JP2009013033A - Method for producing surface-coated silica organosol and method for producing surface-coated silica particle-containing epoxy resin composition - Google Patents

Method for producing surface-coated silica organosol and method for producing surface-coated silica particle-containing epoxy resin composition Download PDF

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Hideji Takeuchi
秀治 竹内
Hiroki Hamata
広輝 濱多
Michinori Kobayashi
理規 小林
Minoru Murata
実 村田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily producing a surface-coated silica organosol which has excellent dispersibility when mixing an epoxy compound, has hardly any increase of the viscosity or hardening with the passage of time in the obtained epoxy resin composition and impart good storage stability, and to provide an epoxy resin composition excellent in storage stability and dispersion stability obtained by mixing the surface-coated silica organosol and the epoxy compound. <P>SOLUTION: The method for producing the surface-coated silica organosol comprises the following 1 and 2. 1. The method for producing the surface-coated silica organosol is characterized by carrying out the following steps (A) and (B) in this order, in which the method comprises the step of (A) carrying out hydrolysis condensation reaction by adding a silane coupling agent to the silica organosol and the step of (B) controlling the pH of the resultant product to neutral by removing an acidic catalyst from the resultant product of (A). 2. The method for producing a surface-coated silica particle-containing epoxy resin composition is characterized by carrying out the following steps (C) and (D) in this order using the surface-coated silica organosol obtained by the production method 1, in which the method comprises the step of (C) mixing the epoxy compound with the surface-coated silica organosol and the step of (D) removing the organic solvent from the resultant product of (C). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面被覆シリカオルガノゾルの製造方法、および、表面被覆シリカ粒子含有エポキシ樹脂組成物の製造方法に関する。詳細には、シランカップリング剤で表面被覆処理したシリカ粒子を含むオルガノゾルの製造方法、および、当該溶液とエポキシ化合物を用いたエポキシ樹脂組成物の製造方法、に関する。   The present invention relates to a method for producing a surface-coated silica organosol and a method for producing a surface-coated silica particle-containing epoxy resin composition. In detail, it is related with the manufacturing method of the organosol containing the silica particle surface-coated by the silane coupling agent, and the manufacturing method of the epoxy resin composition using the said solution and an epoxy compound.

エポキシ化合物中に、充填材としてシリカ粒子を分散させてなるエポキシ樹脂組成物は、一般に機械的特性や熱的特性、光学特性等に優れているので、各種成型材料として、特に発光ダイオード(LED)等の半導体素子の封止材として賞用されている。 Epoxy resin compositions in which silica particles are dispersed as a filler in an epoxy compound are generally excellent in mechanical characteristics, thermal characteristics, optical characteristics, etc., and as various molding materials, particularly light emitting diodes (LEDs). It is used as a sealing material for semiconductor elements such as the above.

ところで、シリカ粒子を固体(粉末)として用いると、エポキシ化合物中に微細に分散させることが一般に困難であり、例えば二次凝集によってエポキシ樹脂組成物が濁ったり、シリカ粒子が沈殿したりする。また、シリカ粒子をヒドロゾルとして用いた場合には、有機物たるエポキシ化合物と均一に混合すること自体が難しい。そこで業界では一般に、シリカ粒子を有機溶媒に分散させて、シリカオルガノゾルとして用いることが多い。 By the way, when silica particles are used as a solid (powder), it is generally difficult to finely disperse them in the epoxy compound. For example, the epoxy resin composition becomes cloudy or the silica particles are precipitated by secondary aggregation. Further, when silica particles are used as a hydrosol, it is difficult to uniformly mix with an organic epoxy compound. Therefore, generally in the industry, silica particles are often dispersed in an organic solvent and used as a silica organosol.

しかし、シリカオルガノゾルとエポキシ化合物を混合すると、得られるエポキシ樹脂組成物が経時的に増粘したり、硬化したりすることがある。これは、シリカオルガノゾル中のシリカ粒子表面に存するシラノール基が、エポキシ化合物のエポキシ基と常温でも反応するためと考えられる。このように保存安定性に劣ると、例えば、得られたエポキシ樹脂組成物を型に封入する際に、細部へ行き渡らせることが困難となって、得られる成型品にボイドやクラック等が生ずる懸念がある。   However, when a silica organosol and an epoxy compound are mixed, the resulting epoxy resin composition may thicken or harden over time. This is considered because the silanol group which exists in the silica particle surface in a silica organosol reacts with the epoxy group of an epoxy compound also at normal temperature. When the storage stability is inferior as described above, for example, when the obtained epoxy resin composition is sealed in a mold, it is difficult to spread the details, and there is a concern that voids, cracks, and the like may occur in the obtained molded product. There is.

そこで、シリカオルガノゾル中のシリカ粒子を何らかの手段で表面処理し、そのシラノール基の量をコントロールすることが有用であると考えられる。例えば特許文献1には、シリカ粒子をシランカップリング剤で表面処理してシラノール基の量をコントロールする技術が開示されており、当該処理シリカ粒子をシリカオルガノゾルとして用いることが考えられる。 Therefore, it is considered useful to surface-treat the silica particles in the silica organosol by some means and control the amount of silanol groups. For example, Patent Document 1 discloses a technique for controlling the amount of silanol groups by surface-treating silica particles with a silane coupling agent, and it is conceivable to use the treated silica particles as a silica organosol.

かかる表面被覆シリカ粒子を含むオルガノゾル(以下、表面被覆シリカオルガノゾルという)は、一般的にはシリカ粒子を含むシリカオルガノゾルにシランカップリング剤を添加して、加水分解縮合反応させることにより製造する。 An organosol containing such surface-coated silica particles (hereinafter referred to as surface-coated silica organosol) is generally produced by adding a silane coupling agent to a silica organosol containing silica particles and subjecting it to a hydrolytic condensation reaction. .

ところが、反応終了後、シリカ粒子と反応せずに残ったシランカップリング剤成分の一部が経時的に自己縮合を起こして網目構造(ゲル)を形成することがある。この場合、得られた表面被覆シリカオルガノゾルを用いたエポキシ樹脂組成物は、経時的に増粘することがあり、品質管理上問題があるだけでなく、成型品の機械的特性や光学的特性、熱的特性等が悪化する懸念がある。 However, after completion of the reaction, a part of the silane coupling agent component remaining without reacting with the silica particles may undergo self-condensation over time to form a network structure (gel). In this case, the epoxy resin composition using the obtained surface-coated silica organosol may increase in viscosity over time, causing problems in quality control, as well as mechanical and optical properties of the molded product. There is a concern that the thermal characteristics and the like deteriorate.

そこで、シリカ粒子とシランカップリング剤との反応効率を上げる目的で、酸性触媒を用いる必要がある。しかし、酸性触媒を用いて得た表面被覆シリカオルガノゾルをエポキシ化合物に混合すると、得られるエポキシ樹脂組成物が急激に増粘したり、硬化したりする。これは、当該表面被覆シリカオルガノゾル中に酸が多く含まれることから、エポキシ化合物の開環反応が促進されるためであると考えられる。   Therefore, it is necessary to use an acidic catalyst for the purpose of increasing the reaction efficiency between the silica particles and the silane coupling agent. However, when the surface-coated silica organosol obtained using an acidic catalyst is mixed with an epoxy compound, the resulting epoxy resin composition rapidly thickens or hardens. This is considered to be because the ring-opening reaction of the epoxy compound is promoted because the surface-coated silica organosol contains a large amount of acid.

