JP6022302B2 - Dry silica fine particles - Google Patents

Dry silica fine particles Download PDF

Info

Publication number
JP6022302B2
JP6022302B2 JP2012239324A JP2012239324A JP6022302B2 JP 6022302 B2 JP6022302 B2 JP 6022302B2 JP 2012239324 A JP2012239324 A JP 2012239324A JP 2012239324 A JP2012239324 A JP 2012239324A JP 6022302 B2 JP6022302 B2 JP 6022302B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
silica fine
particle size
dry silica
size distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012239324A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014088285A (en
Inventor
博男 青木
博男 青木
淳一 氏田
淳一 氏田
逸富 中村
逸富 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP2012239324A priority Critical patent/JP6022302B2/en
Publication of JP2014088285A publication Critical patent/JP2014088285A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6022302B2 publication Critical patent/JP6022302B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Description

本発明は、半導体封止剤等に使用する樹脂組成物の充填剤や電子写真用トナーの外添剤などとして好適に使用できる新規な乾式シリカに関する。   The present invention relates to a novel dry silica that can be suitably used as a filler for a resin composition used for a semiconductor encapsulant or the like, or as an external additive for an electrophotographic toner.

比表面積20〜60m/gの乾式シリカ微粒子は、半導体封止剤や半導体実装用接着剤に添加される充填剤として、また、電子写真用トナー粒子の外添剤としての需要が見込まれる。 Dry silica fine particles having a specific surface area of 20 to 60 m 2 / g are expected to be used as fillers added to semiconductor encapsulants and semiconductor mounting adhesives and as external additives for electrophotographic toner particles.

即ち、近年、半導体デバイスの小型化、薄型化に伴い、エポキシ樹脂組成物である半導体封止剤や半導体実装接着剤に添加される充填剤の粒子径が小さくなっていく傾向があり、比表面積20〜60m/g、一次粒子径に換算すると50〜150nm程度を有するシリカ微粒子が好適に用いられる(特許文献1参照)。 That is, in recent years, with the downsizing and thinning of semiconductor devices, the particle size of fillers added to semiconductor encapsulants and semiconductor mounting adhesives, which are epoxy resin compositions, tends to decrease, and the specific surface area. Silica fine particles having a diameter of 20 to 60 m 2 / g and a primary particle diameter of about 50 to 150 nm are preferably used (see Patent Document 1).

半導体デバイスの小型化、薄型化の進展は急速であり、成形性を重視する用途では、既存の比表面積20〜60m/gの乾式シリカ微粒子を充填剤として用いたエポキシ樹脂組成物では、その粘度が高く、不具合をきたすようになった。 The progress of miniaturization and thinning of semiconductor devices is rapid, and in applications where emphasis is placed on moldability, an epoxy resin composition using dry silica fine particles having an existing specific surface area of 20 to 60 m 2 / g as a filler Viscosity was high, causing problems.

一方、比表面積20〜60m/gの乾式シリカ微粒子は、電子写真用トナー粒子の外添剤として使用されたとき、長期の使用でもトナー樹脂粒子へ埋没しないため、長期の使用にわたって優れた流動性をトナー粒子に付与できることが知られている(特許文献1参照)。 On the other hand, when dry silica fine particles having a specific surface area of 20 to 60 m 2 / g are used as an external additive for toner particles for electrophotography, they do not embed in the toner resin particles even for long-term use. It is known that the property can be imparted to toner particles (see Patent Document 1).

電子写真用トナー粒子の外添剤には、良好に目的の粒度に分散される特性が要求される。   The external additive for toner particles for electrophotography is required to have a property of being well dispersed in a desired particle size.

このため、比表面積20〜60m/g、一次粒子径に換算すると50〜150nm程度を有するシリカ微粒子であって、既存の同サイズの乾式シリカ微粒子よりも、エポキシ樹脂に充填したときの樹脂組成物の粘度が低く、また良好に目的の粒度に分散される特性を有するものが要求されるようになった。 For this reason, it is a silica fine particle which has a specific surface area of 20 to 60 m 2 / g and a primary particle diameter of about 50 to 150 nm, and the resin composition when filled with an epoxy resin rather than the existing dry silica fine particles of the same size A product having a low viscosity and a property of being well dispersed in a desired particle size has been demanded.

特開2008−19157号公報JP 2008-19157 A

従って、本発明の目的は、比表面積が20〜60m/gの範囲にありながら、既存の同サイズの乾式シリカ微粒子よりも、一次粒子径の粒度まで容易に分散される優れた分散特性を有し、エポキシ樹脂に充填した樹脂組成物において低い粘度を実現でき、前記樹脂用樹脂充填剤やトナー用乾式シリカ微粒子として有用な乾式シリカ微粒子を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide excellent dispersion characteristics that can be easily dispersed to the primary particle size than the existing dry silica fine particles having the specific surface area in the range of 20 to 60 m 2 / g. Thus, the present invention provides a dry silica fine particle useful as a resin filler for a resin or a dry silica fine particle for a toner.

本発明者は、上記課題を解決すべく、珪素化合物の燃焼によって生成し、火炎中および火炎近傍において成長、凝集する乾式シリカ微粒子について、鋭意検討を行なった結果、乾式シリカ微粒子を生成するための火炎条件のみならずその冷却条件を調整することで、前記目的を達成した乾式シリカ微粒子を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above problems, the present inventor has conducted intensive studies on dry silica fine particles produced by combustion of a silicon compound and growing and aggregating in and near a flame. By adjusting not only the flame conditions but also the cooling conditions, the present inventors have succeeded in obtaining dry silica fine particles that have achieved the above object, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、珪素化合物の燃焼によって得られた乾式シリカ微粒子であって、以下の条件を満足することを特徴とする乾式シリカ微粒子である。
(1)BET比表面積が20〜60m/gである。
(2)100×DCS/DUSAXSが100〜110である。
ここで、DCSは遠心沈降法による該乾式シリカ微粒子の重量基準粒度分布のメジアン径であり、DUSAXSは超小角X線散乱法による該乾式シリカ微粒子の体積基準粒度分布のメジアン径である。
That is, the present invention is a dry silica fine particle obtained by combustion of a silicon compound, which satisfies the following conditions.
(1) The BET specific surface area is 20 to 60 m 2 / g.
(2) 100 × D CS / D USAXS is 100 to 110.
Here, D CS is the median diameter of the weight-based particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles by centrifugal sedimentation, D USAXS is volume-based median diameter of particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles with ultra-small angle X-ray scattering method.

上記本発明の乾式シリカ微粒子においては、130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であること、珪素化合物がシロキサン、特に、環状シロキサンであること、が好適である。   In the dry silica fine particles of the present invention, it is preferable that the water content measured by the loss on drying method at 130 ° C. is 0.5% by mass or less, and that the silicon compound is siloxane, particularly cyclic siloxane. is there.

尚、本発明において、前記した遠心沈降法による粒度分布は、該乾式シリカ微粒子を1.5質量%濃度で出力20W、分散時間3分で水中分散させて得られる分散粒子の重量基準粒度分布である。遠心沈降法の粒度分布測定機の例としては、CPS Instruments Inc.製ディスク遠心式粒度分布測定装置DC24000が挙げられる。   In the present invention, the particle size distribution by the centrifugal sedimentation method described above is a weight-based particle size distribution of dispersed particles obtained by dispersing the dry silica fine particles in water at an output of 20 W at a concentration of 1.5% by mass and a dispersion time of 3 minutes. is there. As an example of the particle size distribution measuring machine of the centrifugal sedimentation method, CPS Instruments Inc. Examples thereof include a disk centrifugal particle size distribution measuring apparatus DC24000.

