヘプタ-1,6-ジエン-3,5-ジオンのメトキシのプロトンのピーク強度とを比較したところ、メチルメタクリレート50molに対して(1E,6E)-1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-7-(4-メタクリロイルオキシエトキシ-3-メトキシフェニル)-1,6-ヘプタジエン-3,5-ジオン1molであった。これにより、投入比通りの有機配位子含有共重合体Dが形成されていることが確認された。
[有機配位子含有モノマー及びその共重合体の作製-4]
 (赤色発光用の有機配位子含有モノマー及びその共重合体として、フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とを有する有機配位子の例)
 スターラーチップを備えた250mLの三つ口フラスコに、8-ベンジロイル-5,7-ジブロモキノリンを2.65g、4-ジメチルアミノフェニルボロン酸を1.12g、テトラブチルアンモニウムクロライドを0.22g、トルエンを60ml投入し、攪拌溶解を行った。次いで、脱気した1mol-KCO溶液を60mL添加した後、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウムを0.36g加え、アルゴン雰囲気下、90℃にて24時間反応を行った。
 反応終了後、この反応溶液を室温まで冷却した後、水層をトルエン60mLで3回洗浄した後、トルエン層を水100mLで2回洗浄し、このトルエン層を硫酸マグネシウムで脱水後、エバポレーターにて濃縮した。得られた濃縮物はシリカゲルによるカラムクロマトグラフィーにて精製し、8-ベンジルオキシ-5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-ブロモキノリンを得た。収率は45%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた100mLの三つ口フラスコに、上記の8-ベンジルオキシ-5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-ブロモキノリンを1.20g、3-ヒドロキシフェニルボロン酸を0.42g、トルエンを20mL、エタノールを10mL投入し、攪拌溶解を行った。次いで、脱気した1mol-KCO溶液を15mL添加した後、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウムを0.15g加え、アルゴン雰囲気下、90℃にて24時間反応を行った。
 反応終了後、この反応溶液を室温まで冷却した後、水層をトルエン30mLで3回洗浄した後、トルエン層を水60mLで2回洗浄し、このトルエン層を硫酸マグネシウムで脱水後、エバポレーターにて濃縮し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶を行い、黄色結晶の8-ベンジルオキシ-5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-ヒドロキシフェニル)キノリンを得た。収率は85%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた50mLの三つ口フラスコに、上記の8-ベンジルオキシ-5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-ヒドロキシフェニル)キノリンを0.89g、1,2-ジブロモエタンを2.25g、水酸化カリウムを0.22g、THFを30mL投入し、アルゴン雰囲気下、70℃にて10時間反応を行った。この反応溶液を室温まで冷却した後、トルエンを70mL投入し、このトルエン層を水で洗浄後、硫酸マグネシウムで脱水し、エバポレーターにて濃縮した。得られた濃縮物はシリカゲルによるカラムクロマトグラフィーにて精製し、橙色結晶の8-ベンジルオキシ-5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-(2-ブロモエトキシロイルフェニル))キノリンを得た。収率は82%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた20mLの二つ口フラスコに、上記の8-ベンジルオキシ-5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-{3-(2-ブロモエトキシロイルフェニル)}キノリンを0.85g、パラジウム/カーボン(Pd:10%)を0.35g、シクロヘキサ-1,4-ジエンを0.8g、THFを10mL投入し、アルゴン雰囲気下、70℃にて12時間反応を行った。
 反応終了後、この反応溶液を室温まで冷却した後、セライトを用いてカーボンを除去し、エバポレーターにて濃縮した。得られた濃縮物はシリカゲルによるカラムクロマトグラフィーにて精製し、橙色結晶の5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-(2-ブロモエトキシロイルフェニル))-8-キノリノールを得た。収率は90%であった。