そこで、当該表面被覆シリカオルガノゾル中の酸性触媒をアンモニア等の中和剤で中和することが考えられる。しかし、中和塩が不純物となって、最終物たるエポキシ樹脂組成物や、これを用いた成型品の諸物性に悪影響を及ぼすことが考えられる。また、当該不純物はエポキシ樹脂組成物中に渾然一体と混在しているので、除去することは一般に困難であり、そのようにすると工程の煩雑化や、最終製品(成型品)の高コスト化を招く。   Therefore, it is conceivable to neutralize the acidic catalyst in the surface-coated silica organosol with a neutralizing agent such as ammonia. However, it is considered that the neutralized salt becomes an impurity and adversely affects the physical properties of the final epoxy resin composition and molded products using the same. Moreover, since the impurities are naturally mixed in the epoxy resin composition, it is generally difficult to remove them, which makes the process complicated and increases the cost of the final product (molded product). Invite.

特開2001−31843号公報JP 2001-31843 A

本発明は、エポキシ化合物と混合した際の分散性に優れ、かつ、得られるエポキシ樹脂組成物が経時的にほとんど増粘したり硬化したりしないなど、良好な保存安定性を与える表面被覆シリカオルガノゾルを容易に製造する方法を提供することを主な課題とする。また、当該表面被覆シリカオルガノゾルとエポキシ化合物を混合してなる、保存安定性や分散安定性に優れるエポキシ樹脂組成物を提供することを更なる課題とする。 The present invention is a surface-coated silica organosiloxane that has excellent storage stability, such as excellent dispersibility when mixed with an epoxy compound, and the resulting epoxy resin composition hardly thickens or hardens over time. The main object is to provide a method for easily producing a sol. Another object is to provide an epoxy resin composition excellent in storage stability and dispersion stability obtained by mixing the surface-coated silica organosol and an epoxy compound.

本発明者は、特定の工程により前記表面被覆シリカオルガノゾルおよび前記エポキシ樹脂組成物を製造できることを見出した。すなわち本発明は下記製造方法に関する。   The present inventor has found that the surface-coated silica organosol and the epoxy resin composition can be produced by a specific process. That is, this invention relates to the following manufacturing method.

1.下記の(A)〜(B)の工程をこの順で実施することを特徴とする、表面被覆シリカオルガノゾルの製造方法。
(A)シリカオルガノゾルにシランカップリング剤を添加して、酸性触媒の存在下で加水分解縮合反応を行う工程
(B)(A)の結果物から酸性触媒を除去して、該結果物のpHを中性に調整する工程
1. The manufacturing method of the surface coating | coated silica organosol characterized by implementing the process of following (A)-(B) in this order.
(A) A step of adding a silane coupling agent to the silica organosol and performing a hydrolysis-condensation reaction in the presence of an acidic catalyst (B) removing the acidic catalyst from the resultant product of (A), Step of adjusting pH to neutral

2.(B)の工程で、酸性触媒を除去する方法が陰イオン交換樹脂によるものであり、かつ、pHが6〜8である、前記1の製造方法。 2. In the step (B), the method for removing an acidic catalyst is based on an anion exchange resin, and the pH is 6 to 8.

3.(A)の工程で、加水分解縮合反応を硫酸の存在下、50〜90℃で行うことを特徴とする、前記1または2の製造方法。 3. In the step (A), the hydrolytic condensation reaction is carried out at 50 to 90 ° C. in the presence of sulfuric acid.

4.(A)の工程で、シリカオルガノゾル中のシリカ粒子1gに対して、シランカップリング剤を0.2〜20mmol添加することを特徴とする、前記1〜3のいずれかの製造法。 4). In the step (A), 0.2 to 20 mmol of a silane coupling agent is added to 1 g of silica particles in the silica organosol.

5.(B)工程の後で得られる表面被覆シリカオルガノゾルにおける、シリカ粒子の表面被覆量が0.2〜3mmol/gである、前記1〜4のいずれかの製造法。 5). (B) The manufacturing method in any one of said 1-4 whose surface coating amount of a silica particle in the surface coating silica organosol obtained after a process is 0.2-3 mmol / g.

6.前記1〜5のいずれかの製造方法で得られた表面被覆シリカオルガノゾルを用い、これに下記の(C)〜(D)の工程をこの順で実施することを特徴とする、表面被覆シリカ粒子含有エポキシ樹脂組成物の製造方法。
(C)該表面被覆シリカオルガノゾルにエポキシ化合物を混合する工程
(D)(C)の結果物から有機溶媒を除去する工程
6). The surface-coated silica obtained by performing the following steps (C) to (D) in this order using the surface-coated silica organosol obtained by any one of the production methods 1 to 5 above: A method for producing a particle-containing epoxy resin composition.
(C) Step of mixing an epoxy compound with the surface-coated silica organosol (D) Step of removing an organic solvent from the resultant product of (C)

本発明の製造方法で得た表面被覆シリカオルガノゾルは、それ自体が経時的にほとんど増粘したり硬化したりしないなど保存安定性に優れる。また、当該表面被覆シリカオルガノゾルは、エポキシ化合物中での分散性に優れるので、これによれば保存安定性に優れるエポキシ樹脂組成物を提供できる。 The surface-coated silica organosol obtained by the production method of the present invention is excellent in storage stability such that it itself hardly thickens or hardens over time. Moreover, since the said surface coating silica organosol is excellent in the dispersibility in an epoxy compound, according to this, the epoxy resin composition excellent in storage stability can be provided.

また、本発明の製造方法で得たエポキシ樹脂組成物は、保存安定性や分散安定性に優れる。そして、該エポキシ樹脂組成物は、成型品とした場合に機械的特性や熱的特性、光学特性等が優れるので、特に発光ダイオード(LED)等の光半導体素子の封止材として有用である。 Moreover, the epoxy resin composition obtained by the production method of the present invention is excellent in storage stability and dispersion stability. The epoxy resin composition is particularly useful as a sealing material for an optical semiconductor element such as a light emitting diode (LED) because it has excellent mechanical characteristics, thermal characteristics, optical characteristics and the like when formed into a molded product.

本発明に係る表面被覆シリカオルガノゾルは、以下の工程で製造できる。   The surface-coated silica organosol according to the present invention can be produced by the following steps.