また、本発明の超小角X線散乱法による粒度分布は、該乾式シリカ微粒子を1.5質量%濃度で出力20W、分散時間3分で水中分散させて得られる水懸濁液の超小角X線散乱スペクトルを体積基準粒度分布としてガンマ分布、粒子形状として球形を仮定し、スペクトルフィッティング操作で得られる体積基準粒度分布である。超小角X線散乱法では、分散粒子ではなく一次粒子に対する粒度分布が得られる。超小角X線散乱法の粒度分布測定としては、リガク製全自動水平型多目的X線回折装置SmartLabを用い、光学系として超小角X線散乱仕様の透過法小角散乱を適用し、得られた散乱スペクトルをリガク製解析ソフトNANO−Solverで粒度分布を解析する手法が挙げられる。   The particle size distribution by the ultra-small angle X-ray scattering method of the present invention is as follows. The ultra-small angle X of an aqueous suspension obtained by dispersing the dry silica fine particles in water at a concentration of 1.5% by mass with an output of 20 W and a dispersion time of 3 minutes. This is a volume-based particle size distribution obtained by a spectrum fitting operation assuming a gamma distribution as a volume-based particle size distribution and a spherical shape as a particle shape. In the ultra-small angle X-ray scattering method, a particle size distribution with respect to primary particles, not dispersed particles, is obtained. For the particle size distribution measurement of the ultra-small angle X-ray scattering method, Rigaku's fully automatic horizontal multi-purpose X-ray diffractometer SmartLab is used, and the transmission method small-angle scattering of the ultra-small angle X-ray scattering specification is applied as the optical system. A technique for analyzing the particle size distribution with the analysis software NANO-Solver manufactured by Rigaku can be mentioned.

本発明の乾式シリカ微粒子は、BET比表面積が20〜60m/gであるにも拘わらず、実質的に1次粒子のレベルにまで分散される優れた分散性能を有しているため、樹脂組成物の微細な成形を可能とする粘度特性を付与でき、樹脂充填剤として極めて有用である。 The dry silica fine particles of the present invention have an excellent dispersion performance that is substantially dispersed to the level of primary particles even though the BET specific surface area is 20 to 60 m 2 / g. Viscosity characteristics that enable fine molding of the composition can be imparted, and it is extremely useful as a resin filler.

また、本発明の乾式シリカ微粒子は、前記の極めて優れた分散性能を有しているため、電子写真用トナー製造における外添・混合工程において、処方によるバラツキなく、トナー樹脂粒子上に目的の粒度に分散される。このため、トナー製品に安定した流動性を付与できる効果を発揮する。したがって、電子写真用トナーの外添剤としても極めて有用である。   In addition, since the dry silica fine particles of the present invention have the above-mentioned extremely excellent dispersion performance, the target particle size on the toner resin particles is not varied in the external addition / mixing step in the production of electrophotographic toner without variation due to prescription. To be distributed. For this reason, the effect which can provide the stable fluidity | liquidity to a toner product is exhibited. Therefore, it is extremely useful as an external additive for an electrophotographic toner.

本発明の乾式シリカ微粒子は、珪素化合物の燃焼によって生成し、火炎中および火炎近傍において成長、凝集せしめる方法、所謂、「乾式法」により得られるシリカ微粒子であり、(1)BET比表面積が20〜60m/gの範囲にありながら、
(2)分散性能に特に優れる
という特性を有する。
The dry silica fine particles of the present invention are silica fine particles produced by burning a silicon compound and growing and agglomerating in a flame and in the vicinity of the flame, so-called “dry method”. (1) BET specific surface area of 20 while in the range of ~60m 2 / g,
(2) It has the characteristic of being particularly excellent in dispersion performance.

上記分散性に優れた特性(2)は、100×DCS/DUSAXSが100〜110であることで特定される。ここで、DCSは遠心沈降法による該乾式シリカ微粒子の重量基準粒度分布のメジアン径であり、DUSAXSは超小角X線散乱法による該乾式シリカ微粒子の体積基準粒度分布のメジアン径である。 The characteristic (2) excellent in the dispersibility is specified by 100 × D CS / D USAXS being 100 to 110. Here, D CS is the median diameter of the weight-based particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles by centrifugal sedimentation, D USAXS is volume-based median diameter of particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles with ultra-small angle X-ray scattering method.

このように、比表面積が20〜60m/gの範囲にある乾式シリカ微粒子であって、前記特性(2)に示す分散性能を有する乾式シリカ粒子は、従来製造された例はなく、本発明によって初めて提供されるものである。即ち、前記特性(2)で示される本発明の乾式シリカ微粒子は、一次粒子同士の化学結合に基づく部分融着、あるいは強い物理的な粒子間力で形成される凝集粒子が存在しないか、ほとんど存在しないことを意味している。これに対して、従来の方法によって製造された乾式シリカ微粒子は、後述する製造方法の相違により、一次粒子同士の化学結合に基づく部分融着、あるいは強い粒子間力で形成される凝集粒子の形成を十分抑止できない結果、得られる乾式シリカ微粒子は、前記特性(2)で示される範囲を大きく上回るものとなり、本発明の前記効果を十分発揮することができない。 Thus, dry silica particles having a specific surface area in the range of 20 to 60 m 2 / g and having the dispersion performance shown in the characteristic (2) are not conventionally produced, and the present invention Is provided for the first time. That is, the dry silica fine particles of the present invention represented by the characteristic (2) have almost no agglomerated particles formed by partial fusion based on chemical bonds between primary particles or strong physical interparticle forces. It means not existing. On the other hand, dry silica fine particles produced by conventional methods are formed by partial fusion based on chemical bonding between primary particles or formation of agglomerated particles by strong interparticle force due to differences in the production methods described below. As a result, the dry silica fine particles obtained greatly exceed the range indicated by the characteristic (2), and the effects of the present invention cannot be sufficiently exhibited.

本発明の乾式シリカ微粒子は、前記特性を有することにより、微細成形が要求される樹脂組成物用の充填剤として、また、電子写真用トナー外添剤として、何れの用途においても好適に使用される。   The dry silica fine particles of the present invention are suitably used in any application as a filler for resin compositions requiring fine molding and as an external additive for electrophotographic toner because of having the above properties. The

即ち、本発明の乾式シリカ微粒子は、前記BET比表面積が前記範囲内であることにより、樹脂充填剤として樹脂組成物の微細成形を可能する。合わせて、樹脂組成物の成形・硬化後の組成物である硬化組成物に十分な強度を付与することができる。また、電子写真用トナー外添剤として適用した場合は、トナー樹脂粒子表面に埋没も脱落もすることなく、安定した付着性を有する。画像形成に際しての転写率向上を加味すれば、BET比表面積が25〜35m/gであることが、更に好ましい形態である。 That is, the dry-type silica fine particles of the present invention enable fine molding of a resin composition as a resin filler when the BET specific surface area is within the above range. In addition, sufficient strength can be imparted to the cured composition that is the composition after molding and curing of the resin composition. In addition, when applied as an external toner additive for electrophotography, the toner resin particles have stable adhesion without being embedded or dropped. In consideration of the improvement in transfer rate during image formation, the BET specific surface area is more preferably 25 to 35 m 2 / g.

