JP5698087B2 - Inorganic oxide powder - Google Patents

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本発明は、新規な無機酸化物粉体に関する。詳しくは、ゾル−ゲル法によって得られる、小粒径の一次粒子径を有する球状の無機酸化物粒子よりなり、金属不純物量が少なく、且つ、弱い力で解砕することが可能な乾燥状態の無機酸化物粉体を提供するものである。   The present invention relates to a novel inorganic oxide powder. Specifically, it is composed of spherical inorganic oxide particles having a primary particle size with a small particle size obtained by a sol-gel method, has a small amount of metal impurities, and is in a dry state that can be crushed with a weak force. An inorganic oxide powder is provided.

シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ等の無機酸化物粒子の製造方法の1種として、ゾル−ゲル法が知られている。この製造方法は、酸又は塩基性触媒の存在下、水を含む有機溶媒中で、テトラエトキシシラン等の金属アルコキシドの加水分解及び重縮合反応によって、無機酸化物粒子を得る方法である。ゾル−ゲル法は、比較的粒径が揃った微細な無機酸化物粒子が得られることが特徴であり、該粒子は樹脂への充填剤や研磨剤等に用いられている。   A sol-gel method is known as one type of method for producing inorganic oxide particles such as silica, titania, zirconia, and alumina. This production method is a method for obtaining inorganic oxide particles by hydrolysis and polycondensation reaction of a metal alkoxide such as tetraethoxysilane in an organic solvent containing water in the presence of an acid or a basic catalyst. The sol-gel method is characterized in that fine inorganic oxide particles having a relatively uniform particle size can be obtained, and the particles are used as fillers or abrasives for resins.

上記触媒の存在下、金属アルコキシドの加水分解及び重縮合反応、すなわち、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液中では、無機酸化物粒子が、微細な一次粒子として高度に分散しており、かかる分散液中より、分散媒を除去し、無機酸化物粒子を得る方法として、ろ過を採用することは非常に困難である。このため、上記無機酸化物粒子を得る方法として、該分散液を加熱濃縮、或いは減圧濃縮等により、分散媒を揮発させる方法、遠心分離機により無機酸化物粒子を沈降させた後、デカンテーションを行う方法等が採用されている。そして、これらの方法によって得られる湿体を乾燥するにより、分散媒がさらに除去された、乾燥状態の無機酸化物粒子が得られる。   In the presence of the above catalyst, inorganic oxide particles are highly dispersed as fine primary particles in the inorganic oxide particle dispersion obtained by hydrolysis and polycondensation reaction of metal alkoxide, that is, sol-gel method reaction. Therefore, it is very difficult to adopt filtration as a method for removing the dispersion medium from the dispersion and obtaining inorganic oxide particles. For this reason, as a method for obtaining the inorganic oxide particles, the dispersion is volatilized by heating or vacuum concentration, the dispersion medium is volatilized, the inorganic oxide particles are precipitated by a centrifugal separator, and then decantation is performed. The method of performing etc. is adopted. And the inorganic oxide particle of the dried state from which the dispersion medium was further removed is obtained by drying the wet body obtained by these methods.

しかしながら、無機酸化物粒子分散液の上記分散媒除去においては、無機酸化物粒子同士が強固な力で凝集した凝集塊が生成する。このため、得られる無機酸化物粒子の解砕処理を行っても、粒径が揃った無機酸化物粒子が得られず、かかる無機酸化物粒子を樹脂や溶剤に分散させた場合、該凝集塊は、分散機のシェアでは容易に解砕されず、樹脂や溶剤に均一に分散されないという課題があった。特に、ゾル−ゲル法の反応により、一次粒子の粒子径が1μm以下の微細な無機酸化物粒子を製造した場合、該粒子の凝集力が強く、極めて強固な力で凝集した凝集塊が生成する傾向がある。   However, when the dispersion medium is removed from the inorganic oxide particle dispersion, an aggregate in which the inorganic oxide particles are aggregated with a strong force is generated. For this reason, even when the resulting inorganic oxide particles are crushed, inorganic oxide particles having a uniform particle size cannot be obtained, and when such inorganic oxide particles are dispersed in a resin or solvent, the aggregate However, there is a problem in that it is not easily crushed by the share of the disperser and is not uniformly dispersed in the resin or solvent. In particular, when fine inorganic oxide particles having a primary particle diameter of 1 μm or less are produced by a sol-gel method reaction, the particles have a strong agglomeration force, and agglomerates aggregated with an extremely strong force are generated. Tend.

かかる課題の解決方法として、これまでに様々な提案がされている。例えば、特許文献1では、無機酸化物粒子分散液を乾燥処理後の無機酸化物粒子をジェットミルにより解砕処理を行う方法が提案されている。この方法により、ある程度粒径の揃った無機酸化物粒子を得ることは可能であるが、乾燥処理時に生成する強固な力で凝集した凝集塊を減少することはできず、前記課題に対する根本的な解決策とは言い難い。   Various proposals have been made so far for solving such problems. For example, Patent Document 1 proposes a method in which inorganic oxide particles after drying the inorganic oxide particle dispersion are crushed by a jet mill. Although it is possible to obtain inorganic oxide particles having a certain particle size by this method, it is not possible to reduce aggregates aggregated by a strong force generated during the drying process, and it is fundamental to the above problem. It's hard to say a solution.

上記乾燥状態における凝集の問題は、ゾル−ゲル法によって生成する一次粒子のメジアン径が小さいほど顕著である。   The problem of aggregation in the dry state is more remarkable as the median diameter of the primary particles produced by the sol-gel method is smaller.

また、前記特許文献2には、解砕処理を行わずに金属酸化物の凝集や焼結の問題を解決する方法として、分散媒の濃縮途中でエチレングリコールを添加し、凝集を防ぐ方法も記載されている。この方法により、解砕が困難な凝集塊の生成は抑制されるが、乾燥、及び焼成の条件によっては、エチレングリコールが金属酸化物中に残存してしまうおそれがあり、当該方法は、用途によっては適用が困難であるという課題もあった。   Patent Document 2 also describes a method for preventing aggregation by adding ethylene glycol during the concentration of the dispersion medium as a method for solving the problem of aggregation and sintering of metal oxides without performing pulverization treatment. Has been. Although this method suppresses the formation of agglomerates that are difficult to disintegrate, depending on the drying and firing conditions, ethylene glycol may remain in the metal oxide. Was also difficult to apply.

特開平6−115925号公報JP-A-6-115925 特開2003−277025号公報JP 2003-277025 A

従って、本発明の目的は、ゾル−ゲル法によって小粒径の一次粒子径を有する球状の無機酸化物粒子を生成させる場合においても、乾燥状態とした際に弱い力で解砕することが可能であり、しかも、粒子表面に付着する不純物量が少ない無機酸化物粉体を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to disintegrate with a weak force when it is in a dry state even when spherical inorganic oxide particles having a primary particle size of a small particle size are generated by a sol-gel method. In addition, an object of the present invention is to provide an inorganic oxide powder with a small amount of impurities adhering to the particle surface.

本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、触媒の存在下、アルコール−水溶媒中で金属アルコキシドの加水分解及び重縮合反応、いわゆる、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液に金属塩を凝析剤として存在させると、該分散液中で無機酸化物粒子の弱い力で凝集した凝集体が生成し、このような凝集体をろ過、乾燥することにより得られる無機酸化物粉体は、弱い力での解砕が容易となり、樹脂等に充填する際の分散性が良好であるであることを確認した。   The present inventors have intensively studied to achieve the above object. As a result, in the presence of a catalyst, a metal salt is present as a coagulant in an inorganic oxide particle dispersion obtained by hydrolysis and polycondensation of metal alkoxide in an alcohol-water solvent, so-called sol-gel method. Then, an aggregate aggregated with the weak force of the inorganic oxide particles is generated in the dispersion, and the inorganic oxide powder obtained by filtering and drying such an aggregate has a weak force. It was confirmed that crushing was easy and the dispersibility when filling into a resin or the like was good.

ところが、高純度の無機酸化物粉体を得ようとして、上記金属塩を含有する無機酸化物粒子分散液のケークを水洗し、ケーク中に残留する金属塩を除去した場合、弱い力で凝集した無機酸化物粒子の凝集体が解れ、これを乾燥状態とすると、無機酸化物粒子の強固な凝集塊が生成することが判明した。それ故、上記無機酸化物粒子の凝集体を乾燥状態で得るまで、金属塩の存在は必須であり、乾燥状態で金属塩が残存してしまういう課題があった。そのため、例えば、半導体用等の用途に無機酸化物粉体を使用する場合、特にナトリウム等のアルカリ金属塩による不具合が懸念される。
However, when trying to obtain high-purity inorganic oxide powder, the cake of the inorganic oxide particle dispersion containing the above metal salt was washed with water, and the metal salt remaining in the cake was removed. It was found that when the aggregates of the inorganic oxide particles were broken and dried, a strong aggregate of the inorganic oxide particles was generated. Therefore, until obtaining an agglomerate of the inorganic oxide particles in the dry state, the presence of the metal salt is essential, metal salt has a problem called remained to a dry state. Therefore, for example, when inorganic oxide powder is used for applications such as for semiconductors, there is a concern about problems due to alkali metal salts such as sodium.

上記知見に基づき、更に検討を重ねた結果、無機酸化物粒子分散液に、熱分解性を有する特定の塩を凝析剤として存在させることにより、分散液の状態では、上記特定の塩の作用により、無機酸化物粒子の弱い力で凝集した凝集体を安定的に存在させながらろ過を行うことができ、しかも、乾燥時、或いは、乾燥後に、かかる塩は容易に熱分解せしめられ、粒子表面に金属塩が存在しない高純度の無機酸化物粉体が得られること、更に、かかる無機酸化物粉体は、前記塩が存在しないにも拘わらず、乾燥状態において、弱い力で解砕が可能な状態で得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of further investigation based on the above findings, the presence of a specific salt having thermal decomposability as a coagulant in the inorganic oxide particle dispersion allows the action of the specific salt in the state of the dispersion. Thus, filtration can be performed while stably presenting aggregates aggregated by a weak force of the inorganic oxide particles, and such a salt is easily thermally decomposed during or after drying, and the particle surface In addition, it is possible to obtain a high-purity inorganic oxide powder that does not contain a metal salt, and the inorganic oxide powder can be crushed with a weak force in a dry state despite the absence of the salt. The present invention has been found to be obtained in such a state, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、ゾル−ゲル法によって得られる、メジアン径が0.01〜5μmのシリカを含む球状の無機酸化物粒子により構成され、水分量が3〜15質量%の無機酸化物粉体であって、上記無機酸化物粉体は金属塩が粒子表面に存在せず、且つ、該無機酸化物粉体を、アズワン株式会社製ラボランスクリュー管瓶50ml(商品名:口内径20.3mm、全長35mm)に、0.08g入れ、純水40gを添加して測定液を調整し、超音波分散機として、BRABSON社製SONIFIRE250(商品名)を使用し、上記測定液に、先端径12.5mm、全長7cmのタップ型ホーンの先端から3cmを浸し、周波数20kHz、出力50Wでの超音波分散を4分間実施して得られる水分散液について、レーザー回折散乱法による粒径測定でのピーク極大値が1つであり、且つメジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度が0.1%以下であることを特徴とする無機酸化物粉体である。
That is, the present invention is an inorganic oxide powder comprising spherical inorganic oxide particles containing silica having a median diameter of 0.01 to 5 μm obtained by a sol-gel method and having a water content of 3 to 15% by mass. In the inorganic oxide powder, the metal salt does not exist on the particle surface, and the inorganic oxide powder is mixed with 50 ml of a lab run screw tube bottle manufactured by AS ONE Co., Ltd. (trade name: mouth inner diameter 20.3 mm). , Total length 35 mm), 0.08 g is added, and 40 g of pure water is added to adjust the measurement solution. As an ultrasonic disperser, SONIFIRE250 (trade name) manufactured by BRABSON is used. .5mm, immersed 3cm from the tip of the tap horn of the full-length 7 cm, frequency 20 kHz, an ultrasonic dispersion aqueous dispersion obtained by performing 4 minutes at output 50 W, the laser diffraction scattering method That is one peak maximum of the grain size measurement is and inorganic oxide powder which volume frequency of particles of diameter more than 10 times the median diameter is equal to or less than 0.1%.

本発明の無機酸化物粉体は、ゾル−ゲル法によって得られる、メジアン径が0.01〜5μmと小粒径で、球状の酸化物粒子であるにも拘わらず、乾燥して得られる無機酸化物粉体は弱い力で容易に解砕させることが可能であり、樹脂や溶剤に分散させる際の分散機のシェアにより、容易に解れて、該樹脂や溶剤中で、粒径の揃った一次粒子の状態で均一に分散させることが可能である。   The inorganic oxide powder of the present invention is an inorganic powder obtained by drying despite being spherical oxide particles having a median diameter of 0.01 to 5 μm and a small particle diameter obtained by a sol-gel method. Oxide powder can be easily crushed with a weak force, and it can be easily broken by the share of the disperser when it is dispersed in a resin or solvent, and the particle size is uniform in the resin or solvent. It is possible to uniformly disperse in the form of primary particles.

