JP2013527107A - 疎水性シリカ粒子およびその製造方法 - Google Patents

疎水性シリカ粒子およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

疎水性シリカ粒子が、それをヒドロシロキサン剤と反応させることによって製造される。

Description

本発明は、シリカ粒子、例えばコロイド状シリカの疎水化、およびより具体的には、シリカ粒子のヒドロシロキサン剤での疎水化に関する。
電子写真画像形成は、光受容体上に形成された静電潜像を、バインダ樹脂中に分散された着色剤を含むトナーで現像すること、このトナー画像を受容紙(receiving paper)に転写すること、およびこの転写されたトナー画像を、例えば、熱ロールによって定着させること、を含んでいる。この光受容体は、次の潜像形成の準備をするために、転写工程の後に洗浄される。
シリカ粒子は、トナー粒子の選ばれた性質、例えば流動性、転写性、定着性、および洗浄性を向上させるために、しばしばトナー粒子に混合される。典型的には、シリカ粒子は、粒子の表面を疎水性にさせるために化学処理に掛けられる。シリカ粒子の表面を処理するための多くの異なる方法が知られている。
伝統的には、シリカ粒子は、種々の薬品、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)で、流動床反応器中で、高温、例えば250〜300℃で、処理されている。このような高温では、2つの工程が同時に起こる、すなわち、(i)ポリマーの、より小さい、揮発性の断片(例えば、D3およびD4)(これは系から蒸発する)への解重合、ならびに(ii)メチル−ケイ素結合を破壊するメチル基の酸化(Dvornic、"Thermal Properties of Polysiloxanes"、Silicon Containing Polymers、Jonesら編、Kluwer Academic Publishers(オランダ)、2000年、p.185-212参照)、である。メチル基の除去は、ケイ素原子を、シリカ表面上のシラノールおよびシロキサン基と反応することを自由にし、そしてまた、このポリマーは、非共役結合的にこの粒子に吸着する(米国特許第6,503,676号明細書参照)。米国特許第6,899,951号明細書には、有機ポリシロキサンの沈降シリカでの調整混合物が開示されており、このポリマーは、シリカ表面に、ポリマーのシロキサン橋かけを介して結合している。
最近では、コロイド状シリカは、小分子の薬品、例えばヘキサメチルジシラザンおよびアルコキシシランで、水性媒体中で処理することができることが示されている(米国特許出願公開第2006/0171872号明細書および第2008/0070140号明細書参照)。シロキサンは、表面の疎水性を増大させるために用いることができる。例えば、米国特許第6,830,811号明細書および第6,184,408号明細書には、シリカ粒子の、短鎖のジメチルシロキサンオリゴマーでの処理が開示されている。これらの反応は、酸性条件下で行われ、その条件下でオリゴマーは切断される。その結果、シロキサン基が、表面に結合する。
しかしながら、更なる疎水性を与え、そして表面エネルギーを低下させるには、トナー添加剤を、より高分子量のシリコーンで処理することが望ましい。シリカトナー添加剤の表面から吸着された疎水性化合物を引き抜く可能性がある有機溶媒およびポリマーに対して、安定となる表面処理を与えることが、更に望ましい。シリカ粒子に、水の吸着を低減させる表面処理を与えることが更に望ましい。
シリカ粒子を処理するためのヒドロシロキサン共重合体の使用が、PTMS処理との比較において、これらの粒子表面に結合した疎水化物質の量を増加させることが示された。特定のコロイド状シリカを含めた、シリカ粒子へのヒドロシロキサン共重合体の結合は、これらの材料の水吸着を有意に低下させることが示された。
1つの態様では、本発明は、疎水性シリカ粒子の調製方法である。この方法は、以下の工程を含んでいる。
a)下記の式を有するヒドロシロキサン剤を準備する工程。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の分子量を有している、
b)シリカ粒子を、ヒドロシロキサン剤と、溶媒の存在下で接触させる工程、この溶媒、シリカ粒子およびヒドロシロキサン剤は反応混合物を形成し、そしてRが−Hである場合には、この溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる、ならびに、
c)この反応混合物を乾燥させて疎水性シリカ粒子を与える工程。
この反応混合物は、塩基または酸を更に含んでいることができる。工程b)は、ヒドロシロキサン剤を、シリカ粒子の水性分散液中に分散させることを更に含むことができ、そしてこの分散された粒子は、非凝集性であることができる。この反応混合物は、第2の処理剤を含むことができ、そしてこの第2の処理剤は、工程b)中に反応混合物中に加えることができる。本方法は、第2の処理剤を、工程b)の前にシリカ粒子の分散液と混合することを更に含むことができる。第2の処理剤は、疎水化剤または電荷変更剤であることができる。
工程a)は、下記の式を有するヒドロシロキサン前駆体を、Si−H基の少なくとも一部を化学的に変性することによって変性させることを含むことができる。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、nおよびmは整数であり、n≧1、m≧0であり、但し、m=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン前駆体は、208〜約20000の分子量を有している。化学的な変性は、Si−H基の少なくとも一部のヒドリドを、アルコキシド、ヒドロキシドまたはRで置き換えることを含むことができる。
この溶媒としては、水混和性の有機溶媒を挙げることができる。工程b)中のシリカ粒子は、約5nm〜約600nmの粒子径を有することができ、コロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームド(co-fumed)シリカ粒子、または沈降シリカ粒子であることができる。
他の態様では、本発明は、以下の工程を含む方法によって調製される疎水性シリカ粒子である。
a)下記の式を有するヒドロシロキサン剤を準備すること。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の分子量を有している、
b)シリカ粒子を、ヒドロシロキサン剤と、溶媒の存在下で接触させる工程、この溶媒、シリカ粒子およびヒドロシロキサン剤は反応混合物を形成し、そしてRが−Hである場合には、この溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる、ならびに、
c)この反応混合物を乾燥させて疎水性シリカ粒子を与える工程。
工程b)は、ヒドロシロキサン剤を、シリカ粒子の水性分散液中に分散させることを更に含むことができる。この反応混合物は、第2の処理剤を含むことがでる。この第2の処理剤は、反応混合物に加えるか、または工程b)の前にシリカ粒子の分散液と混合することができる。
工程a)は、下記の式を有するヒドロシロキサン前駆体を、Si−H基の少なくとも一部を化学的に変性することによって変性することを含むことができる。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、nおよびmは整数であり、n≧1、m≧0であり、但し、m=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン前駆体は、208〜約20000の分子量を有している。化学的な変性は、Si−H基の少なくとも一部のヒドリドを、アルコキシド、ヒドロキシドまたはRで置き換えることを含むことができる。
他の態様では、本発明は、シリカ粒子と、下記の式を有する少なくとも1種のヒドロシロキサン剤との反応混合物を含む粒子組成物である。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧1であり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、282〜約20000の分子量を有している。
この粒子組成物は、シリカ粒子と、ヒドロシロキサン剤および第2の処理剤との反応生成物であることができる。この第2の処理剤は、疎水化剤または電荷変更剤であることができる。このシリカ粒子は、約5nm〜約600nmの粒子径を有することができ、そしてコロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームドシリカ粒子、または沈降シリカ粒子であることができる。この反応生成物は、乾燥粉末の形態であることができる。
他の態様では、本発明は、トナー粒子ならびに、シリカ粒子と、少なくとも下記の式を有するヒドロシロキサン剤との反応生成物を含むトナー組成物である。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の分子量を有している。
この反応生成物は、シリカ粒子と、ヒドロシロキサン剤および第2の処理剤の両方との反応生成物であることができ、そしてこの第2の処理剤は、疎水化剤または電荷変更剤であることができる。シリカ粒子は、約5nm〜約600nmの粒子径を有することができる。
シリカ粒子は、コロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームドシリカ粒子、または沈降シリカ粒子であることができる。
前述の包括的な説明および以下の詳細な説明の両方が、例示および説明のためだけのものであり、そして特許請求した本発明の更なる説明を提供することを意図したものであることが理解されなければならない。
本発明は、図面中の幾つかの図を参照して説明される。
図1は、29Si−NMRによって同定された種々のシロキサン官能基の構造の概略図である。 図2は、本発明の例示的な態様による種々の処理されたコロイド状シリカの水吸着等温線を、商業的に入手可能な製品のそれと比較したグラフである。 図3は、a)Cab-O-Sil(登録商標) TS-720(試料17)、b)、c)メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体で、高温で処理されたヒュームドシリカ(それぞれ試料18および19)、d)イソプロピルアルコールおよび水中で、70℃で、塩基性条件下で、PDMSで処理されたコロイド状シリカ(試料16)、およびe)本発明の例示的な態様によるコロイド状シリカ(試料1)、の29Si−CP/CPMG/MAS NMRスペクトルである。
1つの態様では、シリカ粒子と、以下の式を有する少なくともヒドロシロキサン剤との反応生成物である粒子組成物が提供される。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1(例えば、n≧2、3、4もしくは5)、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0である場合には、RとRの少なくとも1つは−CH、例えばRとRの両方が−CHであり、そしてヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している。特定の態様では、m≧1であり、そしてヒドロシロキサン剤は、少なくとも282の数平均分子量を有している。あるいは、もしくは更には、m≧2、3、4または5である。
ヒドロシロキサン剤は、ジアルキル−および/またはアリールアルキルシラン基(またはアルキル化もしくはアラルキル化されたシラン末端のもの)を有する少なくとも1単量体単位(mer)、ならびに脱離基、例えばヒドリドもしくはアルコキシドを有する少なくとも1単量体単位を含む、コ−マルチマー(例えば、共重合体)である。ヒドロシロキサン剤中の3種類の単量体単位は、ブロック(3ブロック超、例えばそれぞれの種類の単量体単位の多数のブロックを含む)に、またはランダムに配置されていることができる。上記の式中の3種類の単量体単位の描写は、ブロック共重合体を表すのではなく、配置に関係なく、それぞれの種類の単量体単位に関連する数n、mおよびkを表すことを意味している。
基を含む単量体単位中のケイ素原子は、反応して、シリカ粒子の表面に直接に結合を形成することができる。メチル、RおよびR基を含む単量体単位は、付加的な疎水性をシリカ粒子に与えることを援け、それとヒドロシロキサン剤が反応する。ヒドロシロキサン剤中の、脱離基を有するマルチマーの存在は、シロキサン主鎖を必ずしも分裂することなく、ヒドロシロキサン剤に、シリカ粒子の表面への多くの結合点を与える。更に、脱離基は、ヒドロシロキサン剤を、同様の分子量であるが、しかしながら脂肪族のペンダント基だけを有するシロキサン鎖(例えば、ポリジメチルシロキサンまたはPDMS)よりも、水性溶媒中により可溶性にし、それによって、シリカ粒子の水性分散液、もしくは水を含む混合溶媒中の分散液との反応を可能にする。
対照的に、PDMSの結合の最初の機構は、シロキサン(Si−O−Si)結合の加水分解を経由しており、それはポリマーをより短いオリゴマーへと分断する。結果として得られた末端シラノール基は、次いで縮合によって反応してオリゴマーを表面に結合する。この機構は、ヒドロシロキサン剤にはなお重要ではあるが、結合のための他の重要な機構は、R基での反応によるものであると信じられ、この機構は、PDMS型のポリマーでは利用可能ではない。
特定の態様では、ヒドロシロキサン剤の数平均分子量は、少なくとも約265、少なくとも約325、少なくとも約340、少なくとも約385、少なくとも約400、少なくとも約445、少なくとも約460、少なくとも約505、少なくとも約520、少なくとも約565、少なくとも約625、少なくとも約700、少なくとも約775、少なくとも約850、または少なくとも約900(例えば約900〜約950、約950〜約1000、約1000〜約1500、約1500〜約2000、約2000〜約2500、約2500〜約3000、約3000〜約3500、約3500〜約4000、約4000〜約5000、約5000〜約6000、約6000〜約7000、約7000〜約8000、約8000〜約9000、約9000〜約10000、約10000〜約12500、約12500〜約15000、約15000〜約17500、または約17500〜約20000)であることができる。
特定の態様では、ヒドロシロキサン剤の粘度は、約5〜約50cStである。例えば、粘度は、約5〜約10cSt、約10〜約15cSt、約15〜約20cSt、約20〜約25cSt、約25〜約30cSt、約30〜約35cSt、約35〜約40cSt、約40〜約45cSt、または約45〜約50cStであることができる。
