JP2022151522A - Silica particle, and production method of the same - Google Patents

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優香 銭谷
Yuka Zenitani
栄 竹内
Sakae Takeuchi
孝治 佐々木
Koji Sasaki
祥史 恵利
Yoshifumi Eri
麻衣 持田
Mai Mochida
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Abstract

To provide a silica particle having a narrow charge distribution when taking an electrical charge.SOLUTION: A silica particle includes a nitrogen element-containing compound, where B/A is 1.2 or larger and 5 or smaller, and B is 0.2 cm3/g or larger and 3 cm3/g or smaller when the volumes of pores having a pore diameter of 1 nm or larger and 50nm or smaller found by pore distribution curves of a nitrogen gas adsorption method before and after calcination at 350°C are respectively A and B.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、シリカ粒子及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to silica particles and a method for producing the same.

シリカ粒子は、粉体塗料、化粧品、ゴム、研磨剤等の添加成分または主成分として用いられ、例えば、樹脂の強度向上、粉体の流動性向上、パッキング抑制などの役割を担っている。 Silica particles are used as an additive component or as a main component in powder coatings, cosmetics, rubbers, abrasives, etc., and play roles such as improving the strength of resins, improving fluidity of powders, and suppressing packing.

例えば、特許文献1には、「疎水性シリカ粉末であって、(1)疎水化度が50%以上であり、(2)メタノール及びメタンスルホン酸水溶液の混合溶媒による、第4級アンモニウムイオン、モノアゾ系錯体及び鉱酸イオンからなる群より選択される少なくとも1種の化合物の抽出量Xが0.1質量%以上であり、(3)前記Xと、水による前記化合物の抽出量Yとが、下記式(I)Y/X<0.15を満たす疎水性シリカ粉末」が開示されている。 For example, in Patent Document 1, "a hydrophobic silica powder having (1) a degree of hydrophobicity of 50% or more, and (2) a quaternary ammonium ion produced by a mixed solvent of methanol and an aqueous methanesulfonic acid solution, The extraction amount X of at least one compound selected from the group consisting of a monoazo complex and a mineral acid ion is 0.1% by mass or more, and (3) the X and the extraction amount Y of the compound with water are , a hydrophobic silica powder that satisfies the following formula (I) Y/X<0.15”.

また、特許文献2には、「繰返し単位として「Si-O」結合を有するシリカ構造中に4級アンモニウム塩が導入されたシリカ粒子を複数含む、シリカ粉体。」が開示されている。 In addition, Patent Document 2 describes "a silica powder containing a plurality of silica particles in which a quaternary ammonium salt is introduced into a silica structure having an "Si--O" bond as a repeating unit. ” is disclosed.

また、特許文献3には、「ゾルゲル法によって得られる親水性球状シリカ微粒子の表面を疎水化処理することにより得られた平均粒径20~500nmの疎水性球状シリカ微粒子からなる搬送粒子と、該搬送粒子の表面に被着せしめた電荷制御剤と、から構成された外添用電荷制御粒子」が開示されている。 In addition, Patent Document 3 describes "carrier particles made of hydrophobic spherical silica fine particles having an average particle size of 20 to 500 nm obtained by subjecting the surface of hydrophilic spherical silica fine particles obtained by a sol-gel method to a hydrophobic treatment, and and a charge control agent coated on the surface of the carrier particles”.

また、特許文献4には、「1次粒子の平均粒径が0.01~5μmである球状の疎水性シリカ微粒子を、4級アンモニウム塩化合物、フロロアルキル基含有ベタイン化合物、及びシリコーンオイルからなる群から選ばれる化合物で処理してなるシリカ微粒子」が開示されている。 Further, Patent Document 4 discloses that "spherical hydrophobic silica fine particles having an average primary particle size of 0.01 to 5 μm are prepared from a quaternary ammonium salt compound, a fluoroalkyl group-containing betaine compound, and a silicone oil. Silica fine particles treated with a compound selected from the group” are disclosed.

また、特許文献5には、「疎水化度80%以上のシリカ微粒子を両性界面活性剤で処理した粒子および疎水化度80%以上のシリカ微粒子を第4級アンモニウム塩または第4級アンモニウム基を有する重合体で処理した粒子」が開示されている。 Further, Patent Document 5 describes "particles obtained by treating silica fine particles having a degree of hydrophobicity of 80% or more with an amphoteric surfactant and silica fine particles having a degree of hydrophobicity of 80% or more treated with a quaternary ammonium salt or a quaternary ammonium group. "Particles treated with a polymer having" are disclosed.

特開2019-073418号公報JP 2019-073418 A 特開2017-039618号公報JP 2017-039618 A 特開2011-185998号公報JP 2011-185998 A 特開2001-194825号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-194825 特開平09-166884号公報JP-A-09-166884

本発明の課題は、窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2未満、又はBが0.2cm/g未満である場合に比べ、帯電した時の帯電分布が狭いシリカ粒子を提供することである。 The object of the present invention is to obtain silica particles containing a nitrogen element-containing compound from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after firing at 350 ° C. The pore volumes with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less are A and B, respectively. The object of the present invention is to provide silica particles having a narrower charge distribution when charged than when B/A is less than 1.2 or B is less than 0.2 cm 3 /g.

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。 Specific means for solving the above problems include the following aspects.

<1>
窒素元素含有化合物を含み、
350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2以上5以下であり、かつBが0.2cm/g以上3cm/g以下であるシリカ粒子。
<1>
containing a nitrogen element-containing compound,
B/A is 1.2 or more and 5 or less, where A and B are the pore volumes with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after baking at 350° C., and Silica particles having a B of 0.2 cm 3 /g or more and 3 cm 3 /g or less.

<2>
前記B/Aが1.4以上3以下である<1>に記載のシリカ粒子。
<2>
The silica particles according to <1>, wherein the B/A is 1.4 or more and 3 or less.

<3>
前記Bが0.3cm/g以上1.8cm/g以下である<1>又は<2>に記載のシリカ粒子。
<3>
The silica particles according to <1> or <2>, wherein the B is 0.3 cm 3 /g or more and 1.8 cm 3 /g or less.

<4>
個数平均粒子径が10nm以上200nm以下である<1>~<3>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<4>
The silica particles according to any one of <1> to <3>, which have a number average particle diameter of 10 nm or more and 200 nm or less.

<5>
個数平均粒子径が10nm以上80nm以下である<4>に記載のシリカ粒子。
<5>
The silica particles according to <4>, having a number average particle diameter of 10 nm or more and 80 nm or less.

<6>
前記窒素元素含有化合物が、四級アンモニウム塩、第一級アミン化合物、第二級アミン化合物、第三級アミン化合物、アミド化合物、イミン化合物、及びニトリル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種である<1>~<5>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<6>
The nitrogen element-containing compound is at least one selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, amide compounds, imine compounds, and nitrile compounds. The silica particles according to any one of <1> to <5>.

<7>
平均円形度が0.60以上0.96以下である<1>~<6>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<7>
The silica particles according to any one of <1> to <6>, which have an average circularity of 0.60 or more and 0.96 or less.

<8>
平均円形度が0.70以上0.92以下である<1>~<7>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<8>
The silica particles according to any one of <1> to <7>, which have an average circularity of 0.70 or more and 0.92 or less.

<9>
体積抵抗率が1.0×10Ωcm以上1.0×1011.5Ωcm以下である<1>~<8>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<9>
The silica particles according to any one of <1> to <8>, which have a volume resistivity of 1.0×10 7 Ωcm or more and 1.0×10 11.5 Ωcm or less.

<10>
350℃焼成前後における体積抵抗率を各々Ra及びRbとしたとき、Ra/Rbが0.01以上0.8以下である<1>~<9>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<10>
The silica particles according to any one of <1> to <9>, wherein Ra/Rb is 0.01 or more and 0.8 or less, where Ra and Rb are volume resistivities before and after firing at 350°C.

<11>
交差分極/マジック角回転(CP/MAS)法による29Si固体核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおける化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dの比率C/Dが0.10以上0.75以下である<1>~<10>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<11>
The integrated value C of the signal observed in the range of chemical shift -50 ppm or more -75 ppm or less in the 29 Si solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum by the cross polarization / magic angle spinning (CP / MAS) method, and the chemical shift -90 ppm or more The silica particle according to any one of <1> to <10>, wherein the ratio C/D of the integrated value D of the signal observed in the range of -120 ppm or less is 0.10 or more and 0.75 or less.

<12>
シリカ母粒子と、
前記シリカ母粒子の少なくとも一部の表面を被覆し、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成され、かつ前記3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着した構造体と、
を有する<1>~<11>のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
<12>
silica base particles;
Nitrogen element covering at least a part of the surface of the silica base particles, composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent, and at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent a structure to which a contained compound is adsorbed;
The silica particles according to any one of <1> to <11>.

<13>
シリカ母粒子の少なくとも一部の表面に、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体を形成する第一工程と、
前記3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に、窒素元素含有化合物を吸着させる第二工程と、
を有する<1>~<12>のいずれか1項に記載のシリカ粒子の製造方法。
<13>
a first step of forming a structure composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent on at least a part of the surface of the silica base particles;
a second step of adsorbing a nitrogen element-containing compound into at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent;
The method for producing silica particles according to any one of <1> to <12>.

<1>に係る発明によれば、窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2未満、又は、Bが0.2cm/g未満である場合に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <1>, in silica particles containing a nitrogen element-containing compound, the pore volume with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after firing at 350 ° C. and B, silica particles having a narrow charge distribution when charged are provided compared to B/A of less than 1.2 or B of less than 0.2 cm 3 /g.

<2>に係る発明によれば、B/Aが1.4未満である場合に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention relating to <2>, silica particles having a narrower charge distribution when charged are provided as compared with the case where B/A is less than 1.4.

<3>に係る発明によれば、Bが0.3cm/g未満である場合に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention relating to <3>, silica particles having a narrower charge distribution when charged are provided compared to the case where B is less than 0.3 cm 3 /g.

<4>、又は<5>に係る発明によれば、窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2未満、又は、Bが0.2cm/g未満である場合に比べ、個数平均粒子径が10nm以上200nm以下又は10nm以上80nm以下であっても、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <4> or <5>, in the silica particles containing a nitrogen element-containing compound, fine pores with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after firing at 350 ° C. When the pore volume is A and B respectively, the number average particle diameter is 10 nm or more and 200 nm or less, or 10 nm or more and 80 nm, compared to the case where B/A is less than 1.2 or B is less than 0.2 cm 3 /g. Even below, silica particles having a narrow charge distribution when charged are provided.

<6>に係る発明によれば、窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2未満、又は、Bが0.2cm/g未満である場合に比べ、四級アンモニウム塩、第一級アミン化合物、第二級アミン化合物、第三級アミン化合物、アミド化合物、イミン化合物、及びニトリル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種を含み、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <6>, in the silica particles containing a nitrogen element-containing compound, the pore volume with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after firing at 350 ° C. and B , quaternary ammonium salts, primary amine compounds, secondary amine compounds, secondary Silica particles containing at least one selected from the group consisting of a tertiary amine compound, an amide compound, an imine compound and a nitrile compound and having a narrow charge distribution when charged are provided.

<7>、又は<8>に係る発明によれば、窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2未満、又は、Bが0.2cm/g未満である場合に比べ、平均円形度が0.60以上0.96以下又は0.70以上0.92以下であっても、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <7> or <8>, in the silica particles containing a nitrogen element-containing compound, fine pores having a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after firing at 350 ° C. When the pore volume is A and B, respectively, the average circularity is 0.60 or more and 0.96 or less, or Even if it is 0.70 or more and 0.92 or less, silica particles having a narrow charge distribution when charged are provided.

<9>に係る発明によれば、体積抵抗率が1.0×1011.5Ωcm超えである場合に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <9>, silica particles having a narrow charge distribution when charged are provided compared to the case where the volume resistivity exceeds 1.0×10 11.5 Ωcm.

<10>に係る発明によれば、350℃焼成前後における体積抵抗率を各々Ra及びRbとしたとき、Ra/Rbが0.01未満である場合に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <10>, when the volume resistivity before and after firing at 350 ° C. is Ra and Rb, respectively, compared to the case where Ra / Rb is less than 0.01, the silica particles have a narrow charge distribution when charged. is provided.

<11>に係る発明によれば、交差分極/マジック角回転(CP/MAS)法による29Si固体核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおける化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dの比率C/Dが0.10未満又は0.75超えである場合に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <11>, the signal observed in the chemical shift range of −50 ppm or more and −75 ppm or less in the 29 Si solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum by the cross polarization/magic angle spinning (CP/MAS) method Compared to the case where the ratio C/D of the integrated value C and the integrated value D of the signal observed in the chemical shift range of −90 ppm or more and −120 ppm or less is less than 0.10 or more than 0.75, the charge distribution when charged Provided are silica particles having a narrow diameter.

<12>に係る発明によれば、窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、シリカ粒子において、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2未満、又は、Bが0.2cm/g未満である場合に比べ、シリカ母粒子と、シリカ母粒子の少なくとも一部の表面を被覆し、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成され、かつ3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着した構造体と、を有し、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子が提供される。 According to the invention according to <12>, in the silica particles containing a nitrogen element-containing compound, pores with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after firing at 350 ° C. When the volume is A and B respectively, compared to the case where B/A is less than 1.2 or B is less than 0.2 cm 3 /g, the surface of the silica base particle and at least a part of the silica base particle and a structure composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent, and having a nitrogen element-containing compound adsorbed to at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent. It provides silica particles having a narrow charge distribution when charged.

<13>に係る発明によれば、少なくとも一部の表面に、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体を有さないシリカ母粒子に、窒素元素含有化合物を吸着させるシリカ粒子の製造方法に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いシリカ粒子の製造方法が提供される。 According to the invention pertaining to <13>, at least a part of the surface of the silica base particles does not have a structure composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent, silica that adsorbs a nitrogen element-containing compound. Provided is a method for producing silica particles having a narrower charge distribution when charged compared to the method for producing particles.

以下に、本発明の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。 Embodiments of the present invention are described below. These descriptions and examples are illustrative of embodiments and do not limit the scope of embodiments.

本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。 In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of the numerical range described in other steps. good. Moreover, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper or lower limits of the numerical ranges may be replaced with the values shown in the examples.

本明細書において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。 In the present specification, each component may contain multiple types of corresponding substances.

本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
≪シリカ粒子≫
本実施形態に係るシリカ粒子は、窒素元素含有化合物を含み、350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2以上5以下であり、かつBが0.2cm/g以上3cm/g以下である。
When referring to the amount of each component in the composition in this specification, if there are multiple types of substances corresponding to each component in the composition, unless otherwise specified, the multiple types present in the composition means the total amount of substances in
<<Silica particles>>
The silica particles according to the present embodiment contain a nitrogen element-containing compound, and the pore volumes with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after baking at 350 ° C. are A and B, respectively. When, B/A is 1.2 or more and 5 or less, and B is 0.2 cm 3 /g or more and 3 cm 3 /g or less.

ここで、以下、「350℃焼成前における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積A」を「350℃焼成前の細孔体積A」とも称する。 Here, hereinafter, "the pore volume A with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before 350°C firing" is also referred to as "the pore volume A before 350°C firing".

一方、「350℃焼成後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積B」を「350℃焼成後の細孔体積B」とも称する。 On the other hand, "the pore volume B with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method after firing at 350°C" is also referred to as "the pore volume B after firing at 350°C".

本実施形態に係るシリカ粒子は、上記構成により、帯電したとき帯電分布が狭い。その理由は次の通り推測される。 Due to the above configuration, the silica particles according to the present embodiment have a narrow charge distribution when charged. The reason is presumed as follows.

シリカ粒子は、負帯電性が高く、過剰に帯電することがある。そのため、帯電分布が広くなる。特に、低温低湿環境下であると、過剰な帯電が生じやすく、帯電分布が広くなる傾向が高まる。 Silica particles are highly negatively charged and may be excessively charged. Therefore, the charge distribution is widened. In particular, under a low-temperature and low-humidity environment, excessive charging tends to occur, and the tendency for the charging distribution to widen increases.

