JP2011202181A - Method of preparing silica particles - Google Patents

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polyorganosiloxane
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Kenichi Fujino
賢一 藤野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of preparing silica particles in which the whole surfaces of base particles have protrusions firmly bound to the base particles by chemical bonding, and which are suitable for, for example, a filler for resin or a matrix of a conductive particle having a surface coated with a conductive layer.SOLUTION: The method of preparing silica particles includes: (A) a step of hydrolyzing and condensing a specific alkoxysilane compound and thereby creating polyorganosiloxane particles; (B) a step of surface-treating the created polyorganosiloxane particles by a surface adsorbent; and (C) a step of forming protrusions on the whole surfaces of the polyorganosiloxane particles surface-treated in the step (B) using, the alkoxysilane compound.

Description

本発明は、シリカ系微粒子の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、母体粒子全面に、ほぼ球状や半球状の突起物が化学結合により強固に結着したものであって、例えば樹脂用充填材や表面に導電層を被覆した導電性粒子の母材などとして好適なシリカ系微粒子を効率よく製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing silica-based fine particles. More specifically, the present invention is such that substantially spherical or hemispherical projections are firmly bonded to the entire surface of the base particle by chemical bonding, and for example, a conductive material having a conductive layer coated on a resin filler or the surface. The present invention relates to a method for efficiently producing silica-based fine particles suitable as a base material for particles.

従来、半導体樹脂封止剤やラジアルタイヤなどにおいては、性能を向上させる目的で、各種フィラーが混入されている。このフィラーとしては、無機系粒子やガラスファイバーが主に用いられている。
フィラーが球状粒子である場合と金平糖状粒子である場合、これらが半導体樹脂封止剤やラジアルタイヤなどの充填材として用いられた際、樹脂組成物やゴム組成物との密着性、あるいは熱膨張係数差に起因するクラック発生の防止効果などの点で、後者の方が優れている。
Conventionally, in a semiconductor resin sealant, a radial tire, and the like, various fillers are mixed for the purpose of improving performance. As the filler, inorganic particles and glass fibers are mainly used.
When the filler is a spherical particle or a gold plain sugar-like particle, when these are used as a filler for a semiconductor resin sealant or a radial tire, the adhesion with a resin composition or a rubber composition, or thermal expansion The latter is superior in terms of the effect of preventing the occurrence of cracks due to the coefficient difference.

従来、金平糖状粒子の製造に関しては、例えば、(1)分散重合法によって得た分散重合粒子の存在下で、単量体を重合させることにより、該分散重合粒子の表面に微小重合体粒子を付着させてなる表面に凹凸を有する樹脂粒子(特許文献1)、(2)母粒子の表面に、子粒子を接着剤を用いて付着させるか、直接融着させて、表面に突起物をもつ微粒子を作製する方法、あるいは母粒子を回転する容器に入れて、該粒子表面に子粒子の溶液を付着させ、容器を回転させながら溶媒を蒸発させることにより、母粒子表面に溶質を角状に析出させて、突起物をもつ微粒子を作製する方法(特許文献2)、(3)溶融球状シリカ粒子と、該シリカ粒子よりも微細な破砕状シリカ粒子とを高速回転気流中に投入処理し、粒子表面に突起物を有する粒子を作製する方法(特許文献3)などが開示されている。   Conventionally, regarding the production of confetti particles, for example, (1) by polymerizing a monomer in the presence of dispersion polymer particles obtained by a dispersion polymerization method, fine polymer particles are formed on the surface of the dispersion polymer particles. Resin particles having irregularities on the surface to be adhered (Patent Document 1), (2) Adhering the child particles to the surface of the mother particles with an adhesive or directly fusing them to have protrusions on the surface A method for producing fine particles, or a mother particle is placed in a rotating container, a solution of child particles is attached to the surface of the particle, and the solvent is evaporated while the container is rotated, so that the solute is squared on the mother particle surface A method for producing fine particles having projections by precipitation (Patent Document 2), (3) Fusing spherical silica particles and crushed silica particles finer than the silica particles are charged into a high-speed rotating air stream, Particles with protrusions on the particle surface It discloses a method of making (Patent Document 3).

しかしながら、前記(1)の表面に凹凸を有する樹脂粒子は、粒子自体または突起物の剪断強度や破壊強度に乏しいという欠点を有しており、一方、(2)および(3)の方法により得られた表面に突起物を有する粒子は、物理的な接着や融着により母体粒子と突起物とが接合しているため、突起物の剪断強度や破壊強度に乏しいという欠点を有している。また、前記(3)の方法においては、高速回転気流下で処理が行われるため、粒子自体の耐熱性や耐圧性が必要となるなどの問題もある。
このような金平糖状粒子を充填材として用いた場合、母体粒子表面と突起物との結合強度の差により、得られる製品自体の破壊強度などの機械的強度に差が生じる。
However, the resin particles having irregularities on the surface of (1) have a defect that the shear strength and breaking strength of the particles themselves or the projections are poor, and on the other hand, they are obtained by the methods (2) and (3). The particles having protrusions on the surface have the disadvantage that the base particles and the protrusions are bonded by physical adhesion or fusion, and thus the protrusions have poor shear strength and breaking strength. In the method (3), since the treatment is performed under a high-speed rotating air current, there is a problem that the heat resistance and pressure resistance of the particles themselves are required.
When such confetti particles are used as a filler, a difference in mechanical strength such as breaking strength of the product itself is caused by a difference in bond strength between the base particle surface and the protrusion.

特開平5−331216号公報JP-A-5-331216 特開平4−36902号公報JP-A-4-36902 特開平3−259960号公報JP-A-3-259960

