JP2024008588A - Polymer-coated low dielectric constant loss tangent silica sol and method for producing the same - Google Patents

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JP2024008588A JP2022110580A JP2022110580A JP2024008588A JP 2024008588 A JP2024008588 A JP 2024008588A JP 2022110580 A JP2022110580 A JP 2022110580A JP 2022110580 A JP2022110580 A JP 2022110580A JP 2024008588 A JP2024008588 A JP 2024008588A
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和也 江原
Kazuya Ebara
豪 中田
Takeshi Nakada
真介 田所
Shinsuke Tadokoro
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silica particle with a dielectric loss tangent of 0.02 or less at 1 GHz and a method for producing the same.
SOLUTION: The present invention provides a surface-modified silica particle wherein a silylated polymer coats at least part of the particle surface or binds to at least part of the particle surface. The silica particle has an average primary particle size of 5-1000 nm and a dielectric loss tangent of 0.02 or less at 1 GHz. There is also provided a method for producing the same.
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Description

本発明は、誘電正接(tanδ)の低いシリカ粒子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to silica particles with a low dielectric loss tangent (tan δ) and a method for producing the same.

近年、5Gなどの通信分野における情報通信量の増加に伴い、電子機器や通信機器等において高周波数帯の活用が広がっている。
高周波数帯の適用に伴い、回路信号の伝送損失が大きくなる問題が生じるため、一般的にアンテナ・回路・基板等の電気電子部品を構成する絶縁体には、誘電正接の低い材料が用いられる。絶縁体材料に用いられるポリマー材料は、一般に誘電率が低いが、誘電正接は高いものが多い。一方、セラミック材料はその逆の特性を持つものが多い。そのため、これら材料を組み合わせ、低誘電率と低誘電正接の両特性を両立させたセラミックフィラー充填ポリマー材料が普及している。例えば特許文献1には、比誘電率と誘電損失が低い誘電体用樹脂組成物を狙い、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂中に無機物質(無機マグネシウム微粒子)を配合した組成物が提案されている。
In recent years, with the increase in the amount of information communication in the communication field such as 5G, the use of high frequency bands is expanding in electronic equipment, communication equipment, etc.
With the application of high frequency bands, the problem of increased transmission loss of circuit signals arises, so materials with low dielectric loss tangents are generally used for the insulators that make up electrical and electronic components such as antennas, circuits, and boards. . Polymer materials used as insulator materials generally have a low dielectric constant, but many have a high dielectric loss tangent. On the other hand, many ceramic materials have the opposite characteristics. Therefore, ceramic filler-filled polymer materials that combine these materials and have both low dielectric constant and low dielectric loss tangent properties have become popular. For example, Patent Document 1 proposes a composition in which an inorganic substance (inorganic magnesium fine particles) is blended into a thermoplastic resin and/or a thermosetting resin, aiming at a dielectric resin composition with a low dielectric constant and low dielectric loss. has been done.

セラミックフィラー(無機充填材)の一例として、マイクロオーダーの大きさを有する溶融シリカが一般に広く普及している(特許文献2)。ただし溶融シリカは製造上生じる粗大粒子が成形品の性能に大きな影響を与えることが課題とされている。これに対し、平均粒子径がナノオーダーのシリカ粒子は、製造上の粗大粒子が生じにくく、且つ、ろ過や遠心分離が可能であり、万が一、粗大粒子が生じた場合においても分離・除去することが容易であるという点で優位とされている。またナノオーダーの粒子は、透明ポリマー材料への適用が可能であることやマイクロオーダーのフィラーに比べて複合効果が大きいなどの様々なメリットがあるとされている(特許文献3)。 As an example of a ceramic filler (inorganic filler), fused silica having a micro-order size is generally widely used (Patent Document 2). However, a problem with fused silica is that coarse particles produced during manufacturing have a significant impact on the performance of molded products. On the other hand, silica particles with an average particle size on the order of nanometers are less likely to produce coarse particles during manufacturing, and can be filtered or centrifuged, so even if coarse particles occur, they can be easily separated and removed. It is considered to be advantageous in that it is easy to use. Furthermore, nano-order particles are said to have various advantages, such as being able to be applied to transparent polymer materials and having a greater composite effect than micro-order fillers (Patent Document 3).

特開2014-24916号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-24916 特許第6793282号公報Patent No. 6793282 特許第6813815号公報Patent No. 6813815

上述したセラミックフィラーにおいて、ナノオーダーの粒子は様々な長所を有するものの、既存のナノオーダーの粒子は誘電正接が高く、高周波数帯で作動する電子機器等の材料への適用は困難であった。 Although nano-order particles have various advantages in the ceramic filler described above, existing nano-order particles have a high dielectric loss tangent, making it difficult to apply them to materials such as electronic devices that operate in high frequency bands.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、低誘電正接を有するナノオーダーの粒子を提供すること、具体的には、1GHzにおける誘電正接が0.02以下であるシリカ粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide nano-order particles having a low dielectric loss tangent, specifically, silica particles having a dielectric loss tangent of 0.02 or less at 1 GHz, and the production thereof. The purpose is to provide a method.

本発明者らは上記課題を解決すべく誠意検討を重ねた結果、平均一次粒子径が5nm~1000nmであり、前記シリカ粒子表面の少なくとも一部をシリル化粒子で修飾したシリカ粒子(表面修飾シリカ粒子)が、1GHzにおける誘電正接(tanδ)が0.02以下という低い誘電特性を示すことを見出し、本発明を完成させた。 As a result of repeated studies in good faith to solve the above problems, the present inventors found that the silica particles have an average primary particle diameter of 5 nm to 1000 nm and that at least a portion of the silica particle surface is modified with silylated particles (surface-modified silica particles). The present invention was completed based on the discovery that the particles (particles) exhibit low dielectric properties with a dielectric loss tangent (tan δ) of 0.02 or less at 1 GHz.

すなわち本発明は、
第1観点として、シリル化高分子が粒子表面の少なくとも一部を被覆してなるか又は粒子表面の少なくとも一部に結合している粒子であって、平均一次粒子径が5~1000nmであり、1GHzにおける誘電正接が0.02以下であるシリカ粒子に関する。
第2観点として、前記シリル化高分子が、式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位を有するシリル化高分子である、第1観点に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。

Figure 2024008588000001
(式中、
Xは結合手を示し、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、アルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はこれらの組み合わせであり、
aは0~5の整数を示し、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
はアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はこれらの組み合わせであり、
は炭素原子数1~10の炭化水素基を示し、
bは1~3の整数を示し、cは3-bを示し、
dは1~4の整数を示す。)
第3観点として、前記シリル化高分子が、式(3)で表される構造単位を含むシリル化高分子である、第1観点に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
Figure 2024008588000002
(式中、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、それぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
は炭素原子数1~10の炭化水素基を示し、
aは0~5の整数を示し、bは1~3の整数を示し、cは3-bを示す。)
第4観点として、前記シリル化高分子が、式(4)で表される構造単位を含むシリル化高分子である、第1観点に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
Figure 2024008588000003
(式中、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、それぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
aは0~5の整数を示し、
bは1~3の整数を示し、cは3-bを示す。)
第5観点として、前記シリル化高分子が、500~100000の数平均分子量を有する、第1観点乃至第4観点のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
第6観点として、前記シリル化高分子が、分子量分布(Mw/Mn)=1~2を有する、第5観点に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
第7観点として、前記シリル化高分子が、共有結合により前記シリカ粒子の少なくとも一部の表面に結合している、第1観点乃至第6観点のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
第8観点として、前記シリル化高分子が、前記シリカ粒子の表面積1平方nm当たり、0.1~1.5個/nmの割合で結合している、第7観点に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
第9観点として、下記(i)又は(ii)を満たし且つ加水分解性官能基を有するシリル化高分子からなる表面修飾剤で被覆された、第1観点乃至第8観点のいずれか一項に記載の表面修飾シリカ粒子に関する。
(i)前記表面修飾剤の双極子間力が0.01~2.0(MPa)1/2である。
(ii)前記表面修飾剤の加水分解性官能基の当量、又は前記加水分解性官能基に由来するヒドロキシ基の当量が150~4000(g/eq)である
第10観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子が、水、アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒に分散した、シリカゾルに関する。
第11観点として、下記(A)工程~(C)工程:
(A)工程:平均一次粒子径5~1000nmを有するシリカ粒子を分散質とし炭素原子数1~4のアルコールを分散媒とするシリカゾルを準備する工程。
(B)工程:アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解した前記式(3)又は式(4)で表されるシリル化高分子と、(A)工程のシリカゾルを40~80℃で0.1~10時間の加熱撹拌を行う工程、
(C)工程:(B)工程後のシリカゾルから前記溶媒を除去する工程、
を含む、
第3観点又は第4観点に記載のシリカ粒子の製造方法に関する。
第12観点として、(B)工程及び(C)工程のいずれか一方又は両方が減圧下で行われる、第11観点に記載のシリカ粒子の製造方法に関する。
第13観点として、(A)工程で準備するシリカゾルが、水分を0.01~10質量%含有するものである、第11観点に記載のシリカ粒子の製造方法に関する。
第14観点として、(A)工程で準備するシリカゾルが、200~380℃、2MPa~22MPaで水熱合成された水性シリカゾルを炭素原子数1~4のアルコールに溶媒置換したシリカゾルである、第11観点に記載のシリカ粒子の製造方法に関する。
第15観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子と、有機樹脂が組み合わされた複合材料に関する。
第16観点として、前記有機樹脂が、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン、フェノール樹脂、アクリル樹脂、マレイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、シクロオレフィンポリマー、不飽和ポリエステル、ビニルトリアジン、架橋性ポリフェニレンオキサイド及び硬化性ポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種である、第15観点に記載の複合材料に関する。
第17観点として、半導体デバイス材料、銅張積層板、集積回路、フレキシブル配線材料、フレキシブルディスプレイ材料、アンテナ材料、光配線材料及びセンシング材料からなる群から選択される用途を有する、第15観点又は第16観点に記載の複合材料に関する。 That is, the present invention
As a first aspect, particles in which at least a part of the particle surface is coated with a silylated polymer or bonded to at least a part of the particle surface, and the average primary particle diameter is 5 to 1000 nm, The present invention relates to silica particles having a dielectric loss tangent of 0.02 or less at 1 GHz.
As a second aspect, the surface modification according to the first aspect, wherein the silylated polymer has a structural unit represented by formula (1) and a structural unit represented by formula (2). Regarding silica particles.
Figure 2024008588000001
(In the formula,
X indicates a bond,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R2 is a substituent for a hydrogen atom, and is an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, or an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, or an amino group. , an organic group having an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
a represents an integer from 0 to 5,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
R4 is an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
A 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
b represents an integer from 1 to 3, c represents 3-b,
d represents an integer from 1 to 4. )
A third aspect relates to the surface-modified silica particles according to the first aspect, wherein the silylated polymer is a silylated polymer containing a structural unit represented by formula (3).
Figure 2024008588000002
(In the formula,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 2 is a substituent for a hydrogen atom, and each independently represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a mercapto group. , an organic group having an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
R 4 is each independently an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
A 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
a represents an integer from 0 to 5, b represents an integer from 1 to 3, and c represents 3-b. )
A fourth aspect relates to the surface-modified silica particles according to the first aspect, wherein the silylated polymer is a silylated polymer containing a structural unit represented by formula (4).
Figure 2024008588000003
(In the formula,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 2 is a substituent for a hydrogen atom, and each independently represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a mercapto group. , an organic group having an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
R 4 is each independently an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
a represents an integer from 0 to 5,
b represents an integer from 1 to 3, and c represents 3-b. )
A fifth aspect relates to the surface-modified silica particles according to any one of the first to fourth aspects, wherein the silylated polymer has a number average molecular weight of 500 to 100,000.
A sixth aspect relates to the surface-modified silica particles according to the fifth aspect, wherein the silylated polymer has a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1 to 2.
A seventh aspect relates to the surface-modified silica particles according to any one of the first to sixth aspects, wherein the silylated polymer is bonded to the surface of at least a portion of the silica particles through a covalent bond. .
As an eighth aspect, the surface-modified silica according to the seventh aspect, wherein the silylated polymer is bonded at a rate of 0.1 to 1.5 pieces/nm 2 per square nm of surface area of the silica particle. Regarding particles.
As a ninth aspect, the surface modifying agent according to any one of the first to eighth aspects satisfies (i) or (ii) below and is coated with a surface modifier made of a silylated polymer having a hydrolyzable functional group. The present invention relates to the surface-modified silica particles described above.
(i) The dipole force of the surface modifier is 0.01 to 2.0 (MPa) 1/2 .
(ii) The equivalent weight of the hydrolyzable functional group of the surface modifier or the equivalent weight of the hydroxy group derived from the hydrolyzable functional group is 150 to 4000 (g/eq). The surface-modified silica particles according to any one of the ninth aspects are dispersed in at least one solvent selected from water, alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, or amines. Regarding silica sol.
As the eleventh aspect, the following steps (A) to (C):
(A) Step: A step of preparing a silica sol using silica particles having an average primary particle diameter of 5 to 1000 nm as a dispersoid and an alcohol having 1 to 4 carbon atoms as a dispersion medium.
(B) Step: A compound represented by the above formula (3) or formula (4) dissolved in at least one solvent selected from alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, or amines. a step of heating and stirring the silylated polymer and the silica sol of step (A) at 40 to 80°C for 0.1 to 10 hours;
(C) step: a step of removing the solvent from the silica sol after step (B);
including,
The present invention relates to a method for producing silica particles according to the third or fourth aspect.
A twelfth aspect relates to the method for producing silica particles according to the eleventh aspect, wherein either or both of the step (B) and the step (C) are performed under reduced pressure.
A thirteenth aspect relates to the method for producing silica particles according to the eleventh aspect, wherein the silica sol prepared in step (A) contains 0.01 to 10% by mass of water.
As a fourteenth aspect, the silica sol prepared in step (A) is a silica sol obtained by solvent-substituting an aqueous silica sol hydrothermally synthesized at 200 to 380° C. and 2 MPa to 22 MPa with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms. The present invention relates to a method for producing silica particles according to the aspect.
A fifteenth aspect relates to a composite material in which the surface-modified silica particles according to any one of the first to ninth aspects are combined with an organic resin.
As a 16th aspect, the organic resin is styrene resin, epoxy resin, cyanate resin, benzoxazine, phenol resin, acrylic resin, maleimide resin, urethane resin, polyimide, polytetrafluoroethylene, cycloolefin polymer, unsaturated polyester, vinyl The present invention relates to the composite material according to the fifteenth aspect, which is at least one member selected from the group consisting of triazine, crosslinkable polyphenylene oxide, and curable polyphenylene ether.
The 15th or 17th aspect has an application selected from the group consisting of semiconductor device materials, copper-clad laminates, integrated circuits, flexible wiring materials, flexible display materials, antenna materials, optical wiring materials, and sensing materials. The present invention relates to the composite material according to aspect 16.

本発明のシリカ粒子(表面修飾シリカ)は、低い誘電特性を示すという効果を奏する。また、有機溶媒にも良好に分散可能である。さらに本発明によるシリカ粒子は種々の有機樹脂と複合材料を形成することが可能なため、半導体デバイス材料などの製造が期待できる。
また、本発明のシリカ粒子(表面修飾シリカ粒子)は、一態様において、高分子が粒子表面に結合していることから、高分子特有の高靭性の付与が期待でき、より優れた機械特性の複合材料の製造が期待できる。
The silica particles (surface-modified silica) of the present invention have the effect of exhibiting low dielectric properties. It can also be well dispersed in organic solvents. Furthermore, since the silica particles according to the present invention can be used to form composite materials with various organic resins, they can be expected to be used in the production of semiconductor device materials.
In addition, in one embodiment of the silica particles (surface-modified silica particles) of the present invention, since a polymer is bonded to the particle surface, it can be expected to impart high toughness unique to polymers, and exhibit better mechanical properties. It is expected to be used in the production of composite materials.