(A)シリカオルガノゾルにシランカップリング剤を添加して、酸性触媒の存在下で加水分解縮合反応を行う工程
(B)(A)の結果物から酸性触媒を除去して、該結果物のpHを中性に調整する工程
(A) A step of adding a silane coupling agent to the silica organosol and performing a hydrolysis-condensation reaction in the presence of an acidic catalyst (B) removing the acidic catalyst from the resultant product of (A), Step of adjusting pH to neutral

[(A)工程について]
(A)工程は、シリカオルガノゾル中のシリカ粒子表面にあるシラノール基と、シランカップリング剤の有機基とを加水分解縮合反応(カップリング反応)させることにより、当該シリカ粒子の表面を該シランカップリング剤で表面被覆処理する工程である。ここに、「シリカオルガノゾル」とは、シリカ(二酸化珪素)粒子を分散粒子とし、有機溶媒を分散媒とするオルガノゾル(コロイド溶液)をいい、通常は透明ないし乳白色の外観を有する。
[About (A) process]
In step (A), the surface of the silica particles is subjected to a hydrolytic condensation reaction (coupling reaction) between the silanol groups on the surface of the silica particles in the silica organosol and the organic groups of the silane coupling agent. This is a step of surface coating treatment with a coupling agent. Here, “silica organosol” refers to an organosol (colloidal solution) in which silica (silicon dioxide) particles are dispersed particles and an organic solvent is a dispersion medium, and usually has a transparent or milky white appearance.

該シリカオルガノゾルは特に限定されず、各種公知の方法で製造したものを用いうる。例えば、ケイ酸ナトリウムを重縮合する方法や、アルコキシシラン類をアルコール水溶液中で加水分解する方法(ゾルゲル法)、市販のシリカ粒子を公知の方法で有機溶媒に分散させてなるコロイド溶液を用いることができる。なお、該シリカオルガノゾルの固形分濃度は、通常1〜60重量%程度、好ましくは5〜50重量%である。 The silica organosol is not particularly limited, and those produced by various known methods can be used. For example, a method of polycondensing sodium silicate, a method of hydrolyzing alkoxysilanes in an aqueous alcohol solution (sol-gel method), or a colloidal solution in which commercially available silica particles are dispersed in an organic solvent by a known method Can do. The solid content concentration of the silica organosol is usually about 1 to 60% by weight, preferably 5 to 50% by weight.

該シリカ粒子の形状は特に限定されず、球状ないし扁平状であってよく、また、一次粒子であっても二次以上の凝集状態であってもよい。また、その一次平均粒子径(動的光散乱法による、一次粒子の平均粒子径をいう。以下、同様。)は特に問われず、用途に応じて適宜選択できる。例えば、光半導体封止材として使用する場合には、一次平均粒子径が通常500nm以下、好ましくは10〜450nm程度である。   The shape of the silica particles is not particularly limited, and may be spherical or flat, and may be primary particles or a secondary or higher aggregation state. The primary average particle size (meaning the average particle size of primary particles by dynamic light scattering method; hereinafter the same) is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application. For example, when used as an optical semiconductor sealing material, the primary average particle diameter is usually 500 nm or less, preferably about 10 to 450 nm.

該有機溶媒は特に限定されず、各種公知のものが挙げられる。具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、n−オクタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピルグリコールモノメチルエーテル、プロピルグリコールモノエチルエーテル等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステルまたはラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミドまたはラクタム類;ベンゼン、トルエン、キシレン類等の芳香族炭化水素類;が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、後述する陰イオン交換樹脂への影響を考慮すると、有機溶媒としては親水性有機溶媒、具体的には前記アルコール類や、エステルまたはラクトン類が好ましい。   The organic solvent is not particularly limited, and various known solvents can be used. Specifically, for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, n-octanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, propyl glycol monomethyl ether, propyl glycol monoethyl ether Alcohols such as ethyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and γ-butyrolactone; lactones; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, etc. Ketones; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc. Lactams; benzene, toluene, aromatic hydrocarbons xylene and the like; and the like, which may be used alone or in combination of two or more, of them. In consideration of the influence on the anion exchange resin described later, the organic solvent is preferably a hydrophilic organic solvent, specifically the alcohols, esters or lactones.

なお、該シリカオルガノゾルは市販品を用いてもよい。具体的には、例えば、メタノールシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、MIBK−ST、XBA−ST、DMAC−ST、ST−20、ST−40、ST−C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL(以上、日産化学工業(株)製)、オルガノゾルPL−2PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル分散液、扶桑化学工業(株)製)等が挙げられる。   The silica organosol may be a commercially available product. Specifically, for example, methanol silica sol, IPA-ST, MEK-ST, MIBK-ST, XBA-ST, DMAC-ST, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50, ST-OL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), organosol PL-2PGME (propylene glycol monomethyl ether dispersion, manufactured by Fuso Chemical Industries, Ltd.), and the like.

また、市販のシリカ粒子としては、具体的には、例えば、アエロジル130、アエロジル300、アエロジル380、アエロジルTT600、アエロジルOX50(以上、日本アエロジル(株)製)、シルデックスH31、シルデックスH32、シルデックスH51、シルデックスH52、シルデックスH121、シルデックスH122(以上、旭硝子(株)製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業(株)製)、SYLYSIA470(富士シリシア(株)製)、SGフレーク(日本板硝子(株)製)等が挙げられる。   Specific examples of commercially available silica particles include Aerosil 130, Aerosil 300, Aerosil 380, Aerosil TT600, Aerosil OX50 (above, Nippon Aerosil Co., Ltd.), Sildex H31, Sildex H32, Silsil Dex H51, Sildex H52, Sildex H121, Sildex H122 (above, Asahi Glass Co., Ltd.), E220A, E220 (above, Nihon Silica Industry Co., Ltd.), SYLYSIA470 (Fuji Silysia Ltd.), SG And flakes (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.).

シランカップリング剤としては、一分子中に有機官能基と加水分解基とを有するものであれば特に限定されず、各種公知のものを用いることができる。該シランカップリング剤は、具体的には、一般式(1):YRSiX(式中、Yはビニル基、アミノ基、チオール基またはハロゲン基を、Rは炭化水素基を、Xはアルコキシ基、ハロゲン基またはアミノ基を表す。)で表される。 The silane coupling agent is not particularly limited as long as it has an organic functional group and a hydrolyzable group in one molecule, and various known ones can be used. The silane coupling agent is specifically represented by the general formula (1): YRSiX 3 (wherein Y is a vinyl group, amino group, thiol group or halogen group, R is a hydrocarbon group, and X is an alkoxy group. Represents a halogen group or an amino group.

該シランカップリング剤の具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン類;2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基含有アルコキシシラン類;N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有アルコキシシラン類;メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ビニルトリクロルシラン、トリメチルブロモシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、メチル−3,3,3−トリフルオロプロピルジメトキシシラン等のハロゲン基含有アルコキシシラン類;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン等のビニル基含有アルコキシシラン類;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリメチルシラノール、ジエチルシラン等;が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明では、表面被覆シリカオルガノゾルを後述のエポキシ化合物中に良好に分散できることから、前記エポキシ基含有アルコキシシラン類、特に3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。   Specific examples of the silane coupling agent include, for example, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane. Alkoxysilanes such as isobutyltrimethoxysilane; 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycid Xylpropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryl Epoxy group-containing alkoxysilanes such as acryloxypropyltriethoxysilane; N-2 (aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2 (amino Ethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, amino group-containing alkoxysilanes such as N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane; methyltrichlorosilane, Methyldichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, vinyltrichlorosilane, trimethylbromosilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane Halogen group-containing alkoxysilanes such as methyl-3,3,3-trifluoropropyldimethoxysilane; vinyl group-containing alkoxysilanes such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltris (β-methoxyethoxy) silane; Mercaptopropyltrimethoxysilane, trimethylsilanol, diethylsilane, and the like. These may be used alone or in combinations of two or more. In the present invention, since the surface-coated silica organosol can be favorably dispersed in an epoxy compound described later, the epoxy group-containing alkoxysilanes, particularly 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, are preferred.

