JP2003286306A - Manufacturing method of nano composite resin composition - Google Patents

Manufacturing method of nano composite resin composition

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JP2003286306A
JP2003286306A JP2002091376A JP2002091376A JP2003286306A JP 2003286306 A JP2003286306 A JP 2003286306A JP 2002091376 A JP2002091376 A JP 2002091376A JP 2002091376 A JP2002091376 A JP 2002091376A JP 2003286306 A JP2003286306 A JP 2003286306A
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resin
monomer
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composition
silica
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JP2002091376A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Chikasawa
正敏 近澤
Takashi Takei
孝 武井
Masao Nakajima
正雄 中島
Koichi Handa
浩一 半田
Yasuaki Kai
康朗 甲斐
Takashi Kiyono
俊 清野
Tomohiro Ito
智啓 伊藤
Shoichiro Yano
彰一郎 矢野
Takashi Sawaguchi
孝志 澤口
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Nissan Motor Co Ltd
Tama TLO Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Tama TLO Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of transparent resin composition capable of realizing rigidity improvement. <P>SOLUTION: This manufacturing method of a nano composite resin composition comprises irradiation of 10-10,000 KHz sound wave to a mixed solution comprising a resin monomer, a surface modifying silica composition, and a solvent, then polymerization of the resin monomer to a polymer, and removal of the solvent to recover a resin composition, and the surface modifying silica composition is compounded in the range of 3-100 pts.mass to 100 pts.mass resin monomer, and has a modification coefficient of 0.44-8. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、無機ガラス等の代
替に好適な樹脂組成物の製造方法に関するものである。
更に詳しくは、本発明は、樹脂モノマー、特定の改質係
数を有する特定量の表面改質シリカ組成物及び溶媒を混
合して混合溶液を得、この混合溶液に特定の周波数の音
波を照射した後、樹脂モノマーを重合して高分子化する
ことにより、樹脂の光線透過性を悪化させることなく、
部材の剛性向上ならびに熱膨張の低減が図れる表面改質
シリカ組成物が配合されたナノ複合透明樹脂組成物の製
造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a resin composition suitable for replacing inorganic glass or the like.
More specifically, in the present invention, a resin monomer, a specific amount of a surface-modified silica composition having a specific modification coefficient, and a solvent are mixed to obtain a mixed solution, and the mixed solution is irradiated with a sound wave of a specific frequency. After that, by polymerizing the resin monomer to polymerize it, without deteriorating the light transmittance of the resin,
The present invention relates to a method for producing a nanocomposite transparent resin composition containing a surface-modified silica composition capable of improving the rigidity of a member and reducing thermal expansion.

【0002】[0002]

【従来の技術】透明材料部材において、樹脂材料は、無
機材料に比べ軽量でかつ成形の自由度が大きいという利
点はあるが、一方で弾性率が小さいため剛性が低い、熱
膨張係数が大きい、また硬度が低いため表面が傷つき易
いという難点がある。このため、透明樹脂材料は、従
来、自動車において例えばヘッドランプやサンルーフな
ど比較的低剛性でかつ表面処理のしやすい小物部品には
採用されているものの、自動車外装のかなりの面積を占
める窓ガラスについては所定の機能を満足するものがま
だなく、本格的な採用までには至っていない。
2. Description of the Related Art In a transparent material member, a resin material has an advantage that it is lighter in weight and has a higher degree of freedom in molding than an inorganic material, but on the other hand, since its elastic modulus is small, its rigidity is low and its thermal expansion coefficient is large. In addition, since the hardness is low, the surface is easily scratched. For this reason, transparent resin materials have been conventionally used for small parts such as headlamps and sunroofs that have relatively low rigidity and are easy to surface-treat in automobiles. Has not yet fulfilled the prescribed functions, and has not yet been adopted in earnest.

【0003】このような透明樹脂材料の欠点を克服する
ために、無機系微粒子材料を透明樹脂に配合する有機/
無機ナノコンポジット材料の研究開発が活発となり、各
種の手法が提案されてきた。例えば、特開平11−34
3349号公報には、樹脂製ウィンドウの強度または剛
性及び透明性を確保することを目的として、無機のシリ
カ微粒子を透明な非結晶の有機高分子(透明樹脂)に分
散・混合した透明樹脂組成物からなる樹脂製ウィンドウ
が開示されている。また、上記公報において、例えば、
実施例1では、メタクリル酸メチルに重合開始剤として
の過酸化ベンゾイルを混合し、加熱した後、これにメチ
ルエチルケトン溶剤に分散させたシリカ微粒子を滴下し
ながら重合反応を行なうことによって樹脂組成物を得る
ことが記載されている。
In order to overcome such drawbacks of the transparent resin material, an inorganic / organic fine particle material is blended with the transparent resin.
Research and development of inorganic nanocomposite materials have become active, and various methods have been proposed. For example, JP-A-11-34
Japanese Patent No. 3349 discloses a transparent resin composition in which inorganic silica fine particles are dispersed and mixed in a transparent amorphous organic polymer (transparent resin) for the purpose of ensuring strength or rigidity and transparency of a resin window. A resin window made of is disclosed. Further, in the above publication, for example,
In Example 1, a resin composition is obtained by mixing benzoyl peroxide as a polymerization initiator with methyl methacrylate, heating the mixture, and then performing polymerization reaction while dropping silica fine particles dispersed in a methyl ethyl ketone solvent. Is described.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報で開示される透明樹脂組成物は、高い透明性を維持し
ながら表面硬度を上昇させるという効果は認められるも
のの、一方で要求される弾性率の増大効果、換言すれば
剛性向上効果は必ずしも十分とは言えず、これより窓ガ
ラスへの適用までには至っていない。より詳細に述べる
と、シリカ微粒子が配合された複合樹脂材料の曲げ弾性
率は、実施例11の3,500MPaが最大であるのに
対して、シリカ微粒子が配合されていない複合樹脂材料
(ポリメチルメタクリレート樹脂)の曲げ弾性率が3,
200MPa(参考例1)であり、シリカ微粒子が配合
されたことによる曲げ弾性率の上昇率は9.4%に過ぎ
ない。これは、樹脂とシリカ微粒子との間の相互作用が
十分に発揮されていないためと考えられる。
However, while the transparent resin composition disclosed in the above publication has the effect of increasing the surface hardness while maintaining high transparency, on the other hand The increasing effect, in other words, the effect of improving the rigidity, is not always sufficient, and has not yet been applied to window glass. More specifically, the flexural modulus of the composite resin material containing the silica fine particles is 3,500 MPa of the maximum value in Example 11, whereas the composite resin material containing no silica particles (polymethyl methyl ester) is the maximum. (Methacrylate resin) has a flexural modulus of 3,
It is 200 MPa (Reference Example 1), and the increase rate of the bending elastic modulus due to the addition of the silica fine particles is only 9.4%. It is considered that this is because the interaction between the resin and the silica fine particles is not sufficiently exerted.

【0005】すなわち、従来の有機ガラスや複合樹脂材
料は、無機材料に比べて強度・剛性が小さいため、例え
ば自動車の窓ガラスのような大型でかつある程度の剛性
が要求される部品に適用しようとする場合には厚みを増
す必要があるが、そのような対応では形状の自由度は確
保できるものの樹脂化の大きな狙いである軽量化の効果
が薄れる。
That is, since conventional organic glass and composite resin materials have lower strength and rigidity than inorganic materials, they are intended to be applied to large parts such as automobile window glass which require a certain degree of rigidity. In this case, it is necessary to increase the thickness, but in such a case, although the degree of freedom in shape can be secured, the effect of weight reduction, which is a major aim of resinification, is diminished.

【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、特に透明性に優れ、弾性率の向上を実現し得る
樹脂組成物の製造方法の提供を課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a resin composition which is particularly excellent in transparency and which can realize an improvement in elastic modulus.

【0007】また、樹脂材料は、無機材料に比べて熱膨
脹率が大きいため、例えば自動車の窓ガラスのような大
型の部品に適用しようとする場合には、窓枠の鋼材との
熱ひずみによりガラスそのものが割れたりする問題が発
生するため、熱ひずみを避ける構造設計をする必要があ
る。このため、本発明は、樹脂材料の熱膨張率を低減で
きる樹脂組成物の製造方法の提供を課題とする。
Further, the resin material has a higher coefficient of thermal expansion than the inorganic material. Therefore, when it is applied to a large part such as a window glass of an automobile, the glass material is deformed due to thermal strain with the steel material of the window frame. There is a problem of cracking itself, so it is necessary to design the structure to avoid thermal strain. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a resin composition that can reduce the coefficient of thermal expansion of the resin material.

【0008】加えて、従来の弾性率の向上と熱膨張率の
低減を同時に達成させる手段の一つとしての無機充填材
を配合する方法では、部材の弾性率の向上ならびに熱膨
張率の低減は図れるものの、透過光線の反射・散乱や吸
収が増大して部材の透明性がという問題が発生する。こ
れらは、一方を良くすれば他方が悪くなるという二律背
反的な関係にある。このため、本発明は、透明性を保ち
ながら樹脂部材の弾性率を向上させ、かつ熱膨張率を低
減させ得る樹脂組成物の製造方法の提供を課題とする。
In addition, in the conventional method of blending the inorganic filler as one means for simultaneously achieving the improvement of the elastic modulus and the reduction of the thermal expansion coefficient, the improvement of the elastic modulus of the member and the reduction of the thermal expansion coefficient are not achieved. Although it can be achieved, the problem of transparency of the member occurs due to increase in reflection / scattering and absorption of transmitted light. These are in a trade-off relationship where one is better and the other is worse. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for producing a resin composition that can improve the elastic modulus of a resin member and reduce the coefficient of thermal expansion while maintaining transparency.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題は、下記の手段
によって達成される。すなわち、樹脂モノマー、表面改
質シリカ組成物及び溶媒より成る混合溶液に、10〜1
0000KHzの音波を照射した後、該樹脂モノマーを
重合して高分子化し、ついで溶媒を除去して樹脂組成物
とすることからなり、該表面改質シリカ組成物は、該樹
脂モノマー100質量部に対して3〜100質量部の範
囲で配合され、かつ0.44〜8の改質係数を有するこ
とを特徴とする、ナノ複合樹脂組成物の製造方法であ
る。
The above object can be achieved by the following means. That is, a mixed solution of a resin monomer, a surface-modified silica composition and a solvent is added with 10 to 1
After irradiating a sound wave of 0000 KHz, the resin monomer is polymerized to be polymerized, and then the solvent is removed to obtain a resin composition. The surface-modified silica composition comprises 100 parts by mass of the resin monomer. On the other hand, the method for producing a nanocomposite resin composition is characterized in that it is compounded in a range of 3 to 100 parts by mass and has a modification coefficient of 0.44 to 8.

【0010】[0010]

【発明の効果】本発明者等は、これらの問題点に鑑み鋭
意検討した結果、母材樹脂に均一に分散させるための無
機配合材の適切な材料選定とその表面改質に着目して、
均一に分散させる方法に関して更に検討を加えた。その
結果、これら材料選定とその表面改質に加え、製造工程
も複合樹脂組成物の性能に深く関与していることを知得
し、その性能向上の方策として樹脂重合前に音波処理を
行なうという新たな技法を見出した。詳細には、複合樹
脂組成物の機械的強度を高めるためには、シリカ組成物
のシラノール基(−Si−OH)に付着している水分子
を解き放ち、このシラノール基と樹脂骨格に含まれるカ
ルボニル基(−C=O)等の官能基との間の水素結合を
更に強固に形成する必要がある。この際、シリカ組成物
のシラノール基(−Si−OH)に付着している水分子
を解き放つ、即ち、水分子の水素結合を切断する有効な
技法としては、特開2000−321793号公報の段
落番号「0007」〜「0013」及び特開2000−
345195号公報の段落番号「0006」〜「001
0」に記載されるように、音波処理がある。より詳細に
は、上記公報には、「水は複数の水分子が水素結合によ
って結合してクラスターを形成する(特開2000−3
21793号公報の段落番号「0007」及び特開20
00−345195号公報の段落番号「0006」参
照)が、音波や光を照射すると水素結合が切断されてク
ラスターが細分化される(特開2000−321793
号公報の段落番号「0013」及び特開2000−34
5195号公報の段落番号「0010」参照)」機構
を、部材の酸化処理や水の機能化に利用することが記載
されている。本発明者等は、このような音波処理に着目
し、母材樹脂のモノマーと適切に表面改質された無機配
合材とを特定の割合で混合した溶液を音波処理して、水
分子の水素結合を切断してシリカ組成物のシラノール基
と樹脂骨格に含まれるカルボニル等の官能基との間の水
素結合を強固にしつつ、モノマーを重合することによっ
て、無機配合材が母材樹脂に均一に分散し、高い透明性
を維持したままで弾性率の向上及び熱膨張率の低減が同
時に図れる新たな手段を見出し、本発明に至った。以
下、本発明の効果を請求項ごとに記載する。
As a result of intensive investigations in view of these problems, the inventors of the present invention focused on appropriate material selection and surface modification of an inorganic compounding material for uniformly dispersing it in a base material resin,
Further studies were made on the method of uniformly dispersing. As a result, in addition to the selection of these materials and their surface modification, it was found that the manufacturing process is deeply involved in the performance of the composite resin composition, and as a measure for improving the performance, sonication is performed before resin polymerization. I found a new technique. In detail, in order to increase the mechanical strength of the composite resin composition, the water molecules attached to the silanol groups (-Si-OH) of the silica composition are released, and the silanol groups and the carbonyl contained in the resin skeleton are released. It is necessary to more strongly form a hydrogen bond with a functional group such as a group (-C = O). At this time, as an effective technique for releasing the water molecules attached to the silanol groups (-Si-OH) of the silica composition, that is, for breaking the hydrogen bonds of the water molecules, there is a paragraph in JP-A-2000-321793. Nos. "0007" to "0013" and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
Paragraph numbers "0006" to "001" of Japanese Patent No. 345195.
There is sonication, as described in "0". More specifically, in the above-mentioned publication, "water forms a cluster by binding a plurality of water molecules by hydrogen bonds (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-3.
Paragraph No. “0007” of Japanese Patent No.
In paragraph No. “0006” of Japanese Patent Application Laid-Open No. 00-345195), when a sound wave or light is applied, hydrogen bonds are broken and the clusters are subdivided (JP 2000-321793 A).
Paragraph No. “0013” of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-34
It is described that the mechanism described in paragraph No. “0010” of Japanese Patent No. 5195) is used for oxidation treatment of members and functionalization of water. The inventors of the present invention focused on such sonication, and sonicated a solution prepared by mixing a monomer of a base material resin and an inorganic compounding material which was appropriately surface-modified at a specific ratio, and hydrogenated water molecules. By breaking the bond and strengthening the hydrogen bond between the silanol group of the silica composition and the functional group such as carbonyl contained in the resin skeleton, by polymerizing the monomer, the inorganic compounding material becomes uniform in the base material resin. The present invention has been accomplished by discovering a new means for simultaneously improving the elastic modulus and reducing the thermal expansion coefficient while dispersing and maintaining high transparency. The effects of the present invention will be described below for each claim.

【0011】請求項1は、樹脂モノマー及び表面改質シ
リカ組成物が溶媒中に溶解/分散している混合溶液を特
定の音波で処理することによって、表面改質シリカ組成
物に含まれるシラノール基にある付着水を除去し、当該
シラノール基と樹脂モノマーに含まれる官能基とを反応
させて水素結合をより強固に形成させた後、樹脂モノマ
ーを重合することによって、機械的強度に優れたナノ複
合樹脂組成物が得られる。また、モンモリロナイト等の
粘土質の無機充填材とは異なり着色を防止することがで
き、かつ透明性に優れる樹脂組成物を得ることができ
る。
According to the first aspect of the present invention, a silanol group contained in the surface-modified silica composition is obtained by treating a mixed solution in which a resin monomer and the surface-modified silica composition are dissolved / dispersed in a solvent with a specific sound wave. After removing the adhering water in the, the silanol group and the functional group contained in the resin monomer are reacted to form a hydrogen bond more firmly, by polymerizing the resin monomer, the nanoparticle with excellent mechanical strength is formed. A composite resin composition is obtained. Further, unlike a clayey inorganic filler such as montmorillonite, it is possible to obtain a resin composition which can prevent coloring and is excellent in transparency.

