JP2014028738A - Dry silica particulates - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide dry silica particulates exhibiting, despite comprising spherical primary particles whose specific surface areas are confined to a range of 20-60 m/g, a resin thickening aptitude superior to those of extant identically sized dry silica particulates, excellent in terms of dispersibility, and yielding dispersed particles having a sharp particle size distribution.SOLUTION: The provided dry silica particulates are dry silica particulates not only obtained as a result of combustion of a silicon compound but also comprising spherical primary particles as a result of adjustments, at the time of combustion, of not only flame conditions but also cooling conditions and endowed simultaneously with a BET specific surface area of 20-60 m/g, a median diameter/BET specific surface area-equivalent diameter of 2.5 or below, a geometric standard deviation of 1.33 or below, and, as an adequate aggregation structural parameter, a viscosity index of 15 g/mor above at an epoxy resin composition temperature of 25°C and at a shear rate of 10 s.

Description

本発明は樹脂組成物の充填剤・増粘剤・補強剤或いは電子写真用トナーの外添剤として好適に使用できる新規な乾式シリカに関する。   The present invention relates to a novel dry silica that can be suitably used as a filler, a thickener, a reinforcing agent for a resin composition, or an external additive for an electrophotographic toner.

一次粒子が球形である比表面積20〜60m/gの乾式シリカ微粒子(以下、「球形シリカ微粒子」ともいう。)は、半導体封止剤や半導体実装用接着剤に添加される充填剤として、また、電子写真用トナー粒子の外添剤としての需要が見込まれる。 Dry silica fine particles (hereinafter also referred to as “spherical silica fine particles”) having a specific surface area of 20 to 60 m 2 / g in which the primary particles are spherical are used as a filler added to a semiconductor sealing agent or a semiconductor mounting adhesive. In addition, demand as an external additive for toner particles for electrophotography is expected.

即ち、近年、半導体デバイスの小型化、薄型化に伴い、エポキシ樹脂組成物である半導体封止剤や半導体実装用接着剤に添加される充填剤の粒子径が小さくなっていく傾向があり、比表面積20〜60m/g、一次粒子径に換算すると50〜150nm程度を有する球形シリカ微粒子が好適に用いられる(特許文献1参照)。 That is, in recent years, with the downsizing and thinning of semiconductor devices, the particle size of the filler added to the semiconductor sealing agent and the semiconductor mounting adhesive, which are epoxy resin compositions, tends to decrease. Spherical silica fine particles having a surface area of 20 to 60 m 2 / g and a primary particle diameter of about 50 to 150 nm are preferably used (see Patent Document 1).

上記球形シリカ微粒子は、クロロシランの火炎加水分解法によって製造されるヒュームドシリカに比して、一次粒子径が大きく、且つ、形状が球形であることより、かかる一次粒子が構成する凝集粒子の構造は単純でかつ弱く、これを樹脂充填剤として用いた場合、樹脂組成物の粘度は低いものとなる。このため、当該シリカ微粒子を樹脂に充填した場合の増粘効果が小さく、樹脂への充填率を不必要に高くする必要があった。   The spherical silica fine particles have a primary particle diameter larger than that of fumed silica produced by a flame hydrolysis method of chlorosilane, and the shape of the aggregated particles formed by the primary particles due to the spherical shape. Is simple and weak, and when it is used as a resin filler, the viscosity of the resin composition is low. For this reason, when the silica fine particles are filled in the resin, the thickening effect is small, and it is necessary to unnecessarily increase the filling rate into the resin.

一方、一次粒子が球形である比表面積20〜60m/gの乾式シリカ微粒子は、電子写真用トナー粒子の外添剤として使用されたとき、長期の使用でもトナー樹脂粒子への埋没することがないため、長期の使用にわたって優れた流動性をトナー粒子に付与できることが知られている(特許文献1参照)。 On the other hand, dry silica fine particles having a specific surface area of 20 to 60 m 2 / g in which primary particles are spherical can be embedded in toner resin particles even when used for a long period of time when used as an external additive for toner particles for electrophotography. Therefore, it is known that excellent fluidity can be imparted to the toner particles over a long period of use (see Patent Document 1).

電子写真用トナー粒子の外添剤には、良好に目的の粒度に分散され、なおかつ分散時の粒度分布がシャープであるという特性が要求されるが、既存の比表面積20〜60m/gの乾式シリカ微粒子は、前記したように分散性に優れたものはあるものの、電子写真用トナー粒子の外添剤として適用されるには、外添・混合工程における分散処理によって得られる分散粒子の粒度分布がさらに狭いものが要求されていた。 The external additive for toner particles for electrophotography is required to have a property of being well dispersed to a desired particle size and having a sharp particle size distribution at the time of dispersion, but having an existing specific surface area of 20 to 60 m 2 / g. As described above, although the dry silica fine particles have excellent dispersibility, in order to be applied as an external additive for electrophotographic toner particles, the particle size of the dispersed particles obtained by the dispersion treatment in the external addition / mixing step A narrower distribution was required.

特開2008−19157号公報JP 2008-19157 A

従って、本発明の目的は、一次粒子が球形で、比表面積が20〜60m/gの範囲にありながら、既存の同サイズの乾式シリカ微粒子よりも樹脂粘度に対する増粘性があり、なおかつ分散性に優れ、分散粒子の粒度分布がシャープであるという、前記樹脂用充填剤とトナー用乾式シリカ微粒子を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to have a thicker resin than the existing dry silica fine particles of the same size and dispersibility while the primary particles are spherical and the specific surface area is in the range of 20 to 60 m 2 / g. Another object of the present invention is to provide the resin filler and the dry silica fine particles for toner, which are excellent in dispersion and have a sharp particle size distribution.

本発明者は、上記課題を解決すべく、珪素化合物の燃焼によって生成し、火炎中および火炎近傍において成長、凝集する乾式シリカ微粒子について、鋭意検討を行なった結果、火炎条件のみならずその冷却条件を調整することで、前記目的を達成した乾式シリカ微粒子を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has intensively studied dry silica fine particles produced by combustion of a silicon compound and growing and aggregating in and near the flame. By adjusting the above, the present inventors have succeeded in obtaining dry silica fine particles that have achieved the above object, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、珪素化合物の燃焼によって得られた乾式シリカ微粒子であって、以下の条件を全て満足することを特徴とする乾式シリカ微粒子である。   That is, the present invention is a dry silica fine particle obtained by combustion of a silicon compound, which satisfies all of the following conditions.

(1)球形の一次粒子より構成され、BET比表面積が20〜60m/gである。 (1) It is composed of spherical primary particles, and has a BET specific surface area of 20 to 60 m 2 / g.

(2)該乾式シリカ微粒子を1.5質量%濃度で出力20W、分散時間3分で水中分散させて得られる分散粒子の重量基準粒度分布について、そのメジアン径とBET比表面積相当径の比であるメジアン径/BET比表面積相当径が2.5以下で、かつ幾何標準偏差が1.33以下である。   (2) Regarding the weight-based particle size distribution of the dispersed particles obtained by dispersing the dry silica fine particles in water at an output of 1.5% by mass with an output of 20 W and a dispersion time of 3 minutes, the ratio of the median diameter to the BET specific surface area equivalent diameter A certain median diameter / BET specific surface area equivalent diameter is 2.5 or less, and a geometric standard deviation is 1.33 or less.

(3)ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の1対1混合物であり、温度25℃、せん断速度10s−1における粘度が2Pa・sの液状エポキシ樹脂に、該乾式シリカ微粒子を充填率40質量%で添加して得られるエポキシ樹脂組成物の温度25℃、せん断速度10s−1における増粘指数が15g/m以上である。
(ここで、増粘指数は、以下の式で示される。
(3) A one-to-one mixture of a bisphenol A type epoxy resin and a bisphenol F type epoxy resin, and a filling rate of the dry silica fine particles into a liquid epoxy resin having a viscosity of 2 Pa · s at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 s −1 The viscosity index of the epoxy resin composition obtained by adding at 40% by mass at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 s −1 is 15 g 2 / m 4 or more.
(Here, the thickening index is expressed by the following formula.

増粘指数(P)=(η・η −1・S−2)×100
(但し、ηは、樹脂組成物の粘度[Pa・s]、ηは、樹脂の粘度[Pa・s]、Sは、シリカ粒子のBET比表面積[m/g]))
上記本発明の乾式シリカ微粒子においては、
(1)130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であること、
(2)珪素化合物がシロキサン、特に、環状シロキサンであること、
が好適である。
Thickening index (P) = (η · η 0 −1 · S −2 ) × 100
(Where η is the viscosity [Pa · s] of the resin composition, η 0 is the viscosity of the resin [Pa · s], and S is the BET specific surface area [m 2 / g] of the silica particles))
In the dry silica fine particles of the present invention,
(1) The water content measured by the loss on drying method at 130 ° C. is 0.5% by mass or less,
(2) the silicon compound is siloxane, in particular cyclic siloxane,
Is preferred.

また、本発明は、前記乾式シリカ微粒子を、シリル化剤、シリコーンオイル、シロキサン類、脂肪酸からなる群の少なくとも1種類から選ばれる処理剤によって表面処理された疎水化シリカをも提供する。   The present invention also provides hydrophobized silica in which the dry silica fine particles are surface-treated with a treating agent selected from at least one selected from the group consisting of silylating agents, silicone oils, siloxanes, and fatty acids.

