JP2003238142A - Silica particulate agglomerate - Google Patents

Silica particulate agglomerate

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JP2003238142A
JP2003238142A JP2002360180A JP2002360180A JP2003238142A JP 2003238142 A JP2003238142 A JP 2003238142A JP 2002360180 A JP2002360180 A JP 2002360180A JP 2002360180 A JP2002360180 A JP 2002360180A JP 2003238142 A JP2003238142 A JP 2003238142A
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JP
Japan
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silica
fine particle
silica fine
particle aggregate
max
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JP2002360180A
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Hiroshi Mori
寛 森
Hanako Katou
波奈子 加藤
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silica particulate agglomerate which is low in crushing strength, has a high specific surface area, a high pore volume and a sharp pore distribution, is excellent in heat resistance, water resistance and physical stability or the like, is low in production cost, and is excellent in productivity. <P>SOLUTION: This particulate agglomerate comprises a silica which has a highly frequent pore diameter (D<SB>max</SB>) of smaller than 20 nm, a crushing strength of 100 N or lower and a chemical shift δ (ppm) of Q<SP>4</SP>peak in a solid Si-NMR satisfying the formula: -0.0705×(D<SB>max</SB>)-110.36>δ. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性や耐水性等
に優れた、新規なシリカ微粒子凝集体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel silica fine particle aggregate having excellent heat resistance and water resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリカは、古くから乾燥剤として広く用
いられてきたが、最近ではその用途が触媒担体,分離
剤,吸着剤等へと広がっており、こうした用途の広がり
に応じて、シリカの性能に対する要求も多様化してい
る。シリカの性能は、シリカの表面積、細孔径、細孔容
積、細孔径分布等の物性によって決定されるが、これら
の物性はシリカの製造条件によって大きく影響される。
2. Description of the Related Art Silica has been widely used as a desiccant for a long time, but recently its use is expanding to catalyst carriers, separating agents, adsorbents, etc. Performance requirements are also diversifying. The performance of silica is determined by physical properties such as surface area, pore size, pore volume, and pore size distribution of silica, and these physical properties are greatly influenced by the production conditions of silica.

【0003】「シリカ」とは、無水ケイ酸と含水ケイ酸
の両方を示す。例えば無水ケイ酸としては、石英、トリ
ディマイト、クリストバル石、コーサイト、スティショ
フ石、石英ガラスなどが挙げられる。そして含水ケイ酸
としては、シリカヒドロゾルをゲル化し乾燥させて得ら
れる、いわゆる非晶質の「シリカゲル」以外に、コロイ
ダルシリカ、シリケートオリゴマー、そして有機物等を
鋳型として形成された、例えばモービル社製:MCM-41の
ようなタイプのシリカ(いわゆる、ミセルテンプレート
型シリカ)等が挙げられる。また「シリカゲル」の原料
としては、水ガラスやアルコキシシラン類が挙げられ
る。
"Silica" refers to both silicic anhydride and hydrous silicic acid. Examples of silicic acid anhydride include quartz, tridymite, cristobalite, coesite, stishovite, and quartz glass. And, as the hydrous silicic acid, obtained by gelling and drying silica hydrosol, in addition to so-called amorphous "silica gel", colloidal silica, silicate oligomer, and formed by using an organic substance as a template, for example, manufactured by Mobil Co. Examples thereof include silica of a type such as MCM-41 (so-called micelle template type silica) and the like. Further, examples of the raw material of “silica gel” include water glass and alkoxysilanes.

【0004】シリカゲルの製造方法として、最も一般的
には、ケイ酸ソーダ等のケイ酸アルカリ塩を鉱酸で加水
分解し、得られるシリカヒドロゾルをゲル化して乾燥す
る方法が用いられているが、シリカゲルの性能を改良す
るために、この製造方法の詳細につき多くの提案がなさ
れている。
The most commonly used method for producing silica gel is to hydrolyze an alkaline silicate salt such as sodium silicate with a mineral acid and gelate the resulting silica hydrosol to dry it. In order to improve the performance of silica gel, many proposals have been made regarding the details of this manufacturing method.

【0005】例えば、特許文献1では、ケイ酸アルカリ
水溶液と鉱酸との反応により生成したシリカヒドロゾル
をゲル化し、これをpH2.5以下の酸溶液で処理し、
水洗後、緩衝作用を有する水溶液中でpH4〜9に調整
して水熱処理することにより、細孔分布の狭いシリカゲ
ルを製造する方法が提案されている。また、特許文献2
では、シリカヒドロゲルの乾燥を回分式流動乾燥、次い
で水熱処理する方法が提案されている。
For example, in Patent Document 1, silica hydrosol produced by the reaction of an aqueous alkali silicate solution and a mineral acid is gelated and treated with an acid solution having a pH of 2.5 or less,
After washing with water, there has been proposed a method for producing silica gel having a narrow pore distribution by adjusting the pH to 4 to 9 in an aqueous solution having a buffering effect and performing hydrothermal treatment. In addition, Patent Document 2
Proposes a method in which the silica hydrogel is dried by batch fluidized drying, followed by hydrothermal treatment.

【0006】これらの製造方法によれば、得られるシリ
カゲルの性能には確かに変化が認められ、よりシャープ
な細孔分布を有するシリカゲルが製造できる。しかし、
得られるシリカゲルの細孔容積、比表面積及び平均細孔
径を十分に変化させるまでには至らず、耐熱性や耐水性
も充分ではないため、所望の物性範囲のシリカを得る方
法としては不十分である。
According to these production methods, the performance of the obtained silica gel is certainly changed, and silica gel having a sharper pore distribution can be produced. But,
The pore volume, specific surface area and average pore diameter of the obtained silica gel cannot be sufficiently changed, and heat resistance and water resistance are not sufficient, so that it is not sufficient as a method for obtaining silica in a desired physical property range. is there.

【0007】また、前者の方法でケイ酸アルカリ塩を原
料として得られるシリカには、通常、原料に由来するナ
トリウム,カルシウム,マグネシウム等の不純物が相当
量含まれている。シリカ中の不純物の存在は、その総含
有量がたとえ数百ppm程度の微量であっても、シリカ
の性能に大きな影響を与える。例えば、1)これらの不
純物の存在が、高温下ではシリカゲルの結晶化を促進す
る、2)これらの不純物の存在が、水存在下ではシリカ
ゲルの水熱反応を促進して、細孔径や細孔容積の拡大,
比表面積の低下,細孔分布の拡大をもたらす、3)これ
らの不純物は焼結温度を低下させるので、これらの不純
物を含むシリカゲルを加熱すると、比表面積の低下が促
進される、等の影響が挙げられる。そして、かかる影響
は、アルカリ金属やアルカリ土類金属に属する元素を含
む不純物において、特にその傾向が強い。
The silica obtained from the alkali silicate as a raw material by the former method usually contains a considerable amount of impurities such as sodium, calcium and magnesium derived from the raw material. The presence of impurities in silica has a great influence on the performance of silica even if the total content thereof is a trace amount of several hundred ppm. For example, 1) the presence of these impurities promotes the crystallization of silica gel at high temperatures, and 2) the presence of these impurities promotes the hydrothermal reaction of silica gel in the presence of water, and Expansion of volume,
3) These impurities lower the sintering temperature, resulting in a decrease in the specific surface area and an increase in the pore distribution. Therefore, heating silica gel containing these impurities promotes a decrease in the specific surface area. Can be mentioned. This effect is particularly strong in impurities containing an element belonging to an alkali metal or an alkaline earth metal.

【0008】これに対して、不純物の極めて少ない高純
度のシリカゲルを製造する方法としては、珪酸アルカリ
塩を中和して得されたゲルを精製する方法や、シリコン
アルコキシドを加水分解する方法が知られており、特に
後者の方法は、シリコンアルコキシドを蒸留等により精
製することができるため、比較的容易に高純度のシリカ
ゲルを得ることが可能である。しかしながら、シリコン
アルコキシドからゾル−ゲル法により得られるシリカゲ
ルは、一般に平均細孔径が小さく、かつ細孔分布も広
い。また、このシリカゲルに水熱処理を施しても、目立
った性能の改良は殆ど報告されていない。
On the other hand, as a method for producing high-purity silica gel having extremely few impurities, a method of purifying a gel obtained by neutralizing an alkali silicate salt and a method of hydrolyzing a silicon alkoxide are known. In particular, in the latter method, since the silicon alkoxide can be purified by distillation or the like, it is possible to obtain silica gel of high purity relatively easily. However, silica gel obtained from a silicon alkoxide by the sol-gel method generally has a small average pore diameter and a wide pore distribution. Moreover, even if hydrothermal treatment is applied to this silica gel, there is almost no report of noticeable improvement in performance.

【0009】一方、非特許文献1には、電気的に中性の
gemini界面活性剤とシリカの前駆体との水素結合からな
る超分子構造を形成した後、gemini界面活性剤を除去す
ることによって、耐熱性(1000℃)及び耐水性(1
00℃で150時間以上)を備えたメソポーラスのモレ
キュラーシーブを製造することが記載されている。これ
は、有機テンプレートを使用して細孔を形成する、いわ
ゆるミセルテンプレートシリカの一種であって、上述の
各従来技術と比較しても、非常にシャープな細孔分布を
持つシリカを製造することができる。しかしながら、こ
の製造方法では、得られるシリカの耐水性が充分なもの
でなく、且つ製造工程が複雑で生産性が悪い、という課
題があった。
On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses that an electrically neutral
After forming a supramolecular structure consisting of hydrogen bonds between the gemini surfactant and the silica precursor, the gemini surfactant is removed to obtain heat resistance (1000 ° C) and water resistance (1
It is described that a mesoporous molecular sieve having a temperature of 00 ° C. for 150 hours or more) is produced. This is a kind of so-called micellar template silica that forms pores using an organic template, and is capable of producing silica having a very sharp pore distribution compared to the above-mentioned respective conventional techniques. You can However, in this production method, there is a problem that the water resistance of the obtained silica is not sufficient, the production process is complicated, and the productivity is poor.

【0010】[0010]

【特許文献1】特開昭62−113713号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 62-113713

【特許文献2】特開平9−30809号公報[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-30809

【非特許文献1】Kim et al., Ultrastable Mesostruct
ured Silica Vesicles Science,282, 1302 (1998)
[Non-Patent Document 1] Kim et al., Ultrastable Mesostruct
ured Silica Vesicles Science, 282, 1302 (1998)

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリカを各
種用途に使用する場合には、その目的に応じて、粒径、
粒子形状、硬度、凝集状態、粒度分布等の様々な因子を
コントロールし、付加的な性能を与えることが多い。特
に、シリカを微粒子の凝集体としたものは、前述した各
種用途の何れにおいても有用であるが、中でも、強度の
低い微粒子凝集体は、例えば、仕込み時や輸送時など使
用前には一定の形状を保ち、使用時には微粒子状に崩壊
することが望ましい用途において、好ましく用いられ
る。
When silica is used for various purposes, the particle size,
It often controls various factors such as particle shape, hardness, agglomeration state, and particle size distribution to provide additional performance. In particular, a silica agglomerate of fine particles is useful in any of the various applications described above. Among them, a low-strength agglomerate of a fine particle is, for example, a certain amount before use such as during charging or transportation. It is preferably used in applications where it is desirable to maintain the shape and disintegrate into fine particles when used.

【0012】例えば、シリカをオレフィン重合用触媒の
担体として使用する場合、シリカ粒子に担持された触媒
の表面で重合したポリオレフィンは、シリカ粒子を崩壊
しながら成長することが知られているので、オレフィン
重合触媒担体としては低強度のシリカ粒子を使用するこ
とが望ましい。また、シリカをフィルム用アンチブロッ
キング剤や塗料用艶消し剤等の用途に使用する場合、微
粉末状のシリカが好ましく用いられるが、仕込み時にお
いては粉塵発生が無く、嵩比重が大きく、配合が容易で
あることが求められるので、微粒子凝集体の形態で提供
されることがある。更に、シリカを食品や経口医薬担
体、合成洗剤への添加剤等として使用する場合、使用前
の形態は顆粒状として粉立ちを抑え、取り扱い易くする
とともに、使用の際には直ちに微粒化して水に分散する
様に構成することが望ましい。
For example, when silica is used as a carrier for an olefin polymerization catalyst, it is known that the polyolefin polymerized on the surface of the catalyst supported on the silica particles grows while the silica particles are disintegrated. It is desirable to use low-strength silica particles as the polymerization catalyst carrier. Further, when silica is used for applications such as anti-blocking agents for films and matting agents for coatings, fine powdery silica is preferably used, but dust is not generated at the time of preparation, bulk specific gravity is large, and the composition is large. Since it is required to be easy, it may be provided in the form of a fine particle aggregate. Furthermore, when silica is used as an additive to foods, oral pharmaceutical carriers, synthetic detergents, etc., the form before use is granulated to suppress powdering and facilitate handling, and at the time of use, it is immediately atomized into water. It is desirable to disperse them into

【0013】その他、シリカ微粒子関連製品を取り扱う
際に、供給や包装等の自動化と精度の向上、重量から個
数への計量転換、包装資材の改良などの目的において、
微粒子凝集体の形状が求められることがある。これらの
用途はごく一部の例であり、従来より様々な用途にシリ
カ微粒子凝集体が用いられてきたが、最近では各用途に
おいて、より細孔分布がシャープであり、凝集化工程後
においても細孔特性等の物性が安定であるものが望まれ
てきている。
In addition, when handling silica fine particle related products, for the purpose of automation of supply and packaging, improvement of accuracy, conversion from weight to quantity, and improvement of packaging materials,
The shape of the fine particle aggregate may be required. These applications are just a few examples, and silica fine particle aggregates have been used for various applications from the past, but recently, in each application, the pore distribution is sharper and even after the aggregating step. Materials having stable physical properties such as pore characteristics have been desired.

【0014】なお、ここで言うところのシリカ微粒子凝
集体とは、粒径0.1〜10μmのシリカ一次粒子が凝
集し、一次粒子粒径の5倍以上の粒径を持つ凝集体を形
成しているものを指すが、このようなシリカの微粒子凝
集体を製造する方法としては、例えば以下の方法が挙げ
られる。 従来公知の方法で得られたシリカを微粉砕し、必要に
応じて無機或いは有機バインダー成分を添加し凝集させ
る。 シリカ合成時の反応条件を操作し、凝集粒子状態のシ
リカを直接得る。
The term "silica fine particle agglomerate" as used herein means that agglomerates of silica primary particles having a particle size of 0.1 to 10 μm are agglomerated to form an agglomerate having a particle size of 5 times the primary particle size or more. The following methods are mentioned as a method for producing such silica fine particle aggregates. Silica obtained by a conventionally known method is finely pulverized, and if necessary, an inorganic or organic binder component is added to aggregate. The reaction conditions at the time of silica synthesis are manipulated to directly obtain silica in the state of aggregated particles.

