JP6926925B2 - シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法及びシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子 - Google Patents

シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法及びシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子 Download PDF

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Description

本発明は、粒子表面がシリカで被覆された、シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法及びシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子に関するものである。
ゴム弾性を有するシリコーンエラストマー粒子は、樹脂の応力緩和剤として使用されている。例えば、電子、電気部品のパッケージングに用いられるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂においては、電気部品の発熱による膨張によってパッケージに応力がかかっても割れにくくするために、シリコーンエラストマー粒子を配合することが行われている。また、化粧料においては、柔らかな感触、なめらかさ等の使用感及び伸展性を付与する目的で、使用されている。
しかしながら、シリコーンエラストマー粒子は、凝集性が強く、また、樹脂や化粧料への分散性が悪いために、特性付与効果が十分に得られず、樹脂の強度を低下させたり、化粧料の使用感を逆に低下させてしまう場合がある。
上記問題を解決するため、シリコーンエラストマー粒子表面をシリカ等の金属酸化物粒子で被覆した粒子が提案されており(特許文献1:特開平4−348143号公報)、ゴム弾性を有し、凝集性が低く、樹脂や化粧料への分散性が高いことが特徴である。
母粒子となる粒子の表面に別の粒子を被覆するには、ボールミルやハイブリダイザ―等の装置を用いて、乾式で粒子を混合しさらに衝撃力を与えることによって行う方法がある。しかしながら、母粒子がシリコーンエラストマー球状粒子の場合は、凝集性が高いため、一次粒子にまで解して粒子を被覆することが困難である。また、弾性体であるため、与えられた衝撃力が吸収されてしまい、うまく被覆させることが困難である。
上記特開平4−348143号公報においては、シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と金属酸化物ゾルから水を除去することによって、シリコーンエラストマー球状粒子表面を金属酸化物粒子で被覆した粒子を製造することが提案されており、具体的には、スプレードライヤーにて水を除去する方法が例示されている。この方法では、被覆されない金属酸化物粒子が生成する場合があり、効率がよくない。また、特にシリコーンエラストマー粒子の粒径が小さい場合に、シリコーンエラストマー球状粒子同士凝集させることなく製造することが困難となる問題がある。
特開平4−348143号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、粒子表面がシリカで被覆されたシリコーンエラストマー球状粒子を、シリコーンエラストマー球状粒子を凝集させることなく、効率よく製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、シリコーンエラストマー球状粒子100質量部に対し、シリカ0.5〜200質量部となる比率で、シリコーンエラストマー球状粒子表面がシリカで被覆され、体積平均粒径が0.1〜100μmであるシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を製造する方法であって、
(A)シリコーンエラストマー球状粒子、
(B)アルカリ性物質、
(C)カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物から選ばれる1種以上、及び
(D)水
を含む液に、(E)テトラアルコキシシランを添加し、テトラアルコキシシランを加水分解・縮合させることにより、シリコーンエラストマー球状粒子の表面をシリカで被覆する工程を含む、シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法とすることで、
上記課題を解決できることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
従って、本発明は下記発明を提供する。
1.シリコーンエラストマー球状粒子100質量部に対し、シリカ0.5〜200質量部となる比率で、シリコーンエラストマー球状粒子表面がシリカで被覆され、体積平均粒径が0.1〜100μmであるシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を製造する方法であって、
(A)シリコーンエラストマー球状粒子、
(B)アルカリ性物質、
(C)カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物から選ばれる1種以上、及び
(D)水
を含む液に、(E)テトラアルコキシシランを添加し、テトラアルコキシシランを加水分解・縮合させることにより、シリコーンエラストマー球状粒子の表面をシリカで被覆する工程を含む、シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
2.(C)成分の量が、(D)成分100質量部に対し0.01〜2質量部である1記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
3.上記(A)〜(D)成分を含む液の25℃におけるpHが9.0〜12.0である、1又は2記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
4.(E)成分が、テトラメトキシシランである1〜3のいずれかに記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
5.(C)成分が、アルキルトリメチルアンモニウム塩である1〜4のいずれかに記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
6.1〜5のいずれかに記載の製造方法で得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子。
本発明の製造方法によれば、粒子表面がシリカで被覆された、シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、シリコーンエラストマー球状粒子を凝集させることなく、また効率よく製造することができる。また、本発明の製造方法によって得られたシリコーンエラストマー球状粒子は、凝集性が低く、分散性が高いものであるため、樹脂の応力緩和効果が高くなることが期待される。さらに、化粧料用途においては、柔らかな感触、なめらかさ等の使用感及び伸展性の付与効果が高くなることが期待される。親水性の粒子とすることも可能であり、水性の化粧料に乳化剤等の分散剤を使用することなく配合することが可能となる。
実施例1で得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の電子顕微鏡写真である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、シリコーンエラストマー球状粒子100質量部に対し、シリカ0.5〜200質量部となる比率で、シリコーンエラストマー球状粒子表面がシリカで被覆され、体積平均粒径が0.1〜100μmであるシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を製造する方法である。
[シリコーンエラストマー球状粒子]