また、本発明の乾式シリカ微粒子において、前記特性(2)に示す、100×DCS/DUSAXSが100〜110であることは、一次粒子で構成されるシリカ微粒子が一次粒子のレベルまで分散される優れた分散性能を有することを意味する。なお、DCSは遠心沈降法による該乾式シリカ微粒子の重量基準粒度分布のメジアン径であり、DUSAXSは超小角X線散乱法による該乾式シリカ微粒子の体積基準粒度分布のメジアン径である。遠心沈降法の粒度分布は後述のように媒体中に分散された分散粒子の粒度分布を表し、超小角X線散乱法の粒度分布は一次粒子の粒度分布を表す。このため、100×DCS/DUSAXSは分散粒子のメジアン径を一次粒子のメジアン径で割ったものに100を乗じたものを意味し、シリカ微粒子の分散特性を表現する。 In the dry silica fine particles of the present invention, 100 × D CS / D USAXS shown in the characteristic (2) is 100 to 110. This means that silica fine particles composed of primary particles are dispersed to the level of primary particles. It has excellent dispersion performance. Incidentally, D CS is the median diameter of the weight-based particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles by centrifugal sedimentation, D USAXS is volume-based median diameter of particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles with ultra-small angle X-ray scattering method. As described later, the particle size distribution of the centrifugal sedimentation method represents the particle size distribution of dispersed particles dispersed in the medium, and the particle size distribution of the ultra-small angle X-ray scattering method represents the particle size distribution of primary particles. Therefore, 100 × D CS / D USAXS means a value obtained by multiplying the median diameter of the dispersed particles by the median diameter of the primary particles multiplied by 100, and expresses the dispersion characteristics of the silica fine particles.

前記特性(2)を有する前記乾式シリカ微粒子を樹脂充填剤として用いる場合、当該乾式シリカ微粒子は、樹脂中で、空間的に均一で特定の構造を有さない一次粒子として、実質的に振舞うため、得られる樹脂組成物は微細成形に必要な低粘度特性を有するものとなる。しかも、樹脂中で凝集粒子を形成することもなく、該凝集粒子の生成により微細成形における微細な型部分を凝集粒子が堰きとめ、成形に不具合をきたすことも効果的に防止できるという利点も有する。   When the dry silica fine particles having the characteristic (2) are used as a resin filler, the dry silica fine particles substantially act as primary particles that are spatially uniform and do not have a specific structure in the resin. The obtained resin composition has low viscosity characteristics necessary for fine molding. In addition, there is an advantage that it is possible to effectively prevent the formation of agglomerated particles in the resin, and the agglomerated particles dam the fine mold portion in the fine molding by the generation of the agglomerated particles, thereby effectively preventing the molding. .

さらに、前記特性(2)により、当該乾式シリカ微粒子が電子写真用トナー外添剤として用いられた場合、トナー樹脂粒子上に目的の粒度に分散されるため、安定した流動性を付与されたトナー製品とすることができるという効果を発揮する。   Further, according to the characteristic (2), when the dry silica fine particles are used as an electrophotographic toner external additive, the toner is dispersed with a desired particle size on the toner resin particles, so that the toner having stable fluidity is imparted. Demonstrates the effect of being a product.

本発明の乾式シリカ微粒子は、前記特性を有するものであれば、その他の特性は特に制限されるものではないが、例えば、130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であれば、シリカ微粒子の吸着水分による経時的な強固な凝集粒子形成を抑止できるため、長期保存の後でも上述の優位性を維持できるため、より好ましい形態である。   Other characteristics of the dry silica fine particles of the present invention are not particularly limited as long as they have the above-mentioned characteristics. For example, the moisture content measured by the loss on drying method at 130 ° C. is 0.5 mass. % Or less, it is possible to suppress the formation of strong agglomerated particles over time due to the adsorbed moisture of the silica fine particles, so that the above-mentioned superiority can be maintained even after long-term storage, which is a more preferable form.

また、本発明の乾式シリカ微粒子は、その用途に応じて、シリル化剤、シリコーンオイル、シロキサン類、脂肪酸からなる群から少なくとも1種選ばれる処理剤によってシリカ微粒子の表面を処理してもよい。   The dry silica fine particles of the present invention may be treated on the surface of the silica fine particles with a treatment agent selected from at least one selected from the group consisting of silylating agents, silicone oils, siloxanes and fatty acids depending on the application.

具体的なシリル化剤として、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチルフェニルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、i−ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、i−ブチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ヘキサプロピルジシラザン、ヘキサブチルジシラザン、ヘキサペンチルジシラザン、ヘキサヘキシルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジメチルテトラビニルジシラザン等のシラザン類等が挙げられる。   Specific silylating agents include tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, p-methylphenyltrimethoxysilane, n-butyltri Methoxysilane, i-butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyl Diethoxysilane, i-butyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycine Sidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ Alkoxysilanes such as-(2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane and γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, hexapropyldisilazane, hexabutyldi Examples thereof include silazanes such as silazane, hexapentyldisilazane, hexahexyldisilazane, hexaphenyldisilazane, divinyltetramethyldisilazane, and dimethyltetravinyldisilazane.

シリコーンオイルとしては、ジメチ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、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、カルボン酸変性シリコーンオイル、脂肪酸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、アルコキシ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、アミノ変性シリコーンオイル、末端反応性シリコーンオイル等が挙げられる。   Silicone oils include dimethyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, methylphenyl silicone oil, alkyl modified silicone oil, carboxylic acid modified silicone oil, fatty acid modified silicone oil, polyether modified silicone oil, alkoxy modified silicone oil, carbinol modified. Examples include silicone oil, amino-modified silicone oil, and terminal reactive silicone oil.

シロキサン類としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン等が挙げられる。   Examples of siloxanes include hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, hexamethyldisiloxane, and octamethyltrisiloxane.

脂肪酸としては、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、バルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸が挙げられる。   As fatty acids, long-chain fatty acids such as undecyl acid, lauric acid, tridecylic acid, dodecylic acid, myristic acid, valmitic acid, pentadecylic acid, stearic acid, heptadecylic acid, arachidic acid, montanic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, etc. Is mentioned.

(乾式シリカ微粒子の製造方法)
本発明の乾式シリカ微粒子は珪素化合物の燃焼反応により得られる。本発明の乾式シリカ微粒子を得るにあたっては、当該珪素化合物の燃焼反応による火炎として、最高温度はシリカの融点(約2000K)を超え、なおかつ、冷却時の急な温度勾配を有することが必要である。
(Method for producing dry silica fine particles)
The dry silica fine particles of the present invention are obtained by a combustion reaction of a silicon compound. In obtaining the dry silica fine particles of the present invention, it is necessary for the flame due to the combustion reaction of the silicon compound to have a maximum temperature exceeding the melting point of silica (about 2000 K) and a steep temperature gradient during cooling. .

本発明の乾式シリカ微粒子は同心円多重管構造を有するバーナを用いて製造することが好ましい。以下、その典型例として、同心円4重管バーナを使用する場合について詳述する。   The dry silica fine particles of the present invention are preferably produced using a burner having a concentric multiple tube structure. Hereinafter, the case where a concentric quadruple burner is used will be described in detail as a typical example.

この同心円4重管バーナは中心管を有し、この中心管の外周に第1環状管を配置、第1環状管の外周に第2環状管を配置、第2環状管の外周に第3環状管を配置したバーナである。   This concentric quadruple burner has a central tube, a first annular tube is disposed on the outer periphery of the central tube, a second annular tube is disposed on the outer periphery of the first annular tube, and a third annular tube is disposed on the outer periphery of the second annular tube. A burner with a tube.

