JP6691410B2 - Silica particles containing ethylenic double bond and method for producing the same - Google Patents

Silica particles containing ethylenic double bond and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、エチレン性二重結合含有シリカ粒子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to ethylenic double bond-containing silica particles and a method for producing the same.

シリカ粒子は、強度・耐熱性等に優れることから、例えば、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム等の各種フィルムのアンチブロッキング剤や滑り性付与剤;液晶表示素子用面内スペーサー、液晶表示素子用シール部スペーサー、EL表示素子用スペーサー、タッチパネル用スペーサー、セラミックスやプラスチック等の各種基板間の隙間保持剤等のスペーサー;半導体用封止剤、液晶用シール剤、LED発光素子用封止剤等の各種電子部品用封止剤;光拡散フィルム、光拡散板、導光板、防眩フィルム等に用いられる光拡散剤;白色体質顔料等の化粧品用添加剤;歯科材料等に多用されている。   Since silica particles are excellent in strength and heat resistance, for example, anti-blocking agents and slipperiness-imparting agents for various films such as polyester films, polyimide films and fluororesin films; in-plane spacers for liquid crystal display elements, liquid crystal display elements Sealer spacers, EL display element spacers, touch panel spacers, spacers such as gap retainers between various substrates such as ceramics and plastics; semiconductor sealants, liquid crystal sealants, LED light emitting element sealants, etc. Are widely used for various electronic component sealing agents; light diffusing agents used for light diffusing films, light diffusing plates, light guide plates, antiglare films, etc .; cosmetic additives such as white extender pigments; dental materials.

シリカ粒子の樹脂や各種媒体中における分散性を高めるために有効な手段として、シリカ粒子の表面をシランカップリング剤で表面処理することが知られており、例えば特許文献1、2では焼成シリカ粒子とシランカップリング剤とを混合攪拌しながら加熱処理を行っている。特許文献3、4では攪拌機中でシリカの粉末とシランカップリング剤とを攪拌し熱処理を行っている。   It is known that the surface of silica particles is surface-treated with a silane coupling agent as an effective means for enhancing the dispersibility of silica particles in resins and various media. For example, in Patent Documents 1 and 2, calcined silica particles are known. And the silane coupling agent are mixed and stirred while heat treatment is performed. In Patent Documents 3 and 4, silica powder and a silane coupling agent are stirred in a stirrer to perform heat treatment.

特開2008−137854号公報JP, 2008-137854, A 国際公開第2015/119283号International Publication No. 2015/119283 特開平6−100313号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-100313 特開2001−188109号公報JP, 2001-188109, A

ところが特許文献1、2に記載されているように、シリカ粒子を攪拌しながらエチレン性二重結合を有するシランカップリング剤で処理すると凝集が発生し、シランカップリング剤で処理した後に、解砕や分級が必要となる場合があった。また特許文献3、4に記載されているように、シリカ粒子とシランカップリング剤とを混合した後にそのまま引き続いて熱処理すると、シリカ粒子が凝集する場合があった。本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、エチレン性二重結合を有するシランカップリング剤で処理した場合にも、シリカ粒子の凝集を抑制できる製造方法を提供することを課題とする。   However, as described in Patent Documents 1 and 2, when silica particles are treated with a silane coupling agent having an ethylenic double bond while stirring, agglomeration occurs, and after the treatment with the silane coupling agent, crushing is performed. Sometimes it was necessary to classify. Further, as described in Patent Documents 3 and 4, when the silica particles and the silane coupling agent are mixed and then directly heat-treated, the silica particles may aggregate. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a production method capable of suppressing the aggregation of silica particles even when treated with a silane coupling agent having an ethylenic double bond. .

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、シリカ粒子の凝集を抑制するためには、シランカップリング剤処理の際に攪拌するのが一般的には望ましいとされているところ、シランカップリング剤にエチレン性二重結合が含まれている場合には、この攪拌によってエチレン性二重結合の重合が促進され、凝集が引き起こされることを見出した。そして、シリカ粒子とシランカップリング剤との混合物を加熱する際、加熱条件に偏りがあると局所的な過加熱が生じ、この局所的な過加熱が凝集の原因となっていることをつきとめた。さらに、シリカ粒子とシランカップリング剤とを混合して、これを均一な加熱が可能になるような条件下で且つ静置した状態で加熱すると、攪拌しなくとも均等に加熱処理を行うことができ、局所的な過加熱を防ぐことができること、その結果、意外なことに、攪拌を行う場合よりもシランカップリング剤の重合が抑制され、得られるエチレン性二重結合含有シリカ粒子の凝集を抑制できることを見出して、本発明を完成した。   The present inventors have conducted extensive studies to solve the above problems. As a result, in order to suppress the agglomeration of silica particles, it is generally desirable to stir during the treatment of the silane coupling agent, and the silane coupling agent contains an ethylenic double bond. In some cases, it was found that the stirring promotes the polymerization of the ethylenic double bond and causes aggregation. Then, when heating the mixture of the silica particles and the silane coupling agent, if the heating conditions are uneven, local overheating occurs, and it was found that this local overheating is the cause of aggregation. . Furthermore, if the silica particles and the silane coupling agent are mixed and heated under a condition that enables uniform heating and in a stationary state, heat treatment can be performed uniformly without stirring. It is possible to prevent local overheating, and as a result, surprisingly, polymerization of the silane coupling agent is suppressed more than when stirring is performed, and aggregation of the obtained ethylenic double bond-containing silica particles is prevented. The present invention has been completed by finding that it can be suppressed.

すなわち本発明は、以下の発明を含む。
[1]シリカ粒子とエチレン性二重結合含有シランカップリング剤とを含む混合物を調製する工程、及び該混合物を静置した状態で温度100℃以上に加熱する工程とを含むエチレン性二重結合含有シリカ粒子の製造方法。
[2]前記混合物を静置する前に、水平面を底面とする容器に前記混合物を収容する工程を含む[1]に記載の製造方法。
[3]前記加熱温度が150℃以下である[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]前記エチレン性二重結合含有シランカップリング剤が、(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤である[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]前記エチレン性二重結合含有シランカップリング剤の量が、下記式で表される理論被覆量の1倍以上である[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
理論被覆量(g)=シリカ粒子の質量(g)×シリカ粒子の比表面積(g/m2)/エチレン性二重結合含有シランカップリング剤の最小被覆面積(m2/g)
[6]エチレン性二重結合含有シリカ粒子であって、固体13C−NMRでシリカ粒子表面の有機基を測定した時、下記式(A1)で表した(メタ)アクリロイル基の番号1及び番号2の炭素(C1及びC2)に帰属されるピークの積分値の合計(IA)に対する、
下記式(B1)で表したオリゴマー化(メタ)アクリロイル基の番号3及び番号4の炭素(C3及びC4)に帰属されるピークの積分値の合計IBとの比(IB/IA)が、0.1以下であるエチレン性二重結合含有シリカ粒子。

Figure 0006691410

[式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は、−Si(R32−、−CO−、−CH2−又はフェニレン基を表す。R3は、同一でも異なっていてもよく、ハロゲン原子、アルキル基又はアルコキシ基を表す。*は結合手を表す。]
[7]下記測定方法により求められる凝集物の含有割合が10,000ppm(質量基準)以下である[6]に記載のシリカ粒子。
[測定方法]
シリカ粒子10gと、水90gと、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2gを、300秒間以上超音波分散させて得られた分散液を、25±3℃において、目開き20μmの篩に通した場合に篩上に残るシリカ粒子の質量をW(g)としたとき、下記式で求められる値を凝集物の含有割合とする。
凝集物の含有割合(ppm)=(W(g)/10(g))×106 That is, the present invention includes the following inventions.
[1] Ethylenic double bond including a step of preparing a mixture containing silica particles and an silane coupling agent containing an ethylenic double bond, and a step of heating the mixture to a temperature of 100 ° C. or higher in a stationary state Method for producing contained silica particles.
[2] The production method according to [1], which comprises a step of housing the mixture in a container having a horizontal surface as a bottom surface before allowing the mixture to stand.
[3] The manufacturing method according to [1] or [2], wherein the heating temperature is 150 ° C. or lower.
[4] The production method according to any one of [1] to [3], wherein the ethylenic double bond-containing silane coupling agent is a (meth) acryloyl group-containing silane coupling agent.
[5] The production method according to any one of [1] to [4], wherein the amount of the ethylenic double bond-containing silane coupling agent is 1 time or more the theoretical coating amount represented by the following formula.
Theoretical coverage (g) = mass of silica particles (g) × specific surface area of silica particles (g / m 2 ) / minimum coating area of ethylenic double bond-containing silane coupling agent (m 2 / g)
[6] An ethylenic double bond-containing silica particle, wherein the number (1) and number of the (meth) acryloyl group represented by the following formula (A1) when the organic group on the surface of the silica particle is measured by solid state 13 C-NMR. For the sum (I A ) of the integrated values of the peaks assigned to the two carbons (C 1 and C 2 ),
The ratio of the integrated values of the peaks assigned to the carbons (C 3 and C 4 ) of the number 3 and the number 4 of the oligomerized (meth) acryloyl group represented by the following formula (B1) to the total I B (I B / I Silica particles containing ethylenic double bond, wherein A ) is 0.1 or less.
Figure 0006691410

[In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is, -Si (R 3) 2 - , - CO -, - represents a or a phenylene group - CH 2. R 3 s may be the same or different and each represents a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group. * Represents a bond. ]
[7] The silica particles according to [6], wherein the content of aggregates determined by the following measurement method is 10,000 ppm (mass basis) or less.
[Measuring method]
The dispersion obtained by ultrasonically dispersing 10 g of silica particles, 90 g of water, and 2 g of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant for 300 seconds or longer was passed through a sieve having an opening of 20 μm at 25 ± 3 ° C. When the mass of the silica particles remaining on the sieve in this case is W (g), the value obtained by the following formula is the content ratio of the aggregate.
Aggregate content ratio (ppm) = (W (g) / 10 (g)) × 10 6

本発明の製造方法では、シリカ粒子とエチレン性二重結合含有シランカップリング剤とを混合し、該混合物を静置した状態で温度100℃以上に加熱しているため、得られるエチレン性二重結合含有シリカ粒子の凝集を抑制することができる。   In the production method of the present invention, the silica particles and the ethylenic double bond-containing silane coupling agent are mixed and the mixture is heated to a temperature of 100 ° C. or higher in a stationary state. Aggregation of the bond-containing silica particles can be suppressed.

本発明の製造方法は、シリカ粒子とエチレン性二重結合含有シランカップリング剤(以下、単に「二重結合含有シランカップリング剤」という場合がある)とを含む混合物を調製する工程(混合工程)、及び該混合物を静置した状態で温度100℃以上に加熱する工程(加熱工程)とを含む。これにより、二重結合を有するシランカップリング剤を用いた場合でも、シランカップリング剤に含まれる二重結合の重合が抑制される結果、凝集が抑制されており、解砕・分級をしなくとも凝集物が少ないエチレン性二重結合含有シリカ粒子を製造することができる。
なお、以下に例示する各成分及び官能基は、それぞれ、単独で、或いは組み合わせて使用することができる。
The production method of the present invention is a step of preparing a mixture containing silica particles and an ethylenic double bond-containing silane coupling agent (hereinafter, may be simply referred to as “double bond-containing silane coupling agent”) (mixing step) ), And a step of heating the mixture to a temperature of 100 ° C. or higher in a stationary state (heating step). As a result, even when a silane coupling agent having a double bond is used, as a result of suppressing the polymerization of the double bond contained in the silane coupling agent, aggregation is suppressed and crushing and classification are not performed. Both can produce ethylenic double bond-containing silica particles with less aggregates.
The components and functional groups exemplified below can be used alone or in combination.

前記二重結合含有シランカップリング剤は、エチレン性二重結合を有するものであればよく、(メタ)アクリロイル基を有することがより好ましく、アクリロイル基を有することがさらに好ましい。
なおシランカップリング剤は一般に、加水分解性基がケイ素原子に結合している基(加水分解性ケイ素基)を有するものであり、前記加水分解性基としては、水素原子;塩素原子等のハロゲン原子;水酸基;炭素数1〜4のアルコキシ基;炭素数2〜5のアシロキシ基等が挙げられる。
The double bond-containing silane coupling agent may be one having an ethylenic double bond, more preferably a (meth) acryloyl group, and further preferably an acryloyl group.
The silane coupling agent generally has a group in which a hydrolyzable group is bonded to a silicon atom (hydrolyzable silicon group), and the hydrolyzable group includes a hydrogen atom and a halogen atom such as a chlorine atom. Atom; hydroxyl group; alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; acyloxy group having 2 to 5 carbon atoms and the like.