本発明の乾式シリカ微粒子は、球形の一次粒子より構成され、BET比表面積が20〜60m/gであるにも拘わらず、前記適度な凝集構造を有しているため、樹脂に対する良好な増粘作用を有し、樹脂組成物に粘度と強度の双方を付与でき、樹脂充填剤・添加剤・補強剤として有用である。 The dry silica fine particles of the present invention are composed of spherical primary particles and have a moderate aggregation structure despite having a BET specific surface area of 20 to 60 m 2 / g. It has a viscous action, can impart both viscosity and strength to the resin composition, and is useful as a resin filler, additive, and reinforcing agent.

また本発明の乾式シリカ微粒子は、適度な凝集構造を有しているため、電子写真用トナー製造における外添・混合工程において、トナー樹脂粒子上に良好に分散し、かつ、分散後の分散粒子の粒度分布がシャープであるため、トナー樹脂の粒子に埋没あるいは脱離するシリカ微粒子が少なく、長期にわたって優れた流動性を付与し、且つ、トナー帯電量のバラツキも抑制するという効果も発揮するため、電子写真用トナーの外添剤としても極めて有用である。   Further, since the dry silica fine particles of the present invention have an appropriate aggregation structure, they are well dispersed on the toner resin particles in the external addition / mixing step in the production of electrophotographic toner, and the dispersed particles after the dispersion Since the particle size distribution of the toner particles is sharp, there are few silica fine particles embedded or desorbed in the toner resin particles, providing excellent fluidity over a long period of time, and exhibiting the effect of suppressing variations in toner charge amount. It is also extremely useful as an external additive for toner for electrophotography.

従って、本発明の乾式シリカ微粒子は、上記相反する特性が求められる用途においても、兼用することが可能であり、それぞれの用途に合わせて別々の製造方法で乾式シリカ微粒子を準備する必要がなくなり、製造コストの一層の低減を図ることができる。   Therefore, the dry silica fine particles of the present invention can also be used in applications where the above-mentioned contradictory characteristics are required, and it is not necessary to prepare dry silica fine particles by a separate production method according to each application. The manufacturing cost can be further reduced.

実施例2において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Example 2 実施例4において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Example 4 比較例1において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Comparative Example 1 比較例2において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Comparative Example 2 実施例2において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Example 2 実施例4において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Example 4 比較例1において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Comparative Example 1 比較例2において得られた乾式シリカ微粒子の粒度分布図Particle size distribution chart of dry silica fine particles obtained in Comparative Example 2

本発明の乾式シリカ微粒子は、珪素化合物の燃焼によって生成し、火炎中および火炎近傍において成長、凝集せしめる方法、所謂、「乾式法」により得られるシリカ微粒子であり、(1)一次粒子が球形で、BET比表面積が20〜60m/gの範囲にありながら、
(2)分散性に優れ、分散粒子の粒度分布がシャープであり、
(3)既存の同サイズの乾式シリカ微粒子よりも樹脂粘度に対する増粘性がある
という特性を有する。
The dry silica fine particles of the present invention are silica fine particles produced by burning a silicon compound and growing and agglomerating in a flame and in the vicinity of the flame, so-called “dry method”. (1) The primary particles are spherical. While the BET specific surface area is in the range of 20-60 m 2 / g,
(2) Excellent dispersibility, sharp particle size distribution of dispersed particles,
(3) It has a characteristic that there is a thickening with respect to the resin viscosity than the existing dry silica fine particles of the same size.

上記分散性に優れ、分散粒子の粒度分布がシャープである特性は、
(2)該乾式シリカ微粒子を1.5質量%濃度で出力20W、分散時間3分で水中分散させて得られる分散粒子の重量基準粒度分布について、そのメジアン径とBET比表面積相当径の比であるメジアン径/BET比表面積相当径が2.5以下で、かつ幾何標準偏差が1.33以下であることで特定され、
樹脂粘度に対する増粘性は、
(3)ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の1対1混合物であり、温度25℃、せん断速度10s−1における粘度が2Pa・sの液状エポキシ樹脂に、該乾式シリカ微粒子を充填率40質量%で添加して得られるエポキシ樹脂組成物の温度25℃、せん断速度10s−1における増粘指数が15g/m以上であることで特定される。
The characteristics that the above-mentioned dispersibility is excellent and the particle size distribution of the dispersed particles is sharp are:
(2) Regarding the weight-based particle size distribution of the dispersed particles obtained by dispersing the dry silica fine particles in water at an output of 20% at a concentration of 1.5% by mass and a dispersion time of 3 minutes, the ratio of the median diameter to the BET specific surface area equivalent diameter It is specified by a certain median diameter / BET specific surface area equivalent diameter of 2.5 or less and a geometric standard deviation of 1.33 or less,
The viscosity increase relative to the resin viscosity is
(3) A one-to-one mixture of a bisphenol A type epoxy resin and a bisphenol F type epoxy resin, and a filling rate of the dry silica fine particles into a liquid epoxy resin having a viscosity of 2 Pa · s at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 s −1 An epoxy resin composition obtained by adding at 40% by mass has a viscosity index of 15 g 2 / m 4 or more at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 s −1 .

(ここで、増粘指数は、以下の式で示される。
増粘指数(P)=(η・η −1・S−2)×100
(但し、ηは、樹脂組成物の粘度[Pa・s]、ηは、樹脂の粘度[Pa・s]、Sは、シリカ粒子のBET比表面積[m/g]))
このように、一次粒子が球形で、BET比表面積が20〜60m/gの範囲にある乾式シリカ微粒子であって、前記(2)、(3)に示す均一分散性と樹脂への増粘作用を発揮する、特異な凝集特性を有する乾式シリカ微粒子は、前記したように、従来製造された例は無く、本発明によって初めて提供されるものである。
(Here, the thickening index is expressed by the following formula.
Thickening index (P) = (η · η 0 −1 · S −2 ) × 100
(Where η is the viscosity [Pa · s] of the resin composition, η 0 is the viscosity [Pa · s] of the resin, and S is the BET specific surface area [m 2 / g] of the silica particles))
Thus, the dry silica fine particles having a spherical primary particle and a BET specific surface area in the range of 20 to 60 m 2 / g, the uniform dispersibility shown in the above (2) and (3) and the thickening to the resin. As described above, the dry silica fine particles exhibiting the action and having the unique agglomeration characteristics are not provided in the prior art and are provided for the first time by the present invention.

本発明の乾式シリカ微粒子は、上記特性を有することにより、樹脂への充填剤として、また、電子写真用トナー外添剤として、何れの用途においても好適に使用される。   Since the dry silica fine particles of the present invention have the above properties, they can be suitably used in any application as a filler for a resin and as an external additive for an electrophotographic toner.

即ち、前記比表面積が前記範囲内であることにより、樹脂充填剤として樹脂への適度な増粘効果が発揮され、樹脂組成物に十分な強度を付与することができる。また、電子写真用トナー外添剤として適用した場合は、トナー樹脂粒子に埋没すること無く、また、トナー樹脂表面からシリカ微粒子が脱落することもなく、安定した付着性を有する。   That is, when the specific surface area is within the above range, an appropriate thickening effect on the resin as a resin filler is exhibited, and sufficient strength can be imparted to the resin composition. In addition, when applied as an external toner additive for electrophotography, the toner particles are not embedded in the toner resin particles, and the silica fine particles do not fall off from the surface of the toner resin, and have stable adhesion.

また、前記(2)に示す、メジアン径/BET比表面積相当径が2.5以下であるということは、一次粒子で構成されるシリカ微粒子が、一次粒子径と同水準まで分散され得る良好な分散特性を有することを意味し、かかる特性により、電子写真用トナー外添剤として用いた場合、トナー樹脂粒子表面上でシリカ微粒子が埋没抑止を発揮するサイズまで分散され、トナー樹脂に対して、良好な流動性を付与できる。しかも、幾何標準偏差が1.33以下であることは分散粒子の粒度分布が極めて狭いことを意味し、電子写真用トナー外添剤として用いた場合、トナー樹脂表面から埋没するシリカ微粒子と脱離するシリカ微粒子の両方を減少することができ、トナー樹脂に対して良好な流動性を付与することができる。   In addition, the median diameter / BET specific surface area equivalent diameter shown in (2) is 2.5 or less, which means that the silica fine particles composed of primary particles can be dispersed to the same level as the primary particle diameter. By means of such properties, it means that when used as an electrophotographic toner external additive, the silica fine particles are dispersed on the surface of the toner resin particles up to a size that exerts a deterring effect on the toner resin, Good fluidity can be imparted. In addition, a geometric standard deviation of 1.33 or less means that the particle size distribution of the dispersed particles is extremely narrow. When used as an external toner additive for electrophotography, the silica fine particles embedded from the surface of the toner resin are detached. Both of the silica fine particles to be reduced can be reduced, and good fluidity can be imparted to the toner resin.