 次いで、スターラーチップを備えた20mLの三つ口フラスコに、上記の5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-(2-ブロモエトキシロイルフェニル))-8-キノリノールを0.47g、メタクリル酸カリウムを0.14g、THFを30mL投入し、アルゴン雰囲気下、70℃にて12時間反応を行った。
 反応終了後、この反応溶液を室温まで冷却した後、トルエンを70mL投入し、このトルエン層を水で洗浄後、硫酸マグネシウムで脱水し、エバポレーターにて濃縮し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶を行い、橙色結晶の5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-メタクリロイルオキシエトキシフェニル)-8-キノリノール(有機配位子含有モノマー)を得た。収率は76%であった。
 次いで、得られた有機配位子含有モノマーについて、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行ったところ、8.81-6.85ppm(Ph-H)、6.10ppm、5.55ppm(=CH)、4.30ppm、3.72ppm(-CH-O)、3.04ppm(-N-CH)、1.90ppm(-CH)のピークが観測された。これにより、目的の有機配位子含有モノマーの単離が確認された。
 次いで、スターラーチップを備えた50mLの二つ口なす型フラスコに、トルエンを25mL、メチルメタクリレートを5.0g(50mmol)、上記の5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-メタクリロイルオキシエトキシフェニル)-8-キノリノールを0.47g(1mmol)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.084g(0.51mmol)投入し、窒素雰囲気下、60℃にて40時間攪拌し、重合反応を行った。
 反応終了後、この反応溶液を室温まで冷却した後、メタノール中に投入し、共重合体を沈澱物として得た。その後、エバポレーターにて溶媒を除去し、真空乾燥し、有機配位子含有共重合体Eを4.3g得た。
 この有機配位子含有共重合体Eの平均分子量は、GPC測定の結果から、数平均分子量(Mn)が20,000、重量平均分子量(Mw)が48,000であった。また、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行い、メチルメタクリレートのメチルプロトンのピーク強度と、有機配位子含有モノマーのジメチルアミノ基のプロトンのピーク強度とを比較したところ、メチルメタクリレート50molに対して5-(4-ジメチルアミノフェニル)-7-(3-メタクリロイルオキシエトキシフェニル)-8-キノリノール1molであった。これにより、投入比通りの有機配位子含有共重合体Eが形成されていることが確認された。
[表面処理酸化ジルコニウム粒子の作製]
 酸化ジルコニウム粒子(正方晶型、平均粒径3nm)10gに、分散媒として水を100g、メタノールを100g、表面処理剤として酢酸を3.0g加えて混合し、次いで、直径が0.1mmのジルコニアビーズを用いたビーズミルにより分散処理を行い、酸化ジルコニウム粒子の表面処理を行った。
 次いで、エバポレータを用いて、この溶液から溶媒を除去し、表面処理酸化ジルコニウム粒子Aを得た。この表面処理酸化ジルコニウム粒子Aの表面処理量は、熱重量分析(TGA)による有機成分の質量減少から、酸化物粒子と表面処理剤の合計質量に対して20質量%であった。
[表面処理酸化アルミニウム粒子の作製]
 水熱法で作製された酸化アルミニウム粒子(ベーマイト型、平均径25nm、長さ200nm)10gに、分散媒として水を100g、メタノールを100g、表面処理剤として酢酸を4.0g加えて混合し、次いで、直径が0.1mmのジルコニアビーズを用いたビーズミルにより分散処理を行い、酸化アルミニウム粒子の表面処理を行った。
 次いで、エバポレータを用いて、この溶液から溶媒を除去し、表面処理酸化アルミニウム粒子Bを得た。この表面処理酸化アルミニウム粒子Bの表面処理量は、熱重量分析(TGA)による有機成分の質量減少から、酸化物粒子と表面処理剤の合計質量に対して25質量%であった。
[実施例1]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A16mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、撹拌、混合して透明分散体とした後、有機配位子含有共重合体A238mgを投入し、攪拌することにより、実施例1の有機無機複合体形成用組成物を作製した。