前記二重結合含有シランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルジクロロメチルシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、p−スチリルメチルジメトキシシラン、p−スチリルメチルジエトキシシラン等のビニル基含有シランカップリング剤;3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等のメタクリロイル基含有シランカップリング剤;3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等のアクリロイル基含有シランカップリング剤;が挙げられ、(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤が好ましく、アクリロイル基含有シランカップリング剤が特に好ましい。   Specific examples of the double bond-containing silane coupling agent include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyldichloromethylsilane and p-styryl. Vinyl group-containing silane coupling agents such as trimethoxysilane, p-styryltriethoxysilane, p-styrylmethyldimethoxysilane, p-styrylmethyldiethoxysilane; 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltri Methacryloyl group-containing silane coupling agents such as ethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane; 3-acryloxypropyltrimethoxy Acryloyl group-containing silane coupling agents such as orchid, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-acryloxypropylmethyldiethoxysilane; and (meth) acryloyl group-containing silanes. Coupling agents are preferred, and acryloyl group-containing silane coupling agents are particularly preferred.

二重結合含有シランカップリング剤の量は、下記式で表される理論被覆量の1倍以上であることが好ましく、より好ましくは1.0倍以上、さらに好ましくは1.5倍以上、よりいっそう好ましくは1.8倍以上であり、5倍以下であることが好ましく、より好ましくは4倍以下、さらに好ましくは3倍以下である。
理論被覆量(g)=シリカ粒子の質量(g)×シリカ粒子の比表面積(g/m2)/シランカップリング剤の最小被覆面積(m2/g)
ただし前記シランカップリング剤の最小被覆面積は、下記式で求められる値である。
最小被覆面積(m2/g)=(6.02×1023×13×10-20)/シランカップリング剤の分子量
The amount of the double bond-containing silane coupling agent is preferably 1 time or more, more preferably 1.0 time or more, further preferably 1.5 times or more, of the theoretical coating amount represented by the following formula. It is more preferably 1.8 times or more, preferably 5 times or less, more preferably 4 times or less, and further preferably 3 times or less.
Theoretical coverage (g) = mass of silica particles (g) × specific surface area of silica particles (g / m 2 ) / minimum coating area of silane coupling agent (m 2 / g)
However, the minimum coverage area of the silane coupling agent is a value obtained by the following formula.
Minimum coating area (m 2 /g)=(6.02×10 23 × 13 × 10 −20 ) / molecular weight of silane coupling agent

本発明の製造方法によれば、二重結合含有シランカップリング剤のエチレン性二重結合の重合を抑制できるため、シランカップリング剤の量を増やしても、得られるエチレン性二重結合含有シリカ粒子の凝集を抑制することが容易である。   According to the production method of the present invention, since the polymerization of the ethylenic double bond of the double bond-containing silane coupling agent can be suppressed, the ethylenic double bond-containing silica obtained can be obtained even if the amount of the silane coupling agent is increased. It is easy to suppress the aggregation of particles.

また、前記混合物には、前記二重結合含有シランカップリング剤の他に、他のシランカップリング剤が含まれていてもよい。
他のシランカップリング剤としては、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、ジメトキシジエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のアルキル基含有アルコキシシラン;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メチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のグリシジル基含有アルコキシシラン;3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のハロゲン化アルキル基含有アルコキシシラン;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有アルコキシシラン;3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有アルコキシシラン;フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等のアリール基含有アルコキシシラン;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン等のクロロシラン;テトラアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジフェニルジアセトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン等のアシロキシシラン;ジメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール等のヒドロキシシラン;等が挙げられる。
In addition to the double bond-containing silane coupling agent, the mixture may contain another silane coupling agent.
Other silane coupling agents include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetraalkoxysilanes such as dimethoxydiethoxysilane; methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, Alkyl group-containing alkoxysilanes such as dimethyldiethoxysilane, trimethylmethoxysilane, and trimethylethoxysilane; 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane Glycidyl group-containing alkoxysilanes such as; 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane and other halogenated alkyl group-containing alkoxysilanes Mercapto group-containing alkoxysilane such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane; amino group-containing alkoxysilane such as 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane; phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldimethoxy Aryl group-containing alkoxysilanes such as silane and diphenyldiethoxysilane; methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, chlorosilanes such as methyldiphenylchlorosilane; tetraacetoxysilane, methyltriacetoxysilane, phenyl Acyl triacetoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, diphenyldiacetoxysilane, trimethylacetoxysilane, etc. Shishiran; dimethylsilane diol, diphenylsilane diol, hydroxy silane such as trimethyl silanol, and the like.

前記混合物に含まれる二重結合含有シランカップリング剤及び必要に応じて用いる他のシランカップリング剤(以下、これらを「シランカップリング剤」と総称する。)100質量%中、二重結合含有シランカップリング剤は、90質量%以上であることが好ましく、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上である。   Double bond-containing silane coupling agent contained in the mixture and other silane coupling agents used as necessary (hereinafter, these are collectively referred to as “silane coupling agent”) in 100% by mass. The silane coupling agent content is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, still more preferably 99% by mass or more.

また前記シリカ粒子とシランカップリング剤とを混合する際、さらに希釈剤(アルコール類、ジオール類)を用いてもよい。希釈剤を用いることで、シランカップリング剤による被覆の均一性を高めやすくなり、得られる二重結合含有シリカ粒子の凝集をさらに抑制することができる。前記アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、ペンチルアルコール等が挙げられ、ジオール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等が挙げられる。中でもアルコール類が好ましく、シランカップリング剤のアルコキシ基に相当するアルコール(アルコキシ基に水素原子を結合させたアルコール)であることが特に好ましい。なお前記シリカ粒子とシランカップリング剤とを混合する際、水が共存していてもよい。   When mixing the silica particles and the silane coupling agent, a diluent (alcohol, diol) may be further used. By using the diluent, it becomes easy to enhance the uniformity of coating with the silane coupling agent, and it is possible to further suppress aggregation of the obtained double bond-containing silica particles. Examples of the alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, pentyl alcohol and the like, and examples of the diols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol and the like. Is mentioned. Among them, alcohols are preferable, and alcohols corresponding to the alkoxy group of the silane coupling agent (alcohols having a hydrogen atom bonded to the alkoxy group) are particularly preferable. Water may coexist when the silica particles and the silane coupling agent are mixed.

希釈剤の量は、シランカップリング剤の合計100質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、より好ましくは20質量部以上、さらに好ましくは30質量部以上であり、200質量部以下であることが好ましく、より好ましくは150質量部以下、さらに好ましくは120質量部以下である。希釈剤が多いほど、シランカップリング剤を均一に被覆しやすくなり、また希釈剤が少ないほど、被覆速度が向上する。   The amount of the diluent is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, further preferably 30 parts by mass or more, and 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the silane coupling agent. The amount is preferably the following, more preferably 150 parts by mass or less, and further preferably 120 parts by mass or less. The more diluent, the easier it is to coat the silane coupling agent uniformly, and the less diluent, the faster the coating speed.

上記シランカップリング剤並びに必要に応じて用いる希釈剤は、適当な順でシリカ粒子と混合することができ、少なくともその一部、好ましくは全部をあらかじめ混合して予備混合物を調製した後、シリカ粒子と混合することが好ましい。混合に際しては、シリカ粒子に予備混合物を加えてもよく、予備混合物にシリカ粒子を加えてもよく、シリカ粒子に予備混合物を加えることが好ましい。予備混合物の添加方法としては、滴下、噴霧等が挙げられ、噴霧が好ましい。   The silane coupling agent and the diluent used as necessary can be mixed with the silica particles in an appropriate order, and at least a part thereof, preferably all of them are mixed in advance to prepare a premix, and then the silica particles are mixed. It is preferable to mix with. At the time of mixing, the premix may be added to the silica particles, the silica particles may be added to the premix, or the premix is preferably added to the silica particles. Examples of the method for adding the preliminary mixture include dropping and spraying, and spraying is preferable.

シリカ粒子とシランカップリング剤とを混合して上記混合物を調製する際には、羽根式混合機(好ましくはヘンシェルミキサ)を好ましく使用できる。
混合物を調製する際の混合物の温度は、100℃未満であり、好ましくは60℃以下、より好ましくは40℃以下であり、0℃以上であることが好ましく、より好ましくは10℃以上である。
また、混合時間は30分以上であることが好ましく、より好ましくは60分以上であり、200分以下であることが好ましく、より好ましくは120分以下、さらに好ましくは100分以下である。
When the silica particles and the silane coupling agent are mixed to prepare the above mixture, a blade type mixer (preferably a Henschel mixer) can be preferably used.
The temperature of the mixture when preparing the mixture is less than 100 ° C, preferably 60 ° C or less, more preferably 40 ° C or less, preferably 0 ° C or more, more preferably 10 ° C or more.
Further, the mixing time is preferably 30 minutes or more, more preferably 60 minutes or more, preferably 200 minutes or less, more preferably 120 minutes or less, further preferably 100 minutes or less.

続いて、得られた混合物を底面が水平面である容器に前記混合物を収容することが好ましい。収容容器の底面が水平面であると、混合物の厚さを均等にしやすくなるため、熱処理の際、攪拌しなくとも均等に加熱処理でき、さらには局所的な過加熱を防ぐことも容易となる。   Subsequently, it is preferable to store the obtained mixture in a container whose bottom surface is a horizontal surface. When the bottom surface of the storage container is a horizontal surface, the thickness of the mixture can be easily made uniform, so that the heat treatment can be uniformly performed without stirring during the heat treatment, and further local overheating can be easily prevented.

前記収容された混合物の最大厚さは、100mm以下であることが好ましく、より好ましくは70mm以下、さらに好ましくは50mm以下であり、1mm以上であることが好ましく、5mm以上であることがより好ましい。混合物の最大厚さが小さいほど混合物の加熱条件を均一にすることが容易となる。   The maximum thickness of the contained mixture is preferably 100 mm or less, more preferably 70 mm or less, even more preferably 50 mm or less, preferably 1 mm or more, and more preferably 5 mm or more. The smaller the maximum thickness of the mixture, the easier the uniform heating conditions of the mixture.

また、混合物の重量と、混合物及び収容容器の接触面積との比率(混合物の重量/混合物及び収容容器の接触面積)は、100kg/m2以下であることが好ましく、より好ましくは70kg/m2以下、さらに好ましくは60kg/m2以下である。前記比率(混合物の重量/混合物及び収容容器の接触面積)がこの範囲にあることで、加熱条件を均一にすることが容易となる。
さらに、混合物の重量と、収容容器の断面積(底面と水平方向の断面積の平均値を意味する)との比率(混合物の重量/収容容器の断面積)は120kg/m2以下であることが好ましく、より好ましくは100kg/m2以下、さらに好ましくは70kg/m2以下である。前記比率(混合物の重量/収容容器の断面積)がこの範囲にあることで、加熱条件を均一にすることが容易となる。
The ratio of the weight of the mixture to the contact area of the mixture and the container (weight of the mixture / contact area of the mixture and the container) is preferably 100 kg / m 2 or less, more preferably 70 kg / m 2. Or less, more preferably 60 kg / m 2 or less. By setting the ratio (weight of the mixture / contact area of the mixture and the container) within this range, it becomes easy to make the heating conditions uniform.
Furthermore, the ratio of the weight of the mixture to the cross-sectional area of the storage container (meaning the average value of the cross-sectional area in the horizontal direction with the bottom surface) (weight of the mixture / cross-sectional area of the storage container) is 120 kg / m 2 or less. Is preferred, more preferably 100 kg / m 2 or less, and even more preferably 70 kg / m 2 or less. When the ratio (weight of the mixture / cross-sectional area of the container) is within this range, it becomes easy to make the heating conditions uniform.

収容容器の底面積は、0.001m2以上であることが好ましく、より好ましくは0.01m2以上、さらに好ましくは0.05m2以上であり、6m2以下であることが好ましく、より好ましくは1m2以下、さらに好ましくは0.5m2以下である。
収容容器底面の短径は、200cm以下であることが好ましく、より好ましくは120cm以下、さらに好ましくは70cm以下であり、2cm以上であることが好ましく、より好ましくは10cm以上、さらに好ましくは15cm以上である。
また収容容器底面の長径は、例えば300cm以下であることが好ましく、より好ましくは150cm以下、100cmであり、5cm以上であることが好ましく、より好ましくは15cm以上、さらに好ましくは20cm以上である。
さらに、収容容器底面の長径と短径の比(長径/短径)は、1以上であることが好ましく、より好ましくは1.2以上であり、例えば2以下であってもよく、より好ましくは1.7以下であってもよい。
なお収容容器底面の長径は、収容容器底面の最も長い部分の長さを意味し、短径は、長径と直交する方向において、最も長い部分の長さを意味する。
Bottom area of the container is preferably at 0.001 m 2 or more, more preferably 0.01 m 2 or more, further preferably 0.05 m 2 or more, preferably 6 m 2 or less, more preferably It is 1 m 2 or less, more preferably 0.5 m 2 or less.
The minor axis of the bottom surface of the container is preferably 200 cm or less, more preferably 120 cm or less, further preferably 70 cm or less, preferably 2 cm or more, more preferably 10 cm or more, further preferably 15 cm or more. is there.
The major axis of the bottom surface of the container is, for example, preferably 300 cm or less, more preferably 150 cm or less, 100 cm, preferably 5 cm or more, more preferably 15 cm or more, still more preferably 20 cm or more.
Further, the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the bottom surface of the container is preferably 1 or more, more preferably 1.2 or more, for example, 2 or less, and more preferably. It may be 1.7 or less.
The major axis of the bottom surface of the container means the length of the longest part of the bottom surface of the container, and the minor axis means the length of the longest part in the direction orthogonal to the major axis.