しかも、本発明の無機酸化物粉体は、粒子表面に金属塩等の不純物が存在せず、高純度であり、不純物の除去処理を行うことも不要である。   Moreover, the inorganic oxide powder of the present invention is free from impurities such as metal salts on the particle surface, has high purity, and does not need to be subjected to impurity removal treatment.

本発明の無機酸化物粉体は、ゾル−ゲル法によって得られる、球状の無機酸化物粒子よりなり、且つ、水分量が3〜15質量の乾燥状態の粉体の性状を成す。
The inorganic oxide powder of the present invention comprises spherical inorganic oxide particles obtained by a sol-gel method, and has the properties of a dry powder having a water content of 3 to 15 mass .

なお、上記水分量は、後述の製造方法において、ろ過後の乾燥温度によって制御することが可能である。例えば、乾燥温度を35〜250℃とした場合、無機酸化物粉体に含まれる水分量は、3〜15質量%である。乾燥後、更に600〜1300℃で焼成を行った場合、無機酸化物粉体に含まれる水分量は、1質量%以下にすることが可能である。例えば、無機酸化物粉体をトナー用外添剤として使用する場、トナーの帯電安定性を保つには、無機酸化物粒子に3〜15質量%程度の水分が存在することが必要である。また、半導体等の封止材用フィラーでは、半田を行う際に発生するクラックを防止するために、水分量を極力少なくする必要がある。本発明の無機酸化物粉体は、それら用途に応じて、適宜水分量を調整して使用することができる。
In addition, the said moisture content can be controlled with the drying temperature after filtration in the below-mentioned manufacturing method. For example, when the drying temperature is 35 to 250 ° C., the amount of water contained in the inorganic oxide powder is 3 to 15% by mass. When further baking is performed at 600 to 1300 ° C. after drying, the amount of water contained in the inorganic oxide powder can be 1% by mass or less. For example, when using the inorganic oxide powder as an external additive for toner, to maintain the toner charge stability, it is necessary that the moisture of about 3 to 15 wt% of the inorganic oxide particles are present . Moreover, in the filler for sealing materials, such as a semiconductor, in order to prevent the crack which generate | occur | produces when soldering, it is necessary to reduce the moisture content as much as possible. The inorganic oxide powder of the present invention can be used by appropriately adjusting the amount of water depending on the application.

上記無機酸化物としては、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどの周期表第4族金属、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウムなどの周期表第13族金属、ゲルマニウム、スズなどの周期表第14族金属等の金属酸化物、シリカ(ケイ素の酸化物)、及びこれら元素で構成される複合無機酸化物等が挙げられる。   Examples of the inorganic oxide include Group 4 metals of the periodic table such as titanium, zirconium and hafnium, Group 13 metals of the periodic table such as boron, aluminum, gallium and indium, and Group 14 metals of the periodic table such as germanium and tin. Examples thereof include metal oxides, silica (silicon oxide), and composite inorganic oxides composed of these elements.

上記無機酸化物の中でも、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウムの酸化物、及びこれらの元素で構成される複合無機酸化物が好ましく、特にシリカ、及びケイ素を含む元素で構成される複合無機酸化物、特にシリカが本発明の効果が顕著に現れるため好ましい。   Among the above-mentioned inorganic oxides, silicon, titanium, zirconium, aluminum oxides, and composite inorganic oxides composed of these elements are preferable, especially silica and composite inorganic oxides composed of silicon-containing elements, In particular, silica is preferable because the effects of the present invention remarkably appear.

また、本発明の無機酸化物粉体を形成する無機酸化物粒子の一次粒子は、メジアン径が0.01〜5μm、特に、0.01〜1μmである。このように粒径が小さな無機酸化物粒子は、凝集力が強く、かかる粒径の小さい粒子において、後述の特性を有することが、本発明の無機酸化物粒子の最大の特徴である。   The primary particles of the inorganic oxide particles forming the inorganic oxide powder of the present invention have a median diameter of 0.01 to 5 μm, particularly 0.01 to 1 μm. The inorganic oxide particles having such a small particle size have a strong cohesive force, and the particles having such a small particle size have the characteristics described below, which is the greatest feature of the inorganic oxide particles of the present invention.

即ち、本発明の無機酸化物粉体は、上記範囲のメジアン径を有しながら、以下の特徴を有する。   That is, the inorganic oxide powder of the present invention has the following characteristics while having a median diameter in the above range.

(1)上記無機酸化物粉体は金属塩が粒子表面に存在しないこと、
(2)上記無機酸化物粉体の水分散液について、レーザー回折散乱法による粒径測定でのピーク極大値が1つであり、且つメジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度が0.1%以下であること
すなわち、上記(1)の特徴について、本発明の無機酸化物粒子は、後述するように、特定の塩を凝析剤として使用することにより、ろ過、乾燥等における加熱により、該塩を分解除去することができるため、粒子表面には、空気中に存在する金属塩の吸着等による不可避的な汚染を除き、実質的に金属塩が存在しない。例えば、無機酸化物粉体が、シリカ粉体である場合、後述する実施例にも示すように、粒子表面に存在する金属塩の総含量は、金属元素換算で10ppm以下、特に、5ppm以下とすることが可能である。また、具体的な金属については、ナトリウム含有量が2ppm以下、好ましくは1ppm以下、鉄含有量1ppm以下、好ましくは、0.5ppm以下、更に好ましくは0.1ppm以下である。そのため、本発明の無機酸化物粉体は、金属不純物が嫌われる半導体用途等でも好適に使用することができる。
(1) The inorganic oxide powder has no metal salt on the particle surface,
(2) The aqueous dispersion of the inorganic oxide powder has one peak maximum in particle size measurement by laser diffraction scattering, and the volume frequency of particles having a diameter of 10 times or more the median diameter is 0. That is, the inorganic oxide particles of the present invention are heated in filtration, drying, etc. by using a specific salt as a coagulant as described later. Thus, the salt can be decomposed and removed, so that the particle surface is substantially free of metal salts except for unavoidable contamination due to adsorption of metal salts present in the air. For example, when the inorganic oxide powder is silica powder, the total content of the metal salt present on the particle surface is 10 ppm or less, particularly 5 ppm or less in terms of metal element, as shown in Examples described later. Is possible. Moreover, about a specific metal, sodium content is 2 ppm or less, Preferably it is 1 ppm or less, Iron content is 1 ppm or less, Preferably, it is 0.5 ppm or less, More preferably, it is 0.1 ppm or less. Therefore, the inorganic oxide powder of the present invention can be suitably used in semiconductor applications where metal impurities are hated.

また、(2)の特性について、本発明の無機酸化物粒子は、ゾル−ゲル反応後の、ろ過、乾燥時に前記塩が存在することによって、上記無機酸化物粉体の水分散液について、レーザー回折散乱法による粒径測定でのピーク極大値が1つであり、且つメジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度が0.1%以下という極めて良好な解砕特性を有する。   In addition, regarding the characteristics of (2), the inorganic oxide particles of the present invention have a laser for the aqueous dispersion of the inorganic oxide powder due to the presence of the salt during filtration and drying after the sol-gel reaction. The particle size measurement by the diffraction scattering method has one peak maximum, and the volume frequency of particles having a diameter of 10 times or more of the median diameter has an extremely good crushing characteristic of 0.1% or less.

尚、上記水分散液の調整方法は、無機酸化物粉体0.08gに純水40gを加え、周波数20kHz、出力50Wで16分間超音波分散することにより実施される。具体的には、まず、アズワン株式会社製ラボランスクリュー管瓶50ml(商品名:口内径20.3mm、全長35mm)に、無機酸化物粉体0.08gを入れ、更に純水40gを添加し、測定液とする。超音波分散には、BRABSON社製SONIFIRE250(商品名)を使用し、先端径12.5mm、全長7cmのタップ型ホーンの先端から3cmを上記測定液に浸し、周波数20kHz、出力50Wで16分間超音波分散を行う。   The method for preparing the aqueous dispersion is carried out by adding 40 g of pure water to 0.08 g of the inorganic oxide powder, and ultrasonically dispersing for 16 minutes at a frequency of 20 kHz and an output of 50 W. Specifically, first, 0.08 g of inorganic oxide powder is added to 50 ml of a lab run screw tube bottle manufactured by AS ONE Co., Ltd. (trade name: mouth inner diameter 20.3 mm, total length 35 mm), and 40 g of pure water is further added. The measurement solution. For ultrasonic dispersion, a SONIFIRE 250 (trade name) manufactured by BRABSON is used, and 3 cm from the tip of a tap horn having a tip diameter of 12.5 mm and a total length of 7 cm is immersed in the measurement solution, and the frequency is 20 kHz and the output is 50 W for over 16 minutes. Perform sonic dispersion.

そして、上記方法により調整したスラリーを、0.04〜2000μmの範囲でのレーザー回折散乱法による粒径測定し、これ基づき粒径分布曲線を作成する。本発明の無機酸化物粉末の前記(2)の特徴は、かかる粒度分布曲線において、ピーク極大値が1つである。このことは、前記した分散液の調整において無機酸化物粉体にかけた軽いエネルギーにより、一次粒子まで容易に分散し、残存する二次凝集粒子が存在しないことを示している。   Then, the particle size of the slurry adjusted by the above method is measured by a laser diffraction scattering method in the range of 0.04 to 2000 μm, and based on this, a particle size distribution curve is created. The feature (2) of the inorganic oxide powder of the present invention has one peak maximum value in the particle size distribution curve. This indicates that there is no remaining secondary agglomerated particles that are easily dispersed to the primary particles by the light energy applied to the inorganic oxide powder in the preparation of the dispersion.

また、メジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度が0.1%以下であることは、巨大に成長した粒子も含有しないことを示している。   Further, the volume frequency of particles having a diameter of 10 times or more of the median diameter being 0.1% or less indicates that they do not contain hugely grown particles.

ゾル−ゲル法によって得られ、前記メジアン径を有する無機酸化物粉体において、前記の(1)、(2)に示す特性を有するものは、本発明によって初めて提供されるものである。   The inorganic oxide powder obtained by the sol-gel method and having the median diameter has the characteristics shown in the above (1) and (2) for the first time provided by the present invention.

また、本発明の無機酸化物粉体は、ゾル−ゲル法により製造されることにより、粒度分布幅が狭いことも特徴である。無機酸化物粉体の粒度分布幅は、通常、粒度分布幅の広がりを示す指標の一つである変動係数が40%以下であり、好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。   In addition, the inorganic oxide powder of the present invention is also characterized by a narrow particle size distribution width produced by a sol-gel method. As for the particle size distribution width of the inorganic oxide powder, the coefficient of variation, which is one of the indicators showing the spread of the particle size distribution width, is usually 40% or less, preferably 35% or less, more preferably 30% or less.

本発明の無機酸化物粉体の製造方法は、ゾル−ゲル法を採用するものである。ゾル−ゲル法は、触媒の存在下、アルコール−水溶媒中で金属アルコキシドの加水分解及び重縮合反応を行い、無機酸化物粒子を生成するものであり、かかる方法によれば、粒子径が揃った球状の無機酸化物粒子を得ることが可能である。   The method for producing the inorganic oxide powder of the present invention employs a sol-gel method. The sol-gel method is a method in which metal alkoxide is hydrolyzed and polycondensed in an alcohol-water solvent in the presence of a catalyst to produce inorganic oxide particles. It is possible to obtain spherical inorganic oxide particles.

本発明の無機酸化物を製造する際に用いる金属アルコキシドとしては、ゾル−ゲル法の反応による無機酸化物粒子の製造に用いられる公知の化合物であれば、特に制限されず、製造する無機酸化物の種類に応じて、適宜用いれば良い。   The metal alkoxide used in producing the inorganic oxide of the present invention is not particularly limited as long as it is a known compound used for producing inorganic oxide particles by a sol-gel method reaction, and is produced. Depending on the type, it may be used as appropriate.

本発明の無機酸化物粉体を製造する際に原料として使用する金属アルコキシドとしては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラn−ブトキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムt−ブトキシド、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、インジウム(III)イソプロポキシド、ゲルマニウム(IV)イソプロポキシド、ゲルマニウム(IV)メトキシド、すず(IV)ブトキシド、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどの金属アルコキシドが例示される。   Examples of the metal alkoxide used as a raw material for producing the inorganic oxide powder of the present invention include titanium tetraisopropoxide, titanium tetra n-butoxide, zirconium n-butoxide, zirconium t-butoxide, trimethyl borate, and boric acid. Triethyl, aluminum n-butoxide, aluminum isopropoxide, indium (III) isopropoxide, germanium (IV) isopropoxide, germanium (IV) methoxide, tin (IV) butoxide, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, Examples thereof include metal alkoxides such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetrabutoxysilane.

