JP5505900B2 - 高濃度シリカゾル - Google Patents
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Description
例えば、塗膜、ハードコート膜又は透明保護膜に求められる性能に応じて、それらの充填材として用いられるシリカ微粒子として、より粒子径が小さく、より比表面積が大きいシリカ微粒子であって、特に珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子を分散質としたオルガノシリカゾルが求められていた。
(1)下記の(a)〜(c)の条件を満たし、SiO 2 :M 2 O(Mはアルカリ金属を示す)の質量比が、100:2〜100:10の範囲であるシリカ微粒子が、シリカ濃度20〜40質量%の範囲で、沸点が100℃以上且つ双極子モーメントが1.0〜4.2D(Debye)の範囲にある含窒素系溶媒を50質量%以上含む分散媒に分散してなることを特徴とする高濃度シリカゾル。
(a)前記シリカ微粒子の比表面積が560〜900m2/gの範囲
(b)前記シリカ微粒子の平均粒子径が2〜5nmの範囲
(c)前記シリカ微粒子内に炭素原子を含有しない
本発明に係る高濃度シリカゾルにおいては、沸点が100℃以上且つ双極子モーメントが1.0〜4.2D(Debye)の範囲にある前記含窒素系溶媒の窒素原子が、シリカ微粒子表面のシラノール基に配位し、シラノール基同士の脱水縮合を阻害し、ゲル化を抑制する作用を示すので、前記(a)、(b)及び(c)のようにシラノール基を比較的多量に有するシリカ微粒子を分散質とするシリカゾルを安定に保つことができる。
また、前記分散媒中に、前記含窒素系溶媒が50質量%以上含まれることにより、シリカ微粒子表面のシラノール基同士の脱水縮合を阻害し、ゲル化を抑制する作用を示すことができる。
(2)前記シリカ微粒子が、珪酸アルカリを原料として調製されたものであることを特徴とする前記(1)に記載の高濃度シリカゾル。本発明に係る高濃度シリカゾルの特徴的な効果(従来より高いシリカ濃度において安定であること)は、珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子のようにシラノール基を多量に有するシリカ微粒子を分散質とするシリカゾルにおいて顕著に現れるものである。なお、前記(c)の条件は、本発明に係る高濃度シリカゾルの分散質であるシリカ微粒子が、少なくともアルコキシシランの加水分解反応により調製されたものではないことを表すものであり、このことは必然的に前記シリカ微粒子が珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子であることを表している。
(3)前記含窒素系溶媒が、ジプロピルアミン、N−メチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン又はモノエタノールアミンから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の高濃度シリカゾル。本発明に係る高濃度シリカゾルにおいて、前記含窒素系溶として、これらの含窒素系溶媒を使用した場合、シリカ微粒子表面のシラノール基同士の脱水縮合を阻害し、ゲル化を抑制する作用を良好に示すことができる。
(4)前記分散媒が、水を含むことを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の高濃度シリカゾル。本発明に係る高濃度シリカゾルの分散媒は、前記のとおり、その少なくとも50質量%が前記含窒素系溶媒であれば、シリカ微粒子表面のシラノール基同士の脱水縮合を阻害し、ゲル化を抑制する作用を示すことができる。含窒素系溶媒以外の分散媒については、格別に制限されるものではないが、例え水分を含むものであっても、シリカ微粒子表面のシラノール基同士の脱水縮合を阻害し、ゲル化を抑制する作用を示すことができる。
(5)25℃での粘度が、5〜300mP・sの範囲にあることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の高濃度シリカゾル。本発明に係る高濃度シリカゾルは、前記含窒素系溶媒の作用により、安定性の高いものである。安定性のレベルについては、前記粘度範囲(25℃)を維持できるものとなる。
(6)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の高濃度シリカゾルを含有することを特徴とするセラミック成形体用バインダー。本発明に係る高濃度シリカゾルは、その分散質であるシリカ微粒子の比表面積が比較的大きく、シラノール基を比較的多く有するため、例えば、セラミック成形体用バインダーとして好適に使用可能である。
(7)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の高濃度シリカゾルを含有することを特徴とする充填材。本発明に係る高濃度シリカゾルは、その分散質であるシリカ微粒子の平均粒子径は2〜5nmと小さく、その比表面積は560〜900m2/gと比較的大きく、シラノール基を比較的多く有するため、塗料、ハードコート剤又はフィルムの充填材として有用である。