図1は、合成例2-1~2-4にて使用したフローリアクター(反応装置)の模式図を示す図である・Figure 1 is a diagram showing a schematic diagram of the flow reactor (reaction device) used in Synthesis Examples 2-1 to 2-4. 図2は、合成例2-1で調製したポリマー(表面修飾剤A)のMALDI-TOF-MSの測定結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of MALDI-TOF-MS measurement of the polymer (surface modifier A) prepared in Synthesis Example 2-1. 図3は、合成例2-1で調製したポリマー(表面修飾剤A)のH-NMRの測定結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of 1 H-NMR measurement of the polymer (surface modifier A) prepared in Synthesis Example 2-1. 図5は、合成例2-4で調製したポリマー(表面修飾剤D)のMALDI-TOF-MSの測定結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of MALDI-TOF-MS measurement of the polymer (surface modifier D) prepared in Synthesis Example 2-4. 図5は、合成例2-4で調製したポリマー(表面修飾剤D)のH-NMRの測定結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of 1 H-NMR measurement of the polymer (surface modifier D) prepared in Synthesis Example 2-4.

<表面修飾シリカ粒子>
本発明のシリカ粒子は、シリル化高分子が粒子表面の少なくとも一部を被覆してなるか又は粒子表面の少なくとも一部に結合している粒子であって、平均一次粒子径が5~1000nmであり、1GHzにおける誘電正接が0.02以下であるシリカ粒子である。
<Surface modified silica particles>
The silica particles of the present invention are particles in which a silylated polymer coats at least a part of the particle surface or is bonded to at least a part of the particle surface, and has an average primary particle diameter of 5 to 1000 nm. It is a silica particle with a dielectric loss tangent of 0.02 or less at 1 GHz.

<平均一次粒子径>
本発明にかかるシリカ粒子の平均一次粒子径は、粒子表面への吸着分子として窒素ガスを用いたBET法により測定される比表面積(SN2)から算出された比表面積径を採用することができる。
比表面積径(平均一次粒子径:D(nm))は、窒素吸着法(BET法)によって測定された比表面積SN2(m/g)から、D(nm)=2720/SN2の式によって計算される一次粒子径であり、球状シリカ粒子に換算した粒子直径を意味する。
本発明にかかるシリカ粒子は、平均一次粒子径が5nm~1000nmの範囲、例えば5nm~500nmの範囲、あるいはたとえば10nm~150nmの範囲のものを用いることができる。
平均一次粒子径を5nm~1000nmのシリカ粒子とすることで、低い誘電正接を示すとともに、有機溶媒へ良好に分散させることができる。また、該シリカ粒子を用いた複合材料を成型した場合に、欠陥の抑制や、高い透明性を発現させることができる。
<Average primary particle diameter>
As the average primary particle diameter of the silica particles according to the present invention, the specific surface area diameter calculated from the specific surface area (S N2 ) measured by the BET method using nitrogen gas as molecules adsorbed on the particle surface can be adopted. .
The specific surface area diameter (average primary particle diameter: D (nm)) is determined by the formula D (nm) = 2720/S N2 from the specific surface area S N2 (m 2 /g) measured by the nitrogen adsorption method (BET method). It is the primary particle diameter calculated by , and means the particle diameter converted to spherical silica particles.
The silica particles according to the present invention may have an average primary particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm, for example in the range of 5 nm to 500 nm, or for example in the range of 10 nm to 150 nm.
Silica particles having an average primary particle diameter of 5 nm to 1000 nm exhibit a low dielectric loss tangent and can be well dispersed in an organic solvent. Moreover, when a composite material using the silica particles is molded, defects can be suppressed and high transparency can be exhibited.

本発明のシリカ粒子は、シリカ粒子の表面の少なくとも一部が後述するシリル化粒子で被覆されている態様、あるいは、前記シリカ粒子の少なくとも一部の表面に、シリル化粒子の少なくとも一部が結合してなる態様、すなわち粒子表面がシリル化粒子により修飾された表面修飾シリカ粒子の態様を有してなる。以下、これらの態様をまとめて、本発明のシリカ粒子を「表面修飾シリカ粒子」とも称する。
本明細書において、「表面修飾」とは、前記シリル化粒子によってシリカ粒子表面が被覆されている態様、並びに、前記シリル化粒子がシリカ粒子表面に結合している態様のいずれをも含む。
なお本発明において、「シリカ粒子の表面の少なくとも一部がシリル化粒子で被覆されている」とは、後述するシリル化粒子がシリカ粒子表面の少なくとも一部を被覆した態様であればよく、すなわち、該シリル化粒子がシリカ粒子の表面の一部を覆う態様、該シリル化粒子がシリカ粒子の表面全体を覆う態様を包含するものである。この態様は、有機ケイ素化合物とシリカ粒子表面との結合の有無は問わない。
また本発明において、「シリカ粒子の少なくとも一部の表面にシリル化粒子の少なくとも一部が結合してなる」とは、後述するシリル化粒子がシリカ粒子表面の少なくとも一部に結合した態様であればよく、すなわち、該シリル化粒子がシリカ粒子の表面の一部に結合してなる態様、該シリル化粒子がシリカ粒子の表面の一部に結合し表面の少なくとも一
部を覆う態様、さらには、該シリル化粒子がシリカ粒子の表面全体に結合し表面全体を覆う態様などを包含するものである。
The silica particles of the present invention have an embodiment in which at least a part of the surface of the silica particles is coated with silylated particles described below, or at least a part of the silylated particles are bonded to the surface of at least a part of the silica particles. In other words, the surface-modified silica particles have a surface modified with silylated particles. Hereinafter, these aspects will be collectively referred to as the silica particles of the present invention as "surface-modified silica particles."
As used herein, "surface modification" includes both an embodiment in which the silica particle surface is coated with the silylated particles and an embodiment in which the silylated particles are bonded to the silica particle surface.
In the present invention, "at least a portion of the surface of the silica particle is coated with silylated particles" may be an embodiment in which at least a portion of the surface of the silica particle is coated with the silylated particles described below, i.e. , an embodiment in which the silylated particles cover a part of the surface of the silica particle, and an embodiment in which the silylated particle covers the entire surface of the silica particle. In this embodiment, it does not matter whether or not there is a bond between the organosilicon compound and the surface of the silica particle.
In addition, in the present invention, "at least a part of the silylated particles are bonded to at least a part of the surface of the silica particle" refers to an embodiment in which the silylated particles described below are bonded to at least a part of the surface of the silica particle. In other words, an embodiment in which the silylated particles are bonded to a part of the surface of the silica particle, an embodiment in which the silylated particles are bonded to a part of the surface of the silica particle and cover at least a part of the surface, and This includes embodiments in which the silylated particles bond to and cover the entire surface of the silica particles.

本発明のシリカ粒子の好適な態様の一つとして、共有結合によりシリカ粒子の少なくとも一部の表面にシリル化高分子が結合している態様を挙げることができる。
また別の態様の一つとして、シリル化高分子で被覆された態様を挙げることができる。
One of the preferred embodiments of the silica particles of the present invention is an embodiment in which a silylated polymer is bonded to at least a portion of the surface of the silica particles through covalent bonds.
Another embodiment is one coated with a silylated polymer.

なお、本発明のシリカ粒子を構成する未修飾のシリカ粒子(シリル化高分子が被覆・結合等していない粒子)は、その製造方法に特に制限はないが、好ましくは水中で200~380℃で加熱処理(水熱処理)されたものである。前記加熱処理は耐圧容器(オートクレーブ)を用いて行うことができ、その際、例えば2MPa~22MPa下で実施できる。 Note that there are no particular restrictions on the manufacturing method for unmodified silica particles (particles that are not coated or bonded with silylated polymers) constituting the silica particles of the present invention, but preferably in water at 200 to 380°C. It has been heat treated (hydrothermal treatment). The heat treatment can be performed using a pressure-resistant container (autoclave), and can be performed under, for example, 2 MPa to 22 MPa.

<シリル化高分子>
前記シリル化高分子は、いわば(無修飾)シリカ粒子の表面修飾剤に相当し、加水分解性官能基等を有するシリル化高分子であることが好ましい。
本発明においてシリル化高分子とは、高分子鎖のいずれかの箇所に、加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物に由来する基が結合してなる高分子をいう。
前記高分子鎖における、該加水分解性官能基を有するシラン化合物に由来する基の結合箇所は特に問わず、例えば高分子鎖の末端や、高分子鎖の側鎖などいずれであってもよい。
また前記加水分解性官能基としてはアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子が好ましく、複数存在する場合には同一であっても互いに異なっていてもよい。
また前記高分子(高分子鎖)としては、重合性モノマー、例えば、エチレン、スチレン、塩化ビニル、ブタジエン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、酢酸ビニル等のビニルモノマーを単独で重合或いは共重合してなる(共)重合体を挙げることができる。
<Silylated polymer>
The silylated polymer corresponds to a surface modifier for (unmodified) silica particles, and is preferably a silylated polymer having a hydrolyzable functional group or the like.
In the present invention, the silylated polymer refers to a polymer in which a group derived from an organosilicon compound having a hydrolyzable functional group is bonded to any part of the polymer chain.
The bonding site of the group derived from the silane compound having the hydrolyzable functional group in the polymer chain is not particularly limited, and may be, for example, at the end of the polymer chain, a side chain of the polymer chain, or the like.
Further, the hydrolyzable functional group is preferably an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen atom, and when a plurality of them exist, they may be the same or different from each other.
Further, as the polymer (polymer chain), polymerizable monomers such as vinyl monomers such as ethylene, styrene, vinyl chloride, butadiene, acrylic esters, methacrylic esters, acrylonitrile, and vinyl acetate may be polymerized alone or copolymerized. Examples include (co)polymers formed by:

前記シリル化高分子は、その数平均分子量を、例えば500~100,000、また例えば1,000~50,000とすることができる。
また前記シリル化高分子は、例えば分子量分布(重量平均分子量:Mw/数平均分子量:Mn)が1~2であるものを使用することができる。
なお、数平均分子量並びに重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析によるポリスチレン換算にて得られる分子量である。
The silylated polymer may have a number average molecular weight of, for example, 500 to 100,000, or, for example, 1,000 to 50,000.
Further, the silylated polymer may have a molecular weight distribution (weight average molecular weight: Mw/number average molecular weight: Mn) of 1 to 2, for example.
Note that the number average molecular weight and weight average molecular weight are molecular weights obtained in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) analysis.

前記シリル化高分子の限定されない具体例として、例えば下記式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位を有するものを挙げることができる。

Figure 2024008588000004
上記式中、
Xは結合手を示し、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、アルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はこれらの組み合わせであり、
aは0~5の整数を示し、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
はアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はこれらの組み合わせであり、
は炭素原子数1~10の炭化水素基を示し、
bは1~3の整数を示し、cは3-bを示し、
dは1~4の整数を示す。 Specific, non-limiting examples of the silylated polymer include those having a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the formula (2).
Figure 2024008588000004
In the above formula,
X indicates a bond,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R2 is a substituent for a hydrogen atom, and is an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, or an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, or an amino group. , an organic group having an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
a represents an integer from 0 to 5,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
R4 is an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
A 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
b represents an integer from 1 to 3, c represents 3-b,
d represents an integer from 1 to 4.

また前記シリル化高分子の限定されない具体例として、例えば下記式(3)で表される構造単位を含むシリル化高分子を挙げることができる。

Figure 2024008588000005
上記式(3)中、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、それぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
は炭素原子数1~10の炭化水素基を示し、
aは0~5の整数を示し、bは1~3の整数を示し、cは3-bを示す。) Furthermore, as a non-limiting specific example of the silylated polymer, a silylated polymer containing a structural unit represented by the following formula (3) can be mentioned.
Figure 2024008588000005
In the above formula (3),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 2 is a substituent for a hydrogen atom, and each independently represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a mercapto group. , an organic group having an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
R 4 is each independently an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
A 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
a represents an integer from 0 to 5, b represents an integer from 1 to 3, and c represents 3-b. )

さらに、前記シリル化高分子の限定されない具体例として、例えば下記式(4)で表される構造単位を含むシリル化高分子を挙げることができる。

Figure 2024008588000006
上記式(4)中、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、それぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
aは0~5の整数を示し、
bは1~3の整数を示し、cは3-bを示す。 Further, as a non-limiting specific example of the silylated polymer, a silylated polymer containing a structural unit represented by the following formula (4) can be mentioned.
Figure 2024008588000006
In the above formula (4),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 2 is a substituent for a hydrogen atom, and each independently represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a mercapto group. , an organic group having an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
R 4 is each independently an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
a represents an integer from 0 to 5,
b represents an integer from 1 to 3, and c represents 3-b.

前記式中のR及びRにおける、前記アルキル基としては、例えば直鎖又は分枝を有する炭素原子数1~10のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基及び1-エチル-2-メチル-n-プロピル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
前記アリール基としては、例えば炭素原子数6乃至40のアリール基が挙げられ、例えばフェニル基、o-メチルフェニル基、m-メチルフェニル基、p-メチルフェニル基、o-クロルフェニル基、m-クロルフェニル基、p-クロルフェニル基、o-フルオロフェニル基、p-メルカプトフェニル基、o-メトキシフェニル基、p-メトキシフェニル基、p-アミノフェニル基、p-シアノフェニル基、α-ナフチル基、β-ナフチル基、o-ビフェニリル基、m-ビフェニリル基、p-ビフェニリル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基及び9-フェナントリル基が挙げられるが、これらに限定されない。
前記ハロゲン化アルキル基、前記ハロゲン化アリール基は、上記アルキル基又は上記ア
リール基の水素原子1個がハロゲンに置き換わった一価の基を意味する。ハロゲン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。
前記アルコキシアリール基は、上記アニール基の水素原子1個が後述するアルコキシ基に置き換わった一価の基を意味する。
前記アルケニル基は、例えば炭素原子数2~10のアルケニル基であり、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチル-1-エテニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-エチルエテニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-n-プロピルエテニル基、1-メチル-1-ブテニル基、1-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、2-エチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、2-メチル-3-ブテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-3-ブテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1-i-プロピルエテニル基、1,2-ジメチル-1-プロペニル基、1,2-ジメチル-2-プロペニル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
前記アシルオキシアルキル基は、上記アルキル基の水素原子1個がアシルオキシ基、例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n-プロピルカルボニルオキシ基、i-プロピルカルボニルオキシ基、n-ブチルカルボニルオキシ基、i-ブチルカルボニルオキシ基、s-ブチルカルボニルオキシ基、t-ブチルカルボニルオキシ基、n-ペンチルカルボニルオキシ基、1-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、2-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、3-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基等のアシルオキシ基に置き換わった一価の基を意味する。
The alkyl group in R 2 and R 4 in the above formula is, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i -Propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3-methyl -n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, n- Hexyl, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1 , 2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n -butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, 1- Examples include, but are not limited to, ethyl-1-methyl-n-propyl group and 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group.
Examples of the aryl group include aryl groups having 6 to 40 carbon atoms, such as phenyl group, o-methylphenyl group, m-methylphenyl group, p-methylphenyl group, o-chlorophenyl group, m- Chlorphenyl group, p-chlorophenyl group, o-fluorophenyl group, p-mercaptophenyl group, o-methoxyphenyl group, p-methoxyphenyl group, p-aminophenyl group, p-cyanophenyl group, α-naphthyl group , β-naphthyl group, o-biphenylyl group, m-biphenylyl group, p-biphenylyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-phenanthryl group, 2-phenanthryl group, 3-phenanthryl group , 4-phenanthryl group, and 9-phenanthryl group, but are not limited thereto.
The halogenated alkyl group and the halogenated aryl group mean a monovalent group in which one hydrogen atom of the alkyl group or aryl group is replaced with a halogen. Examples of the halogen include fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, and iodine atom.
The alkoxyaryl group means a monovalent group in which one hydrogen atom of the annealing group is replaced with an alkoxy group described below.
The alkenyl group is, for example, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, such as ethenyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-methyl-1-ethenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 2-methyl-1-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-ethylethenyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group , 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-n-propylethenyl group, 1-methyl-1-butenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 1-methyl-3-butenyl group group, 2-ethyl-2-propenyl group, 2-methyl-1-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-3-butenyl group, 3-methyl-1-butenyl group, 3-methyl -2-butenyl group, 3-methyl-3-butenyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyl group, 1-i-propylethenyl group, 1,2-dimethyl-1-propenyl group, 1,2- Examples include, but are not limited to, dimethyl-2-propenyl group.
The acyloxyalkyl group is an acyloxy group in which one hydrogen atom of the alkyl group is an acyloxy group, such as a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an i-propylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, i-butylcarbonyloxy group, s-butylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, n-pentylcarbonyloxy group, 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, It means a monovalent group substituted for an acyloxy group such as 3-methyl-n-butylcarbonyloxy group.