上記の金属アルコキシドの中でも特に、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラn−ブトキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシランが好ましく、チタンテトライソプロポキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランは、工業的に入手が容易に可能である点、及び取扱いが容易である点から特に好ましい。   Among the above metal alkoxides, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra n-butoxide, zirconium n-butoxide, aluminum n-butoxide, aluminum isopropoxide, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, tetramethoxysilane, tetra Ethoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetrabutoxysilane are preferable, and titanium tetraisopropoxide, zirconium n-butoxide, tetramethoxysilane, and tetraethoxysilane are industrially easily available and easy to handle. It is especially preferable from the point.

また、上記金属アルコキシドにより得られる無機酸化物との複合酸化物を得るために用いる金属アルコキシドとして具体的には、リチウムエトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムメトキシド、マグネシウムイソプロポキシド、カルシウムエトキシド、ストロンチウムイソプロポキシド、バリウムイソプロポキシド、イッテルビウム(III)イソプロポキシド、ランタン(III)エトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラn−ブトキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムt−ブトキシド、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、インジウム(III)イソプロポキシド、ゲルマニウム(IV)イソプロポキシド、ゲルマニウム(IV)メトキシド、すず(IV)ブトキシド、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどの金属アルコキシドが例示される。   Specific examples of the metal alkoxide used for obtaining a composite oxide with an inorganic oxide obtained from the metal alkoxide include lithium ethoxide, sodium methoxide, sodium isopropoxide, potassium methoxide, magnesium isopropoxide. , Calcium ethoxide, strontium isopropoxide, barium isopropoxide, ytterbium (III) isopropoxide, lanthanum (III) ethoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra n-butoxide, zirconium n-butoxide, zirconium t-butoxide , Trimethyl borate, triethyl borate, aluminum n-butoxide, aluminum isopropoxide, indium (III) isopropoxide, germanium (IV) isopropoxy De, germanium (IV) methoxide, tin (IV) butoxide, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, metal alkoxides such as tetrabutoxysilane and the like.

本発明の製造方法において、上記金属アルコキシドは、1種類のみを用いることも、或いは、2種類以上のものを使用することも可能である。2種類以上のものを使用する場合は、特に、ケイ素を含有するアルコキシシランと、アルコキシシラン以外の金属アルコキシドを混合して使用することで、シリカを含有する複合無機酸化物を得ることが可能である。また、アルコキシシランを加水分解及び重縮合した後、金属アルコキシドの加水分解及び重縮合を行うことも可能であり、かかる場合には、シリカの表面に金属酸化物が結合した複合無機酸化物を得ることができる。   In the production method of the present invention, the metal alkoxide may be used alone or in combination of two or more. When using two or more types, it is possible to obtain a composite inorganic oxide containing silica by using a mixture of alkoxysilane containing silicon and metal alkoxide other than alkoxysilane. is there. It is also possible to carry out hydrolysis and polycondensation of metal alkoxide after hydrolysis and polycondensation of alkoxysilane. In such a case, a composite inorganic oxide in which a metal oxide is bonded to the surface of silica is obtained. be able to.

また、金属アルコキシドが、常温常圧で液体である場合には、そのまま使用することも可能であるし、有機溶媒で希釈して使用することも可能である。金属アルコキシドが、常温常圧で固体である場合には、有機溶媒に溶解、又は分散して使用すれば良い。   Further, when the metal alkoxide is a liquid at normal temperature and pressure, it can be used as it is, or it can be diluted with an organic solvent. When the metal alkoxide is solid at normal temperature and pressure, it may be used after being dissolved or dispersed in an organic solvent.

上記ゾル−ゲル反応で用いられる触媒としては、ゾル−ゲル法の反応による無機酸化物の製造に用いられる公知の触媒を採用することが可能である。これらの触媒の中でも、本発明の球状の無機酸化物粒子により形成される無機酸化物粉体を得るには、塩基性触媒を用いることが好適である。   As the catalyst used in the sol-gel reaction, a known catalyst used for producing an inorganic oxide by a sol-gel method reaction can be employed. Among these catalysts, it is preferable to use a basic catalyst in order to obtain an inorganic oxide powder formed by the spherical inorganic oxide particles of the present invention.

塩基性触媒としては、例えば、アミン類、水酸化アルカリ金属等が挙げられる。特に目的とする無機酸化物粒子を形成する金属以外の金属不純物量が少なく、高純度の無機酸化物粒子が得られるという観点から、アミン類を用いることが好適である。アミン類を具体的に例示すれば、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン等が挙げられる。この内特に、揮発性が高いこと、ゾル−ゲル法の反応速度が速いことから、アンモニアを使用するのが好ましい。なお、上記塩基性触媒は、単独で使用することも、或いは2種類以上を使用することも可能である。
Examples of the basic catalyst include amines and alkali metal hydroxides. In particular, it is preferable to use amines from the viewpoint that the amount of metal impurities other than the metal forming the target inorganic oxide particles is small and high-purity inorganic oxide particles can be obtained. If Specific examples of the amines include ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine emissions, and the like. Among these, it is particularly preferable to use ammonia because of its high volatility and the high reaction rate of the sol-gel method. In addition, the said basic catalyst can be used individually or can also use 2 or more types.

また、塩基性触媒は、工業的に入手可能なものを、そのまま使用することも可能であるし、例えばアンモニア水等のように、水や有機溶媒に希釈して使用することも可能である。特に、反応の進行速度を制御しやすい点で、塩基性触媒を水に希釈し、適宜濃度を調整して、水溶液として使用することが好ましい。塩基性触媒として水溶液を使用する場合の濃度は、工業的に入手が容易な点、或いは濃度調整が容易な点から、触媒の濃度が1〜30質量%の範囲の水溶液を使用することが好ましい。   In addition, as the basic catalyst, an industrially available catalyst can be used as it is, or it can be diluted with water or an organic solvent such as ammonia water. In particular, it is preferable to dilute the basic catalyst in water, adjust the concentration as appropriate, and use it as an aqueous solution because it is easy to control the progress of the reaction. In the case of using an aqueous solution as the basic catalyst, it is preferable to use an aqueous solution having a catalyst concentration in the range of 1 to 30% by mass from the viewpoint of industrial availability or easy concentration adjustment. .

塩基性触媒の使用量は、金属アルコキシドの加水分解及び重縮合反応速度等を勘案して適宜決定すれば良い。通常、塩基性触媒の含量が、使用する金属アルコキシドの質量に対し、0.1〜60質量%、より好ましくは0.5から40質量%の範囲で使用すれば十分である。   What is necessary is just to determine the usage-amount of a basic catalyst suitably considering the hydrolysis of a metal alkoxide, the polycondensation reaction rate, etc. Usually, it is sufficient that the content of the basic catalyst is 0.1 to 60% by mass, more preferably 0.5 to 40% by mass, based on the mass of the metal alkoxide used.

また、酸性触媒は、後述する金属アルコキシドの予備加水分解反応の触媒として好適に使用できる。具体的には、塩化水素、硫酸、硝酸、酢酸等が挙げられる。   Moreover, an acidic catalyst can be used conveniently as a catalyst of the preliminary hydrolysis reaction of the metal alkoxide mentioned later. Specific examples include hydrogen chloride, sulfuric acid, nitric acid, and acetic acid.

酸性触媒も、塩基性触媒と同様、そのまま使用することも可能であるし、水等の溶媒に希釈して使用することも可能である。   As with the basic catalyst, the acidic catalyst can be used as it is, or can be diluted with a solvent such as water.

酸性触媒の使用量は、金属アルコキシドの加水分解及び重縮合反応速度等を勘案して適宜決定すれば良い。通常、使用する金属アルコキシドの質量に対し、0.00001〜10質量%、より好ましくは0.0001から1質量%の範囲で使用すれば十分である。   The amount of the acidic catalyst used may be appropriately determined in consideration of the hydrolysis and polycondensation reaction rate of the metal alkoxide. Usually, it is sufficient to use in the range of 0.00001 to 10% by mass, more preferably 0.0001 to 1% by mass, based on the mass of the metal alkoxide used.

なお、前記ゾル−ゲル法の反応には水が必須である。よって、触媒を水溶液として使用しない場合は、上記反応に必要な水を添加する必要がある。水の使用量は、製造する無機酸化物粒子の粒径に応じて適宜調整して使用すればよい。但し、少なすぎるとゾル−ゲル法の反応速度が遅くなり、多すぎると乾燥の際に長時間を要するため、通常、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液の質量に対し、2〜50質量%、より好ましくは5〜40質量%の範囲で適宜調整すれば良い。   In addition, water is essential for the reaction of the sol-gel method. Therefore, when not using a catalyst as aqueous solution, it is necessary to add water required for the said reaction. The amount of water used may be appropriately adjusted according to the particle size of the inorganic oxide particles to be produced. However, if the amount is too small, the reaction rate of the sol-gel method is slow, and if it is too large, it takes a long time for drying. Therefore, the amount of the inorganic oxide particle dispersion obtained by the reaction of the sol-gel method is usually small. 2 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass.

本発明の分散性に優れる無機酸化物粉体を得るには、反応溶媒として水とアルコール類の混合溶媒を用いることが好ましい。アルコール類を具体的に例示すれば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等が挙げられる。使用するアルコールの種類により、反応速度や得られる無機酸化物粒子の粒径も変化するので、適宜調整、選択して使用すれば良い。特に、乾燥により容易に除去できるという観点から、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールを使用するのが良い。   In order to obtain the inorganic oxide powder excellent in dispersibility of the present invention, it is preferable to use a mixed solvent of water and alcohols as a reaction solvent. Specific examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol and the like. Depending on the type of alcohol used, the reaction rate and the particle size of the resulting inorganic oxide particles also change, so that they may be appropriately adjusted and selected for use. In particular, methanol, ethanol, and isopropyl alcohol are preferably used from the viewpoint that they can be easily removed by drying.

アルコール類は、単独で用いることも、あるいは2種以上を混合して使用することも可能である。また、アルコール類の使用量は、目的とする無機酸化物粒子の粒径、及びゾル−ゲル法の反応後の無機酸化物粒子分散液中の無機酸化物粒子の濃度に応じて適宜決定すればよい。例えば、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液の質量に対し、10〜90質量%、より好ましくは15〜80質量%の範囲となるように使用すれば十分である。   Alcohols can be used alone or in admixture of two or more. In addition, the amount of alcohol used may be appropriately determined according to the particle diameter of the target inorganic oxide particles and the concentration of the inorganic oxide particles in the inorganic oxide particle dispersion after the sol-gel method reaction. Good. For example, it is sufficient to use it in a range of 10 to 90% by mass, more preferably 15 to 80% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion obtained by a sol-gel method reaction.

本発明の無機酸化物粉体を得る際のゾル−ゲル法の反応は、前記触媒の存在下で進行する。金属アルコキシドと触媒との接触方法は、特に制限されず、反応装置の構成やスケールを勘案して適宜決定すれば良い。   The reaction of the sol-gel method for obtaining the inorganic oxide powder of the present invention proceeds in the presence of the catalyst. The contact method between the metal alkoxide and the catalyst is not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of the configuration and scale of the reaction apparatus.

具体的には、反応容器にアルコール類、水を仕込み、金属アルコキシドと触媒、或いは触媒の水溶液(以下、触媒、或いは触媒の水溶液を、単に触媒と総称する)とを各々添加する方法、反応容器にアルコール類、水と触媒を仕込み、金属アルコキシドを添加する方法、或いは、反応容器にアルコール類と触媒を仕込み、金属アルコキシドと触媒を同時に添加する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、反応効率が良好な点で、反応容器にアルコール類と触媒を仕込み、金属アルコキシドと触媒とを同時に添加する方法が好適である。この場合、例えば、先に金属アルコキシドの一部を添加した後に、残りの金属アルコキシドと触媒を同時に添加することも可能である。   Specifically, a method in which alcohols and water are charged into a reaction vessel, and a metal alkoxide and a catalyst, or an aqueous solution of the catalyst (hereinafter, the catalyst or an aqueous solution of the catalyst is simply referred to as a catalyst), respectively, And a method of adding a metal alkoxide to the reaction vessel, or a method of adding an alcohol and a catalyst to a reaction vessel and adding the metal alkoxide and the catalyst simultaneously. Among these methods, a method in which an alcohol and a catalyst are charged into a reaction vessel and a metal alkoxide and a catalyst are added simultaneously is preferable from the viewpoint of good reaction efficiency. In this case, for example, after adding a part of the metal alkoxide first, the remaining metal alkoxide and the catalyst can be added simultaneously.