(8)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の高濃度シリカゾルを含有することを特徴とする顔料。本発明に係る高濃度シリカゾルは、その分散質であるシリカ微粒子の平均粒子径は2〜5nmと小さいので、例えば、顔料(例えば、酸化チタン粉末のような黒色顔料)の表面被覆に適用されて、顔料に耐高温酸化特性を付与することができる。
上記の高濃度シリカゾルは、特にその分散媒の少なくとも50質量%が前記含窒素系溶媒の高濃度シリカゾルである。この高濃度シリカゾルは、分散媒に占める前記含窒素系溶媒の割合が50質量%であっても、前記効果(経時での良好な安定性の維持)を示すことができる。また、上記の高濃度シリカゾルは、特にその分散質の組成が、SiO 2 :M 2 O(Mはアルカリ金属を示す)[質量比]が、100:0.2〜100:10の範囲にある高濃度シリカゾルである。この高濃度シリカゾルは、分散質のシリカ微粒子の組成として特殊な範囲を必要とせず、前記のように典型的な範囲にありながら、前記効果(経時での良好な安定性の維持)を示すことができる。
上記(2)の高濃度シリカゾルは、特にその分散質が珪酸アルカリを原料として調製したシリカ微粒子からなる高濃度シリカゾル場合である。この高濃度シリカゾルは、このような凝集性の高い分散質からなるにも拘わらず、前記効果(経時での良好な安定性の維持)を示すことができる。
上記(3)の高濃度シリカゾルは、特にその分散媒がジプロピルアミン、N−メチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン又はモノエタノールアミンから選ばれる高濃度シリカゾルである。この高濃度シリカゾルは、前記効果(経時での良好な安定性の維持)を示すことができる。
上記(4)の高濃度シリカゾルは、特にその分散媒が前記含窒素系溶媒の他に水分を含む高濃度シリカゾルである。この高濃度シリカゾルは、分散媒にシリカ微粒子の凝集を助長する水分を含有するにも拘わらず、前記効果(経時での良好な安定性の維持)を示すことができる。
上記(5)の高濃度シリカゾルは、前記効果(経時での良好な安定性の維持)を示し、粘度を経時で5〜300mP・sの範囲で維持することができる。
本発明の高濃度シリカゾルの分散質であるシリカ微粒子は、珪酸アルカリを原料として調製されたものが好ましい。ここで珪酸アルカリとしては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等を好適に使用することができる。
珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子を分散質とするシリカゾルは、濃縮により凝集し易く、高濃度化に難点があった。本発明に係る高濃度シリカゾルは、この問題を解決したものである。なお、本発明に係る高濃度シリカゾルの分散質であるシリカ微粒子として、加水分解性の有機珪素化合物を原料として調製されたシリカ微粒子を使用することに問題は無いが、そのようなシリカ微粒子は、珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子に比べて、凝集性が低いので、必ずしも、本発明を適用する必要はない。
なお、加水分解性の有機珪素化合物を原料として調製されたシリカ微粒子は、該有機珪素化合物の非加水分解性基(アルキル基など)や未反応の加水分解性基が残留するため、その組成中に炭素原子が残留することが知られている。前記(c)の条件(前記シリカ微粒子内に炭素原子を含有しない。)は、この点に鑑み設定したものであり、本発明に係る高濃度シリカゾルの分散質は、珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子であることを意味している。
なお、本発明に係る高濃度シリカゾルは、有機珪素化合物に由来する成分(主として炭素原子)を含まないので、カーボンの存在を嫌う用途に対しては、特に好適に適用される。
また、珪酸アルカリを原料として調製されたシリカ微粒子を分散質とするシリカゾルは、加水分解性の有機珪素化合物を原料として調製されたシリカ微粒子を分散質とするシリカゾルと比べて製造コストが廉価である点もメリットとなる。
(1)珪酸液をアルカリ存在下で加熱することにより珪酸を重合する工程を含むシリカゾルの製造方法
この製造方法は、アルカリ金属珪酸塩、第3級アンモニウム珪酸塩、第4級アンモニウム珪酸塩またはグアニジン珪酸塩から選ばれる水溶性珪酸塩を、脱アルカリすることにより得られる珪酸液を、アルカリ存在下で加熱することにより珪酸を重合する工程を含むものである。具体的な例としては、珪酸アルカリ水溶液をシリカ濃度3〜10質量%に水で希釈し、次いでH型強酸性陽イ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型強塩基性陰イオン交換樹脂に接触させて脱アニオンし、活性珪酸を調製する。pHが8以上となるようアルカリ物質を加え、50℃以上に加熱することにより平均粒子径60nm以下のシリカゾルを製造する方法を挙げることができる。
ゾルの製造方法
この製造方法において、核粒子は、粒子成長の基点として機能するものであれば、特に限定されるものではなく、公知のシリカ微粒子又はアルミナ微粒子の分散液を用いることができる。なかでも、本願出願人による特開平5−132309号公報、特開平7−105522号公報等に開示した製造方法により得られたシリカゾル又はシリカ複合酸化物ゾルは粒子径分布が均一であり、実用上好ましいものといえる。ここで、核粒子分散液には予め珪酸アルカリを加えることが好ましい。こうしておくことで、続いて粒子成長用の酸性の珪酸液を加える段階において、前記核粒子分散液に溶解しているシリカ濃度が、珪酸アルカリにより予め高められているので、核粒子への珪酸の析出(粒子成長)が促進される。ここで用いる珪酸アルカリとしては、ケイ酸カリウム(カリ水硝子)、ケイ酸ナトリウム(ナトリウム水硝子)などの水溶液を用いることが好ましい。
