JP5405024B2 - Colloidal silica composed of silica particles with ethylenediamine immobilized - Google Patents

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Description

本発明は、印刷紙用のインク吸収性フィラーや塗料の展着性改善剤、各種材料表面の親水性コーティング材、高強度バインダー、さらに、高純度シリカゲル、高純度セラミックスの原料、触媒用バインダー、特に電子材料用研磨材等に有用なコロイダルシリカおよびその製造方法に関する。 The present invention includes an ink-absorbing filler for printing paper and a spreadability improving agent for paints, a hydrophilic coating material on various material surfaces, a high-strength binder, a high-purity silica gel, a raw material for high-purity ceramics, a binder for catalysts, In particular, the present invention relates to colloidal silica useful for abrasives for electronic materials, and a method for producing the same.

アルカリ金属珪酸塩(主に珪酸ソーダ)を原料として製造されるコロイダルシリカに関して、アルカリ金属の含有量が少ないコロイダルシリカを得る方法は数多く提案されている。例えば、特許文献1には、水ガラス法の活性珪酸水溶液と水酸化テトラアルキルアンモニウムを使用して、ナトリウムの少ないコロイダルシリカが得られることが記載されている。
水ガラス法の活性珪酸水溶液と水酸化ナトリウムを用いて製造される通常のコロイダルシリカから、カチオン交換によりナトリウムを除去しても、シリカ粒子内部に存在するナトリウムは徐々に液相に溶出してくることはよく知られている。そのため、特許文献2には、コロイダルシリカから、カチオン交換によりナトリウムを除去した後、アンモニアを加えてアルカリ性とし、オートクレーブで98〜150℃で処理して、シリカ粒子内部に存在するナトリウムを強制的に液相に溶出させ、カチオン交換で除去する方法が記載されている。
With respect to colloidal silica produced using alkali metal silicate (mainly sodium silicate) as a raw material, many methods for obtaining colloidal silica having a low alkali metal content have been proposed. For example, Patent Document 1 describes that colloidal silica with less sodium can be obtained by using an active silicic acid aqueous solution of a water glass method and tetraalkylammonium hydroxide.
Even if sodium is removed by cation exchange from ordinary colloidal silica produced using water-silica activated silicic acid aqueous solution and sodium hydroxide, sodium present in the silica particles gradually elutes into the liquid phase. That is well known. Therefore, in Patent Document 2, after sodium is removed from colloidal silica by cation exchange, ammonia is added to make it alkaline, and it is treated in an autoclave at 98 to 150 ° C. to forcibly dispose sodium present in the silica particles. It describes a method of elution in the liquid phase and removal by cation exchange.

また、非球状のシリカ粒子からなるコロイダルシリカも、数多く提案されている。特許文献3には、電子顕微鏡観察による5〜40ミリミクロンの範囲内の一様な太さで一平面内のみの伸長を有する細長い形状の非晶質コロイダルシリカ粒子が液状媒体中に分散されてなる安定なシリカゾルが記載されている。特許文献4には、珪酸液添加工程の前、添加工程中または添加工程後に、アルミニウム塩などの金属化合物を添加する製法によって得られる細長い形状のシリカ粒子から成るシリカゾルが記載されている。特許文献5には、アルコキシシランの加水分解による長径/短径比が1.4〜2.2の繭型のシリカ粒子から成るコロイダルシリカが記載されている。特許文献6には、水ガラス法の活性珪酸水溶液に代替して、アルコキシシランの加水分解液を使用し、アルカリには水酸化テトラアルキルアンモニウムを使用して、非球状のシリカ粒子を含有するコロイダルシリカが得られることが記載されている。 Many colloidal silicas composed of non-spherical silica particles have also been proposed. In Patent Document 3, elongated amorphous colloidal silica particles having a uniform thickness within a range of 5 to 40 millimicrons as observed by an electron microscope and extending only in one plane are dispersed in a liquid medium. A stable silica sol is described. Patent Document 4 describes a silica sol composed of elongated silica particles obtained by a production method in which a metal compound such as an aluminum salt is added before, during or after the addition of a silicic acid solution. Patent Document 5 describes colloidal silica composed of saddle-shaped silica particles having a major axis / minor axis ratio of 1.4 to 2.2 by hydrolysis of alkoxysilane. Patent Document 6 describes a colloidal containing non-spherical silica particles using a hydrolyzed solution of alkoxysilane instead of an active silicic acid aqueous solution of the water glass method, and using tetraalkylammonium hydroxide as an alkali. It is described that silica is obtained.

特開2003−89786号公報JP 2003-89786 A 特開2004−189534号公報特許請求の範囲Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-189534 特開平1−317115号公報特許請求の範囲Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-317115 特開平4−187512号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-187512 特開平11−60232号公報特許請求の範囲Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-60232 特開平2001−48520号公報特許請求の範囲と実施例JP-A-2001-48520 Claims and Examples

特許文献1に記載のコロイダルシリカは、ナトリウムの少ない点で好ましいが、工業的な製造においては、加熱による水酸化テトラアルキルアンモニウムの揮発が多く、臭気対策に問題がある。特許文献2に記載のコロイダルシリカの製造方法はアンモニアを必須成分とするため粒子内部にアンモニアを含有することになり、用途が限られるばかりでなく、
製造工程がながく、エネルギー使用も過大となり不利な一面がある。
特許文献3に記載のコロイダルシリカは、その製造において、水溶性のカルシウム塩、マグネシウム塩またはこれらの混合物を添加する工程があり、製品にはそれらが不純物として残存している。特許文献4に記載のコロイダルシリカはその製造において、水溶性のアルミニウム塩を添加する工程があり、製品にはそれらが不純物として残存している。特許文献5及び特許文献6に記載のコロイダルシリカはアルコキシシランをシリカ源とするので高純度で好ましいが、副生するアルコールの除去や価格など不利な一面がある。
The colloidal silica described in Patent Document 1 is preferable in terms of a small amount of sodium, but in industrial production, there is much volatilization of tetraalkylammonium hydroxide by heating, and there is a problem in measures against odor. Since the production method of colloidal silica described in Patent Document 2 contains ammonia as an essential component, it will contain ammonia inside the particles, and its use is not limited,
There is a disadvantage in that the manufacturing process is not long and energy use is excessive.
In the production of colloidal silica described in Patent Document 3, there is a step of adding a water-soluble calcium salt, magnesium salt or a mixture thereof, and these remain as impurities in the product. In the production of colloidal silica described in Patent Document 4, there is a step of adding a water-soluble aluminum salt, and these remain as impurities in the product. The colloidal silica described in Patent Document 5 and Patent Document 6 is preferable because of high purity because alkoxysilane is used as a silica source, but there are disadvantageous aspects such as removal of by-produced alcohol and cost.

