JP4063464B2 - Scale-like silica particles, curable composition, cured product comprising the same, and method for producing the same - Google Patents

Scale-like silica particles, curable composition, cured product comprising the same, and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己造膜性を有し、常温においても強固なシリカ被膜を形成しうる鱗片状のシリカ粒子に関し、さらに詳しくは、耐酸性、耐アルカリ性及び耐熱性を併せ有する強固なシリカ被膜を形成しうる鱗片状のシリカ粒子若しくはこれを含有する硬化性組成物及びその製造方法に関する。
【0002】
この硬化性組成物は、粒子結着剤(バインダー)、建物や構築物の外装用あるいは内装用塗料・コーテング剤、熱的機能(耐熱、断熱、防火・難燃など)を有する塗料・コーティング剤、光学的機能(紫外線遮蔽、光選択吸収、発光・蛍光など)を有する塗料・コーティテング剤、電気・磁気的機能(電気絶縁、導電性、帯電防止、電波吸収、電磁波遮蔽など)を有する塗料・コーティング剤、吸着機能(水分の吸着・脱着、ガスの吸着・脱着、薄層クロマトグラフィーなど)を有する塗料・コーティング剤及び吸着剤粒子の粒子結着剤(バインダー)、触媒機能(光触媒など)を有する塗料・コーティング剤及び触媒粒子の粒子結着剤(バインダー)、対生物機能(抗菌、防黴、船底防汚、水産栄養、細胞培養など)を有する塗料・コーティング剤、芳香、消臭機能を有する塗料・コーティング剤などの種々の用途に有用なものである。
【0003】
【従来の技術】
従来より有機系の塗料やコーティングは、フッ素樹脂塗料やアクリルシリコン樹脂塗料などの高耐久性塗料をはじめとして、種々の材料が利用されている。しかしながら、一方では、有機系塗料等では、これらに特有の問題、例えば耐自然汚染性の付与、透湿性・呼吸性の付与、有機溶媒からの脱却、室内における揮発性有機化合物(VOC)による空気汚染等多くの問題を考慮することが必要である。また、抗菌・汚れ防止に光触媒粒子を利用する場合に、粒子を基体に保持するため有機系の塗料やバインダーが使用されているが、これらは一般的に耐久性に乏しく、さらに防火・難燃性上の問題などの多くの問題がある。従って、これらの問題が本質的に少ない、無機系の塗料やコーティング剤の開発が指向されてきた。
【0004】
無機系の塗料・コーテイング剤あるいは粒子結着剤(バインダー)としては、人体や環境への安全性の観点からケイ素系材料が多く使用されている。ケイ素系材料のうち、塗膜形成機能あるいは粒子結着性を有する材料としては、▲1▼ケイ酸アルカリ(水ガラス系)水溶液、▲2▼コロイダルシリカ、▲3▼オルガノアルコキシシラン、▲4▼ベントナイト、スメクタイトなどが知られている。
【0005】
しかしながら、▲1▼ケイ酸アルカリの水溶液は、高アルカリ性であって作業上の安全性に問題を有し、また硬化させるには熱風処理や加熱処理を必要とし、常温硬化は困難である。▲2▼コロイダルシリカは、粒子結着剤やコーティング剤に適しており、広く用いられているが、コロイダルシリカ単独で形成できる塗膜厚みは、一般的には10μm未満、通常は5μm未満であり、それ以上の膜厚では、膜にひび割れが多くなり丈夫な塗膜が得られない。しかも一般的には、塗膜の強度向上には、加熱処理が必要である。また、コロイダルシリカは、非晶質シリカであるために、耐酸性はあるが、耐アルカリ性は乏しいという欠点を有する。
【0006】
▲3▼オルガノアルコキシシランは、硬化には加熱処理を必要とすることと、耐アルカリ性が乏しいという欠点を有する。また、これらは本質的には有機物であるため、得られる硬化体は、難燃性を有していない。▲4▼なお、ベントナイト及びスメクタイトは、いずれも耐水性、耐酸性、耐アルカリ性に乏しい。
【0007】
また、ケイ素系材料の中でシリカ(=二酸化ケイ素)も公知であるが、シリカゲル、含水ケイ酸(いわゆるホワイトカーボン)、クオーツ、クリストバライト、トリジマイトなどの、コロイダルシリカ以外のシリカは、粒子結着剤(バインダー)なしでは、塗膜形成機能(自己造膜性)が極めて乏しいと云う問題を有する。
【0008】
いずれにせよ、上記のごとく、従来のシリカ系の被膜形成材料においては、常温硬化性、厚塗り性、自己造膜性(コーティング性及びバインダー性)をすべて有し、かつ、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性のすべてを備えたシリカ被膜を形成しうるものは無かった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来のケイ素系材料の有していたこれらの欠点を基本的に解決した微小鱗片状シリカ(=二酸化ケイ素)、それを単独あるいは含有する硬化性組成物、さらに、それよりなる硬化体及びその製造方法を提供することにある。上記硬化体は、塗料・コーティング剤、成型体用の粒子結着剤等に適する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題の重要性に鑑み鋭意検討した結果、微小鱗片状の低結晶性シリカを合成するにあたり、その粒子形態の微細構造を制御し、微小鱗片状シリカの粒子形態が、薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向して複数枚重なって形成される葉状シリカ2次粒子から実質的になることを特徴とする積層構造の粒子形態の微小鱗片状シリカを使用することにより、驚くべきことに、上記問題が基本的に解決できることを見出し、本発明を完成した。
【0011】
すなわち、本発明に従えば、以下の発明が提供される。
(鱗片状シリカ)
(1) 鱗片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なって形成される葉状シリカ2次粒子から実質的になり、互いに独立に存在することを特徴とする積層構造の粒子形態を有する鱗片状シリカ粒子。
【0012】
(硬化性組成物)
(2) (1) に記載の積層構造の粒子形態を有する鱗片状シリカ粒子と揮発性液体からなることを特徴とする硬化性組成物。
ここで揮発性液体とは、水及び/又は水以外の揮発性液体(揮発性有機溶媒等)を意味する。
【0013】
(3) (1) に記載の揮発性液体が揮発する温度で、実質的に揮発しない低揮発性物質を更に含む硬化性組成物。
【0014】
(硬化体)
(4) 鱗片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なって形成される葉状シリカ2次粒子が、さらに2次粒子どうしが平行的に積層されて構成されたことを特徴とする硬化体。
(5) 硬化体中に前記低揮発性物質をさらに含む (4) に記載の硬化体。
【0015】
(粒子の製造方法)
(6) 硬化性組成物用の鱗片状シリカ粒子の製造方法であって、
(i)シリカヒドロゲル、活性ケイ酸または含水ケイ酸のいずれかをアルカリ金属塩の存在下に水熱処理し、薄片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なった葉状シリカ2次粒子と、当該2次粒子が3次元的に不規則に重なり合って形成される間隙を有する3次粒子からなる鱗片状シリカ3次凝集体粒子を形成する工程、及び
(ii)上記シリカ3次凝集体粒子を解砕・分散化し、3次粒子が実質的に存在しない実質的に2次粒子からなる葉状シリカ粒子とする工程からなることを特徴とする、葉状シリカ2次粒子から実質的になる積層構造の粒子形態を有する鱗片状シリカ粒子の製造方法。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】
1.(積層構造の粒子形態を有する鱗片状シリカ粒子)
まず、本発明の鱗片状シリカ粒子及びその製造方法について述べる。
【0018】
本発明の鱗片状シリカ粒子は、薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向して複数枚重なって形成される葉状シリカ2次粒子から実質的になる積層構造の粒子形態を有する鱗片状シリカ(以下本発明の葉状シリカ2次粒子とも称する。)である。
【0019】
薄片1次粒子は、その厚さが0.001〜0.1μmのものである。このような薄片1次粒子は、互いに面間が平行的に配向して1枚または複数枚重なった葉状シリカ2次粒子を形成するが、当該2次粒子の厚さは、0.001〜3μm、好ましくは0.005〜2μmであり、厚さに対する葉状2次粒子(板)の最長長さの比(アスペクト比)は、少なくとも10、好ましくは30以上、さらに好ましくは50以上のものであり、厚さに対する葉状2次粒子(板)の最小長さの比は、少なくとも2、好ましくは5以上、さらに好ましくは10以上を有するような鱗片状のシリカである。なお、当該2次粒子は、融着することもなく互いに独立に存在している。
【0020】
葉状2次粒子の厚さが0.001μm未満の場合には、葉状2次粒子の機械的強度が不十分となり好ましくない。一方、葉状2次粒子の厚さが3μmより大きくなると、硬化体用途に使用した場合に硬化体としての特徴を充分発現することができない。
【0021】
なお、葉状2次粒子の厚さに対する最長長さの比及び最小長さの比の上限は、特に規定するものではないが、前者は300以下、好ましくは200以下が実際的であり、後者は150以下、好ましくは100以下が実際的である。
【0022】
上記のように、本発明に云う葉状2次粒子の厚さ及び長さは、特に断らないかぎり、その2次粒子についての平均値を意味する。
【0023】
本発明において、鱗片状とは、粒子が実質的に薄い板状の形態を有しているものであればよく、これがさらに、部分的又は全体的に曲がったり、ねじれていてもよい。
【0024】
このような、葉状2次粒子が、さらに3次元的に不規則に重なりあって形成される間隙を有するシリカの凝集体粒子(3次粒子)自体は、所謂シリカ−X(以下Si O2 −Xとも表示する。)やシリカ−Y(同様にSi O2 −Yとも表示する。)等と称して、従来から学術的研究の対象としては、すでにその存在が知られていたものである。
【0025】
本発明の葉状シリカ2次粒子は、このようなシリカの凝集体粒子(3次粒子)(例えばSi O2 −XやSi O2 −Y)を後記する特定の手段で葉状の2次粒子まで解砕したものである。
【0026】
これらシリカの3次凝集体粒子であるシリカ−X等は、無定形( アモルファス )のシリカを水熱処理して、クリストバライトや石英( クオーツ )を形成させる過程で生じる、中間的なまたは準安定な相であり、シリカの準結晶質とも言うべき微弱な結晶相である。
【0027】
なお、シリカーXとシリカーYは、X線回折パタ−ンは、異なるが、電子顕微鏡で観察される粒子外観は極似しており、いずれも本発明の葉状シリカ2次粒子を得る目的に好ましく使用できるものである。
【0028】
シリカXやシリカY自体は、公知であるが、従来の典型的なシリカ−X等の製造方法は、シリカゲル( シリカキセロゲル )やエアロジル、沈降性シリカ等を出発物質とし、これを水熱処理するものであるが、反応時間が極めて長いという問題があった。例えば、シリカ−Xを最初に見出したHeydemann は、沈降性シリカ及びエアロジル(SiCl4 を高温熱分解して得られる超微粒子の非晶質シリカ)を出発原料としているが、これをオートクレーブ中でシリカーXに変換するのに180℃で1.5〜24日という極めて長時間を要している(Heydemann, A., Beitr. Mineral. Petrogr ., 10 , 242-259 (1964) )。
【0029】
一方、シリカ−Yについては、Mitsyuk らが比表面積600〜700m2 /gのシリカゲルを出発物質として用い、NaOH等の溶液中で145〜155℃で、長時間( 200〜220時間 )水熱処理することによりシリカ−Yを得ており( Mitsyuk,B.A.et al.Geochem.Int.13,101-111(1976))、また、Kitaharaらは、比表面積600m2 /gのシリカゲル(和光純薬(株)製シリカゲル(G)を出発物質として用い、NaCl含有KOH溶液中で、150〜160℃でやはり長時間(70〜170時間)水熱処理することにより、シリカ−Yを得ている(Kitahara S, etal . Proc. Inst. Symp. Hydrotherm. React. 1st (1983) )。
【0030】
このように、シリカゲルを出発物質とし水熱処理してシリカ−X等に変換させる方法は、工業的に適用するには、極めて長い反応時間( 水熱処理時間 )が必要であると云う問題があった。もちろん、水熱処理の温度を上げれば、時間を短縮することは、可能であるが、その場合は、操作範囲の安定性が失われ、石英(クオーツ)やクリストバライトが生成し易くなるという大きな問題を惹起する。
かくして、本発明の葉状シリカ2次粒子を得るために必要なシリカの凝集体粒子(3次粒子)であるシリカ−X等を、より低温度で、しかも工業的に実施するのに十分短い時間で、クオーツ等を生成させることなしに製造する技術が望まれる。
【0031】
(1)シリカの凝集体粒子(3次粒子)生成
本発明の葉状シリカ2次粒子は、シリカの3次凝集体粒子(3次粒子)(以下本発明におけるシリカ3次凝集体粒子とも称する。)を解砕して得るものであるが、まずその前駆粒子となるシリカ3次凝集体粒子の製造方法について説明する。
【0032】
本発明者らは、かかる観点から、従来のシリカゲル( シリカキセロゲル )を出発物質として使用する方法の代わりに、本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を製造する、より好ましい二つの方法を提案した。
【0033】
第一の方法は、シリカ源及びアルカリ源を特定量含むシリカゾル、すなわちコロイダルシリカの水分散体を出発原料として水熱処理せしめることにより、シリカ−X等のシリカ3次凝集体粒子を、より短時間で安定性よく工業的に製造する方法である( 特開平11−29317号 )。この方法に従えば、本発明の葉状シリカ2次粒子が3次元的に不規則に重なり合って形成される間隙を有する3次粒子である凝集体(すなわ本発明におけるシリカ3次凝集体粒子)がそのまま得られるという利点を有する。
【0034】
これは、シリカ源及びアルカリ源を特定量含むシリカゾルを、水熱処理せしめる方法であって、シリカゾルとしては、シリカ/アルカリモル比( SiO2 /Me2 O、ここでMeはLi、NaまたはKなどのアルカリ金属を示す。以下、同じ。 )が、1.0〜3.4mol/molであるケイ酸アルカリ水溶液を、イオン交換樹脂法あるいは電気透析法などによって脱アルカリしたシリカゾルが好適に使用される。なお、ケイ酸アルカリ水溶液としては、例えば、水ガラスを適宜水で希釈したものなどが好ましい。
【0035】
シリカゾルのシリカ/アルカリモル比( SiO2 /Me2 O )は、3.5〜20mol/molの範囲が好ましく、4.5〜18mol/molの範囲がさらに好ましい。また、シリカゾル中のシリカ濃度は、2〜20質量%が好ましく、3〜15質量%が特に好ましい。
【0036】
シリカゾル中のシリカ粒子径は、平均粒子径を意味し、特に限定するものではないが100nm以下のものが好ましく、そのなかでも20nm以下の所謂活性ケイ酸と称されるものが特に好ましい。また粒径の下限値は、特に限定するものではないが、1.0nm以上のものが好ましい。粒子径が100nmを超えてあまり大きくなると、シリカゾルの安定性が低下するので好ましくない。
【0037】
シリカ粒子径の測定法は、この粒度が測定可能なものであれば特に限定するものではないが、レーザー光散乱粒度測定装置や透過型電子顕微鏡により撮影した粒子像サイズのスケール計測などで測定することができる。
【0038】
以上のごときシリカゾルを出発原料とし、これをオートクレーブ等の加熱圧力容器中で加熱して水熱処理を行い、本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を生成せしめる。
【0039】
オートクレーブとしては、特にその形式を限定するものではないが、少なくとも加熱手段と攪拌手段、及び好ましくは、温度測定手段を備えたものであればよい。
【0040】
なお、シリカゾルを水熱処理するため、オートクレーブに仕込むに先立って、さらに蒸留水やイオン交換水のごとき精製水を加えることにより、シリカ濃度を所望の範囲に調製することも可能である。
【0041】
水熱処理は、反応速度をできるだけ大きく、かつ、結晶化の進行を小さくするため、150〜250℃の温度範囲で行われ、より好ましくは170〜220℃である。
【0042】
また、必要な水熱処理の時間は、水熱処理の温度や種晶の添加の有無等により変わりうるが、通常、3〜50時間、好ましくは、3〜40時間、より好ましくは5〜25時間程度である。
【0043】
なお、水熱処理を効率よく進め、処理時間を短くするためには、その添加は必須ではないが、0.001〜1質量%程度の種晶を添加することがより好ましい。種晶としては、シリカ−Xやシリカ−Y等をそのまま、または適宜粉砕して用いることができる。
【0044】
水熱処理終了後、水熱処理生成物をオートクレーブより取り出し、濾過、水洗する。水洗処理後の粒子は、10質量%の水スラリーとしたときのpHが5〜9であることが好ましく、より好ましいpHは、6〜8である。
【0045】
一方、第二の方法は、シリカヒドロゲルを出発物質として、アルカリ金属の存在下で水熱処理する方法であって、本発明におけるシリカ3次凝集体粒子であるシリカ−X、シリカ−Y等をより低温度・短時間反応で、クオーツ等の結晶を生成させること無く、しかも収率高く製造することができるため、より好ましい方法である(特願平10−291336号)。
【0046】
ここで出発原料として使用するのに適したシリカヒドロゲルは、粒子状シリカヒドロゲルである。シリカヒドロゲルの粒子形状は、真球状( 球状 )でも不定型粒状でもよく、また、その造粒方法は適宜選択できる。
【0047】
球状のシリカヒドロゲルの場合を例として示すと、古くから知られているように、シリカヒドロゾルを石油類その他の媒体中で、球形状に固化せしめて生成してもよいが、より好ましくは、特公昭48−13834号に記載されているように、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸水溶液を混合して、シリカゾルを短時間で生成させると同時に、気体媒体中に放出し、気体中でゲル化させる方法により製造されるものである。
【0048】
すなわち、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸水溶液とを、放出口を備えた容器内に別個の導入口から導入して瞬間的に均一混合し、SiO2 濃度換算で130g/l以上、pH7〜9であるシリカゾルを生成せしめ、これを、直ちに、上記放出口から、空気等の気体媒体中に放出させ、放物線を描いて滞空する間に空中でゲル化させるのである。落下地点には、水を張った熟成槽を置いておき、ここに落下せしめて数分〜数十分熟成させる。
【0049】
これに酸を添加してpHを下げ、水洗したものが本発明で使用するに好ましい球状のシリカヒドロゲルである。
【0050】
このシリカヒドロゲルは、粒径がよく揃った粒径2〜10mm程度の透明で弾力性を有する球状粒子であり、一例では、SiO2 に対して重量比で約4倍もの水を含有している( すなわち、SiO2 20質量%、水分80質量%程度 )ものである。
【0051】
なお、シリカヒドロゲル粒子は、実際上極めて多数の数nm程度の粒径のシリカ1次粒子の集合体であり、当該1次粒子の表面及び間隙に、この水が存在するものと推定されている。
【0052】
本発明で使用できるシリカヒドロゲル中のSiO2 濃度は、入手容易性及び反応性の点から、15〜75質量%(すなわち、水分量85〜25質量%)のものが好ましく、適宜乾燥してこの範囲で水分量を調節してもよい。なお、このシリカヒドロゲル中の水分量は、以下のようにして測定したものである。すなわち、シリカヒドロゲル試料を180Cで2時間乾燥後、残った試料質量を絶乾SiO2 量とし、質量減少量を試料シリカヒドロゲル中の水分量とするものである。
【0053】
ちなみに、このシリカヒドロゲル粒子を、150〜180°C程度の温度においてドライヤー等で十分乾燥し、間隙及び表面のヒドロゲル水分を除去したものが、工業的に製造・販売されている乾燥シリカゲル( シリカキセロゲル )であって、上述した従来のシリカ−X、シリカ−Yの製造法においては、この乾燥シリカゲルを水熱処理の出発原料シリカとして使用している。
【0054】
このようなシリカヒドロゲルを出発原料とし、これをシリカゾルを使用する第一の方法と同様に、オートクレーブ等の加熱圧力容器中で加熱して水熱処理を行い、本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を生成させる。その場合、この球状シリカヒドロゲルをそのまま使用してもよいが、好ましくは、粉砕または粗粉砕して、粒径0.1〜6mm程度としたものが、オートクレーブ中での攪拌をより効果的に行えるために望ましい。
【0055】
なお、シリカヒドロゲルを水熱処理するために、オートクレーブに仕込む場合、蒸留水やイオン交換水のごとき精製水を加えることにより、シリカヒドロゲル濃度を所望の範囲に調整することが好ましい。オートクレーブ内の処理液中の総シリカ濃度は、攪拌効率、結晶生長速度、収率等を考慮して選択されるが、通常、全仕込み原料基準でSiO2 として1〜30質量%、好ましくは10〜20質量%である。ここで、処理液中の総シリカ濃度とは、系内の総シリカ濃度を意味し、シリカヒドロゲル中のシリカのみでなく、アルカリ金属塩としてケイ酸ナトリウム等を使用した場合は、これにケイ酸ナトリウム等により系に持ち込まれるシリカをも加えた値である。なお、総シリカ濃度は、第一のシリカゾルを使用する方法より高くすることができる。
【0056】
水熱処理においては、シリカヒドロゲルにアルカリ金属塩を共存させ、処理液のpHをアルカリ側に調節し、シリカ溶解度を適度に大きくし、所謂Ostwald の熟成に基づく晶析速度を高め、シリカヒドロゲルのシリカ−X等への変換を促進させる。
【0057】
ここでアルカリ金属塩とは、水酸化アルカリ、ケイ酸アルカリまたは炭酸アルカリ等を意味する。アルカリ金属としては、Li、Na、またはKが好ましい。系のpHとしては、好ましくはpH7以上、より好ましくはpH8〜13、さらに好ましくはpH9〜12.5である。
【0058】
好ましいアルカリの量を、シリカ/アルカリモル比( SiO2 /Me2 O )で表示すれば、4〜15mol/molの範囲であり、7〜13mol/molの範囲がさらに好ましい。なお、上記したように、シリカは、系内の処理液中の総シリカ量を示し、シリカヒドロゲルのシリカに、ケイ酸ナトリウム等により系に持ち込まれるシリカをも加えた値である。
【0059】
水熱処理は、150〜220℃の温度範囲で行われ、好ましくは160〜200℃、もっとも好ましくは170〜195℃である。
【0060】
これよりあまり温度が低いと、目的とする本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を得るのにきわめて長時間を必要とすることになり、一方、これよりあまり高温では、目的とするシリカ3次凝集体粒子が、シリカ−Xやシリカ−Y等の単一相として得られにくくなるので好ましくない。これは、すでに述べたように、シリカ−X等が、中間相または準安定相と考えられ、水熱処理の進行とともに、逐次クリストバライトやクオーツに相転移する傾向があるところ、高温、特に220Cを超えるような場合は、結晶化速度が大きくなり、クリストバライトやクオーツとの混合物になるか、または、結晶化反応が速すぎて制御できず、すべてがクリストバライトやクオ−ツに変化してしまうためである。
【0061】
また、必要な水熱処理の時間は、水熱処理の温度や種晶の添加の有無等により変わりうるが、通常、3〜50時間、好ましくは、5〜40時間、より好ましくは5〜25時間程度、さらに好ましくは5〜12時間程度である。
【0062】
なお、水熱処理を効率よく進め、処理時間を短くするためには、その添加は必須ではないが、原料シリカヒドロゲルの仕込み量に対して、0.001〜1質量%程度の種晶を添加することがより好ましい。種晶としては、第一の方法と同じく、シリカ−XやシリカーY等をそのま、または、適宜粉砕して用いることが好ましい。
【0063】
本発明者らの検討によれば、シリカーXを種晶として使用する場合は、シリカーXからなる凝集体粒子が形成されやすく、シリカーYを種晶として使用する場合はシリカーYからなる凝集体粒子が形成されやすい。
水熱処理終了後、第一の方法と同じく、水熱処理生成物をオートクレーブより取り出し、濾過、水洗してpHを調整する。
【0064】
以上のごとくして、シリカゾルを水熱処理する第一の方法やシリカヒドロゲルを水熱処理する第二の方法で得られた水熱処理生成物のケーキを、濾過・水洗した状態の粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察すると、個々の葉状2次粒子が3次元的に不規則に重なり合って形成される間隙を有する3次粒子であるシリカ凝集体粒子を形成していることが識別できる。これが本発明におけるシリカ3次凝集体粒子である。
【0065】
しかしながら、後記するように、走査型電子顕微鏡(SEM)では、極薄片粒子である1次粒子は識別できず、極薄片粒子である1次粒子が、面間が平行的に配向して複数枚重なった葉状2次粒子だけが識別できる。一方、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察すると、電子線が一部透過するような極薄片粒子である1次粒子が識別できる。この葉状2次粒子が本発明の葉状シリカ2次粒子であり、当該1次粒子が互いに面間が平行的に複数重なったもので形成されていることが識別できる。なお、1次粒子が層状に重なっている葉状2次粒子から、その構成単位である薄片状の当該1次粒子を1枚ずつ剥離し、単離することは実質的に不可能である。すなわち1次粒子の層状の重なりにおいて、各層間の結合は極めて強固であって完全に融合一体化しており、従って本発明の葉状2次粒子は、もはやそれ以上1次粒子に解砕することは困難なのである。
【0066】
なお、上記のように出発原料として、シリカゾル、シリカヒドロゲルを用いる方法以外に、含水ケイ酸(所謂ホワイトカーボン等)を用いても同様な方法で本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を合成することができる。
【0067】
(シリカ3次凝集体粒子の葉状シリカ2次粒子への解砕)
本発明においては、このように一旦製造したシリカ3次凝集体粒子を、種々の手段により解砕して本発明の葉状シリカ2次粒子とするものである。
【0068】
本発明の葉状シリカ2次粒子としては、まず、当該葉状2次粒子を水スラリー(以下本発明の2次粒子スラリーと称する。)として得ることができる。例えば、以下の(2)または(3)のいずれかの方法を選定できる。
【0069】
(2)水スラリー状のシリカ3次凝集体粒子を解砕し、本発明の2次粒子スラリーとする方法
【0070】
上記の方法において、水スラリー状で得られるシリカ3次凝集体粒子は、次に、ベルトフィルター、濾布式遠心分離機、デカンターなどの固液分離・水洗装置を用いて、水洗・固液分離さらには、必要に応じて、さらに、水でリパルプすることにより、アルカリ金属塩を実質的に含まない平均粒子径1〜10μmの本発明におけるシリカ3次凝集体粒子からなるSiO2 濃度1〜20質量%の水スラリーとする。
【0071】
解砕は、上記スラリーを、媒体ビーズを用い機械的に高速撹拌する方式の湿式ビーズミル、湿式ボールミルなどの湿式粉砕装置(解砕装置)に供給して、鱗片状シリカ3次凝集体粒子を解砕処理することにより行う。その際に、葉状シリカ2次粒子を、極力粉砕・破壊しないで、解砕・分散化することが望ましく、上記の方法の中でも直径0.2〜1.0mmのアルミナ又はジルコニア等の媒体ビーズを用いる湿式ビーズミルが特に好ましい。かくして、この解砕工程により3次粒子から2次粒子まで解砕される。すなわち、得られるスラリーは、3次粒子を実質的に含まない薄片1次粒子が、互いに面間が平行的に配向して複数枚重なった本発明の葉状シリカ2次粒子から実質的になるスラリーである。
【0072】
湿式粉砕装置に供給するシリカスラリー中のSiO2 濃度が、1質量%に満たない場合は、固体濃度が稀薄すぎるために、後の工程で濃縮が必要となるなどの経済性に問題を生ずる。一方、SiO2 濃度が、20質量%を超えると、解砕されたスラリーの粘性が極端に大きくなり、ハンドリング面で問題が生ずる。
【0073】
〔図1〕は、かくして得られた本発明の葉状シリカ2次粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。走査型電子顕微鏡では、葉状2次粒子を識別できるが、極薄片1次粒子は識別できない。これより、当該葉状シリカ2次粒子は、融着や凝集することもなく互いに独立に存在していることがわかる。
【0074】
また〔図2〕は、本発明の葉状シリカ2次粒子の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。TEMによれば、極薄片1次粒子及び該1次粒子が面間が平行的に配向して複数枚重なった葉状2次粒子であることが確認できる。
【0075】
(3)シリカ3次凝集体粒子からなる乾燥粉末を製造し、次いで、それを湿式粉砕(解砕)して、本発明の葉状シリカ2次粒子のスラリーとする方法
【0076】
上記の製造工程において、水スラリー状で得られるシリカ3次凝集体粒子は、次に、ベルトフィルター、濾布式遠心分離機、デカンターなどの固液分離・水洗装置を用いて、水洗・固液分離し、さらには必要に応じて、水でリパルプすることにより、アルカリ金属塩を実質的に含まない平均粒子径1〜10μmのシリカ3次凝集体粒子からなるSiO2 濃度1〜30質量%の水スラリーとする。
【0077】
この場合は、乾式解砕により分散化された葉状2次粒子を得るに先立ち、まず、平均粒子径1〜10μmの分散された本発明におけるシリカ3次凝集体粒子の微粉末を乾燥で得ることが必要である。しかしながら、このシリカ3次凝集体粒子は、乾燥操作の際に凝集体粒子同士が極めて凝集・融着しやすいという特異的な性質をもっている。本発明者らの検討によると、乾燥装置として、媒体流動層乾燥機を用いる場合に、初めて十分に分散した平均粒子径1〜10μmのシリカ3次凝集体粒子の乾燥微粉末が得られる。
【0078】
これに対して、その他の乾燥装置、例えば気流乾燥機、噴霧乾燥機、流動層乾燥機、攪拌型乾燥機、円筒乾燥機、箱型乾燥機、バンド乾燥機、熱風乾燥機、真空乾燥機、振動乾燥機などを用いた場合には、当該3次粒子が乾燥中にさらに凝集してしまい、葉状2次粒子の不規則な重なりによって形成される多数の間隙(空隙またはポケット)が殆んど認められない粒子形態となってしまい、本来の十分に分散した平均粒子径1〜10μmのシリカ3次凝集体粒子を得ることは困難である。
【0079】
〔図3〕は、かくして媒体流動層乾燥機で乾燥した得られた本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を示す走査型電子顕微鏡( SEM )写真である。葉状2次粒子が不規則に重なり合い、この重なりによって作られる多数の間隙(空隙またはポケット)が存在するシリカ凝集体粒子(3次粒子)を形成している状態が明確に認められる。当該凝集体粒子は、見かけ上、キャベツ状、タマネギ状、花弁状、つぼみ状、巻き貝状等の、状態により種々に表現される形態をとりうるものである。
【0080】
次に、上記の十分に分散した平均粒子径1〜10μmのシリカ3次凝集体粒子の乾燥微粉末に水及び/又は液状有機媒体を添加し、SiO2 濃度1〜30質量%のスラリーとする。
【0081】
このスラリーを (2) と同様にして粉砕媒体ビーズを用い機械的に高速撹拌する方式の湿式ビーズミル、湿式ボールミルなどの湿式粉砕装置(解砕装置)に供給して、シリカ3次凝集体粒子を解砕処理することにより、本発明の2次粒子スラリーが得られる。
【0082】
以上は、本発明の2次粒子スラリーを得るものであるが、これを乾燥粒子として得ることも出来る。
【0083】
本発明の葉状シリカ2次粒子の乾燥微粉末(以下本発明の2次粒子乾燥粉末とも称する。)を得る方法としては、例えば以下の(4)、(5)、(6)等のいずれかの方法を選定できる。
【0084】
(4)上記(2)の葉状シリカ2次粒子の水スラリーから本発明の2次粒子乾燥粉末を得る方法
【0085】