上記アクリロイル基を有する有機基としては、アクリロイルメチル基、アクリロイルエチル基、アクリロイルプロピル基等が挙げられる。
上記メタクリロイル基を有する有機基としては、メタクリロイルメチル基、メタクリロイルエチル基、メタクリロイルプロピル基等が挙げられる。
上記メルカプト基を有する有機基としては、エチルメルカプト基、ブチルメルカプト基、ヘキシルメルカプト基、オクチルメルカプト基、メルカプトフェニル基等が挙げられる。
上記アミノ基を含む有機基としては、アミノ基、アミノメチル基、アミノエチル基、アミノフェニル基、ジメチルアミノエチル基、ジメチルアミノプロピル基等が挙げられるがこれらに限定されない。
上記アミド基を含む有機基としては、アミド基、アミドメチル基等が挙げられるがこれらに限定されない。
上記ヒドロキシ基を含む有機基としては、ヒドロキシ基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシフェニル基等が挙げられるがこれらに限定されない。
上記アルコキシ基を含む有機基としては、例えばメトキシメチル基、メトキシエチル基が挙げられるがこれらに限定されない。ただし、アルコキシ基が直接ケイ素原子に結合する基(Rに該当)は除かれる。
上記エステル基(エステル結合)を含む有機基としては、アセトキシメチル基、アセトキシエチル基等が挙げられる。
上記スルホニル基を含む有機基としては、例えばスルホニルアルキル基や、スルホニルアリール基が挙げられるがこれらに限定されない。
上記シアノ基を有する有機基としては、シアノエチル基、シアノプロピル基、シアノフェニル基、チオシアネート基等が挙げられる。
Examples of the organic group having an acryloyl group include an acryloylmethyl group, an acryloylethyl group, an acryloylpropyl group, and the like.
Examples of the organic group having a methacryloyl group include a methacryloylmethyl group, a methacryloyl ethyl group, a methacryloylpropyl group, and the like.
Examples of the organic group having a mercapto group include an ethylmercapto group, a butylmercapto group, a hexylmercapto group, an octylmercapto group, a mercaptophenyl group, and the like.
Examples of the organic group containing an amino group include, but are not limited to, an amino group, an aminomethyl group, an aminoethyl group, an aminophenyl group, a dimethylaminoethyl group, a dimethylaminopropyl group, and the like.
Examples of the organic group containing an amide group include, but are not limited to, an amide group and an amide methyl group.
Examples of the organic group containing a hydroxy group include, but are not limited to, a hydroxy group, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxyphenyl group, and the like.
Examples of the organic group containing the alkoxy group include, but are not limited to, a methoxymethyl group and a methoxyethyl group. However, groups in which an alkoxy group is directly bonded to a silicon atom (corresponding to R3 ) are excluded.
Examples of the organic group containing an ester group (ester bond) include an acetoxymethyl group and an acetoxyethyl group.
Examples of the organic group containing the sulfonyl group include, but are not limited to, a sulfonylalkyl group and a sulfonylaryl group.
Examples of the organic group having a cyano group include a cyanoethyl group, a cyanopropyl group, a cyanophenyl group, and a thiocyanate group.

前記式中のRにおける前記アルコキシ基、前記アシルオキシ基は、R及びRにおいてアルコキシ基、アシルオキシ基として挙げた基を挙げることができる。
前記ハロゲン基は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基等が挙げられる。
なお、Rは、前述の加水分解性官能基に相当する基である。
Examples of the alkoxy group and acyloxy group in R 3 in the above formula include the groups listed as the alkoxy group and acyloxy group in R 2 and R 4 .
Examples of the halogen group include a fluoro group, a chloro group, a bromo group, and an iodo group.
Note that R 3 is a group corresponding to the above-mentioned hydrolyzable functional group.

前記式中のAにおける炭素原子数1~10の炭化水素基としては、前述のアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基として挙げた基において、炭素原子数の上限が10であって、前記アルキル基等の任意の炭素原子から水素原子を0~3個除去した一価~四価の基を挙げることができる。
また前記Aにおける炭素原子数1~10の炭化水素基としては、前述のアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基として挙げた基において、炭素原子数の上限が10であって、前記アルキル基等の任意の炭素原子から水素原子を13個除去した二価~四価の基を挙げることができる。
The hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in A 1 in the above formula includes the aforementioned alkyl group, aryl group, halogenated alkyl group, halogenated aryl group, alkoxyaryl group, alkenyl group, and acyloxyalkyl group. Among the groups, the upper limit of the number of carbon atoms is 10, and examples include monovalent to tetravalent groups in which 0 to 3 hydrogen atoms are removed from any carbon atom such as the above-mentioned alkyl group.
Further, as the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in A2 , the groups mentioned above as the alkyl group, aryl group, halogenated alkyl group, halogenated aryl group, alkoxyaryl group, alkenyl group, and acyloxyalkyl group are used. Examples include divalent to tetravalent groups in which the upper limit of the number of carbon atoms is 10 and 13 hydrogen atoms are removed from any carbon atom such as the alkyl group described above.

本発明に係るシリル化高分子は、前述したスチレン等の重合性モノマーの(共)重合時に、加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物とを加え反応させることで、ポリマー内に加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物に由来する基を導入し、当該シリル化高分子を得ることができる。当該有機ケイ素化合物は、高分子鎖の末端や高分子鎖に導入されることで、いわば重合停止剤としての機能や、ブロックコポリマーの1ブロックを構成するものとなり得る。
なお、例えば、後述する実施例で使用した図1に示すフローリアクター(反応装置)を用い、ポリマー鎖の合成と有機ケイ素化合物の導入を連続的に進行させ、目的とするシリル化高分子を得ることができる。
重合性モノマーの(共)重合(ポリマー鎖の合成)反応は、有機リチウム化合物等の重合開始剤の存在下で実施され、続く有機ケイ素化合物の導入を考慮すると、重合開始剤:前記加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物=1:1~100(モル比)の割合にて、例えば開始剤に対して5倍量の前記有機ケイ素化合物を使用することができる。
The silylated polymer according to the present invention is produced by adding and reacting with an organosilicon compound having a hydrolyzable functional group during the (co)polymerization of a polymerizable monomer such as styrene as described above. The silylated polymer can be obtained by introducing a group derived from an organosilicon compound having a group. When the organosilicon compound is introduced at the end of a polymer chain or into a polymer chain, it can function as a polymerization terminator or constitute one block of a block copolymer.
Note that, for example, using the flow reactor (reactor) shown in FIG. 1 used in the Examples described later, synthesis of the polymer chain and introduction of the organosilicon compound are continuously performed to obtain the desired silylated polymer. be able to.
The (co)polymerization reaction (synthesis of polymer chains) of polymerizable monomers is carried out in the presence of a polymerization initiator such as an organolithium compound, and considering the subsequent introduction of an organosilicon compound, the polymerization initiator: the hydrolyzable The organosilicon compound having a functional group can be used in a ratio of 1:1 to 100 (mole ratio), for example, the amount of the organosilicon compound 5 times that of the initiator.

前記加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物は、加水分解性官能基に加え、重合で生成する生長種と反応(結合)できる基を有するものであり、該基としてはハロゲン基(クロロ基等)やビニル基((メタ)アクリル基等も含む)等を挙げることができる。
このような有機ケイ素化合物としては、ただしこれらの例に限定されないが、トリエトキシフルオロシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-ブロモプロピルトリエトキシシラン、2-クロロエチルメチルジメトキシシラン等のハロゲン基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン、ジビニルジプロポキシシラン等のビニル基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物;3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメチルシラン等の(メタ)アクリル基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物等が挙げられる。
また例えば、上記加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物は、前記加水分解性官能基に加え、イソシアネート基、エポキシ基、酸無水物基、酸ハロゲン化物基等を有する化合物を挙げることができる。これらの限定されない具体例としては、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、2-イソシアネートエチルトリn-プロポキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、2-イソシアネートエチルエチルジブトキシシラン、3-イソシアネートプロピルジメチルイソプロポキシシラン、2-イソシアネートエチルジエチルブトキシシラン、ジ(3-イソシアネートプロピル)ジエトキシシラン、ジ(3-イソシアネートプロピル)メチルエトキシシラン、エトキシシラント
リイソシアネート等のイソシアネート基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物;3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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ジメチルエトキシシラン、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、3,4-エポキシブチルトリメトキシシラン等のエポキシ基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物;3-(トリエトキシシリル)-2-メチルプロピルコハク酸無水物等の酸無水物基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物;2-(4-クロロスルフォニルフェニル)エチルトリエトキシシラン等の酸ハロゲン化物基と加水分解性官能基としてアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物;等を挙げることができる。
The organosilicon compound having a hydrolyzable functional group has, in addition to the hydrolyzable functional group, a group capable of reacting (bonding) with the growth species generated during polymerization, and the group includes a halogen group (chloro group, etc.). ), vinyl groups (including (meth)acrylic groups, etc.), and the like.
Examples of such organosilicon compounds include, but are not limited to, halogen groups such as triethoxyfluorosilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-bromopropyltriethoxysilane, and 2-chloroethylmethyldimethoxysilane. and organosilicon compounds having an alkoxy group as a hydrolyzable functional group; vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, divinyldimethoxysilane, divinyldiethoxysilane, divinyldipropoxysilane, etc. Organosilicon compounds having a vinyl group and an alkoxy group as a hydrolyzable functional group; 3-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltriethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyl Examples include organosilicon compounds having a (meth)acrylic group such as methyldimethylsilane and an alkoxy group as a hydrolyzable functional group.
Further, for example, the organosilicon compound having the above-mentioned hydrolyzable functional group includes a compound having an isocyanate group, an epoxy group, an acid anhydride group, an acid halide group, etc. in addition to the above-mentioned hydrolyzable functional group. Specific non-limiting examples of these include 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, 2-isocyanateethyltri-n-propoxysilane, 3-isocyanatepropylmethyldimethoxysilane, 2-isocyanateethylethyldibutoxysilane, 3-isocyanatepropyldimethyliso Isocyanate groups such as propoxysilane, 2-isocyanateethyldiethylbutoxysilane, di(3-isocyanatepropyl)diethoxysilane, di(3-isocyanatepropyl)methylethoxysilane, ethoxysilane triisocyanate and alkoxy groups as hydrolyzable functional groups Organosilicon compounds having: 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethylethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane , organosilicon compounds having an epoxy group and an alkoxy group as a hydrolyzable functional group such as 3,4-epoxybutyltrimethoxysilane; acid anhydrides such as 3-(triethoxysilyl)-2-methylpropylsuccinic anhydride an organosilicon compound having an alkoxy group as a hydrolyzable functional group; an organosilicon compound having an acid halide group such as 2-(4-chlorosulfonylphenyl)ethyltriethoxysilane and an alkoxy group as a hydrolyzable functional group; etc. can be mentioned.

前記シリル化高分子としては、下記(i)又は(ii)を満たす、加水分解性官能基を有するシリル化高分子を採用することができる。言い換えると、本発明に係るシリカ粒子は、下記(i)又は(ii)を満たし且つ加水分解性官能基を有するシリル化高分子からなる表面修飾剤で粒子表面が修飾(結合/被覆)されたものとすることができる。
(i)前記表面修飾剤(シリル化高分子)の双極子間力が0.01~2.0(MPa)1/2である。
(ii)前記表面修飾剤(シリル化高分子)の加水分解性官能基の当量、又は前記加水分解性官能基に由来するヒドロキシ基の当量が150~4000(g/eq)である。
As the silylated polymer, a silylated polymer having a hydrolyzable functional group that satisfies (i) or (ii) below can be employed. In other words, the silica particles according to the present invention have their surfaces modified (bonded/coated) with a surface modifier made of a silylated polymer that satisfies the following (i) or (ii) and has a hydrolyzable functional group. can be taken as a thing.
(i) The dipole force of the surface modifier (silylated polymer) is 0.01 to 2.0 (MPa) 1/2 .
(ii) The equivalent weight of the hydrolyzable functional group of the surface modifier (silylated polymer) or the equivalent weight of the hydroxyl group derived from the hydrolyzable functional group is 150 to 4000 (g/eq).

双極子間力とは、分子間の静電的相互作用より発生する力の一つであり、永久双極子となっている二つの分子間に働く力である。
双極子間力が小さいほど、誘電率が低く、ひいては誘電正接を低いものとすることができる。そのため本発明では、表面修飾剤(シリル化高分子)の双極子間力をこのましくは0.01~2.0(MPa)1/2の範囲とすることにより、低誘電特性(1GHzにおける誘電正接(tanδ)が0.02以下)の実現を図ったものである。
本発明では、表面修飾剤であるシリル化高分子の分子量と分子構造情報に基づき、溶解度パラメータ計算ソフト(Hansen SP&QSPRモデル、Winmostar V10、X-Ability Co. Ltd.、日本-東京、2020)を用いて算出した値を、表面修飾剤(シリル化高分子)の双極子間力として採用してなる。
本発明では、表面修飾剤(シリル化高分子)の双極子間力が0.01~2.0(MPa)1/2であることにより、低誘電特性(1GHzにおける誘電正接(tanδ)が0.02以下)を実現することができる。
The dipole-dipole force is one of the forces generated by electrostatic interaction between molecules, and is a force that acts between two molecules that form a permanent dipole.
The smaller the dipole-dipole force, the lower the dielectric constant, and the lower the dielectric loss tangent. Therefore, in the present invention, the dipole force of the surface modifier (silylated polymer) is preferably in the range of 0.01 to 2.0 (MPa) 1/2 , thereby achieving low dielectric properties (at 1 GHz). This is aimed at achieving a dielectric loss tangent (tan δ) of 0.02 or less.
In the present invention, solubility parameter calculation software (Hansen SP&QSPR model, Winmostar V10, X-Ability Co. Ltd., Japan-Tokyo, 2020) is used based on the molecular weight and molecular structure information of the silylated polymer, which is a surface modifier. The calculated value is adopted as the dipole force of the surface modifier (silylated polymer).
In the present invention, the dipole force of the surface modifying agent (silylated polymer) is 0.01 to 2.0 (MPa) 1/2 , so that the dielectric property (dielectric loss tangent (tan δ) at 1 GHz) is 0. .02 or less).

