JP2983581B2 - 球状シリコーン微粒子の製造法 - Google Patents

球状シリコーン微粒子の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、球状シリコーン微粒子の製造法に関する。
さらに詳しくは、シラン化合物を加水分解縮合すること
により比較的安価に球状シリコーン微粒子を製造する方
法に関するもので、該微粒子は、化粧品、艶消剤、充填
剤、固体潤滑剤等、ブロッキング防止剤、無機フィラ
ー、表面処理剤等として有用である。
[従来の技術] 従来よりシリコーン微粒子を得る方法が種々知られて
おり、例えば、特開昭54−72300号ではメチルトリアル
コキシシランまたはその部分加水分解物をアルカリ土類
金属酸化物またはアルカリ金属炭素塩を含む水溶液中で
加水分解縮合させる方法が開示されている。この方法に
よれば得られた粒子には、凝集体が多く含まれているば
かりでなく、水層とメチルトリアルコキシシランと界面
における加水分解縮合であるため、原料シラン化合物が
メチルトリアルコキシシランまたはその部分加水分解物
のごとく容易に加水分解縮合反応が進行するシラン化合
物に限定されるという問題点がある。また、特開昭60−
13813号や特開昭63−77940号ではメチルトリアルコキシ
シランまたはその部分の加水分解物を、アンモニアまた
はアミン類水溶液中で加水分解縮合させる方法が開示さ
れているが、原料シラン化合物が容易に加水分解縮合反
応が進行するシラン化合物に限定されるという、前記の
問題点は、解消されていない、特開平1−145317号に
は、シラン化合物として、SiX4およびRnSiX4-n(X=ア
ルコキシ基等)を用い、RnSiX4-nがケイ素と当量比で0.
0017〜1になるよう混合して、少なくとも触媒としての
アンモニウムイオンと加水分解当量の超える水を含む有
機性溶液中で加水分解縮合させるというSiX4を併用する
真球状シリカ微粒子の製造方法が開示されている。この
方法によれば、有機性溶液としてシラン化合物を溶解し
うる有機溶剤が使用されているため、加水分解縮合され
たシラン化合物が逐次析出しシリカ微粒子となると考え
られる。このため、得られる粒子の粒子径は、有機性溶
液の種類、原料シラン化合物量、触媒として使用される
アンモニア水量等の要因に依存し、また、得られる粒子
の多くは、平均粒子径1μm以下の粒子となる。従って
平均粒子径数μmの粒子を得るためには、得られた粒子
を種粒子として逐次、シラン化合物を添加することによ
り粒子を成長させる方法が示されているが、平均粒子径
10μm以上の粒子を得るためには、何回も逐次反応を繰
り返さなければならず、工業的に有利な方法とはいい難
いものであった。
[発明が解決しようとする課題] かかる事情に鑑み、本発明は、各種シラン化合物を懸
濁後、加水分解縮合することにより、所望の平均粒子径
を有する球状シリコーン微粒子を、工業的に、より安価
な製法で提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、一般式[I]: RnSiX4-n [I] [式中、Rは同一または異なって、各々、水素、炭素数
1〜18のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基または
炭素数2〜18のアルケニル基、Xは水素、水酸基または
炭素数1〜4のアルコキシ基もしくはアシロキシ基、n
は0〜3を意味する] で表わされる加水分解可能なシラン化合物、部分加水分
解物、それらの誘導体の単独または2種以上の混合物
を、ノニオン系界面活活性剤を用い、塩基性触媒または
酸素触媒の存在下、分散媒中で懸濁後、加水分解縮合さ
せることを特徴とする平均粒子径が0.5〜100μmの範囲
である球状シリコーン微粒子の製造法を提供するもので
ある。
本発明のシリコーン微粒子の製造法は、従来より行わ
れている界面重縮合や溶液重縮合とは異なり、いわゆる
懸濁重縮合法によるものである。このため、シラン化合
物、部分加水分解物等の懸濁液滴の粒子径を界面活性剤
の種類、量を選ぶことによって、また撹拌条件をコント
ロールすることにより、容易に0.5〜100μmの範囲の球
状シリコーン微粒子を得ることが可能である。
本発明のシリコーン微粒子の製造原料である一般式
[I]で表わされる加水分解可能なシラン化合物におけ
るRで示される基の炭素数1〜18のアルキル基として
は、直鎖状でも分枝鎖状でもよく、例えば、メチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、
ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デ
シル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシ
ル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オク
タデシル等が挙げられる。炭素数6〜14のアリール基と
してはフェニル、ナフチル等が挙げられる。炭素数2〜
18のアルケニル基としては直鎖状でも分枝鎖状でもよ
く、例えば、ビニル、アリル、2−プロペニル、イソプ
ロペニル等が挙げられる。Xで示される炭素数1〜4の
アルコキシ基としては直鎖状または分枝鎖いずれでもよ
く、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプ
ロポキシ、ブトキシ等が挙げられる。炭素数1〜4のア
シロキシ基としては、アセトキシ、プロピオニルオキ
シ、ブチリルオキシ等が挙げられる。
かかるシラン化合物の具体的な例としては、つぎのも