本発明において、前記増粘指数が15g/m以上であるということは、前記分散粒子のメジアン径/BET比表面積相当径で示される分散性との関係で、一次粒子が適度に強い凝集構造を有していることを意味し、かかる特性により、樹脂に添加した場合、得られる樹脂組成物に適度な増粘作用を付与することができ、硬化後の樹脂組成物に充分な強度を与えることができる。尚、本発明の乾式シリカ微粒子の少量の添加で増粘作用を発現させたい場合は、増粘指数は20g/m以上のものが好ましく、25g/m以上のものが好適である。但し、増粘指数があまり高すぎると、前記分散性が低下する傾向にあり、該増粘指数は、50g/m以下であることが好ましい。 In the present invention, the thickening index is 15 g 2 / m 4 or more means that the primary particles have moderately strong agglomeration in relation to the dispersibility represented by the median diameter / the BET specific surface area equivalent diameter of the dispersed particles. This means that it has a structure, and when added to the resin due to such properties, it can impart an appropriate thickening action to the resulting resin composition, and provide sufficient strength to the cured resin composition. Can be given. When a thickening action is desired to be achieved by adding a small amount of the dry silica fine particles of the present invention, the thickening index is preferably 20 g 2 / m 4 or more, more preferably 25 g 2 / m 4 or more. . However, if the thickening index is too high, the dispersibility tends to decrease, and the thickening index is preferably 50 g 2 / m 4 or less.

尚、本発明において、「球形」とは以下に定める球形度が1.7以下であることをいう。
球形度[−]=BET比表面積[m/g]/円相当比表面積[m/g]
(ここで、円相当比表面積は、走査電子顕微鏡で任意に撮影した10万倍画像において、粒子を2000個以上任意に選択、その円相当径を計測し、各粒子を計測された円相当径を直径とする球とみなして算出した比表面積として定義される。)
また、前記乾式シリカ微粒子を1.5質量%濃度で出力20W、分散時間3分で水中分散させて得られる分散粒子の重量基準粒度分布は遠心沈降式粒度分布測定機で測定される。測定機の例として、CPS Instruments Inc.製ディスク遠心式粒度分布測定装置DC24000が挙げられる。また、BET比表面積相当径(D)は、以下の式によって算出される粒子径である。
In the present invention, “spherical” means that the sphericity defined below is 1.7 or less.
Sphericality [−] = BET specific surface area [m 2 / g] / equivalent surface area [m 2 / g]
(Here, the equivalent surface area of the circle is a circle equivalent diameter in which each particle is measured by arbitrarily selecting 2000 or more particles in a 100,000-fold image arbitrarily taken with a scanning electron microscope, and measuring the equivalent circle diameter. Is defined as a specific surface area calculated as a sphere with a diameter of
The weight-based particle size distribution of the dispersed particles obtained by dispersing the dry silica fine particles in water at a concentration of 1.5% by mass with an output of 20 W and a dispersion time of 3 minutes is measured with a centrifugal sedimentation type particle size distribution analyzer. As an example of a measuring machine, CPS Instruments Inc. Examples thereof include a disk centrifugal particle size distribution measuring apparatus DC24000. The BET specific surface area equivalent diameter (D) is a particle diameter calculated by the following equation.

D[nm]=6000/シリカ真密度[g/cm]/BET比表面積[m/g]
更に、本発明において、増粘指数の測定に使用するビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の1対1の混合物としては、東都化成製のエポキシ樹脂(商品名:ZX−1059)が挙げられる。また、上記エポキシ樹脂と乾式シリカ粒子との混練には、プラネタリーミキサーが使用され、具体的には、シンキー社製のプラネタリーミキサー(商品名:AR−500)が挙げられる。さらに、粘度を測定する装置として、Haake社製のレオメータ レオストレス(商品名:RS600)が挙げられる。
D [nm] = 6000 / silica true density [g / cm 3 ] / BET specific surface area [m 2 / g]
Furthermore, in the present invention, as a one-to-one mixture of bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin used for measuring the thickening index, an epoxy resin (trade name: ZX-1059) manufactured by Tohto Kasei is cited. It is done. In addition, a planetary mixer is used for kneading the epoxy resin and the dry silica particles, and specifically, a planetary mixer (trade name: AR-500) manufactured by Sinky Corporation may be used. Furthermore, as a device for measuring the viscosity, there is a rheometer rheostress (trade name: RS600) manufactured by Haake.

増粘指数は、前記したように、25℃、せん断速度10s−1の条件で測定したエポキシ樹脂の粘度と混練後のエポキシ樹脂組成物の粘度の値と、乾式シリカ微粒子のBET比表面積から得られる。 As described above, the thickening index is obtained from the viscosity of the epoxy resin measured at 25 ° C. and the shear rate of 10 s −1 , the viscosity value of the epoxy resin composition after kneading, and the BET specific surface area of the dry silica fine particles. It is done.

前記増粘指数は、粉体充填層を流体が通過するときの圧力損失を表現する次式のコゼニー−カルマンの式を根拠とする。   The thickening index is based on the following Cozeny-Kalman equation that expresses the pressure loss when the fluid passes through the powder packed bed.

ΔP=kμLuρ(1−ρ)−3
ここに、ΔPは圧力損失、kは定数、μは流体の粘度、Lは粉体充填層の厚み、uは粉体充填層を通過する流体の速度、ρは粉体の充填率、Sは粉体の比表面積である。コゼニー−カルマンの式は比表面積Sの微粒子が空間的に均一に充填率ρで充填されて厚みLの層を形成したとき、層の流体流路を均一系の毛細管の集合とみなし、流体が層流で流れるとして求めた理論式である。
ΔP = kμ 0 Luρ 2 (1-ρ) −3 S 2
Where ΔP is the pressure loss, k is a constant, μ 0 is the viscosity of the fluid, L is the thickness of the powder packed bed, u is the velocity of the fluid passing through the powder packed bed, ρ is the powder packing rate, S Is the specific surface area of the powder. In the Cozeny-Kalman equation, when fine particles having a specific surface area S are spatially uniformly filled at a filling rate ρ to form a layer having a thickness L, the fluid flow path of the layer is regarded as a collection of uniform capillaries, and the fluid is This is a theoretical formula obtained as a laminar flow.

流速一定、厚み一定、充填率一定のとき、圧力損失は、以下のように、流体の粘度と微粒子の比表面積の2乗に比例する。   When the flow rate is constant, the thickness is constant, and the filling rate is constant, the pressure loss is proportional to the square of the viscosity of the fluid and the specific surface area of the fine particles as follows.

ΔP∝μ
圧力損失が大きいほど、流体は流れにくい。圧力損失は流れの単位断面積当りのエネルギー損失を意味する。これを樹脂組成物に適用すれば、せん断応力が圧力損失にあたる。さらに、せん断速度を一定とすれば、せん断応力は樹脂組成物の粘度に該当する。流体の粘度を樹脂の粘度に読みかえ、μを樹脂組成物の粘度とすれば、
μ∝μ
すなわち、
μ/μ∝S
比粘度μ/μは微粒子の比表面積の2乗に比例する。
ΔP∝μ 0 S 2
The greater the pressure loss, the less fluid will flow. Pressure loss means the energy loss per unit cross section of the flow. When this is applied to the resin composition, the shear stress corresponds to the pressure loss. Furthermore, if the shear rate is constant, the shear stress corresponds to the viscosity of the resin composition. If the viscosity of the fluid is read as the viscosity of the resin and μ is the viscosity of the resin composition,
μ∝μ 0 S 2
That is,
μ / μ 0 ∝S 2
The specific viscosity μ / μ 0 is proportional to the square of the specific surface area of the fine particles.

上式の比例係数にあたるμμ −1−2が比表面積で与えられる一次粒子の大きさの影響を取り除いた、真の増粘効果を与える。増粘指数は、SとしてBET比表面積を使い、μμ −1−2に単に100を乗じたものである。 Μμ 0 −1 S −2 corresponding to the proportionality coefficient in the above formula gives a true thickening effect by removing the influence of the size of the primary particles given by the specific surface area. The thickening index is obtained by multiplying μμ 0 −1 S −2 by 100 using the BET specific surface area as S.

増粘指数は一次粒子で形成される凝集粒子の構造の表れである。即ち、樹脂組成物中のシリカ微粒子の一次粒子で形成される凝集粒子が大きいと樹脂分子が凝集粒子に取り込まれ自由に運動できる樹脂分子が少なくなり、増粘指数が大きくなる。一方、凝集粒子が小さいと凝集粒子に取り込まれる樹脂分子が少なく、自由に運動できる樹脂分子が多くなるため、増粘指数が小さくなる。   The thickening index is a manifestation of the structure of aggregated particles formed of primary particles. That is, if the aggregated particles formed by the primary particles of the silica fine particles in the resin composition are large, the resin molecules are taken into the aggregated particles and the number of resin molecules that can move freely is reduced, and the thickening index is increased. On the other hand, if the aggregated particles are small, the resin molecules taken into the aggregated particles are small and the number of resin molecules that can freely move is increased.

更に、大きい凝集粒子の構造は疎であり、小さい凝集粒子の構造は密である。   Furthermore, the structure of large aggregated particles is sparse and the structure of small aggregated particles is dense.

例として、同一の一次粒子径を有する微粒子が同一径の凝集粒子を形成する単純な系で説明する。つまりこの場合、一次粒子も単分散、凝集粒子も単分散である。凝集粒子径Dと1つの凝集粒子に含まれる一次粒子数Nとの間には、以下の関係が存在する。   As an example, a simple system in which fine particles having the same primary particle diameter form aggregated particles having the same diameter will be described. That is, in this case, the primary particles are also monodispersed, and the aggregated particles are also monodispersed. The following relationship exists between the aggregated particle diameter D and the number of primary particles N contained in one aggregated particle.