また低誘電性特性の実現には、系内の水の存在をできるたけ排除することが重要といえ、系内の水(HO)自体の含有量のみならず、ヒドロキシ基やヒドロキシ基を生ずる加水分解性官能基の量を制御することが望ましい。
そのため本発明にあっては、表面修飾剤であるシリル化高分子における加水分解性官能基の当量、また加水分解性官能基に由来するヒドロキシ基の当量を、例えば50~4000(g/eq)の範囲とすることにより、低誘電特性(1GHzにおける誘電正接(tanδ)が0.02以下)の実現を図ったものである。
In addition, in order to achieve low dielectric properties, it is important to eliminate the presence of water in the system as much as possible. It is desirable to control the amount of hydrolyzable functional groups produced.
Therefore, in the present invention, the equivalent weight of the hydrolyzable functional group in the silylated polymer that is the surface modifier, and the equivalent weight of the hydroxyl group derived from the hydrolyzable functional group, is set to, for example, 50 to 4000 (g/eq). By setting it in the range of , low dielectric characteristics (dielectric loss tangent (tan δ) at 1 GHz of 0.02 or less) are achieved.

<表面修飾>
前記シリル化高分子による表面処理(修飾)量、すなわち、シリカ粒子表面を被覆又は表面に結合してなるシリル化高分子の量(個数)は、シリカ粒子の表面積1nm当たり、例えば0.1~1.5個程度の範囲とすることができる。
<Surface modification>
The amount of surface treatment (modification) with the silylated polymer, that is, the amount (number) of silylated polymers coated on or bonded to the silica particle surface is, for example, 0.1 per 1 nm 2 of surface area of the silica particle. It can be in the range of about 1.5 to 1.5 pieces.

表面修飾シリカ粒子の製造方法、すなわち、前記シリル化高分子によるシリカ粒子表面の被覆(表面処理)方法は、特に制限はないが、例えば、(無修飾)シリカ粒子の有機溶媒分散液に、前記シリル化高分子の少なくとも一種を添加し混合することで、前記シリル
化高分子の加水分解性官能基の加水分解と縮合が生じて(無修飾)シリカ粒子の表面を修飾することができる。
The method for producing surface-modified silica particles, that is, the method for coating (surface treatment) the surface of silica particles with the silylated polymer, is not particularly limited. By adding and mixing at least one type of silylated polymer, hydrolysis and condensation of the hydrolyzable functional groups of the silylated polymer occur, thereby modifying the surface of the (unmodified) silica particles.

前記シリル化高分子の添加量は、シリカ粒子の表面積1nm当たり、例えば前記シリル化高分子が0.1個~1.5個程度の範囲で表面修飾されるように添加することができる。例えばシリカ粒子の表面積1nm当たり0.1個~1.5個、又は0.1個~1.0個、又は0.5個~1.0個、あるいは0.1個~0.5個となる割合にて表面修飾されるよう、シリル化高分子を添加することができる。なお表面修飾に寄与しない余剰のシリル化高分子が系内に存在していてもよいが、シリル化高分子の好ましい添加量はシリカ粒子が表面積1nm当たり0.1~1.5個である。 The amount of the silylated polymer to be added can be such that, for example, about 0.1 to 1.5 silylated polymers are added to the surface per 1 nm 2 of the surface area of the silica particles. For example, 0.1 to 1.5 particles, or 0.1 to 1.0 particles, or 0.5 to 1.0 particles, or 0.1 to 0.5 particles per 1 nm2 of surface area of silica particles. A silylated polymer can be added so that the surface is modified at a ratio such that: Although surplus silylated polymers that do not contribute to surface modification may be present in the system, the preferred amount of silylated polymers added is 0.1 to 1.5 silica particles per 1 nm2 of surface area. .

シリル化高分子の加水分解は完全に加水分解を行うことでも、部分的に加水分解することでもよいが、水が必要であり、前記シリル化高分子の加水分解性官能基の1モルに対して1モル程度以上の水を添加することが好ましい。また、有機溶媒中に含まれる水分を利用することもできる。
加水分解性官能基を有するシリル化高分子を用いる場合、加水分解を完全に加水分解を行うことでも、部分的に加水分解することでもよいが、水が必要であり、前記シリル化高分子の加水分解性官能基1モルに対して1モル程度以上の水を添加することが好ましい。また、有機溶媒中に含まれる水分を利用することもできる。
加水分解し縮合させる際に、触媒を用いることもできる。加水分解触媒としてはキレート化合物、有機酸、無機酸、有機塩基、又は無機塩基を単独で用い又は併用することができる。より具体的には、例えば、塩酸水溶液、酢酸、アンモニア水溶液等を用いることができる。
Hydrolysis of the silylated polymer can be carried out either completely or partially, but water is required and per mole of the hydrolyzable functional group of the silylated polymer. It is preferable to add about 1 mol or more of water. Furthermore, water contained in the organic solvent can also be used.
When using a silylated polymer having a hydrolyzable functional group, hydrolysis may be carried out either completely or partially, but water is required and the silylated polymer may be hydrolyzed completely or partially. It is preferable to add about 1 mol or more of water per 1 mol of the hydrolyzable functional group. Furthermore, water contained in the organic solvent can also be used.
A catalyst can also be used during hydrolysis and condensation. As the hydrolysis catalyst, a chelate compound, an organic acid, an inorganic acid, an organic base, or an inorganic base can be used alone or in combination. More specifically, for example, an aqueous solution of hydrochloric acid, acetic acid, an aqueous ammonia solution, etc. can be used.

<シリカ粒子の製造方法>
本発明のシリカ粒子(表面修飾シリカ粒子)の製造方法の例を以下に示す。
本発明のシリカ粒子は、例えば、以下の(A)~(C)工程を含みて製造することができるが、これら製造方法(工程)には限定されない。
(A)工程:平均一次粒子径5~1000nmを有するシリカ粒子を分散質とし炭素原子数1~4のアルコールを分散媒とするシリカゾルを準備する工程、
(B)工程:アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解した、例えば前記式(3)又は式(4)で表されるシリル化高分子と、(A)工程のシリカゾルを40~80℃で0.1~10時間の加熱撹拌を行う工程、
(C)工程:(B)工程後のシリカゾルから前記溶媒を除去する工程。
<Method for producing silica particles>
An example of the method for producing silica particles (surface-modified silica particles) of the present invention is shown below.
The silica particles of the present invention can be produced, for example, by including the following steps (A) to (C), but are not limited to these production methods (steps).
(A) Step: preparing a silica sol using silica particles having an average primary particle diameter of 5 to 1000 nm as a dispersoid and an alcohol having 1 to 4 carbon atoms as a dispersion medium;
(B) Step: For example, the formula (3) or formula (4) is dissolved in at least one solvent selected from alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, or amines. A step of heating and stirring the represented silylated polymer and the silica sol of step (A) at 40 to 80°C for 0.1 to 10 hours,
(C) Step: A step of removing the solvent from the silica sol after the step (B).

〈(A)工程〉
(A)工程は、シリカゾルを準備する工程である。
すなわち(A)工程における「平均一次粒子径5~1000nmを有するシリカ粒子」とは、粒子表面がシリル化高分子で修飾されていない(未修飾の)シリカ粒子であり、すなわち本工程で準備するシリカゾルは未修飾のシリカゾルである。
前述したように、未修飾のシリカゾルとして、例えば水熱合成された水性シリカゾルを用いることができる。
好適な態様において、(A)工程で準備するシリカゾルは、例えば200~380℃、2MPa~22MPaで水熱合成された水性シリカゾルを炭素原子数1~4のアルコールに溶媒置換したシリカゾルとすることができる。前記炭素原子数1~4のアルコールとは、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノールなどが挙げられる。
また好適な態様において、(A)工程で準備するシリカゾルは、0.01~10質量%の水分量を有するシリカゾルとすることができる。
<(A) Process>
Step (A) is a step of preparing silica sol.
That is, "silica particles having an average primary particle diameter of 5 to 1000 nm" in step (A) are silica particles whose particle surfaces are not modified with a silylated polymer (unmodified), that is, prepared in this step. Silica sol is unmodified silica sol.
As described above, as the unmodified silica sol, for example, a hydrothermally synthesized aqueous silica sol can be used.
In a preferred embodiment, the silica sol prepared in step (A) may be a silica sol obtained by substituting an aqueous silica sol hydrothermally synthesized at 200 to 380° C. and 2 MPa to 22 MPa with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms. can. Examples of the alcohol having 1 to 4 carbon atoms include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-butanol.
In a preferred embodiment, the silica sol prepared in step (A) can have a water content of 0.01 to 10% by mass.

〈(B)工程〉
(B)工程は、シリカ粒子とシリル化高分子とを混合し、シリル化高分子の加水分解と縮合により、シリカ粒子を表面修飾する工程である。
加水分解に係る水分や触媒等は前述したとおりである。
<(B) Process>
Step (B) is a step of mixing silica particles and a silylated polymer, and surface-modifying the silica particles by hydrolysis and condensation of the silylated polymer.
The moisture, catalyst, etc. involved in hydrolysis are as described above.

(B)工程において、前記シリル化高分子の添加量は、例えば(A)工程のシリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり0.1個~1.5個の割合で表面修飾される量とすることができる。具体的には、シリカ粒子の表面積1nm当たり0.1個~1.5個、又は0.1個~1.0個、又は0.5個~1.0個、あるいは0.1個~0.5個となる割合にて表面修飾されるよう、シリル化高分子を添加することができる。なお、表面修飾に寄与しない余剰の有機ケイ素化合物が反応系内に存在していてもよい。 In the step (B), the amount of the silylated polymer added is, for example, 0.1 to 1.5 particles per 1 nm 2 of surface area of the silica particles contained in the silica sol in the step (A). It can be the amount. Specifically, 0.1 to 1.5 particles, or 0.1 to 1.0 particles, or 0.5 to 1.0 particles, or 0.1 to 1.5 particles per 1 nm 2 of surface area of silica particles. A silylated polymer can be added so that the surface is modified at a ratio of 0.5. Note that an excess organosilicon compound that does not contribute to surface modification may be present in the reaction system.

(B)工程においてシリル化高分子を溶解し、その後の反応に使用する有機溶媒は、アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒である。
前記アルコール類は、例えば炭素原子数1~5のアルコールが挙げられ、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノールなどが挙げられる。
前記ケトン類は、例えば炭素原子数1~5のケトン類が挙げられ、具体的には、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ-ブチルラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。
前記炭化水素類は、トルエン、キシレン、n-ペンタン、n-ヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
前記アミド類は、ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ジエチルアクリルアミド等が挙げられる。
前記エステル類は、酢酸エチル、酢酸ブチルなどが挙げられる。
前記エーテル類は、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。
前記アミン類は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N-ジメチルアニリン、、ピリジン、ピコリン等が挙げられる。
The organic solvent used in the subsequent reaction to dissolve the silylated polymer in step (B) is at least one selected from alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, and amines. It is a solvent for
Examples of the alcohols include alcohols having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-butanol.
Examples of the ketones include ketones having 1 to 5 carbon atoms, and specifically, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, γ-butyllactone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone. Examples include.
Examples of the hydrocarbons include toluene, xylene, n-pentane, n-hexane, and cyclohexane.
Examples of the amides include dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethylacrylamide, acryloylmorpholine, diethylacrylamide, and the like.
Examples of the esters include ethyl acetate and butyl acetate.
Examples of the ethers include ethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether.
Examples of the amines include triethylamine, tributylamine, N,N-dimethylaniline, pyridine, and picoline.

(B)工程は、前記シリル化高分子の加水分解性官能基の加水分解と縮合反応が進行する温度であれば、特に制限されず、例えば20℃以上120℃未満の温度、特に40~80℃の温度にて行うことができる。
反応効率の点では有機溶媒の沸点付近で行なうことが好ましく、例えば、メタノールを含む有機溶媒を用いて混合工程を実施するのであれば60~65℃付近で行なうことが好ましい。なお、本工程におけるシリカ濃度やシリル化高分子濃度の変化を抑えることを目的に、必要に応じて還流装置などを備えた装置で反応を実施してもよい。また本工程は、同一の温度で複数回行うこともでき、また異なる温度で複数回行うこともできる。
なお、本工程は工業的な観点から24時間以内で行なうことが望ましく、例えば0.1~10時間にて行うことができる。
The step (B) is not particularly limited as long as the temperature allows the hydrolysis and condensation reaction of the hydrolyzable functional group of the silylated polymer to proceed, for example, at a temperature of 20°C or higher and lower than 120°C, particularly 40 to 80°C. It can be carried out at a temperature of °C.
In terms of reaction efficiency, it is preferable to carry out the reaction near the boiling point of the organic solvent. For example, if the mixing step is carried out using an organic solvent containing methanol, it is preferable to carry out the reaction at a temperature of about 60 to 65°C. In addition, for the purpose of suppressing changes in the silica concentration and silylated polymer concentration in this step, the reaction may be carried out in an apparatus equipped with a reflux device or the like, if necessary. Further, this step can be performed multiple times at the same temperature or multiple times at different temperatures.
Note that this step is desirably carried out within 24 hours from an industrial point of view, and can be carried out, for example, in 0.1 to 10 hours.

なお(B)工程は、有機アミンを用いてpH調整する工程を含むことができる。このpH調整工程は、(B)工程の前、(B)工程の途中、(B)工程後のいずれか1回、または複数回行なうことができる。
前記有機アミンとしては第2級、又は第3級アミンを用いることができる。第2級、又は第3級アミンとして、アルキルアミン、アリルアミン、アラルキルアミン、脂環式アミン、アルカノールアミン及び環状アミン等を用いることができる。
具体的には、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリ-イソプロピルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリ-n-プロピルアミン、ジイソブチルア
ミン、ジ-n-ブチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、ジ-2-エチルヘキシルアミン、ジ-n-オクチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、N-エチルジイソプロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N-ジメチルブチルアミン、N,N-ジメチルヘキシルアミン、N,N-ジメチルオクチルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、ピペリジン、N-メチルピペリジン、キヌクリジン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジブチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、イミダゾール、イミダゾール誘導体、1,8-ジアザ-ビシクロ(5,4,0)ウンデカ-7-エン、1,5-ジアザ-ビシクロ(4,3,0)ノナ-5-エン1,4-ジアザ-ビシクロ(2,2,2)オクタン、ジアリルアミン等が挙げられる。これらの有機塩基化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
有機アミンの添加量は、シリカ粒子の質量に対して、0.001~5質量%、0.01~1質量%にて行うことができる。また、有機アミンの添加により、混合溶液のpHを4.0~11.0に調整することができ、好ましくはpH7.5~9.5である。
Note that the step (B) can include a step of adjusting the pH using an organic amine. This pH adjustment step can be performed once before step (B), during step (B), after step (B), or multiple times.
As the organic amine, a secondary or tertiary amine can be used. As the secondary or tertiary amine, alkylamines, allylamines, aralkylamines, alicyclic amines, alkanolamines, cyclic amines, etc. can be used.
Specifically, diethylamine, triethylamine, diisopropylamine, tri-isopropylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, diisobutylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylamine, dipentylamine, tri- Pentylamine, di-2-ethylhexylamine, di-n-octylamine, tri-n-octylamine, N-ethyldiisopropylamine, dicyclohexylamine, N,N-dimethylbutylamine, N,N-dimethylhexylamine, N, N-dimethyloctylamine, N,N-dimethylbenzylamine, piperidine, N-methylpiperidine, quinuclidine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N,N-dimethylethanolamine, N,N-diethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, triisopropanolamine, imidazole, imidazole derivative, 1,8-diaza-bicyclo(5,4,0)undec-7-ene, 1,5-diaza-bicyclo(4,3,0)nona Examples include -5-ene 1,4-diaza-bicyclo(2,2,2)octane, diallylamine, and the like. These organic basic compounds may be used alone or in combination of two or more.
The amount of organic amine added can be 0.001 to 5% by mass, or 0.01 to 1% by mass based on the mass of the silica particles. Further, by adding an organic amine, the pH of the mixed solution can be adjusted to 4.0 to 11.0, preferably 7.5 to 9.5.