加水分解縮合反応は、酸性触媒、水、および必要に応じて前記有機溶媒の存在下で行う。加水分解縮合反応の条件は特に限定されず、各種公知の例による。例えば反応温度は50〜90℃程度、反応時間は1〜20時間程度である。また、加水分解縮合反応で生ずる物質(水、メタノール等)は反応系から逐次留去するのが望ましい。また、加水分解縮合反応時の反応系の固形分濃度は、通常5〜60重量%程度である。 The hydrolysis condensation reaction is performed in the presence of an acidic catalyst, water, and, if necessary, the organic solvent. The conditions for the hydrolytic condensation reaction are not particularly limited and depend on various known examples. For example, the reaction temperature is about 50 to 90 ° C., and the reaction time is about 1 to 20 hours. Further, it is desirable that substances (water, methanol, etc.) generated by the hydrolysis condensation reaction are successively distilled off from the reaction system. Moreover, the solid content concentration of the reaction system during the hydrolysis-condensation reaction is usually about 5 to 60% by weight.

酸性触媒としては各種公知のものを用いうる。具体的には、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸性触媒や、蟻酸、酢酸等の有機酸性触媒が挙げられ、加水分解縮合反応率が向上しやすいことから無機酸性触媒、特に硫酸が好ましい。また、酸性触媒の使用量は特に限定されないが、通常、シランカップリング剤に対して0.1〜5重量%程度である。   Various known catalysts can be used as the acidic catalyst. Specific examples include inorganic acidic catalysts such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and organic acidic catalysts such as formic acid and acetic acid, and an inorganic acidic catalyst, particularly sulfuric acid is preferable because the hydrolysis condensation reaction rate is easily improved. Moreover, although the usage-amount of an acidic catalyst is not specifically limited, Usually, it is about 0.1 to 5 weight% with respect to a silane coupling agent.

前記シリカオルガノゾルに対する、前記シランカップリング剤の添加量は特に制限されないが、得られる表面被覆シリカオルガノゾルの被覆程度を考慮して、通常は該シリカオルガノゾル中のシリカ粒子1gに対して、前記シランカップリング剤を通常0.2〜20mmol程度、好ましくは、0.4〜15mmolとするのがよい。 The amount of the silane coupling agent added to the silica organosol is not particularly limited. However, in consideration of the degree of coating of the surface-coated silica organosol to be obtained, normally, with respect to 1 g of silica particles in the silica organosol, The silane coupling agent is usually about 0.2 to 20 mmol, preferably 0.4 to 15 mmol.

[(B)工程について]
(B)工程は、(A)工程の結果物から酸性触媒を除去することにより、該結果物のpHを中性に調整する工程である。pHを中性領域とすることにより、得られる表面被覆シリカオルガノゾルの保存安定性が良好となり、またこれを用いたエポキシ樹脂組成物の保存安定性も好適となる。なお、pHが中性であるとは、具体的にはpHが6〜8程度であることをいう。
[About (B) process]
The step (B) is a step of adjusting the pH of the resultant product to neutral by removing the acidic catalyst from the resultant product of the step (A). By setting the pH in the neutral range, the storage stability of the resulting surface-coated silica organosol is improved, and the storage stability of an epoxy resin composition using the surface-coated silica organosol is also preferable. In addition, that pH is neutral means specifically that pH is about 6-8.

酸性触媒を除去する方法は特に限定されないが、後述のエポキシ樹脂組成物の保存安定性および透明性を考慮して、陰イオン交換樹脂を用いるのが好ましい。なお、(A)工程の結果物に各種中和剤(アンモニア、有機アミン、金属水酸化物等)を添加してそのpHを中性にした場合には、中和塩等の影響で、得られるエポキシ樹脂組成物に濁りが生じたり、表面被覆シリカオルガノゾルの凝集が起きたりすることがある。   The method for removing the acidic catalyst is not particularly limited, but it is preferable to use an anion exchange resin in consideration of storage stability and transparency of the epoxy resin composition described later. In addition, when various neutralizing agents (ammonia, organic amines, metal hydroxides, etc.) are added to the resultant product of step (A) to neutralize the pH, it can be obtained due to the effects of neutralizing salts, etc. The resulting epoxy resin composition may become turbid or the surface-coated silica organosol may aggregate.

陰イオン交換樹脂としては、各種公知のもの(強塩基性(I型、II型)、弱塩基性)を特に制限なく用いることができ、その構造もゲル状、マクロポーラス状であってよい。具体的には、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン系架橋ポリスチレンや、アクリル酸系ポリアクリレート、エーテル基またはカルボニル基を導入した耐熱性芳香族ポリマー等を母体とし、陰イオン交換基としてアミノ基や置換アミノ基、第4級アンモニウム基、カルボキシル基等を導入したものが用いられる。   As the anion exchange resin, various known ones (strong basicity (type I, type II), weak basicity) can be used without particular limitation, and the structure thereof may be gel or macroporous. Specifically, for example, styrene-divinylbenzene-based crosslinked polystyrene, acrylic acid-based polyacrylate, a heat-resistant aromatic polymer into which an ether group or a carbonyl group is introduced, and the like, and an amino group or a substituted amino group as an anion exchange group are used. A group into which a group, a quaternary ammonium group, a carboxyl group or the like is introduced is used.

なお、本発明では強塩基性陰イオン交換樹脂が好ましく、特に、イオン交換基がトリアルキル置換窒素原子を持つ第4アンモニウム基か、ジアルキルエタノールアミン陽イオンを持つ第4アンモニウム基であるものが特に好適である。なお、Cl型陰イオン交換樹脂を用いた場合には、エポキシ樹脂組成物にClイオンが含まれることとなり、これが各種電子材料の腐食の原因となり得るので、本発明では特に、OH型の陰イオン交換樹脂が好ましい。   In the present invention, strongly basic anion exchange resins are preferred, and in particular, those in which the ion exchange group is a quaternary ammonium group having a trialkyl-substituted nitrogen atom or a quaternary ammonium group having a dialkylethanolamine cation. Is preferred. When a Cl-type anion exchange resin is used, Cl ions are contained in the epoxy resin composition, which may cause corrosion of various electronic materials. Therefore, in the present invention, particularly, an OH-type anion is used. Exchange resins are preferred.

該陰イオン交換樹脂の市販品としては、例えばアンバーライトIRA402BL OH型(オルガノ製)、SBR−PC OH型(室町ケミカル製)、ダウエックスモノスフィア550A、マラソン MSA(ダウケミカル製)、レバチットシリーズ(バイエル製)、ダイヤイオンSAシリーズ、PAシリーズ(三菱化学(株)製)等が挙げられる。   Examples of commercial products of the anion exchange resin include Amberlite IRA402BL OH type (manufactured by Organo), SBR-PC OH type (manufactured by Muromachi Chemical), Dowex Monosphere 550A, Marathon MSA (manufactured by Dow Chemical), Lebatit series. (Manufactured by Bayer), Diaion SA series, PA series (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and the like.