従って本発明の目的は、アルカリ金属含有量が少なく、珪素以外の金属化合物を用いることなく製造することができ、非球状の異形粒子群を含むコロイダルシリカおよびその製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a colloidal silica having a low alkali metal content and capable of being produced without using a metal compound other than silicon, and containing a non-spherical irregularly shaped particle group, and a method for producing the same.

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、上記の課題を解決することができた。
すなわち本発明の第一の発明は、粒子の内部にエチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子より、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120であるコロイダルシリカである。
また、第二の発明は、エチレンジアミンを含むシリカを主成分とする被膜を表面に配することによりエチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子よりなり、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120であるコロイダルシリカである。シリカ粒子内部および/またはシリカ粒子表面にエチレンジアミンを含有している
As a result of intensive studies, the present inventors have been able to solve the above problems.
That is, the first invention of the present invention is colloidal silica having a silica / ethylenediamine molar ratio of 20 to 120 from silica particles in which ethylenediamine is immobilized inside the particles.
The second invention is a colloidal silica comprising silica particles in which ethylenediamine is immobilized by disposing a coating mainly composed of silica containing ethylenediamine on the surface, and having a silica / ethylenediamine molar ratio of 20 to 120. It is. Ethylenediamine is contained inside the silica particles and / or on the surface of the silica particles .

なお、粒子の内部にエチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子およびエチレンジアミンを含むシリカを主成分とする被膜を表面に配することによりエチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子の双方を、以下で「エチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子」と記載する。
また、第三の発明は、エチレンジアミンを含有し、透過型電子顕微鏡観察によるシリカ粒子の長径/短径比が1.5〜15であって、長径/短径比の平均値が2.5〜6である非球状の異形粒子群となっており、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120であるコロイダルシリカである。アルカリ金属含有率は、シリカ当たり50ppm以下とすることが好ましい。
また、このコロイダルシリカのシリカ粒子の透過型電子顕微鏡観察による平均短径は5〜30nmであり、かつシリカの濃度が10〜50重量%であることが好ましい
Both silica particles with ethylenediamine fixed inside the particles and silica particles with ethylenediamine fixed by disposing a coating mainly composed of silica containing ethylenediamine on the surface are referred to as “ethylenediamine fixed” below. Silica particles ”.
The third invention contains ethylenediamine, the major axis / minor axis ratio of the silica particles by observation with a transmission electron microscope is 1.5 to 15, and the average value of the major axis / minor axis ratio is 2.5 to This is colloidal silica having a non-spherical irregular particle group of 6, and a silica / ethylenediamine molar ratio of 20-120 . The alkali metal content is preferably 50 ppm or less per silica.
Moreover, it is preferable that the average minor axis | shaft by the transmission electron microscope observation of the silica particle of this colloidal silica is 5-30 nm, and the density | concentration of a silica is 10-50 weight% .

本発明の第四の発明は、珪酸アルカリ水溶液をカチオン交換樹脂に接触させて活性珪酸水溶液を調製し、次いでこの活性珪酸水溶液にエチレンジアミンを添加してアルカリ性とした後、加熱してコロイド粒子を形成させ、続いて加熱下にアルカリ性を維持しつつ、活性珪酸水溶液とエチレンジアミンを添加して粒子成長を行うコロイダルシリカの製造方法である。
なお、コロイド粒子を形成と粒子成長の双方をあわせて、以下で「粒子成長」あるいは「成長」と記載することがある。
According to a fourth aspect of the present invention, an aqueous silicic acid solution is contacted with a cation exchange resin to prepare an aqueous active silicic acid solution. Next, ethylenediamine is added to the active silicic acid aqueous solution to make it alkaline, and then heated to form colloidal particles. Then, while maintaining the alkalinity under heating, a method for producing colloidal silica in which activated silica aqueous solution and ethylenediamine are added to grow particles.
In the following, the formation of colloidal particles and the growth of particles may be collectively referred to as “particle growth” or “growth”.

上記コロイダルシリカの製造方法は、常法である水酸化アルカリ金属や珪酸アルカリをアルカリ剤に用いた製造方法と概略同一である。すなわち、珪酸ソーダより活性ゾルを製造する工程はまったく同一であり、粒子成長の工程ではアルカリ剤にエチレンジアミンを使用する点だけが異なり、濃縮して製品とする工程でも方法は同一である。 The manufacturing method of the said colloidal silica is substantially the same as the manufacturing method using the alkali metal hydroxide and alkali silicate which are the usual methods for an alkali agent. That is, the process for producing an active sol from sodium silicate is exactly the same, the only difference is that ethylenediamine is used as the alkali agent in the particle growth process, and the process is the same in the process of concentrating into a product.

本発明のコロイダルシリカを用いることにより、印刷紙用のインク吸収性フィラーや塗料の展着性改善剤、各種材料表面の親水性コーティング材、高強度バインダー、さらに、高純度シリカゲル、高純度セラミックスの原料、触媒用バインダー、電子材料用研磨材等に有用なアルカリ金属の含有量が少なく、非球状の異形粒子群を含むコロイダルシリを安価に提供することができる。 By using the colloidal silica of the present invention, an ink-absorbing filler for printing paper, a spreadability improving agent for paints, a hydrophilic coating material on various material surfaces, a high-strength binder, a high-purity silica gel, and a high-purity ceramic Colloidal silica containing a non-spherical irregularly shaped particle group can be provided at low cost with a low content of alkali metals useful for raw materials, binders for catalysts, abrasives for electronic materials, and the like.

以下、本発明をさらに説明する。
本発明のコロイダルシリカは、活性珪酸をアルカリ剤を用いて粒子成長させる際に、アルカリ剤としてエチレンジアミンを使用して得られるコロイダルシリカである。このためエチレンジアミンは、(1)粒子成長の過程で粒子内部に固定された形態と、(2)粒子成長後には粒子表面に固定された形態と、(3)液相に溶解した形態との3形態で存在している。
また、本発明のコロイダルシリカは、透過型電子顕微鏡観察によるシリカ粒子の長径/短径比が1.5〜15であって、長径/短径比の平均値が2.5〜6である非球状の異形粒子群となっている。
The present invention will be further described below.
The colloidal silica of the present invention is colloidal silica obtained using ethylenediamine as an alkali agent when particles of active silicic acid are grown using the alkali agent. For this reason, ethylenediamine has three forms: (1) a form fixed inside the particle during the particle growth process, (2) a form fixed on the particle surface after particle growth, and (3) a form dissolved in the liquid phase. Exists in form.
In the colloidal silica of the present invention, the major axis / minor axis ratio of silica particles by observation with a transmission electron microscope is 1.5 to 15, and the average value of the major axis / minor axis ratio is 2.5 to 6. It is a group of spherical irregular particles.