本発明は、このような事情のもとで、母体粒子全面にわたって、突起物が化学結合により強固に結着してなり、例えば樹脂用充填材や表面に導電層を被覆した導電性粒子の母材などとして好適なシリカ系微粒子を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention is such that protrusions are firmly bonded by chemical bonding over the entire surface of the base particle, for example, a filler for a resin or a base of a conductive particle having a surface coated with a conductive layer. An object of the present invention is to provide silica-based fine particles suitable as a material.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の構造のアルコキシシラン化合物を加水分解してポリオルガノシロキサン粒子を生成させる工程、このポリオルガノシロキサン粒子を表面処理する工程、この表面処理ポリオルガノシロキサン粒子をシード粒子とし、該粒子全面にアルコキシシラン化合物を用いて突起物を形成させる工程、さらに場合により焼成処理工程を施すことにより、母体粒子全面に、実質上球状や半球状の突起物が化学結合により、強固に結着してなるシリカ系微粒子が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have hydrolyzed an alkoxysilane compound having a specific structure to produce polyorganosiloxane particles, and surface-treated the polyorganosiloxane particles. Step, using the surface-treated polyorganosiloxane particles as seed particles, forming protrusions using an alkoxysilane compound on the entire surface of the particles, and optionally performing a firing treatment step, so that the entire surface of the base particles is substantially spherical. In addition, the inventors have found that silica-based fine particles can be obtained in which hemispherical protrusions are firmly bonded by chemical bonding, and the present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、母体粒子全面に、実質上球状および/または半球状の突起物を有し、該突起物が化学結合により母体粒子に結着しているシリカ系微粒子を製造する方法であって、
(A)一般式(I)
nSi(OR4−n ・・・(I)
(式中、Rは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜10のアラルキル基、Rは炭素数1〜5のアルキル基、nは1または2を示し、nが2の場合、2つのRはたがいに同一でも異なっていてもよく、また、複数のORはたがいに同一でも異なっていてもよい。)
で表されるアルコキシシラン化合物を加水分解、縮合させ、場合により得られた粒子をシード粒子として粒径成長させてポリオルガノシロキサン粒子を生成させる工程、
(B)上記(A)工程で得られたポリオルガノシロキサン粒子を、表面吸着剤により表面処理する工程、および
(C)上記(B)工程で表面処理されたポリオルガノシロキサン粒子をシード粒子とし、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を用いて、該シード粒子全面に突起を形成させる工程、さらに場合により(D)焼成処理工程、
を含むことを特徴とするものである。
That is, the present invention is a method for producing silica-based fine particles that have substantially spherical and / or hemispherical protrusions on the entire surface of the base particles, and the protrusions are bound to the base particles by chemical bonds. And
(A) General formula (I)
R 1 nSi (OR 2 ) 4-n (I)
(In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, and R 2 has 1 to 1 carbon atoms. 5 alkyl group, n represents 1 or 2, and when n is 2, two R 1 s may be the same or different, and a plurality of OR 2 may be the same or different .)
A step of hydrolyzing and condensing the alkoxysilane compound represented by the following, and optionally growing particles as seed particles to produce polyorganosiloxane particles:
(B) a step of surface-treating the polyorganosiloxane particles obtained in the step (A) with a surface adsorbent, and (C) the polyorganosiloxane particles surface-treated in the step (B) as seed particles, Using the alkoxysilane compound represented by the general formula (I), a step of forming protrusions on the entire surface of the seed particles, and optionally (D) a baking treatment step,
It is characterized by including.

本発明によれば、母体粒子全面にわたって、ほぼ球状や半球状の突起物が化学結合により強固に結着した金平糖状のシリカ系微粒子が容易に得られる。このシリカ系微粒子は、例えば樹脂用充填材や表面に導電層を被覆した導電性粒子の母材などとして好適に用いることができる。   According to the present invention, confetti-like silica-based fine particles in which substantially spherical or hemispherical protrusions are firmly bound by chemical bonding over the entire surface of the base particles can be easily obtained. The silica-based fine particles can be suitably used, for example, as a filler for resin or a base material for conductive particles whose surface is covered with a conductive layer.

実施例1において、異形化処理で得られたシリカ系微粒子の走査型電子顕微鏡写真図である。In Example 1, it is a scanning electron micrograph figure of the silica type microparticles | fine-particles obtained by the modification process. 実施例2において、異形化処理で得られたシリカ系微粒子の走査型電子顕微鏡写真図である。In Example 2, it is a scanning electron micrograph figure of the silica type microparticles | fine-particles obtained by the shaping process. 実施例3において、異形化処理で得られたシリカ系微粒子の走査型電子顕微鏡写真図である。In Example 3, it is a scanning electron micrograph figure of the silica type microparticles | fine-particles obtained by the modification process.

本発明の製造方法で得られるシリカ系微粒子は、母体粒子全面にわたって、実質上球状および/または半球状の突起物が化学結合により、強固に結着してなる金平糖状粒子である。
シリカ系微粒子においては、突起物と母体粒子双方が、通常一般式(I)
nSi(OR4−n ・・・(I)
で表されるアルコキシシラン化合物に由来する組成を有している。この場合、突起物を形成する原料のアルコキシシラン化合物と、母体粒子を形成する原料のアルコキシシラン化合物は、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
The silica-based fine particles obtained by the production method of the present invention are gold flat sugar particles in which substantially spherical and / or hemispherical projections are firmly bound by chemical bonds over the entire surface of the base particles.
In silica-based fine particles, both protrusions and base particles are usually represented by the general formula (I)
R 1 nSi (OR 2 ) 4-n (I)
It has the composition derived from the alkoxysilane compound represented by these. In this case, the raw material alkoxysilane compound that forms the protrusions and the raw material alkoxysilane compound that forms the base particles may be the same or different.

前記一般式(I)において、Rは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜10のアラルキル基を示す。ここで、炭素数1〜5のアルキル基は直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、その例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基及び各種ペンチル基が挙げられる。炭素数2〜5のアルケニル基は直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、その例としてはビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基などが挙げられる。炭素数6〜10のアリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられ、炭素数7〜10のアラルキル基の例としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基などが挙げられる。 In the general formula (I), R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms. Here, the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be linear or branched, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, Examples include isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group and various pentyl groups. The alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms may be either linear or branched, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a pentenyl group. Examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms include phenyl group, tolyl group, xylyl group, and naphthyl group. Examples of the aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms include benzyl group, phenethyl group, and phenylpropyl. Group, naphthylmethyl group and the like.

一方、Rは炭素数1〜5のアルキル基であり、このアルキル基は直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、その例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基及び各種ペンチル基が挙げられる。nは1または2であり、nが2の場合、2つのRはたがいに同一でも異なっていてもよく、また、複数のORはたがいに同一でも異なっていてもよい。 On the other hand, R 2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and this alkyl group may be linear or branched, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, Examples thereof include isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group and various pentyl groups. n is 1 or 2, and when n is 2, two R 1 s may be the same or different, and a plurality of OR 2 may be the same or different.

前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物の例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランなどが挙げられる。これらの中で、特にメチルトリメトキシシランおよびビニルトリメトキシシランが好適である。   Examples of the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyl Examples include triethoxysilane, butyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane. Of these, methyltrimethoxysilane and vinyltrimethoxysilane are particularly preferred.

本発明においては、原料として、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のシリカ系微粒子における母体粒子は、平均粒径が、通常0.5〜30μm、好ましくは2〜10μmであり、また、粒度分布の変動係数(CV値)が、通常5%以下であって、真球状の単分散粒子である。
In the present invention, as a raw material, one kind of alkoxysilane compound represented by the general formula (I) may be used, or two or more kinds may be used in combination.
The base particles in the silica-based fine particles of the present invention have an average particle size of usually 0.5 to 30 μm, preferably 2 to 10 μm, and a variation coefficient (CV value) of the particle size distribution is usually 5% or less. Thus, it is a true spherical monodisperse particle.