【0015】上記の方法は、粉体の凝集体を得る場合
に最も多く用いられる方法であり、従来公知の方法によ
り得られたシリカを湿式あるいは乾式の粉砕法にて10
μm以下の微粉(一次粒子)に粉砕し、公知の造粒法に
より凝集体の形状に加工する。従来公知の方法により得
られる多孔質シリカ材料としては、前述のように水ガラ
スを原料とし、水熱処理により細孔制御するものや、シ
リコンアルコキシドを原料とし、水熱処理により細孔制
御するもの、水ガラス又はシリコンアルコキシドをシリ
カ源とし、界面活性剤等の有機テンプレートを併用して
細孔を形成し、洗浄或いは焼成によりテンプレートのみ
を除去したもの(ミセルテンプレートシリカ)などが知
られており、何れも上記の方法により凝集体とするこ
とができるが、得られるシリカ微粉凝集体の物性は、基
本的には凝集体とする前の原料シリカの物性を引き継い
たものであるので、シャープな細孔分布を有し、且つ物
性安定性に優れたシリカ微粉凝集体を得ることはできな
かった。更に、微粉砕及び凝集の各工程において原料シ
リカの物性が変化し易く、原料の細孔特性を十分に生か
した微粉凝集体を得ることが難しかった。
The above method is the most frequently used method for obtaining agglomerates of powder, and silica obtained by a conventionally known method is subjected to a wet or dry pulverization method.
It is pulverized into fine powder (primary particles) having a size of μm or less, and processed into an aggregate shape by a known granulation method. As the porous silica material obtained by a conventionally known method, as described above, water glass is used as a raw material, those whose pores are controlled by hydrothermal treatment, and those whose silicon alkoxide is a raw material and whose pores are controlled by hydrothermal treatment, water. It is known that glass or silicon alkoxide is used as a silica source, pores are formed by using an organic template such as a surfactant, and only the template is removed by washing or firing (micelle template silica). Although it can be made into an aggregate by the above method, the physical properties of the obtained silica fine powder aggregate are basically the physical properties of the raw silica before being made into an aggregate, so that a sharp pore distribution is obtained. It was not possible to obtain a silica fine powder agglomerate having the following properties and excellent physical property stability. Further, the physical properties of the raw material silica are likely to change in each step of pulverization and agglomeration, and it has been difficult to obtain a fine powder agglomerate in which the pore characteristics of the raw material are sufficiently utilized.

【0016】一方、上記の方法の例として、水ガラス
を硫酸で中和してシリカヒドロゲルを得る場合にpH7
〜10のアルカリ領域でゲル化させる、いわゆる沈降性
シリカと呼ばれるシリカの製法が挙げられる。この方法
で得られるシリカは一般に比表面積、細孔容積が非常に
小さく、細孔分布はシャープなピークを有しないことが
多い。また、凝集状態の制御の自由度が少ないため、凝
集体の粒径や圧壊強度の制御が困難であった。
On the other hand, as an example of the above method, when the water glass is neutralized with sulfuric acid to obtain silica hydrogel, the pH value is 7
A method for producing silica, which is so-called precipitated silica, in which gelation occurs in an alkaline region of 10 to 10. The silica obtained by this method generally has a very small specific surface area and pore volume, and the pore distribution often does not have a sharp peak. In addition, since the degree of freedom in controlling the aggregation state is low, it is difficult to control the particle size and crushing strength of the aggregate.

【0017】このように、圧壊強度が低く制御されると
ともに、高比表面積及び高細孔容積で、シャープな細孔
分布を有し、物性安定性にも優れ、且つ製造コストが低
くて生産性にも優れた、即ち各種物性をバランス良く満
たしたシリカ微粉凝集体が望まれていた。
As described above, the crushing strength is controlled to be low, the high specific surface area and the high pore volume have a sharp pore distribution, the stability of physical properties is excellent, the manufacturing cost is low, and the productivity is low. Also, there has been a demand for a silica fine powder agglomerate which is excellent, that is, which has various physical properties in good balance.

【0018】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のである。すなわち、本発明の目的は、圧壊強度が低
く、高比表面積及び高細孔容積で、シャープな細孔分布
を有し、耐熱性,耐水性,物性安定性等にも優れ、且つ
製造コストが低くて生産性にも優れた、新規なシリカ微
粒子凝集体を提供することに存する。
The present invention has been made in view of the above problems. That is, the object of the present invention is low crushing strength, high specific surface area and high pore volume, has a sharp pore distribution, excellent heat resistance, water resistance, stability of physical properties, etc. It is to provide a novel silica fine particle aggregate that is low and excellent in productivity.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、圧壊強度が
低く制御されるとともに、構造にひずみの少ないシリカ
微粒子凝集体を製造することに成功し、これが各種物性
をバランスよく満たして、上記課題を効果的に解決する
ことを見出して、本発明を完成させた。
Therefore, the present inventors have
As a result of intensive studies to solve the above problems, the crushing strength is controlled to be low, and it is possible to successfully produce a silica fine particle aggregate having less distortion in the structure, which satisfies various physical properties in a well-balanced manner, The present invention has been completed by finding that it can be effectively solved.

【0020】すなわち、本発明の要旨は、細孔の最頻直
径(Dmax)が20nm未満のシリカよりなる微粒子凝
集体であって、圧壊強度が100N以下であり、且つ、
固体Si−NMRでのQ4ピークのケミカルシフトをδ
(ppm)とした場合に、δが下記式(I) −0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・(I) を満足することを特徴とする、シリカ微粒子凝集体に関
する。
That is, the gist of the present invention is a fine particle agglomerate made of silica having a mode diameter (D max ) of pores of less than 20 nm, and having a crushing strength of 100 N or less, and
The chemical shift of the Q 4 peak in solid-state Si-NMR is δ
(Ppm), δ satisfies the following formula (I) −0.0705 × (D max ) −110.36> δ ... (I), and relates to a silica fine particle aggregate. .

【0021】さらに、上記シリカ微粒子凝集体は、
(a)細孔容積が0.6〜1.6ml/gであり、
(b)比表面積が200〜1000m2/gであり、
(c)直径がDm ax±20%の範囲内にある細孔の総容
積が、全細孔の総容積の50%以上であり、(d)金属
不純物の総含有率が100ppm以下であることを、好
ましい特徴とする。
Further, the silica fine particle aggregate is
(A) the pore volume is 0.6 to 1.6 ml / g,
(B) has a specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g,
(C) diameter the total volume of pores in the range of D m ax ± 20%, at least 50% of the total volume of all the pores, is at 100ppm or less total content of (d) metal impurities This is a preferable feature.

【0022】なお、本発明において「シリカ」とは、先
述の通り、無水ケイ酸と含水ケイ酸の両方を指す。本発
明では、シリカの中でも含水ケイ酸、特にいわゆる「シ
リカゲル」やミセルテンプレート型シリカ等に於いて、
その効果が顕著である。
In the present invention, "silica" refers to both silicic acid anhydride and hydrous silicic acid, as described above. In the present invention, among silica, hydrous silicic acid, particularly in so-called "silica gel" and micellar template type silica,
The effect is remarkable.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。本発明のシリカ微粒子凝集体は、シリカの微粒子
(一次粒子)が凝集して構成されることを特徴としてい
る。一次粒子は粒径0.1〜10μm程度であることが
好ましく、また、これによって構成される本発明のシリ
カ微粒子凝集体は、一次粒子の粒径の5倍以上の粒径を
有することが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. The silica fine particle aggregate of the present invention is characterized by being formed by agglomeration of silica fine particles (primary particles). The primary particles preferably have a particle size of about 0.1 to 10 μm, and the silica fine particle aggregate of the present invention constituted by the primary particles preferably has a particle size of 5 times or more the particle size of the primary particles. .

【0024】また、本発明のシリカ微粒子凝集体は、そ
の圧壊強度が100N以下の低強度であることを特徴と
している。ここで、圧壊強度とは、微粒子凝集体の強度
を示す一つの尺度である。高い強度を要する用途におい
ては、この値は一般に15kgf(約147N)以上と
する必要があり、これを勘案すると、圧壊強度が100
N以下である本発明の凝集体は、比較的低強度の粒子で
ある。なお、圧壊強度が30Nを下回ると、仕込み時等
に粒子が壊れることがあり、成型品としての使用が難し
い。10N程度まで低い値になると、かろうじて粒子の
形状を保つことができる限界となる。但し、これらの数
値はあくまでも目安であり、各用途において適する圧壊
強度は各々異なる。
Further, the silica fine particle aggregate of the present invention is characterized in that the crushing strength thereof is as low as 100 N or less. Here, the crushing strength is one measure showing the strength of the fine particle aggregate. For applications requiring high strength, this value generally needs to be 15 kgf (about 147 N) or more. Considering this, the crush strength is 100
Aggregates of the present invention that are N or less are particles having relatively low strength. If the crushing strength is less than 30 N, the particles may be broken at the time of charging and it is difficult to use as a molded product. When the value is as low as about 10 N, it is barely possible to keep the particle shape. However, these numerical values are for reference only, and the crush strength suitable for each application is different.

【0025】また、本発明のシリカ微粒子凝集体は、細
孔の最頻直径(Dmax)が20nm未満である。すなわ
ち、最頻直径(Dmax)は、気体や液体の吸着や吸収に
関する特性であり、最頻直径(Dmax)が小さいほど吸
着や吸収性能が高い。従って、種々の特性の中で最頻直
径(Dmax)は、特に触媒担体や吸着剤として使用する
シリカ微粒子凝集体に重要な物性である。本発明のシリ
カの好ましい最頻直径(Dmax)は、中でも17nm以
下、更には15nm以下である。また、下限は特に制限
されないが、通常は2nm以上である。
In the silica fine particle aggregate of the present invention, the mode diameter of pores (D max ) is less than 20 nm. That is, the mode diameter (D max ) is a characteristic relating to adsorption and absorption of gas or liquid, and the smaller the mode diameter (D max ) is, the higher the adsorption and absorption performance is. Therefore, among the various characteristics, the most frequent diameter (D max ) is an important physical property especially for silica fine particle aggregates used as catalyst carriers and adsorbents. The most preferred mode diameter (D max ) of the silica of the present invention is 17 nm or less, more preferably 15 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 2 nm or more.

【0026】上記の最頻直径(Dmax)は、窒素ガス吸
脱着によるBET法で測定した等温脱着曲線から、E.
P. Barrett, L. G. Joyner, P. H. Haklenda, J. Amer.
Chem. Soc., vol. 73, 373 (1951)に記載のBJH法に
より算出される細孔分布曲線をプロットして求められ
る。ここで、細孔分布曲線とは、微分細孔容積、すなわ
ち、細孔直径d(nm)に対する微分窒素ガス吸着量
(ΔV/Δ(logd))を言う。なお、上記のVは窒
素ガス吸着容積を表す。
The above-mentioned modal diameter (D max ) is determined from the isothermal desorption curve measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption according to E.
P. Barrett, LG Joyner, PH Haklenda, J. Amer.
It is obtained by plotting a pore distribution curve calculated by the BJH method described in Chem. Soc., Vol. 73, 373 (1951). Here, the pore distribution curve refers to the differential pore volume, that is, the differential nitrogen gas adsorption amount (ΔV / Δ (logd)) with respect to the pore diameter d (nm). The above V represents the nitrogen gas adsorption volume.

【0027】さらに、本発明のシリカ微粒子凝集体は、
これを構成するシリカの三次元構造を見るに、非結晶質
であること、即ち、結晶性構造が認められないことが好
ましい。このことは、本発明のシリカ微粒子凝集体をX
線回折で分析した場合に、結晶性ピークが実質的に認め
られないことを意味する。なお、本明細書において結晶
質であるシリカとは、X線回折パターンで6オングスト
ローム(Å Units d-spacing)を越えた位置に、少なく
とも一つの結晶構造のピークを示すものを指す。この様
なシリカ材料として、有機テンプレートを用いて細孔を
形成するミセルテンプレートシリカが挙げられる。非結
晶質のシリカからなる微粒子凝集体は、結晶性のシリカ
からなる微粒子凝集体に較べて、極めて生産性に優れて
いる。
Further, the silica fine particle aggregate of the present invention comprises:
Looking at the three-dimensional structure of silica constituting this, it is preferable that it is amorphous, that is, no crystalline structure is recognized. This means that the silica fine particle aggregate of the present invention is
It means that substantially no crystalline peak is observed when analyzed by line diffraction. In the present specification, crystalline silica refers to a silica that exhibits at least one peak of a crystal structure at a position exceeding 6 angstroms (Å Units d-spacing) in an X-ray diffraction pattern. An example of such a silica material is micellar template silica that forms pores using an organic template. The fine particle aggregate made of amorphous silica is extremely excellent in productivity as compared with the fine particle aggregate made of crystalline silica.

【0028】加えて、本発明のシリカ微粒子凝集体は、
これを構成するシリカの構造に歪みが少ないことを特徴
とする。ここで、シリカの構造的な歪みは、固体Si−
NMR測定におけるQ4ピークのケミカルシフトの値に
よって表わすことができる。以下、シリカの構造的な歪
みと、前記のQ4ピークのケミカルシフトの値との関連
について、詳しく説明する。
In addition, the silica fine particle aggregate of the present invention comprises:
It is characterized in that the structure of silica constituting this has little distortion. Here, the structural distortion of silica is due to solid Si-
It can be represented by the value of the chemical shift of the Q 4 peak in the NMR measurement. Hereinafter, the relationship between the structural strain of silica and the value of the chemical shift of the Q 4 peak will be described in detail.