単分散された葉状2次粒子乾燥粉末は、非水溶媒系のコーティング剤として、平均粒子径1〜10μmの葉状シリカ2次粒子を使用しようとする場合に必要となるものである。
【0086】
(2)で述べた本発明の葉状シリカ2次粒子の水スラリーは、すでに述べたように乾燥操作の際に粒子同士が極めて凝集しやすいという特異的な性質をもっている。
【0087】
従って乾燥装置として、気流乾燥機、流動層乾燥機、媒体流動層乾燥機、攪拌型乾燥機、円筒乾燥機、箱型乾燥機、バンド乾燥機、熱風乾燥機、真空乾燥機、振動乾燥機などを用いた場合には、葉状2次粒子が凝集してしまい、単分散した葉状シリカ2次粒子を得ることは、極めて困難である。
【0088】
この場合、乾燥装置として、噴霧乾燥機を用いて、(2)で得られた本発明の葉状シリカ2次粒子からなる水スラリーを乾燥し、かつ、供給スラリー中のSiO2 濃度を、1〜5質量%、好ましくは1〜3質量%に調整して噴霧乾燥することにより、初めて、十分に分散した平均粒子径1〜10μmの葉状2次粒子が得られることが見出されたのである。噴霧乾燥機への供給スラリー中のSiO2 濃度が、1質量%に満たない場合は、シリカに対して、蒸発させるべき水量が過大となり、経済性の面で問題が大きい。一方、スラリー中のSiO2 濃度が、5質量%を超える場合は、乾燥時の凝集が促進されるため葉状2次粒子が凝集・融着してしまい、単分散した葉状シリカ2次粒子が得られなくなる。
【0089】
(5)上記(3)の葉状2次粒子の水スラリーから乾燥された本発明の葉状シリカ2次粒子を得る方法
【0090】
単分散された葉状シリカ2次粒子の乾燥粉末は、 (3) の水スラリーを (4) と同様に噴霧乾燥機に、水スラリーを供給し乾燥することにより得られる。但し、この場合は、同様な理由により供給スラリー中のSiO2 濃度は、1〜7質量%、好ましくは1〜5質量%に調整して噴霧乾燥することが好ましい。
【0091】
(6)シリカ凝集体粒子からなる乾燥粉末を製造し、次いで、それを乾式粉砕(解砕)して、本発明の葉状シリカ2次粒子の微粉末とする方法
【0092】
上記(1)で得られた平均粒子径1〜10μmの本発明におけるシリカ3次凝集体粒子の乾燥粉末を、乾式粉砕機能と乾式分級機能との組合せからなる乾式粉砕・分級機、例えば、ジェットミルと高速回転式分級機又は風力分級機の両方を組み合わせて用いて、平均粒子径1〜10μmの分散した葉状2次シリカ粒子へと連続的に解砕できる。すなわち、連続的にジェットミルに原料を供給し、ジェットミルからの粉砕品を乾式分級機で分級し、所望の粒径より大きい粗粒は、ジェットミルに連続的にリサイクルし、所定以下に粉砕されたものを連続的に系外に取りだすシステムを形成するものである。
【0093】
以上の (1) 〜 (6) に記載した方法のうち、上記の(1)に記載した方法としては、シリカゾル(活性ケイ酸等)を出発原料として用いる方法よりも、シリカヒドロゲルを出発原料とする方法の方が生産性が良く、より好ましい。
【0094】
また、上記に記載した本発明の葉状シリカ2次粒子の水スラリーを得る方法としては、(2)に記載した方法が、硬化性組成物により適した葉状2次粒子の水スラリーが得られるので、より好ましい。
【0095】
一方、上記に記載した葉状シリカ2次粒子の乾燥微粉末を得る方法としては、(4)に記載した方法が、硬化性組成物に最も適した葉状2次粒子の乾燥微粉末が得られるので、より好ましい。
【0096】
以下、得られた発明の葉状シリカ2次粒子の基本物性について述べる。
このシリカ2次粒子におけるシリカのSiO2 純度は、99.0質量%以上である。pHは、6.0〜8.0であり、X線回折のスペクトルとしては、米国のASTM(American Society for Testing and Materials)に登録されているカード(以下単にASTMカードと称する。)番号16−0380に該当する2θ=4.9°、26.0°、及び28.3°の主ピークを特徴とするシリカ−X及び/またはASTMカード番号31−1233に該当する2θ=5.6°、25.8°及び28.3°の主ピークを特徴とするシリカーYからなるシリカである。コールターカウンター(コールターエレクトロニクス社製)による平均粒子径は、1〜10μmである。吸油量(JISK5101)は、100〜150ml/100gである。
【0097】
このシリカ2次粒子の細孔分布をBET法(日本ベル社製、商品名ベルソープ−28型)により測定すると、細孔容積は、0.05〜0.15ml/g、比表面積は、30〜80m2 /gである。
【0098】
とくに注目すべきは、細孔分布曲線からは、細孔直径2〜6nm、特には3.5〜4.0nm付近に鋭い大きなピークが認められることである。
【0099】
これは、メソ細孔領域(ミクロとマクロの中間の細孔直径2〜50nmの領域)の細孔が顕著に存在することを示している。すなわち、本発明の葉状シリカ2次粒子は、鱗片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なった積層構造またはラメラ構造の粒子形態を有しているが、この重なり合う薄片と薄片の間に形成される空隙部が、上記のメソ領域の大きさの細孔として測定されると推察される。
【0100】
また、当該シリカ(熱処理していない常温でのSiO2 )の赤外吸収スペクトル(FT−IR)は、3600〜3700cm-1、3400〜3500cm-1にそれぞれ1つの吸収帯をもつシラノール基をもつシリカである。また、BET法による比表面積当たりのシラノール基の量は、50〜70μmol/m2 という大きな値を有している(シリカゲルの数倍)。このようなシラノール基を有することにより、化学修飾が容易に行われる。また、本発明のシリカ2次粒子から形成した塗膜を400〜600℃程度で加熱処理することにより、シラノール基を縮合等反応させ、塗膜強度を向上させることもできる。
【0101】
本発明の葉状シリカ2次粒子の耐熱性については、空気雰囲気下、500〜1000℃で、1時間加熱後、走査型電子顕微鏡で粒子の形態・寸法の変化を観察したが、特段の変化は認められなかった。
【0102】
酸水溶液及びアルカリ水溶液に対する20℃での飽和溶解度は低い。すなわち、溶解SiO2 濃度は、10質量%のHCl水溶液に対しては、0.008質量%、イオン交換水に対しては、0.006質量%、5質量%NaOH水溶液に対しては、0.55質量%、10質量%NaOH水溶液に対しては、0.79質量%であり、酸、アルカリのいずれに対しても、小さな溶解度であり、耐酸性、耐アルカリ性を有することを示す。特に、シリカゲルやコロイダルシリカに比較して、非常に小さなアルカリ水溶液への溶解度であり、耐アルカリ性を有することを示す。
【0103】
本発明の葉状シリカ2次粒子は、請求項1で規定するような積層構造の粒子形態を有するものである。
【0104】
そしてかかる形態に起因してきわめて特異な自己造膜性を有し、常温においても容易に強固なシリカ被膜を形成しうる。例えば、本発明の2次粒子スラリー(これは請求項4に相当する揮発性液体、すなわち水及び/又は水以外の揮発性液体(揮発性有機溶媒等)を含む硬化性組成物である。)を、ステレンレス鋼やガラス基体上に塗布し、これを常温で乾燥すると、なんらバインダーや造膜助剤等を使用することなしに硬化し、容易に強靱な塗膜が形成される。この塗膜は、極めて強固であり、容易に剥離することはない。
【0105】
これは、実は驚くべき現象であって、例えば本発明と同じSiO2 粒子からなり非晶質多孔質粒子であるシリカゲルの水スラリーを、同様にして基体上に塗布・乾燥すると、一応塗膜は形成されるものの、この塗膜は、本発明の2次粒子スラリーからなる塗膜とは、似ても似つかない極端に脆弱な塗膜であって、手で軽く触れただけでぱらぱらと崩れてしまうものであり、全く商品価値など有しないものであることと比較して、著しい対照をなしているのである。
【0106】
この強い自己造膜性及び形成された被膜の強固性は、次のような理由によるものと考えられる。
【0107】
〔図4〕は、本発明の2次粒子スラリーを基体上に塗布・乾燥して形成された葉状シリカ2次粒子からなる塗膜断面のSEM写真である。これを見ると、葉状シリカ2次粒子は、基本的には当該粒子どうしが平行的に積層されて構成されているが、より具体的には、その粒子形態がそれぞれ適度の曲がりを有し、曲がった状態で配向し、密に重なりあっていることが明瞭に認められる。このように互いに曲がって波状に密に重なっているので、長手方向(面方向)には摺動し難いと考えられる。また、粒子表面には多数の微量な凹凸が形成されているので、これらが互いに鉤のように絡みあって、あたかもアンカーやマジックファスナーのような係止作用を示しているため、断面方向(長手方向に垂直な方向)にも固定され、全体として強固な膜が形成されているものと思われる。
【0108】
また、当該2次粒子は、薄片状の1次粒子が重なって形成されているものであるが、この薄片1次粒子同士は、通常の手段ではこの構成単位の個々の薄片に剥離することが困難な程度に互いに強固に結合一体化して本発明の葉状シリカ2次粒子を構成している。これが当該2次粒子を構成単位(すなわち所謂ビルディング・ブロック)として形成されている本発明の葉状シリカ2次粒子からなる塗膜が極めて強固である理由であると考えられる。
【0109】
また、剃刀を用いて基体から剥離した塗膜表面のX線回折図と、その塗膜を形成するのに用いた微粉末の粉末X線回折図とを比較した。
【0110】
シリカ−Xを例にすると、ASTMカード16−0380に該当する二つの主ピーク、すなわち、2θが4.9°のピーク高さに対する、2θが26.0°のピーク高さの比は、粉末においては、1〜5であるのに対して、塗膜においては、0.0〜0.5という小さな値であった。これは、塗膜における結晶粒子の顕著な配向を示しているものと思われる。ここでピーク高さとは、零カウントのベースラインからの高さをいう。
【0111】
これに対し、本発明の葉状シリカ2次粒子がさらに3次元的に不規則に重なって形成される粒子(シリカ3次凝集体粒子)では、自己造膜性もほとんど無く、強固な被膜を形成することができない。〔図5〕は、当該シリカ3次凝集体粒子からなる塗膜断面のSEM写真であるが、この場合は、基本的に粒子形態が本発明の2次粒子のごとく葉状ではないため、互いに積層して密に重なり合うことができず、密な塗膜を形成することは困難なことが明瞭に観察される。
【0112】
また、本発明の葉状シリカ2次粒子と乾燥可能な液状有機媒体からなる硬化性組成物(これも本発明の2次粒子スラリーであって請求項4に相当するものである。)も同様に自己造膜性を有し、乾燥・硬化させることにより容易に強靱な塗膜を形成する。なお、塗膜に限らず、本発明の請求項4又は5に規定する硬化性組成物は、これを成形して乾燥・硬化させることにより、任意の形体の硬化体を形成することができる。また、この硬化は、室温において乾燥しただけで充分に行われるが、所望により塗膜等の硬化体を熱処理することにより、よりその強度を向上させることも可能である。
【0113】
(7)本発明のシリカ2次粒子を単独で塗料・コーティング剤用の硬化性組成物として使用する方法
【0114】
本発明の葉状シリカ2次粒子は、揮発性液体、すなわち、水及び/又は水以外の揮発性液体(揮発性有機溶媒等)に分散させた状態で、すなわち、水スラリー及び/又は有機溶媒スラリー状で、金属、ガラス、セラミックス、プラスチックスなどの基体上に塗膜等の硬化体を形成させるための硬化性組成物として使用することができる。ここで揮発性液体とは、室温〜200℃、好ましくは室温〜100℃、さらに好ましくは室温〜80℃で容易に乾燥しうる水及び/又は有機溶媒であり、例えば、水、ベンゼン、トルエン、キシレン、灯油、軽油等である。これは、請求項4に相当する硬化性組成物であり、組成物中のSiO2 濃度は、1〜80質量%であることが好ましい。
【0115】
(8)本発明のシリカ2次粒子を他の材料と配合して、塗料・コーティング剤用の硬化性組成物として使用する方法
【0116】
本発明の葉状シリカ2次粒子は、例えば、請求項5に規定するように、乾燥操作を受けて生成するシリカ硬化体中に液体又は固体として残存する低揮発性物質を更に含む形態で使用することができる。ここに云う乾燥操作を受けてとは、揮発性液体、すなわち水及び/又は水以外の揮発性液体(揮発性有機溶媒等)が上記条件で、乾燥されることを云う。具体的には、このような残存物質とともに水または他の有機溶媒に分散させた状態で、金属、ガラス、セラミックス、プラスチックスなどの基体上に塗膜等の硬化体を形成するための塗料・コーティング剤用の硬化性組成物として使用する。
【0117】
かかる硬化性組成物中においては、SiO2 濃度は、0.1〜60質量%であることが好ましい。
【0118】
なお、このような乾燥後における硬化体中の低揮発性残存物質の例としては、高沸点の液体物質、例えばテルペン化合物、炭素数12以上の飽和炭化水素、グリセリン等が挙げられる。また、他の例としては、有機高分子物質又は重合反応によって有機高分子物質を形成する前駆体物質であり、特にこの有機高分子物質が樹脂エマルション状物質である場合が挙げられる。他の残存物質の例としては、水分の吸着及び脱着機能を有する物質であり、特に当該物質が触媒機能を有する物質であり、より具体的には、これが光酸化触媒機能を有する物質であり、最も好ましくは、これが酸化チタンである。
【0119】
また、硬化体中に残存する低揮発性物質が光学的機能を有する物質であってもよく、特にこの物質が紫外線遮蔽機能を有する物質であり、最も好ましくは、これが酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、及び酸化ジルコニウムからなる群から選択される1種または2種以上の微粒子であるものである。さらに硬化体中に残存する低揮発性物質は、請求項18で規定するように、本発明における鱗片状シリカとは異なる非晶質の二酸化ケイ素及び/又は二酸化ケイ素以外の金属化合物であってもよい。特に当該金属化合物が当該鱗片状シリカとは異なる非晶質の二酸化ケイ素例えばシリカゲルやケイ素のアルコキシドから得られる非晶質の二酸化ケイ素であるものである。これらは、コロイド粒子であってもよく、特に好ましくは、当該コロイド粒子がコロイダルシリカであるものである。当然これらは、形成された硬化体中に残存物質として含まれることになる。
【0120】
なおここで、硬化性組成物中におけるコロイド粒子は、硬化体中では、平均粒子径がコロイド状態におけるコロイド粒子サイズとほぼ同径の1〜200nmの超微粒子として存在することになる。硬化体中におけるコロイド粒子とは、このような意味を有するものとして解釈される。
【0121】
(9)本発明の葉状シリカ2次粒子を単独で又は他の材料と配合して湿式成形による成形体用の硬化性組成物として使用する方法
【0122】
なお、本発明の葉状シリカ2次粒子は、塗膜を形成するだけでなく、特定の型の中で硬化させることにより、任意の成形体をも形成しうる。
【0123】
すなわち、本発明の葉状シリカ2次粒子を、水または他の揮発性溶媒の存在下で混練し、圧縮成形や押出し成形等の成形手段により形成後、乾燥して硬化し、成型体とすることができる。この場合の組成物中のSiO2 濃度は、1〜80質量%、好ましくは20〜80質量%である。
【0124】
また、当該シリカ2次粒子を、硬化後に成形体中に残存する材料物質とともに水または他の有機溶媒の存在下で混練し、同様に成形して成形体を得ることができる。これらは、所謂湿式成形である。
【0125】
(10)該シリカを単独あるいは他の材料と配合して、乾式成形される硬化性組成物として使用する方法
【0126】
本発明の葉状シリカ2次粒子を単独で、あるいは他の材料とともに乾式で混合し、打錠成形等の乾式成型により成型体とされる乾式成型体用の硬化性組成物として使用することもできる。この場合の組成物中のSiO2 含有量は、1〜100質量%である。
【0127】
2.(本発明の葉状シリカ2次粒子のシリカの硬化性組成物あるいは硬化体への利用)
【0128】
本発明の葉状シリカ2次粒子は、有機塗料の性能向上分野、熱的機能分野、光学的機能、電気・磁気的機能、吸着機能、触媒機能、対生物機能、芳香・消臭機能等の種々の分野に応用を有する。
【0129】
すなわち、本発明のシリカ2次粒子は、単独で、あるいは他の材料とともに、塗料・コーティング剤、成型体などの分野における硬化性組成物として用いられ、硬化体を製造するために使用できる。
【0130】
本発明のシリカ2次粒子と溶媒及び/または他の材料とを混合して組成物とする混合手段としては、特定するものではなく、例えばスラリーの攪拌羽根を用いる機械的攪拌混合手段が適用される。攪拌羽根として、櫂型、プロペラ型、タービン型、アンカー型、ファウドラー型などが、適宜使用できるが、これらに限定されるものではない。
【0131】
シリカ2次粒子と他の材料とを溶媒の存在下で配合し、特に均一分散させて硬化性組成物を形成する場合の手段としては、湿式ビーズミル、湿式ボールミルなどが、適宜使用できるが、これに限定されるものではない。
【0132】
本発明のシリカ2次粒子を含有する硬化性組成物を基体へ塗布し、塗膜を形成させる手段としては、特定のものではなく、刷毛による塗装、バーコーターによる塗装、噴霧塗装、静電塗装など一般の塗料の塗装に使用される手段を使用できる。塗装後の乾燥に塗装後の乾燥についても、特定するものではなく、一般の塗料において、適用される手段を使用できる。
【0133】
本発明のシリカ2次粒子を単独で、あるいは他の材料とともに、水または他の有機溶媒の存在下で、混練する手段としては、ニーダーなどが使用できる。また、成型する手段としては、特定するものではなく、一般に使用されている脱水プレス成形機、押出し成形機、押出し造粒機、球形造粒機などが使用できる。
【0134】
本発明のシリカ2次粒子の乾燥粉末を単独で、あるいは他の乾燥粉末状の材料とともに、混合後、乾式成形する手段としては、特定するものではなく、一般に使用されている臼式打錠成形機、ローラー式ペレッター、プレス成形機などが使用できる。
【0135】
以下に本発明のシリカ2次粒子の各種分野への利用について述べる。
1)本発明の葉状シリカ2次粒子添加による従来の有機塗料の性能向上
【0136】
当該シリカ2次粒子は、従来の有機塗料(アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、スチレン樹脂系、シリコン樹脂系、フッ素樹脂系及びこれらの共重合樹脂系などの非水溶媒系塗料・コーティング剤や水エマルション系の塗料・コーティング剤)とともに配合使用することにより、耐候性の向上、透湿性・通気性の向上、難燃性の向上などに利用できる。
【0137】
2)熱的機能
本発明のシリカ2次粒子は、耐熱性に優れるので、当該シリカ粒子の単独使用、あるいは、請求項22に規定しているようにコロイダルシリカとの併用により、耐熱性塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、断熱機能を有するガラスマイクロバルーン、ゾノトライト、発泡シリカ、断熱無機繊維(シリカアルミナ繊維等)などと併用することにより、断熱性塗料・コーティング剤に利用できる。
【0138】
また、当該シリカ2次粒子は、従来の有機塗料と難燃剤とを併用することにより、難燃性を向上させた塗料・コーティング剤にも利用できる。
【0139】
3)光学的機能
本発明の葉状シリカ2次粒子は、有機系紫外線遮蔽剤あるいは無機系紫外線遮蔽剤(酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、酸化ジルコニウムなど)とともに併用することにより、紫外線遮蔽機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、赤外線吸収などの光選択透過機能物質(酸化スズ、複合金属水酸化物縮合ケイ酸塩など)と併用することにより、光選択透過機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。蛍光顔料や蛍光体等の蛍光機能をもつ物質とともに併用することにより、蛍光機能を有する塗料・コーティング剤の形成に利用できる。
【0140】
4)電気・磁気的機能
本発明のシリカ2次粒子は、電気絶縁性をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、導電性材料または帯電防止材料と併用することにより、導電性又は帯電防止塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、電波吸収機能または電磁波遮蔽機能を付与するフィラー材料(金属粉末、カーボン粉末、フェライト粉末など)と併用することにより、電波吸収機能または電磁波遮蔽機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、特定の誘電率をもつ材料と併用することにより、特定の誘電率をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。
【0141】
5)吸着機能
本発明のシリカ2次粒子は、シリカゲルや合成ゼオライト(Na−A型ゼオライト、Ca−A型ゼオライト等)のような水分吸着剤と併用することにより、水分吸着あるいは吸湿・放湿機能をもつ硬化体、塗料・コーティング剤に利用できる。また、水分吸着のみの用途では、この硬化体、塗料・コーティング剤は、例えば複層ガラス用の内部乾燥剤にも利用できる。また、当該シリカ2次粒子は、ガスの吸着機能を有する材料(活性炭、アルカリ土類金属置換A型合成ゼオライト、アルカリ土類金属置換X型合成ゼオライト、シリカゲルなど)と併用することにより、ガスの吸着機能をもつ硬化体、塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ2次粒子は、各種吸着剤の成形粒子用の粒子結着剤(バインダー)として利用できる。
【0142】
また、本発明のシリカ2次粒子は、液体クロマトグラフィ用のシリカゲル微粒子(粒子形状が真球状又は不定形のどちらでもよい。)の粒子結着剤(バインダー)として使用して、基板上に塗膜を形成させることにより、薄層クロマトグラフィ用分離材料として利用することができる。なお、この際、展開溶媒の展開速度を向上させるため、本発明のシリカ2次粒子と共に、粒子結着剤として、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子を併用することもできる。
【0143】
6)触媒機能
本発明のシリカ2次粒子は、触媒材料(例えば、酸化チタン等の光酸化触媒材料など)と併用することにより、触媒機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、各種触媒粒子用の粒子結着剤(バインダー)として利用できる。なお、所望により形成した塗膜を200〜600℃程度に加熱することにより、塗膜強度や耐水性を向上させることができる。
【0144】
上記の光酸化触媒の粒子結着剤用途では、光酸化触媒及び光触媒的に表面を超親水性にする用途にも利用できる。また、光透過性をもつ充填剤(例えばガラス製ラシヒリング等)の表面に本発明のシリカ2次粒子の自己造膜性を利用して、これと酸化チタンからなる塗膜を形成せしめたものを用いて、排水のBOD、CODを除去する水処理用触媒として利用できる。
【0145】
7)対生物機能
本発明のシリカ2次粒子は、抗菌機能を有する材料(金属銀、銀化合物、銀置換合成ゼオライト、亜鉛置換合成ゼオライトなど)と併用することにより、抗菌機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。また、当該シリカ粒子は、防黴剤と併用すれば、防黴機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。さらに当該シリカ粒子は、その他の対生物機能用途(船底防汚塗料、水産栄養物徐放基体、細胞培養基体など)にも利用できる。
【0146】
8)芳香・消臭機能
本発明のシリカ2次粒子は、香料や消臭機能をもつ材料と併用することにより、芳香・消臭機能をもつ塗料・コーティング剤に利用できる。
【0147】
9)プラスチック製の基体の保護機能
本発明のシリカ2次粒子は、プラスチック製の基体(フィルム、板等)上に塗膜を形成させることにより、当該基体の耐擦傷性の向上や、当該基体を光触媒反応などによる化学的劣化から保護すること等に利用できる。
【0148】
3.(本発明の積層構造の葉状2次粒子の他の分野への利用)
本発明の葉状シリカ2次粒子は、上記した硬化性組成物、硬化体の以外の用途にも利用できる。他の用途としては、例えば各種の化粧品の分野の用途に使用できる。本発明者らが先に出願した特許(特開平11−5716号、特開平11−11927号、特願平10−164401号)で提案したような化粧料用途と同様な、すなわち、清浄用化粧料、頭髪用化粧料、基礎化粧料、メークアップ化粧料、日焼け・日焼け止め化粧料、爪化粧料、アイライナー化粧料、口唇化粧料、口腔化粧料、入浴用化粧料などに使用できる。
【0149】
また、本発明のシリカ2次粒子の硬化性組成物、硬化体の以外の他の用途としては、当該シリカが、積層構造またはラメラ構造をしており、上述したように細孔径3.5〜4.0nmのメソ領域の細孔の顕著な存在が認められる材料であり、いわゆる、メソポ−ラスシリカに属するものであるので、インターカレーション反応のホストとして利用できる。
【0150】
さらに、本発明の葉状シリカ2次粒子は、メソ細孔を利用した吸着・分離剤、触媒、触媒担体などに利用できる。
【0151】
また本発明のシリカ2次粒子は、表面修飾することによる構造・物性変化を利用した種々の機能性材料へ利用できる。
【0152】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
〔実施例1〕(ヒドロゲルを出発原料とするシリカ3次凝集体粒子の製造)
出発原料のシリカヒドロゲルは、ケイ酸ナトリウムをアルカリ源として次のようにして調整した。SiO2 /Na2 O=3.0(モル比)、SiO2 濃度21.0質量%であるケイ酸ナトリウム水溶液2000ml/minと、硫酸濃度20.0質量%の硫酸水溶液とを、放出口を備えた容器内に別個の導入口から導入して瞬間的に均一混合して、放出口から空中に放出される液のpHが7.5〜8.0になるように2液の流量比を調整し、均一混合されたシリカゾル液を放出口から連続的に空気中に放出させた。放出された液は、空気中で球形液滴となり、放物線を描いて約1秒間滞空する間に空中でゲル化した。落下地点には、水を張った熟成槽を置いておき、ここに落下せしめて熟成させた。
【0153】
熟成後、pHを6に調整し、さらに十分水洗して、シリカヒドロゲルを得た。得られたシリカヒドロゲル粒子は、粒子形状が球形であり、平均粒子径が6mmであった。このシリカヒドロゲル粒子中のSiO2 質量に対する水の質量比率は、4.55倍であり、シリカヒドロゲル粒子中の残存ナトリウムは、110ppmであった。
【0154】
上記シリカヒドロゲル粒子を、ダブルロールクラッシャーを用いて平均粒子径2.5mmに粗粉砕して、次工程の水熱処理工程に用いた。
【0155】
容量50000mlのオートクレーブ(電気加熱式、アンカ−型攪拌羽根付き)に、系内の総SiO2 /Na2 Oモル比が12.0なるように、上記粒径2.5mmのシリカヒドロゲル(SiO2 18質量%)23.7Kg及びケイ酸ナトリウム水溶液(SiO2 28.75質量%、Na2 O9.3質量%、SiO2 /Na2 O=3.17(モル比)))5.5Kgを仕込み、これにイオン交換水を10. 7kgを加え、50rpmで攪拌しながら185℃で8時間水熱処理を行った。系内の総シリカ濃度は、SiO2 として15質量%であった。
【0156】
水熱処理後のスラリーは、濾布式竪型遠心分離機(東興機械社製、TU−18型)を用いて濾過水洗を行い、有姿含水率69.7質量%(固形分濃度30.3質量%)のシリカの湿ケーキを得た。
【0157】
上記湿ケーキに水を添加してリパルプし、SiO2 濃度7.0質量%のシリカのスラリーとした後、媒体流動層乾燥機(大川原製作所製、SFD−MINI型)を用いて、熱風温度300℃で乾燥し、5.6Kgの乾燥微粉末を得た。
【0158】
粉末X線回折スペクトルにより生成微粉末についての生成相の同定を行ったところ、X線回折スペクトルとして、ASTMカード番号16ー0380に該当する2θ=4.9゜及び26.0゜の主ピークを特徴とするシリカ−Xの主ピーク以外にASTMカード番号31ー1235、37ー0386に該当するピークが認められた。また、2θが4.9°のピーク高さに対する、2θが26.0°のピーク高さの比は、2.5であった。
【0159】
また、この微粉末の吸油量(JIS K 5101)を測定したところ、110ml/100gであった。
【0160】
生成粒子の形態を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、鱗片状の薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し、複数枚重なって葉状シリカ2次粒子が形成されていることが観察された。
【0161】
一方、生成粒子の形態を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、上記1次粒子は識別できず、上記の葉状シリカ2次粒子が1次粒子であるかのごときに観察された。当該葉状粒子の形状は鱗片状であり、これが不規則に重なり合って多数の間隙(空隙またはポケット)を有するシリカ3次凝集体粒子が形成されていることが観察された。これが本発明におけるシリカ3次凝集体粒子である。
【0162】
走査型電子顕微鏡(SEM)で観察されるこの葉状粒子(TEMでは、2次粒子に該当)の部分の平均厚さ0.06μmに対し、当該厚さに対する板の平均最長長さは、5.4μmでそのアスペクト比は90、板の平均最小長さは1.6μmで、アスペクト比は27であった。
【0163】
この微粉末(シリカ3次凝集体粒子)の平均粒子径をコールターカウンター(コールターエレクトロニクス社製、MAII型、アパーチャーチューブ径50μm(以下の実施例1〜9において同じ))を用いて測定したところ、6.1μmであった。
【0164】
さらに該微粉末の結晶型遊離ケイ酸量をX線回折分析法により測定したところ、検出限界以下(2%以下)であることがわかった。
【0165】
〔実施例2〕(ヒドロゲルを出発原料とするシリカ3次凝集体粒子の製造)
出発原料のシリカヒドロゲルは、NaOHをアルカリ源として次のようにして調整した。SiO2 /Na2 O=3.0(モル比)、SiO2 濃度21.0質量%であるケイ酸ナトリウム水溶液2000ml/minと、硫酸濃度20.0質量%の硫酸水溶液とを、放出口を備えた容器内に別個の導入口から導入して瞬間的に均一混合して、放出口から空中に放出される液のpHが7.5〜8.0になるように2液の流量比を調整し、均一混合されたシリカゾル液を放出口から連続的に空気中に放出させた。放出された液は、空気中で球形液滴となり、放物線を描いて約1秒間滞空する間に空中でゲル化した。落下地点には、水を張った熟成槽を置いておき、ここに落下せしめて熟成させた。
【0166】
熟成後、pHを6に調整し、さらに十分水洗して、シリカヒドロゲルを得た。得られたシリカヒドロゲル粒子は、粒子形状が球状であり、平均粒子径が6mmであった。このシリカヒドロゲ粒子中のSiO2 質量に対する水の質量比率は、4.38倍であり、シリカヒドロゲル粒子中の残存ナトリウムは、112ppmであった。
【0167】
上記シリカヒドロゲル粒子を、ダブルロールクラッシャーを用いて平均粒子径2.5mmに粗粉砕して、次工程の処理工程に用いた。
【0168】
容量5000mlのオートクレーブ(電気加熱式、アンカ−型攪拌羽根付き)に、系内の総SiO2 /Na2 Oモル比が11.0なるように、上記粒径2.5mmのシリカヒドロゲル(SiO2 18.6質量%)2688g及び水酸化ナトリウム水溶液(NaOH48.5質量%)126gを仕込み、これにイオン交換水1186gを加え、種晶0.5gを添加して、20rpmで攪拌しながら180℃で12時間水熱処理を行った。系内の総シリカ濃度は、SiO2 として12.5質量%であった。
【0169】
水熱処理後のスラリーは、濾布式竪型遠心分離機(東興機械社製、TU−18型)を用いて濾過水洗を行い、有姿含水率66.7質量%(固形分濃度33.3質量%)のシリカの湿ケーキを得た。
【0170】
次に上記湿ケーキに水を添加してリパルプし、SiO2 濃度7.0質量%のシリカのスラリーとした後、媒体流動層乾燥機(大川原製作所製、SFD−MINI型)を用いて、熱風温度300℃で乾燥し、408gの乾燥微粉末を得た。
【0171】
生成微粉末を粉末X線回折スペクトルにより生成相の同定を行ったところ、X線回折スペクトルとして、ASTMカード番号31−1233に該当する2θ=5.6゜、25.8°及び28.3゜の主ピークを特徴とするシリカ−Yの主ピーク以外にASTMカード番号35−63、25−1332に該当するピークが認められた。