また、2種類以上の金属アルコキシドを用いる場合、各々を混合して同時に添加することも、或いは各々を順次添加することも可能である。特に、シリカを含有する複合無機酸化物の製造を行う際、予備加水分解を行い、複合金属アルコキシドとして使用することも可能である。例えば、アルコキシシランを塩酸触媒下、メタノール中で反応させることで、酸による加水分解を行い、そこへ、チタンテトライソプロポキシド等のアルコキシシラン以外の金属アルコキシドを添加することで、調整が可能である。   When two or more kinds of metal alkoxides are used, they can be mixed and added simultaneously, or each can be added sequentially. In particular, when producing a composite inorganic oxide containing silica, it is possible to perform preliminary hydrolysis and use it as a composite metal alkoxide. For example, by reacting alkoxysilane in methanol under hydrochloric acid catalyst, it can be hydrolyzed with acid, and by adding metal alkoxide other than alkoxysilane such as titanium tetraisopropoxide, adjustment is possible. is there.

また、金属アルコキシドと触媒の添加は、液中滴下することが、より好ましい。液中滴下とは、上記原料を反応液中に滴下する際、滴下口先端が反応液中に浸されていることを言う。滴下口先端の位置は、液中にあれば特に限定されないが、攪拌羽根の近傍などの十分に攪拌が行われる位置が望ましい。   Further, it is more preferable that the metal alkoxide and the catalyst are added dropwise in the liquid. Dropping in the liquid means that the tip of the dropping port is immersed in the reaction liquid when the raw material is dropped in the reaction liquid. The position of the tip of the dropping port is not particularly limited as long as it is in the liquid, but a position where stirring is sufficiently performed such as in the vicinity of the stirring blade is desirable.

金属アルコキシドと触媒の添加時間は、粒度分布幅の狭い粒子を調整する上で非常に重要な因子であり、添加時間が短くなるにつれて粒度分布幅が広くなる傾向にある。また、長すぎても粒子成長が安定して行われない。従って、粒度分布幅が狭く、粒径が揃った無機酸化物粒子を得る場合には、上記添加時間は、触媒の濃度等を勘案し、0.5〜15時間の範囲で行うのが好ましい。   The addition time of the metal alkoxide and the catalyst is a very important factor in adjusting particles having a narrow particle size distribution width, and the particle size distribution width tends to be widened as the addition time is shortened. Moreover, even if it is too long, particle growth is not stably performed. Therefore, when obtaining inorganic oxide particles having a narrow particle size distribution width and uniform particle size, the addition time is preferably in the range of 0.5 to 15 hours in consideration of the concentration of the catalyst and the like.

反応温度は、ゾル−ゲル法の反応が速やかに進行する温度であれば、特に制限されず、目的とする無機酸化物粉体を形成する無機酸化物粒子の粒径に応じて適宜調整すれば良い。一般的に、反応温度が低いほど得られる無機酸化物粒子の粒径が大きくなる傾向にある。メジアン径が0.01〜5μmの無機酸化物粒子を得る場合、反応温度としては、−10〜60℃の範囲で適宜選択すれば良い。   The reaction temperature is not particularly limited as long as the reaction of the sol-gel method proceeds promptly, and may be appropriately adjusted according to the particle size of the inorganic oxide particles forming the target inorganic oxide powder. good. In general, the lower the reaction temperature, the larger the particle size of the obtained inorganic oxide particles. When obtaining inorganic oxide particles having a median diameter of 0.01 to 5 μm, the reaction temperature may be appropriately selected within the range of −10 to 60 ° C.

ゾル−ゲル法の反応を確実に進行させるために、金属アルコキシド、または触媒の滴下が終了した後、反応の熟成を行うことも可能である。この場合、熟成温度としては、反応温度と同じ範囲、即ち−10〜60℃とするのが好ましく、熟成時間としては、0.25〜5時間あれば十分である。   In order to advance the reaction of the sol-gel method with certainty, it is possible to ripen the reaction after the dropping of the metal alkoxide or the catalyst is completed. In this case, the aging temperature is preferably in the same range as the reaction temperature, that is, −10 to 60 ° C., and the aging time may be 0.25 to 5 hours.

なお、本発明の方法では、所望の粒径の無機酸化物粒子を得るために、熟成後、再度金属アルコキシドと触媒を添加し、無機酸化物粒子の粒径を成長させる等の手法を用いても良い。   In the method of the present invention, in order to obtain inorganic oxide particles having a desired particle size, after aging, a metal alkoxide and a catalyst are added again to grow the particle size of the inorganic oxide particles. Also good.

前記、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液中の無機酸化物粒子の濃度は、分散液中に含まれる無機酸化物粒子の量が多いと、分散液の粘度が高くなるため取り扱い辛く、少なすぎると1回の反応で得られる無機酸化物粒子の量が少なくなり、不経済である。従って、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液中の無機酸化物粒子の濃度は、1〜40質量%、特に2〜25質量%、更に好ましくは15〜25質量%に調整することが好ましい。なお、上記分散液中の無機酸化物粒子の濃度の調整は、反応後の無機酸化物粒子の濃度が所定の範囲内となるように、前記アルコール類及び水の使用量を調整して行うことも可能であるし、反応後に、前記アルコール類又は水を添加することにより、分散液中の無機酸化物粒子の濃度の調整を行うことも可能である。   The concentration of the inorganic oxide particles in the inorganic oxide particle dispersion obtained by the reaction of the sol-gel method increases the viscosity of the dispersion when the amount of the inorganic oxide particles contained in the dispersion is large. Therefore, it is difficult to handle, and if it is too small, the amount of inorganic oxide particles obtained by one reaction is reduced, which is uneconomical. Therefore, the concentration of the inorganic oxide particles in the inorganic oxide particle dispersion obtained by the reaction of the sol-gel method is adjusted to 1 to 40% by mass, particularly 2 to 25% by mass, more preferably 15 to 25% by mass. It is preferable to do. The concentration of the inorganic oxide particles in the dispersion is adjusted by adjusting the amount of the alcohols and water used so that the concentration of the inorganic oxide particles after the reaction is within a predetermined range. It is also possible to adjust the concentration of the inorganic oxide particles in the dispersion by adding the alcohol or water after the reaction.

本発明の無機酸化物粒子粉体は、前記ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液に、比較的低い温度、好ましくは、100℃以下の温度で熱分解可能な、熱分解性を有する特定の塩よりなる凝析剤(以下、特定凝析剤ともいう)として存在させた状態で、該分散液のろ過を行うことにより取得できる。上記特定凝析剤を前記分散液に存在させる態様は特に制限されるものではなく、上記塩を前記無機酸化物粒子分散液に添加しても良いし、前記無機酸化物粒子分散液中でかかる塩を形成する化合物を添加しても良い、具体的には、前記無機酸化物粒子分散液中でかかる塩を形成する化合物としては、二酸化炭素が挙げられる。すなわち、前記ゾル−ゲル法の反応に用いる塩基性触媒が、アンモニア水のようなアンモニアである場合、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液に二酸化炭素を添加することにより、反応により塩が生成し、かかる塩を特定凝析剤として該分散液中に存在させることが可能である。また、二酸化炭素でも、取り扱いが容易である点、上記分散液中での滞在時間がより長くいことから、固体状の二酸化炭素、すなわちドライアイスを使用するのが好ましい。   The inorganic oxide particle powder of the present invention can be thermally decomposed into the inorganic oxide particle dispersion obtained by the reaction of the sol-gel method at a relatively low temperature, preferably at a temperature of 100 ° C. or lower. It can be obtained by filtering the dispersion in a state where it is present as a coagulant comprising a specific salt having a property (hereinafter also referred to as a specific coagulant). The aspect in which the specific coagulant is present in the dispersion is not particularly limited, and the salt may be added to the inorganic oxide particle dispersion or applied in the inorganic oxide particle dispersion. A compound that forms a salt may be added. Specifically, as a compound that forms such a salt in the inorganic oxide particle dispersion, carbon dioxide may be mentioned. That is, when the basic catalyst used for the reaction of the sol-gel method is ammonia such as aqueous ammonia, by adding carbon dioxide to the inorganic oxide particle dispersion obtained by the reaction of the sol-gel method, A salt is formed by the reaction, and the salt can be present in the dispersion as a specific coagulant. Also, it is preferable to use solid carbon dioxide, that is, dry ice because carbon dioxide is easy to handle and the residence time in the dispersion is longer.

一方、前記無機酸化物粒子分散液に添加する塩としては、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム等が挙げられ、これらを一種又は二種以上組み合わせて使用することができる。なお、市販されている「炭酸アンモニウム」は、一般的に炭酸水素アンモニウムとカルバミン酸アンモニウムとの混合物であり、そのまま添加して使用することができる。   On the other hand, examples of the salt added to the inorganic oxide particle dispersion include ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, and ammonium carbamate. These can be used alone or in combination of two or more. The commercially available “ammonium carbonate” is generally a mixture of ammonium hydrogen carbonate and ammonium carbamate, and can be used as it is.

本発明の無機酸化物粉体の製造方法において、特定凝析剤を上記分散液に存在させることで、該分散液中で無機酸化物粒子の弱い力で凝集した凝集体が形成される。かかる凝集体は、特定凝析剤の存在により、分散媒の存在下でも安定的に存在させることができ、後述する乾燥時の無機酸化物粒子の強固な力で凝集した凝集体の生成を防止することが可能である。上記の製造方法において、特定凝析剤は、作用機構は不明であるが、少なくとも、無機酸化物粒子分散液のろ過を行う段階まで存在していれば前記効果を達成することが可能である。   In the method for producing an inorganic oxide powder of the present invention, an agglomerate aggregated with a weak force of inorganic oxide particles is formed in the dispersion by allowing the specific coagulant to be present in the dispersion. Such agglomerates can be stably present even in the presence of a dispersion medium due to the presence of a specific coagulant, and prevent the formation of agglomerated aggregates due to the strong force of inorganic oxide particles during drying, which will be described later. Is possible. In the production method described above, the specific coagulant has an unknown mechanism of action, but it is possible to achieve the effect as long as it exists at least up to the stage of filtering the inorganic oxide particle dispersion.

上記特定凝析剤の使用割合は、使用する特定凝析剤の種類に応じて下記のように設定することができる。特定凝析剤の使用割合は、分散媒中での無機酸化物粒子が弱い力で凝集した凝集体の形成の程度と、不当に多量の原料を使用することの無駄のバランスを勘案することによって設定される。以下における特定凝析剤の使用割合の基準として無機酸化物粒子の質量は、用いた金属アルコキシドが全て加水分解及び重縮合して無機酸化物粒子となっていると仮定した場合の換算値である。   The usage rate of the specific coagulant can be set as follows according to the type of the specific coagulant used. The proportion of the specific coagulant used is determined by taking into account the balance between the degree of formation of aggregates in which the inorganic oxide particles in the dispersion medium aggregate with a weak force and the waste of using an unreasonably large amount of raw material. Is set. The mass of the inorganic oxide particles as a standard of the use ratio of the specific coagulant in the following is a conversion value when it is assumed that all the metal alkoxide used is hydrolyzed and polycondensed to form inorganic oxide particles. .

上記特定凝析剤を存在せしめるために、前記した二酸化炭素を使用する場合、その使用割合は、分散媒中に含有される無機酸化物粒子100質量部に対して、0.005質量部以上、更には0.05質量部以上とするのが好ましく、0.05〜300質量部とするのが特に好ましく、0.25〜200質量部とするのがとりわけ好ましい。   When using the above-mentioned carbon dioxide to make the specific coagulant present, the use ratio is 0.005 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic oxide particles contained in the dispersion medium, Furthermore, it is preferable to set it as 0.05 mass part or more, It is especially preferable to set it as 0.05-300 mass part, and it is especially preferable to set it as 0.25-200 mass part.

上記特定凝析剤として炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、又はカルバミン酸アンモニウム等を添加して使用する場合、その使用割合は、分散液中に含有される無機酸化物粒子100質量部に対して、0.001質量部以上、更には0.001〜80質量部とするのが好ましく、0.001〜15質量部とするのが特に好ましく、0.001〜10質量部とすることがとりわけ好ましい。   When adding and using ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, or ammonium carbamate as the specific coagulant, the use ratio is 0 with respect to 100 parts by mass of the inorganic oxide particles contained in the dispersion. 0.001 part by mass or more, further preferably 0.001 to 80 parts by mass, particularly preferably 0.001 to 15 parts by mass, and particularly preferably 0.001 to 10 parts by mass.

上記特定凝析剤を存在せしめる際の無機酸化物粒子分散液のpHとしては、分散液中で特定凝析剤由来の塩が好ましくない分解を起こさず、本発明の効果が有効に発揮できるpH領域を選択して設置することが望まれる。このような観点から、分散液のpHは塩基領域とすることが好ましく、pH9以上とするのがより好ましい。特に、ゾル−ゲル法の反応の触媒としてアンモニア水等のアンモニアを用いた場合、反応後の無機酸化物粒子分散液のpHは通常9以上であり、反応後の無機酸化物粒子分散液に対して、pH調整を行うことなく特定凝析剤を存在せしめることが好ましい。   As the pH of the inorganic oxide particle dispersion when the specific coagulant is present, the salt derived from the specific coagulant does not cause undesirable decomposition in the dispersion, and the pH at which the effects of the present invention can be effectively exhibited. It is desirable to select and install the area. From such a viewpoint, the pH of the dispersion is preferably in the basic region, more preferably 9 or more. In particular, when ammonia such as aqueous ammonia is used as a catalyst for the reaction in the sol-gel method, the pH of the inorganic oxide particle dispersion after the reaction is usually 9 or more, and the inorganic oxide particle dispersion after the reaction Thus, it is preferable to allow the specific coagulant to exist without adjusting the pH.