また、混合物の加熱条件を均一にする観点から、前記収容された混合物の上面は、水平面であることが好ましい。
収容容器の底面形状は、面積を有する形状であればよく、中でも多角形、楕円形、円形であることが好ましく、多角形(好ましくは四角形(長方形又は正方形))であることがより好ましい。なお収容容器の底面が水平面であるとは、収容容器の底面に攪拌羽根等の凸部が存在せず、底面全体が平面であることを意味するものとする。
Further, from the viewpoint of making the heating conditions of the mixture uniform, it is preferable that the upper surface of the contained mixture is a horizontal surface.
The bottom shape of the storage container may be any shape having an area, and among them, it is preferably a polygon, an ellipse, and a circle, and more preferably a polygon (preferably a quadrangle (rectangle or square)). The bottom surface of the storage container being horizontal means that the bottom surface of the storage container does not have a convex portion such as a stirring blade and the entire bottom surface is flat.

前記底面には、高低差が好ましくは5cm以下、より好ましくは3cm以下、さらに好ましくは1cm以下の凹凸が設けられていてもよい。
また、前記底面には、曲率が好ましくは10m-1以下、より好ましくは1m-1以下、さらに好ましくは0.1m-1以下の曲面部が設けられていてもよい。
さらに、前記底面には、水平面とのなす角(傾斜角度)が10°以下、より好ましくは5°以下、さらに好ましくは3°以下である傾斜部が設けられていてもよい。
容器の底面に上記範囲の凹凸や曲面部、或いは傾斜部が設けられている場合でも、本発明にいう水平面に包含される。
The bottom surface may be provided with irregularities having a height difference of preferably 5 cm or less, more preferably 3 cm or less, and further preferably 1 cm or less.
Further, the bottom face may be provided with a curved surface portion having a curvature of preferably 10 m -1 or less, more preferably 1 m -1 or less, and further preferably 0.1 m -1 or less.
Further, the bottom surface may be provided with an inclined portion having an angle (tilt angle) with the horizontal plane of 10 ° or less, more preferably 5 ° or less, and further preferably 3 ° or less.
Even if the bottom surface of the container is provided with the unevenness, the curved surface portion, or the inclined portion in the above range, it is included in the horizontal surface in the present invention.

次に、前記混合物(必要に応じて底面が水平面である容器に収容されていてもよい)を静置した状態で温度100℃以上に加熱する。混合物を加熱条件が均一になるように静置した状態で加熱すると、反応の制御が容易になるためか、二重結合含有シランカップリング剤の二重結合の重合が抑制される結果、得られる二重結合含有シリカ粒子の凝集を抑制できる。
なお、混合物が静置された状態とは、混合物にせん断応力、圧縮応力等の応力が印加されないことを意味する。
Next, the mixture (which may be contained in a container whose bottom surface is a horizontal surface if necessary) is heated to a temperature of 100 ° C. or higher in a stationary state. If the mixture is heated in a state where it is left still so that the heating conditions are uniform, it is possible to obtain the result of suppressing the polymerization of the double bond of the double bond-containing silane coupling agent, probably because the reaction is easily controlled. Aggregation of double bond-containing silica particles can be suppressed.
The state in which the mixture is left standing means that no stress such as shear stress or compressive stress is applied to the mixture.

加熱温度は、105℃以上であることが好ましく、より好ましくは110℃以上であり、150℃以下であることが好ましく、より好ましくは130℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。加熱温度は、一定でも変動していてもよい。なお加熱温度は、混合物内部の温度を意味するものとする。
加熱時間は、例えば、10分〜5時間であることが好ましく、30分〜2時間であることがより好ましい。なお加熱工程において、加熱時間は、加熱温度が上記範囲にある時間を意味するものとする。
The heating temperature is preferably 105 ° C or higher, more preferably 110 ° C or higher, preferably 150 ° C or lower, more preferably 130 ° C or lower, and further preferably 120 ° C or lower. The heating temperature may be constant or fluctuating. The heating temperature means the temperature inside the mixture.
The heating time is, for example, preferably 10 minutes to 5 hours, and more preferably 30 minutes to 2 hours. In addition, in the heating step, the heating time means a time when the heating temperature is within the above range.

また、本発明の製造方法では、送風乾燥することが好ましい。送風乾燥する場合の風速は、0.1m/s以上であることが好ましく、より好ましくは0.5m/s以上であり、10m/s以下であることが好ましく、より好ましくは5m/s以下、さらに好ましくは3m/s以下である。
本発明の製造方法では混合物を静置したまま加熱するため加熱効率が高く、上記加熱温度及び加熱時間の範囲でシリカ粒子とシランカップリング剤との反応を充分に進行させることができる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, it is preferable to perform blast drying. The air velocity in the case of blowing and drying is preferably 0.1 m / s or more, more preferably 0.5 m / s or more, and preferably 10 m / s or less, more preferably 5 m / s or less, More preferably, it is 3 m / s or less.
In the production method of the present invention, since the mixture is heated while being left stationary, the heating efficiency is high, and the reaction between the silica particles and the silane coupling agent can be sufficiently advanced within the above heating temperature and heating time range.

加熱方法としては、シリカ粒子を静置した状態で行うことが可能であればよく、通気式加熱、輻射式加熱のいずれでもよい。また、加熱装置としては、棚段式加熱装置、コンベア式加熱装置が好ましく、棚段式加熱装置がより好ましい。
また加熱工程は、大気圧下で行うことができる。
The heating method may be any method as long as it can be performed while the silica particles are allowed to stand, and either ventilation heating or radiation heating may be used. As the heating device, a tray heating device and a conveyor heating device are preferable, and a tray heating device is more preferable.
The heating step can be performed under atmospheric pressure.

上記の製造方法により得られた二重結合含有シリカ粒子は、凝集が抑制されており、解砕・分級をしなくとも凝集物が少ないものとなる。具体的には、解砕・分級を経ていない二重結合含有シリカ粒子においても、下記測定方法により求められる凝集物の含有割合が20,000ppm(質量基準)以下であることが好ましく、より好ましくは15,000ppm(質量基準)以下、さらに好ましくは10,000ppm(質量基準)以下であり、凝集物の含有割合は少ないほど好ましいが、例えば100ppm(質量基準)以上、さらには500ppm(質量基準)以上となることも許容される。   The double bond-containing silica particles obtained by the above-mentioned production method are suppressed in agglomeration, and have a small amount of agglomerates even without crushing and classification. Specifically, even in double bond-containing silica particles that have not undergone crushing / classification, the content ratio of aggregates determined by the following measurement method is preferably 20,000 ppm (mass standard) or less, and more preferably It is 15,000 ppm (mass standard) or less, more preferably 10,000 ppm (mass standard) or less, and the smaller the content ratio of the aggregate is, the more preferable, for example, 100 ppm (mass standard) or more, further 500 ppm (mass standard) or more. Is also allowed.

[測定方法]
シリカ粒子10gと、水90gと、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2gを、300秒間以上超音波分散させて得られた分散液を、25±3℃において、目開き20μmの篩に通した場合に篩上に残るシリカ粒子の質量をW(g)としたとき、下記式で求められる値を凝集物の含有割合とする。
凝集物の含有割合(ppm)=(W(g)/10(g))×106
[Measuring method]
The dispersion obtained by ultrasonically dispersing 10 g of silica particles, 90 g of water, and 2 g of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant for 300 seconds or longer was passed through a sieve having an opening of 20 μm at 25 ± 3 ° C. When the mass of the silica particles remaining on the sieve in this case is W (g), the value obtained by the following formula is the content ratio of the aggregate.
Aggregate content ratio (ppm) = (W (g) / 10 (g)) × 10 6

また、シランカップリング剤としてエチレン性二重結合含有シランカップリング剤を用いた場合、得られるエチレン性二重結合含有シリカ粒子を固体13C−NMRでシリカ粒子表面の有機基を測定した時、下記式(A1)で表したエチレン性二重結合の番号1及び番号2の炭素(C1及びC2)に帰属されるピークの積分値の合計(IA)に対する、下記式(B1)で表したオリゴマー化エチレン性二重結合の番号3及び番号4の炭素(C3及びC4)に帰属されるピークの積分値との合計IBとの比(IB/IA)が、0.1以下であることが好ましい。前記比(IB/IA)は、より好ましくは0.05以下であり、さらに好ましくは0.01以下である。 When an ethylenic double bond-containing silane coupling agent is used as the silane coupling agent, when the obtained ethylenic double bond-containing silica particles are subjected to solid state 13 C-NMR to measure the organic groups on the silica particle surface, In the following formula (B1) with respect to the total (I A ) of the integrated values of the peaks belonging to the carbons (C 1 and C 2 ) of the number 1 and number 2 of the ethylenic double bond represented by the following formula (A1) The ratio (IB / IA) of the peaks assigned to the carbons (C 3 and C 4 ) of the oligomerized ethylenic double bond shown in the numbers 3 and 4 to the total I B (I B / I A ) is 0. It is preferably less than or equal to 1. The ratio (I B / I A) is more preferably 0.05 or less, more preferably 0.01 or less.

Figure 0006691410
Figure 0006691410

[式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は、−Si(R32−、−CO−、−CH2−又はフェニレン基を表す。R3は、同一でも異なっていてもよく、ハロゲン原子、アルキル基又はアルコキシ基を表す。*は結合手を表す。] [In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is, -Si (R 3) 2 - , - CO -, - represents a or a phenylene group - CH 2. R 3 s may be the same or different and each represents a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group. * Represents a bond. ]

3で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子が挙げられる。
3で表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜3のアルキル基が挙げられ、好ましくはメチル基が挙げられる。
3で表されるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素数1〜3のアルコキシ基が挙げられ、好ましくはメトキシ基又はエトキシ基が挙げられる。
Examples of the halogen atom represented by R 3 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and preferably a chlorine atom.
Examples of the alkyl group represented by R 3 include an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group, and preferably a methyl group.
Examples of the alkoxy group represented by R 3 include an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group and a propoxy group, and preferably a methoxy group or an ethoxy group.

前記C1及びC2に帰属されるピークは、通常、化学シフト(δ)110〜140ppm付近に観察され、C3及びC4に帰属されるピークは、通常、化学シフト(δ)20〜50ppm付近に観察される。 The peaks attributed to C 1 and C 2 are usually observed around a chemical shift (δ) of 110 to 140 ppm, and the peaks attributed to C 3 and C 4 are usually a chemical shift (δ) of 20 to 50 ppm. Observed in the vicinity.

特に、シランカップリング剤として(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤を用いた場合、得られる(メタ)アクリロイル基含有シリカ粒子を固体13C−NMRでシリカ粒子表面の有機基を測定した時、下記式(A2)で表した(メタ)アクリロイル基の番号6及び番号7の炭素(C6及びC7)に帰属されるピークの積分値と、番号5の炭素(C5)に帰属されるピークの積分値との合計(IC)に対する、下記式(B2)で表したオリゴマー化(メタ)アクリロイル基の番号9及び番号10の炭素(C9及びC10)に帰属されるピークの積分値と、番号8の炭素(C8)に帰属されるピークの積分値との合計IDの比(ID/IC)が、0.1以下であることが好ましい。前記比(ID/IC)は、より好ましくは0.05以下であり、さらに好ましくは0.01以下である。 In particular, when a (meth) acryloyl group-containing silane coupling agent is used as the silane coupling agent, when the obtained (meth) acryloyl group-containing silica particles are subjected to solid state 13 C-NMR to measure the organic groups on the surface of the silica particles, The (meth) acryloyl group represented by the formula (A2) below is assigned to the integrated values of the peaks assigned to the carbons (C 6 and C 7 ) of the numbers 6 and 7 and the carbon (C 5 ) of the number 5. The integral of the peaks assigned to the carbons (C 9 and C 10 ) of the oligomerized (meth) acryloyl groups represented by the following formula (B2), which are represented by the following formula (B2), with respect to the total (I C ) of the integrated values of the peaks. It is preferable that the ratio (I D / I C ) of the total I D between the value and the integrated value of the peak attributed to the carbon (C 8 ) of No. 8 is 0.1 or less. The ratio (I D / I C) is more preferably 0.05 or less, more preferably 0.01 or less.

Figure 0006691410
Figure 0006691410

[式中、R4は、水素原子又はメチル基を表す。*は結合手を表す。] [In the formula, R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group. * Represents a bond. ]

前記C5に帰属されるピークは、通常、化学シフト(δ)160〜170ppm付近に観察され、C6及びC7に帰属されるピークは、通常、化学シフト(δ)120〜140ppm付近に観察され、C8に帰属されるピークは、通常、化学シフト(δ)170〜180ppm付近に観察され、C9及びC10に帰属されるピークは、通常、化学シフト(δ)30〜50ppm付近に観察される。 The peak attributed to C 5 is usually observed near the chemical shift (δ) of 160 to 170 ppm, and the peaks attributed to C 6 and C 7 are usually observed near the chemical shift (δ) of 120 to 140 ppm. The peak attributed to C 8 is usually observed around a chemical shift (δ) of 170 to 180 ppm, and the peaks attributed to C 9 and C 10 are usually observed near a chemical shift (δ) of 30 to 50 ppm. To be observed.