本発明のシリコーンエラストマー球状粒子は、粒子形状が球状であり、また、体積平均粒径は0.1〜100μmが好ましく、0.5〜40μmがより好ましい。シリコーンエラストマー球状粒子の体積平均粒径が0.1μm未満であると、得られるシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子(以下、シリカ被覆粒子と記載する場合がある。)が、凝集性が高いため一次粒子にまで容易に分散しないおそれがある。一方、シリコーンエラストマー球状粒子の体積平均粒径が100μmより大きいと、樹脂の応力緩和剤用途においては、基材樹脂の強度等の特性を損なう上、応力緩和効果も十分に発揮されないおそれがある。また、化粧料用途においては、さらさら感、なめらかさが低下し、またざらつき感が出る場合がある。
なお、体積平均粒径は、原料となるシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液について、粒径に合わせ、顕微鏡法、光散乱法、レーザー回折法、液相沈降法、電気抵抗法等から適宜選択して測定される。上記平均粒径の限定は、1μm以上は電気抵抗法、1μm未満はレーザー回折/散乱法による測定である。電気抵抗法では、測定粒子が親水性粒子又は水分散液であれば、指定の電解質水溶液にそのまま添加し、撹拌分散させて測定することができる。レーザー回折/散乱法では、分散媒を水とし、測定粒子が親水性粒子又は水分散液であれば、水にそのまま添加し、撹拌分散させて測定することができる。いずれの測定法においても、試料が撥水性粒子の場合には、界面活性剤や水溶性高分子を併用して、水に分散させる必要がある。
また、本明細書において、「球状」とは、粒子の形状が、真球だけを意味するものではなく、最長軸の長さ/最短軸の長さ(アスペクト比)が平均して、通常、1〜4、好ましくは1〜2、より好ましくは1〜1.6、さらにより好ましくは1〜1.4の範囲にある変形した楕円体も含むことを意味する。粒子の形状は、粒子を光学顕微鏡や電子顕微鏡等にて観察することにより確認することができる。
シリコーンエラストマー球状粒子を構成するシリコーンエラストマーは、べたつきがないことが好ましく、そのゴム硬度は、JIS K 6253に規定されているタイプAデュロメーターによる測定で、5〜90が好ましく、より好ましくは20〜70の範囲である。5以上とすることで、得られるシリカ被覆粒子は、分散性がより高くなる。また、90を超えると、樹脂の応力緩和効果が低下するおそれがあり、柔らかい感触が低下するおそれがある。なお、ゴム硬度は、シリコーンエラストマー球状粒子の組成にて、JIS K 6253に規定されている形状・寸法の試験片を作製して測定した値をいう。
シリコーンエラストマーは、例えば、下記式(1)
−(R1 2SiO2/2n− (1)
で示される線状オルガノシロキサンブロックを有する硬化物が挙げられる。式中、R1は非置換又は置換の炭素数1〜30の1価炭化水素基であり、nは、5〜5,000の正数である。
1としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘニコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラシル基、トリアコチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基;及びこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等の原子及び/又はアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、グリシドキシ基、カルボキシル基等の置換基で置換した炭化水素基等が挙げられる。
シリコーンエラストマーは、硬化性液状シリコーン組成物から得られるものである。その硬化は、メトキシシリル基(≡SiOCH3)とヒドロキシシリル基(≡SiOH)等との縮合反応、メルカプトプロピルシリル基(≡Si−C36SH)とビニルシリル基(≡SiCH=CH2)とのラジカル反応、ビニルシリル基(≡SiCH=CH2)とヒドロシリル基(≡SiH)との付加反応によるもの等が例示されるが、反応性の点から、付加反応による硬化が好ましい。硬化性液状シリコーン組成物とは、上記硬化反応の反応性基を有する成分(両方の反応性基を有するもの、一方の反応性基を有する成分ともう一方の反応性基を有する成分)と、硬化触媒とを含有するものである。反応性基を有する成分としては、例えば、両方の反応性基を有するオルガノポリシロキサン、一方の反応性基を有するオルガノポリシロキサンともう一方の反応性基を含するオルガノポリシロキサンの混合溶解物、一方の反応性基を含有するオルガノポリシロキサンともう一方の反応性基を含有するシランの混合溶解物等が挙げられる。付加反応硬化型の硬化性液状シリコーン組成物場合、例えば、1価オレフィン性不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン及び1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン又は1価オレフィン性不飽和基を少なくとも3個有するオルガノポリシロキサン及び1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、白金族金属系触媒とを含有する。
付加反応による硬化でシリコーンエラストマーとする場合、下記平均組成式(2)
2 a3 bSiO(4-a-b)/2 (2)
で示され、1分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと、下記平均組成式(3)
4 cdSiO(4-c-d)/2 (3)
で示され、1分子中にケイ素原子(Si)に結合した水素原子(H)を少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる組み合わせ、又は下記平均組成式(2)
2 a3 bSiO(4-a-b)/2 (2)
で示され、1分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも3個有するオルガノポリシロキサンと、下記平均組成式(3)
4 cdSiO(4-c-d)/2 (3)
で示され、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる組み合わせのいずれか一方において、1価オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンが、1価オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が0.5〜2個となるような比率で配合された液状シリコーン組成物を白金族金属系触媒の存在下において付加反応させればよい。
ここで、式中のR2は、脂肪族不飽和基を除く、非置換又は置換の炭素数1〜30の1価炭化水素基であり、R3は炭素数2〜6の1価オレフィン性不飽和基である。
a、bは、0<a<3、0<b≦3、0.1≦a+b≦3で示される正数であり、好ましくは0<a≦2.295、0.005≦b≦2.3、0.5≦a+b≦2.3である。R4は脂肪族不飽和基を除く、非置換又は置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。c,dは0<c<3、0<d≦3、0.1≦c+d≦3で示される正数であり、好ましくは0<c≦2.295、0.005≦d≦2.3、0.5≦c+d≦2.3である。適宜、1分子中に、1価オレフィン性不飽和基を少なくとも2又は3個有するオルガノポリシロキサン、ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2又は3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとなるように適宜選択される。
2としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘニコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラシル基、トリアコチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基;及びこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等の原子及び/又はアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、グリシドキシ基、カルボキシル基等の置換基で置換した炭化水素基等が挙げられるが、工業的には全R2基中の50モル%以上がメチル基であることが好ましい。
3としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられるが、工業的にはビニル基が好ましい。R4としては、上記R2と同じものが例示される。
このオレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの25℃における動粘度が100,000mm2/sを超えると、後記の製造方法において、分布の狭い粒子を得ることが難しくなる場合があることから、1〜100,000mm2/sの範囲が好ましく、より好ましくは10,000mm2/s以下である。また、オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの構造としては、直鎖状、環状、分岐状のいずれであってもよいが、特に直鎖状が好ましい。なお、この動粘度は、オストワルド粘度計による測定値である。
直鎖状の構造のオレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンとしては、下記一般式(4)で表されるものが例示される。
Figure 0006926925
(式中、R2及びR3は上記式(2)中のものと同じものを示す。eは1〜1,500の整数、fは0又は1〜500の整数、g及びhは0、1、2又は3であり、かつg+h=3、2h+f≧2である。)
直鎖状の構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記一般式(5)で表されるものが例示される。
Figure 0006926925
(式中、R2及びR4は上記式(2),(3)中のものと同じものを示す。iは1〜1,500の整数、jは0又は1〜500の整数、k及びmは0、1、2又は3であり、かつk+m=3、2m+j≧2である。)
前述したように、オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンは1分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも2個有し、オルガノハイドロジェンポリシロキサンはケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも3個有する組み合わせとするか、又は、オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンは1分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも3個有し、オルガノハイドロジェンポリシロキサンはケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有する組み合わせとすることが好ましい。ポリシロキサンの構造及び組み合わせをそのようにしないと、得られるエラストマー硬化物はべたつきのあるものとなるおそれがある。
これらの反応に用いる白金族金属系触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる周知の触媒が挙げられ、その具体例としては、白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・nH2O(但し、式中、nは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書参照);塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス(米国特許第3,159,601号明細書、同第3,159,662号明細書、同第3,775,452号明細書参照);白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィンコンプレックス;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);白金、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサンとのコンプレックス、特に白金とビニル基含有ジシロキサン又はビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックス等が挙げられる。
白金族金属系触媒の配合量はヒドロシリル化反応触媒としての有効量でよく、上記硬化反応の反応性基を有する成分の合計量に対する触媒中の白金族金属の量が、質量換算で通常、0.1〜500ppm程度、好ましくは0.5〜200ppm程度、さらに好ましくは0.1〜100ppm程度となる量である。
シリコーンエラストマー球状粒子は、粒子中に未反応の液状シリコーンが残っていてもよいが、被覆しているシリカの隙間から、その液状シリコーンが滲み出てくる場合がある。液状シリコーンが被覆しているシリカの表面に付着していると撥水性になるため、親水性の粒子を所望する場合には、未反応の液状シリコーンを少なくすることが望ましい。
シリコーンエラストマー球状粒子は、その粒子中に、シリコーンオイル、オルガノシラン、無機系粉末、有機系粉末等を含有していてもよい。
シリコーンエラストマー球状粒子は、公知の方法によって水分散液の形で製造することができる。例えば、付加反応による硬化でシリコーンエラストマーとする場合、上記オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンからなる硬化性液状シリコーン組成物に界面活性剤と水を添加し、乳化を行い、エマルジョンとした後に白金族金属系触媒を添加して付加反応を行う方法が挙げられる。
この硬化性液状シリコーン組成物を乳化し、その後硬化反応を行う方法であれば、得られる粒子の形状は球状となる。
ここで用いる界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤又は両イオン性界面活性剤である。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。アニオン界面活性剤は、後記するシリカを被覆する工程で使用するカチオン性界面活性剤又はカチオン性水溶性高分子の作用を抑制し、またカチオン性界面活性剤又はカチオン性水溶性高分子を添加した際にシリコーンエラストマー球状粒子の分散性が損なわれることにより凝集を起こしてしまう場合がある。
ここで用いる非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン変性オルガノポリシロキサン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン変性オルガノポリシロキサン等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルジメチルアンモニウム塩、ジポリオキシエチレンアルキルメチルアンモニウム塩、トリポリオキシエチレンアルキルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルピリジウム塩、モノアルキルアミン塩、モノアルキルアミドアミン塩等が挙げられる。
両イオン性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルジメチルカルボキシベタイン、アルキルアミドプロピルジメチルカルボキシベタイン、アルキルヒドロキシスルホベタイン、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。
界面活性剤としては、少量で上記硬化性液状シリコーン組成物を乳化することができ、微細な粒子とすることができる点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。界面活性剤が多すぎると、後述する製造方法によってシリカを被覆することが困難となる場合がある。界面活性剤の使用量は、上記硬化反応の反応性基を有する成分100質量部に対して20質量部以下であることが好ましい。また、0.01質量部未満では微細な粒子とすることが困難となるので、0.01〜20質量部の範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.05〜5質量部である。
乳化を行うには、一般的な乳化分散機を用いればよく、ホモディスパー等の高速回転遠心放射型撹拌機、ホモミキサー等の高速回転剪断型撹拌機、ホモジナイザー等の高圧噴射式乳化分散機、コロイドミル、超音波乳化機等が挙げられる。乳化でき、所望の粒径にできれば、撹拌の速度、時間等は特に限定されない。なお、乳化物の型は水中油型エマルションである。