なお、変動係数(CV値)は下式により求められる。
CV値(%)=(粒径の標準偏差/平均粒径)×100
この母体粒子の全面に、化学結合により結着されている突起物は、実質上球状および/または半球状の形状を有しており、そして、突起物の高さ/母体粒子径の平均値は、通常0.02〜0.5の範囲である。また、1個の母体粒子に結着している突起物の数は、上記の突起物の高さ/母体粒子径の値により左右され、特に限定されない。
The coefficient of variation (CV value) is obtained by the following equation.
CV value (%) = (standard deviation of particle size / average particle size) × 100
The protrusions bonded to the entire surface of the base particles by chemical bonds have a substantially spherical and / or hemispherical shape, and the average value of the height of the protrusions / the base particle diameter is Usually, it is in the range of 0.02 to 0.5. The number of protrusions bound to one base particle depends on the height / base particle diameter value of the protrusion and is not particularly limited.

さらに、シリカ系微粒子は、完全にシリカ化されたものについては、同じ粒子径をもつ従来の球状シリカ系粒子(突起をもたない)に比べて、窒素吸着比表面積が、約2倍以上に大きくなる。
このような形状を有するシリカ系微粒子は、以下に示す本発明の製造方法によって、効率よく製造することができる。
Furthermore, when the silica-based fine particles are completely silicified, the nitrogen adsorption specific surface area is about twice or more that of the conventional spherical silica-based particles (having no protrusions) having the same particle diameter. growing.
Silica-based fine particles having such a shape can be efficiently produced by the production method of the present invention described below.

本発明のシリカ系微粒子の製造方法は、(A)ポリオルガノシロキサン粒子の生成工程、(B)該ポリオルガノシロキサン粒子の表面処理工程、(C)突起物形成工程、および場合により施される(D)焼成処理工程を含むものであり、次に、各工程について説明する。   The method for producing silica-based fine particles of the present invention is applied to (A) a production process of polyorganosiloxane particles, (B) a surface treatment process of the polyorganosiloxane particles, (C) a protrusion formation process, and optionally ( D) A firing process step is included, and each step will be described next.

(A)ポリオルガノシロキサン粒子の生成工程
この(A)工程においては、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を加水分解、縮合させ、場合により得られた粒子をシード粒子として粒径成長させてポリオルガノシロキサン粒子を生成させる工程である。
(A) Polyorganosiloxane particle production step In this step (A), the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) is hydrolyzed and condensed, and the resulting particles may be used as seed particles. It is a step of growing to produce polyorganosiloxane particles.

この(A)工程においては、所望によりノニオン性界面活性剤を含有するアンモニアおよび/またはアミンの水性溶液の存在下に、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を加水分解・縮合させるが、上記アンモニアやアミンは、該アルコキシシラン化合物の加水分解・縮合反応の触媒である。ここで、アミンとしては、例えばモノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミンなどを好ましく挙げることができる。このアンモニアやアミンは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、毒性が少なく、除去が容易で、かつ安価なことから、アンモニアが好適である。   In this step (A), the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) is hydrolyzed and condensed in the presence of an aqueous solution of ammonia and / or amine containing a nonionic surfactant if desired. However, the above ammonia and amine are catalysts for the hydrolysis / condensation reaction of the alkoxysilane compound. Here, preferred examples of the amine include monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine, diethylamine, and ethylenediamine. Ammonia and amine may be used alone or in combination of two or more. However, ammonia is preferred because it is less toxic, easy to remove, and inexpensive.

ノニオン性界面活性剤を含有するアンモニアおよび/またはアミンの水性溶液としては、水または水と水混和性有機溶剤との混合溶剤にノニオン性界面活性剤とアンモニアおよび/またはアミンを溶解した溶液が挙げられる。ここで、水混和性有機溶剤の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの低級アルコール類、アセトン、ジメチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテルなどのエーテル類などが挙げられる。これらは単独で水と混合してもよいし、2種以上を組み合わせて水と混合してもよい。
アンモニアやアミンの使用量としては特に制限はないが、反応開始前の水層のpHが、7.5〜11.0の範囲になるように選定するのが好ましい。
Examples of the aqueous solution of ammonia and / or amine containing a nonionic surfactant include a solution obtained by dissolving a nonionic surfactant and ammonia and / or amine in water or a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent. It is done. Here, examples of the water-miscible organic solvent include lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, ketones such as acetone, dimethyl ketone and methyl ethyl ketone, and ethers such as diethyl ether and dipropyl ether. It is done. These may be mixed with water alone or in combination of two or more with water.
The amount of ammonia or amine used is not particularly limited, but is preferably selected so that the pH of the aqueous layer before starting the reaction is in the range of 7.5 to 11.0.

本発明においては、所望により用いられるノニオン性界面活性剤として、HLB値が8〜20の範囲にあるものが好ましく用いられる。このHLBは、親水性と親油性のバランスを表す指標であり、その値が小さいほど、親油性が高い。HLB値が上記範囲を逸脱するものでは、本発明の効果が十分に発揮されない。本発明の効果をよりよく発揮させるには、HLB値が10〜17の範囲にあるものが好ましい。   In the present invention, as the nonionic surfactant used as desired, those having an HLB value in the range of 8 to 20 are preferably used. This HLB is an index representing the balance between hydrophilicity and lipophilicity, and the smaller the value, the higher the lipophilicity. When the HLB value deviates from the above range, the effect of the present invention is not sufficiently exhibited. In order to exhibit the effect of this invention better, what has a HLB value in the range of 10-17 is preferable.

反応形式としては特に制限はなく、混合均一系反応および2層系反応のいずれも用いることができるが、CV値が小さく、粒径精度のよい粒子が得られ、かつ反応操作が容易な点から2層系反応の方が有利である。   There are no particular restrictions on the reaction format, and both mixed homogeneous reaction and two-layer reaction can be used. From the viewpoint of obtaining particles having a small CV value, good particle size accuracy, and easy reaction operation. A two-layer reaction is more advantageous.

この2層系反応においては、原料のアルコキシシラン化合物として、前記一般式(I)で表される単独物もしくは混合物の比重(23℃)が1以下であるものが用いられる。
まず、このアルコキシシラン化合物を、所望により用いられるノニオン性界面活性剤とアンモニアおよび/またはアミン含有水性溶液と実質上混合させることなく、2層状態を保持しながら、界面で反応させる。
In this two-layer reaction, a raw material alkoxysilane compound having a specific gravity (23 ° C.) of 1 or less represented by the general formula (I) is used.
First, the alkoxysilane compound is reacted at the interface while maintaining a two-layer state without substantially mixing the nonionic surfactant used as desired with the ammonia and / or amine-containing aqueous solution.

この反応においては、アルコキシシラン化合物とアンモニアやアミン水性溶液層とが、実質上混合することなく、2層状態を保持するように緩やかに撹拌することが必要である。これにより、上層のアルコキシシラン化合物が加水分解されて下層に移行し、そこでポリオルガノシロキサン粒子が成長する。この際の反応温度は、原料のアルコキシシラン化合物の種類などに左右されるが、一般的には0〜60℃の範囲で選ばれる。
この2層系反応においては、上層のアルコキシシラン化合物が消失してから、次工程へ供給する。
In this reaction, it is necessary to gently stir the alkoxysilane compound and the ammonia or amine aqueous solution layer so that the two-layer state is maintained without substantially mixing. As a result, the upper alkoxysilane compound is hydrolyzed and transferred to the lower layer, where polyorganosiloxane particles grow. The reaction temperature at this time depends on the type of the alkoxysilane compound as a raw material, but is generally selected in the range of 0 to 60 ° C.
In this two-layer reaction, after the upper alkoxysilane compound disappears, it is supplied to the next step.