N ∝ Ddm
ここで、dmはマス・フラクタル次元であり、3未満の値をとる。概ね約1.8の値であるとされる。凝集粒子の質量密度は凝集粒子に含まれる一次粒子数に比例し、凝集粒子の体積に反比例する。従って、凝集粒子の質量密度は、
ND−3 = Ddm−3
に比例する。dm−3は負値であるため、Ddm−3は凝集粒子の大きくなるにつれて小さくなる。つまり、凝集粒子が大きくなると、疎な構造となる。
N D D dm
Here, dm is a mass / fractal dimension and takes a value of less than 3. The value is approximately 1.8. The mass density of the aggregated particles is proportional to the number of primary particles contained in the aggregated particles and inversely proportional to the volume of the aggregated particles. Therefore, the mass density of the aggregated particles is
ND- 3 = Ddm-3
Is proportional to Since dm-3 is a negative value, D dm-3 becomes smaller as the aggregated particles become larger. That is, when the aggregated particles are large, a sparse structure is obtained.

凝集粒子の大きさ、つまり、疎密構造は、燃焼反応によって生成し、火炎中および火炎近傍において成長、凝集することで得られる乾式シリカ微粒子で特に圧縮工程を経ずに回収される場合、その嵩密度に表れる。   The size of the agglomerated particles, that is, the sparse structure, is the bulk of the dry silica fine particles that are generated by the combustion reaction and are obtained by growing and aggregating in the flame and in the vicinity of the flame. Appears in density.

大きな凝集粒子径を有する、つまり、疎な凝集構造を有する、シリカ微粒子の嵩密度は同一比表面積を有するシリカ微粒子で比較したとき小さい。すなわち、嵩高い。   The bulk density of silica fine particles having a large aggregate particle diameter, that is, having a loose aggregate structure, is small when compared with silica fine particles having the same specific surface area. That is, it is bulky.

尚、乾式シリカ微粒子を圧縮することによってシリカ微粒子の嵩密度の値自体を変化させることはできるが、火炎中および火炎近傍において成長、凝集した結果、形成された凝集構造はほとんど変化しない。これは、増粘指数でわかる特性である。   Although the bulk density value of the silica fine particles can be changed by compressing the dry silica fine particles, as a result of growth and aggregation in the flame and in the vicinity of the flame, the formed aggregate structure hardly changes. This is a characteristic that can be seen from the thickening index.

本発明の乾式シリカ微粒子は、前記特性を有するものであれば、その他の特性は特に制限されるものではないが、例えば、130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であれば、シリカ微粒子の吸着水分による経時的な強固な凝集粒子形成を抑止できる結果、長期間保存の後でも上述の優位性を維持できるため、より好ましい形態である。   Other characteristics of the dry silica fine particles of the present invention are not particularly limited as long as they have the above-mentioned characteristics. For example, the moisture content measured by the loss on drying method at 130 ° C. is 0.5 mass. % Or less, it is possible to suppress the formation of strong agglomerated particles over time due to the adsorbed moisture of the silica fine particles. As a result, the above advantages can be maintained even after long-term storage.

また、本発明の乾式シリカ微粒子は、その用途に応じて、シリル化剤、シリコーンオイル、シロキサン類、脂肪酸からなる群から少なくとも1種選ばれる処理剤によってシリカ微粒子の表面を処理してもよい。   The dry silica fine particles of the present invention may be treated on the surface of the silica fine particles with a treatment agent selected from at least one selected from the group consisting of silylating agents, silicone oils, siloxanes and fatty acids depending on the application.

具体的なシリル化剤として、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチル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、i−ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、i−ブチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ヘキサプロピルジシラザン、ヘキサブチルジシラザン、ヘキサペンチルジシラザン、ヘキサヘキシルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジメチルテトラビニルジシラザン等のシラザン類等が挙げられる。   Specific silylating agents include tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, p-methylphenyltrimethoxysilane, n-butyltri Methoxysilane, i-butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyl Diethoxysilane, i-butyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycine Sidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ Alkoxysilanes such as-(2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane and γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, hexapropyldisilazane, hexabutyldi Examples thereof include silazanes such as silazane, hexapentyldisilazane, hexahexyldisilazane, hexaphenyldisilazane, divinyltetramethyldisilazane, and dimethyltetravinyldisilazane.

シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、カルボン酸変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、末端反応性シリコーンオイル等が挙げられる。
シロキサン類としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン等が挙げられる。
脂肪酸としては、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、バルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸が挙げられる。
Silicone oils include dimethyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, methylphenyl silicone oil, alkyl modified silicone oil, carboxylic acid modified silicone oil, fatty acid modified silicone oil, polyether modified silicone oil, alkoxy modified silicone oil, carbinol modified. Examples include silicone oil, amino-modified silicone oil, and terminal reactive silicone oil.
Examples of siloxanes include hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, hexamethyldisiloxane, and octamethyltrisiloxane.
As fatty acids, long-chain fatty acids such as undecyl acid, lauric acid, tridecylic acid, dodecylic acid, myristic acid, valmitic acid, pentadecylic acid, stearic acid, heptadecylic acid, arachidic acid, montanic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, etc. Is mentioned.

(シリカ微粒子の製造方法)
本発明の乾式シリカ微粒子は珪素化合物の燃焼反応によりシリカ微粒子を生成後、同火炎中および同火炎近傍で一次粒子の成長及び一次粒子の軽度な凝集をさせることにより得られる。より具体的には、上記燃焼反応において、最高温度としてシリカの融点(2000K)を超えた火炎であって、なおかつ、緩やかな温度勾配を有する火炎を形成し、生成したシリカ微粒子の冷却速度を調整することで得られる。
(Method for producing silica fine particles)
The dry silica fine particles of the present invention can be obtained by producing silica fine particles by a combustion reaction of a silicon compound and then causing primary particles to grow and lightly aggregate in and near the flame. More specifically, in the above-mentioned combustion reaction, a flame having a maximum temperature exceeding the melting point of silica (2000K) and having a gentle temperature gradient is formed, and the cooling rate of the generated silica fine particles is adjusted. It is obtained by doing.

本発明の乾式シリカ微粒子は、同心円多重管構造を有するバーナを用いて製造することが好ましく、以下、その典型例として、同心円4重管バーナを使用する場合について詳述する。   The dry silica fine particles of the present invention are preferably produced using a burner having a concentric multi-pipe structure. Hereinafter, the case where a concentric quadruple burner is used will be described in detail as a typical example.

この同心円4重管バーナは中心管を有し、この中心管の外周に第1環状管を配置、第1環状管の外周に第2環状管を配置、第2環状管の外周に第3環状管を配置したバーナである。   This concentric quadruple burner has a central tube, a first annular tube is disposed on the outer periphery of the central tube, a second annular tube is disposed on the outer periphery of the first annular tube, and a third annular tube is disposed on the outer periphery of the second annular tube. A burner with a tube.

前記中心管に、シリカ源として気化した珪素化合物と酸素を予め混合して導入する。この際、窒素等の不活性ガスも合わせて混合してもよい。また、珪素化合物の加水分解反応でシリカ微粒子を生成させる場合は、酸素と反応すると水蒸気を生成する燃料、例えば水素、炭化水素等を合わせて混合する。   A silicon compound vaporized as a silica source and oxygen are mixed and introduced into the central tube in advance. At this time, an inert gas such as nitrogen may also be mixed. Further, when silica fine particles are generated by a hydrolysis reaction of a silicon compound, a fuel that generates water vapor when reacted with oxygen, such as hydrogen and hydrocarbons, is mixed and mixed.

また、第1環状管には、補助火炎形成のための燃料、例えば水素、炭化水素を導入する。この際、窒素等の不活性ガスを合わせて混合して導入してよい。さらに、酸素も合わせて混合してもよい。   In addition, a fuel for forming an auxiliary flame, such as hydrogen or hydrocarbon, is introduced into the first annular pipe. At this time, an inert gas such as nitrogen may be mixed and introduced. Furthermore, oxygen may be mixed together.

更に、第2環状管には、補助火炎形成のための酸素を導入する。この際、窒素等の不活性ガスを合わせて混合してよい。   Further, oxygen for forming an auxiliary flame is introduced into the second annular pipe. At this time, an inert gas such as nitrogen may be mixed and mixed.

更にまた、第3環状管には、酸素と窒素等の不活性ガスの混合ガスを導入する。空気導入は容易であるため、空気を導入するのが好適である。
火炎中ならびに火炎近傍で生成・成長・凝集して得られる乾式シリカ微粒子の特性は、該シリカ微粒子が受ける温度履歴を非常に強く反映する。
Furthermore, a mixed gas of an inert gas such as oxygen and nitrogen is introduced into the third annular tube. Since air can be easily introduced, it is preferable to introduce air.
The characteristics of dry silica fine particles obtained by forming, growing and agglomerating in the flame and in the vicinity of the flame very strongly reflect the temperature history experienced by the silica fine particles.