 この有機配位子含有共重合体Aを投入し撹拌した際に、前記組成物の色調が透明から黄色へと変化した。これにより、酸化ジルコニウム粒子Aと有機配位子含有共重合体Aの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、動的散乱法(DLS)により測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子のエチレングリコールモノエチルエーテル分散体中の分散粒径が3nmであったのに対し、有機配位子含有共重合体Aを投入した後の分散粒径が13nmへと増加した。これにより、有機配位子含有共重合体Aの有機配位子が酸化ジルコニウム粒子と配位結合を生じることで、有機配位子含有共重合体Aと酸化ジルコニウム粒子の集合体が形成されていることから、本発明の有機無機複合体形成用組成物であることが確認された。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物をテフロン(登録商標)容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、実施例1の有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体をフーリエ変換赤外分光法(FT-IR)にて測定したところ、1577cm-1、1500cm-1、1470cm-1、1380cm-1、1321cm-1、1277cm-1及び1107cm-1に酸化ジルコニウム表面へ8-キノリノールが二座配位した場合の特徴的な吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体であることが確認された。
[実施例2]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子Aを31mg、有機配位子含有共重合体Aを225mgとした以外は、実施例1に準じて実施例2の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体形成用組成物をDLSにより測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子の分散粒径が15nmへと増加しており、また、この有機無機複合体をFT-IRにて測定したところ、実施例1の有機無機複合体と同様の吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体であることが確認された。
[実施例3]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子Aを94mg、有機配位子含有共重合体Aを161mgとした以外は、実施例1に準じて実施例3の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体形成用組成物をDLSにより測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子の分散粒径が23nmへと増加しており、また、この有機無機複合体をFT-IRにて測定したところ、実施例1の有機無機複合体と同様の吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体であることが確認された。
[実施例4]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A16mgの替わりに表面処理酸化アルミニウム粒子B17mgを用いた以外は、実施例1に準じて実施例4の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体を作製した。
 ここでは、有機配位子含有共重合体Aを投入し撹拌した際に、前記組成物の色調が透明から黄色へと変化した。これにより、酸化アルミニウム粒子Bと有機配位子含有共重合体Aの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、この有機無機複合体をFT-IRにて測定したところ、1579cm-1、1502cm-1、1471cm-1、1385cm-1、1328cm-1、1281cm-1及び1110cm-1に酸化アルミニウム表面へ8-キノリノールが二座配位した場合の特徴的な吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体であることが確認された。
[実施例5]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A16mgの替わりに表面処理酸化アルミニウム粒子B33mgを用いた以外は、実施例2に準じて実施例5の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体を作製した。
 ここでは、有機配位子含有共重合体Aを投入し撹拌した際に、前記組成物の色調が透明から黄色へと変化した。これにより、酸化アルミニウム粒子Bと有機配位子含有共重合体Aの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、この有機無機複合体をFT-IRにて測定したところ、実施例4の有機無機複合体と同様の吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体であることが確認された。
[実施例6]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A31mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、撹拌、混合して透明分散体とした後、有機配位子含有共重合体B225mgを投入し、攪拌することにより、実施例6の有機無機複合体形成用組成物を作製した。