また、ゾル−ゲル法の反応により得られる無機酸化物粒子分散液に、特定凝析剤を存在せしめる際の温度は、生成した無機酸化物粒子が弱い力で凝集した凝集体が安定に存在できる温度であれば、特に制限されず、適宜設定すれば良い。特定凝析剤の分解温度等を考慮し、通常、反応温度と同じ−10〜60℃、好ましくは、10〜40℃の範囲で行えば良い。   The temperature at which the specific coagulant is present in the inorganic oxide particle dispersion obtained by the reaction of the sol-gel method can stably present an aggregate in which the generated inorganic oxide particles are aggregated with a weak force. The temperature is not particularly limited and may be set as appropriate. In consideration of the decomposition temperature of the specific coagulant, etc., it is usually −10 to 60 ° C., preferably 10 to 40 ° C., the same as the reaction temperature.

また、特定凝析剤を存在せしめた後、ろ過等による分散液の濃縮を行うまでの時間は特に制限はされず、作業状況等を勘案して適宜決定すれば良く、通常0.25〜72時間、好ましくは、1〜48時間の範囲で適宜決定すれば十分である。   In addition, the time from the presence of the specific coagulant to the concentration of the dispersion by filtration or the like is not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of working conditions and the like, and is usually 0.25 to 72. It is sufficient to appropriately determine the time, preferably in the range of 1 to 48 hours.

上記したとおり、本発明の無機酸化物粉体は、前記無機酸化物粒子の弱い力で凝集した凝集体が生成した無機酸化物粒子分散液を減圧濾過、加圧ろ過、遠心ろ過等のろ過を行うことにより、ケークとして効率良く取り出すことが可能である。ろ過に用いる、ろ紙やフィルター、ろ布等は、工業的に入手可能なものであれば、特に制限なく、分離装置のスケールに応じて適宜選択すれば良い。メジアン径が、0.01〜5μmの無機酸化物粒子であれば、孔径5μm程度のもので十分である。また、ろ紙やフィルター、ろ布等を重ねて行うことも可能である。   As described above, the inorganic oxide powder of the present invention can be used for filtering the inorganic oxide particle dispersion, in which the aggregate is formed by the weak force of the inorganic oxide particles, such as vacuum filtration, pressure filtration, and centrifugal filtration. By doing so, it can be efficiently taken out as a cake. The filter paper, filter, filter cloth, and the like used for filtration are not particularly limited as long as they are industrially available, and may be appropriately selected according to the scale of the separation device. Inorganic oxide particles having a median diameter of 0.01 to 5 μm, a pore diameter of about 5 μm is sufficient. Moreover, it is also possible to carry out by overlapping filter papers, filters, filter cloths, and the like.

ろ過後の無機酸化物粒子のケークは、乾燥を行うことにより、前記目的とする水分量を有する無機酸化物粉体とする。乾燥方法としては、ケーク中に残存する分散媒が除去できる方法であれば、特に制限されず、減圧乾燥、送風乾燥等、公知の乾燥方法により行うことが可能である。   The inorganic oxide particle cake after the filtration is dried to obtain the inorganic oxide powder having the target moisture content. The drying method is not particularly limited as long as the dispersion medium remaining in the cake can be removed, and can be performed by a known drying method such as reduced pressure drying or blow drying.

また乾燥時の温度は、分散媒(アルコール類と水)が除去できる温度であれば特に制限されず、乾燥時の減圧度等を勘案して適宜決定すれば良い。乾燥温度として、35〜250℃、より好ましくは、50〜250℃で乾燥を行えば、分散媒の除去と共に、特定凝析剤由来の塩の除去が可能であるため好ましい。また、上記温度以下で乾燥を行った場合には、分散媒の除去後に特定凝析剤の熱分解温度以上に加熱することで、無機酸化物粒子より特定凝析剤を熱分解により除去することが可能である。なお、乾燥の終了は、無機酸化物粒子の重量変化が生じなくなるまで行えば十分である。   The temperature at the time of drying is not particularly limited as long as the dispersion medium (alcohol and water) can be removed, and may be appropriately determined in consideration of the degree of pressure reduction at the time of drying. Drying at 35 to 250 ° C., more preferably 50 to 250 ° C., is preferable because the salt derived from the specific coagulant can be removed along with the removal of the dispersion medium. In addition, when drying is performed at a temperature lower than the above temperature, the specific coagulant is removed from the inorganic oxide particles by thermal decomposition by heating to a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the specific coagulant after removing the dispersion medium. Is possible. Note that it is sufficient to finish the drying until no change in the weight of the inorganic oxide particles occurs.

上記乾燥により、無機酸化物粒子の表面に存在する分散媒が除去され、通常、分散媒の含有量が15質量%以下の無機酸化物粒子を得ることが可能である。ここで、残存する分散媒は、通常、水である。   By the drying, the dispersion medium present on the surface of the inorganic oxide particles is removed, and it is usually possible to obtain inorganic oxide particles having a dispersion medium content of 15% by mass or less. Here, the remaining dispersion medium is usually water.

上記乾燥処理により、無機酸化物粒子表面の分散媒が除去され、高純度で、且つ解砕処理が困難な凝集塊が生成せず、分散性に優れ、粒径が揃った微細な無機酸化物粒子から形成される無機酸化物粉体を得ることが可能である。このような無機酸化物粉体の圧壊強度は、後述する実施例にも記載されているとおり、0.2N程度と極めて低く、特段の解砕処理を行うことなく、樹脂や溶剤に分散させる際の分散機のシェアにより、容易に解砕され、該樹脂や溶剤中で、粒径の揃った一次粒子の状態で均一に分散させることが可能である。   The above-described drying treatment removes the dispersion medium on the surface of the inorganic oxide particles, does not produce an agglomerate that is highly pure and difficult to disintegrate, has excellent dispersibility, and is a fine inorganic oxide with a uniform particle size It is possible to obtain an inorganic oxide powder formed from the particles. The crushing strength of such an inorganic oxide powder is as low as about 0.2 N as described in the examples described later, and when dispersed in a resin or solvent without performing a special crushing treatment. It is possible to disperse easily and uniformly disperse in the state of primary particles having a uniform particle size in the resin or solvent.

また、上記無機酸化物粉体に対し、シリコーンオイルや、シランカップリング剤、シラザン、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等、公知の表面処理剤で表面処理を行い、目的の用途に使用することも可能である。これらの中でも特に、シリコーンオイル、シランカップリング剤、シラザンを使用するのが好ましい。   In addition, the inorganic oxide powder is subjected to surface treatment with a known surface treatment agent such as silicone oil, silane coupling agent, silazane, titanate coupling agent, aluminum coupling agent, etc. It is also possible to use it. Of these, silicone oil, silane coupling agent, and silazane are particularly preferably used.

本発明で使用するシリコーンオイルは、通常表面処理に用いられる公知のシリコーンオイルを、特に制限なく使用することが可能であり、必要とする表面処理無機酸化物粉体の性能等に応じて適宜選択して、使用すれば良い。具体的に例示すれば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等を挙げることができる。これらの中でも、単に疎水化を行うことが目的であれば、ジメチルシリコーンオイルを使用するのが好ましい。   As the silicone oil used in the present invention, known silicone oils usually used for surface treatment can be used without particular limitation, and are appropriately selected according to the performance of the surface-treated inorganic oxide powder required. And use it. Specifically, dimethyl silicone oil, methyl phenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, alkyl modified silicone oil, amino modified silicone oil, epoxy modified silicone oil, carboxyl modified silicone oil, carbinol modified silicone oil, methacryl modified Examples thereof include silicone oil, polyether-modified silicone oil, and fluorine-modified silicone oil. Among these, dimethyl silicone oil is preferably used for the purpose of simply hydrophobizing.

シリコーンオイルを使用する際の使用量は特に制限はされないが、少なすぎると表面処理が不十分となり、多すぎると後処理が煩雑となるので、使用する無機酸化物粉体100質量部に対し、0.05〜30質量部、より好ましくは、0.1〜20質量部とするのが良い。   The amount used when using the silicone oil is not particularly limited, but if it is too small, the surface treatment becomes insufficient, and if it is too much, the post-treatment becomes complicated. Therefore, with respect to 100 parts by mass of the inorganic oxide powder to be used, It is good to set it as 0.05-30 mass parts, More preferably, it is 0.1-20 mass parts.

本発明で使用するシランカップリング剤は、通常表面処理に用いられる公知のシランカップリング剤を、特に制限なく使用することが可能であり、必要とする表面処理無機酸化物粉体の性能等に応じて適宜選択して、使用すれば良い。具体的に例示すれば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロイルオキシトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、4−スチリルトリメトキシシラン等を挙げることが出来る。これらの中でも、単に疎水化を行うことが目的であれば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシランを使用するのが好ましい。   As the silane coupling agent used in the present invention, a known silane coupling agent that is usually used for surface treatment can be used without particular limitation, and the performance of the surface-treated inorganic oxide powder that is required, etc. It may be appropriately selected and used accordingly. Specifically, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane 3-methacryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloyloxytrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyl Triethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3- Mino trimethoxysilane, N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N, N-diethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 4-styryl trimethoxysilane and the like. Of these, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, and decyltrimethoxysilane are preferably used for the purpose of simply hydrophobizing.

シランカップリング剤を使用する際の使用量は、特に制限はされないが、少なすぎると表面処理が不十分となり、多すぎると後処理が煩雑となるので、使用する無機酸化物粉体100質量部に対し、0.05〜40質量部、より好ましくは、0.1〜20質量部とするのが良い。   The amount used when using the silane coupling agent is not particularly limited, but if it is too small, the surface treatment becomes insufficient, and if it is too large, the post-treatment becomes complicated, so that 100 parts by mass of the inorganic oxide powder to be used is used. On the other hand, it is good to set it as 0.05-40 mass parts, More preferably, it is 0.1-20 mass parts.

本発明で使用するシラザンは、通常表面処理に用いられる公知のシラザンを、特に制限なく使用することが可能である。シラザンの中でも、特に反応性の良さ、取り扱いの良さ等より、ヘキサメチルシラザンを使用するのが好ましい。   As the silazane used in the present invention, a known silazane usually used for surface treatment can be used without particular limitation. Among silazanes, hexamethylsilazane is preferably used because of its particularly good reactivity and ease of handling.

シラザンを使用する際の使用量は、特に制限はされないが、少なすぎると表面処理が不十分となり、多すぎると後処理が煩雑となるので、使用する無機酸化物粉体100質量部に対し、0.05〜60質量部、より好ましくは、0.1〜50質量部とするのが良い。   The amount used when using silazane is not particularly limited, but if it is too small, the surface treatment becomes insufficient, and if it is too large, the post-treatment becomes complicated. Therefore, with respect to 100 parts by mass of the inorganic oxide powder to be used, It is good to set it as 0.05-60 mass parts, More preferably, it is 0.1-50 mass parts.

これら表面処理剤は、単独で1種類のみ使用しても良いし、2種類以上を組み合わせて使用しても良い。   These surface treatment agents may be used alone or in combination of two or more.

このようにして得られた表面処理無機酸化物粉体は、後述するM値(疎水度)が、50%以上と疎水化されており、圧壊強度の値も0.1以下と未表面処理品よりも低く、更に解砕性に優れている。樹脂とのなじみをよくする必要がある場合や、樹脂に練りこんだ際、高粘度化するのを防止するには、本発明の表面処理無機酸化物粉体の使用が非常に有用である。   The surface-treated inorganic oxide powder thus obtained is hydrophobized with an M value (hydrophobicity) described later of 50% or more, and a crushing strength value of 0.1 or less. It is lower than this, and it is excellent in crushability. The use of the surface-treated inorganic oxide powder of the present invention is very useful when it is necessary to improve the familiarity with the resin, or to prevent the viscosity from being increased when kneaded into the resin.

上記したとおり、乾燥後の無機酸化物粉体中に吸収された水は15質量%以下ではあるものの、完全に除去されていないため、該粉体中の水分量を更に低減する必要がある場合は、更に焼成処理を行う。   As described above, the water absorbed in the inorganic oxide powder after drying is 15% by mass or less, but it is not completely removed, so the amount of water in the powder needs to be further reduced Performs a further baking treatment.