【0172】
また、この微粉末の吸油量(JIS K 5101)を測定したところ、100ml/100gであった。
【0173】
生成粒子の形態を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、鱗片状の薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し、複数枚重なって葉状シリカ2次粒子が形成されていることが観察された。
【0174】
一方、生成粒子の形態を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、上記1次粒子は識別できず、上記の葉状シリカ2次粒子が1次粒子であるかのごときに観察された。その葉状粒子の形状は鱗片状であり、これが不規則に重なり合って多数の間隙(空隙またはポケット)を有する本発明におけるシリカ3次凝集体粒子が形成されていることが観察された。
【0175】
この走査型電子顕微鏡(SEM)で観察される葉状シリカ粒子(TEMでは、2次粒子に該当)の平均厚さ0.07μmに対し、当該厚さに対する板の平均最長長さは6.0μmでそのアスペクト比は86、板の平均最小長さは1.8μmで、アスペクト比は26であった。
【0176】
また、この微粉末の平均粒子径をコールターカウンター(コールターエレクトロニクス社製、MAII型)を用いて測定したところ、6.5μmであった。
【0177】
さらに該微粉末の結晶型遊離ケイ酸量をX線回折分析法により測定したところ、検出限界以下(2%以下)であることがわかった。
【0178】
〔実施例3〕(活性ケイ酸を出発原料とするシリカ3次凝集体粒子の製造)
Na2 O2.42質量%、SiO2 7.36質量%(SiO2 /Na2 O=3.13(モル比))のケイ酸ナトリウム水溶液を、5400g調整し、電気透析槽(旭硝子社製、DS−0型槽)を用いて、Na2 O1.35質量%、SiO2 9.16質量%(SiO2 /Na2 O=7.0(モル比))になるまで脱ナトリウムを行いシリカゾル(活性ケイ酸)を得た。
【0179】
得られた活性ケイ酸のコロイド状シリカの平均粒径は、大塚電子社製のレーザー散乱粒度測定装置で測定したところ、3nm以下であった。
【0180】
次に、水熱処理装置として容量5000mlのオートクレーブ(電気加熱式、アンカー型攪拌羽根付き)に、上記活性ケイ酸を2183gとイオン交換水1817gを仕込み、種晶を0.5g添加し、200rpmで攪拌しながら、200℃で8.5時間水熱処理を行った。
【0181】
水熱処理後のスラリーは、濾布式竪型遠心分離機(東興機械社製、TU−18型)を用いて濾過水洗を行い、有姿含水率68.7質量%(固形分濃度31.3質量%)のシリカの湿ケーキを得た。
【0182】
次に上記湿ケーキに水を添加してリパルプし、SiO2 濃度7.0質量%のシリカのスラリーとした後、媒体流動層乾燥機(大川原製作所製、SFD−MINI型)を用いて、熱風温度300℃で乾燥し、151gの乾燥微粉末を得た。
【0183】
生成微粉末を粉末X線回折スペクトルにより生成相の同定を行ったところ、X線回折スペクトルとして、ASTMカード番号16ー0380に該当する2θ=4.9゜及び26.0゜の主ピークを特徴とするシリカ−Xの主ピークの単一相であることがわかった。
【0184】
また、この微粉末の吸油量(JIS K 5101)を測定したところ、105ml/100gであった。
【0185】
生成粒子の形態を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、鱗片状の薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し、複数枚重なって葉状シリカ2次粒子が形成されていることが観察された。
【0186】
一方、生成粒子の形態を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、上記1次粒子は識別できず、上記の葉状シリカ2次粒子が1次粒子であるかのごときに観察される。その葉状粒子の形状は鱗片状であり、これが不規則に重なり合って多数の間隙(空隙またはポケット)を有する本発明におけるシリカ3次凝集体粒子が形成されていることが観察された。
【0187】
この走査型電子顕微鏡(SEM)で観察される葉状シリカ粒子(TEMでは、2次粒子に該当)の平均厚さ0.05μmに対し、該厚さに対する板の平均最長長さは3μmでそのアスペクト比は60、板の平均最小長さは1.2μmで、アスペクト比は、24であった。
【0188】
また、この微粉末の平均粒子径をコールターカウター(コールターエレクトロニクス社製、MAII型)を用いて測定したところ、5.1μmであった。
【0189】
さらに該微粉末の結晶型遊離ケイ酸量をX線回折分析法により測定したところ、検出限界以下(2%以下)であることがわかった。
【0190】
〔実施例4〕(実施例1の湿ケーキからスラリー状の本発明の葉状シリカ2次粒子の製造)
【0191】
実施例1に示した遠心分離機による濾過・水洗後の湿ケーキ1000g( 固形分濃度:30.3質量%) に水1020gを加えてリパルプし、 固形分15質量%のシリカスラリーを調製した。 このスラリーの状態では、コールターカウンターによる平均粒径は7.2μmであり、B型粘度計による粘度は、0.010Pa・sであった。
【0192】
次にこのスラリーを媒体攪拌ビーズミル(シンマルエンタープライゼズ社製、ダイノーミルKDL−PILOT A型 (ベッセル容量1.4L、直径0.5mmジルコニアビーズ80%充填) )でシャフト回転数3400rpm、流量30L/hで1passし、シリカ3次凝集体粒子の解砕・分散化を行った。
【0193】
解砕・分散化後のスラリー中の微粒子のコールターカウンターによる平均粒子径は1.6μmであった。また、このスラリーの粘度を、B型粘度計で測定したところ、0.13Pa・sであった。
【0194】
次に、当該スラリー中の微粒子の微粒子の状態に近い乾燥された葉状シリカ2次粒子の物性を調べるため、以下の方法で乾燥粉末を得た。
【0195】
当該スラリーは、乾燥により極めて凝集しやすいという特異な性質を有しているため、単分散された乾燥粉末を得るには、極めて薄い濃度の水スラリーにして凝集を防ぎながら乾燥をする必要がある。
【0196】
当該スラリー(固形分濃度15質量%)に水を添加し、固形分濃度0.3質量%にスラリー濃度を調整した。
【0197】
当該スラリーを小型のスプレードライヤー(ヤマト科学社製、GA32型)を用いて、スラリー供給量1.7ml/min、噴霧圧力0.3MPa (G)、熱風温度130℃で噴霧乾燥を行い乾燥微粉末を得た。
得られた乾燥微粉末のコールターカウンターによる平均粒径は、1.9μmであった。
【0198】
この微粉末を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、シリカ3次凝集体粒子は、実質的に認められず、これは、本発明の葉状シリカ2次粒子から実質的になっていることが判明した。
【0199】
この微粉末を粉末X線回折スペクトルにより生成相の同定を行ったところ、X線回折スペクトルとして、ASTMカード番号16−0380に該当する2θ=4.9゜及び26.0゜の主ピークを特徴とするシリカ−Xの主ピーク以外にASTMカード番号31−1235、37−0386に該当するピークが認められた。
【0200】
また、2θが4.9°のピーク高さに対する、2θが26.0°のピーク高さの比は、1.4であった。
【0201】
生成粒子の形態を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、鱗片状の薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し、複数枚重なって本発明の葉状シリカ2次粒子が形成されていることが観察された。
【0202】
また、この微粉末をエポキシ樹脂に埋包し、ウルトラミクロトームで超薄切片を作成して、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、1次粒子の厚みは、1〜10nmと極めて薄いことがわかった。
【0203】
当該微粉体のBET法細孔分布測定装置(日本ベル社製、ベルソープ28型)による細孔容積は0.12ml/g、比表面積は、65m2 /gであり、細孔分布曲線では3.6nm付近にメソ細孔領域の鋭い大きなピークが認められた。
また、当該微粉末の赤外吸収スペクトル(ニコレージャパン社製、FT−IR510型)測定では、3600〜3700cm-1、3400〜3500cm-1にそれぞれひとつの吸収帯を持つシラノール基が認められた。
【0204】
また、シラノール基(SiOH)の量を、120℃・2時間での乾燥減量と1200℃・3時間での加熱減量との差(W質量%とする。)からシリカ単位質量当たりのシラノール基(SiOH)=W×1111.1(μmol/g)の計算式により求めると、3650μmol/gであり、BET法による比表面積当たりでは56.2μmol/m2 という大きな値を示した。
【0205】
耐熱性については、空気雰囲気下、500〜1000℃で、走査型電子顕微鏡での観察では特段の変化は認められなかった。
【0206】
酸水溶液及びアルカリ水溶液に対する20℃での飽和溶解度については、溶解SiO2 濃度は、10質量%、HCl水溶液に対しては、0.008質量%、イオン交換水に対しては、0.006質量%、5質量%NaOH水溶液に対しては、0.55質量%、10質量%NaOH水溶液に対しては、0.79質量%であった。特に耐アルカリに関しては、例えばシリカゲルに比較すると非常に小さな溶解度であった(シリカゲルの場合、3重量%NaOHに対しても溶解度は、6.5質量%である)。
【0207】
〔実施例5〕(実施例1の乾燥粉末からスラリー状の本発明の葉状シリカ2次粒子の製造)
【0208】
実施例1の媒体流動層乾燥機で得られた乾燥微粉末300gを水1700gに添加し、固形分15質量%スラリー(平均粒子径6.1μm、粘度0.008Pa・s) とした。
【0209】
次にこのスラリーを媒体攪拌ビーズミル(シンマルエンタープライゼズ社製、ダイノーミルKDL−PILOT A型 (ベッセル容量1.4L、直径0.5mmジルコニアビーズ80%充填) )でシャフト回転数3400rpm、流量30L/hで1passし、シリカ3次凝集体粒子の解砕・分散化を行った。
【0210】
解砕・分散化後のスラリー中の微粒子のコールターカウンターによる平均粒子径は1.6μmであった。また、このスラリーの粘度を、B型粘度計で測定したところ、0.029Pa・sであった。
【0211】
当該スラリー中の微粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカ3次凝集体粒子は実質的に認められず、本発明の葉状シリカ2次粒子から実質的になっていることが判明した。
【0212】
〔実施例6〕(実施例3の湿ケーキからスラリー状の本発明の葉状シリカ2次粒子の製造)
【0213】
実施例3に示した遠心分離機による濾過水洗後の湿ケーキ1000g( 固形分濃度:31.3質量%) に水1087gを加えてリパルプし、 固形分15質量%のシリカスラリーを調整した。
【0214】
このスラリーの状態では、コールターカウンターによる平均粒径は6.1μmであり、B型粘度計による粘度は、0.010Pa・sであった。
【0215】
次にこのスラリーを媒体攪拌ビーズミル(シンマルエンタープライゼズ社製、ダイノーミルKDL−PILOT A型 (ベッセル容量1.4L、直径0.5mmジルコニアビーズ80%充填) )でシャフト回転数3400rpm、流量30L/hで1passし、シリカ3次凝集体粒子の解砕・分散化を行った。
【0216】
解砕・分散化後のスラリー中の微粒子のコールターカウンターによる平均粒子径は1.7μmであった。また、このスラリーの粘度を、B型粘度計で測定したところ、0.15Pa・sであった。
【0217】
当該スラリー中の微粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカ3次凝集体粒子は実質的に認められず、本発明の葉状シリカ2次粒子から実質的になっていることが判明した。
【0218】
〔実施例7〕(実施例2の湿ケーキからスラリー状の本発明の葉状シリカ2次粒子の製造)
【0219】
実施例2に示した遠心分離機による濾過水洗後の湿ケーキ1000g( 固形分濃度:33.3質量%) に水1220gを加えてリパルプし、 固形分15質量%のシリカスラリーを調整した。
【0220】
このスラリーの状態では、コールターカウンターによる平均粒径は6.8μmであり、B型粘度計による粘度は、0.010Pa・sであった。
【0221】
次にこのスラリーを媒体攪拌ビーズミル(シンマルエンタープライゼズ社製、ダイノーミルKDL−PILOT A型 (ベッセル容量1.4L、直径0.5mmジルコニアビーズ80%充填) )でシャフト回転数3400rpm、流量30L/hで1passし、シリカ3次凝集体粒子の解砕・分散化を行った。
【0222】
解砕・分散化後のスラリー中の微粒子のコールターカウンターによる平均粒子径は1.6μmであった。また、このスラリーの粘度を、B型粘度計で測定したところ、0.16Pa・sであった。
【0223】
当該スラリー中の微粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカ3次凝集体粒子は実質的に認められず、本発明の葉状シリカ2次粒子から実質的になっていることが判明した。
【0224】
〔実施例8〕(実施例4より得たシリカスラリー/噴霧乾燥機による本発明の葉状シリカ2次粒子の製造)
【0225】
実施例4で得られた媒体攪拌ビーズミルによる解砕分散化後のスラリー(固形分濃度15質量%)に水を添加し、固形分濃度3質量%にスラリー濃度を調整した。
【0226】
当該スラリーを小型のスプレードライヤー(ヤマト科学社製、GA32型)を用いて、スラリー供給量5ml/min、噴霧圧力 0.3MPa (G)、熱風温度200℃で噴霧乾燥を行い乾燥微粉末を得た。
【0227】
得られた微粉末のコールターカウンターによる平均粒径は、3.7μmであった。
当該スラリー中の微粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカ3次凝集体粒子は極めて少なく、実質的に本発明の葉状シリカ2次粒子からなっていることが判明した。
【0228】
〔実施例9〕(実施例1より得たシリカ3次凝集体粒子から、乾式の粉砕・分級による本発明の葉状シリカ2次粒子の製造)
【0229】
実施例1で得られたシリカ3次凝集体粒子の乾燥粉末を、乾式粉砕としてジェットミルと乾式分級として高速回転式分級機との両方を備えたカウンタージェットミル(ホソカワミクロン社製、100AFG型、分級機50ATP型)を用いて、使用圧縮空気量0.69Nm3 /hr、空気圧0.6MPa、分級機回転数22000rpm、粉体処理量210g/hrという条件で連続的に解砕・分散化を行った。
【0230】
得られた微粒子のコールターカウンターによる平均粒径は、2.1μmであった。この微粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、シリカ3次凝集体粒子は、ほとんど認められず、本発明の葉状シリカ2次粒子から実質的になっていることが判明した。
【0231】
〔実施例10〕(実施例4のシリカスラリーからなる塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0232】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分濃度15質量%、平均粒子径1.6μm)を、50gビーカーに入れ、スターラーで十分攪拌混合した。
【0233】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを塗布し、室温で乾燥し試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑であり、ヒビ割れなどは、認められなかった。
【0234】
また、塗膜の破断面の走査型電子顕微鏡写真を、〔図4〕に示した。写真より、葉状シリカ2次粒子は、それぞれ適度の曲がりを有し、曲がった状態で互いに絡み合って、密に重なり合っている形態が観察される。また、塗膜を剃刀を用いて剥離して、その細孔構造をBET法細孔分布測定装置(日本ベルソープ社製、ベルソープ28型)を用いて測定したところ、細孔容積は0.13ml/g、比表面積は、66m2 /gであり、細孔分布曲線では、3.6nm付近にメソ細孔領域の鋭い大きなピークが認められた。これは、実施例4に示した葉状シリカ2次粒子の細孔構造に近い数値であり、上記形成した塗膜においては、葉状シリカ2次粒子が密に重なり合っていることを示すものと考えられる。また、上記のように、この塗膜は、多孔質構造であるため通気性を有することを示している。
【0235】
また、剃刀を用いて剥離した塗膜表面のX線回折測定を行ったところ、シリカXのASTMカード番号16−0380に該当する二つの主ピーク、すなわち、2θが4.9°のピーク高さに対する、2θが26.0°のピーク高さの比は、0.07という小さな値であり、塗膜を形成している結晶粒子が配向していることを示している。
【0236】
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠して、鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)を測定し、結果を表1に示した。
【0237】
【表1】

Figure 0004063464
【0238】
〔実施例11〕(実施例4のシリカスラリーからなる塗料・コーティング剤用の硬化性組成物(厚塗りの場合)から得られる塗膜)
【0239】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分濃度15質量%、平均粒子径1.6μm)を、50gビーカーに入れ、スターラーで十分攪拌混合した。
【0240】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#120バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを4回塗布し、室温で乾燥し試験片とした。塗布量は、固形分換算で100g/m2 であった。
【0241】
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠して、鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)を測定し、結果を表1に示した。
【0242】
〔実施例12〕(実施例4のシリカスラリーからなる塗料・コーティング剤用の硬化性組成物(耐熱性があることを示す例)から得られる塗膜)
【0243】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分濃度15質量%、平均粒子径1.6μm)を、50gビーカーに入れ、スターラーで十分攪拌混合した。
【0244】
次に、石英ガラス板(100mm×100mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、石英ガラス板に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥した後、さらに600℃で1時間焼成して試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。
【0245】
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠して、鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)を測定し、結果を表1に示した。表より、この塗膜は、かなり耐熱性があることが示されている。
【0246】
〔実施例13〕(実施例4のシリカスラリーにエポキシ系水性レジンエマルションを配合した塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0247】
250mlプラスチック瓶に、アデカレジンEM0460(旭電化工業社製のエポキシ系樹脂の水性エマルション、固形分濃度40質量%)9.68gと脱塩水38.70gを秤取し、プラスチック瓶を振って混合した。
【0248】
次に実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分含有量15質量%)145.40gを秤取し、全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を、振とう機(イワキ社製、V−5型)で振とうした後、やや発泡が認められたので、アスピレーターで減圧脱気して硬化性組成物を得た。
【0249】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#120バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥し試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑でありヒビ割れなどは認められなかった。
【0250】
ここで、実施例4の葉状シリカ2次粒子と樹脂エマルションとの固形分での質量比は、85:15である。
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠した鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)について行い、結果を表1に示した。
【0251】
〔実施例14〕(実施例4のシリカスラリーにアクリルウレタン系市販塗料を配合した塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0252】
250mlプラスチック瓶に、水性ウレタンW#100(旭硝子コートアンドレジン社製のアクリルウレタン系樹脂の水性エマルション、固形分濃度51質量%)5.92gと脱塩水15.60gを秤取し、プラスチック瓶を振って混合した。
【0253】
これに実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分含有量15質量%)に苛性ソーダを添加しpH9.4に調整した後、113.3gを秤取し、上記プラスチック瓶に添加し、全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を、振とう機(イワキ社製、V−5型)で振とうした後、やや発泡が認められたので、アスピレーターで減圧脱気して硬化性組成物を得た。
【0254】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#120バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥し試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑でありヒビ割れなどは認められなかった。
【0255】
ここで、実施例4の葉状シリカ2次粒子と樹脂エマルションとの固形分での質量比は、85:15である。
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠した鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)について行い、結果を表1に示した。
【0256】
〔実施例15〕(実施例4のシリカスラリーにフッ素樹脂系市販塗料を配合した塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0257】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のシリカスラリー(固形分濃度15質量%)を250mlプラスチック瓶に250g採取し、界面活性剤イオネットS−20(三洋化成工業社製)1.25gを添加して、プラスチック瓶を振とう機(イワキ社製、V−5型)で振とうして混合し界面活性剤を含むシリカスラリーとした。この内、113.3gを分取し、それを以下の試験に用いた。
【0258】
上記250mlプラスチック瓶に、ボンフロンW#1500(旭硝子コートアンドレジン社製フッ素樹脂系樹脂の水性エマルション、固形分濃度51質量%)5.92gと脱塩水38.70gを秤取した。
【0259】
これに、上記の界面活性剤入りのシリカスラリー113.3gとシリコーンKS−508(信越化学工業社製)0.015gとを添加した後、全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を、振とう機(イワキ社製、V−5型)で振とうして混合して硬化性組成物を得た。
【0260】
なお、実施例4のシリカと樹脂エマルションとの固形分での質量比は、85:15である。
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを塗布し、室温で乾燥し試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑であり、ヒビ割れなどは、認められなかった。
【0261】
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠して、鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)を測定し、結果を表1に示した。
【0262】
〔実施例16〕(実施例4のシリカスラリーにシリコン樹脂系市販塗料を配合した塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0263】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のシリカスラリー(固形分濃度15質量%)を250mlプラスチック瓶に250g採取し、界面活性剤イオネットS−20(三洋化成工業社製)1.25gを添加して、プラスチック瓶を振とう機(イワキ社製、V−5型)で振とうして混合し界面活性剤を含むシリカスラリーとした。この内、113.3gを分取し、それを以下の試験に用いた。
【0264】
上記250mlプラスチック瓶に、オーデフレッシュSi−100(日本ペイント株社製、シリコン樹脂系樹脂の水性エマルション、固形分濃度54質量%)5.59gと脱塩水40.0gを秤取した。次に、これに、上記の界面活性剤入りのスラリー113.3gとシリコーンKS−508(信越化学工業社製)0.013gとを添加した後、全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を、振とう機(イワキ社製、V−5型)で振とう混合して硬化性組成物を得た。
なお、実施例4のシリカと樹脂エマルションとの固形分での質量比は、85:15である。
【0265】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを塗布し、室温で乾燥し試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑であり、ヒビ割れなどは、認められなかった。
【0266】
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠して、鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)を測定し、結果を表1に示した。
【0267】
〔実施例17〕(実施例4のシリカスラリーに四弗化エチレン樹脂(以下PTFEと称する。)の水性エマルションを配合した塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0268】
250mlプラスチック瓶に、PTFEの水性エマルション( 旭硝子社製、商品名フルオンAD1、固形分濃度55質量%)1.8gを秤取り、実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のシリカスラリー( 固形分濃度15質量%)60gを上記プラスチック瓶に添加し、全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を振とう機( イワキ社製、 V−5型) で振とうした後、 スラリーをターブラーシェーカーミキサー(シンマルエンタープライゼズ社製、T2C型)に入れて、 30分間混合・分散させた。
【0269】
なお、実施例4のシリカとPTFEとの固形分での質量比率は、90:10とした。
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを塗布し、室温で乾燥した後、さらに380℃で2時間熱処理して試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑であり、ヒビ割れなどは、認められなかった。
【0270】
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠した鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、耐酸性(室温下、5%硫酸中24時間)、耐アルカリ性(室温下、5%炭酸ナトリウム水溶液中24時間)、及び耐水性(室温下、水中24時間)について行い、結果を表2に示した。
【0271】
【表2】
Figure 0004063464
【0272】
〔実施例18〕(実施例8のシリカ乾燥微粉末にフッ素樹脂塗料(非水系溶媒使用)を配合した塗料・コーティング剤用の硬化性組成物から得られる塗膜)
【0273】
250mlプラスチック瓶に、フッ素樹脂塗料( 旭硝子社製、商品名ルミフロンLF−200、固形分濃度60質量%)を25g、硬化剤(旭化成社製、デュラネートTPA−100)を2.5g、キシレン25gを秤り取った。
【0274】
次に、 実施例8で得られた葉状シリカ2次粒子の微粉末15gを上記プラスチック瓶に添加し、 全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を振とう機( イワキ社製、 V−5型) で振とうした後、スラリーをターブラーシェーカーミキサー(シンマルエンタープライゼズ社製、T2C型)に入れて、 30分間混合・分散させた。
【0275】
次に、JIS K 5400に準拠した鉄板(70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、鉄板に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥して試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。
【0276】
なお、実施例8の葉状シリカ2次粒子とフッ素樹脂塗料との固形分での質量比率は、46:54である。
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠した鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、耐酸性(室温下、5%硫酸中24時間)、耐アルカリ性(室温下、5%炭酸ナトリウム水溶液中24時間)、及び耐水性(室温下、水中24時間)について行い、結果を表2に示した。
【0277】
〔実施例19〕(実施例4のシリカスラリーにシリカゾルを配合した硬化性組成物から得られる塗膜)
【0278】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のシリカスラリー(固形分濃度15質量%)45.34gを50mlガラス瓶に入れ、次いで、コロイダルシリカ(触媒化成工業社製、商品名カタロイドSI−30)を4.0g添加し、瓶を振って均一に混合し、硬化性組成物を得た。
【0279】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、70mm×150mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを塗布し、室温で乾燥して試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑であり、ヒビ割れなどは、認められなかった。
【0280】
なお、実施例4の葉状シリカ2次粒子とコロイダルシリカとの固形分での質量比は、85:15である。
塗膜の評価としては、JIS K 5400に準拠した鉛筆硬度、碁盤目剥離試験、及び耐水性(室温下、水中24時間)について行い、結果を表1に示した。