【0012】請求項2は、疎水性基及びシラノール基と
反応性のある官能基を有するシリコーン系化合物を微粒
子シリカを表面改質するのに使用することによって、樹
脂のモノマーとの馴染みを向上させ、シリカ組成物の樹
脂へのより均一かつ微細な分散が可能である。
According to a second aspect of the present invention, a silicone compound having a functional group reactive with a hydrophobic group and a silanol group is used for surface modification of fine particle silica to improve compatibility with a resin monomer. It is possible to more evenly and finely disperse the silica composition in the resin.

【0013】請求項3は、シリカ組成物の粒径を可視光
線の波長(380nm)以下とすることにより、可視光
の透過を妨げることがなく、ゆえに母材樹脂中に微細に
分散することによって、透明性を保ちながら透明樹脂部
材の弾性率向上と熱膨張率低減を達成することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, the particle size of the silica composition is set to a wavelength of visible light (380 nm) or less, so that the transmission of visible light is not hindered, and therefore the silica composition is finely dispersed in the base resin. It is possible to improve the elastic modulus and reduce the thermal expansion coefficient of the transparent resin member while maintaining transparency.

【0014】請求項4は、シリカ組成物の平均一次粒子
径を低減することで透明性の確保に優れる。
According to the present invention, the average primary particle diameter of the silica composition is reduced to ensure excellent transparency.

【0015】請求項5は、特定の高分子材料を選択する
ことにより、特に透明性に優れる。
According to the fifth aspect, the transparency is particularly excellent by selecting a specific polymer material.

【0016】請求項6は、特定の高分子材料を選択する
ことにより、特に透明性及び耐候性に優れる。
According to the sixth aspect, by selecting a specific polymer material, the transparency and the weather resistance are particularly excellent.

【0017】本発明のナノ複合樹脂組成物は、母材樹脂
に配合する無機成分としてのシリカの親和性向上に加
え、両者間の水素結合の強化に着目して開発検討してき
たものである。その結果、透明性を損なわずに強度向上
と線膨張係数の低減を図れる手法を見出した。この材料
を自動車や家電あるいは住宅等の工業用途に用いれば、
部材の軽量化と造型の自由度の拡大を図ることができ
る。例えば、既述の自動車のウィンドウで使用すれば、
無機ガラスと代替でき、車両の軽量化と新規デザインの
創出に大いに貢献できる。さらに、車両用途において軽
量化が達成できると同時に、省燃費とCO2排出低減か
ら地球環境の保全にも寄与することになる。
The nanocomposite resin composition of the present invention has been developed and studied by paying attention to the enhancement of the hydrogen bond between the two in addition to the improvement of the affinity of silica as an inorganic component compounded in the matrix resin. As a result, they have found a method capable of improving the strength and reducing the linear expansion coefficient without impairing the transparency. If this material is used for industrial applications such as automobiles, home appliances, and houses,
It is possible to reduce the weight of members and increase the degree of freedom in molding. For example, if you use it in the window of the car already mentioned,
It can be used as an alternative to inorganic glass and can greatly contribute to weight reduction of vehicles and creation of new designs. Furthermore, in addition to being able to achieve weight reduction in vehicle applications, it also contributes to the conservation of the global environment from fuel efficiency and CO 2 emission reduction.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の第一は、樹脂モノマー、
表面改質シリカ組成物及び溶媒より成る混合溶液(本明
細書中では、単に「混合溶液」とも称する)に、10〜
10000KHzの音波を照射した後、該樹脂モノマー
を重合して高分子化し、ついで溶媒を除去して樹脂組成
物とすることからなり、この際、表面改質シリカ組成物
は、樹脂モノマー100質量部に対して3〜100質量
部の範囲で配合され、かつ0.44〜8の改質係数を有
する、ナノ複合樹脂組成物の製造方法である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The first aspect of the present invention is to provide a resin monomer,
A mixed solution of the surface-modified silica composition and a solvent (also referred to simply as “mixed solution” in the present specification) contains 10 to 10 parts of the mixed solution.
After irradiating a sound wave of 10000 KHz, the resin monomer is polymerized to be polymerized, and then the solvent is removed to obtain a resin composition. At this time, the surface-modified silica composition is 100 parts by mass of the resin monomer. Is a compounding amount in the range of 3 to 100 parts by mass, and has a modification coefficient of 0.44 to 8.

【0019】本発明の方法の一実施態様を、簡単に記載
する。すなわち、まず、フラスコ等の反応容器に、トル
エン等の有機溶媒、メチルメタクリレート(MMA)等
の樹脂モノマー、AIBN(アゾビスイソブチロニトリ
ル)等の重合開始剤及び表面改質(疎水化)処理された
シリカ組成物を加え、攪拌子で攪拌し、均質な混合分散
溶液とする。次に、このフラスコ中の混合分散溶液に、
攪拌子で攪拌しながら、音波発振器により所定の音波を
当て、シリカ組成物に残存したシラノール基と水素結合
する付着水を除去し、当該シラノール基を樹脂モノマー
のカルボニル基等の官能基と反応させて水素結合を形成
させる。ついで、フラスコ内の空気を窒素等の不活性ガ
スで置換して系内を密封し、所定温度・時間下でモノマ
ーを反応重合して、表面改質された微粒子シリカを含む
複合樹脂組成物を得る。
One embodiment of the method of the present invention will be briefly described. That is, first, in a reaction container such as a flask, an organic solvent such as toluene, a resin monomer such as methyl methacrylate (MMA), a polymerization initiator such as AIBN (azobisisobutyronitrile), and a surface modification (hydrophobicization) treatment. The silica composition prepared above is added and stirred with a stir bar to obtain a homogeneous mixed dispersion solution. Next, to the mixed dispersion solution in this flask,
While stirring with a stirrer, a predetermined sound wave is applied by a sonic oscillator to remove the attached water that hydrogen bonds with the silanol group remaining in the silica composition, and the silanol group is reacted with a functional group such as a carbonyl group of the resin monomer. Form a hydrogen bond. Then, the air in the flask was replaced with an inert gas such as nitrogen to seal the system, and the monomers were reacted and polymerized at a predetermined temperature and for a time to give a composite resin composition containing surface-modified fine particle silica. obtain.

【0020】本発明の方法は、混合溶液に、10〜10
000KHzの音波を照射する工程を含むことを必須と
する。
According to the method of the present invention, the mixed solution is mixed with 10 to 10 parts.
It is essential to include a step of irradiating a sound wave of 000 KHz.

【0021】すなわち、本発明の方法の特徴の一は、材
料仕込み後であってかつ重合前に特定の周波数による音
波処理を施す点にある。より詳細には、表面改質シリカ
組成物中に残存するシラノール基の親水性は高いため、
常温で水分子が4〜5個水素結合により会合してクラス
ターを形成している水と接触すると、表面改質シリカ組
成物と水分子は容易に水素結合を形成する。この状態で
は、当該シリカ組成物と母材樹脂を混合しても、シラノ
ール基(−Si−OH)と母材樹脂の官能基との水素結
合は水分子との水素結合により阻害されるため、得られ
る複合樹脂組成物は強度等の本来具備すべき物性が十分
に発揮できない。このような現象を踏まえて、シラノー
ル基(−Si−OH)に付着している水の除去方法を鋭
意検討したところ、水分子は音波のエネルギーを受けて
振動し、シラノール基との水素結合が切断されてシラノ
ール基が露出し、これによりシラノール基は樹脂モノマ
ーの官能基と効率よく水素結合でき、ゆえにこのような
状態で樹脂モノマーを重合することにより得られる複合
樹脂組成物は強度等の本来備えていた物性を十分に発揮
できることが判明したのである。なお、拘束を解かれた
水は絶対量が少なくかつ系が有機溶媒の疎水系のため、
その解離水がシラノール基と再結合する可能性は極めて
低く、従ってそれに伴う物性が低下する可能性は低い。
また、これらの解離水は、複合樹脂材料の製造時の窒素
等の不活性ガスの封入により大気に散逸するものと思わ
れる。上述したように、本発明の方法によれば、シラノ
ール基と樹脂モノマーとの間に水素結合を形成させてよ
り強固な物性の複合樹脂材料を得ることができるため、
モンモリナイト等の粘土質の無機充填材とは異なり、そ
の形成複合樹脂材料は着色されないという利点がある。
That is, one of the features of the method of the present invention is that sonication is performed at a specific frequency after the material is charged and before the polymerization. More specifically, since the silanol groups remaining in the surface-modified silica composition have high hydrophilicity,
At room temperature, when 4 to 5 water molecules associate with each other through hydrogen bonds to form water and contact with water, the surface-modified silica composition and water molecules easily form hydrogen bonds. In this state, even if the silica composition and the base material resin are mixed, the hydrogen bond between the silanol group (—Si—OH) and the functional group of the base material resin is inhibited by the hydrogen bond with the water molecule. The obtained composite resin composition cannot sufficiently exhibit the physical properties originally required such as strength. Based on such a phenomenon, when the method of removing the water adhering to the silanol group (-Si-OH) was earnestly studied, the water molecule vibrates by receiving the energy of the sound wave and the hydrogen bond with the silanol group is generated. Cleavage exposes the silanol group, which allows the silanol group to efficiently hydrogen bond with the functional group of the resin monomer.Therefore, the composite resin composition obtained by polymerizing the resin monomer in such a state has an inherent strength and the like. It was found that the physical properties it possessed could be fully exerted. In addition, since the absolute amount of unbound water is small and the system is a hydrophobic system of organic solvent,
It is extremely unlikely that the dissociated water will recombine with the silanol group, and therefore the physical properties associated therewith are unlikely to deteriorate.
Further, it is considered that these dissociated waters are dissipated into the atmosphere by enclosing an inert gas such as nitrogen during the production of the composite resin material. As described above, according to the method of the present invention, it is possible to form a hydrogen bond between the silanol group and the resin monomer to obtain a composite resin material having stronger physical properties,
Unlike clay-like inorganic fillers such as montmorillonite, the formed composite resin material has the advantage that it is not colored.

【0022】本発明において、樹脂モノマー、表面改質
シリカ組成物及び溶媒からなる混合溶液を音波処理する
際の音波の周波数は、10〜10000KHzである。
これは、表面改質シリカ組成物中に残存するシラノール
基と水分子との水素結合を効率よく切断して、シラノー
ル基と樹脂モノマーのカルボニル基等の官能基との水素
結合の形成を促進して、その結果、強度等の得られる複
合樹脂組成物の本来備えていた物性を十分に発揮させる
ことができるからである。好ましくは、音波の周波数
は、10〜500KHzである。この際、10KHz未
満であるあるいは10000KHzを超える周波数で
は、エネルギー的に不足し、シラノール基と水分子との
間に形成される水素結合を切断する力が弱く、ゆえにシ
ラノール基と樹脂モノマーの官能基との水素結合を効率
よく形成できず、従って得られるナノ複合樹脂組成物の
強度が十分には向上しない場合がある。
In the present invention, the frequency of the sound wave when the mixed solution of the resin monomer, the surface-modified silica composition and the solvent is sonicated is 10 to 10,000 KHz.
This efficiently cleaves hydrogen bonds between silanol groups and water molecules remaining in the surface-modified silica composition, and promotes the formation of hydrogen bonds between silanol groups and functional groups such as carbonyl groups of resin monomers. As a result, the physical properties originally possessed by the composite resin composition, such as strength, can be sufficiently exhibited. Preferably, the frequency of the sound wave is 10 to 500 KHz. At this time, at a frequency lower than 10 KHz or higher than 10,000 KHz, the energy is insufficient, and the force for breaking the hydrogen bond formed between the silanol group and the water molecule is weak, and therefore the silanol group and the functional group of the resin monomer are weak. In some cases, hydrogen bonds with and cannot be efficiently formed, and thus the strength of the obtained nanocomposite resin composition may not be sufficiently improved.

【0023】また、本発明において、シラノール基への
水分子の再付着を防止するため、混合溶液の音波処理
は、樹脂モノマーとシリカ組成物が共存する混合溶液の
状態で行なわれる。
Further, in the present invention, in order to prevent the redeposition of water molecules to the silanol groups, the sonication of the mixed solution is carried out in the mixed solution in which the resin monomer and the silica composition coexist.

【0024】本発明において、混合溶液の音波処理条件
は、樹脂モノマー、表面改質シリカ組成物や溶媒の種類
や量によって異なり、表面改質シリカ組成物中に残存す
るシラノール基と水分子との水素結合を効率よく切断で
きる条件であれば特に制限されない。例えば、混合溶液
の音波処理温度は、通常、20〜120℃、好ましくは
40〜100℃であり、処理時間は、通常、5〜120
分、好ましくは10〜40分である。また、音波処理
は、常圧下で行なわれる。
In the present invention, the sonication conditions of the mixed solution differ depending on the type and amount of the resin monomer, the surface-modified silica composition and the solvent, and the silanol groups and water molecules remaining in the surface-modified silica composition are mixed. There is no particular limitation as long as the hydrogen bond can be efficiently broken. For example, the sonication temperature of the mixed solution is usually 20 to 120 ° C, preferably 40 to 100 ° C, and the treatment time is usually 5 to 120 ° C.
Minutes, preferably 10 to 40 minutes. Further, the sonication is performed under normal pressure.

【0025】また、本発明の方法は、上記音波処理後
に、樹脂モノマーを重合する工程を含む。この際、樹脂
モノマーの重合を促進するために、混合溶液は、重合開
始剤をさらに含むことが好ましい。この際、使用できる
重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(A
IBN)、及び過酸化ベンゾイルなどが挙げられる。ま
た、重合開始剤の使用量は、樹脂モノマーの重合が良好
に進行できる量であれば特に制限されず、公知の量が使
用できる。例えば、重合開始剤の使用量は、樹脂モノマ
ーに対して、0.05〜1質量%である。
Further, the method of the present invention includes a step of polymerizing the resin monomer after the sonication. At this time, in order to accelerate the polymerization of the resin monomer, the mixed solution preferably further contains a polymerization initiator. At this time, azobisisobutyronitrile (A
IBN), benzoyl peroxide and the like. The amount of the polymerization initiator used is not particularly limited as long as the polymerization of the resin monomer can proceed well, and a known amount can be used. For example, the amount of the polymerization initiator used is 0.05 to 1 mass% with respect to the resin monomer.

【0026】また、本発明において、樹脂モノマーの重
合反応は、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、塊状重合の
いずれであってもよい。また、重合条件は、樹脂モノマ
ー、表面改質シリカ組成物や溶媒の種類や量によって異
なり、樹脂モノマーを効率よく重合できる条件であれば
特に制限されない。例えば、樹脂モノマーの重合温度
は、通常、20〜120℃、好ましくは40〜100℃
であり、重合時間は、通常、4〜48時間、好ましくは
6〜24時間である。また、重合反応は、常圧下で行な
われる。
In the present invention, the polymerization reaction of the resin monomer may be any of suspension polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization and bulk polymerization. Further, the polymerization conditions differ depending on the types and amounts of the resin monomer, the surface-modified silica composition and the solvent, and are not particularly limited as long as the resin monomer can be efficiently polymerized. For example, the polymerization temperature of the resin monomer is usually 20 to 120 ° C, preferably 40 to 100 ° C.
And the polymerization time is usually 4 to 48 hours, preferably 6 to 24 hours. Further, the polymerization reaction is carried out under normal pressure.