のが挙げられる。
n=0の式[I]の化合物 テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テト
ライソプロポキシシラン、トリメトキシシラン、トリエ
トキシシラン等 n=1の式[I]の化合物 メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシ
ラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシ
シラン、オクチルトリエトキシシラン、オクタデシルト
リメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビニ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、
アリルトリメトキシシラン等 n=2の式[I]の化合物 ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラ
ン、ジエチルジメトキシシラン、ジメチルジブトキシシ
ラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキ
シシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニ
ルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラ
ン、ビニルメチルジエトキシシラン等 n=3の式[I]の化合物 トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラ
ン等 原料シラン化合物は、例示されたものに限定されるも
のではないが、工業的製造における原料入手の容易さを
考えれば、アルキルアルコキシシランが好ましい。ま
た、シラン化合物として、上記シラン化合物の部分加水
分解物、低縮合物、それらの誘導体を用いることもでき
る。本発明においては、上記シラン化合物、部分加水分
解物、低縮合物、それらの誘導体を単独または2種以上
混合して使用することができる。
上記シラン化合物、部分加水分解物、低縮合物、それ
らの誘導体を、ノニオン系界面活性剤の存在下、これら
の化合物また混合物を実質上溶解しない分散媒中で懸濁
後、加水分解縮合反応を行うが、この際に、塩基性触媒
または酸性触媒を分散媒中に添加する。ここで用いる塩
基性触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、アンモニア、モ
ノメチルアミン等が使用できる。また、酸性触媒として
は、塩酸、硫酸、酢酸等が使用できる。加水分解に用い
る水の使用量は、シラン化合物の総量に対し、1〜10倍
モル程度必要である。
また、反応に使用する上記種々のシラン化合物または
混合物に予め、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ
アセテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫
ジアセテート等の有機錫化合物を添加しておくと重合が
より促進される場合が多い。
分散媒としては、シラン化合物を実質上溶解しないも
のを使用することは前記のとおりであるが、加水分解縮
合用触媒が水溶液で使用される場合が多いので、触媒を
含む水溶液を溶解するような多価アルコールが好まし
い。代表的な多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、
ヘキシレングリコール、グリセリンおよびそれらの誘導
体が挙げられる。これらの中でも安定に懸濁した状態で
加水分解縮合を行うには、ポリエチレングリコールが好
適である。しかしながら、分散媒としてシラン化合物が
可溶なメタノールやエタノール等の低級アルコールを用
いた場合は、加水分解縮合の進行と共に粒子が析出して
くるため、特定の粒子径にコントロールすることは困難
である。
ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルエーテル、ソルビタンアルキレート、ポリオキシエチ
レンソルビタンアルキレート、ポリオキシエチレンアセ
チレングリコール、オキシエチレンオキシプロピレン型
ブロック共重合体等を使用できるが、これらのノニオン
系界面活性剤の中でも、オキシエチレンオキシプロピレ
ン型ブロック共重合体が特に分散安定性に優れている。
また、上記ノニオン系界面活性剤と併用してアルキル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウ
ム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ナフタレン
スルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物等のアニオン系
界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のカチオン系
界面活性剤、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アル
キルグリシン等の両性界面活性剤、アルミナ、シリカ等
の無機微粒子、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロース、アルギ酸ナトリウム、アルギ
ン酸プロピレングリコール、ポリアクリル酸ナトリウ
ム、スチレン無水マイレン酸共重合体等の高分子分散剤
等を懸濁安定剤として併用しても何ら差し支えない。ノ
ニオン系界活性剤の添加量は、シラン化合物に対し、0.