なお、予め核粒子が分散していなくても、珪酸アルカリ水溶液に後述する酸性珪酸液を加えていくとシリカ濃度が高くなったところで核粒子が発生するので、このような核粒子分散液も好適に用いることができる。核粒子分散液のシリカ濃度は核粒子の大きさによっても異なるが、0. 005〜20質量%の範囲にあることが好ましい。核粒子の濃度が0. 005質量%未満の場合は、粒子成長を行うために温度を高めた場合核粒子の一部または全部が溶解することがあり、核粒子の全部が溶解すると核粒子分散液を用いる効果が得られず、核粒子の一部が溶解した場合は得られるシリカ粒子の粒子径が不均一になる傾向があり、同様に核粒子分散液を用いる効果が得られないことがある。一方、核粒子の濃度が20質量%を超えると、核粒子当たりの酸性珪酸液の添加割合を低濃度の場合と同一にするには珪酸液の添加速度を速めることになるが、この場合、酸性珪酸液の核粒子表面への析出が追随できず、酸性珪酸液がゲル化することがある。核粒子の平均粒子径は、通常は、調製しようとするシリカ微粒子の大きさに応じて、適宜選択される。
この製造方法は、珪酸塩を酸で中和して得られるシリカヒドロゲルを洗浄して、塩類を除去し、アルカリを添加した後、加熱することによりシリカヒドロゲルを解膠する工程を含むものである。この製造方法は解膠法と呼ばれるもので、通常は、珪酸塩の水溶液を酸で中和して、シリカヒドロゲルを調製し、化学的手段または機械的な手段にて、シリカヒドロゲルをスラリー状ないしは分散溶液にする方法として知られている。ここで、化学的手段としては、シリカヒドロゲルにアルカリを添加し、所望により加熱する方法が挙げられる。また、機械的手段としては、攪拌器などの装置を使用する方法を挙げることができる。これらの化学的手段と機械的な手段は併用されても差し支えない。具体的には、珪酸塩を酸で中和して得られるシリカヒドロゲルを洗浄して、塩類を除去し、アルカリを添加し、60〜200℃の範囲に加熱することにより、シリカヒドロゲルを解膠して、シリカゾルを調製する。この製造方法で原料として使用する珪酸塩としては、アルカリ金属珪酸塩、アンモニウム珪酸塩および有機塩基の珪酸塩から選ばれる1種または2種以上の珪酸塩が好ましい。アルカリ金属珪酸塩としては、珪酸ナトリウム(水ガラス)や珪酸カリウムを、有機塩基としては、テトラエチルアンモニウムなどの第4級アンモニウム塩などのアミン類を挙げることができ、アンモニウムの珪酸塩または有機塩基の珪酸塩には、珪酸液にアンモニア、第4級アンモニウム水酸化物、アミン化合物などを添加したアルカリ性溶液も含まれる。
SiO2100質量部に対し、M2Oが0.2質量部未満の場合は、アルカリ金属の除去にかかる工程上の負荷が著しく増大する。SiO2100質量部に対し、M2Oが10質量部を超える場合は、本発明に係る高濃度シリカゾルの用途によっては、アルカリ金属(Na又はK)が溶出し、悪影響を与える場合がある。
前記シリカ微粒子を分散させる分散媒としては、沸点が100℃以上且つ双極子モーメントが1.00〜4.20D(Debye)の範囲にある含窒素系溶媒を用いる。含窒素系溶媒を分散媒とした場合、含窒素系溶媒の窒素原子が、シリカ微粒子表面のシラノール基に配位するため、シラノール基同士の脱水縮合を阻害し、それにより高濃度化してもゲル化し難くなると考えられる。尚、本明細書において、含窒素系溶媒とは、その構造中に窒素原子を含有する溶媒である。
例えば、前記(a)、(b)及び(c)の条件を満たすシリカ微粒子を分散質とする水系溶媒分散シリカゾルを調製するか、あるいは市販品を準備し、この水系溶媒分散シリカゾルを濃縮した後、含窒素系溶媒を含む分散媒を加えて溶媒置換することにより製造することができる。
25℃における粘度が300mP・sを超えると、例えば、本発明の高濃度シリカゾルをフィルム成形用の原料樹脂の充填剤として用いた場合に粘度が高くなりすぎ、混合性が低下するため好ましくない。
高濃度シリカゲルの分散質であるシリカ微粒子の比表面積の測定および平均粒子径の測定は、以下の〔I〕シアーズ法(滴定法)、または〔II〕BET法(窒素吸着法)を用いて行った。
1)SiO2として15gに相当する試料をビーカーに採取してから、恒温反応槽(25℃)に移し、純水を加えて液量を90mlにする。(以下の操作は、25℃に保持した恒温反応槽中にて行った。)
2)pH3.6になるように0.1モル/L塩酸水溶液を加える。
3)塩化ナトリウムを30g加え、純水で150mlに希釈し、10分間攪拌する。
4)pH電極をセットし、攪拌しながら0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液を滴下して、pH4.0に調整する。
5)pH4.0に調整した試料を0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液で滴定し、pH8.7〜9.3の範囲での滴定量とpH値を4点以上記録して、0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液の滴定量をX、その時のpH値をYとして、検量線を作る。