前記二重結合含有シリカ粒子のシランカップリング剤による被覆率は、X線光電子分光測定による炭素原子とケイ素原子のモル比(C/Si比)で評価した場合、0.1以上であることが好ましく、より好ましくは0.2以上、さらに好ましくは0.5以上である。前記C/Si比は、高いほど好ましいが、例えば15以下であってもよい。C/Si比を高くすることによって有機溶剤中での分散性を高めることができる。C/Si比は、X線光電子分光分析(XPS)によりCおよびSi原子の存在率(モル%)の測定を行い、シリカ粒子表面におけるC/Siの比に基づいて評価できる。   The coverage of the double bond-containing silica particles with the silane coupling agent is 0.1 or more when evaluated by the molar ratio of carbon atoms and silicon atoms (C / Si ratio) measured by X-ray photoelectron spectroscopy. It is preferably 0.2 or more, more preferably 0.5 or more. The higher the C / Si ratio, the more preferable, but it may be 15 or less, for example. By increasing the C / Si ratio, dispersibility in an organic solvent can be improved. The C / Si ratio can be evaluated based on the C / Si ratio on the silica particle surface by measuring the abundance ratio (mol%) of C and Si atoms by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

本発明の二重結合含有シリカ粒子は、解砕・分級をしなくとも凝集物が少ないため、解砕・分級に起因する鉄分の混入が抑制されている。そのため、二重結合含有シリカ粒子に含まれる鉄分の含有量は、20ppm以下であることが好ましく、より好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは2ppm以下であり、1ppm以下であることが特に好ましい。
鉄分の含有量は、例えば高周波プラズマ発光分光分析法(ICP法)により測定することができる。
The double bond-containing silica particles of the present invention have few aggregates even if they are not crushed / classified, so that the mixing of iron components due to crushing / classification is suppressed. Therefore, the content of iron contained in the double bond-containing silica particles is preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, further preferably 2 ppm or less, and particularly preferably 1 ppm or less.
The iron content can be measured, for example, by a high frequency plasma emission spectroscopic analysis method (ICP method).

本発明の二重結合含有シリカ粒子の一次平均粒子径は、個数基準で、5μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2μm以下、特に好ましくは1μm以下であり、例えば0.001μm以上であってもよく、好ましくは0.005μm以上、より好ましくは0.01μm以上、さらに好ましくは0.03μm以上、よりいっそう好ましくは0.05μm以上、特に好ましくは0.07μm以上であってもよい。   The average primary particle diameter of the double bond-containing silica particles of the present invention is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, still more preferably 2 μm or less, particularly preferably 1 μm or less, for example, 0 on a number basis. It may be 0.001 μm or more, preferably 0.005 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, still more preferably 0.03 μm or more, even more preferably 0.05 μm or more, and particularly preferably 0.07 μm or more. May be.

また、二重結合含有シリカ粒子の粒子径の変動係数は、30%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは16%以下であり、小さいほど好ましいが、例えば0.1%以上であることも許容される。
粒子径の変動係数は、一次平均粒子径(個数基準)と一次平均粒子径の標準偏差を用い、下記式に基づいて算出することができる。
変動係数(%)=(一次平均粒子径の標準偏差/一次平均粒子径(個数基準))×100
The coefficient of variation of the particle size of the double bond-containing silica particles is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 16% or less, and the smaller, the more preferable. % Or more is also acceptable.
The coefficient of variation of the particle size can be calculated based on the following formula using the primary average particle size (number basis) and the standard deviation of the primary average particle size.
Coefficient of variation (%) = (standard deviation of primary average particle diameter / primary average particle diameter (number basis)) × 100

二重結合含有シリカ粒子の一次平均粒子径(個数基準)は、任意に採取した二重結合含有シリカ粒子を、1視野に含まれるシリカ粒子の数が2,000〜3,000個となる測定倍率で走査型電子顕微鏡を用いて観察し、得られた5視野以上の走査型電子顕微鏡像において、走査型電子顕微鏡像に含まれる全粒子の一次粒子径の平均値として求めることができる。   The primary average particle diameter (number basis) of double bond-containing silica particles is a measurement in which the number of silica particles included in one visual field of the double bond-containing silica particles sampled is 2,000 to 3,000. It can be obtained as an average value of the primary particle diameters of all the particles included in the scanning electron microscope image in the scanning electron microscope image of 5 or more visual fields obtained by observing with a scanning electron microscope at a magnification.

本発明の製造方法に供されるシリカ粒子は、シロキサン骨格(Si−O−Si)により形成されたものであればよく、例えばシリカ含有量が90質量%以上の粒子であればよい。前記シリカ含有量は、好ましくは95質量%以上、より好ましくは99質量%以上である。
シリカ含有量は、焼成シリカ粒子中のSi成分以外の成分の含有量(百分率)の和を100から差し引くことにより求めることができる。Si成分以外の成分は、Ag,Al,As,Au,B,Ba,Be,Bi,Ca,Cd,Co,Cr,Cu,Fe,Ga,Ge,K,La,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,Na,P,Pb,Pd,Pt,Sb,Sc,Se,Sn,Sr,Ta,Te,Ti,Tl,V,Zn,Zr,Yの各元素を意味する。前記各元素の含有量は、JIS K 0116のICP発光分光分析により得られた元素単体としての含有量値である。
The silica particles used in the production method of the present invention may be particles formed of a siloxane skeleton (Si-O-Si), for example, particles having a silica content of 90% by mass or more. The silica content is preferably 95% by mass or more, more preferably 99% by mass or more.
The silica content can be determined by subtracting the sum of the content (percentage) of components other than the Si component in the calcined silica particles from 100. Components other than the Si component are Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, K, La, Mg, Mn, Mo, Nb. , Nd, Ni, Na, P, Pb, Pd, Pt, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Te, Ti, Tl, V, Zn, Zr and Y are meant. The content of each element is a content value as an elemental element obtained by ICP emission spectroscopic analysis of JIS K 0116.

また前記シリカ粒子におけるシロキサン結合率は、60%以上が好ましく、より好ましくは65%以上、さらに好ましくは68%以上、よりいっそう好ましくは70%以上、特に好ましくは72%以上であり、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下、さらに好ましくは76%以下、特に好ましくは74%以下である。   The siloxane bond rate in the silica particles is preferably 60% or more, more preferably 65% or more, further preferably 68% or more, even more preferably 70% or more, particularly preferably 72% or more, and preferably 90% or more. % Or less, more preferably 80% or less, further preferably 76% or less, and particularly preferably 74% or less.

前記シリカ粒子におけるシロキサン結合率は、シリカ粒子を、29Si−固体NMR装置(例えば、BRUKER社製、AVANCE400)により測定し、化学シフト(δ)−130ppm〜−80ppmの範囲の全シグナルの面積を100%としたとき、化学シフト(δ)−111.4ppmにピークを有するシグナルの面積の割合をシロキサン結合率として求めることができる。 The siloxane bond ratio in the silica particles is obtained by measuring the silica particles with a 29 Si-solid state NMR apparatus (for example, AVANCE400 manufactured by BRUKER), and measuring the area of all signals in the range of chemical shift (δ) −130 ppm to −80 ppm. When set to 100%, the ratio of the area of the signal having a peak at the chemical shift (δ) -111.4 ppm can be obtained as the siloxane bond rate.

前記シリカ粒子における単位表面積あたりのシラノール基量は、0.010mmol/m2以上であることが好ましく、より好ましくは0.020mmol/m2以上、さらに好ましくは0.025mmol/m2以上であり、0.065mmol/m2以下であることが好ましく、より好ましくは0.060mmol/m2以下、さらに好ましくは0.055mmol/m2以下、特に好ましくは0.050mmol/m2以下である。 The amount of silanol groups per unit surface area in the silica particles is preferably 0.010 mmol / m 2 or more, more preferably 0.020 mmol / m 2 or more, still more preferably 0.025 mmol / m 2 or more, is preferably 0.065 mmol / m 2 or less, more preferably 0.060 mmol / m 2 or less, more preferably 0.055 mmol / m 2, particularly preferably not more than 0.050 mmol / m 2.

また、前記シリカ粒子表面のシラノール基濃度(mmol/g)は、例えば、0.01mmol/g以上が好ましく、より好ましくは0.05mmol/g以上であり、0.60mmol/g以下が好ましく、より好ましくは0.50mmol/g以下である。   Further, the silanol group concentration (mmol / g) on the surface of the silica particles is, for example, preferably 0.01 mmol / g or more, more preferably 0.05 mmol / g or more, and 0.60 mmol / g or less, more preferably It is preferably 0.50 mmol / g or less.

前記単位表面積あたりのシラノール基量は、シリカ粒子表面のシラノール基濃度(mmol/g)を粒子の比表面積(m2/g)で除することで求めることができる。またシリカ粒子表面のシラノール基濃度は、非晶質シリカ粒子を所定の条件(例えば、圧力6.6kPa以下、温度120℃、1時間以上)で充分に乾燥した後、溶媒(例えばジオキサンなど)中で水素化リチウムアルミニウムと反応させ、発生する水素量を測定することにより、シラノール基濃度を定量する方法(水素化アルミニウムリチウム法)により求めることができる。 The amount of silanol groups per unit surface area can be determined by dividing the concentration of silanol groups on the surface of silica particles (mmol / g) by the specific surface area of particles (m 2 / g). The concentration of silanol groups on the surface of the silica particles is determined by fully drying the amorphous silica particles under predetermined conditions (for example, pressure 6.6 kPa or less, temperature 120 ° C., 1 hour or more), and then in a solvent (eg dioxane). It can be determined by a method of quantifying the concentration of silanol groups (lithium aluminum hydride method) by reacting with lithium aluminum hydride in (1) and measuring the amount of hydrogen generated.

さらに、シリカ粒子の比表面積は、1〜300m2/gであることが好ましく、より好ましくは2〜200m2/g、さらに好ましくは3〜150m2/gである。 Furthermore, the specific surface area of the silica particles is preferably 1~300m 2 / g, more preferably 2~200m 2 / g, more preferably from 3~150m 2 / g.

また、前記シリカ粒子は、不純物としての金属(Fe等の遷移金属;Na等のアルカリ金属;Ca等のアルカリ土類金属;等)の含有量が低減されていることが好ましく、例えば、不純物金属の含有量は、シリカ粒子中0.1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.01質量%以下、さらに好ましくは0.001質量%以下である。   Further, it is preferable that the silica particles have a reduced content of metals as impurities (transition metals such as Fe; alkali metals such as Na; alkaline earth metals such as Ca; etc.). The content of is preferably 0.1% by mass or less in the silica particles, more preferably 0.01% by mass or less, and further preferably 0.001% by mass or less.

シリカ粒子の一次平均粒子径は、個数基準で、5μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2μm以下、特に好ましくは1μm以下であり、例えば0.001μm以上であってもよく、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.03μm以上、さらに好ましくは0.05μm以上、よりいっそう好ましくは0.07μm以上であってもよい。シリカ粒子の一次平均粒子径(個数基準)は、任意に採取した二重結合含有シリカ粒子を、1視野に含まれるシリカ粒子の数が2,000〜3,000個となる測定倍率で走査型電子顕微鏡を用いて観察し、得られた5視野以上の走査型電子顕微鏡像において、走査型電子顕微鏡像に含まれる全粒子の一次粒子径の平均値として求めることができる。   The primary average particle diameter of the silica particles is preferably 5 μm or less on the number basis, more preferably 3 μm or less, further preferably 2 μm or less, particularly preferably 1 μm or less, for example 0.001 μm or more. Well, preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.03 μm or more, still more preferably 0.05 μm or more, still more preferably 0.07 μm or more. The primary average particle size (number basis) of the silica particles is a scanning type in which arbitrarily collected double bond-containing silica particles are measured at a measurement magnification such that the number of silica particles included in one visual field is 2,000 to 3,000. It can be obtained as an average value of the primary particle diameters of all the particles included in the scanning electron microscope image in the obtained scanning electron microscope image of five or more visual fields obtained by observing with an electron microscope.

また、シリカ粒子の粒子径の変動係数は、30%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下であり、小さいほど好ましいが、例えば0.1%以上であることも許容される。   Further, the variation coefficient of the particle diameter of the silica particles is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 15% or less, and the smaller the more preferable, for example, 0.1% or more. Is also acceptable.

また、シリカ粒子中、粗大粒子の含有量は、0.05質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.02質量%以下、さらに好ましくは0.01質量%以下、特に好ましくは0.005質量%以下であり、樹脂や樹脂原料に対する分散性の観点からは、粗大粒子の含有量が少ないほど好ましいが、例えば0.0001質量%以上であることも許容される。粗大粒子の含有量は、シリカ粒子を目開き20μmの篩にかけたとき、篩上に残るシリカ粒子の質量を測定に供したシリカ粒子の全質量で割った値とする。   The content of coarse particles in the silica particles is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.02% by mass or less, still more preferably 0.01% by mass or less, and particularly preferably 0.1% by mass or less. The content is 005% by mass or less, and from the viewpoint of dispersibility in the resin or the resin raw material, the smaller the content of the coarse particles is, the more preferable. The content of coarse particles is a value obtained by dividing the mass of silica particles remaining on the sieve when the silica particles are sieved through a sieve having an opening of 20 μm by the total mass of the silica particles used for the measurement.