例えば、粉体塗装では、接触帯電、コロナ放電等の方法によって帯電させた粉体塗料を、被塗装物上に噴出して静電的に付着させた後、加熱することで塗装膜を形成する。 For example, in powder coating, a powder coating charged by a method such as contact electrification or corona discharge is sprayed onto an object to be coated and electrostatically adhered, followed by heating to form a coating film. .

しかし、帯電分布が広く帯電するシリカ粒子を粉体塗料の外添剤として使用すると、粉体塗料の帯電のバラツキが生じ、被塗装物に対する粉体塗料の付着量の均一化し難くなる。 However, when silica particles with a wide charge distribution are used as an external additive for powder coatings, the charging of the powder coatings becomes uneven, making it difficult to achieve uniform adhesion of the powder coatings to the object to be coated.

一方、窒素元素含有化合物をシリカ粒子に吸着させると、シリカ粒子が帯電したときの過剰な負帯電を抑えることができる。窒素元素含有化合物は、正帯電性を有しており、窒素元素含有化合物を吸着させたシリカ粒子は、過剰な負帯電を打ち消し、過剰な負帯電を抑制する。 On the other hand, when the nitrogen element-containing compound is adsorbed on the silica particles, excessive negative charging when the silica particles are charged can be suppressed. A nitrogen element-containing compound has a positive charging property, and the silica particles to which the nitrogen element-containing compound is adsorbed cancels excessive negative charging and suppresses excessive negative charging.

しかし、窒素元素含有化合物は正帯電性を有し、シリカ粒子最表面に吸着させると、負帯電と正帯電に帯電分布が広がってしまう。そのため、窒素元素含有化合物は、シリカ粒子の表面を被覆するのではなく、細孔等に存在するのが好ましい。 However, the nitrogen element-containing compound has a positive charging property, and when it is adsorbed on the outermost surface of the silica particles, the charging distribution spreads to negative charging and positive charging. Therefore, the nitrogen element-containing compound preferably exists in the pores and the like rather than covering the surfaces of the silica particles.

そこで、本実施形態に係るシリカ粒子では、350℃焼成前の細孔体積Aと350℃焼成後の細孔体積Bと、を上記関係となる特性とする。 Therefore, in the silica particles according to the present embodiment, the pore volume A before sintering at 350° C. and the pore volume B after sintering at 350° C. are characteristics that satisfy the above relationship.

350℃焼成後の細孔体積Bは、焼成して、シリカ粒子の細孔に吸着し、細孔の一部を塞いでいた窒素元素含有化合物が揮発後の細孔体積である。そのため、B/Aが1.2以上5以下であり、かつBが0.2cm/g以上3cm/g以下とすると、窒素元素含有化合物がシリカ粒子の少なくとも一部の細孔に十分量の窒素元素含有化合物が吸着していることを示している。そのため、窒素元素含有化合物による帯電分布の狭化が向上する。 The pore volume B after firing at 350° C. is the pore volume after volatilization of the nitrogen-element-containing compound that has been adsorbed in the pores of the silica particles and partially blocked the pores by firing. Therefore, when B/A is 1.2 or more and 5 or less and B is 0.2 cm 3 /g or more and 3 cm 3 /g or less, the nitrogen element-containing compound is sufficient for at least some pores of the silica particles. of nitrogen element-containing compounds are adsorbed. Therefore, the narrowing of the charge distribution by the nitrogen element-containing compound is improved.

以上から、本実施形態に係るシリカ粒子は、帯電したとき帯電分布が狭くなると推測される。 From the above, it is presumed that the silica particles according to the present embodiment have a narrow charge distribution when charged.

そして、例えば、本実施形態に係るシリカ粒子を粉体塗料の外添剤として使用すると、低温低湿環境下でも、粉体塗料の帯電のバラツキが生じ難く、被塗装物に対する粉体塗料の付着量の均一化が図られる。 Then, for example, when the silica particles according to the present embodiment are used as an external additive for a powder coating, even in a low-temperature and low-humidity environment, variation in charging of the powder coating is unlikely to occur, and the amount of powder coating attached to the object to be coated is uniformity is achieved.

また、本実施形態に係るシリカ粒子は、交差分極/マジック角回転(CP/MAS)法による29Si固体核磁気共鳴(NMR)スペクトル(以下「Si-CP/MAS NMRスペクトル」とも称する)における化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dとの比率C/Dが0.10以上0.75以下であることが好ましい。 In addition, the silica particles according to the present embodiment show chemical The ratio C/D between the integrated value C of the signal observed in the range of shift -50 ppm or more and -75 ppm or less and the integrated value D of the signal observed in the range of chemical shift -90 ppm or more and -120 ppm or less is 0.10 or more It is preferably 0.75 or less.

本実施形態に係るシリカ粒子は、上記範囲を満たすシグナルの積分値を有することにより、帯電したとき帯電分布が狭くなり易い。その理由は次の通り推測される。 Since the silica particles according to the present embodiment have a signal integral value that satisfies the above range, the charge distribution tends to be narrow when charged. The reason is presumed as follows.

上記範囲を満たすシグナルの積分値を有することは、少なくとも一部のシリカ粒子表面に、十分量の窒素元素含有化合物が吸着する低密度な、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体(例えば、SiO2/3CH層)が形成されていることを示している。3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体は、低密度で、かつ窒素元素含有化合物が吸着しやすい細孔形状になっている。 Having a signal integral value that satisfies the above range means that a sufficient amount of a nitrogen element-containing compound is adsorbed on at least a portion of the silica particle surface. It shows that a structure (eg, SiO 2/3 CH 3 layer) is formed. The structure composed of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent has a low density and a pore shape that facilitates adsorption of the nitrogen element-containing compound.

さらに、窒素元素含有化合物の吸着を阻害するOH基量を低減することで、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体に十分量の窒素元素含有化合物が吸着し易くなり、吸着量が増す。 Furthermore, by reducing the amount of OH groups that inhibit the adsorption of the nitrogen element-containing compound, a sufficient amount of the nitrogen element-containing compound is easily adsorbed on the structure composed of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent, Increases adsorption capacity.

そのため、窒素元素含有化合物による帯電分布の狭化が向上する。 Therefore, the narrowing of the charge distribution by the nitrogen element-containing compound is improved.

以下、本実施形態に係るシリカ粒子について詳細に説明する。
(細孔体積)
本実施形態に係るシリカ粒子において、350℃焼成前の細孔体積Aに対する350℃焼成後の細孔体積Bとの比B/Aは、1.2以上5以下であるが、帯電分布狭化の観点から、1.4以上3以下が好ましく、1.4以上2.5以下がより好ましい。
The silica particles according to this embodiment will be described in detail below.
(pore volume)
In the silica particles according to the present embodiment, the ratio B/A of the pore volume B after sintering at 350° C. to the pore volume A before sintering at 350° C. is 1.2 or more and 5 or less. from the viewpoint of, 1.4 or more and 3 or less are preferable, and 1.4 or more and 2.5 or less are more preferable.

350℃焼成後の細孔体積Bは、0.2cm/g以上3cm/g以下であるが、帯電分布狭化の観点から、0.3cm/g以上1.8cm/g以下が好ましく、0.6cm/g以上1.5cm/g以下がより好ましい。 The pore volume B after firing at 350 ° C. is 0.2 cm 3 /g or more and 3 cm 3 /g or less. It is preferably 0.6 cm 3 /g or more and 1.5 cm 3 /g or less.

350℃焼成は、具体的には、次の通り実施する。 350 degreeC baking is specifically implemented as follows.

窒素環境下、昇温速度10℃/分で、測定対象のシリカ粒子を350℃まで昇温し、350℃で3時間保持する。その後、昇温速度10℃/分で室温(25℃)まで冷却する。 In a nitrogen environment, the silica particles to be measured are heated to 350° C. at a heating rate of 10° C./min, and held at 350° C. for 3 hours. After that, it is cooled to room temperature (25° C.) at a heating rate of 10° C./min.

細孔体積は、次の通り測定する。 Pore volume is measured as follows.

まず、測定対象のシリカ粒子を、液体窒素温度(-196℃)に冷却して、窒素ガスを導入し、その吸着量を定容量法又は重量法で求める。導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより吸着等温線を作成する。この吸着等温線から、BJH法の計算式により、縦軸が頻度、横軸が細孔直径で表される細孔径分布曲線を求める。 First, the silica particles to be measured are cooled to liquid nitrogen temperature (-196° C.), nitrogen gas is introduced, and the adsorption amount is determined by the constant volume method or gravimetric method. An adsorption isotherm is created by gradually increasing the pressure of the introduced nitrogen gas and plotting the amount of nitrogen gas adsorbed against each equilibrium pressure. From this adsorption isotherm, a pore size distribution curve is obtained by the calculation formula of the BJH method, in which the vertical axis is the frequency and the horizontal axis is the pore diameter.

そして、得られた細孔径分布曲線から、縦軸が体積、横軸が細孔直径で表される積算細孔容積分布を求める。得られた積算細孔容積分布から、細孔直径1nm以上50nm以下の範囲の細孔容積を積算し、それを「細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積」とする。
(CP/MAS NMRスペクトル)
Si-CP/MAS NMRスペクトルおける化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dの比率C/Dは、0.10以上0.75以下であるが、帯電分布狭化の観点から、0.12以上0.45以下が好ましく、0.15以上0.40以下がより好ましい。
Then, from the obtained pore size distribution curve, an integrated pore volume distribution is obtained, in which the vertical axis is the volume and the horizontal axis is the pore diameter. From the obtained cumulative pore volume distribution, the pore volume with a pore diameter in the range of 1 nm or more and 50 nm or less is integrated, and this is defined as "the pore volume with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less".
(CP/MAS NMR spectrum)
The ratio of the integrated value C of the signal observed in the range of chemical shift -50 ppm or more and -75 ppm or less in the Si-CP / MAS NMR spectrum and the integrated value D of the signal observed in the range of chemical shift -90 ppm or more -120 ppm or less C/D is 0.10 or more and 0.75 or less, preferably 0.12 or more and 0.45 or less, more preferably 0.15 or more and 0.40 or less, from the viewpoint of narrowing the charge distribution.

帯電分布狭化の観点から、Si-CP/MAS NMRスペクトルのシグナルの積分値を100%とした時の、化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cの割合(Signal ratio)は、5(単位:%)以上が好ましく、7(単位:%)以上がより好ましい。なお、シグナルの積分値Cの割合の上限は、例えば、60%以下である。 From the viewpoint of narrowing the charge distribution, the ratio of the integrated value C of the signal observed in the chemical shift range of -50 ppm to -75 ppm when the integrated value of the signal in the Si-CP/MAS NMR spectrum is 100% ( Signal ratio) is preferably 5 (unit: %) or more, more preferably 7 (unit: %) or more. In addition, the upper limit of the ratio of the integrated value C of the signal is, for example, 60% or less.

Si-CP/MAS NMRスペクトルは、下記条件で、核磁気共鳴分光分析法による測定を実施することで得られる。
・分光器:AVENCE300(Brunker社製)
・共鳴周波数:59.6MHz
・測定核:29Si
・測定法:CPMAS法(Bruker社標準パルクシークエンスcp.av使用)
・待ち時間:4秒
・接触時間:8ミリ秒
・積算回数:2048回
・測定温度:室温(実測値25℃)
・観測中心周波数:-3975.72Hz
・MAS回転数:7.0mm-6kHz
・基準物質:ヘキシメチルシクロトリシロキサン
(シリカ粒子の構成)
本実施形態に係るシリカ粒子は、窒素元素含有化合物を含有する。
A Si-CP/MAS NMR spectrum is obtained by performing measurement by nuclear magnetic resonance spectroscopy under the following conditions.
・ Spectrometer: AVENCE300 (manufactured by Brunker)
・Resonance frequency: 59.6MHz
・Measurement nucleus: 29 Si
・Measurement method: CPMAS method (using Bruker's standard parc sequence cp.av)
・Wait time: 4 seconds ・Contact time: 8 milliseconds ・Accumulation times: 2048 times ・Measurement temperature: Room temperature (measured value 25°C)
・Observation center frequency: -3975.72Hz
・MAS rotation speed: 7.0mm-6kHz
・Reference substance: Hexymethylcyclotrisiloxane (composition of silica particles)
The silica particles according to this embodiment contain a nitrogen element-containing compound.

具体的には、本実施形態に係るシリカ粒子は、シリカ母粒子と、シリカ母粒子の少なくとも一部の表面が3官能シランカップリング剤の反応生成物で被覆され、さらに、前記反応生成物の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着した構造が挙げられる。前記構造を形成することで、上記細孔体積特性、上記Si-CP/MASNMRスペクトル特性を制御できる。また、後述する、疎水化度、及びOH基量も制御できる。 Specifically, in the silica particles according to the present embodiment, a silica base particle and at least a part of the surface of the silica base particle are coated with a reaction product of a trifunctional silane coupling agent, and further, the reaction product is A structure in which a nitrogen element-containing compound is adsorbed on at least a part thereof can be mentioned. By forming the structure, the pore volume characteristics and the Si-CP/MAS NMR spectral characteristics can be controlled. In addition, the degree of hydrophobicity and the amount of OH groups, which will be described later, can also be controlled.

また、本実施形態に係るシリカ粒子において、前記構造の表面に、疎水化処理構造体を有していてもよい。
-シリカ母粒子-
シリカ母粒子は、その少なくとも一部表面が、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成され、かつ3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着した構造体が形成される対象となるシリカ粒子である。
In addition, the silica particles according to the present embodiment may have a hydrophobized structure on the surface of the structure.
-Silica mother particles-
At least part of the surface of the silica base particles is composed of a reaction product of the trifunctional silane coupling agent, and at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent contain a nitrogen element-containing compound. Silica particles from which adsorbed structures are formed.

シリカ母粒子としては、例えば、乾式シリカ粒子、湿式シリカ粒子が挙げられる。 Examples of silica base particles include dry silica particles and wet silica particles.

乾式シリカ粒子としては、シラン化合物を燃焼させて得られる燃焼法シリカ(ヒュームドシリカ)、金属珪素粉を爆発的に燃焼させて得られる爆燃法シリカが挙げられる。 Dry silica particles include combustion silica (fumed silica) obtained by burning a silane compound and deflagration silica obtained by explosively burning metallic silicon powder.

湿式シリカ粒子としては、珪酸ナトリウムと鉱酸との中和反応によって得られる湿式シリカ粒子(アルカリ条件で合成・凝集した沈降法シリカ、酸性条件で合成・凝集したゲル法シリカ粒子)、酸性珪酸をアルカリ性にして重合することで得られるコロイダルシリカ粒子(シリカゾル粒子)、有機シラン化合物(例えばアルコキシシラン)の加水分解によって得られるゾルゲル法シリカ粒子が挙げられる。 Wet-process silica particles include wet-process silica particles obtained by a neutralization reaction between sodium silicate and mineral acid (precipitation silica particles synthesized and aggregated under alkaline conditions, gel-process silica particles synthesized and aggregated under acidic conditions), and acidic silicic acid. Examples include colloidal silica particles (silica sol particles) obtained by alkalinizing and polymerizing, and sol-gel method silica particles obtained by hydrolyzing an organic silane compound (eg, alkoxysilane).