(A)工程の結果物を陰イオン交換樹脂で処理する時間は特に限定されないが、通常は10〜80℃で、SV(Space Velocity)=1〜15程度量である。また、当該結果物の濃度も特に限定されないが、通常5〜60重量%程度である。また、処理回数も特に限定されず、pHが6〜8程度となるまで繰り返すことができる。   (A) Although the time which processes the result of a process with an anion exchange resin is not specifically limited, Usually, it is 10-80 degreeC and it is about SV (Space Velocity) = 1-15 quantity. Further, the concentration of the resultant product is not particularly limited, but is usually about 5 to 60% by weight. Further, the number of treatments is not particularly limited, and the treatment can be repeated until the pH reaches about 6 to 8.

こうして得られた表面被覆シリカオルガノゾルは、製造直後のシリカ粒子の一次平均粒子径(動的光散乱法による)が通常、500nm以下、具体的には5〜450nm程度であり、pHが6〜8程度であり、水分が0.1〜10重量%程度である。   The surface-coated silica organosol thus obtained usually has a primary average particle diameter (by dynamic light scattering method) of silica particles immediately after production of 500 nm or less, specifically about 5 to 450 nm, and a pH of 6 to 6. It is about 8, and the water content is about 0.1 to 10% by weight.

また、該表面被覆シリカオルガノゾル中のシリカ粒子は、シランカップリング剤により、一定の表面被覆量を有する。ここに、「表面被覆量」とは、表面被覆シリカオルガノゾル中のシリカ粒子の、シランカップリング剤による被覆程度を表す指標であり、該表面被覆シリカオルガノゾル中のシリカ粒子1gの表面を実際に被覆しているシランカップリング剤のモル(mmol/g)で表される値である。本発明では、エポキシ樹脂組成物の保存安定性を考慮して、表面被覆量は、0.2〜3mmol/g程度、好ましくは0.4〜2.5mmol/gであるのがよい。0.2mmol/g以上とすることで、後述の(D)有機溶媒を除去する工程の後、得られるエポキシ組成物の粘度を低減できたり、該エポキシ組成物の保存安定性(粘度安定性)を良好としたりできる。一方、3mmol/g以下とすることで、表面被覆シリカオルガノゾル中でシリカ粒子の過度の凝集が抑制され、エポキシ樹脂組成物に所定の流動性を付与できる。 The silica particles in the surface-coated silica organosol have a certain surface coating amount due to the silane coupling agent. Here, the “surface coating amount” is an index representing the degree of coating of silica particles in the surface-coated silica organosol with a silane coupling agent, and the surface of 1 g of silica particles in the surface-coated silica organosol is actually used. It is a value expressed in moles (mmol / g) of the silane coupling agent coated on the surface. In the present invention, considering the storage stability of the epoxy resin composition, the surface coating amount is about 0.2 to 3 mmol / g, preferably 0.4 to 2.5 mmol / g. By setting it to 0.2 mmol / g or more, the viscosity of the resulting epoxy composition can be reduced after the step of removing the organic solvent (D) described later, or the storage stability (viscosity stability) of the epoxy composition. Can be improved. On the other hand, by setting it as 3 mmol / g or less, excessive aggregation of silica particles in the surface-coated silica organosol is suppressed, and a predetermined fluidity can be imparted to the epoxy resin composition.

こうして得られた表面被覆シリカオルガノゾルを用いて、下記の(C)〜(D)の工程をこの順で実施することにより、表面被覆シリカ粒子含有エポキシ樹脂組成物を製造することができる。   By using the surface-coated silica organosol thus obtained, the following steps (C) to (D) are carried out in this order, whereby a surface-coated silica particle-containing epoxy resin composition can be produced.

(C)前記表面被覆シリカオルガノゾルにエポキシ化合物を混合する工程
(D)(C)の結果物から有機溶媒を除去する工程
(C) Step of mixing an epoxy compound with the surface-coated silica organosol (D) Step of removing an organic solvent from the resultant product of (C)

[(C)工程について]
(C)工程で用いるエポキシ化合物としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物等の芳香族型エポキシ化合物;芳香族型エポキシ化合物の芳香環を水素化して脂環式構造とした水添エポキシ化合物や、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、3,4−エポキシ−1−[8,9−エポキシ−2,4−ジオキサスピロ[5.5]ウンデカン−3−イル]−シクロヘキサンなどのエポキシ−[エポキシ−オキサスピロC8−15アルキル]−シクロC5−12アルカン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3′,4′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートや4,5−エポキシシクロオクチルメチル−4′,5′−エポキシシクロオクタンカルボキシレートなどのエポキシC5−12シクロアルキルC1−3アルキル−エポキシC5−12シクロアルカンカルボキシレート、ビス(2−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペートなどのビス(C1−3アルキルエポキシC5−12シクロアルキルC1−3アルキル)ジカルボキシレート等の脂環式エポキシ化合物;ヒダントインエポキシ樹脂等の含窒素環エポキシ樹脂;脂肪族系エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等;が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、得られるエポキシ樹脂組成物の熱的特性(特に耐変色性)や光学特性(特に透明性)を考慮して、液状のものであれば外観が透明であるもの、また粉末状のものであれば有機溶媒の溶液とした際に外観が透明であるものが好ましく、特に、そのような脂環式エポキシ化合物が好ましい。
[About step (C)]
As the epoxy compound used in the step (C), various known compounds can be used without particular limitation. Specifically, for example, aromatic epoxy compounds such as bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol S type epoxy resins, bisphenol F type epoxy compounds, phenol novolac type epoxy compounds, cresol novolac type epoxy compounds; Hydrogenated epoxy compounds having an alicyclic structure formed by hydrogenating aromatic rings, vinylcyclohexene dioxide, dicyclopentadiene oxide, 3,4-epoxy-1- [8,9-epoxy-2,4-dioxaspiro [5 .5] Epoxy- [epoxy-oxaspiro C8-15 alkyl] -cycloC5-12 alkane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate such as undecan-3-yl] -cyclohexane 4,5-epoch Epoxy C5-12 cycloalkyl C1-3 alkyl-epoxy C5-12 cycloalkanecarboxylate, such as cycyclooctylmethyl-4 ', 5'-epoxycyclooctanecarboxylate, bis (2-methyl-3,4-epoxycyclohexyl) Alicyclic epoxy compounds such as bis (C1-3 alkyl epoxy C5-12 cycloalkyl C1-3 alkyl) dicarboxylate such as methyl) adipate; nitrogen-containing ring epoxy resins such as hydantoin epoxy resins; aliphatic epoxy resins; Examples thereof include glycidyl ether type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. Among these, considering the thermal characteristics (particularly discoloration resistance) and optical characteristics (particularly transparency) of the resulting epoxy resin composition, the liquid appearance is transparent, and the powdery form If it is a thing, the thing whose appearance is transparent when it is set as the solution of an organic solvent is preferable, and such an alicyclic epoxy compound is especially preferable.