【0281】
〔実施例20〕(実施例4のシリカスラリーにシリカゲル粉末を配合した硬化性組成物から得られる吸湿性塗膜)
【0282】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のシリカスラリー固形分濃度15質量%)を40gとイオン交換水66gを200mlポリ容器に入れて混合した後、A型シリカゲル微粉末ゲル(洞海化学工業社製、平均粒子径4μm)54gを添加し、振とう機(イワキ社製、V−5型)で10分間振とう混合して硬化性組成物を得た。
【0283】
次に、JIS K 5400に準拠したガラス板(ソーダライムガラス、100mm×200mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、ガラス板に該スラリーを塗布し、室温で乾燥後、さらに110℃で1時間乾燥して試験片とした。塗布量は、固形分換算で100g/m2 であった。塗膜の外観は、平滑であり、ヒビ割れなどは、認められなかった。
【0284】
なお、実施例4の葉状シリカ2次粒子とA型シリカゲル微粉末との固形分での質量比は、10:90である。
この塗膜は、水分の吸着・脱離機能を有しているので、水分の吸着平衡をJIS 0701に準拠した方法として、25℃で相対湿度を調製したデシケーター内で48時間静置し吸湿させ、その質量増加率から平衡水分吸着率をもとめた。
【0285】
平衡水分吸着率は、試験片を、180℃で2時間乾燥後のシリカ塗膜(当該葉状シリカ2次粒子とA型シリカゲルの合計質量)の質量を基準にして計算した。結果を表3に示した。
【0286】
【表3】
Figure 0004063464
【0287】
〔実施例21〕(実施例4のシリカスラリーにシリカゲル粉末を配合した硬化性組成物から得られる薄層クロマトグラフィ用分離材料)
【0288】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分濃度15質量%)19.5gとイオン交換水100gを200mlポリ容器に入れて混合した後、液体クロマトグラフィー用の微小真球シリカゲル(洞海化学工業社製、商品名MSゲル、EP−DF−7−60A、平均粒子径7μm)56gを添加し、振とう機(イワキ社製、V−5型)で10分間振とう混合して硬化性組成物を得た。
【0289】
次に、ガラス板(ソーダライムガラス、100mm×200mm×2mm厚)を用意して、アプリケーター(谷澤科学社製)を用いて膜厚0.5mmにセットして、上記のスラリーをガラス板の片面に塗布した。塗布されたガラス板は、常温で乾燥後、さらに、110℃で1時間乾燥した。
【0290】
なお、実施例4の葉状シリカ2次粒子と上記微小真球状シリカゲルとの固形分での質量比率は、5:95である。
塗膜の外観は、平滑でありヒビ割れなどは認められず丈夫であった。塗布量は、固形分換算で200g/m2 であり、塗膜厚みは、約250μmであった。
【0291】
この試験片を用いて、薄層クロマトグラフィとしての性能を、常法に従い測定評価した。展開槽内で親油系(ヘキサン:クロロホルム=1:1)を用いて分離を行った。
【0292】
分離サンプルは、市販の染料溶液(バイエル社製、マクロレックス・グリーン、マクロレックス・バイオレット、保土谷化学工業社製、SOTブルー、それぞれクロロホルム中濃度0.1%)の混合溶液を、キャピラリーを使用してプレート下端より15mmの所にスポットし展開距離は、スポットから150mm展開した。
【0293】
展開溶媒の距離と分離された各サンプルのスポットの中心の距離を計測し、展開溶媒の展開距離に対する各スポットの距離の比率を算出して、Rf値とした。評価結果を表4に示した。
【0294】
【表4】
Figure 0004063464
【0295】
〔実施例22〕(実施例4のシリカスラリーに微粒子酸化チタンを配合した硬化性組成物から得られる紫外線遮蔽機能を有する塗膜)
【0296】
250mlプラスチック瓶にフッ素樹脂塗料( 旭硝子社製、 商品名ルミフロンLF−200、 固形分濃度60質量%)を25g、 硬化剤(旭化成社製、デュラネートTPA−100)を2.5g、キシレン12.5gを秤取り、 次に、 実施例8で得られた葉状シリカ2次粒子の微粉末を3.9g及び微粒子酸化チタン(石原産業社製、 TTO−51A、 平均粒子径0.01μm、ルチル型) 2.1gを、 上記プラスチック瓶に添加し、 全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を振とう機(イワキ社製、V−5型) で振とうした後、スラリーをターブラーシェーカーミキサー(シンマルエンタープライズ社製、T2C型)に入れて、 30分間振とう混合させた。
【0297】
次に、石英ガラス板(100mm×100mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#40バーコーター(江藤器械社製)を使って、石英ガラス板の片面に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥して試験片とした。塗布量は、固形分換算で20g/m2 、塗膜厚みは30μmであった。
【0298】
なお、フッ素樹脂塗料と実施例8の葉状シリカ2次粒子微粉末と微粒子酸化チタンとの固形分での質量比率は、74.5:16.5:9.0である。
これらの試験片の塗膜評価では、鉛筆硬度は3Hであり、碁盤目剥離試験評価点は、8点であった。
【0299】
同様にして、石英ガラス板(100mm×100mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#80バーコーター(江藤器械社製)を使って、石英ガラス板の片面に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥して試験片とした。塗布量は、固形分換算で30g/m2 、塗膜厚みは45μmであった。
【0300】
また同様にして、石英ガラス板(100mm×100mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#100バーコーター(江藤器械社製)を使って、石英ガラス板の片面に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥して試験片とした。塗布量は、固形分換算で37g/m2 、塗膜厚みは55μmであった。
【0301】
これらの各試験片について、自記分光光度計(日立製作所社製、U−4000型)を用いて、各波長での透過率を測定し紫外線遮蔽性能を求めた。評価結果を表5に示した。
【0302】
【表5】
Figure 0004063464
【0303】
〔実施例23〕(実施例4のシリカスラリーに微粒子酸化チタンを配合した硬化性組成物から得られる光酸化触媒機能を有する塗膜)
【0304】
250mlプラスチック瓶に実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分濃度15質量%)を秤取り、次に超微粒子酸化チタン(石原産業社製、ST−01、平均粒子径0.01μm、アナターゼ型)12.1gを上記プラスチック瓶に添加し、全体が均一になるまで250mlプラスチック瓶を振とう機(イワキ社製、 V−5型) で振とうした後、 スラリーをターブラーシェーカーミキサー(シンマルエンタープライズ社製、T2C型)に入れて、 30分間混合・分散させた。
【0305】
次に、ガラス板(ソーダライムガラス、100mm×100mm×2mm厚)を用意し、バーコーター塗り法(JIS K 5400)で、#80バーコーター(江藤器械社製)を使って、石英ガラス板の片面に当該スラリーを塗布し、室温で乾燥して試験片とした後、さらに、500℃で1時間熱処理して試験片とした。
【0306】
塗布量は、固形分換算で30g/m2 であった。塗膜の鉛筆硬度は、Bであり、碁盤目剥離試験の評価点は、10点であった。
【0307】
この試験片を塗布側が上になるように、33.3mg/Lメタノール水溶液500mlの入ったシャーレ( 内径200mm、深さ50mm) 中に塗布面が液面より下になるように浸積した。さらに、スターラーで液を攪拌しながら液面から空気が溶解できるようにしつつ、紫外線ランプ(30W)を液面の真上から、液面との距離30cmで、60時間照射した。
【0308】
比較のためのブランクとして、塗布していない同寸法のガラス板を用いて、試験片と同条件で試験した。
照射後のメタノール水溶液を、 JIS K 0120のCOD測定法で液中COD値を測定した。結果を表6に示す。
【0309】
【表6】
Figure 0004063464
【0310】
〔実施例24〕(実施例4のシリカ単独での湿式圧縮成型(脱水圧縮成形)による成形体)
【0311】
実施例4の媒体攪拌ビーズミルで処理後のスラリー(固形分濃度15質量%)を、攪拌下、減圧で水分を蒸発濃縮して、固形分濃度32.8質量%の柔らかい湿ケーキを調整した。
【0312】
当該湿ケーキを、13g秤量し、ペレットプレス機( 内径20mm×ストローク50mm)のシリンダー内に充填した。なお、シリンダー下部には、濾紙を敷いて脱水できるようにした。
【0313】
ピストンを装着して、ハンドプレスで加圧して、ゆっくり1.96MPaから19.6MPaまで加圧して、成形体として円柱状の湿ペレット(直径20mm、高さ10mm)を得た。これを箱型乾燥機を用いて、120℃で2時間乾燥し、質量4.1gの乾燥ペレット(直径20mm、高さ10mm)を得た。
【0314】
乾燥ペレットの圧縮強度の測定は、圧縮強度試験機(九州丸東社製、980N圧縮強度試験機) に、押し込み棒(先端直径3mm)を取り付けて、ペレットを圧縮して破壊し、その時のリング変位をマイクロメーターで読み荷重に換算した。ペレットを10個測定し、ペレット破壊時の圧縮荷重の平均値を求めたところ710Nであった。
【0315】
〔実施例25〕(実施例8のシリカ単独での乾式圧縮成形による成形体)
実施例8のシリカ乾燥微粉末を3.2g秤り取り、ペレットプレス機( 内径20mm×ストローク50mm)のシリンダー内に充填した。ピストンを装着して、ハンドプレスで加圧して、ゆっくり1.96MPaから19.6MPaまで加圧して、成形体として3.2gのペレット(直径20mm、高さ10mm)を得た。
【0316】
ペレットの圧縮強度測定は、実施例24と同じ方法で行い、ペレット破壊時の圧縮荷重の平均値は、284Nであった。
【0317】
〔実施例26〕(実施例4のシリカとA型シリカゲル混合品の湿式圧縮成形(脱水圧縮成形)による水分吸着機能を有する成形体)
【0318】
実施例24と同じ湿ケーキ(固形分濃度32.8質量%)2.77gとA型シリカゲル水スラリー(固形分濃度17.8質量%、平均粒子径4μm)10.23gとを混合した後、ペレットプレス機のシリンダー内に充填した。
【0319】
ピストンを装着して、ハンドプレスで加圧して、ゆっくり1.96MPaから19.6MPaまで加圧して、5.18gの湿ペレットを得た。これれを箱型乾燥機で、120℃で2時間乾燥し、成形体として質量3.2gの乾燥ペレット(直径20mm、、高さ10mm)を得た。ペレットの圧縮強度測定は、実施例24と同じ方法で行い、ペレット破壊時の圧縮荷重の平均値は、108Nであった。当該ペレット中の葉状シリカ2次粒子とA型シリカゲルとの質量比率は、33.3:66.7である。
【0320】
上記の乾燥ペレットの水分吸着平衡値を、JIS Z 0701に準拠して測定した。測定結果を表3に示した。
【0321】
〔実施例27〕(実施例8のシリカとA型シリカゲル混合品の乾式圧縮成形による水分吸着機能を有する成形体)
【0322】
実施例8の葉状シリカ2次粒子の乾燥微粉末1.1gとA型シリカゲル微粉末(洞海化学工業社製、平均粒子径4μm)2.1gとを混合した後、ペレットプレス機のシリンダー内に充填した。
【0323】
ピストンを装着して、ハンドプレスで加圧して、ゆっくり1.96MPaから19.6MPaまで加圧して、湿ペレットを得た。これれを箱型乾燥機で、120℃で2時間乾燥し、成形体として質量3.2gの乾燥ペレット(直径20mm、高さ10mm)を得た。ペレットの圧縮強度測定は、実施例24と同じ方法で行い、ペレット破壊時の圧縮荷重の平均値は、88.2Nであった。当該ペレット中の葉状シリカ2次粒子とA型シリカゲルとの質量比率は、33.3:66.7である。
【0324】
上記の乾燥ペレットの水分吸着平衡値を、JIS Z 0701に準拠して測定した。測定結果を表3に示した。
【0325】
【発明の効果】
本発明の葉状シリカ2次粒子は、自己造膜性を有し、常温においても耐酸性、耐アルカリ性及び耐熱性を併せ有する強固なシリカ被膜を形成しうるものであり、塗料や粒子結着剤(バインダー)として、建物や構築物の外装用あるいは内装用塗料・コーテング剤に有用であり、さらには、熱的機能、光学的機能、吸着機能触媒機能(光触媒など)、対生物機能等を有する塗料・コーティング剤、芳香発生機能を有する塗料・コーティング剤などの種々の用途に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の葉状シリカ2次粒子を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図2】本発明の葉状シリカ2次粒子を示す透過型電子顕微鏡写真である。
【図3】本発明におけるシリカ3次凝集体粒子を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図4】本発明の葉状シリカ2次粒子からなる塗膜断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図5】シリカ3次凝集体粒子からなる塗膜断面の走査型電子顕微鏡写真である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to scaly silica particles having self-forming properties and capable of forming a strong silica film even at room temperature. More specifically, the present invention relates to a strong silica film having both acid resistance, alkali resistance and heat resistance. The present invention relates to flaky silica particles that can be formed, a curable composition containing the particles, and a method for producing the same.
[0002]
This curable composition is composed of a particle binder (binder), a coating / coating agent for exterior or interior of buildings and structures, a coating / coating agent having a thermal function (heat resistance, heat insulation, fire prevention / flame retardant, etc.), Paints / coating agents with optical functions (ultraviolet shielding, selective light absorption, light emission / fluorescence, etc.), paints with electrical / magnetic functions (electrical insulation, conductivity, antistatic, radio wave absorption, electromagnetic wave shielding, etc.) Coating agent, paint / coating agent with adsorption function (moisture adsorption / desorption, gas adsorption / desorption, thin layer chromatography, etc.) and particle binder (binder) for adsorbent particles, catalytic function (photocatalyst, etc.) Paint / coating agents and particle binders (binders) for catalyst particles, paints / coats with biological functions (antibacterial, anti-fouling, anti-fouling, marine nutrition, cell culture, etc.) Ing agent, fragrance, is useful in various applications such as paints and coatings having a deodorizing function.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, various organic paints and coatings have been used, including highly durable paints such as fluororesin paints and acrylic silicon resin paints. However, on the other hand, organic coatings and the like have problems peculiar to these, such as imparting natural pollution resistance, imparting moisture permeability and breathability, escape from organic solvents, and air generated by volatile organic compounds (VOC) in the room. It is necessary to consider many problems such as contamination. In addition, when using photocatalyst particles for antibacterial and dirt prevention, organic paints and binders are used to hold the particles on the substrate, but these generally have poor durability and are also fireproof and flame retardant. There are many problems such as sexual problems. Therefore, the development of inorganic paints and coating agents that are essentially free from these problems has been directed.
[0004]
As inorganic paints / coating agents or particle binders (binders), silicon-based materials are often used from the viewpoint of safety to the human body and the environment. Among the silicon-based materials, there are (1) alkali silicate (water glass) aqueous solution, (2) colloidal silica, (3) organoalkoxysilane, (4) Bentonite, smectite, etc. are known.
[0005]
However, (1) an aqueous solution of alkali silicate has a high alkalinity and has a problem in work safety, and requires a hot air treatment or a heat treatment for curing, and room temperature curing is difficult. (2) Colloidal silica is suitable for particle binders and coating agents and is widely used, but the coating thickness that can be formed by colloidal silica alone is generally less than 10 μm, usually less than 5 μm. If the film thickness is larger than that, the film has many cracks and a strong coating film cannot be obtained. Moreover, generally, heat treatment is required to improve the strength of the coating film. Moreover, since colloidal silica is amorphous silica, it has acid resistance but has a drawback of poor alkali resistance.
[0006]
(3) The organoalkoxysilane has the disadvantages that it requires heat treatment for curing and has poor alkali resistance. Moreover, since these are essentially organic substances, the resulting cured product does not have flame retardancy. (4) Bentonite and smectite are all poor in water resistance, acid resistance and alkali resistance.
[0007]
Silica (= silicon dioxide) is also known among silicon-based materials, but silica other than colloidal silica such as silica gel, hydrous silicic acid (so-called white carbon), quartz, cristobalite, tridymite is a particle binder. Without (binder), there is a problem that the coating film forming function (self-forming property) is extremely poor.
[0008]
In any case, as described above, conventional silica-based film-forming materials have all of room temperature curing properties, thick coating properties, and self-forming properties (coating properties and binder properties), and also have acid resistance and alkali resistance. None of them could form a silica film having all of heat resistance.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to provide a fine scaly silica (= silicon dioxide) which basically solves these drawbacks of conventional silicon-based materials, a curable composition containing it alone or further, It is providing the hardening body which becomes, and its manufacturing method. The cured body is suitable for paints / coating agents, particle binders for molded bodies, and the like.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in view of the importance of the above problems, the inventors of the present invention controlled the fine structure of the particle form in synthesizing the microscale low crystalline silica, and the particle form of the microscale silica was Use is made of fine flaky silica in the form of a layered structure, characterized in that the flaky primary particles are substantially composed of leaf-like silica secondary particles formed by overlapping a plurality of sheets with the plane orientation being parallel to each other. Surprisingly, the inventors have found that the above problems can be basically solved, and completed the present invention.
[0011]
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(Flaky silica)
(1) Laminate characterized in that flaky primary particles of flaky silica are substantially composed of leaf-like silica secondary particles formed by overlapping a plurality of particles in parallel with each other in parallel with each other, and present independently of each other. Scale-like silica particles having a structured particle morphology.
[0012]
(Curable composition)
(2) A curable composition comprising scaly silica particles having the particle form of the laminated structure according to (1) and a volatile liquid.
Here, the volatile liquid means water and / or a volatile liquid other than water (such as a volatile organic solvent).
[0013]
(3) A curable composition further comprising a low-volatile substance that does not substantially volatilize at a temperature at which the volatile liquid according to (1) volatilizes.
[0014]
(Hardened body)
(4) The flaky silica secondary particles in which the flake primary particles of the flaky silica are aligned in parallel with each other and overlap each other are formed by further laminating the secondary particles in parallel. A cured product characterized by that.
(5) The cured product according to (4), further including the low-volatile substance in the cured product.
[0015]
(Method for producing particles)
(6) A method for producing scaly silica particles for a curable composition,
(I) Any one of silica hydrogel, activated silicic acid or hydrous silicic acid was hydrothermally treated in the presence of an alkali metal salt, and flake primary particles of flaky silica were oriented in parallel with each other and overlapped with each other. Forming flaky silica secondary particles, and scaly silica tertiary aggregate particles comprising tertiary particles having gaps formed by irregularly overlapping the secondary particles in three dimensions; and
(Ii) The foliated silica comprising a step of crushing / dispersing the silica tertiary aggregate particles to obtain foliar silica particles composed substantially of secondary particles substantially free of tertiary particles. A method for producing flaky silica particles having a particle form of a laminated structure substantially consisting of secondary particles.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0017]
1. (Scale-like silica particles having a layered particle form)
First, the scaly silica particles of the present invention and the production method thereof will be described.