これらの中でも、シリカ母粒子としては、帯電分布狭化の観点から、ゾルゲル法シリカ粒子が好ましい。
-3官能シランカップリング剤の反応生成物-
3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された吸着構造は、低密度でかつ窒素元素含有化合物と親和性が高い構造であるため、細孔の奥深くまで窒素元素含有化合物が吸着し易く、窒素元素含有化合物の吸着量(つまり含有量)が多くなる。負帯電性を有するシリカ表面に対して正帯電性を有する窒素元素含有化合物が付着することで、過剰な負帯電を打ち消す効果が発生する。また、窒素元素含有化合物はシリカ粒子の最表面ではなく、低密度構造内部に吸着しているため、正帯電性が強くなりすぎて帯電分布が広がることを防ぎ、過剰な負帯電のみを打ち消すことで、より帯電分布の狭化が向上する。
Among these, sol-gel method silica particles are preferable as the silica base particles from the viewpoint of narrowing the charge distribution.
-Reaction product of trifunctional silane coupling agent-
Since the adsorption structure composed of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent has a low density and a high affinity with the nitrogen element-containing compound, the nitrogen element-containing compound is easily adsorbed deep into the pores, The adsorption amount (that is, the content) of the nitrogen element-containing compound increases. Adherence of the positively charged nitrogen element-containing compound to the negatively charged silica surface produces an effect of canceling excessive negative charging. In addition, since the nitrogen element-containing compound is adsorbed not on the outermost surface of the silica particles but inside the low-density structure, it prevents the positive charging property from becoming too strong and the charging distribution from spreading, and only cancels excessive negative charging. , the narrowing of the charge distribution is further improved.

3官能シランカップリング剤の反応生成物とは、例えば、下記一般式(TA)において、ORがOH基に置換した反応生成物、ORがOH基に置換したもの同士が重縮合した反応生成物、ORがOH基に置換したものとシリカ粒子のSiOH基と重縮合した反応生成物が挙げられる。また、3官能シランカップリング剤の反応生成物は、これらはORすべて又は一部が置換した反応生成物、すべてあるいは一部が重縮合した反応生成物を含む。 The reaction product of the trifunctional silane coupling agent is, for example, a reaction product in which OR 2 is substituted with an OH group in the following general formula (TA), and a reaction in which OR 2 is substituted with an OH group by polycondensation. A product, OR 2 substituted with OH group, and a reaction product obtained by polycondensation with SiOH group of silica particles can be mentioned. Further, the reaction products of trifunctional silane coupling agents include reaction products in which OR 2 is wholly or partially substituted, and reaction products in which all or some of them are polycondensed.

3官能シランカップリング剤は、N(窒素)を含有しない非窒素元素含有化合物である。 A trifunctional silane coupling agent is a non-nitrogen element-containing compound that does not contain N (nitrogen).

具体的には、3官能シランカップリング剤としては、下記一般式(TA)で表され3官能シランカップリング剤が挙げられる。 Specifically, the trifunctional silane coupling agent includes a trifunctional silane coupling agent represented by the following general formula (TA).

一般式(TA):R-Si(OR
一般式(TA)中、Rは、炭素数1以上20以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基を表し、Rはハロゲン原子又はアルコキシ基を表す。複数のRは同じ基でもよいし、異なる基でもよい。
General formula (TA): R 1 —Si(OR 2 ) 3
In general formula (TA), R 1 represents a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and R 2 represents a halogen atom or represents an alkoxy group. A plurality of R 2 may be the same group or different groups.

で表される脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよいが、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は、炭素数1以上20以下が好ましく、炭素数1以上18以下がより好ましく、炭素数1以上12以下が更に好ましく、炭素数1以上10以下が更に好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和及び不飽和のいずれでもよいが、飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。 The aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 may be linear, branched or cyclic, but linear or branched is preferred. The number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group is preferably from 1 to 20 carbon atoms, more preferably from 1 to 18 carbon atoms, still more preferably from 1 to 12 carbon atoms, and even more preferably from 1 to 10 carbon atoms. The aliphatic hydrocarbon group may be either saturated or unsaturated, preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group, more preferably an alkyl group.

飽和脂肪族炭化水素基としては、直鎖状アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等)、分岐鎖状アルキル基(イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基、ターシャリーブチル基、ターシャリーペンチル基、イソペンタデシル基等)、環状アルキル基(シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等)などが挙げられる。 Examples of saturated aliphatic hydrocarbon groups include linear alkyl groups (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, hexadecyl group , icosyl group, etc.), branched alkyl groups (isopropyl group, isobutyl group, isopentyl group, neopentyl group, 2-ethylhexyl group, tertiary butyl group, tertiary pentyl group, isopentadecyl group, etc.), cyclic alkyl groups ( cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, tricyclodecyl group, norbornyl group, adamantyl group, etc.).

不飽和脂肪族炭化水素基としては、アルケニル基(ビニル基(エテニル基)、1-プロペニル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、1-ブテニル基、1-ヘキセニル基、2-ドデセニル基、ペンテニル基等)、アルキニル基(エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、3-ヘキシニル基、2-ドデシニル基等)などが挙げられる。 Examples of unsaturated aliphatic hydrocarbon groups include alkenyl groups (vinyl group (ethenyl group), 1-propenyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 1-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-dodecenyl group, pentenyl group, etc.), alkynyl groups (ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 3-hexynyl group, 2-dodecynyl group, etc.).

で表される芳香族炭化水素基は、炭素数6以上20以下が好ましく、より好ましくは炭素数6以上18以下、更に好ましくは炭素数6以上12以下、更に好ましくは炭素数6以上10以下である。 The aromatic hydrocarbon group represented by R 1 preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, still more preferably 6 to 12 carbon atoms, still more preferably 6 to 10 carbon atoms. It is below.

芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレン基、アントラセン基等が挙げられる。 The aromatic hydrocarbon group includes phenylene group, biphenylene group, terphenylene group, naphthalene group, anthracene group and the like.

で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましい。 Halogen atoms represented by R 2 include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms. A chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom is preferable as the halogen atom.

で表されるアルコキシ基としては、炭素数1以上10以下(好ましくは1以上8以下、より好ましくは1以上4以下)のアルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基、n-ブトキシ基、n-ヘキシロキシ基、2-エチルヘキシロキシ基、3,5,5-トリメチルヘキシルオキシ基等が挙げられる。アルコキシ基は、置換されたアルコキシ基も含む。アルコキシ基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アミド基、カルボニル基等が挙げられる。 The alkoxy group represented by R 2 includes an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms). Examples of alkoxy groups include methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-butoxy, n-hexyloxy, 2-ethylhexyloxy, and 3,5,5-trimethylhexyloxy groups. be done. Alkoxy groups also include substituted alkoxy groups. A halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, an alkoxy group, an amide group, a carbonyl group, etc., can be mentioned as the substituent that can be substituted on the alkoxy group.

一般式(TA)で表される3官能シランカップリング剤は、Rが炭素数1以上20以下の飽和脂肪族炭化水素基であり、Rがハロゲン原子又はアルコキシ基である3官能シランカップリング剤が好ましい。 The trifunctional silane coupling agent represented by the general formula (TA) is a trifunctional silane coupling agent in which R 1 is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and R 2 is a halogen atom or an alkoxy group. A ring agent is preferred.

3官能シランカップリング剤としては、例えば、
ビニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、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、n-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、ビニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、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、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、デシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン(以上、Rが、無置換の脂肪族炭化水素基又は無置換の芳香族炭化水素基である化合物);
3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-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-グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン(以上、Rが、置換された脂肪族炭化水素基又は置換された芳香族炭化水素基である化合物);
などが挙げられる。
Examples of trifunctional silane coupling agents include
vinyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane Silane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, p-methylphenyltriethoxysilane methoxysilane, phenyltriethoxysilane, benzyltriethoxysilane, decyltrichlorosilane, phenyltrichlorosilane (compounds in which R 1 is an unsubstituted aliphatic hydrocarbon group or an unsubstituted aromatic hydrocarbon group);
3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane (where R 1 is compounds that are substituted aliphatic hydrocarbon groups or substituted aromatic hydrocarbon groups);
etc.

3官能シランカップリング剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 The trifunctional silane coupling agents may be used singly or in combination of two or more.

これらの中でも、帯電分布狭化の観点から、3官能シランカップリング剤としては、アルキルトリアルコキシシランが好ましく、一般式(TA)において、Rが炭素数1以上20以下(好ましくは炭素数1以上15以下)のアルキル基を示し、Rが炭素数1以上2以下のアルキル基を示すアルキルトリアルコキシシランがより好ましい。 Among these, alkyltrialkoxysilane is preferable as the trifunctional silane coupling agent from the viewpoint of narrowing the charge distribution. and 15 or less), and R 2 is more preferably an alkyl group having 1 or more and 2 or less carbon atoms.

3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体の付着量は、帯電分布狭化の観点から、シリカ粒子に対して5.5質量%以上30質量%以下が好ましく、7質量%以上22質量%以下がより好ましい。
-窒素元素含有化合物-
窒素元素含有化合物は、アンモニア、及び温度-200℃以上25℃以下で気体状態の化合物を除く窒素元素含有化合物である。
From the viewpoint of narrowing the charge distribution, the adhesion amount of the structure composed of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent is preferably 5.5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the silica particles, and 7% by mass. More preferably, the content is 22% by mass or less.
-Nitrogen element-containing compound-
The nitrogen element-containing compound is a nitrogen element-containing compound excluding ammonia and a compound in a gaseous state at a temperature of -200°C or higher and 25°C or lower.

窒素元素含有化合物は、3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に吸着していることが好ましい。 The nitrogen element-containing compound is preferably adsorbed in at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent.

窒素元素含有化合物としては、四級アンモニウム塩、第一級アミン化合物、第二級アミン化合物、第三級アミン化合物、アミド化合物、イミン化合物、及びニトリル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種が例示される。 The nitrogen element-containing compound is at least one selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, amide compounds, imine compounds, and nitrile compounds. exemplified.

ここで、第一級アミン化合物としては、フェネチルアミン、トルイジン、カテコールアミン、2,4,6-トリメチルアニリンが挙げられる。 Here, the primary amine compounds include phenethylamine, toluidine, catecholamine, and 2,4,6-trimethylaniline.

第二級アミン化合物としては、ジベンジルアミン、2-ニトロジフェニルアミン、4-(2-オクチルアミノ)ジフェニルアミンが挙げられる。 Secondary amine compounds include dibenzylamine, 2-nitrodiphenylamine, 4-(2-octylamino)diphenylamine.

第三級アミン化合物としては、1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、N,N-ジベンジル-2-アミノエタノール、N-ベンジル-N-メチルエタノールアミンが挙げられる。 Tertiary amine compounds include 1,8-bis(dimethylamino)naphthalene, N,N-dibenzyl-2-aminoethanol, N-benzyl-N-methylethanolamine.

アミド化合物としては、N-シクロヘキシル-p-トルエンスルホンアミド、4-アセトアミド-1-ベンジルピペリジン、N-ヒドロキシ-3-[1-(フェニルチオ)メチル-1H-1,2,3-トリアゾール-4-イル]ベンズアミドが挙げられる。 Amide compounds include N-cyclohexyl-p-toluenesulfonamide, 4-acetamido-1-benzylpiperidine, N-hydroxy-3-[1-(phenylthio)methyl-1H-1,2,3-triazole-4- yl]benzamides.

イミン化合物としては、ジフェニルメタンイミン、2,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニルイミノ)ブタン、N,N‘-(エタン-1,2-ジイリデン)ビス(2,4,6-トリメチルアニリン)が挙げられる。 Examples of imine compounds include diphenylmethanimine, 2,3-bis(2,6-diisopropylphenylimino)butane, and N,N'-(ethane-1,2-diylidene)bis(2,4,6-trimethylaniline). mentioned.

ニトリル化合物としては、3-インドールアセトニトリル、4-[(4-クロロ-2-ピリミジニル)アミノ]ベンゾニトリル、4-ブロモ-2,2-ジフェニルブチロニトリルが挙げられる。 Nitrile compounds include 3-indoleacetonitrile, 4-[(4-chloro-2-pyrimidinyl)amino]benzonitrile, 4-bromo-2,2-diphenylbutyronitrile.

これらの中でも、帯電分布狭化の観点から、窒素元素含有化合物としては、四級アンモニウム塩が好ましい。 Among these, the quaternary ammonium salt is preferable as the nitrogen element-containing compound from the viewpoint of narrowing the charge distribution.

四級アンモニウム塩は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 A quaternary ammonium salt may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

四級アンモニウム塩は、特に制限されず、公知の四級アンモニウム塩が適用できる。 The quaternary ammonium salt is not particularly limited, and known quaternary ammonium salts can be applied.

四級アンモニウム塩は、帯電分布狭化の観点から、一般式(AM)で表される化合物を含むことが好ましい。一般式(AM)で表される化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 From the viewpoint of narrowing the charge distribution, the quaternary ammonium salt preferably contains a compound represented by the general formula (AM). The compounds represented by general formula (AM) may be used singly or in combination of two or more.

Figure 2022151522000001
Figure 2022151522000001

一般式(AM)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、アラルキル基若しくはアリール基を表し、Xは陰イオンを表す。ただし、R、R、R及びRの少なくとも一つは置換基を有していてもよいアルキル基、アラルキル基若しくはアリール基を表す。また、R、R、R及びRのうち、2つ以上は連結して、脂肪族環、芳香環、又はヘテロ環形成してもよい。 In general formula (AM), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or an optionally substituted alkyl group, aralkyl group or aryl group ; represents an anion. However, at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represents an optionally substituted alkyl group, aralkyl group or aryl group. Two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be linked to form an aliphatic ring, an aromatic ring, or a hetero ring.

~Rで表されるアルキル基としては、炭素数1以上20以下の直鎖状のアルキル基、炭素数3以上20以下の分岐状のアルキル基が挙げられる。 Examples of alkyl groups represented by R 1 to R 4 include linear alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms and branched alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms.

炭素数1以上20以下の直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基等が挙げられる。 Linear alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n -octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group and the like.

炭素数3以上20以下の分岐状のアルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、イソノニル基、sec-ノニル基、tert-ノニル基、イソデシル基、sec-デシル基、tert-デシル基等が挙げられる。 Examples of branched alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms include isopropyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, isohexyl group and sec-hexyl. group, tert-hexyl group, isoheptyl group, sec-heptyl group, tert-heptyl group, isooctyl group, sec-octyl group, tert-octyl group, isononyl group, sec-nonyl group, tert-nonyl group, isodecyl group, sec -decyl group, tert-decyl group and the like.

上記の中でも、R~Rで表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、テトラデシル基等の炭素数1以上15以下のアルキル基であることが好ましい。 Among the above, alkyl groups represented by R 1 to R 4 are preferably alkyl groups having 1 to 15 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, butyl group and tetradecyl group.

~Rで表されるアラルキル基としては、炭素数7以上30以下のアラルキル基が挙げられる。 Aralkyl groups represented by R 1 to R 4 include aralkyl groups having 7 to 30 carbon atoms.

炭素数7以上30以下のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル 基、フェニルオクチル基、フェニルノニル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、アントラチルメチル基、フェニル-シクロペンチルメチル基等が挙げられる。 Aralkyl groups having 7 to 30 carbon atoms include, for example, benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, 4-phenylbutyl group, phenylpentyl group, phenylhexyl group, phenylheptyl group, phenyloctyl group and phenylnonyl group. , naphthylmethyl group, naphthylethyl group, anthratylmethyl group, phenyl-cyclopentylmethyl group and the like.

上記の中でも、R~Rで表されるアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基等の炭素数7以上15以下のアラルキル基であることが好ましい。 Among the above, the aralkyl group represented by R 1 to R 4 is preferably an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms, such as a benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, 4-phenylbutyl group, and the like. .

~Rで表されるアリール基としては、炭素数6以上20以下のアリール基等が挙げられる。 Examples of the aryl group represented by R 1 to R 4 include aryl groups having 6 or more and 20 or less carbon atoms.

炭素数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ピリジル基、ナフチル基等が挙げられる。 Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include phenyl group, pyridyl group, naphthyl group and the like.

上記の中でも、R~Rで表されるアリール基としては、フェニル基等の炭素数6以上10以下のアリール基であることが好ましい。 Among the above, the aryl group represented by R 1 to R 4 is preferably an aryl group having 6 or more and 10 or less carbon atoms such as a phenyl group.