【0027】本発明によれば、上記樹脂モノマーの重合
反応後、溶媒を除去して、樹脂組成物を得るが、この際
使用できる溶媒の除去方法としては、特に制限されず、
溶媒の種類によって適宜公知と同様の方法が使用でき
る。例えば、非相溶の溶媒を使用して目的物を沈殿(凝
固)する方法、及び蒸留装置等による加熱・蒸発させる
方法などがある。非相溶の溶媒を使用して目的物を沈殿
(凝固)する方法における凝固用の溶媒としては、エタ
ノール、メタノール、ブタノールなどのアルコール類や
ヘキサンなどが挙げられ、その配合量は、重合反応後の
溶液100質量部に対して、10〜300質量部、より
好ましくは50〜100質量部である。
According to the present invention, after the polymerization reaction of the above resin monomer, the solvent is removed to obtain a resin composition, but the method of removing the solvent that can be used at this time is not particularly limited.
A known method can be appropriately used depending on the kind of the solvent. For example, there are a method of precipitating (coagulating) the target substance using an incompatible solvent, a method of heating and evaporating with a distillation apparatus and the like. Solvents for coagulation in the method of precipitating (coagulating) a target substance using an incompatible solvent include alcohols such as ethanol, methanol, butanol, and hexane, and the compounding amount thereof is after the polymerization reaction. 10 to 300 parts by mass, and more preferably 50 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solution.

【0028】本発明において混合溶液を構成する樹脂モ
ノマーは、所望の用途に応じて適宜選択され、特に制限
されるものではないが、シリカに含まれるシラノール基
と水素結合を形成しやすい酸素原子(O)、窒素原子
(N)及びフッ素原子(F)等の電気陰性度の大きい原
子を含む官能基を有する樹脂のモノマーが好ましい。ま
た、用途によっては、透明樹脂モノマーであることが好
ましい。なお、本明細書における透明樹脂モノマーと
は、全光線透過率が75%以上の樹脂を構成するモノマ
ーをいう。具体的には、ポリメチルメタクリレート等の
(メタ)アクリル系高分子材料、ポリカーボネート系高
分子材料等のポリアリーレート系高分子材料、ポリアセ
タール系高分子材料、ポリエチレンテレフタレート等の
熱可塑性ポリエステル系高分子材料、ポリエーテルエー
テルケトン系高分子材料、ポリエーテルケトン系高分子
材料等を構成するモノマーなどの酸素原子を含む官能基
を有する樹脂のモノマー;ポリアミド系高分子材料、ポ
リアミドイミド系高分子材料等を構成するモノマーなど
の窒素原子を含む官能基を有する樹脂のモノマー;ポリ
テトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を構成するモノ
マーなどのフッ素原子を含む官能基を有する樹脂のモノ
マー;ポリスチレン系高分子材料などが挙げられる。こ
れらのうち、表面改質シリカ組成物に含まれるシラノー
ル基と母材樹脂を構成するモノマーに含まれる官能基と
の相互作用や無機ガラスの代替として高い透明性が要求
される用途に適した透明樹脂材料である点を勘案する
と、カルボニル基(−C=O)を有するメチルメタクリ
レートを含む(メタ)アクリル系高分子材料や、ポリカ
ーボネート系高分子材料を構成するモノマーが好まし
い。特に、自動車窓ガラスなど屋外での使用頻度の高い
部材の場合は、透明性に加え、耐候性の良い(メタ)ア
クリル系高分子材料を構成するモノマーを使用すること
が好ましい。なお、(メタ)アクリル系高分子材料、ポ
リカーボネート系高分子材料およびポリスチレン系高分
子材料を構成するモノマーとしては、それぞれ(メタ)
アクリル系単量体、二価のフェニール系単量体、スチレ
ン系単量体等を主成分とするものがあり、特にメタクリ
ル系単量体、(メタ)アクリル系単量体、ジフェニルカ
ーボネートやビスフェノールAを主要構成要素とするこ
とが好ましい。
In the present invention, the resin monomer constituting the mixed solution is appropriately selected according to the desired application and is not particularly limited, but an oxygen atom (which easily forms a hydrogen bond with a silanol group contained in silica ( O), a nitrogen atom (N), a fluorine atom (F), etc. The resin monomer which has a functional group containing atoms with high electronegativity is preferable. Further, depending on the application, it is preferably a transparent resin monomer. In addition, the transparent resin monomer in this specification refers to a monomer that constitutes a resin having a total light transmittance of 75% or more. Specifically, a (meth) acrylic polymer material such as polymethylmethacrylate, a polyarylate polymer material such as a polycarbonate polymer material, a polyacetal polymer material, a thermoplastic polyester polymer such as polyethylene terephthalate. Monomers of resins having functional groups containing oxygen atoms such as materials, polyetheretherketone-based polymer materials, monomers constituting polyetherketone-based polymer materials; polyamide-based polymer materials, polyamide-imide-based polymer materials, etc. Resin monomer having a functional group containing a nitrogen atom such as a monomer forming a monomer; Resin monomer having a functional group containing a fluorine atom such as a monomer forming a fluororesin such as polytetrafluoroethylene; polystyrene polymer material Is mentioned. Of these, a transparent material suitable for use in which interaction between the silanol group contained in the surface-modified silica composition and the functional group contained in the monomer constituting the matrix resin or high transparency is required as an alternative to the inorganic glass. Considering that it is a resin material, a (meth) acrylic polymer material containing methyl methacrylate having a carbonyl group (—C═O) and a monomer that constitutes a polycarbonate polymer material are preferable. In particular, in the case of a member that is frequently used outdoors such as automobile window glass, it is preferable to use a monomer that constitutes a (meth) acrylic polymer material having good weather resistance in addition to transparency. In addition, each of the monomers constituting the (meth) acrylic polymer material, the polycarbonate polymer material and the polystyrene polymer material is (meth)
Some have acrylic monomers, divalent phenyl monomers, styrene monomers, etc. as main components, especially methacrylic monomers, (meth) acrylic monomers, diphenyl carbonate and bisphenol. It is preferred that A is the major component.

【0029】また、本発明において混合溶液を構成する
表面改質シリカ組成物は、0.44〜8、好ましくは1
〜4の改質係数を有する。微粒子シリカのシラノール基
がアルキル基による疎水化処理を受けることで、母材樹
脂との親和性は向上するからである。特に、改質係数が
この範囲にある場合には、母材樹脂との親和性が増すた
めシリカ成分が母材樹脂に均一に分散し、透明性を悪化
させることなく、高強度・低熱膨張率の透明樹脂が得ら
れる。また、残存するシラノール基は、母材樹脂に含ま
れる官能基、例えば母材樹脂がポリメチルメタクリレー
トなどの場合には、その骨格に含まれるカルボニル基
(−C=O)と水素結合を発生させるため、強度的によ
り強固な透明樹脂組成物となる。
Further, the surface-modified silica composition constituting the mixed solution in the present invention is 0.44 to 8, preferably 1
It has a modification factor of ˜4. This is because the affinity of the silanol group of the fine particle silica with the base resin is improved by subjecting the silanol group of the fine particle silica to a hydrophobic treatment with an alkyl group. In particular, when the modification coefficient is in this range, the affinity with the base material resin increases, so the silica component is uniformly dispersed in the base material resin, and the high strength and low coefficient of thermal expansion do not deteriorate transparency. Transparent resin is obtained. Further, the remaining silanol groups generate a hydrogen bond with a functional group contained in the base material resin, for example, when the base material resin is polymethylmethacrylate or the like, a carbonyl group (—C═O) contained in the skeleton thereof. Therefore, the transparent resin composition is stronger and stronger.

【0030】なお、本明細書において、「改質係数」と
は、微粒子シリカのシラノール基の疎水化率(A)とア
ルキル基の総炭素数(B)との積(A×B)で示される
係数を意味する。すなわち、「表面改質シリカ組成物が
0.44〜8の改質係数を有する」とは、表面改質シリ
カ組成物が、微粒子シリカのシラノール基の疎水化率
(A)とアルキル基の総炭素数(B)との積(A×B)
で示す改質係数が、0.44〜8となるように表面改質
されたシリカ組成物を意味する。ここに、シラノール基
の疎水化率(A)とは、微粒子シリカのシラノール基に
含まれる水素原子がアルキル基と置換した割合であり、
系の疎水化率に相当し、0を超え1以下、好ましくは0
超0.5以下の数である。また、アルキル基の総炭素数
(B)とは、シラノール基の水素原子が直接と置換する
ことで付加されたアルキル基の炭素数の合計である。
In the present specification, the "modification coefficient" is represented by the product (A × B) of the hydrophobization ratio (A) of the silanol group of the fine particle silica and the total carbon number (B) of the alkyl group. Means a coefficient that is That is, "the surface-modified silica composition has a modification coefficient of 0.44 to 8" means that the surface-modified silica composition has a total silanol group hydrophobicity (A) and alkyl groups of fine particle silica. Product with carbon number (B) (A x B)
Means a silica composition whose surface has been modified so that the modification coefficient thereof is 0.44 to 8. Here, the hydrophobization ratio (A) of the silanol group is the ratio of the hydrogen atom contained in the silanol group of the fine particle silica to the alkyl group,
Corresponds to the hydrophobization rate of the system, exceeding 0 and 1 or less, preferably 0.
It is a number less than 0.5. The total carbon number (B) of the alkyl group is the total number of carbon atoms of the alkyl group added by directly substituting the hydrogen atom of the silanol group.

【0031】例えば、模式的に微粒子シリカの構造を下
記左式に示し、これをジメチルジクロロシランで改質し
て下記右式で示す改質シリカ組成物が得られた場合に
は、シラノールの疎水化率(A)は、4個のシラノール
基の内の2個を改質しているので疎水化率(A)は2/
4=0.5であり、メチル基が4個付加されているため
アルキル基の総炭素数(B)は4であり、A×B=2と
なる。
For example, when the structure of fine particle silica is schematically shown in the left formula below and modified with dimethyldichlorosilane to obtain a modified silica composition shown in the right formula below, the hydrophobicity of silanol is The conversion ratio (A) is 2 / out of the 4 silanol groups, so the conversion ratio (A) is 2 /
4 = 0.5, and since four methyl groups are added, the total number of carbon atoms (B) of the alkyl group is 4, and A × B = 2.

【0032】[0032]

【化2】 [Chemical 2]

【0033】このような表面改質シリカ組成物を製造す
るには、シラノール基を有する微粒子シリカに、シラン
系、シラザン系、シロキサン系などの種々のシリコーン
系化合物で処理する方法がある。
In order to produce such a surface-modified silica composition, there is a method of treating fine particle silica having a silanol group with various silicone compounds such as silane type, silazane type and siloxane type.

【0034】すなわち、微粒子シリカをシリコーン系化
合物で改質する方法としては、シクロヘキサン等の溶媒
中に微粒子シリカの粉末を分散し、ついで改質剤である
シリコーン系化合物を添加し、還流処理をする、いわゆ
る液相法によって行なうことができる。反応終了後、生
成物をシクロヘキサンで洗浄する。この際、微粒子シリ
カを分散させる溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘ
プタン、オクタン等のパラフィン系炭化水素;シクロブ
タン、シクロペンタン、シクロへキサン等のシクロパラ
フィン系炭化水素;メチルエチルケトン、アセトン等の
ケトン系炭化水素;トルエン、キシレン、ベンゼン等の
芳香族炭化水素などが挙げられる。微粒子シリカは、上
記溶媒中に10〜45質量%の濃度に分散させる。改質
係数は、改質剤の種類及び濃度や、還流時間などによっ
て調整することができる。また、改質条件は、所望の改
質係数が達成できる条件であれば特に制限されず、シリ
コーン系化合物の種類や濃度等によって異なる。例え
ば、好ましい改質温度は、40〜200℃であり、還流
時間は0.5時間以上である。なお、塩素系のシリコー
ン系化合物で改質する場合には、発生する塩化水素を捕
捉するために、改質反応には触媒を使用することもでき
る。このような触媒としてはピリジンがあり、その添加
量は、塩素系改質剤100質量部に対して、0〜300
質量部である。
That is, as a method of modifying the fine particle silica with a silicone compound, a powder of the fine particle silica is dispersed in a solvent such as cyclohexane, and then a silicone compound as a modifier is added and refluxed. The so-called liquid phase method can be used. After completion of the reaction, the product is washed with cyclohexane. At this time, as a solvent for dispersing the fine particle silica, a paraffinic hydrocarbon such as pentane, hexane, heptane and octane; a cycloparaffinic hydrocarbon such as cyclobutane, cyclopentane and cyclohexane; a ketone based carbonization such as methyl ethyl ketone and acetone Hydrogen; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, benzene and the like can be mentioned. The fine particle silica is dispersed in the solvent at a concentration of 10 to 45% by mass. The modification coefficient can be adjusted by the kind and concentration of the modifier, the reflux time, and the like. Further, the modification conditions are not particularly limited as long as the desired modification coefficient can be achieved, and vary depending on the type and concentration of the silicone compound. For example, the preferable reforming temperature is 40 to 200 ° C., and the reflux time is 0.5 hours or more. When reforming with a chlorine-based silicone compound, a catalyst may be used in the reforming reaction in order to capture the generated hydrogen chloride. As such a catalyst, there is pyridine, and the addition amount thereof is 0 to 300 with respect to 100 parts by mass of the chlorine-based modifier.
Parts by mass.

【0035】このような改質は、真空ラインの中で微粒
子シリカの粉末を加熱して吸着水を除去した後、改質剤
である上記シリコーン系化合物の蒸気を導入して200
〜300℃で加熱する、いわゆる気相法によっても行な
うことができる。改質係数は、改質剤の種類及び濃度
や、還流時間などによって調整することができる。な
お、改質前の微粒子シリカが水に分散したコロイド状で
ある場合には、水との反応性を回避するために水を例え
ばメチルエチルケトン等の有機溶媒に置換する必要があ
る。このような脱水方法は特開平2000−44226
号等で開示されている。
Such modification is carried out by heating fine silica powder in a vacuum line to remove adsorbed water, and then introducing the vapor of the above-mentioned silicone compound as a modifying agent.
It can also be carried out by a so-called vapor phase method of heating at ~ 300 ° C. The modification coefficient can be adjusted by the kind and concentration of the modifier, the reflux time, and the like. When the fine particle silica before modification is in a colloidal form dispersed in water, it is necessary to replace the water with an organic solvent such as methyl ethyl ketone in order to avoid reactivity with water. Such a dehydration method is disclosed in JP-A-2000-44226.
No., etc.