コロイダルシリカはエチレンジアミンを含有しており、その適切な範囲は、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120である。コロイド粒子の成長工程で使用したエチレンジアミンを含有していることが好ましい。エチレンジアミンはコロイドを安定化させておくためのアルカリ剤としての役割のほか、重要な作用を有している。すなわち、セラミックや触媒用バインダーに用いたときには、コロイダルシリカは乾燥により固体のシリカ結合材となるのであるが、エチレンジアミンは乾燥によるクラックの発生を防ぐ作用を有している。したがって、上記範囲で存在することが望ましい。エチレンジアミンは水相に溶解しており限外濾過による濃縮工程で水とともに減少する。上記モル比より不足した場合には、濃縮後に添加補充することも好ましい。 Colloidal silica contains ethylenediamine, a suitable range of which is a silica / ethylenediamine molar ratio of 20-120. It preferably contains ethylenediamine used in the colloidal particle growth step. In addition to the role as an alkaline agent for stabilizing the colloid, ethylenediamine has an important function. That is, when used as a ceramic or a binder for a catalyst, colloidal silica becomes a solid silica binder by drying, but ethylenediamine has an action of preventing the occurrence of cracks due to drying. Therefore, it is desirable to exist in the above range. Ethylenediamine is dissolved in the aqueous phase and decreases with water in the concentration step by ultrafiltration. When the molar ratio is insufficient, it is also preferable to replenish after the concentration.

ただし、有機物の存在は廃水処理などで二次的な弊害を発生することもある。そのような場合を配慮するとエチレンジアミンを除去した製品も必要となる。限外濾過を有効に活用してエチレンジアミンを極力減らす方法も本発明の製造方法のひとつとして範疇に含まれる。その場合でも、シリカ/エチレンジアミンのモル比が120を超えないことが好ましい。50を超えるとコロイドの安定性が低下する。エチレンジアミンは、25℃における酸解離定数の逆数の対数値(pKa)が7.5と10.7の弱い塩基であり、pHを8より大きくするには比較的大量に使用せねばならない。より好ましくは、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜100である。 However, the presence of organic matter may cause secondary problems in wastewater treatment. Considering such a case, a product from which ethylenediamine has been removed is also required. A method of reducing ethylenediamine as much as possible by effectively utilizing ultrafiltration is also included in the category as one of the production methods of the present invention. Even in that case, it is preferred that the silica / ethylenediamine molar ratio does not exceed 120. If it exceeds 50, the stability of the colloid decreases. Ethylenediamine is a weak base whose logarithmic value (pKa) of the reciprocal of the acid dissociation constant at 25 ° C. is 7.5 and 10.7, and must be used in a relatively large amount in order to make the pH higher than 8. More preferably, the silica / ethylenediamine molar ratio is 20-100.

同じ理由から、エチレンジアミンと強塩基である水酸化第四級アンモニウムを併用する方法も好ましい。水酸化第四級アンモニウムとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化トリメチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウム(別名、水酸化コリン)が好ましい。 For the same reason, a method in which ethylenediamine and a quaternary ammonium hydroxide that is a strong base are used in combination is also preferable. As the quaternary ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and trimethyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide (also known as choline hydroxide) are preferable.

シリカ当たりのアルカリ金属含有率は50ppm以下である。セラミックや触媒用バインダー、電子材料用研磨材などの用途ではこの程度のアルカリ金属含有率とすることが必要である。より好ましくは30ppm以下である。
非球状の異形粒子群となっているコロイダルシリカとは、屈曲した棒状の形であって、個々に異なる形をした粒子のコロイダルシリカを表し、具体的には図1に示されるような形状のシリカ粒子を含有するコロイダルシリカである。長径/短径比は1.5〜15の範囲にある。その粒子は、直線状に伸長していない粒子が大半を占めており、一部は伸長していない粒子も存在する。これは一例であって、製造条件によってその形状はさまざまとなるが、真球状でない粒子が大半を占めている。
The alkali metal content per silica is 50 ppm or less. In applications such as ceramics, binders for catalysts, and abrasives for electronic materials, it is necessary to have this alkali metal content. More preferably, it is 30 ppm or less.
Colloidal silica that is a group of non-spherical irregularly shaped particles is a bent rod-like shape, and represents colloidal silica of particles having different shapes, and specifically has a shape as shown in FIG. Colloidal silica containing silica particles. The major axis / minor axis ratio is in the range of 1.5-15. Most of the particles are particles that do not extend linearly, and some particles do not extend. This is an example, and the shape varies depending on the manufacturing conditions, but most of them are non-spherical particles.

本発明のコロイダルシリカのシリカ粒子はヒュームドシリカのシリカ粒子とよく似た形状である。ヒュームドシリカのシリカ粒子は、一般に長径/短径比が5〜15の細長い異形粒子群となっている。ヒュームドシリカの一次粒子径(単に粒子径とも記載されることがある)と言われるものは、一次粒子の短径(太さ)であって通常7〜40nmである。さらに、その粒子は凝集して二次粒子を形成しており、スラリーの外観は白色になっている。そのためスラリーを長時間放置すると粒子が沈降する不具合、透明なフィルムや塗膜にならないなどの欠点がある。 The silica particles of the colloidal silica of the present invention have a shape very similar to that of fumed silica. The silica particles of fumed silica are generally a group of elongated irregular particles having a major axis / minor axis ratio of 5 to 15. What is referred to as the primary particle size of fumed silica (sometimes simply referred to as the particle size) is the short diameter (thickness) of the primary particles and is usually 7 to 40 nm. Further, the particles are aggregated to form secondary particles, and the appearance of the slurry is white. For this reason, there are defects such as a problem that the particles settle when the slurry is left for a long time and a transparent film or coating film is not formed.

しかし、本発明のシリカ粒子は、ヒュームドシリカの一次粒子に似た形状をしているが、凝集による二次粒子の形成はなく、スラリーの外観は透明ないし半透明になっている。粒子が沈降する不具合はなく、透明なフィルムや塗膜を得ることもできる。 However, the silica particles of the present invention have a shape similar to the primary particles of fumed silica, but secondary particles are not formed by aggregation, and the appearance of the slurry is transparent or translucent. There is no problem that the particles settle, and a transparent film or coating film can be obtained.