で表される陰イオンとしては、有機陰イオン、無機陰イオンが挙げられる。 Anions represented by X include organic anions and inorganic anions.

有機陰イオンとしては、ポリフルオロアルキルスルホン酸イオン、ポリフルオロアルキルカルボン酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、芳香族カルボン酸イオン、芳香族スルホン酸イオン(1-ナフトール-4-スルホン酸イオン等)などが挙げられる。 Examples of organic anions include polyfluoroalkylsulfonate ions, polyfluoroalkylcarboxylate ions, tetraphenylborate ions, aromatic carboxylate ions, aromatic sulfonate ions (1-naphthol-4-sulfonate ions, etc.), and the like. is mentioned.

無機陰イオンとしては、モリブデン酸イオン(MoO 2-、Mo 2-、Mo10 2-、Mo13 2-、Mo24 2-、Mo26 4-等)、OH、F、Fe(CN) 3-、Cl、Br、NO 、NO 、CO 2-、PO 3-、SO 2-等が挙げられる。 Examples of inorganic anions include molybdate ions (MoO 4 2- , Mo 2 O 7 2- , Mo 3 O 10 2- , Mo 4 O 13 2- , Mo 7 O 24 2- , Mo 8 O 26 4- etc. ), OH , F , Fe(CN) 6 3− , Cl , Br , NO 2 , NO 3 , CO 3 2− , PO 4 3− , SO 4 2− and the like.

一般式(AM)中、R、R、R及びRの2つ以上が互いに連結して環を形成していてもよい。R、R、R及びRの2つ以上が互いに連結して形成される環としては、炭素数2以上20以下の脂環、炭素数2以上20以下の複素環式アミン等が挙げられる。 In general formula (AM), two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be linked together to form a ring. Examples of the ring formed by combining two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include alicyclic rings having 2 to 20 carbon atoms, heterocyclic amines having 2 to 20 carbon atoms, and the like. mentioned.

一般式(AM)で表される化合物において、R、R、R及びRが、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ニトリル基、カルボニル基、エーテル基、アミド基、シロキサン基、シリル基、シランアルコキシ基、等が挙げられる。 In the compound represented by general formula (AM), each of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may independently have a substituent. Examples of substituents include nitrile groups, carbonyl groups, ether groups, amide groups, siloxane groups, silyl groups, silanealkoxy groups, and the like.

、R、R及びRは、各々独立に、炭素数1以上16以下のアルキル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、又は炭素数6以上20以下のアリール基を表すことが好ましい。 R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. is preferred.

これらの中でも、帯電分布狭化の観点から、一般式(AM)で表される化合物は、総炭素数18以上35以下が好ましく、20以上32以下がより好ましい。 Among these, from the viewpoint of narrowing the charge distribution, the compound represented by the general formula (AM) preferably has a total carbon number of 18 or more and 35 or less, more preferably 20 or more and 32 or less.

一般式(AM)で表される化合物におけるX以外の構造の例示を以下に示すが、本実施形態はこれに限定されない。 Examples of structures other than X 1 - in the compound represented by general formula (AM) are shown below, but the present embodiment is not limited thereto.

Figure 2022151522000002
Figure 2022151522000002


窒素元素含有化合物は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、モリブデン元素を含む窒素元素含有化合物が好ましく、モリブデン元素を含む四級アンモニウム塩(特に、四級アンモニウムのモリブデン元素を含む塩)、及び四級アンモニウム塩とモリブデン元素を含む金属酸化物との混合物よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 The nitrogen element-containing compound is preferably a nitrogen element-containing compound containing a molybdenum element from the viewpoint of narrowing the charge distribution and maintaining the charge distribution. ), and a mixture of a quaternary ammonium salt and a metal oxide containing a molybdenum element.

窒素元素化合物が、モリブデン元素を含むと、窒素元素の活性を高め、窒素元素含有化合物がシリカ粒子の最表面ではなく細孔内部に存在しても、窒素元素の正帯電性を適度に発現することができる。そのため、帯電したとき帯電分布が狭く、帯電分布の維持性も高くなり易い。 When the nitrogen element compound contains the molybdenum element, the activity of the nitrogen element is enhanced, and even if the nitrogen element-containing compound is present not on the outermost surface of the silica particles but inside the pores, the positive charging property of the nitrogen element is appropriately expressed. be able to. Therefore, when charged, the charge distribution is narrow, and the charge distribution maintainability tends to be high.

特に、四級アンモニウムのモリブデン元素を含む塩は、陰イオンであるモリブデン元素を含むアニオンが、陽イオンである四級アンモニウムカチオンとの結合が強いため、帯電分布維持性が高まる。 In particular, in the quaternary ammonium molybdenum element-containing salt, the molybdenum element-containing anion, which is an anion, strongly bonds with the cation, quaternary ammonium cation, so that the charge distribution maintenance property is enhanced.

モリブデン元素を含む四級アンモニウム塩としては、[N(CH)(C14292 Mo28 4-、[N(C(C]Mo 2-、[N(CH(CH)(CH17CH]MoO 2-、[N(CH(CH)(CH15CH]MoO 2-等が挙げられる。 Quaternary ammonium salts containing molybdenum include [N + (CH) 3 (C 14 C 29 ) 2 ] 4 Mo 8 O 28 4- , [N + (C 4 H 9 ) 2 (C 6 H 6 ) 2 ] 2 Mo 2 O 7 2− , [N + (CH 3 ) 2 (CH 2 C 6 H 6 )(CH 2 ) 17 CH 3 ] 2 MoO 4 2− , [N + (CH 3 ) 2 (CH 2 C 6 H 6 )(CH 2 ) 15 CH 3 ] 2 MoO 4 2- and the like.

モリブデン元素を含む金属酸化物としては、モリブデン酸化物(三酸化モリブデン、二酸化モリブデン、Mo26)、モリブデン酸アルカリ金属塩(モリブデン酸リチウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム等)、モリブデンアルカリ土類金属塩(モリブデン酸マグネシウム、モリブデン酸カルシウム等)、その他複合酸化物(Bi・2MoO、γ-CeMo13等)が挙げられる。
-窒素元素含有化合物の検出及び含有量-
本実施形態に係るシリカ粒子は、300℃以上600℃以下の範囲の温度帯で加熱した際に、窒素元素含有化合物が検出される。具体的には、例えば、次の通りである。
Examples of metal oxides containing molybdenum include molybdenum oxides (molybdenum trioxide, molybdenum dioxide, Mo 9 O 26 ), alkali metal molybdate salts (lithium molybdate, sodium molybdate, potassium molybdate, etc.), molybdenum alkaline earth. metal salts (magnesium molybdate, calcium molybdate, etc.) and other complex oxides (Bi 2 O 3 .2MoO 3 , γ-Ce 2 Mo 3 O 13 , etc.).
- Detection and content of nitrogen element-containing compounds -
When the silica particles according to the present embodiment are heated in a temperature range of 300° C. or higher and 600° C. or lower, a nitrogen element-containing compound is detected. Specifically, for example, it is as follows.

窒素元素含有化合物の検出には、例えば、キャリア―ガスとしてHeを用いた加熱炉式の落下型熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計を利用する。窒素元素含有化合物は、不活性ガス下での300℃以上600℃以下の熱分解温度条件で検出することができる。具体的には0.1mg以上10mg以下のシリカ粒子を熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計に導入し、検出されるピークのMSスペクトルから窒素元素含有化合物の含有有無を確認することができる。窒素元素含有化合物を含有するシリカ粒子から熱分解で生成する成分としては、例えば、下記一般式(N)で示される1級以上3級以下のアミン又は芳香族窒素化合物が挙げられる。 For the detection of nitrogen element-containing compounds, for example, a heating furnace type dropping pyrolysis gas chromatograph mass spectrometer using He as a carrier gas is used. A nitrogen element-containing compound can be detected under thermal decomposition temperature conditions of 300° C. or higher and 600° C. or lower under an inert gas. Specifically, 0.1 mg or more and 10 mg or less of silica particles can be introduced into a pyrolysis gas chromatograph mass spectrometer, and the presence or absence of a nitrogen element-containing compound can be confirmed from the MS spectrum of the detected peak. Examples of components generated by thermal decomposition of silica particles containing a nitrogen element-containing compound include primary to tertiary amines and aromatic nitrogen compounds represented by the following general formula (N).

下記一般式(N)において、RN1~RN3は、それぞれ独立に、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、アラルキル基若しくはアリール基を表し、RN1~RN3は、一般式(AM)のR、R、及びRと同義である。 In the following general formula (N), R N1 to R N3 each independently represent a hydrogen atom, or an optionally substituted alkyl group, aralkyl group or aryl group, and R N1 to RN3 has the same definition as R 1 , R 2 and R 3 in general formula (AM).

例えば、窒素元素含有化合物が四級アンモニウム塩である場合、600℃の熱分解により側鎖の一部が脱離し、3級アミンとして検出される。 For example, when the nitrogen element-containing compound is a quaternary ammonium salt, thermal decomposition at 600° C. causes part of the side chain to be eliminated and detected as a tertiary amine.

Figure 2022151522000003
Figure 2022151522000003


窒素元素含有化合物の含有量は、帯電分布狭化の観点から、シリカ粒子に対して、N原子換算で0.008質量%以上0.45質量%以下が好ましく、0.015質量%以上0.20質量%以下がより好ましく、0.018質量%以上0.10質量%以下がさらに好ましい。 From the viewpoint of narrowing the charge distribution, the content of the nitrogen element-containing compound is preferably 0.008% by mass or more and 0.45% by mass or less, and 0.015% by mass or more and 0.45% by mass or less in terms of N atoms with respect to the silica particles. 20% by mass or less is more preferable, and 0.018% by mass or more and 0.10% by mass or less is even more preferable.

N原子換算の窒素元素含有化合物の含有量は、次の通り測定する。 The content of the nitrogen element-containing compound in terms of N atoms is measured as follows.

酸素・窒素分析装置(例えば堀場製作所社製のEMGA-920)を用いて、積算時間45秒で測定し、窒素元素の存在量をNの割合(N/Si)を得る。なお、試料前処理として、真空乾燥機で100℃24時間以上乾燥することで、アンモニア等不純物をシリカ粒子から除去しておく。 Using an oxygen/nitrogen analyzer (for example, EMGA-920 manufactured by Horiba Ltd.), the amount of nitrogen element present is measured at an integration time of 45 seconds to obtain the ratio of N (N/Si). As a sample pretreatment, the silica particles are dried at 100° C. for 24 hours or more to remove impurities such as ammonia from the silica particles.

ここで、窒素元素含有化合物として、モリブデン元素を含む窒素元素含有化合物を適用する場合、帯電分布狭化観点から、蛍光X線分析により測定される、モリブデン元素のNet強度とシリコン元素のNet強度との比率(Mo/Si)は、0.035以上0.35以下が好ましく、0.07以上0.32以下が好ましく、0.10以上0.30以下がより好ましい。 Here, when a nitrogen element-containing compound containing molybdenum element is used as the nitrogen element-containing compound, from the viewpoint of narrowing the charge distribution, the net intensity of molybdenum element and the net intensity of silicon element measured by fluorescent X-ray analysis (Mo/Si) is preferably 0.035 or more and 0.35 or less, preferably 0.07 or more and 0.32 or less, and more preferably 0.10 or more and 0.30 or less.

帯電分布狭化の観点から、モリブデン元素のNet強度は、5kcps以上75kcps以下、7kcps以上50kcps以下、8kcps以上55kcps以下、又は10kcps以上40kcps以下が好ましい。 From the viewpoint of narrowing the charge distribution, the Net intensity of the molybdenum element is preferably 5 kcps to 75 kcps, 7 kcps to 50 kcps, 8 kcps to 55 kcps, or 10 kcps to 40 kcps.

モリブデン元素及びシリコン元素のNet強度は、次の通り測定する。 The net intensity of molybdenum element and silicon element is measured as follows.

シリカ粒子約0.5gを、圧縮成形機を用いて荷重6t且つ60秒の加圧で圧縮し、直径50mm且つ厚さ2mmのディスクを作製する。このディスクを試料にして、走査型蛍光X線分析装置(XRF-1500、(株)島津製作所製)を用いて、下記の条件で定性定量元素分析を行い、モリブデン元素及びシリコン元素それぞれのNet強度(単位:kilo counts per second,kcps)を求める。
・管電圧:40kV
・管電流:90mA
・測定面積(分析径):直径10mmφ
・測定時間:30分
・対陰極:ロジウム
-窒素元素含有化合物の抽出量-
アンモニア/メタノール混合溶液による窒素元素含有化合物の抽出量Xは、0.1質量%以上であり、窒素元素含有化合物の抽出量Xと、水による窒素元素含有化合物の抽出量Yとが、式:Y/X<0.3を満たすことがよい。
About 0.5 g of silica particles are compressed using a compression molding machine with a load of 6 t and a pressure of 60 seconds to produce a disk with a diameter of 50 mm and a thickness of 2 mm. Using this disk as a sample, using a scanning fluorescent X-ray analyzer (XRF-1500, manufactured by Shimadzu Corporation), qualitative and quantitative elemental analysis was performed under the following conditions, and the Net intensity of each of the molybdenum element and the silicon element (Unit: kilo counts per second, kcps).
・Tube voltage: 40 kV
・Tube current: 90mA
・Measurement area (analysis diameter): diameter 10mmφ
・Measurement time: 30 minutes ・Anticathode: rhodium - extraction amount of nitrogen element-containing compound -
The amount X of the nitrogen element-containing compound extracted by the ammonia/methanol mixed solution is 0.1% by mass or more, and the extraction amount X of the nitrogen element-containing compound and the extraction amount Y of the nitrogen element-containing compound by water are represented by the formula: It is preferable to satisfy Y/X<0.3.

つまり、窒素元素含有化合物は、水に溶け難い性質、すなわち空気中の水分を吸着し難い。 That is, the nitrogen element-containing compound has a property of being difficult to dissolve in water, that is, it is difficult to adsorb moisture in the air.

窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子において、当該窒素元素含有化合物が水分を吸着すると、帯電分布が広化し、また、シリカ粒子から窒素元素含有化合物が離脱し易くなる。 In silica particles containing a nitrogen element-containing compound, when the nitrogen element-containing compound adsorbs moisture, the charge distribution is widened and the nitrogen element-containing compound is easily released from the silica particles.

しかし、空気中の水分を吸着し難い窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子は、空気中に水分が多分に存在しても(高湿度下でも)、帯電分布が広化し難く、かつ、窒素元素含有化合物が離脱し難く、狭い帯電分布が維持され易くなる。 However, silica particles containing a nitrogen element-containing compound that hardly adsorbs moisture in the air are difficult to widen the charge distribution even if there is a lot of moisture in the air (even under high humidity), and the nitrogen element is contained. Compounds are less likely to leave and a narrow charge distribution is easily maintained.

窒素元素含有化合物の抽出量Xは、50質量%以上が好ましい。ただし、窒素元素含有化合物の抽出量Xの上限は、表面張力の関係で、細孔内部へ溶液が浸透しづらく、窒素元素含有化合物の一部は溶解せずに残ることから、例えば、95質量%以下である。 The extraction amount X of the nitrogen element-containing compound is preferably 50% by mass or more. However, the upper limit of the extraction amount X of the nitrogen element-containing compound is, for example, 95 mass because it is difficult for the solution to penetrate into the inside of the pores due to surface tension, and a part of the nitrogen element-containing compound remains without being dissolved. % or less.

窒素元素含有化合物の抽出量Xと窒素元素含有化合物の抽出量Yとの比「Y/X」は、0.3未満が好ましく、0.15以下がより好ましい。ただし、比「Y/X」の下限は、理想的には、0であるが、X及びYの測定誤差範囲が±1%の範囲程度見られることから、例えば、0.01以上である。 The ratio “Y/X” of the extraction amount X of the nitrogen element-containing compound to the extraction amount Y of the nitrogen element-containing compound is preferably less than 0.3, more preferably 0.15 or less. However, although the lower limit of the ratio "Y/X" is ideally 0, it is, for example, 0.01 or more because the measurement error range of X and Y is about ±1%.