【0036】微粒子シリカとしては、シラノール基(−
Si−OH)を有する無機シリカであれば特に制限無く
使用できる。シラノール基の末端の水素原子は、活性な
プロトン性の性質をもちアルカリ成分とよく反応し、か
つ窒素原子、フッ素原子、更にはカルボニル基に含まれ
る酸素原子等の電気陰性度の大きい原子を含む官能基と
の間に水素結合を形成する性質がある。このため、表面
改質シリカ組成物を母材樹脂となる樹脂モノマーと混合
すると、樹脂モノマー中にしっかりと混合される。微粒
子シリカとしては、一般に市販されている四塩化珪素
(SiCl4)の高温加熱分解品や珪酸ソーダ((Si
2n・Na2O)の加水分解により得られるもの等を
原料とすることができる。前者は微粉末状で、後者は水
分散型あるいは有機溶媒分散型のコロイド状で販売され
ているが、本発明では双方の微粒子シリカを表面改質シ
リカ組成物の原料として用いることができる。なお、後
者のコロイダルシリカでは、近年、球状シリカが4〜5
個連結した、長さが40〜50nmの鎖状シリカが販売
され(例えば、日産化学工業(株)製のスノーテックS
T−UPなど)、本発明では、このような鎖状シリカ
も、従来の球状シリカと同様にしてシリカ組成物の原料
として用いることができる。また、微粒子シリカは、そ
の形状は、特に制限されるものはなく、上述したよう
に、球状であっても鎖状であってもよいが、平均一次粒
子径が380nm以下であること、より好ましくは5〜
100nmであることが好ましい。これを樹脂モノマー
と混合した場合に、透明性を保ちながら樹脂部材の弾性
率向上と熱膨張率低減を達成することができるためであ
る。
As fine particle silica, silanol groups (-
Any inorganic silica having (Si—OH) can be used without particular limitation. The terminal hydrogen atom of the silanol group has an active protic property, reacts well with an alkali component, and contains a nitrogen atom, a fluorine atom, and an atom having a high electronegativity such as an oxygen atom contained in a carbonyl group. It has a property of forming a hydrogen bond with a functional group. For this reason, when the surface-modified silica composition is mixed with the resin monomer that serves as the base material resin, it is firmly mixed into the resin monomer. As the fine particle silica, generally commercially available high temperature decomposition products of silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and sodium silicate ((Si
A material obtained by hydrolysis of O 2 ) n · Na 2 O) can be used as a raw material. The former is sold in the form of fine powder and the latter is sold in the form of water-dispersed or organic solvent-dispersed colloid. In the present invention, both fine particle silicas can be used as raw materials for the surface-modified silica composition. In addition, in the latter colloidal silica, spherical silica is 4-5 in recent years.
Individually connected chain silica having a length of 40 to 50 nm is sold (for example, Snowtec S manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
In the present invention, such chain silica can also be used as a raw material of a silica composition in the same manner as conventional spherical silica. The shape of the fine particle silica is not particularly limited and may be spherical or chain-like as described above, but the average primary particle diameter is preferably 380 nm or less, more preferably Is 5
It is preferably 100 nm. This is because when this is mixed with a resin monomer, it is possible to improve the elastic modulus and reduce the thermal expansion coefficient of the resin member while maintaining transparency.

【0037】微粒子シリカを表面改質するための改質剤
としては、下記に示すシリコーン系化合物が特に好まし
い。
As the modifier for modifying the surface of the fine particle silica, the silicone compounds shown below are particularly preferable.

【0038】[0038]

【化3】 [Chemical 3]

【0039】上記式中、R1、R2及びR3は、炭素数1
〜20の分岐を有していてもよいアルキル基を示す。こ
の際、R1、R2及びR3は、同一であってもあるいは異
なるものであってもよい。ここで、炭素数1〜20のア
ルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、
イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブ
チル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチ
ル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オク
チル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基などが
挙げられる。本発明では、シリコーン系化合物に含まれ
るアルキル基が微粒子シリカに付加することで、疎水性
を付与することができる。また、X1、X2及びX3は、
塩素原子、水素原子、炭素数1〜8のアルコキシ基を示
す。この際、X1、X2及びX3は、同一であってもある
いは異なるものであってもよい。ここで、炭素数1〜8
のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プ
ロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブト
キシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、
ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、2−エチルヘキ
シルオキシ基、オクチルオキシ基などが挙げられる。本
発明では、X1、X2及びX3は、微粒子シリカ中のシラ
ノール基と反応しやすいため、改質係数の調整が容易で
あり、目的に応じた改質を再現性良く、速やかに行なう
ことができるからである。
In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 have 1 carbon atoms.
The alkyl group which may have a branch of 20 is shown. At this time, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different. Here, as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a methyl group, an ethyl group, a propyl group,
Examples thereof include isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group and octadecyl group. In the present invention, hydrophobicity can be imparted by adding the alkyl group contained in the silicone compound to the fine particle silica. In addition, X 1 , X 2 and X 3 are
A chlorine atom, a hydrogen atom, and an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms are shown. At this time, X 1 , X 2 and X 3 may be the same or different. Where the carbon number is 1 to 8
Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group,
Examples thereof include a pentyloxy group, a hexyloxy group, a 2-ethylhexyloxy group and an octyloxy group. In the present invention, since X 1 , X 2 and X 3 easily react with the silanol group in the fine particle silica, the modification coefficient can be easily adjusted, and modification according to the purpose can be carried out rapidly with good reproducibility. Because you can.

【0040】より具体的には、微粒子シリカを改質する
シリコーン系化合物のうち、1置換アルキルのシリコー
ン系化合物として、n−ブチルトリクロロシラン、n−
ブチルトリメトキシシラン、n−デシルトリクロロシラ
ン、n−デシルトリエトキシシラン、ジメトキシメチル
クロロシラン、n−ドデシルトリクロロシラン、n−ド
デシルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、
エチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラ
ン、n−ヘプチルトリクロロシラン、n−ヘキサデシル
トリクロロシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラ
ン、n−ヘキシルトリクロロシラン、n−ヘキシルトリ
エトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、メ
チルトリクロロシラン、メチルトリエトキシシラン、n
−オクタデシルトリクロロシラン、n−オクタデシルト
リエトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラ
ン、n−プロピルトリクロロシラン、n−プロピルトリ
エトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシランなど
が挙げられる。
More specifically, among the silicone compounds for modifying fine particle silica, n-butyltrichlorosilane and n-butyltrichlorosilane are used as the monosubstituted alkyl silicone compounds.
Butyltrimethoxysilane, n-decyltrichlorosilane, n-decyltriethoxysilane, dimethoxymethylchlorosilane, n-dodecyltrichlorosilane, n-dodecyltriethoxysilane, ethyltrichlorosilane,
Ethyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, n-heptyltrichlorosilane, n-hexadecyltrichlorosilane, n-hexadecyltrimethoxysilane, n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane , Methyltrichlorosilane, methyltriethoxysilane, n
-Octadecyltrichlorosilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-propyltrichlorosilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane and the like.

【0041】また、2置換アルキルのシリコーン系化合
物としては、n−ブチルメチルジクロロシラン、n−デ
シルメチルジクロロシラン、ジ−n−ブチルジクロロシ
ラン、ジエチルジクロロシラン、ジエチルジエトキシシ
ラン、ジ−n−ヘキシルジクロロシラン、ジメチルジク
ロロシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメ
トキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチル
メトキシクロロシラン、ジ−n−オクチルジクロロシラ
ン、ドコシルメチルジクロロシラン、ドデシルメチルジ
クロロシラン、ドデシルメチルジエトキシシラン、エチ
ルメチルジクロロシラン、n−ヘプチルメチルジクロロ
シラン、n−ヘキシルメチルジクロロシラン、メチルペ
ンチルジクロロシラン、n−オクタデシルメトキシジク
ロロシラン、n−オクタデシルメチルジクロロシラン、
プロピルメチルジクロロシランなどが挙げられる。
The disubstituted alkyl silicone compounds include n-butylmethyldichlorosilane, n-decylmethyldichlorosilane, di-n-butyldichlorosilane, diethyldichlorosilane, diethyldiethoxysilane and di-n-. Hexyldichlorosilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldipropoxysilane, dimethylmethoxychlorosilane, di-n-octyldichlorosilane, docosylmethyldichlorosilane, dodecylmethyldichlorosilane, dodecylmethyldiethoxysilane , Ethylmethyldichlorosilane, n-heptylmethyldichlorosilane, n-hexylmethyldichlorosilane, methylpentyldichlorosilane, n-octadecylmethoxydichlorosilane, n- Kuta decyl methyl dichlorosilane,
Examples include propylmethyldichlorosilane and the like.

【0042】また、3置換アルキルのシリコーン系化合
物としては、n−デシルジメチルクロロシラン、エチル
ジメチルクロロシラン、n−オクタデシルジメチルクロ
ロシラン、n−オクタデシルジメチルメトキシシラン、
n−オクチルジメチルクロロシラン、n−プロピルジメ
チルクロロシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチ
ルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメ
チル−n−プロポキシシラン、トリ−n−プロピルクロ
ロシランなどが挙げられる。
The trisubstituted alkyl silicone compounds include n-decyldimethylchlorosilane, ethyldimethylchlorosilane, n-octadecyldimethylchlorosilane, n-octadecyldimethylmethoxysilane,
Examples thereof include n-octyldimethylchlorosilane, n-propyldimethylchlorosilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethyl-n-propoxysilane, and tri-n-propylchlorosilane.

【0043】このようなシリコーン系化合物は、含まれ
るアルキル基が疎水性を示すため、これによって改質さ
れた表面改質シリカ組成物は樹脂モノマーとの相溶性に
優れ、特に(メタ)アクリル系高分子材料、ポリカーボ
ネート系高分子材料等のポリアリーレート系高分子材
料、ポリエチレンテレフタレート系高分子材料、ポリア
セタール系高分子材料、ポリエーテルエーテルケトン系
高分子材料、ポリエーテルケトン系高分子材料、ポリア
ミド系高分子材料、ポリアミドイミド系高分子材料、及
びフッ素樹脂等を構成するモノマー等との親和性を向上
させることができる。このような親和性の向上によりシ
リカを樹脂モノマー中に均一に分散させることができ
る。
In such a silicone-based compound, since the alkyl group contained therein is hydrophobic, the surface-modified silica composition modified by this is excellent in compatibility with the resin monomer, and particularly the (meth) acrylic-based compound. Polymer materials, polyarylate polymer materials such as polycarbonate polymer materials, polyethylene terephthalate polymer materials, polyacetal polymer materials, polyetheretherketone polymer materials, polyetherketone polymer materials, polyamide It is possible to improve the affinity with a polymer-based polymer material, a polyamide-imide-based polymer material, and a monomer that constitutes a fluororesin. Due to such improvement in affinity, silica can be uniformly dispersed in the resin monomer.

【0044】上述したようにして改質された本発明によ
る表面改質シリカ組成物の形状については特に限定され
ず、一般的な粒子状や略球状だけでなく、鎖状、直方体
や板状、繊維のような直線形状、枝分かれした分岐形状
等も用いることができるが、好ましくは粒子状や鎖状で
ある。また、本発明による表面改質シリカ組成物の粒径
もまた、表面改質シリカ組成物が樹脂モノマー中に均一
に分散できるような粒径であれば特に限定されないが、
高強度・低熱膨張率でかつ透明性の高いナノ複合透明樹
脂組成物を得ることを考慮すると、出来るだけ粒径の小
さいものを用いるのが望ましい。より望ましくは、可視
光線波長(380〜770nm)である380nm以
下、特に望ましくは5〜100nmの平均一次粒子径を
有する表面改質シリカ組成物が使用できる。平均一次粒
子径を380nm以下とすることでこれを配合した樹脂
組成物の透明性を担保できる。なお、平均一次粒子径が
5〜100nmのものは、透明性の確保の点で優れる。
なお、本明細書において、「平均一次粒子径」とは、シ
リカ組成物の直線距離で最も長い部分の長さの平均値を
いう。
The shape of the surface-modified silica composition according to the present invention which has been modified as described above is not particularly limited, and not only general particles and substantially spherical shapes, but also chain shapes, rectangular parallelepipeds and plate shapes, A linear shape such as a fiber or a branched shape may be used, but a particle shape or a chain shape is preferable. Further, the particle diameter of the surface-modified silica composition according to the present invention is also not particularly limited as long as the particle diameter of the surface-modified silica composition can be uniformly dispersed in the resin monomer,
Considering obtaining a nanocomposite transparent resin composition having high strength, low thermal expansion coefficient and high transparency, it is desirable to use a nanocomposite transparent resin composition having a particle size as small as possible. More preferably, a surface-modified silica composition having an average primary particle diameter of 380 nm or less, which is a visible light wavelength (380 to 770 nm), and particularly preferably 5 to 100 nm can be used. By setting the average primary particle diameter to 380 nm or less, the transparency of the resin composition containing this can be ensured. In addition, those having an average primary particle size of 5 to 100 nm are excellent in terms of ensuring transparency.
In addition, in this specification, "average primary particle diameter" means the average value of the lengths of the longest linear distances of the silica composition.

【0045】本発明において、表面改質シリカ組成物の
配合量は、樹脂モノマー100質量部に対して、3〜1
00質量部の範囲である。シリカ組成物の配合量を特定
範囲に制限することで、剛性、耐衝撃性等の強度を確保
し、熱膨張率を低減することができるからである。当該
シリカ組成物の配合量が増すにつれてシリカ組成物のシ
ラノール基と樹脂モノマーの官能基との水素結合の形成
が促進され、それにつれて複合樹脂材料の強度は増しか
つ熱膨張率も低下するが、樹脂モノマー100質量部に
対する配合量が100質量部を超えても更なる特性向上
は少なく、逆に透明性が低下し、また比重が高くなって
部材の質量が増える場合がある。従って、表面改質シリ
カ組成物の配合量は、樹脂モノマー100質量部に対し
て100質量部を上限とするのが望ましい。一方、樹脂
モノマー100質量部に対する配合量が3質量部以上あ
れば、線膨張係数の低減効果は低いものの、複合樹脂材
料の強度が向上しその効果が認められるが、配合量が3
質量部を下回ると、熱膨張率の低減効果が低く、ナノ複
合樹脂組成物の強度向上や熱膨張率低減の機能に劣り、
シリカ無添加の透明樹脂材との差異はない場合があるか
らである。なお、ナノ複合透明樹脂組成物の強度向上
は、シリカ組成物の配合量が3質量部以上になると認め
られ、40質量部以下であると所定の機能の全てを確保
でき、かつ重量増加を最小限に押さえることができる。
これらより、表面改質シリカ組成物の配合量は、樹脂モ
ノマー100質量部に対して、3〜40質量部とするの
がより望ましい。
In the present invention, the compounding amount of the surface-modified silica composition is 3 to 1 with respect to 100 parts by mass of the resin monomer.
It is in the range of 00 parts by mass. This is because the strength such as rigidity and impact resistance can be secured and the coefficient of thermal expansion can be reduced by limiting the blending amount of the silica composition to a specific range. As the blending amount of the silica composition increases, the formation of hydrogen bonds between the silanol groups of the silica composition and the functional groups of the resin monomer is promoted, and the strength of the composite resin material increases and the coefficient of thermal expansion decreases accordingly. Even if the blending amount is more than 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin monomer, there is little further improvement in characteristics, conversely the transparency is lowered, and the specific gravity is increased, which may increase the mass of the member. Therefore, it is desirable that the upper limit of the amount of the surface-modified silica composition be 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin monomer. On the other hand, if the compounding amount is 3 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the resin monomer, the effect of reducing the linear expansion coefficient is low, but the strength of the composite resin material is improved and the effect is recognized, but the compounding amount is 3
When it is less than the mass part, the effect of reducing the coefficient of thermal expansion is low, and the function of improving the strength and reducing the coefficient of thermal expansion of the nanocomposite resin composition is poor,
This is because there may be no difference from the transparent resin material containing no silica. The strength of the nanocomposite transparent resin composition is recognized to be 3 parts by mass or more of the silica composition, and when it is 40 parts by mass or less, all the predetermined functions can be secured and the weight increase is minimized. You can hold it to the limit.
From these, the blending amount of the surface-modified silica composition is more preferably 3 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin monomer.