本発明の乾式シリカ微粒子の製造方法において、火炎の最高温度はシリカの融点を超えることが必須である。火炎の最高温度がシリカの融点を下回ると、分散性能が悪くなり、本発明の乾式シリカ微粒子を得ることは不可能になる。本発明のシリカを得るには、火炎の最高温度として、2400K以上であることが好ましい。   In the method for producing dry silica fine particles of the present invention, it is essential that the maximum flame temperature exceeds the melting point of silica. When the maximum flame temperature is lower than the melting point of silica, the dispersion performance deteriorates, and it becomes impossible to obtain the dry silica fine particles of the present invention. In order to obtain the silica of the present invention, the maximum flame temperature is preferably 2400K or higher.

本発明の乾式シリカ微粒子を得るには、以下に説明するように、緩やかな温度勾配を有する火炎に調整することが特に重要である。   In order to obtain the dry silica fine particles of the present invention, it is particularly important to adjust to a flame having a gentle temperature gradient, as will be described below.

緩やかな温度勾配により、シリカ微粒子をシリカ融点以上の温度領域に長く滞在させることができるため、つまり、成長領域に長く滞在させることができるため、該シリカ微粒子に一次粒子径の水準まで分散でき、分散粒度分布もシャープである特性を与えることができる。   Due to the gentle temperature gradient, the silica fine particles can stay in the temperature region above the silica melting point for a long time, that is, because they can stay in the growth region for a long time, the silica fine particles can be dispersed to the level of the primary particle size, Dispersion particle size distribution can also give a sharp characteristic.

さらに、緩やかな温度勾配により、シリカ微粒子の凝集が終了する温度までの時間を長くできるため、すなわち、該シリカ微粒子を凝集領域に長く滞在させることができるため、該シリカ微粒子の凝集粒子径は拡大、凝集粒子の構造は疎になり、該シリカ微粒子は樹脂に対する高い増粘指数を有する特徴を獲得する。   Furthermore, since the time to the temperature at which the aggregation of the silica fine particles is completed can be extended by a gentle temperature gradient, that is, the silica fine particles can stay in the aggregation region for a long time, the aggregate particle diameter of the silica fine particles is increased. The structure of the agglomerated particles becomes sparse, and the silica fine particles acquire the characteristic of having a high viscosity index for the resin.

かかる火炎温度分布の具体的な調整は、中心管の導入組成、中心管のサイズ、第3環状管の出口流速、第3環状管のサイズを調整することによって実施される。例えば、中心管の導入組成で火炎の最高温度を調整できる。火炎の最高温度は導入組成から算出できる標準状態での断熱火炎温度に導入ガスの温度を足し合せた後、標準温度(298K)を引くことで求められる温度で監理することが好ましい。この監理法の適用においては、中心管に導入する化学成分だけで反応が完結する組成、すなわち、未反応の珪素化合物と燃料が残留しない組成を選ぶことが必須である。例えば、中心管に珪素化合物と酸素のみを導入した場合、その酸素導入量は導入珪素化合物が完全燃焼するに必要な酸素量以上であることが必須である。   The specific adjustment of the flame temperature distribution is carried out by adjusting the introduction composition of the central tube, the size of the central tube, the outlet flow velocity of the third annular tube, and the size of the third annular tube. For example, the maximum flame temperature can be adjusted with the composition introduced in the central tube. The maximum temperature of the flame is preferably monitored at a temperature obtained by adding the temperature of the introduced gas to the adiabatic flame temperature in a standard state that can be calculated from the introduced composition, and then subtracting the standard temperature (298K). In the application of this supervision method, it is essential to select a composition in which the reaction is completed only by chemical components introduced into the central tube, that is, a composition in which no unreacted silicon compound and fuel remain. For example, when only a silicon compound and oxygen are introduced into the central tube, it is essential that the amount of oxygen introduced is equal to or greater than the amount of oxygen necessary for the introduced silicon compound to completely burn.

断熱火炎温度の算出においては、その熱力学物性値は”JANAF Thermochemical Tables SECOND EDITION”,堀越研究所(1975)等を参照すればよい。さらに、断熱火炎温度の算出で必要な比熱は、ある特定の温度の値を使用するより、比熱の温度依存性を盛り込んだほうが正確な温度となり、監理上好ましい。例えば、比熱を温度の多項式、例えば、6次の多項式で近似し、それに基づいて断熱火炎温度を算出することが好ましい。   In the calculation of the adiabatic flame temperature, the thermodynamic property value may be referred to “JANAF Thermochemical Tables SECOND EDITION”, Horikoshi Laboratories (1975), or the like. Furthermore, the specific heat required for the calculation of the adiabatic flame temperature is more accurate from the viewpoint of supervision because it is more accurate to incorporate the temperature dependency of the specific heat than to use a specific temperature value. For example, it is preferable that the specific heat is approximated by a polynomial of temperature, for example, a sixth order polynomial, and the adiabatic flame temperature is calculated based on the approximation.

また、中心管のサイズで、火炎温度勾配を調整できる。中心管のサイズが大きくなると、放熱が抑制され、火炎温度勾配は緩やかになる。これは、以下の原理に基づく。   Also, the flame temperature gradient can be adjusted by the size of the central tube. When the size of the central tube is increased, heat dissipation is suppressed and the flame temperature gradient becomes gentle. This is based on the following principle.

火炎の冷え難さを表す火炎の熱容量は、中心管に導入したガス量である、(π/4)×(中心管のガス流速)×(中心管の径)に実質的に比例する。一方、火炎からの単位時間当たりの放熱量は、火炎と周囲の接触面積、つまり放熱面積にあたる、(π)×(中心管のガス流速)×(中心管の径)に実質的に比例する。従って、放熱面積/熱容量は中心管の径に反比例する。つまり、中心管の径に反比例して、火炎は冷却され難くなり、その結果、緩やかな温度勾配を有する火炎を得ることができる。 The heat capacity of the flame representing the difficulty of cooling the flame is substantially proportional to (π / 4) × (gas flow velocity of the center tube) × (center tube diameter) 2 which is the amount of gas introduced into the center tube. On the other hand, the amount of heat released per unit time from the flame is substantially proportional to (π) × (gas flow velocity of the center tube) × (diameter of the center tube) corresponding to the contact area between the flame and the surroundings, that is, the heat dissipation area. Therefore, the heat dissipation area / heat capacity is inversely proportional to the diameter of the central tube. That is, the flame is hardly cooled in inverse proportion to the diameter of the central tube, and as a result, a flame having a gentle temperature gradient can be obtained.

また、第3環状管の出口流速を遅くすると、境膜伝熱の法則により、伝熱係数が小さくなり、火炎は周囲と熱交換しない結果、火炎は冷却されず、緩やかな温度勾配を有する火炎が得られる。   Further, when the outlet flow velocity of the third annular pipe is slowed, the heat transfer coefficient is reduced by the law of boundary film heat transfer, and the flame does not exchange heat with the surroundings. As a result, the flame is not cooled and has a gentle temperature gradient. Is obtained.

さらに、第3環状管のサイズが小さくなると、これも境膜伝熱の法則により、伝熱係数が小さくなるため、火炎は冷却されず、緩やかな温度勾配を有する火炎が得られる。
上記を総合すれば、中心管の組成によって最高火炎温度が、中心管サイズで火炎と周囲との伝熱面積が、第3環状管の出口流速とサイズで火炎と周囲との間の伝熱係数が決まり、これよって、火炎温度分布が確定する。これを用いて、火炎の温度分布を調整することで、本発明の乾式シリカ微粒子を得ることができる。
Further, when the size of the third annular pipe is reduced, the heat transfer coefficient is also reduced by the law of boundary film heat transfer, so that the flame is not cooled and a flame having a gentle temperature gradient is obtained.
In summary, the maximum flame temperature depends on the composition of the center tube, the heat transfer area between the flame and the surroundings at the center tube size, and the heat transfer coefficient between the flame and the surroundings at the outlet flow velocity and size of the third annular tube. This determines the flame temperature distribution. By using this, the dry silica fine particles of the present invention can be obtained by adjusting the temperature distribution of the flame.

さらに具体的な調整法は、使用する珪素化合物に応じ、上述の調整法で、適宜定めればよいが、緩やかな温度勾配を有する火炎を形成するために、以下に定める冷却因子を400Nm/m/s以下にすることが、本発明の乾式シリカ微粒子に得るにあたって好適な形態である。   A more specific adjustment method may be appropriately determined by the above-described adjustment method according to the silicon compound to be used. However, in order to form a flame having a gentle temperature gradient, the cooling factor defined below is set to 400 Nm / m. / S or less is a preferred form for obtaining the dry silica fine particles of the present invention.

冷却因子[Nm/m/s]
=(Dout/Din)0.5×V/Dc×(Tmax−T0)/Tm
ここに、Doutが第3環状管の外径[m]を、Dinが第3環状管の内径[m]を、Vが第3環状管の出口流速[Nm/s]を、Dcが中心管の径[m]を、Tmaxが最高火炎温度[K]を、T0が第3環状管のガス温度[K]を、Tmがシリカの融点である2000Kを表す。
上式で、(Dout/Din)0.5×Vが第3環状管の出口流速とサイズによる伝熱係数因子を表し、1/Dcが放熱面積に関わる因子を表し、(Tmax−T0)/Tmがシリカの融点である2000Kで規格化した伝熱の駆動力となる温度差を表す。
Cooling factor [Nm / m / s]
= (Dout / Din) 0.5 * V / Dc * (Tmax-T0) / Tm
Here, Dout is the outer diameter [m] of the third annular tube, Din is the inner diameter [m] of the third annular tube, V is the outlet flow velocity [Nm / s] of the third annular tube, and Dc is the central tube. , Tmax represents the maximum flame temperature [K], T0 represents the gas temperature [K] of the third annular tube, and Tm represents 2000 K, which is the melting point of silica.
In the above equation, (Dout / Din) 0.5 × V represents a heat transfer coefficient factor depending on the outlet flow velocity and size of the third annular tube, 1 / Dc represents a factor related to the heat radiation area, and (Tmax−T0) / Tm represents a temperature difference that becomes a driving force of heat transfer normalized at 2000 K, which is the melting point of silica.