本発明のコロイダルシリカの製造方法は、水ガラス法の活性珪酸水溶液をシリカ源とし、エチレンジアミンをアルカリ剤に使用して得られ、且つコロイド粒子の成長工程では、常法の水酸化アルカリ金属は使用せず、エチレンジアミンを使用することを特徴とする。 The colloidal silica production method of the present invention is obtained by using an active silicic acid aqueous solution of a water glass method as a silica source and using ethylenediamine as an alkali agent, and a conventional alkali metal hydroxide is used in the colloidal particle growth step. Without using ethylenediamine.

まず、原料として用いる珪酸アルカリ水溶液としては、通常水ガラス(水ガラス1号〜4号等)と呼ばれる珪酸ナトリウム水溶液が好適に用いられる。このものは比較的安価であり、容易に手に入れることができる。また、Naイオンを嫌う半導体用途では珪酸カリウム水溶液は原料の対象にふさわしい。固体状のメタ珪酸アルカリを水に溶かして珪酸アルカリ水溶液を調製する方法もある。メタ珪酸アルカリは晶析工程を経て製造されるため、不純物の少ないものがある。珪酸アルカリ水溶液は、必要に応じて水で希釈して使用する。 First, as the alkali silicate aqueous solution used as a raw material, a sodium silicate aqueous solution usually called water glass (water glass No. 1 to No. 4 etc.) is preferably used. This is relatively inexpensive and can be easily obtained. Also, in semiconductor applications that dislike Na ions, an aqueous potassium silicate solution is suitable as a raw material. There is also a method of preparing an alkali silicate aqueous solution by dissolving a solid alkali metal silicate in water. Alkali metasilicates are produced through a crystallization process, and therefore some of them have few impurities. The aqueous alkali silicate solution is diluted with water as necessary.

本発明で使用するカチオン交換樹脂は、公知のものを適宜選択して使用することができ、とくに制限されない。珪酸アルカリ水溶液とカチオン交換樹脂との接触工程は、例えば珪酸アルカリ水溶液をシリカ濃度3〜10重量%に水希釈し、次いでH型強酸性カチオン交換樹脂に接触させて脱アルカリし、必要に応じてOH型強塩基性アニオン交換樹脂に接触させて脱アニオンすることによって行うことができる。この工程により、活性珪酸水溶液が調製される。前記接触条件の詳細は、従来から既に様々な提案があり、本発明ではそれら公知のいかなる条件も採用することができる。 The cation exchange resin used in the present invention can be appropriately selected from known ones and is not particularly limited. The contact step between the aqueous alkali silicate solution and the cation exchange resin is, for example, diluted with an aqueous alkali silicate aqueous solution to a silica concentration of 3 to 10% by weight, then contacted with an H-type strongly acidic cation exchange resin for dealkalization, and if necessary It can carry out by making it contact with OH type strong basic anion exchange resin, and carrying out a deanion. By this step, an active silicic acid aqueous solution is prepared. There have been various proposals for details of the contact conditions, and any known conditions can be adopted in the present invention.

次いで、コロイド粒子の成長工程を行う。この成長工程では、常法の水酸化アルカリ金属は使用せず、エチレンジアミンを使用する。
成長工程では、エチレンジアミン以外に、水酸化テトラメチルアンモニウムや水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化コリンを併用することもできる。それらの水酸化第四級アンモニウムはエチレンジアミンより塩基性が強く、粒子成長を短時間で行うことができるので有利な製法となる。
Next, a colloidal particle growth step is performed. In this growth process, ethylene diamine is used instead of a conventional alkali metal hydroxide.
In the growth step, in addition to ethylenediamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and choline hydroxide can be used in combination. These quaternary ammonium hydroxides are more basic than ethylenediamine and can be grown in a short time, which is an advantageous production method.

この成長工程では、常法の操作が行われ、例えばコロイド粒子の成長のため、pHが8以上となるようエチレンジアミンを添加し、60〜240℃に加熱することで5〜20nmの粒子とするができる。また、ビルドアップの方法をとり、pHが8以上の60〜240℃の種ゾルに、活性珪酸とエチレンジアミンをpHが8〜11となるよう添加していく方法もある。このようにして、シリカの粒子径が10〜150nmの粒子とすることができる。 In this growth step, a conventional operation is performed. For example, for the growth of colloidal particles, ethylenediamine is added so that the pH is 8 or more, and heated to 60 to 240 ° C. to obtain particles of 5 to 20 nm. it can. There is also a method of taking a build-up method and adding activated silicic acid and ethylenediamine to a pH of 8 to 11 to a seed sol having a pH of 8 or higher and 60 to 240 ° C. In this way, particles having a silica particle size of 10 to 150 nm can be obtained.

次に、シリカの濃縮を行うが、限外濾過による濃縮を行う。水分の蒸発濃縮でもよいが、エネルギー的には限外濾過の方が有利である。 Next, silica is concentrated, but concentration is performed by ultrafiltration. Although evaporation and concentration of water may be performed, ultrafiltration is more advantageous in terms of energy.

限外濾過によりシリカを濃縮するときに使用される限外濾過膜について説明する。限外濾過膜が適用される分離は対象粒子が1nmから数ミクロンであるが、溶解した高分子物質をも対象とするため、ナノメータ域では濾過精度を分画分子量で表現している。本発明では、分画分子量15000以下の限外濾過膜を好適に使用することができる。この範囲の膜を使用すると1nm以上の粒子は分離することが出来る。更に好ましくは分画分子量3000〜15000の限外濾過膜を使用する。3000未満の膜では濾過抵抗が大きすぎて処理時間が長くなり不経済であり、15000を超えると、精製度が低くなる。膜の材質はポリスルホン、ポリアクリルニトリル、焼結金属、セラミック、カーボンなどあり、いずれも使用できるが、耐熱性や濾過速度などからポリスルホン製が使用しやすい。膜の形状はスパイラル型、チューブラー型、中空糸型などあり、どれでも使用できるが、中空糸型がコンパクトで使用しやすい。また、限外濾過工程が、余剰のエチレンジアミンの洗い出し除去をかねている場合、必要に応じて、目標濃度に達した後も純水を加えるなどして、更に洗い出し除去を行って、除去率を高める作業を行うこともできる。この工程でシリカの濃度が10〜50重量%となるように濃縮するのがよい。 The ultrafiltration membrane used when concentrating silica by ultrafiltration will be described. In the separation to which the ultrafiltration membrane is applied, the target particle is 1 nm to several microns, but since the dissolved polymer substance is also targeted, the filtration accuracy is expressed by the fractional molecular weight in the nanometer range. In the present invention, an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 15000 or less can be preferably used. When a film in this range is used, particles of 1 nm or more can be separated. More preferably, an ultrafiltration membrane having a molecular weight cutoff of 3000 to 15000 is used. If the membrane is less than 3000, the filtration resistance is too large and the treatment time becomes long and uneconomical. If it exceeds 15000, the degree of purification is low. The material of the membrane includes polysulfone, polyacrylonitrile, sintered metal, ceramic, carbon and the like. Any of them can be used, but polysulfone is easy to use because of its heat resistance and filtration speed. There are spiral, tubular, and hollow fiber types that can be used, but the hollow fiber type is compact and easy to use. In addition, if the ultrafiltration step also serves to wash out and remove excess ethylenediamine, if necessary, it is further washed out by adding pure water even after reaching the target concentration, thereby increasing the removal rate. You can also do work. In this step, it is preferable to concentrate so that the silica concentration is 10 to 50% by weight.