6)下記式(1)からSiO215g当たりのpH4.0〜9.0までに要する0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液の消費量V(ml)を求め、下記式(2)に従って比表面積SA(m2/g)を求めた。
V=(A×f×100×15)/(W×C) ・・・(1)
(式(1)において、A:SiO215g当たりpH4.0〜9.0までに要する0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液の滴定量(ml)、f:0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液の力価、C:試料のSiO2濃度(%)、W:試料採取量(g)である。)
SA=29.0V−28 ・・・(2)
7)上記6)で求めた比表面積SAより平均粒子径D1(nm)を、下記式(3)から求めた。
D1=6000/(ρ×SA) ・・・(3)
(式(3)において、ρは粒子の密度(g/cm3)である。シリカの場合は2.2を代入する。)
高濃度シリカゾル50mlをHNO3でpH3.5に調整し、1−プロパノール40mlを加え、110℃で16時間乾燥した試料について、乳鉢で粉砕後、マッフル炉にて500℃、1時間焼成し、測定用試料とした。そして、比表面積測定装置(ユアサアイオニクス株式会社製、型番マルチソーブ12)を用いてBET法(窒素吸着法)を用いて、窒素の吸着量から、BET1点法により比表面積を算出した。具体的には、試料0.5gを測定セルに取り、窒素30vol%/ヘリウム70vol%混合ガス気流中、300℃で20分間脱ガス処理を行い、その上で試料を上記混合ガス気流中で液体窒素温度に保ち、窒素を試料に平衡吸着させる。次に、上記混合ガスを流しながら試料温度を徐々に室温まで上昇させ、その間に脱離した窒素の量を検出し、予め作成した検量線により、比表面積SA(m2/g)を算出した。
また、得られた比表面積SAを上記式(3)に代入して平均粒子径D1(nm)を求めた。
下記(A)及び(B)の測定結果から、SiO2/Na2O比(質量比)を算定した。
(A)Naの含有量測定方法は以下の通りである。
1)高濃度シリカゾル約10gを白金皿に採取し、0.1mgまで秤量する。
2)硝酸5mlと弗化水素酸20mlを加えて、サンドバス上で加熱し、蒸発乾固する。
3)液量が少なくなったら、更に弗化水素酸20mlを加えてサンドバス上で加熱し、蒸発乾固する。
4)室温まで冷却後、硝酸2mlと水を約50ml加えて、サンドバス上で加熱溶解する。
5)室温まで冷却後、フラスコ(100ml)に入れ、水で100mlに希釈して試料溶液とする。
6)試料溶液中に存在するナトリウムの含有量を、原子吸光分光光度計(商品名:Z−5300、株式会社日立製作所製)により、測定モード:原子吸光測定波長範囲190〜900nm、検出波長:589.0nmで測定した。フレームにより試料を原子蒸気化し、その原子蒸気層に適当な波長の光を照射した際に、原子によって吸収された光の強さを測定し、これにより試料中の元素濃度を定量した。
(B)シリカ微粒子中のシリカ含有量測定
高濃度シリカゾル10gに50%硫酸水溶液2mlを加え、白金皿上にて蒸発乾固し、得られた固形物を1000℃にて1時間焼成後、冷却して秤量する。次に、秤量した固形物を微量の50%硫酸水溶液に溶かし、更にフッ化水素酸20mlを加えてから、白金皿上にて蒸発乾固し、1000℃にて15分焼成後、冷却して秤量する。これらの重量差よりシリカ微粒子中のシリカ含有量を求めた。
(A)及び(B)の測定結果より、SiO2:Na2Oの質量比を算定した。
粘度計(東機産業株式会社製、TV−10)にて、室温で高濃度シリカゾルの粘度測定を行った。粘度は、粘度計のローターの回転数60rpmにて測定した。各実施例及び比較例で調製した高濃度シリカゾル(シリカ濃度35質量%)300gを円筒型のガラス製保存ビン(高さ20cm)に注入し、製造初期、25℃で30日保存時、及び、25℃で100日保存時に粘度を測定した。
測定用サンプル約50gをポリエチレン製のサンプル瓶に採取し、これを25℃の恒温槽に30分以上浸漬した後、pH4、7および9の標準液で更正が完了した株式会社堀場製作所製のpHメータF22のガラス電極を挿入して、pHを測定した。
炭素含有量については、EMIA−320V(HORIBA社製)にて測定した。
合成例1.[水系溶媒分散シリカゾル(平均粒子径5nm)の調製]
珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)を純水で希釈してシリカ濃度5質量%とした後、陽イオン交換塔に通液し、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)を得た。次に純水469gと珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)31gを混合して、希釈珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度1.5質量%)500gを調製した。この希釈珪酸ナトリウム水溶液500gに、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)222gを混合し、60℃で1時間加熱した。その後60℃を保持しつつ、更に珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)945gを6時間かけて徐々に添加して、水系溶媒分散シリカゾルを得た。