前記エポキシ化合物に対する前記表面被覆シリカオルガノゾルの混合量は特に限定されず、得られるエポキシ樹脂組成物の用途によって適宜調整できる。具体的には、例えば、エポキシ化合物(固形分)100重量部に対し、表面被覆シリカオルガノゾルをそのシリカ粒子の重量に換算して通常3〜70重量%程度、好ましくは5〜60重量部程度となる範囲である。 The amount of the surface-coated silica organosol mixed with the epoxy compound is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the use of the resulting epoxy resin composition. Specifically, for example, with respect to 100 parts by weight of the epoxy compound (solid content), the surface-coated silica organosol is usually about 3 to 70% by weight, preferably about 5 to 60 parts by weight in terms of the weight of the silica particles. This is the range.

なお、当該混合の際には、必要に応じて前記有機溶媒や、各種界面活性剤を用いることもできる。   In addition, in the case of the said mixing, the said organic solvent and various surfactant can also be used as needed.

混合手段は特に制限されず、前記表面被覆シリカオルガノゾルをエポキシ化合物中に分散させ得る各種公知の手段を利用できる。なお、混合時の温度は通常室温であり、また混合時間は通常10分〜5時間程度である。   The mixing means is not particularly limited, and various known means that can disperse the surface-coated silica organosol in an epoxy compound can be used. The mixing temperature is usually room temperature, and the mixing time is usually about 10 minutes to 5 hours.

[(D)工程について]
(D)工程は、前記(C)工程の結果物から有機溶媒を各種公知の手段を用いて除去する工程である。通常は、減圧蒸留で行うのが好ましく、温度は通常30〜100℃程度、圧力は1〜150hPa程度、時間は15分〜5時間程度である。
[About (D) process]
Step (D) is a step of removing the organic solvent from the resultant product of step (C) using various known means. Usually, it is preferably carried out by distillation under reduced pressure, the temperature is usually about 30 to 100 ° C., the pressure is about 1 to 150 hPa, and the time is about 15 minutes to 5 hours.

こうして、溶液状のエポキシ樹脂組成物が得られる。該組成物は、前記表面被覆シリカオルガノゾルとエポキシ化合物とが複合した組成物であり、マトリックス成分であるエポキシ樹脂中にシリカ粒子が微細分散したものである。   Thus, a solution-like epoxy resin composition is obtained. The composition is a composition in which the surface-coated silica organosol and an epoxy compound are combined, and silica particles are finely dispersed in an epoxy resin as a matrix component.

また、該エポキシ樹脂組成物のpH、粘度、エポキシ当量(JISK7236)などの諸物性は特に限定されず、その用途に応じて適宜決定できる。また、その固形分は80〜100重量部程度である。 Further, the physical properties such as pH, viscosity, epoxy equivalent (JISK7236) of the epoxy resin composition are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the application. Moreover, the solid content is about 80-100 weight part.

また、該エポキシ樹脂組成物には、用途に応じて必要により、本発明の所期の効果を損なわない範囲で、各種添加剤を用いることができる。具体的には、例えば、脂肪族ポリオール類(エチレングリコール、プロピレングリコール等)や、フェノール化合物等の炭酸ガス発生防止剤;ポリアルキレングリコール類、ポリジメチルシロキサン誘導体等の可とう性付与剤;各種ゴムや有機ポリマービーズ等の耐衝撃性改良剤;酸化防止剤、可塑剤、滑剤、シランカップリング剤、難燃剤、帯電防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤、摺動性改良剤、遥変性付与剤、表面張力低下剤、消泡剤、沈降防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、離型剤、蛍光剤、着色剤、導電性充填剤等;が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、該エポキシ樹脂組成物を成型品とする際には、各種の硬化剤や硬化促進剤を用いることができる。 Moreover, various additives can be used for this epoxy resin composition in the range which does not impair the effect of this invention as needed according to a use. Specifically, for example, aliphatic polyols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.), carbon dioxide generation inhibitors such as phenolic compounds; flexibility imparting agents such as polyalkylene glycols, polydimethylsiloxane derivatives; various rubbers Impact resistance improvers such as and organic polymer beads; antioxidants, plasticizers, lubricants, silane coupling agents, flame retardants, antistatic agents, leveling agents, ion trapping agents, slidability improving agents, far-modifying agents , Surface tension reducing agents, antifoaming agents, anti-settling agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, mold release agents, fluorescent agents, colorants, conductive fillers, and the like. Alternatively, two or more kinds can be used in combination. Moreover, when making this epoxy resin composition into a molded article, various hardening | curing agents and hardening accelerators can be used.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to this Example at all.

実施例1−1(表面被覆シリカオルガノゾルの製造)
[(A)工程]
攪拌機、攪拌羽根、コンデンサー、滴下漏斗、温度計および窒素ラインを具備した四つ口丸底フラスコに、シリカオルガノゾル溶液(商品名「IPA-ST」、日産化学工業(株)製、分散媒はイソプロピルアルコール)、シリカ粒子の一次平均粒子径は約400nm、300g(固形分重量90g)、濃硫酸0.5g、脱イオン水11g、およびイソプロピルアルコール331.7gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、当該反応系にシランカップリング剤(商品名「KBM−403」、信越化学工業(株)製、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)24gをイソプロピルアルコール272gで溶解した溶液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、還流下で6時間保温することにより、加水分解縮合反応を実施した。
Example 1-1 (Production of surface-coated silica organosol)
[(A) Process]
In a four-necked round bottom flask equipped with a stirrer, stirring blade, condenser, dropping funnel, thermometer and nitrogen line, silica organosol solution (trade name “IPA-ST”, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., dispersion medium is Isopropyl alcohol), silica particles have a primary average particle diameter of about 400 nm, 300 g (solid content weight 90 g), concentrated sulfuric acid 0.5 g, deionized water 11 g, and isopropyl alcohol 331.7 g, while stirring under a nitrogen stream. The temperature was raised to 80 ° C. Next, a solution obtained by dissolving 24 g of silane coupling agent (trade name “KBM-403”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) with 272 g of isopropyl alcohol was added to the reaction system over 1 hour. After completion of the dropwise addition, the hydrolysis condensation reaction was carried out by maintaining the temperature under reflux for 6 hours.

[(B)工程]
次いで、反応系を25℃に冷却し、(A)工程で得た溶液820gを、OH型の陰イオン交換樹脂(商品名「アンバーライト402J OH」、オルガノ(株)製)400mLを充填したカラムに、5mL/分の割合で通液させることにより、硫酸を除去した。こうして、一次平均粒子径が約20nm、pHが7.5の表面被覆シリカオルガノゾル(分散媒はイソプロピルアルコール)を得た。
[(B) Process]
Next, the reaction system was cooled to 25 ° C., and 820 g of the solution obtained in the step (A) was packed with 400 mL of OH type anion exchange resin (trade name “Amberlite 402J OH”, manufactured by Organo Corporation). The sulfuric acid was removed by passing the solution at a rate of 5 mL / min. Thus, a surface-coated silica organosol having a primary average particle size of about 20 nm and a pH of 7.5 (dispersion medium is isopropyl alcohol) was obtained.