また、限外濾過工程の前後いずれかに、必要に応じてイオン交換樹脂による精製工程を加えることができる。例えば、H型強酸性カチオン交換樹脂に接触させて固定化されていないエチレンジアミンを除去することができ、OH型強塩基性アニオン交換樹脂に接触させて脱アニオンして精製することで、一層の高純度化を計ることができる。 Further, a purification step using an ion exchange resin can be added as needed before or after the ultrafiltration step. For example, non-immobilized ethylenediamine can be removed by contact with an H-type strongly acidic cation exchange resin, and purified by deanion by contacting with an OH-type strongly basic anion exchange resin. Purity can be measured.

以上のようにして、シリカ粒子内部および/またはシリカ粒子表面にエチレンジアミンを含有しているコロイダルシリカが得られる。シリカ当たりのアルカリ金属含有率が50ppm以下であって、シリカ粒子の長径/短径比が1.5〜15の非球状の異形粒子群となっており、且つシリカの濃度が10〜50重量%である本発明のコロイダルシリカが得られる。 As described above, colloidal silica containing ethylenediamine inside the silica particles and / or on the surface of the silica particles is obtained. The alkali metal content per silica is 50 ppm or less, and the silica particles have a non-spherical irregular particle group having a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 15, and the silica concentration is 10 to 50% by weight. The colloidal silica of the present invention is obtained.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。実施例での測定は以下の装置を使用した。
(1)TEM観察:(株)日立製作所、透過型電子顕微鏡H−7500型を使用した。
(2)BET法比表面積:(株)島津製作所、フローソーブ2300型を使用した。
(3)全エチレンジアミン分析:(株)島津製作所、全有機体炭素計TOC−5000A、SSM−5000Aを使用した。炭素量よりエチレンジアミンに換算した。具体的には、全有機体炭素量(TOC)は、全炭素量(TC)と無機体炭素量(IC)を測定後TOC=TC−ICにより求めた。TC測定の標準として炭素量1重量%のグルコース水溶液を用い、IC測定の標準として炭素量1重量%の炭酸ナトリウムを用いた。超純水を炭素量0重量%の標準とし、それぞれ先に示した標準を用い、TCは150μlと300μl、またICは250μlで検量線を作成した。サンプルのTC測定ではサンプルを約100mg採取し、900℃燃焼炉で燃焼させた。また、IC測定ではサンプルを約20mg採取し、(1+1)燐酸を約10ml添加し200℃燃焼炉で反応を促進した。
(4)液相エチレンジアミン分析:限外濾過によりサンプルから液相を取り出し、上記(3)と同じ方法で測定した。
(5)固定化されたエチレンジアミンの算出:全エチレンジアミン量から液相エチレンジアミン量を減じて、固定化されたエチレンジアミン量を算出した。
(6)金属元素分析:(株)堀場製作所、ICP発光分析計、ULTIMA2を使用した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following apparatus was used for the measurement in the examples.
(1) TEM observation: Hitachi, Ltd., transmission electron microscope H-7500 type was used.
(2) BET specific surface area: Shimadzu Corporation, Flowsorb 2300 type was used.
(3) Total ethylenediamine analysis: Shimadzu Corporation, total organic carbon meter TOC-5000A, SSM-5000A were used. Converted to ethylenediamine from the amount of carbon. Specifically, the total organic carbon amount (TOC) was obtained by measuring TOC = TC-IC after measuring the total carbon amount (TC) and the inorganic carbon amount (IC). A glucose aqueous solution having a carbon content of 1% by weight was used as a standard for TC measurement, and sodium carbonate having a carbon content of 1% by weight was used as a standard for IC measurement. Calibration curves were prepared using ultrapure water as the standard with 0% by weight of carbon, using the standards shown above, with TC of 150 μl and 300 μl, and IC of 250 μl. In the TC measurement of the sample, about 100 mg of the sample was collected and burned in a 900 ° C. combustion furnace. In IC measurement, about 20 mg of a sample was collected, about 10 ml of (1 + 1) phosphoric acid was added, and the reaction was promoted in a 200 ° C. combustion furnace.
(4) Liquid phase ethylenediamine analysis: The liquid phase was taken out from the sample by ultrafiltration and measured by the same method as in (3) above.
(5) Calculation of immobilized ethylenediamine: The liquid ethylenediamine amount was subtracted from the total ethylenediamine amount to calculate the immobilized ethylenediamine amount.
(6) Metal element analysis: HORIBA, Ltd., ICP emission analyzer, ULTIMA2 was used.