上記焼成処理時の焼成温度は、低すぎると分散媒成分の除去が困難であり、高すぎると無機酸化物粒子の融着が生じるため、300〜1300℃、更には600〜1200℃で行うのが好ましい。   If the calcination temperature during the calcination treatment is too low, it is difficult to remove the dispersion medium component, and if it is too high, the inorganic oxide particles are fused, so that the calcination temperature is 300 to 1300 ° C. Is preferred.

焼成時間については、残存する水が除去されれば特に制限されないが、あまり長すぎると不経済であるため、目的とする焼成温度まで昇温した後、0.5〜48時間、より好ましくは、2〜24時間の範囲で保持し焼成を行えば十分である。   The firing time is not particularly limited as long as the remaining water is removed, but it is uneconomical if it is too long, so after raising the temperature to the intended firing temperature, 0.5 to 48 hours, more preferably, It is sufficient to hold and calcinate in the range of 2 to 24 hours.

焼成時の雰囲気も特に制限はされず、アルゴンや窒素等の不活性ガス下、又は大気雰囲気下で行うことができる。   The atmosphere during firing is not particularly limited, and can be performed under an inert gas such as argon or nitrogen, or in an air atmosphere.

このようにして得られた無機酸化物粉体は、水分量が1質量%以下であると共に、分散性にも優れるため、封止材用フィラー等の水分を嫌う用途で好適に使用できる。   The inorganic oxide powder obtained in this way has a water content of 1% by mass or less and is excellent in dispersibility, so that it can be suitably used in applications that dislike water such as fillers for sealing materials.

上記焼成処理後に得られる無機酸化物粉体は、解砕処理を行うことなく種々の用途に使用することが可能であるが、目的に応じて、公知の解砕手段により解砕させて使用することも可能である。また、シリコーンオイルや、シランカップリング剤、シラザン、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等、公知の表面処理剤で表面処理を行い、目的の用途に使用することも可能である。   The inorganic oxide powder obtained after the baking treatment can be used for various applications without performing a crushing treatment, but is used after being crushed by a known crushing means depending on the purpose. It is also possible. Moreover, it is also possible to surface-treat with well-known surface treatment agents, such as silicone oil, a silane coupling agent, a silazane, a titanate coupling agent, an aluminum coupling agent, and to use it for the intended use.

表面処理剤や表面処理方法は、前記した内容と同様の手法で行えば良く、得られる表面処理無機酸化物粉体のM値(疎水度)は、50%以上と疎水化されている。また、水分量も1質量%以下である。   The surface treatment agent and the surface treatment method may be performed in the same manner as described above, and the M value (hydrophobicity) of the obtained surface-treated inorganic oxide powder is hydrophobized to 50% or more. The water content is also 1% by mass or less.

以下、本発明を具体的に説明するため、実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。本発明における諸物性の測定方法は、以下の通りである。   EXAMPLES Hereinafter, examples and comparative examples will be shown in order to specifically describe the present invention, but the present invention is not limited only to these examples. The measuring method of various physical properties in the present invention is as follows.

<分散液中の無機酸化物粒子のメジアン径の測定>
分散液中の無機酸化物粒子のメジアン径の測定は、走査型電子顕微鏡(以下、SEMという)を使用し、画像解析法により実施した。ゾル−ゲル反応終了後に得られた分散液を、純水で希釈し、シリコンウェハー上に滴下した。その後、室温で2時間以上減圧乾燥を行うことで、分散媒を除去し、SEM観察用のサンプルとした。なお、作製したサンプルに存在する無機酸化物粒子の観察は、撮影場所を適宜変更し、200個以上実施した。また値は、体積基準に換算して記載した。
<Measurement of median diameter of inorganic oxide particles in dispersion>
Measurement of the median diameter of the inorganic oxide particles in the dispersion was performed by an image analysis method using a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM). The dispersion obtained after completion of the sol-gel reaction was diluted with pure water and dropped onto a silicon wafer. Then, the dispersion medium was removed by drying under reduced pressure for 2 hours or more at room temperature to prepare a sample for SEM observation. In addition, observation of the inorganic oxide particle which exists in the produced sample was carried out 200 or more times, changing the imaging | photography place suitably. Moreover, the value was described in terms of volume.

<分散方法>
アズワン株式会社製ラボランスクリュー管瓶50ml(商品名:口内径20.3mm、全長35mm)に、無機酸化物粉体0.08gを入れ、更に純水40gを添加し、測定液とする。超音波分散には、BRABSON社製SONIFIRE250(商品名)を使用し、先端径12.5mm、全長7cmのタップ型ホーンの先端から3cmを上記測定液に浸し、周波数20kHz、出力50Wで超音波分散を実施した。乾燥後に得た無機酸化物粉体に関しては、4分間、焼成後に得た無機酸化物粉体に関しては16分間分散を行い、後述するレーザー回折散乱法による粒径測定を行い、ピーク極大値の数と、メジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度を測定した。メジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度の合計を、凝集塊量とした。
<Distribution method>
0.08 g of inorganic oxide powder is put into 50 ml of Laboran screw tube bottle (trade name: mouth inner diameter 20.3 mm, total length 35 mm) manufactured by AS ONE Co., Ltd., and 40 g of pure water is further added to obtain a measurement solution. For ultrasonic dispersion, SONIFIRE250 (trade name) manufactured by BRABSON is used, and 3 cm from the tip of a tap horn with a tip diameter of 12.5 mm and a total length of 7 cm is immersed in the above measuring solution, and ultrasonic dispersion is performed at a frequency of 20 kHz and an output of 50 W. Carried out. The inorganic oxide powder obtained after drying was dispersed for 4 minutes, the inorganic oxide powder obtained after firing was dispersed for 16 minutes, the particle size was measured by the laser diffraction scattering method described later, and the number of peak maximum values The volume frequency of particles having a diameter 10 times or more the median diameter was measured. The total volume frequency of particles having a diameter of 10 times or more the median diameter was defined as the amount of aggregate.

<乾燥後及び焼成後の無機酸化物粒子のメジアン径、及び変動係数の測定>
上述した分散方法により得られた分散液のメジアン径、変動係数を、ベックマン・コールター株式会社製、ベックマンコールターLS230(商品名)を使用し、偏光散乱強度差計測により、0.04μm〜2000μmの範囲で測定した。また、変動係数は、下記式より算出した。変動係数が小さいほど、粒度分布幅が狭いことを示す。
<Measurement of median diameter and coefficient of variation of inorganic oxide particles after drying and firing>
The median diameter and coefficient of variation of the dispersion obtained by the dispersion method described above are in the range of 0.04 μm to 2000 μm by measuring the polarization scattering intensity difference using a Beckman Coulter LS230 (trade name) manufactured by Beckman Coulter Inc. Measured with The coefficient of variation was calculated from the following formula. The smaller the variation coefficient, the narrower the particle size distribution width.

変動係数(%)=粒子径の標準偏差(μm)/粒子径の数平均値(μm)
<圧壊強度の測定>
後述する実施例及び比較例の測定条件を統一するため、以下の方法により測定を実施した。ゾル−ゲル反応後の分散液を遠心分離機にかけ、分散媒と無機酸化物粒子を分離した。その後、100℃で真空乾燥後に得られた無機酸化物粉体を、目開き1.4mm、続いて0.71mmの篩にかけ、目開き0.71mmの篩に残った無機酸化物粉体を測定に使用した。
Coefficient of variation (%) = standard deviation of particle diameter (μm) / number average value of particle diameter (μm)
<Measurement of crushing strength>
In order to unify the measurement conditions of Examples and Comparative Examples described later, measurement was performed by the following method. The dispersion after the sol-gel reaction was centrifuged to separate the dispersion medium and the inorganic oxide particles. Thereafter, the inorganic oxide powder obtained after vacuum drying at 100 ° C. was passed through a sieve having an aperture of 1.4 mm and subsequently 0.71 mm, and the inorganic oxide powder remaining on the sieve having an aperture of 0.71 mm was measured. Used for.

無機酸化物粉体を上皿天秤に載せ、金属製のヘラで荷重をかけ、粉体が解砕された時の荷重を測定した。測定は、50回実施し、上下5つの値を除いた40回分の平均値を圧壊強度値とした。値が小さいほど、粒子が解砕され易いことを示す。   The inorganic oxide powder was placed on an upper pan balance, loaded with a metal spatula, and the load when the powder was crushed was measured. The measurement was performed 50 times, and the average value for 40 times excluding the upper and lower values was taken as the crushing strength value. A smaller value indicates that the particles are more easily crushed.

<M値(疎水度)の測定>
表面処理を行った無機酸化物粒子0.2gを容量250mlのビーカー中の50mlの水に加え、マグネチックスターラーで攪拌した。これにビュレットを使用してメタノールを加え、試料粉末の全量がビーカー内の溶媒に濡れて懸濁した時点を終点として、滴定した。この際、メタノールが直接試料に触れないように、チューブで溶液内に導いた。終点におけるメタノール−水混合溶媒中のメタノールの容量%をM値とした。
<Measurement of M value (hydrophobicity)>
0.2 g of the surface-treated inorganic oxide particles were added to 50 ml of water in a 250 ml beaker and stirred with a magnetic stirrer. To this, methanol was added using a burette, and titration was performed with the end point when the total amount of the sample powder was wetted and suspended in the solvent in the beaker. At this time, the tube was introduced into the solution with a tube so that the sample did not directly touch the sample. The volume% of methanol in the methanol-water mixed solvent at the end point was defined as M value.

<水分量測定方法>
無機酸化物粉体を温度25℃、湿度60%で24時間調湿した。調湿後のサンプルを約2g秤量し、120℃で24時間加熱した。加熱減量を、加熱前のサンプル重量(約2g)で割り、その百分率を水分量とした。
<Moisture content measuring method>
The inorganic oxide powder was conditioned at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60% for 24 hours. About 2 g of the sample after conditioning was weighed and heated at 120 ° C. for 24 hours. The loss on heating was divided by the sample weight before heating (about 2 g), and the percentage was taken as the amount of water.

<金属元素成分量の測定方法>
乾燥後の無機酸化物粉体2gを精秤して白金皿に移し、濃硝酸10ml、フッ酸10mLをこの順に加えた。これを200℃に設定したホットプレート上に乗せて加熱して内容物を乾固した。室温まで冷却後、更に濃硝酸2mLを加え、200℃に設定したホットプレート上に乗せて加熱して溶解した。室温まで冷却後、白金皿の内容物である溶液を容量50mLのメスフラスコに移し、超純水で希釈して標線に合わせた。これを試料として、ICP発光分析装置((株)島津製作所製、型番「ICPS−1000IV」)により、金属元素成分量を測定した。
<Measuring method of metal element component amount>
2 g of the dried inorganic oxide powder was precisely weighed and transferred to a platinum dish, and 10 ml of concentrated nitric acid and 10 ml of hydrofluoric acid were added in this order. This was placed on a hot plate set at 200 ° C. and heated to dry the contents. After cooling to room temperature, 2 mL of concentrated nitric acid was further added, and the solution was placed on a hot plate set at 200 ° C. and heated to dissolve. After cooling to room temperature, the solution as the contents of the platinum dish was transferred to a 50 mL volumetric flask, diluted with ultrapure water, and aligned with the marked line . Using this as a sample, the amount of metal element components was measured with an ICP emission analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, model number “ICPS-1000IV”).

<窒素含有量の測定>
(株)住化分析センター製の高感度N.CアナライザーNC−22Fを用い、ボードにシリカ粒子50mgを秤り取り、830℃において完全酸化させた後、TCDガスクロマトグラフィーにて窒素成分の定量分析を行うことによって、無機酸化物粒子中の窒素含有量(質量%)を測定した。
<Measurement of nitrogen content>
High sensitivity N.M. Using C analyzer NC-22F, 50 mg of silica particles are weighed on a board, completely oxidized at 830 ° C., and then subjected to quantitative analysis of nitrogen components by TCD gas chromatography, whereby nitrogen in inorganic oxide particles Content (mass%) was measured.

実施例1
5Lの4つ口フラスコに、塩基性触媒として15質量%アンモニア水を150g(金属アルコキシドの質量に対し、1.2質量%)、及び有機溶媒としてメタノールを1040g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、27質量%)を投入し、35℃で攪拌した。金属アルコキシドとしてテトラメトキシシラン1940g、塩基性触媒として5質量%アンモニア水700g(金属アルコキシドの質量に対し、アンモニアの含量として1.8質量、先に仕込んだアンモニア水との合計で3.0質量%)を、それぞれ独立に液中滴下した。滴下は、5時間で終了するように速度を調整して実施した。滴下開始後10分の段階で、反応液が白濁しており、反応が進行している様子が確認された。なお、無機酸化物粒子分散液の質量は、3830gである。
Example 1
In a 5 L four-necked flask, 150 g of 15% ammonia water as a basic catalyst (1.2% by mass with respect to the mass of the metal alkoxide) and 1040 g of methanol as an organic solvent (mass of the inorganic oxide particle dispersion) 27 mass%) was added and stirred at 35 ° C. 1940 g of tetramethoxysilane as the metal alkoxide, 700 g of 5% by weight ammonia water as the basic catalyst (1.8% by weight as the ammonia content with respect to the weight of the metal alkoxide, and 3.0% by weight in total with the previously added ammonia water) ) Were independently dropped into the liquid. The dropping was carried out by adjusting the speed so as to be completed in 5 hours. At 10 minutes after the start of dropping, the reaction solution was cloudy, and it was confirmed that the reaction was progressing. The mass of the inorganic oxide particle dispersion is 3830 g.