【0029】本発明のシリカ微粒子凝集体を構成するシ
リカは、非晶質ケイ酸の水和物であり、SiO2・nH2
Oの示性式で表されるが、構造的には、Siの四面体の
各頂点にOが結合され、これらのOに更にSiが結合し
てネット状に広がった構造を有する。そして、Si−O
−Si−O−の繰り返し単位において、Oの一部が他の
成員(例えば−H、−CH3など)で置換されているも
のもあり、一つのSiに注目した場合、下記式(A)に
示す様に4個の−OSiを有するSi(Q4)、下記式
(B)に示す様に3個の−OSiを有するSi(Q3
等が存在する(下記式(A)及び(B)では、上記の四
面体構造を無視し、Si−Oのネット構造を平面的に表
わしている)。そして、固体Si−NMR測定におい
て、上記の各Siに基づくピークは、順にQ4ピーク、
3ピーク、・・と呼ばれる。
The silica constituting the silica fine particle aggregate of the present invention is a hydrate of amorphous silicic acid, and is composed of SiO 2 .nH 2
It is represented by the rational formula of O, but structurally, it has a structure in which O is bonded to each vertex of a tetrahedron of Si, and Si is further bonded to these O to spread in a net shape. And Si-O
In some of the repeating units of —Si—O—, some of O is substituted with another member (eg, —H, —CH 3 etc.), and when one Si is focused, the following formula (A) , Si (Q 4 ) having 4 —OSi, and Si (Q 3 ) having 3 —OSi as shown in the following formula (B).
Etc. (in the following formulas (A) and (B), the above tetrahedral structure is ignored, and the Si—O net structure is represented in a plane). Then, in the solid-state Si-NMR measurement, the above-mentioned peaks based on each Si are Q 4 peaks,
Q 3 peak, called a ....

【0030】[0030]

【化1】 [Chemical 1]

【0031】本発明のシリカ微粒子凝集体の特徴は、上
記のQ4ピークのケミカルシフトをδ(ppm)とした
場合に、δが下記式(I) −0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・(I) を満足する点にある。δが上記式(I)を満足するこ
と、即ち、δの値が上記式(I)の左辺で表わされる値
(−0.0705×(Dmax)−110.36)よりも
小さい(よりマイナス側に存在する)ことは、Siに対
して2個の−OSiで表される結合角に歪みが少ないこ
とを意味する。
The feature of the silica fine particle agglomerate of the present invention is that when the chemical shift of the Q 4 peak is δ (ppm), δ is represented by the following formula (I) −0.0705 × (D max ) −110. .36> δ ... (I). δ satisfies the above formula (I), that is, the value of δ is smaller than the value represented by the left side of the above formula (I) (−0.0705 × (D max ) −110.36) (more negative). Existing on the side) means that the bond angle represented by two —OSi with respect to Si has little distortion.

【0032】上記のQ4ピークのケミカルシフトの値δ
は、通常は上記式(I)の左辺に基づいて計算した値よ
りも大きくなる。よって、本発明のシリカ微粒子凝集体
は、従来のシリカ微粒子凝集体に比べて、Q4ピークの
ケミカルシフトがより小さな値を有することになる。こ
れは、本発明のシリカ微粒子凝集体において、ケミカル
シフトが高磁場に存在するということに他ならず、上記
の結合角がより均質であり、歪みが少ないことを意味す
る。本発明において、シリカのQ4ピークのケミカルシ
フトδは、好ましくは、前記式(I)の左辺に基づき算
出される値(−0.0705×(Dmax)−110.3
6)よりも、0.05%以上小さい値であり、更に好ま
しくは0.1%以上、特に好ましくは0.15%以上小
さい値である。
The chemical shift value δ of the above Q 4 peak
Is usually larger than the value calculated based on the left side of the above formula (I). Therefore, the silica fine particle aggregate of the present invention has a smaller value of the chemical shift of the Q 4 peak than the conventional silica fine particle aggregate. This means that in the silica fine particle aggregate of the present invention, the chemical shift exists in a high magnetic field, and the above-mentioned bond angle is more uniform and the strain is small. In the present invention, the chemical shift δ of the Q 4 peak of silica is preferably a value (−0.0705 × (D max ) -110.3 calculated based on the left side of the formula (I).
The value is smaller than 6) by 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and particularly preferably 0.15% or more.

【0033】また、上記のQ4ピークのケミカルシフト
の値δは、通常のシリカでは−106.00〜−11
3.00ppmの範囲に観察されるが、本発明のシリカ
ではより大きな値となり、具体的には−111.00〜
−112.00ppmの範囲に存在することが好まし
い。これも、本発明のシリカでは、上記の結合角がより
均質であり、歪みが少ないことを意味している。なお、
4ピークのケミカルシフトの値δが上記の様な幅を持
つ理由は、通常、観察しているSiに対して2個の−O
Siで表される結合角が種々の値を持つことによる。
The chemical shift value δ of the Q 4 peak is −106.00 to −11 for ordinary silica.
Although observed in the range of 3.00 ppm, the silica of the present invention has a larger value, specifically, -111.00 to
It is preferably present in the range of -112.00 ppm. This also means that in the silica of the present invention, the above bond angle is more uniform and the strain is small. In addition,
The reason why the chemical shift value δ of the Q 4 peak has the above-described width is that two −O atoms are usually observed with respect to the observed Si.
This is because the bond angle represented by Si has various values.

【0034】本発明のシリカ微粒子凝集体が有する、優
れた耐熱性や耐水性と、上記の様な構造的歪みの関係に
ついては、必ずしも明らかではないが、次の様に推定さ
れる。すなわち、シリカは大きさの異なる球状粒子の集
合体で構成されているが、上記の様な構造的に歪みの少
ない状態においては、球状粒子全体のミクロ構造的な高
度の均質性が維持されるので、その結果、優れた耐熱性
や耐水性が発現されるものと考えられる。なお、Q3
下のピークは、Si−Oのネット構造の広がりに制限が
あるため、シリカの構造的な歪みが現れ難い。
The relationship between the excellent heat resistance and water resistance of the silica fine particle agglomerate of the present invention and the above-mentioned structural strain is not necessarily clear, but is presumed as follows. That is, silica is composed of aggregates of spherical particles of different sizes, but in the state where the structural distortion is small as described above, a high degree of microstructural homogeneity of the entire spherical particles is maintained. Therefore, as a result, it is considered that excellent heat resistance and water resistance are exhibited. In addition, since the peak of Q 3 or less is limited in the spread of the Si—O net structure, structural distortion of silica is difficult to appear.

【0035】更に、上記の特徴に関連して、本発明のシ
リカ微粒子凝集体は、固体Si−NMR測定によるQ4
/Q3の値が、通常1.3以上、中でも1.5以上であ
ることが好ましい。ここで、Q4/Q3の値とは、上述し
たシリカの繰り返し単位の中で、−OSiが3個結合し
たSi(Q3)に対する−OSiが4個結合したSi
(Q4)のモル比を意味する。なお、上限値は特に制限
されないが、通常は10以下である。一般にこの値が高
い程、シリカの熱安定性が高いことが知られており、こ
こから本発明のシリカ微粒子凝集体は、熱安定性に極め
て優れていることが判る。結晶性のミセルテンプレート
シリカは、Q4/Q3の値が1.3を下回ることが多く、
熱安定性、特に水熱安定性が低い。
Further, in relation to the above characteristics, the silica fine particle aggregate of the present invention has a Q 4 by solid-state Si-NMR measurement.
The value of / Q 3 is usually 1.3 or more, preferably 1.5 or more. Here, the value of Q 4 / Q 3 refers to the Si (Q 3 ) having three —OSi bonded to the Si having four —OSi bonded among the repeating units of silica described above.
It means the molar ratio of (Q 4 ). The upper limit value is not particularly limited, but is usually 10 or less. It is generally known that the higher this value is, the higher the thermal stability of silica is. From this, it is understood that the silica fine particle aggregate of the present invention is extremely excellent in thermal stability. The crystalline micelle template silica often has a Q 4 / Q 3 value of less than 1.3,
Low thermal stability, especially hydrothermal stability.

【0036】なお、Q4ピークのケミカルシフト及びQ4
/Q3の値は、実施例の説明において後述する方法を用
いて固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づい
て算出することができる。また、測定データの解析(ピ
ーク位置の決定)は、例えば、ガウス関数を使用した波
形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法
で行なう。
The chemical shift of Q 4 peak and Q 4
The value of / Q 3 can be calculated based on the result of solid-state Si-NMR measurement performed by the method described later in the description of the examples. The analysis of the measurement data (determination of the peak position) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function.

【0037】以上の特徴に加えて、本発明のシリカ微粒
子凝集体は、細孔容積及び比表面積が通常のものより大
きい範囲にあることが好ましい。具体的に、細孔容積の
値は、通常0.6〜1.6ml/gの範囲、中でも0.
8〜1.6ml/gの範囲に、また、比表面積の値は、
通常200〜1000m2/gの範囲、中でも300〜
900m2/gの範囲、特に400〜900m2/gの範
囲に存在することが好ましい。これらの細孔容積及び比
表面積の値は、窒素ガス吸脱着によるBET法で測定さ
れる。
In addition to the above characteristics, the silica fine particle aggregate of the present invention preferably has a pore volume and a specific surface area in a range larger than usual. Specifically, the value of the pore volume is usually in the range of 0.6 to 1.6 ml / g, and in particular, 0.
In the range of 8 to 1.6 ml / g, and the value of specific surface area is
Usually in the range of 200 to 1000 m 2 / g, especially 300 to
Range of 900m 2 / g, it is particularly preferable to present in a range of 400~900m 2 / g. The values of these pore volume and specific surface area are measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption.

【0038】また、本発明のシリカ微粒子凝集体は、上
記の最頻直径(Dmax)の値の±20%の範囲にある細
孔の総容積が、全細孔の総容積の通常50%以上、中で
も60%以上であることが好ましい。また、上記の最頻
直径(Dmax)の値を中心として±20%の範囲にある
細孔の総容積は、全細孔容積の通常90%以下である。
このことは、本発明のシリカ微粒子凝集体が有する細孔
の直径が、最頻直径(Dmax)付近の細孔で揃っている
ことを意味する。
In the silica fine particle agglomerate of the present invention, the total volume of pores in the range of ± 20% of the value of the mode diameter (D max ) is usually 50% of the total volume of all pores. Above all, it is preferably 60% or more. Further, the total volume of pores within the range of ± 20% centering on the value of the above-mentioned mode diameter (D max ) is usually 90% or less of the total pore volume.
This means that the diameter of the pores of the silica fine particle aggregate of the present invention is uniform in the pores near the mode diameter (D max ).

【0039】かかる特徴に関連して、本発明のシリカ微
粒子凝集体は、上記のBJH法により算出された最頻直
径(Dmax)における微分細孔容積ΔV/Δ(log
d)が、通常2〜20ml/g、特に3〜12ml/g
であることが好ましい。なお、上式において、dは細孔
直径(nm)であり、Vは窒素ガス吸着容積である。微
分細孔容積ΔV/Δ(logd)が前記範囲に含まれる
ものは、最頻直径(Dma x)の付近に揃っている細孔の
絶対量が極めて多いものと言える。
In relation to such characteristics, the silica fine particle aggregate of the present invention has a differential pore volume ΔV / Δ (log in the mode diameter (D max ) calculated by the above BJH method.
d) is usually 2 to 20 ml / g, especially 3 to 12 ml / g
Is preferred. In the above equation, d is the pore diameter (nm), and V is the nitrogen gas adsorption volume. Those differential pore volume [Delta] V / delta that (logd) is included in the range, the absolute amount of pores are aligned in the vicinity of the modal diameter (D ma x) is said to be extremely high.

【0040】また、本発明のシリカ微粒子凝集体は、不
純物の含有率が非常に低く、極めて高純度であることが
好ましい。具体的には、シリカ中に存在することでその
物性に影響を与えることが知られている、アルカリ金
属,アルカリ土類金属,周期表の13族,14族及び1
5族並びに遷移金属からなる群に属する金属元素(金属
不純物)の合計の含有率が、通常500ppm以下、中
でも100ppm以下、更には50ppm、特に10p
pm以下であることが好ましい。特に、シリカの物性に
与える影響がとりわけ大きいアルカリ金属及びアルカリ
土類金属からなる群に属する元素の合計の含有率が、1
00ppm以下、中でも50ppm以下、更には30p
pm以下、特に10ppm以下であることが好ましい。
このように不純物の影響が少ないことが、本発明のシリ
カ微粒子凝集体が高い耐熱性や耐水性などの優れた性質
を発現できる、大きな要因の一つである。
The silica fine particle aggregate of the present invention preferably has a very low impurity content and an extremely high purity. Specifically, alkali metals, alkaline earth metals, groups 13 and 14 and 1 of the periodic table, which are known to affect the physical properties of silica, are known.
The total content of metal elements (metal impurities) belonging to the group consisting of Group 5 and transition metals is usually 500 ppm or less, particularly 100 ppm or less, further 50 ppm, and particularly 10 p.
It is preferably pm or less. In particular, the total content of elements belonging to the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, which has a particularly large effect on the physical properties of silica, is 1
00ppm or less, 50ppm or less, further 30p
It is preferably pm or less, and particularly preferably 10 ppm or less.
The fact that the influence of impurities is small is one of the major factors by which the silica fine particle aggregate of the present invention can exhibit excellent properties such as high heat resistance and water resistance.

【0041】本発明のシリカ微粒子凝集体は、従来のゾ
ル−ゲル法とは異なり、シリコンアルコキシドを加水分
解する加水分解工程と共に得られたシリカヒドロゾルを
縮合する縮合工程を経てシリカヒドロゲルを形成する加
水分解・縮合工程と、当該加水分解・縮合工程に引き続
き、シリカヒドロゲルを熟成することなく水熱処理する
ことにより、所望の物性範囲の原料シリカを得る物性調
節工程と、得られた原料シリカを微粉砕して一次粒子と
し、これを凝集体の形状に造粒する微粉砕・造粒工程と
を、ともに包含する方法で製造することができる。
Unlike the conventional sol-gel method, the silica fine particle aggregate of the present invention forms a silica hydrogel through a condensation step of condensing the obtained silica hydrosol with a hydrolysis step of hydrolyzing a silicon alkoxide. After the hydrolysis / condensation step, and subsequent to the hydrolysis / condensation step, a hydrothermal treatment without aging the silica hydrogel is performed to obtain a raw material silica having a desired physical property range, and the obtained raw material silica is finely divided. It can be manufactured by a method including both a pulverizing process to form primary particles and a fine pulverizing / granulating process of granulating the primary particles into an aggregate form.