〈(C)工程〉
本工程は、(B)工程後のシリカゾルから溶媒を除去する工程であり、例えば真空乾燥機などを用いて実施することができる。
<(C) Process>
This step is a step of removing the solvent from the silica sol after step (B), and can be carried out using, for example, a vacuum dryer.

なお前記(B)工程及び(C)工程は常圧下でも減圧下でも実施可能であるが、前記(B)工程及び(C)工程のいずれか一方又は双方は、減圧下で実施することができ、例えば600~400Torrの減圧下にて実施することが可能である。 Note that the steps (B) and (C) can be carried out under normal pressure or reduced pressure, but either or both of the steps (B) and (C) can be carried out under reduced pressure. , for example, under reduced pressure of 600 to 400 Torr.

また(B)工程後のゾル、すなわち、表面修飾シリカ粒子を含有するゾルは、表面修飾シリカ分散液として、後述する複合材料の製造に用いることができる。
このとき、複合材料の製造しやすさの観点などから、前記(B)工程のゾルに含まれる、有機溶媒の少なくとも一部を、他の有機溶媒に置換し、これを表面修飾シリカ分散液として用いることもできる。他の有機溶媒としては、(B)工程に用いたアルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも一種又は二種以上を用いることができる。これら置換する溶媒は、(B)工程後のシリカゾルに含まれる有機溶媒と異なっていれば特に制限はなく、複合化しようする有機樹脂の溶解性の観点で選択することができる。
置換方法は公知の方法を用いることができ、例えば、ロータリーエバポレータ等による蒸発法、あるいは、限外ろ過膜を用いた限外ろ過法により他の有機溶媒に置換することができる。
Further, the sol after the step (B), that is, the sol containing surface-modified silica particles, can be used as a surface-modified silica dispersion in the production of a composite material, which will be described later.
At this time, from the viewpoint of ease of manufacturing the composite material, at least a part of the organic solvent contained in the sol in step (B) is replaced with another organic solvent, and this is used as a surface-modified silica dispersion. It can also be used. As the other organic solvent, at least one or two or more selected from the alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, and amines used in step (B) can be used. There is no particular restriction on the solvent to be substituted, as long as it is different from the organic solvent contained in the silica sol after step (B), and can be selected from the viewpoint of solubility of the organic resin to be composited.
A known method can be used for the substitution, for example, an evaporation method using a rotary evaporator or the like, or an ultrafiltration method using an ultrafiltration membrane can be used to replace the organic solvent with another organic solvent.

<誘電特性の測定>
本発明にかかる(表面修飾)シリカ粒子の誘電率及び誘電正接は、シリカ粒子の乾燥粉を用い、専用の装置を用いて測定することができる。専用の装置としては、例えば、ベクトルネットワークアナライザ(商品名:FieldFox N6626A、KEYSIGHT TECHNOLOGIES製)などが挙げられる。
有機樹脂と複合化し絶縁体用途に適応する場合、シリカ粒子の周波数1GHzにおける誘電正接が0.02以下、例えば0.02未満、0.01以下、特に0.009以下であることが好ましい。また、誘電正接の下限値としては、0.00001、又は0.00005、又は0.0001、又は0.0005である。
<Measurement of dielectric properties>
The dielectric constant and dielectric loss tangent of the (surface-modified) silica particles according to the present invention can be measured using dry powder of silica particles using a dedicated device. Examples of the dedicated device include a vector network analyzer (trade name: FieldFox N6626A, manufactured by KEYSIGHT TECHNOLOGIES).
When composited with an organic resin and applied to insulator applications, the dielectric loss tangent of the silica particles at a frequency of 1 GHz is preferably 0.02 or less, for example less than 0.02, 0.01 or less, particularly 0.009 or less. Further, the lower limit value of the dielectric loss tangent is 0.00001, or 0.00005, or 0.0001, or 0.0005.

<シリカゾル(シリカ分散液)>
本発明に係るシリカゾルは、前記シリカ粒子(表面修飾シリカ粒子)が、水、アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ば
れる少なくとも1種の溶媒に分散した、シリカゾル(シリカ分散液ともいう)の態様である。
前記アルコール類は、例えば炭素原子数1~5のアルコールが挙げられ、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノールなどが挙げられる。
前記ケトン類は、例えば炭素原子数1~5のケトン類が挙げられ、具体的には、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ-ブチルラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。
前記炭化水素類は、トルエン、キシレン、n-ペンタン、n-ヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
前記アミド類は、ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ジエチルアクリルアミド等が挙げられる。
前記エステル類は、酢酸エチル、酢酸ブチルなどが挙げられる。
前記エーテル類は、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。
前記アミン類は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N-ジメチルアニリン、、ピリジン、ピコリン等が挙げられる。
<Silica sol (silica dispersion)>
In the silica sol according to the present invention, the silica particles (surface-modified silica particles) are dissolved in at least one solvent selected from water, alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, or amines. This is an embodiment of a dispersed silica sol (also referred to as a silica dispersion).
Examples of the alcohols include alcohols having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-butanol.
Examples of the ketones include ketones having 1 to 5 carbon atoms, and specifically, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, γ-butyllactone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone. Examples include.
Examples of the hydrocarbons include toluene, xylene, n-pentane, n-hexane, and cyclohexane.
Examples of the amides include dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethylacrylamide, acryloylmorpholine, diethylacrylamide, and the like.
Examples of the esters include ethyl acetate and butyl acetate.
Examples of the ethers include ethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether.
Examples of the amines include triethylamine, tributylamine, N,N-dimethylaniline, pyridine, and picoline.

前記シリカゾル(シリカ分散液)中における表面修飾シリカ粒子の含有量はシリカ濃度として表わすことができる。シリカ濃度は、前記シリカゾル(シリカ分散液)を1000℃で焼成した後に得られる焼成残分を計量することで算出することができる。シリカゾル(シリカ分散液)におけるシリカ濃度は、例えば1質量%~60質量%、又は10質量%~60質量%、10質量%~40質量%とすることができる。
また、前記シリカゾル(シリカ分散液)の水分含有量は5質量%以下であることが好ましい。このような水分含有量にすることで、ゾル(分散液)の安定性が良好となることや有機樹脂との複合材料を得やすくなることがある。
The content of surface-modified silica particles in the silica sol (silica dispersion) can be expressed as silica concentration. The silica concentration can be calculated by measuring the firing residue obtained after firing the silica sol (silica dispersion) at 1000°C. The silica concentration in the silica sol (silica dispersion) can be, for example, 1% by mass to 60% by mass, 10% by mass to 60% by mass, or 10% by mass to 40% by mass.
Further, the water content of the silica sol (silica dispersion) is preferably 5% by mass or less. Such a water content may improve the stability of the sol (dispersion) and make it easier to obtain a composite material with an organic resin.

<複合材料(コンポジット材料)>
本発明にかかる複合材料は、本発明に係る(表面修飾)シリカ粒子と有機樹脂とを含む複合材料である。
前記有機樹脂は、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン、フェノール樹脂、アクリル樹脂、マレイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、シクロオレフィンポリマー、不飽和ポリエステル、ビニルトリアジン、架橋性ポリフェニレンオキサイド及び硬化性ポリフェニレンエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種から選択することができる。
<Composite material (composite material)>
The composite material according to the present invention is a composite material containing the (surface-modified) silica particles according to the present invention and an organic resin.
The organic resins include styrene resin, epoxy resin, cyanate resin, benzoxazine, phenol resin, acrylic resin, maleimide resin, urethane resin, polyimide, polytetrafluoroethylene, cycloolefin polymer, unsaturated polyester, vinyl triazine, and crosslinkable polyphenylene. It can be selected from at least one member selected from the group consisting of oxides and curable polyphenylene ethers.

前記複合材料の作製方法は、特に制限はないが、例えば、前記(表面修飾)シリカ粒子の分散液と有機樹脂を構成するモノマー乃至ポリマー溶液とを混合し、重合性組成物を調製した後、余剰な溶媒を除去した後に、光又は熱硬化させることにより複合材料を得ることができる。また、(表面修飾)シリカ粒子の粉末を、直接、有機樹脂モノマー乃至ポリマー溶液に添加し重合性組成物を作製し、余剰な溶媒を除去した後に、光又は熱硬化させることでも複合材料を得ることができる。
重合性組成物における(表面修飾)シリカ粒子と有機樹脂のモノマー乃至ポリマー溶液との混合割合は、(表面修飾)シリカ粒子と有機樹脂のモノマー乃至ポリマーとの質量比で、(表面修飾)シリカ粒子:有機樹脂のモノマー乃至ポリマー=1:100~0.1、例えば1:20~0.1にて含有することができる。
The method for producing the composite material is not particularly limited, but for example, after mixing the dispersion of the (surface-modified) silica particles and a monomer or polymer solution constituting the organic resin to prepare a polymerizable composition, After removing excess solvent, a composite material can be obtained by curing with light or heat. Alternatively, a composite material can also be obtained by directly adding powder of (surface-modified) silica particles to an organic resin monomer or polymer solution to create a polymerizable composition, removing excess solvent, and curing with light or heat. be able to.
The mixing ratio of the (surface modified) silica particles and the organic resin monomer or polymer solution in the polymerizable composition is the mass ratio of the (surface modified) silica particles to the organic resin monomer or polymer. : organic resin monomer or polymer=1:100 to 0.1, for example, 1:20 to 0.1.

重合性組成物は重合開始剤を使用することにより、光又は熱にて硬化させることができる。光重合開始剤として、光ラジカル重合開始剤、又は光カチオン重合開始剤が挙げられ、熱重合開始剤として、熱ラジカル重合開始剤、又は熱カチオン重合開始剤が挙げられる。また、重合開始剤は、重合性化合物100質量部に対して、0.01質量部~50質量
部の範囲で用いることができる。
また任意成分として、従来の重合性組成物(複合材料)に使用される慣用の添加剤、例えば、硬化促進用の触媒や顔料、ラジカル捕捉剤(クエンチャー)、レベリング剤、粘度調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、可塑剤、界面活性剤等の当該技術分野で使用されている各種添加剤を混合して使用することもできる。
The polymerizable composition can be cured with light or heat by using a polymerization initiator. Examples of the photopolymerization initiator include a radical photopolymerization initiator or a cationic photopolymerization initiator, and examples of the thermal polymerization initiator include a thermal radical polymerization initiator or a thermal cationic polymerization initiator. Further, the polymerization initiator can be used in an amount of 0.01 parts by mass to 50 parts by mass based on 100 parts by mass of the polymerizable compound.
In addition, as optional components, conventional additives used in conventional polymerizable compositions (composite materials), such as catalysts and pigments for accelerating curing, radical scavengers (quenchers), leveling agents, viscosity modifiers, oxidizing agents, etc. Various additives used in the technical field, such as inhibitors, ultraviolet absorbers, stabilizers, plasticizers, and surfactants, can also be used in combination.

本発明の複合材料は、使用用途に応じて適切な有機樹脂を選択することにより、半導体デバイス材料、銅張積層板、集積回路、フレキシブル配線材料、フレキシブルディスプレイ材料、アンテナ材料、光配線材料又はセンシング材料として用いることができる。 The composite material of the present invention can be used as a semiconductor device material, a copper-clad laminate, an integrated circuit, a flexible wiring material, a flexible display material, an antenna material, an optical wiring material, or a sensing material by selecting an appropriate organic resin depending on the intended use. It can be used as a material.

以下、実施例および比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by showing examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[シリカゾル]
実施例、及び比較例で使用したシリカ粒子(シリカゾル)は以下のとおりである。
・水分散シリカゾルA(日産化学(株)製、シリカ濃度21質量%、pH3、平均一次粒子径46nm)
・水分散シリカゾルB(日産化学(株)製、シリカ濃度30質量%、pH11、平均一次粒子径46nm)
・水分散シリカゾルC(日産化学(株)製、シリカ濃度32質量%、pH3、平均一次粒子径9nm)
・水分散シリカゾルD(日産化学(株)製、シリカ濃度30質量%、pH10、平均一次粒子径17nm)
・メタノール分散シリカゾルa(合成例1-1参照)
・メタノール分散シリカゾルb(合成例1-2参照)
・メタノール分散シリカゾルc(合成例1-3参照)
[Silica sol]
The silica particles (silica sol) used in Examples and Comparative Examples are as follows.
・Water-dispersed silica sol A (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., silica concentration 21% by mass, pH 3, average primary particle diameter 46 nm)
・Water-dispersed silica sol B (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., silica concentration 30% by mass, pH 11, average primary particle diameter 46 nm)
・Water-dispersed silica sol C (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., silica concentration 32% by mass, pH 3, average primary particle diameter 9 nm)
・Water-dispersed silica sol D (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., silica concentration 30% by mass, pH 10, average primary particle diameter 17 nm)
・Methanol-dispersed silica sol a (see Synthesis Example 1-1)
・Methanol-dispersed silica sol b (see Synthesis Example 1-2)
・Methanol-dispersed silica sol c (see Synthesis Example 1-3)

[表面修飾剤(シリル化高分子等)]
また、実施例、及び比較例で使用した表面修飾剤は以下のとおりである。
・表面修飾剤A(合成例2-1参照)
・表面修飾剤B(合成例2-2参照)
・表面修飾剤C(合成例2-3参照)
・表面修飾剤D(合成例2-4参照)
・表面修飾剤E(信越化学工業(株)製、商品名:KBM-7103、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、分子量218、加水分解性の官能基:メトキシ基)
[Surface modifier (silylated polymer, etc.)]
In addition, the surface modifiers used in Examples and Comparative Examples are as follows.
・Surface modifier A (see Synthesis Example 2-1)
・Surface modifier B (see Synthesis Example 2-2)
・Surface modifier C (see Synthesis Example 2-3)
・Surface modifier D (see Synthesis Example 2-4)
・Surface Modifier E (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: KBM-7103, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, molecular weight 218, hydrolyzable functional group: methoxy group)

以下の方法に従い、水分散シリカゾルA~D、実施例及び比較例で調製した表面修飾シリカ粒子の分散液、並びに該分散液製造工程中のシリカゾル及び分散液の物性を測定及び評価した。 In accordance with the following methods, the physical properties of the water-dispersed silica sols A to D, the surface-modified silica particle dispersions prepared in Examples and Comparative Examples, and the silica sols and dispersions during the dispersion manufacturing process were measured and evaluated.

[シリカ(SiO)濃度の測定]
水分散シリカゾル、メタノール分散シリカゾル及び該メタノール分散シリカゾル製造工程中のシリカゾル、並びに表面修飾シリカ粒子の分散液のシリカ濃度は、これらシリカゾル又は分散液を坩堝に取り、加熱により溶媒を除去した後、1000℃で焼成し、焼成残分を計量して算出した。
[Measurement of silica (SiO 2 ) concentration]
The silica concentration of the water-dispersed silica sol, the methanol-dispersed silica sol, the silica sol during the manufacturing process of the methanol-dispersed silica sol, and the dispersion of surface-modified silica particles is determined by placing the silica sol or dispersion in a crucible and removing the solvent by heating. It was calculated by baking at ℃ and weighing the baking residue.

[水分散シリカゾル等のpH測定方法]
水分散シリカゾル及びメタノール分散シリカゾル製造工程中のシリカゾルのpHは、p
Hメーター(東亞ディーケーケー(株)製、MM-43X)を用いて測定した。
[Method for measuring pH of water-dispersed silica sol, etc.]
The pH of the silica sol during the manufacturing process of water-dispersed silica sol and methanol-dispersed silica sol is p
It was measured using an H meter (manufactured by Toa DKK Co., Ltd., MM-43X).