本発明の(A)工程においては、必要に応じて、このようにして得られた粒子をシード粒子とし、さらに粒径成長させてもよい。この場合、シード粒子を生成させたのち、反応液を希釈倍率が、好ましくは2〜200倍、より好ましくは5〜100倍になるように水性媒体で希釈してシード粒子液を調製する。この際、希釈に使用する水性媒体としては、水または水と水混和性有機溶剤との混合溶剤が用いられるが、前記加水分解反応において、反応媒体として用いたものと同じものを用いるのが好ましい。   In the step (A) of the present invention, if necessary, the particles obtained in this manner may be used as seed particles and further grown in particle size. In this case, after generating seed particles, the reaction liquid is diluted with an aqueous medium so that the dilution ratio is preferably 2 to 200 times, more preferably 5 to 100 times, to prepare seed particle liquids. At this time, as the aqueous medium used for dilution, water or a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent is used. In the hydrolysis reaction, it is preferable to use the same one as that used as the reaction medium. .

次に、このシード粒子液に、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を添加して、上記と同様に2層系反応を行い、シード粒子を成長させる。この操作は、所望の粒径に成長させるまで繰り返し行うことができる。   Next, the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) is added to the seed particle liquid, and a two-layer reaction is performed in the same manner as described above to grow seed particles. This operation can be repeated until the desired particle size is grown.

(B)ポリオルガノシロキサン粒子の表面処理工程
この(B)工程においては、前記(A)工程で得られたポリオルガノシロキサン粒子を、表面吸着剤により表面処理する工程である。
(B) Surface treatment process of polyorganosiloxane particles In this process (B), the polyorganosiloxane particles obtained in the process (A) are surface treated with a surface adsorbent.

この際使用する表面吸着剤としては、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及び界面活性剤を好ましく挙げることができる。ポリビニルアルコールとしては、ケン化度が、好ましくは34〜98モル%、より好ましくは88〜98モル%で、数平均分子量が好ましくは200〜3,500、より好ましくは500〜2,400の範囲にあるものが好適である。また、ポリビニルピロリドンとしては、数平均分子量が、好ましくは10,000〜360,000、より好ましくは40,000〜120,000の範囲にあるものが好適である。   As the surface adsorbent used in this case, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and a surfactant can be preferably mentioned. The polyvinyl alcohol has a saponification degree of preferably 34 to 98 mol%, more preferably 88 to 98 mol%, and a number average molecular weight of preferably 200 to 3,500, more preferably 500 to 2,400. Are suitable. Further, as the polyvinyl pyrrolidone, those having a number average molecular weight in the range of preferably 10,000 to 360,000, more preferably 40,000 to 120,000 are suitable.

一方、界面活性剤としては、ノニオン性およびアニオン性のものが好ましく用いられる。ノニオン性界面活性剤として、HLB値が8〜20の範囲にあるものが好ましく用いられる。このHLBは、親水性と親油性のバランスを表す指標であり、その値が小さいほど、親油性が高い。HLB値が上記範囲を逸脱するものでは、本発明の効果が十分に発揮されない。本発明の効果をよりよく発揮させるには、HLB値が10〜17の範囲にあるものが好ましい。   On the other hand, nonionic and anionic surfactants are preferably used as the surfactant. As the nonionic surfactant, those having an HLB value in the range of 8 to 20 are preferably used. This HLB is an index representing the balance between hydrophilicity and lipophilicity, and the smaller the value, the higher the lipophilicity. When the HLB value deviates from the above range, the effect of the present invention is not sufficiently exhibited. In order to exhibit the effect of this invention better, what has a HLB value in the range of 10-17 is preferable.

該ノニオン性界面活性剤としては、HLB値が上記の範囲にあるものであればよく、特に制限されず、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アルキルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルなどのエーテル型ノニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油および硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステルなどのエーテルエステル型ノニオン性界面活性剤、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルなどのエステル型ノニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンオキシドなどの含窒素型ノニオン性界面活性剤などが挙げられるが、これらの中でエーテル型が好ましく、特にポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルが好適である。これらのノニオン性界面活性剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The nonionic surfactant is not particularly limited as long as it has an HLB value in the above range, and examples thereof include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene sterol ether, polyoxyethylene Ethylene lanolin derivatives, ethylene oxide derivatives of alkylphenol formalin condensates, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymers, ether type nonionic surfactants such as polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene Ether ester type nonionic properties such as castor oil and hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester Surfactants, polyethylene glycol fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, propylene glycol fatty acid esters, ester type nonionic surfactants such as sucrose fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkylamines, alkyls Examples thereof include nitrogen-containing nonionic surfactants such as amine oxides. Among these, ether type is preferable, and polyoxyethylene alkylphenyl ether is particularly preferable. These nonionic surfactants may be used alone or in combination of two or more.

また、アニオン性界面活性剤としては、HLB値が18〜42の範囲にあるものが用いられる。HLB値が上記範囲を逸脱するものでは、本発明の効果が十分に発揮されない。このようなアニオン性界面活性剤としては、HLB値が18〜42の範囲にあればよく、特に制限はないが、例えばアルキルアリールスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、脂肪酸アルカリ塩、アルキルリン酸塩、アルキルホスホン酸塩などが挙げられる。これらの中で、アルキル基の炭素数が8〜18のアルキルアリールスルホン酸塩、アルキル基の炭素数が8〜18のアルキル硫酸塩、アルキル基の炭素数が8〜18の脂肪酸アルカリ塩が好ましく、特にドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホネート、オレイン酸カリウムが好適である。また、このアニオン性界面活性剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Moreover, as an anionic surfactant, what has the HLB value in the range of 18-42 is used. When the HLB value deviates from the above range, the effect of the present invention is not sufficiently exhibited. Such an anionic surfactant is not particularly limited as long as the HLB value is in the range of 18 to 42, but examples thereof include alkylaryl sulfonates, alkyl sulfates, fatty acid alkali salts, alkyl phosphates, Examples thereof include alkylphosphonates. Among these, alkyl aryl sulfonates having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group, alkyl sulfates having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group, and fatty acid alkali salts having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group are preferable. In particular, sodium dodecyl sulfate, dodecyl benzene sulfonate, and potassium oleate are preferred. Moreover, this anionic surfactant may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

この(B)工程においては、前記(A)工程で得られたポリオルガノシロキサン粒子液と上記表面吸着剤を含む水性溶液を撹拌混合したのち、アンモニアおよび/またはアミンを添加し、好ましくは20〜60℃の温度において1〜20時間程度熟成することにより、表面処理が行われる。この際、上記混合液中の表面吸着剤の濃度は、0.1〜5重量%の範囲が好ましい。
このようにして表面処理されたポリオルガノシロキサン粒子は、好ましくは単離したのち、次工程の突起物形成工程に供給される。
In the step (B), after stirring and mixing the polyorganosiloxane particle liquid obtained in the step (A) and the aqueous solution containing the surface adsorbent, ammonia and / or amine is added, preferably 20 to Surface treatment is performed by aging at a temperature of 60 ° C. for about 1 to 20 hours. At this time, the concentration of the surface adsorbent in the mixed solution is preferably in the range of 0.1 to 5% by weight.
The surface-treated polyorganosiloxane particles are preferably isolated and then supplied to the projection forming step of the next step.