前記中心管に、シリカ源として気化した珪素化合物と酸素を予め混合して導入する。この際、窒素等などの不活性ガスも合わせて混合してもよい。また、珪素化合物の加水分解反応でシリカ微粒子を生成させる場合は、酸素と反応すると水蒸気を生成する燃料、例えば水素、炭化水素等を合わせて混合する。   A silicon compound vaporized as a silica source and oxygen are mixed and introduced into the central tube in advance. At this time, an inert gas such as nitrogen may also be mixed. Further, when silica fine particles are generated by a hydrolysis reaction of a silicon compound, a fuel that generates water vapor when reacted with oxygen, such as hydrogen and hydrocarbons, is mixed and mixed.

また、第1環状管には、補助火炎形成のための燃料、例えば水素、炭化水素を導入する。この際、窒素等の不活性ガスを合わせて混合して導入してよい。さらに、酸素も合わせて混合してもよい。   In addition, a fuel for forming an auxiliary flame, such as hydrogen or hydrocarbon, is introduced into the first annular pipe. At this time, an inert gas such as nitrogen may be mixed and introduced. Furthermore, oxygen may be mixed together.

更に、第2環状管には、補助火炎形成のための酸素を導入する。この際、窒素等の不活性ガスを合わせて混合してよい。   Further, oxygen for forming an auxiliary flame is introduced into the second annular pipe. At this time, an inert gas such as nitrogen may be mixed and mixed.

更にまた、第3環状管には、酸素と窒素等の不活性ガスの混合ガスを導入する。空気導入は容易であるため、空気導入は好適な様態である。   Furthermore, a mixed gas of an inert gas such as oxygen and nitrogen is introduced into the third annular tube. Since air introduction is easy, air introduction is a preferred mode.

火炎中ならびに火炎近傍で生成・成長・凝集して得られる乾式シリカ微粒子の特性は、該シリカ微粒子が受ける温度履歴を非常に強く反映する。   The characteristics of dry silica fine particles obtained by forming, growing and agglomerating in the flame and in the vicinity of the flame very strongly reflect the temperature history experienced by the silica fine particles.

本発明の乾式シリカ微粒子の製造方法においては、火炎の最高温度はシリカの融点を超えることが必須である。火炎の最高温度がシリカの融点を下回ると、分散性能が著しく悪化し、本発明の乾式シリカ微粒子を得ることは不可能になる。   In the method for producing dry silica fine particles of the present invention, it is essential that the maximum flame temperature exceeds the melting point of silica. When the maximum flame temperature is lower than the melting point of silica, the dispersion performance is remarkably deteriorated, making it impossible to obtain the dry silica fine particles of the present invention.

本発明の乾式シリカ微粒子の製造方法においては、後述する冷却時の温度勾配が同一であれば、火炎の最高温度が高いほどBET比表面積が低下する。これを利用して、所望のBET比表面積を有す乾式シリカ微粒子が得られるように火炎の最高温度を適宜調整すればよいが、シリカ微粒子の液体溶融時の粘度は温度とともに低下するため、部分融着抑止を目的とした場合、火炎の最高温度は高いほど好ましい。火炎の最高温度は、3000K以上が好ましく、4500K以上がさらに好ましい様態である。   In the method for producing dry silica fine particles of the present invention, if the temperature gradient during cooling described later is the same, the BET specific surface area decreases as the maximum flame temperature increases. By utilizing this, the maximum temperature of the flame may be appropriately adjusted so that dry silica fine particles having a desired BET specific surface area can be obtained, but the viscosity at the time of liquid melting of the silica fine particles decreases with temperature. For the purpose of preventing fusion, the higher the maximum temperature of the flame, the better. The maximum temperature of the flame is preferably 3000K or higher, and more preferably 4500K or higher.

本発明の乾式シリカ微粒子を得るには、以下に説明するように、熱量に合わせた冷却時の急な温度勾配を有する火炎に調整することが特に重要である。   In order to obtain the dry silica fine particles of the present invention, as described below, it is particularly important to adjust to a flame having a steep temperature gradient at the time of cooling according to the amount of heat.

上記冷却時の急な温度勾配により、シリカ微粒子の凝集が終了する温度までの時間を短くできる。すわなち、該シリカ微粒子の凝集領域の滞在時間を短くできる。このため、凝集領域で、一次粒子同士の化学結合に基づく部分融着、あるいは強い物理的な粒子間力による凝集を防止でき、形成される該シリカ微粒子の凝集は弱く、凝集粒子径も小さくなる。これにより、該シリカ微粒子は容易に分散される特性、優れた分散特性を示すものとなる。   Due to the steep temperature gradient during cooling, the time to the temperature at which the aggregation of the silica fine particles is completed can be shortened. That is, the residence time of the aggregated region of the silica fine particles can be shortened. For this reason, partial fusion based on chemical bonds between primary particles or aggregation due to strong physical interparticle force can be prevented in the agglomerated region, and the agglomeration of the formed silica fine particles is weak and the agglomerated particle diameter is also small. . As a result, the silica fine particles exhibit easily dispersed characteristics and excellent dispersion characteristics.

かかる火炎温度分布の具体的な調整は、中心管の導入組成、中心管のサイズ、第3環状管のサイズ、第3環状管の出口流速を調整することによって実施される。   The specific adjustment of the flame temperature distribution is carried out by adjusting the introduction composition of the central tube, the size of the central tube, the size of the third annular tube, and the outlet flow velocity of the third annular tube.

火炎の最高温度は中心管の導入組成で定まる。火炎の最高温度は導入組成から算出できる断熱火炎温度で監理することが好ましい。この監理法の適用においては、中心管に導入する化学成分だけで反応が完結する組成、すなわち、未反応の珪素化合物と燃料が残留しない組成を選ぶことが必須である。例えば、中心管に珪素化合物と酸素のみを導入した場合、その酸素導入量は導入珪素化合物が完全燃焼するに必要な酸素量以上であることが必須である。   The maximum flame temperature is determined by the composition introduced in the central tube. The maximum temperature of the flame is preferably monitored at the adiabatic flame temperature that can be calculated from the introduced composition. In the application of this supervision method, it is essential to select a composition in which the reaction is completed only by chemical components introduced into the central tube, that is, a composition in which no unreacted silicon compound and fuel remain. For example, when only a silicon compound and oxygen are introduced into the central tube, it is essential that the amount of oxygen introduced is equal to or greater than the amount of oxygen necessary for the introduced silicon compound to completely burn.

断熱火炎温度の算出においては、その熱力学物性値は“JANAF Thermochemical Tables SECOND EDITION“,堀越研究所(1975)などを参照すればよい。断熱火炎温度の算出で必要な比熱は、シリカの融点にあたる2000Kの値を使うとよい。   In the calculation of the adiabatic flame temperature, the thermodynamic property value may be referred to “JANAF Thermochemical Tables SECOND EDITION”, Horikoshi Research Institute (1975) or the like. As the specific heat necessary for calculating the adiabatic flame temperature, a value of 2000 K corresponding to the melting point of silica may be used.

熱量に合わせた急な温度勾配は、(熱量)×(火炎の冷却速度)で定義される冷却因子を8kcal/ms×K/ms以上になるように中心管の導入組成、中心管のサイズ、第3環状管のサイズ、第3環状管の出口流速を調整することでなされる。   The steep temperature gradient according to the amount of heat is such that the cooling factor defined by (heat amount) x (flame cooling rate) is 8 kcal / ms x K / ms or more, the introduction composition of the center tube, the size of the center tube, This is done by adjusting the size of the third annular tube and the outlet flow velocity of the third annular tube.

熱量は珪素化合物の燃焼熱量に中心管導入ガス温度分の顕熱を足し合わせることで得られる。   The amount of heat can be obtained by adding the sensible heat of the center tube introduction gas temperature to the combustion heat amount of the silicon compound.