ここで、窒素元素含有化合物の抽出量X及びYは、次の通り測定される。 Here, the extraction amounts X and Y of the nitrogen element-containing compound are measured as follows.

まず、測定対象のシリカ粒子を、熱重量・質量分析装置(例えばネッチ・ジャパン 株式会社製のガスクロマトグラフ質量分析計)で400℃一定で分析し、少なくとも炭素数が1以上の炭化水素が窒素原子と共有結合した化合物の、シリカ粒子に対する質量分率の積算を測定し、W1とする。 First, the silica particles to be measured are analyzed with a thermogravimetric/mass spectrometer (for example, a gas chromatograph mass spectrometer manufactured by Netsch Japan Co., Ltd.) at a constant temperature of 400 ° C., and hydrocarbons having at least 1 or more carbon atoms are nitrogen atoms. Measure the integrated mass fraction of the compound covalently bonded to the silica particles and set it as W1.

一方、液温25℃のアンモニア/メタノール溶液(Sigma-Aldrich社製、アンモニア/メタノールの質量比=1/5.2)30質量部に、測定対象のシリカ粒子1質量部を添加し、30分間超音波処理を行った後、シリカ粉体と抽出液を分離する。分離したシリカ粒子を真空乾燥機で100℃24時間乾燥し、熱重量・質量分析装置により、400℃一定条件で、少なくとも炭素数が1以上の炭化水素が窒素原子と共有結合した化合物のシリカ粒子に対する質量分率を測定し、W2とする。 On the other hand, 1 part by mass of silica particles to be measured is added to 30 parts by mass of an ammonia/methanol solution (manufactured by Sigma-Aldrich, mass ratio of ammonia/methanol = 1/5.2) at a liquid temperature of 25°C, and the mixture is stirred for 30 minutes. After ultrasonication, the silica powder and the extract are separated. The separated silica particles are dried in a vacuum dryer at 100°C for 24 hours, and are analyzed by a thermogravimetric/mass spectrometer under constant conditions of 400°C to obtain silica particles of a compound in which a hydrocarbon having at least 1 or more carbon atoms is covalently bonded to a nitrogen atom. is measured and designated as W2.

そして、下記式で、窒素元素含有化合物の抽出量Xを算出する。
・式:X=W1-W2
また、液温25℃の水30質量部に、測定対象のシリカ粒子1質量部を添加し、30分間超音波処理を行った後、シリカ粒子と抽出液を分離する。分離したシリカ粒子を真空乾燥機で100℃24時間乾燥し、熱重量・質量分析装置により、400℃一定条件で、少なくとも炭素数が1以上の炭化水素が窒素原子と共有結合した化合物のシリカ粒子に対する質量分率を測定し、W3とする。
Then, the extraction amount X of the nitrogen element-containing compound is calculated by the following formula.
・Formula: X=W1-W2
In addition, 1 part by mass of silica particles to be measured is added to 30 parts by mass of water at a liquid temperature of 25° C., ultrasonically treated for 30 minutes, and then the silica particles and the extract are separated. The separated silica particles are dried in a vacuum dryer at 100°C for 24 hours, and are analyzed by a thermogravimetric/mass spectrometer under constant conditions of 400°C to obtain silica particles of a compound in which a hydrocarbon having at least 1 or more carbon atoms is covalently bonded to a nitrogen atom. The mass fraction for is measured and defined as W3.

そして、下記式で、窒素元素含有化合物の抽出量Yを算出する。
・式:Y=W1-W3
(疎水化処理構造体)
疎水化処理構造体は、疎水化処理剤が反応した構造体である。
Then, the extraction amount Y of the nitrogen element-containing compound is calculated by the following formula.
・Formula: Y=W1-W3
(Hydrophobic treatment structure)
The hydrophobized structure is a structure reacted with a hydrophobizing agent.

疎水化処理剤としては、例えば、有機ケイ素化合物が適用される。 As the hydrophobizing agent, for example, an organosilicon compound is applied.

有機ケイ素化合物としては、例えば、
メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン等の低級アルキル基を有するアルコキシシラン化合物又はハロシラン化合物;
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基を有するアルコキシシラン化合物;
2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物;
p-スチリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシラン等のスチリル基を有するアルコキシシラン化合物;
N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノアルキル基を有するアルコキシシラン化合物;
3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネートアルキル基を有するアルコキシシラン化合物;
ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等のシラザン化合物;
などが挙げられる。
(シリカ粒子の特性)
-疎水化度-
本実施形態に係るシリカ粒子の疎水化度は、帯電分布狭化の観点から、10%以上60%以下が好ましく、20%以上55%以下がより好ましく、28%以上53%以下がさらに好ましい。
Examples of organosilicon compounds include
alkoxysilane compounds or halosilane compounds having a lower alkyl group such as methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylchlorosilane, trimethylmethoxysilane;
Alkoxysilane compounds having a vinyl group such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane;
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycid Alkoxysilane compounds having an epoxy group such as xypropyltriethoxysilane;
Alkoxysilane compounds having a styryl group such as p-styryltrimethoxysilane and p-styryltriethoxysilane;
N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, Alkoxysilane compounds having aminoalkyl groups such as 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine and N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane;
Alkoxysilane compounds having an isocyanate alkyl group such as 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane;
silazane compounds such as hexamethyldisilazane and tetramethyldisilazane;
etc.
(Characteristics of silica particles)
-Hydrophobicity-
From the viewpoint of narrowing the charge distribution, the hydrophobicity of the silica particles according to the present embodiment is preferably 10% or more and 60% or less, more preferably 20% or more and 55% or less, and even more preferably 28% or more and 53% or less.

シリカ粒子の疎水化度が10%以下であると、3官能シランカップリング剤の反応生成で構造体の被覆量が低く、窒素元素含有化合物の含有量が低減する、そのため、帯電分布が広がり易くなる。 When the degree of hydrophobicity of the silica particles is 10% or less, the coverage of the structure is low due to reaction generation of the trifunctional silane coupling agent, and the content of the nitrogen element-containing compound is reduced. Become.

一方、シリカ粒子の疎水化度が60%を超えると、3官能シランカップリング剤の反応生成で構造体の密度が高くなり、細孔も少なく、窒素元素含有化合物の含有量が低減する。そのため、帯電分布が広がり易くなる。 On the other hand, when the degree of hydrophobization of silica particles exceeds 60%, the density of the structure increases due to the reaction production of the trifunctional silane coupling agent, the number of pores decreases, and the content of the nitrogen element-containing compound decreases. Therefore, the electrification distribution tends to spread.

シリカ粒子の疎水化度は、次の通り測定する。 The degree of hydrophobicity of silica particles is measured as follows.

イオン交換水50mlに、試料となるシリカ粒子を0.2質量%入れ、マグネティックスターラーで攪拌しながらビュレットからメタノールを滴下し、試料全量が沈んだ終点におけるメタノール-水混合溶液中のメタノール質量分率を、疎水化度として求める。
-個数平均粒径及び個数粒度分布指標-
本実施形態に係るシリカ粒子の個数平均粒径は、10nm以上200nm以下が好ましく、10nm以上80nm以下がより好ましく、10nm以上60nm以下がより好ましい。
0.2% by mass of silica particles as a sample is added to 50 ml of ion-exchanged water, and methanol is added dropwise from a burette while stirring with a magnetic stirrer. is obtained as the degree of hydrophobicity.
-Number average particle size and number particle size distribution index-
The number average particle diameter of the silica particles according to the present embodiment is preferably 10 nm or more and 200 nm or less, more preferably 10 nm or more and 80 nm or less, and even more preferably 10 nm or more and 60 nm or less.

シリカ粒子の個数平均粒径が上記範囲であると、比表面積が大きく、過剰な帯電が生じやすいが、本実施形態に係るシリカ粒子は、個数平均粒径が上記範囲でも、帯電分布の狭化が実現される。 When the number average particle diameter of the silica particles is within the above range, the specific surface area is large and excessive charging tends to occur. is realized.

本実施形態に係るシリカ粒子の個数粒度分布指標は、1.1以上2.0以下が好ましく、1.15以上1.6以下がより好ましい。 The number particle size distribution index of the silica particles according to the present embodiment is preferably 1.1 or more and 2.0 or less, more preferably 1.15 or more and 1.6 or less.

本実施形態に係るシリカ粒子の個数粒度分布指標が上記範囲であると、帯電量が大きくなる傾向がある粗紛及び帯電量が小さくなる傾向がある微粉が少なく、帯電分布の狭化が実現され易くなる。 When the number particle size distribution index of the silica particles according to the present embodiment is within the above range, there are few coarse powders that tend to have a large charge amount and fine powders that tend to have a small charge amount, and the narrowing of the charge distribution is realized. becomes easier.

ここで、シリカ粒子の個数平均粒径及び個数粒度分布指標は、次の通り測定する。 Here, the number average particle diameter and number particle size distribution index of silica particles are measured as follows.

走査型電子顕微鏡(SEM)によりシリカ粒子を40,000倍で観察し、観察したシリカ粒子の画像を画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事(株)製)で解析し、少なくとも200個の粒子の円相当径を求める。そして、個々の粒子の個数について小径側から累積分布を描き、小径側から累積50%となる粒径、個数平均粒子径を求める。 Observe the silica particles at a magnification of 40,000 using a scanning electron microscope (SEM), analyze the image of the observed silica particles with image processing analysis software WinRoof (manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.), and determine the circles of at least 200 particles. Find the equivalent diameter. Then, the cumulative distribution of the number of individual particles is drawn from the small diameter side, and the particle diameter and the number average particle diameter at which the cumulative 50% is obtained from the small diameter side.

また、小径側から、累積84%となる粒径D84を、累積16%となる粒子径D16で除した値の平方根を「個数粒度分布指標」(GSD)と定義する。すなわち、個数粒径分布指標(GSD)=(D84/D16)0.5である。
-円形度-
本実施形態に係るシリカ粒子の平均円形度は、0.60以上0.96以下が好ましく、0.70以上0.92以下がより好ましく、0.75以上0.90以下がさらに好ましい。
In addition, the square root of the value obtained by dividing the particle size D84 at which the cumulative 84% is obtained by the particle size D16 at which the cumulative 16% is obtained from the small diameter side is defined as the "number particle size distribution index" (GSD). That is, number particle size distribution index (GSD) = (D84/D16) 0.5 .
-Circularity-
The average circularity of the silica particles according to the present embodiment is preferably 0.60 or more and 0.96 or less, more preferably 0.70 or more and 0.92 or less, and even more preferably 0.75 or more and 0.90 or less.

シリカ粒子の平均円形度が上記範囲であると、比表面積が大きく、過剰な帯電が生じやすいが、本実施形態に係るシリカ粒子は、平均円形度が上記範囲でも、帯電分布の狭化が実現される。 When the average circularity of the silica particles is within the above range, the specific surface area is large and excessive charging tends to occur. be done.

ここで、シリカ粒子の円形度は、次の通り測定する。 Here, the circularity of silica particles is measured as follows.

走査型電子顕微鏡(SEM)によりシリカ粒子を40,000倍で観察し、観察したシリカ粒子の画像を、画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事(株)製)を用いて解析し、少なくとも200個の粒子の円形度を求め、算術平均して平均円形度を算出する。 The silica particles were observed at a magnification of 40,000 using a scanning electron microscope (SEM), and the images of the observed silica particles were analyzed using image processing analysis software WinRoof (manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.). The circularity of the particles is determined and arithmetically averaged to calculate the average circularity.

なお、円形度は、以下の式により算出する。 In addition, circularity is calculated by the following formulas.

円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(Aπ)1/2]/PM
上式において、Aは投影面積を表し、PMは周囲長を表す。
-体積抵抗率-
本実施形態に係るシリカ粒子の体積抵抗率(つまり、350℃焼成前の体積抵抗率)は、1.0×10Ωcm以上1.0×1011.5Ωcm以下が好ましく、1.0×10Ωcm以上1.0×1011Ωcm以下がより好ましい。
Circularity = equivalent circle diameter perimeter/perimeter = [2 x (Aπ) 1/2 ]/PM
In the above formula, A represents the projected area and PM represents the perimeter.
-Volume resistivity-
The volume resistivity of the silica particles according to the present embodiment (that is, the volume resistivity before firing at 350° C.) is preferably 1.0×10 7 Ωcm or more and 1.0×10 11.5 Ωcm or less, and 1.0× 10 8 Ωcm or more and 1.0×10 11 Ωcm or less is more preferable.

本実施形態に係るシリカ粒子の体積抵抗率が上記範囲であると、窒素元素含有化合物の含有量が多く、過剰な帯電が生じ難く、帯電分布の狭化が実現され易くなる。 When the volume resistivity of the silica particles according to the present embodiment is within the above range, the content of the nitrogen element-containing compound is large, excessive charging is difficult to occur, and narrowing of the charging distribution is easily realized.

本実施形態に係るシリカ粒子において、350℃焼成前後におけるシリカ粒子の体積抵抗率を各々Ra及びRbとしたとき、Ra/Rbは、0.01以上0.8以下であることが好ましく、0.015以上0.6以下がより好ましい。 In the silica particles according to the present embodiment, Ra/Rb is preferably 0.01 or more and 0.8 or less when the volume resistivity of the silica particles before and after firing at 350° C. is Ra and Rb, respectively. 015 or more and 0.6 or less is more preferable.

Ra/Rbが上記範囲であると、窒素元素含有化合物の含有量が多く、過剰な帯電が生じ難く、帯電分布の狭化が実現され易くなる。 When Ra/Rb is within the above range, the content of the nitrogen element-containing compound is large, excessive charging is difficult to occur, and narrowing of the charging distribution is easily achieved.

350℃焼成は、既述の通り実施する。 350° C. firing is carried out as described above.

一方、体積抵抗率は、次の通り測定する。なお、測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとする。 On the other hand, the volume resistivity is measured as follows. The measurement environment is assumed to have a temperature of 20° C. and a humidity of 50% RH.

20cmの電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象となるシリカ粒子を1mm以上3mm以下程度の厚さになるように載せ、シリカ粒子層を形成する。この上に前記同様の20cmの電極板を載せシリカ粒子層を挟み込む。シリカ粒子間の空隙をなくすため、シリカ粒子層上に載せた電極板の上に0.4MPaの圧力をかけてからシリカ粒子層の厚み(cm)を測定する。シリカ粒子層上下の両電極は、インピーダンスアナライザ(Solartron Analytical社製Iに接続されており、周波数10-3Hz以上10Hz以下を測定し、ナイキストプロット得る。これを、バルク抵抗、粒子界面抵抗及び電極接触抵抗の3種類の抵抗成分が存在すると仮定して、等価回路にフィッティングし、バルク抵抗Rを求める。
シリカ粒子の体積抵抗率(Ω・cm)の計算式は、下式に示す通りである。
・式:ρ=R/L
式中、ρはシリカ粒子の体積抵抗率(Ω・cm)、Rはバルク抵抗(Ω)、Lはシリカ粒子層の厚み(cm)をそれぞれ表す。
(OH基量)
本実施形態に係るシリカ粒子において、シアーズ法で測定されるOH基量は、0.2個/nm以上5.5個/nm以下が好ましく、帯電分布狭化の観点から、0.2個/nm以上4個/nm以下がより好ましく、0.2個/nm以上3個/nm以下がさらに好ましい。
Silica particles to be measured are placed on the surface of a circular jig on which an electrode plate of 20 cm 2 is arranged so as to have a thickness of about 1 mm or more and 3 mm or less to form a silica particle layer. A 20 cm 2 electrode plate similar to the above is placed on this, and the silica particle layer is sandwiched therebetween. In order to eliminate voids between silica particles, a pressure of 0.4 MPa is applied to the electrode plate placed on the silica particle layer, and then the thickness (cm) of the silica particle layer is measured. Both electrodes above and below the silica particle layer are connected to an impedance analyzer (manufactured by Solartron Analytical I) to measure frequencies of 10 −3 Hz to 10 6 Hz and obtain Nyquist plots. Assuming that there are three kinds of resistance components, ie, the electrode contact resistance and the electrode contact resistance, an equivalent circuit is fitted to obtain the bulk resistance R.
The formula for calculating the volume resistivity (Ω·cm) of silica particles is as shown below.
・ Formula: ρ = R / L
In the formula, ρ represents the volume resistivity (Ω·cm) of the silica particles, R represents the bulk resistance (Ω), and L represents the thickness (cm) of the silica particle layer.
(OH group amount)
In the silica particles according to the present embodiment, the amount of OH groups measured by the Sears method is preferably 0.2/nm 2 or more and 5.5/nm 2 or less, and from the viewpoint of narrowing the charge distribution, 0.2 2 or more/nm 2 or more and 4/nm 2 or less are more preferable, and 0.2 or more/nm 2 or more and 3/nm 2 or less are more preferable.