なお、一次平均粒子径は、市販の動的光散乱法装置(製品名「FPAR−3」濃厚系プローブ使用、キュムラント解析法による平均粒子径、大塚電子(株)製)を用いて測定した値である。   The primary average particle diameter is a value measured using a commercially available dynamic light scattering apparatus (product name “FPAR-3” using a concentrated probe, average particle diameter by cumulant analysis, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). It is.

また、pHは、市販のpH計(D−52 (株)堀場製作所製)を用いて測定した値である。なお、測定は、得られた表面被覆シリカオルガノゾルを、溶液濃度が1%でなるように水で希釈した状態で行った。   The pH is a value measured using a commercially available pH meter (D-52, manufactured by Horiba, Ltd.). The measurement was performed in a state where the obtained surface-coated silica organosol was diluted with water so that the solution concentration was 1%.

また、該表面被覆シリカオルガノゾルについて、その表面被覆シリカ粒子の表面被覆量を求めるために、以下の操作と計算を行った。   Further, for the surface-coated silica organosol, the following operations and calculations were performed in order to determine the surface coverage of the surface-coated silica particles.

該表面被覆シリカオルガノゾルから、未反応のシランカップリング剤成分を除去する操作を行った。具体的には、まず、該表面被覆シリカオルガノゾルをヘキサンと混合した。この際、混合液は白濁し、ゾル中のシリカ粒子が凝集を起こした。次いで、得られた混合液を遠心分離器(3000rpm、30分)にかけ、シリカ粒子を沈降させることにより、分散媒(イソプロピルアルコール)とシリカ粒子とを分離した。次いで、分散媒を除去し、代わりにテトラハイドロフランを加えてシリカ粒子を分散させ、さらにヘキサンを加えてシリカ粒子を凝集させた。以後、この操作を5回繰り返した。その後、残渣であるシリカゾルを乾燥機で105℃で3時間乾燥させた。得られた乾燥物を、以下、「残分」という。 An operation for removing the unreacted silane coupling agent component from the surface-coated silica organosol was performed. Specifically, first, the surface-coated silica organosol was mixed with hexane. At this time, the mixed solution became cloudy and the silica particles in the sol agglomerated. Next, the obtained mixed liquid was subjected to a centrifugal separator (3000 rpm, 30 minutes), and the silica particles were settled to separate the dispersion medium (isopropyl alcohol) and the silica particles. Next, the dispersion medium was removed, and instead, tetrahydrofuran was added to disperse the silica particles, and hexane was further added to aggregate the silica particles. Thereafter, this operation was repeated 5 times. Thereafter, the silica sol as a residue was dried with a dryer at 105 ° C. for 3 hours. The obtained dried product is hereinafter referred to as “residue”.

次に、当該残分について示差熱熱重量同時測定(TG−DTA)を行い、求めた減量分が、表面被覆シリカ粒子においてシラノール基と結合していたシランカップリング剤の有機成分部分が脱離した量であるとして、下記一般式(2)に従い表面被覆量を算出した。 Next, differential thermothermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA) is performed on the residue, and the obtained weight loss is desorbed from the organic component portion of the silane coupling agent bonded to the silanol group in the surface-coated silica particles. The surface coating amount was calculated according to the following general formula (2).

なお、TG−DTA測定(以下、単に測定という)は、10℃/分の条件で800度まで実施した。また、測定装置としては、ブルカーaxs(株)製の「TG−DTA 2000S」を用いた。 The TG-DTA measurement (hereinafter simply referred to as measurement) was performed up to 800 ° C. at 10 ° C./min. In addition, “TG-DTA 2000S” manufactured by Bruker Axs Co., Ltd. was used as a measuring device.

また、「有機成分部分」とは、前記一般式(1)でいう「YR」の部位に相当し、実施例1−1の場合であれば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(分子量≒236)のうち、3−グリシドキシプロピル基(分子量≒115)が相当する。 The “organic component portion” corresponds to the “YR” portion in the general formula (1). In the case of Example 1-1, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (molecular weight≈ 236) corresponds to a 3-glycidoxypropyl group (molecular weight≈115).

一般式(2):表面被覆量(mmol/g)=A(mol)/C(g)×1000 General formula (2): Surface coverage (mmol / g) = A (mol) / C (g) × 1000

A:表面被覆シリカ粒子を被覆しているシランカップリング剤の、有機成分部分のモル=〔(測定前の残分重量)−(測定後の残分重量)〕/(有機成分部分の分子量)〕=(1.01×10-2−9.3×10-3)/115=6.96×10-6 A: Mol of organic component part of silane coupling agent covering surface-coated silica particles = [(residual weight before measurement) − (residual weight after measurement)] / (molecular weight of organic component part) ] = (1.01 × 10 −2 −9.3 × 10 −3 ) /115=6.96×10 −6

B:表面被覆シリカ粒子を被覆しているシランカップリング剤の重量(g)=A×(シランカップリング剤の分子量)=6.96×10-6×236=1.64×10-3 B: Weight of silane coupling agent covering surface-coated silica particles (g) = A × (molecular weight of silane coupling agent) = 6.96 × 10 −6 × 236 = 1.64 × 10 −3

C:表面被覆シリカ粒子のシリカ粒子自体の重量(g)=(測定前の残分重量)−B=1.01×10-2−1.64×10-3=8.46×10-3 C: Weight of the silica particles themselves of the surface-coated silica particles (g) = (residual weight before measurement) −B = 1.01 × 10 −2 −1.64 × 10 −3 = 8.46 × 10 −3

以上より、実施例1−1の表面被覆シリカオルガノゾルにおける、表面被覆シリカ粒子の表面被覆量(mmol/g)は; From the above, the surface coating amount (mmol / g) of the surface-coated silica particles in the surface-coated silica organosol of Example 1-1 was;

(mol)/C(g)×1000=6.96×10-6 (mol)/8.46×10-3 (g)×1000≒0.8となる。 A (mol) / C (g) × 1000 = 6.96 × 10 −6 (mol) /8.46×10 −3 (g) × 1000≈0.8.

実施例1−2〜1−5
実施例1−1のシランカップリング剤の使用量を表1に記載の量に変えた他は同様にして、各表面被覆シリカオルガノゾルを得た。また、それらの一次平均粒子径、表面被覆量およびpHを表1に示す。
Examples 1-2 to 1-5
Each surface-coated silica organosol was obtained in the same manner except that the amount of the silane coupling agent used in Example 1-1 was changed to the amount shown in Table 1. In addition, Table 1 shows the primary average particle diameter, surface coating amount, and pH.