火炎の冷却速度について以下、詳述する。
火炎の冷却速度ΔT/Δtは、以下の通り算出できる。
The flame cooling rate will be described in detail below.
The flame cooling rate ΔT / Δt can be calculated as follows.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

ここで、Tは火炎の最高温度であり、断熱火炎温度として求められる。Tはシリカの融点で2000Kである。Tは周囲のガス温度を意味するが、第3環状管のガス温度を使えばよく、第3環状管のガスを常温で導入する場合は、298Kとすればよい。kはボルツマン定数(1.38×10−23J/K)である。μSTDは298Kにおける中心管ガスの粘度であるが、中心管に珪素化合物と酸素と窒素のみを導入した場合は空気の粘度にあたる18×10−6Pa・sを使えばよい。TSTDは298Kのことである。VSTDは中心管ガスが燃焼した後の単位時間当りに流れるガスの298K換算の体積である。Wは単位時間当たりのシリカの生成量である。ρはシリカの真密度であり、2200kg/mとすればよい。Sは生成したシリカのBET比表面積である。Dは燃焼反応で生成したシリカの生成直後、成長前の粒子径であり、5nmとすればよい。
前述の数式は、シリカ微粒子は火炎中および火炎近傍でブラウン運動をし、火炎は第3環状管に導入されたガスと熱交換することで空間的に指数関数として減衰するものとし、シリカ微粒子の成長は2000K以上で起こり、それ以下の温度では成長せず、凝集粒子を形成するとして構築した式である。
Here, T a is the maximum temperature of the flame is determined as the adiabatic flame temperature. T m is 2000K as the melting point of silica. Tb means the ambient gas temperature, but the gas temperature of the third annular tube may be used, and when the gas of the third annular tube is introduced at room temperature, it may be 298K. k B is the Boltzmann constant (1.38 × 10 −23 J / K). μ STD is the viscosity of the central tube gas at 298 K. When only a silicon compound, oxygen and nitrogen are introduced into the central tube, 18 × 10 −6 Pa · s corresponding to the viscosity of air may be used. T STD is 298K. V STD is the volume in terms of 298K of the gas flowing per unit time after the central tube gas burns. W is the amount of silica produced per unit time. ρ is the true density of silica and may be 2200 kg / m 3 . S is the BET specific surface area of the produced silica. D 0 is the particle diameter before growth immediately after the production of silica produced by the combustion reaction, and may be 5 nm.
In the above formula, the silica fine particles perform Brownian motion in and near the flame, and the flame attenuates spatially as an exponential function by exchanging heat with the gas introduced into the third annular tube. Growth occurs at 2000K or higher, and does not grow at a temperature lower than 2000K, and is an equation constructed to form aggregated particles.

冷却因子は珪素化合物の量を増やす、中心管のサイズを小さくする、第3環状管のサイズを大きくする、第3環状管の出口流速を速くする、ことで大きくなるため、これを利用して、得られる乾式シリカ微粒子のBET比表面積を確認しながら冷却因子を前述の範囲に入るように適宜調整すればよい。   The cooling factor increases by increasing the amount of silicon compound, decreasing the size of the central tube, increasing the size of the third annular tube, and increasing the outlet flow velocity of the third annular tube. The cooling factor may be appropriately adjusted so as to fall within the above-mentioned range while confirming the BET specific surface area of the obtained dry silica fine particles.

例として、気化させたオクタメチルシクロテトラシロキサン100kg/hに酸素121Nm/hと窒素121Nm/hを混合し、これを473Kでバーナ中心管に導入して、大気圧下でオクタメチルシクロテトラシロキサンを燃焼させてBET比表面積40m/g=4×10/kgの乾式シリカ微粒子が得られたケースを想定し、このときの冷却因子を算出してみる。第3環状管のガス温度は298Kとする。なお、Nmは温度273K、1気圧換算でのガス量を表す。 As an example, 100 kg / h of vaporized octamethylcyclotetrasiloxane is mixed with oxygen 121 Nm 3 / h and nitrogen 121 Nm 3 / h, and this is introduced into a burner central tube at 473 K, and octamethylcyclotetrasiloxane is introduced under atmospheric pressure. Assuming a case where dry silica fine particles having a BET specific surface area of 40 m 2 / g = 4 × 10 4 m 2 / kg are obtained by burning siloxane, the cooling factor at this time is calculated. The gas temperature of the third annular tube is 298K. Nm 3 represents a gas amount in terms of a temperature of 273 K and 1 atm.

燃焼後の組成を計算すれば、シリカ80.92kg/h、二酸化炭素60.42Nm/h、水蒸気90.63Nm/h、酸素0.16Nm/h、窒素121Nm/hとなる。
中心管ガスが燃焼した後の単位時間当りに流れるガス量は上記組成より、298K換算で、以下のようになる。
By calculating the composition of the post-combustion, silica 80.92kg / h, carbon dioxide 60.42Nm 3 / h, steam 90.63Nm 3 / h, oxygen 0.16 nm 3 / h, a nitrogen 121Nm 3 / h.
From the above composition, the amount of gas flowing per unit time after the center tube gas burns is as follows in terms of 298K.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

オクタメチルシクロテトラシロキサンの燃焼熱として6063kcal/kg(298Kでの値)を使えば、燃焼熱は、以下のように算出される。   If 6063 kcal / kg (value at 298 K) is used as the combustion heat of octamethylcyclotetrasiloxane, the combustion heat is calculated as follows.

6063×1000kcal/h=60.63万kcal/h
また、燃焼後成分の比熱として2000Kでの値である、シリカ0.34kcal/kg/K、二酸化炭素0.64kcal/Nm/K、水蒸気0.55kcal/Nm/K、酸素0.40kcal/Nm/K、窒素0.38kcal/Nm/Kを用いれば、単位時間あたりの熱容量は、以下のように求められる。
6063 × 1000 kcal / h = 606.3 million kcal / h
Further, the specific heat of the component after combustion is a value at 2000 K, silica 0.34 kcal / kg / K, carbon dioxide 0.64 kcal / Nm 3 / K, water vapor 0.55 kcal / Nm 3 / K, oxygen 0.40 kcal / If Nm 3 / K and nitrogen 0.38 kcal / Nm 3 / K are used, the heat capacity per unit time can be obtained as follows.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

また、顕熱は、以下のように求められる。   Moreover, sensible heat is calculated | required as follows.

162×(473−298)kcal/h=2.84万kcal/h
したがって熱量は、以下のように算出される。
162 × (473-298) kcal / h = 284,000 kcal / h
Accordingly, the amount of heat is calculated as follows.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

断熱火炎温度は、
298+63.5×10/162=4218K
と算出される。
Adiabatic flame temperature is
298 + 63.5 × 10 4/162 = 4218K
Is calculated.

火炎の冷却速度は前述の式を逆に追って得られた数値を代入していくことで計算できる。   The flame cooling rate can be calculated by substituting numerical values obtained by reversing the above equation.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

以上の結果より、(熱量)×(火炎の冷却速度)で定義される冷却因子は、以下のように求められる。   From the above results, the cooling factor defined by (calorie) × (flame cooling rate) is obtained as follows.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

本発明において、珪素化合物としては、常温でガス状または液状であるものが特に制限なく使用される。例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等の環状シロキサン類、ヘキサメチルジシロキサン等の鎖状シロキサン類、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン類、トリクロロシラン、テトラクロロシラン等のクロロシラン類を珪素化合物として使用することができる。
上記珪素化合物としてシロキサン類およびアルコキシシラン類の塩素を含まない珪素化合物を使用すれば、不純物となる塩素を著しく低減された高純度の乾式シリカ微粒子を得ることができるため好ましい。
In the present invention, as the silicon compound, those which are gaseous or liquid at normal temperature are used without any particular limitation. For example, cyclic siloxanes such as octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane, chain siloxanes such as hexamethyldisiloxane, alkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, trichlorosilane and tetrachlorosilane Chlorosilanes can be used as silicon compounds.
Use of siloxanes and alkoxysilanes that do not contain chlorine as the silicon compound is preferable because high purity dry silica fine particles with significantly reduced chlorine as an impurity can be obtained.