 この有機配位子含有共重合体Bを投入し、室温にて5時間撹拌した際に、前記組成物の色調が透明から黄色へと変化した。これにより、酸化ジルコニウム粒子Aと有機配位子含有共重合体Bの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、DLSにより測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子のエチレングリコールモノエチルエーテル分散体中の分散粒径が3nmであったのに対し、有機配位子含有共重合体Bを投入した後の分散粒径が12nmへと増加した。これにより、有機配位子含有共重合体Bの有機配位子が酸化ジルコニウム粒子と配位結合を生じることで、有機配位子含有共重合体Bと酸化ジルコニウム粒子の集合体が形成されていることから、本発明の有機無機複合体形成用組成物であることが確認された。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物をテフロン容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、実施例6の有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体をFT-IRにて測定したところ、1590cm-1、1530cm-1及び1415cm-1に酸化ジルコニウム表面へ4-メトキシベンゾイルメタンが二座配位した場合の特徴的な吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体であることが確認された。
[実施例7]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子Aを63mg、有機配位子含有共重合体Bを200mgとした以外は、実施例6に準じて実施例7の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体形成用組成物をDLSにより測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子の分散粒径が15nmへと増加しており、また、この有機無機複合体をFT-IRにて測定したところ、実施例6の有機無機複合体と同様の吸収ピークが観測された。これにより、本発明の有機無機複合体形成用組成物及び有機無機複合体であることが確認された。
[実施例8]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A31mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、撹拌、混合して透明分散体とした後、有機配位子含有共重合体D225mgを投入し、攪拌することにより、実施例8の有機無機複合体形成用組成物を作製した。
 この有機配位子含有共重合体Dを投入し撹拌した際に、前記組成物の色調が黄色から橙色へと変化した。これにより、酸化ジルコニウム粒子Aと有機配位子含有共重合体Dの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、動的散乱法(DLS)により測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子のエチレングリコールモノエチルエーテル分散体中の分散粒径が3nmであったのに対し、有機配位子含有共重合体Dを投入した後の分散粒径が11nmへと増加した。これにより、有機配位子含有共重合体Dの有機配位子が酸化ジルコニウム粒子と配位結合を生じることで、有機配位子含有共重合体Dと酸化ジルコニウム粒子の集合体が形成されていることから、本発明の有機無機複合体形成用組成物であることが確認された。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物をテフロン(登録商標)容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、実施例8の有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体の吸光度を測定したところ、480-500nmにジフェルロイルメタン単独の吸収と比較して、長波長側での吸収が観測された。これは酸化ジルコニウム表面へジフェルロイルメタンが配位したためであり、これにより、本発明の有機無機複合体であることが確認された。
[実施例9]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A31mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、撹拌、混合して透明分散体とした後、有機配位子含有共重合体E225mgを投入し、攪拌することにより、実施例9の有機無機複合体形成用組成物を作製した。