この水系溶媒分散シリカゾルをロータリーエバポレーターにて、500gまで濃縮した。この水系溶媒分散シリカゾルはシリカ濃度10質量%で、平均粒子径5nmであった。
珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)を純水で希釈してシリカ濃度5質量%とした後、陽イオン交換塔に通液し、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)を得た。次に純水438gと珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)62gを混合して、希釈珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度3.0質量%)500gを調製した。この希釈珪酸ナトリウム水溶液500gに、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)222gを混合し、50℃で1時間加熱した。その後50℃を保持しつつ、更に珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)945gを6時間かけて徐々に添加して、水系溶媒分散シリカゾルを得た。
この水系溶媒分散シリカゾルをロータリーエバポレーターにて、500gまで濃縮した。この水系溶媒分散シリカゾルはシリカ濃度10質量%で、平均粒子径2nmであった。
珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)を純水で希釈してシリカ濃度5質量%とした後、陽イオン交換塔に通液し、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)を得た。次に純水453gと珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)47gを混合して、希釈珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度2.3質量%)500gを調製した。この希釈珪酸ナトリウム水溶液500gに、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)222gを混合し、60℃で1時間加熱した。その後60℃を保持しつつ、更に珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)945gを6時間かけて徐々に添加して、水系溶媒分散シリカゾルを得た。
この水系溶媒分散シリカゾルをロータリーエバポレーターにて、500gまで濃縮した。この水系溶媒分散シリカゾルはシリカ濃度10質量%で、平均粒子径3nmであった。
珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)を純水で希釈してシリカ濃度5質量%とした後、陽イオン交換塔に通液し、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)を得た。次に純水484gと珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度24質量%)16gを混合して、希釈珪酸ナトリウム水溶液(シリカ濃度0.8質量%)500gを調製した。この希釈珪酸ナトリウム水溶液500gに、珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)222gを混合し、80℃で1時間加熱した。その後80℃を保持しつつ、更に珪酸液(シリカ濃度4.5質量%)945gを10時間かけて徐々に添加して、水系溶媒分散シリカゾルを得た。
水系溶媒分散シリカゾルをロータリーエバポレーターを用いて、500gまで濃縮した。この水系溶媒分散シリカゾルはシリカ濃度10質量%で、平均粒子径9nmであった。
合成例1で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、NMPを加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例1で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにジプロピルアミンを209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、ジプロピルアミンを加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例3で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにN−メチルホルムアミドを209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、N−メチルホルムアミドを加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例2で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度45質量%まで濃縮した。