【0046】なお、本発明において、表面改質シリカ組
成物は、樹脂モノマーや溶媒と直接混合されても、ある
いは予め他の溶媒に溶解された後溶液の形態で混合され
てもよい。後者の場合、使用できる他の溶媒としては、
ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等のパラフィ
ン系炭化水素類;シクロブタン、シクロペンタン、シク
ロへキサンなどのシクロパラフィン系炭化水素;メチル
エチルケトン、トルエン、キシレン、アセトン、ベンゼ
ンなどの芳香族系炭化水素等が挙げられる。また、この
際の溶解液中のシリカ組成物の濃度は、特に制限はない
が、混合の均一性や操作性の点から10〜45質量%で
あることが好ましい。
In the present invention, the surface-modified silica composition may be directly mixed with the resin monomer or solvent, or may be previously dissolved in another solvent and then mixed in the form of a solution. In the latter case, other solvents that can be used include
Paraffin hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and octane; cycloparaffin hydrocarbons such as cyclobutane, cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as methyl ethyl ketone, toluene, xylene, acetone and benzene. To be The concentration of the silica composition in the solution at this time is not particularly limited, but is preferably 10 to 45 mass% from the viewpoint of uniformity of mixing and operability.

【0047】本発明において、混合溶液を構成する溶媒
は、使用される樹脂モノマーや表面改質シリカ組成物の
種類によって適宜選択される。例えば、メチルメタアク
リレートなどを主な樹脂モノマーとして使用する場合に
は、アセトン、アニリン、キシレン、酢酸エチル、酢酸
メチル、酢酸ブチル、トルエン及びメチルエチルケトン
などの芳香族系やケトン系の有機溶媒を好ましく使用す
ることができる。溶媒の量は、特に制限されないが、混
合溶液の均一性や音波処理や重合反応の操作性の点か
ら、溶媒における樹脂モノマー(または表面改質シリカ
組成物)の濃度が、10〜40質量%となるような量で
あることが好ましい。本発明では、溶媒は、樹脂モノマ
ーの重合反応後に、除去されることで、本発明のナノ複
合透明樹脂組成物を調製することができる。なお、凝固
用の溶剤としては、エタノール、メタノール、ブタノー
ルなどのアルコール類やヘキサンなどが挙げられ、その
配合量は、重合反応後の溶液100質量部に対して、1
0〜300質量部、より好ましくは50〜100質量部
である。
In the present invention, the solvent constituting the mixed solution is appropriately selected depending on the kind of the resin monomer and the surface-modified silica composition used. For example, when using methyl methacrylate or the like as the main resin monomer, aromatic or ketone organic solvents such as acetone, aniline, xylene, ethyl acetate, methyl acetate, butyl acetate, toluene and methyl ethyl ketone are preferably used. can do. The amount of the solvent is not particularly limited, but the concentration of the resin monomer (or surface-modified silica composition) in the solvent is 10 to 40% by mass from the viewpoint of uniformity of the mixed solution and operability of sonication and polymerization reaction. The amount is preferably such that In the present invention, the solvent is removed after the polymerization reaction of the resin monomer, whereby the nanocomposite transparent resin composition of the present invention can be prepared. Examples of the solvent for coagulation include alcohols such as ethanol, methanol, butanol, hexane, etc., and the compounding amount is 1 part with respect to 100 parts by mass of the solution after the polymerization reaction.
The amount is 0 to 300 parts by mass, more preferably 50 to 100 parts by mass.

【0048】本発明のナノ複合樹脂組成物には、必要に
応じて透明性を阻害しない程度に、様々な添加剤、例え
ば帯電防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、
酸化防止剤、エネルギー消剤、難燃剤、顔料、着色剤等
を添加してもよい。
In the nanocomposite resin composition of the present invention, various additives such as an antistatic agent, an antioxidant, a heat stabilizer, an ultraviolet absorber, and the like may be added, if necessary, so long as the transparency is not impaired.
Antioxidants, energy quenchers, flame retardants, pigments, colorants and the like may be added.

【0049】本発明のナノ複合樹脂組成物は、強度が高
く、熱膨張率が低くかつ樹脂モノマーの種類によっては
透明性が高いという特性を兼ね備えているため、これら
の機能が要求される部材に好適であり、例えば、内装材
では計器盤の透明カバーならびに外装材では窓ガラス
(ウィンドウ)やヘッドランプ、サンルーフ及びコンビ
ネーションランプカバー類などの、自動車や家電そして
住宅に用いられる透明部材・備品に適している。特に、
本発明のナノ複合樹脂組成物は、軽量化と成形の自由度
が要求される無機ガラス代替用途としての樹脂ウィンド
ウや自動車の内外装部品成形体でその効果を発揮でき
る。
The nanocomposite resin composition of the present invention has the characteristics of high strength, low coefficient of thermal expansion, and high transparency depending on the type of resin monomer. Suitable for transparent materials and fixtures used in automobiles, home appliances and houses such as transparent covers for instrument panels for interior materials and window glasses (windows), headlamps, sunroofs and combination lamp covers for exterior materials. ing. In particular,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The nanocomposite resin composition of the present invention can exert its effect in a resin window or a molded article for interior / exterior parts of automobiles, which is used as a substitute for inorganic glass, which requires weight reduction and flexibility in molding.

【0050】以下に、本発明のナノ複合樹脂組成物を用
いた用途の一例を図1を参照しながら記載する。図1
は、セダン系自動車の外観図であり、本発明に係るナノ
複合樹脂組成物の樹脂ウィンドウ用途の一例を示す説明
図である。本発明のナノ複合樹脂組成物は、図1に示さ
れるような、車両のフロントウィンドウ1、サイドウィ
ンドウ2、リヤウィンドウ3などに適用できる。このよ
うな場合では、ウィンドウは、風雨を防ぐための部品と
して、図1のように車両の前面と後面そして側面のドア
に設置されるが、その使用面積は3〜4m2と大きく、
また、従来の無機ガラスの場合では、重量が30〜35
kgと重いため、軽量化の期待の大きい部品であった。
An example of the use of the nanocomposite resin composition of the present invention will be described below with reference to FIG. Figure 1
[Fig. 2] is an external view of a sedan-based automobile, and is an explanatory diagram showing an example of a resin window application of the nanocomposite resin composition according to the present invention. The nanocomposite resin composition of the present invention can be applied to a vehicle front window 1, side window 2, rear window 3, etc. as shown in FIG. In such a case, the window is installed on the front, rear, and side doors of the vehicle as a component for preventing wind and rain, as shown in FIG. 1, but its use area is as large as 3 to 4 m 2 .
In the case of the conventional inorganic glass, the weight is 30 to 35.
Since it weighs as much as kg, it was a part with great expectations for weight reduction.

【0051】上記したように、本発明のナノ複合樹脂組
成物は、透明性と剛性とに優れ、かつ高温にもソリなど
が少ないために、安全性と機能面で解決すべき課題があ
るためまだ本格的な採用までには至っていないウィンド
ウにも適用することができ、これにより、従来要望の高
かった車両の軽量化及びデザインの自由度の拡大が達成
できる。また、近年、ワンボックス型のRV車の普及が
目覚しくウィンドウの占める割合が増大してきており、
軽量化と乗員の視認性と快適性向上から、ウィンドウの
樹脂化に対する要求は益々強くなってきているが、本発
明のナノ複合透明樹脂組成物により成形される透明樹脂
製ガラスはこれら自動車用ウィンドウに要求される機能
を備えており、車両の軽量化と快適性向上に貢献できる
ものである。なお、上記記載の樹脂ウィンドウ以外でも
美観、平滑性、透明感等の外観品質が要求され、かつ高
剛性や表面の耐擦傷性を求められる用途、例えば建造物
の外装材、内装材、鉄道車両の内装材等にも使用でき
る。
As described above, the nanocomposite resin composition of the present invention has excellent transparency and rigidity, and has little warpage even at high temperatures, and therefore there are problems to be solved in terms of safety and function. It can also be applied to windows that have not yet been adopted in earnest, which makes it possible to reduce the weight of vehicles and increase the degree of freedom in design, which have been highly demanded in the past. Further, in recent years, the spread of one-box type RV vehicles has been remarkable, and the proportion of windows has increased,
From the viewpoint of weight reduction and improvement of occupant's visibility and comfort, the demand for resinification of windows has become stronger and stronger, but the transparent resin glass molded by the nanocomposite transparent resin composition of the present invention is used for these automobile windows. It has the functions required for the vehicle and contributes to the weight reduction and comfort of the vehicle. In addition to the resin windows described above, appearance quality such as aesthetics, smoothness, and transparency is required, and applications requiring high rigidity and scratch resistance of the surface, for example, exterior materials for buildings, interior materials, railway vehicles It can also be used for interior materials.

【0052】本発明において、樹脂ウィンドウをはじめ
とした、上記したような車両用部品や建築用内装材など
を含む各種部材の製造方法としては、射出成形、真空圧
空成形等を部品に合わせて適宜選択すればよい。一般的
なガラス繊維強化樹脂は、せん断応力を繰り返し受ける
ことによってガラス繊維が壊れるためにその物性が徐々
に低下しリサイクル性も低いが、本発明のナノ複合透明
樹脂組成物は上記したような表層がフェニル基を有する
ように改質されたシリカ組成物を用いているためせん断
応力を受けにくく、物性の低下を抑えることができる。
In the present invention, as a method of manufacturing various members such as the above-mentioned vehicle parts and interior materials for buildings including resin windows, injection molding, vacuum pressure molding, etc. are appropriately selected according to the parts. Just select it. General glass fiber reinforced resin, the physical properties of the glass fiber gradually decreases due to repeated breaking of the glass fiber due to repeated shear stress and the recyclability is low, but the nanocomposite transparent resin composition of the present invention has a surface layer as described above. Since the silica composition modified to have a phenyl group is used, it is difficult to receive shear stress and it is possible to suppress deterioration of physical properties.

【0053】その他、本発明のナノ複合透明樹脂組成物
を用いて、真空成形法、真空圧空法、加熱圧縮法、ブロ
ー成形法等の公知の樹脂成形法によって賦形し、樹脂ウ
ィンドウ、自動車用外板等の外装部品、あるいは自動車
用内装部品を成形することもできる。
In addition, the nanocomposite transparent resin composition of the present invention is used to shape by a known resin molding method such as a vacuum molding method, a vacuum pressure air method, a heat compression method, a blow molding method, a resin window, or an automobile. Exterior parts such as outer plates or interior parts for automobiles can also be molded.

【0054】[0054]

【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明す
る。本発明はこれによって限定されるものではない。な
お、実施例および比較例における各種評価は以下の方法
により、特記しない場合には、「部」は質量部を、
「%」は質量%を示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. The present invention is not limited to this. Incidentally, various evaluations in Examples and Comparative Examples by the following methods, unless otherwise specified, "parts" means parts by mass,
"%" Indicates mass%.

【0055】(ナノ複合樹脂組成物の評価方法) (1)全光線透過率は、ヘイズメータ(村上色彩研究所
製 HM―65)で計測した。75%以上を合格とし
た。
(Evaluation Method of Nanocomposite Resin Composition) (1) The total light transmittance was measured with a haze meter (HM-65 manufactured by Murakami Color Research Laboratory). 75% or more was passed.

【0056】(2)シリカの分散状態は、透過電子顕微
鏡(日立製作所(株)製 H−800)で観測した。
(2) The dispersion state of silica was observed with a transmission electron microscope (H-800 manufactured by Hitachi, Ltd.).

【0057】(3)曲げ強度・弾性率は、オートグラフ
(島津製作所(株)製 DCS−10T)で計測した。
曲げ強度108MPa以上を合格とした。
(3) Bending strength and elastic modulus were measured with an autograph (DCS-10T manufactured by Shimadzu Corporation).
A bending strength of 108 MPa or more was passed.

【0058】(4)線膨張係数は、熱機械測定装置(セ
イコー電子工業(株)製 TMA120C)で計測し
た。
(4) The coefficient of linear expansion was measured with a thermomechanical measuring device (TMA120C manufactured by Seiko Instruments Inc.).

【0059】実施例1 三ツ口フラスコに、平均一次粒径が20nmの微粒子シ
リカ(日本アエロジル(株)製アエロジル#90G)2
gとシクロヘキサン400gとを入れ、微粒子シリカの
濃度が0.5質量%であるシリカ溶液を作製した。次
に、このシリカ溶液に、1置換アルキルのシリコーン系
化合物であるn−オクタデシルトリクロロシラン(CH
3(CH217SiCl3)0.3g、触媒としてピリジ
ンを0.3mlを投入し、液温を80℃として、2、
4、6、8時間の4条件で還流処理をした。反応終了後
シクロヘキサンで洗浄、乾燥し、改質係数(疎水化率×
総炭素数)が2.01(A−1と称する)、4.45
(A−2と称する)、6.16(A−3と称する)およ
び8.00(A−4と称する)の4種の表面改質シリカ
組成物を得た。なお、FT−IRにより微粒子シリカの
疎水化率を計測した。結果を表1に示す。
Example 1 In a three-necked flask, fine particle silica having an average primary particle size of 20 nm (Aerosil # 90G manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) 2
g and 400 g of cyclohexane were added to prepare a silica solution having a concentration of fine particle silica of 0.5% by mass. Next, n-octadecyltrichlorosilane (CH) which is a monosubstituted alkyl silicone compound is added to the silica solution.
3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ) 0.3 g and pyridine 0.3 ml as a catalyst were added, the liquid temperature was set to 80 ° C., and 2,
Refluxing treatment was performed under four conditions of 4, 6, and 8 hours. After completion of the reaction, wash with cyclohexane and dry to obtain modification coefficient (hydrophobicity ratio x
Total carbon number) is 2.01 (referred to as A-1), 4.45
Four types of surface-modified silica compositions (designated as A-2), 6.16 (designated as A-3) and 8.00 (designated as A-4) were obtained. The hydrophobicity of fine particle silica was measured by FT-IR. The results are shown in Table 1.

【0060】実施例2 フラスコに、有機溶媒としてトルエン50部、樹脂モノ
マーとしてメチルメタクリレート(MMA)20部、反
応開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリ
ル)0.05部及び実施例1で得られた改質係数が2.
01のA−1の表面改質シリカ組成物2部を加え、攪拌
子で攪拌し、混合溶液とした。この混合溶液は、やや乳
白色の曇りのある溶液であった。
Example 2 In a flask, 50 parts of toluene as an organic solvent, 20 parts of methyl methacrylate (MMA) as a resin monomer, 0.05 parts of AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator, and Example 1 were obtained. The obtained modification coefficient is 2.
2 parts of the surface-modified silica composition of A-1 of No. 01 was added and stirred with a stir bar to prepare a mixed solution. This mixed solution was a slightly milky cloudy solution.

【0061】次に、この混合溶液に、音波発振器より3
0KHzの音波を80℃で30分間、照射し、均質な混
合分散溶液とした。音波処理後の溶液からは乳白色の曇
りは消え、溶液は濁りのない透明な状態のものとなっ
た。これは、音波処理によるシリカ組成物の微細化・分
散化に加え、メチルメタクリレート(MMA)の有する
カルボニル基(−C=O)とシリカ組成物が持つシラノ
ール基(−Si−OH)との間の水素結合の生成が促進
されたためと考えられる。
Next, this mixed solution was mixed with an sonic oscillator in an amount of 3
A 0 KHz sound wave was irradiated at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a homogeneous mixed dispersion solution. The milky white haze disappeared from the solution after the sonication, and the solution became transparent with no turbidity. This is because, in addition to making the silica composition finer and more dispersed by sonication, it is between the carbonyl group (-C = O) of methyl methacrylate (MMA) and the silanol group (-Si-OH) of the silica composition. It is considered that this is because the generation of hydrogen bond of was promoted.

【0062】さらに、フラスコ内の空気を窒素ガスで置
換して系内を密封し、上記で得られた混合分散溶液を8
0℃の温度で24時間処理して、MMAを重合した。反
応終了後、ヘキサンを滴下して沈殿させ、本発明に係わ
るナノ複合樹脂組成物(1)を得た。
Further, the air in the flask was replaced with nitrogen gas to seal the inside of the system, and the mixed dispersion solution obtained above was added to 8
The MMA was polymerized by treatment at a temperature of 0 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, hexane was added dropwise to cause precipitation to obtain a nanocomposite resin composition (1) according to the present invention.