【0042】本発明のシリカ微粒子凝集体の材料として
使用されるシリコンアルコキシドとしては、トリメトキ
シシラン、テトラメトキシシラン、トリエトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、
テトラブトキシシラン等の炭素数1〜4の低級アルキル
基を有するトリまたはテトラアルコキシシラン或いはそ
れらのオリゴマーが挙げられるが、好ましくはテトラメ
トキシシラン、テトラエトキシシラン及びそれらのオリ
ゴマーである。以上のシリコンアルコキシドは蒸留によ
り容易に精製し得るので、高純度シリカの原料として好
適である。シリコンアルコキシド中の金属不純物の総含
有量は、通常100ppm以下、中でも50ppm以
下、更には30ppm以下、特に10ppm以下が好ま
しい。これらの金属不純物の含有率は、一般的なシリカ
中の不純物含有率の測定法と同じ方法で測定できる。
The silicon alkoxide used as the material for the silica fine particle aggregate of the present invention includes trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane,
Examples thereof include tri- or tetraalkoxysilanes having a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as tetrabutoxysilane, and oligomers thereof, but tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and oligomers thereof are preferable. Since the above silicon alkoxides can be easily purified by distillation, they are suitable as a raw material for high-purity silica. The total content of metal impurities in the silicon alkoxide is usually 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, and particularly preferably 10 ppm or less. The content of these metal impurities can be measured by the same method as the general method for measuring the content of impurities in silica.

【0043】シリコンアルコキシドの加水分解は、シリ
コンアルコキシド1モルに対して、通常2〜20モル、
好ましくは3〜10モル、特に好ましくは4〜8モルの
水を用いて行なう。シリコンアルコキシドの加水分解に
より、目的異元素をドープしたシリカのヒドロゲルとア
ルコールとが生成する。また、この加水分解時の温度
は、通常30℃以上、好ましくは40℃以上、更に好ま
しくは50℃以上、また、通常100℃以下、好ましく
は90℃以下、中でも好ましくは80℃以下、更に好ま
しくは70℃以下である。この加水分解反応は、加圧下
で液相を維持することで、より高い温度で行なうことも
可能である。
The hydrolysis of silicon alkoxide is usually 2 to 20 mol per mol of silicon alkoxide.
It is preferably carried out using 3 to 10 mol, particularly preferably 4 to 8 mol of water. Hydrolysis of the silicon alkoxide produces a hydrogel of silica doped with the target foreign element and an alcohol. The temperature during the hydrolysis is usually 30 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and usually 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower, and particularly preferably 80 ° C. or lower, further preferably Is 70 ° C. or lower. This hydrolysis reaction can be carried out at a higher temperature by maintaining the liquid phase under pressure.

【0044】また、加水分解時には必要に応じて、水と
相溶性のあるアルコール類等の溶媒を添加してもよい。
具体的には、炭素数1〜3の低級アルコール類、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、テ
トラヒドロフラン、メチルセロルブ、エチルセロルブ、
メチルエチルケトン、その他の水と任意に混合できる有
機溶媒を任意に用いることができるが、中でも強い酸性
や塩基性を示さないものが、均一なシリカヒドロゲルを
生成できる理由から好ましい。
Further, at the time of hydrolysis, a solvent such as alcohols which is compatible with water may be added if necessary.
Specifically, lower alcohols having 1 to 3 carbon atoms, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, acetone, tetrahydrofuran, methylcerolrub, ethylcerolrub,
Methyl ethyl ketone and other organic solvents that can be arbitrarily mixed with water can be optionally used, but among them, those which do not exhibit strong acidity or basicity are preferable from the reason that a uniform silica hydrogel can be produced.

【0045】これらの溶媒を使用しない場合、本発明の
シリカ微粒子凝集体の製造のためには、特に加水分解の
際の攪拌速度が重要である。すなわち、シリコンアルコ
キシドと加水分解用の水は初期には分液しているため、
攪拌によりエマルジョン化し、反応を促進させる。
When these solvents are not used, the stirring speed at the time of hydrolysis is particularly important for the production of the silica fine particle aggregate of the present invention. That is, since the silicon alkoxide and the water for hydrolysis are separated in the initial stage,
The mixture is emulsified by stirring to accelerate the reaction.

【0046】この際、攪拌を充分に行なうことが重要と
なる。例えば、回転軸に攪拌翼を備えた攪拌装置を用い
た場合、その攪拌速度(回転軸の回転数)としては、攪
拌翼の形状・枚数・液との接触面積等にもよるが、通常
は30rpm以上、好ましくは50rpm以上である。
At this time, it is important to perform sufficient stirring. For example, when a stirring device having a stirring blade on the rotating shaft is used, the stirring speed (the number of rotations of the rotating shaft) usually depends on the shape of the stirring blade, the number of sheets, the contact area with the liquid, etc. 30 rpm or more, preferably 50 rpm or more.

【0047】また、この攪拌速度は、一般的に速過ぎる
と、槽内で生じた飛沫が各種のガスラインを閉塞させた
り、また反応器内壁に付着して熱伝導を悪化させ、物性
制御に重要な温度管理に影響を及ぼしたりする場合があ
る。更に、この内壁の付着物が剥離し、製品に混入して
品質を悪化させる場合もある。この様な理由から、攪拌
速度は2000rpm以下、中でも1000rpm以下
が好ましい。
Further, if the stirring speed is generally too fast, the droplets generated in the tank may block various gas lines, or may adhere to the inner wall of the reactor to deteriorate heat conduction, thereby controlling physical properties. It may affect important temperature control. Further, the adhered substance on the inner wall may be peeled off and mixed into the product to deteriorate the quality. For this reason, the stirring speed is preferably 2000 rpm or less, and more preferably 1000 rpm or less.

【0048】本発明に於いて、分液している二液相(水
相、及びシリコンアルコキシド相)の攪拌方法は、反応
を促進させる方法であれば任意の攪拌方法を用いること
が出来る。中でも、この二液相をより混合させるような
装置としては、例えば以下の、が挙げられる。
In the present invention, the stirring method of the separated two liquid phases (aqueous phase and silicon alkoxide phase) may be any stirring method as long as it is a method of promoting the reaction. Among these, examples of an apparatus for further mixing the two liquid phases include the following.

【0049】:回転軸が液面に対し垂直又は僅かに角
度を持って挿入され、上下に液の流動が生じる攪拌翼を
有する装置。 :回転軸方向を二液相の界面と略平行に設け、二液相
間に攪拌を生じさせる攪拌翼を有する攪拌装置。
A device having a stirring blade in which the rotary shaft is inserted perpendicularly or at a slight angle to the liquid surface and the liquid flows vertically. : A stirrer having a stirring blade provided with a rotation axis direction substantially parallel to an interface between the two liquid phases and stirring the two liquid phases.

【0050】上述した、の様な装置を用いた際の攪
拌翼の回転速度は、攪拌翼の周速度(攪拌翼先端速度)
で、0.05〜10m/s、中でも0.1〜5m/s、
さらには0.1〜3m/sであることが好ましい。
The rotation speed of the stirring blade when using the above-mentioned device is the peripheral speed of the stirring blade (the speed of the stirring blade tip).
, 0.05-10 m / s, especially 0.1-5 m / s,
Further, it is preferably 0.1 to 3 m / s.

【0051】攪拌翼の形状や長さ等は任意であり、攪拌
翼としては例えばプロペラ型、平羽根型、角度付平羽根
型、ピッチ付平羽根型、平羽根ディスクタービン型、湾
曲羽根型、ファウドラー型、ブルマージン型等が挙げら
れる。
The shape and length of the stirring blade are arbitrary, and examples of the stirring blade include propeller type, flat blade type, angled flat blade type, pitched flat blade type, flat blade disc turbine type, curved blade type, Examples include the Faudler type and the bull margin type.

【0052】翼の幅、枚数、傾斜角等は反応器の形状、
大きさ、目的とする攪拌動力に応じて適宜選定すればよ
い。たとえば反応器の槽内径(回転軸方向に対して垂直
面を形成する液相面の最長径)に対する翼幅(回転軸方
向の翼の長さ)の比率(b/D)は0.05〜0.2、
傾斜角(θ)90゜±10゜、翼枚数3〜10枚の攪拌
装置が好適な例として挙げられる。
The width of the blades, the number of blades, the angle of inclination, etc. are determined by
It may be appropriately selected according to the size and the target stirring power. For example, the ratio (b / D) of the blade width (blade length in the rotation axis direction) to the inner diameter of the reactor (the longest diameter of the liquid phase surface forming a plane perpendicular to the rotation axis direction) is 0.05 to 0.2,
A preferable example is a stirrer having an inclination angle (θ) of 90 ° ± 10 ° and 3 to 10 blades.

【0053】中でも、上述の回転軸を反応容器内の液面
よりも上に設け、この回転軸から伸ばした軸の先端部分
に攪拌翼を設ける構造が、攪拌効率及び設備メンテナン
スの観点から好適に使用される。
Above all, a structure in which the above-mentioned rotary shaft is provided above the liquid level in the reaction vessel and a stirring blade is provided at the tip of the shaft extended from this rotary shaft is suitable from the viewpoint of stirring efficiency and equipment maintenance. used.

【0054】かかる攪拌条件を満足しない場合には、本
発明のシリカ微粒子凝集体を得るのが困難になる。な
お、加水分解によりアルコールが生成して液が均一液と
なり、発熱が収まった後には、均一なヒドロゲルを形成
させるために攪拌を停止することが好ましい。
If the stirring conditions are not satisfied, it will be difficult to obtain the silica fine particle aggregate of the present invention. In addition, it is preferable to stop the stirring in order to form a uniform hydrogel after alcohol is generated by the hydrolysis and the liquid becomes a uniform liquid and the heat generation is stopped.

【0055】結晶性を有するシリカは、水中熱安定性に
乏しくなる傾向にあり、ゲル中に細孔を形成するのに用
いられる界面活性剤等のテンプレートの存在下でシリコ
ンアルコキシドを加水分解すると、ゲルは容易に結晶性
を示すものとなる。従って、本発明においては、界面活
性剤等のテンプレートの非存在下で、すなわち、これら
がテンプレートとしての機能を発揮するほどの量は存在
しない条件下で加水分解するのが好ましい。
Silica having crystallinity tends to have poor thermal stability in water, and when the silicon alkoxide is hydrolyzed in the presence of a template such as a surfactant used to form pores in the gel, The gel easily becomes crystalline. Therefore, in the present invention, it is preferable to hydrolyze in the absence of a template such as a surfactant, that is, under the condition that they do not exist in an amount sufficient to exert the function as a template.

【0056】反応時間は、反応液組成(シリコンアルコ
キシドの種類や、水とのモル比)並びに反応温度に依存
し、ゲル化するまでの時間が異なるので、一概には規定
されない。なお、反応系に触媒として、酸、アルカリ、
塩類などを添加することで加水分解を促進させることが
できる。しかしながら、かかる添加物の使用は、後述す
るように、生成したヒドロゲルの熟成を引き起こすこと
になるので、本発明のシリカの製造においてはあまり好
ましくない。
The reaction time depends on the composition of the reaction solution (the kind of silicon alkoxide and the molar ratio with water) and the reaction temperature, and since the time until gelation differs, it is not generally specified. As a catalyst in the reaction system, acid, alkali,
Hydrolysis can be promoted by adding salts and the like. However, the use of such additives is not preferred in the production of the silica of the present invention, as it will cause aging of the produced hydrogel, as will be described later.

【0057】上記のシリコンアルコキシドの加水分解反
応では、シリコンアルコキシドが加水分解してシリケー
トが生成するが、引き続いて該シリケートの縮合反応が
起こり、反応液の粘度が上昇し、最終的にゲル化してシ
リカヒドロゲルとなる。本発明のシリカ微粒子凝集体を
製造するためには、上記の加水分解により生成したシリ
カのヒドロゲルの硬さが上昇しないように、実質的に熟
成することなく、直ちに水熱処理を行なうことが重要で
ある。シリコンアルコキシドを加水分解すると、軟弱な
シリカヒドロゲルが生成するが、このヒドロゲルを安定
した熟成、あるいは乾燥させ、更にこれに水熱処理を施
す方法では、最終的に細孔特性の制御された、本発明で
規定する物性範囲のシリカを製造することは困難であ
る。
In the above hydrolysis reaction of the silicon alkoxide, the silicon alkoxide is hydrolyzed to produce a silicate, but subsequently, the condensation reaction of the silicate occurs, the viscosity of the reaction solution increases, and finally the gelation occurs. It becomes silica hydrogel. In order to produce the silica fine particle aggregate of the present invention, it is important to perform hydrothermal treatment immediately without substantially aging so that the hardness of the hydrogel of silica produced by the above hydrolysis does not increase. is there. When hydrolyzing a silicon alkoxide, a soft silica hydrogel is produced, but by the method of subjecting this hydrogel to stable aging or drying, and further subjecting it to hydrothermal treatment, the pore characteristics are finally controlled. It is difficult to produce silica having the physical property range defined by.

【0058】上記にある、加水分解により生成したシリ
カヒドロゲルを、実質的に熟成することなく、直ちに水
熱処理を行なうということは、シリカヒドロゲルが生成
した直後の軟弱な状態が維持されたままで、次の、水熱
処理に供するようにするということを意味する。
Immediately performing hydrothermal treatment on the silica hydrogel produced by hydrolysis as described above, without substantially aging, means that the soft state immediately after the silica hydrogel is produced is maintained, and It means that it is subjected to hydrothermal treatment.

【0059】具体的には、シリカヒドロゲルが生成した
時点から、一般的には10時間以内に水熱処理すること
が好ましく、中でも8時間以内、更には6時間以内、特
に4時間以内にシリカヒドロゲルを水熱処理することが
好ましい。
Specifically, it is preferable that the hydrothermal treatment is generally performed within 10 hours from the time when the silica hydrogel is formed, and within 8 hours, more preferably within 6 hours, and particularly within 4 hours. Hydrothermal treatment is preferred.

【0060】また、工業用プラント等に於いては、大量
に生成したシリカヒドロゲルを一旦サイロ等に貯蔵し、
その後水熱処理を行なう場合が考えられる。この様な場
合、シリカヒドロゲルは、シリカヒドロゲルが生成して
から水熱処理に供されるまでの時間、いわゆる放置時間
が、上述の範囲を超える場合が考えられる。この様な場
合には、熟成が実質的に生じないように、サイロ内での
静置中に、例えばシリカヒドロゲル中の液体成分が乾燥
しないようにすればよい。
In an industrial plant or the like, a large amount of produced silica hydrogel is temporarily stored in a silo or the like,
It may be possible that hydrothermal treatment is performed thereafter. In such a case, in the silica hydrogel, the time from the production of the silica hydrogel to the hydrothermal treatment, that is, the so-called standing time may exceed the above range. In such a case, the liquid component in, for example, the silica hydrogel may not be dried during the standing in the silo so that the aging does not substantially occur.