(C)突起物形成工程
この(C)工程においては、前記(B)工程で表面処理されたポリオルガノシロキサン粒子をシード粒子とし、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を加水分解、縮合させて、該シード粒子(母体粒子)の全面に突起物を形成させる工程である。
この(C)工程においても、混合均一系反応および2層系反応のいずれも用いることができるが、前記(A)工程と同様に2層系反応の方が有利である。
(C) Projection formation step In this (C) step, the polyorganosiloxane particles surface-treated in the step (B) are used as seed particles, and the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) is hydrolyzed. , And condensing to form protrusions on the entire surface of the seed particles (base particles).
In the step (C), either a mixed homogeneous reaction or a two-layer reaction can be used, but the two-layer reaction is more advantageous as in the step (A).

この2層系反応においては、まず、所望により用いられるポリビニルアルコールなどの分散剤とアンモニアおよび/またはアミンを含有する水性溶液中に、前記(B)工程で得られた表面処理ポリオルガノシロキサン粒子を分散させてなる水性液を調製する。次いで、一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を、該水性液と実質上混合させることなく、2層状態を保持しながら界面で反応させる。   In this two-layer reaction, first, the surface-treated polyorganosiloxane particles obtained in the step (B) are placed in an aqueous solution containing a dispersant such as polyvinyl alcohol and ammonia and / or amine, which are used as desired. An aqueous liquid to be dispersed is prepared. Next, the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) is reacted at the interface while maintaining the two-layer state without being substantially mixed with the aqueous liquid.

この反応においては、アルコキシシラン化合物とアンモニアやアミン水性溶液層とが、実質上混合することなく、2層状態を保持するように緩やかに撹拌することが必要である。これにより、上層のアルコキシシラン化合物が加水分解されて下層に移行し、そこで母体粒子のポリオルガノシロキサン粒子と化学結合し、突起物を成長させる。この際の反応温度は、原料のアルコキシシラン化合物の種類などに左右されるが、一般的には0〜60℃の範囲で選ばれる。   In this reaction, it is necessary to gently stir the alkoxysilane compound and the ammonia or amine aqueous solution layer so that the two-layer state is maintained without substantially mixing. As a result, the alkoxysilane compound in the upper layer is hydrolyzed and transferred to the lower layer, where it chemically bonds with the polyorganosiloxane particles as the base particles and grows protrusions. The reaction temperature at this time depends on the type of the alkoxysilane compound as a raw material, but is generally selected in the range of 0 to 60 ° C.

反応終了後(上層が消失後)、常法に従って遠心分離および沈降分級により、粒子洗浄を行ったのち、乾燥処理することにより、母体粒子全面に、実質上球状および/または半球状の突起物を有するシリカ系微粒子が得られる。   After completion of the reaction (after the upper layer disappears), the particles are washed by centrifugation and sedimentation according to a conventional method, and then dried to form substantially spherical and / or hemispherical protrusions on the entire surface of the base particles. Silica-based fine particles are obtained.

本発明においては、このようにして得られたシリカ系微粒子は、母体粒子および突起物共に、有機基をもつポリオルガノシロキサンから構成されているので、必要に応じ、次の焼成処理を施すことができる。   In the present invention, the silica-based fine particles thus obtained are composed of polyorganosiloxane having an organic group, both of the base particles and the protrusions. Therefore, if necessary, the following firing treatment can be performed. it can.

(D)焼成処理工程
この(D)工程においては、最終製品の用途に応じ、焼成処理を、空気などの酸素含有ガスの存在下、好ましくは500〜1000℃、より好ましくは600〜900℃の範囲の温度で行い、完全シリカ化を行って高弾性率粒子を得てもよいし、あるいは、窒素などの不活性ガス雰囲気下または真空中において、好ましくは400〜900℃、より好ましくは500〜800℃の範囲の温度で焼成処理を行い、部分シリカ化または非シリカ化を行い、低弾性率粒子を得てもよい。すなわち、必要となる破壊強度や弾性率に応じて、最適な条件を選定すればよい。また、焼成装置については特に制限はなく、電気炉やロータリーキルンなどを用いることができるが、粒子の撹拌が可能なロータリーキルン中で焼成するのが有利である。
このようにして焼成処理してなる粒子の形状は、焼成前と実質上相似であり、母体粒子全面にわたり、ほぼ球状や半球状の突起物が化学結合により強固に結着した金平糖状を有している。
(D) Firing treatment step In this (D) step, the firing treatment is preferably performed at 500 to 1000 ° C, more preferably at 600 to 900 ° C in the presence of an oxygen-containing gas such as air, depending on the use of the final product. It may be carried out at a temperature in the range, and may be fully silicified to obtain high elastic modulus particles, or preferably in an inert gas atmosphere such as nitrogen or in vacuum, preferably 400 to 900 ° C., more preferably 500 to The low elastic modulus particles may be obtained by performing a baking treatment at a temperature in the range of 800 ° C. to perform partial silicidation or non-silicaization. That is, optimal conditions may be selected according to the required breaking strength and elastic modulus. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about a baking apparatus, Although an electric furnace, a rotary kiln, etc. can be used, it is advantageous to bake in the rotary kiln which can stir particle | grains.
The shape of the particles thus calcined is substantially similar to that before the calcining, and has a flat sugar shape in which almost spherical or hemispherical projections are firmly bound by chemical bonds over the entire surface of the base particles. ing.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.