シリカ粒子は、通常、中実の粒子であり、その形状は、例えば、球状、回転楕円体状等のいずれでもよいが、球状が好ましく、特に真球状が好ましい。粒子径の長径に対する短径の比(短径/長径)は、0.90以上であることが好ましく、より好ましくは0.92以上、さらに好ましくは0.95以上、特に好ましくは0.98以上である。   The silica particles are usually solid particles, and the shape thereof may be, for example, spherical, spheroidal, etc., but spherical is preferable, and true spherical is particularly preferable. The ratio of the minor axis to the major axis of the particle diameter (minor axis / major axis) is preferably 0.90 or more, more preferably 0.92 or more, still more preferably 0.95 or more, and particularly preferably 0.98 or more. Is.

前記シリカ粒子分散液は、例えば、加水分解が可能なケイ素化合物を、加水分解、縮合することによって湿潤シリカ粒子を得て、この湿潤シリカ粒子を乾燥することにより製造することができる。本発明の製造方法に供する前に、得られた乾燥シリカ粒子をさらに焼成しておくことが好ましい。   The silica particle dispersion can be produced, for example, by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silicon compound to obtain wet silica particles, and drying the wet silica particles. The dried silica particles obtained are preferably further calcined before being subjected to the production method of the present invention.

前記加水分解が可能なケイ素化合物(以下、単に「ケイ素化合物」ということがある。)としては、上記二重結合含有シランカップリング剤及び他のシランカップリング剤として挙げた化合物と同様の化合物を用いることができ、テトラアルコキシシラン又はアルキル基含有アルコキシシランが好ましく、テトラアルコキシシランがより好ましく、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが特に好ましい。1分子中に含まれるアルコキシシランの官能数(アルコキシ基の数)が多いほど、得られるシリカ粒子中に不純物が混入しにくくなる。用いられるケイ素化合物のうち、テトラアルコキシシラン(好ましくはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン)が90質量%以上であることが好ましく、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上であり、上限は100質量%である。   As the hydrolyzable silicon compound (hereinafter, may be simply referred to as “silicon compound”), the same compounds as those mentioned as the double bond-containing silane coupling agent and other silane coupling agents may be used. It can be used, tetraalkoxysilane or an alkyl group-containing alkoxysilane is preferable, tetraalkoxysilane is more preferable, and tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is particularly preferable. The higher the number of functional groups of alkoxysilane (the number of alkoxy groups) contained in one molecule, the more difficult it is for impurities to be mixed into the obtained silica particles. Of the silicon compounds used, tetraalkoxysilane (preferably tetramethoxysilane, tetraethoxysilane) is preferably 90 mass% or more, more preferably 95 mass% or more, further preferably 98 mass% or more, The upper limit is 100% by mass.

ケイ素化合物を加水分解・縮合する反応液中、ケイ素化合物の濃度は、0.05mmol/g以上であることが好ましく、より好ましくは0.1mmol/g以上であり、上限は特に限定されないが、例えば3mmol/g以下であることが好ましく、1mmol/g以下であることがより好ましい。反応液中、ケイ素化合物の濃度がこの範囲にあると、反応速度の制御が容易となり、粒子径を均一にすることができる。   In the reaction liquid for hydrolyzing and condensing the silicon compound, the concentration of the silicon compound is preferably 0.05 mmol / g or more, more preferably 0.1 mmol / g or more, and the upper limit is not particularly limited. It is preferably 3 mmol / g or less, more preferably 1 mmol / g or less. When the concentration of the silicon compound in the reaction solution is within this range, the reaction rate can be easily controlled and the particle size can be made uniform.

また、前記反応液中、水の濃度は、1mmol/g以上であることが好ましく、より好ましくは1.5mmol/g以上であり、25mmol/g以下であることが好ましく、より好ましくは15mmol/g以下、さらに好ましくは10mmol/g以下である。ただし、ケイ素化合物の加水分解・縮合により水の量は変化するので、仕込み時(加水分解・縮合の開始前)の量を基準とする。水とケイ素化合物のモル比(水/ケイ素化合物)は、2以上が好ましく、より好ましくは4以上であり、20以下が好ましく、より好ましくは15以下である。   In addition, the concentration of water in the reaction liquid is preferably 1 mmol / g or more, more preferably 1.5 mmol / g or more, and preferably 25 mmol / g or less, more preferably 15 mmol / g. Or less, more preferably 10 mmol / g or less. However, since the amount of water changes due to hydrolysis / condensation of the silicon compound, the amount at the time of charging (before the start of hydrolysis / condensation) is used as the standard. The molar ratio of water to the silicon compound (water / silicon compound) is preferably 2 or more, more preferably 4 or more, preferably 20 or less, and more preferably 15 or less.

ケイ素化合物を加水分解・縮合する際、触媒を共存させることが好ましい。ケイ素化合物は、触媒が存在しない場合でも加水分解・縮合しうるが、触媒を用いることで、反応の制御が容易となり、粒子径やシラノール基の残存量を調整できる。触媒としては、反応速度を高める観点から、塩基性触媒が好ましく、塩基性触媒としては、アンモニア類、アミン類、第4級アンモニウム化合物等が挙げられる。前記アンモニア類としては、アンモニア;尿素等のアンモニア発生剤;等が挙げられる。また、前記アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、n−ブチルアミン、ジメチルアミン、ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族アミン;シクロヘキシルアミン等の脂環式アミン;ベンジルアミン等の芳香族アミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン;等が挙げられる。また、前記第4級アンモニウム化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。   When hydrolyzing and condensing the silicon compound, it is preferable to coexist with a catalyst. The silicon compound can be hydrolyzed and condensed even in the absence of a catalyst, but by using the catalyst, the reaction can be easily controlled and the particle size and the residual amount of silanol groups can be adjusted. The catalyst is preferably a basic catalyst from the viewpoint of increasing the reaction rate, and examples of the basic catalyst include ammonia, amines, quaternary ammonium compounds and the like. Examples of the ammonia include ammonia; an ammonia generator such as urea; and the like. Examples of the amines include aliphatic amines such as methylamine, ethylamine, propylamine, n-butylamine, dimethylamine, dibutylamine, trimethylamine, and tributylamine; alicyclic amines such as cyclohexylamine; fragrances such as benzylamine. Group amines; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine; and the like. Examples of the quaternary ammonium compound include tetramethylammonium hydroxide and tetramethylammonium chloride.

中でも、粒子径の制御が容易である観点から、アンモニア類、アミン類が好ましい。また、得られるシリカ粒子の純度を高める観点からは、シリカ中から除去が容易な触媒であることが好ましく、具体的には、アンモニア類、アミン類が好ましく、アンモニア、脂肪族アミンがより好ましい。また、触媒効果と除去容易性を兼ね備える観点からは、アンモニア類が好ましく、アンモニアが特に好ましい。   Of these, ammonias and amines are preferable from the viewpoint of easy control of particle size. Further, from the viewpoint of increasing the purity of the obtained silica particles, a catalyst that can be easily removed from the silica is preferable, and specifically, ammonias and amines are preferable, and ammonia and aliphatic amines are more preferable. Further, from the viewpoint of having both a catalytic effect and easy removal, ammonia is preferable, and ammonia is particularly preferable.

反応液中、触媒の濃度は、0.8mmol/g〜9.4mmol/gであることが好ましい。また、触媒と水の合計に対する触媒の質量比(触媒/(触媒+水))は、0.1以上であることが好ましく、より好ましくは0.2以上であり、0.4以下であることが好ましく、0.32以下であることがより好ましい。   The concentration of the catalyst in the reaction solution is preferably 0.8 mmol / g to 9.4 mmol / g. The mass ratio of the catalyst to the total of the catalyst and water (catalyst / (catalyst + water)) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more and 0.4 or less. Is preferable, and 0.32 or less is more preferable.

さらに、ケイ素化合物を加水分解・縮合する際は、反応希釈剤を共存させることが好ましい。反応希釈剤を含有することで、疎水性のケイ素化合物と水とが混合しやすくなり、反応液中でケイ素化合物の加水分解・縮合の進行度合いを均一にすることができるとともに、得られる未焼成シリカの分散性が向上する。反応希釈剤としては適当な水溶性有機溶媒を使用でき、アルコール類、ジオール類が好ましく、アルコール類が好ましい。
反応希釈剤は、ケイ素化合物と水の合計100質量部に対して、150質量部以上であることが好ましく、より好ましくは200質量部以上であり、2500質量部以下であることが好ましく、より好ましくは1000質量部以下、さらに好ましくは500質量部以下である。
希釈剤が多いほど、反応の進行度合いを均一にしやすくなり、また、希釈剤が少ないと、反応速度を高めることができる。
Furthermore, when the silicon compound is hydrolyzed / condensed, it is preferable to coexist with a reaction diluent. By containing a reaction diluent, the hydrophobic silicon compound and water can be easily mixed, and the progress of hydrolysis and condensation of the silicon compound can be made uniform in the reaction solution, and the resulting uncalcined product can be obtained. The dispersibility of silica is improved. As the reaction diluent, a suitable water-soluble organic solvent can be used, alcohols and diols are preferable, and alcohols are preferable.
The reaction diluent is preferably 150 parts by mass or more, more preferably 200 parts by mass or more, and preferably 2500 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass with respect to the total of 100 parts by mass of the silicon compound and water. Is 1000 parts by mass or less, more preferably 500 parts by mass or less.
The larger the amount of the diluent, the easier it is to make the degree of reaction uniform, and the smaller the amount of the diluent, the higher the reaction rate.

また、反応液には、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;イソオクタン、シクロヘキサン等のパラフィン類;ジオキサン、ジエチルエーテル、等のエーテル類;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類;等の疎水性有機溶媒が含まれていてもよい。これらの疎水性有機溶媒を用いる場合、分散性を向上させるため界面活性剤を添加してもよい。   In addition, the reaction liquid contains ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate; paraffins such as isooctane and cyclohexane; ethers such as dioxane and diethyl ether; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene. A hydrophobic organic solvent such as; may be contained. When using these hydrophobic organic solvents, a surfactant may be added to improve dispersibility.

上記各成分は、適当な順で混合してもよいが、例えば、少なくとも上記各成分の一部(例えば、水、触媒、希釈剤等)を予め混合したシリカ粒子調製用予備混合液を調製した後、ケイ素化合物と混合してもよい。また、シリカ粒子調製用予備混合物にケイ素化合物を添加することが好ましく、添加方法としては一括添加、逐次添加(連続添加、断続的添加)のいずれでもよいが、逐次添加することが好ましい。ケイ素化合物は、予め希釈剤と混合した後、予備混合物と混合してもよい。   Although the above components may be mixed in an appropriate order, for example, a pre-mixed solution for preparing silica particles is prepared by previously mixing at least a part of each component (for example, water, catalyst, diluent, etc.). Then, it may be mixed with a silicon compound. Further, it is preferable to add the silicon compound to the preliminary mixture for preparing silica particles, and the addition method may be batch addition or sequential addition (continuous addition or intermittent addition), but it is preferable to add sequentially. The silicon compound may be premixed with the diluent and then mixed with the premix.

ケイ素化合物を加水分解・縮合する際、反応温度は、0〜100℃が好ましく、10〜60℃がより好ましく、10〜40℃がさらに好ましい。また、加水分解・縮合継続時間は、30分〜100時間であることが好ましく、50分〜20時間がより好ましく、1〜10時間がさらに好ましい。   When hydrolyzing and condensing the silicon compound, the reaction temperature is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 10 to 60 ° C, and further preferably 10 to 40 ° C. The duration of hydrolysis / condensation is preferably 30 minutes to 100 hours, more preferably 50 minutes to 20 hours, still more preferably 1 to 10 hours.

上記のようにして得られた湿潤シリカ粒子を乾燥することにより、乾燥シリカ粒子を得ることができる。乾燥時の凝集・固着を抑制する観点から、濾過、遠心分離、溶媒蒸発(濃縮)等により反応液から湿潤シリカ粒子を分離しておいてもよく、特に、溶媒蒸発(濃縮)により分離しておくことが好ましい。また反応液から湿潤シリカ粒子を分離するに先立って、反応液をフィルターで濾過しておいてもよい。   Dry silica particles can be obtained by drying the wet silica particles obtained as described above. The wet silica particles may be separated from the reaction solution by filtration, centrifugation, solvent evaporation (concentration) or the like from the viewpoint of suppressing agglomeration and sticking during drying. It is preferable to set. Further, the reaction solution may be filtered with a filter before separating the wet silica particles from the reaction solution.