白金族金属系触媒が水に対する分散性が悪い場合には、界面活性剤に溶解した状態でエマルジョンに添加することが好ましい。界面活性剤としては、上記のものが挙げられ、特に非イオン性界面活性剤が好ましい。
付加反応は室温で行ってもよく、反応が完結しない場合には、100℃未満の加熱下で行ってもよい。付加反応時間は適宜選定される。
上述したように、硬化性液状シリコーン組成物を乳化し、その後硬化反応を行った場合、シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液を得ることができる。
[シリカ]
本発明の方法によって製造されるシリカ被覆粒子において、被覆しているシリカはテトラアルコキシシランの加水分解・縮合反応によって得られ、SiO2単位からなる構造であるが、原料であるテトラアルコキシシランに由来するアルコキシ基や縮合反応しなかったシラノール基を含有していてもよい。
被覆しているシリカは、その形状は粒状であり、その粒子径は500nm以下である。シリカは、シリコーンエラストマー球状粒子表面の一部又は全部でもよいが、シリコーンエラストマー球状粒子表面全体に渡り、おおよそ隙間なく被覆されていることが好ましい。なお、被覆の状態及び粒子径は、粒子表面を電子顕微鏡にて観察することにより確認することができる。
[シリカ被覆粒子]
本発明の製造方法で得られた、粒子表面がシリカで被覆された、シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子は、シリコーンエラストマー球状粒子100質量部に対しシリカ0.5〜200質量部となる比率であり、好ましくは1〜50質量部となる比率である。シリカの量が0.5質量部未満であると、凝集性が強く、分散性が悪くなり、200質量部より多いと応力緩和性能が乏しくなるし、柔らかい感触が発現しなくなる。
シリカ被覆粒子は、粒子形状が球状であり、また、体積平均粒径は0.1〜100μmであり、0.5〜40μmが好ましい。シリカ被覆粒子の体積平均粒径が0.1μm未満であると、凝集性が高いため一次粒子にまで容易に分散しない。一方、シリカ被覆粒子の体積平均粒径が100μmより大きいと、樹脂の応力緩和剤用途においては、基材樹脂の強度等の特性を損なう上、応力緩和効果も十分に発揮されない。また、化粧料用途においては、さらさら感、なめらかさが低下し、またざらつき感が出る場合がある。
[シリカ被覆粒子の製造方法]
本発明のシリカ被覆粒子の製造方法は、
(A)シリコーンエラストマー球状粒子、
(B)アルカリ性物質、
(C)カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物から選ばれる1種以上、及び
(D)水
を含む液に、(E)テトラアルコキシシランを添加し、テトラアルコキシシランを加水分解・縮合させることにより、シリコーンエラストマー球状粒子の表面をシリカで被覆する工程を含むものである。まず、(A)〜(D)成分について説明する。
(A)シリコーンエラストマー球状粒子
シリコーンエラストマー球状粒子は、上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液を使用することが好ましい。この場合、水分散液中に、(A)シリコーンエラストマー球状粒子及び(D)水が含まれ、場合によっては、(C)カチオン性界面活性剤が含まれる場合もある。水分散液をそのまま使用してもよいし、さらに水を添加してもよい。(A)シリコーンエラストマー球状粒子は、(A)〜(D)を含む液中の(D)水100質量部に対し1〜150質量部となる量が好ましく、より好ましくは3〜70質量部の範囲である。1質量部未満では目的とする粒子の生成効率が低くなるおそれがあり、150質量部より多くするとシリコーンエラストマー球状粒子表面にシリカを被覆させることが困難となり、粒子の凝集、融着が生じるおそれがある。
(B)アルカリ性物質
アルカリ性物質はテトラアルコキシシランの加水分解・縮合反応触媒として作用する。アルカリ性物質は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
アルカリ性物質は特に限定されず、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物;炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩;アンモニア;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド;モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン、モノペンチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン等のアミン類等を使用することができる。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。中でも、揮発させることにより、得られるシリカ被覆粒子の粉末から容易に除去できることから、アンモニアが最も適している。アンモニアとしては、市販されているアンモニア水溶液を用いることができる。
(B)成分の添加量は、(A)〜(D)成分を含む液の25℃におけるpHが9.0〜12.0となる量が好ましく、10.0〜11.0の範囲となる量がより好ましい。pHが9.0〜12.0となる量のアルカリ性物質を添加すると、テトラアルコキシシランの加水分解・縮合反応の進行及びシリコーンエラストマー球状粒子表面へのシリカの被覆が特に十分なものとなる。
(C)カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物から選ばれる1種以上
カチオン性界面活性剤やカチオン性水溶性高分子化合物は、加水分解したテトラアルコキシシランの縮合反応を促進し、シリカを生成させる作用がある。また、生成したシリカをシリコーンエラストマー球状粒子表面に吸着させる作用がある可能性もある。カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物は1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
カチオン性界面活性剤としては、上記シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法で例示されたものが例示される。
カチオン性水溶性高分子化合物としては、例えば、ジメチルジアリルアンモニウムクロライドの重合体、ビニルイミダゾリンの重合体、メチルビニルイミダゾリウムクロライドの重合体、アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロライドの重合体、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロライドの重合体、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドの重合体、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドの重合体、エピクロルヒドリン/ジメチルアミン重合体、エチレンイミンの重合体、エチレンイミンの重合体の4級化物、アリルアミン塩酸塩の重合体、ポリリジン、カチオンデンプン、カチオン化セルロース、キトサン、及びこれらに非イオン性基やアニオン性基を持つモノマーを共重合する等したこれらの誘導体等が挙げられる。
(C)成分としては、カチオン性界面活性剤のアルキルトリメチルアンモニウム塩が好ましく、そのなかでもラウリルトリメチルアンモニウム塩及びセチルトリメチルアンモニウム塩がより好ましい。
(C)成分の添加量は、(A)〜(D)を含む液中の水100質量部に対し0.01〜2質量部が好ましく、より好ましくは、0.1〜1質量部の範囲である。0.01質量部未満ではシリコーンエラストマー球状粒子表面に被覆されないシリカが生成するおそれがあり、質量部より多い場合もシリコーンエラストマー球状粒子表面に被覆されないシリカが生成するおそれがある。
(D)水
水は特に限定されず、精製水等が用いられ、上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中の水及び必要に応じて添加した水が含まれる。
(E)テトラアルコキシシラン
テトラアルコキシシランは、下記一般式(6)で表される。