特定の態様では、n、mおよびkの合計は、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、または少なくとも15である。例えば、n、mおよびkの合計は、15〜330(例えば、約15〜約20、約20〜約30、約30〜約40、約40〜約50、約50〜約60、約60〜約70、約70〜約80、約80〜約90、約90〜約100、約100〜約125、約125〜約150、約150〜約175、約175〜約200、約200〜約230、約230〜約260、約260〜約300、または約200〜約330)であることができる。この態様または他のいずれかの態様では、nの基の比率、すなわちn/(n+m+k)は、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%であることができる。
「疎水性」シリカ粒子は、ここで用いられる用語としては、種々の水準または程度の疎水性を包含している。シリカ粒子に与えられている疎水性の程度は、用いられる処理剤の種類および量に依存して変わる。
好ましくは、処理されるシリカ粒子は、ヒュームド、コヒュームド、沈降またはコロイド状シリカ粒子である。シリカ粒子は、当業者に知られている技術を用いて製造することができる。KodasおよびHampden-Smith、Aerosol Processing of Materials、Wiley-VCH、1998を参照。ヒュームド金属酸化物の生成は、文献で十分に裏付けのある方法であり、水素および酸素炎中での、好適な供給原料蒸気(例えば四塩化ケイ素)の加水分解を含んでいる。おおよそ球形の溶融粒子が、燃焼プロセス中で形成され、そして粒子直径は、プロセスパラメータの制御を通して変更することができる。これらの溶融球は、一次粒子と称されるが、衝突を経ることによって、それらの接触点で互いに融合して、枝分かれした、三次元の鎖状凝集体を形成する。この凝集体の形成は、一次粒子の間の融合の結果であるので、不可逆的であると考えられる。冷却および収集の間に、この凝集体は、更なる衝突を経て、それがいくらかの機械的な絡み合いをもたらして、集塊を形成する可能性がある。これらの集塊は、ファンデルワールス力によってゆるやかに結びついていると考えられ、そして好適な媒質中での適当な分散によって、逆行、すなわち脱集塊することができる。また、混合された、またはコヒュームドシリカ粒子は、当業者に知られた慣用の技術、例えばEttlingerらへの英国特許第2296915号明細書中に記載された技術、を用いて製造することができ、その明細書を参照することによって本明細書の内容とするが、ここに記載されたシリカ粒子は、他の酸化物、例えばアルミニウム、チタン、ジルコニウム、鉄、ニオブ、バナジウム、タングステン、スズ、またはゲルマニウムの酸化物、を含むことができる。そのような凝集体は、適当な供給原料(例えば塩化物化合物)を適切なヒュームドシリカ供給原料と共に炎中に導入することによって形成することができる。
ヒュームドシリカ粒子の限定するものではない例としては、Cabot Corporationから入手可能なCAB-O-SIL(登録商標)ヒュームドシリカ、Wacker Chemie AGから入手可能なHDK(登録商標)ヒュームドシリカ製品、およびEvonik Corporationから入手可能なAEROSIL(登録商標)ヒュームドシリカが挙げられる。また、ヒュームドシリカ粒子は、分散された形態で商業的に入手可能であり、例えばCabot Corporationから入手可能なCAB-O-SPERSE(登録商標)製品およびEvonik Corporationから入手可能なAERODISP(登録商標)製品が挙げられる。
沈降シリカ粒子は、慣用の技術を用いて製造することができ、そしてしばしば高い塩濃度、酸、または他の凝固剤の影響の下で、水性媒体から所望の粒子の凝集によって形成される。このシリカ粒子は、当業者に知られている慣用の技術によって、ろ過され、洗浄され、乾燥され、そして他の反応生成物の残渣から分離される。沈降粒子は、多くの一次粒子が互いに凝集してある程度球形の凝集した塊を形成するという意味で、しばしば凝集している。当業者は、このような凝集した塊は、一次粒子が互いに融合している凝集した一次粒子の鎖状構造であるヒュームドまたは高温分解で調製された粒子とは、構造的に異なることを容易に理解している。商業的に入手可能な沈降シリカの限定するものではない例としては、PPG Industries, Inc.のHi-Sil(登録商標)製品、およびEvonik CorporationのSIPERNAT(登録商標)製品が挙げられる。
コロイド状シリカは、商業的に入手可能であるか、または種々の出発材料(例えば、湿式法型のシリカ)から既知の方法によって調製することができる。コロイド状シリカ粒子は、典型的には沈降シリカ粒子と同様の方法で製造することできる(すなわち、それらは、水性媒体から凝固される)が、しかしながら、液体媒質(しばしば水単独または、共溶媒および/または安定化剤とともに)中に分散されたままである。シリカ粒子は、例えば、約9〜約11のpHを有するアルカリケイ酸塩溶液から誘導されたケイ酸から調製することができ、ケイ酸塩アニオンは、重合を経て、所望の平均粒子径を有する、水性分散液の形態の分離したシリカ粒子を生成させる。典型的には、コロイド状シリカ出発材料は、ゾルとして利用可能であり、これは好適な溶媒(大抵は水単独、または共溶媒および/または安定化剤と共に)中のコロイド状シリカの分散液である。Stoeberら、"Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range"、Journal of Colloid and Interface Science、26、1968、p.62-69、およびAkitoshi Yoshida、Silica Nucleation, Polymerization, and Growth Preparation of Monodispersed Sols, in Colloidal Silica Fundamentals and Applications、p.47-56 (H. E. Bergna & W. O. Roberts, eds., 2006)を参照。本発明における使用のために好適な、商業的に入手可能なコロイド状シリカの、限定するものではない例としては、Nissan ChemicalのSNOWTEX(登録商標)製品、Nyacol Nanotechnologies, Inc.から入手可能なNexSil(登録商標)およびNexSil A(登録商標)シリーズの製品、Fuso Chemicalから入手可能なQuartron(登録商標)製品、ならびにH. C. Starckから入手可能なLevasil(登録商標)製品が挙げられる。
コロイド状シリカ粒子は、約5〜約600nm、例えば、約5〜約10nm、約10〜約30nm、約30〜約50nm、約50〜約70nm、約70〜約100nm、約100〜約150nm、約150〜約200nm、約200〜約250nm、約250〜約300nm、約300〜約350nm、約350〜約400nm、約400〜約450nm、約450〜約500nm、約500〜約550nm、または約550〜約600nmの一次粒子径を有することができる。シリカ粒子は、非凝集であるか(例えば、実質的に球状の)またはわずかに凝集していることができる。例えば、凝集体直径の一次粒子直径に対する比率は、約1.5〜約3、例えば約1.5〜約1.8、約1.8〜約2.1、約2.1〜約2.5、約2.5〜約2.8、または約2.8〜約3であることができる。
上記のシリカ粒子のいずれかは、約2〜約400m/g、例えば、約2m/g〜約5m/g、約5m/g〜約10m/g、約10m/g〜約25m/g、約25m/g〜約50m/g、約50m/g〜約100m/g、約100m/g〜約150m/g、約150m/g〜約200m/g、約200m/g〜約250m/g、約250m/g〜約300m/g、約300m/g〜約350m/g、または約350m/g〜約400m/gのBET表面積(ASTM D6556-07)を有していることができる。
他の態様では、疎水性シリカ粒子を調製するための方法が提供される。この方法は、下記の式を有するヒドロシロキサン剤を含んでいる。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1(例えば、n≧2、3、4もしくは5)、m≧0(例えば、m≧1、2、3、4もしくは5)、k≧0であり、但し、m=k=0である場合には、RとRの少なくとも1つは−CH、例えば、RとRの両方が−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している。ヒドロシロキサン剤の数平均分子量および粘度、nの値、n、mおよびkの合計、ならびにnのn、mおよびkの合計に対する比率は、上記のように変えることができる。溶媒、その溶媒中に分散したシリカ粒子、およびヒドロシロキサン剤を含む反応混合物が調製される。Rが−Hである場合は、溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる。この反応混合物は、次いで乾燥されて、疎水性シリカ粒子を与える。
ヒドロシロキサン剤は、下記の式を有する前駆体から調製することができる。
Figure 2013527107
式中、種々のR、n、mおよび数平均分子量は、上記の通りである(すなわち、k=0およびRがHであるヒドロシロキサン剤に関して)。例えば、前駆体中のSi−H基の一部は、ヒドリドの少なくとも一部を、ヒドロキシド、エトキシドまたはメトキシドで置換するように反応してヒドロシロキサン剤を形成することができる。いずれかの特定の理論によって拘束されはしないが、塩基性および酸性の両方の反応条件の下で、Si−H結合は、加水分解またはアルコール分解(反応媒質に応じて)によって、ヒドロキシル基(水からの)またはエトキシもしくはメトキシ基(対応するアルコールからの)でヒドリドが置き換えられて、切断されることが信じられる。ヒドロキシルまたはアルコキシ基は、次いで、隣接するケイ素原子がシリカ粒子の表面と反応するときに、脱離基として作用する。また、未反応のSi−H基からのヒドリド基も、粒子表面と直接に反応することができる。従って、ヒドロシロキサン剤は、シロキサン主鎖の実質的な開裂なしに、シリカ粒子の表面に結合することができる。
あるいは、または更には、本前駆体は、好ましくは触媒、例えばKarstedt触媒の存在下での、フッ素化ビニル化合物との反応によって、同じヒドリド基でフッ素化することができる。Si−H基へのオレフィンの付加のための適切な他の触媒もまた当業者には知られており、適切な触媒が、Gelest, Inc.(Morrisville、ペンジルベニア州)および他の供給者から入手可能である。例示的なビニル化合物としては、上記のフッ素化されたR基をもたらす、いずれかのものが挙げられる。
あるいは、または更には、他の化学基を、同様の化学反応を経由して、本前駆体に導入することができる。例えば、上記で規定したAr基、C〜Cアルキル基、または上記で規定したR基は、このような方法で、共重合体主鎖に結合させることができる。この共重合体と反応することができる例示的なビニル化合物としては、上記の基Rをもたらすものが挙げられる。
フッ素化基もしくは他の化学基で変性することができるヒドロシロキサン単位の比率は、当業者が利用可能な技術を用いて、ヒドロシロキサン剤に更なる疎水性または他の性質を与えるように調整することができる。特定の態様では、本ポリマー上のヒドリド基の約10%〜約90%、例えば、ヒドロシロキサン剤上のヒドリド基の約15%〜約20%、約20%〜約30%、約30%〜約40%、約40%〜約50%、約50%〜約60%、約60%〜約70%、約70%〜約80%、または約80%〜約90%は、ビニル化合物と反応している。
反応混合物は、ヒドロシロキサン剤、シリカ粒子、および溶媒を、いずれかの順序で混合することによって調製することができる。例えば、ヒドロシロキサン剤は、シリカ粒子の分散液に加えることができ、それに、更なる水性もしくは非水性の溶媒もまた加えることができる。あるいは、ヒドロシロキサン剤は、溶媒(これは溶媒混合物でもよい)中に溶解することができ、そしてシリカ粒子またはシリカ粒子の分散液を加えることができる。反応混合物は、更なる成分を、例えば、pHを高く、または低く調整するために含むことができる。
好ましい態様では、シリカ粒子の、アルキル−および/またはアリールヒドロシロキサン基ならびにジアルキル−および/またはアリールアルキルシロキサン基を含むヒドロシロキサン剤での処理は、これらのポリマーを、シリカ粒子に共有結合させるが、一方で、ジアルキル−またはアリールアルキルシロキサン基がその粒子に疎水性を与えることを可能にする。対照的に、従来技術の高温PDMS処理は、シリカ粒子への遥かに少ない化学結合しか与えず、PDMSの多くの割合は、有機溶媒によって抽出することができ、非水性媒質中でのこの処理をより不安定にし、そして表面上に、親水性のヒドロキシル基のより高い割合を残留させる。更に、ここに記載されたヒドロシロキサン剤は、ジアルキルシロキサンポリマーよりも遥かに水性媒質への溶解性が高く、分散されたシリカ粒子、例えば水性媒質中のコロイド状シリカ粒子、とのそれらの反応を促進する。このことは、ヒドリド基の加水分解またはアルコール分解の後には特に当てはまる。
シリカ粒子は、商業的に入手可能なシリカ粒子の分散液(例えば、商業的に入手可能なコロイド状シリカ)として提供することができ、その幾つかの例が、上記に開示されている。あるいは、シリカ粒子は、いずれかの好適な方法によって分散することができる。例えば、シリカ粒子の分散液は、シリカ粒子、例えば沈降もしくはヒュームドシリカを、水またはアルコール中に、更なる共溶媒(水とアルコールの混合物を含めて)ありで、もしくはなしで、高せん断混合機を用いて、分散することによって、調製することができる。
シリカ粒子は、上記のいずれかのシリカ粒子であることができる。コロイド状シリカ粒子が用いられる場合には、シリカ粒子の分散液は、好ましくはコロイド状に安定である。この分散液のコロイド状の安定性は、これらの粒子のいずれかの実質的な部分が、不可逆的に集塊になる、またはゲル化すること、あるいは使用の間に分散液から沈降することを防止する。本発明に関連して用いられるシリカ粒子の分散液は、好ましくはある程度のコロイド状安定性を有しており、それによって、分散液中のシリカ粒子の、動的光散乱法によって測定した平均全体粒子径は、1時間以上、(例えば約8時間以上、または約24時間以上)、より好ましくは2週間以上(例えば約4週間以上、または約6週間以上)、最も好ましくは8週間以上(例えば約10週間以上、または12週間以上)、または更には約16週間以上、の期間に亘って変化しない。
反応混合物は、酸性であることができ、すなわち、約7未満のpHを有することができ、あるいは塩基性であることができ、すなわち、約7超のpHを有することができる。反応混合物のpHは、例えば7〜約12、例えば約8〜約9、約9〜約10、約10〜約11、または約11〜約12の範囲であることができる。あるいは、反応混合物のpHは、7〜約1、例えば約6〜約5、約5〜約4、約4〜約3、約3〜約2、または約2〜約1の範囲であることができる。反応混合物のpHは、所望の水準に、例えば、この反応混合物に、酸または塩基を加えることによって、調整することができる。あるいは、または更には、シリカ粒子の分散液が用いられる場合には、このシリカ粒子の分散液のpHは、上記の範囲のいずれかを有する、またはいずれかに調整されることができる。