【0061】具体的には、例えば、サイロ内を密閉した
り、湿度を調節したりすればよい。また、水やその他の
溶媒にシリカヒドロゲルを浸した状態で、シリカヒドロ
ゲルを静置してもよい。
Specifically, for example, the inside of the silo may be sealed or the humidity may be adjusted. Further, the silica hydrogel may be left standing while the silica hydrogel is immersed in water or another solvent.

【0062】静置の際の温度は、できるだけ低くするこ
とが好ましく、例えば50℃以下、中でも35℃以下、
特に30℃以下で静置することが好ましい。また、熟成
が実質的に生じないようにする別の方法としては、シリ
カヒドロゲル中のシリカ濃度が低くなるように、予め原
料組成を制御してシリカヒドロゲルを調製する方法が挙
げられる。
It is preferable that the temperature during standing is as low as possible, for example, 50 ° C. or lower, especially 35 ° C. or lower,
In particular, it is preferable to stand at 30 ° C. or lower. Further, as another method of preventing aging substantially, there is a method of preparing the silica hydrogel by controlling the raw material composition in advance so that the silica concentration in the silica hydrogel becomes low.

【0063】シリカヒドロゲルを実質的に熟成せずに水
熱処理することにより奏する効果と、この効果が得られ
る理由を考察すると、以下のことが考えられる。
Considering the effect obtained by the hydrothermal treatment without substantially aging the silica hydrogel and the reason why this effect is obtained, the following can be considered.

【0064】まず、シリカヒドロゲルを熟成させると、
−Si−O−Si−結合によるマクロ的網目構造が、シ
リカヒドロゲル全体に形成されると考えられる。この網
目構造がシリカヒドロゲル全体に有ることで、水熱処理
の際、この網目構造が障害となり、メソポーラスの形成
が困難となることが考えられる。またシリカヒドロゲル
中のシリカ濃度が低くなるように、予め原料組成を制御
して得られたシリカヒドロゲルは、静置中に生ずるシリ
カヒドロゲルにおける架橋の進行を抑制できる。その
為、シリカヒドロゲルが熟成しないと考える。
First, when the silica hydrogel is aged,
It is considered that a macroscopic network structure of —Si—O—Si— bonds is formed in the entire silica hydrogel. Since this network structure is present in the entire silica hydrogel, it is considered that this network structure becomes an obstacle during hydrothermal treatment, making it difficult to form mesoporous materials. Further, the silica hydrogel obtained by controlling the raw material composition in advance so that the silica concentration in the silica hydrogel becomes low can suppress the progress of crosslinking in the silica hydrogel that occurs during standing. Therefore, it is considered that the silica hydrogel does not age.

【0065】よって、本発明では、シリカヒドロゲルを
熟成することなく、水熱処理を行なうことが重要であ
る。
Therefore, in the present invention, it is important to carry out hydrothermal treatment without aging the silica hydrogel.

【0066】シリコンアルコキシドの加水分解反応系に
酸、アルカリ、塩類等を添加すること、または該加水分
解反応の温度を厳しくし過ぎることなどは、ヒドロゲル
の熟成を進行させるため好ましくない。また、加水分解
後の後処理における水洗、乾燥、放置などにおいて、必
要以上に温度や時間をかけるべきではない。
It is not preferable to add an acid, alkali, salt or the like to the hydrolysis reaction system of the silicon alkoxide, or to make the temperature of the hydrolysis reaction too strict, as this will accelerate the aging of the hydrogel. Further, in the post-treatment after the hydrolysis, washing, drying, leaving and the like should not take more temperature and time than necessary.

【0067】ヒドロゲルの熟成状態を具体的に確認する
手段としては、後述の実施例に示すような方法で測定し
たヒドロゲルの硬度を参考にすることができる。即ち、
破壊応力が、通常6MPa以下、好ましくは3MPa以
下、更に好ましくは2MPa以下の柔らかい状態のヒド
ロゲルを水熱処理することで、本発明で規定する物性範
囲のシリカ微粒子凝集体を得ることができる。
As a means for specifically confirming the aging state of the hydrogel, the hardness of the hydrogel measured by the method described in the below-mentioned examples can be referred to. That is,
By hydrothermally treating a hydrogel having a breaking stress of usually 6 MPa or less, preferably 3 MPa or less, more preferably 2 MPa or less, a silica fine particle aggregate having a physical property range defined by the present invention can be obtained.

【0068】この水熱処理の条件としては、水の状態が
液体、気体のいずれでもよく、溶媒や他の気体によって
希釈されていてもよいが、好ましくは液体の水が使われ
る。シリカのヒドロゲルに対して、通常0.1〜10重
量倍、好ましくは0.5〜5重量倍、特に好ましくは1
〜3重量倍の水を加えてスラリー状とし、通常40〜2
50℃、好ましくは50〜200℃の温度で、通常0.
1〜100時間、好ましくは1〜10時間実施される。
水熱処理に使用される水には低級アルコール類、メタノ
ール、エタノール、プロパノールや、ジメチルホルムア
ミド(DMF)やジメチルスルホキシド(DMSO)、
その他の有機溶媒などが含まれてもよい。なお、加水分
解反応の反応器を用い、続けて温度条件変更により水熱
処理を行なうことも可能であるが、加水分解反応とその
後の水熱処理とでは通常は最適条件が異なっているた
め、この方法で本発明のシリカ微粒子凝集体を得ること
は一般的には難しい。
As the condition of this hydrothermal treatment, the state of water may be liquid or gas, and may be diluted with a solvent or another gas, but liquid water is preferably used. The silica hydrogel is usually 0.1 to 10 times by weight, preferably 0.5 to 5 times by weight, particularly preferably 1 times.
~ 3 times by weight of water is added to form a slurry, usually 40 ~ 2
At a temperature of 50 ° C., preferably 50 to 200 ° C., usually 0.
It is carried out for 1 to 100 hours, preferably 1 to 10 hours.
Water used for hydrothermal treatment includes lower alcohols, methanol, ethanol, propanol, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO),
Other organic solvents and the like may be included. It is also possible to carry out hydrothermal treatment by changing the temperature conditions using a hydrolysis reaction reactor, but the optimum conditions are usually different between the hydrolysis reaction and the subsequent hydrothermal treatment. Therefore, it is generally difficult to obtain the silica fine particle aggregate of the present invention.

【0069】以上の水熱処理条件において温度を高くす
ると、得られるシリカの細孔径、細孔容積が大きくなる
傾向がある。水熱処理温度としては、100〜200℃
の範囲であることが好ましい。また、処理時間ととも
に、得られるシリカの比表面積は、一度極大に達した
後、緩やかに減少する傾向がある。以上の傾向を踏まえ
て、所望の物性値に応じて条件を適宜選択する必要があ
るが、水熱処理は、シリカの物性を変化させる目的なの
で、通常、前記の加水分解の反応条件より高温条件とす
ることが好ましい。
When the temperature is raised under the above hydrothermal treatment conditions, the pore diameter and pore volume of the obtained silica tend to increase. The hydrothermal treatment temperature is 100 to 200 ° C.
It is preferably in the range of. Further, with the treatment time, the specific surface area of the obtained silica tends to gradually decrease after reaching the maximum once. Based on the above tendency, it is necessary to appropriately select the conditions according to the desired physical property values, but hydrothermal treatment is for the purpose of changing the physical properties of silica, and therefore, it is usually higher temperature conditions than the above hydrolysis reaction conditions. Preferably.

【0070】水熱処理の温度、時間を上記範囲外に設定
すると、本発明のシリカ微粒子凝集体を得ることが困難
となる。例えば、水熱処理の温度が高すぎると、シリカ
ゲルの細孔径、細孔容積が大きくなりすぎ、また、細孔
分布も広がる。逆に、水熱処理の温度が低過ぎると、生
成するシリカは、架橋度が低く、熱安定性に乏しくな
り、細孔分布にピークが発現しなくなったり、前述した
固体Si−NMRにおけるQ4/Q3値が極端に小さくな
ったりする。
If the temperature and time of hydrothermal treatment are set outside the above ranges, it becomes difficult to obtain the silica fine particle aggregate of the present invention. For example, if the temperature of the hydrothermal treatment is too high, the pore size and pore volume of silica gel become too large, and the pore distribution also widens. On the other hand, if the temperature of the hydrothermal treatment is too low, the resulting silica has a low degree of crosslinking, poor thermal stability, no peak appears in the pore distribution, and Q 4 / S in solid Si-NMR described above. Q 3 value may become extremely small.

【0071】特に、水熱処理の際に、反応系内の温度が
5時間以内に目的温度に達する様に、速い昇温速度条件
とすることが好ましく、具体的には、槽に充填して処理
される場合、昇温開始から目標温度到達までの平均昇温
速度を0.1〜100℃/min、中でも0.1〜30
℃/min、特に0.2〜10℃/minとするのが好
ましい。熱交換器などを利用した昇温方法、予め作って
おいた熱水を仕込む方法なども、昇温速度を短縮するこ
とができるので好ましい。また、昇温速度が上記範囲な
らば、段階的に昇温を行なっても良い。反応系内の温度
が目的温度に達するまでに長期間を要した場合は、昇温
中にシリカヒドロゲルの熟成が進んで、ミクロ構造的な
均質性が低下する虞がある。上記の目的温度に達するま
での昇温時間は、好ましくは4時間以内、更に好ましく
は3時間以内である。昇温時間の短縮のため、水熱処理
に使用する水を予熱することもできる。
In particular, during the hydrothermal treatment, it is preferable to make the temperature rising rate fast so that the temperature in the reaction system reaches the target temperature within 5 hours. Specifically, it is filled in a tank and treated. In this case, the average heating rate from the start of heating to reaching the target temperature is 0.1 to 100 ° C./min, especially 0.1 to 30.
C./min, preferably 0.2 to 10.degree. C./min. A temperature raising method using a heat exchanger or the like, a method of charging hot water prepared in advance, and the like are also preferable because the temperature raising rate can be shortened. Further, if the temperature raising rate is within the above range, the temperature may be raised stepwise. When it takes a long time for the temperature in the reaction system to reach the target temperature, the aging of the silica hydrogel may proceed during the temperature rise, and the microstructural homogeneity may be deteriorated. The temperature rising time to reach the above target temperature is preferably within 4 hours, more preferably within 3 hours. The water used for the hydrothermal treatment can be preheated to shorten the temperature raising time.

【0072】なお、水熱処理をアンモニア水中で行なう
と、純水中で行なう場合よりも低温で同様の効果が得ら
れる。また、アンモニア水中で水熱処理すると、純水中
で処理する場合と比較して、最終的に得られるシリカは
一般に疎水性となるが、通常30〜250℃、好ましく
は40〜200℃という比較的高温で水熱処理すると、
特に疎水性が高くなる。ここでのアンモニア水のアンモ
ニア濃度としては、好ましくは0.001〜10%、特
に好ましくは0.005〜5%である。
When the hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the same effect can be obtained at a lower temperature than that in pure water. Further, when hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the silica finally obtained generally becomes hydrophobic as compared with the case of treatment in pure water, but it is usually 30 to 250 ° C., preferably 40 to 200 ° C. When hydrothermally treated at high temperature,
Especially, the hydrophobicity becomes high. The ammonia concentration in the ammonia water here is preferably 0.001 to 10%, and particularly preferably 0.005 to 5%.

【0073】水熱処理されたシリカヒドロゲルは、通常
40〜200℃、好ましくは60〜120℃で乾燥す
る。乾燥方法は特に限定されるものではなく、バッチ式
でも連続式でもよく、且つ、常圧でも減圧下でも乾燥す
ることができる。ただし、次工程の粉砕工程が湿式法で
ある場合には、乾燥を省略する場合もある。必要に応
じ、原料のシリコンアルコキシドに由来する炭素分が含
まれている場合には、通常400〜600℃で焼成除去
することができる。また、表面状態をコントロールする
ため、最高900℃の温度で焼成することもある。こう
して、本発明のシリカ微粒子凝集体の原料となるシリカ
(原料シリカ)が得られる。
The hydrothermally treated silica hydrogel is usually dried at 40 to 200 ° C, preferably 60 to 120 ° C. The drying method is not particularly limited, and may be a batch type or a continuous type, and can be dried under normal pressure or reduced pressure. However, when the crushing step of the next step is a wet method, the drying may be omitted in some cases. If necessary, when the carbon content derived from the raw material silicon alkoxide is contained, it can be usually removed by firing at 400 to 600 ° C. Further, in order to control the surface condition, firing may be performed at a temperature of up to 900 ° C. Thus, silica (raw material silica), which is a raw material for the silica fine particle aggregate of the present invention, is obtained.

【0074】原料シリカを微粉砕する方法としては、公
知のいかなる装置・器具を用いても良いが、10μm以
下の微粉(シリカ微粒子)を得るためには、ボールミル
(転動ミル、振動ボールミル、遊星ミル等)、攪拌ミル
(塔式粉砕器、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、アニュラ
ー(環状)ミル等)、高速回転微粉砕機(スクリーンミ
ル、ターボ型ミル、遠心分級型ミル)、ジェット粉砕機
(循環ジェットミル、衝突タイプミル、流動層ジェット
ミル)、せん断ミル(擂解機、オングミル)、コロイド
ミル、乳鉢などの装置・器具を用いることができる。こ
れらの中で、2μm以下の超微粒子を得る際には、ボー
ルミル、攪拌ミルがより好ましい。また、粉砕時の状態
としては、湿式法及び乾式法があり、何れも選択可であ
るが、超微粒子を得るためには湿式法がより好ましい。
湿式法の場合、使用する分散媒としては、水及びアルコ
ール等の有機溶媒の何れを用いても、また2種以上の混
合溶媒としても良く、目的に応じて使い分ける。また、
湿式法の場合には、次工程の造粒工程に入る前に、必要
に応じて乾燥を行なうことがある。微粉砕時に不必要に
強い圧力や剪断力を長時間かけ続けることは、原料シリ
カの細孔特性を損なうことがあり好ましくない。
Any known apparatus or instrument may be used as a method for finely pulverizing the raw material silica, but in order to obtain fine powder (fine silica particles) of 10 μm or less, a ball mill (rolling mill, vibrating ball mill, planetary mill) is used. Mill, etc.), stirring mill (tower type crusher, stirring tank type mill, flow tube type mill, annular (annular) mill, etc.), high speed rotary fine pulverizer (screen mill, turbo type mill, centrifugal classification type mill), jet Devices and instruments such as a crusher (circulation jet mill, collision type mill, fluidized bed jet mill), shear mill (decompressor, ong mill), colloid mill, mortar and the like can be used. Among these, a ball mill and a stirring mill are more preferable for obtaining ultrafine particles of 2 μm or less. The state during pulverization includes a wet method and a dry method, both of which can be selected, but the wet method is more preferable for obtaining ultrafine particles.
In the case of the wet method, as the dispersion medium to be used, any of organic solvents such as water and alcohol may be used, or a mixed solvent of two or more kinds may be used, and the dispersion medium may be selected depending on the purpose. Also,
In the case of the wet method, drying may be performed as necessary before starting the granulation step of the next step. It is not preferable to continue applying unnecessarily strong pressure or shearing force for a long time during fine pulverization, because the pore characteristics of the raw material silica may be impaired.