シロキサン類とアルコキシシラン類とではシロキサン類の方がアルコキシシラン類よりも、珪素原子当りの炭素原子数が少ないため、炭素の発生等などの燃焼不良を起こし難く、火炎を均一にし易いため、珪素化合物として、シロキサン類が好適な形態であり、さらに環状シロキサンが最も好適な形態である。   In siloxanes and alkoxysilanes, siloxanes have fewer carbon atoms per silicon atom than alkoxysilanes, so it is difficult to cause poor combustion such as generation of carbon and to make the flame uniform. As compounds, siloxanes are the preferred form, and cyclic siloxane is the most preferred form.

本発明の乾式シリカ微粒子は火炎中および火炎近傍で生成・成長・凝集させることで得られるが、その回収は金属フィルター、セラミックフィルター、バックフィルター等によるフィルター分離やサイクロン等による遠心分離で燃焼ガスと分離させて、回収することでなされる。   The dry silica fine particles of the present invention can be obtained by generating, growing and agglomerating in and near the flame, but the recovery can be performed by filtering with a metal filter, ceramic filter, back filter, etc., or by centrifugal separation with a cyclone, etc. It is done by separating and collecting.

本発明を具体的に説明するために実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples and comparative examples are shown to specifically describe the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

なお、以下の実施例および比較例における各種の物性測定等は以下の方法による。   In addition, various physical property measurements in the following examples and comparative examples are based on the following methods.

(1)BET比表面積
柴田理化学社製比表面積測定装置SA−1000を用い、窒素吸着BET1点法により測定した。
(1) BET specific surface area It measured by the nitrogen adsorption BET 1-point method using the specific surface area measuring device SA-1000 made by Shibata Rika.

(2)吸光度
(測定サンプルの調製)
測定サンプルであるシリカ濃度1.5質量%水懸濁液を、以下のように調製した。
シリカ0.3gと蒸留水20mlをガラス製のサンプル管瓶(アズワン社製、内容量30ml、外径約28mm)に入れ、超音波細胞破砕器(BRANSON社製Sonifier II Model 250D、プローブ:1.4インチ)のプローブチップ下面が水面下15mmになるように試料入りサンプル管瓶を設置し、出力20W、分散時間3分の条件でシリカ微粒子を蒸留水に分散し、測定サンプルであるシリカ濃度1.5質量%水懸濁液を調製した。
(吸光度測定)
日本分光社製分光光度計V−530を用いて、波長700nmの光に対するシリカ濃度1.5質量%の水懸濁物の吸光度を測定した。なお、測定試料セルは東京硝子器械社製合成石英セル(5面透明、10×10×45H)を用いた。
(2) Absorbance (Preparation of measurement sample)
A silica suspension having a silica concentration of 1.5% by mass as a measurement sample was prepared as follows.
0.3 g of silica and 20 ml of distilled water are placed in a glass sample tube bottle (manufactured by ASONE, inner volume 30 ml, outer diameter about 28 mm), and an ultrasonic cell crusher (BRANSON Sonifier II Model 250D, probe: 1. A sample tube bottle with a sample is placed so that the bottom surface of the 4 inch probe tip is 15 mm below the water surface, and silica fine particles are dispersed in distilled water under the conditions of an output of 20 W and a dispersion time of 3 minutes. A 5% by weight aqueous suspension was prepared.
(Absorbance measurement)
Using a spectrophotometer V-530 manufactured by JASCO Corporation, the absorbance of an aqueous suspension having a silica concentration of 1.5 mass% with respect to light having a wavelength of 700 nm was measured. The measurement sample cell used was a synthetic quartz cell (5-sided transparent, 10 × 10 × 45H) manufactured by Tokyo Glass Instruments.

(3)遠心沈降法による粒度分布
(測定サンプルの調製)
吸光度における測定サンプルと全く同一とした。
(粒度分布測定)
CPSInstruments Inc.製のディスク遠心式粒度分布測定装置(DC24000)を用いて、重量基準粒度分布を測定した。なお測定条件は、回転数18000rmp、温度32℃、シリカ真密度を2.2g/cmとした。
(3) Particle size distribution by centrifugal sedimentation (Preparation of measurement sample)
The absorbance was exactly the same as the measurement sample.
(Particle size distribution measurement)
CPS Instruments Inc. The weight-based particle size distribution was measured using a disk centrifugal particle size distribution measuring apparatus (DC24000). The measurement conditions were a rotational speed of 18000 rpm, a temperature of 32 ° C., and a true silica density of 2.2 g / cm 3 .

得られた重量基準粒度分布からメジアン径を算出した。   The median diameter was calculated from the obtained weight-based particle size distribution.

(4)超小角X線散乱による粒度分布
(測定サンプルの調製)
吸光度および遠心沈降法による粒度分布における測定サンプルと全く同一とした。
(超小角X線散乱測定)
超小角X線散乱スペクトルを得るために、リガク製全自動水平型多目的X線回折装置SmartLabに、光学系として超小角X線散乱仕様の透過法小角散乱を適用して、測定サンプルの超小角X線散乱スペクトルを測定した。X線の波長は0.154187nmであった。ホルダーはスペーサー1mmの透過小角用試料ホルダーを用い、試料の入射側と散乱側をポリイミドフィルム(カプトン膜)で挟んだ。検知器はシンチレーション カウンターとした。
(粒度分布の算出)
試料の超小角X散乱スペクトルを、試料の体積基準粒度分布としてガンマ分布、粒子形状として球形として、リガク製解析ソフトNANO−Solverを用いてスペクトルフィッティングを実施し、試料の体積基準粒度分布を得た。なお、スペクトルフィッティングに際しては、フィッティング対象粒子径範囲が0.3×平均粒子径〜3×平均粒子径となるようにBraggの式とX線波長を使って、フィッティング対象角度範囲を定めた。すなわち、フィッティング対象角度範囲をsin−1{X線波長/(6×平均粒子径)}〜sin−1{X線波長/(0.6×平均粒子径)}とした。
(4) Particle size distribution by ultra-small angle X-ray scattering (Preparation of measurement sample)
The sample was exactly the same as the measurement sample in the absorbance and the particle size distribution by centrifugal sedimentation.
(Ultra-small angle X-ray scattering measurement)
In order to obtain an ultra-small-angle X-ray scattering spectrum, the transmission method small-angle scattering of the ultra-small-angle X-ray scattering specification is applied as an optical system to Rigaku's fully automatic horizontal multi-purpose X-ray diffractometer SmartLab, and the ultra-small angle X of the measurement sample is applied. The line scattering spectrum was measured. The wavelength of X-ray was 0.154187 nm. As the holder, a sample holder for small-angle transmission with a spacer of 1 mm was used, and the incident side and the scattering side of the sample were sandwiched between polyimide films (Kapton films). The detector was a scintillation counter.
(Calculation of particle size distribution)
The sample was subjected to spectral fitting using the Rigaku analysis software NANO-Solver, and the sample was obtained as a volume-based particle size distribution. . In spectral fitting, the fitting target angle range was determined using the Bragg equation and the X-ray wavelength so that the fitting target particle size range was 0.3 × average particle size to 3 × average particle size. That was a fitting target angle range as sin -1 {X-ray wavelength / (6 × average particle diameter)} ~sin -1 {X-ray wavelength /(0.6× average particle diameter)}.