[0018]
The scaly silica particles of the present invention are scaly particles having a particle form of a laminated structure consisting essentially of foliar silica secondary particles formed by laminating a plurality of sheets of flake primary particles oriented parallel to each other in parallel. It is silica (hereinafter also referred to as secondary silica particles of the present invention).
[0019]
The flake primary particles have a thickness of 0.001 to 0.1 μm. Such flake primary particles form leaf-like silica secondary particles in which the planes are oriented in parallel with each other and overlap each other, and the thickness of the secondary particles is 0.001 to 3 μm. The ratio (aspect ratio) of the longest length of the leaf-like secondary particles (plate) to the thickness is preferably at least 10, preferably 30 or more, more preferably 50 or more. The ratio of the minimum length of the leaf-like secondary particles (plate) to the thickness is scaly silica having at least 2, preferably 5 or more, more preferably 10 or more. The secondary particles exist independently of each other without fusing.
[0020]
When the thickness of the leaf-like secondary particles is less than 0.001 μm, the mechanical strength of the leaf-like secondary particles becomes insufficient, which is not preferable. On the other hand, when the thickness of the leaf-like secondary particles is larger than 3 μm, the characteristics as a cured product cannot be sufficiently exhibited when used for cured product applications.
[0021]
The upper limit of the ratio of the longest length to the thickness of the leaf-shaped secondary particles and the upper limit of the ratio of the minimum length is not particularly specified, but the former is 300 or less, preferably 200 or less, and the latter is 150 or less, preferably 100 or less is practical.
[0022]
As described above, the thickness and length of the leaf-like secondary particles referred to in the present invention mean an average value for the secondary particles unless otherwise specified.
[0023]
In the present invention, the scale-like shape is not limited as long as the particles have a substantially thin plate-like form, and may be bent or twisted partially or entirely.
[0024]
Such agglomerate particles of silica (tertiary particles) having gaps in which the leaf-like secondary particles are further irregularly overlapped three-dimensionally are so-called silica-X (hereinafter referred to as SiO 2). 2 -X is also displayed. ) And silica-Y (similarly SiO 2 2 -Y is also displayed. ), Etc., the existence of a scientific research object has been known for some time.
[0025]
The leaf-like silica secondary particles of the present invention include such silica aggregate particles (tertiary particles) (for example, Si 2 O 3). 2 -X and SiO 2 -Y) is crushed to the leaf-like secondary particles by specific means described later.
[0026]
Silica-X, which is a tertiary aggregate particle of silica, is an intermediate or metastable phase formed in the process of hydrothermal treatment of amorphous silica to form cristobalite or quartz (quartz). It is a weak crystal phase that should be called a quasi-crystalline substance of silica.
[0027]
Although silica-X and silica-Y have different X-ray diffraction patterns, the appearance of particles observed with an electron microscope is very similar, and both are preferable for the purpose of obtaining the secondary silica particles of the present invention. It can be used.
[0028]
Silica X and Silica Y are known per se, but conventional conventional methods for producing Silica-X, etc., use silica gel (silica xerogel), aerosil, precipitated silica, etc. as a starting material, and hydrothermally treat this. However, there was a problem that the reaction time was extremely long. For example, Heydemann, who first discovered silica-X, describes precipitated silica and aerosil (SiCl Four Is used as a starting material, and it takes an extremely long time of 1.5 to 24 days at 180 ° C. to convert it into silica X in an autoclave. (Heydemann, A., Beitr. Mineral. Petrogr., 10, 242-259 (1964)).
[0029]
On the other hand, for silica-Y, Mitsyuk et al. Have a specific surface area of 600 to 700 m. 2 Silica-Y was obtained by hydrothermal treatment for a long time (200 to 220 hours) at a temperature of 145 to 155 ° C. in a solution of NaOH or the like using 1 / g of silica gel as a starting material (Mitsyuk, BA et al. Geochem. Int. 13,101-111 (1976)), Kitahara et al. Has a specific surface area of 600 m. 2 / G of silica gel (silica gel (G) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a starting material and hydrothermally treated at 150 to 160 ° C. for a long time (70 to 170 hours) in NaCl-containing KOH solution. -Y is obtained (Kitahara S, etal. Proc. Inst. Symp. Hydrotherm. React. 1st (1983)).
[0030]
As described above, the method of hydrothermally converting to silica-X or the like using silica gel as a starting material has a problem that an extremely long reaction time (hydrothermal treatment time) is required for industrial application. . Of course, it is possible to shorten the time by raising the temperature of the hydrothermal treatment, but in that case, the stability of the operation range is lost, and a major problem is that quartz (quartz) and cristobalite are easily generated. Provoke.
Thus, the silica aggregate particles (tertiary particles) necessary for obtaining the leaf-like silica secondary particles of the present invention, such as silica-X, at a lower temperature and short enough to be industrially implemented. Therefore, a technique for manufacturing without generating quartz or the like is desired.
[0031]
(1) Formation of silica aggregate particles (tertiary particles)
The leafy silica secondary particles of the present invention are obtained by crushing silica tertiary aggregate particles (tertiary particles) (hereinafter also referred to as silica tertiary aggregate particles in the present invention). The manufacturing method of the silica tertiary aggregate particle used as a precursor particle is demonstrated.
[0032]
From this point of view, the present inventors have proposed two more preferable methods for producing the silica tertiary aggregate particles in the present invention, instead of using the conventional silica gel (silica xerogel) as a starting material.
[0033]
In the first method, silica sol containing a specific amount of a silica source and an alkali source, that is, hydrothermal treatment is performed using an aqueous dispersion of colloidal silica as a starting material, so that silica tertiary aggregate particles such as silica-X can be obtained in a shorter time. And is a method for industrially producing with good stability (Japanese Patent Laid-Open No. 11-29317). According to this method, an aggregate that is a tertiary particle having a gap formed by three-dimensionally irregularly overlapping the leaf-like silica secondary particles of the present invention (that is, the silica tertiary aggregate particles of the present invention). Has the advantage of being obtained as is.
[0034]
This is a method in which a silica sol containing a specific amount of a silica source and an alkali source is hydrothermally treated, and the silica sol has a silica / alkali molar ratio (SiO 2). 2 / Me 2 O, where Me represents an alkali metal such as Li, Na or K. same as below. ) Is preferably a silica sol obtained by dealkalizing an alkali silicate aqueous solution of 1.0 to 3.4 mol / mol by an ion exchange resin method or an electrodialysis method. In addition, as an alkali silicate aqueous solution, what diluted water glass with water suitably etc. are preferable, for example.
[0035]
Silica / alkali molar ratio of silica sol (SiO 2 / Me 2 O 2) is preferably in the range of 3.5 to 20 mol / mol, more preferably in the range of 4.5 to 18 mol / mol. The silica concentration in the silica sol is preferably 2 to 20% by mass, particularly preferably 3 to 15% by mass.
[0036]
The silica particle diameter in the silica sol means an average particle diameter and is not particularly limited, but is preferably 100 nm or less, and particularly preferably so-called activated silicic acid having a diameter of 20 nm or less. The lower limit of the particle diameter is not particularly limited, but is preferably 1.0 nm or more. When the particle diameter is too large exceeding 100 nm, the stability of the silica sol is lowered, which is not preferable.
[0037]
The method for measuring the silica particle diameter is not particularly limited as long as the particle size can be measured, but the particle size is measured with a laser light scattering particle size measuring device or a transmission electron microscope. be able to.
[0038]
The silica sol as described above is used as a starting material, and this is heated in a heating pressure vessel such as an autoclave and subjected to hydrothermal treatment to produce the silica tertiary aggregate particles in the present invention.
[0039]
The type of the autoclave is not particularly limited, but any autoclave may be used as long as it includes at least a heating unit and a stirring unit, and preferably a temperature measuring unit.
[0040]
Since the silica sol is hydrothermally treated, it is also possible to adjust the silica concentration to a desired range by adding purified water such as distilled water or ion exchange water prior to charging the autoclave.
[0041]
The hydrothermal treatment is performed in a temperature range of 150 to 250 ° C., more preferably 170 to 220 ° C., in order to increase the reaction rate as much as possible and reduce the progress of crystallization.
[0042]
Further, the required hydrothermal treatment time may vary depending on the hydrothermal treatment temperature, the presence or absence of addition of seed crystals, etc., but usually 3 to 50 hours, preferably 3 to 40 hours, more preferably about 5 to 25 hours. It is.
[0043]
In addition, in order to advance hydrothermal treatment efficiently and shorten processing time, the addition is not essential, but it is more preferable to add about 0.001 to 1% by mass of seed crystals. As a seed crystal, silica-X, silica-Y, etc. can be used as they are or after being appropriately pulverized.
[0044]
After the hydrothermal treatment, the hydrothermal treatment product is taken out from the autoclave, filtered and washed with water. The particles after the water washing treatment preferably have a pH of 5 to 9 when a 10% by mass water slurry is formed, and more preferably has a pH of 6 to 8.
[0045]
On the other hand, the second method is a method in which silica hydrogel is used as a starting material and hydrothermally treated in the presence of an alkali metal, and silica-X, silica-Y, etc., which are silica tertiary aggregate particles in the present invention, are used. This is a more preferable method because it can be produced at a low temperature and for a short time without producing crystals such as quartz and with a high yield (Japanese Patent Application No. 10-291336).
[0046]
A silica hydrogel suitable for use as a starting material here is a particulate silica hydrogel. The particle shape of the silica hydrogel may be true spherical (spherical) or amorphous, and the granulating method can be appropriately selected.
[0047]
In the case of a spherical silica hydrogel as an example, the silica hydrosol may be produced by solidifying into a spherical shape in petroleum or other media, as is known for a long time. As described in Japanese Patent Publication No. 48-13834, an alkali silicate aqueous solution and a mineral acid aqueous solution are mixed to form a silica sol in a short time, and at the same time, it is released into a gaseous medium and gelled in the gas. It is manufactured by the method.
[0048]
That is, an alkali silicate aqueous solution and a mineral acid aqueous solution are introduced into a container equipped with a discharge port from a separate inlet and instantaneously and uniformly mixed. 2 A silica sol having a concentration of 130 g / l or more and a pH of 7 to 9 is generated, and this is immediately discharged from the discharge port into a gaseous medium such as air and gelled in the air while drawing a parabola. To make it happen. An aged tank filled with water is placed at the dropping point, and it is dropped here and aged for several minutes to several tens of minutes.
[0049]
A spherical silica hydrogel preferred for use in the present invention is obtained by adding an acid thereto to lower the pH and washing with water.
[0050]
The silica hydrogel is a transparent and elastic spherical particle having a well-aligned particle size of about 2 to 10 mm. 2 Contains about 4 times as much water by weight (ie, SiO 2 2 20% by mass and about 80% by mass water).
[0051]
The silica hydrogel particles are actually an aggregate of a large number of silica primary particles having a particle size of about several nanometers, and it is estimated that this water exists on the surfaces and gaps of the primary particles. .
[0052]
SiO in silica hydrogel usable in the present invention 2 The concentration is preferably 15 to 75% by mass (that is, 85 to 25% by mass of water) from the viewpoint of availability and reactivity, and may be appropriately dried to adjust the moisture content within this range. The water content in the silica hydrogel was measured as follows. That is, after the silica hydrogel sample was dried at 180 C for 2 hours, the remaining sample mass was completely dried SiO 2 2 The amount of mass reduction is the amount of water in the sample silica hydrogel.
[0053]
By the way, the silica hydrogel particles are sufficiently dried with a dryer or the like at a temperature of about 150 to 180 ° C., and the hydrogel moisture in the gap and the surface is removed. In the above-described conventional methods for producing silica-X and silica-Y, this dry silica gel is used as a starting material silica for hydrothermal treatment.
[0054]
In the same manner as in the first method using silica sol using such a silica hydrogel as a starting material, it is heated in a heating pressure vessel such as an autoclave and subjected to hydrothermal treatment to obtain the silica tertiary aggregate particles in the present invention. Generate. In that case, the spherical silica hydrogel may be used as it is, but preferably, the spherical silica hydrogel is pulverized or coarsely pulverized so as to have a particle size of about 0.1 to 6 mm, so that stirring in the autoclave can be performed more effectively. Desirable for.
[0055]
In addition, when preparing an autoclave in order to hydrothermally heat the silica hydrogel, it is preferable to adjust the silica hydrogel concentration to a desired range by adding purified water such as distilled water or ion exchange water. The total silica concentration in the treatment liquid in the autoclave is selected in consideration of stirring efficiency, crystal growth rate, yield, etc. 2 1 to 30% by mass, preferably 10 to 20% by mass. Here, the total silica concentration in the treatment liquid means the total silica concentration in the system. When not only silica in silica hydrogel but also sodium silicate or the like as an alkali metal salt is used, silicate It is also a value added with silica brought into the system by sodium or the like. The total silica concentration can be made higher than the method using the first silica sol.
[0056]
In hydrothermal treatment, silica hydrogel is allowed to coexist with an alkali metal salt, the pH of the treatment liquid is adjusted to the alkali side, the silica solubility is increased moderately, the crystallization rate based on so-called Ostwald ripening is increased, and the silica hydrogel silica Promote conversion to -X etc.
[0057]
Here, the alkali metal salt means an alkali hydroxide, an alkali silicate, an alkali carbonate or the like. As the alkali metal, Li, Na, or K is preferable. The pH of the system is preferably pH 7 or higher, more preferably pH 8 to 13, and further preferably pH 9 to 12.5.
[0058]
The preferred amount of alkali is the silica / alkali molar ratio (SiO 2 2 / Me 2 O 2) is in the range of 4 to 15 mol / mol, more preferably in the range of 7 to 13 mol / mol. As described above, silica indicates the total amount of silica in the treatment liquid in the system, and is a value obtained by adding silica brought into the system by sodium silicate or the like to silica of silica hydrogel.
[0059]
The hydrothermal treatment is performed in a temperature range of 150 to 220 ° C, preferably 160 to 200 ° C, and most preferably 170 to 195 ° C.
[0060]
If the temperature is too low, it takes a very long time to obtain the target silica tertiary aggregate particles in the present invention. On the other hand, if the temperature is too high, the target silica tertiary aggregate is obtained. The aggregated particles are not preferable because they are difficult to obtain as a single phase such as silica-X or silica-Y. As described above, silica-X or the like is considered to be an intermediate phase or a metastable phase, and has a tendency to successively undergo phase transition to cristobalite or quartz with the progress of hydrothermal treatment. In such a case, the crystallization speed is increased, resulting in a mixture with cristobalite or quartz, or the crystallization reaction is too fast to be controlled, and all changes to cristobalite or quartz. .
[0061]
The required hydrothermal treatment time may vary depending on the hydrothermal treatment temperature, the presence or absence of addition of seed crystals, etc., but is usually 3 to 50 hours, preferably 5 to 40 hours, more preferably about 5 to 25 hours. More preferably, it is about 5 to 12 hours.
[0062]
In addition, in order to advance hydrothermal treatment efficiently and shorten the treatment time, the addition is not essential, but about 0.001 to 1% by mass of seed crystals are added to the charged amount of raw material silica hydrogel. It is more preferable. As the seed crystal, it is preferable to use silica-X, silica-Y, or the like as it is or in an appropriate manner as in the first method.
[0063]
According to the study by the present inventors, when silica-X is used as a seed crystal, aggregate particles composed of silica-X are easily formed, and when silica-Y is used as a seed crystal, aggregate particles composed of silica-Y are used. Is easily formed.
After the hydrothermal treatment is completed, the hydrothermal treatment product is taken out from the autoclave, filtered and washed with water in the same manner as in the first method to adjust the pH.
[0064]
As described above, the particles of the hydrothermally treated product cake obtained by the first method of hydrothermally treating the silica sol and the second method of hydrothermally treating the silica hydrogel are filtered and washed, and the particles in the scanning electron When observed with a microscope (SEM), it can be identified that silica aggregate particles, which are tertiary particles having gaps formed by three-dimensionally irregularly overlapping individual leaf-like secondary particles, are formed. . This is the silica tertiary aggregate particle in the present invention.
[0065]
However, as will be described later, in the scanning electron microscope (SEM), primary particles that are ultrathin flake particles cannot be identified, and a plurality of primary particles that are ultrathin flake particles are oriented in parallel between the planes. Only overlapping leaf-like secondary particles can be identified. On the other hand, when observed using a transmission electron microscope (TEM), primary particles that are ultrathin piece particles through which an electron beam partially transmits can be identified. This leaf-like secondary particle is the leaf-like silica secondary particle of the present invention, and it can be identified that the primary particle is formed of a plurality of layers in parallel with each other between the surfaces. It is practically impossible to separate and isolate the flaky primary particles, which are the structural units, one by one from the leaf-shaped secondary particles in which the primary particles are layered. That is, in the layered overlap of the primary particles, the bonds between the layers are extremely strong and completely fused and integrated, so that the leaf-like secondary particles of the present invention can no longer be broken into primary particles. It is difficult.
[0066]
In addition to the method using silica sol and silica hydrogel as a starting material as described above, the silica tertiary aggregate particles in the present invention can be synthesized by the same method using hydrous silicic acid (so-called white carbon). Can do.
[0067]
(Disintegration of silica tertiary aggregate particles into leaf-like silica secondary particles)
In the present invention, the silica tertiary aggregate particles once produced in this way are crushed by various means to obtain the leaf-like silica secondary particles of the present invention.
[0068]
As the leaf-like silica secondary particles of the present invention, first, the leaf-like secondary particles can be obtained as an aqueous slurry (hereinafter referred to as the secondary particle slurry of the present invention). For example, one of the following methods (2) or (3) can be selected.
[0069]
(2) A method of crushing silica aqueous aggregate particles in the form of water slurry to obtain secondary particle slurry of the present invention.
[0070]
In the above method, the silica aggregate particles obtained in the form of water slurry are then washed with water / solid / liquid separation using a solid / liquid separation / water washing apparatus such as a belt filter, a filter cloth centrifuge, or a decanter. Further, if necessary, SiO 2 composed of the silica tertiary aggregate particles in the present invention having an average particle diameter of 1 to 10 μm substantially not containing an alkali metal salt by repulping with water. 2 A water slurry having a concentration of 1 to 20% by mass is used.
[0071]
In the pulverization, the slurry is supplied to a wet pulverization apparatus (pulverization apparatus) such as a wet bead mill or a wet ball mill that mechanically stirs at high speed using medium beads to disintegrate the flaky silica tertiary aggregate particles. This is done by crushing. At that time, it is desirable to crush and disperse the leaf-like silica secondary particles without pulverizing and destroying them as much as possible. Among the above methods, medium beads such as alumina or zirconia having a diameter of 0.2 to 1.0 mm are used. The wet bead mill used is particularly preferred. Thus, the crushing step crushes from the tertiary particles to the secondary particles. That is, the obtained slurry is a slurry consisting essentially of the leaf-like silica secondary particles of the present invention in which a plurality of flake primary particles substantially free of tertiary particles are aligned in parallel with each other in plane. It is.
[0072]
SiO in silica slurry supplied to wet pulverizer 2 When the concentration is less than 1% by mass, the solid concentration is too dilute, which causes a problem in economic efficiency such as the need for concentration in a later step. On the other hand, SiO 2 When the concentration exceeds 20% by mass, the viscosity of the crushed slurry becomes extremely large, causing a problem in handling.
[0073]
FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the leaf-like silica secondary particles of the present invention thus obtained. With a scanning electron microscope, leaf-like secondary particles can be identified, but ultrathin primary particles cannot be identified. This shows that the said leaf-like silica secondary particle exists mutually independently, without melt | fusion or aggregation.
[0074]
FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the secondary silica particles of the present invention. According to the TEM, it can be confirmed that the ultrathin primary particles and the primary particles are leaf-like secondary particles in which the planes are oriented in parallel and overlap each other.
[0075]
(3) A method of producing a dry powder composed of silica tertiary aggregate particles, and then wet-pulverizing (pulverizing) the slurry to obtain a slurry of the leaf-like silica secondary particles of the present invention.
[0076]
In the production process described above, the silica tertiary aggregate particles obtained in the form of water slurry are then washed with water / solid liquid using a solid / liquid separation / water washing apparatus such as a belt filter, a filter cloth centrifuge, or a decanter. SiO which consists of silica tertiary aggregate particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm substantially free of alkali metal salt by separating and, if necessary, repulping with water. 2 A water slurry having a concentration of 1 to 30% by mass is used.
[0077]
In this case, prior to obtaining the leaf-like secondary particles dispersed by dry crushing, first, a fine powder of the silica tertiary aggregate particles dispersed in the present invention having an average particle diameter of 1 to 10 μm is obtained by drying. is required. However, the silica tertiary aggregate particles have a specific property that the aggregate particles are extremely easily aggregated and fused during the drying operation. According to the study by the present inventors, when a medium fluidized bed dryer is used as a drying device, a finely dispersed dry powder of silica tertiary aggregate particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm is obtained for the first time.
[0078]
On the other hand, other drying devices such as airflow dryers, spray dryers, fluidized bed dryers, stirring dryers, cylindrical dryers, box dryers, band dryers, hot air dryers, vacuum dryers, When a vibration dryer or the like is used, the tertiary particles are further aggregated during drying, and a large number of gaps (voids or pockets) formed by irregular overlap of the leaf-like secondary particles are almost obtained. It becomes an unacceptable particle form, and it is difficult to obtain a silica tertiary aggregate particle having an average particle diameter of 1 to 10 μm that is sufficiently dispersed.
[0079]
[FIG. 3] is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the silica tertiary aggregate particles in the present invention thus obtained by drying with a medium fluidized bed dryer. It can be clearly seen that the leaf-like secondary particles overlap irregularly and form silica aggregate particles (tertiary particles) in which there are a large number of gaps (voids or pockets) created by this overlap. The aggregate particles are apparently capable of taking various forms such as cabbage, onion, petal, bud, and conch.
[0080]
Next, water and / or a liquid organic medium is added to the dry fine powder of the silica tertiary aggregate particles having a sufficiently dispersed average particle diameter of 1 to 10 μm, and SiO 2 2 A slurry having a concentration of 1 to 30% by mass is used.
[0081]
In the same manner as in (2), this slurry is supplied to a wet pulverizer (pulverizer) such as a wet bead mill or a wet ball mill using a pulverizing medium bead and mechanically stirred at a high speed to obtain silica tertiary aggregate particles. By performing the crushing treatment, the secondary particle slurry of the present invention is obtained.
[0082]
The above is to obtain the secondary particle slurry of the present invention, which can also be obtained as dry particles.
[0083]
As a method for obtaining a dry fine powder of the leaf-like silica secondary particles of the present invention (hereinafter also referred to as the secondary particle dry powder of the present invention), for example, any one of the following (4), (5), (6), etc. Can be selected.
[0084]
(4) A method for obtaining the secondary particle dry powder of the present invention from the water slurry of the above-mentioned (2) leafy silica secondary particles.
[0085]
The monodispersed leaf-like secondary particle dry powder is necessary when using leaf-like silica secondary particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm as a non-aqueous solvent-based coating agent.
[0086]
The water slurry of the leaf-like silica secondary particles of the present invention described in (2) has a specific property that the particles are very easily aggregated during the drying operation as described above.
[0087]
Therefore, as drying equipment, air dryer, fluidized bed dryer, medium fluidized bed dryer, stirring type dryer, cylindrical dryer, box dryer, band dryer, hot air dryer, vacuum dryer, vibration dryer, etc. Is used, the leaf-like secondary particles are aggregated, and it is extremely difficult to obtain monodispersed leaf-like silica secondary particles.
[0088]
In this case, using a spray dryer as a drying device, the water slurry composed of the secondary silica particles of the present invention obtained in (2) is dried, and the SiO in the supply slurry is dried. 2 It has been found that, by adjusting the concentration to 1 to 5% by mass, preferably 1 to 3% by mass and spray-drying, leafy secondary particles having a sufficiently dispersed average particle size of 1 to 10 μm can be obtained for the first time. It was done. SiO in slurry supplied to spray dryer 2 When the concentration is less than 1% by mass, the amount of water to be evaporated is excessive with respect to silica, which is a serious problem in terms of economy. On the other hand, SiO in the slurry 2 When the concentration exceeds 5% by mass, aggregation during drying is promoted, so that the leaf-like secondary particles are aggregated and fused, and monodispersed leaf-like silica secondary particles cannot be obtained.
[0089]
(5) A method for obtaining dried leafy silica secondary particles of the present invention from an aqueous slurry of leafy secondary particles of (3) above
[0090]
The dry powder of the monodispersed leaf-like silica secondary particles can be obtained by supplying the water slurry of (3) to a spray dryer and drying the slurry as in (4). However, in this case, the SiO in the supply slurry for the same reason. 2 It is preferable to adjust the concentration to 1 to 7% by mass, preferably 1 to 5% by mass, and then spray dry.
[0091]
(6) A method of producing a dry powder composed of silica aggregate particles, and then dry-pulverizing (pulverizing) the powder to obtain a fine powder of the secondary silica particles of the present invention.
[0092]
A dry pulverization / classification machine comprising a combination of a dry pulverization function and a dry classification function, for example, a jet By using both a mill and a high-speed rotary classifier or an air classifier, it can be continuously crushed into dispersed leaf-like secondary silica particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm. That is, the raw material is continuously supplied to the jet mill, and the pulverized product from the jet mill is classified with a dry classifier, and coarse particles larger than the desired particle size are continuously recycled to the jet mill and pulverized below a predetermined level. It forms a system that continuously takes out the product out of the system.
[0093]
Among the methods described in the above (1) to (6), the method described in the above (1) includes silica hydrogel as a starting material rather than a method using silica sol (active silicic acid or the like) as a starting material. This method is more preferable because of its higher productivity.
[0094]
Moreover, as a method of obtaining the water slurry of the leaf-like silica secondary particles of the present invention described above, the method described in (2) can obtain a water slurry of leaf-like secondary particles more suitable for the curable composition. More preferable.
[0095]
On the other hand, as a method for obtaining the dry fine powder of the leaf-like silica secondary particles described above, the method described in (4) provides a dry fine powder of the leaf-like secondary particles most suitable for the curable composition. More preferable.
[0096]
Hereinafter, basic physical properties of the obtained leaf-like silica secondary particles will be described.