続いて、NMPを加えて希釈し、シリカ濃度37質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例4で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を230g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、イオン交換水を加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例2で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにトリエチルアミンを209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、トリエチルアミンを加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例2で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにN−メチルアセトアミドを209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、N−メチルアセトアミドを加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例3で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにエチレングリコールを209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。つづいて、エチレングリコールを加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例1で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度45質量%まで濃縮した。続いて、NMPを加えて希釈し、シリカ濃度42質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
合成例1で調製した水系溶媒分散シリカゾル(シリカ濃度10質量%)1300gにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を209g添加して10分間攪拌し、ロータリーエバポレーターを用いてバス温度80℃、減圧度740mmHgの条件でシリカ濃度37質量%まで濃縮した。続いて、イオン交換水を加えて希釈し、シリカ濃度35質量%の高濃度有機溶媒分散シリカゾルを得た。この高濃度有機溶媒分散シリカゾルについて、シリカ微粒子の比表面積、平均粒子径、SiO2/Na2O比(質量比)、pH、粘度を測定した。結果を表1に示す。
また、本発明に係る高濃度シリカゾルは、比較的高いシリカ濃度にて、保管又は運送に供された場合でも、安定性が維持されるものである。このため、シリカゾルを使用する多くの分野において、保管スペースの節約又は運送コストの節約の効果を示すことができる。
Claims (8)
- 下記の(a)〜(c)の条件を満たし、SiO 2 :M 2 O(Mはアルカリ金属を示す)の質量比が、100:2〜100:10の範囲であるシリカ微粒子が、シリカ濃度20〜40質量%の範囲で、沸点が100℃以上且つ双極子モーメントが1.0〜4.2D(Debye)の範囲にある含窒素系溶媒を50質量%以上含む分散媒に分散してなることを特徴とする高濃度シリカゾル。
(a)前記シリカ微粒子の比表面積が560〜900m2/gの範囲
(b)前記シリカ微粒子の平均粒子径が2〜5nmの範囲
(c)前記シリカ微粒子内に炭素原子を含有しない - 前記シリカ微粒子が、珪酸アルカリを原料として調製されたものであることを特徴とする請求項1に記載の高濃度シリカゾル。
- 前記含窒素系溶媒が、ジプロピルアミン、N−メチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン又はモノエタノールアミンから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高濃度シリカゾル。
- 前記分散媒が、水を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の高濃度シリカゾル。
- 25℃での粘度が、5〜300mP・sの範囲にあることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の高濃度シリカゾル。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の高濃度シリカゾルを含有することを特徴とするセラミック成形体用バインダー。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の高濃度シリカゾルを含有することを特徴とする充填材。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の高濃度シリカゾルを含有することを特徴とする顔料。
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