なお、火炎の温度分布の調整は火炎の逆火、吹き飛びがの虞がない範囲で実施する必要がある。このため、中心管のガス流速は、10〜200Nm/sの範囲が好ましく、さらに20〜180Nm/sの範囲であることが好ましい。なお、流速の単位であるNm/sは温度273K、大気圧で換算した場合の流速である。   It should be noted that the adjustment of the flame temperature distribution must be carried out within a range where there is no risk of backfire and blow-off of the flame. For this reason, the gas flow rate of the central tube is preferably in the range of 10 to 200 Nm / s, and more preferably in the range of 20 to 180 Nm / s. Note that Nm / s, which is a unit of flow rate, is a flow rate when converted to a temperature of 273 K and atmospheric pressure.

また、第1環状管と第2環状管は、火炎をバーナ先端に定着させ、安定燃焼、安定運転、安定操業することを目的としたものである。この目的のためには、第1環状管の出口流速は10Nm/s以上であることが好ましい。また、第2環状管の出口流速は5Nm/s以上であることが好ましく、10Nm/s以上であることがさらに好ましい。さらに、第2環状管の導入ガスは酸素単独であることが好ましい。なお、火炎をバーナ先端に定着させ、安定燃焼、安定運転、安定操業させることができさえすれば、第1環状管と第2環状管を統合し、1つの環状管としてもよい。   The first annular pipe and the second annular pipe are intended to fix a flame at the burner tip and perform stable combustion, stable operation, and stable operation. For this purpose, the outlet flow velocity of the first annular tube is preferably 10 Nm / s or more. The outlet flow rate of the second annular tube is preferably 5 Nm / s or more, and more preferably 10 Nm / s or more. Furthermore, the gas introduced into the second annular tube is preferably oxygen alone. The first annular pipe and the second annular pipe may be integrated into a single annular pipe as long as the flame is fixed at the burner tip and stable combustion, stable operation, and stable operation can be achieved.

さらに、第3環状管は、火炎と周囲との間の伝熱係数の調整を主たる役割とするが、火炎の性状を安定化させ、安定燃焼させる役目も果たす。この目的のためには、その出口流速を0.5Nm/s以上にすることが好ましく、2Nm/s以上とすればさらに好ましい。
珪素化合物としては、常温でガス状または液状であるものが特に制限なく使用される。例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等の環状シロキサン類、ヘキサメチルジシロキサン等の鎖状シロキサン類、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン類、トリクロロシラン、テトラクロロシラン等のクロロシラン類を珪素化合物として使用することができる。
上記珪素化合物としてシロキサン類およびアルコキシシラン類の塩素を含まない珪素化合物を使用すれば、不純物となる塩素を著しく低減された高純度の乾式シリカ微粒子を得ることができるため好ましい。
Further, the third annular pipe mainly plays a role of adjusting the heat transfer coefficient between the flame and the surroundings, but also serves to stabilize the flame properties and stably burn. For this purpose, the outlet flow rate is preferably 0.5 Nm / s or more, more preferably 2 Nm / s or more.
As the silicon compound, those which are gaseous or liquid at normal temperature are used without any particular limitation. For example, cyclic siloxanes such as octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane, chain siloxanes such as hexamethyldisiloxane, alkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, trichlorosilane and tetrachlorosilane Chlorosilanes can be used as silicon compounds.
Use of siloxanes and alkoxysilanes that do not contain chlorine as the silicon compound is preferable because high purity dry silica fine particles with significantly reduced chlorine as an impurity can be obtained.

なお、上記で挙げた珪素化合物と酸素の燃焼当量炎の断熱火炎温度を、珪素化合物と酸素を298Kで導入したとして算出すると、シロキサン類では5500〜6000K、アルコキシシラン類では4500K〜5100K、クロロシラン類では3000〜4000Kとなる。ここで、クロロシラン類はクロロシラン−水素−酸素の当量炎とした。   When the adiabatic flame temperature of the above-mentioned silicon compound and oxygen combustion equivalent flame is calculated assuming that the silicon compound and oxygen are introduced at 298K, siloxanes are 5500 to 6000K, alkoxysilanes are 4500K to 5100K, and chlorosilanes. Then, it becomes 3000-4000K. Here, the chlorosilane was an equivalent flame of chlorosilane-hydrogen-oxygen.

酸素燃焼当量炎より低い断熱火炎温度にするには当量炎を不活性ガスで希釈しさえすればよい一方で、酸素燃焼当量炎より高い火炎を得ることは不可能である。   While it is only necessary to dilute the equivalent flame with an inert gas to achieve a lower adiabatic flame temperature than the oxy-combustion equivalent flame, it is impossible to obtain a flame higher than the oxy-combustion equivalent flame.

乾式シリカ微粒子がBET比表面積20〜60m/gで、一次粒子径の水準まで分散され、なおかつ分散粒度分布がシャープであるという特性を有しながら、もう一方で、高い増粘指数を有する凝集構造となるように火炎温度分布を調整できるためには、使用する珪素化合物として高い断熱火炎温度にできる珪素化合物が好ましく、このため珪素化合物としてシロキサン類を使用するのが好ましい形態である。 Agglomerates with high viscosity index, while dry silica fine particles have a BET specific surface area of 20-60 m 2 / g, are dispersed to the primary particle size level, and have a sharp dispersion particle size distribution. In order to adjust the flame temperature distribution so as to have a structure, a silicon compound capable of achieving a high adiabatic flame temperature is preferable as the silicon compound to be used, and for this reason, siloxanes are preferably used as the silicon compound.

シロキサン類の内、環状シロキサンのほうが鎖状シロキサンよりも、珪素原子当りの炭素原子数が少ないため、炭素の発生等などの燃焼不良を起こし難く、火炎を均一にし易いため、珪素化合物として、環状シロキサンが最も好適な形態である。   Among siloxanes, cyclic siloxanes have fewer carbon atoms per silicon atom than chain siloxanes, so that they do not easily cause poor combustion such as generation of carbon and make the flame uniform. Siloxane is the most preferred form.

本発明の乾式シリカ微粒子は火炎中および火炎近傍で生成・成長・凝集させることで得られるが、その回収は金属フィルター、セラミックフィルター、バックフィルター等によるフィルター分離やサイクロン等による遠心分離で燃焼ガスと分離させて、回収することでなされる。本発明の乾式シリカ微粒子はフィルター分離であれ遠心分離であれ、凝集粒子径が大きいため、分離装置に対する負荷が小さく、回収しやすい特徴がある。   The dry silica fine particles of the present invention can be obtained by generating, growing, and agglomerating in and near the flame. It is done by separating and collecting. The dry silica fine particles of the present invention have a feature that they have a large aggregate particle diameter regardless of whether they are filter separation or centrifugal separation.

本発明を具体的に説明するために実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples and comparative examples are shown to specifically describe the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

なお、以下の実施例および比較例における各種の物性測定等は以下の方法による。   In addition, various physical property measurements in the following examples and comparative examples are based on the following methods.

(1)比表面積
柴田理化学社製比表面積測定装置SA−1000を用い、窒素吸着BET1点法により測定した。
(1) Specific surface area The specific surface area was measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a specific surface area measuring device SA-1000 manufactured by Shibata Rikagaku.

(2)粒度分布
(測定サンプルの調製)
測定サンプルであるシリカ濃度1.5質量%水懸濁液を、以下のように調製した。
シリカ0.3gと蒸留水20mlをガラス製のサンプル管瓶(アズワン社製、内容量30ml、外径約28mm)に入れ、超音波細胞破砕器(BRANSON社製Sonifier II Model 250D、プローブ:1.4インチ)のプローブチップ下面が水面下15mmになるように試料入りサンプル管瓶を設置し、出力20W、分散時間3分の条件でシリカ微粒子を蒸留水に分散し、測定サンプルであるシリカ濃度1.5質量%水懸濁液を調製した。
(2) Particle size distribution (Preparation of measurement sample)
A silica suspension having a silica concentration of 1.5% by mass as a measurement sample was prepared as follows.
0.3 g of silica and 20 ml of distilled water are placed in a glass sample tube bottle (manufactured by ASONE, inner volume 30 ml, outer diameter about 28 mm), and an ultrasonic cell crusher (BRANSON Sonifier II Model 250D, probe: 1. A sample tube bottle with a sample is placed so that the bottom surface of the 4 inch probe tip is 15 mm below the water surface, and silica fine particles are dispersed in distilled water under the conditions of an output of 20 W and a dispersion time of 3 minutes. A 5% by weight aqueous suspension was prepared.