【0075】微粉砕により得られたシリカ微粒子(一次
粒子)は公知の方法により造粒し、凝集体(例えば球
状)の形状とする。シリカは一般に一次粒子径2μm以
下の場合、特にバインダーを添加しなくても水スラリー
としてこれを乾燥するだけで凝集粒子を得ることができ
るが、2μmを越える粒子の場合、凝集させるためには
バインダーが必要であることが多い。バインダーとして
は、本発明のシリカ微粒子凝集体や、これを構成する一
次シリカ粒子の特性を著しく損ねないものであれば、任
意のものを使用できる。例えば、水に溶解するものとし
て、砂糖、デキストローズ、コーンシロップ、ゼラチ
ン、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニ
ルアルコール(PVA)、その他の水溶性高分子、水ガ
ラス、及びシリコンアルコキシド加水分解液、湿式粉砕
等による(シリカ)スラリー、シリカゾル、コロイダル
シリカ(これらは溶媒系にも使用可)などが挙げられ
る。また、溶媒に溶解して用いる場合には、各種ワック
ス、ラッカー、シラック、油溶性高分子等を用いること
ができる。これらの中でも、バインダーとしては、本発
明のシリカ微粒子凝集体の特徴を損なわない等の理由か
ら、高純度のシリカスラリーやシリカゾル等が好まし
い。
The silica fine particles (primary particles) obtained by fine pulverization are granulated by a known method to form an aggregate (for example, spherical). When silica has a primary particle diameter of 2 μm or less, agglomerated particles can be obtained by simply drying this as a water slurry without adding a binder. Is often required. Any binder can be used as the binder as long as it does not significantly impair the characteristics of the silica fine particle aggregate of the present invention or the primary silica particles constituting the aggregate. For example, as water-soluble substances, sugar, dextrose, corn syrup, gelatin, carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), other water-soluble polymers, water glass, and hydrolyzed silicon alkoxide, wet grinding (Silica) slurry, silica sol, colloidal silica (these can also be used in a solvent system) and the like. Further, when used by being dissolved in a solvent, various waxes, lacquers, silacs, oil-soluble polymers and the like can be used. Among these, as the binder, a high-purity silica slurry, silica sol, or the like is preferable because it does not impair the characteristics of the silica fine particle aggregate of the present invention.

【0076】シリカスラリーやシリカゾル等を用いる
際、その分散媒としては、水や有機溶媒等、任意のもの
を使用できる。中でも、水や親水性有機溶媒が好まし
く、特に水が好ましい。
When silica slurry, silica sol or the like is used, the dispersion medium may be any one such as water or an organic solvent. Of these, water and hydrophilic organic solvents are preferable, and water is particularly preferable.

【0077】分散媒中に存在するシリカ微粒子の大きさ
(粒子径)や形状等は任意である。中でも、本発明のシ
リカ微粒子凝集体における一次シリカ粒子径より小さい
ものを用いることが、本発明のシリカ微粒子凝集体の細
孔特性保持、そしてバインダー特性(シリカ微粒子凝集
体における、一次粒子同士を結着させる特性)保持に観
点から好ましい。更に、このバインダー中のシリカ微粒
子は、多孔質シリカであることが好ましい。
The size (particle diameter) and shape of the silica fine particles present in the dispersion medium are arbitrary. Among them, it is preferable to use one having a particle size smaller than the primary silica particle diameter in the silica fine particle aggregate of the present invention, to maintain the pore characteristics of the silica fine particle aggregate of the present invention, and the binder property (bond the primary particles to each other in the silica fine particle aggregate. It is preferable from the standpoint of maintaining the characteristics of wearing). Further, the silica fine particles in this binder are preferably porous silica.

【0078】分散媒中に存在するシリカ微粒子の大きさ
は、具体的には例えば1nm〜1μmである。中でも、
粒径が0.1μm以下のシリカ微粒子が、シリカスラリ
ーやシリカゾル中の全シリカ微粒子に対して、0.1〜
50重量%となるようにスラリーやゾルの濃度を調整す
ることが好ましい。
The size of the silica fine particles present in the dispersion medium is, for example, 1 nm to 1 μm. Above all,
The silica fine particles having a particle diameter of 0.1 μm or less are 0.1 to 0.1% with respect to the total silica fine particles in the silica slurry or silica sol.
It is preferable to adjust the concentration of the slurry or sol to be 50% by weight.

【0079】バインダーとして用いる、シリカスラリー
やシリカゾルに含まれるシリカ微粒子の量は任意である
が、例えばシリカ微粒子凝集体が形成された際、この凝
集体を構成する全シリカ微粒子に対し、バインダー由来
のシリカ微粒子が、通常0.1〜50重量%、中でも
0.5〜10重量%となるように、スラリーやシリカゾ
ルを調整することが好ましい。
The amount of the silica fine particles contained in the silica slurry or silica sol used as the binder is arbitrary, but, for example, when aggregates of silica fine particles are formed, the amount of the silica particles derived from the binder is based on all the silica fine particles constituting the aggregate. It is preferable to adjust the slurry or silica sol so that the amount of silica fine particles is usually 0.1 to 50% by weight, and particularly 0.5 to 10% by weight.

【0080】バインダー使用量は、目的とするシリカ微
粒子凝集体の用途により、適宜選択すればよい。バイン
ダー量が多過ぎると、本発明のシリカ微粒子凝集体の細
孔特性が損なわれる場合があり、逆に少な過ぎると、シ
リカ微粒子凝集体の強度が、所望の用途に対して小さ過
ぎてしまう場合がある。
The amount of binder used may be appropriately selected depending on the intended use of the silica fine particle aggregate. If the amount of the binder is too large, the pore characteristics of the silica fine particle aggregate of the present invention may be impaired. Conversely, if the amount is too small, the strength of the silica fine particle aggregate may be too small for the desired use. There is.

【0081】また、バインダーを使用する場合には最低
限の使用量とし、原料シリカの物性変化を誘起するよう
な金属不純物量の少ない高純度なものを用いることが好
ましい。
Further, when the binder is used, it is preferable to use the minimum amount, and to use a high-purity binder containing a small amount of metal impurities that induces a change in the physical properties of the raw material silica.

【0082】シリカ微粒子を造粒する方法は公知の何れ
の方法を用いても良いが、代表的な方法として、転動
法、流動層法、攪拌法、解砕法、圧縮法、押し出し法、
噴射法等が挙げられる。このうち本発明の低強度かつ制
御された細孔特性のシリカ微粒子凝集体を得るために
は、バインダーの種類及び使用量、純度の選択に注意を
払い、シリカ微粒子を造粒する際に不要な圧力をかけな
いことなどが重要である。さらに、得られた微粒子凝集
体を必要に応じて解砕、分級することで、最終的に目的
としていた本発明のシリカ微粒子凝集体を得る。
Any known method may be used as the method for granulating the silica fine particles. Typical methods are rolling method, fluidized bed method, stirring method, crushing method, compression method, extrusion method,
An injection method and the like can be mentioned. Among these, in order to obtain a silica fine particle aggregate of low strength and controlled pore characteristics of the present invention, attention is paid to the kind and amount of binder used, the selection of the purity, and unnecessary when granulating silica fine particles. It is important not to apply pressure. Further, the obtained fine particle agglomerates are crushed and classified as required to finally obtain the intended silica fine particle agglomerates of the present invention.

【0083】本発明のシリカ微粒子凝集体は、一次粒子
であるシリカ微粒子が有する細孔の他に、空隙、つまり
一次粒子が構成するシリカ微粒子凝集体中における、一
次粒子間空隙を有することをも特徴とする。この様な空
隙の測定方法は任意だが、例えば水銀圧入法により求め
ればよい。
The silica fine particle aggregate of the present invention may have voids, that is, voids between the primary particles in the silica fine particle aggregate formed by the primary particles, in addition to the pores of the silica fine particles as the primary particles. Characterize. The method for measuring such voids is arbitrary, but may be determined by, for example, the mercury intrusion method.

【0084】この空隙が存在することで、例えば本発明
のシリカ微粒子凝集体を吸着剤や触媒、触媒担体として
用いた際、シリカ微粒子凝集体における吸着物質や反応
物質の拡散が促進される。そしてこの空隙がある為に、
一次粒子(シリカ微粒子)における外表面積が比較的大
きくなるので、吸着物質や反応物質の、一次粒子細孔中
への拡散が促進され、例えば吸着量の増大、触媒反応速
度の上昇等の効果が期待できる。
The presence of these voids promotes the diffusion of the adsorbed substance or the reaction substance in the silica fine particle aggregate when the silica fine particle aggregate of the present invention is used as an adsorbent, a catalyst or a catalyst carrier. And because of this void,
Since the outer surface area of the primary particles (fine particles of silica) becomes relatively large, diffusion of adsorbents and reactants into the pores of the primary particles is promoted, and, for example, effects such as an increase in adsorption amount and an increase in catalytic reaction rate are achieved. Can be expected.

【0085】本発明のシリカ微粒子凝集体における空隙
は、シリカ微粒子凝集体に均一に存在している方が好ま
しい。また本発明のシリカ微粒子凝集体におけるこの空
隙の容積は任意だが、窒素ガス吸着で測定される一次粒
子の細孔容積に対して通常0.01〜200%、中でも
0.1〜100%であることが好ましい。
The voids in the silica fine particle aggregate of the present invention are preferably uniformly present in the silica fine particle aggregate. The volume of the voids in the silica fine particle aggregate of the present invention is arbitrary, but is usually 0.01 to 200%, and particularly 0.1 to 100% with respect to the pore volume of the primary particles measured by nitrogen gas adsorption. It is preferable.

【0086】本発明のシリカ微粒子凝集体は、従来から
のシリカ微粒子凝集体の用途の他、いかなる用途におい
ても利用することができる。このうち従来の用途として
は、以下のようなものが挙げられる。
The silica fine particle agglomerate of the present invention can be used for any purpose other than the conventional use of silica fine particle agglomerates. Among them, the conventional uses include the following.

【0087】例えば、産業用設備で製品の製造及び処理
に用いられる用途分野においては、各種触媒及び触媒担
体(酸塩基触媒、光触媒、貴金属触媒等)、廃水・廃油
処理剤、臭気処理剤、ガス分離剤、工業用乾燥剤、バイ
オリアクター、バイオセパレーター、メンブランリアク
ター等の用途が挙げられる。建材用途では、調湿剤、防
音・吸音材、耐火物、断熱材等の用途が挙げられる。ま
た、空調分野の用途では、デシカント空調機用調湿剤、
ヒートポンプ用蓄熱剤等が挙げられる。塗料・インク用
途分野においては、艶消し剤、粘度調整剤、色度調整
剤、沈降防止剤、消泡剤、インク裏抜け防止剤、スタン
ピングホイル用、壁紙用等の用途が挙げられる。樹脂用
添加剤用途分野においては、フィルム用アンチブロッキ
ング剤(ポリオレフィンフィルム等)、プレートアウト
防止剤、シリコーン樹脂用補強剤、ゴム用補強剤(タイ
ヤ用・一般ゴム用等)、流動性改良材、パウダー状樹脂
の固結防止剤、印刷適性改良剤、合成皮革やコーティン
グフィルム用の艶消し剤、接着剤・粘着テープ用充填
剤、透光性調整剤、防眩性調整剤、多孔性ポリマーシー
ト用フィラー等の用途が挙げられる。また、製紙用途分
野においては、感熱紙用フィラー(カス付着防止剤
等)、インクジェット紙画像向上用フィラー(インク吸
収剤等)、ジアゾ感光紙用フィラー(感光濃度向上剤
等)、トレーシングペーパー用筆記性改良剤、コート紙
用フィラー(筆記性、インク吸収性、アンチブロッキン
グ性改良剤等)、静電記録用フィラー等の用途が挙げら
れる。食品用途分野においては、ビール用濾過助剤、醤
油・清酒・ワイン等発酵製品のおり下げ剤、各種発酵飲
料の安定化剤(混濁因子タンパクや酵母の除去等)、食
品添加剤、粉末食品の固結防止剤等の用途が挙げられ
る。医農薬分野においては、薬品等の打錠助剤、粉砕助
剤、分散・医薬用担体(分散・徐放・デリバリー性改善
等)、農薬用担体(油状農薬キャリア・水和分散性改
善、徐放・デリバリー性改善等)、医薬用添加剤(固結
防止剤・粉粒性改良剤等)・農薬用添加剤(固結防止剤
・沈降防止剤等)等が挙げられる。分離材料分野では、
クロマトグラフィー用充填剤、分離剤、フラーレン分離
剤、吸着剤(タンパク質・色素・臭等)、脱湿剤等の用
途が挙げられる。農業用分野では、飼料用添加剤、肥料
用添加剤が挙げられる。さらにその他の用途として、生
活関連分野では、調湿剤、乾燥剤、化粧品添加剤、抗菌
剤、消臭・脱臭・芳香剤、洗剤用添加剤(界面活性剤粉
末化等)、研磨剤(歯磨き用等)、粉末消火剤(粉粒性
改良剤・固結防止剤等)、消泡剤、バッテリーセパレー
ター等が挙げられる。
For example, in the field of application used for manufacturing and treating products in industrial facilities, various catalysts and catalyst carriers (acid-base catalysts, photocatalysts, precious metal catalysts, etc.), wastewater / waste oil treatment agents, odor treatment agents, gas, etc. Examples of applications include separating agents, industrial desiccants, bioreactors, bioseparators, membrane reactors, and the like. Examples of building materials include humidity control agents, soundproofing / sound absorbing materials, refractories, and heat insulating materials. In the air conditioning field, desiccant air conditioner humidity control agents,
Examples include heat storage agents for heat pumps. In the application field of paints / inks, examples include matting agents, viscosity adjusting agents, chromaticity adjusting agents, anti-settling agents, antifoaming agents, ink strike-through preventing agents, stamping foils, and wallpaper. In the application field of additives for resins, anti-blocking agents for films (polyolefin films, etc.), plate-out prevention agents, reinforcing agents for silicone resins, reinforcing agents for rubber (for tires / general rubber, etc.), fluidity improvers, Powder resin anti-caking agent, printability improving agent, matting agent for synthetic leather and coating film, adhesive / adhesive tape filler, translucency adjusting agent, anti-glare adjusting agent, porous polymer sheet Applications include fillers for use. In the field of papermaking applications, thermal paper fillers (such as dust adhesion preventives), ink jet paper image improving fillers (ink absorbing agents, etc.), diazo photosensitive paper fillers (photosensitive density improving agents, etc.), tracing papers. Examples thereof include writability improvers, coated paper fillers (writability, ink absorbability, antiblocking property improvers, etc.), electrostatic recording fillers, and the like. In the field of food applications, filter aids for beer, hanging agents for fermented products such as soy sauce, sake, and wine, stabilizers for various fermented beverages (removal of turbidity factor protein and yeast, etc.), food additives, powdered food products, etc. Applications include anti-caking agents. In the field of medicines and agricultural chemicals, tableting aids for medicines, crushing aids, dispersion / pharmaceutical carriers (dispersion / sustained release / improved delivery, etc.), pesticide carriers (oil pesticide carrier / hydrated dispersibility improved, sustained release)・ Improvement of delivery property, etc., pharmaceutical additives (anti-caking agent, graininess improving agent, etc.), agricultural chemical additives (anti-caking agent, anti-settling agent, etc.) and the like. In the field of separation materials,
Examples thereof include packing materials for chromatography, separating agents, fullerene separating agents, adsorbents (proteins, dyes, odors, etc.), dehumidifying agents, and the like. In the field of agriculture, feed additives and fertilizer additives can be mentioned. As other uses, in the field of daily life, humidity control agents, desiccants, cosmetic additives, antibacterial agents, deodorant / deodorant / fragrance agents, detergent additives (surfactant powdering, etc.), abrasives (toothpaste) Etc.), powder fire extinguishing agents (powder graininess improving agents, anti-caking agents, etc.), antifoaming agents, battery separators and the like.