湿潤シリカ粒子を乾燥するためには、例えば、気流乾燥方式を採用することが好ましい。気流乾燥方式では、乾燥中の湿潤シリカ粒子が、気流により分散され、或いは、乾燥装置の内壁と衝突するため、乾燥しつつシリカ粒子の凝集を抑制することができる。気流乾燥方式で反応液(濃縮液)を乾燥する場合、直接加熱方式(加熱した気流を用いる方法)、間接加熱方式(乾燥装置の伝熱板(好ましくは乾燥装置の内壁)を加熱)のいずれを選択してもよい。直接加熱方式を採用すると、熱風発生炉等から発生した高温気流が反応液(濃縮液)と接触することで溶媒を蒸発させ湿潤シリカ粒子が乾燥されると同時に、高温気流により乾燥中の湿潤シリカ粒子が解砕され、乾燥シリカ粒子の凝集を抑制することができる。また、間接加熱方式を採用すると、伝熱板(好ましくは内壁)を介して反応液(濃縮液)が加熱されることで溶媒が蒸発し湿潤シリカ粒子が乾燥されると同時に、外部から導入された気流又は内部で循環している気流によって乾燥中の湿潤シリカ粒子が解砕され、乾燥シリカ粒子の凝集が抑制される。中でも、間接加熱方式が好ましい。   In order to dry the wet silica particles, it is preferable to adopt, for example, a gas stream drying method. In the air flow drying method, the wet silica particles being dried are dispersed by the air flow or collide with the inner wall of the drying device, so that the agglomeration of the silica particles can be suppressed while drying. When the reaction liquid (concentrated liquid) is dried by the airflow drying method, either a direct heating method (method using a heated airflow) or an indirect heating method (heating the heat transfer plate of the dryer (preferably the inner wall of the dryer)) May be selected. When the direct heating method is adopted, the high temperature airflow generated from the hot air generation furnace etc. contacts the reaction solution (concentrate) to evaporate the solvent and dry the wet silica particles, and at the same time, the high temperature airflow causes the wet silica particles to dry. The particles are crushed and the agglomeration of the dried silica particles can be suppressed. Further, when the indirect heating method is adopted, the reaction liquid (concentrated liquid) is heated through the heat transfer plate (preferably the inner wall) to evaporate the solvent and dry the wet silica particles, and at the same time, to introduce them from the outside. The wet silica particles being dried are disintegrated by the airflow or the airflow circulating inside, and the agglomeration of the dry silica particles is suppressed. Among them, the indirect heating method is preferable.

前記乾燥装置は、管状の構造であってもよく、缶などの容器構造であってもよく、乾燥管と乾燥容器とを組み合わせた構造であってもよい。乾燥中の湿潤シリカ粒子の解砕性を高め、乾燥シリカ粒子の凝集を抑制する観点からは、管状の伝熱板(好ましくは内壁)を有する構造(以下、乾燥管という)を乾燥装置とすることが好ましい。特に、乾燥管は、直線部側(入口側)から反応液(濃縮液)を供給しつつ、屈曲部側(出口側)から真空排気できるものであることがより好ましい。   The drying device may have a tubular structure, a container structure such as a can, or a structure in which a drying tube and a drying container are combined. From the viewpoint of improving the disintegration property of the wet silica particles during drying and suppressing the agglomeration of the dry silica particles, a structure having a tubular heat transfer plate (preferably an inner wall) (hereinafter referred to as a drying tube) is used as a drying device. It is preferable. In particular, it is more preferable that the drying tube is capable of evacuating from the bent portion side (outlet side) while supplying the reaction liquid (concentrated liquid) from the linear portion side (inlet side).

また、乾燥管の内径は、6mm以上であることが好ましく、より好ましくは7mm以上、さらに好ましくは8mm以上であり、20mm以下であることが好ましい。乾燥管の全長は、800mm以上、9600mm以下であることが好ましい。   The inner diameter of the drying tube is preferably 6 mm or more, more preferably 7 mm or more, further preferably 8 mm or more, and preferably 20 mm or less. The total length of the drying tube is preferably 800 mm or more and 9600 mm or less.

乾燥温度は、150〜200℃であることが好ましい。前記乾燥温度は、直接加熱方式の場合は気流の温度を意味し、間接加熱方式の場合は、乾燥管の温度を意味する。また、乾燥時の圧力(減圧度)は、30〜300torrであることが好ましく、40〜250torrであることがより好ましい。   The drying temperature is preferably 150 to 200 ° C. The drying temperature means the temperature of the air flow in the case of the direct heating method, and the temperature of the drying tube in the case of the indirect heating method. The pressure (degree of reduced pressure) during drying is preferably 30 to 300 torr, and more preferably 40 to 250 torr.

気流乾燥方式(間接加熱方式)で乾燥することができる装置としては、瞬間真空乾燥装置「クラックス・システム8B型」(ホソカワミクロン株式会社製)が挙げられる。   As an apparatus capable of drying by the air flow drying method (indirect heating method), an instantaneous vacuum drying apparatus "Cracks System 8B type" (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) can be mentioned.

得られた乾燥シリカ粒子を温度30℃、相対湿度90%の雰囲気下において24時間放置した後の含水率は、30質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、特に好ましくは10質量%以下であり、例えば0.05質量%以上、さらには0.1質量%以上であってもよい。
含水率は、以下の測定方法により測定することができる。すなわち乾燥シリカ粒子5gを、直径10cmの時計皿に載せ、均一に薄く広げる。その後、温度30℃、相対湿度90%の雰囲気下において24時間放置する。放置後のシリカの含水量を、カールフィッシャー法により測定し、含水量とすることができる。
The water content after leaving the obtained dried silica particles for 24 hours in an atmosphere having a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 90% is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably It is 15% by mass or less, particularly preferably 10% by mass or less, and may be, for example, 0.05% by mass or more, and further 0.1% by mass or more.
The water content can be measured by the following measuring method. That is, 5 g of dried silica particles are placed on a watch glass having a diameter of 10 cm and spread evenly and thinly. Then, it is left for 24 hours in an atmosphere of a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 90%. The water content of the silica after standing can be measured by the Karl Fischer method to obtain the water content.

乾燥シリカ粒子を焼成することにより、本発明のシリカ粒子を得ることができる。焼成温度は、800〜1200℃であり、900〜1100℃であることが好ましい。焼成により、シリカ粒子に残留するシラノール基が低減されやすくなる。   By calcining the dried silica particles, the silica particles of the present invention can be obtained. The firing temperature is 800 to 1200 ° C, preferably 900 to 1100 ° C. The calcination facilitates reduction of the silanol groups remaining in the silica particles.

焼成時の雰囲気は、例えば、空気、窒素−酸素混合ガスなどの酸化性雰囲気;窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性雰囲気;等が挙げられ、酸化性雰囲気であることが好ましい。これにより、シラノール基やアルコキシ基等を除去しやすくなる。   Examples of the atmosphere during firing include an oxidizing atmosphere such as air and nitrogen-oxygen mixed gas; an inert atmosphere such as nitrogen gas, argon gas, and helium gas; and the like, and an oxidizing atmosphere is preferable. This facilitates removal of silanol groups, alkoxy groups and the like.

焼成後は乾式粉砕しなくてよいが、必要であれば、乾式粉砕してもよい。乾式粉砕条件は焼成前における乾式粉砕と同様の条件を採用することができる。   It is not necessary to perform dry pulverization after firing, but dry pulverization may be performed if necessary. The dry pulverization conditions may be the same as those of the dry pulverization before firing.

本発明の製造方法により得られるエチレン性二重結合含有シリカ粒子は、シランカップリング剤で被覆されつつ凝集が抑制されており、樹脂中での分散性が良好である。このため、例えば、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム等の各種フィルムのアンチブロッキング剤や滑り性付与剤;液晶表示素子用面内スペーサー、液晶表示素子用シール部スペーサー、EL表示素子用スペーサー、タッチパネル用スペーサー、セラミックスやプラスチック等の各種基板間の隙間保持剤等のスペーサー;半導体用封止材、液晶用シール材、LED発光素子用封止材等の各種電子部品用封止材;光拡散フィルム、光拡散板、導光板、防眩フィルム等の光拡散剤;白色体質顔料等の化粧品用添加剤;歯科材料等への適用が可能である。特に、半導体用封止材、液晶用シール剤、LED発光素子用封止材等の各種電子部品用封止材用のフィラーとして有用である。   The ethylenic double bond-containing silica particles obtained by the production method of the present invention are coated with a silane coupling agent while suppressing aggregation, and have good dispersibility in a resin. Therefore, for example, polyester film, polyimide film, anti-blocking agent for various films such as fluororesin film and slipperiness imparting agent; in-plane spacer for liquid crystal display element, seal part spacer for liquid crystal display element, spacer for EL display element, Spacers for touch panels, spacers for holding gaps between various substrates such as ceramics and plastics; sealing materials for semiconductors, liquid crystal sealing materials, sealing materials for LED light emitting elements, etc .; It can be applied to light diffusing agents such as films, light diffusing plates, light guide plates and antiglare films; cosmetic additives such as white extender pigments; dental materials. In particular, it is useful as a filler for various electronic component sealing materials such as semiconductor sealing materials, liquid crystal sealing agents, and LED light emitting element sealing materials.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
なお、以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited by the following examples as well as the present invention, and may be appropriately modified within a range compatible with the gist of the preceding and the following. Of course, it is possible to carry out, and all of them are included in the technical scope of the present invention.
In the following, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass" unless otherwise specified.

<固体13C−NMRスペクトル>
BRUKER社製「AVANCE400」を用い、下記の条件で固体13C−NMR測定を行った。そして、下記式(A1)で表したアクリロイル基の番号1及び番号2の炭素C1及びC2に帰属されるピーク(化学シフト(δ):110〜140ppm)の積分値の合計(IA)、及び下記式(B1)で表したオリゴマー化(メタ)アクリロイル基の番号3及び番号4の炭素C3及びC4に帰属されるピーク(化学シフト(δ):20〜50ppm)の積分値の合計IBをそれぞれ求め、比(IB/IA)を算出した。
<Solid 13 C-NMR spectrum>
Solid-state 13 C-NMR measurement was performed under the following conditions using "AVANCE400" manufactured by BRUKER. Then, the following formula (A1) peaks (chemical shifts (δ): 110~140ppm) attributed to the carbon C 1 and C 2 of the No. 1 and No. 2 acryloyl groups, expressed by the sum of the integrated value of (I A) , And the integrated value of the peaks (chemical shift (δ): 20 to 50 ppm) belonging to carbons C 3 and C 4 of the oligomerized (meth) acryloyl groups represented by the following formula (B1). The total I B was obtained and the ratio (I B / I A ) was calculated.

Figure 0006691410

[式中、R1は水素原子を表す。R2は、−CO−を表す。*は結合手を表す。]
Figure 0006691410

[In the formula, R 1 represents a hydrogen atom. R 2 represents a -CO-. * Represents a bond. ]

同様に、下記式(A2)で表したアクリロイル基の番号6及び番号7の炭素C6及びC7に帰属されるピーク(化学シフト(δ):120〜140ppm)の積分値と、番号5の炭素C5に帰属されるピーク(化学シフト(δ):160〜170ppm)の積分値との合計(IC)、及び下記式(B2)で表したオリゴマー化(メタ)アクリロイル基の番号9及び番号10の炭素C9及びC10に帰属されるピーク(化学シフト(δ):30〜50ppm)の積分値と、番号8の炭素C8に帰属されるピーク(化学シフト(δ):170〜180ppm)の積分値の合計IDをそれぞれ求め、比(ID/IC)を算出した。 Similarly, an integrated value of peaks (chemical shift (δ): 120 to 140 ppm) assigned to carbons C 6 and C 7 of Nos. 6 and 7 of the acryloyl group represented by the following formula (A2) and No. 5 of The sum (I C ) of the peaks (chemical shift (δ): 160 to 170 ppm) belonging to carbon C 5 and the oligomerization (meth) acryloyl group number 9 represented by the following formula (B2) and Integrated values of peaks (chemical shift (δ): 30 to 50 ppm) assigned to carbons C 9 and C 10 of No. 10 and peaks assigned to carbon C 8 of number 8 (chemical shift (δ): 170 to The total I D of the integrated values of 180 ppm) was obtained, and the ratio (I D / I C ) was calculated.