シアーズ法で測定されるOH基量は、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造をシリカ母粒子に十分形成することで上記範囲に調整できる。 The amount of OH groups measured by the Sears method can be adjusted to the above range by sufficiently forming a structure composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent in the silica base particles.

窒素元素含有化合物の吸着を阻害するOH基量を上記範囲まで低減することで、シリカ粒子の細孔(例えば、後述する吸着層の細孔)の奥深くまで、窒素元素含有化合物が入り込み易くなる。そして、窒素元素含有化合物に対する疎水性相互作用が働きシリカ粒子に対する付着力が強くなる。そのため、窒素元素含有化合物の吸着量が増す。それに加えて窒素元素含有化合物が離脱し難くなる。そのため、窒素元素含有化合物による帯電分布の狭化が向上すると共に、狭い帯電分布の維持性も向上する。 By reducing the amount of OH groups that inhibit the adsorption of the nitrogen element-containing compound to the above range, the nitrogen element-containing compound can easily enter deep into the pores of the silica particles (for example, the pores of the adsorption layer described later). Then, the hydrophobic interaction with the nitrogen element-containing compound acts to strengthen the adhesion to the silica particles. Therefore, the adsorption amount of the nitrogen element-containing compound is increased. In addition, the nitrogen element-containing compound becomes difficult to detach. Therefore, the narrowing of the charge distribution due to the nitrogen element-containing compound is improved, and the maintainability of the narrow charge distribution is also improved.

また、OH基量を上記範囲まで低減することで、帯電特性の環境依存性が低くなり、いずれの環境下(特に、過剰な負帯電化が生じやすい低温低湿環境下)でも、窒素元素含有化合物による帯電分布の狭化が実現し易くなる。 In addition, by reducing the amount of OH groups to the above range, the environmental dependence of charging characteristics is reduced, and under any environment (especially under a low temperature and low humidity environment where excessive negative charging tends to occur), It becomes easy to realize narrowing of the electrification distribution.

OH基量は、シアーズ法で測定される。具体的には、次の通りである。 The amount of OH groups is measured by the Sears method. Specifically, it is as follows.

シリカ粒子1.5gを純水50gとエタノール50g混合液に加えて、超音波ホモジナイザーで2分間撹拌し、分散液を作成する。25℃の環境下で撹拌しながら、0.1mol/Lの塩酸水溶液を1.0g滴下し、試験液を得る。得られた試験液を自動滴定装置に入れ、0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液による電位差滴定を実施し、滴定曲線の微分曲線を作成する。滴定曲線の微分値が1.8以上となる変曲点の内、0.01mol/L水酸化ナトリウム水溶液の滴定量が最も多くなる滴定量をEとする。 1.5 g of silica particles are added to a mixture of 50 g of pure water and 50 g of ethanol, and stirred for 2 minutes with an ultrasonic homogenizer to prepare a dispersion. 1.0 g of a 0.1 mol/L hydrochloric acid aqueous solution is added dropwise while stirring in an environment of 25° C. to obtain a test liquid. The obtained test liquid is placed in an automatic titrator, and potentiometric titration is performed with a 0.01 mol/L sodium hydroxide aqueous solution to create a differential curve of the titration curve. Let E be the titration amount at which the titration amount of the 0.01 mol/L sodium hydroxide aqueous solution is the largest among the inflection points at which the differential value of the titration curve is 1.8 or more.

下記式を用いて、シリカ粒子の表面シラノール基密度ρ(個/nm)を算出する。 The surface silanol group density ρ (number/nm 2 ) of silica particles is calculated using the following formula.

式:ρ=((0.01×E-0.1)×NA/1000)/(M×SBET×1018
式中、符号の詳細は次の通りである。
Formula: ρ = ((0.01 × E-0.1) × NA/1000) / (M × S BET × 10 18 )
In the formula, the details of the symbols are as follows.

E:滴定曲線の微分値が1.8以上となる変曲点の内、0.01mol/L水酸化ナトリウム水溶液の滴定量が最も多くなる滴定量
NA:アボガドロ数
M:シリカ粒子量(1.5g)
BET:シリカ粒子の比表面積(m/g) シリカ粒子の比表面積は、BET式の窒素吸着法3点法により測定する。なお、平衡相対圧は0.3とする。
≪シリカ粒子の製造方法≫
本実施形態に係るシリカ粒子の製造方法の一例は、
シリカ母粒子の少なくとも一部の表面に、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体を形成する第一工程と、
3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に、窒素元素含有化合物を吸着させる第二工程と、
を有する。
E: Among the inflection points where the derivative value of the titration curve is 1.8 or more, the titration amount at which the titration amount of 0.01 mol / L sodium hydroxide aqueous solution is the largest NA: Avogadro's number M: Silica particle amount (1. 5g)
S BET : Specific Surface Area of Silica Particles (m 2 /g) The specific surface area of silica particles is measured by a BET-type nitrogen adsorption three-point method. The equilibrium relative pressure is assumed to be 0.3.
<<Method for producing silica particles>>
An example of the method for producing silica particles according to the present embodiment is
a first step of forming a structure composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent on at least a part of the surface of the silica base particles;
a second step of adsorbing a nitrogen element-containing compound into at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent;
have

本実施形態に係るシリカ粒子の製造方法は、第二工程後又は第二工程中に、シリカ母粒子の少なくとも一部の表面を被覆し、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成され、かつ前記3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着した構造体を有するシリカ母粒子に、疎水化処理を行う第三工程をさらに有してもよい。 In the method for producing silica particles according to the present embodiment, after or during the second step, the surface of at least a part of the silica base particles is coated, and is composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent, and a third step of subjecting the silica base particles having a structure in which a nitrogen element-containing compound is adsorbed to at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent to hydrophobization treatment. good.

以下、本実施形態に係るシリカ粒子の製造方法の工程を詳細に説明する。
[準備工程]
まず、シリカ母粒子を準備する工程について説明する。
Hereinafter, the steps of the method for producing silica particles according to the present embodiment will be described in detail.
[Preparation process]
First, the step of preparing silica base particles will be described.

準備工程としては、例えば、
(i)アルコールを含む溶媒とシリカ母粒子とを混合してシリカ母粒子懸濁液を準備する工程
(ii)シリカ母粒子をゾルゲル法により造粒してシリカ母粒子懸濁液を得る工程
等が挙げられる。
As a preparation process, for example,
(i) a step of mixing a solvent containing alcohol and silica base particles to prepare a silica base particle suspension; (ii) a step of granulating silica base particles by a sol-gel method to obtain a silica base particle suspension; is mentioned.

前記(i)に用いるシリカ母粒子としては、ゾルゲルシリカ粒子(ゾルゲル法により得られたシリカ粒子)、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフェームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子等が挙げられる。 Silica base particles used in (i) include sol-gel silica particles (silica particles obtained by a sol-gel method), aqueous colloidal silica particles, alcoholic silica particles, fused silica particles obtained by a gas phase method, and fused silica particles. etc.

前記(i)に用いるアルコールを含む溶媒は、アルコール単独の溶媒であってもよいし、アルコールとその他の溶媒との混合溶媒であってもよい。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級アルコールが挙げられる。その他の溶媒としては、水;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;などが挙げられる。混合溶媒の場合、アルコールの割合は80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。 The alcohol-containing solvent used in (i) above may be a solvent of alcohol alone, or a mixed solvent of alcohol and other solvents. Examples of alcohols include lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol and butanol. Other solvents include water; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve and cellosolve acetate; ethers such as dioxane and tetrahydrofuran; In the case of a mixed solvent, the proportion of alcohol is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more.

工程(1-a)は、シリカ母粒子をゾルゲル法により造粒してシリカ母粒子懸濁液を得る工程であることが好ましい。 The step (1-a) is preferably a step of granulating silica base particles by a sol-gel method to obtain a silica base particle suspension.

より具体的に、工程(1-a)は、例えば、
アルコールを含む溶媒中にアルカリ触媒が含まれるアルカリ触媒溶液を準備するアルカリ触媒溶液準備工程と、
アルカリ触媒溶液中にテトラアルコキシシラン及びアルカリ触媒を供給して、シリカ母粒子を生成させるシリカ母粒子生成工程と、
を含むゾルゲル法であることが好ましい。
More specifically, step (1-a) includes, for example,
an alkali catalyst solution preparation step of preparing an alkali catalyst solution containing an alkali catalyst in a solvent containing alcohol;
A step of generating silica base particles by supplying a tetraalkoxysilane and an alkali catalyst in an alkali catalyst solution to generate silica base particles;
It is preferably a sol-gel method containing.

アルカリ触媒溶液準備工程は、アルコールを含む溶媒を準備し、この溶媒とアルカリ触媒とを混合して、アルカリ触媒溶液を得る工程であることが好ましい。 The alkali catalyst solution preparation step is preferably a step of preparing an alcohol-containing solvent and mixing the solvent with an alkali catalyst to obtain an alkali catalyst solution.

アルコールを含む溶媒は、アルコール単独の溶媒であってもよいし、アルコールとその他の溶媒との混合溶媒であってもよい。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級アルコールが挙げられる。その他の溶媒としては、水;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;などが挙げられる。混合溶媒の場合、アルコールの割合は80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。 The alcohol-containing solvent may be a solvent of alcohol alone, or a mixed solvent of alcohol and other solvents. Examples of alcohols include lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol and butanol. Other solvents include water; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve and cellosolve acetate; ethers such as dioxane and tetrahydrofuran; In the case of a mixed solvent, the proportion of alcohol is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more.

アルカリ触媒は、テトラアルコキシシランの反応(加水分解反応と縮合反応)を促進させるための触媒であり、例えば、アンモニア、尿素、モノアミン等の塩基性触媒が挙げられ、特にアンモニアが好ましい。 The alkali catalyst is a catalyst for promoting the reaction (hydrolysis reaction and condensation reaction) of tetraalkoxysilane, and examples thereof include basic catalysts such as ammonia, urea and monoamine, with ammonia being particularly preferred.

アルカリ触媒溶液におけるアルカリ触媒の濃度は、0.5mol/L以上1.5mol/L以下が好ましく、0.6mol/L以上1.2mol/L以下がより好ましく、0.65mol/L以上1.1mol/L以下がより好ましい。 The concentration of the alkali catalyst in the alkali catalyst solution is preferably 0.5 mol/L or more and 1.5 mol/L or less, more preferably 0.6 mol/L or more and 1.2 mol/L or less, and 0.65 mol/L or more and 1.1 mol. /L or less is more preferable.

シリカ母粒子生成工程は、アルカリ触媒溶液中にテトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給し、アルカリ触媒溶液中でテトラアルコキシシランを反応(加水分解反応と縮合反応)させて、シリカ母粒子を生成する工程である。 In the step of generating silica base particles, tetraalkoxysilane and an alkali catalyst are respectively supplied into an alkali catalyst solution, and the tetraalkoxysilane is reacted (hydrolysis reaction and condensation reaction) in the alkali catalyst solution to generate silica base particles. It is a process to do.

シリカ母粒子生成工程では、テトラアルコキシシランの供給初期にテトラアルコキシシランの反応により核粒子が生成した後(核粒子生成段階)、この核粒子の成長を経て(核粒子成長段階)、シリカ母粒子が生成する。 In the silica base particle generation step, after the core particles are generated by the reaction of the tetraalkoxysilane at the beginning of the supply of the tetraalkoxysilane (nuclear particle generation stage), through the growth of the core particles (nuclear particle growth stage), the silica base particles are formed. is generated.

テトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。反応速度の制御性又は生成するシリカ母粒子の形状の均一性の観点から、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが好ましい。 Tetraalkoxysilanes include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, and the like. Tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is preferred from the viewpoint of the controllability of the reaction rate or the uniformity of the shape of silica mother particles to be produced.

アルカリ触媒溶液中に供給するアルカリ触媒としては、例えば、アンモニア、尿素、モノアミン、四級アンモニウム塩等の塩基性触媒が挙げられ、特にアンモニアが好ましい。テトラアルコキシシランと共に供給されるアルカリ触媒は、アルカリ触媒溶液中に予め含まれるアルカリ触媒と同じ種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよいが、同じ種類のものであることが好ましい。 Examples of the alkali catalyst to be supplied in the alkali catalyst solution include basic catalysts such as ammonia, urea, monoamines and quaternary ammonium salts, with ammonia being particularly preferred. The alkali catalyst supplied together with the tetraalkoxysilane may be of the same type as the alkali catalyst previously contained in the alkali catalyst solution, or may be of a different type, but is of the same type. is preferred.

アルカリ触媒溶液中にテトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給する供給方式は、連続的に供給する方式であってもよいし、間欠的に供給する方式であってもよい。 The supply method for supplying the tetraalkoxysilane and the alkali catalyst into the alkali catalyst solution may be a continuous supply method or an intermittent supply method.

シリカ母粒子生成工程において、アルカリ触媒溶液の温度(供給時の温度)は、5℃以上50℃以下が好ましく、15℃以上45℃以下がより好ましい。
[第一工程]
第一工程では、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造を形成する。
In the step of generating silica base particles, the temperature of the alkali catalyst solution (temperature during supply) is preferably 5°C or higher and 50°C or lower, more preferably 15°C or higher and 45°C or lower.
[First step]
The first step forms a structure composed of the reaction product of a trifunctional silane coupling agent.

具体的には、第一工程では、例えば、シリカ母粒子懸濁液に、3官能シランカップリング剤を添加し、シリカ母粒子の表面に3官能シランカップリング剤を反応させ、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体を形成する。3官能シランカップリング剤は、3官能シランカップリング剤の官能基同士、3官能シランカップリング剤の官能基とシリカ粒子表面のOH基とが反応して、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体を形成する。 Specifically, in the first step, for example, a trifunctional silane coupling agent is added to a suspension of silica mother particles, the surface of the silica mother particles is reacted with the trifunctional silane coupling agent, and a trifunctional silane coupling agent is added. A structure composed of the reaction product of the ring agent is formed. The trifunctional silane coupling agent is produced by reaction between the functional groups of the trifunctional silane coupling agent and between the functional groups of the trifunctional silane coupling agent and the OH groups on the surface of the silica particles. Form a structure composed of objects.

3官能シランカップリング剤の反応は、3官能シランカップリング剤をシリカ母粒子懸濁液に添加後、懸濁液を撹拌しながら、加熱することで実施する。 The reaction of the trifunctional silane coupling agent is carried out by adding the trifunctional silane coupling agent to the silica base particle suspension and then heating the suspension while stirring.

具体的には、例えば、懸濁液を40℃以上70℃に加熱し、3官能シランカップリング剤を添加した後、撹拌する。撹拌を持続する時間は、10分間以上24時間以下が好ましく、60分間以上420分間以下がより好ましく、80分間以上300分間以下が更に好ましい。
[第二工程]
第二工程では、3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に、窒素元素含有化合物を吸着させる。
Specifically, for example, the suspension is heated to 40° C. to 70° C., a trifunctional silane coupling agent is added, and then stirred. The duration of stirring is preferably 10 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 60 minutes or more and 420 minutes or less, and even more preferably 80 minutes or more and 300 minutes or less.
[Second step]
In the second step, a nitrogen element-containing compound is adsorbed on at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent.