01〜30重量%、好ましくは0.1〜10重量%である。
上記ノニオン系界面活性剤、加水分解縮合触媒を、シ
ラン化合物を実質上溶解しない分散媒に添加した後、シ
ラン化合物を加え、ホモジナイザー、超音波分散機等を
用いて所望の粒子径に調整する。シラン化合物の添加割
合は、特に規定させるものではないが、分散媒に対し、
10〜100重量%の範囲が適当である。
その後、例えば、20℃〜70℃で5〜24時間撹拌下加水
分解縮合を行う。その際、加水分解して生成したシラノ
ール基(≡SiOH)が逐次縮合し≡SiOSi≡結合を生成し
ていく。反応終了後、濾別洗浄乾燥し、球状シリコーン
微粒子を得る。
得られる球状シリコーン粒子の平均組成は、式[I
I]: RmSiO(4-m)/2 [式中、Rは同一または異なって、各々、水素、炭素数
1〜18のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基または
炭素数2〜18のアルケニル基、mは0〜3を意味する] で表わされる。
[実施例] 以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、実
施例によって本発明が制限されるものではない。
実施例1 撹拌機を備えた200mlの反応容器に、ポリエチレング
リコール#400 80gおよび5%水酸化カリウム水溶液2.
0g、純水6.0gを添加した後、さらにノニオン系界面活性
剤としてオキシエチレンオキシプロピレン型ブロック共
重合体(第一工業薬品(株)製、商品名ディスコールN5
09)1.2gを完全に溶解した。これらの混合液にメチルト
リエトキシシラン40gを加えた後、ホモジナイザー(特
殊機化工業製、商品名TKホモミキサー モデルM)を用
い6400rpmで1分間分散した。分散後、30℃に保ち300rp
mで10時間撹拌を続けて加水分解縮合を完了した。その
後濾別し、水洗乾燥後、平均粒子径17μmの球状のシリ
コーン微粒子を得た。
実施例2 撹拌機を備えた200mlの反応容器に、ポリエチレング
リコール#400 80gおよび10%水酸化カリウム水溶液2.
0g、純水2.0gを添加した後、さらにノニオン系界面活性
剤としてオキシエチレンオキシプロピレン型ブロック共
重合体(第一工業薬品(株)製、商品名ディスコールN
509)1.2gを完全に溶解した。これらの混合液にオク
チルトリメトキシシランの部分加水分解物40gを加えた
後、500rpmで5分間分散した。分散後、30℃に保ち、30
0rpmで10時間撹拌を続けて加水分解縮合を完了した。そ
の後濾別し、水洗乾燥後、平均粒子径47.5μmの球状を
シリコーン微粒子を得た。
実施例3 実施例1記載のシラン化合物として、メチルトリエト
キシシランに代えてオクチルトリメトキシシラン30gと
テトラエトキシシラン10gの部分加水分解物を、触媒と
して5%水酸化カリウム溶液4.0g用いて加水分解縮合し
た以外は実施例1と同じように行い、平均粒子径が11.3
μmの球状のシリコーン微粒子を得た。
比較例1 実施例2記載のポリエチレングリコール#400の代わ
りにメタノールを用いた以外は実施例2と同じように行
ったところ、加水分解縮合時に粒子の融着が生じ球状の
シリコーン微粒子は得られなかった。
比較列2 実施例2記載のノニオン系界面活性剤としてオキシエ
チレンオキシプロピレン型ブロック共重合体を用いない
以外は実施例2と同じように行ったところ、加水分解縮
合時に粒子の融着が生じた球状のシリコーンは微粒子は
得られなかった。
[発明の効果] 本発明の方法により平均粒子径が0.5〜100μmの球状
シリコーン微粒子を工業的に安価に製造することができ
る。また、原料シラン化合物の組み合わせを変えること
により比重、各種基材との親和性の異なる粒子を得るこ
とができる。これらの粒子は、各種材料への充填剤、艶
消剤、ブロッキング防止剤、表面処理剤等に利用され
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 77/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式[I]: RnSiX4-n [I] [式中、Rは同一または異なって、各々、水素、炭素数
    1〜18のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基または
    炭素数2〜18のアルケニル基、Xは水素、水酸基または
    炭素数1〜4のアルコキシ基もしくはアシロキシ基、n
    は0〜3を意味する] で表わされる加水分解可能なシラン化合物、部分加水分
    解物、低縮合物、それらの誘導体の単独または2種以上
    の混合物を、分散剤としてノニオン系界面活性剤を使用
    し、塩基性触媒または酸素触媒の存在下、前記シラン化
    合物または混合物を実質上溶解しない分散媒中で懸濁
    後、加水分解縮合させることを特徴とする平均粒子径が
    0.5〜100μmの範囲である球状シリコーン微粒子の製造
    法。
  2. 【請求項2】ノニオン系界面活性剤がオキシエチレンオ
    キシプロピレン型ブロック共重合体である特許請求の範
    囲(1)記載の方法。
  3. 【請求項3】分散媒がポリエチレングリコールである特
    許請求の範囲(1)記載の方法。
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