[比表面積の測定及び平均一次粒子径]
〔窒素吸着法の比表面積(SN2)の測定〕
水分散シリカゾル、メタノール分散シリカゾル、及びメタノール分散シリカゾル製造工程中のシリカゾルにおけるシリカ粒子の窒素吸着法の比表面積(SN2)は、水分散シリカゾル中の水溶性の陽イオンを陽イオン交換樹脂(ダウ・ケミカル社製、商品名:アンバーライトIR-120B)で除去した後、該シリカゾルを290℃にて乾燥して測定試料とし、これを窒素吸着法の比表面積測定装置 Monosorb(カンタクローム・インスツルメンツ・ジャパン合同会社製)を用いて測定した。
〔平均一次粒子径〕
平均一次粒子径は、上記の窒素吸着法で得られた比表面積SN2(m/g)から、下記計算式を用いて球状粒子に換算して算出した。その結果を表1に示した。
平均一次粒子径(nm)=2720/SN2(m/g)
[Measurement of specific surface area and average primary particle diameter]
[Measurement of specific surface area (S N2 ) by nitrogen adsorption method]
The specific surface area (S N2 ) of the nitrogen adsorption method of silica particles in the silica sol during the production process of water-dispersed silica sol, methanol-dispersed silica sol, and methanol-dispersed silica sol is determined by・After removing the silica sol with Chemical Co., Ltd. (trade name: Amberlite IR-120B), the silica sol was dried at 290°C and used as a measurement sample, which was then measured using a nitrogen adsorption method specific surface area measuring device Monosorb (Quantachrome Instruments). (manufactured by Japan LLC).
[Average primary particle diameter]
The average primary particle diameter was calculated by converting the specific surface area S N2 (m 2 /g) obtained by the nitrogen adsorption method into spherical particles using the following calculation formula. The results are shown in Table 1.
Average primary particle diameter (nm) = 2720/S N2 (m 2 /g)

〔カチオンの測定〕
メタノール分散シリカゾル製造工程中のシリカゾルの金属成分は、原子吸光分光光度計((株)島津製作所製、AA-7000)を用いて測定した。
〔アニオンの測定〕
メタノール分散シリカゾル製造工程中のシリカゾルの塩基成分は、イオンクロマト(サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製、ICS-1600)を用いて測定した。
[Measurement of cations]
The metal components of the silica sol during the methanol-dispersed silica sol manufacturing process were measured using an atomic absorption spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, AA-7000).
[Measurement of anions]
The base component of the silica sol during the methanol-dispersed silica sol manufacturing process was measured using an ion chromatograph (ICS-1600, manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.).

[水分量の測定]
表面修飾シリカ粒子の分散液及びその製造工程中のシリカゾル(メタノール分散シリカゾル)の水分量は、カールフィッシャー水分計(京都電子工業(株)製、商品名:MKA-610)を用いてカールフィッシャー滴定法にて測定した。
[Measurement of moisture content]
The water content of the surface-modified silica particle dispersion and the silica sol (methanol-dispersed silica sol) during its manufacturing process was determined by Karl Fischer titration using a Karl Fischer moisture meter (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd., trade name: MKA-610). Measured using the method.

[数平均分子量の測定]
下記合成例2-1~2-4で調製したポリマー(表面修飾剤)の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography、GPC)法による測定結果である。測定条件は下記のとおりである。また同法により、分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)を求めた。
GPCカラム:PLgel 5μm MIXED-D(Agilent Technologies社製)
カラム温度:40°C
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:1.00ml/分
検出器:RI検出器
標準試料:ポリスチレン
[Measurement of number average molecular weight]
The number average molecular weights (Mn) of the polymers (surface modifiers) prepared in Synthesis Examples 2-1 to 2-4 below are the results of measurements by gel permeation chromatography (GPC). The measurement conditions are as follows. In addition, the molecular weight distribution (weight average molecular weight (Mw)/number average molecular weight (Mn)) was determined by the same method.
GPC column: PLgel 5μm MIXED-D (manufactured by Agilent Technologies)
Column temperature: 40°C
Solvent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.00ml/min Detector: RI detector Standard sample: Polystyrene

[MALTI-TOF-MS]
下記合成例2-1~2-4で調製したポリマー(表面修飾剤)の定性分析に用いたMALDI-TOF-MSは、Bruker社製のものを用い、マトリックスはtrans-2-[3-(4-tert-ブチルフェニル)-2-メチル-2-プロペニリデン]マロノニトリル(DCTB)、イオン化剤はトリフルオロ酢酸ナトリウムを用いた。
[MALTI-TOF-MS]
The MALDI-TOF-MS used for qualitative analysis of the polymers (surface modifiers) prepared in Synthesis Examples 2-1 to 2-4 below was manufactured by Bruker, and the matrix was trans-2-[3-( 4-tert-butylphenyl)-2-methyl-2-propenylidene]malononitrile (DCTB) and sodium trifluoroacetate were used as the ionizing agent.

[加水分解性官能基の当量の算出]
下記合成例2-1~2-4で調製したポリマー(表面修飾剤)における加水分解性官能
基(アルコキシ基)の当量は、上記平均分子量の測定で得られたポリマー(表面修飾剤)の分子量と、該ポリマー(表面修飾剤)の加水分解基種を基に下記式1により算出した。結果を表1に示す。
加水分解性官能基の当量(g/eq)=(表面修飾剤の分子量)/(加水分解性官能基の数) ・・式1
[Calculation of equivalent weight of hydrolyzable functional group]
The equivalent weight of the hydrolyzable functional group (alkoxy group) in the polymer (surface modifier) prepared in the following Synthesis Examples 2-1 to 2-4 is the molecular weight of the polymer (surface modifier) obtained in the above average molecular weight measurement. It was calculated using the following formula 1 based on the hydrolyzable group species of the polymer (surface modifier). The results are shown in Table 1.
Equivalent weight of hydrolyzable functional groups (g/eq) = (molecular weight of surface modifier)/(number of hydrolyzable functional groups)...Formula 1

[双極子間力の算出]
下記合成例2-1~2-4で調製したポリマー(表面修飾剤)の双極子間力は、ポリマー(表面修飾剤)の分子量および分子構造情報を基に、溶解度パラメータ計算ソフト(Hansen SP&QSPRモデル、Winmostar V10、X-Ability
Co. Ltd.、日本-東京、2020)を用いて算出した。結果を表1に示す。
[Calculation of dipole force]
The dipole force of the polymers (surface modifiers) prepared in Synthesis Examples 2-1 to 2-4 below was calculated using solubility parameter calculation software (Hansen SP&QSPR model) based on the molecular weight and molecular structure information of the polymers (surface modifiers). , Winmostar V10, X-Ability
Co. Ltd. , Japan-Tokyo, 2020). The results are shown in Table 1.

[有機溶媒含有量]
表面修飾シリカ粒子の分散液の有機溶媒含有量はガスクロマトグラフィー((株)島津製作所、GC-2014s)にて求めた。
ガスクロマトグラフィー条件:
カラム:3mm×1mガラスカラム
充填剤:ポーラパックQ
カラム温度:130~230℃(昇温8℃/min)
キャリアー:N 40mL/min
検出器:FID
注入量:1μL
内部標準:アセトニトリルを採用した。
[Organic solvent content]
The organic solvent content of the dispersion of surface-modified silica particles was determined by gas chromatography (GC-2014s, manufactured by Shimadzu Corporation).
Gas chromatography conditions:
Column: 3mm x 1m glass column Packing material: Polarpack Q
Column temperature: 130-230°C (temperature increase 8°C/min)
Carrier: N2 40mL/min
Detector: FID
Injection volume: 1μL
Internal standard: acetonitrile was used.

[誘電率および誘電正接の測定]
測定周波数1GHz用空洞共振器治具(キーコム(株)製)を用いて、PTFE製のサンプルチューブ(長さ30mm、内径3mm)内に粉末サンプル(後述する実施例2-1~2-8、比較例2-1~2-3で得たシリカ粉末)を充填後、ベクトルネットワークアナライザ(商品名:FieldFox N6626A、KEYSIGHT TECHNOLOGIES製)にて、測定サンプルの誘電率及び誘電正接を測定した(23℃、周波数1GHz)。
誘電正接の測定値が0.01以下の場合を低誘電特性「OK」と、誘電正接の測定値が0.01より超えた場合を低誘電特性「NG」と評価した。
[Measurement of dielectric constant and dielectric loss tangent]
Using a cavity resonator jig for a measurement frequency of 1 GHz (manufactured by Keycom Co., Ltd.), powder samples (Examples 2-1 to 2-8, described later) were placed in a PTFE sample tube (length 30 mm, inner diameter 3 mm). After filling with silica powder obtained in Comparative Examples 2-1 to 2-3, the dielectric constant and dielectric loss tangent of the measurement sample were measured using a vector network analyzer (product name: FieldFox N6626A, manufactured by KEYSIGHT TECHNOLOGIES) (23°C , frequency 1 GHz).
When the measured value of the dielectric loss tangent was 0.01 or less, the low dielectric property was evaluated as "OK", and when the measured value of the dielectric loss tangent exceeded 0.01, the low dielectric property was evaluated as "NG".

[合成例1:メタノール分散シリカゾルの調製]
〔合成例1-1:メタノール分散シリカゾルa〕
水分散シリカゾルA 2,500gを撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2個を備えた内容積3Lのガラス製反応器に仕込み、加温して該シリカゾルを沸騰させた。反応器内のシリカゾルを沸騰させたままの状態で、別のボイラーで発生させたメタノールの蒸気を反応器内のシリカゾル中に連続的に吹き込み、分散媒である水をメタノールに置換した。メタノール分散液の水分量が3.0質量%以下になったところで置換を終了し、メタノール分散シリカゾルaを1,280g得た。
得られたメタノール分散シリカゾルaは、シリカ濃度41質量%、水分量1.5質量%であった。
[Synthesis Example 1: Preparation of methanol-dispersed silica sol]
[Synthesis Example 1-1: Methanol-dispersed silica sol a]
2,500 g of water-dispersed silica sol A was charged into a glass reactor with an internal volume of 3 L equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer, and two injection ports, and heated to boil the silica sol. While the silica sol in the reactor was kept boiling, methanol vapor generated in a separate boiler was continuously blown into the silica sol in the reactor to replace water as a dispersion medium with methanol. The substitution was completed when the water content of the methanol dispersion became 3.0% by mass or less, and 1,280 g of methanol-dispersed silica sol a was obtained.
The obtained methanol-dispersed silica sol a had a silica concentration of 41% by mass and a water content of 1.5% by mass.

〔合成例1-2:メタノール分散シリカゾルb〕
内容積300ccのSUS製オートクレーブ反応器に、水分散シリカゾルC 129gと水分散シリカゾルD 121gを仕込み、300±20℃にて1時間水熱処理を実施した。得られたゾルのうち、100gを水素型強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライト(登録商標)IR-120B、オルガノ(株))30gと混合し、30分間撹拌した後、濾
過して、酸性シリカゾル100gを得た(pH3、SiO濃度20質量%、平均一次粒子径74nm)。
得られた酸性シリカゾル 62gをメタノールで130gに希釈し、これを1Lのナス型フラスコ付きエバポレーターに投入して、次いでメタノールを徐々に添加しながら550Torrで水を留去することにより、分散媒である水をメタノールに置換した。メタノール分散液の水分量が1.0質量%以下になったところで置換を終了し、メタノール分散シリカゾルbを155g得た。
得られたメタノール分散シリカゾルbは、シリカ濃度8質量%、水分量0.5質量%であった。
[Synthesis Example 1-2: Methanol-dispersed silica sol b]
A SUS autoclave reactor with an internal volume of 300 cc was charged with 129 g of water-dispersed silica sol C and 121 g of water-dispersed silica sol D, and hydrothermal treatment was performed at 300±20° C. for 1 hour. Of the obtained sol, 100 g was mixed with 30 g of a hydrogen-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite (registered trademark) IR-120B, Organo Co., Ltd.), stirred for 30 minutes, and filtered to obtain an acidic silica sol. 100 g was obtained (pH 3, SiO 2 concentration 20% by mass, average primary particle diameter 74 nm).
62 g of the obtained acidic silica sol was diluted to 130 g with methanol, and this was put into an evaporator equipped with a 1 L eggplant-shaped flask. Then, water was distilled off at 550 Torr while gradually adding methanol to obtain a dispersion medium. Water was replaced with methanol. The substitution was completed when the water content of the methanol dispersion became 1.0% by mass or less, and 155 g of methanol-dispersed silica sol b was obtained.
The obtained methanol-dispersed silica sol b had a silica concentration of 8% by mass and a water content of 0.5% by mass.

〔合成例1-3:メタノール分散シリカゾルc〕
内容積300ccのSUS製オートクレーブ反応器に、水分散シリカゾルB 250gを仕込み、230±10℃にて2.5時間水熱処理を実施した。得られたゾル100gに対して、5%に希釈した硫酸ナトリウム水溶液を、SO換算として20~50ppmになるように添加し、その後、水素型強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライト(登録商標)IR-120B、オルガノ(株))30gと混合し、30分間撹拌した後、濾過して、酸性シリカゾル130gを得た(pH3、SiO濃度23質量%、平均一次粒子径28nm、NaO:344ppm、SO 30ppm)。
得られた酸性シリカゾル 130gを1Lのナス型フラスコ付きエバポレーターに投入して、次いでメタノールを徐々に添加しながら550Torrで水を留去することにより、分散媒である水をメタノールに置換した。メタノール分散液の水分量が2.0質量%以下になったところで置換を終了し、メタノール分散シリカゾルcを91g得た。
得られたメタノール分散シリカゾルcは、シリカ濃度33質量%、水分量1.6質量%であった。
[Synthesis Example 1-3: Methanol-dispersed silica sol c]
250 g of water-dispersed silica sol B was charged into a SUS autoclave reactor having an internal volume of 300 cc, and hydrothermal treatment was performed at 230±10° C. for 2.5 hours. To 100 g of the obtained sol, an aqueous sodium sulfate solution diluted to 5% was added to give a concentration of 20 to 50 ppm in terms of SO 3 , and then hydrogen-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite (registered trademark)) was added. It was mixed with 30 g of IR-120B (Organo Co., Ltd.), stirred for 30 minutes, and then filtered to obtain 130 g of acidic silica sol (pH 3, SiO 2 concentration 23% by mass, average primary particle size 28 nm, Na 2 O: 344 ppm, SO3 30 ppm).
130 g of the obtained acidic silica sol was put into an evaporator equipped with a 1 L eggplant-shaped flask, and then water was distilled off at 550 Torr while gradually adding methanol, thereby replacing water as a dispersion medium with methanol. The substitution was completed when the water content of the methanol dispersion became 2.0% by mass or less, and 91 g of methanol-dispersed silica sol c was obtained.
The obtained methanol-dispersed silica sol c had a silica concentration of 33% by mass and a water content of 1.6% by mass.