(表面被覆シリカオルガノゾルの保存安定性(粘度安定性)の評価)
実施例1−1〜1−5の各表面被覆シリカオルガノゾルを、40℃の恒温室に10日間放置した。放置前の粘度と放置後の粘度の変化幅を以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
○:粘度変化率が20%未満
△:粘度変化率が20〜30%
(Evaluation of storage stability (viscosity stability) of surface-coated silica organosol)
Each surface-coated silica organosol of Examples 1-1 to 1-5 was left in a thermostatic chamber at 40 ° C. for 10 days. The range of change in viscosity before and after standing was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
○: Viscosity change rate is less than 20% Δ: Viscosity change rate is 20-30%

Figure 2009013033
Figure 2009013033

実施例2−1(エポキシ樹脂組成物の製造)
[(C)工程]
マグネチックスターラー、コンデンサ、および温度計を具備した丸底フラスコに、上記表面被覆シリカオルガノゾル330gと、脂環式エポキシ化合物(商品名「セロキサイド2021」、ダイセル化学工業(株)製)100g、およびイソプロピルアルコール32.9gを仕込み、室温で1時間攪拌した。
Example 2-1 (Production of epoxy resin composition)
[(C) Process]
In a round bottom flask equipped with a magnetic stirrer, a condenser, and a thermometer, 330 g of the above surface-coated silica organosol, 100 g of an alicyclic epoxy compound (trade name “Celoxide 2021”, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), and 32.9 g of isopropyl alcohol was charged and stirred at room temperature for 1 hour.

[(D)工程]
次いで、40℃、50hPaの条件で、(C)工程で得た混合液からイソプロピルアルコールを留去することにより、固形分約97重量%のエポキシ樹脂組成物332.8gを得た。
[(D) Process]
Subsequently, isopropyl alcohol was distilled off from the mixed solution obtained in the step (C) under the conditions of 40 ° C. and 50 hPa to obtain 332.8 g of an epoxy resin composition having a solid content of about 97% by weight.

実施例2−2〜2−5
実施例1−1〜1−5の各表面被覆シリカオルガノゾルを用い、実施例2−1と同様にして、固形分が約97重量%の各エポキシ樹脂組成物を得た。
Examples 2-2 to 2-5
Using each surface-coated silica organosol of Examples 1-1 to 1-5, each epoxy resin composition having a solid content of about 97% by weight was obtained in the same manner as in Example 2-1.

(エポキシ樹脂組成物の保存安定性(粘度安定性)の評価)
実施例2−1〜2−5の各エポキシ樹脂組成物を、40℃の恒温室に10日間放置した。放置前の粘度と放置後の粘度の変化幅を以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
○:粘度変化率が20%未満
△:粘度変化率が20〜30%
(Evaluation of storage stability (viscosity stability) of epoxy resin composition)
Each epoxy resin composition of Examples 2-1 to 2-5 was allowed to stand in a temperature-controlled room at 40 ° C. for 10 days. The range of change in viscosity before and after standing was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
○: Viscosity change rate is less than 20% Δ: Viscosity change rate is 20-30%

(エポキシ樹脂組成物の透明性評価)
実施例2−1のエポキシ樹脂組成物と、硬化剤としてメチルヘキサヒドロ無水フタル酸(商品名「HN−5500E」、日立化成工業(株)製)、と硬化促進剤としてテトラn−ブチルホスホニウムo,o−ジエチルホスホロジチオエート(商品名「PX−4ET」、日本化学工業(株)製)とを、重量比(固形分換算)で100:100:1となるように混合した。次いで、得られた混合物をアルミカップに注入し、110℃で3時間予備加熱し、次いで130℃で3時間加熱することにより、厚さ2mmの板状硬化物を作製した。実施例2−2〜2−5の各エポキシ樹脂組成物についても同様にして各板状硬化物を作製した。
(Evaluation of transparency of epoxy resin composition)
The epoxy resin composition of Example 2-1, methylhexahydrophthalic anhydride (trade name “HN-5500E”, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as a curing agent, and tetra n-butylphosphonium o as a curing accelerator , O-diethyl phosphorodithioate (trade name “PX-4ET”, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was mixed at a weight ratio (in terms of solid content) of 100: 100: 1. Next, the obtained mixture was poured into an aluminum cup, preheated at 110 ° C. for 3 hours, and then heated at 130 ° C. for 3 hours to prepare a plate-like cured product having a thickness of 2 mm. Each plate-shaped cured material was similarly produced about each epoxy resin composition of Examples 2-2 to 2-5.

各板状硬化物について、市販の紫外可視分光光度計(製品名「U−3300」、(株)日立製作所製)を用いて、波長470nmにおける光透過率(%)を測定した。結果を表2に示す。なお、かかる透明性の評価は、各エポキシ樹脂組成物における表面被覆シリカ粒子の分散性評価の指標となる。 About each plate-shaped hardened | cured material, the light transmittance (%) in wavelength 470nm was measured using the commercially available ultraviolet visible spectrophotometer (Product name "U-3300", Hitachi Ltd. make). The results are shown in Table 2. Such transparency evaluation serves as an index for evaluating the dispersibility of the surface-coated silica particles in each epoxy resin composition.

Figure 2009013033
Figure 2009013033

Claims (6)

下記の(A)〜(B)の工程をこの順で実施することを特徴とする、表面被覆シリカオルガノゾルの製造方法。
(A)シリカオルガノゾルにシランカップリング剤を添加して、酸性触媒の存在下で加水分解縮合反応を行う工程
(B)(A)の結果物から酸性触媒を除去して、該結果物のpHを中性に調整する工程
The manufacturing method of the surface coating | coated silica organosol characterized by implementing the process of following (A)-(B) in this order.
(A) A step of adding a silane coupling agent to the silica organosol and performing a hydrolysis-condensation reaction in the presence of an acidic catalyst (B) removing the acidic catalyst from the resultant product of (A), Step of adjusting pH to neutral
(B)の工程で、酸性触媒を除去する方法が陰イオン交換樹脂によるものであり、かつ、pHが6〜8である、請求項1の製造方法。 The method according to claim 1, wherein in the step (B), the method for removing the acidic catalyst is based on an anion exchange resin, and the pH is 6-8. (A)の工程で、加水分解縮合反応を硫酸の存在下、50〜90℃で行うことを特徴とする、請求項1または2の製造方法。 The process according to claim 1 or 2, wherein the hydrolysis condensation reaction is performed at 50 to 90 ° C in the presence of sulfuric acid in the step (A). (A)の工程で、シリカオルガノゾル中のシリカ粒子1gに対して、シランカップリング剤を0.2〜20mmol添加することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかの製造方法。 In the step (A), 0.2 to 20 mmol of a silane coupling agent is added to 1 g of silica particles in the silica organosol. (B)工程の後で得られる表面被覆シリカオルガノゾルにおける、シリカ粒子の表面被覆量が0.2〜3mmol/gである、請求項1〜4のいずれかの製造方法。 (B) The manufacturing method in any one of Claims 1-4 whose surface coating amount of a silica particle is 0.2-3 mmol / g in the surface coating silica organosol obtained after a process. 請求項1〜5のいずれかの製造方法で得られた表面被覆シリカオルガノゾルを用い、これに下記の(C)〜(D)の工程をこの順で実施することを特徴とする、表面被覆シリカ粒子含有エポキシ樹脂組成物の製造方法。
(C)該表面被覆シリカオルガノゾルにエポキシ化合物を混合する工程
(D)(C)の結果物から有機溶媒を除去する工程
A surface coating characterized by using the surface-coated silica organosol obtained by the production method according to any one of claims 1 to 5 and performing the following steps (C) to (D) in this order: A method for producing a silica particle-containing epoxy resin composition.
(C) Step of mixing an epoxy compound with the surface-coated silica organosol (D) Step of removing an organic solvent from the resultant product of (C)
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