【0063】このようにして得られたナノ複合樹脂組成
物(1)を乾燥して粒とし、これを押出法により厚さ2
mmのシートに成形した。得られたシートついて全光線
透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係数を計測
した。結果を表1に示す。
The nanocomposite resin composition (1) thus obtained is dried to give granules, which are then extruded to a thickness of 2
It was formed into a sheet of mm. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 1.

【0064】実施例3 A−1の表面改質シリカ組成物の代わりに、実施例1で
得られたA−2(改質係数:4.45)、A−3(改質
係数:6.16)またはA−4(改質係数:8.00)
の3種の表面改質シリカ組成物をそれぞれ代わりに使用
する以外は、実施例2と同様の方法・条件で重合処理を
して、4種の本発明に係わるナノ複合樹脂組成物(2)
〜(4)を得た。
Example 3 Instead of the surface-modified silica composition of A-1, A-2 (modification coefficient: 4.45) and A-3 (modification coefficient: 6.5) obtained in Example 1 were used. 16) or A-4 (modification coefficient: 8.00)
Polymerization treatment was carried out by the same method and conditions as in Example 2 except that the three kinds of surface-modified silica compositions of 3 above were used instead of the above four kinds of nanocomposite resin compositions (2) according to the present invention.
~ (4) was obtained.

【0065】このようにして得られたナノ複合樹脂組成
物(2)〜(4)を、それぞれ、乾燥して粒とし、これ
を押出法により厚さ2mmのシートに成形した。得られ
たシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そ
して線膨張係数を計測した。結果を表1に示す。
Each of the nanocomposite resin compositions (2) to (4) thus obtained was dried into granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 1.

【0066】比較例1 実施例1において、還流処理時間を10時間とした以外
は実施例1と同様の方法・条件で重合処理をして、改質
係数(疎水化率×総炭素数)が8.12である比較用表
面改質シリカ組成物(a−0)を得た。
Comparative Example 1 Polymerization treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reflux treatment time was changed to 10 hours, and the modification coefficient (hydrophobization rate × total carbon number) was changed. A surface-modified silica composition (a-0) for comparison having a value of 8.12 was obtained.

【0067】次に、実施例2において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(a−0)を、そ
れぞれ、A−1の表面改質シリカ組成物の代わりに使用
する以外は、実施例2と同様の方法・条件で重合処理を
して、比較用ナノ複合樹脂組成物(1)を得た。
Then, in Example 2, the comparative surface-modified silica composition (a-0) thus obtained is used in place of the surface-modified silica composition A-1. Polymerization treatment was performed under the same method and conditions as in Example 2 except for the above, to obtain a nanocomposite resin composition (1) for comparison.

【0068】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(1)を乾燥して粒とし、これを押出法により
厚さ2mmのシートに成形した。得られたシートついて
全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係数
を計測した。結果を表1に示す。
The comparative nanocomposite resin composition (1) thus obtained was dried to give granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 1.

【0069】比較例2 実施例1と同様の方法・条件で重合処理をして、4種の
比較用表面改質シリカ組成物(a−1)〜(a−4)を
得た。
Comparative Example 2 Polymerization was carried out under the same method and conditions as in Example 1 to obtain four types of comparative surface-modified silica compositions (a-1) to (a-4).

【0070】次に、実施例2において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(a−1)〜(a
−4)を、それぞれ、A−1の表面改質シリカ組成物の
代わりに使用し、さらに音波処理工程を行なわなかった
以外は、実施例2と同様の方法・条件で重合処理をし
て、4種の比較用ナノ複合樹脂組成物(2)〜(5)を
得た。
Next, in Example 2, comparative surface-modified silica compositions (a-1) to (a) thus obtained were obtained.
-4) was used instead of the surface-modified silica composition of A-1 and the sonication step was not performed, and the polymerization treatment was performed by the same method and conditions as in Example 2, Four types of comparative nanocomposite resin compositions (2) to (5) were obtained.

【0071】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(2)〜(5)を、それぞれ、乾燥して粒と
し、これを押出法により厚さ2mmのシートに成形し
た。得られたシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲
げ弾性率そして線膨張係数を計測した。結果を表1に示
す。
Each of the nanocomposite resin compositions for comparison (2) to (5) thus obtained was dried to form granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 1.

【0072】比較例3 比較例1において、音波処理工程を行なわなかった以外
は、比較例1と同様の方法・条件で重合処理をして、比
較用表面改質シリカ組成物(a−5)を得た。
Comparative Example 3 A comparative surface-modified silica composition (a-5) was prepared by carrying out a polymerization treatment in the same manner and conditions as in Comparative Example 1 except that the sonication step was not carried out. Got

【0073】次に、実施例2において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(a−5)を、A
−1の表面改質シリカ組成物の代わりに使用する以外
は、実施例2と同様の方法・条件で重合処理をして、比
較用ナノ複合樹脂組成物(6)を得た。
Next, in Example 2, the comparative surface-modified silica composition (a-5) thus obtained was treated with A
Polymerization treatment was carried out by the same method and conditions as in Example 2 except that the surface-modified silica composition of No. 1 was used instead of the surface-modified silica composition to obtain a comparative nanocomposite resin composition (6).

【0074】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(6)を、乾燥して粒とし、これを押出法によ
り厚さ2mmのシートに成形した。得られたシートつい
て全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係
数を計測した。結果を表1に示す。
The comparative nanocomposite resin composition (6) thus obtained was dried to give granules, which were molded into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 1.

【0075】比較例4 粒状のポリメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン
(株)製アクリペットVH)を押出法により厚さ2mm
のシートに成形した。得られたシートついて、全光線透
過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係数を計測し
た。結果を表1に示す。このシートは、適度の物性と高
い透明性を有することが分かった。なお、この結果を、
比較対象として、下記表2〜4に併記した。
Comparative Example 4 A granular polymethylmethacrylate resin (Acrypet VH manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) having a thickness of 2 mm was prepared by an extrusion method.
Was formed into a sheet. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 1. It was found that this sheet had appropriate physical properties and high transparency. In addition, this result,
For comparison, the results are shown in Tables 2 to 4 below.

【0076】[0076]

【表1】 [Table 1]

【0077】実施例4 実施例1と同一の微粒子シリカとシクロヘキサンを用
い、実施例1と同様にして、シリカ溶液を作製した。次
に、このシリカ溶液に、2置換アルキルのシリコーン系
化合物であるジ−n−ブチルジクロロシラン(CH
3(CH23SiCH3(CH23Cl2)を0.1g、
触媒としてピリジンを0.3ml投入し、液温を80℃
として2、4、6、8、10時間の5条件で還流処理を
した。反応終了後、シクロヘキサンで洗浄、乾燥し、改
質係数(疎水化率×総炭素数)が1.07(B−1と称
する)、2.14(B−2と称する)、3.05(B−
3と称する)、3.61(B−4と称する)および3.
61(B−5と称する)の5種の表面改質シリカ組成物
を得た。なお、FT−IRにより微粒子シリカの疎水化
率を計測した。結果を表2に示す。
Example 4 Using the same fine particle silica and cyclohexane as in Example 1, a silica solution was prepared in the same manner as in Example 1. Next, di-n-butyldichlorosilane (CH) which is a disubstituted alkyl silicone compound is added to the silica solution.
0.1 g of 3 (CH 2 ) 3 SiCH 3 (CH 2 ) 3 Cl 2 ),
0.3 ml of pyridine was added as a catalyst, and the liquid temperature was 80 ° C.
Was refluxed under 5 conditions of 2, 4, 6, 8 and 10 hours. After completion of the reaction, the product was washed with cyclohexane and dried, and the modification coefficient (hydrophobicity ratio × total carbon number) was 1.07 (referred to as B-1), 2.14 (referred to as B-2), and 3.05 ( B-
3.), 3.61 (designated as B-4) and 3.
61 (referred to as B-5) five kinds of surface-modified silica compositions were obtained. The hydrophobicity of fine particle silica was measured by FT-IR. The results are shown in Table 2.

【0078】実施例5 フラスコに、有機溶媒としてトルエン50部、樹脂モノ
マーとしてメチルメタクリレート(MMA)20部、反
応開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリ
ル)0.05部及び実施例4で得られたB−1〜B−5
の5種の表面改質シリカ組成物をそれぞれ2部加え、攪
拌子で攪拌し、5種の混合溶液を得た。いずれもやや乳
白色の曇りのある溶液であった。
Example 5 In a flask, 50 parts of toluene as an organic solvent, 20 parts of methyl methacrylate (MMA) as a resin monomer, 0.05 parts of AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator, and Example 4 were obtained. B-1 to B-5
2 parts of each of the 5 kinds of surface-modified silica compositions of 5 above were added and stirred with a stir bar to obtain a mixed solution of 5 kinds. All were slightly milky and cloudy solutions.

【0079】次に、これら5種の混合溶液に、それぞ
れ、音波発振器より30KHzの音波を80℃で30分
間、照射し、均質な混合分散溶液とした。音波処理後の
5種の溶液からはいずれも乳白色の曇りは消え、いずれ
も溶液は濁りのない透明な状態のものとなった。これ
は、実施例2における場合と同様、音波処理によるシリ
カ組成物の微細化・分散化に加え、メチルメタクリレー
ト(MMA)の有するカルボニル基(−C=O)とシリ
カ組成物が持つシラノール基(−Si−OH)との間の
水素結合の生成が促進されたためと考えられる。
Next, each of these five types of mixed solutions was irradiated with a sound wave of 30 KHz from an sonic oscillator at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a homogeneous mixed dispersion solution. The milky white haze disappeared from all of the 5 kinds of solutions after the sonication, and all the solutions were in a transparent state without turbidity. This is similar to the case in Example 2 in that, in addition to making the silica composition finer and more dispersed by sonication, the carbonyl group (-C = O) of methyl methacrylate (MMA) and the silanol group of the silica composition ( It is considered that the generation of hydrogen bond with (Si—OH) was promoted.

【0080】さらに、フラスコ内の空気を窒素ガスで置
換して系内を密封し、上記で得られた5種の混合分散溶
液を、それぞれ、80℃の温度で24時間処理して、M
MAを重合した。反応終了後、ヘキサンを滴下して沈殿
させ、本発明に係わるナノ複合樹脂組成物(5)〜
(9)を得た。
Further, the air in the flask was replaced with nitrogen gas to seal the inside of the system, and the 5 kinds of mixed dispersion solutions obtained above were each treated at a temperature of 80 ° C. for 24 hours to give M
The MA was polymerized. After the completion of the reaction, hexane is added dropwise to cause precipitation, and the nanocomposite resin composition (5)-
(9) was obtained.

【0081】このようにして得られたナノ複合樹脂組成
物(5)〜(9)を、それぞれ、乾燥して粒とし、これ
を押出法により厚さ2mmのシートに成形した。得られ
たシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そ
して線膨張係数を計測した。結果を表2に示す。
Each of the nanocomposite resin compositions (5) to (9) thus obtained was dried to form granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 2.

【0082】比較例5 実施例4と同様の方法・条件で重合処理をして、5種の
比較用表面改質シリカ組成物(b−1)〜(b−5)を
得た。
Comparative Example 5 Polymerization treatment was carried out in the same manner as in Example 4 to obtain 5 types of comparative surface-modified silica compositions (b-1) to (b-5).

【0083】次に、実施例5において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(b−1)〜(b
−5)を、それぞれ、B−1の表面改質シリカ組成物の
代わりに使用し、さらに音波処理工程を行なわなかった
以外は、実施例5と同様の方法・条件で重合処理をし
て、5種の比較用ナノ複合樹脂組成物(7)〜(11)
を得た。
Next, in Example 5, comparative surface-modified silica compositions (b-1) to (b) thus obtained were obtained.
-5) was used instead of the surface-modified silica composition of B-1 and the sonication step was not performed, and the polymerization treatment was performed by the same method and conditions as in Example 5, Five kinds of comparative nanocomposite resin compositions (7) to (11)
Got

【0084】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(7)〜(11)を、それぞれ、乾燥して粒と
し、これを押出法により厚さ2mmのシートに成形し
た。得られたシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲
げ弾性率そして線膨張係数を計測した。結果を表2に示
す。
Each of the nanocomposite resin compositions for comparison (7) to (11) thus obtained was dried to give granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 2.

【0085】[0085]

【表2】 [Table 2]

【0086】実施例6 実施例1と同一の微粒子シリカとシクロヘキサンを用
い、実施例1と同様にして、シリカ溶液を作製した。次
に、このシリカ溶液に、3置換アルキルのシリコーン系
化合物であるトリメチルクロロシラン((CH33Si
Cl)を0.1g、触媒としてピリジンを0.3ml投
入し、液温を80℃として4、6、8、10時間の5条
件で還流処理をした。反応終了後、シクロヘキサンで洗
浄、乾燥し、改質係数(疎水化率×総炭素数)が0.4
5(C−1と称する)、0.95(C−2と称する)、
1.35(C−3と称する)および1.34(C−4と
称する)の4種の表面改質シリカ組成物を得た。なお、
FT−IRにより微粒子シリカの疎水化率を計測した。
結果を表3に示す。
Example 6 Using the same fine particle silica and cyclohexane as in Example 1, a silica solution was prepared in the same manner as in Example 1. Next, trimethylchlorosilane ((CH 3 ) 3 Si, which is a 3-substituted alkyl silicone compound, is added to the silica solution.
Cl) (0.1 g) and pyridine (0.3 ml) as a catalyst were added, and the mixture was refluxed under the five conditions of liquid temperature of 80 ° C. for 4, 6, 8 and 10 hours. After completion of the reaction, the product is washed with cyclohexane and dried, and the modification coefficient (hydrophobicity ratio x total carbon number) is 0.4.
5 (referred to as C-1), 0.95 (referred to as C-2),
Four surface modified silica compositions of 1.35 (designated C-3) and 1.34 (designated C-4) were obtained. In addition,
The hydrophobicity of fine particle silica was measured by FT-IR.
The results are shown in Table 3.

【0087】実施例7 フラスコに、有機溶媒としてトルエン50部、樹脂モノ
マーとしてメチルメタクリレート(MMA)20部、反
応開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリ
ル)0.05部及び実施例6で得られたC−1〜C−4
の4種の表面改質シリカ組成物をそれぞれ2部加え、攪
拌子で攪拌し、4種の混合溶液を得た。いずれもやや乳
白色の曇りのある溶液であった。
Example 7 In a flask, 50 parts of toluene as an organic solvent, 20 parts of methyl methacrylate (MMA) as a resin monomer, 0.05 parts of AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator, and Example 6 were obtained. C-1 to C-4
2 parts of each of the four types of surface-modified silica compositions described above were added and stirred with a stir bar to obtain a mixed solution of four types. All were slightly milky and cloudy solutions.

【0088】次に、これら4種の混合溶液に、それぞ
れ、音波発振器より30KHzの音波を80℃で30分
間、照射し、均質な混合分散溶液とした。音波処理後の
4種の溶液からはいずれも乳白色の曇りは消え、いずれ
も溶液は濁りのない透明な状態のものとなった。これ
は、実施例2における場合と同様、音波処理によるシリ
カ組成物の微細化・分散化に加え、メチルメタクリレー
ト(MMA)の有するカルボニル基(−C=O)とシリ
カ組成物が持つシラノール基(−Si−OH)との間の
水素結合の生成が促進されたためと考えられる。
Next, each of these four kinds of mixed solutions was irradiated with a sound wave of 30 KHz from an sonic oscillator at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a homogeneous mixed dispersion solution. The milky white haze disappeared from each of the four kinds of solutions after the sonication, and all the solutions were in a transparent state without turbidity. This is similar to the case in Example 2 in that, in addition to making the silica composition finer and more dispersed by sonication, the carbonyl group (-C = O) of methyl methacrylate (MMA) and the silanol group of the silica composition ( It is considered that the generation of hydrogen bond with (Si—OH) was promoted.