反応混合物は、有機溶媒を含むことができ、例えば、反応混合物は、有機溶媒だけを、または有機溶媒と水性溶媒の混合物を含むことができる。反応混合物が水性溶媒をも含む場合には、有機溶媒は、好ましくは水溶性または水と混和性である。より好ましくは、有機溶媒は、水溶性である。この水溶性有機溶媒は、いずれかの好適な水溶性有機溶媒、例えばアルコール(例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−プロパノール、エチレングリコール、およびプロピレングリコール)、ケトン(例えばアセトンおよび2−ブタノン)、エーテル(例えば、テトラヒドロフランおよび1,2−ジメトキエタン)であることができる。また、これらの溶媒のいずれかの2種もしくは3種以上の混合物を用いることができる。シリカ粒子が、水性分散液で提供される場合には、水および水溶性有機溶媒は、シリカ粒子の分散液と、いずれかの順序で混合することができる。例えば、水を、水溶性有機溶媒の前に加えることができ、またはその逆もできる。特に、塩基で安定化された分散液を用いる場合には、望ましくは、水溶性有機溶媒の添加の前に、水が最初に加えられ、固形分の濃度を好適な量に低減させる。特定の理論によって拘束されることは望まないが、水溶性有機溶媒の前に水を添加することは、その分散液がゲル化することを防ぐと考えられる。
溶媒が、水性および有機成分の両方を含む場合には、有機溶媒の水に対する体積比は、いずれかの好適な比率であることができる。この比率は、約10未満(例えば、約8未満以下、約6以下、約5以下、約3以下、約2以下、または約1以下)であることができる。この比率は、約0.05以上(例えば、約0.1以上、約0.5以上、約0.7以上、約1以上、または約1.2以上)、例えば、約0.05〜約10(例えば、約0.1〜約5、または約0.2〜約2)であることができる。例えば、この比率は、約0.05〜約0.1、約0.1〜約0.2、約0.2〜約1、約1〜約2、約2〜約3、約3〜約5、約5〜約6、約6〜約8、または約8〜約10、であることができる。
反応混合物は、いずれかの好適な量のシリカ粒子を含むことができる。反応混合物は、典型的には、約45質量%以下、(例えば、35質量%以下、約25質量%以下、約15質量%以下、約10質量%以下、または約5質量%以下)のシリカ粒子を含んでいる。反応混合物は、約5質量%以上(例えば、10質量%以上、約15質量%以上、約20質量%以上、約25質量%以上、または約30質量%以上)のシリカ粒子を含むことができる。従って、反応混合物は、例えば、約5質量%〜約45質量%(例えば、約10質量%〜約45質量%、約15質量%〜約35質量%、または約15質量%〜約20質量%)、のシリカ粒子を含むことができる。
シリカ粒子は、有機シラン化合物が挙げられるがそれらには限定されない、第2の処理剤で処理することができる。例えば、第2の処理剤もまた、疎水性を与えることができる。好ましい疎水性付与剤としては、シラザン化合物、シロキサン化合物、およびシラン化合物がある。シラン化合物の例としては、アルキルハロシラン、アルキルシラン、およびアルコキシシランが挙げられる。アルコキシシランとしては、一般式:R’Si(OR’’)4−xを有する化合物が挙げられ、ここで、R’は、C〜C30の分岐および直鎖アルキル、アルケニル、C〜C10シクロアルキル、およびC〜C10アリールからなる群から選ばれ、R’’は、C〜C10の分岐または直鎖アルキル、そしてxは、1〜3の整数である。アルキルハロシランとしては、一般式R’SiR’’4−x−yを有する化合物が挙げられ、ここでR’およびR’’は、上記で規定したとおりであり、Qはハロゲン、好ましくは塩素であり、そしてyは、1、2もしくは3である。
ここで教示される第2の処理剤として用いることができる薬剤の限定するものではない例としては、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ガンマ−オキシプロピルトリメトキシシランメタクリレート、ビニルトリアセトキシシランなど、が挙げられる。有用なシラザン化合物の限定するものではない例としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDZ)、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザンなど、が挙げられる。例えば、HMDZは、シリカ粒子の表面上の未反応のヒドロキシル基および共重合体仲の未反応のシラノール基をキャップするために用いることができる。有用なシロキサン化合物の限定するものではない例としては、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサンなど、が挙げられる。好ましい疎水性付与剤としては、ヘキサメチルジシラザン、イソブチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシランおよび環状シラザン、例えば、米国特許第5989768号明細書中に開示されているものがある。そのような環状シラザンは、下記の式によって表される。
Figure 2013527107
式中、RおよびRは、独立して、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリール、およびアリールオキシからなる群から独立に選ばれ、Rは、水素、(CH)CH、ここでrは0〜3の範囲の整数であり、C(O)(CH)CH、ここでrは0〜3の範囲の整数、C(O)NH;C(O)NH(CH)CH、ここでrは、0〜3の範囲の整数、およびC(O)N[(CH)CH](CH)CH、ここでrおよびsは、0〜3の範囲の整数である、からなる群から選ばれ、そしてR10は、式[(CH)(CHX)(CYZ)]によって表され、ここでX、YおよびZは、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリール、およびアリールオキシからなる群から独立して選ばれ、そしてa、bおよびcは、0〜6の範囲の整数であって、(a+b+c)が2〜6の範囲の整数に等しいとの条件を満足する。より好ましくは、環状シラザンは、下記の式を有する5員または6員環である。
Figure 2013527107
式中、R11は、式[(CH)(CHX)(CYZ)]で表され、ここで、X、YおよびZは、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールおよびアリールオキシからなる群から独立して選ばれ、そしてa、bおよびcは、0〜6の範囲の整数であって、(a+b+c)が3〜4の範囲の整数に等しいとの条件を満足する。
あるいは、または更には、第2の処理剤は、電荷変更剤であることができる。米国特許出願公開第2010/0009280号明細書(参照することによって本明細書の内容とする)中に開示されたいずれかの電荷変更剤をここで用いることができる。例示的な電荷変更剤としては、3−(2,4−ジニトロフェニルアミノ)プロピルトリエトキシシラン(DNPS)、3,5−ジニトロベンズアミド−n−プロピルトリエトキシシラン、3−(トリエトキシシリルプロピル)−p−ニトロベンズアミド(TESPNBA)、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン(PFPTES)、および2−(4−クロロスルホニルフェニル)エチルトリメトキシシラン(CSPES)、が挙げられるがそれらには限定されない。ニトロ基を含む電荷変更剤は、ヒドリド基がニトロ基を還元する可能性があるので、共重合体の後に、シリカ粒子を後処理するために用いなければならない。
シリカ粒子は、第2の処理剤の前、後または同時に、ヒドロシロキサン剤で処理することができる。有機溶媒は、用いるのである場合には、好ましくは、ヒドロシロキサン剤の前、またはそれと同時にシリカ粒子の分散液に加えられる。好ましくは、シリカ粒子は、ヒドロシロキサン剤で処理され、次いで、第2の処理剤での任意の処理に付される。コロイド状シリカが処理される場合には、反応混合物は、典型的には、約50質量%以下の有機溶媒を含み、そして好ましくは約40質量%以下の有機溶媒を含む。しかしながら、沈降、コヒュームド、またはヒュームドシリカ粒子は、メタノール、エタノール、もしくはその両方を含む有機溶媒または有機溶媒混合物中で処理することができる。
反応混合物中に含まれるヒドロシロキサン剤の量は、いずれかの好適な量であることができる。ヒドロシロキサン剤の量は、典型的には、約20μモル/mシリカ粒子以下(例えば、約15μモル/m以下、約10μモル/m以下、約5μモル/m以下、約1μモル/m以下、または約0.5μモル/m以下)である。ヒドロシロキサン剤の量は、約0.1μモル/mシリカ粒子以上(例えば、約0.25μモル/m以上、約0.5μモル/m以上、約1μモル/m以上、約1.5μモル/m以上、約2μモル/m以上、または約5μモル/m以上)であることができる。
シリカ粒子を処理するのに用いられる第2の処理剤の量は、いずれかの好適な量であることができる。第2の処理剤の量は、典型的には、約20μモル/mシリカ粒子以下(例えば、約15μモル/m以下、約10μモル/m以下、約5μモル/m以下、約1μモル/m以下、または約0.5μモル/m以下)である。第2の処理剤の量は、約0.1μモル/mシリカ粒子以上(例えば、約0.25μモル/m以上、約0.5μモル/m以上、約1μモル/m以上、約1.5μモル/m以上、約2μモル/m以上、または約5μモル/m以上)であることができる。
反応混合物は、ヒドロシロキサン剤および任意の第2の処理剤が、分散したシリカ粒子と、完全に、もしくはいずれかの所望の程度に、反応する(例えば、シリカ粒子の表面上のシラノール基と反応する)ことを可能にするいずれかの温度に、そして十分な時間に亘って維持することができる。通常は、反応混合物は、約50℃〜約75℃(例えば、約50℃〜約55℃、約55℃〜約60℃、約60℃〜約65℃、約65℃〜約70℃、または約70℃〜約75℃の温度に、約30分間以上(例えば、約120分間以上、約180分間以上、または約240分間以上)維持される。特定の反応条件(例えば、温度および薬品の濃度)によっては、より長い反応時間(例えば、5時間以上、約7時間以上、約10時間以上、または約20時間以上)が必要となる可能性がある。例えば、反応時間は、約30分間〜約60分間、約60分間〜約120分間、約120分間〜約180分間、約180分間〜約240分間、約2時間〜約5時間、約5時間〜約7時間、約7時間〜約10時間、約10時間〜約15時間、または約15時間〜約20時間に亘って、所望の温度に維持することができる。75℃よりも高い温度を用いることができるが、しかしながら、温度は、溶媒またはいずれかのその成分の沸点よりも低くなければならない。
反応混合物は、開放型の、または密閉型の反応器中に容れることができる。反応混合物は、空気の雰囲気中に維持することができるが、一方で、酸素を反応雰囲気から排除することもでき、その場合には、反応混合物は、窒素、アルゴンまたはそれらの混合物から本質的になる雰囲気下に維持することができる。
ヒドロシロキサン剤および/または第2の処理剤は、シリカ粒子といずれかの好適な方法で混合することができる。シリカ粒子の分散液は、ヒドロシロキサン剤と混合されて、反応混合物を与えることができ、そしてこの反応混合物は、ヒドロシロキサン剤が、分散したシリカ粒子と、ここに記載したように反応することを可能にするように、いずれかの温度に、十分な時間に亘って維持することができる。次いで、第2の処理剤を、反応混合物に加えることができ、そしてこの混合物は、第2の処理剤が、分散したシリカ粒子と、ここに記載したように反応することを可能にするように、反応混合物について上記に列挙した、いずれかの温度に、十分な時間に亘って維持することができる。
あるいは、第2の処理剤が分散したシリカ粒子とここに記載したように反応するように、シリカ粒子の分散液は、第2の処理剤と混合して、シリカ粒子を第2の処理剤と、いずれかの温度で十分な時間に亘って、予備反応させることができる。第2の処理剤は、反応混合物について上記したいずれかの時間および温度で、分散したシリカ粒子と反応することを可能にすることができる。この態様によれば、ヒドロシロキサン剤は、次いで、予備反応したシリカ粒子の分散剤に加えられて、反応混合物を与える。
更に他の代替案では、ヒドロシロキサンと第2の処理剤は、シリカ粒子の分散液と、同時に、または実質的に同時に混合して、反応混合物を与えることができる。例えば、ヒドロシロキサンおよび第2の処理剤は、ヒドロシロキサンと第2の処理剤の添加の間に、5分間超(例えば、10分間超、または30分間超)時間が経過しないように、同時に、または逐次に、シリカ粒子の分散液を容れた反応容器中に投入することができる。
ヒドロシロキサンおよび任意の第2の処理剤での処理の後に、結果としてもたらされる疎水性シリカ粒子の表面に拘束された未反応のR基が存在する場合には、更に反応して表面上に更なる官能基を導入することができる。ヒドリド基を取り除くように、またはヒドロキシもしくはアルコキシ基と反応するように、上記と同じ反応、ならびに当業者に知られているいずれかの他の適切な化学反応、を用いることができる。
ヒドロシロキサン剤での処理およびいずれかの他の所望の処理に続いて、疎水性シリカ粒子は、好ましくは反応混合物から分離され、そして乾燥される。この疎水性シリカ粒子は、反応混合物からの分離の後に、または反応混合物から直接に、例えば、反応混合物の揮発性成分を、疎水性シリカ粒子から蒸発させることによって、乾燥することができる。反応混合物の揮発性成分の蒸発は、いずれかの好適な技術、例えば、熱および/または低減した気圧を用いて成し遂げることができる。熱が用いられる場合には、疎水性シリカ粒子は、いずれかの好適な乾燥温度に、例えば、オーブンまたは他の同様の装置を用いることによって、または噴霧乾燥によって加熱することができる。
噴霧乾燥は、疎水性シリカ粒子を含む反応混合物、またはその一部を、微細な霧として、乾燥室中に噴霧することを含んでおり、この微細な霧は、熱空気に接触させて、反応混合物の揮発性成分の蒸発を引き起こす。
選ばれる乾燥温度は、少なくともある程度は、蒸発を必要とする反応混合物中の特定の成分に依存する。典型的には、乾燥温度は、約40℃以上(例えば、約50℃以上)、例えば、約70℃以上(例えば、約80℃以上)または更には約120℃以上(例えば、約130℃以上)である。従って、乾燥温度は、通常は、約40℃〜約250℃(例えば、約50℃〜約200℃)、例えば、約60℃〜約200℃(例えば、約70℃〜約175℃、または約80℃〜約150℃(例えば、約90℃〜約130℃)の範囲に入る。