【0088】特に、本発明のシリカ微粒子凝集体は、こ
れらの用途の中でも、特に制御された細孔特性が要求さ
れるとともに、長期にわたって物性変化の少ないことが
要求され、且つ、仕込み時や輸送時など使用前には一定
の形状を保ち、使用時には微粒子状に崩壊することが望
ましい用途において、好適に用いることができる。
In particular, the silica fine particle agglomerate of the present invention is required to have controlled pore characteristics among these applications, and it is required that the physical properties of the aggregate should be small over a long period of time. It can be preferably used in applications where it is desirable to maintain a certain shape before use and to disintegrate into fine particles during use.

【0089】具体的には、例えば、シリカをオレフィン
重合用触媒の担体として使用する場合、シリカ粒子に担
持された触媒の表面で重合したポリオレフィンは、シリ
カ粒子を崩壊しながら成長することが知られているの
で、オレフィン重合触媒担体としては低強度のシリカ粒
子を使用することが望ましい。また、シリカをフィルム
用アンチブロッキング剤や塗料用艶消し剤等の用途に使
用する場合、微粉末状のシリカが好ましく用いられる
が、仕込み時においては粉塵発生が無く、嵩比重が大き
く、配合が容易であることが求められるので、微粒子凝
集体の形態で提供されることがある。更に、シリカを食
品や経口医薬担体、合成洗剤への添加剤等として使用す
る場合、使用前の形態は顆粒状として粉立ちを抑え、取
り扱い易くするとともに、使用の際には直ちに微粒化し
て水に分散する様に構成することが望ましい。従って、
これらの用途において、本発明のシリカ微粒子擬集体は
特に好適に用いることができる。
Specifically, for example, when silica is used as a carrier for an olefin polymerization catalyst, it is known that the polyolefin polymerized on the surface of the catalyst supported on the silica particles grows while the silica particles are disintegrated. Therefore, it is desirable to use low-strength silica particles as the olefin polymerization catalyst carrier. Further, when silica is used for applications such as anti-blocking agents for films and matting agents for coatings, fine powdery silica is preferably used, but dust is not generated at the time of preparation, bulk specific gravity is large, and the composition is large. Since it is required to be easy, it may be provided in the form of a fine particle aggregate. Furthermore, when silica is used as an additive to foods, oral pharmaceutical carriers, synthetic detergents, etc., the form before use is granulated to suppress powdering and facilitate handling, and at the time of use, it is immediately atomized into water. It is desirable to disperse them into Therefore,
In these applications, the silica fine particle pseudo-aggregate of the present invention can be particularly preferably used.

【0090】なお、本発明のシリカ微粒子凝集体の形状
は、顆粒状、粒状、球状など任意であるが、球状である
場合には以下の利点が得られるので好ましい。 ・輸送時、仕込み時等において充填密度が高い。 ・スラリー化等の工程において、スラリー化に要する時
間(水等の溶媒への均一分散に要する時間)が一定とな
る。この効果は、特に粒径を揃えた場合に顕著である。 ・不定形の粒子と比較して、摩擦や微小な圧力等により
粒子の一部が崩壊することが少なく、取り扱い易い。ま
た、特にオレフィン重合触媒担体として使用される場合
には、得られるポリマーの形状は担体シリカの形状と相
似形となるので、不定形よりも球状である方が好まし
い。
The silica fine particle aggregate of the present invention may have any shape such as a granular shape, a granular shape or a spherical shape, but the spherical shape is preferable because the following advantages can be obtained.・ High packing density during transportation and preparation. In a process such as slurry formation, the time required for slurry formation (the time required for uniform dispersion in a solvent such as water) is constant. This effect is particularly remarkable when the particle sizes are made uniform. -Part of the particles is less likely to collapse due to friction, minute pressure, etc., compared to amorphous particles, and is easy to handle. In particular, when used as an olefin polymerization catalyst carrier, the shape of the obtained polymer is similar to the shape of carrier silica, and thus the spherical shape is preferable to the amorphous shape.

【0091】[0091]

【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に制約されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

【0092】(1)シリカの分析方法 1−1)細孔容積、比表面積:カンタクローム社製AS
−1にてBET窒素吸着等温線を測定し、細孔容積、比
表面積を求めた。具体的には細孔容積は相対圧P/P0
=0.98のときの値を採用し、比表面積はP/P0
0.1,0.2,0.3の3点の窒素吸着量よりBET
多点法を用いて算出した。また、BJH法で細孔分布曲
線及び最頻直径(Dmax)における微分細孔容積を求め
た。測定する相対圧の各点の間隔は0.025とした。
(1) Silica analysis method 1-1) Pore volume, specific surface area: AS manufactured by Cantachrome
The BET nitrogen adsorption isotherm was measured at -1, and the pore volume and specific surface area were determined. Specifically, the pore volume is the relative pressure P / P 0.
= 0.98, the specific surface area is P / P 0 =
BET from the nitrogen adsorption amount of 0.1, 0.2, 0.3
It was calculated using the multipoint method. In addition, the BJH method was used to determine the pore distribution curve and the differential pore volume at the mode diameter (D max ). The distance between the measured relative pressure points was 0.025.

【0093】1−2)粉末X線回折:理学電機社製RA
D−RB装置を用い、CuKαを線源として測定を行な
った。発散スリット1/2deg、散乱スリット1/2
deg、受光スリット0.15mmとした。
1-2) Powder X-ray diffraction: RA manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.
The measurement was performed using a D-RB device and CuKα as a radiation source. Divergence slit 1/2 deg, scattering slit 1/2
deg, the light receiving slit was 0.15 mm.

【0094】1−3)金属不純物の含有量:試料2.5
gにフッ酸を加えて加熱し、乾涸させたのち、水を加え
て50mlとした。この水溶液を用いてICP発光分析
を行なった。なお、ナトリウム及びカリウムはフレーム
炎光法で分析した。
1-3) Content of metal impurities: Sample 2.5
Hydrofluoric acid was added to g to heat the mixture to dry it, and then water was added to make 50 ml. ICP emission spectrometry was performed using this aqueous solution. In addition, sodium and potassium were analyzed by the flame flame method.

【0095】1−4)固体Si−NMR測定:Bruk
er社製固体NMR装置(「MSL300」)を使用す
るとともに、共鳴周波数59.2MHz(7.05テス
ラ)、7mmのサンプルチューブを使用し、CP/MA
S(Cross Polarization / Magic Angle Spinning)プ
ローブの条件で測定した。具体的な測定条件を下の表1
に示す。
1-4) Solid-state Si-NMR measurement: Bruk
The solid-state NMR device (“MSL300”) manufactured by er Co., Ltd. is used, and a sample tube with a resonance frequency of 59.2 MHz (7.05 Tesla) and 7 mm is used.
The measurement was performed under the condition of S (Cross Polarization / Magic Angle Spinning) probe. Table 1 below shows specific measurement conditions.
Shown in.

【0096】[0096]

【表1】 [Table 1]

【0097】測定データの解析(Q4ピーク位置の決
定)は、ピーク分割によって各ピークを抽出する方法で
行なう。具体的には、ガウス関数を使用した波形分離解
析を行なう。この解析には、サーモガラテック(Thermo
galatic)社製の波形処理ソフト「GRAMS386」
を使用することができる。
The analysis of the measurement data (determination of Q 4 peak position) is performed by a method of extracting each peak by dividing the peak. Specifically, waveform separation analysis using a Gaussian function is performed. For this analysis, Thermo Galatec (Thermo
Galatic) waveform processing software "GRAMS386"
Can be used.

【0098】1−5)粒度分布測定:セイシン企業製L
MS−30装置(分散媒:水)を用いて粒度分布及び平
均粒径の測定を行なった。
1-5) Particle size distribution measurement: L manufactured by Seishin Enterprise
The particle size distribution and average particle size were measured using an MS-30 device (dispersion medium: water).

【0099】1−6)圧壊強度測定:Fujisawa
社製の硬度計(木屋式デジタル硬度計 KHT−20N
型)を用いて圧壊強度測定を行なった。
1-6) Crushing strength measurement: Fujisawa
Company hardness meter (Kiya type digital hardness meter KHT-20N
The crush strength was measured using a mold.

【0100】1−7)粒度分布測定:セイシン企業製L
MS−30装置(分散媒:水)を用いて粒度分布及び平
均粒径の測定を行なった。
1-7) Particle size distribution measurement: L manufactured by Seishin Enterprise
The particle size distribution and average particle size were measured using an MS-30 device (dispersion medium: water).

【0101】(2) シリカの製造、評価 [実施例1] ・原料シリカの製造:ガラス製で、上部に大気開放の水
冷コンデンサが取り付けてある5Lセパラブルフラスコ
(ジャケット付き)に、純水1000gを仕込んだ。攪
拌速度としては、攪拌翼の先端速度が2.5m/sとな
るように撹拌しながら、これにテトラメトキシシラン1
400gを3分間かけて仕込んだ。水/テトラメトキシ
シランのモル比は約6である。セパラブルフラスコのジ
ャケットには50℃の温水を通水した。引き続き撹拌を
継続し、内容物が沸点に到達した時点で、撹拌を停止し
た。引き続き約0.5時間、ジャケットに50℃の温水
を通水して生成したゾルをゲル化させた。その後、速や
かにゲルを取り出し、目開き600ミクロンのナイロン
製網を通してゲルを粉砕し、粉体状のウェットゲル(シ
リカヒドロゲル)を得た。このヒドロゲル450gと純
水450gを1Lのガラス製オートクレーブに仕込み、
150℃、3時間の条件で水熱処理を実施した。所定時
間水熱処理した後、No.5A濾紙で濾過し、得られた
シリカを水洗することなく100℃で恒量となるまで減
圧乾燥して、実施例1の原料シリカを得た。実施例1の
原料シリカの諸物性を下記の表2に示す。
(2) Production and Evaluation of Silica [Example 1] Production of raw material silica: 1000 g of pure water was put in a 5 L separable flask (with a jacket) made of glass and having a water-cooled condenser open to the atmosphere. Was charged. As for the stirring speed, while stirring so that the tip speed of the stirring blade becomes 2.5 m / s, tetramethoxysilane 1
400 g was charged over 3 minutes. The water / tetramethoxysilane molar ratio is about 6. Hot water at 50 ° C was passed through the jacket of the separable flask. The stirring was continued, and when the contents reached the boiling point, the stirring was stopped. Subsequently, warm water of 50 ° C. was passed through the jacket for about 0.5 hours to gelate the sol produced. Then, the gel was immediately taken out, and the gel was crushed through a nylon net having an opening of 600 microns to obtain a powdery wet gel (silica hydrogel). 450 g of this hydrogel and 450 g of pure water were charged into a 1 L glass autoclave,
Hydrothermal treatment was carried out under the conditions of 150 ° C. and 3 hours. After hydrothermal treatment for a predetermined time, No. The silica thus obtained was filtered with 5A filter paper and dried under reduced pressure at 100 ° C. to a constant weight without washing with water to obtain a raw material silica of Example 1. Various physical properties of the raw material silica of Example 1 are shown in Table 2 below.