(5)水分量
130℃での乾燥減量法により水分量を測定した。
(5) Water content The water content was measured by the loss on drying method at 130 ° C.

(6)増粘指数
(エポキシ樹脂組成物の調製)
東都化成製エポキシ樹脂ZX−1059を42.84g秤取し、これにシリカ28.56g添加した。その後、シンキー社製のプラネタリーミキサーAR−500を用いて、回転数1000rmpで8分間攪拌、その後、回転数2000rpmで2分間脱泡することで、混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。その後、樹脂組成物を25℃の恒温槽に1時間以上静置した。
(エポキシ樹脂組成物の粘度)
25℃の恒温槽から樹脂組成物を取り出し、Haake社製レオメータ レオストレスRS600を用いてせん断速度10s−1で粘度を測定した。なお、測定温度は25℃、使用センサーはC35/1(コーンプレート型 直径35mm、角度1度、材質チタン)とし、せん断速度10s−1の状態を3分間保った後での粘度の値をエポキシ樹脂組成物の粘度とした。
(エポキシ樹脂の粘度)
東都化成製エポキシ樹脂ZX−1059の粘度を、Haake社製レオメータ レオストレスRS600を用いてせん断速度10s−1で粘度を測定した。なお、測定温度は25℃、使用センサーはC35/1(コーンプレート型 直径35mm、角度1度、材質チタン)とし、せん断速度10s−1の状態を3分間保った後での粘度の値をエポキシ樹脂の粘度とした。
(増粘指数)
増粘指数[g/m]を下記式で求めた。
(6) Thickening index (Preparation of epoxy resin composition)
42.84 g of Toto Kasei epoxy resin ZX-1059 was weighed and 28.56 g of silica was added thereto. Then, using a planetary mixer AR-500 manufactured by Sinky Corporation, the mixture was stirred for 8 minutes at a rotational speed of 1000 rpm and then degassed for 2 minutes at a rotational speed of 2000 rpm to obtain an epoxy resin composition. Then, the resin composition was left still for 1 hour or more in a 25 degreeC thermostat.
(Viscosity of epoxy resin composition)
The resin composition was taken out from the thermostatic bath at 25 ° C., and the viscosity was measured at a shear rate of 10 s −1 using a rheometer Rheo Stress RS600 manufactured by Haake. The measurement temperature is 25 ° C., the sensor used is C35 / 1 (cone plate type diameter 35 mm, angle 1 degree, material titanium), and the viscosity value after maintaining the state of shear rate 10 s −1 for 3 minutes is epoxy. The viscosity of the resin composition was used.
(Viscosity of epoxy resin)
The viscosity of the epoxy resin ZX-1059 manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd. was measured at a shear rate of 10 s −1 using a rheometer Rheo Stress RS600 manufactured by Haake. The measurement temperature is 25 ° C., the sensor used is C35 / 1 (cone plate type diameter 35 mm, angle 1 degree, material titanium), and the viscosity value after maintaining the state of shear rate 10 s −1 for 3 minutes is epoxy. The viscosity of the resin was used.
(Thickening index)
The thickening index [g 2 / m 4 ] was determined by the following formula.

増粘指数[g/m]=(η・η −1・S−2)×100
ここで、ηは、樹脂組成物の粘度[Pa・s]、ηは、樹脂の粘度[Pa・s]、Sは、BET比表面積[m/g]である。
Thickening index [g 2 / m 4 ] = (η · η 0 −1 · S −2 ) × 100
Here, η is the viscosity [Pa · s] of the resin composition, η 0 is the viscosity [Pa · s] of the resin, and S is the BET specific surface area [m 2 / g].

実施例1〜5、比較例1〜9
オクタメチルシクロテトラシロキサンを同心円4重管バーナで燃焼させ乾式シリカ微粒子を製造した。以下、オクタメチルシクロテトラシロキサンを原料と記す。
Examples 1-5, Comparative Examples 1-9
Octamethylcyclotetrasiloxane was burned with a concentric quadruple burner to produce dry silica fine particles. Hereinafter, octamethylcyclotetrasiloxane is referred to as a raw material.

加熱気化させた原料と酸素と窒素を混合した後、473Kでバーナ中心管に導入した。また、水素と窒素を混合し、中心管の外周に配置した第1環状管に導入し、酸素を第1環状管の外周に配置した第2環状管に導入した。さらに、空気を第2環状管の外周に配置した第3環状管に298Kで導入した。   After mixing the vaporized raw material, oxygen and nitrogen, they were introduced into the burner center tube at 473K. Further, hydrogen and nitrogen were mixed and introduced into a first annular tube disposed on the outer periphery of the central tube, and oxygen was introduced into a second annular tube disposed on the outer periphery of the first annular tube. Further, air was introduced at 298K into the third annular tube disposed on the outer periphery of the second annular tube.

得られた乾式シリカ微粒子を金属フィルターで回収後、そのBET比表面積、吸光度、遠心沈降法による粒度分布、超小角X線散乱による粒度分布、水分量、増粘指数を測定した。実施例1〜5、比較例1〜9の乾式シリカ微粒子の水分量は0.5質量%以下であることを確認した。表1に実施例1〜5の製造条件とシリカ特性を、表2に比較例1〜5の製造条件とシリカ特性を、表3に比較例6〜9の製造条件とシリカ特性を示す。   The obtained dry silica fine particles were collected with a metal filter, and the BET specific surface area, absorbance, particle size distribution by centrifugal sedimentation method, particle size distribution by ultra-small angle X-ray scattering, water content, and thickening index were measured. It was confirmed that the moisture content of the dry silica fine particles of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 9 was 0.5% by mass or less. Table 1 shows the production conditions and silica characteristics of Examples 1 to 5, Table 2 shows the production conditions and silica characteristics of Comparative Examples 1 to 5, and Table 3 shows the production conditions and silica characteristics of Comparative Examples 6 to 9.

なお、表1〜3の酸素比は、(中心管に導入した酸素のモル数)/(16×中心管に導入した原料のモル数)であり、酸素濃度は、(中心管に導入した酸素のモル数)/(中心管に導入した酸素のモル数+中心管に導入した窒素のモル数)をパーセント表示したものである。またRSFLは(第1環状管に導入した水素のモル数)/(32×中心管に導入した原料のモル数)であり、Rcmbtsは(第2環状管に導入した酸素のモル数)/(16×中心管に導入した原料のモル数)である。また、DCSは遠心沈降法による重量基準粒度分布のメジアン径、DUSAXSは超小角X線散乱法による体積基準粒度分布のメジアン径、σgは遠心沈降法による重量基準粒度分布の幾何標準偏差を表す。 The oxygen ratios in Tables 1 to 3 are (number of moles of oxygen introduced into the central tube) / (16 × number of moles of raw material introduced into the central tube), and the oxygen concentration is (oxygen introduced into the central tube). Number of moles) / (number of moles of oxygen introduced into the central tube + number of moles of nitrogen introduced into the central tube). R SFL is (number of moles of hydrogen introduced into the first annular tube) / (32 × number of moles of raw material introduced into the center tube), and R cmbts is (number of moles of oxygen introduced into the second annular tube). / (16 × number of moles of raw material introduced into the central tube). Further, D CS median diameter of the weight-based particle size distribution by centrifugal sedimentation method, D USAXS the volume-based median diameter of particle size distribution by ultra-small angle X-ray scattering method, a geometric standard deviation of σg weight based particle size distribution by centrifugal sedimentation method Represent.