Figure 0006691410

[式中、R4は、水素原子を表す。*は結合手を表す。]
Figure 0006691410

[In the formula, R 4 represents a hydrogen atom. * Represents a bond. ]

13C−NMRの測定条件>
装置:BRUKER社製「AVANCE400」
試料管:7mm径 ジルコニア製回転数:6kHz
観測核:13
観測核共鳴周波数:100.625MHz
パルスプログラム:CP/MAS(クロスポーラリゼーション法)
コンタクトタイム:2m秒
繰り返し時間:10秒
積算回数:8192回
観測温度:室温
基準物質化学シフト値:グリシン(カルボニルピーク 176.03ppm)外部基準
< 13 C-NMR measurement conditions>
Device: BRAKER's "AVANCE400"
Sample tube: 7 mm diameter Made of zirconia Rotation speed: 6 kHz
Observation nucleus: 13 C
Observation nuclear resonance frequency: 100.625 MHz
Pulse Program: CP / MAS (Cross Polarization Method)
Contact time: 2 ms Repetition time: 10 seconds Accumulation count: 8192 times Observation temperature: room temperature Chemical shift value of reference substance: Glycine (carbonyl peak 176.03 ppm) External reference

<凝集物の含有割合>
シリカ粒子に含まれる凝集物の含有量は、以下の測定方法により求めた。すなわちシリカ粒子10gと、水90gと、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを2g加えて形成した混合物を、超音波分散を1時間行うことによって分散液にした後、25±3℃において、該分散液を直径75mm×高さ20mm、目開き20μmの篩(金属メッシュ(JIS規格))に通し、110℃で1時間乾燥後、網を通過しなかった凝集物の質量をW(g)として、下記式で求められる値を凝集物の含有割合とした。凝集物の含有割合の検出下限は10ppmであった。
凝集物の含有割合(ppm)=(W(g)/10(g))×106
以下に示す実施例および比較例では、上記凝集物の含有量は、測定数を10としたときの平均値とした。
<Content ratio of aggregate>
The content of aggregates contained in the silica particles was determined by the following measuring method. That is, a mixture formed by adding 10 g of silica particles, 90 g of water, and 2 g of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant to form a dispersion liquid by ultrasonically dispersing for 1 hour, and then at 25 ± 3 ° C. The dispersion is passed through a sieve (metal mesh (JIS standard)) having a diameter of 75 mm × height of 20 mm and an opening of 20 μm and dried at 110 ° C. for 1 hour, and then the mass of aggregates not passing through the net is W (g). The value obtained by the following formula was defined as the content ratio of the aggregate. The lower limit of detection of the content ratio of aggregates was 10 ppm.
Aggregate content ratio (ppm) = (W (g) / 10 (g)) × 10 6
In the examples and comparative examples shown below, the content of the aggregate was an average value when the number of measurements was 10.

<一次平均粒子径、変動係数及び粗大粒子の個数割合>
任意に採取したシリカ粒子を、1視野に含まれるシリカ粒子の個数が2,000〜3,000個となる測定倍率で、走査型電子顕微鏡を用い、5ヶ所場所を変えて観察した。このとき、得られた5視野の走査型電子顕微鏡像のそれぞれに含まれる2,000個のシリカ粒子の一次粒子径をノギスで測定し、その全ての個数平均を一次平均粒子径とした。また、一次平均粒子径と、一次粒子径の標準偏差を用い、下記式に基づいて一次粒子径の変動係数を算出した。
変動係数(%)=(一次粒子径の標準偏差/一次平均粒子径)×100
<Primary average particle size, coefficient of variation and number ratio of coarse particles>
The arbitrarily-collected silica particles were observed at five different locations using a scanning electron microscope at a measurement magnification such that the number of silica particles contained in one visual field was 2,000 to 3,000. At this time, the primary particle diameter of 2,000 silica particles contained in each of the obtained five-field scanning electron microscope images was measured with a caliper, and the number average of all of them was taken as the primary average particle diameter. Further, the coefficient of variation of the primary particle diameter was calculated based on the following formula using the primary average particle diameter and the standard deviation of the primary particle diameter.
Coefficient of variation (%) = (standard deviation of primary particle size / primary average particle size) × 100

<含水率の測定>
乾燥シリカ粒子5gを、直径10cmの時計さらに載せ、均一に薄く広げた。その後、温度30℃、相対湿度90%の雰囲気下において24時間放置した。放置後のシリカの含水量を、カールフィッシャー法により測定して含水量とした。
<Measurement of water content>
5 g of dried silica particles were further placed on a watch having a diameter of 10 cm and spread uniformly and thinly. Then, it was left for 24 hours in an atmosphere of a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 90%. The water content of the silica after standing was measured by the Karl Fischer method to obtain the water content.

<シリカ含有量の測定>
シリカ含有量は、焼成シリカ粒子中のSi成分以外の成分の含有量(百分率)の和を100から差し引くことにより求めた。Si成分以外の成分は、Ag,Al,As,Au,B,Ba,Be,Bi,Ca,Cd,Co,Cr,Cu,Fe,Ga,Ge,K,La,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,Na,P,Pb,Pd,Pt,Sb,Sc,Se,Sn,Sr,Ta,Te,Ti,Tl,V,Zn,Zr,Yの各元素を意味する。前記各元素の含有量は、JIS K 0116のICP発光分光分析により得られた元素単体としての含有量値である。
<Measurement of silica content>
The silica content was determined by subtracting the sum of the content (percentage) of components other than the Si component in the calcined silica particles from 100. Components other than the Si component are Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, K, La, Mg, Mn, Mo, Nb. , Nd, Ni, Na, P, Pb, Pd, Pt, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Te, Ti, Tl, V, Zn, Zr and Y are meant. The content of each element is a content value as an elemental element obtained by ICP emission spectroscopic analysis of JIS K 0116.

[実施例1]
撹拌機、滴下装置および温度計を備えた容量200Lの反応器に、メチルアルコール67.54kgと、28質量%アンモニア水(水および触媒)26.33kgとを仕込み、撹拌しながら液温を33±0.5℃に調節した。一方、滴下装置に、テトラメトキシシラン13.45kgをメチルアルコール5.59kgに溶解させた溶液を仕込んだ。反応器中の液温を33±0.5℃に保持しながら、滴下装置から前記溶液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、さらに1時間、液温を前記温度に保持しながら撹拌することにより、テトラメトキシシランの加水分解および縮合を行い、シリカ粒子前駆体を含有する分散液を得た。
[Example 1]
A 200 L reactor equipped with a stirrer, a dropping device and a thermometer was charged with 67.54 kg of methyl alcohol and 26.33 kg of 28 mass% ammonia water (water and catalyst), and the liquid temperature was 33 ± 3 while stirring. The temperature was adjusted to 0.5 ° C. On the other hand, a solution prepared by dissolving 13.45 kg of tetramethoxysilane in 5.59 kg of methyl alcohol was charged into the dropping device. While maintaining the liquid temperature in the reactor at 33 ± 0.5 ° C., the solution was dropped from the dropping device over 1 hour, and after the dropping was completed, stirring was performed for 1 hour while keeping the liquid temperature at the temperature. Thus, the tetramethoxysilane was hydrolyzed and condensed to obtain a dispersion liquid containing the silica particle precursor.

前記分散液を、瞬間真空蒸発装置により気流乾燥させることにより、乾燥シリカ粒子を得た。瞬間真空蒸発装置としては、クラックス・システム8B型(ホソカワミクロン株式会社製)を使用した。乾燥条件として、加熱管温度175℃、減圧度200torr(27kPa)を採用した。瞬間真空蒸発装置は、加熱水蒸気が供給されるジャケットで覆われた内径8mm、長さ9mのステンレス鋼管と、前記鋼管の一端部にシリカ粒子前駆体を含有する分散液を供給する供給部と、鋼管の他端部に接続された、粉体と蒸気とを分離するバグフィルタが設けられた減圧状態の粉体捕集室とを備えている。鋼管内では、供給部から供給されたシリカ粒子前駆体を含有する分散液が間接加熱されることにより、溶媒が蒸発するとともに、粉体捕集側が減圧されることにより作り出された気流により、シリカ粒子前駆体を含有する分散液の分散とシリカ粒子前駆体の解砕が促進される。粉体は、粉体捕集側が減圧されることにより作り出された気流により鋼管内を移送され、バグフィルタにより捕集される。蒸気は、バグフィルタ通過後、凝縮された後、装置外に排出される。   Dry silica particles were obtained by subjecting the dispersion to airflow drying with an instantaneous vacuum evaporator. As an instantaneous vacuum evaporator, a cracks system 8B type (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) was used. As the drying conditions, a heating tube temperature of 175 ° C. and a pressure reduction degree of 200 torr (27 kPa) were adopted. The instantaneous vacuum evaporator comprises a stainless steel pipe having an inner diameter of 8 mm and a length of 9 m covered with a jacket to which heated steam is supplied, and a supply unit for supplying a dispersion liquid containing a silica particle precursor to one end of the steel pipe. A powder collection chamber in a depressurized state, which is connected to the other end of the steel pipe and is provided with a bag filter for separating powder and vapor. In the steel pipe, the dispersion liquid containing the silica particle precursor supplied from the supply unit is indirectly heated, the solvent is evaporated, and the air is created by depressurizing the powder collection side, thereby producing silica. Dispersion of the dispersion liquid containing the particle precursor and crushing of the silica particle precursor are promoted. The powder is transferred in the steel pipe by the air flow created by depressurizing the powder collecting side, and is collected by the bag filter. After passing through the bag filter, the vapor is condensed and then discharged to the outside of the apparatus.

得られた乾燥シリカ粒子をルツボに入れ、電気炉を用いて1050℃で1時間焼成した後、冷却して、次いで粉砕機を用いて粉砕することにより、焼成シリカ粒子を得た。なお、焼成温度は、電気炉内の雰囲気温度を計測した値である。得られた焼成シリカのシリカ含有量は99.9%であった。   The obtained dried silica particles were put into a crucible, calcined at 1050 ° C. for 1 hour using an electric furnace, cooled, and then crushed with a crusher to obtain calcined silica particles. The firing temperature is a value obtained by measuring the ambient temperature in the electric furnace. The silica content of the obtained calcined silica was 99.9%.

焼成シリカ粒子(比表面積20m2/g)5kgを、加熱ジャケットを備えた容量20Lのヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社製FM20J型)に仕込んだ。ヘンシェルミキサには、被混合物を入れる容器と、撹拌羽根が付いた回転軸が容器底部に備わっているとともに、壁面付着物の掻き落とし装置として、壁面に沿うように設置された板状の羽根が付いた回転軸が容器上面に設置されている。焼成シリカ粒子を撹拌しているところに、常温(約25℃)で、シランカップリング剤である3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製KBM−5103、最小被覆面積333m2/g)600gを、メチルアルコール250gに溶解させた溶液を滴下して混合した。なお、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン600gは、焼成シリカ粒子(比表面積20m2/g)5kgに対するシランカップリング剤理論被覆量の2.0倍に相当する。 5 kg of the calcined silica particles (specific surface area 20 m 2 / g) were charged into a Henschel mixer (FM20J type manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) having a capacity of 20 L equipped with a heating jacket. The Henschel mixer is equipped with a container for containing the mixture and a rotary shaft with stirring blades at the bottom of the container, and a plate-shaped blade installed along the wall surface as a device for scraping off wall surface deposits. The attached rotating shaft is installed on the upper surface of the container. While stirring the calcined silica particles, at room temperature (about 25 ° C.), 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-5103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., a minimum coating area 333 m 2 / g) 600 g was added dropwise and mixed with a solution prepared by dissolving 250 g of methyl alcohol. Incidentally, 600 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane corresponds to 2.0 times the theoretical coating amount of the silane coupling agent with respect to 5 kg of the calcined silica particles (specific surface area 20 m 2 / g).

次いで、得られた混合物をトレイに移し、混合物の最大厚さが20mm、混合物の上面が水平面となるように調整した。トレイの底面は水平面であり、底面形状は長方形(長径35cm、短径25cm)であった。さらに、このトレイを棚段式乾燥機(エスペック社製「PV−212」)に収容し、大気圧下、120℃まで約1時間かけて昇温し、120℃で1時間保持して加熱処理を行った。乾燥時の風速は1.5m/sであった。なお、120℃の温度数値は、焼成シリカとシランカップリング剤の混合物中の温度を計測した値である。加熱処理は、焼成シリカ粒子とシランカップリング剤の混合物を静置しながら行った。   Then, the obtained mixture was transferred to a tray and adjusted so that the maximum thickness of the mixture was 20 mm and the upper surface of the mixture was a horizontal surface. The bottom surface of the tray was a horizontal surface, and the bottom surface was rectangular (long diameter 35 cm, short diameter 25 cm). Further, this tray was housed in a tray dryer (“PV-212” manufactured by Espec Co., Ltd.), heated to 120 ° C. under atmospheric pressure over about 1 hour, and held at 120 ° C. for 1 hour to perform heat treatment. I went. The wind speed during drying was 1.5 m / s. The temperature value of 120 ° C. is a value obtained by measuring the temperature in the mixture of the pyrogenic silica and the silane coupling agent. The heat treatment was performed while the mixture of the calcined silica particles and the silane coupling agent was allowed to stand.

[実施例2]
実施例1において、混合物の最大厚さを20mmとする代わりに40mmとし、混合物を収容したトレイを大気圧下、120℃まで約1時間かけて昇温し、120℃で1時間保持して加熱処理を行う代わりに、大気圧下、110℃まで約1時間かけて昇温し、110℃で1時間保持して加熱処理を行うこと以外は実施例1と同様にして、エチレン性二重結合含有シリカ粒子を得た。
[Example 2]
In Example 1, the maximum thickness of the mixture was set to 40 mm instead of 20 mm, the tray containing the mixture was heated to 120 ° C. under atmospheric pressure over about 1 hour, and held at 120 ° C. for 1 hour to be heated. Instead of performing the treatment, an ethylenic double bond was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature was raised to 110 ° C. over about 1 hour under atmospheric pressure and the heating treatment was performed at 110 ° C. for 1 hour. Obtained silica particles were obtained.