実施例1
(1)第1シード粒子液の調製
温度調節可能なマグネチックスターラー付き恒温水槽に、500ミリリットル容のガラスフラスコをセットし、これに、1モル/リットル濃度のアンモニア水12ミリリットル、ノニオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル「ノイゲンEA−137(HLB13)」[第一工業薬品(株)製]0.3ミリリットルおよびイオン交換水300gを混合した液を入れ、温度を30℃に保持した。次いで、この液の上に、界面が乱れないようにメチルトリメトキシシラン(MTMS)30gを注ぎ込み、2層状態としてから、下層のアンモニア水溶液をマグネチックスターラーにより緩やかに撹拌して、MTMSの加水分解反応を行った。時間の経過と共に、下層のアンモニア水溶液が白濁し始め、3時間後、上層のMTMSは、加水分解により下層のアンモニア水溶液中に移行して消失した。この白濁液中には、平均粒径1.85μmの単分散ポリメチルシルセスキオキサン(PMSO)粒子が生成しており、これを第1シード粒子液とした。
Example 1
(1) Preparation of the first seed particle liquid A 500 ml glass flask is set in a thermostatic water tank with a magnetic stirrer capable of adjusting temperature, and 12 ml of 1 mol / liter ammonia water and nonionic surface activity are added to this. Polyoxyethylene alkylaryl ether “Neugen EA-137 (HLB13)” [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] 0.3 ml and 300 g of ion-exchanged water are added and the temperature is kept at 30 ° C. did. Next, 30 g of methyltrimethoxysilane (MTMS) is poured onto this solution so that the interface is not disturbed, and after two layers are formed, the lower aqueous ammonia solution is gently stirred with a magnetic stirrer to hydrolyze the MTMS. Reaction was performed. Over time, the lower layer ammonia aqueous solution began to become cloudy, and after 3 hours, the upper layer MTMS was transferred to the lower layer aqueous ammonia solution by hydrolysis and disappeared. In this white turbid liquid, monodisperse polymethylsilsesquioxane (PMSO) particles having an average particle diameter of 1.85 μm were generated, and this was used as a first seed particle liquid.

(2)第2シード粒子液の調製
撹拌モーターおよび撹拌翼を備えた5リットルのガラスフラスコを恒温水槽にセットし、該フラスコにイオン交換水4500ミリリットルを入れ、20rpmで撹拌しながら、上記(1)で得られた第1シード粒子液の全量を添加して、シードPMSO粒子を希釈して分散させた。次いで、この分散液の上層にMTMS450gを注ぎ、反応温度を30℃として、再び2層状態で加水分解反応を行い、シードPMSO粒子の成長反応を行った。5時間後、上層のMTMSが消失した時点で、PMSO粒子は、平均粒径で5.0〜5.2μmまで成長しており、単分散球状粒子であった。これを第2シード粒子液とした。
(2) Preparation of second seed particle liquid A 5 liter glass flask equipped with a stirring motor and a stirring blade was set in a constant temperature water bath, and 4500 ml of ion-exchanged water was put into the flask, and the above (1 The total amount of the first seed particle liquid obtained in (1) was added to dilute and disperse the seed PMSO particles. Next, 450 g of MTMS was poured into the upper layer of this dispersion, the reaction temperature was set to 30 ° C., and the hydrolysis reaction was again performed in a two-layer state to perform the growth reaction of seed PMSO particles. After 5 hours, when the upper layer MTMS disappeared, the PMSO particles grew to an average particle size of 5.0 to 5.2 μm and were monodisperse spherical particles. This was used as the second seed particle liquid.

(3)表面処理
第2シード粒子液全量に対し、5重量%濃度のポリビニルアルコール[完全けん化型、数平均分子量(Mn)500]水溶液(PVA水溶液)1200ミリリットルを添加して撹拌混合し、PVA濃度が1重量%のシードPMSO粒子分散液を調製した。次いで、25重量%アンモニア水15ミリリットルを添加したのち、溶液温度を50℃まで昇温し、その温度で12時間保持した。ここで得られたPVA吸着PMSO粒子(母体粒子)は、平均粒径4.5μmの単分散微粒子であった。次に、これをメタノールで洗浄後、乾燥させ、シード粉体190gを得た。
(3) Surface treatment The polyvinyl alcohol [completely saponified type, number average molecular weight (Mn) 500] aqueous solution (PVA aqueous solution) of 1200 wt. A seed PMSO particle dispersion having a concentration of 1% by weight was prepared. Next, 15 ml of 25 wt% aqueous ammonia was added, and then the solution temperature was raised to 50 ° C. and kept at that temperature for 12 hours. The PVA-adsorbed PMSO particles (base particles) obtained here were monodispersed fine particles having an average particle diameter of 4.5 μm. Next, this was washed with methanol and dried to obtain 190 g of seed powder.

(4)異形化処理
温度調節可能なマグネチックスターラー付き恒温水槽に1リットルのガラスフラスコをセットし、これに上記(3)で得たシード粉体2gを1重量%PVA水溶液800ミリリットルに分散させた液と25重量%アンモニア水0.1ミリリットルとを混合した液を入れ、温度を30℃に保持した。次いで、この液の上に、界面が乱れないようにメチルトリメトキシシラン(MTMS)70gを注ぎ込み、2層状態としてから、下層のアンモニア水溶液をマグネチックスターラーにより緩やかに撹拌して、MTMSの加水分解反応を行った。時間の経過と共に、下層のアンモニア水溶液が白濁し始め、2時間後、上層のMTMSは、加水分解により下層のアンモニア水溶液中に移行して消失した。
(4) Deformation treatment A 1-liter glass flask is set in a thermostatic water tank with a magnetic stirrer capable of adjusting temperature, and 2 g of the seed powder obtained in (3) above is dispersed in 800 ml of a 1% by weight PVA aqueous solution. A liquid obtained by mixing the liquid and 0.1 ml of 25% by weight aqueous ammonia was added, and the temperature was maintained at 30 ° C. Next, 70 g of methyltrimethoxysilane (MTMS) is poured onto this solution so as not to disturb the interface, and after two layers are formed, the lower aqueous ammonia solution is gently stirred with a magnetic stirrer to hydrolyze the MTMS. Reaction was performed. Over time, the lower layer aqueous ammonia solution began to become cloudy. After 2 hours, the upper layer MTMS was transferred to the lower layer aqueous ammonia solution by hydrolysis and disappeared.

粒子を取り出し、走査型電子顕微鏡(SEM)により形状を観察した結果、粒子全面に高さ1.4〜3.0μmの突起物を有し、見掛け上の平均粒径〔突起先端まで含めた粒径(以下最終平均粒径と表記)〕が6.5μmの金平糖状の粒子であった。図1に、この粒子のSEM写真図を示す。
次に、遠心分離及び沈降分級により、粒子洗浄を行い、最後にメタノールに分散させたのち、メタノールを除去し、120℃のオーブンで乾燥させて、乾燥粒子1.8gを得た。
As a result of taking out the particles and observing the shape with a scanning electron microscope (SEM), the entire surface of the particles had protrusions with a height of 1.4 to 3.0 μm, and the apparent average particle diameter [grains including the tip of the protrusion was included. The diameter (hereinafter referred to as the final average particle diameter)] was 6.5 μm. FIG. 1 shows a SEM photograph of this particle.
Next, the particles were washed by centrifugation and sedimentation classification, and finally dispersed in methanol. Then, the methanol was removed and dried in an oven at 120 ° C. to obtain 1.8 g of dried particles.