Silica SiO in the silica secondary particles 2 The purity is 99.0% by mass or more. The pH is 6.0 to 8.0, and the X-ray diffraction spectrum is a card registered in the American Society for Testing and Materials (ASTM) No. 16- (hereinafter simply referred to as the ASTM card). 2θ = 5.6 ° corresponding to silica-X and / or ASTM card number 31-1233, characterized by main peaks of 2θ = 4.9 °, 26.0 °, and 28.3 ° corresponding to 0380, Silica composed of silica-Y characterized by main peaks of 25.8 ° and 28.3 °. The average particle diameter by a Coulter counter (manufactured by Coulter Electronics) is 1 to 10 μm. Oil absorption (JISK5101) is 100-150 ml / 100g.
[0097]
When the pore distribution of the silica secondary particles is measured by the BET method (trade name Belthorpe-28, manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.), the pore volume is 0.05 to 0.15 ml / g, and the specific surface area is 30 to 30. 80m 2 / G.
[0098]
Of particular note is that the pore distribution curve shows a sharp large peak in the pore diameter range of 2 to 6 nm, particularly around 3.5 to 4.0 nm.
[0099]
This indicates that there are significant pores in the mesopore region (region having a pore diameter of 2 to 50 nm between micro and macro). That is, the leaf-like silica secondary particles of the present invention have a lamellar structure or lamellar particle shape in which the flake primary particles of scaly silica are oriented in parallel with each other and overlap each other. It is inferred that the void formed between the overlapping flakes is measured as a pore having the size of the meso region.
[0100]
In addition, the silica (SiO 2 at room temperature without heat treatment) 2 ) Infrared absorption spectrum (FT-IR) of 3600-3700 cm -1 3400-3500cm -1 Silica having silanol groups each having one absorption band. The amount of silanol groups per specific surface area by the BET method is 50 to 70 μmol / m. 2 (Several times of silica gel). By having such a silanol group, chemical modification is easily performed. Moreover, by subjecting the coating film formed from the silica secondary particles of the present invention to a heat treatment at about 400 to 600 ° C., the silanol groups can be reacted by condensation or the like to improve the coating film strength.
[0101]
Regarding the heat resistance of the secondary silica particles of the present invention, after heating for 1 hour at 500 to 1000 ° C. in an air atmosphere, the change in the morphology and size of the particles was observed with a scanning electron microscope. I was not able to admit.
[0102]
The saturated solubility at 20 ° C. in acid aqueous solution and aqueous alkali solution is low. That is, dissolved SiO 2 The concentration is 0.008% by mass for 10% by mass HCl aqueous solution, 0.006% by mass for ion-exchanged water, 0.55% by mass for 5% by mass NaOH aqueous solution, It is 0.79 mass% with respect to a 10 mass% NaOH aqueous solution, shows a low solubility for both acid and alkali, and indicates that it has acid resistance and alkali resistance. In particular, it has a very small solubility in an aqueous alkali solution compared to silica gel and colloidal silica, indicating that it has alkali resistance.
[0103]
The leaf-like silica secondary particles of the present invention have a particle form of a laminated structure as defined in claim 1.
[0104]
Due to such a form, it has a very unique self-forming property and can easily form a strong silica coating even at room temperature. For example, the secondary particle slurry of the present invention (this is a curable composition containing a volatile liquid corresponding to claim 4, that is, water and / or a volatile liquid other than water (such as a volatile organic solvent)). Is coated on a stainless steel or glass substrate and dried at room temperature, it is cured without using any binder or film-forming aid, and a tough coating is easily formed. This coating is very strong and does not easily peel off.
[0105]
This is actually a surprising phenomenon, for example the same SiO 2 as in the present invention. 2 When an aqueous slurry of silica gel consisting of particles and amorphous porous particles is applied and dried in the same manner on a substrate, a coating film is formed, but this coating film is formed from the secondary particle slurry of the present invention. Compared to coatings that are extremely fragile and that do not resemble even if they are similar, they break apart when touched lightly by hand, and have no commercial value at all. Is in marked contrast.
[0106]
This strong self-forming property and the firmness of the formed film are considered to be due to the following reasons.
[0107]
[FIG. 4] is an SEM photograph of a cross section of a coating film composed of leaf-like silica secondary particles formed by applying and drying the secondary particle slurry of the present invention on a substrate. Looking at this, the leaf-like silica secondary particles are basically constructed by laminating the particles in parallel, but more specifically, each particle form has an appropriate bend, It can be clearly seen that they are oriented in a bent state and closely overlapped. In this way, it is considered that it is difficult to slide in the longitudinal direction (plane direction) because they bend each other and overlap in a wave shape. In addition, since the surface of the particles has a large number of minute irregularities, they are entangled like ridges and have a locking action like an anchor or magic fastener. It seems that a strong film is formed as a whole.
[0108]
In addition, the secondary particles are formed by overlapping flaky primary particles. The flaky primary particles can be separated from each other flake of this structural unit by ordinary means. The leaf-like silica secondary particles of the present invention are constituted by being firmly bonded and integrated with each other to a difficult degree. This is considered to be the reason why the coating film composed of the leaf-like silica secondary particles of the present invention formed with the secondary particles as constituent units (namely, so-called building blocks) is extremely strong.
[0109]
Moreover, the X-ray diffraction pattern of the coating film surface peeled from the base | substrate using the razor was compared with the powder X-ray diffraction pattern of the fine powder used for forming the coating film.
[0110]
Taking silica-X as an example, the ratio of two main peaks corresponding to ASTM card 16-0380, ie, 2θ = 4.9 ° to 2θ = 4.9 °, is the powder In the film, it was 1 to 5, whereas in the coating film, it was a small value of 0.0 to 0.5. This seems to indicate a remarkable orientation of crystal grains in the coating film. Here, the peak height refers to the height from the zero-count baseline.
[0111]
In contrast, particles (silica tertiary aggregate particles) formed by three-dimensionally irregularly overlapping the leaf-like silica secondary particles of the present invention have almost no self-forming property and form a strong coating. Can not do it. [FIG. 5] is an SEM photograph of the cross section of the coating film composed of the silica tertiary aggregate particles. In this case, since the particle morphology is basically not leafy like the secondary particles of the present invention, they are laminated to each other. Therefore, it is clearly observed that it is difficult to form a dense coating film because it cannot be closely overlapped.
[0112]
Similarly, the curable composition comprising the leaf-like silica secondary particles of the present invention and a liquid organic medium that can be dried (this is also the secondary particle slurry of the present invention and corresponds to claim 4). It has self-forming properties, and forms a tough coating easily by drying and curing. In addition, the curable composition prescribed | regulated to Claim 4 or 5 of this invention can form the hardened | cured body of arbitrary shapes by shape | molding this and making it dry and harden | cure not only a coating film. Further, this curing is sufficiently performed only by drying at room temperature, but it is possible to further improve the strength by heat-treating a cured body such as a coating film if desired.
[0113]
(7) A method of using the silica secondary particles of the present invention alone as a curable composition for paints and coating agents.
[0114]
The leaf-like silica secondary particles of the present invention are dispersed in a volatile liquid, that is, water and / or a volatile liquid (such as a volatile organic solvent) other than water, that is, a water slurry and / or an organic solvent slurry. And can be used as a curable composition for forming a cured body such as a coating film on a substrate such as metal, glass, ceramics, and plastics. Here, the volatile liquid is water and / or an organic solvent that can be easily dried at room temperature to 200 ° C., preferably room temperature to 100 ° C., more preferably room temperature to 80 ° C., for example, water, benzene, toluene, Xylene, kerosene, light oil, etc. This is a curable composition corresponding to claim 4, and the SiO in the composition 2 The concentration is preferably 1 to 80% by mass.
[0115]
(8) A method in which the silica secondary particles of the present invention are blended with other materials and used as a curable composition for paints and coating agents.
[0116]
The leaf-like silica secondary particles of the present invention are used, for example, in a form further containing a low-volatile substance remaining as a liquid or a solid in a cured silica produced by a drying operation, as defined in claim 5. be able to. The term “subjected to the drying operation” means that volatile liquid, that is, water and / or volatile liquid other than water (such as volatile organic solvent) is dried under the above conditions. Specifically, a coating material for forming a cured body such as a coating film on a substrate of metal, glass, ceramics, plastics, etc. in a state of being dispersed in water or other organic solvent together with such residual substances. Used as a curable composition for coating agents.
[0117]
In such curable compositions, SiO 2 The concentration is preferably 0.1 to 60% by mass.
[0118]
Examples of the low-volatile residual substance in the cured product after drying include a high-boiling liquid substance such as a terpene compound, a saturated hydrocarbon having 12 or more carbon atoms, and glycerin. Another example is an organic polymer material or a precursor material that forms an organic polymer material by a polymerization reaction. In particular, the organic polymer material is a resin emulsion-like material. Examples of other remaining substances are substances having a moisture adsorption and desorption function, in particular, the substance is a substance having a catalytic function, and more specifically, this is a substance having a photooxidation catalytic function, Most preferably this is titanium oxide.
[0119]
Further, the low-volatile substance remaining in the cured body may be a substance having an optical function, and in particular, this substance is a substance having an ultraviolet shielding function, and most preferably, this is titanium oxide, zinc oxide, oxide One or two or more fine particles selected from the group consisting of cerium, iron oxide, and zirconium oxide. Further, the low-volatile substance remaining in the cured body may be amorphous silicon dioxide and / or a metal compound other than silicon dioxide different from the scaly silica in the present invention, as defined in claim 18. Good. In particular, the metal compound is amorphous silicon dioxide different from the flaky silica, for example, amorphous silicon dioxide obtained from silica gel or silicon alkoxide. These may be colloidal particles, and particularly preferably, the colloidal particles are colloidal silica. Naturally, these are included as residual substances in the formed cured body.
[0120]
Here, the colloidal particles in the curable composition are present in the cured body as ultrafine particles having a mean particle diameter of 1 to 200 nm which is substantially the same as the colloidal particle size in the colloidal state. Colloidal particles in the cured product are interpreted as having such a meaning.
[0121]
(9) A method of using the leaf-like silica secondary particles of the present invention alone or in combination with other materials as a curable composition for a molded article by wet molding.
[0122]
In addition, the leaf-like silica secondary particles of the present invention not only form a coating film, but can also form an arbitrary shaped body by curing in a specific mold.
[0123]
That is, the leaf-like silica secondary particles of the present invention are kneaded in the presence of water or other volatile solvent, formed by a molding means such as compression molding or extrusion molding, and then dried and cured to form a molded body. Can do. SiO in the composition in this case 2 A density | concentration is 1-80 mass%, Preferably it is 20-80 mass%.
[0124]
The silica secondary particles can be kneaded in the presence of water or another organic solvent together with the material substance remaining in the molded body after curing, and molded in the same manner to obtain a molded body. These are so-called wet molding.
[0125]
(10) A method of using the silica alone or in combination with other materials as a curable composition to be dry-molded
[0126]
The leaf-like silica secondary particles of the present invention can be used alone or in combination with other materials in a dry manner, and used as a curable composition for a dry molded body that is formed into a molded body by dry molding such as tableting. . SiO in the composition in this case 2 Content is 1-100 mass%.
[0127]
2. (Use of the leaf-like silica secondary particles of the present invention in a curable composition or cured product of silica)
[0128]
The leaf-like silica secondary particles of the present invention can be used in various fields such as the performance improvement field of organic paints, the thermal functional field, the optical function, the electrical / magnetic function, the adsorption function, the catalytic function, the biological function, and the aroma / deodorant function. Has application in the field of
[0129]
That is, the silica secondary particles of the present invention are used alone or together with other materials as a curable composition in the field of paints / coating agents, molded articles, and the like, and can be used for producing a cured product.
[0130]
The mixing means for mixing the silica secondary particles of the present invention with a solvent and / or other materials to form a composition is not particularly specified. For example, mechanical stirring and mixing means using slurry stirring blades are applied. The As the stirring blade, a saddle type, a propeller type, a turbine type, an anchor type, a fouler type, and the like can be used as appropriate, but are not limited thereto.
[0131]
As a means for blending silica secondary particles and other materials in the presence of a solvent and particularly uniformly dispersing to form a curable composition, a wet bead mill, a wet ball mill, or the like can be used as appropriate. It is not limited to.
[0132]
The means for applying the curable composition containing the secondary silica particles of the present invention to a substrate to form a coating film is not a specific means, but is applied with a brush, painted with a bar coater, sprayed or electrostatic coated. The means used for painting a general paint can be used. The drying after painting is also not specified, and any applicable means can be used in general paints.
[0133]
As a means for kneading the silica secondary particles of the present invention alone or together with other materials in the presence of water or other organic solvent, a kneader or the like can be used. The molding means is not specified, and generally used dehydration press molding machines, extrusion molding machines, extrusion granulators, spherical granulators, and the like can be used.
[0134]
The dry powder of the silica secondary particles of the present invention alone or together with other dry powder materials is not specified as a means for dry molding after mixing, and is generally used as a mortar type tableting molding. A machine, a roller type pelleter, a press molding machine, etc. can be used.
[0135]
The use of the secondary silica particles of the present invention in various fields will be described below.
1) Performance improvement of conventional organic paints by addition of secondary silica particles of the present invention
[0136]
The silica secondary particles are made of conventional organic paints (acrylic resin-based, epoxy resin-based, urethane resin-based, styrene resin-based, silicon resin-based, fluororesin-based, and copolymer resin-based non-aqueous solvent-based paints, etc. It can be used for improving weather resistance, improving moisture permeability and breathability, improving flame retardancy, etc. by using it together with coating agents and water emulsion paints / coating agents).
[0137]
2) Thermal function
Since the silica secondary particles of the present invention are excellent in heat resistance, they can be used in heat-resistant paints and coating agents by using the silica particles alone or in combination with colloidal silica as defined in claim 22. . In addition, the silica particles can be used as a heat insulating paint / coating agent when used in combination with a glass microballoon having a heat insulating function, zonotlite, foamed silica, heat insulating inorganic fibers (silica alumina fibers, etc.), and the like.
[0138]
Moreover, the said silica secondary particle can be utilized also for the coating material and coating agent which improved the flame retardance by using the conventional organic coating material and a flame retardant together.
[0139]
3) Optical functions
The leaf-like silica secondary particles of the present invention can be used together with an organic ultraviolet shielding agent or an inorganic ultraviolet shielding agent (titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, iron oxide, zirconium oxide, etc.) to provide a paint having an ultraviolet shielding function.・ It can be used as a coating agent. In addition, the silica particles can be used in paints / coating agents having a light selective transmission function when used in combination with a light selective transmission functional material such as infrared absorption (tin oxide, composite metal hydroxide condensed silicate, etc.). . When used together with a substance having a fluorescent function such as a fluorescent pigment or a fluorescent substance, it can be used for forming a paint / coating agent having a fluorescent function.
[0140]
4) Electrical and magnetic functions
The silica secondary particles of the present invention can be used for paints and coating agents having electrical insulation. The silica particles can be used for conductive or antistatic paints / coating agents when used in combination with a conductive material or an antistatic material. In addition, the silica particles can be used together with filler materials (metal powder, carbon powder, ferrite powder, etc.) that give radio wave absorption function or electromagnetic wave shielding function to paints / coating agents having radio wave absorption function or electromagnetic wave shielding function. Available. Further, the silica particles can be used for paints / coating agents having a specific dielectric constant when used in combination with a material having a specific dielectric constant.
[0141]
5) Adsorption function
The silica secondary particles of the present invention are cured with moisture adsorption or moisture absorption / moisture release functions when used in combination with a moisture adsorbent such as silica gel or synthetic zeolite (Na-A type zeolite, Ca-A type zeolite, etc.). Can be used for body, paint and coating agent. Moreover, in the use only for moisture adsorption, the cured body and the coating material / coating agent can be used as, for example, an internal desiccant for multi-layer glass. In addition, the silica secondary particles are used in combination with a material having a gas adsorption function (activated carbon, alkaline earth metal-substituted A-type synthetic zeolite, alkaline earth metal-substituted X-type synthetic zeolite, silica gel, etc.). It can be used as a cured product with an adsorption function, paint and coating agent. Moreover, the said silica secondary particle can be utilized as a particle | grain binder (binder) for the shaping | molding particle | grains of various adsorbents.
[0142]
In addition, the silica secondary particles of the present invention are used as a particle binder (binder) for silica gel fine particles for liquid chromatography (the particle shape may be either spherical or indeterminate), and are coated on a substrate. Can be used as a separation material for thin layer chromatography. In this case, in order to improve the developing speed of the developing solvent, a water-soluble polymer such as sodium polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone or the like is used as a particle binder together with the silica secondary particles of the present invention. You can also.
[0143]
6) Catalytic function
The silica secondary particles of the present invention can be used in paints / coating agents having a catalytic function when used in combination with a catalyst material (for example, a photo-oxidation catalyst material such as titanium oxide). The silica particles can be used as a particle binder (binder) for various catalyst particles. In addition, a coating film intensity | strength and water resistance can be improved by heating the coating film formed as needed to about 200-600 degreeC.
[0144]
The above-described photo-oxidation catalyst particle binder can be used for photo-oxidation catalyst and photo-catalytic surface-superhydrophilic applications. In addition, a self-film-forming property of the silica secondary particles of the present invention is used to form a coating film made of this and titanium oxide on the surface of a light-transmitting filler (for example, glass Raschig ring). It can be used as a catalyst for water treatment to remove BOD and COD from waste water.
[0145]
7) Biological function
The silica secondary particles of the present invention can be used for paints / coating agents having an antibacterial function when used in combination with materials having an antibacterial function (such as metallic silver, silver compounds, silver-substituted synthetic zeolite, and zinc-substituted synthetic zeolite). Further, the silica particles can be used for paints / coating agents having an antifungal function when used in combination with an antifungal agent. Furthermore, the silica particles can be used for other biological functions (such as ship bottom antifouling paints, fishery nutrient sustained release substrates, cell culture substrates, etc.).
[0146]
8) Aroma and deodorant function
The silica secondary particles of the present invention can be used in paints / coating agents having an aroma / deodorizing function by using in combination with a fragrance or a material having a deodorizing function.
[0147]
9) Protection function for plastic substrate
The silica secondary particles of the present invention are formed by forming a coating film on a plastic substrate (film, plate, etc.), thereby improving the scratch resistance of the substrate and chemically degrading the substrate due to a photocatalytic reaction. It can be used for protection.
[0148]
3. (Use of the leaf-shaped secondary particles of the laminated structure of the present invention in other fields)
The leaf-like silica secondary particles of the present invention can be used for applications other than the above-described curable composition and cured product. As other applications, for example, it can be used in various cosmetic fields. The same cosmetic application as proposed in the patents previously filed by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-5716, 11-11927, and 10-164401), that is, cleansing makeup It can be used for cosmetics, hair cosmetics, basic cosmetics, makeup cosmetics, tan / sunscreen cosmetics, nail cosmetics, eyeliner cosmetics, lip cosmetics, oral cosmetics, bath cosmetics and the like.
[0149]
Moreover, as a use other than the curable composition of the silica secondary particle of the present invention and the cured product, the silica has a laminated structure or a lamellar structure. It is a material in which pores in the meso region of 4.0 nm are remarkably present, and belongs to so-called mesoporous silica, so that it can be used as a host for an intercalation reaction.
[0150]
Further, the secondary silica particles of the present invention can be used as an adsorbing / separating agent utilizing mesopores, a catalyst, a catalyst carrier, and the like.
[0151]
In addition, the silica secondary particles of the present invention can be used for various functional materials utilizing changes in structure and physical properties by surface modification.
[0152]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
[Example 1] (Production of silica tertiary aggregate particles using hydrogel as a starting material)
The starting silica hydrogel was prepared as follows using sodium silicate as an alkali source. SiO 2 / Na 2 O = 3.0 (molar ratio), SiO 2 A sodium silicate aqueous solution having a concentration of 21.0% by mass of 2000 ml / min and a sulfuric acid aqueous solution having a sulfuric acid concentration of 20.0% by mass are introduced into a container equipped with a discharge port from a separate inlet and instantaneously uniform. Mix and adjust the flow ratio of the two liquids so that the pH of the liquid discharged from the discharge port into the air is 7.5 to 8.0, and the silica sol solution that is uniformly mixed is continuously aired from the discharge port. Released inside. The discharged liquid became spherical droplets in the air and gelled in the air while drawing a parabola and staying for about 1 second. A ripening tank filled with water was placed at the dropping point, and it was dropped and aged here.
[0153]
After aging, the pH was adjusted to 6 and washed thoroughly with water to obtain a silica hydrogel. The obtained silica hydrogel particles had a spherical particle shape and an average particle diameter of 6 mm. SiO in the silica hydrogel particles 2 The mass ratio of water to mass was 4.55 times, and the residual sodium in the silica hydrogel particles was 110 ppm.
[0154]
The silica hydrogel particles were coarsely pulverized to an average particle size of 2.5 mm using a double roll crusher and used in the subsequent hydrothermal treatment step.
[0155]
In the autoclave with a capacity of 50000 ml (electrically heated, with anchor type stirring blades), the total SiO in the system 2 / Na 2 The silica hydrogel (SiO 2) having a particle size of 2.5 mm so that the O molar ratio is 12.0. 2 18 mass%) 23.7 kg and sodium silicate aqueous solution (SiO 2 28.75% by mass, Na 2 O9.3 mass%, SiO 2 / Na 2 O = 3.17 (molar ratio))) 5.5 kg was added, and 10.7 kg of ion exchange water was added thereto, and hydrothermal treatment was performed at 185 ° C. for 8 hours while stirring at 50 rpm. The total silica concentration in the system is SiO 2 As 15% by mass.
[0156]
The slurry after the hydrothermal treatment was washed with filtered water using a filter cloth type vertical centrifuge (manufactured by Toko Machine Co., Ltd., TU-18 type), and the solid water content was 69.7% by mass (solid content concentration: 30.3). (Mass%) silica wet cake was obtained.
[0157]
Water is added to the wet cake and repulped, and SiO 2 After making the slurry of 7.0 mass% silica, using a medium fluidized bed dryer (Okawara Seisakusho, SFD-MINI type), it is dried at a hot air temperature of 300 ° C. to obtain 5.6 kg dry fine powder. It was.
[0158]
When the product phase of the fine powder was identified by the powder X-ray diffraction spectrum, the main peaks of 2θ = 4.9 ° and 26.0 ° corresponding to ASTM card number 16-0380 were found as the X-ray diffraction spectrum. In addition to the main silica-X peak, the peaks corresponding to ASTM card numbers 31-1235 and 37-0386 were observed. The ratio of the peak height at 2θ of 26.0 ° to the peak height at 2θ of 4.9 ° was 2.5.
[0159]
Further, the oil absorption (JIS K 5101) of this fine powder was measured and found to be 110 ml / 100 g.
[0160]
When the form of the generated particles was observed with a transmission electron microscope (TEM), the flake-like thin primary particles were oriented in parallel with each other in parallel, and a plurality of sheets were overlapped to form leaf-like silica secondary particles. Was observed.
[0161]
On the other hand, when the form of the generated particles was observed with a scanning electron microscope (SEM), the primary particles could not be identified, and were observed as if the leaf-like silica secondary particles were primary particles. The shape of the leaf-like particles was scaly, and it was observed that silica tertiary aggregate particles having a large number of gaps (voids or pockets) overlapped irregularly. This is the silica tertiary aggregate particle in the present invention.
[0162]
The average longest length of the plate with respect to the average thickness of 0.06 μm of the portion of the leaf-like particles (corresponding to secondary particles in TEM) observed with a scanning electron microscope (SEM) is 5. The aspect ratio was 90 at 4 μm, the average minimum length of the plate was 1.6 μm, and the aspect ratio was 27.
[0163]
When the average particle diameter of this fine powder (silica tertiary aggregate particles) was measured using a Coulter counter (manufactured by Coulter Electronics, MAII type, aperture tube diameter 50 μm (the same in Examples 1 to 9 below)), It was 6.1 μm.
[0164]
Furthermore, when the amount of crystalline free silicic acid in the fine powder was measured by X-ray diffraction analysis, it was found to be below the detection limit (2% or less).
[0165]
[Example 2] (Production of silica tertiary aggregate particles using hydrogel as a starting material)
The starting silica hydrogel was prepared as follows using NaOH as an alkali source. SiO 2 / Na 2 O = 3.0 (molar ratio), SiO 2 A sodium silicate aqueous solution having a concentration of 21.0% by mass of 2000 ml / min and a sulfuric acid aqueous solution having a sulfuric acid concentration of 20.0% by mass are introduced into a container equipped with a discharge port from a separate inlet and instantaneously uniform. Mix and adjust the flow ratio of the two liquids so that the pH of the liquid discharged from the discharge port into the air is 7.5 to 8.0, and the silica sol solution that is uniformly mixed is continuously aired from the discharge port. Released inside. The discharged liquid became spherical droplets in the air and gelled in the air while drawing a parabola and staying for about 1 second. A ripening tank filled with water was placed at the dropping point, and it was dropped and aged here.
[0166]
After aging, the pH was adjusted to 6 and washed thoroughly with water to obtain a silica hydrogel. The obtained silica hydrogel particles had a spherical particle shape and an average particle diameter of 6 mm. SiO in the silica hydrogen particles 2 The mass ratio of water to mass was 4.38 times, and the residual sodium in the silica hydrogel particles was 112 ppm.
[0167]
The silica hydrogel particles were coarsely pulverized to an average particle diameter of 2.5 mm using a double roll crusher, and used for the processing step of the next step.
[0168]
In a 5000 ml autoclave (electrically heated, with anchor type stirring blades), total SiO in the system 2 / Na 2 Silica hydrogel (SiO 2) having a particle size of 2.5 mm so that the O molar ratio is 11.0. 2 (18.6% by mass) 2688 g and sodium hydroxide aqueous solution (NaOH 48.5% by mass) 126 g, and 1186 g of ion-exchanged water were added thereto, 0.5 g of seed crystals were added, and the mixture was stirred at 20 rpm at 180 ° C Hydrothermal treatment was performed for 12 hours. The total silica concentration in the system is SiO 2 12.5% by mass.
[0169]
The slurry after the hydrothermal treatment was washed with filtered water using a filter cloth vertical centrifuge (manufactured by Toko Machine Co., Ltd., TU-18 type), and the solid water content was 66.7% by mass (solid content concentration: 33.3). (Mass%) silica wet cake was obtained.