滴下終了後、0.5時間熟成を行い、ドライアイス(固体状の二酸化炭素)20g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、2.6質量%)を投入後、20時間放置した。20時間経過した段階でシリカ粒子が沈降しており、定量ろ紙(保留粒子径7μm)を使用し、減圧濾過を行い、1303gのケークを得た。ろ液は透明であり、ろ過漏れは確認されなかった。更に、100℃で16時間減圧乾燥を行い、804gのシリカ粒子を得た。続けて、900℃で10時間焼成を行った。焼成雰囲気の調整は特に行わず、空気雰囲気下で実施した。焼成後に焼結している様子はなく、743gのシリカ粒子を得た。   After completion of the dropwise addition, aging was performed for 0.5 hour, and 20 g of dry ice (solid carbon dioxide) (2.6% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added and left for 20 hours. Silica particles were settled after 20 hours had passed. Using quantitative filter paper (retained particle diameter: 7 μm), vacuum filtration was performed to obtain 1303 g of cake. The filtrate was transparent and no filtration leakage was confirmed. Furthermore, it dried under reduced pressure at 100 degreeC for 16 hours, and obtained 804 g of silica particles. Subsequently, baking was performed at 900 ° C. for 10 hours. The firing atmosphere was not particularly adjusted, and was performed in an air atmosphere. There was no appearance of sintering after firing, and 743 g of silica particles were obtained.

実施例2
ドライアイスの代わりに、炭酸水素アンモニウムを20g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、2.6質量%)を投入した以外は、実施例1と同様に操作を実施した。
Example 2
The operation was carried out in the same manner as in Example 1 except that 20 g of ammonium hydrogen carbonate (2.6% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added instead of dry ice.

実施例3
ドライアイスの添加量を200g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、26質量%)に変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the amount of dry ice added was changed to 200 g (26 mass% with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion).

実施例4
ドライアイスの添加2時間後にろ過した以外は、実施例1と同様に実施した。
Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that filtration was performed 2 hours after the addition of dry ice.

実施例5
反応温度を15℃に変更した以外は、実施例1と同様に操作を行った。
Example 5
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was changed to 15 ° C.

実施例6
5Lの4つ口フラスコに、塩基性水溶液として25質量%アンモニア水を210g(金属アルコキシドの質量に対し、アンモニアの含量として3.1質量%)、及び有機溶媒としてメタノールを310g、及びイソプロピルアルコールを710g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、26.8質量%)を投入し、40℃で攪拌した。金属アルコキシドとしてテトラエトキシシラン26gを滴下後、10分経過したところで反応液が白濁しており、反応が進行したことが確認された。続いて、金属アルコキシドとしてテトラメトキシシシラン1650g、メタノール170g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し4.5質量%、アルコールの合計で31質量%)の混合溶液と、塩基性触媒として25%アンモニア水730g(金属アルコキシドの質量に対し、アンモニアの含量として10.9質量%、先に仕込んだアンモニア水との合計で14質量%)を、それぞれ独立に液中滴下した。滴下は、2時間で終了するように速度を調整して実施した。なお、無機酸化物粒子分散液の質量は、3806gである。
Example 6
In a 5 L four-necked flask, 210 g of 25% by mass aqueous ammonia as a basic aqueous solution (3.1% by mass as the ammonia content with respect to the mass of the metal alkoxide), 310 g of methanol as the organic solvent, and isopropyl alcohol 710 g (26.8% by mass relative to the mass of the inorganic oxide particle dispersion) was added and stirred at 40 ° C. After 26 g of tetraethoxysilane was added dropwise as a metal alkoxide, the reaction solution became cloudy after 10 minutes had passed, confirming that the reaction had proceeded. Subsequently, a mixed solution of 1650 g of tetramethoxysilane and 170 g of methanol (4.5% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion, 31% by mass in total of alcohol) as the metal alkoxide, and 25% as the basic catalyst Ammonia water 730 g (10.9% by mass as the ammonia content with respect to the mass of the metal alkoxide, and 14% by mass in total with the ammonia water previously charged) was dropped in the liquid independently. The dropping was carried out by adjusting the speed so as to be completed in 2 hours. The mass of the inorganic oxide particle dispersion is 3806 g.

滴下終了後、ドライアイス(固体状の二酸化炭素)20g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、3.0質量%)を投入後、20時間放置した。20時間経過した段階でシリカ粒子が沈降しており、定量ろ紙(保留粒子径7μm)を使用し、減圧濾過を行い、1266gのケークを得た。ろ液は透明であり、ろ過漏れは確認されなかった。更に、100℃で16時間真空乾燥し、693gのシリカ粒子を得た。続いて、900℃で10時間焼成を行った。焼成雰囲気の調整は特に行わず、空気雰囲気下で実施した。焼成後に焼結している様子はなく、659gのシリカ粒子を得た。   After completion of dropping, 20 g of dry ice (solid carbon dioxide) (3.0% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added and left for 20 hours. After 20 hours, silica particles had settled, and a quantitative filter paper (retained particle diameter: 7 μm) was used, followed by vacuum filtration to obtain 1266 g of cake. The filtrate was transparent and no filtration leakage was confirmed. Furthermore, it vacuum-dried at 100 degreeC for 16 hours, and obtained 693 g of silica particles. Subsequently, baking was performed at 900 ° C. for 10 hours. The firing atmosphere was not particularly adjusted, and was performed in an air atmosphere. There was no appearance of sintering after firing, and 659 g of silica particles were obtained.

実施例7
ろ紙(孔径6μm)を使用し、0.1MPaの圧力で、加圧ろ過を行った以外は、実施例6と同様に操作を行った。
Example 7
The operation was performed in the same manner as in Example 6 except that filter paper (pore diameter: 6 μm) was used and pressure filtration was performed at a pressure of 0.1 MPa.

実施例8
ろ布(通気量0.2cc/(cm・sec))及び、ろ紙(孔径6μm)を重ねて使用し、回転数1000rpmで遠心ろ過を実施した以外は、実施例6と同様に操作を行った。
Example 8
The same operation as in Example 6 was performed, except that filter cloth (aeration rate 0.2 cc / (cm 2 · sec)) and filter paper (pore diameter 6 μm) were used in piles and centrifugal filtration was performed at a rotation speed of 1000 rpm. It was.

実施例9
3Lの4つ口フラスコに、金属アルコキシドとしてテトラメトキシシラン475gを仕込み、有機溶媒としてメタノールを238g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、11質量%)と、酸触媒として0.035質量%塩酸56g(金属アルコキシドの質量に対し、塩化水素の含量として、0.003質量%)を加え、室温で10分間攪拌することによって、テトラメトキシシランを加水分解した。続いて、金属アルコキシドとしてチタンテトライソプロポキシド250gをイソプロピルアルコール500g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、23質量%)で希釈した液を添加し、透明な複合アルコキシド溶液を得た。
Example 9
A 3 L four-necked flask was charged with 475 g of tetramethoxysilane as a metal alkoxide, 238 g of methanol as an organic solvent (11% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion), and 0.035% by mass as an acid catalyst. Hydrochloric acid was hydrolyzed by adding 56 g of hydrochloric acid (0.003% by mass as the content of hydrogen chloride with respect to the mass of the metal alkoxide) and stirring at room temperature for 10 minutes. Subsequently, a solution obtained by diluting 250 g of titanium tetraisopropoxide as a metal alkoxide with 500 g of isopropyl alcohol (23 mass% with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion) was added to obtain a transparent composite alkoxide solution.

5Lの4つ口フラスコに、イソプロピルアルコールを256g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、12質量%、合計で46質量%)、25質量%アンモニア水を64g(金属アルコキシドの質量に対し、アンモニアの含量として2.2質量%)仕込み、40℃で保持、攪拌した。これに、上記複合アルコキシド溶液と、25質量%アンモニア水344g(金属アルコキシドの質量に対し、アンモニアの含量として3.9質量%、合計で6質量%)を、それぞれ独立に液中滴下した。滴下は、5時間で終了するように速度を調整して実施した。滴下開始後10分の段階で、反応液が白濁しており、反応が進行している様子が確認された。なお、無機酸化物粒子分散液の質量は、2183gである。   In a 5 L four-necked flask, 256 g of isopropyl alcohol (12 mass% with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion, 46 mass% in total), 64 g of 25 mass% aqueous ammonia (based on the mass of the metal alkoxide, The ammonia content was 2.2% by mass), and the mixture was kept at 40 ° C. and stirred. The composite alkoxide solution and 344 g of 25% by mass aqueous ammonia (3.9% by mass as the ammonia content with respect to the mass of the metal alkoxide, 6% by mass in total) were independently added dropwise to the solution. The dropping was carried out by adjusting the speed so as to be completed in 5 hours. At 10 minutes after the start of dropping, the reaction solution was cloudy, and it was confirmed that the reaction was progressing. The mass of the inorganic oxide particle dispersion is 2183 g.

滴下終了後、0.5時間熟成を行い、ドライアイス(固体状の二酸化炭素)150g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、58質量%)を投入後、4時間放置した。4時間放置した段階でシリカ−チタニア複合酸化物粒子が沈降しており、定量ろ紙(保留粒子径5μm)を使用し、減圧濾過を行い、398gのケークを得た。ろ液は透明であり、ろ過漏れは確認されなかった。得られたシリカ−チタニア複合酸化物粒子を100℃で16時間真空乾燥し、260gのシリカ−チタニア複合酸化物を得た。更に、1050℃で12時間焼成を行った。焼成雰囲気の調整は特に行わず、空気雰囲気下で実施した。焼成後に焼結している様子はなく、247gのシリカ−チタニア複合酸化物粒子を得た。   After completion of the dropwise addition, aging was performed for 0.5 hour, and 150 g of dry ice (solid carbon dioxide) (58% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added and left for 4 hours. Silica-titania composite oxide particles settled when left standing for 4 hours. Using quantitative filter paper (retained particle diameter: 5 μm), vacuum filtration was performed to obtain 398 g of cake. The filtrate was transparent and no filtration leakage was confirmed. The obtained silica-titania composite oxide particles were vacuum-dried at 100 ° C. for 16 hours to obtain 260 g of silica-titania composite oxide. Further, baking was performed at 1050 ° C. for 12 hours. The firing atmosphere was not particularly adjusted, and was performed in an air atmosphere. There was no appearance of sintering after firing, and 247 g of silica-titania composite oxide particles were obtained.

実施例10
3Lの4つ口フラスコに、酸触媒として0.1質量%塩酸4.0g(金属アルコキシドの質量に対し、塩化水素の含量として0.001質量%)と、金属アルコキシドとしてテトラエトキシシラン158g、メタノール950g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、24質量%)を投入し、室温で2時間攪拌させながら、加水分解を行った。そこへ、金属アルコキシドとして、ジルコニウムn−ブトキシド38gとイソプロパノール400g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、10質量%)の混合溶液を添加し、複合アルコキシド溶液とした。
Example 10
In a 3 L four-necked flask, 4.0 g of 0.1 mass% hydrochloric acid as the acid catalyst (0.001 mass% as the content of hydrogen chloride with respect to the mass of the metal alkoxide), 158 g of tetraethoxysilane as the metal alkoxide, methanol 950 g (24% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion) was added, and hydrolysis was performed while stirring at room temperature for 2 hours. A mixed solution of 38 g of zirconium n-butoxide and 400 g of isopropanol (10% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion) was added thereto as a metal alkoxide to obtain a composite alkoxide solution.

10Lの4つ口フラスコに、メタノール1980g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、51質量%)、25質量%アンモニア水を125g(金属アルコキシドの質量に対し、9.5質量%)を加え、そこへ、金属アルコキシドとしてテトラエトキシシラン4.0gとメタノール80g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、2質量%)の混合溶液を20℃に保持し、5分かけて添加したところ、反応液が僅かに白濁している様子が確認された。そこへ、上記複合アルコキシド溶液を2時間かけて滴下した。更に、金属アルコキシドとしてテトラエトキシシラン128gとメタノール400g(無機酸化物粒子分散液の質量に対し、1質量%、全体で88質量%)の混合溶液を2時間かけて滴下した。なお、無機酸化物粒子分散液の質量は、4267gである。   To a 10 L four-necked flask, 1980 g of methanol (51 mass% with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion) and 125 g of 25 mass% aqueous ammonia (9.5 mass% with respect to the mass of the metal alkoxide) were added. Then, as a metal alkoxide, a mixed solution of 4.0 g of tetraethoxysilane and 80 g of methanol (2% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion) was maintained at 20 ° C. and added over 5 minutes. It was confirmed that the reaction solution was slightly cloudy. The said composite alkoxide solution was dripped there over 2 hours. Furthermore, a mixed solution of 128 g of tetraethoxysilane and 400 g of methanol (1% by mass with respect to the mass of the inorganic oxide particle dispersion, and 88% by mass in total) as a metal alkoxide was dropped over 2 hours. The mass of the inorganic oxide particle dispersion is 4267 g.