Si(OR54 (6)
(式中、R5はアルキル基である。)
アルキル基としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、反応性の点からメチル基又はエチル基であることがより好ましい。すなわち、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランがより好ましい。最も好ましくはテトラメトキシシランである。テトラアルコキシシランは、アルコキシ基の一部又は全部が加水分解したものを使用してもよい。さらに、一部が縮合したものを使用してもよい。
(E)成分の添加量は、(A)シリコーンエラストマー球状粒子100質量部に対して、シリカの量が0.5〜200質量部、好ましくは1〜50質量部の範囲になるような量とする。
[加水分解・縮合反応]
(A)〜(D)を含む液に、(E)テトラアルコキシシランを添加し、テトラアルコキシシランを加水分解・縮合させることにより、シリコーンエラストマー球状粒子の表面をシリカで被覆する。具体的には、シリコーンエラストマー球状粒子が分散しており、(B)アルカリ性物質と、(C)カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物から選ばれる1種以上とを溶解させた水溶液に、(E)テトラアルコキシシランを添加し、加水分解・縮合させる。縮合物、すなわちシリカは、シリコーンエラストマー球状粒子の表面に付着し、それによりシリコーンエラストマー球状粒子の表面がシリカで被覆されることになる。
テトラアルコキシシランの添加は、プロペラ翼、平板翼等の通常の撹拌機を用いて撹拌下で行うことが好ましい。テトラアルコキシシランは、一度に添加してもよいが、時間をかけて添加することが好ましい。滴下時間は1分〜6時間の範囲が好ましく、より好ましくは10分〜3時間である。
このときの温度は0〜60℃とすることが好ましく、より好ましくは0〜40℃の範囲である。温度が0〜60℃であると、シリコーンエラストマー球状粒子表面にシリカを被覆することができる。
撹拌は、テトラアルコキシシランの添加後も、テトラアルコキシシランの加水分解・縮合反応が完結するまで継続する。加水分解・縮合反応を完結させるためには、反応は室温で行っても40〜100℃程度の加熱下で行ってもよい。
[粉末化]
加水分解・縮合反応後、得られた本発明の粒子の水分散液から水分を除去する。水分の除去は、例えば、反応後の水分散液を常圧下又は減圧下に加熱することにより行うことができ、具体的には、分散液を加熱下で静置して水分を除去する方法、分散液を加熱下で撹拌流動させながら水分を除去する方法、スプレードライヤーのように熱風気流中に分散液を噴霧、分散させる方法、流動熱媒体を利用する方法等が挙げられる。なお、この操作の前処理として、加熱脱水、濾過分離、遠心分離、デカンテーション等の方法で分散液を濃縮してもよいし、必要ならば分散液を水やアルコールで洗浄してもよい。
反応後の水分散液から水分を除去することにより得られた生成物が凝集している場合には、ジェットミル、ボールミル、ハンマーミル等の粉砕機で解砕することにより、粒子表面がシリカで被覆されたシリコーンエラストマー球状粒子を得ることができる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例において特に明記のない場合は、濃度及び含有率を表す「%」は質量%、部は質量部を示す。動粘度は25℃において測定した値である。
[実施例1]
下記平均式(7)で示される、動粘度が8.4mm2/sのメチルビニルポリシロキサン348gと、下記平均式(8)で示される、動粘度が12mm2/sのメチルハイドロジェンポリシロキサン152g(オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が1.15個となる配合量)とを容量1リットルのガラスビーカーに仕込み、ホモミキサーを用いて2,000rpmで撹拌溶解させた。次いで、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)2gと水50gを加え、ホモミキサーを用いて6,000rpmで撹拌したところ、水中油型となり、増粘が認められ、さらに、15分間撹拌を継続した。次いで、2,000rpmで撹拌しながら、水446gを加えたところ、均一な白色エマルジョンが得られた。このエマルジョンを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量1リットルのガラスフラスコに移し、15〜20℃に温調した後、撹拌下に白金−ビニル基含有ジシロキサン錯体のイソドデカン溶液(白金含有量0.5%)1gとポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)1gの混合溶解物を添加し、同温度で12時間撹拌し、シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液を得た。
Figure 0006926925
得られた水分散液中のシリコーンエラストマー球状粒子の形状を光学顕微鏡にて観察したところ、球状であり、体積平均粒径を電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、体積平均粒径は5μmであった。
また、シリコーンエラストマー球状粒子を構成するシリコーンエラストマーの硬度を以下のように測定した。平均式(7)で示されるメチルビニルポリシロキサン、平均式(8)で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン、及び白金−ビニル基含有ジシロキサン錯体のイソドデカン溶液(白金含有量0.5%)を上記配合割合で混合し、厚みが10mmになるようアルミシャーレに流し込んだ。25℃で24時間放置後、50℃の恒温槽内で1時間加熱し、べたつきのないシリコーンエラストマーを得た。シリコーンエラストマーの硬度を、デュロメーターA硬度計で測定したところ、68であった。
得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液210gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水704g、2.8%アンモニア水3.7g、及び30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)12g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドが0.44部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.4であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン70.7g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが27部となる量)を60分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラメトキシシランを加水分解・縮合反応させた液を、加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。得られた粒子を水に投入し撹拌したところ、粒子は水に分散した。
得られた粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り、粒状形状のシリカで被覆された粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。写真を図1に示す。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の粒径を、電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は5μmであった。
[実施例2]