(5)焼成処理
上記(4)で得た乾燥粒子を、焼成容器に入れ、電気炉中にセットした後、空気を0.3リットル/分の流量で流しながら、室温から400℃まで1.25時間で昇温し、その温度で48時間保持してから、さらに800℃まで0.5時間で昇温し、その温度で6時間保持した後、室温まで降温させた。粒子の形状は、焼成前と相似であった。IR測定の結果、メチル基のピークが観察されず、シリカのみのIR吸収が認められ、シリカに変化していることが確認された。
なお、乾燥粒子を、窒素を0.3リットル/分の流量で流しながら、690℃で2.5時間、あるいは670℃で2.5時間焼成したところ、いずれもシリカ化していない低弾性率異形粒子が得られた。
(5) Firing treatment After the dried particles obtained in (4) above are placed in a firing container and set in an electric furnace, air is flowed at a flow rate of 0.3 liters / minute from room temperature to 400 ° C. The temperature was raised in 25 hours, held at that temperature for 48 hours, further raised to 800 ° C. in 0.5 hours, held at that temperature for 6 hours, and then lowered to room temperature. The shape of the particles was similar to that before firing. As a result of IR measurement, no peak of the methyl group was observed, IR absorption of silica alone was recognized, and it was confirmed that the silica was changed to silica.
The dried particles were calcined at 690 ° C. for 2.5 hours or 670 ° C. for 2.5 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 0.3 liter / min. Particles were obtained.

実施例2
実施例1における(1)〜(3)と同様の操作を行いシード粉体を得た。
(1)異形化処理
温度調節可能なマグネチックスターラー付き恒温水槽に1リットルのガラスフラスコをセットし、これに上記シード粉体2gを1重量%PVA水溶液800ミリリットルに分散させた液と25重量%アンモニア水0.1ミリリットルとを混合した液を入れ、温度を30℃に保持した。次いで、この液の上に、界面が乱れないようにメチルトリメトキシシラン(MTMS)20gを注ぎ込み、2層状態としてから、下層のアンモニア水溶液をマグネチックスターラーにより緩やかに撹拌して、MTMSの加水分解反応を行った。
Example 2
The same operation as (1) to (3) in Example 1 was performed to obtain a seed powder.
(1) Deformation treatment A 1 liter glass flask was set in a thermostatic water tank equipped with a temperature-controllable magnetic stirrer, and 2 g of the above seed powder was dispersed in 800 ml of a 1% by weight PVA aqueous solution and 25% by weight. A liquid mixed with 0.1 ml of aqueous ammonia was added, and the temperature was maintained at 30 ° C. Next, 20 g of methyltrimethoxysilane (MTMS) is poured onto this solution so that the interface is not disturbed, and after two layers are formed, the lower aqueous ammonia solution is gently stirred with a magnetic stirrer to hydrolyze the MTMS. Reaction was performed.

上層のMTMSが消失した時点で粒子を取り出し、SEMにより形状を観察した結果、粒子全面に高さ0.7〜2.0μmの突起物を有し、最終平均粒径が5.8μmの金平糖状粒子であった。図2に、この粒子のSEM写真図を示す。   When the upper layer MTMS disappeared, the particles were taken out and observed by SEM. As a result, the entire surface of the particles had protrusions having a height of 0.7 to 2.0 μm and a final average particle size of 5.8 μm. It was a particle. FIG. 2 shows an SEM photograph of this particle.

実施例3
実施例1における(1)〜(3)と同様の操作を行いシード粉体を得た。
(1)異形化処理
温度調節可能なマグネチックスターラー付き恒温水槽に1リットルのガラスフラスコをセットし、これに上記シード粉体10gを1重量%PVA水溶液800ミリリットルに分散させた液と25重量%アンモニア水0.1ミリリットルとを混合した液を入れ、温度を30℃に保持した。次いで、この液の上に、界面が乱れないようにメチルトリメトキシシラン(MTMS)20gを注ぎ込み、2層状態としてから、下層のアンモニア水溶液をマグネチックスターラーにより緩やかに撹拌して、MTMSの加水分解反応を行った。
Example 3
The same operation as (1) to (3) in Example 1 was performed to obtain a seed powder.
(1) Deformation treatment A 1 liter glass flask is set in a thermostatic water tank with a temperature-controllable magnetic stirrer, and 10 g of the above seed powder is dispersed in 800 ml of a 1% by weight PVA aqueous solution and 25% by weight. A liquid mixed with 0.1 ml of aqueous ammonia was added, and the temperature was maintained at 30 ° C. Next, 20 g of methyltrimethoxysilane (MTMS) is poured onto this solution so that the interface is not disturbed, and after two layers are formed, the lower aqueous ammonia solution is gently stirred with a magnetic stirrer to hydrolyze the MTMS. Reaction was performed.

上層のMTMSが消失した時点で粒子を取り出し、SEMにより形状を観察した結果、粒子全面に高さ0.2〜1.1μmの突起物を有し、最終平均粒径が5.2μmの金平糖状粒子であった。図3に、この粒子のSEM写真図を示す。   When the upper layer MTMS disappeared, the particles were taken out and observed by SEM. As a result, the entire surface of the particles had protrusions having a height of 0.2 to 1.1 μm, and the final average particle size was 5.2 μm. It was a particle. In FIG. 3, the SEM photograph figure of this particle | grain is shown.

実施例4
実施例1における(1)、(2)と同様の操作を行い、第2シード粒子液を調製した。
(1)表面処理
実施例1(3)において、数平均分子量(Mn)が500のPVAを用いる代わりに、Mnが1000のPVAを用いた以外は、実施例1(3)と同様にして、平均粒径4.2μm、CV値1.9%のシード粉体を得た。
(2)異形化処理
実施例1(4)と同条件、同方法により、MTMSの加水分解反応を行い、粒子全面に突起物を有する金平糖状粒子を得た。この粒子は、粒子全面に高さ0.2〜0.6μmの突起物を有し、最終平均粒径が4.9μmの金平糖状の粒子であった。
Example 4
The same operation as (1) and (2) in Example 1 was performed to prepare a second seed particle liquid.
(1) Surface treatment In Example 1 (3), instead of using PVA with a number average molecular weight (Mn) of 500, the same procedure as in Example 1 (3) except that PVA with Mn of 1000 was used. A seed powder having an average particle size of 4.2 μm and a CV value of 1.9% was obtained.
(2) Deformation treatment MTMS hydrolysis reaction was carried out under the same conditions and in the same manner as in Example 1 (4) to obtain confetti sugar particles having protrusions on the entire surface of the particles. This particle was a confetti-like particle having protrusions having a height of 0.2 to 0.6 μm on the entire surface of the particle and having a final average particle size of 4.9 μm.

実施例5、6
実施例4において、数平均分子量(Mn)が1000のPVAの代わりに、Mnが3500(実施例5)および70000(実施例6)を用いた以外は、実施例4と同様な操作により、金平糖状粒子が得られることを確認した。
Examples 5 and 6
In Example 4, instead of PVA having a number average molecular weight (Mn) of 1000, the same procedure as in Example 4 was used except that Mn was 3500 (Example 5) and 70000 (Example 6). It was confirmed that shaped particles were obtained.