滴下終了後、0.5時間熟成を行い、ドライアイス(固体状の二酸化炭素)を20g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、21質量%)を投入後、20時間放置した。20時間放置した段階でシリカ−ジルコニア複合酸化物粒子が沈降しており、定量ろ紙(保留粒子径5μm)を使用し、減圧濾過を行い、153gのケークを得た。得られたシリカ−ジルコニア複合酸化物粒子を100℃で16時間真空乾燥し、98gのシリカ−ジルコニア複合酸化物を得た。更に、1000℃で6時間焼成を行った。焼成雰囲気の調整は特に行わず、空気雰囲気下で実施した。焼成後に焼結している様子はなく、89gのシリカ−ジルコニア複合酸化物粒子を得た。   After completion of the dropwise addition, the mixture was aged for 0.5 hours, and 20 g of dry ice (solid carbon dioxide) (21% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added and left for 20 hours. Silica-zirconia composite oxide particles settled when left standing for 20 hours. Using quantitative filter paper (retained particle diameter 5 μm), vacuum filtration was performed to obtain 153 g of cake. The obtained silica-zirconia composite oxide particles were vacuum-dried at 100 ° C. for 16 hours to obtain 98 g of silica-zirconia composite oxide. Further, baking was performed at 1000 ° C. for 6 hours. The firing atmosphere was not particularly adjusted, and was performed in an air atmosphere. There was no appearance of sintering after firing, and 89 g of silica-zirconia composite oxide particles were obtained.

実施例11
有機溶媒として、メタノール780g、イソプロピルアルコール260gを使用した以外は、実施例1と同様に操作を行った。
Example 11
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that 780 g of methanol and 260 g of isopropyl alcohol were used as the organic solvent.

実施例12
ドライアイスの代わりに、炭酸アンモニウムを20g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、2.6質量%)を投入した以外は、実施例1と同様に操作を実施した。
Example 12
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that 20 g of ammonium carbonate (2.6% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added instead of dry ice.

実施例13
ドライアイスの代わりに、カルバミン酸アンモニウムを20g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、2.6質量%)を投入した以外は、実施例1と同様に操作を実施した。
Example 13
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that 20 g of ammonium carbamate (2.6% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added instead of dry ice.

実施例14
乾燥温度を150℃とした以外は、実施例1と同様に操作を実施した。窒素含有量の測定を行ったところ、0.01%であった。
Example 14
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature was 150 ° C. The nitrogen content was measured and found to be 0.01%.

実施例15
乾燥温度を150℃とした以外は、実施例2と同様に操作を実施した。窒素含有量の測定を行ったところ、0.01%であった。
Example 15
The operation was performed in the same manner as in Example 2 except that the drying temperature was 150 ° C. The nitrogen content was measured and found to be 0.01%.

実施例16
炭酸水素アンモニウムを110g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、15質量%)を投入した以外は、実施例1と同様に操作を実施した。
Example 16
The operation was carried out in the same manner as in Example 1 except that 110 g of ammonium hydrogen carbonate (15% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added.

実施例17
炭酸水素アンモニウムを370g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、50質量%)を投入した以外は、実施例1と同様に操作を実施した。
Example 17
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that 370 g of ammonium hydrogen carbonate (50% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added.

比較例1
実施例1において、ドライアイスの添加を行わずにろ過を実施したところ、分散液が、ろ紙をすり抜け、シリカを回収することが出来なかった。得られた分散液を室温で真空乾燥させ、ある程度の分散媒を留去した後、実施例1同様に、乾燥、焼成を行った。
Comparative Example 1
In Example 1, when filtration was performed without adding dry ice, the dispersion slipped through the filter paper and silica could not be recovered. The obtained dispersion was vacuum-dried at room temperature and a certain amount of the dispersion medium was distilled off, followed by drying and firing in the same manner as in Example 1.

比較例2
実施例1で得られた無機酸化物粒子分散液3830gに、純水を3830g添加し、40℃で減圧濃縮し、3830gのメタノール水を留去した。更に、純水1530gを添加し後、1530gのメタノール水を留去し、分散媒が水に置換された無機酸化物粒子分散液を得た。得られた無機酸化物粒子分散液に、炭酸水素アンモニウムを110g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、15質量%)を添加した後は、実施例1と同様に操作を行ったが、分散媒にメタノールが存在しなかったため、減圧濾過時に分散液がろ紙をすり抜け、シリカ粒子を回収することができなかった。
Comparative Example 2
To 3830 g of the inorganic oxide particle dispersion obtained in Example 1, 3830 g of pure water was added and concentrated under reduced pressure at 40 ° C., and 3830 g of methanol water was distilled off. Further, after adding 1530 g of pure water, 1530 g of methanol water was distilled off to obtain an inorganic oxide particle dispersion in which the dispersion medium was replaced with water. After 110 g of ammonium hydrogen carbonate (15% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added to the obtained inorganic oxide particle dispersion, the same operation as in Example 1 was performed. Since methanol was not present in the dispersion medium, the dispersion liquid slipped through the filter paper during filtration under reduced pressure, and silica particles could not be recovered.

比較例3
炭酸水素アンモニウムを370g(分散液中の無機酸化物粒子に対し、50質量%)を投入した以外は、比較例2と同様に操作を実施した。
Comparative Example 3
The operation was performed in the same manner as in Comparative Example 2 except that 370 g of ammonium hydrogen carbonate (50% by mass with respect to the inorganic oxide particles in the dispersion) was added.

上記実施例1〜17、比較例1〜3において、無機酸化物分散液中の無機酸化物粒子のメジアン径、乾燥後、及び焼成後の無機酸化物粒子のメジアン径、及び変動係数、並びに乾燥後の無機酸化物粒子の圧壊強度の結果を表1に示す。表1の結果より、本発明の製造方法により、得られた無機酸化物粒子は、いずれも圧壊強度が非常に低く、無機酸化物粒子分散液の濃縮、及び濃縮後の乾燥において、解砕処理の必要な、無機酸化物粒子の強固な凝集塊の生成が防止されていることが分かる。   In the said Examples 1-17 and Comparative Examples 1-3, the median diameter of the inorganic oxide particle in an inorganic oxide dispersion liquid, the median diameter of the inorganic oxide particle after drying, and a baking, a coefficient of variation, and drying The results of the crushing strength of the later inorganic oxide particles are shown in Table 1. From the results in Table 1, the inorganic oxide particles obtained by the production method of the present invention all have very low crushing strength, and are crushed in the concentration of the inorganic oxide particle dispersion and the drying after the concentration. It can be seen that formation of strong agglomerates of inorganic oxide particles, which is necessary for the above, is prevented.

Figure 0005698087
Figure 0005698087

実施例18
実施例1において得られた100℃で16時間乾燥後のシリカ粒子400gを容積20Lの容器に入れ、窒素置換すると同時に、250℃に加熱した。10L/分の速度で窒素の流通を15分間継続した後、容器内を密閉して、水蒸気をミキサー内の分圧で60kPa導入した。続いて、ヘキサメチルジシラザン120g(無機酸化物粒子に対し、30質量部)を一流体ノズルで噴霧し、そのまま60分間攪拌を継続することにより、表面処理を行った。ミキサーを開放し、雰囲気を窒素ガスで置換した後に、表面処理品を取り出した。
Example 18
400 g of the silica particles obtained after drying at 100 ° C. for 16 hours obtained in Example 1 were put in a container with a volume of 20 L, purged with nitrogen, and simultaneously heated to 250 ° C. After the nitrogen flow was continued for 15 minutes at a rate of 10 L / min, the inside of the container was sealed, and water vapor was introduced at a partial pressure in the mixer of 60 kPa. Subsequently, 120 g of hexamethyldisilazane (30 parts by mass with respect to the inorganic oxide particles) was sprayed with a one-fluid nozzle, and the surface treatment was performed by continuing stirring for 60 minutes. After opening the mixer and replacing the atmosphere with nitrogen gas, the surface-treated product was taken out.

実施例19
実施例11で得られたシリカ粒子400gを使用し、実施例1と同様の操作で表面処理を行った。
Example 19
Using 400 g of the silica particles obtained in Example 11, surface treatment was performed in the same manner as in Example 18 .

実施例20
実施例11で得られたシリカ粒子140g、トルエン700gを1L4つ口フラスコに入れ、室温で攪拌した。そこへアミノ変性オイル1.68g(無機酸化物粒子に対し、1.2部)投入し、110℃で1時間加熱還流を行った。その後、減圧蒸留により溶媒留去を行い、表面処理品を得た。
Example 20
140 g of silica particles obtained in Example 11 and 700 g of toluene were placed in a 1 L four-necked flask and stirred at room temperature. Thereto was added 1.68 g of amino-modified oil (1.2 parts with respect to the inorganic oxide particles), and the mixture was heated to reflux at 110 ° C. for 1 hour. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a surface-treated product.

実施例21
実施例11で得られたシリカ粒子140g、トルエン700gを1L4つ口フラスコに入れ、室温で攪拌した。そこへデシルトリメトキシシラン3.76g(無機酸化物粒子に対し、2.7部)投入し、110℃で1時間加熱還流を行った。その後、減圧蒸留により溶媒留去を行い、表面処理品を得た。
Example 21
140 g of silica particles obtained in Example 11 and 700 g of toluene were placed in a 1 L four-necked flask and stirred at room temperature. Thereto, 3.76 g of decyltrimethoxysilane (2.7 parts relative to the inorganic oxide particles) was added, and the mixture was heated to reflux at 110 ° C. for 1 hour. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a surface-treated product.

上記実施例18〜21に関して、乾燥前後での疎水度の値と圧壊強度の値を示した。表面が疎水化されていた。また、圧壊強度の値も表面処理することにより低くなっていた。   Regarding Examples 18 to 21, the values of hydrophobicity and crushing strength before and after drying were shown. The surface was hydrophobized. Moreover, the value of the crushing strength was lowered by the surface treatment.

Figure 0005698087
Figure 0005698087

Claims (3)

ゾル−ゲル法によって得られる、メジアン径が0.01〜5μmのシリカを含む球状の無機酸化物粒子により構成され、水分量が3〜15質量%の無機酸化物粉体であって、上記無機酸化物粉体は金属塩が粒子表面に存在せず、且つ、該無機酸化物粉体を、アズワン株式会社製ラボランスクリュー管瓶50ml(商品名:口内径20.3mm、全長35mm)に、0.08g入れ、純水40gを添加して測定液を調整し、超音波分散機として、BRABSON社製SONIFIRE250(商品名)を使用し、上記測定液に、先端径12.5mm、全長7cmのタップ型ホーンの先端から3cmを浸し、周波数20kHz、出力50Wでの超音波分散を4分間実施して得られる水分散液について、レーザー回折散乱法による粒径測定でのピーク極大値が1つであり、且つメジアン径の10倍以上の径の粒子の体積頻度が0.1%以下であることを特徴とする無機酸化物粉体。 An inorganic oxide powder comprising spherical inorganic oxide particles containing silica having a median diameter of 0.01 to 5 μm, obtained by a sol-gel method, and having a moisture content of 3 to 15% by mass , the inorganic In the oxide powder, no metal salt is present on the particle surface, and the inorganic oxide powder is placed in 50 ml of a lab run screw tube bottle (product name: mouth inner diameter 20.3 mm, total length 35 mm) manufactured by AS ONE Corporation. 0.08 g was added, 40 g of pure water was added to adjust the measurement liquid, and a BRABSON SONIFIRE 250 (trade name) was used as an ultrasonic disperser. The measurement liquid had a tip diameter of 12.5 mm and a total length of 7 cm. immersed 3cm from the tip of the tap horn, frequency 20 kHz, an ultrasonic dispersion aqueous dispersion obtained by performing 4 minutes at output 50 W, peak in the particle size measured by a laser diffraction scattering method Maximum value is one, and the inorganic oxide powder volume frequency of particles of diameter more than 10 times the median diameter is equal to or less than 0.1%. 疎水化処理され、M値が50%以上である請求項に記載の無機酸化物粉体。 The inorganic oxide powder according to claim 1 , which has been hydrophobized and has an M value of 50% or more. 請求項1又は2に記載の無機酸化物粉体を含む封止剤用フィラー。 The filler for sealing agents containing the inorganic oxide powder of Claim 1 or 2 .
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