【0089】さらに、フラスコ内の空気を窒素ガスで置
換して系内を密封し、上記で得られた4種の混合分散溶
液を、それぞれ、80℃の温度で24時間処理して、M
MAを重合した。反応終了後、ヘキサンを滴下して沈殿
させ、本発明に係わるナノ複合樹脂組成物(10)〜
(13)を得た。
Further, the air in the flask was replaced with nitrogen gas to seal the inside of the system, and the four kinds of mixed dispersion solutions obtained above were treated at a temperature of 80 ° C. for 24 hours to give M
The MA was polymerized. After completion of the reaction, hexane is added dropwise to cause precipitation, and the nanocomposite resin composition (10)
(13) was obtained.

【0090】このようにして得られたナノ複合樹脂組成
物(10)〜(13)を、それぞれ、乾燥して粒とし、
これを押出法により厚さ2mmのシートに成形した。得
られたシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性
率そして線膨張係数を計測した。結果を表3に示す。
Each of the nanocomposite resin compositions (10) to (13) thus obtained was dried to form granules,
This was formed into a sheet having a thickness of 2 mm by the extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 3.

【0091】比較例6 実施例6において、還流処理時間を2時間とした以外は
実施例6と同様の方法・条件で重合処理をして、改質係
数(疎水化率×総炭素数)が0.40である比較用表面
改質シリカ組成物(c−0)を得た。
Comparative Example 6 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reflux treatment time was changed to 2 hours, and the modification coefficient (hydrophobization rate × total carbon number) was changed. A comparative surface-modified silica composition (c-0) having a ratio of 0.40 was obtained.

【0092】次に、実施例7において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(c−0)を、そ
れぞれ、C−1の表面改質シリカ組成物の代わりに使用
する以外は、実施例7と同様の方法・条件で重合処理を
して、比較用ナノ複合樹脂組成物(12)を得た。
Next, in Example 7, each of the comparative surface-modified silica compositions (c-0) thus obtained is used in place of the C-1 surface-modified silica composition. Polymerization was performed under the same method and conditions as in Example 7 except for the above, to obtain a nanocomposite resin composition (12) for comparison.

【0093】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(12)を乾燥して粒とし、これを押出法によ
り厚さ2mmのシートに成形した。得られたシートつい
て全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係
数を計測した。結果を表3に示す。
The comparative nanocomposite resin composition (12) thus obtained was dried to give granules, which were molded into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 3.

【0094】比較例7 実施例6において、還流処理時間を2時間とした以外は
実施例6と同様の方法・条件で重合処理をして、改質係
数(疎水化率×総炭素数)が0.40である比較用表面
改質シリカ組成物(c−1)を得た。
Comparative Example 7 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reflux treatment time was changed to 2 hours, and the modification coefficient (hydrophobization rate × total carbon number) was changed. A comparative surface-modified silica composition (c-1) having a ratio of 0.40 was obtained.

【0095】次に、実施例7において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(c−1)を、そ
れぞれ、C−1の表面改質シリカ組成物の代わりに使用
し、さらに音波処理工程を行なわなかった以外は、実施
例7と同様の方法・条件で重合処理をして、比較用ナノ
複合樹脂組成物(13)を得た。
Next, in Example 7, each of the comparative surface-modified silica compositions (c-1) thus obtained was used in place of the C-1 surface-modified silica composition. Then, a polymerization treatment was performed under the same method and conditions as in Example 7 except that the sonication process was not performed, to obtain a nanocomposite resin composition for comparison (13).

【0096】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(13)を、乾燥して粒とし、これを押出法に
より厚さ2mmのシートに成形した。得られたシートつ
いて全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張
係数を計測した。結果を表3に示す。
The comparative nanocomposite resin composition (13) thus obtained was dried into granules, which were molded into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 3.

【0097】比較例8 実施例6と同様の方法・条件で重合処理をして、4種の
比較用表面改質シリカ組成物(c−2)〜(c−5)を
得た。
Comparative Example 8 Four types of comparative surface-modified silica compositions (c-2) to (c-5) were obtained by polymerizing under the same method and conditions as in Example 6.

【0098】次に、実施例7において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(c−2)〜(c
−5)を、それぞれ、C−1の表面改質シリカ組成物の
代わりに使用し、さらに音波処理工程を行なわなかった
以外は、実施例7と同様の方法・条件で重合処理をし
て、4種の比較用ナノ複合樹脂組成物(14)〜(1
7)を得た。
Next, in Example 7, comparative surface-modified silica compositions (c-2) to (c) thus obtained.
-5) was used instead of the C-1 surface-modified silica composition, respectively, and a polymerization treatment was carried out in the same manner as in Example 7 except that the sonication step was not performed, Four types of comparative nanocomposite resin compositions (14) to (1
7) was obtained.

【0099】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(14)〜(17)を、それぞれ、乾燥して粒
とし、これを押出法により厚さ2mmのシートに成形し
た。得られたシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲
げ弾性率そして線膨張係数を計測した。結果を表3に示
す。
Each of the comparative nanocomposite resin compositions (14) to (17) thus obtained was dried into granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 3.

【0100】[0100]

【表3】 [Table 3]

【0101】実施例8 実施例1と同一の微粒子シリカとシクロヘキサンを用
い、実施例1と同様にして、シリカ溶液を作製した。次
に、このシリカ溶液に、3置換アルキルのシリコーン系
化合物であるトリメチルエトキシシラン((CH33
iOC25)を0.1g投入し、液温を80℃として
4、6、8、10時間の4条件で還流処理をした。反応
終了後、シクロヘキサンで洗浄、乾燥し、改質係数(疎
水化率×総炭素数)が0.44(D−1と称する)、
0.78(D−2と称する)、1.18(D−3と称す
る)および1.19(D−4と称する)の5種の表面改
質シリカ組成物を得た。なお、FT−IRにより微粒子
シリカの疎水化率を計測した。結果を表4に示す。
Example 8 Using the same fine particle silica and cyclohexane as in Example 1, a silica solution was prepared in the same manner as in Example 1. Next, trimethylethoxysilane ((CH 3 ) 3 S, which is a silicone compound of 3-substituted alkyl, is added to this silica solution.
0.1 g of iOC 2 H 5 ) was added, and the solution was heated to 80 ° C. and refluxed under 4 conditions of 4, 6, 8 and 10 hours. After completion of the reaction, the product was washed with cyclohexane and dried to give a modification coefficient (hydrophobicization rate × total carbon number) of 0.44 (referred to as D-1),
Five types of surface-modified silica compositions of 0.78 (designated as D-2), 1.18 (designated as D-3) and 1.19 (designated as D-4) were obtained. The hydrophobicity of fine particle silica was measured by FT-IR. The results are shown in Table 4.

【0102】実施例9 フラスコに、有機溶媒としてトルエン50部、樹脂モノ
マーとしてメチルメタクリレート(MMA)20部、反
応開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリ
ル)0.05部及び実施例8で得られたD−1〜D−4
の4種の表面改質シリカ組成物をそれぞれ2部加え、攪
拌子で攪拌し、4種の混合溶液を得た。いずれもやや乳
白色の曇りのある溶液であった。
Example 9 In a flask, 50 parts of toluene as an organic solvent, 20 parts of methyl methacrylate (MMA) as a resin monomer, 0.05 parts of AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator and obtained in Example 8 were obtained. D-1 to D-4
2 parts of each of the four types of surface-modified silica compositions described above were added and stirred with a stir bar to obtain a mixed solution of four types. All were slightly milky and cloudy solutions.

【0103】次に、これら4種の混合溶液に、それぞ
れ、音波発振器より30KHzの音波を80℃で30分
間、照射し、均質な混合分散溶液とした。音波処理後の
5種の溶液からはいずれも乳白色の曇りは消え、いずれ
も溶液は濁りのない透明な状態のものとなった。これ
は、実施例2における場合と同様、音波処理によるシリ
カ組成物の微細化・分散化に加え、メチルメタクリレー
ト(MMA)の有するカルボニル基(−C=O)とシリ
カ組成物が持つシラノール基(−Si−OH)との間の
水素結合の生成が促進されたためと考えられる。
Next, each of these four kinds of mixed solutions was irradiated with a sound wave of 30 KHz from an sonic oscillator at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a homogeneous mixed dispersion solution. The milky white haze disappeared from all of the 5 kinds of solutions after the sonication, and all the solutions were in a transparent state without turbidity. This is similar to the case in Example 2 in that, in addition to making the silica composition finer and more dispersed by sonication, the carbonyl group (-C = O) of methyl methacrylate (MMA) and the silanol group of the silica composition ( It is considered that the generation of hydrogen bond with (Si—OH) was promoted.

【0104】さらに、フラスコ内の空気を窒素ガスで置
換して系内を密封し、上記で得られた4種の混合分散溶
液を、それぞれ、80℃の温度で24時間処理して、M
MAを重合した。反応終了後、ヘキサンを滴下して沈殿
させ、本発明に係わるナノ複合樹脂組成物(14)〜
(17)を得た。
Further, the air in the flask was replaced with nitrogen gas to seal the inside of the system, and the four kinds of mixed dispersion solutions obtained above were treated at a temperature of 80 ° C. for 24 hours to give M
The MA was polymerized. After completion of the reaction, hexane is added dropwise to cause precipitation, and the nanocomposite resin composition (14)-
(17) was obtained.

【0105】このようにして得られたナノ複合樹脂組成
物(14)〜(17)を、それぞれ、乾燥して粒とし、
これを押出法により厚さ2mmのシートに成形した。得
られたシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性
率そして線膨張係数を計測した。結果を表4に示す。
Each of the nanocomposite resin compositions (14) to (17) thus obtained was dried to give granules,
This was formed into a sheet having a thickness of 2 mm by the extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 4.

【0106】比較例9 実施例8において、還流処理時間を2時間とした以外は
実施例8と同様の方法・条件で重合処理をして、改質係
数(疎水化率×総炭素数)が0.25である比較用表面
改質シリカ組成物(d−0)を得た。
Comparative Example 9 Polymerization was carried out by the same method and conditions as in Example 8 except that the reflux treatment time was changed to 2 hours, and the modification coefficient (hydrophobization rate × total carbon number) was changed. A comparative surface-modified silica composition (d-0) having a size of 0.25 was obtained.

【0107】次に、実施例9において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(d−0)を、そ
れぞれ、D−1の表面改質シリカ組成物の代わりに使用
する以外は、実施例9と同様の方法・条件で重合処理を
して、比較用ナノ複合樹脂組成物(18)を得た。
Next, in Example 9, the comparative surface-modified silica composition (d-0) thus obtained is used in place of the surface-modified silica composition D-1. Polymerization was performed under the same method and conditions as in Example 9 except for the above, to obtain a nanocomposite resin composition (18) for comparison.

【0108】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(18)を乾燥して粒とし、これを押出法によ
り厚さ2mmのシートに成形した。得られたシートつい
て全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係
数を計測した。結果を表4に示す。
The comparative nanocomposite resin composition (18) thus obtained was dried to give granules, which were molded into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 4.

【0109】比較例10 実施例8において、還流処理時間を2時間とした以外は
実施例8と同様の方法・条件で重合処理をして、改質係
数(疎水化率×総炭素数)が0.25である比較用表面
改質シリカ組成物(d−1)を得た。
Comparative Example 10 Polymerization was carried out by the same method and conditions as in Example 8 except that the reflux treatment time was changed to 2 hours in Example 8, and the modification coefficient (hydrophobization rate × total carbon number) was A comparative surface-modified silica composition (d-1) having a size of 0.25 was obtained.

【0110】次に、実施例9において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(d−1)を、そ
れぞれ、D−1の表面改質シリカ組成物の代わりに使用
し、さらに音波処理工程を行なわなかった以外は、実施
例9と同様の方法・条件で重合処理をして、比較用ナノ
複合樹脂組成物(19)を得た。
Next, in Example 9, the comparative surface-modified silica composition (d-1) thus obtained was used in place of the surface-modified silica composition D-1. Further, a polymerization treatment was performed under the same method and conditions as in Example 9 except that the sonication step was not performed, to obtain a nanocomposite resin composition (19) for comparison.

【0111】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(19)を、乾燥して粒とし、これを押出法に
より厚さ2mmのシートに成形した。得られたシートつ
いて全光線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張
係数を計測した。結果を表4に示す。
The comparative nanocomposite resin composition (19) thus obtained was dried to give granules, which were molded into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 4.

【0112】比較例11 実施例8と同様の方法・条件で重合処理をして、4種の
比較用表面改質シリカ組成物(d−2)〜(d−5)を
得た。
Comparative Example 11 Four types of comparative surface-modified silica compositions (d-2) to (d-5) were obtained by polymerizing under the same method and conditions as in Example 8.

【0113】次に、実施例9において、このようにして
得られた比較用表面改質シリカ組成物(d−2)〜(d
−5)を、それぞれ、D−1の表面改質シリカ組成物の
代わりに使用し、さらに音波処理工程を行なわなかった
以外は、実施例9と同様の方法・条件で重合処理をし
て、4種の比較用ナノ複合樹脂組成物(20)〜(2
3)を得た。
Next, in Example 9, comparative surface-modified silica compositions (d-2) to (d) thus obtained.
-5) was used instead of the surface-modified silica composition of D-1 and the sonication step was not performed, and the polymerization treatment was performed by the same method and conditions as in Example 9, Four kinds of comparative nanocomposite resin compositions (20) to (2
3) was obtained.

【0114】このようにして得られた比較用ナノ複合樹
脂組成物(20)〜(23)を、それぞれ、乾燥して粒
とし、これを押出法により厚さ2mmのシートに成形し
た。得られたシートついて全光線透過率、曲げ強度、曲
げ弾性率そして線膨張係数を計測した。結果を表4に示
す。
Each of the nanocomposite resin compositions for comparison (20) to (23) thus obtained was dried into granules, which were molded into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 4.

【0115】[0115]

【表4】 [Table 4]

【0116】上記表1〜4の結果に示されるように、本
発明の方法によるようにナノ複合樹脂組成物の製造に当
たり「材料仕込み後であってかつ重合前」に表面改質シ
リカ組成物に音波処理を行なうことにより物性が大幅に
向上することが確認された。これは、前述の通り表面改
質シリカ組成物中に残存するシラノール基と水分子との
水素結合が切断されて、シラノール基と母材樹脂のモノ
マーのカルボニル基との水素結合がより強固になったた
めと考えられる。また、若干ながら得られたナノ複合樹
脂組成物の透明性も向上する傾向が認められ、本発明に
係わるシリカ組成物に対する音波処理の有効性が確認さ
れた。
As shown in the results of Tables 1 to 4, when the nanocomposite resin composition was produced by the method of the present invention, the surface-modified silica composition was prepared "after material charging and before polymerization". It was confirmed that the physical properties were significantly improved by performing the sonication. As described above, the hydrogen bond between the silanol group and the water molecule remaining in the surface-modified silica composition is cleaved, and the hydrogen bond between the silanol group and the carbonyl group of the monomer of the base resin becomes stronger. It is thought to be a tame. In addition, the transparency of the obtained nanocomposite resin composition tended to be improved, but the effectiveness of sonication for the silica composition of the present invention was confirmed.