[合成例2:表面修飾剤(シリル化高分子)の合成]
図1に、後述する合成例2-1~2-4にて使用したフローリアクター(反応装置)の模式図を示す。なお、図1中、矢印は液体の流れる方向を示す。
スチレン溶液送液用としてプランジャーポンプA((株)フロム製、UI-22-410S)を用い、PTFE製チューブ(内径1.0mm、外径1.6mm、長さ2m)を用いてプランジャーポンプAとミキサー1の一方の入口とを接続した。また開始剤溶液送液用としてダイヤフラムポンプB((株)タクミナ製、スムーズフローポンプQ-30-PEEK)を用い、PTFE製チューブ(内径1.0mm、外径1.6mm、長さ2m)を用いてダイヤフラムポンプBとミキサー1のもう一方の入口とを接続した。ミキサー1の出口とミキサー2の一方の入口をPFA製チューブ(内径2.0mm、外径3mm、長さ2m)で接続した。ミキサー2のもう一方の入口には、PTFE製チューブ(内径1.0mm、外径1.6mm、長さ2m)を用いて、重合停止剤送液用としてプランジャーポンプC((株)フロム製、UI-22-110S)を接続した。ミキサー2の出口にはPFA製チューブ(内径2.0mm、外径3mm、長さ2m)を接続した。
なお、ポンプA、B、Cから先と、ミキサー2の出口に接続されたチューブの9割長までの流路(図1中、□で囲われている部分)を10℃(図1中、T℃と表記)の恒温槽に浸し、温度を調整した。
[Synthesis Example 2: Synthesis of surface modifier (silylated polymer)]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a flow reactor (reactor) used in Synthesis Examples 2-1 to 2-4 described below. Note that in FIG. 1, arrows indicate the direction in which the liquid flows.
A plunger pump A (manufactured by Fromm Co., Ltd., UI-22-410S) was used to feed the styrene solution, and a PTFE tube (inner diameter 1.0 mm, outer diameter 1.6 mm, length 2 m) was used to pump the plunger. Pump A and one inlet of mixer 1 were connected. In addition, a diaphragm pump B (manufactured by Takumina Co., Ltd., Smooth Flow Pump Q-30-PEEK) was used to feed the initiator solution, and a PTFE tube (inner diameter 1.0 mm, outer diameter 1.6 mm, length 2 m) was used. was used to connect diaphragm pump B and the other inlet of mixer 1. The outlet of mixer 1 and one inlet of mixer 2 were connected with a PFA tube (inner diameter 2.0 mm, outer diameter 3 mm, length 2 m). At the other inlet of mixer 2, a PTFE tube (inner diameter 1.0 mm, outer diameter 1.6 mm, length 2 m) was connected to a plunger pump C (manufactured by From Co., Ltd.) for feeding the polymerization terminator. , UI-22-110S) was connected. A PFA tube (inner diameter 2.0 mm, outer diameter 3 mm, length 2 m) was connected to the outlet of mixer 2.
In addition, the flow path from pumps A, B, and C to 90% of the length of the tube connected to the outlet of mixer 2 (the part surrounded by □ in Fig. 1) was heated to 10°C (in Fig. 1, The temperature was adjusted by immersing it in a constant temperature bath (expressed as T°C).

合成に使用したミキサー1、2は、国際公開第2017/135398号に記載の二重管構造をもつ2液混合用ミキサー[ジョイント部材、筒状体にステンレス製のものを用い、また、スタティックミキサーエレメント体としては(株)ノリタケカンパニーリミテド製DSP-MXA3-17(ポリアセタール製エレメント、ねじり羽根数17、3mm径)を加工したもの]を用いた。
なお、各ミキサーへの接続方法は、ミキサー1の導入孔入口にスチレン溶液チューブ、内管入口に開始剤溶液チューブを接続した。ミキサー2の導入孔入口にミキサー1の出口と
接続されたチューブ、内管入口に重合停止剤送液チューブを接続した。
Mixers 1 and 2 used in the synthesis were a two-liquid mixing mixer with a double pipe structure described in International Publication No. 2017/135398 [the joint member and the cylindrical body were made of stainless steel, and a static mixer] As the element body, DSP-MXA3-17 manufactured by Noritake Company Limited (polyacetal element, number of twisting blades 17, diameter 3 mm) was used.
The connection to each mixer was as follows: a styrene solution tube was connected to the inlet of the introduction hole of mixer 1, and an initiator solution tube was connected to the inlet of the inner pipe. A tube connected to the outlet of mixer 1 was connected to the inlet of the introduction hole of mixer 2, and a polymerization terminator liquid feeding tube was connected to the inlet of the inner tube.

<合成例2-1/末端プロピルトリエトキシシランポリスチレンの合成/表面修飾剤A>
1.30mol/L スチレンTHF溶液と、開始剤として0.15mol/Ln-ブチルリチウムのトルエン/ヘキサン溶液を、ミキサー1でそれぞれ流速30.0mL/min、6.0mL/minで混合し、スチレンを重合させた。
続いて、重合停止剤として3-クロロプロピルトリエトキシシラン液を、ミキサー2で1.07mL/minで混合し、重合を停止させた。各ポンプを7分間送液し、流出液を採取した。
<Synthesis Example 2-1/Synthesis of terminal propyltriethoxysilane polystyrene/Surface modifier A>
A 1.30 mol/L styrene THF solution and a toluene/hexane solution of 0.15 mol/L n-butyllithium as an initiator were mixed in mixer 1 at a flow rate of 30.0 mL/min and 6.0 mL/min, respectively. Polymerized.
Subsequently, 3-chloropropyltriethoxysilane liquid was mixed as a polymerization terminator at 1.07 mL/min using mixer 2 to terminate the polymerization. Each pump was pumped for 7 minutes and the effluent was collected.

更に、前記流出液を、メタノール2300mLの混合液に滴下し、得られた白色懸濁液1.0μmのメンブレンフィルターでろ過後、メタノール400mLで洗浄した。続いて、得られた白色固体を減圧乾燥(50℃、5時間)し、末端プロピルトリエトキシシランポリスチレン27.4gを得た。
得られたポリマー(表面修飾剤A)をGPCにて分析したところ、Mn=5,445、Mw/Mn=1.09であった。また、MALDI-TOF-MSの測定結果を図2に、ポリマーのH-NMRの結果を図3に示す。これらの結果からポリスチレン末端にプロピルトリエトキシシランが導入されたことを確認した。
Furthermore, the effluent was added dropwise to a mixed solution of 2300 mL of methanol, and the resulting white suspension was filtered through a 1.0 μm membrane filter and washed with 400 mL of methanol. Subsequently, the obtained white solid was dried under reduced pressure (50° C., 5 hours) to obtain 27.4 g of terminal propyltriethoxysilane polystyrene.
When the obtained polymer (surface modifier A) was analyzed by GPC, Mn=5,445 and Mw/Mn=1.09. Furthermore, the results of MALDI-TOF-MS measurement are shown in FIG. 2, and the results of 1 H-NMR of the polymer are shown in FIG. From these results, it was confirmed that propyltriethoxysilane was introduced at the end of polystyrene.

<合成例2-2/末端プロピルトリエトキシシランポリスチレンの合成/表面修飾剤B>
スチレンTHF溶液濃度を0.50mol/L、前記開始剤の溶液濃度を0.22mol/L重合停止剤として3-クロロプロピルトリエトキシシラン液を、ミキサー2で1.54mL/minで混合、流出液の採取時間を20分間とした以外は、合成例1と同様の方法で合成し、末端プロピルトリエトキシシランポリスチレン29.2gを得た。
得られたポリマー(表面修飾剤B)をGPCにて分析したところ、Mn=1,848、Mw/Mn=1.14であった。また、ポリマーのMALDI-TOF-MSの結果から、ポリスチレン末端にプロピルトリエトキシシランが導入されたことを確認した。
<Synthesis Example 2-2/Synthesis of terminal propyltriethoxysilane polystyrene/Surface modifier B>
Styrene THF solution concentration is 0.50 mol/L, solution concentration of the initiator is 0.22 mol/L, and 3-chloropropyltriethoxysilane solution is mixed at 1.54 mL/min with mixer 2 as a polymerization terminator, and the effluent is mixed. Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the collection time was changed to 20 minutes, to obtain 29.2 g of terminal propyltriethoxysilane polystyrene.
When the obtained polymer (surface modifier B) was analyzed by GPC, Mn=1,848 and Mw/Mn=1.14. Furthermore, from the results of MALDI-TOF-MS of the polymer, it was confirmed that propyltriethoxysilane was introduced at the polystyrene end.

<合成例2-3/末端プロピルトリエトキシシランポリスチレンの合成/表面修飾剤C>
スチレンTHF溶液濃度を0.40mol/L、前記開始剤の溶液濃度を0.33mol/L重合停止剤として3-クロロプロピルトリエトキシシラン液を、ミキサー2で1.84mL/minで混合、流出液の採取時間を32分間とした以外は、合成例1と同様の方法で合成し、末端プロピルトリエトキシシランポリスチレン15.0gを得た。
得られたポリマー(表面修飾剤C)をGPCにて分析したところ、Mn=1,353、Mw/Mn=1.15であった。また、ポリマーのMALDI-TOF-MSの結果から、ポリスチレン末端にプロピルトリエトキシシランが導入されたことを確認した。
<Synthesis Example 2-3/Synthesis of terminal propyltriethoxysilane polystyrene/Surface Modifier C>
Styrene THF solution concentration is 0.40 mol/L, solution concentration of the initiator is 0.33 mol/L, and 3-chloropropyltriethoxysilane solution is mixed at 1.84 mL/min with mixer 2 as a polymerization terminator, and the effluent is mixed. Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the sampling time was changed to 32 minutes, to obtain 15.0 g of terminal propyltriethoxysilane polystyrene.
When the obtained polymer (surface modifier C) was analyzed by GPC, Mn=1,353 and Mw/Mn=1.15. Furthermore, from the results of MALDI-TOF-MS of the polymer, it was confirmed that propyltriethoxysilane was introduced at the polystyrene end.

<合成例2-4/末端プロピルトリメトキシシランポリスチレンの合成/表面修飾剤D>
スチレンTHF溶液濃度を0.40mol/L、前記開始剤の溶液濃度を0.33mol/L重合停止剤として3-クロロプロピルトリメトキシシラン液を、ミキサー2で1.84mL/minで混合、流出液の採取時間を11分間とした以外は、合成例1と同様の方法で合成し、末端プロピルトリメトキシシランポリスチレン7.6gを得た。
得られたポリマー(表面修飾剤D)をGPCにて分析したところ、Mn=1,240、Mw/Mn=1.22であった。また、MALDI-TOF-MSの測定結果を図4に、ポリマーのH-NMRの結果を図5に示す。これらの結果からポリスチレン末端にプロピルトリメトキシシランが導入されたことを確認した。
<Synthesis Example 2-4/Synthesis of terminal propyltrimethoxysilane polystyrene/Surface modifier D>
Styrene THF solution concentration is 0.40 mol/L, solution concentration of the above-mentioned initiator is 0.33 mol/L, and 3-chloropropyltrimethoxysilane solution is mixed at 1.84 mL/min with mixer 2, and the effluent is Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the sampling time was changed to 11 minutes, and 7.6 g of terminal propyltrimethoxysilane polystyrene was obtained.
When the obtained polymer (surface modifier D) was analyzed by GPC, Mn=1,240 and Mw/Mn=1.22. Furthermore, the results of MALDI-TOF-MS measurement are shown in FIG. 4, and the results of 1 H-NMR of the polymer are shown in FIG. From these results, it was confirmed that propyltrimethoxysilane was introduced at the end of polystyrene.

〔実施例1/表面修飾シリカ粒子の作製〕
[実施例1-1]
(i)工程:メチルエチルケトン27.0gを200ccのナス型フラスコに仕込み、マ
グネチックスターラーで撹拌しながら、合成例2-1で得られた表面修飾剤Aを0.65g添加した。添加した表面修飾剤Aが溶解したことを確認し、その後、合成例1-1で得られたメタノール分散シリカゾルaを30.0g滴下し、60℃に加熱して8時間保持し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液を作製した。添加した表面修飾剤Aの総量は、該ゾル中のシリカ粒子の表面積1nm当たり0.1個であった。
[Example 1/Preparation of surface-modified silica particles]
[Example 1-1]
(i) Step: 27.0 g of methyl ethyl ketone was placed in a 200 cc eggplant-shaped flask, and while stirring with a magnetic stirrer, 0.65 g of surface modifier A obtained in Synthesis Example 2-1 was added. After confirming that the added surface modifier A was dissolved, 30.0 g of methanol-dispersed silica sol a obtained in Synthesis Example 1-1 was added dropwise, heated to 60°C and held for 8 hours, and the surface modified silica sol was dissolved. A methanol dispersion of particles was prepared. The total amount of surface modifier A added was 0.1 particles per 1 nm 2 of surface area of silica particles in the sol.

(ii)工程:その後、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液が入ったナス型フラスコをロータリーエバポレータにセットし、浴温80℃、600~400Torrの減圧下で、メチルエチルケトン分散液の水分量が1.0質量%以下になるまで、メチルエチルケトンを供給しながら蒸留を行い、分散媒をメチルエチルケトンに置換することで、表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を得た。
得られた表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液は、シリカ濃度23質量%、水分量0.1質量%、メタノール量0.8質量%以下であった。
(ii) Step: After that, the eggplant-shaped flask containing the methanol dispersion of surface-modified silica particles was set in a rotary evaporator, and the water content of the methyl ethyl ketone dispersion was reduced to 1.5% under a bath temperature of 80°C and a reduced pressure of 600 to 400 Torr. Distillation was performed while supplying methyl ethyl ketone until it became 0% by mass or less, and the dispersion medium was replaced with methyl ethyl ketone to obtain a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles.
The resulting methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles had a silica concentration of 23% by mass, a water content of 0.1% by mass, and a methanol content of 0.8% by mass or less.

[実施例1-2]
実施例1-1の(i)工程における表面修飾剤Aの代わりに、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり合成例2-2で得られた表面修飾剤Bを0.1個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-2]
Instead of surface modifier A in step (i) of Example 1-1, 0.1 surface modifier B obtained in Synthesis Example 2-2 was added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. (Total amount) Except for the above, operations were carried out in the same manner as steps (i) to (ii) of Example 1-1 to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles. did.

[実施例1-3]
実施例1-1の(i)工程における表面修飾剤Aの代わりに、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり合成例2-2で得られた表面修飾剤Bを0.5個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-3]
Instead of surface modifier A in step (i) of Example 1-1, 0.5 pieces of surface modifier B obtained in Synthesis Example 2-2 were added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. (Total amount) Except for the above, operations were carried out in the same manner as steps (i) to (ii) of Example 1-1 to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles. did.

[実施例1-4]
実施例1-1の(i)工程における表面修飾剤Aの代わりに、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり合成例2-2で得られた表面修飾剤Bを1.0個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-4]
Instead of surface modifier A in step (i) of Example 1-1, 1.0 pieces of surface modifier B obtained in Synthesis Example 2-2 was added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. (Total amount) Except for the above, operations were carried out in the same manner as steps (i) to (ii) of Example 1-1 to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles. did.

[実施例1-5]
実施例1-1の(i)工程における表面修飾剤Aの代わりに、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり合成例2-3で得られた表面修飾剤Cを0.5個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-5]
Instead of surface modifier A in step (i) of Example 1-1, 0.5 pieces of surface modifier C obtained in Synthesis Example 2-3 was added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. (Total amount) Except for the above, operations were carried out in the same manner as steps (i) to (ii) of Example 1-1 to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles. did.

[実施例1-6]
実施例1-1の(i)工程における表面修飾剤Aの代わりに、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり合成例2-4で得られた表面修飾剤Dを0.5個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-6]
Instead of surface modifier A in step (i) of Example 1-1, 0.5 pieces of surface modifier D obtained in Synthesis Example 2-4 was added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. (Total amount) Except for the above, operations were carried out in the same manner as steps (i) to (ii) of Example 1-1 to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles. did.

[実施例1-7]
実施例1-1の(i)工程におけるメタノール分散シリカゾルaおよび表面修飾剤Aの代わりに、合成例1-2で得られたメタノール分散シリカゾルbおよび合成例2-2で得られた表面修飾剤Bを、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり表面修飾剤Bを0.5個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-7]
Instead of methanol-dispersed silica sol a and surface modifier A in step (i) of Example 1-1, methanol-dispersed silica sol b obtained in Synthesis Example 1-2 and surface modifier obtained in Synthesis Example 2-2 were used. B was prepared in the same manner as in steps (i) to (ii) of Example 1-1, except that 0.5 pieces (total amount) of surface modifier B were added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. The operation was carried out to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles.