火炎の最高温度である断熱火炎温度および冷却因子の算出においては、オクタメチルシクロテトラシロキサンの燃焼熱として6063kcal/kg(298Kでの値)、比熱としてシリカ0.34kcal/kg/K、二酸化炭素0.64kcal/Nm/K、水蒸気0.55kcal/Nm/K、酸素0.40kcal/Nm/K、窒素0.38kcal/Nm/Kとした。 In the calculation of the adiabatic flame temperature, which is the maximum temperature of the flame, and the cooling factor, the combustion heat of octamethylcyclotetrasiloxane is 6063 kcal / kg (value at 298 K), the specific heat is silica 0.34 kcal / kg / K, carbon dioxide 0 .64 kcal / Nm 3 / K, water vapor 0.55 kcal / Nm 3 / K, oxygen 0.40 kcal / Nm 3 / K, nitrogen 0.38 kcal / Nm 3 / K.

また、実施例1〜3、比較例1〜3では同一バーナを使用した。実施例4、比較例4〜7では中心管、第1環状管、第2環状管は実施例1と同一で第3環状管は実施例1より径を1.8倍拡大したバーナを使用した。さらに、実施例5では中心管、第1環状管、第2環状管は実施例1と同一で第3環状管は実施例1より径を2.5倍拡大したバーナを使用した。また、比較例8〜9では、中心管径が実施例1の1/2、第1環状管のクリアランス(スペース)と第2環状管の断面積は実施例1と同一、第3環状管の外径は実施例1の1.1倍のバーナを使用した。   Moreover, the same burner was used in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3. In Example 4 and Comparative Examples 4 to 7, the central tube, the first annular tube, and the second annular tube were the same as in Example 1, and the third annular tube used a burner having a diameter 1.8 times larger than that in Example 1. . Further, in Example 5, the central tube, the first annular tube, and the second annular tube were the same as in Example 1, and the third annular tube was a burner having a diameter 2.5 times larger than that in Example 1. In Comparative Examples 8 to 9, the center tube diameter is 1/2 of Example 1, the clearance (space) of the first annular tube and the sectional area of the second annular tube are the same as those of Example 1, and the third annular tube The outer diameter used was 1.1 times that of Example 1.

また、増粘指数を求めるために測定したエポキシ樹脂の粘度は2.22Pa・sであった。   Further, the viscosity of the epoxy resin measured for obtaining the thickening index was 2.22 Pa · s.

Figure 0006022302
Figure 0006022302

Figure 0006022302
Figure 0006022302

Figure 0006022302
Figure 0006022302

表1〜3は実施例が比較例より比表面積の影響を取り除いた増粘効果が小さい、つまり低粘度特性を示すことを示している。   Tables 1 to 3 show that the examples have a smaller thickening effect by removing the influence of the specific surface area than the comparative examples, that is, show low viscosity characteristics.

Claims (2)

以下の条件を満足することを特徴する乾式シリカ微粒子。
(1)BET比表面積が20〜60m/gである。
(2)100×DCS/DUSAXSが100〜110である。
ここで、DCSは遠心沈降法による該乾式シリカ微粒子の重量基準粒度分布のメジアン径であり、DUSAXSは超小角X線散乱法による該乾式シリカ微粒子の体積基準粒度分布のメジアン径である。
Dry silica fine particles characterized by satisfying the following conditions.
(1) The BET specific surface area is 20 to 60 m 2 / g.
(2) 100 × D CS / D USAXS is 100 to 110.
Here, D CS is the median diameter of the weight-based particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles by centrifugal sedimentation, D USAXS is volume-based median diameter of particle size distribution of wherein the drying type silica fine particles with ultra-small angle X-ray scattering method.
130℃での乾燥減量法により測定される水分量が0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の乾式シリカ微粒子。   The dry silica fine particles according to claim 1, wherein the moisture content measured by a loss on drying method at 130 ° C is 0.5% by mass or less.
JP2012239324A 2012-10-30 2012-10-30 Dry silica fine particles Active JP6022302B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012239324A JP6022302B2 (en) 2012-10-30 2012-10-30 Dry silica fine particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012239324A JP6022302B2 (en) 2012-10-30 2012-10-30 Dry silica fine particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014088285A JP2014088285A (en) 2014-05-15
JP6022302B2 true JP6022302B2 (en) 2016-11-09

Family

ID=50790555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012239324A Active JP6022302B2 (en) 2012-10-30 2012-10-30 Dry silica fine particles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6022302B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6901853B2 (en) * 2015-12-25 2021-07-14 株式会社トクヤマ Hydrophilic dry silica powder
CN110371990A (en) * 2019-07-02 2019-10-25 新疆晶硕新材料有限公司 A kind of hydrolysis furnace producing fumed silica and system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4789080B2 (en) * 2000-06-20 2011-10-05 日本アエロジル株式会社 Method for producing amorphous fine silica particles
JP5008460B2 (en) * 2006-06-09 2012-08-22 株式会社トクヤマ Dry silica fine particles
JP4398500B2 (en) * 2007-04-06 2010-01-13 株式会社日本触媒 Resin composition and optical member
DE102008064284A1 (en) * 2008-12-20 2010-06-24 Evonik Degussa Gmbh Low surface area fumed silica powder
JP5230457B2 (en) * 2009-01-14 2013-07-10 株式会社トクヤマ Storage method of hydrophilic dry silica

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014088285A (en) 2014-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5634998B2 (en) Fumed silica with controlled aggregate size and process for producing the same
JP4828032B2 (en) Hydrophobic silica powder and method for producing the same
JP4541955B2 (en) Silicon dioxide powder produced by pyrolysis method and silicone sealant containing this powder
JP5644789B2 (en) Powder composition
US7803341B2 (en) Fine dry silica particles
JP5008460B2 (en) Dry silica fine particles
KR101148291B1 (en) Pyrogenically Produced Silicon Dioxide Powder
EP1591419B1 (en) Fine silica particles
KR20170039646A (en) Spherical alumina powder and resin composition including same
JP5615432B2 (en) Silicon dioxide powder having special surface characteristics and toner composition containing the powder
JP2016008157A (en) Method for producing colloidal silica containing core-shell type silica particles
JP2014114175A (en) Surface-hydrophobized spherical silica fine particle, method for producing the same, and toner external additive, obtained by using the particle, for developing electrostatic charge image
JP6091301B2 (en) Dry silica fine particles
JP6022302B2 (en) Dry silica fine particles
JP6043992B2 (en) Hydrophobized dry silica fine particles
JP6901853B2 (en) Hydrophilic dry silica powder
JP2000256008A (en) Hydrophobic haze silica and its production
JP6516623B2 (en) Silica-titania composite oxide particles and method for producing the same
JP6084510B2 (en) Dry silica fine particles
JP6112888B2 (en) Dry silica fine particles
JP4377215B2 (en) Silica fine particles
KR102607973B1 (en) Silica powder with excellent dispersibility, resin composition using the same, and method for producing the same
JP6899495B2 (en) Amorphous silica titania composite oxide powder, resin composition and dispersion
TW202035286A (en) Silica powder, resin composition, and dispersion
JP7084847B2 (en) Silica-titania composite oxide particles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160621

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160818

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160920

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161005

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6022302

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150