疎水性シリカ粒子は、有用な蒸発速度を与えるいずれかの圧力で乾燥することができる。約120℃以上(例えば、約120℃〜約150℃)の乾燥温度が用いられる場合には、約125kPa以下(例えば、約75kPa〜約125kPa)の乾燥圧力が好適である。約120℃未満の乾燥温度(例えば、約40℃〜約120℃)では、約100kPa以下(例えば、約75kPa以下)の乾燥圧力が有用である。勿論のこと、減圧(例えば、約100kPa以下、75kPa以下、または更には50kPa以下)を、反応混合物の揮発性成分を蒸発させるための特別な方法として用いることができる。
あるいは、疎水性シリカ粒子は、凍結乾燥によって乾燥することができ、この場合には反応混合物中の液体成分は、固体相に転換され(すなわち凍結され)、そして次いで真空の適用によって気相に転換される。例えば、疎水性シリカ粒子を含む反応混合物は、反応混合物の液体成分を凍結させるように、好適な温度(例えば、約−20℃以下、または約−10℃以下、または更には−5℃以下)にすることができ、そして反応混合物のこれらの成分を蒸発させるように真空を適用して、乾燥した疎水性シリカ粒子を与えることができる。
疎水性シリカ粒子は、反応混合物からの分離および/または乾燥の前、もしくは後に、洗浄することができる。処理されたシリカ粒子の洗浄は、好適な洗浄用溶媒、例えば水、水に混和性の有機溶媒、水に非混和性の溶媒、またはそれらの混合物を用いて実施することができる。この洗浄溶媒は、反応混合物に加えることができ、そして結果として得た混合物は適切に混合され、次いでろ過、遠心分離、または乾燥して、洗浄された処理されたシリカ粒子を分離することができる。あるいは、処理されたシリカ粒子は、洗浄の前に反応混合物から分離することができる。洗浄された、処理されたシリカ粒子は、更なる洗浄工程で更に洗浄され、次いで更なるろ過、遠心分離および/または乾燥工程を行なうことができる。
疎水性シリカ粒子は、反応混合物中に分散されたシリカ粒子の出発時の粒子径に、少なくとも部分的には依存した粒子径を有している。本発明の方法によって調製された疎水性シリカ粒子の好ましい平均粒子径は、本発明の処理されたシリカ粒子について記載したとおりである。望ましくは、本発明の方法によって調製された疎水性粒子の平均粒子径は、ヒドロシロキサン剤または任意の第2の処理剤との反応前の、溶媒中に分散されたシリカ粒子の平均粒子径の、約50%以内、好ましくは約30%以内(例えば、約20%、約15%、約10%、または更には約5%以内)である。
疎水性シリカ粒子は、乾燥後に、更に物理的に処理することができる。好適なプロセスとしては、湿式もしくは環式粉砕、ハンマーミリング、およびジェットミリングが挙げられるがそれらには限定されない。
表面処理されたシリカ粒子の29Si NMRスペクトルは、良好に分離された幾つかの領域に信号パターンを示す。ここで議論されるように、NMRスペクトルは、Bruker Avance II NMRスペクトロメータを用いて、それぞれ400.13MHzのH共鳴周波数および79.49MHzの29Si共鳴周波数で、取得した。4−mm二重共鳴マジック角度回転(MAS)固体状態NMRプローブを用いた。表面上に結合したケイ素含有基を選択的に検出するために、処理された酸化物の29Si NMR信号を検知するための、交差分極(CP)およびマジック角度回転(CP/MAS)を用いた。典型的には、8000Hzのマジック角度回転速度および10msのCP接触時間を用いた。NMR測定の感度を向上させるために、一連のリフォーカスするRFパルス(Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)シーケンスと称される)を用いて、MASと同期させたNMR信号の20フルエコーを発生させた。CP/MASおよびCPMG技術の組み合わせは、ここではCP/CPMG/MASと表すが、6を超える係数の信号の増強を与える、それが比較的に短い時間において、良好な29Si NMRを得ることを可能にする。典型的には、NMR測定は、6.5msのリフォーカスパルスの間の継続時間、3秒間のリサイクル遅延、および1000〜4000の範囲のスキャン回数で実施した。ppmでの、Hおよび29Si NMR化学シフトは、テトラメチルシラン標準を基準とした。
NMRスペクトル中の信号パターンは、種々の表面シロキサン官能基の存在によるものであり、通常は、M、D、TおよびQ構造単位と表される。M、D、TおよびQの表示は、図1中に示すように、ケイ素に、それぞれモノオキソ、ジオキソ、トリオキソ、および第四級(quaternary)として結合した酸素原子の数を表しており、ここでRはアルキル基である。
M、D、TおよびQ単位の29Si NMR信号は、アルキル基が飽和脂肪族基、例えばメチル基である場合には、それぞれ、2〜20ppmの範囲、0〜−25ppmの範囲、−40〜−70ppmの範囲、−75〜−130ppmの範囲の化学シフトで、良好に分離した領域の中に現れる。更に、D単位のR基の1つが水素と置き換えられた場合(すなわち、アルキルシロキシルヒドリド基)には、29Si NMR信号は、−30〜−40ppmの範囲の、他の良好に解像された領域(Hと表示される)中に現れる。従って、29Si NMRは、シロキサン系ポリマーおよび共重合体、例えばヒドロシロキサン共重合体でのシリカの表面処理の特性を決定するための、非常に強力な解析技術である。種々の結合されたアルキルシロキシル基(例えば、M、D、TおよびH)の分布は、良好に解像されたスペクトル領域に亘る29Si NMR信号の分布から定めることができる。また、表面シラノール基は、Q領域内の29Si NMRの分布から定めることができる。
比較例2に示されているように、ヒドロシロキサン共重合体中のヒドロメチルシロキサン単位の加水分解のために、PDMSで処理されたシリカ粒子よりもヒドロシロキサン剤で処理されたシリカ粒子に、より多量のT単位が結合されていた。
更に、T基の大きい数は、単一の共重合体鎖上の複数のシロキシル基が表面に結合されたことを表し、対照的に、典型的には、単一のPDMSホモポリマー鎖の唯一(直鎖)または2つの基(ループ)が表面に結合していた。従って、ヒドロシロキサン剤で処理されたシリカ粒子上に結合されたポリマー鎖のモルホロジーもまた非常に特殊である。ヒドロシロキシ剤で処理されたシリカ粒子に結合された材料のより高いパーセントは、PDMS処理されたシリカ粒子よりも、短いループで構成されている。共重合体で処理されたシリカ上のこれらの短いループは、結合されたポリマーを、束縛されたPDMSオリゴマーよりも、より可動性でなくさせる。
疎水性シリカ粒子は、疎水性シリカ粒子を含む、乾燥粒子組成物(例えば、乾燥粉末)として、または湿潤粒子組成物(例えば、分散液)として配合することができる。この分散液は、いずれかの好適な分散剤、好ましくは水単独で、または共溶媒、処理剤、または疎水性シリカ粒子の分散液中に通常用いられるいずれかの種類の添加剤と共に、含むことができる。
疎水性シリカ粒子は、トナー組成物に特に有用である。1つの態様では、トナー組成物は、トナー粒子および、シリカ粒子と、下記の式で表される少なくともヒドロシロキサン剤の反応生成物を含んでいる。
Figure 2013527107
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1(例えば、n≧2、3、4もしくは5)、m≧0(例えば、m≧1、2、3、4もしくは5)、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、例えば、RとRの両方が−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している。ヒドロシロキサン剤の数平均分子量および粘度、nの値、n、mおよびkの合計、ならびにnのn、mおよびkの合計に対する比率は、上記のように変わることができる。
トナー粒子は、いずれかの好適なトナー粒子であることができる。好適なトナー粒子は、典型的には着色剤およびバインダ樹脂を含んでいる。
着色剤は、いずれかの好適な着色剤であることができる。広範囲の着色顔料、染料または顔料と染料の組合せを、着色剤として用いることができる。着色剤は、青、茶、黒、例えばカーボンブラック、シアン、緑、紫、マゼンダ、赤、黄、ならびにそれらの混合物であることができる。着色顔料および染料の好適な分類としては、例えば、アントラキノン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアゾ、モノアゾ、ピラントロン、ペリレン、ヘテロ環イエロー、キナクドリンおよび(チオ)インジゴイド、が挙げられる。着色剤は、いずれかの好適な量、例えばトナー組成物に所望の色を与えるのに十分な量、で存在することができる。通常は、着色剤は、トナー組成物の、約1質量%〜約30質量%の量で存在するが、しかしながら着色剤のより少ない量もしくはより多い量も用いることができる。
バインダ樹脂は、いずれかの好適なバインダ樹脂であることができる。好適な樹脂の説明のための例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、スチレンアクリレート、スチレンメタクリレート、スチレンブタジエン、架橋スチレンポリマー、エポキシ、ポリウレタン、ビニル樹脂のホモポリマーおよび共重合体、例えば、2種もしくは3種以上のビニルモノマー、ポリエステル、およびそれらの混合物のホモポリマーまたは共重合体、が挙げられる。特には、バインダ樹脂としては、(a)スチレンおよびその誘導体のホモポリマーならびにそれらの共重合体、例えばポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、およびスチレンンビニルトルエン共重合体、(b)スチレンとアクリル酸エステルの共重合体、例えば、スチレンメチルアクリレート共重合体、スチレンエチルアクリレート共重合体、スチレン−n−ブチルアクリレート共重合体、およびスチレン−2−エチルヘキシルアクリレート共重合体、(c)スチレンとメタクリル酸エステルの共重合体、例えば、スチレンメチルメタクリレート、スチレンエチルメタクリレート、スチレンn−ブチルメタクリレート、およびスチレン2−エチルヘキシルメタクリレート、(d)スチレン、アクリル酸エステル、およびメタクリル酸エステルの他成分共重合体、(e)スチレンと、他のビニルモノマー、例えば、アクリロニトリル、ビニルメチルエーテル、ブタジエン、ビニルメチルケトン、アクリロニトリル−インデン、およびマレイン酸エステル、とのスチレン共重合体、(f)ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、フェノール樹脂、脂肪族もしくは脂環式炭化水素樹脂、石油樹脂、およびクロリンパラフィン、ならびに(g)それらの混合物、を挙げることができる。他の種類の好適なバインダ樹脂が、当業者に知られている。バインダ樹脂は、いずれかの好適な量、典型的には、トナー組成物の、約60質量%〜約95質量%(例えば約65質量%〜約90質量%、または約70質量%〜約85質量%)で存在することができる。
表面処理されたシリカ粒子は、トナー組成物中で、いずれかの好適な量で存在することができる。表面処理されたシリカ粒子は、トナー組成物の全体の質量を基準として、約0.01質量%以上(例えば、約0.05質量%以上、約0.1質量%以上、約0.5質量%以上、約1質量%以上、約2質量%以上、約3質量%以上、約4質量%以上、または約5質量%以上)の量で存在することができる。更に、表面処理されたシリカ粒子は、トナー組成物の全体の質量を基準として、約10質量%以下(例えば、約8質量%以下、約6質量%以下、約5質量%以下、または約4質量%以下)の量で存在することができる。例えば、表面処理されたシリカ粒子は、トナー組成物の全体の質量を基準として、約0.01質量%〜約10質量%(例えば、約0.1質量%〜約8質量%、または約0.5質量%または約5質量%)の量で存在することができる。
任意の添加剤が、トナー組成物中に存在することができ、例えば、磁気材料;キャリア添加剤(carrier additives);正もしくは負電荷調整剤、例えば、第四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、硫酸塩、リン酸塩、およびカルボン酸塩;流動助剤;シリコーン油;ワックス、例えば、商業的に入手可能なポリプロピレンおよびポリエチレン;ならびに他の既知の添加剤がある。通常は、これらの添加剤は、トナー組成物の、約0.05質量%〜約30質量%(例えば、約0.1質量%〜約25質量%、または約1質量%〜約20質量%)の量で存在することができるが、しかしながら、より少ない量もしくはより多い量の添加剤を、特定の系および所望の性質に応じて用いることができる。
粉末の環式混合のための慣用の機器を、表面処理されたシリカ粒子をトナー粒子と混合して(mixing)または混合して(blending)、トナー組成物を形成するために用いることができる。
トナー組成物は、多くの既知の方法、例えば、表面処理したシリカ粒子、着色剤、バインダ樹脂、および任意の電荷向上添加剤、ならびに他の添加剤を、慣用のトナー押出装置および関連する機器で、混合し、そして加熱することなどによって調製することができる。他の方法としては、スプレー乾燥、溶融分散、押出加工、分散重合および懸濁重合、場合によっては、それに続く機械的摩擦ならびに、所望の平均径および所望の粒径分布を有するトナー粒子を与えるための分級、が挙げられる。
トナー組成物は、一成分現像剤中で単独で用いることができ、または好適な二成分現像剤と混合することができる。現像剤組成物を形成するために用いることができる担体媒質は、種々の材料から選択することができる。そのような材料としては、典型的には、コア粒子、ならびに用いられるトナーとの正しい摩擦電気の関係および電荷水準を確立することを援けるために膜形成樹脂の薄層で被覆されたコア粒子、が挙げられる。二成分トナー組成物のための好適な担体としては、鉄粉末、フェライト粉末、およびニッケル粉末(それらの全ては、典型的には樹脂コーティング、例えばエポキシまたはフルオロカーボン樹脂で被覆されている)、ならびに当業者に知られているいずれかの他の担体が挙げられる。
処理されたシリカ粒子を含むトナー組成物の摩擦荷電(tribocharge)は、正または負のいずれかであることができる。本発明の処理されたシリカ粒子を含むトナー組成物の摩擦荷電は、処理された粒子の存在によって影響される。特定の理論によって拘束されることは望まないが、処理されたシリカ粒子の存在は、そのシリカ粒子を含むトナー組成物の正もしくは負の摩擦荷電を安定させ、そして増加させると考えられる。
処理されたシリカ粒子を含むトナー組成物は、例えば、4質量%の処理された粒子を、試験室用混合機中で、いずかの外部添加剤も含まず、そして9μmの平均直径を有する、粉砕されたスチレンアクリレートトナー粒子と、混合することによって配合することができる。処理された粒子を含むトナー組成物は、例えば、ガラスビン中で、2/98質量%のトナー/担体比で、30分間回転させることによって、現像することができる。担体は、70μmの、シリコーン樹脂でコーティングされたCu−Znフェライトであることができる。試料は、標準の湿度チャンバー中で、高湿および高温(30℃で80%の相対湿度)または低湿および低温(18℃で15%の相対湿度)のいずれかで状態調節することができる。