(粒度分布測定)
CPSInstruments Inc.製のディスク遠心式粒度分布測定装置(DC24000)を用いて、重量基準粒度分布を測定した。なお測定条件は、回転数18000rpm、温度32℃、シリカ真密度を2.2g/cmとした。
(Particle size distribution measurement)
CPS Instruments Inc. The weight-based particle size distribution was measured using a disk centrifugal particle size distribution measuring apparatus (DC24000). The measurement conditions were a rotation speed of 18000 rpm, a temperature of 32 ° C., and a true silica density of 2.2 g / cm 3 .

得られた重量基準粒度分布からメジアン径を算出した。メジアン径とBET比表面積とから、メジアン径/BET比表面積相当径を求めた。なお、BET比表面積相当径は下記式で求められる。
BET比表面積相当径[nm]
=6000/シリカ真密度[g/cm]/BET比表面積[m/g]
上式でもシリカ真密度を2.2g/cmとした。
The median diameter was calculated from the obtained weight-based particle size distribution. From the median diameter and the BET specific surface area, the median diameter / BET specific surface area equivalent diameter was determined. In addition, a BET specific surface area equivalent diameter is calculated | required by a following formula.
BET specific surface area equivalent diameter [nm]
= 6000 / true silica density [g / cm 3 ] / BET specific surface area [m 2 / g]
Even in the above formula, the true silica density was set to 2.2 g / cm 3 .

また、累積頻度10質量%〜90質量%の範囲で対数正規分布フィッティングし、そのフィッティングから幾何標準偏差を算出した。   In addition, log normal distribution fitting was performed within a cumulative frequency range of 10% by mass to 90% by mass, and a geometric standard deviation was calculated from the fitting.

(3)増粘指数
(エポキシ樹脂組成物の調製)
東都化成製エポキシ樹脂ZX−1059を42.84g秤取し、これにシリカ28.56g添加した。その後、シンキー社製のプラネタリーミキサーAR−500を用いて、回転数1000rpmで8分間攪拌、その後、回転数2000rpmで2分間脱泡することで、混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。その後、樹脂組成物を25℃の恒温槽に1時間以上静置した。
(3) Thickening index (Preparation of epoxy resin composition)
42.84 g of Toto Kasei epoxy resin ZX-1059 was weighed and 28.56 g of silica was added thereto. Then, using a planetary mixer AR-500 manufactured by Sinky Corporation, the mixture was stirred for 8 minutes at a rotation speed of 1000 rpm and then degassed for 2 minutes at a rotation speed of 2000 rpm to obtain an epoxy resin composition. Then, the resin composition was left still for 1 hour or more in a 25 degreeC thermostat.

(エポキシ樹脂組成物の粘度)
25℃の恒温槽から樹脂組成物を取り出し、Haake社製レオメータ レオストレスRS600を用いてせん断速度10s−1で粘度を測定した。なお、測定温度は25℃、使用センサーはC35/1(コーンプレート型 直径35mm、角度1度、材質チタン)とし、せん断速度10 s−1の状態を3分間保った後での粘度の値をエポキシ樹脂組成物の粘度とした。
(Viscosity of epoxy resin composition)
The resin composition was taken out from the thermostatic bath at 25 ° C., and the viscosity was measured at a shear rate of 10 s −1 using a rheometer Rheo Stress RS600 manufactured by Haake. The measurement temperature is 25 ° C., the sensor used is C35 / 1 (cone plate type diameter 35 mm, angle 1 degree, titanium material), and the viscosity value after maintaining the shear rate of 10 s −1 for 3 minutes. It was set as the viscosity of the epoxy resin composition.

(エポキシ樹脂の粘度)
東都化成製エポキシ樹脂ZX−1059の粘度を、Haake社製レオメータ レオストレスRS600を用いてせん断速度10s−1で粘度を測定した。なお、測定温度は25℃、使用センサーはC35/1(コーンプレート型 直径35mm、角度1度、材質チタン)とし、せん断速度10s−1の状態を3分間保った後での粘度の値をエポキシ樹脂の粘度とした。
(Viscosity of epoxy resin)
The viscosity of the epoxy resin ZX-1059 manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd. was measured at a shear rate of 10 s −1 using a rheometer Rheo Stress RS600 manufactured by Haake. The measurement temperature is 25 ° C., the sensor used is C35 / 1 (cone plate type diameter 35 mm, angle 1 degree, material titanium), and the viscosity value after maintaining the state of shear rate 10 s −1 for 3 minutes is epoxy. The viscosity of the resin was used.

(増粘指数)
増粘指数[g/m]を下記式で求めた。
増粘指数[g/m]=(η・η −1・S−2)×100
ここで、ηは、樹脂組成物の粘度[Pa・s]、ηは、樹脂の粘度[Pa・s]、Sは、BET比表面積[m/g]である。
(Thickening index)
The thickening index [g 2 / m 4 ] was determined by the following formula.
Thickening index [g 2 / m 4 ] = (η · η 0 −1 · S −2 ) × 100
Here, η is the viscosity [Pa · s] of the resin composition, η 0 is the viscosity [Pa · s] of the resin, and S is the BET specific surface area [m 2 / g].

(4)吸光度
(測定サンプルの調製)
粒度分布における測定サンプルと全く同一とした。
(4) Absorbance (Preparation of measurement sample)
It was exactly the same as the measurement sample in the particle size distribution.

(吸光測定)
日本分光社製分光光度計V−530を用いて、波長700nmの光に対するシリカ濃度1.5質量%の水懸濁物の吸光度を測定した。なお、測定試料セルは東京硝子器械社製合成石英セル(5面透明、10×10×45H)を用いた。
(Absorption measurement)
Using a spectrophotometer V-530 manufactured by JASCO Corporation, the absorbance of an aqueous suspension having a silica concentration of 1.5 mass% with respect to light having a wavelength of 700 nm was measured. The measurement sample cell used was a synthetic quartz cell (5-sided transparent, 10 × 10 × 45H) manufactured by Tokyo Glass Instruments.

(5)嵩密度
ホソカワミクロン社製パウダーテスターPT−R型を用いて、嵩密度を測定した。目開き1.4mmの篩上にサンプルを投入し、篩を振動させることで、サンプルを容量100mlの測定カップに投下した。この後、嵩密度をカップ内のサンプル重量とカップ容量から算出した。
(5) Bulk density Bulk density was measured using a powder tester PT-R type manufactured by Hosokawa Micron. The sample was put on a sieve having an aperture of 1.4 mm, and the sieve was vibrated to drop the sample into a measuring cup having a capacity of 100 ml. Thereafter, the bulk density was calculated from the sample weight in the cup and the cup volume.

(6)球形度
(走査電子顕微鏡用の試料調製)
10mlのアセトンに0.02gのシリカを添加後、10分間超音波分散し、シリカのアセトンスラリーを得た。このスラリーを親水化処理したシリコンウェハー上に数滴滴下した後、減圧乾燥させ、走査電子顕微鏡用の試料を得た。
(6) Sphericality (Sample preparation for scanning electron microscope)
0.02 g of silica was added to 10 ml of acetone, and then ultrasonically dispersed for 10 minutes to obtain an acetone slurry of silica. After dropping several drops of this slurry onto a hydrophilized silicon wafer, the slurry was dried under reduced pressure to obtain a sample for a scanning electron microscope.

(走査電子顕微鏡撮影)
日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡S−5500で試料の10万倍画像を撮影した。
(Scanning electron microscope photography)
A 100,000 times image of the sample was taken with a field emission scanning electron microscope S-5500 manufactured by Hitachi High-Technologies.

(円相当径の計測、円相当比表面積)
試料の10万倍画像と旭エンジニアリング製の画像解析ソフトIP−1000PCを用い、シリカ微粒子を任意に2000個以上選択し、その円相当径を計測した。計測したシリカ微粒子は円相当径を直径する真球シリカ微粒子とみなし、計測した全てのシリカ微粒子のデータを使って、円相当比表面積を求めた。なお、シリカ微粒子の真密度は、2.2g/cmとした。
(Measurement of equivalent circle diameter, equivalent surface area of equivalent circle)
Using a 100,000-fold image of the sample and Asahi Engineering's image analysis software IP-1000PC, 2000 or more silica fine particles were arbitrarily selected, and the equivalent circle diameter was measured. The measured silica fine particles were regarded as true spherical silica fine particles having a diameter equivalent to a circle, and the data of all the measured silica fine particles were used to obtain the equivalent surface area of the circle. The true density of the silica fine particles was 2.2 g / cm 3 .

(球形度)
球形度 = BET比表面積[m/g]/円相当比表面積[m/g]
に従い、球形度を求めた。
(Sphericity)
Sphericality = BET specific surface area [m 2 / g] / equivalent specific surface area [m 2 / g]
According to the above, the sphericity was obtained.

実施例1〜5、比較例1〜4
オクタメチルシクロテトラシロキサンを同心円4重管バーナで燃焼させ乾式シリカ微粒子を製造した。以下、オクタメチルシクロテトラシロキサンを原料と記す。
Examples 1-5, Comparative Examples 1-4
Octamethylcyclotetrasiloxane was burned with a concentric quadruple burner to produce dry silica fine particles. Hereinafter, octamethylcyclotetrasiloxane is referred to as a raw material.