実施例7、8
実施例4において、数平均分子量(Mn)が1000のPVAの代わりに、Mnが40,000(実施例7)および1,200,000(実施例8)のポリビニルピロリドン(PVP)を用いた以外は、実施例4と同様な操作により、金平糖状粒子が得られることを確認した。
Examples 7 and 8
In Example 4, instead of PVA having a number average molecular weight (Mn) of 1000, polyvinyl pyrrolidone (PVP) having Mn of 40,000 (Example 7) and 1,200,000 (Example 8) was used. Confirmed that confetti particles were obtained by the same operation as in Example 4.

実施例9
実施例1における(1)、(2)と同様の操作を行い、第2シード粒子液を調製した。
(1)表面処理
撹拌モーターおよび撹拌翼を備えた500ミリリットルのガラスビーカーを恒温水槽にセットし、該ビーカーにノニオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル[「ノイゲンEA−137(HLB13)」第一工業薬品(株)製]1.5gとイオン交換水148.5gで1重量%に調整した水溶液に、上記第2シード粒子液300ミリリットルを添加して、撹拌混合した。次いで、25重量%アンモニア水15ミリリットルを添加したのち、12時間保持、撹拌して、平均粒径4.7μm、CV値1.47%の界面活性剤吸着PMSO粒子(母体粒子)を得た。
(2)異形化処理
実施例1(4)と同条件、同方法により、MTMSの加水分解反応を行い、粒子全面に突起物を有する金平糖状粒子を得た。この粒子は、粒子全面に高さ0.4〜0.9μmの突起物を有し、最終平均粒径が5.8μmの金平糖状粒子であった。
Example 9
The same operation as (1) and (2) in Example 1 was performed to prepare a second seed particle liquid.
(1) Surface treatment A 500 ml glass beaker equipped with a stirrer motor and a stirrer blade was set in a constant temperature water tank, and a polyoxyethylene alkylaryl ether [“Neugen EA-137 (HLB13)] which is a nonionic surfactant was placed in the beaker. “Daiichi Kogyo Kagaku Co., Ltd.] To the aqueous solution adjusted to 1% by weight with 1.5 g and ion-exchanged water 148.5 g, 300 ml of the second seed particle solution was added and mixed with stirring. Next, 15 ml of 25 wt% aqueous ammonia was added, and the mixture was held and stirred for 12 hours to obtain surfactant-adsorbed PMSO particles (base particles) having an average particle size of 4.7 μm and a CV value of 1.47%.
(2) Deformation treatment MTMS hydrolysis reaction was carried out under the same conditions and in the same manner as in Example 1 (4) to obtain confetti sugar particles having protrusions on the entire surface of the particles. The particles were confetti particles having protrusions with a height of 0.4 to 0.9 μm on the entire surface and a final average particle size of 5.8 μm.

実施例10〜15
実施例9において、「ノイゲンEA−137(HLB13)」の代わりに、HLBや種類の異なる第一工業薬品(株)製のノニオン系界面活性剤である「ノイゲンEA−157(HLB15)」(実施例10)、「ノイゲンEA−177(HLB17)」(実施例11)、「ノイゲンEA−73(HLB9)」(実施例12)、「ノイゲンEA−143(HLB14)」(実施例13)、「ノイゲンES−149(HLB14)」(実施例14)、「ノイゲンET−147(HLB14)」(実施例15)を用いた以外は、実施例9と同様な操作により、それぞれ金平糖状粒子が得られることを確認した。
Examples 10-15
In Example 9, instead of “Neugen EA-137 (HLB13)”, “Neugen EA-157 (HLB15)” which is a nonionic surfactant manufactured by Daiichi Kogyo Kagaku Co., Ltd., which is a different type of HLB (implemented) Example 10), "Neugen EA-177 (HLB17)" (Example 11), "Neugen EA-73 (HLB9)" (Example 12), "Neugen EA-143 (HLB14)" (Example 13), " Except for using "Neugen ES-149 (HLB14)" (Example 14) and "Neugen ET-147 (HLB14)" (Example 15), the same procedure as in Example 9 is used to obtain confetti particles. It was confirmed.

実施例16
実施例9において、「ノイゲンEA−137(HLB13)」の代わりに、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル「エマルジット9(HLB18〜20)」[第一工業薬品(株)製]を用いた以外は、実施例9と同様な操作により、それぞれ金平糖状粒子が得られることを確認した。
Example 16
In Example 9, instead of “Neugen EA-137 (HLB13)”, polyoxyethylene alkylphenyl ether “Emulgit 9 (HLB18-20)” [Daiichi Kogyo Kagaku Co., Ltd.] was used. It was confirmed that gold-peeled sugar particles were obtained in the same manner as in Example 9.

実施例17
実施例9において、「ノイゲンEA−137(HLB13)」の代わりに、ドデシル硫酸ナトリウム[SDS、HLB40、第一工業薬品(株)製]を用いた以外は、実施例9と同様な操作により、金平糖状粒子が得られることを確認した。
Example 17
In Example 9, instead of “Neugen EA-137 (HLB13)”, except that sodium dodecyl sulfate [SDS, HLB40, manufactured by Daiichi Kogyo Kagaku Co., Ltd.] was used, the same operation as in Example 9 was carried out. It was confirmed that confetti particles were obtained.

なお、「ノイゲンEA−157」、「ノイゲンEA−177」はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、「ノイゲンEA−73」、「ノイゲンEA−143」はポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、「ノイゲンES−149」はポリオキシエチレンオレイン酸エステル、「ノイゲンET−147」はポリオキシエチレンアルキルエーテルである。
“Neugen EA-157” and “Neugen EA-177” are polyoxyethylene alkylaryl ethers, “Neugen EA-73” and “Neugen EA-143” are polyoxyethylene dodecyl phenyl ethers, “Neugen ES-149”. Is a polyoxyethylene oleate, and "Neugen ET-147" is a polyoxyethylene alkyl ether.

Claims (3)

(A)一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を加水分解、縮合させ、場合により得られた粒子をシード粒子として粒径成長させてポリオルガノシロキサン粒子を生成させる工程、
(B)上記(A)工程で得られたポリオルガノシロキサン粒子を、表面吸着剤により表面処理する工程、および
(C)上記(B)工程で表面処理されたポリオルガノシロキサン粒子をシード粒子とし、前記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物を用いて、該シード粒子全面に突起を形成させる工程、
を含むことを特徴とするシリカ系微粒子の製造方法。
(A) a step of hydrolyzing and condensing the alkoxysilane compound represented by the general formula (I) and optionally growing particles as seed particles to produce polyorganosiloxane particles;
(B) a step of surface-treating the polyorganosiloxane particles obtained in the step (A) with a surface adsorbent, and (C) the polyorganosiloxane particles surface-treated in the step (B) as seed particles, A step of forming protrusions on the entire surface of the seed particles using the alkoxysilane compound represented by the general formula (I);
A method for producing silica-based fine particles, comprising:
さらに、(D)焼成処理工程を含む請求項1に記載の方法。 Furthermore, (D) The method of Claim 1 including a baking process process. (B)工程における表面吸着剤がポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたは界面活性剤である請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the surface adsorbent in the step (B) is polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone or a surfactant.
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