処理されたシリカ粒子を含むトナー組成物の摩擦荷電は、正または負のいずれかであることができる。摩擦荷電の測定は、好適な技術および当技術分野で知られている装置(例えば、Vertex T-150 tribocharger)を用いて行なうことができる。測定は、トナー粒子(例えば、約4質量%の処理されたシリカ粒子を含むトナー組成物の)を、30℃で80%の相対湿度(HH)および18℃で15%の相対湿度(LL)の標準湿度チャンバー中で一晩状態調節した後に行なうことができる。
本発明は、以下の例によって更に明確にされるが、それらの例は、実際は単に例とすることのみを意図されている。
例1
<試料番号1〜3:コロイド状シリカST−OLの、塩基性pHでの、メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体による処理>
260gのコロイド状シリカ分散液(ST−OL、20.8質量%のシリカ、pH=約2.5、表面積約60m/g、日産化学が製造)を、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した500mLの三つ口丸底フラスコ中に充填した。攪拌用モーターを、約200rpmに設定し、そして処理を通して、攪拌とNのゆっくりしたパージを継続した。分散液のpHを、濃厚な水酸化アンモニウム(NHOH)水溶液を用いて、10.5に調整し、その後、164g(208mL)のイソプロパノール、および所望の量のメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(CAS番号68037-59-2、Mn=900〜1200、粘度25〜35cSt、[Me(H)SiO]のモル%が50〜55%、表1中に示された共重合体の量)を、分散液にゆっくりと加えた。反応混合物の温度を、70℃に上昇させ、そして反応を6時間進行させ、その後に、スラリーを、Pyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして乾燥するように110℃の強制空気オーブン中に一晩放置した。結果として得た白色の乾燥粉末を、試験室用粉砕機を用いて粉砕、またはジェットミルに掛けた。最終製品の炭素含有量を試験した。それぞれの乾燥された製品の試料を、トルエンで3時間抽出し、そして次いで真空下で90〜100℃で、18時間に亘って乾燥し、そして次いで、LECO-C200分析器(LECO Corporation、セントジョーゼフ、ミズーリ州)で、製造者の取扱説明書に従って、炭素含有量を試験した。
合成の間に用いた共重合体の充填量および、トルエンでの抽出の前および後の試料1〜3の炭素含有量測定の結果を表1に示した。共重合体の結合の水準を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定した共重合体のMw2333g/モルと、LECO-C200を用いて測定した炭素含有量27質量%を用いて計算した。
Figure 2013527107
例2
<試料番号4:コロイド状シリカの、酸性pHでの、メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体による処理>
コロイド状シリカ(ST−OL、日産化学から入手可能、pH約2.5で入手)を、コロイド状シリカスラリーのpHを水酸化アンモニウムで調整しないことを除いて、試料1と同様の方法で処理した。メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体充填の充填量は11.4gであった。最終製品中の炭素含有量は、抽出の前に3.29質量%、そしてトルエンでの抽出の後に1.33質量%であった。抽出後の炭素含有量は、共重合体結合水準が0.35μm/mに相当する。
例3
<試料番号5:コロイド状シリカPL−10Hの、塩基性pHでの、メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体による処理>
200gのコロイド状シリカ分散液(PL−10H、24質量%のシリカ、pH=7、表面積約30m/g、Fuso Chemicalが製造)を、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した500mLの三つ口丸底フラスコ中に充填した。攪拌用モーターを、200rpmに設定し、そして処理を通して、攪拌とNのゆっくりしたパージを継続した。10.5mLの9.5M水酸化アンモニウム水溶液、65gのイソプロパノール、25gのエタノール、および2.7gのメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(CAS番号68037-59-2、Mn=900〜1200、粘度25〜35cSt、[Me(H)SiO]のモル%が50〜55%)を、ゆっくりと分散液に加えた。温度を、70℃に上昇させ、そして混合物を6.5時間反応させ、その後に、混合物を、Pyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして110℃の強制空気オーブン中に17時間、放置して乾燥した。最終製品中の炭素含有量は、抽出の前に1.17質量%、そしてトルエンでの抽出の後に0.91質量%であった。抽出後の炭素含有量は、共重合体結合水準が0.48μm/mに相当する。
例4
<試料番号6:コロイド状シリカPL−10Hの、塩基性pHでの、加水分解前のPDMS共重合体による処理>
235gのイソプロパノール、100gのエタノール、および12.9mLの9.5M水酸化アンモニウム水溶液を、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した三つ口丸底フラスコ中に充填した。10.8gのメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(CAS番号68037-59-2、Mn=900〜1200、粘度25〜35cSt、[Me(H)SiO]のモル%が50〜55%)を、溶液にゆっくりと加え、そして温度を70℃に上昇させた。混合物を24時間反応させた。
400gのコロイド状シリカ分散液(PL−10H、24質量%のシリカ、pH=7、表面積約30m/g、Fuso Chemicalが製造)を、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した別の三つ口丸底フラスコ中に充填した。最初のフラスコの内容物を、この分散液に加え、そして更なる5.0mLの水酸化アンモニウム溶液を加えた。この混合した混合物を、23時間反応させ、その後に、これをPyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして110℃の強制空気オーブン中で17時間乾燥した。最終製品中の炭素含有量は、抽出の前に1.15質量%、そしてトルエンでの抽出の後に0.90質量%であった。
例5
<試料番号7〜10:コロイド状シリカの、メチルヒドロシロキサン−ジエチルシロキサン共重合体およびHMDZでの処理>
コロイド状シリカ(ST−OL、日産化学から入手可能)を、ヒドロシロキサン共重合体の添加を通じて、試料1と同様の方法で処理した。共重合体の添加の後に、この混合物を70℃で4時間反応させ、それに次いで12.5gのHMDZを加えた。反応を、更に4時間進行させ、その後に、スラリーを、これをPyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして110℃の強制空気オーブン中で一晩乾燥した。
4つの試料を、下記に記載した処理手順に従って調製した。合成の間に用いた共重合体の充填量、HMDZ充填量、および処理されたシリカの、トルエンでの抽出前と後の炭素含有量の測定結果を表2に示した。
Figure 2013527107
例6
<試料番号11〜14:コロイド状シリカの、環状シラザン、メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体、およびHMDZでの処理>
309gのイソプロパノール、129gのエタノール、および10.0mLの14.8N水酸化アンモニウム水溶液を、コンデンサー、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した500mLの三つ口丸底フラスコ中に充填した。所望の量のメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(CAS番号68037-59-2、Mn=900〜1200、粘度10〜15cSt、[Me(H)SiO]のモル%が50〜55%、表3中に示された共重合体の量)を、溶液に加えた。温度を70℃に調整し、そして混合物を、250rpmで撹拌しながら24時間反応させた。
100gのコロイド状シリカ分散液(ST−OL、20.8質量%のシリカ、pH約2.5、表面積約60m/g、日産化学によって製造された)を、コンデンサー、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した2Lの三つ口丸底フラスコに加えた。4.8gのN−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラ−シクロペンタン(CAS番号18387-19-4)を、泡立ちを防ぐように、約100mLのイソプロパノールと共に、シリカ分散液に加えた。この混合物を70℃に加熱し、そして150rpmで撹拌しながら1.5時間反応させた。加水分解前のメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体を含む第1のフラスコの内容物を、次いでシリカ分散液に加えた。この混合物を70℃で、200rpmで撹拌しながら約5時間反応させた。64.19gのHMDZを加え、そしてこの混合物を70℃で更に6時間反応させ、そして次いで室温で約10時間撹拌した。フラスコの内容物を、Pyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして110℃の強制空気オーブン中で24時間乾燥した。
Figure 2013527107
例7
<工程1:メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体の、Zonyl PFBEフロロテロマー中間体(CAS番号19430-93-4、Mw=246.1、化学式CF−CF−CF−CH=CH)での変性>
反応を、窒素雰囲気下で行った。50mLのトルエンを、コンデンサー、熱電対、および窒素入口を装備した100mLの三つ口丸底フラスコに加えた。20gのメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体、0.05mL(5ミリモル)のKarstedt触媒(CAS番号68487-92-2、Gelest, Inc.から入手可能である)、および7.81g(31.8ミリモル)のZonyl PFBE中間体(Sigma-Aldrich Co.、ミルウォーキー、ウィルコンシン州)をフラスコ中に順次に加えた。反応温度を90℃に上げ、そして混合物を一晩反応させ、その間に混合物を、電磁攪拌機を用いて常に撹拌した。次の日に、トルエンをロータリーエバポレータで除去し、そして生成物のHおよび29Si NMRスペクトルを記録した。
スペクトルの解析により、約20%の[Me(H)SiO]単位がZonyl PFBE中間体と反応したこと、約30%の[Me(H)SiO]単位が架橋したこと(共重合体がループを形成した)、そして約50%の[Me(H)SiO]単位が未反応で残留したことが示された。
<工程2:PL−10Hコロイド状シリカの変性共重合体での処理>
167gのPL−10Hコロイド状シリカ分散液(PL−10H、24質量%のシリカ、pH=7、表面積約30m/g、Fuso Chemicalによって製造された)および4.61gの工程1からの変性共重合体(これは127mLの2−プロパノールに溶解されている)を、コンデンサー、熱電対、およびオーバーヘッドの攪拌機を装備した1Lの三つ口丸底フラスコに加えた。混合物のpHを、水酸化アンモニウム水溶液を用いて10にした。反応温度を、70℃に上げ、そして反応を8時間進行させ、その後にこの混合物を、Pyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして120℃の強制空気オーブン中で一晩乾燥した。結果として得た白色固体を、試験室用粉砕機で粉砕した。最終製品の炭素含有量のデータを表4中に示した。
Figure 2013527107
例8
<水吸着等温線>
処理されたコロイド状シリカ試料番号1〜3およびCab-O-Sil(登録商標)TG-C413、ならびにCabot Corporationから入手可能なHMDZ処理されたコロイド状シリカの水吸着等温線を、Surface Measurement Systems, Inc.からの動的蒸気収着バランスを用いて、25℃で測定した。100mgの試料を、分析前に、ガラスビン中で、125℃のオーブン中で、30分間乾燥させた。乾燥させた試料を、それらをHaug One-Point-Ionizer(Haug North America、Williamsville, ニューヨーク州)に一時的に保持した後に、直ちに、機器中に充填した。0〜95%の範囲の相対湿度で、20分間毎にデータを収集した。結果を図2に示した。このデータは、シロキサン共重合体で処理した試料は、HMDZ処理したコロイド状材料よりも2〜4倍少なく水を吸着することを示している。
例9
<トナー調製と摩擦荷電測定>
トナーを、50gのポリエステルトナー(Sinonar、台湾)および4質量%の添加剤を混合することによって、調理用ミキサーを用いて調製し、試料番号1〜3および7〜10と表した。トナーの過熱を避けるために、このミキサーを5秒間間隔で3分間脈動させた。混合の後に、トナー−添加剤混合物を、更に1時間回転させた。このトナーを、担体、75μmのシリコーンコーティングしたCu−Znフェライト粒子に、2質量%の充填量で加えた。この担体−トナー混合物を、ガラスジャー中に容れ、そして状態調節のために湿度チャンバー中に置いた。HH状態調節を、30℃で80%の相対湿度で実施し、LL状態調節を、18℃で15%の相対湿度で行った。状態調節の後で、試料を収容したこのガラスジャーをプラスチックキャップで閉じた。このトナーを、ジャーをロールミル上で、185RPMで30分間回転させることによって現像させ、次いでジャーをローラーから取り外し、そして試料を取り出して、そして直ぐに摩擦荷電を試験した。結果を表5および6中に示した(Esd=評価した標準偏差)。
Figure 2013527107
Figure 2013527107