[0170]
Next, water is added to the wet cake and repulped, and SiO 2 After preparing a slurry of silica having a concentration of 7.0% by mass, it was dried at a hot air temperature of 300 ° C. using a medium fluidized bed dryer (manufactured by Okawara Seisakusho, SFD-MINI type) to obtain 408 g of dry fine powder.
[0171]
The resulting fine powder was identified by a powder X-ray diffraction spectrum. As a result, 2θ = 5.6 °, 25.8 ° and 28.3 ° corresponding to ASTM card number 31-1233 were obtained as the X-ray diffraction spectrum. Peaks corresponding to ASTM card numbers 35-63 and 25-1332 were observed in addition to the silica-Y main peak characterized by
[0172]
Further, the oil absorption (JIS K 5101) of this fine powder was measured and found to be 100 ml / 100 g.
[0173]
When the form of the generated particles was observed with a transmission electron microscope (TEM), the flake-like thin primary particles were oriented in parallel with each other in parallel, and a plurality of sheets were overlapped to form leaf-like silica secondary particles. Was observed.
[0174]
On the other hand, when the form of the generated particles was observed with a scanning electron microscope (SEM), the primary particles could not be identified, and were observed as if the leaf-like silica secondary particles were primary particles. The shape of the leaf-like particles was scaly, and it was observed that the silica tertiary agglomerate particles in the present invention in which the particles overlap irregularly and have a large number of gaps (voids or pockets) are formed.
[0175]
While the average thickness of the leaf-like silica particles (corresponding to secondary particles in the TEM) observed with this scanning electron microscope (SEM) is 0.07 μm, the average longest length of the plate with respect to the thickness is 6.0 μm. The aspect ratio was 86, the average minimum length of the plate was 1.8 μm, and the aspect ratio was 26.
[0176]
Moreover, it was 6.5 micrometers when the average particle diameter of this fine powder was measured using the Coulter counter (Coulter Electronics Co., Ltd. make, MAII type | mold).
[0177]
Furthermore, when the amount of crystalline free silicic acid in the fine powder was measured by X-ray diffraction analysis, it was found to be below the detection limit (2% or less).
[0178]
[Example 3] (Production of silica tertiary aggregate particles using activated silicic acid as a starting material)
Na 2 O2.42 mass%, SiO 2 7.36% by mass (SiO 2 / Na 2 O = 3.13 (molar ratio)) sodium silicate aqueous solution was adjusted to 5400 g, and Na dialysis tank (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., DS-0 type tank) was used. 2 O1.35 mass%, SiO 2 9.16% by mass (SiO 2 / Na 2 Sodium removal was carried out until O = 7.0 (molar ratio)) to obtain silica sol (active silicic acid).
[0179]
The average particle size of the obtained colloidal silica of active silicic acid was 3 nm or less as measured with a laser scattering particle size measuring device manufactured by Otsuka Electronics.
[0180]
Next, 2183 g of the above active silicic acid and 1817 g of ion-exchanged water were charged into a 5000 ml autoclave (electrically heated, with anchor type stirring blades) as a hydrothermal treatment apparatus, 0.5 g of seed crystals were added, and the mixture was stirred at 200 rpm. However, hydrothermal treatment was performed at 200 ° C. for 8.5 hours.
[0181]
The slurry after the hydrothermal treatment was washed with filtered water using a filter cloth type vertical centrifuge (manufactured by Toko Machine Co., Ltd., TU-18 type), and the solid water content was 68.7% by mass (solid content concentration 31.3). (Mass%) silica wet cake was obtained.
[0182]
Next, water is added to the wet cake and repulped, and SiO 2 After preparing a slurry of silica having a concentration of 7.0% by mass, it was dried at a hot air temperature of 300 ° C. using a medium fluidized bed dryer (manufactured by Okawara Seisakusho, SFD-MINI type) to obtain 151 g of dry fine powder.
[0183]
When the produced fine powder was identified by the powder X-ray diffraction spectrum, the X-ray diffraction spectrum was characterized by main peaks of 2θ = 4.9 ° and 26.0 ° corresponding to ASTM card number 16-0380. It was found to be a single phase of the main peak of silica-X.
[0184]
The oil absorption (JIS K 5101) of this fine powder was measured and found to be 105 ml / 100 g.
[0185]
When the form of the generated particles was observed with a transmission electron microscope (TEM), the flake-like thin primary particles were oriented in parallel with each other in parallel, and a plurality of sheets were overlapped to form leaf-like silica secondary particles. Was observed.
[0186]
On the other hand, when the form of the generated particles is observed with a scanning electron microscope (SEM), the primary particles cannot be identified, and are observed as if the foliar silica secondary particles are primary particles. The shape of the leaf-like particles was scaly, and it was observed that the silica tertiary agglomerate particles in the present invention in which the particles overlap irregularly and have a large number of gaps (voids or pockets) are formed.
[0187]
While the average thickness of the leaf-like silica particles (corresponding to secondary particles in TEM) observed with this scanning electron microscope (SEM) is 0.05 μm, the average longest length of the plate with respect to the thickness is 3 μm and its aspect The ratio was 60, the average minimum length of the plates was 1.2 μm, and the aspect ratio was 24.
[0188]
Further, the average particle size of the fine powder was measured using a Coulter Counter (manufactured by Coulter Electronics Co., Ltd., MAII type) and found to be 5.1 μm.
[0189]
Furthermore, when the amount of crystalline free silicic acid in the fine powder was measured by X-ray diffraction analysis, it was found to be below the detection limit (2% or less).
[0190]
[Example 4] (Production of slurry-like secondary silica particles of the present invention from the wet cake of Example 1)
[0191]
1020 g of water was added to 1000 g (solid content concentration: 30.3% by mass) of the wet cake after filtration and washing with the centrifuge shown in Example 1, and repulped to prepare a silica slurry having a solid content of 15% by mass. In this slurry state, the average particle diameter measured by a Coulter counter was 7.2 μm, and the viscosity measured by a B-type viscometer was 0.010 Pa · s.
[0192]
Next, this slurry was mixed with a medium stirring bead mill (Shinmaru Enterprises Co., Ltd., Dynomill KDL-PILOT A type (Bessel capacity 1.4 L, diameter 0.5 mm zirconia beads 80% filled)) at a shaft rotation speed of 3400 rpm and a flow rate of 30 L / h. Then, the silica tertiary aggregate particles were crushed and dispersed.
[0193]
The average particle diameter of the fine particles in the slurry after pulverization / dispersion by a Coulter counter was 1.6 μm. Moreover, it was 0.13 Pa * s when the viscosity of this slurry was measured with the B-type viscosity meter.
[0194]
Next, in order to investigate the physical properties of the dried leafy silica secondary particles close to the state of the fine particles in the slurry, a dry powder was obtained by the following method.
[0195]
Since the slurry has a unique property that it is very easy to agglomerate by drying, it is necessary to form a water slurry with a very thin concentration and dry it while preventing aggregation in order to obtain a monodispersed dry powder. .
[0196]
Water was added to the slurry (solid content concentration of 15% by mass) to adjust the slurry concentration to a solid content concentration of 0.3% by mass.
[0197]
The slurry is spray-dried at a slurry supply rate of 1.7 ml / min, a spray pressure of 0.3 MPa (G), and a hot air temperature of 130 ° C. using a small spray dryer (manufactured by Yamato Kagaku Co., GA32 type). Got.
The average particle diameter of the obtained dry fine powder by a Coulter counter was 1.9 μm.
[0198]
When this fine powder was observed with a scanning electron microscope (SEM), the silica tertiary aggregate particles were not substantially observed, and this was substantially composed of the leaf-like silica secondary particles of the present invention. There was found.
[0199]
When this fine powder was identified by a powder X-ray diffraction spectrum, the main phase of 2θ = 4.9 ° and 26.0 ° corresponding to ASTM card number 16-0380 was characterized as an X-ray diffraction spectrum. In addition to the main peak of Silica-X, peaks corresponding to ASTM card numbers 31-1235 and 37-0386 were observed.
[0200]
The ratio of the peak height at 2θ of 26.0 ° to the peak height at 2θ of 4.9 ° was 1.4.
[0201]
When the morphology of the generated particles was observed with a transmission electron microscope (TEM), the scaly thin primary particles were oriented in parallel with each other between the surfaces, and a plurality of sheets overlapped to form the leaf-like silica secondary particles of the present invention. It was observed that
[0202]
Moreover, when this fine powder was embedded in an epoxy resin, an ultrathin section was prepared with an ultramicrotome, and observed with a transmission electron microscope (TEM), the thickness of the primary particles was as extremely thin as 1 to 10 nm. I understood.
[0203]
The fine powder has a pore volume of 0.12 ml / g and a specific surface area of 65 m, measured by a BET method pore size distribution measuring apparatus (Bell Soap 28 type, manufactured by Bell Japan) 2 / G, and a sharp large peak in the mesopore region was observed near 3.6 nm in the pore distribution curve.
Moreover, in the infrared absorption spectrum (Nicoray Japan make, FT-IR510 type | mold) measurement of the said fine powder, 3600-3700cm -1 3400-3500cm -1 Silanol groups each having one absorption band were observed.
[0204]
In addition, the amount of silanol groups (SiOH) is determined based on the difference between the loss on drying at 120 ° C. for 2 hours and the loss on heating at 1200 ° C. for 3 hours (W mass%). SiOH) = W × 1111.1 (μmol / g), 3650 μmol / g, and 56.2 μmol / m per specific surface area according to the BET method. 2 It showed a big value.
[0205]
Regarding heat resistance, no particular change was observed in an observation with a scanning electron microscope at 500 to 1000 ° C. in an air atmosphere.
[0206]
For saturation solubility at 20 ° C. in aqueous acid and alkaline solutions, the dissolved SiO 2 Concentration is 10% by mass, 0.008% by mass for HCl aqueous solution, 0.006% by mass for ion exchange water, 0.55% by mass for 5% by mass NaOH aqueous solution, It was 0.79 mass% with respect to 10 mass% NaOH aqueous solution. In particular, regarding alkali resistance, for example, the solubility was very small compared to silica gel (in the case of silica gel, the solubility is 6.5% by mass even with respect to 3 wt% NaOH).
[0207]
[Example 5] (Production of slurry-like secondary silica particles of the present invention from the dry powder of Example 1)
[0208]
300 g of the dry fine powder obtained with the medium fluidized bed dryer of Example 1 was added to 1700 g of water to obtain a 15% by mass solid content slurry (average particle size 6.1 μm, viscosity 0.008 Pa · s).
[0209]
Next, this slurry was mixed with a medium stirring bead mill (Shinmaru Enterprises Co., Ltd., Dynomill KDL-PILOT A type (Bessel capacity 1.4 L, diameter 0.5 mm zirconia beads 80% filled)) at a shaft rotation speed of 3400 rpm and a flow rate of 30 L / h. Then, the silica tertiary aggregate particles were crushed and dispersed.
[0210]
The average particle diameter of the fine particles in the slurry after pulverization / dispersion by a Coulter counter was 1.6 μm. Moreover, it was 0.029 Pa * s when the viscosity of this slurry was measured with the B-type viscometer.
[0211]
When the fine particles in the slurry were observed with a scanning electron microscope, it was found that the silica tertiary aggregate particles were not substantially observed and were substantially composed of the leaf-like silica secondary particles of the present invention.
[0212]
[Example 6] (Production of slurry-like secondary silica particles of the present invention from the wet cake of Example 3)
[0213]
1087 g of water was added to 1000 g (solid content concentration: 31.3 mass%) of the wet cake after washing with water filtered by the centrifuge shown in Example 3, and repulped to prepare a silica slurry having a solid content of 15 mass%.
[0214]
In this slurry state, the average particle diameter measured by a Coulter counter was 6.1 μm, and the viscosity measured by a B-type viscometer was 0.010 Pa · s.
[0215]
Next, this slurry was mixed with a medium stirring bead mill (Shinmaru Enterprises Co., Ltd., Dynomill KDL-PILOT A type (Bessel capacity 1.4 L, diameter 0.5 mm zirconia beads 80% filled)) at a shaft rotation speed of 3400 rpm and a flow rate of 30 L / h. Then, the silica tertiary aggregate particles were crushed and dispersed.
[0216]
The average particle size of the fine particles in the slurry after pulverization / dispersion by a Coulter counter was 1.7 μm. Moreover, it was 0.15 Pa * s when the viscosity of this slurry was measured with the B-type viscosity meter.
[0217]
When the fine particles in the slurry were observed with a scanning electron microscope, it was found that the silica tertiary aggregate particles were not substantially observed and were substantially composed of the leaf-like silica secondary particles of the present invention.
[0218]
[Example 7] (Production of slurry-like secondary silica particles of the present invention from the wet cake of Example 2)
[0219]
1220 g of water was added to 1000 g of wet cake (solid content concentration: 33.3% by mass) after washing with water filtered by the centrifuge shown in Example 2, and repulped to prepare a silica slurry having a solid content of 15% by mass.
[0220]
In the state of this slurry, the average particle diameter by a Coulter counter was 6.8 μm, and the viscosity by a B-type viscometer was 0.010 Pa · s.
[0221]
Next, this slurry was mixed with a medium stirring bead mill (Shinmaru Enterprises Co., Ltd., Dynomill KDL-PILOT A type (Bessel capacity 1.4 L, diameter 0.5 mm zirconia beads 80% filled)) at a shaft rotation speed of 3400 rpm and a flow rate of 30 L / h. Then, the silica tertiary aggregate particles were crushed and dispersed.
[0222]
The average particle diameter of the fine particles in the slurry after pulverization / dispersion by a Coulter counter was 1.6 μm. Moreover, it was 0.16 Pa * s when the viscosity of this slurry was measured with the B-type viscometer.
[0223]
When the fine particles in the slurry were observed with a scanning electron microscope, it was found that the silica tertiary aggregate particles were not substantially observed and were substantially composed of the leaf-like silica secondary particles of the present invention.
[0224]
[Example 8] (Silica slurry obtained from Example 4 / Production of secondary silica particles of the present invention using a spray dryer)
[0225]
Water was added to the slurry (solid content concentration 15% by mass) after pulverization and dispersion by the medium stirring bead mill obtained in Example 4, and the slurry concentration was adjusted to a solid content concentration of 3% by mass.
[0226]
The slurry is spray-dried at a slurry supply rate of 5 ml / min, spray pressure of 0.3 MPa (G) and hot air temperature of 200 ° C. using a small spray dryer (manufactured by Yamato Kagaku Co., GA32 type) to obtain a dry fine powder. It was.
[0227]
The average particle diameter of the obtained fine powder by a Coulter counter was 3.7 μm.
When the fine particles in the slurry were observed with a scanning electron microscope, it was found that the number of silica tertiary aggregate particles was extremely small, and substantially consisted of the leaf-like silica secondary particles of the present invention.
[0228]
[Example 9] (Production of secondary silica particles of the present invention by dry pulverization and classification from the silica tertiary aggregate particles obtained in Example 1)
[0229]
The dry powder of silica tertiary aggregate particles obtained in Example 1 is a counter jet mill equipped with both a jet mill for dry grinding and a high-speed rotary classifier for dry classification (100AFG type, manufactured by Hosokawa Micron Corporation, classification) Machine 50ATP type), use compressed air amount 0.69Nm Three / Hr, air pressure 0.6 MPa, classifier rotation speed 22000 rpm, powder throughput 210 g / hr were continuously crushed and dispersed.
[0230]
The average particle diameter of the obtained fine particles by a Coulter counter was 2.1 μm. When these fine particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), it was found that almost no silica tertiary aggregate particles were observed, and the particles were substantially composed of the secondary silica particles of the present invention.
[0231]
[Example 10] (Coating obtained from curable composition for paint / coating agent comprising silica slurry of Example 4)
[0232]
The slurry (solid content concentration 15% by mass, average particle size 1.6 μm) after the treatment with the medium stirring bead mill of Example 4 was put in a 50 g beaker and sufficiently stirred and mixed with a stirrer.
[0233]
Next, a glass plate (soda lime glass, 70 mm × 150 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) is used with a bar coater coating method (JIS K 5400). Then, the slurry was applied to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0234]
Further, a scanning electron micrograph of the fracture surface of the coating film is shown in FIG. From the photograph, the leaf-like silica secondary particles each have an appropriate bend, entangled with each other in the bent state, and a densely overlapping form is observed. Further, the coating film was peeled off using a razor, and the pore structure was measured using a BET method pore distribution measuring device (Nippon Bellthorpe Corp., Bellthorpe 28 type). The pore volume was 0.13 ml / g, specific surface area is 66m 2 In the pore distribution curve, a large sharp peak in the mesopore region was observed near 3.6 nm. This is a numerical value close to the pore structure of the leaf-like silica secondary particles shown in Example 4, and is considered to indicate that the leaf-like silica secondary particles are closely overlapped with each other in the formed coating film. . Further, as described above, this coating film has air permeability because of its porous structure.
[0235]
Further, when X-ray diffraction measurement was performed on the surface of the coating film peeled off using a razor, two main peaks corresponding to ASTM Card No. 16-0380 of Silica X, that is, 2θ was 4.9 ° peak height. The ratio of the peak height when 2θ is 26.0 ° is a small value of 0.07, indicating that the crystal grains forming the coating film are oriented.
[0236]
As the evaluation of the coating film, pencil hardness, cross-cut peel test, and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) were measured according to JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0237]
[Table 1]
Figure 0004063464
[0238]
[Example 11] (Coating obtained from curable composition for paint / coating agent comprising silica slurry of Example 4 (in the case of thick coating))
[0239]
The slurry (solid content concentration 15% by mass, average particle size 1.6 μm) after the treatment with the medium stirring bead mill of Example 4 was put in a 50 g beaker and sufficiently stirred and mixed with a stirrer.
[0240]
Next, prepare a glass plate (soda lime glass, 70 mm x 150 mm x 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400, and use a bar coater coating method (JIS K 5400) with a # 120 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.). The slurry was applied four times to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 100 g / m in terms of solid content. 2 Met.
[0241]
As the evaluation of the coating film, pencil hardness, cross-cut peel test, and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) were measured according to JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0242]
[Example 12] (Coating obtained from curable composition for paint / coating agent comprising silica slurry of Example 4 (example showing heat resistance))
[0243]
The slurry (solid content concentration 15% by mass, average particle size 1.6 μm) after the treatment with the medium stirring bead mill of Example 4 was put in a 50 g beaker and sufficiently stirred and mixed with a stirrer.
[0244]
Next, a quartz glass plate (100 mm × 100 mm × 2 mm thickness) is prepared, and the slurry is applied to the quartz glass plate by using a bar coater coating method (JIS K 5400) using a # 100 bar coater (manufactured by Eto Instruments Co., Ltd.). After coating and drying at room temperature, the test piece was further baked at 600 ° C. for 1 hour. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met.
[0245]
As the evaluation of the coating film, pencil hardness, cross-cut peel test, and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) were measured according to JIS K 5400. The results are shown in Table 1. The table shows that this coating film is quite heat resistant.
[0246]
[Example 13] (Coating film obtained from curable composition for paint / coating agent prepared by mixing epoxy-based aqueous resin emulsion with silica slurry of Example 4)
[0247]
Adeka Resin EM0460 (Aqueous emulsion of epoxy resin manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., solid content concentration: 40% by mass) 9.68 g and 38.70 g of demineralized water were weighed and mixed in a 250 ml plastic bottle by shaking the plastic bottle.
[0248]
Next, 145.40 g of the slurry (solid content 15% by mass) after the treatment with the medium stirring bead mill of Example 4 was weighed, and a 250 ml plastic bottle was shaken until the whole became uniform. After shaking with V-5 type), foaming was slightly observed, and thus a curable composition was obtained by degassing under reduced pressure with an aspirator.
[0249]
Next, prepare a glass plate (soda lime glass, 70 mm x 150 mm x 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400, and use a bar coater coating method (JIS K 5400) with a # 120 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.). Then, the slurry was applied to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0250]
Here, the mass ratio in solid content of the leaf-like silica secondary particles of Example 4 and the resin emulsion is 85:15.
The coating film was evaluated for pencil hardness, cross-cut peel test and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) in accordance with JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0251]
[Example 14] (Coating film obtained from curable composition for paint / coating agent prepared by blending silica slurry of Example 4 with acrylic urethane based commercial paint)
[0252]
In a 250 ml plastic bottle, weigh out 5.92 g of aqueous urethane W # 100 (Acrylic urethane resin aqueous emulsion manufactured by Asahi Glass Coat and Resin Co., Ltd., solid content concentration 51 mass%) and 15.60 g of demineralized water. Shake to mix.
[0253]
To this was added caustic soda to the slurry (solid content 15 mass%) treated with the medium stirring bead mill of Example 4 to adjust the pH to 9.4, and 113.3 g was weighed and added to the plastic bottle. After the 250 ml plastic bottle was shaken with a shaker (V-5 type, manufactured by Iwaki Co., Ltd.) until the whole became uniform, foaming was slightly observed. Got.
[0254]
Next, prepare a glass plate (soda lime glass, 70 mm x 150 mm x 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400, and use a bar coater coating method (JIS K 5400) with a # 120 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.). Then, the slurry was applied to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0255]
Here, the mass ratio in solid content of the leaf-like silica secondary particles of Example 4 and the resin emulsion is 85:15.
The coating film was evaluated for pencil hardness, cross-cut peel test and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) in accordance with JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0256]
[Example 15] (Coating obtained from curable composition for paint / coating agent in which fluororesin-based commercial paint is blended with silica slurry of Example 4)
[0257]
250 g of the silica slurry (solid content concentration 15% by mass) treated with the medium stirring bead mill of Example 4 was collected in a 250 ml plastic bottle, and 1.25 g of surfactant Ionette S-20 (manufactured by Sanyo Chemical Industries) was added. Then, the plastic bottle was shaken with a shaker (V-5 type, manufactured by Iwaki Co., Ltd.) and mixed to obtain a silica slurry containing a surfactant. Of this, 113.3 g was collected and used for the following tests.
[0258]
Bonfron W # 1500 (Aqueous emulsion of fluororesin resin manufactured by Asahi Glass Coat and Resin Co., Ltd., solid content concentration 51 mass%) 5.92 g and demineralized water 38.70 g were weighed into the 250 ml plastic bottle.
[0259]
After adding 113.3 g of the above-mentioned surfactant-containing silica slurry and 0.015 g of silicone KS-508 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), shake the 250 ml plastic bottle until the whole becomes uniform. (Iwaki Co., Ltd., V-5 type) was mixed by shaking to obtain a curable composition.
[0260]
In addition, the mass ratio in the solid content of the silica of Example 4 and a resin emulsion is 85:15.
Next, a glass plate (soda lime glass, 70 mm × 150 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) is used with a bar coater coating method (JIS K 5400). Then, the slurry was applied to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0261]
As the evaluation of the coating film, pencil hardness, cross-cut peel test, and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) were measured according to JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0262]
[Example 16] (Coating film obtained from curable composition for paint / coating agent prepared by blending silicon slurry-based commercial paint with silica slurry of Example 4)
[0263]
250 g of the silica slurry (solid content concentration 15% by mass) treated with the medium stirring bead mill of Example 4 was collected in a 250 ml plastic bottle, and 1.25 g of surfactant Ionette S-20 (manufactured by Sanyo Chemical Industries) was added. Then, the plastic bottle was shaken with a shaker (V-5 type, manufactured by Iwaki Co., Ltd.) and mixed to obtain a silica slurry containing a surfactant. Of this, 113.3 g was collected and used for the following tests.
[0264]
In the above 250 ml plastic bottle, 5.59 g of Odefresh Si-100 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., aqueous emulsion of silicon resin resin, solid content concentration 54 mass%) and 40.0 g of demineralized water were weighed. Next, after adding 113.3 g of the above slurry containing the surfactant and 0.013 g of silicone KS-508 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), shake the 250 ml plastic bottle until the whole becomes uniform. A curable composition was obtained by mixing with a shaker (V-5, manufactured by Iwaki Co., Ltd.).
In addition, the mass ratio in the solid content of the silica of Example 4 and a resin emulsion is 85:15.
[0265]
Next, a glass plate (soda lime glass, 70 mm × 150 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) is used with a bar coater coating method (JIS K 5400). Then, the slurry was applied to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0266]
As the evaluation of the coating film, pencil hardness, cross-cut peel test, and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) were measured according to JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0267]
[Example 17] (Coating film obtained from curable composition for paint / coating agent prepared by mixing aqueous emulsion of tetrafluoroethylene resin (hereinafter referred to as PTFE) into silica slurry of Example 4)
[0268]
In a 250 ml plastic bottle, 1.8 g of an aqueous PTFE emulsion (product name: Fullon AD1, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., solid content concentration: 55% by mass) was weighed and treated with the medium stirring bead mill of Example 4 to obtain a silica slurry (solid content concentration). (15% by mass) 60 g was added to the above plastic bottle, and the 250 ml plastic bottle was shaken with a shaker (type I-5, model V-5) until the whole became uniform. And mixed and dispersed for 30 minutes.
[0269]
In addition, the mass ratio in the solid content of the silica of Example 4 and PTFE was 90:10.
Next, a glass plate (soda lime glass, 70 mm × 150 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) is used with a bar coater coating method (JIS K 5400). The slurry was applied to a glass plate, dried at room temperature, and then heat treated at 380 ° C. for 2 hours to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0270]
As the evaluation of the coating film, pencil hardness according to JIS K 5400, cross-cut peel test, acid resistance (at room temperature, 24 hours in 5% sulfuric acid), alkali resistance (at room temperature, in 5% aqueous sodium carbonate solution for 24 hours) And water resistance (at room temperature for 24 hours in water), and the results are shown in Table 2.
[0271]
[Table 2]
Figure 0004063464
[0272]
[Example 18] (Coating obtained from curable composition for paint / coating agent in which fluororesin paint (use of non-aqueous solvent) is blended with silica fine powder of Example 8)
[0273]
In a 250 ml plastic bottle, 25 g of fluororesin paint (made by Asahi Glass Co., Ltd., trade name Lumiflon LF-200, solid content concentration 60% by mass), 2.5 g of curing agent (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., Duranate TPA-100), and 25 g of xylene Weighed.
[0274]
Next, 15 g of fine powder of leaf-like silica secondary particles obtained in Example 8 was added to the plastic bottle, and a 250 ml plastic bottle was shaken until the whole became uniform (Iwaki, Model V-5) Then, the slurry was placed in a tumbler shaker mixer (manufactured by Shinmaru Enterprises, T2C type), and mixed and dispersed for 30 minutes.
[0275]
Next, an iron plate (70 mm × 150 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and applied to the iron plate using a bar coater coating method (JIS K 5400) using a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.). The slurry was applied and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met.