 この有機配位子含有共重合体Eを投入し撹拌した際に、前記組成物の色調が黄色から橙色へと変化した。これにより、酸化ジルコニウム粒子Aと有機配位子含有共重合体Eの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、動的散乱法(DLS)により測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子のエチレングリコールモノエチルエーテル分散体中の分散粒径が3nmであったのに対し、有機配位子含有共重合体Eを投入した後の分散粒径が15nmへと増加した。これにより、有機配位子含有共重合体Eの有機配位子が酸化ジルコニウム粒子と配位結合を生じることで、有機配位子含有共重合体Eと酸化ジルコニウム粒子の集合体が形成されていることから、本発明の有機無機複合体形成用組成物であることが確認された。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物をテフロン(登録商標)容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、実施例9の有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体の吸光度を測定したところ、412nmにジメチルアミノフェニル基を有する8-キノリノール単独の吸収と比較して、長波長側での吸収が観測された。これは酸化ジルコニウム表面へジメチルアミノフェニル基を有する8-キノリノールが配位したためであり、これにより、本発明の有機無機複合体であることが確認された。
[実施例10]
 実施例1の有機無機複合体形成用組成物にα-テルピネオール2mLを加え、さらにエチルセルロース(100cP)を加えて粘度が20,000cPとなるように調整し、実施例10の印刷用インク組成物を作製した。この印刷用インク組成物の色調は薄黄色であり、酸化ジルコニウム粒子Aと有機配位子含有共重合体Aの有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 この印刷用インク組成物をスクリーン印刷にて、ベタ膜を形成した後、120℃にて乾燥することにより、厚みが25μmの印刷膜を作製した。
 また、この印刷膜をFT-IRにて測定したところ、実施例1の有機無機複合体と同様の吸収ピークが観測された。これにより、本発明の印刷用インク組成物であることが確認された。
[実施例11]
 スターラーチップを備えた50mLの二つ口なす型フラスコに、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)を25mL、アクリルアミドを2.8g(40mmol)、メチルメタクリレートを1.0g(10mmol)、5-メチル(2-メタクリロイルエチロイル)-8-キノリノール(有機配位子含有モノマー)を0.58g(2mmol)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.085g(0.52mmol)投入し、窒素雰囲気下、60℃にて40時間攪拌し、重合反応を行った。
 反応終了後、この反応溶液を室温まで冷却した後、ヘキサン中に投入し、共重合体を沈澱物として得た。その後、エバポレーターにて溶媒を除去し、真空乾燥し、有機配位子含有共重合体A’を3.9g得た。
 この有機配位子含有共重合体A’の平均分子量は、GPC測定の結果から、数平均分子量(Mn)が17,000、重量平均分子量(Mw)が36,000であった。また、重クロロホルム中にてH-NMRの測定を行い、アクリルアミドのアミドプロトン、メチルメタクリレートのメチルプロトンのピーク強度と、8-キノリノールの複素環のプロトンのピーク強度とを比較したところ、アクリルアミド20mol、メチルメタクリレート5molに対して5-メチル(2-メタクリロイルエチロイル)-8-キノリノール1molであった。
 これにより、投入比通りの有機配位子含有共重合体A’が形成されていることが確認された。
 次いで、表面処理酸化ジルコニウム粒子A16mgを、水2mL、2-プロパノール1mL、ジエチレングリコール1mLの混合液に投入し、撹拌、混合して透明分散体とした後、上記の有機配位子含有共重合体A’238mgを投入し、攪拌することにより、実施例11のインクジェット用インク組成物を作製した。
 この有機配位子含有共重合体A’を投入し撹拌した際に、上記のインクジェット用インク組成物の色調が透明から黄色へと変化した。これにより、酸化ジルコニウム粒子Aと有機配位子含有共重合体A’の有機配位子とが錯体を形成していることが目視にて確認された。
 また、動的散乱法(DLS)により測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子のエチレングリコールモノエチルエーテル分散体中の分散粒径が3nmであったのに対し、有機配位子含有共重合体A’を投入した後の分散粒径が18nmへと増加した。これにより、有機配位子含有共重合体A’の有機配位子が酸化ジルコニウム粒子と配位結合を生じることで、有機配位子含有共重合体A’と酸化ジルコニウム粒子の集合体が形成されていることから、本発明のインクジェット用インク組成物であることが確認された。
 次いで、ポリビニルブチラール樹脂 エスレックBX-10(積水化学工業社製)90gとシリカゾル10gとからなるインク受容性塗料をA4サイズかつ膜厚125μmのPETフィルム ルミラーU-94(東レ社製)上にバーコーターを用いて塗布・乾燥し、塗膜の厚みが10μmのインク受容層を有する透明基材を得た。