表5および6中に示した摩擦荷電のデータは、シロキサン共重合体での処理が、材料に、トナー配合において広く用いられているHMDZ処理シリカの荷電特性と同様の荷電特性を与えることを示している。試料番号1〜3および1〜7で観察された、HH条件摩擦静電電荷の減少(すなわち、摩擦荷電がそれほど負ではなくなる)は、共重合体充填量の減少に対応している。摩擦荷電の湿度感受性における少しの向上(HH/LL比の増加)が、より高い共重合体充填量の材料で観察された。HMDZでの後処理は、摩擦荷電性能には有意には影響を与えなかった。
例10
<シリカ分散液の、環状シラザン、メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体、およびHMDZによる処理>
200gのイソプロパノール、126gのエタノール、および10.0mLの水酸化アンモニウムを、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した三つ口丸底フラスコ中に充填した。5.83gのメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(CAS番号68037-59-2、Mn=900〜1200、粘度10〜15cSt、[Me(H)SiO]のモル%が50〜55%)を、溶液にゆっくりと加え、そして温度を70℃に上げた。この混合物を24時間反応させた。
1650gのCab-O-Sperse(登録商標)分散液(Cab-O-Sperse(登録商標)1015 A、Cab-O-Sil(登録商標)L-90ヒュームドシリカに基づく、15質量%シリカ、pH=5)、200gのイソプロパノール、および8.8gのN−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラ−シクロペンタン(CAS番号18387-19-4)を、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した別の三つ口丸底フラスコ中に充填した。この混合物を、70℃に加熱し、そして200rpmで2時間撹拌し、その後に第1のフラスコの内容物をこの分散液に加えた。結果として得た混合物を、70℃で、200rpmで4〜5時間撹拌し、その後に119gのヘキサメチルジシラザンを加えた。最終的な混合物を70℃で6時間撹拌し、次いで室温に冷却し、そして更に12時間撹拌した。分散液を、Pyrex(登録商標)トレイに移し、そして120℃の強制空気オーブン中で24時間乾燥した。最終的な製品中の炭素含有量は、抽出の前で2.42質量%、そしてトルエンでの抽出の後に2.06質量%であった。
比較例1
<試料16:コロイド状シリカのPDMSによる処理>
260gのコロイド状シリカ分散液(ST−OL、20.8質量%のシリカ、pH約2.5、表面積約60m/g、日産化学によって製造された)を、コンデンサー、窒素パージ入口、オーバーヘッドの攪拌用モーター、および熱電対を装備した500mLの三つ口丸底フラスコ中に充填した。撹拌モーターを、約200rpmに設定した。撹拌と、Nでの反応装置のパージを、処理を通して継続した。この分散液のpHを、濃厚な水酸化アンモニウム(NHOH)水溶液を用いて、10.5に調整し、その後に、164g(208mL)のイソプロパノールおよび11.4gのジメチルシロキサンポリマー(CAS番号9016-00-6、Mn=1250、粘度10cSt)をゆっくりと加えた。反応混合物の温度を、70℃に上げ、そして反応を6時間進行させ、その後に、スラリーをPyrex(登録商標)トレイ中に移し、そして110℃の強制空気オーブン中に一晩放置して乾燥させた。結果として得た乾燥粉末は、白色を有しており、そして試験室用粉砕機を用いて粉砕した。
合成の間に用いた共重合体の充填量および処理されたシリカのトルエンでの抽出の前および後の炭素含有量の測定結果を、表7中に示した。試料番号1(例1)の同じ値を、比較のために示した。
Figure 2013527107
抽出の後の2つの試料に残留する炭素の量の違いは、PDMSホモポリマーよりもより多量の共重合体がシリカ表面に結合していることを示唆している。実際に、抽出後の試料1の炭素のパーセントが、試料16よりも約50%大きいけれども、29Si NMRデータは、試料1の表面に直接に結合しているシロキサン基の数は、試料番号16に結合したものの4〜5倍であることを示唆している(図3参照)。また、NMRの結果は、より多くの量のヒドロメチルシロキサン共重合体からのポリマー鎖およびループがPDMSホモポリマーからよりもシリカに結合していること(試料1)、ならびにヒドロメチルシロキサン共重合体からのポリマー鎖およびループは、PDMSホモポリマーからのものよりもより短いことを意味している。
比較例2
<試料17:ヒュームドシリカのPDMSによる高温処理>
PDMS処理されたヒュームドシリカ(Cab-O-Sil(登録商標)TS-720、Cabot Corporation、試料17)の29Si−NMRスペクトルが、上記のように得られ、そして図3中に示した(スペクトルa)。溶媒中でヒドロシロキサン共重合体で処理されたシリカの独特の構造的な特徴(スペクトルe−試料1)が、その29Si NMRスペクトルの、溶媒中(スペクトルd−試料16)または溶媒なしでの高温(スペクトルa−試料17)でのいずれかでの、ジメチルシロキサンポリマーで処理されたシリカのスペクトルとの比較から明確に見ることができる。
図3からわかるように、PDMS処理されたシリカよりも、ずっと多量のT単位が、共重合体処理されたシリカに結合されている。また、有意な量のヒドリドが、共重合体で処理されたシリカ上に残っている。ヒドリドの反応性は、表面上に更なる官能基を導入するために、後処理を通して利用することができる。同じ条件下での溶媒中での処理の後に、PDMSホモポリマーから(M+D)よりも、ヒドロシロキサン共重合体からのずっと多くの直接に表面に結合したシロキサン基がある(M+D+T+H)。
更に、PDMS鎖によって典型的に作られた1つもしくは2つの結合点とは対照的に、T型結合の高い比率によって明確に示されるように、単一の共重合体鎖上の複数のシロキル基が表面上に結合していた。T型結合は、溶媒中で、PDMSホモポリマーで処理されたシリカで処理されたシリカ上では検出されなかった(試料16)。高温での乾式処理の間には、メチル基の酸化が、メチル−ケイ素結合を破断し、ケイ素原子を自由にして、金属酸化物粒子の表面に、図3中に明白に示されているT型の化学結合によって、結合するようにさせるが、しかしながら、溶媒中でのヒドロシロキサン共重合体での処理は、ヒドロシロキサン単位の加水分解のために、ポリマー主鎖に沿ったケイ素原子のシリカ表面への、ずっと多くのそれらの結合をもたらす。
試料1中のヒドロシロキサン共重合体の複数の結合点は、このポリマーを、試料16よりも、有意により動きにくくさせると推測させる。このことは、プロトンNMRによって立証された。
比較例3
<試料18および19:メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体でのヒュームドシリカの高温処理>
50gのメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(試料18:CAS番号、68037-59-2、Mn=1900〜2000、粘度25〜35cSt、[Me(H)HSiO]のモル%が25〜30%;試料19:CAS番号68037-59-2、Mn=900〜1200、粘度10〜15cSt、[Me(H)SiO]のモル%が50〜55%)を、50gのテトラヒドロフラン(THF)と、噴霧ビン中で混合した。350gのCab-O-Sil(登録商標)M-5ヒュームドシリカ(Cabot Corporationの製品、200m/gの表面積)を、5ガロンのペール缶中で70gの共重合体/THF混合物と共に、それぞれの添加でシリカを混合しながら、噴霧した。ペール缶を密封し、そしてロールミル上で2時間回転させ、その後に、シリカを5ガロンのParr反応器に移した。この反応器を、加熱の前に完全な不活性雰囲気を確実にするために、2.5L/分の流速で、30分間、窒素でパージした。設定値を335℃に調整し、そして攪拌機を約60rpmで開始した。内部温度の読みが260℃に達するまで60分間を要し、この点でタイマーを始動させた。このタイマーを、34分間で停止させ、この時間は、内部温度が290℃に達するのに掛かる時間である。ヒータと攪拌機を停止し、そして熱いシリカをParr反応器の底部から、ホットダンプ(hot dump)法で取り出した。窒素パージを0.3L/分に低下させ、そして反応器を一晩冷却させた。
試料18および試料19の29Si CPMG MAS NMRスペクトルを、図3中に、Cab-O-Sil(登録商標)TS-720(スペクトルa、試料17)、Cabot Corporationから入手可能な市販品との比較で、示した。シリカの表面積を200m/gと仮定して、29Si CPMG MASスペクトルから計算した表面のnm当たりのM、D、HおよびT官能基の数を、表8に示した。
Figure 2013527107
図3中のスペクトルは、290℃での処理後でさえも、非常に少量のT型の結合が、メチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体で処理されたシリカでは観察されたことを示している。そのかわりに、共重合体からのヒドロメチルシロキサン基のほとんどは、D型の結合によって表面に結合していた。対照的に、この共重合体により、溶媒中で、低温で処理されたシリカのスペクトル(試料1、スペクトルe)は、シリカの表面に結合したT型の基のより多い比率を有しており、この共重合体のより多くの割合が、鎖当たりに複数の結合点によってシリカに共役的に結合していることを示している。
本発明の好ましい態様の前述の記載は、例証と説明の目的で与えられている。網羅的であること、または開示された正確な形態に本発明を限定することを意図してはいない。変更および変化が、上記の教示に照らして可能であり、または本発明の実施から取得される。態様は、当業者が、想定された具体的な用途に好適なように、種々の実施態様で、そして種々の変更を加えて用いることができるように、本発明の原理およびその実際的な応用を説明するために選択され、そして説明された。本発明の範囲は、ここに添付した特許請求の範囲およびその等価物によって規定されることが意図されている。
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
b)シリカ粒子を、ヒドロシロキサン剤と、溶媒の存在下で接触させる工程、この溶媒、シリカ粒子およびヒドロシロキサン剤は反応混合物を形成し、そしてRが−Hである場合には、この溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる、ならびに、
c)この反応混合物を乾燥させて疎水性シリカ粒子を与える工程。
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、nおよびmは整数であり、n≧1、m≧0であり、但し、m=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン前駆体は、208〜約20000の数平均分子量を有している。化学的な変性は、Si−H基の少なくとも一部のヒドリドを、アルコキシド、ヒドロキシドまたはRで置き換えることを含むことができる。
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
b)シリカ粒子を、ヒドロシロキサン剤と、溶媒の存在下で接触させる工程、この溶媒、シリカ粒子およびヒドロシロキサン剤は反応混合物を形成し、そしてRが−Hである場合には、この溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる、ならびに、
c)この反応混合物を乾燥させて疎水性シリカ粒子を与える工程。
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、nおよびmは整数であり、n≧1、m≧0であり、但し、m=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン前駆体は、208〜約20000の数平均分子量を有している。化学的な変性は、Si−H基の少なくとも一部のヒドリドを、アルコキシド、ヒドロキシドまたはRで置き換えることを含むことができる。
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧1であり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、282〜約20000の数平均分子量を有している。
式中、R=−H、−CH、R=−H、−CH、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、R=−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、R=−H、−OH、−OCH、または−OCHCH、Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、n、mおよびkは整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そしてこのヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している。
反応混合物は、有機溶媒を含むことができ、例えば、反応混合物は、有機溶媒だけを、または有機溶媒と水性溶媒の混合物を含むことができる。反応混合物が水性溶媒をも含む場合には、有機溶媒は、好ましくは水溶性または水と混和性である。より好ましくは、有機溶媒は、水溶性である。この水溶性有機溶媒は、いずれかの好適な水溶性有機溶媒、例えばアルコール(例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、エチレングリコール、およびプロピレングリコール)、ケトン(例えばアセトンおよび2−ブタノン)、エーテル(例えば、テトラヒドロフランおよび1,2−ジメトキエタン)であることができる。また、これらの溶媒のいずれかの2種もしくは3種以上の混合物を用いることができる。シリカ粒子が、水性分散液で提供される場合には、水および水溶性有機溶媒は、シリカ粒子の分散液と、いずれかの順序で混合することができる。例えば、水を、水溶性有機溶媒の前に加えることができ、またはその逆もできる。特に、塩基で安定化された分散液を用いる場合には、望ましくは、水溶性有機溶媒の添加の前に、水が最初に加えられ、固形分の濃度を好適な量に低減させる。特定の理論によって拘束されることは望まないが、水溶性有機溶媒の前に水を添加することは、その分散液がゲル化することを防ぐと考えられる。

Claims (78)

  1. 疎水性シリカ粒子の調製方法であって、
    a)下記の式を有するヒドロシロキサン剤を準備する工程、