具体的には、第二工程では、まず、例えば、シリカ母粒子懸濁液に窒素元素含有化合物を添加し、例えば、20℃以上50℃以下の温度範囲で、撹拌する。それにより、窒素元素含有化合物が、3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に吸着する。 Specifically, in the second step, first, for example, a nitrogen element-containing compound is added to a suspension of silica base particles, and the mixture is stirred in a temperature range of, for example, 20°C or higher and 50°C or lower. Thereby, the nitrogen element-containing compound is adsorbed to at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent.

第二工程では、例えば、窒素元素含有化合物を含むアルコール液を、シリカ粒子懸濁液に添加してもよい。 In the second step, for example, an alcohol solution containing a nitrogen element-containing compound may be added to the silica particle suspension.

アルコールは、シリカ母粒子懸濁液に含まれるアルコールと同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよいが、同じ種類であることがより好ましい。 The alcohol may be of the same type as the alcohol contained in the silica base particle suspension, or may be of a different type, but is more preferably of the same type.

窒素元素含有化合物を含むアルコール液において、窒素元素含有化合物の濃度は0.05質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上6質量%以下がより好ましい。
[第三工程]
第三工程では、第二工程後又は第二工程中に、3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着された構造体を有するシリカ母粒子に、疎水化処理を行う。
In the alcohol liquid containing the nitrogen element-containing compound, the concentration of the nitrogen element-containing compound is preferably 0.05% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 6% by mass or less.
[Third step]
In the third step, after or during the second step, silica mother particles having a structure in which a nitrogen element-containing compound is adsorbed in at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent. , perform hydrophobic treatment.

具体的には、第三工程では、例えば、前記構造体が形成されたシリカ母粒子懸濁液に、窒素元素含有化合物を添加後、疎水化処理剤を添加する。 Specifically, in the third step, for example, a nitrogen element-containing compound is added to the suspension of silica base particles on which the structures are formed, and then a hydrophobizing agent is added.

疎水化処理剤は、疎水化処理剤の官能基同士、疎水化処理剤官能基とシリカ母粒子のOH基とが反応して、疎水化処理層を形成する。 In the hydrophobizing agent, the functional groups of the hydrophobizing agent react with each other, and the functional groups of the hydrophobizing agent react with the OH groups of the silica mother particles to form a hydrophobizing layer.

疎水化処理剤の反応は、3官能シランカップリング剤をシリカ母粒子懸濁液に添加後、懸濁液を撹拌しながら、加熱することで実施する。 The reaction of the hydrophobizing agent is carried out by adding the trifunctional silane coupling agent to the silica base particle suspension and then heating the suspension while stirring.

具体的には、例えば、懸濁液を40℃以上70℃に加熱し、疎水化処理剤を添加した後、撹拌する。撹拌を持続する時間は、10分間以上24時間以下が好ましく、20分間以上120分間以下がより好ましく、20分間以上90分間以下が更に好ましい。
[乾燥工程]
本実施形態に係るシリカ粒子の製造方法は、第二工程又は第三工程を実施後、懸濁液から溶媒を除去する乾燥工程を実施することがよい。なお、乾燥工程は、第二工程又は第三工程中に実施してもよい。
Specifically, for example, the suspension is heated to 40° C. or higher and 70° C., added with a hydrophobizing treatment agent, and then stirred. The duration of stirring is preferably 10 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 20 minutes or more and 120 minutes or less, and even more preferably 20 minutes or more and 90 minutes or less.
[Drying process]
In the method for producing silica particles according to the present embodiment, it is preferable to carry out a drying step for removing the solvent from the suspension after carrying out the second step or the third step. In addition, you may implement a drying process in a 2nd process or a 3rd process.

乾燥は、例えば、熱乾燥、噴霧乾燥、超臨界乾燥が挙げられる。 Drying includes, for example, thermal drying, spray drying, and supercritical drying.

噴霧乾燥は、市販のスプレイドライヤー(ディスク回転式やノズル式等がある)を用いた従来公知の方法で行うことができる。例えば、熱風気流中に0.2リットル/時間以上1リットル/時間以下の速度で噴霧液を噴霧することによって行われる。この際、熱風の温度は、入口温度で70℃以上400℃以下、出口温度で40℃以上120℃以下の範囲にあることが好ましい。ここで、入口温度が70℃未満であると、分散液中に含まれる固形分の乾燥が不充分となる。また400℃を超えると、噴霧乾燥時に粒子の形状が歪んでしまう。また、出口温度が40℃未満であると、固形分の乾燥度合いが悪くて装置内に付着してしまう。より好ましい入口温度は、100℃以上300℃以下の範囲である。 Spray-drying can be carried out by a conventionally known method using a commercially available spray dryer (such as a disc rotating type and a nozzle type). For example, it is carried out by spraying the spray solution into a stream of hot air at a rate of 0.2 liter/hour or more and 1 liter/hour or less. At this time, the temperature of the hot air is preferably in the range of 70° C. or higher and 400° C. or lower as the inlet temperature, and in the range of 40° C. or higher and 120° C. or lower as the outlet temperature. Here, if the inlet temperature is less than 70° C., drying of the solid content contained in the dispersion becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 400°C, the shape of the particles will be distorted during spray drying. On the other hand, if the outlet temperature is less than 40° C., the solid content is poorly dried and adheres to the interior of the device. A more preferable inlet temperature is in the range of 100°C or higher and 300°C or lower.

噴霧乾燥時のシリカ粒子懸濁液のシリカ粒子濃度は、固形分で10質量%以上30質量%以下の範囲が好ましい。 The silica particle concentration of the silica particle suspension at the time of spray drying is preferably in the range of 10% by mass or more and 30% by mass or less in terms of solid content.

超臨界乾燥は、超臨界流体によって溶媒を除去することにより、粒子間での表面張力が働き難く、懸濁液中に含まれる一次粒子が、凝集が抑制された状態で乾燥される。そのため、粒径の均一性が高い、シリカ粒子が得られ易くなる。 In supercritical drying, by removing the solvent with a supercritical fluid, the surface tension between particles is less likely to work, and the primary particles contained in the suspension are dried in a state in which aggregation is suppressed. Therefore, it becomes easy to obtain silica particles having a highly uniform particle diameter.

超臨界流体として用いられる物質としては、二酸化炭素、水、メタノール、エタノール、アセトン等が挙げられる。溶媒除去工程は、処理効率の観点と、粗大粒子の発生を抑制する観点とから、超臨界二酸化炭素を用いる工程であることが好ましい。 Substances used as supercritical fluids include carbon dioxide, water, methanol, ethanol, and acetone. The solvent removal step is preferably a step using supercritical carbon dioxide from the viewpoint of treatment efficiency and the viewpoint of suppressing the generation of coarse particles.

超臨界乾燥は、具体的には、例えば以下の操作によって行う。 Specifically, supercritical drying is performed, for example, by the following operations.

密閉反応器に懸濁液を収容し、次いで液化二酸化炭素を導入した後、密閉反応器を加熱すると共に高圧ポンプにより密閉反応器内を昇圧させ、密閉反応器内の二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器に液化二酸化炭素を流入させ、密閉反応器から超臨界二酸化炭素を流出させることで、密閉反応器内において懸濁液に超臨界二酸化炭素を流通させる。懸濁液に超臨界二酸化炭素が流通する間に、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し、密閉反応器外へ流出する超臨界二酸化炭素に同伴して溶媒が除去される。 After the suspension is placed in the closed reactor and then liquefied carbon dioxide is introduced, the closed reactor is heated and the pressure inside the closed reactor is increased by a high-pressure pump to bring the carbon dioxide in the closed reactor into a supercritical state. do. Then, liquefied carbon dioxide flows into the closed reactor and supercritical carbon dioxide flows out from the closed reactor, thereby allowing the supercritical carbon dioxide to flow through the suspension in the closed reactor. While the supercritical carbon dioxide is flowing through the suspension, the solvent dissolves in the supercritical carbon dioxide and is removed along with the supercritical carbon dioxide flowing out of the closed reactor.

上記の密閉反応器内の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。二酸化炭素の臨界点が31.1℃/7.38MPaであるところ、例えば、温度40℃以上200℃以下/圧力10MPa以上30MPa以下の温度及び圧力とする。 The temperature and pressure in the above-mentioned closed reactor are the temperature and pressure at which carbon dioxide is brought to a supercritical state. Where the critical point of carbon dioxide is 31.1° C./7.38 MPa, the temperature and pressure are, for example, temperature of 40° C. or higher and 200° C. or lower/pressure of 10 MPa or higher and 30 MPa or lower.

超臨界乾燥における超臨界流体の流量は、80mL/秒以上240mL/秒以下であることが好ましい。 The flow rate of the supercritical fluid in supercritical drying is preferably 80 mL/sec or more and 240 mL/sec or less.

得られたシリカ粒子に対しては、必要に応じて解砕又は篩分を行って、粗大粒子や凝集物の除去を行うことが好ましい。解砕は、例えば、ジェットミル、振動ミル、ボールミル、ピンミル等の乾式粉砕装置により行う。篩分は、例えば、振動篩、風力篩分機等により行う。 The obtained silica particles are preferably pulverized or sieved as necessary to remove coarse particles and aggregates. The pulverization is performed using a dry pulverization device such as a jet mill, vibration mill, ball mill, pin mill, or the like. The sieving is performed by, for example, a vibrating sieve, a wind sieving machine, or the like.

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「%」はすべて質量基準である。
≪シリカ粒子の製造≫
[実施例1、3~36、39~44]
以下に示すようにして、各例におけるシリカ粒子を含む懸濁液を準備した。
-アルカリ触媒溶液の準備-
金属製攪拌棒、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器に、表1に示す量及び濃度のメタノール、イオン交換水、及びアンモニア水(NHOH)を入れ、攪拌混合して、アルカリ触媒溶液を得た。
-ゾルゲル法によるシリカ母粒子の造粒-
アルカリ触媒溶液の温度を40℃に調整し、アルカリ触媒溶液を窒素置換した。次いで、アルカリ触媒溶液を攪拌しながら、表1に示す量のテトラメトキシシラン(TMOS)と、触媒(NH)濃度7.9%のアンモニア水(NHOH)124質量部とを、同時に滴下し、シリカ母粒子懸濁液を得た。
-3官能シランカプリング剤の添加-
シリカ母粒子懸濁液を40℃に加熱して撹拌しながら、懸濁液に、表1に示す種類及び量の3官能シランカプリング剤を添加した。その後、120分撹拌を続けて、3官能シランカプリング剤を反応させた。それにより、吸着構造を形成した。
-窒素元素含有化合物の添加-
表1に示す種類の窒素元素含有化合物をブタノールで希釈したアルコール液を作製した。
The embodiments of the invention will be described in detail below with reference to examples, but the embodiments of the invention are not limited to these examples. In the following description, all "%" are based on mass unless otherwise specified.
≪Production of silica particles≫
[Examples 1, 3 to 36, 39 to 44]
A suspension containing silica particles in each example was prepared as described below.
-Preparation of alkaline catalyst solution-
Methanol, ion-exchanged water, and aqueous ammonia (NH 4 OH) in the amounts and concentrations shown in Table 1 are placed in a glass reaction vessel equipped with a metal stirring rod, a dropping nozzle, and a thermometer, and stirred and mixed to form an alkali. A catalyst solution was obtained.
- Granulation of silica base particles by sol-gel method -
The temperature of the alkaline catalyst solution was adjusted to 40° C., and the alkaline catalyst solution was purged with nitrogen. Then, while stirring the alkaline catalyst solution, the amount of tetramethoxysilane (TMOS) shown in Table 1 and 124 parts by mass of ammonia water (NH 4 OH) with a catalyst (NH 3 ) concentration of 7.9% were added dropwise at the same time. to obtain a silica base particle suspension.
- Addition of trifunctional silane coupling agent -
The type and amount of trifunctional silane coupling agent shown in Table 1 were added to the silica base particle suspension while heating and stirring at 40°C. After that, stirring was continued for 120 minutes to react the trifunctional silane coupling agent. Thereby, an adsorption structure was formed.
- Addition of nitrogen element-containing compound -
An alcohol solution was prepared by diluting the nitrogen element-containing compounds of the types shown in Table 1 with butanol.

次に、窒素元素含有化合物をブタノールで希釈したアルコール液を懸濁液に添加した。この際、アルコール液の添加は、シリカ母粒子懸濁液の固形分100質量部に対して窒素元素含有化合物の部数が表1に示す量となるように行った。次いで、30℃で100分間攪拌し、窒素元素含有化合物を含む懸濁液を得た。
-乾燥-
続いて、反応槽に、懸濁液を、300質量部収容し、攪拌しながらCOを入れ、反応槽内を表1に示す温度及び圧力まで昇温昇圧した。温度と圧力を維持した状態で攪拌しながら、COを流量5L/minにて流入及び流出させた。その後、120分間かけて溶媒を除去し、各例のシリカ粒子を得た。
[実施例2]
ミニスプレードライヤー B―290(日本ビュッヒ株式会社製)を用いて、シリンダー内を表1に示す温度及び圧力とし、シリカ粒子懸濁液0.2L/時間の送液速度で送液する条件で、スプレー乾燥を実施した以外は、実施例1と同様にして、シリカ粒子を得た。
[実施例37]
窒素元素含有化合物の添加後、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)をシリカ母粒子固形分に対して100質量%添加し、65℃で3h撹拌して、シリカ母粒子の表面を疎水化処理した以外は、実施例1と同様にして、シリカ粒子を得た。
Next, an alcohol solution obtained by diluting a nitrogen element-containing compound with butanol was added to the suspension. At this time, the alcohol solution was added so that the number of parts of the nitrogen element-containing compound was the amount shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of the solid content of the silica base particle suspension. Then, the mixture was stirred at 30° C. for 100 minutes to obtain a suspension containing a nitrogen element-containing compound.
-Drying-
Subsequently, 300 parts by mass of the suspension was placed in a reaction vessel, CO 2 was added while stirring, and the temperature and pressure in the reaction vessel were raised to the temperature and pressure shown in Table 1. CO 2 was allowed to flow in and out at a flow rate of 5 L/min while stirring while maintaining the temperature and pressure. After that, the solvent was removed over 120 minutes to obtain silica particles of each example.
[Example 2]
Using a mini spray dryer B-290 (manufactured by Nippon Buchi Co., Ltd.), the inside of the cylinder is set to the temperature and pressure shown in Table 1, and the silica particle suspension is fed at a liquid feed rate of 0.2 L / hour. Silica particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that spray drying was performed.
[Example 37]
After adding the nitrogen element-containing compound, hexamethyldisilazane (HMDS) was added in an amount of 100% by mass based on the solid content of the silica base particles, and the mixture was stirred at 65° C. for 3 hours, except that the surfaces of the silica base particles were hydrophobized. , in the same manner as in Example 1 to obtain silica particles.


[実施例38]
シリカ母粒子として、乾式法シリカAEROSIL130(日本アエロジル製)30gをメタノール300gに分散してシリカ母粒子懸濁液を得た以外は、実施例1と同様にして、シリカ粒子を得た。
[比較例1、2、3]
3官能シランカップリング剤と窒素元素含有化合物の種類及び添加を、表1に示す種類及び添加量とした以外は、実施例1と同様にして、シリカ粒子を得た。
[評価]
(各種特性)
得られたシリカ粒子の下記特性について、既述の方法に従って測定した。

[Example 38]
Silica particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that 30 g of dry-process silica AEROSIL 130 (manufactured by Nippon Aerosil) was dispersed in 300 g of methanol to obtain a silica base particle suspension.
[Comparative Examples 1, 2, 3]
Silica particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that the types and addition amounts of the trifunctional silane coupling agent and the nitrogen element-containing compound were as shown in Table 1.
[evaluation]
(Various characteristics)
The following properties of the obtained silica particles were measured according to the methods described above.