加熱気化させた原料と酸素と窒素を混合した後、バーナ中心管に導入した。また、水素と窒素を混合し、中心管の外周に配置した第1環状管に導入し、酸素を第1環状管の外周に配置した第2環状管に導入した。さらに、空気を第2環状管の外周に配置した第3環状管に導入した。そして、得られた乾式シリカ微粒子を金属フィルターで回収後、そのBET比表面積、粒度分布、増粘指数、吸光度、嵩密度、球形度を測定した。   The raw material heated and vaporized, oxygen and nitrogen were mixed and then introduced into the burner central tube. Further, hydrogen and nitrogen were mixed and introduced into a first annular tube disposed on the outer periphery of the central tube, and oxygen was introduced into a second annular tube disposed on the outer periphery of the first annular tube. Further, air was introduced into a third annular tube disposed on the outer periphery of the second annular tube. The obtained dry silica fine particles were collected with a metal filter, and the BET specific surface area, particle size distribution, thickening index, absorbance, bulk density, and sphericity were measured.

表1に実施例1〜5の製造条件とシリカ特性を、表2に比較例1〜4の製造条件とシリカ特性をそれぞれ示す。   Table 1 shows the production conditions and silica characteristics of Examples 1 to 5, and Table 2 shows the production conditions and silica characteristics of Comparative Examples 1 to 4, respectively.

上記実施例1〜5、比較例1〜4の乾式シリカ微粒子の球形度は1.7以下であり、全て球形であった。また、130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であることを確認した。   The sphericity of the dry silica fine particles of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 was 1.7 or less, and all were spherical. Moreover, it confirmed that the moisture content measured by the drying loss method at 130 degreeC was 0.5 mass% or less.

なお、表1と表2の酸素比は(中心管に導入した酸素のモル数)/(16×中心管に導入した原料のモル数)であり、酸素濃度は(中心管に導入した酸素のモル数)/(中心管に導入した酸素のモル数+中心管に導入した窒素のモル数)をパーセント表示したものである。またRSFLは(第1環状管に導入した水素のモル数)/(32×中心管に導入した原料のモル数)であり、Rcmbtsは(第2環状管に導入した酸素のモル数)/(16×中心管に導入した原料のモル数)である。最高火炎温度の算出に関わる比熱の表式として2000Kを境界にして、それぞれの温度範囲で、”JANAF Thermochemical Tables SECOND EDITION”, 堀越研究所(1975)を元に最小2乗法で求めた温度の6次多項式を用いた。原料であるオクタメチルシクロテトラシロキサンの標準生成モルエンタルピーの値は”J. Lipowitz, J. Fire & Flammability 7, 482 ( 1976 )”の値を採用し、それ以外の物質の標準生成モルエンタルピーの値はThermochemical Tables SECOND EDITION”, 堀越研究所(1975)の値を使った。 The oxygen ratio in Tables 1 and 2 is (number of moles of oxygen introduced into the central tube) / (16 × number of moles of raw material introduced into the central tube), and the oxygen concentration is (of oxygen introduced into the central tube). The number of moles) / (number of moles of oxygen introduced into the central tube + number of moles of nitrogen introduced into the central tube) is expressed as a percentage. R SFL is (number of moles of hydrogen introduced into the first annular tube) / (32 × number of moles of raw material introduced into the center tube), and R cmbts is (number of moles of oxygen introduced into the second annular tube). / (16 × number of moles of raw material introduced into the central tube). 6 of the temperature obtained by the least square method based on “JANAF Thermochemical Tables SECOND EDITION”, Horikoshi Laboratories (1975) in each temperature range, with 2000K as the boundary of the specific heat expression for calculating the maximum flame temperature. A second order polynomial was used. The standard generation molar enthalpy value of the raw material octamethylcyclotetrasiloxane adopts the value of “J. Lipowitz, J. Fire & Flammability 7, 482 (1976)”, and the standard generation molar enthalpy value of other substances. Used is the value of Thermochemical Tables SECOND EDITION ", Horikoshi Laboratories (1975).

また、実施例1〜3では同一バーナを使用した。実施例4〜5と比較例1〜2では中心管、第1環状管、第2環状管は実施例1と同一で第3環状管は実施例1より拡大したバーナを使用した。さらに、比較例3〜4では、中心管径が実施例1の1/2、第1環状管のクリアランス(スペース)と第2環状管の断面積は実施例1と同一、第3環状管の外径は実施例1の1.1倍のバーナを使用した。   In Examples 1 to 3, the same burner was used. In Examples 4 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the central tube, the first annular tube, and the second annular tube were the same as in Example 1, and the third annular tube was a burner that was larger than that in Example 1. Furthermore, in Comparative Examples 3 to 4, the central tube diameter is 1/2 of Example 1, the clearance (space) of the first annular tube and the cross-sectional area of the second annular tube are the same as those of Example 1, and the third annular tube The outer diameter used was 1.1 times that of Example 1.

また、増粘指数を求めるために測定したエポキシ樹脂の粘度は2.22Pa・sであった。   Further, the viscosity of the epoxy resin measured for obtaining the thickening index was 2.22 Pa · s.

球形度測定の際に得られたシリカ微粒子の粒度分布について、図1に実施例2の、図2に実施例4の、図3に比較例1の、図4に比較例2の粒度分布図を示す。これらは、シリカ微粒子の一次粒子粒度分布である。   Regarding the particle size distribution of the silica fine particles obtained at the time of measuring the sphericity, the particle size distribution diagram of Example 2 in FIG. 1, Example 4 in FIG. 2, Comparative Example 1 in FIG. 3, and Comparative Example 2 in FIG. Indicates. These are primary particle size distributions of silica fine particles.

さらに、ディスク遠心式粒度分布測定装置で測定された分散粒子の重量基準粒度分布について、図5に実施例2の、図6に実施例4の、図7に比較例1の、図8に比較例2の粒度分布図を示す。   Further, with respect to the weight-based particle size distribution of the dispersed particles measured by the disk centrifugal particle size distribution measuring apparatus, FIG. 5 shows Example 2, FIG. 6 shows Example 4, FIG. 7 shows Comparative Example 1, and FIG. The particle size distribution figure of Example 2 is shown.

Figure 2014028738
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Figure 2014028738
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Claims (5)

珪素化合物の燃焼によって得られた乾式シリカ微粒子であって、以下の条件を全て満足することを特徴と乾式シリカ微粒子。
(1)球形の一次粒子より構成され、BET比表面積が20〜60m/gである。
(2)該乾式シリカ微粒子を1.5質量%濃度で出力20W、分散時間3分で水中分散させ後の粒子の重量基準粒度分布について、そのメジアン径とBET比表面積相当径の比であるメジアン径/BET比表面積相当径が2.5以下で、かつ幾何標準偏差が1.33以下である。
(3)ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の1対1混合物であり、温度25℃、せん断速度10s−1における粘度が2Pa・sである液状エポキシ樹脂に、該乾式シリカ微粒子を充填率40質量%で添加して得られるエポキシ樹脂組成物の温度25℃、せん断速度10s−1における増粘指数が15g/m以上である。
(ここで、増粘指数は、以下の式で示される。
増粘指数(P)=(η・η −1・S−2)×100
(但し、ηは、樹脂組成物の粘度[Pa・s]、ηは、樹脂の粘度[Pa・s]、Sは、シリカ粒子のBET比表面積[m/g]))
Dry silica fine particles obtained by combustion of a silicon compound and satisfying all of the following conditions.
(1) It is composed of spherical primary particles, and has a BET specific surface area of 20 to 60 m 2 / g.
(2) The median which is the ratio of the median diameter to the BET specific surface area equivalent diameter for the weight-based particle size distribution of the particles after the dry silica fine particles are dispersed in water at an output of 20 W at a concentration of 1.5% by mass and dispersion time of 3 minutes. The diameter / BET specific surface area equivalent diameter is 2.5 or less and the geometric standard deviation is 1.33 or less.
(3) A one-to-one mixture of a bisphenol A type epoxy resin and a bisphenol F type epoxy resin, and filling the dry silica fine particles with a liquid epoxy resin having a viscosity of 2 Pa · s at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 s −1 The thickening index of the epoxy resin composition obtained by adding at a rate of 40% by mass at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 s −1 is 15 g 2 / m 4 or more.
(Here, the thickening index is expressed by the following formula.
Thickening index (P) = (η · η 0 −1 · S −2 ) × 100
(Where η is the viscosity [Pa · s] of the resin composition, η 0 is the viscosity [Pa · s] of the resin, and S is the BET specific surface area [m 2 / g] of the silica particles))
130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の乾式シリカ微粒子。   The dry silica fine particles according to claim 1, wherein the moisture content measured by a loss on drying method at 130 ° C is 0.5% by mass or less. 珪素化合物がシロキサンであることを特徴とする請求項1又は2何れかに記載の乾式シリカ微粒子。   3. The dry silica fine particles according to claim 1, wherein the silicon compound is siloxane. シロキサンが環状シロキサンであることを特徴する請求項3記載の乾式シリカ微粒子。   4. The dry silica fine particles according to claim 3, wherein the siloxane is a cyclic siloxane. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の乾式シリカ微粒子をシリル化剤、シリコーンオイル、シロキサン類、脂肪酸からなる群の少なくとも1種類から選ばれる処理剤によって表面処理された、疎水化乾式シリカ微粒子。   Hydrophobized dry silica, wherein the dry silica fine particles according to any one of claims 1 to 4 are surface-treated with a treatment agent selected from at least one selected from the group consisting of silylating agents, silicone oils, siloxanes, and fatty acids. Fine particles.
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