    Figure 2013527107
    式中、R=−H、−CH
    =−H、−CH
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、
    =−H、−OH、−OCH、または−OCHCH
    Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、
    n、mおよびkは、整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そして該ヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
    b)シリカ粒子を、該ヒドロシロキサン剤と、溶媒の存在下で接触させる工程、該溶媒、シリカ粒子およびヒドロシロキサン剤は反応混合物を形成し、そしてRが−Hである場合には、該溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる、ならびに、
    c)該反応混合物を乾燥させて疎水性シリカ粒子を与える工程、
    を含んでなる方法。
  2. 前記反応混合物が、酸性または塩基性である、請求項1記載の方法。
  3. 前記シリカ粒子が、コロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームドシリカ粒子または沈降シリカ粒子である、請求項1または2記載の方法。
  4. 工程b)が、前記ヒドロシロキサン剤を、前記シリカ粒子の水性分散液中に分散させることを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
  5. 前記分散されたシリカ粒子が、非凝集である、請求項4記載の方法。
  6. 前記反応混合物が、第2の処理剤を含む、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。
  7. 前記反応混合物に、第2の処理剤を加えることを更に含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。
  8. 前記方法が、工程b)の前に、第2の処理剤を前記シリカ粒子の分散液と混合することを更に含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。
  9. 前記第2の処理剤が、疎水化剤または電荷変更剤である、請求項6〜8のいずれか1項記載の方法。
  10. 前記反応混合物中の前記第2の処理剤の量が、20μモル/mシリカ粒子以下、または約0.1μモル/mシリカ粒子以上、場合によっては、約15μモル/m以下、約10μモル/m以下、約5μモル/m以下、約1μモル/m以下、約0.5μモル/m以下、約0.25μモル/m以上、約0.5μモル/m以上、約1μモル/m以上、約1.5μモル/m以上、約2μモル/m以上、または約5μモル/m以上である、請求項6〜8のいずれか1項記載の方法。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項記載の方法であって、工程a)が、下記の式、
    Figure 2013527107
    式中、R=−H、−CH
    =−H、−CH
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、
    Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、
    nおよびmは、整数であり、n≧1、m≧0であり、但し、m=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そして該ヒドロシロキサン前駆体は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
    を有するヒドロシロキサン前駆体を、Si−H基の少なくとも一部を化学的に変性することによって変性させることを含む方法。
  12. 化学的な変性が、前記Si−H基の少なくとも一部のヒドリドを、アルコキシド、ヒドロキシドまたはRの少なくとも1つで置換することを含む、請求項11記載の方法。
  13. Si−H基の前記ヒドリド基の約10%〜約90%、場合によっては、前記ヒドロシロキサン剤上の前記ヒドリド基の約15%〜約20%、約20%〜約30%、約30%〜約40%、約40%〜約50%、約50%〜約60%、約60%〜約70%、約70%〜約80%、または約80%〜約90%が、Rで置換されている、請求項12記載の方法。
  14. 前記溶媒が、水に混和性の有機溶媒を含む、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法。
  15. 前記水に混和性の有機溶媒が、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトン、2−ブタノン、テトラヒドロフランおよび1,2−ジメトキエタンの1種もしくは2種以上を含む、請求項14記載の方法。
  16. 前記反応混合物中の有機溶媒の水に対する比率が、約10未満、または約0.05以上、場合によっては、約0.05〜約0.1、約0.1〜約0.2、約0.2〜約1、約1〜約2、約2〜約3、約3〜約5、約5〜約6、約6〜約8、または約8〜約10である、請求項14または15記載の方法。
  17. 工程b)中の前記シリカ粒子が、約5nm〜約600nmの粒子径を有する、請求項1〜16のいずれか1項記載の方法。
  18. 前記反応混合物が、約7未満または約7超、場合によっては、7〜約12、場合によっては、7〜約1、場合によっては、約8〜約9、約9〜約10、約10〜約11、約11〜約12、約6〜約5、約5〜約4、約4〜約3、約3〜約2、または約2〜約1のpHを有する、請求項1〜17のいずれか1項記載の方法。
  19. 前記反応混合物が、約45質量%以下のシリカ粒子、約5質量%以上のシリカ粒子、場合によっては、約10質量%〜約45質量%、約15質量%〜約35質量%、または約15質量%〜約20質量%のシリカ粒子を含む、請求項1〜18のいずれか1項記載の方法。
  20. 前記反応混合物中のヒドロシロキサン剤の量が、約20μモル/mシリカ粒子以下、約0.1μモル/mシリカ粒子以上、場合によっては、約15μモル/m以下、約10μモル/m以下、約5μモル/m以下、約1μモル/m以下、または約0.5μモル/m以下、約0.25μモル/m以上、約0.5μモル/m以上、約1μモル/m以上、約1.5μモル/m以上、約2μモル/m以上、または約5μモル/m以上である、請求項1〜19のいずれか1項記載の方法。
  21. 工程b)の間に、前記反応混合物が、約50℃〜約75℃、場合によっては、約50℃〜約55℃、約55℃〜約60℃、約60℃〜約65℃、約65℃〜約70℃、または約70℃〜約75℃の温度に維持される、請求項1〜20のいずれか1項記載の方法。
  22. a)下記の式を有するヒドロシロキサン剤を準備する工程、
    Figure 2013527107
    式中、R=−H、−CH
    =−H、−CH
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、
    =−H、−OH、−OCH、または−OCHCH
    Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、
    n、mおよびkは、整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そして該ヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
    b)シリカ粒子を、該ヒドロシロキサン剤と、溶媒の存在下で接触させる工程、該溶媒、シリカ粒子およびヒドロシロキサン剤は反応混合物を形成し、そしてRが、−Hである場合には、該溶媒は、水、メタノールおよびエタノールの少なくとも1種を含んでいる、ならびに、
    c)該反応混合物を乾燥させて疎水性シリカ粒子を与える工程、
    を含む方法によって調製された疎水性シリカ粒子。
  23. 前記反応混合物が、酸性または塩基性である、請求項22記載の疎水性シリカ粒子。
  24. 前記シリカ粒子が、コロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームドシリカ粒子または沈降シリカ粒子である、請求項22または23記載の疎水性シリカ粒子。
  25. 工程b)が、前記ヒドロシロキサン剤を、前記シリカ粒子の水性分散液中に分散させることを含む、請求項22〜24のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  26. 前記分散されたシリカ粒子が、非凝集である、請求項25記載の疎水性シリカ粒子。
  27. 前記反応混合物が、第2の処理剤を含む、請求項22〜26のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  28. 前記反応混合物に、第2の処理剤を加えることを更に含む、請求項22〜27のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  29. 前記方法が、工程b)の前に、第2の処理剤を前記シリカ粒子の分散液と混合することを更に含む、請求項22〜28のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  30. 前記第2の処理剤が、疎水化剤または電荷変更剤である、請求項27〜29のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  31. 前記反応混合物中の前記第2の処理剤の量が、20μモル/mシリカ粒子以下、または約0.1μモル/mシリカ粒子以上、場合によっては、約15μモル/m以下、約10μモル/m以下、約5μモル/m以下、約1μモル/m以下、約0.5μモル/m以下、約0.25μモル/m以上、約0.5μモル/m以上、約1μモル/m以上、約1.5μモル/m以上、約2μモル/m以上、または約5μモル/m以上である、請求項27〜29のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  32. 工程a)が、下記の式、
    Figure 2013527107
    式中、R=−H、−CH
    =−H、−CH
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、
    Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、
    nおよびmは、整数であり、n≧1、m≧0であり、但し、m=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そして該ヒドロシロキサン前駆体は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
    を有するヒドロシロキサン前駆体を、Si−H基の少なくとも一部を化学的に変性することによって変性させることを含む、請求項22〜31のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  33. 化学的な変性が、前記Si−H基の少なくとも一部のヒドリドを、アルコキシド、ヒドロキシドまたはRの少なくとも1つで置換することを含む、請求項32記載の疎水性シリカ粒子。
  34. Si−H基の前記ヒドリド基の約10%〜約90%、場合によっては、前記ヒドロシロキサン剤上の前記ヒドリド基の約15%〜約20%、約20%〜約30%、約30%〜約40%、約40%〜約50%、約50%〜約60%、約60%〜約70%、約70%〜約80%、または約80%〜約90%が、Rで置換されている、請求項33記載の疎水性シリカ粒子。
  35. 前記溶媒が、水に混和性の有機溶媒を含む、請求項22〜34のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  36. 前記水に混和性の有機溶媒が、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトン、2−ブタノン、テトラヒドロフランおよび1,2−ジメトキエタンの1種もしくは2種以上を含む、請求項35記載の疎水性シリカ粒子。
  37. 前記反応混合物中の有機溶媒の水に対する比率が、約10未満、または約0.05以上、場合によっては、約0.05〜約0.1、約0.1〜約0.2、約0.2〜約1、約1〜約2、約2〜約3、約3〜約5、約5〜約6、約6〜約8、または約8〜約10である、請求項35または36記載の疎水性シリカ粒子。
  38. 工程b)中の前記シリカ粒子が、約5nm〜約600nmの粒子径を有する、請求項22〜37のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  39. 前記反応混合物が、約7未満または約7超、場合によっては、7〜約12、場合によっては、7〜約1、場合によっては、約8〜約9、約9〜約10、約10〜約11、約11〜約12、約6〜約5、約5〜約4、約4〜約3、約3〜約2、または約2〜約1のpHを有する、請求項22〜38のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  40. 前記反応混合物が、約45質量%以下のシリカ粒子、約5質量%以上のシリカ粒子、場合によっては、約10質量%〜約45質量%、約15質量%〜約35質量%、または約15質量%〜約20質量%のシリカ粒子を含む、請求項22〜39のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  41. 前記反応混合物中のヒドロシロキサン剤の量が、約20μモル/mシリカ粒子以下、約0.1μモル/mシリカ粒子以上、場合によっては、約15μモル/m以下、約10μモル/m以下、約5μモル/m以下、約1μモル/m以下、または約0.5μモル/m以下、約0.25μモル/m以上、約0.5μモル/m以上、約1μモル/m以上、約1.5μモル/m以上、約2μモル/m以上、または約5μモル/m以上である、請求項22〜40のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  42. 工程b)の間に、前記反応混合物が、約50℃〜約75℃、場合によっては、約50℃〜約55℃、約55℃〜約60℃、約60℃〜約65℃、約65℃〜約70℃、または約70℃〜約75℃の温度に維持される、請求項22〜41のいずれか1項記載の疎水性シリカ粒子。
  43. シリカ粒子と、下記の式、
    Figure 2013527107
    式中、R=−H、−CH
    =−H、−CH