[実施例1-8]
実施例1-1の(i)工程におけるメタノール分散シリカゾルaおよび表面修飾剤Aの代わりに、合成例1-3で得られたメタノール分散シリカゾルcおよび合成例2-2で得られた表面修飾剤Bを、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子の表面積1nm当たり表面修飾剤Bを0.5個添加(総量)したこと以外は、実施例1-1の(i)から(ii)工程と同様に操作を実施し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液、及び表面修飾シリカ粒子のメチルエチルケトン分散液を調製した。
[Example 1-8]
Instead of methanol-dispersed silica sol a and surface modifier A in step (i) of Example 1-1, methanol-dispersed silica sol c obtained in Synthesis Example 1-3 and surface modifier obtained in Synthesis Example 2-2 were used. B was prepared in the same manner as in steps (i) to (ii) of Example 1-1, except that 0.5 pieces (total amount) of surface modifier B were added per 1 nm 2 of surface area of silica particles contained in the silica sol. The operation was carried out to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles and a methyl ethyl ketone dispersion of surface-modified silica particles.

[比較例1-1]
比較例1-1として合成例1-3で得られた酸性シリカゾルを採用した。
[Comparative example 1-1]
The acidic silica sol obtained in Synthesis Example 1-3 was used as Comparative Example 1-1.

[比較例1-2]
300ccのナス型フラスコにメタノール分散シリカゾルcを200g仕込み、マグネチックスターラーで撹拌しながら、シリカ粒子の表面積1nm当たり1.0個になる量にて表面修飾剤Eを2.4g添加し、60℃に加熱して3時間保持し、表面修飾シリカ粒子のメタノール分散液を作製した。
[Comparative example 1-2]
200 g of methanol-dispersed silica sol C was placed in a 300 cc eggplant-shaped flask, and while stirring with a magnetic stirrer, 2.4 g of surface modifier E was added in an amount of 1.0 particles per 1 nm 2 of surface area of silica particles. The mixture was heated to and held for 3 hours to prepare a methanol dispersion of surface-modified silica particles.

〔実施例2/表面修飾シリカ粒子の誘電特性評価〕
[実施例2-1]
実施例1-1で得られた表面修飾シリカ粒子の分散液を100℃真空乾燥機で乾燥させ、分散溶媒を除去した。得られたシリカゲルを乳鉢で粉砕した後、更に150℃で1時間乾燥させてシリカ粉末を作製した。
得られたシリカ粉末について、23℃、周波数1GHzにおけるシリカ粉末の誘電率、及び誘電正接を測定した。表面修飾シリカ粒子の誘電特性を表1に示す。
[Example 2/Evaluation of dielectric properties of surface-modified silica particles]
[Example 2-1]
The dispersion of surface-modified silica particles obtained in Example 1-1 was dried in a vacuum dryer at 100°C to remove the dispersion solvent. The obtained silica gel was crushed in a mortar and then dried at 150° C. for 1 hour to produce silica powder.
Regarding the obtained silica powder, the dielectric constant and dielectric loss tangent of the silica powder at 23° C. and a frequency of 1 GHz were measured. Table 1 shows the dielectric properties of the surface-modified silica particles.

[実施例2-2~実施例2-8、比較例2-1~比較例2-2]
実施例1-2~実施例1-8、比較例1-2で得られた表面修飾シリカ粒子または表面未修飾粒子(比較例1-1)の分散液について、実施例2-1と同様にシリカ粉末を作製し、誘電率及び誘電正接を測定した。各シリカ粒子の誘電特性を表1に示す。
[Example 2-2 to Example 2-8, Comparative Example 2-1 to Comparative Example 2-2]
The dispersions of surface-modified silica particles or surface-unmodified particles (Comparative Example 1-1) obtained in Examples 1-2 to 1-8 and Comparative Example 1-2 were treated in the same manner as in Example 2-1. Silica powder was produced and its dielectric constant and dielectric loss tangent were measured. Table 1 shows the dielectric properties of each silica particle.

Figure 2024008588000007
Figure 2024008588000007

表1に示すように、数平均分子量Mnが500~100,000である表面修飾剤で粒子表面を修飾したシリカ粒子、又、双極子間力が0.01~2.0(MPa)1/2である表面修飾剤で修飾したシリカ粒子であるか、又は加水分解性官能基の当量が150~4
,000(g/eq)である表面修飾剤で修飾したシリカ粒子である、実施例2-1乃至実施例2-8にあっては、周波数1GHzにおける誘電正接の値が0.02以下を示し、非常に優れた低誘電特性を示すシリカ粒子であることが確認された。
As shown in Table 1, silica particles whose particle surfaces were modified with a surface modifier having a number average molecular weight Mn of 500 to 100,000 and a dipole force of 0.01 to 2.0 (MPa) 1/ 2 , or the equivalent weight of the hydrolyzable functional group is 150 to 4.
,000 (g/eq) in Examples 2-1 to 2-8, which are silica particles modified with a surface modifying agent, the value of the dielectric loss tangent at a frequency of 1 GHz is 0.02 or less. It was confirmed that these silica particles exhibit very excellent low dielectric properties.

一方、表面修飾剤で被覆されていないシリカ粒子(比較例1-1)、又は表面修飾剤で修飾したシリカ粒子であるものの、該表面修飾剤が1,000未満の平均分子量を有するもの(比較例1-2)、又は双極子間力が2を超えるもの(比較例1-2)、又は加水分解性官能基の当量が150未満であるもの(比較例1-2)は、誘電正接が0.02より大きい値となり、低誘電特性に劣るシリカ粒子であった。 On the other hand, silica particles that are not coated with a surface modifier (Comparative Example 1-1) or silica particles modified with a surface modifier but in which the surface modifier has an average molecular weight of less than 1,000 (Comparative Example 1-1) Example 1-2), or the dipole force exceeds 2 (Comparative Example 1-2), or the equivalent of the hydrolyzable functional group is less than 150 (Comparative Example 1-2), the dielectric loss tangent is The value was larger than 0.02, indicating that the silica particles had poor dielectric properties.

本発明は、既存の平均分子量が1000未満である、又は加水分解性官能基の当量が150未満である表面修飾剤で被覆したシリカ粒子の誘電正接の値を3割超も低減し得るものであり、高周波用途への適用が期待できる。
The present invention can reduce the dielectric loss tangent value of silica particles coated with a conventional surface modifier having an average molecular weight of less than 1000 or a hydrolyzable functional group equivalent of less than 150 by more than 30%. Therefore, it can be expected to be applied to high frequency applications.

Claims (17)

シリル化高分子が粒子表面の少なくとも一部を被覆してなるか又は粒子表面の少なくとも一部に結合している粒子であって、平均一次粒子径が5~1000nmであり、1GHzにおける誘電正接が0.02以下である表面修飾シリカ粒子。 Particles in which at least a part of the particle surface is coated with a silylated polymer or bonded to at least a part of the particle surface, the average primary particle diameter is 5 to 1000 nm, and the dielectric loss tangent at 1 GHz is Surface-modified silica particles having a particle size of 0.02 or less. 前記シリル化高分子が、式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位を有するシリル化高分子である、請求項1に記載の表面修飾シリカ粒子。
Figure 2024008588000008
(式中、
Xは結合手を示し、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、アルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はこれらの組み合わせであり、
aは0~5の整数を示し、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
はアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はこれらの組み合わせであり、
は炭素原子数1~10の炭化水素基を示し、
bは1~3の整数を示し、cは3-bを示し、
dは1~4の整数を示す。)
The surface-modified silica particles according to claim 1, wherein the silylated polymer has a structural unit represented by formula (1) and a structural unit represented by formula (2).
Figure 2024008588000008
(In the formula,
X indicates a bond,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R2 is a substituent for a hydrogen atom, and is an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, or an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, or an amino group. , an organic group having an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
a represents an integer from 0 to 5,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
R4 is an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
A 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
b represents an integer from 1 to 3, c represents 3-b,
d represents an integer from 1 to 4. )
前記シリル化高分子が、式(3)で表される構造単位を含むシリル化高分子である、請求項1に記載の表面修飾シリカ粒子。
Figure 2024008588000009
(式中、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、それぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
は炭素原子数1~10の炭化水素基を示し、
aは0~5の整数を示し、bは1~3の整数を示し、cは3-bを示す。)
The surface-modified silica particle according to claim 1, wherein the silylated polymer includes a structural unit represented by formula (3).
Figure 2024008588000009
(In the formula,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 2 is a substituent for a hydrogen atom, and each independently represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a mercapto group. , an organic group having an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
R 4 is each independently an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
A 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
a represents an integer from 0 to 5, b represents an integer from 1 to 3, and c represents 3-b. )
前記シリル化高分子が、式(4)で表される構造単位を含むシリル化高分子である、請求項1に記載の表面修飾シリカ粒子。
Figure 2024008588000010
(式中、
は水素原子又はメチル基を示し、
は水素原子の置換基であり、それぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルケニル基、アシルオキシアルキル基、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、アルコ
キシ基、エステル基、スルホニル基、もしくはシアノ基を有する有機基、又はそれらの組み合わせであり、
はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、
aは0~5の整数を示し、
bは1~3の整数を示し、cは3-bを示す)
The surface-modified silica particle according to claim 1, wherein the silylated polymer includes a structural unit represented by formula (4).
Figure 2024008588000010
(In the formula,
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 2 is a substituent for a hydrogen atom, and each independently represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a mercapto group. , an organic group having an amino group, an amide group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof,
R 4 is each independently an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkoxyaryl group, an alkenyl group, an acyloxyalkyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. group, an alkoxy group, an ester group, a sulfonyl group, or an organic group having a cyano group, or a combination thereof,
R 3 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group,
a represents an integer from 0 to 5,
b indicates an integer from 1 to 3, c indicates 3-b)
前記シリル化高分子が、500~100,000の数平均分子量を有する、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子。
the silylated polymer has a number average molecular weight of 500 to 100,000;
The surface-modified silica particles according to any one of claims 1 to 4.
前記シリル化高分子が、分子量分布(Mw/Mn)=1~2を有する、
請求項5に記載の表面修飾シリカ粒子。
The silylated polymer has a molecular weight distribution (Mw/Mn) = 1 to 2,
The surface-modified silica particles according to claim 5.
前記シリル化高分子が、共有結合により前記シリカ粒子の少なくとも一部の表面に結合している、
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子。
the silylated polymer is bonded to the surface of at least a portion of the silica particles through a covalent bond;
The surface-modified silica particles according to any one of claims 1 to 6.
前記シリル化高分子が、前記シリカ粒子の表面積1平方nm当たり、0.1~1.5個/nmの割合で結合している、
請求項7に記載の表面修飾シリカ粒子。
The silylated polymer is bonded at a rate of 0.1 to 1.5/nm 2 per 1 square nm of the surface area of the silica particle.
The surface-modified silica particles according to claim 7.
下記(i)又は(ii)を満たし且つ加水分解性官能基を有するシリル化高分子からなる表面修飾剤で被覆された、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の表面修飾シリカ粒子。
(i)前記表面修飾剤の双極子間力が0.01~2.0(MPa)1/2である。
(ii)前記表面修飾剤の加水分解性官能基の当量、又は前記加水分解性官能基に由来するヒドロキシ基の当量が150~4000(g/eq)である
The surface-modified silica according to any one of claims 1 to 8, which is coated with a surface modifier made of a silylated polymer that satisfies the following (i) or (ii) and has a hydrolyzable functional group. particle.
(i) The dipole force of the surface modifier is 0.01 to 2.0 (MPa) 1/2 .
(ii) The equivalent weight of the hydrolyzable functional group of the surface modifier or the equivalent weight of the hydroxy group derived from the hydrolyzable functional group is 150 to 4000 (g/eq).
請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子が、水、アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒に分散した、シリカゾル。 The surface-modified silica particles according to any one of claims 1 to 9 contain at least one type selected from water, alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, and amines. Silica sol dispersed in a solvent. 下記(A)工程~(C)工程:
(A)工程:平均一次粒子径5~1000nmを有するシリカ粒子を分散質とし炭素原子数1~4のアルコールを分散媒とするシリカゾルを準備する工程、
(B)工程:アルコール類、ケトン類、炭化水素類、アミド類、エステル類、エーテル類又はアミン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解した前記式(3)又は式(4)で表されるシリル化高分子と、(A)工程のシリカゾルを40~80℃で0.1~10時間の加熱撹拌を行う工程、
(C)工程:(B)工程後のシリカゾルから前記溶媒を除去する工程、
を含む、
請求項3又は請求項4に記載のシリカ粒子の製造方法。
The following steps (A) to (C):
(A) Step: preparing a silica sol using silica particles having an average primary particle diameter of 5 to 1000 nm as a dispersoid and an alcohol having 1 to 4 carbon atoms as a dispersion medium;
(B) Step: A compound represented by the above formula (3) or formula (4) dissolved in at least one solvent selected from alcohols, ketones, hydrocarbons, amides, esters, ethers, or amines. a step of heating and stirring the silylated polymer and the silica sol of step (A) at 40 to 80°C for 0.1 to 10 hours;
(C) step: a step of removing the solvent from the silica sol after step (B);
including,
The method for producing silica particles according to claim 3 or 4.
(B)工程及び(C)工程のいずれか一方又は両方が減圧下で行われる、
請求項11に記載のシリカ粒子の製造方法。
Either or both of step (B) and step (C) are performed under reduced pressure.
The method for producing silica particles according to claim 11.
(A)工程で準備するシリカゾルが、水分を0.01~10質量%含有するものである、請求項11に記載のシリカ粒子の製造方法。 The method for producing silica particles according to claim 11, wherein the silica sol prepared in step (A) contains 0.01 to 10% by mass of water. (A)工程で準備するシリカゾルが、200~380℃、2MPa~22MPaで水熱合成された水性シリカゾルを炭素原子数1~4のアルコールに溶媒置換したシリカゾルであ
る、
請求項11に記載のシリカ粒子の製造方法。
The silica sol prepared in step (A) is a silica sol obtained by replacing the aqueous silica sol hydrothermally synthesized at 200 to 380 ° C. and 2 MPa to 22 MPa with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms.
The method for producing silica particles according to claim 11.
請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の表面修飾シリカ粒子と、有機樹脂が組み合わされた複合材料。 A composite material in which the surface-modified silica particles according to any one of claims 1 to 9 are combined with an organic resin. 前記有機樹脂が、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン、フェノール樹脂、アクリル樹脂、マレイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、シクロオレフィンポリマー、不飽和ポリエステル、ビニルトリアジン、架橋性ポリフェニレンオキサイド及び硬化性ポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項15に記載の複合材料。 The organic resin is styrene resin, epoxy resin, cyanate resin, benzoxazine, phenol resin, acrylic resin, maleimide resin, urethane resin, polyimide, polytetrafluoroethylene, cycloolefin polymer, unsaturated polyester, vinyl triazine, crosslinkable polyphenylene. The composite material according to claim 15, which is at least one member selected from the group consisting of oxide and curable polyphenylene ether. 半導体デバイス材料、銅張積層板、集積回路、フレキシブル配線材料、フレキシブルディスプレイ材料、アンテナ材料、光配線材料及びセンシング材料からなる群から選択される用途を有する、請求項15又は請求項16に記載の複合材料。
17. The method according to claim 15 or 16, having an application selected from the group consisting of semiconductor device materials, copper-clad laminates, integrated circuits, flexible wiring materials, flexible display materials, antenna materials, optical wiring materials, and sensing materials. Composite material.
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