(実施例1)
脱イオン水28kgにJIS3号珪酸ソーダ(SiO:28.8重量%、NaO:9.7重量%、HO:61.5重量%)5.2kgを加えて均一に混合しシリカ濃度4.5重量%の希釈珪酸ソーダを作成した。この希釈珪酸ソーダを予め塩酸によって再生したH型強酸性カチオン交換樹脂(オルガノ(株)製アンバーライトIR120B)20リットルのカラムに通して脱アルカリし、シリカ濃度3.7重量%でpH2.9の活性珪酸40kgを得た。
別途、無水エチレンジアミン(試薬)を純水に加えて10%エチレンジアミン水溶液を調製した。
次いで、ビルドアップの方法をとり、コロイド粒子を成長させた。すなわち、得られた活性珪酸の一部500gに攪拌下10%エチレンジアミン水溶液16gを加えてpHを8.5とし、100℃に1時間保ち、放冷した。得られた液は、25℃でのpHが10.8であり、透過型電子顕微鏡(TEM)観察では短径が約6nmで、長径/短径比が1.5〜15の非球状シリカの異形粒子群よりなるコロイダルシリカであった。このコロイダルシリカは、活性珪酸およびエチレンジアミンの使用量から、シリカ/エチレンジアミンのモル比は28と算出された。
次いで、上記コロイダルシリカを再度加熱して98℃とし、600gの活性珪酸を8時間かけて添加した。活性珪酸の添加中は98℃を維持し、かつ途中で10%エチレンジアミン水溶液6gを加えてpH9〜10を維持した。添加中の水の蒸発により放冷後には560gのコロイダルシリカを得た。このコロイダルシリカは25℃でのpHが9.7であり、透過型電子顕微鏡(TEM)観察では短径が約10nmで、長径/短径比が1.5〜10の非球状シリカの異形粒子群よりなるコロイダルシリカであった。また、シリカ濃度は6.7%であった。
次いで、上記560gのコロイダルシリカに純水600gを加えて希釈した後、活性珪酸7kgを8時間かけて添加した。添加中は10%エチレンジアミン水溶液を加えてpHを9〜10に保ち、温度も98℃を保った。添加終了後、98℃で1時間熟成を行い、放冷した。添加した10%エチレンジアミン水溶液は90gであった。7.46kgのコロイダルシリカが得られ、pHは9.7であった。
続いて、分画分子量6000の中空糸型限外濾過膜(旭化成(株)製マイクローザUFモジュールSIP−1013)を用いてポンプ循環送液による加圧濾過を行い、シリカ濃度23重量%まで濃縮し、コロイダルシリカ約1.35kgを回収した。このコロイダルシリカはBET法による粒子径は18.6nmであり、透過型電子顕微鏡(TEM)観察では短径が約20nmで、長径/短径比が1.5〜7の非球状の異形粒子群であって、長径/短径比の平均値は5となっていた。エチレンジアミンの全含有量は0.258重量%であり、シリカ/エチレンジアミンのモル比は89であった。液相エチレンジアミンは0.053重量%であったので、固定化されているエチレンジアミンは0.217重量%と算出された。大半のエチレンジアミンがシリカに固定されていることが確認できた。また、シリカ当たりのNaとKの含有率はそれぞれ10ppmと0ppmであった。エチレンジアミンの使用によりアルカリ金属イオンの少ないコロイダルシリカが得られた。シリカ粒子のTEM写真を図1に示した。
Example 1
Silica was obtained by adding 5.2 kg of JIS No. 3 sodium silicate (SiO 2 : 28.8 wt%, Na 2 O: 9.7 wt%, H 2 O: 61.5 wt%) to 28 kg of deionized water and mixing uniformly. Diluted sodium silicate having a concentration of 4.5% by weight was prepared. This dilute sodium silicate was passed through a 20 liter column of H-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite IR120B manufactured by Organo Co., Ltd.) regenerated with hydrochloric acid in advance to remove alkali, and the silica concentration was 3.7 wt% and the pH was 2.9. 40 kg of active silicic acid was obtained.
Separately, anhydrous ethylenediamine (reagent) was added to pure water to prepare a 10% ethylenediamine aqueous solution.
Next, the build-up method was taken to grow colloidal particles. That is, 16 g of a 10% aqueous ethylenediamine solution was added to 500 g of a part of the obtained active silicic acid with stirring to adjust the pH to 8.5, kept at 100 ° C. for 1 hour, and allowed to cool. The obtained liquid had a pH of 10.8 at 25 ° C., and was observed to be non-spherical silica having a minor axis of about 6 nm and a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 15 when observed with a transmission electron microscope (TEM). It was colloidal silica composed of irregularly shaped particles. The colloidal silica was calculated to have a silica / ethylenediamine molar ratio of 28 based on the amounts of active silicic acid and ethylenediamine used.
Next, the colloidal silica was heated again to 98 ° C., and 600 g of active silicic acid was added over 8 hours. During the addition of the active silicic acid, the temperature was maintained at 98 ° C., and 6 g of 10% ethylenediamine aqueous solution was added on the way to maintain the pH of 9-10. After standing to cool by evaporation of water during addition, 560 g of colloidal silica was obtained. This colloidal silica has a pH of 9.7 at 25 ° C., a non-spherical silica irregular particle having a minor axis of about 10 nm and a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 10 as observed with a transmission electron microscope (TEM). It was colloidal silica consisting of a group. The silica concentration was 6.7%.
Next, 600 g of pure water was added to the 560 g of colloidal silica for dilution, and then 7 kg of active silicic acid was added over 8 hours. During the addition, a 10% aqueous ethylenediamine solution was added to maintain the pH at 9 to 10, and the temperature was maintained at 98 ° C. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour and allowed to cool. The added 10% ethylenediamine aqueous solution was 90 g. 7.46 kg of colloidal silica was obtained, and the pH was 9.7.
Subsequently, pressure filtration is performed by pump circulation using a hollow fiber type ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 6000 (Microsa UF module SIP-1013 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) and concentrated to a silica concentration of 23% by weight. About 1.35 kg of colloidal silica was recovered. This colloidal silica has a particle diameter of 18.6 nm by the BET method, a non-spherical irregular particle group having a minor axis of about 20 nm and a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 7 as observed with a transmission electron microscope (TEM). The average value of the major axis / minor axis ratio was 5. The total ethylenediamine content was 0.258% by weight and the silica / ethylenediamine molar ratio was 89. Since the liquid phase ethylenediamine was 0.053% by weight, the immobilized ethylenediamine was calculated to be 0.217% by weight. It was confirmed that most of the ethylenediamine was fixed to silica. Further, the contents of Na and K per silica were 10 ppm and 0 ppm, respectively. Colloidal silica with few alkali metal ions was obtained by using ethylenediamine. A TEM photograph of the silica particles is shown in FIG.