 次いで、上記のインクジェット用インク組成物をインクジェット方式のプリンター PM-2000C(セイコーエプソン社製)に充填し、インク受容層を有する透明フィルム基材上にベタ膜状パターンの印刷膜を形成した。
 また、この印刷膜をFT-IRにて測定したところ、実施例1の有機無機複合体と同様の吸収ピークが観測された。これにより、本発明のインクジェット用インク組成物であることが確認された。
[比較例1]
 スターラーチップを備えた50mLの二つ口なす型フラスコに、トルエンを25mL、メチルメタクリレートを5.0g、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.080g投入し、窒素雰囲気下、60℃にて30時間攪拌し、重合反応を行った。その後、この反応溶液を室温まで冷却し、メタノール中に投入して重合体を沈澱物として得た。次いで、この沈殿物の溶媒をエバポレータにて除去し、その後、真空乾燥して、重合体Cを4.5g作製した。この重合体Cの平均分子量は、GPC測定の結果から、数平均分子量(Mn)が16,000、重量平均分子量(Mw)が39,000であった。
 次いで、表面処理酸化ジルコニウム粒子A31mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、撹拌、混合して透明分散体とした。次いで、この透明分散体に、8-キノリノールを11.4mg、上記の重合体Cを214mg投入し、攪拌することにより、比較例1の有機無機複合体形成用組成物を作製した。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物をテフロン容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例1の有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体形成用組成物では、8-キノリノールを投入し撹拌することで、上記の組成物の色調が透明から黄色へと変化したことから、酸化ジルコニウム粒子Aと8-キノリノールとが錯体を形成していることが目視にて確認されたが、上記の有機無機複合体形成用組成物をDLSにより測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子の分散粒径が3nm程度で殆ど変化が無かった。
 これにより、酸化ジルコニウム粒子表面に配位した8-キノリノールと重合体Cとは結合や相互作用が無く、したがって、有機配位子と有機高分子化合物の高分子鎖とは結合や相互作用が無く、有機配位子が単独で酸化ジルコニウム表面に配位していることが確認された。
[比較例2]
 表面処理酸化ジルコニウム粒子A31mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、撹拌、混合して透明分散体とした。次いで、この透明分散体に、1,3-ビス(4-メトキシフェニル)-1,3-プロパンジオンを20.3mg、比較例1で作製した重合体Cを205mg投入し、攪拌することにより、比較例2の有機無機複合体形成用組成物を作製した。
 次いで、この有機無機複合体形成用組成物をテフロン容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例2の有機無機複合体を作製した。
 この有機無機複合体形成用組成物では、1,3-ビス(4-メトキシフェニル)-1,3-プロパンジオンを投入し撹拌することで、上記の組成物の色調が透明から黄色へと変化したことから、酸化ジルコニウム粒子Aと1,3-ビス(4-メトキシフェニル)-1,3-プロパンジオンとが錯体を形成していることが目視にて確認されたが、上記の有機無機複合体形成用組成物をDLSにより測定したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子の分散粒径が3nm程度で殆ど変化が無かった。
 これにより、酸化ジルコニウム粒子表面に配位した1,3-ビス(4-メトキシフェニル)-1,3-プロパンジオンと重合体Cとは結合や相互作用が無く、したがって、有機配位子と有機高分子化合物の高分子鎖とは結合や相互作用が無く、有機配位子が単独で酸化ジルコニウム表面に配位していることが確認された。
[比較例3]
 有機配位子含有共重合体A238mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、攪拌することにより、比較例3の組成物を作製した。
 次いで、この組成物をテフロン容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例3の硬化体を作製した。
[比較例4]
 有機配位子含有共重合体B238mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、攪拌することにより、比較例4の組成物を作製した。
 次いで、この組成物をテフロン容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例4の硬化体を作製した。
[比較例5]
 比較例1で作製した重合体C238mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、攪拌することにより、比較例5の組成物を作製した。