【0117】また、表1〜4の結果から、ナノ複合樹脂
組成物の透明性という観点から評価をすると、表4のD
−1(改質係数:0.44)では全光線透過率が83%
と合格値の75%を上回っているが、表3のc−0(改
質係数:0.40)及び表4のd−0(改質係数:0.
25)では全光線透過率がそれぞれ74%及び68%で
あり、合格値の75%を下回っていた。これから、本発
明によるように、改質係数の下限は0.44とすべきで
あることが示唆される。疎水化率と総炭素数の積である
「改質係数」は0.44以上にすることが好ましいこと
が示唆される。
From the results shown in Tables 1 to 4, the nanocomposite resin composition was evaluated from the viewpoint of transparency.
-1 (modification coefficient: 0.44), total light transmittance is 83%
And more than 75% of the passing value, but c-0 in Table 3 (reformation coefficient: 0.40) and d-0 in Table 4 (reformation coefficient: 0.
In 25), the total light transmittance was 74% and 68%, respectively, which was below the acceptable value of 75%. This suggests that the lower limit of the modification coefficient should be 0.44, as according to the present invention. It is suggested that the “modification coefficient”, which is the product of the hydrophobization rate and the total number of carbon atoms, is preferably 0.44 or more.

【0118】さらに、表1〜4の結果から、ナノ複合樹
脂組成物の曲げ強度という観点から評価をすると、改質
係数が高くなるにつれて曲げ強度が低下する傾向にあ
り、特に表1のA−4(改質係数:8.00)では曲げ
強度が131MPaであり、合格値である108MPa
を上回っているが、a−0(改質係数:8.12)では
曲げ強度が106MPaであり、合格値に達していなか
った。この曲げ強度が低下する原因としては、過度に微
粒子シリカの表面を改質すると、シリカ表層に生成する
アルキル基の立体障害が大きくなるためではないかと考
察される。この結果から、本発明によるように改質係数
の上限は8とすべきであることが示唆される。
Further, from the results of Tables 1 to 4, when evaluated from the viewpoint of the bending strength of the nanocomposite resin composition, the bending strength tends to decrease as the modification coefficient increases. 4 (reformation coefficient: 8.00), the bending strength was 131 MPa, which was a pass value of 108 MPa.
However, the bending strength was 106 MPa at a-0 (modification coefficient: 8.12), which was below the acceptable value. It is considered that the reason why the bending strength is lowered is that the steric hindrance of the alkyl group generated in the silica surface layer becomes large if the surface of the fine particle silica is excessively modified. This result suggests that the upper limit of the modification coefficient should be 8 as according to the present invention.

【0119】実施例10 フラスコに、溶媒としてトルエン250部、樹脂モノマ
ーとしてメチルメタクリレート(MMA)100部、反
応開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリ
ル)0.25部及び実施例1で得られた改質係数が2.
01であるA−1の表面改質シリカ組成物をそれぞれ
1、3、5、10、20、40、60、80、100、
120部加え、攪拌子で攪拌し10種の混合溶液を作製
した。
Example 10 In a flask, 250 parts of toluene as a solvent, 100 parts of methyl methacrylate (MMA) as a resin monomer, 0.25 parts of AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator and the product obtained in Example 1 were obtained. The modification coefficient is 2.
The surface-modified silica composition of A-1 which is 01 is 1, 3, 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100, respectively.
120 parts were added and stirred with a stirrer to prepare a mixed solution of 10 kinds.

【0120】次に、この10種の混合溶液に、それぞ
れ、音波発振器より30KHzの音波を80℃で30分
間、照射し、均質な混合分散溶液とした。さらに、フラ
スコ内の空気を窒素ガスで置換して系内を密封し、上記
で得られた混合分散溶液を80℃の温度で24時間処理
して、MMAを重合した。反応終了後、ヘキサンを滴下
して沈殿させ、本発明に係わるナノ複合樹脂組成物を得
た。
Next, each of these 10 kinds of mixed solutions was irradiated with a sound wave of 30 KHz from an sonic oscillator at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a homogeneous mixed dispersion solution. Further, the air in the flask was replaced with nitrogen gas to seal the inside of the system, and the mixed dispersion solution obtained above was treated at a temperature of 80 ° C. for 24 hours to polymerize MMA. After completion of the reaction, hexane was added dropwise to cause precipitation to obtain a nanocomposite resin composition according to the present invention.

【0121】このようにして得られた10種のナノ複合
樹脂組成物を乾燥して粒とし、これを押出法により厚さ
2mmのシートに成形した。得られたシートついて全光
線透過率、シリカ組成物の分散状態、曲げ強度、曲げ弾
性率そして線膨張係数を計測した。結果を表5に示す。
The ten kinds of nanocomposite resin compositions thus obtained were dried into granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. With respect to the obtained sheet, the total light transmittance, the dispersion state of the silica composition, the bending strength, the bending elastic modulus and the linear expansion coefficient were measured. The results are shown in Table 5.

【0122】[0122]

【表5】 [Table 5]

【0123】表5に示されるように、配合量1部ではシ
リカ非配合のポリメチルメタクリレート樹脂の特性と変
わらず物性改善の効果が薄い。また、配合量が120部
では、諸物性の改善効果が認められず、逆に、全光線透
過率が合格ラインである75%を下回り、透明性が低下
する。これに対して、シリカ組成物の配合量を1〜10
0質量部の範囲では、透明性を損なうことなく、ナノ複
合樹脂組成物の熱膨張率の低減、ならびに曲げ強度及び
曲げ弾性率の改善が達成できる。また、表面改質シリカ
組成物の配合量が増えるにつれてナノ複合樹脂組成物の
比重が増すため、部材の質量が増加することが考えら
れ、樹脂ウィンドウ等の軽量化が求められる用途によっ
ては好ましくない場合がある。このような点を考慮する
と、表面改質シリカ組成物の配合量を、樹脂モノマー1
00質量部に対して、3〜40質量部の範囲とするのが
より望ましい。
As shown in Table 5, when the compounding amount is 1 part, the effect of improving the physical properties is small like the characteristics of the polymethylmethacrylate resin containing no silica. Further, when the compounding amount is 120 parts, the effect of improving various physical properties is not recognized, and conversely, the total light transmittance is less than the pass line of 75%, and the transparency is lowered. On the other hand, the blending amount of the silica composition is 1 to 10
In the range of 0 parts by mass, the thermal expansion coefficient of the nanocomposite resin composition can be reduced and the bending strength and the bending elastic modulus can be improved without impairing the transparency. Further, since the specific gravity of the nanocomposite resin composition increases as the blending amount of the surface-modified silica composition increases, the mass of the member is considered to increase, which is not preferable depending on the application requiring weight reduction of the resin window or the like. There are cases. Considering these points, the compounding amount of the surface-modified silica composition is set to the resin monomer 1
It is more preferable that the amount is 3 to 40 parts by mass with respect to 00 parts by mass.

【0124】実施例11 フラスコに、溶媒としてトルエン50部、樹脂モノマー
としてメチルメタクリレート(MMA)20部、反応開
始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)
0.05部及び実施例1で得られた改質係数が2.01
であるA−1の表面改質シリカ組成物を10部加え、混
合溶液を作製した。
Example 11 50 parts of toluene as a solvent, 20 parts of methyl methacrylate (MMA) as a resin monomer, and AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator were placed in a flask.
0.05 parts and the modification coefficient obtained in Example 1 is 2.01
10 parts of the surface-modified silica composition of A-1 was added to prepare a mixed solution.

【0125】次に、この混合溶液に、溶液を攪拌子で攪
拌しながら、音波発振器により表6に記載の11種の周
波数の音波を80℃で30分間、照射し、11種の溶液
とした。さらに、フラスコ内の空気を窒素ガスで置換し
て系内を密封し、これらの11種の溶液を、それぞれ、
80℃の温度で24時間処理して、MMAを重合した。
反応終了後、ヘキサンを滴下して沈殿させ、本発明に係
わる11種のナノ複合樹脂組成物を得た。
Next, this mixed solution was irradiated with sound waves of 11 kinds of frequencies shown in Table 6 at 80 ° C. for 30 minutes by a sonic oscillator while stirring the solution with a stirrer to obtain 11 kinds of solutions. . Furthermore, the air in the flask was replaced with nitrogen gas to seal the inside of the system, and these 11 kinds of solutions were respectively
The MMA was polymerized by treating it at a temperature of 80 ° C. for 24 hours.
After completion of the reaction, hexane was added dropwise to cause precipitation to obtain 11 kinds of nanocomposite resin compositions according to the present invention.

【0126】このようにして得られた11種のナノ複合
樹脂組成物を乾燥して粒とし、これを押出法により厚さ
2mmのシートに成形した。得られたシートついて全光
線透過率、曲げ強度、曲げ弾性率そして線膨張係数を計
測した。結果を表6に示す。なお、比較対照として、音
波処理を行なわなかった比較例1のa−1の結果を表6
に併記する。
The thus obtained 11 kinds of nanocomposite resin compositions were dried to form granules, which were formed into a sheet having a thickness of 2 mm by an extrusion method. The total light transmittance, bending strength, bending elastic modulus and linear expansion coefficient of the obtained sheet were measured. The results are shown in Table 6. As a comparative control, the results of a-1 of Comparative Example 1 in which sonication was not performed are shown in Table 6.
Also described in.

【0127】[0127]

【表6】 [Table 6]

【0128】表6に示されるように、10KHz未満あ
るいは10MHzを超える周波数による音波処理では、
音波を当てない比較例1と特性が変わらず効果がない。
これは、シリカ組成物のシラノール基に付着している水
分子を共振させてシラノール基から解き放つエネルギー
が十分でないためであると考えられる。これに対して、
音波の周波数が10〜10000KHzの場合では、音
波処理をしない比較例1に比して、曲げ強度、曲げ弾性
率とも大幅に向上しかつ線膨張係数も大きく低減したと
同時に、透明性もわずかながら向上しており、音波処理
の効果が認められる。このうち、特に10〜500KH
zの周波数による音波処理では、曲げ強度、曲げ弾性率
の改善効果及び線膨張係数の低減効果が顕著に認められ
ることから、10〜500KHzの音波の周波数が好ま
しいことが示唆される。
As shown in Table 6, in sonication with a frequency less than 10 KHz or more than 10 MHz,
The characteristics are the same as those of Comparative Example 1 in which no sound wave is applied, and there is no effect.
It is considered that this is because the energy released from the silanol groups by resonating the water molecules attached to the silanol groups of the silica composition is not sufficient. On the contrary,
When the frequency of the sound wave is 10 to 10,000 KHz, the bending strength and the bending elastic modulus are significantly improved and the linear expansion coefficient is greatly reduced as compared with Comparative Example 1 in which the sonication is not performed, but at the same time, the transparency is slightly. It is improved and the effect of sonication is recognized. Of these, especially 10-500KH
It is suggested that the frequency of the sound wave of 10 to 500 KHz is preferable because the effect of improving the bending strength and the bending elastic modulus and the effect of reducing the linear expansion coefficient are remarkably observed in the sonication with the frequency of z.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、セダン系自動車の外観図であり、本
発明に係るナノ複合透明樹脂組成物の樹脂ウィンドウ用
途の一例を示す説明図である。
FIG. 1 is an external view of a sedan-based automobile, and is an explanatory view showing an example of application of a nanocomposite transparent resin composition according to the present invention to a resin window.

【符号の説明】 1…フロントウィンドウ、 2…サイドウィンドウ、 3…リヤウィンドウ。[Explanation of symbols] 1 ... Front window, 2 ... Side window, 3 ... Rear window.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武井 孝 東京都八王子市南大沢1丁目1番地 東京 都立大学内 (72)発明者 中島 正雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 半田 浩一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 甲斐 康朗 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 清野 俊 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 伊藤 智啓 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 矢野 彰一郎 東京都千代田区九段南四丁目8番24号 学 校法人 日本大学内 (72)発明者 澤口 孝志 東京都千代田区九段南四丁目8番24号 学 校法人 日本大学内 Fターム(参考) 4J011 PA13 PB06 PB16 PC08 QA03 UA06 VA02 WA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takashi Takei             1-1 Minami Osawa, Hachioji City, Tokyo             Tokyo Metropolitan University (72) Inventor Masao Nakajima             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation (72) Inventor Koichi Handa             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation (72) Inventor Yasuo Kai             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation (72) Inventor Shun Seino             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation (72) Inventor Tomohiro Ito             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation (72) Inventor Shoichiro Yano             4-8-24, Kudan-minami 4-chome, Chiyoda-ku, Tokyo             Incorporated in Nihon University (72) Inventor Takashi Sawaguchi             4-8-24, Kudan-minami 4-chome, Chiyoda-ku, Tokyo             Incorporated in Nihon University F-term (reference) 4J011 PA13 PB06 PB16 PC08 QA03                       UA06 VA02 WA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 樹脂モノマー、表面改質シリカ組成物及
び溶媒より成る混合溶液に、10〜10000KHzの
音波を照射した後、該樹脂モノマーを重合して高分子化
し、ついで溶媒を除去して樹脂組成物とすることからな
り、該表面改質シリカ組成物は、該樹脂モノマー100
質量部に対して3〜100質量部の範囲で配合され、か
つ0.44〜8の改質係数を有することを特徴とする、
ナノ複合樹脂組成物の製造方法。
1. A resin solution obtained by irradiating a mixed solution comprising a resin monomer, a surface-modified silica composition and a solvent with a sound wave of 10 to 10000 KHz, polymerizing the resin monomer to polymerize it, and then removing the solvent. The surface-modified silica composition comprises the resin monomer 100.
It is compounded in the range of 3 to 100 parts by mass with respect to parts by mass, and has a reforming coefficient of 0.44 to 8,
Method for producing nanocomposite resin composition.
【請求項2】 該表面改質シリカ組成物は、下記式で示
されるシリコーン系化合物で微粒子シリカを改質するこ
とによって得られる、請求項1に記載のナノ複合樹脂組
成物の製造方法。 【化1】 (式中、R1、R2、R3は、それぞれ独立して、炭素数
1〜20の分岐を有していてもよいアルキル基を示し、
1、X2、X3はそれぞれ独立して塩素原子、水素原
子、炭素数1〜8のアルコキシ基を示す。)
2. The method for producing a nanocomposite resin composition according to claim 1, wherein the surface-modified silica composition is obtained by modifying fine particle silica with a silicone compound represented by the following formula. [Chemical 1] (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a branch,
X 1 , X 2 , and X 3 each independently represent a chlorine atom, a hydrogen atom, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. )
【請求項3】 該表面改質シリカ組成物は、その平均1
次粒径が380nm以下の粒子状または鎖状である、請
求項1または2に記載のナノ複合樹脂組成物の製造方
法。
3. The surface-modified silica composition has an average of 1
The method for producing a nanocomposite resin composition according to claim 1 or 2, which is in the form of particles or chains having a secondary particle size of 380 nm or less.
【請求項4】 該平均1次粒径が5〜100nmであ
る、請求項3に記載のナノ複合樹脂組成物の製造方法。
4. The method for producing a nanocomposite resin composition according to claim 3, wherein the average primary particle size is 5 to 100 nm.
【請求項5】 該樹脂モノマーは、アクリル系高分子材
料またはポリカーボネート系高分子材料を構成するモノ
マーである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のナノ
複合樹脂組成物の製造方法。
5. The method for producing a nanocomposite resin composition according to claim 1, wherein the resin monomer is a monomer that constitutes an acrylic polymer material or a polycarbonate polymer material.
【請求項6】 該樹脂モノマーは、メタクリル系高分子
材料を構成するモノマーである、請求項1〜4のいずれ
か1項に記載のナノ複合樹脂組成物の製造方法。
6. The method for producing a nanocomposite resin composition according to claim 1, wherein the resin monomer is a monomer that constitutes a methacrylic polymer material.
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