参考例1
実施例1と同じ方法でシリカ濃度3.7重量%でpH2.9の活性珪酸40kgを得た。別途、ジエチレンジアミン6水和物(試薬)34gを純水に加えて全量を190gとし8%ジエチレンジアミン水溶液を調製した。
500gの活性珪酸に攪拌下8%ジエチレンジアミン水溶液30gを加えてpHを8.5とし、加熱して100℃に1時間保った後、活性珪酸2000gを4時間かけて添加した。添加中は8%ジエチレンジアミン水溶液を加えてpH9〜10を維持し温度も100℃を保った。添加終了後、95℃で1時間熟成を行い、放冷した。添加した8%ジエチレンジアミン水溶液は92gであった。2.39kgのコロイダルシリカが得られ、pHは9.98であった。
続いて、分画分子量6000の中空糸型限外濾過膜(旭化成(株)製マイクローザUFモジュールSIP−1013)を用いてポンプ循環送液による加圧濾過を行い、シリカ濃度17.5重量%まで濃縮し、コロイダルシリカ約504gを回収した。このコロイダルシリカはBET法による粒子径は11.3nmであり、透過型電子顕微鏡(TEM)観察では短径が約12nmで、長径/短径比が1.5〜7の非球状の異形粒子群であって、長径/短径比の平均値は3.5となっていた。ジエチレンジアミンの全含有量は1.04重量%であり、シリカ/ジエチレンジアミンのモル比は24であった。液相ジエチレンジアミンは0.12重量%であったので、固定化されているジエチレンジアミンは0.94重量%と算出された。大半のジエチレンジアミンがシリカに固定されていることが確認できた。また、シリカ当たりのNaとKの含有率はそれぞれ15ppmと0ppmであった。ジエチレンジアミンの使用によりアルカリ金属イオンの少ないコロイダルシリカが得られた。シリカ粒子のTEM写真を図2に示した。
( Reference Example 1 )
In the same manner as in Example 1, 40 kg of active silicic acid having a silica concentration of 3.7 wt% and a pH of 2.9 was obtained. Separately, 34 g of diethylenediamine hexahydrate (reagent) was added to pure water to make a total amount of 190 g to prepare an 8% diethylenediamine aqueous solution.
To 500 g of active silicic acid, 30 g of 8% diethylenediamine aqueous solution was added with stirring to adjust the pH to 8.5, and after heating and maintaining at 100 ° C. for 1 hour, 2000 g of active silicic acid was added over 4 hours. During the addition, 8% diethylenediamine aqueous solution was added to maintain pH 9 to 10, and the temperature was kept at 100 ° C. After completion of the addition, the mixture was aged at 95 ° C. for 1 hour and allowed to cool. The added 8% diethylenediamine aqueous solution was 92 g. 2.39 kg of colloidal silica was obtained, and the pH was 9.98.
Subsequently, pressure filtration was performed by pump circulation using a hollow fiber type ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 6000 (Microsa UF module SIP-1013 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), and a silica concentration of 17.5% by weight Until about 504 g of colloidal silica was recovered. This colloidal silica has a BET method particle size of 11.3 nm, a non-spherical irregular particle group having a minor axis of about 12 nm and a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 7 as observed with a transmission electron microscope (TEM). In addition, the average value of the major axis / minor axis ratio was 3.5. The total content of diethylenediamine was 1.04% by weight and the silica / diethylenediamine molar ratio was 24. Since the liquid phase diethylenediamine was 0.12% by weight, the fixed diethylenediamine was calculated to be 0.94% by weight. It was confirmed that most of the diethylenediamine was fixed on the silica. Further, the contents of Na and K per silica were 15 ppm and 0 ppm, respectively. Colloidal silica with few alkali metal ions was obtained by using diethylenediamine. A TEM photograph of the silica particles is shown in FIG.

参考例2
実施例1と同じ方法でシリカ濃度3.7重量%でpH2.9の活性珪酸40kgを得た。別途、ジエチレンジアミン6水和物(試薬)34gを純水に加えて全量を190gとし8%ジエチレンジアミン水溶液を調製した。
500gの活性珪酸に攪拌下8%ジエチレンジアミン水溶液30gを加えてpHを8.5とし、加熱して100℃に1時間保った後、活性珪酸9500gを9時間かけて添加した。添加中は8%ジエチレンジアミン水溶液を加えてpH9〜10を維持し温度も99℃を保った。添加終了後、99℃で1時間熟成を行い、放冷した。添加した8%ジエチレンジアミン水溶液は152gであった。8.38kgのコロイダルシリカが得られ、pHは9.35であった。
続いて、分画分子量6000の中空糸型限外濾過膜(旭化成(株)製マイクローザUFモジュールSIP−1013)を用いてポンプ循環送液による加圧濾過を行い、シリカ濃度29.0重量%まで濃縮し、コロイダルシリカ約1218gを回収した。このコロイダルシリカはBET法による粒子径は24.6nmであり、透過型電子顕微鏡(TEM)観察では短径が約25nmで、長径/短径比が1.5〜7の非球状の異形粒子群であって、長径/短径比の平均値は3となっていた。ジエチレンジアミンの全含有量は0.86重量%であり、シリカ/ジエチレンジアミンのモル比は48であった。液相ジエチレンジアミンは0.12重量%であったので、固定化されているジエチレンジアミンは0.77重量%と算出された。大半のジエチレンジアミンがシリカに固定されていることが確認できた。また、シリカ当たりのNaとKの含有率はそれぞれ8ppmと0ppmであった。ジエチレンジアミンの使用によりアルカリ金属イオンの少ないコロイダルシリカが得られた。シリカ粒子のTEM写真を図3に示した。
( Reference Example 2 )
In the same manner as in Example 1, 40 kg of active silicic acid having a silica concentration of 3.7 wt% and a pH of 2.9 was obtained. Separately, 34 g of diethylenediamine hexahydrate (reagent) was added to pure water to make a total amount of 190 g to prepare an 8% diethylenediamine aqueous solution.
To 500 g of active silicic acid, 30 g of 8% diethylenediamine aqueous solution was added with stirring to adjust the pH to 8.5, and after heating and maintaining at 100 ° C. for 1 hour, 9500 g of active silicic acid was added over 9 hours. During the addition, 8% diethylenediamine aqueous solution was added to maintain pH 9 to 10, and the temperature was maintained at 99 ° C. After completion of the addition, the mixture was aged at 99 ° C. for 1 hour and allowed to cool. The added 8% diethylenediamine aqueous solution was 152 g. 8.38 kg of colloidal silica was obtained, and the pH was 9.35.
Subsequently, pressure filtration was performed by pump circulation using a hollow fiber type ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 6000 (Microsa UF module SIP-1013 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), and a silica concentration of 29.0% by weight. To about 1218 g of colloidal silica. This colloidal silica has a particle diameter by BET method of 24.6 nm, a non-spherical irregular particle group having a minor axis of about 25 nm and a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 7 as observed with a transmission electron microscope (TEM). The average value of the major axis / minor axis ratio was 3. The total diethylenediamine content was 0.86% by weight and the silica / diethylenediamine molar ratio was 48. Since the liquid phase diethylenediamine was 0.12% by weight, the fixed diethylenediamine was calculated to be 0.77% by weight. It was confirmed that most of the diethylenediamine was fixed on the silica. Further, the contents of Na and K per silica were 8 ppm and 0 ppm, respectively. Colloidal silica with few alkali metal ions was obtained by using diethylenediamine. A TEM photograph of the silica particles is shown in FIG.