 次いで、この組成物をテフロン容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例5の硬化体を作製した。
[比較例6]
 有機配位子含有共重合体D238mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、攪拌することにより、比較例6の組成物を作製した。
 次いで、この組成物をテフロン(登録商標)容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例6の硬化体を作製した。
[比較例7]
 有機配位子含有共重合体E238mgをエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)4mLに投入し、攪拌することにより、比較例7の組成物を作製した。
 次いで、この組成物をテフロン(登録商標)容器に充填し、次いで、120℃にて乾燥することにより、比較例7の硬化体を作製した。
[比較例8]
 比較例1の有機無機複合体形成用組成物にα-テルピネオール2mLを加え、さらにエチルセルロース(100cP)を加えて粘度が20,000cPとなるように調整し、比較例8の印刷用インク組成物を作製した。この印刷用インク組成物の色調は薄黄色であり、酸化ジルコニウム粒子Aと8-キノリノールとが錯体を形成していることが目視にて確認されたが、上記の印刷用インクを透過電子顕微鏡(TEM)にて観察したところ、表面処理酸化ジルコニウム粒子の分散粒径が3nm程度で殆ど変化が無かった。
 これにより、酸化ジルコニウム粒子表面に配位した8-キノリノールと重合体Cとは結合や相互作用が無く、したがって、有機配位子と有機高分子化合物の高分子鎖とは結合や相互作用が無く、有機配位子が単独で酸化ジルコニウム表面に配位していることが確認された。
 この印刷用インク組成物をスクリーン印刷にて、ベタ膜を形成した後、120℃にて乾燥することにより、厚み25μmの印刷膜を作製した。
[評価]
 実施例1~9及び比較例1、2の有機無機複合体、及び比較例3~7の硬化体各々について、可視光線透過率、吸光度、発光波長の極大値、発光波長の安定性、ガラス転移温度、10%質量減少温度及び鉛筆硬度の評価を下記の方法により行った。
(1)可視光線透過率
 分光光度計V-570(日本分光社製)を用いて、波長350nm~800nmの範囲で、可視光線の透過率を測定した。
 ここでは、上記の有機無機複合体及び硬化体を約20μmの厚みのフィルムとし、石英基材の透過率を100%として測定した。
 評価は、可視光線透過率が85%以上の場合を「○」、85%未満の場合を「×」とした。
(2)吸光度
 実施例1~9及び比較例1、2各々の有機無機複合体形成用組成物、及び比較例3~7各々の組成物について、紫外可視分光光度計(島津製作所社製)を用いて、紫外可視吸収スペクトルを測定し、この紫外可視吸収スペクトルから吸収波長(nm)を求めた。
(3)発光波長の極大値
 実施例1~9及び比較例1、2各々の有機無機複合体形成用組成物、及び比較例3~7各々の硬化体を、紫外可視吸収スペクトルにて吸収が認められた波長で励起し、その発光波長の極大値を、蛍光分光光度計(堀場製作所社製)を用いて測定した。
(4)発光波長の安定性
 実施例1~9及び比較例1、2各々の有機無機複合体形成用組成物、及び比較例3~7各々の硬化体を、作製直後、及び作製後1週間後それぞれの発光波長の極大値を、蛍光分光光度計(堀場製作所社製)を用いて測定し、発光波長の安定性を評価した。
 ここでは、作製後1週間後の発光波長の極大値の低下が、作製直後の発光波長の極大値に対して20%未満の場合を「○」、20%以上の場合を「×」とした。
(5)ガラス転移温度
 実施例1~9及び比較例1、2各々の有機無機複合体形成用組成物、及び比較例3~7各々の硬化体を、示差走査熱量計(セイコー電子工業社製)を用いて、窒素ガスフロー下、昇温速度5℃/分の条件でガラス転移温度を測定した。
(6)10%質量減少温度
 実施例1~9及び比較例1、2各々の有機無機複合体形成用組成物、及び比較例3~7各々の硬化体を、熱重量測定装置(セイコー電子工業社製)を用いて、大気フロー下、昇温速度10℃/分の条件で10%質量減少温度を測定した。
(7)鉛筆硬度
 実施例1~9及び比較例1、2各々の有機無機複合体形成用組成物、及び比較例3~7各々の硬化体の硬度を、日本工業規格JIS K 5400に準じて測定した。
 これらの結果を表1及び表2に示す。
 また、実施例1、6、8、9各々の発光スペクトルを図7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1によれば、実施例1~9の有機無機複合体は、比較例1、2の有機無機複合体及び比較例3~7の硬化体と比べて、可視光線透過率、発光波長の安定性及び鉛筆高度共に優れており、発光特性及び透明性に優れ、機械的特性も向上していることが分かった。したがって、透明性を維持した均質な複合体を提供することができることが分かった。