上記平均式(7)で示される、動粘度が8.4mm2/sのメチルビニルポリシロキサン139gと、上記平均式(8)で示される、動粘度が12mm2/sのメチルハイドロジェンポリシロキサン61g(オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が1.16個となる配合量)とを容量1リットルのガラスビーカーに仕込み、ホモミキサーを用いて2,000rpmで撹拌溶解させた。次いで、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)1gと水200gを加え、ホモミキサーを用いて6,000rpmで撹拌したところ、水中油型となり、増粘が認められ、さらに、15分間撹拌を継続した。次いで、2,000rpmで撹拌しながら、水446gを加えた後、ホモジナイザーに30MPaの圧力で1回かけ、均一な白色エマルジョンが得られた。このエマルジョンを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量1リットルのガラスフラスコに移し、15〜20℃に温調した後、撹拌下に白金−ビニル基含有ジシロキサン錯体のイソドデカン溶液(白金含有量0.5%)0.5gとポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)1gの混合溶解物を添加し、同温度で12時間撹拌し、シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液を得た。
得られた水分散液中のシリコーンエラストマー球状粒子の形状を光学顕微鏡にて観察したところ、球状であり、体積平均粒径を電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、体積平均粒径は2μmであった。
得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液400gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水549g、2.8%アンモニア水2.4g、及び30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)13g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドが0.44部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.5であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン35.8g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが18部となる量)を30分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラメトキシシランを加水分解、縮合反応させた液を、加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。
得られた粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り、粒状形状のシリカで被覆した粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、界面活性剤を用いて水に分散させて、電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は2μmであった。
[実施例3]
実施例2と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液750gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水203g、2.8%アンモニア水2.3g、及び30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)12g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドが0.44部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.6であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン33.1g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが8.7部となる量)を30分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラメトキシシランを加水分解、縮合反応させた液を加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。
得られた粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り、粒状形状のシリカで被覆された粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、界面活性剤を用いて水に分散させて、電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は2μmであった。
[実施例4]
下記平均式(9)で示される、動粘度が600mm2/sのメチルビニルポリシロキサン500gと、下記平均式(10)で示される、動粘度が27mm2/sのメチルハイドロジェンポリシロキサン20g(オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が1.13個となる配合量)とを容量1リットルのガラスビーカーに仕込み、ホモミキサーを用いて2,000rpmで撹拌溶解させた。次いで、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)3gと水65gを加え、ホモミキサーを用いて6,000rpmで撹拌したところ、水中油型となり、増粘が認められ、さらに、15分間撹拌を継続した。次いで、2,000rpmで撹拌しながら、水410gを加えたところ、均一な白色エマルジョンが得られた。このエマルジョンを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量1リットルのガラスフラスコに移し、15〜20℃に温調した後、撹拌下に白金−ビニル基含有ジシロキサン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5%)1gとポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)1gの混合溶解物を添加し、同温度で12時間撹拌し、シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液を得た。
Figure 0006926925
得られた水分散液中のシリコーンエラストマー球状粒子の形状を光学顕微鏡にて観察したところ、球状であり、体積平均粒径を電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、体積平均粒径は5μmであった。
また、シリコーンエラストマー球状粒子を構成するシリコーンエラストマーの硬度を以下のように測定した。上記平均式(9)で示されるメチルビニルポリシロキサン、上記平均式(10)で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン、及び白金−ビニル基含有ジシロキサン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5%)を上記配合割合で混合し、厚みが10mmになるようアルミシャーレに流し込んだ。25℃で24時間放置後、50℃の恒温槽内で1時間加熱し、べたつきのないシリコーンエラストマーを得た。シリコーンエラストマーの硬度を、デュロメーターA硬度計で測定したところ、28であった。
得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液288gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水671g、28%アンモニア水2.2g、及び30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)6g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドが0.22部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.2であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン33.1g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが8.7部となる量)を30分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、55〜60℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でメチルトリメトキシシランを加水分解、縮合反応させた液を加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。