[0276]
In addition, the mass ratio in solid content of the leaf-like silica secondary particle of Example 8 and a fluororesin coating material is 46:54.
As the evaluation of the coating film, pencil hardness according to JIS K 5400, cross-cut peel test, acid resistance (at room temperature, 24 hours in 5% sulfuric acid), alkali resistance (at room temperature, in 5% aqueous sodium carbonate solution for 24 hours) And water resistance (at room temperature for 24 hours in water), and the results are shown in Table 2.
[0277]
[Example 19] (Coating obtained from curable composition prepared by mixing silica sol with silica slurry of Example 4)
[0278]
45.34 g of the silica slurry (solid content concentration 15% by mass) treated with the medium stirring bead mill of Example 4 was put in a 50 ml glass bottle, and then colloidal silica (trade name Cataloid SI-30 manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd.) 4 0.0 g was added and shaken to mix evenly to obtain a curable composition.
[0279]
Next, a glass plate (soda lime glass, 70 mm × 150 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) is used with a bar coater coating method (JIS K 5400). Then, the slurry was applied to a glass plate and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0280]
In addition, the mass ratio in solid content of the leaf-like silica secondary particle of Example 4 and colloidal silica is 85:15.
The coating film was evaluated for pencil hardness, cross-cut peel test and water resistance (at room temperature, under water for 24 hours) in accordance with JIS K 5400. The results are shown in Table 1.
[0281]
[Example 20] (Hygroscopic coating film obtained from a curable composition obtained by blending silica gel powder in the silica slurry of Example 4)
[0282]
40 g of silica slurry solid content after treatment with the medium stirring bead mill of Example 4 and 66 g of ion exchange water were placed in a 200 ml plastic container and mixed, and then A type silica gel fine powder gel (Dokai Chemical Industries, Ltd.) Manufactured, average particle diameter 4 μm) 54 g was added, and the mixture was shaken and mixed for 10 minutes with a shaker (manufactured by Iwaki Corporation, type V-5) to obtain a curable composition.
[0283]
Next, a glass plate (soda lime glass, 100 mm × 200 mm × 2 mm thickness) compliant with JIS K 5400 is prepared, and using a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) with a bar coater coating method (JIS K5400). The slurry was applied to a glass plate, dried at room temperature, and further dried at 110 ° C. for 1 hour to obtain a test piece. The coating amount is 100 g / m in terms of solid content. 2 Met. The appearance of the coating film was smooth and no cracks were observed.
[0284]
In addition, mass ratio in solid content of the leaf-like silica secondary particle of Example 4 and A-type silica gel fine powder is 10:90.
Since this coating film has a moisture adsorption / desorption function, the moisture adsorption equilibrium is determined in accordance with JIS 0701 by allowing it to stand for 48 hours in a desiccator with a relative humidity adjusted at 25 ° C. to absorb moisture. The equilibrium moisture adsorption rate was determined from the mass increase rate.
[0285]
The equilibrium moisture adsorption rate was calculated based on the mass of the silica coating film (total mass of the leaf-like silica secondary particles and A-type silica gel) after drying the test piece at 180 ° C. for 2 hours. The results are shown in Table 3.
[0286]
[Table 3]
Figure 0004063464
[0287]
[Example 21] (Separation material for thin layer chromatography obtained from a curable composition in which silica gel powder is mixed with silica slurry of Example 4)
[0288]
After 19.5 g of the slurry (solid content concentration 15% by mass) treated with the medium stirring bead mill of Example 4 and 100 g of ion-exchanged water were mixed in a 200 ml plastic container, microspherical silica gel for liquid chromatography (sinuses) 56 g of Sea Chemical Industry, trade name MS gel, EP-DF-7-60A, average particle size 7 μm) is added, and the mixture is shaken and mixed for 10 minutes with a shaker (Iwaki, type V-5). A curable composition was obtained.
[0289]
Next, a glass plate (soda lime glass, 100 mm × 200 mm × 2 mm thickness) is prepared, and is set to a film thickness of 0.5 mm using an applicator (manufactured by Tanizawa Kagaku Co., Ltd.). It was applied to. The coated glass plate was dried at room temperature and further dried at 110 ° C. for 1 hour.
[0290]
In addition, the mass ratio in the solid content of the leaf-like silica secondary particle of Example 4 and the fine spherical silica gel is 5:95.
The appearance of the coating film was smooth and strong without cracks. The coating amount is 200 g / m in terms of solid content. 2 The coating thickness was about 250 μm.
[0291]
Using this test piece, the performance as a thin layer chromatography was measured and evaluated according to a conventional method. Separation was performed using a lipophilic system (hexane: chloroform = 1: 1) in the developing tank.
[0292]
The separation sample is a commercially available dye solution (Bayer, Macrolex Green, Macrolex Violet, Hodogaya Chemical Co., SOT Blue, each 0.1% concentration in chloroform), and a capillary is used. Then, it was spotted 15 mm from the lower end of the plate, and the development distance was 150 mm from the spot.
[0293]
The distance of the developing solvent and the distance between the centers of the spots of each sample separated were measured, and the ratio of the distance of each spot to the developing distance of the developing solvent was calculated to obtain the Rf value. The evaluation results are shown in Table 4.
[0294]
[Table 4]
Figure 0004063464
[0295]
[Example 22] (A coating film having an ultraviolet shielding function obtained from a curable composition obtained by blending fine particle titanium oxide with the silica slurry of Example 4)
[0296]
Fluorine resin paint (trade name Lumiflon LF-200, solid content concentration 60 mass%) 25 g, 250 g curing agent (Asahi Kasei Co., Duranate TPA-100) 2.5 g xylene 12.5 g in a 250 ml plastic bottle Next, 3.9 g of fine powder of the leaf-like silica secondary particles obtained in Example 8 and fine particle titanium oxide (Ishihara Sangyo Co., Ltd., TTO-51A, average particle size 0.01 μm, rutile type) 2.1 g is added to the above plastic bottle, and the 250 ml plastic bottle is shaken with a shaker (Iwaki, Model V-5) until the whole becomes uniform, and then the slurry is shaken by a shaker shaker mixer (Shinmaru (T2C type, manufactured by Enterprise) and mixed with shaking for 30 minutes.
[0297]
Next, a quartz glass plate (100 mm × 100 mm × 2 mm thickness) is prepared, and applied to one side of the quartz glass plate by using a bar coater coating method (JIS K 5400) using a # 40 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.). The slurry was applied and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 20 g / m in terms of solid content. 2 The coating thickness was 30 μm.
[0298]
In addition, the mass ratio in the solid content of a fluororesin coating material, the leaf-like silica secondary particle fine powder of Example 8, and fine particle titanium oxide is 74.5: 16.5: 9.0.
In the coating film evaluation of these test pieces, the pencil hardness was 3H, and the cross-cut peel test evaluation score was 8 points.
[0299]
Similarly, a quartz glass plate (100 mm × 100 mm × 2 mm thickness) is prepared, and applied to one side of the quartz glass plate by using a # 80 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) with a bar coater coating method (JIS K 5400). The slurry was applied and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 30 g / m in terms of solid content. 2 The coating thickness was 45 μm.
[0300]
Similarly, a quartz glass plate (100 mm × 100 mm × 2 mm thickness) is prepared, and one side of the quartz glass plate is coated with a bar coater (JIS K 5400) using a # 100 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.). The slurry was applied to and dried at room temperature to obtain a test piece. The coating amount is 37 g / m in terms of solid content. 2 The coating thickness was 55 μm.
[0301]
About each of these test pieces, the transmittance | permeability in each wavelength was measured using the self-recording spectrophotometer (the Hitachi Ltd. make, U-4000 type | mold), and the ultraviolet-ray shielding performance was calculated | required. The evaluation results are shown in Table 5.
[0302]
[Table 5]
Figure 0004063464
[0303]
[Example 23] (Coating film having photooxidation catalyst function obtained from curable composition in which fine particle titanium oxide is blended in silica slurry of Example 4)
[0304]
In a 250 ml plastic bottle, the slurry (solid content concentration 15% by mass) after being treated with the medium stirring bead mill of Example 4 was weighed, and then ultrafine titanium oxide (ST-01, average particle diameter 0.01 μm, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.). , Anatase type) 12.1 g is added to the above plastic bottle, and the 250 ml plastic bottle is shaken with a shaker (model V-5, manufactured by Iwaki Co., Ltd.) until the whole becomes uniform. (T2C type, manufactured by Shinmaru Enterprise Co., Ltd.), and mixed and dispersed for 30 minutes.
[0305]
Next, a glass plate (soda lime glass, 100 mm × 100 mm × 2 mm thickness) is prepared, and by using a bar coater coating method (JIS K 5400), a # 80 bar coater (manufactured by Eto Kikai Co., Ltd.) is used. The slurry was applied on one side, dried at room temperature to obtain a test piece, and then heat treated at 500 ° C. for 1 hour to obtain a test piece.
[0306]
The coating amount is 30 g / m in terms of solid content. 2 Met. The pencil hardness of the coating film was B, and the evaluation score of the cross-cut peel test was 10 points.
[0307]
This test piece was immersed in a petri dish (inner diameter: 200 mm, depth: 50 mm) containing 500 ml of a 33.3 mg / L aqueous methanol solution so that the coated surface was below the liquid level, with the coated side facing up. Further, while stirring the liquid with a stirrer, while allowing the air to dissolve from the liquid surface, an ultraviolet lamp (30 W) was irradiated from directly above the liquid surface at a distance of 30 cm from the liquid surface for 60 hours.
[0308]
As a blank for comparison, a glass plate of the same size not coated was used and tested under the same conditions as the test piece.
The COD value in liquid was measured for the methanol aqueous solution after irradiation by the COD measurement method of JIS K 0120. The results are shown in Table 6.
[0309]
[Table 6]
Figure 0004063464
[0310]
[Example 24] (Molded body obtained by wet compression molding (dehydration compression molding) using silica alone in Example 4)
[0311]
The slurry (solid content concentration: 15% by mass) treated with the medium stirring bead mill of Example 4 was evaporated and concentrated under reduced pressure with stirring to prepare a soft wet cake with a solid content concentration of 32.8% by mass.
[0312]
13 g of the wet cake was weighed and filled in a cylinder of a pellet press (inner diameter 20 mm × stroke 50 mm). A filter paper was placed under the cylinder so that it could be dehydrated.
[0313]
A piston was attached and pressurized with a hand press and slowly pressurized from 1.96 MPa to 19.6 MPa to obtain a cylindrical wet pellet (diameter 20 mm, height 10 mm) as a molded body. This was dried at 120 ° C. for 2 hours using a box-type dryer to obtain dry pellets (diameter 20 mm, height 10 mm) having a mass of 4.1 g.
[0314]
The compressive strength of the dried pellet is measured by compressing and destroying the pellet by attaching a push rod (tip diameter 3 mm) to a compressive strength tester (manufactured by Kyushu Maruto Co., Ltd., 980N compressive strength tester). The displacement was converted to a reading load with a micrometer. When 10 pellets were measured and the average value of the compressive load at the time of pellet destruction was determined, it was 710N.
[0315]
[Example 25] (Molded body obtained by dry compression molding using silica alone in Example 8)
3.2 g of the silica dry fine powder of Example 8 was weighed and filled into a cylinder of a pellet press machine (inner diameter 20 mm × stroke 50 mm). A piston was attached, and pressure was applied with a hand press, and the pressure was slowly increased from 1.96 MPa to 19.6 MPa to obtain 3.2 g of pellets (diameter 20 mm, height 10 mm) as a molded body.
[0316]
The compressive strength of the pellet was measured by the same method as in Example 24, and the average value of the compressive load at the time of pellet destruction was 284N.
[0317]
[Example 26] (Molded product having moisture adsorption function by wet compression molding (dehydration compression molding) of silica and A-type silica gel mixture of Example 4)
[0318]
After mixing 2.77 g of the same wet cake as in Example 24 (solid content concentration 32.8 mass%) and A-type silica gel water slurry (solid content concentration 17.8 mass%, average particle diameter 4 μm), It filled in the cylinder of the pellet press machine.
[0319]
A piston was attached, and pressure was applied with a hand press, and the pressure was slowly increased from 1.96 MPa to 19.6 MPa to obtain 5.18 g of wet pellets. This was dried with a box-type dryer at 120 ° C. for 2 hours to obtain 3.2 g of dry pellets (diameter 20 mm, height 10 mm) as a molded body. The compressive strength of the pellet was measured by the same method as in Example 24, and the average value of the compressive load when the pellet was broken was 108N. The mass ratio of the leaf-like silica secondary particles and the A-type silica gel in the pellet is 33.3: 66.7.
[0320]
The moisture adsorption equilibrium value of the dried pellets was measured according to JIS Z 0701. The measurement results are shown in Table 3.
[0321]
[Example 27] (Molded product having water adsorption function by dry compression molding of silica and A-type silica gel mixture of Example 8)
[0322]
Example 8 After mixing 1.1 g of dry fine powder of leaf-like silica secondary particles and 2.1 g of A-type silica gel fine powder (manufactured by Dokai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 4 μm), in the cylinder of the pellet press machine Filled.
[0323]
A piston was attached and pressurized with a hand press and slowly pressurized from 1.96 MPa to 19.6 MPa to obtain wet pellets. This was dried with a box dryer at 120 ° C. for 2 hours to obtain 3.2 g of dry pellets (diameter 20 mm, height 10 mm) as a molded body. The compressive strength of the pellet was measured by the same method as in Example 24, and the average value of the compressive load when the pellet was broken was 88.2N. The mass ratio of the leaf-like silica secondary particles and the A-type silica gel in the pellet is 33.3: 66.7.
[0324]
The moisture adsorption equilibrium value of the dried pellets was measured according to JIS Z 0701. The measurement results are shown in Table 3.
[0325]
【The invention's effect】
The leaf-like silica secondary particles of the present invention have a self-forming property and can form a strong silica film having acid resistance, alkali resistance and heat resistance even at room temperature. As a (binder), it is useful for exterior and interior paints and coating agents for buildings and structures, and also has a thermal function, an optical function, an adsorption function catalytic function (such as a photocatalyst), and a biological function. -It is useful for various applications such as coating agents and paints / coating agents having an aroma generating function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the secondary silica particles of the present invention.
FIG. 2 is a transmission electron micrograph showing the secondary silica particles of the present invention.
FIG. 3 is a scanning electron micrograph showing silica tertiary aggregate particles in the present invention.
FIG. 4 is a scanning electron micrograph of a cross section of a coating film composed of the secondary silica particles of the present invention.
FIG. 5 is a scanning electron micrograph of a cross section of a coating film composed of silica tertiary aggregate particles.

Claims (32)

水熱反応により形成したシリカ3次凝集体粒子を解砕して得られ、シリカX及び/又はシリカYからなる厚さが0.001〜0.1μmの鱗片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なって形成される葉状シリカ2次粒子からなり、当該2次粒子の厚さは、0.001〜3μmであり、厚さに対する葉状2次粒子(板)の最長長さの比(アスペクト比)は、少なくとも10、厚さに対する葉状2次粒子(板)の最小長さの比は、少なくとも2であり、互いに独立に存在する積層構造の粒子形態を有し、かつ、自己造膜性を有することを特徴とする鱗片状シリカ粒子。Silica primary aggregate particles formed by hydrothermal reaction are obtained by crushing, and flake primary particles of silica-like silica and / or silica Y having a thickness of 0.001 to 0.1 μm are bonded to each other. It consists of leaf-like silica secondary particles formed by aligning the planes in parallel and overlapping multiple sheets, and the secondary particles have a thickness of 0.001 to 3 μm, and the leaf-like secondary particles (plate) with respect to the thickness The ratio of the longest length (aspect ratio) is at least 10, and the ratio of the minimum length of the leaf-like secondary particles (plate) to the thickness is at least 2, which has a particle structure of a laminated structure that exists independently of each other. And scaly silica particles characterized by having a self-forming property. 窒素吸着法(BET)法による細孔分布測定において、細孔直径が2〜6nmに鋭いピークを有するものである請求項1に記載の鱗片状シリカ粒子。 The scaly silica particles according to claim 1, wherein the pore diameter has a sharp peak at 2 to 6 nm in pore distribution measurement by a nitrogen adsorption method (BET) method. シリカ粒子のX線回折分析での主ピークがシリカ−X及び/又はシリカ−Yに該当するシリカである請求項1又は2に記載の鱗片状シリカ粒子。 The scaly silica particles according to claim 1 or 2, wherein a main peak in the X-ray diffraction analysis of the silica particles is silica corresponding to silica-X and / or silica-Y. 請求項1〜3のいずれかに記載の積層構造の粒子形態を有し、かつ、自己造膜性を有する鱗片状シリカ粒子と揮発性液体からなることを特徴とする硬化性組成物。 A curable composition comprising particles of a laminated structure according to any one of claims 1 to 3 and comprising flaky silica particles having self-forming properties and a volatile liquid. 前記揮発性液体が揮発する温度で、実質的に揮発しない低揮発性物質を更に含む請求項4に記載の硬化性組成物。 The curable composition according to claim 4, further comprising a low-volatile material that does not substantially volatilize at a temperature at which the volatile liquid volatilizes. 鱗片状シリカの含有量がSiO2換算で1〜80質量%である請求項4又は5に記載の硬化性組成物。The curable composition according to claim 4 or 5 content of scaly silica is 1 to 80 mass% in terms of SiO 2. 前記低揮発性物質が有機高分子物質又は重合反応によって有機高分子物質を形成する前駆体物質である請求項5に記載の硬化性組成物。 The curable composition according to claim 5, wherein the low-volatile material is an organic polymer material or a precursor material that forms an organic polymer material by a polymerization reaction. 前記低揮発性物質が吸着及び脱着機能を有する物質である請求項5に記載の硬化性組成物。 The curable composition according to claim 5, wherein the low-volatile substance is a substance having an adsorption and desorption function. 前記低揮発性物質が触媒機能を有する物質である請求項5に記載の硬化性組成物。 The curable composition according to claim 5, wherein the low-volatile substance is a substance having a catalytic function. 前記低揮発性物質が光学的機能を有する物質である請求項5に記載の硬化性組成物。 The curable composition according to claim 5, wherein the low-volatile substance is a substance having an optical function. 前記低揮発性物質が金属化合物である請求項5に記載の硬化性組成物。 The curable composition according to claim 5, wherein the low-volatile substance is a metal compound. 請求項4に記載の硬化性組成物の塗膜または成形体を乾燥・硬化して得られる鱗片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なって形成される葉状シリカ2次粒子が、さらに2次粒子どうしが平行的に積層されて構成されたことを特徴とする硬化体。A leaf-like shape in which flake primary particles of scaly silica obtained by drying and curing a coating film or a molded body of the curable composition according to claim 4 are parallelly aligned with each other and overlap each other. A cured product comprising silica secondary particles, wherein secondary particles are laminated in parallel. 硬化体中に、更に前記低揮発性物質を含む請求項12に記載の硬化体。 The cured body according to claim 12, further comprising the low-volatile material in the cured body. 硬化体中に、有機高分子物質又は重合反応によって有機高分子物質を形成する前駆体物質を含有する請求項13に記載の硬化体。 14. The cured product according to claim 13, wherein the cured product contains an organic polymer material or a precursor material that forms an organic polymer material by a polymerization reaction. 硬化体中に、吸着及び脱着機能を有する物質を含有する請求項13に記載の硬化体。 The hardened | cured material of Claim 13 containing the substance which has an adsorption | suction and desorption function in a hardened | cured material. 硬化体中に、触媒機能を有する物質を含有する請求項13に記載の硬化体。 The hardened | cured material of Claim 13 containing the substance which has a catalyst function in a hardened | cured material. 硬化体中に、紫外線遮蔽機能、光選択透過機能、及び蛍光機能から選択される光学的機能を有する物質を含有する請求項13に記載の硬化体。 The cured body according to claim 13, wherein the cured body contains a substance having an optical function selected from an ultraviolet shielding function, a light selective transmission function, and a fluorescence function. 硬化体中に、鱗片状シリカとは異なる非晶質の二酸化ケイ素及び/又は二酸化ケイ素以外の金属化合物を含有する請求項13に記載の硬化体。 The cured body according to claim 13, wherein the cured body contains amorphous silicon dioxide different from scale-like silica and / or a metal compound other than silicon dioxide. 吸着及び脱着機能を有する物質がシリカゲルである請求項15に記載の硬化体。 The cured body according to claim 15, wherein the substance having an adsorption and desorption function is silica gel. 触媒機能を有する物質が酸化チタンである請求項16に記載の硬化体。 The cured body according to claim 16, wherein the substance having a catalytic function is titanium oxide. 光学的機能を有する物質が酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、及び酸化ジルコニウムからなる群から選択される1種または2種以上の微粒子である請求項17に記載の硬化体。 18. The cured product according to claim 17, wherein the substance having an optical function is one kind or two or more kinds of fine particles selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, iron oxide, and zirconium oxide. 鱗片状シリカとは異なる非晶質の二酸化ケイ素及び/又は二酸化ケイ素以外の金属化合物がコロイド粒子である請求項18に記載の硬化体。 The cured body according to claim 18, wherein the amorphous silicon dioxide and / or the metal compound other than silicon dioxide different from the flaky silica is colloidal particles. 硬化体が塗膜である請求項12〜22のいずれかに記載の硬化体。 The cured body according to any one of claims 12 to 22, wherein the cured body is a coating film. シリカ粒子のX線回折分析での主ピークがシリカ−X及び/又はシリカ−Yに該当するシリカである請求項12〜23のいずれかに記載の硬化体。 The cured product according to any one of claims 12 to 23, wherein the main peak in the X-ray diffraction analysis of the silica particles is silica corresponding to silica-X and / or silica-Y. シリカ−Xの硬化体表面について測定したX線回折図において、2θが4.9°のピーク高さに対する、2θが26.0°のピーク高さの比が0.0〜0.5である請求項24に記載の硬化体。 In the X-ray diffraction pattern measured on the surface of the cured body of silica-X, the ratio of the peak height at 2θ of 26.0 ° to the peak height at 2θ of 4.9 ° is 0.0 to 0.5. The cured body according to claim 24. 請求項4に記載の硬化性組成物用の鱗片状シリカ粒子の製造方法であって、(1)シリカヒドロゲルまたはシリカゾルをアルカリ金属塩の存在下に水熱処理し、薄片状シリカの薄片1次粒子が互いに面間が平行的に配向し複数枚重なった葉状シリカ2次粒子と、当該2次粒子が3次元的に不規則に重なり合って形成される間隙を有する3次粒子からなる鱗片状シリカ3次凝集体粒子を形成する工程、及び(2)上記シリカ3次凝集体粒子を湿式解砕装置または乾式粉砕・分級機に供給して当該3次凝集体粒子を2次粒子まで解砕・分散化し、3次粒子が存在しない2次粒子からなる葉状シリカ粒子とする工程からなることを特徴とする、葉状シリカ2次粒子からなる積層構造の粒子形態を有し、かつ、自己造膜性を有する鱗片状シリカ粒子の製造方法。 It is a manufacturing method of the flaky silica particle for curable compositions of Claim 4, Comprising: (1) Silica hydrogel or silica sol is hydrothermally treated in the presence of an alkali metal salt, and flaky silica flaky primary particles Scaly silica 3 comprising leaf-like silica secondary particles in which the planes are parallel to each other and overlapped with each other, and tertiary particles having gaps formed by irregularly overlapping the secondary particles three-dimensionally. A step of forming secondary aggregate particles, and (2) supplying the silica tertiary aggregate particles to a wet pulverizer or a dry pulverizer / classifier to pulverize and disperse the tertiary aggregate particles to secondary particles. And having a particle form of a laminated structure composed of secondary particles of leaf-like silica, characterized by comprising a step of forming leaf-like silica particles composed of secondary particles having no tertiary particles, and having a self-forming property Of scaly silica particles Production method. SiO2 濃度が15〜75質量%のシリカヒドロゲルを使用する請求項26に記載の鱗片状シリカ粒子の製造方法。Method for producing scaly silica particles according to claim 26, SiO 2 concentration using the 15 to 75% by weight of silica hydrogel. シリカヒドロゲルを水熱処理するとともに、当該水熱処理温度が150〜220℃、処理液中の総シリカ/アルカリモル比(SiO2/Me2 O(Meはアルカリ金属を示す))が4〜15mol/molである請求項26又は27に記載の鱗片状シリカ粒子の製造方法。While hydrothermally treating the silica hydrogel, the hydrothermal treatment temperature is 150 to 220 ° C., and the total silica / alkali molar ratio (SiO 2 / Me 2 O (Me represents an alkali metal) in the treatment liquid) is 4 to 15 mol / mol. The method for producing scaly silica particles according to claim 26 or 27. シリカ3次凝集体粒子の解砕・分散化を湿式解砕装置を用いて行う請求項26〜28のいずれかに記載の鱗片状シリカ粒子の製造方法。 The method for producing flaky silica particles according to any one of claims 26 to 28, wherein the pulverization and dispersion of the silica tertiary aggregate particles are performed using a wet pulverizer. シリカ3次凝集体粒子の解砕・分散化を媒体ビーズを用いる高速機械撹拌式湿式粉砕装置を用いて行う請求項29に記載の鱗片状シリカ粒子の製造方法。 30. The method for producing scale-like silica particles according to claim 29, wherein the silica tertiary aggregate particles are crushed and dispersed using a high-speed mechanical stirring wet pulverizer using medium beads. シリカ3次凝集体粒子乾燥粉末の解砕・分散化を行う乾式粉砕・分級機としてジェットミルと乾式分級機との組合せを使用して連続的に行う請求項26〜28のいずれかに記載の鱗片状シリカ粒子の製造方法。 29. The method according to any one of claims 26 to 28, wherein the drying is carried out continuously by using a combination of a jet mill and a dry classifier as a dry pulverizing / classifying machine for pulverizing and dispersing the dry powder of silica tertiary aggregate particles. A method for producing scaly silica particles. 請求項1〜3のいずれかに記載の積層構造の粒子形態を有し、かつ、自己造膜性を有する鱗片状シリカ粒子をシリカゲル微粒子の結着剤として用いて、基体上に当該シリカゲル微粒子及び鱗片状シリカ粒子を含有する塗膜が形成されたことを特徴とする薄層クロマトグラフィ用分離材料。 Use of the scaly silica particles having the particle form of the laminated structure according to any one of claims 1 to 3 and having self-forming properties as a binder for the silica gel fine particles, A separation material for thin layer chromatography, wherein a coating film containing scale-like silica particles is formed.
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