 一方、比較例1、2の有機無機複合体は、錯体を形成したジルコニア粒子が凝集してしまった結果、透明な複合体が得られなかった。また、有機配位子が高分子と結合を有していないので、複合体は光や熱に対する耐性が低く、経時変化で蛍光強度が著しく減少した。また、比較例3~7の硬化体は、金属酸化物粒子を含まないので、機械的特性及び熱的特性も低いものであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2によれば、実施例10,11の印刷用インク及びインクジェット用インクは、比較例8の印刷用インクと比べて、可視光線透過率、発光波長の安定性共に優れており、発光特性及び透明性が向上していることが分かった。したがって、透明性を維持した均質な複合体を提供することができることが分かった。
 一方、比較例8の印刷用インクは、錯体を形成したジルコニア粒子が凝集してしまった結果、透明な印刷膜が得られなかった。また、有機配位子が高分子と結合を有していないので、印刷膜は光や熱に対する耐性が低く、経時変化で蛍光強度が著しく低いものであった。
 本発明の有機無機複合体は、有機高分子化合物の有機配位子を、金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより金属酸化物粒子と結合させることにより、発光強度や発光波長の安定化といった発光特性を高めることができ、さらには有機高分子化合物を金属酸化物粒子により架橋して無機分散相を形成することにより、透明性、熱安定性や硬度等の機械的特性を向上させることができるものであるから、発光素子を用いた発光装置やディスプレイ、有機EL装置の発光素子、光学フィルム、MO、CD、DVD等の光情報記録媒体、偽造防止用インク、マーキング用蛍光インク、バーコード用蛍光インク、印刷用インク、インクジェット用インク等、高精度及び信頼性が求められる様々な発光素子や部材として適用可能である。
 1,1’ 有機無機複合体
 2 金属酸化物粒子
 3 有機高分子化合物
 3’ バルク状の有機高分子化合物
 4 高分子鎖
 4a 有機配位子含有モノマー
 4b ビニル系モノマー
 5 有機配位子
 6 錯体

Claims (11)

  1.  金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合された有機配位子を有する有機高分子化合物とからなり、
     この有機高分子化合物は、前記有機配位子が前記金属酸化物粒子の表面の金属原子と錯体を形成することにより前記金属酸化物粒子と結合されてなることを特徴とする有機無機複合体。
  2.  励起光を照射することにより発光することを特徴とする請求項1記載の有機無機複合体。
  3.  前記有機高分子化合物は、前記金属酸化物粒子により架橋されて無機分散相を形成してなることを特徴とする請求項1または2記載の有機無機複合体。
  4.  前記有機配位子と前記金属元素とにより形成された錯体は、前記発光を生じさせる発光部位であることを特徴とする請求項2記載の有機無機複合体。
  5.  前記金属酸化物粒子は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化鉄、酸化銅、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化セリウム、酸化アンチモンの群から選択される1種または2種以上を含有してなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の有機無機複合体。
  6.  前記有機配位子は、共役系または複数の不飽和結合を有する環状構造を備え、かつ同一配位子中に孤立電子対を有する元素と水酸基とを有し、
     前記有機配位子中の前記孤立電子対の電子と前記水酸基の酸素原子とは、同一の前記金属原子に配位し、かつ環状錯体を形成していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項記載の有機無機複合体。
  7.  前記有機高分子化合物は、分子内に不飽和基と前記金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子とを有する有機配位子含有モノマーと、ビニル系モノマーとの共重合体であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項記載の有機無機複合体。
  8.  金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ前記金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーとを含有してなることを特徴とする有機無機複合体形成用組成物。
  9.  さらに、有機溶媒を含有してなることを特徴とする請求項8記載の有機無機複合体形成用組成物。
  10.  前記発光は、青色発光、緑色発光、黄色発光、赤色発光のうちいずれか1種であることを特徴とする請求項2記載の有機無機複合体。
  11.  金属酸化物粒子と、高分子鎖に共有結合を介して結合されかつ前記金属酸化物粒子の表面の金属原子に対して配位結合を形成することが可能な有機配位子を有する有機高分子化合物、または前記有機配位子を有する有機高分子化合物を形成するためのモノマーないしはオリゴマーと、有機溶媒とを含有してなることを特徴とするインク。
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