得られた粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り粒状形状のシリカで被覆した粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、界面活性剤を用いて水に分散させて、電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は5μmであった。
[実施例5]
実施例1と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液300gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水659g、2.8%アンモニア水2.3g、30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)1.8g及び30%セチルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:コータミン60W、花王(株)製)4.2g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドとセチルトリメチルアンモニウムクロライドの合計量が0.22部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.6であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン33.1g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが8.7部となる量)を30分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラメトキシシランを加水分解、縮合反応させた液を加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。
得られた粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り粒状形状のシリカで被覆した粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、界面活性剤を用いて水に分散させて、電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は5μmであった。
[実施例6]
上記平均式(7)で示される、動粘度が8.4mm2/sのメチルビニルポリシロキサン73gと、上記平均式(8)で示される、動粘度が12mm2/sのメチルハイドロジェンポリシロキサン32g(オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が1.15個となる配合量)とを容量1リットルのガラスビーカーに仕込み、ホモミキサーを用いて2,000rpmで撹拌溶解させた。次いで、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=10モル)0.6g、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=20モル)0.9g及び水30gを加え、ホモミキサーを用いて6,000rpmで撹拌したところ、水中油型となり、増粘が認められ、さらに、15分間撹拌を継続した。次いで、2,000rpmで撹拌しながら、水863gを加えた後、ホモジナイザーに70MPaの圧力で1回かけ、均一な白色エマルジョンが得られた。このエマルジョンを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量1リットルのガラスフラスコに移し、15〜20℃に温調した後、撹拌下に白金−ビニル基含有ジシロキサン錯体のイソドデカン溶液(白金含有量0.5%)0.3gとポリオキシエチレンベヘニルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=10モル)0.3gの混合溶解物を添加し、同温度で12時間撹拌し、シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液を得た。
得られた水分散液中のシリコーンエラストマー球状粒子の形状を光学顕微鏡にて観察したところ、球状であり、体積平均粒径を用いて測定したところ、0.8μmであった。
得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液963gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、2.8%アンモニア水2.4g、及び30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)6g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドが0.21部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.4であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン28.5g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが11部となる量)を30分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラメトキシシランを加水分解、縮合反応させた液を加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。
得られた粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り粒状形状のシリカで被覆した粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、界面活性剤を用いて水に分散させて、レーザー回折/散乱法粒度分布測定装置(LA−960、(株)堀場製作所製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は0.8μmであった。
[実施例7]
錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量100ミリリットルのガラスフラスコにテトラエトキシシラン45.2gを仕込んだ。次いで、温調せずに、pHが4.2である1×10-4M(mol/L)の塩酸水15.6gを添加し、1時間撹拌を行い、テトラエトキシシランを加水分解した。
実施例1と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液300gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水631g、2.8%アンモニア水2.2g、30%ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液(商品名:カチオンBB、日油(株)製)5.9g(水100部に対しラウリルトリメチルアンモニウムクロライドが0.22部となる量)を添加した。このときの液のpHは、10.5であった。5〜10℃に温調した後、先に作成したテトラエトキシシランの加水分解物の全量(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、縮合反応後のシリカが8.7部となる量)を30分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、テトラメトキシシランの縮合反応を完結させた。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラエトキシシランの加水分解物を縮合反応させた液を加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥し、乾燥物をジェットミルで解砕し、流動性のある粒子を得た。
この粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面が全面に渡り粒状形状のシリカで被覆した粒子(シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子)となっていることが確認された。
得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を、界面活性剤を用いて水に分散させて、電気抵抗法粒度分布測定装置(マルチサイザー3、ベックマン・コールター(株)製)を用いて測定したところ、粒度分布は上記シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液と同等で、体積平均粒径は5μmであった。
[比較例1]
実施例1と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液210gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水716g、及び2.8%アンモニア水3.7gを添加した。このときの液のpHは、10.4であった。5〜10℃に温調した後、テトラメトキシシラン70.7g(シリコーンエラストマー球状粒子100部に対し、加水分解・縮合反応後のシリカが27部となる量)を60分かけて滴下し、この間の液温を5〜10℃に保ち、さらに3時間撹拌を行った。次いで、70〜75℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行った。
シリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中でテトラメトキシシランを反応させた液を、加圧ろ過器を用いて水分約30%に脱水した。脱水物を錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を再度錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量2リットルのガラスフラスコに移し、水1,000gを添加し、30分間撹拌を行った後、加圧ろ過器を用いて脱水した。脱水物を熱風流動乾燥機中で105℃の温度で乾燥した。得られた乾燥物は凝集性が高く、そのためジェットミルで解砕処理することができなかった。
この乾燥物を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状粒子表面には、被覆物は観察されなかった。
〔非凝集性の評価(メッシュパス量の測定)〕
上記実施例で得られたシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子と、比較例1で得られた乾燥物について、下記方法で非凝集性を評価した。
上から、60メッシュの篩、100メッシュの篩、200メッシュの篩の順に重ね、60メッシュの篩上に粒子試料を約2g秤取り、粉体特性装置(パウダテスタPT−E型、ホソカワミクロン(株)製)を用いて、90秒間、振幅2mmの振動を与え、それぞれのメッシュのパス量を測定した。メッシュパス量は%で表し、パス量が多いほど非凝集性が高いと判断される。
Figure 0006926925
実施例1〜7のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子は、カチオン性界面活性剤を配合したシリコーンエラストマー球状粒子の水分散液中で、テトラメトキシシランを反応させており、この場合、シリコーンエラストマー球状粒子の表面がテトラメトキシシランの加水分解・縮合反応物であるシリカで被覆されている。その粒度は、シリコーンエラストマー球状粒子と同等で、凝集性が低いものとなっている。
比較例1の粒子は、カチオン性界面活性剤を使用しておらず、この場合、シリコーンエラストマー球状粒子の表面にシリカは確認されない。

Claims (4)

  1. シリコーンエラストマー球状粒子100質量部に対し、シリカ0.5〜200質量部となる比率で、シリコーンエラストマー球状粒子表面が粒状のシリカで被覆され、体積平均粒径が0.1〜100μmであるシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子を製造する方法であって、
    (A)下記付加反応物からなるシリコーンエラストマー球状粒子、
    下記平均組成式(2)
    2 a 3 b SiO (4-a-b)/2 (2)
    (式中、R 2 は、脂肪族不飽和基を除く、非置換又は置換の炭素数1〜30の1価炭化水素基であり、R 3 は炭素数2〜6の1価オレフィン性不飽和基であり、a、bは、0<a<3、0<b≦3、0.1≦a+b≦3で示される正数である。)
    で示され、1分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと、下記平均組成式(3)
    4 c d SiO (4-c-d)/2 (3)
    (式中、R 4 は脂肪族不飽和基を除く、非置換又は置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基であり、c,dは0<c<3、0<d≦3、0.1≦c+d≦3で示される正数である。)
    で示され、1分子中にケイ素原子(Si)に結合した水素原子(H)を少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる組み合わせ、又は
    下記平均組成式(2)
    2 a 3 b SiO (4-a-b)/2 (2)
    (式中、R 2 は、脂肪族不飽和基を除く、非置換又は置換の炭素数1〜30の1価炭化水素基であり、R 3 は炭素数2〜6の1価オレフィン性不飽和基であり、a、bは、0<a<3、0<b≦3、0.1≦a+b≦3で示される正数である。)
    で示され、1分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも3個有するオルガノポリシロキサンと、下記平均組成式(3)
    4 c d SiO (4-c-d)/2 (3)
    (式中、R 4 は脂肪族不飽和基を除く、非置換又は置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基であり、c,dは0<c<3、0<d≦3、0.1≦c+d≦3で示される正数である。)
    で示され、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる組み合わせで、1価オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が0.5〜2個となるような比率で配合された液状シリコーン組成物を、白金族金属系触媒の存在下において付加反応させた、1価オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの付加反応物
    (B)アルカリ性物質、
    (C)カチオン性界面活性剤及びカチオン性水溶性高分子化合物から選ばれる1種以上、及び
    (D)水
    を含み、25℃におけるpHが9.0〜12.0である液に、(E)テトラアルコキシシランを添加し、テトラアルコキシシランを加水分解・縮合させることにより、シリコーンエラストマー球状粒子の表面をシリカで被覆する工程を含む、シリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
  2. (C)成分の量が、(D)成分100質量部に対し0.01〜2質量部である請求項1記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
  3. (E)成分が、テトラメトキシシランである請求項1又は2記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
  4. (C)成分が、アルキルトリメチルアンモニウム塩である請求項1〜のいずれか1項記載のシリカ被覆シリコーンエラストマー球状粒子の製造方法。
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