・個数平均粒径(表中「粒径」と表記)
・平均円形度(表中、「円形度」と表記)
・350℃焼成前における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積A(表中、「350℃焼成前 細孔体積A」と表記)。
・Number average particle size (indicated as “particle size” in the table)
・Average circularity (indicated as “circularity” in the table)
- Pore volume A with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before 350°C firing (referred to as "pore volume A before 350°C firing" in the table).

・350℃焼成後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積B(表中、「350℃焼成後 細孔体積B」と表記)
・350℃焼成前の体積抵抗率Ra(表中、「焼成前体積抵抗率Ra」と表記)
・350℃焼成後の体積抵抗率Rb(表中、「焼成後体積抵抗率Rb」と表記)
・シアーズ法で測定されるOH基量(表中「OH基量」と表記)
・Si-CP/MAS NMRスペクトルにおける全シグナルの積分値を100%とした時の、化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cの割合(表中、「(Si-CP/MAS 面積率C」と表記)
・Si-CP/MAS NMRスペクトルにおける化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dの比率C/D(表中、「(Si-CP/MAS 比率C/D」と表記)
(低湿度帯電量及び高湿度帯電量/静電容量の帯電依存性)
次の通り、各例のシリカ粒子の低湿度帯電量及び高湿度帯電量を測定し、静電容量の環境依存性について評価した。なお、基準のうち、許容できるのはA~Bである。
・Pore volume B with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method after 350 ° C. firing (referred to as “pore volume B after 350 ° C. firing” in the table)
・Volume resistivity Ra before firing at 350°C (indicated as “volume resistivity before firing Ra” in the table)
・Volume resistivity Rb after firing at 350°C (referred to as “volume resistivity after firing Rb” in the table)
・ OH group amount measured by Sears method (indicated as "OH group amount" in the table)
・ Percentage of the integrated value C of the signal observed in the chemical shift range of -50 ppm to -75 ppm when the integrated value of all signals in the Si-CP / MAS NMR spectrum is 100% (in the table, "(Si -CP/MAS area ratio C”)
・Integral value C of the signal observed in the range of chemical shift -50 ppm or more -75 ppm or less in the Si-CP / MAS NMR spectrum, and integral value D of the signal observed in the range of chemical shift -90 ppm or more -120 ppm or less Ratio C/D (denoted as "(Si-CP/MAS ratio C/D" in the table)
(Low Humidity Charge Amount and High Humidity Charge Amount/Charging Dependence of Capacitance)
The low-humidity charge amount and the high-humidity charge amount of the silica particles of each example were measured as follows, and the environmental dependence of the capacitance was evaluated. Of the criteria, A to B are acceptable.

評価方法は以下である。 The evaluation method is as follows.

作製したシリカ粒子を日本触媒製MA1010表面に2質量%添加したものを5gと、JFEケミカル社製KNI106GSM50gを混合した。左記混合サンプルを、10℃10%RHチャンバー内でターブラシェーカーを用いて5分間撹拌して、東芝社製TB200にて電荷を測定した結果をFC、30℃90%RHチャンバー内でターブラシェーカーを用いて5分間撹拌して東芝社製TB200にて電荷を測定した結果をFAとし、それらの比FA/FCを用いて評価をした。 5 g of MA1010 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. in which 2% by mass of the silica particles thus produced was added to the surface, and 50 g of KNI106GSM manufactured by JFE Chemical Co., Ltd. were mixed. The mixed sample on the left was stirred for 5 minutes in a 10°C 10% RH chamber using a Turbula shaker, and the charge was measured using a Toshiba TB200. was used to stir for 5 minutes, and the charge was measured with TB200 manufactured by Toshiba.

A(◎):FA/FCが0.8以上1.1未満
B(〇):FA/FCが0.65以上0.8未満
C(△):FA/FCが0.5以上0.65未満
D(×):FA/FCが0.5未満
(低温低湿環境下での帯電分布)
次の通り、各例のシリカ粒子の、低温低湿環境下(10℃10%RH環境下)での帯電分布について評価した。
A (◎): FA/FC is 0.8 or more and less than 1.1 B (○): FA/FC is 0.65 or more and less than 0.8 C (△): FA/FC is 0.5 or more and 0.65 Less than D (x): FA/FC is less than 0.5 (charging distribution under low temperature and low humidity environment)
As follows, the charge distribution of the silica particles of each example was evaluated under a low-temperature and low-humidity environment (under an environment of 10° C. and 10% RH).

作製したシリカ粒子を日本触媒製MA1010表面に2質量%添加したものを5gと、JFEケミカル社製KNI106GSM50gを混合した。左記混合サンプルを、10℃10%RH%チャンバー内でターブラシェーカーを用いて5分間撹拌して、CSG(チャージ・スペクトログラフ法)の画像解析により評価をした。電荷分布は、電荷分布の累積積算の20%帯電量Q(20)と80%帯電量Q(80)の差を50%帯電量Q(50)で割った値、即ち、〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)で定義される。評価基準は以下の通りである。 5 g of MA1010 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. in which 2% by mass of the silica particles thus produced was added to the surface, and 50 g of KNI106GSM manufactured by JFE Chemical Co., Ltd. were mixed. The mixed sample on the left was stirred for 5 minutes in a 10° C. 10% RH% chamber using a Turbula shaker and evaluated by CSG (charge spectrograph method) image analysis. The charge distribution is a value obtained by dividing the difference between the 20% charge amount Q (20) and the 80% charge amount Q (80) of the cumulative integration of the charge distribution by the 50% charge amount Q (50), that is, [Q (80) −Q(20)]/Q(50). Evaluation criteria are as follows.

A(◎):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が0.7未満
B(○):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が0.8未満0.7以上
C(△):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が1.0未満0.8以上
D(×):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が1.0以上
(常温常湿環境下での狭帯電分布の維持性)
次の通り、各例のシリカ粒子の、常温常湿環境下(20℃50%RH環境下)での狭帯電分布の維持性について評価した。
A (◎): [Q (80) - Q (20)] / Q (50) value is less than 0.7 B (○): [Q (80) - Q (20)] / Q (50) value is Less than 0.8 0.7 or more C (△): [Q (80) - Q (20)] / Q (50) value is less than 1.0 0.8 or more D (×): [Q (80) - Q(20)]/Q(50) value is 1.0 or more
(Maintainability of narrow charge distribution under normal temperature and humidity environment)
As follows, the silica particles of each example were evaluated for maintenance of a narrow charge distribution under a normal temperature and normal humidity environment (under an environment of 20° C. and 50% RH).

作製したシリカ粒子を日本触媒製MA1010表面に2質量%添加したものを5gと、JFEケミカル社製KNI106GSM50gを混合した。左記混合サンプルを、20℃50%RHチャンバー内でターブラシェーカーを用いて100分間撹拌して、CSG(チャージ・スペクトログラフ法)の画像解析により評価をした。電荷分布は、電荷分布の累積積算の20%帯電量Q(20)と80%帯電量Q(80)の差を50%帯電量Q(50)で割った値、即ち、〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)で定義される。評価基準は以下の通りである。 5 g of MA1010 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. in which 2% by mass of the silica particles thus produced was added to the surface, and 50 g of KNI106GSM manufactured by JFE Chemical Co., Ltd. were mixed. The mixed sample on the left was stirred for 100 minutes using a Turbula shaker in a chamber at 20° C. and 50% RH, and evaluated by CSG (charge spectrograph method) image analysis. The charge distribution is a value obtained by dividing the difference between the 20% charge amount Q (20) and the 80% charge amount Q (80) of the cumulative integration of the charge distribution by the 50% charge amount Q (50), that is, [Q (80) −Q(20)]/Q(50). Evaluation criteria are as follows.

A(◎):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が0.75未満
B(○):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が0.85未満0.75以上
C(△):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が1.0未満0.85以上
D(×):〔Q(80)-Q(20)〕/Q(50)値が1.0以上
評価結果を表1に示す。
A (◎): [Q (80) - Q (20)] / Q (50) value is less than 0.75 B (○): [Q (80) - Q (20)] / Q (50) value is Less than 0.85 0.75 or more C (△): [Q (80) - Q (20)] / Q (50) value is less than 1.0 0.85 or more D (x): [Q (80) - Q(20)]/Q(50) value of 1.0 or more Table 1 shows the evaluation results.

なお、表1中の略称の詳細は、次の通りである。
・MTMS:メチルトリメトキシシラン
・DTMS:n-ドデシルトリメトキシシラン
・TP-415:[N(CH)(C14292 Mo28 4-(保土谷化学工業社製、N,N-Dimethyl-N-tetradecyl-1-tetradecanaminium, hexa-μ-oxotetra-μ3-oxodi -μ5-oxotetradecaoxooctamolybdate(4-) (4:1)(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=61~89質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.03~0.26)
・ジメチルステアリルアンモニウムクロリド(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=75質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.28)
・トリブチルアミン(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=65質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.29)
・ジメチルオクタデシル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロリド(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=76質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.25)
・クオタニウム-80(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=80質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.09)
・ジテトラキス(ジブチルジベンジルアンモニウム)モリブデン酸(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=65質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.15)
・フェネチルアミン(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=55質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.28)
・4-(2-オクチルアミノ)ジフェニルアミン(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=78質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.14)
・N-ベンジル-N-メチルエタノールアミン(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=58質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.27)
・2,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニルイミノ)ブタン(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=81質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.11)
・3-インドールアセトニトリル(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=80質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=0.12)
・n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド(アンモニア/メタノール混合溶液による抽出量X=18質量%、抽出量Xと水による抽出量Yとの比X/Y=5.28)
The details of the abbreviations in Table 1 are as follows.
・MTMS: methyltrimethoxysilane ・DTMS: n-dodecyltrimethoxysilane ・TP-415: [N + (CH) 3 (C 14 C 29 ) 2 ] 4 Mo 8 O 28 4- (manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd. , N,N-Dimethyl-N-tetradecyl-1-tetradecanaminium, hexa-μ-oxotetra-μ3-oxodi-μ5-oxotetradecaoxooctamolybdate (4-) (4:1) (extraction amount with ammonia / methanol mixed solution X = 61 ~ 89% by mass, the ratio X/Y between the extraction amount X and the extraction amount Y with water = 0.03 to 0.26)
- Dimethylstearylammonium chloride (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 75% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.28)
・Tributylamine (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 65% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.29)
・Dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 76% by mass, ratio X/Y between extraction amount X and water extraction amount Y = 0.25)
・ Quaternium-80 (extraction amount X = 80% by mass with ammonia / methanol mixed solution, ratio X / Y of extraction amount X and water extraction amount Y = 0.09)
- Ditetrakis(dibutyldibenzylammonium) molybdic acid (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 65% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.15)
- Phenethylamine (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 55% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.28)
4-(2-octylamino)diphenylamine (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 78% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.14)
- N-benzyl-N-methylethanolamine (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 58% by mass, ratio of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.27)
2,3-bis(2,6-diisopropylphenylimino)butane (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 81% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.11 )
- 3-indole acetonitrile (extraction amount X with ammonia / methanol mixed solution = 80% by mass, ratio of extraction amount X to water extraction amount Y = 0.12)
・n-Hexadecyltrimethylammonium bromide (extraction amount X with ammonia/methanol mixed solution = 18% by mass, ratio X/Y of extraction amount X to water extraction amount Y = 5.28)

Figure 2022151522000004
Figure 2022151522000004

Figure 2022151522000005
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Figure 2022151522000006
Figure 2022151522000006

上記結果から、実施例のシリカ粒子は、比較例のシリカ粒子に比べ、帯電したとき帯電分布が狭いことがわかる。
From the above results, it can be seen that the silica particles of Examples have a narrower charge distribution when charged than the silica particles of Comparative Examples.

Claims (13)

窒素元素含有化合物を含み、
350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、B/Aが1.2以上5以下であり、かつBが0.2cm/g以上3cm/g以下であるシリカ粒子。
containing a nitrogen element-containing compound,
B/A is 1.2 or more and 5 or less, where A and B are the pore volumes with a pore diameter of 1 nm or more and 50 nm or less obtained from the pore distribution curve of the nitrogen gas adsorption method before and after baking at 350° C., and Silica particles having a B of 0.2 cm 3 /g or more and 3 cm 3 /g or less.
前記B/Aが1.4以上3以下である請求項1に記載のシリカ粒子。 2. The silica particles according to claim 1, wherein the B/A is 1.4 or more and 3 or less. 前記Bが0.3cm/g以上1.8cm/g以下である請求項1又は請求項2に記載のシリカ粒子。 The silica particles according to claim 1 or 2, wherein said B is 0.3 cm 3 /g or more and 1.8 cm 3 /g or less. 個数平均粒子径が10nm以上200nm以下である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The silica particles according to any one of claims 1 to 3, having a number average particle diameter of 10 nm or more and 200 nm or less. 個数平均粒子径が10nm以上80nm以下である請求項4に記載のシリカ粒子。 5. The silica particles according to claim 4, having a number average particle diameter of 10 nm or more and 80 nm or less. 前記窒素元素含有化合物が、四級アンモニウム塩、第一級アミン化合物、第二級アミン化合物、第三級アミン化合物、アミド化合物、イミン化合物、及びニトリル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The nitrogen element-containing compound is at least one selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, amide compounds, imine compounds, and nitrile compounds. The silica particles according to any one of claims 1 to 5. 平均円形度が0.60以上0.96以下である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The silica particles according to any one of claims 1 to 6, having an average circularity of 0.60 or more and 0.96 or less. 平均円形度が0.70以上0.92以下である請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The silica particles according to any one of claims 1 to 7, having an average circularity of 0.70 or more and 0.92 or less. 体積抵抗率が1.0×10Ωcm以上1.0×1011.5Ωcm以下である請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The silica particles according to any one of claims 1 to 8, which have a volume resistivity of 1.0 × 10 7 Ωcm or more and 1.0 × 10 11.5 Ωcm or less. 350℃焼成前後における体積抵抗率を各々Ra及びRbとしたとき、Ra/Rbが0.01以上0.8以下である請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The silica particles according to any one of claims 1 to 9, wherein Ra/Rb is 0.01 or more and 0.8 or less, where Ra and Rb are volume resistivities before and after firing at 350°C. 交差分極/マジック角回転(CP/MAS)法による29Si固体核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおける化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dの比率C/Dが0.10以上0.75以下である請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のシリカ粒子。 The integrated value C of the signal observed in the range of chemical shift -50 ppm or more -75 ppm or less in the 29 Si solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum by the cross polarization / magic angle spinning (CP / MAS) method, and the chemical shift -90 ppm or more The silica particles according to any one of claims 1 to 10, wherein the ratio C/D of the integrated value D of signals observed in the range of -120 ppm or less is 0.10 or more and 0.75 or less. シリカ母粒子と、
前記シリカ母粒子の少なくとも一部の表面を被覆し、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成され、かつ前記3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に窒素元素含有化合物が吸着した構造体と、
を有する請求項1~請求項11のいずれか1項に記載のシリカ粒子。
silica base particles;
Nitrogen element covering at least a part of the surface of the silica base particles, composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent, and at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent a structure to which a contained compound is adsorbed;
The silica particles according to any one of claims 1 to 11.
シリカ母粒子の少なくとも一部の表面に、3官能シランカップリング剤の反応生成物で構成された構造体を形成する第一工程と、
前記3官能シランカップリング剤の反応生成物の細孔の少なくとも一部に、窒素元素含有化合物を吸着させる第二工程と、
を有する請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のシリカ粒子の製造方法。
a first step of forming a structure composed of a reaction product of a trifunctional silane coupling agent on at least a part of the surface of the silica base particles;
a second step of adsorbing a nitrogen element-containing compound into at least part of the pores of the reaction product of the trifunctional silane coupling agent;
A method for producing silica particles according to any one of claims 1 to 12.
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