参考例3
予め、10kgの純水に25%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を約2g添加して混合し、pHが10.8の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を作成した。実施例3で得られたシリカ濃度29.0重量%で約1218gのコロイダルシリカのうち、1000gに前記pHが10.8の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を1000g加えて希釈した後、参考例2で行ったのと同じ限外濾過による濃縮を行いシリカ濃度29.0重量%とした。このように希釈と濃縮を10回繰り返してジエチレンジアミンを除去した。最終的に得られたコロイダルシリカは、液相にはジエチレンジアミンが検出できなかった。また、ジエチレンジアミンの全含有量は0.65重量%であり、シリカ/ジエチレンジアミンのモル比は64であった。したがって、固定化されているジエチレンジアミンは0.77重量%から0.65重量%に減少たことになり、シリカ粒子表面に固定化されていたジエチレンジアミンが水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で洗い落とされたという結果になった。
( Reference Example 3 )
In advance, about 2 g of 25% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was added to 10 kg of pure water and mixed to prepare a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution having a pH of 10.8. Of the approximately 1218g of colloidal silica in silica concentration 29.0% by weight obtained in Example 3, after the pH of 1000g was diluted with 1000g of aqueous tetramethylammonium hydroxide solution 10.8, in Reference Example 2 Concentration by the same ultrafiltration as performed was performed to obtain a silica concentration of 29.0% by weight. Thus, diethylenediamine was removed by repeating dilution and concentration 10 times. In the finally obtained colloidal silica, no diethylenediamine could be detected in the liquid phase. The total content of diethylenediamine was 0.65% by weight, and the silica / diethylenediamine molar ratio was 64. Therefore, the immobilized diethylenediamine decreased from 0.77 wt% to 0.65 wt%, and the diethylenediamine immobilized on the silica particle surface was washed away with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. As a result.

(比較例1)
特開2003−89786号公報に記載の製造方法によって、20%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液をアルカリ剤に用いて、コロイダルシリカを作成した。このコロイダルシリカは透過型電子顕微鏡(TEM)観察では短径が約16nmで、球状粒子が多く、長径/短径比が1〜4で、長径/短径比の平均値は1.8の粒子群となっていた。シリカ当たりのNaとKの含有率はそれぞれ13ppmと0ppmであった。水酸化テトラメチルアンモニウムの使用により金属イオンの少ないコロイダルシリカが得られたが、目標とする形状の粒子は得られなかった。シリカ粒子のTEM写真を図4に示した。
(Comparative Example 1)
Colloidal silica was prepared by the production method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-89786 using a 20% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution as an alkaline agent. This colloidal silica is a particle having a minor axis of about 16 nm, many spherical particles, a major axis / minor axis ratio of 1 to 4, and an average value of major axis / minor axis ratio of 1.8 in transmission electron microscope (TEM) observation. It was a group. The contents of Na and K per silica were 13 ppm and 0 ppm, respectively. By using tetramethylammonium hydroxide, colloidal silica with few metal ions was obtained, but particles having a target shape were not obtained. A TEM photograph of the silica particles is shown in FIG.

実施例1で得られたコロイダルシリカのTEM写真である。2 is a TEM photograph of colloidal silica obtained in Example 1. FIG. 参考例1で得られたコロイダルシリカのTEM写真である。 2 is a TEM photograph of colloidal silica obtained in Reference Example 1 . 参考例2で得られたコロイダルシリカのTEM写真である。 4 is a TEM photograph of colloidal silica obtained in Reference Example 2 . 比較例1で得られたコロイダルシリカのTEM写真である。4 is a TEM photograph of colloidal silica obtained in Comparative Example 1.

Claims (7)

粒子の内部にエチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子よりなり、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120であることを特徴とするコロイダルシリカ。 Colloidal silica comprising silica particles in which ethylenediamine is immobilized inside the particles and having a silica / ethylenediamine molar ratio of 20 to 120 . エチレンジアミンを含むシリカを主成分とする被膜を表面に配することによりエチレンジアミンが固定化されたシリカ粒子よりなり、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120であることを特徴とするコロイダルシリカ。 Colloidal silica comprising silica particles having ethylenediamine immobilized by disposing on the surface a film mainly composed of silica containing ethylenediamine, and having a silica / ethylenediamine molar ratio of 20 to 120 . エチレンジアミンを含有し、透過型電子顕微鏡観察によるシリカ粒子の長径/短径比が1.5〜15であって、長径/短径比の平均値が2.5〜6である非球状の異形粒子群となっており、シリカ/エチレンジアミンのモル比が20〜120であることを特徴とするコロイダルシリカ。 Non-spherical deformed particles containing ethylenediamine and having a major axis / minor axis ratio of 1.5 to 15 and an average ratio of major axis / minor axis ratio of 2.5 to 6 by observation with a transmission electron microscope Colloidal silica, characterized in that the molar ratio of silica / ethylenediamine is 20 to 120 . シリカ当たりのアルカリ金属含有率が50ppm以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のコロイダルシリカ。 The colloidal silica according to any one of claims 1 to 3 , wherein an alkali metal content per silica is 50 ppm or less. 透過型電子顕微鏡観察によるシリカ粒子の平均短径が5〜30nmであり、かつシリカの濃度が10〜50重量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のコロイダルシリカ。 The colloidal silica according to any one of claims 1 to 4, wherein the average minor axis of the silica particles by observation with a transmission electron microscope is 5 to 30 nm, and the concentration of silica is 10 to 50% by weight. 以下の工程
(a)珪酸アルカリ水溶液をカチオン交換樹脂に接触させて活性珪酸水溶液を調製する工程、
(b)次いで前記活性珪酸水溶液にエチレンジアミンを添加してアルカリ性とした後、加熱してコロイド粒子を形成させる工程、
(c)加熱条件下で、前工程で形成したコロイド粒子に、アルカリ性を維持しながら前記活性珪酸水溶液とエチレンジアミンを添加してコロイド粒子を成長させる工程、
を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のコロイダルシリカの製造方法。
The following step (a) a step of bringing an aqueous alkali silicate solution into contact with a cation exchange resin to prepare an active silicate aqueous solution,
(B) Next, after adding ethylenediamine to the active silicic acid aqueous solution to make it alkaline, heating to form colloidal particles,
(C) a step of growing colloidal particles by adding the active silicic acid aqueous solution and ethylenediamine while maintaining alkalinity to the colloidal particles formed in the previous step under heating conditions;
The method for producing colloidal silica according to any one of claims 1 to 5, wherein:
(c)工程の後、
(d)コロイダルシリカを濃縮する工程、
を有することを特徴とする請求項に記載のコロイダルシリカの製造方法。
(C) After step,
(D) a step of concentrating colloidal silica;
The method for producing colloidal silica according to claim 6 , comprising:
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