【0102】・微粉砕:実施例1の原料シリカ(平均粒
径30μm)を、縦型スクリューフィーダーを用いて供
給速度20kg/hrでセイシン企業製STJ−200
型ジェットミルに供給し、押し込み圧力7kg/c
2、粉砕圧力7kg/cm2にて予備粉砕し、平均粒径
3μmの粒子とした。この粒子を濾布にて回収し、うち
500gを0.5mmジルコニアボール2kg、水(分
散媒)1Lと共に2Lポリエチレン製容器に仕込み、転
動ボールミルにより100rpm、200時間微粉砕を
行なった。得られたスラリーよりジルコニアビーズを除
去し、残ったシリカ微粒子(一次粒子)をスラリーのま
ま造粒工程に供した。シリカ微粒子の平均粒径は0.2
6μmであった。なお、粒径0.1μm以下のものは全
体の10%であった。
Finely pulverized: The raw material silica of Example 1 (average particle size 30 μm) was supplied at a feed rate of 20 kg / hr using a vertical screw feeder, and STJ-200 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.
Type jet mill, pushing pressure 7kg / c
Preliminary pulverization was performed at m 2 and a pulverization pressure of 7 kg / cm 2 to obtain particles having an average particle size of 3 μm. The particles were collected with a filter cloth, and 500 g of the particles was charged into a 2 L polyethylene container together with 2 mm of 0.5 mm zirconia balls and 1 L of water (dispersion medium), and finely pulverized by a rolling ball mill at 100 rpm for 200 hours. Zirconia beads were removed from the obtained slurry, and the remaining silica fine particles (primary particles) were subjected to the granulation step as the slurry. The average particle size of silica fine particles is 0.2
It was 6 μm. The particles having a particle size of 0.1 μm or less accounted for 10% of the whole.

【0103】・造粒:60℃に保温した回転皿(回転
数:30rpm)に、上述の方法で得られたジェットミ
ル粉砕シリカ100gを入れた。そこへ、上述の方法で
得られたボールミル粉砕シリカスラリー(シリカ濃度:
10重量%)200gを、スプレーを用いて徐々に添加
し、回転を続けた。
Granulation: 100 g of the jet mill pulverized silica obtained by the above method was placed in a rotating dish (rotation number: 30 rpm) kept at 60 ° C. The ball-milled silica slurry (silica concentration:
200 g (10% by weight) was gradually added using a spray and the rotation was continued.

【0104】数mmの粒子を目視で確認した後、更に1
5分間回転を続行してから、回転を停止した。得られた
シリカ粉を分級し、2〜4mm程度の粒子を集め、シリ
カの微粒子凝集体を得た。
After visually confirming particles of several mm, the particle size was further increased by 1
The rotation was continued for 5 minutes and then stopped. The obtained silica powder was classified, and particles of about 2 to 4 mm were collected to obtain silica fine particle aggregates.

【0105】・評価:実施例1のシリカ微粒子凝集体の
諸物性を表3に示す。粉末X線回折図には、周期的構造
による低角度側(2θ≦5deg)のピークは認められ
ない。また、固体Si−NMRのQ4ピークのケミカル
シフトの値は、上記式(I)(−0.0705×(D
max)−110.36>δ)の左辺より計算される値と
比べて、より小さかった(よりマイナス側の領域に存在
した)。細孔分布曲線は非常にシャープであり、微粉砕
・造粒工程においても細孔特性の劣化は少なかった。金
属不純物としては微粉砕及び造粒工程におけるジルコニ
ア及びアルミニウムの混入が認められたのみで、それら
の総含有率は2.3ppmと非常に低く、高純度であっ
た。圧壊強度の値は100N以下であったことから、実
施例1のシリカ微粒子凝集体は、例えばオレフィン重合
触媒の担体として、好適に使用できると考えられる。
Evaluation: Physical properties of the silica fine particle aggregate of Example 1 are shown in Table 3. In the powder X-ray diffraction pattern, no peak on the low angle side (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure is observed. Further, the chemical shift value of the Q 4 peak of solid-state Si-NMR is represented by the above formula (I) (−0.0705 × (D
It was smaller than the value calculated from the left side of ( max ) −110.36> δ) (existing in a more negative region). The pore distribution curve was very sharp, and the deterioration of the pore characteristics was small even during the fine pulverization / granulation process. As the metal impurities, only the inclusion of zirconia and aluminum in the fine pulverization and granulation steps was recognized, and the total content thereof was extremely low at 2.3 ppm, and the purity was high. Since the value of the crush strength was 100 N or less, it is considered that the silica fine particle aggregate of Example 1 can be suitably used, for example, as a carrier for an olefin polymerization catalyst.

【0106】[実施例2]実施例1にて得られたボール
ミル粉砕シリカのスラリーに、同じく実施例1にて得ら
れたジェットミル粉砕シリカを、スラリー中のシリカ乾
燥重量に対して3倍量加えて再度スラリーを調製した。
このシリカスラリーを材料として、ディスクアトマイザ
ー型のスプレードライヤーを使用し、接触方式並流、熱
風入口温度200℃、熱風出口温度95℃、ディスク回
転数10000rpm、スラリー濃度34重量%の条件
で造粒を行なった結果、粒径45〜150μmの半透
明,球状の凝集粒子(実施例2のシリカ微粒子凝集体)
を得た。
Example 2 To the slurry of the ball-milled silica obtained in Example 1, the jet-milled silica similarly obtained in Example 1 was added in an amount 3 times the dry weight of silica in the slurry. In addition, a slurry was prepared again.
Using this silica slurry as a material, a disk atomizer type spray dryer is used, and granulation is carried out under the conditions of contact method cocurrent flow, hot air inlet temperature 200 ° C., hot air outlet temperature 95 ° C., disk rotation speed 10000 rpm, and slurry concentration 34 wt%. As a result, semi-transparent spherical aggregate particles having a particle diameter of 45 to 150 μm (silica fine particle aggregate of Example 2)
Got

【0107】この様にして得られたシリカは、成型時に
スプレードライヤー、配管、サイクロンの順に通過させ
て得られたものである。これら一連の装置を経て得られ
た本発明のシリカを光学顕微鏡で観察すると、破砕され
た粒子がわずかに観察された。これは、例えばオレフィ
ン重合触媒の担体としてこのシリカを用いた場合に、重
合によって得られたポリマーを成型加工するときに用い
る押し出し成型機や射出成型機のスクリュー、また、ポ
リマーの通過する容器への磨耗等のダメージが少なくて
済むということを示しており、工業的な生産に適したも
のであることが明白である。
The silica thus obtained is obtained by passing through a spray dryer, a pipe and a cyclone in this order at the time of molding. When the silica of the present invention obtained through this series of devices was observed with an optical microscope, a few crushed particles were observed. This is because, for example, when this silica is used as a carrier for an olefin polymerization catalyst, a screw of an extrusion molding machine or an injection molding machine used when molding a polymer obtained by polymerization, or a container through which the polymer passes. It shows that the damage such as abrasion is small, and it is obvious that it is suitable for industrial production.

【0108】しかも、表に示す細孔特性は、オレフィン
の重合活性や重合度分布に好ましい影響を与えることが
容易に予測される。なお、本発明のシリカは簡単に指で
磨り潰すことが可能であり、強度が高過ぎず、好ましい
ものであった。
Moreover, it is easily predicted that the pore characteristics shown in the table have a favorable effect on the polymerization activity and the polymerization degree distribution of the olefin. The silica of the present invention is preferable because it can be easily ground with fingers and its strength is not too high.

【0109】[比較例1]原料シリカ(比較例1の原料
シリカ)として富士シリシア製シリカゲルCARIAC
T G−6(10μm品)を用いた他は、実施例1と同
様の条件にて実験を行なった。得られた凝集粒子(比較
例1のシリカ微粒子凝集体)は、一次粒子の平均粒径
0.23μm、凝集粒子の粒径45〜150μmの半透
明、球状の凝集粒子であった。
[Comparative Example 1] Silica gel CARIAC manufactured by Fuji Silysia was used as raw material silica (raw material silica of Comparative Example 1).
An experiment was conducted under the same conditions as in Example 1 except that TG-6 (10 μm product) was used. The obtained aggregated particles (silica fine particle aggregates of Comparative Example 1) were semitransparent and spherical aggregated particles having an average primary particle diameter of 0.23 μm and an aggregated particle diameter of 45 to 150 μm.

【0110】比較例1の原料シリカの物性を表2、比較
例1のシリカ微粒子凝集体の諸物性を表3に示す。粉末
X線回折図では、周期的構造による低角度側(2θ≦5
deg)のピークは認められなかった。細孔分布曲線
は、実施例1のシリカ微粒子凝集体ほどシャープではな
く、微粉砕、造粒工程においても、実施例1のシリカ微
粒子凝集体と比較して細孔特性の劣化の度合いがやや大
きかった。金属不純物の含有率は、実施例1のシリカ微
粒子凝集体と比較して非常に高く、実施例1と比較して
シリカの耐熱性、耐水性は低くなると思われる。また、
固体Si−NMRのQ4ピークのケミカルシフトの値
は、上記式(I)の左辺より計算される値と比べて、よ
り大きく(よりプラス側の領域に存在し)、その構造は
実施例1のシリカ微粒子凝集体と比べて歪みが多く、物
性変化し易いものと思われる。
Table 2 shows the physical properties of the raw material silica of Comparative Example 1, and Table 3 shows the physical properties of the silica fine particle aggregate of Comparative Example 1. In the powder X-ray diffraction diagram, the low angle side (2θ ≦ 5 due to the periodic structure is shown.
No deg) peak was observed. The pore distribution curve is not as sharp as that of the silica fine particle agglomerate of Example 1, and the degree of deterioration of the pore characteristics is slightly larger than that of the silica fine particle agglomerate of Example 1 even in the fine pulverization and granulation steps. It was The content of metal impurities is very high as compared with the silica fine particle aggregate of Example 1, and it is considered that the heat resistance and water resistance of silica are lower than those of Example 1. Also,
The value of the chemical shift of the Q 4 peak of solid-state Si-NMR is larger (existing in the more positive region) than the value calculated from the left side of the above formula (I), and its structure is shown in Example 1. Compared with the silica fine particle agglomerate, the strain is large and the physical properties are likely to change.

【0111】[0111]

【表2】 [Table 2]

【0112】[0112]

【表3】 [Table 3]

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明の新規なシリカ微粒子擬集体は、
細孔容積及び比表面積が大きいだけでなく、圧壊強度が
低く、シャープな細孔分布を有し、耐熱性,耐水性,物
性安定性等にも優れ、且つ製造コストが低くて生産性に
も優れている。
The novel silica fine particle pseudo-collection of the present invention is
Not only large pore volume and specific surface area but also low crushing strength, sharp pore distribution, excellent heat resistance, water resistance, stability of physical properties, etc., and low manufacturing cost and productivity. Are better.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G072 AA27 AA28 BB01 BB05 CC10 GG01 GG03 HH30 JJ11 MM01 MM26 RR12 TT05 TT08 TT09 TT19 UU11 UU12 UU17    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 4G072 AA27 AA28 BB01 BB05 CC10                       GG01 GG03 HH30 JJ11 MM01                       MM26 RR12 TT05 TT08 TT09                       TT19 UU11 UU12 UU17

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 細孔の最頻直径(Dmax)が20nm未
満のシリカよりなる微粒子の凝集体であって、 圧壊強度が100N以下であり、且つ、 固体Si−NMR測定におけるQ4ピークのケミカルシ
フト値をδ(ppm)とした場合に、δが下記式(I) −0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・(I) を満足することを特徴とする、シリカ微粒子凝集体。
1. An aggregate of fine particles of silica having a mode diameter (D max ) of pores of less than 20 nm, having a crushing strength of 100 N or less, and having a Q 4 peak in solid Si-NMR measurement. When the chemical shift value is δ (ppm), δ satisfies the following formula (I) −0.0705 × (D max ) −110.36> δ ... (I), Silica fine particle aggregate.
【請求項2】 (a)細孔容積が0.6〜1.6ml/
gであり、(b)比表面積が200〜1000m2/g
であり、(c)直径がDmax±20%の範囲内にある細
孔の総容積が、全細孔の総容積の50%以上であり、
(d)金属不純物の総含有率が100ppm以下である
ことを特徴とする、請求項1記載のシリカ微粒子凝集
体。
2. (a) Pore volume of 0.6-1.6 ml /
g, and (b) the specific surface area is 200 to 1000 m 2 / g.
And (c) the total volume of pores having a diameter within the range of D max ± 20% is 50% or more of the total volume of all pores,
(D) The total content of metal impurities is 100 ppm or less, and the silica fine particle aggregate according to claim 1.
【請求項3】 細孔容積が0.8〜1.6ml/gであ
ることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のシ
リカ微粒子凝集体。
3. The silica fine particle aggregate according to claim 1 or 2, which has a pore volume of 0.8 to 1.6 ml / g.
【請求項4】 比表面積が300〜900m2/gであ
ることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載
のシリカ微粒子凝集体。
4. The silica fine particle aggregate according to claim 1, which has a specific surface area of 300 to 900 m 2 / g.
【請求項5】 細孔の最頻直径(Dmax)が2nm以上
であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に
記載のシリカ微粒子凝集体。
5. The silica fine particle aggregate according to any one of claims 1 to 4, wherein the mode diameter (D max ) of the pores is 2 nm or more.
【請求項6】 直径がDmax±20%以内の細孔の総容
積が、全細孔の総容積の60%以上であることを特徴と
する、請求項1〜5の何れか一項に記載のシリカ微粒子
凝集体。
6. The total volume of pores having a diameter within D max ± 20% is 60% or more of the total volume of all pores, wherein the total volume is 60% or more. The silica fine particle aggregate described.
【請求項7】 最頻直径(Dmax)における微分細孔容
積が、2〜20ml/gであることを特徴とする、請求
項1〜6の何れか一項に記載のシリカ微粒子凝集体。
7. The silica fine particle aggregate according to claim 1, wherein a differential pore volume at a mode diameter (D max ) is 2 to 20 ml / g.
【請求項8】 固体Si−NMR測定におけるQ4/Q3
ピークの値が1.3以上であることを特徴とする、請求
項1〜7の何れか一項に記載のシリカ微粒子凝集体。
8. Q 4 / Q 3 in solid-state Si-NMR measurement
The silica fine particle aggregate according to any one of claims 1 to 7, which has a peak value of 1.3 or more.
【請求項9】 シリコンアルコキシドを加水分解する工
程を経て得られたシリカゲルを、微粉砕した後に凝集さ
せて粒状化する工程を経て製造されることを特徴とす
る、請求項1〜8の何れか一項に記載のシリカ微粒子凝
集体。
9. The method according to claim 1, wherein the silica gel obtained through the step of hydrolyzing a silicon alkoxide is manufactured through a step of pulverizing, then aggregating and granulating. The silica fine particle aggregate according to item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009240969A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Nippon Oil Corp Solid phosphoric acid catalyst and method of manufacturing olefin dimer
JP2013505195A (en) * 2009-09-23 2013-02-14 エフエエフ ケミカルズ アクティーゼルスカブ Preparation of mesoporous and macroporous silica gel
CN111527047A (en) * 2017-12-27 2020-08-11 日挥触媒化成株式会社 Porous silica particles and method for producing same

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