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、
    =−H、−OH、−OCH、または−OCHCH
    Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、
    n、mおよびkは、整数であり、n≧1、m≧1であり、そして該ヒドロシロキサン剤は、282〜約20000の数平均分子量を有している、
    を有する少なくとも1種のヒドロシロキサン剤との反応生成物を含んでなる粒子組成物。
  44. 前記シリカ粒子が、コロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームドシリカ粒子または沈降シリカ粒子である、請求項43記載の粒子組成物。
  45. 前記粒子組成物が、シリカ粒子とヒドロシロキサン剤および第2の処理剤との反応生成物である、請求項43または44記載の粒子組成物。
  46. 前記第2の処理剤が、疎水化剤または電荷変更剤である、請求項45記載の粒子組成物。
  47. 前記シリカ粒子が、約5nm〜約600nmの粒子径を有する、請求項43〜46のいずれか1項記載の粒子組成物。
  48. 前記反応生成物が、乾燥粉末の形態である、請求項43〜47のいずれか1項記載の粒子組成物。
  49. トナー粒子ならびに、シリカ粒子と、下記の式、
    Figure 2013527107
    式中、R=−H、−CH
    =−H、−CH
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHAr、−CHCHAr、−Ar、−CHCHCFまたは−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHCHCH、−CHCHCF、または−CHCH−R、ここで、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である、
    =−CH、−CHCH、−CHAr、−CHCHArまたは−Ar、
    =−H、−OH、−OCH、または−OCHCH
    Arは、非置換フェニルまたは、1つもしくは2つ以上のメチル、ハロゲン、エチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロメチルまたは−CHCF基で置換されたフェニルであり、
    n、mおよびkは、整数であり、n≧1、m≧0、k≧0であり、但し、m=k=0の場合には、RとRの少なくとも1つは−CHであり、そして該ヒドロシロキサン剤は、208〜約20000の数平均分子量を有している、
    を有する少なくとも1種のヒドロシロキサン剤との反応生成物を含んでなるトナー組成物。
  50. 前記シリカ粒子が、コロイド状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、コヒュームドシリカ粒子または沈降シリカ粒子である、請求項49記載のトナー組成物。
  51. 前記反応生成物が、シリカ粒子と、ヒドロシロキサン剤および第2の処理剤の両方との反応生成物である、請求項49または50記載のトナー組成物。
  52. 前記第2の処理剤が、疎水化剤または電荷変更剤である、請求項51記載のトナー組成物。
  53. 前記シリカ粒子が、約5nm〜約600nmの粒子径を有する、請求項49〜52のいずれか1項記載のトナー組成物。
  54. nが、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、または少なくとも5である、請求項1〜21記載の方法。
  55. n、mおよびkの合計が、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、または少なくとも15、場合によっては、約15〜約20、約20〜約30、約30〜約40、約40〜約50、約50〜約60、約60〜約70、約70〜約80、約80〜約90、約90〜約100、約100〜約125、約125〜約150、約150〜約175、約175〜約200、約200〜約230、約230〜約260、約260〜約300、または約200〜約330である、請求項1〜21および54のいずれか1項記載の方法。
  56. n/(n+m+k)が、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%である、請求項1〜21、54および55のいずれか1項記載の方法。
  57. ヒドロシロキサン剤の数平均分子量が、少なくとも約265、少なくとも約325、少なくとも約340、少なくとも約385、少なくとも約400、少なくとも約445、少なくとも約460、少なくとも約505、少なくとも約520、少なくとも約565、少なくとも約625、少なくとも約700、少なくとも約775、少なくとも約850、または少なくとも約900、場合によっては、約900〜約950、約950〜約1000、約1000〜約1500、約1500〜約2000、約2000〜約2500、約2500〜約3000、約3000〜約3500、約3500〜約4000、約4000〜約5000、約5000〜約6000、約6000〜約7000、約7000〜約8000、約8000〜約9000、約9000〜約10000、約10000〜約12500、約12500〜約15000、約15000〜約17500、または約17500〜約20000である、請求項1〜21および54〜56のいずれか1項記載の方法。
  58. ヒドロシロキサン剤の粘度が、約5〜約50cSt、場合によっては、約5〜約10cSt、約10〜約15cSt、約15〜約20cSt、約20〜約25cSt、約25〜約30cSt、約30〜約35cSt、約35〜約40cSt、約40〜約45cSt、または約45〜約50cStである、請求項1〜21および54〜57のいずれか1項記載の方法。
  59. 前記シリカ粒子が、約5〜約10nm、約10〜約30nm、約30〜約50nm、約50〜約70nm、約70〜約100nm、約100〜約150nm、約150〜約200nm、約200〜約250nm、約250〜約300nm、約300〜約350nm、約350〜約400nm、約400〜約450nm、約450〜約500nm、約500〜約550nm、または約550〜約600nmの一次粒子径を有する、請求項1〜21および54〜58のいずれか1項記載の方法。
  60. 前記シリカ粒子が、約2〜約400m/g、場合によっては、約2m/g〜約5m/g、約5m/g〜約10m/g、約10m/g〜約25m/g、約25m/g〜約50m/g、約50m/g〜約100m/g、約100m/g〜約150m/g、約150m/g〜約200m/g、約200m/g〜約250m/g、約250m/g〜約300m/g、約300m/g〜約350m/g、または約350m/g〜約400m/gのASTM D6556−07で測定したBET表面積を有している、請求項1〜21および54〜59のいずれか1項記載の方法。
  61. 前記シリカ粒子の凝集体直径の一次粒子直径に対する比率が、約1.5〜約3である、請求項1〜21および54〜60のいずれか1項記載の方法。
  62. 請求項1〜21および54〜61のいずれか1項記載の方法によって作られた疎水性シリカ粒子。
  63. nが、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4または少なくとも5である、請求項43〜48のいずれか1項記載の粒子組成物。
  64. n、mおよびkの合計が、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、または少なくとも15、場合によっては、約15〜約20、約20〜約30、約30〜約40、約40〜約50、約50〜約60、約60〜約70、約70〜約80、約80〜約90、約90〜約100、約100〜約125、約125〜約150、約150〜約175、約175〜約200、約200〜約230、約230〜約260、約260〜約300、または約200〜約330である、請求項43〜48および63のいずれか1項記載の粒子組成物。
  65. n/(n+m+k)が、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%である、請求項43〜48、63および64のいずれか1項記載の粒子組成物。
  66. ヒドロシロキサン剤の数平均分子量が、少なくとも約265、少なくとも約325、少なくとも約340、少なくとも約385、少なくとも約400、少なくとも約445、少なくとも約460、少なくとも約505、少なくとも約520、少なくとも約565、少なくとも約625、少なくとも約700、少なくとも約775、少なくとも約850、または少なくとも約900、場合によっては、約900〜約950、約950〜約1000、約1000〜約1500、約1500〜約2000、約2000〜約2500、約2500〜約3000、約3000〜約3500、約3500〜約4000、約4000〜約5000、約5000〜約6000、約6000〜約7000、約7000〜約8000、約8000〜約9000、約9000〜約10000、約10000〜約12500、約12500〜約15000、約15000〜約17500、または約17500〜約20000である、請求項43〜48および63〜65のいずれか1項記載の粒子組成物。
  67. ヒドロシロキサン剤の粘度が、約5〜約50cSt、場合によっては、約5〜約10cSt、約10〜約15cSt、約15〜約20cSt、約20〜約25cSt、約25〜約30cSt、約30〜約35cSt、約35〜約40cSt、約40〜約45cSt、または約45〜約50cStである、請求項43〜48および63〜66のいずれか1項記載の粒子組成物。
  68. 前記シリカ粒子が、約5〜約10nm、約10〜約30nm、約30〜約50nm、約50〜約70nm、約70〜約100nm、約100〜約150nm、約150〜約200nm、約200〜約250nm、約250〜約300nm、約300〜約350nm、約350〜約400nm、約400〜約450nm、約450〜約500nm、約500〜約550nm、または約550〜約600nmの一次粒子径を有する、請求項43〜48および63〜67のいずれか1項記載の粒子組成物。
  69. 前記シリカ粒子が、約2〜約400m/g、場合によっては、約2m/g〜約5m/g、約5m/g〜約10m/g、約10m/g〜約25m/g、約25m/g〜約50m/g、約50m/g〜約100m/g、約100m/g〜約150m/g、約150m/g〜約200m/g、約200m/g〜約250m/g、約250m/g〜約300m/g、約300m/g〜約350m/g、または約350m/g〜約400m/gのASTM D6556−07で測定したBET表面積を有している、請求項43〜48および63〜68のいずれか1項記載の粒子組成物。
  70. 前記シリカ粒子の凝集体直径の一次粒子直径に対する比率が、約1.5〜約3である、請求項43〜48および63〜69のいずれか1項記載の粒子組成物。
  71. nが、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4または少なくとも5である、請求項49〜53のいずれか1項記載のトナー組成物。
  72. n、mおよびkの合計が、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、または少なくとも15、場合によっては、約15〜約20、約20〜約30、約30〜約40、約40〜約50、約50〜約60、約60〜約70、約70〜約80、約80〜約90、約90〜約100、約100〜約125、約125〜約150、約150〜約175、約175〜約200、約200〜約230、約230〜約260、約260〜約300、または約200〜約330である、請求項49〜53および71のいずれか1項記載のトナー組成物。
  73. n/(n+m+k)が、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%である、請求項49〜53、71および72のいずれか1項記載のトナー組成物。
  74. ヒドロシロキサン剤の数平均分子量が、少なくとも約265、少なくとも約325、少なくとも約340、少なくとも約385、少なくとも約400、少なくとも約445、少なくとも約460、少なくとも約505、少なくとも約520、少なくとも約565、少なくとも約625、少なくとも約700、少なくとも約775、少なくとも約850、または少なくとも約900、場合によっては、約900〜約950、約950〜約1000、約1000〜約1500、約1500〜約2000、約2000〜約2500、約2500〜約3000、約3000〜約3500、約3500〜約4000、約4000〜約5000、約5000〜約6000、約6000〜約7000、約7000〜約8000、約8000〜約9000、約9000〜約10000、約10000〜約12500、約12500〜約15000、約15000〜約17500、または約17500〜約20000である、請求項49〜53および71〜73のいずれか1項記載のトナー組成物。
  75. ヒドロシロキサン剤の粘度が、約5〜約50cSt、場合によっては、約5〜約10cSt、約10〜約15cSt、約15〜約20cSt、約20〜約25cSt、約25〜約30cSt、約30〜約35cSt、約35〜約40cSt、約40〜約45cSt、または約45〜約50cStである、請求項49〜53および71〜74のいずれか1項記載のトナー組成物。
  76. 前記シリカ粒子が、約5〜約10nm、約10〜約30nm、約30〜約50nm、約50〜約70nm、約70〜約100nm、約100〜約150nm、約150〜約200nm、約200〜約250nm、約250〜約300nm、約300〜約350nm、約350〜約400nm、約400〜約450nm、約450〜約500nm、約500〜約550nm、または約550〜約600nmの一次粒子径を有する、請求項49〜53および71〜75のいずれか1項記載のトナー組成物。
  77. 前記シリカ粒子が、約2〜約400m/g、場合によっては、約2m/g〜約5m/g、約5m/g〜約10m/g、約10m/g〜約25m/g、約25m/g〜約50m/g、約50m/g〜約100m/g、約100m/g〜約150m/g、約150m/g〜約200m/g、約200m/g〜約250m/g、約250m/g〜約300m/g、約300m/g〜約350m/g、または約350m/g〜約400m/gのASTM D6556−07で測定したBET表面積を有している、請求項49〜53および71〜76のいずれか1項記載のトナー組成物。
  78. 前記シリカ粒子の凝集体直径の一次粒子直径に対する比率が、約1.5〜約3である、請求項49〜53および71〜77のいずれか1項記載のトナー組成物。
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