[比較例1]
実施例1で得られた焼成シリカ粒子(比表面積20m2/g)5kgを、加熱ジャケットを備えた容量20Lのヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社製FM20J型)に仕込んだ。ヘンシェルミキサには、被混合物を入れる容器と、撹拌羽根が付いた回転軸が容器底部に備わっているとともに、壁面付着物の掻き落とし装置として、壁面に沿うように設置された板状の羽根が付いた回転軸が容器上面に設置されている。焼成シリカ粒子を撹拌しているところに、常温(約25℃)で、シランカップリング剤である3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製KBM-5103、最小被覆面積333m2/g)600gを、メチルアルコール250gに溶解させた溶液を滴下して混合した。なお、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン600gは、焼成シリカ粒子(比表面積20m2/g)5kgに対するシランカップリング剤理論被覆量の2.0倍に相当する。その後、焼成シリカ粒子とシランカップリング剤の混合物を120℃まで約1時間かけて昇温し、120℃で3時間保持して加熱処理を行った。なお、120℃の温度数値は、焼成シリカとシランカップリング剤の混合物中の温度を計測した値である。加熱処理は、焼成シリカ粒子とシランカップリング剤の混合物を混合撹拌しながら行った。加熱処理では、掻き落とし装置を撹拌羽根とは逆方向に常時回転させながら、壁面付着物の掻き落としを行った。また、適宜、へらを用いて壁面付着物を掻き落とすことも行った。
[Comparative Example 1]
5 kg of the calcined silica particles (specific surface area 20 m 2 / g) obtained in Example 1 were charged into a 20 L Henschel mixer (FM20J type manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) equipped with a heating jacket. The Henschel mixer is equipped with a container for containing the mixture and a rotary shaft with stirring blades at the bottom of the container, and a plate-shaped blade installed along the wall surface as a device for scraping off wall surface deposits. The attached rotating shaft is installed on the upper surface of the container. While stirring the calcined silica particles, at room temperature (about 25 ° C.), 3-acryloxypropyltrimethoxysilane which is a silane coupling agent (KBM-5103, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., minimum coating area 333 m 2 / g) 600 g was added dropwise and mixed with a solution prepared by dissolving 250 g of methyl alcohol. Incidentally, 600 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane corresponds to 2.0 times the theoretical coating amount of the silane coupling agent with respect to 5 kg of the calcined silica particles (specific surface area 20 m 2 / g). After that, the mixture of the calcined silica particles and the silane coupling agent was heated to 120 ° C. over about 1 hour and kept at 120 ° C. for 3 hours for heat treatment. The temperature value of 120 ° C. is a value obtained by measuring the temperature in the mixture of the pyrogenic silica and the silane coupling agent. The heat treatment was performed while mixing and stirring the mixture of the calcined silica particles and the silane coupling agent. In the heat treatment, the scraping device was constantly rotated in the direction opposite to the stirring blade to scrape off the deposits on the wall surface. Further, it was also appropriate to scrape off the adhered material on the wall surface using a spatula.

[比較例2]
実施例1で得られた焼成シリカ粒子(比表面積20m2/g)5kgを、加熱ジャケットを備えた容量20Lのヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社製FM20J型)に仕込んだ。ヘンシェルミキサには、被混合物を入れる容器と、撹拌羽根が付いた回転軸が容器底部に備わっているとともに、壁面付着物の掻き落とし装置として、壁面に沿うように設置された板状の羽根が付いた回転軸が容器上面に設置されている。焼成シリカ粒子を撹拌しているところに、常温(約25℃)で、シランカップリング剤である3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製KBM-5103、最小被覆面積333m2/g)600gを、メチルアルコール250gに溶解させた溶液を滴下して混合した。なお、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン250gは、シランカップリング剤理論被覆量の2.0倍に相当する。その後、焼成シリカ粒子とシランカップリング剤の混合物を120℃まで約1時間かけて昇温し、120℃で1時間保持して加熱処理を行った。なお、120℃の温度数値は、焼成シリカとシランカップリング剤の混合物中の温度を計測した値である。加熱処理は、焼成シリカ粒子とシランカップリング剤の混合物を混合撹拌しながら行った。加熱処理では、掻き落とし装置を撹拌羽根とは逆方向に常時回転させながら、壁面付着物の掻き落としを行った。また、適宜、へらを用いて壁面付着物を掻き落とすことも行った。
[Comparative example 2]
5 kg of the calcined silica particles (specific surface area 20 m 2 / g) obtained in Example 1 were charged into a 20 L Henschel mixer (FM20J type manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) equipped with a heating jacket. The Henschel mixer is equipped with a container for containing the mixture and a rotary shaft with stirring blades at the bottom of the container, and a plate-shaped blade installed along the wall surface as a device for scraping off wall surface deposits. The attached rotating shaft is installed on the upper surface of the container. While stirring the calcined silica particles, at room temperature (about 25 ° C.), 3-acryloxypropyltrimethoxysilane which is a silane coupling agent (KBM-5103, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., minimum coating area 333 m 2 / g) 600 g was added dropwise and mixed with a solution prepared by dissolving 250 g of methyl alcohol. 250 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane corresponds to 2.0 times the theoretical coverage of the silane coupling agent. Then, the mixture of the calcined silica particles and the silane coupling agent was heated to 120 ° C. over about 1 hour and kept at 120 ° C. for 1 hour for heat treatment. The temperature value of 120 ° C. is a value obtained by measuring the temperature in the mixture of the pyrogenic silica and the silane coupling agent. The heat treatment was performed while mixing and stirring the mixture of the calcined silica particles and the silane coupling agent. In the heat treatment, the scraping device was constantly rotated in the direction opposite to the stirring blade to scrape off the deposits on the wall surface. Further, it was also appropriate to scrape off the adhered material on the wall surface using a spatula.

実施例1〜2及び比較例1〜2で得られたエチレン性二重結合含有シリカ粒子の一次平均粒子径、一次粒子径の変動係数、凝集物の含有割合、含水率及び13C−NMRにより求められる比(IB/IA)、(ID/IC)を表1に示す。 By the primary average particle diameter of the silica particles containing ethylenic double bond obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the coefficient of variation of the primary particle diameter, the content ratio of aggregates, the water content and 13 C-NMR. determined ratio (I B / I a), shown in Table 1 (I D / I C).

Figure 0006691410
Figure 0006691410

表1に示されるように、シリカ粒子とアクリロイル基含有シランカップリング剤とを混合し、水平面を底面とする容器にこの混合物を収容して、該混合物を静置した状態で温度110℃又は120℃に加熱した実施例1、2では、解砕・分級をしなくとも凝集物の含有割合が抑制されていた。これに対して、シリカ粒子とアクリロイル基含有シランカップリング剤との混合物を攪拌しながら加熱した比較例1、2では、エチレン性二重結合含有シリカ粒子が凝集していることが確認された。   As shown in Table 1, silica particles and an acryloyl group-containing silane coupling agent were mixed, the mixture was placed in a container having a horizontal surface as a bottom surface, and the mixture was allowed to stand at a temperature of 110 ° C or 120 ° C. In Examples 1 and 2 heated to 0 ° C., the content ratio of aggregates was suppressed even without crushing and classification. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the mixture of the silica particles and the acryloyl group-containing silane coupling agent was heated with stirring, it was confirmed that the ethylenic double bond-containing silica particles were aggregated.

本発明の製造方法により得られるエチレン性二重結合含有シリカ粒子は、シランカップリング剤で被覆されつつ凝集が抑制されており、樹脂中での分散性が良好である。このため、例えば、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム等の各種フィルムのアンチブロッキング剤や滑り性付与剤;液晶表示素子用面内スペーサー、液晶表示素子用シール部スペーサー、EL表示素子用スペーサー、タッチパネル用スペーサー、セラミックスやプラスチック等の各種基板間の隙間保持剤等のスペーサー;半導体用封止剤、液晶用シール剤、LED発光素子用封止剤等の各種電子部品用封止剤;光拡散フィルム、光拡散板、導光板、防眩フィルム等の光拡散剤;白色体質顔料等の化粧品用添加剤;歯科材料等への適用が可能である。特に、半導体用封止剤、液晶用シール剤、LED発光素子用封止剤等の各種電子部品用封止剤用のフィラーとして有用である。   The ethylenic double bond-containing silica particles obtained by the production method of the present invention are coated with a silane coupling agent while suppressing aggregation, and have good dispersibility in a resin. Therefore, for example, polyester film, polyimide film, anti-blocking agent and slippery agent for various films such as fluororesin film; in-plane spacer for liquid crystal display element, seal part spacer for liquid crystal display element, spacer for EL display element, Spacers for touch panels, spacers for holding gaps between various substrates such as ceramics and plastics; sealants for semiconductors, sealants for liquid crystals, sealants for LED light emitting elements, etc .; various electronic component sealants; light diffusion It can be applied to light diffusing agents such as films, light diffusing plates, light guide plates and antiglare films; cosmetic additives such as white extender pigments; dental materials. In particular, it is useful as a filler for various electronic component sealing agents such as semiconductor sealing agents, liquid crystal sealing agents, and LED light emitting element sealing agents.

Claims (6)

シリカ粒子と(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤とを含む混合物を調製する工程、及び
該混合物を静置した状態で温度100℃以上に加熱する工程とを含む(メタ)アクリロイル基含有シリカ粒子の製造方法。
Preparing a mixture comprising silica particles and (meth) acryloyl group-containing silane coupling agent, and a step of heating above a temperature 100 ° C. in a state of standing the mixture (meth) acryloyl group-containing silica particles Manufacturing method.
前記混合物を静置する前に、水平面を底面とする容器に前記混合物を収容する工程を含む請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, further comprising a step of housing the mixture in a container having a horizontal surface as a bottom surface before allowing the mixture to stand. 前記加熱温度が150℃以下である請求項1又は2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the heating temperature is 150 ° C. or lower. 前記(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤の量が、下記式で表される理論被覆量の1倍以上である請求項1〜のいずれかに記載の製造方法。
理論被覆量(g)=シリカ粒子の質量(g)×シリカ粒子の比表面積(g/m2)/(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤の最小被覆面積(m2/g)
The amount of (meth) acryloyl group-containing silane coupling agent, the manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 to 1 times the theoretical coverage represented by the following formula.
Theoretical coverage (g) = mass of silica particles (g) × specific surface area of silica particles (g / m 2 ) / minimum coating area of ( meth) acryloyl group- containing silane coupling agent (m 2 / g)
(メタ)アクリロイル基含有焼成シリカ粒子であって、固体13C−NMRでシリカ粒子表面の有機基を測定した時、下記式(A2)で表した(メタ)アクリロイル基の番号及び番号の炭素( 6 及び 7 )に帰属されるピークの積分値と、番号5の炭素(C 5 )に帰属されるピークの積分値との合計( c )に対する、
下記式(B2)で表したオリゴマー化(メタ)アクリロイル基の番号及び番号10の炭素( 9 及び 10 )に帰属されるピークの積分値と、番号8の炭素(C 8 )に帰属されるピークの積分値との合計 D の比( D /I C )が、0.1以下である(メタ)アクリロイル基含有焼成シリカ粒子。
Figure 0006691410
[式中、 4 は、水素原子又はメチル基を表す。*は結合手を表す。]
(Meth) an acryloyl group-containing pyrogenic silica particles, a solid 13 C-NMR as measured organic groups of the silica particle surface, expressed by the following formula (A2) (meth) numbers 6 and No. 7 acryloyl groups With respect to the sum ( I c ) of the integrated value of the peaks assigned to carbon ( C 6 and C 7 ) and the integrated value of the peaks assigned to carbon (C 5 ) of No. 5 ,
Integral values of peaks assigned to carbons ( C 9 and C 10 ) of numbers 9 and 10 of the oligomerized (meth) acryloyl group represented by the following formula ( B2 ) and carbons of number 8 (C 8 ). The (meth) acryloyl group- containing calcined silica particles having a ratio ( I D / I C ) of the total I D to the integrated value of the generated peaks of 0.1 or less.
Figure 0006691410
[In the formula, R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group. * Represents a bond. ]
下記測定方法により求められる凝集物の含有割合が10,000ppm(質量基準)以下である請求項に記載のシリカ粒子。
[測定方法]
シリカ粒子10gと、水90gと、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2gを、300秒間以上超音波分散させて得られた分散液を、25±3℃において、目開き20μmの篩に通した場合に篩上に残るシリカ粒子の質量をW(g)としたとき、下記式で求められる値を凝集物の含有割合とする。
凝集物の含有割合(ppm)=(W(g)/10(g))×106
The silica particles according to claim 5 , wherein the content ratio of the aggregates determined by the following measurement method is 10,000 ppm (mass basis) or less.
[Measuring method]
The dispersion obtained by ultrasonically dispersing 10 g of silica particles, 90 g of water, and 2 g of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant for 300 seconds or longer was passed through a sieve having an opening of 20 μm at 25 ± 3 ° C. When the mass of the silica particles remaining on the sieve in this case is W (g), the value obtained by the following formula is the content ratio of the aggregate.
Aggregate content ratio (ppm) = (W (g) / 10 (g)) × 10 6
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