JP6964017B2 - Manufacturing method of core-shell type silica - Google Patents

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Description

本発明は、コアシェル型シリカの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing core-shell type silica.

球状シリカは、液体クロマトグラフィ用充填材、固定化酵素用担体、形状選択性触媒、各種イオンの吸着・分離用材料、塗料用艶消材、化粧品原料等に用いられる。
球状シリカの形態としては、中実シリカ、中空シリカ、多孔質シリカ、コアシェル型シリカ等がある。このうち、コアシェル型シリカは、中実シリカからなるシリカコア粒子の表面に、多孔質シリカからなるシェル層が形成されたものである。
Spherical silica is used as a filler for liquid chromatography, a carrier for an immobilized enzyme, a shape-selective catalyst, a material for adsorbing / separating various ions, a matte material for paints, a raw material for cosmetics, and the like.
The form of spherical silica includes solid silica, hollow silica, porous silica, core-shell type silica and the like. Of these, core-shell type silica is obtained by forming a shell layer made of porous silica on the surface of silica core particles made of solid silica.

多孔質シリカを液体クロマトグラフィ用充填材として用いる場合、多孔質シリカには、送液抵抗が小さいこと、および分離効率が高いことが要求される。
送液抵抗を小さくするためには、多孔質シリカの粒子径を大きくすればよい。しかし、多孔質シリカの粒子径を大きくすると、多孔質シリカに吸着され、多孔質シリカの中心部に到達した被分離物質が、多孔質シリカから放出されるまでに時間がかかるため、分離効率が低くなる。一方、分離効率を高くするために、多孔質シリカの粒子径を小さくすると、送液抵抗が大きくなる。
When porous silica is used as a filler for liquid chromatography, the porous silica is required to have low liquid feeding resistance and high separation efficiency.
In order to reduce the liquid feeding resistance, the particle size of the porous silica may be increased. However, when the particle size of the porous silica is increased, it takes time for the substance to be separated, which is adsorbed by the porous silica and reaches the central portion of the porous silica, to be released from the porous silica, so that the separation efficiency is improved. It gets lower. On the other hand, if the particle size of the porous silica is reduced in order to increase the separation efficiency, the liquid feeding resistance increases.

低い送液抵抗(圧力損失抑制)および高い分離効率を両立させるために、コアシェル型シリカの使用が考えられる。コアシェル型シリカは、中心部に無孔質のシリカコア粒子を有するため、コアシェル型シリカに吸着された被分離物質が表面付近のシェル層に留まる。そのため、被分離物質がコアシェル型シリカに吸着されてから放出されるまでの時間が短く、分離効率が高くなる。また、中心部のシリカコア粒子を大きくすれば、シェルの厚さを抑えつつコアシェル型シリカの粒子径を大きくできるため、分離効率を低下させずに、送液抵抗を小さくできる。 In order to achieve both low liquid feed resistance (pressure loss suppression) and high separation efficiency, the use of core-shell silica can be considered. Since the core-shell type silica has non-porous silica core particles in the center, the substance to be separated adsorbed on the core-shell type silica stays in the shell layer near the surface. Therefore, the time from when the substance to be separated is adsorbed on the core-shell type silica to when it is released is short, and the separation efficiency is high. Further, if the silica core particles in the central portion are increased, the particle size of the core-shell type silica can be increased while suppressing the thickness of the shell, so that the liquid feeding resistance can be reduced without lowering the separation efficiency.

特許文献1では、実質的に無孔質のシリカコア粒子を、界面活性剤を含む分散媒に分散させた分散液に、シリカ原料を加えて反応させ、シリカコア粒子の表面にシリカ及び界面活性剤を含むシェル前駆体を形成し、このシェル前駆体から界面活性剤を除去して多孔質シェルを形成する、コアシェル型シリカの製造方法が提案されている。
特許文献1では、ドデシルアミン等の界面活性剤を用いて、シリカコア粒子に、テトラエトキシシラン等のシリカ原料を吸着させ反応させているが、厚いシェル層を形成しにくい。
In Patent Document 1, a silica raw material is added to and reacted with a dispersion liquid in which substantially non-porous silica core particles are dispersed in a dispersion medium containing a surfactant, and silica and a surfactant are applied to the surface of the silica core particles. A method for producing a core-shell type silica has been proposed, which forms a shell precursor containing the mixture and removes a surfactant from the shell precursor to form a porous shell.
In Patent Document 1, a surfactant such as dodecylamine is used to adsorb a silica raw material such as tetraethoxysilane to the silica core particles for reaction, but it is difficult to form a thick shell layer.

さらに、特許文献2及び特許文献3では、シリカコア粒子に有機物を介してシリカゾルを吸着させ、焼成などで有機物を除去し、多孔質のシェル層を形成して、コアシェル型シリカを製造する方法が提案されている。
特許文献2では、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)クロリド等の高分子電解質を含む溶媒中で、球状シリカに電荷シリカナノ粒子を付着させている。
特許文献3では、シリカゾルシード粒子を1.90μmのコア粒子に成長させ、コア粒子をポリ(尿素−ホルムアルデヒド)やポリ(メラミン)等の有機物で処理し、次いで2nmのゾル溶液で処理し、コア粒子にシリカゾルを付着させている。
Further, Patent Documents 2 and 3 propose a method for producing core-shell type silica by adsorbing silica sol on silica core particles via an organic substance, removing the organic substance by firing or the like to form a porous shell layer. Has been done.
In Patent Document 2, charged silica nanoparticles are attached to spherical silica in a solvent containing a polymer electrolyte such as poly (diallyldimethylammonium) chloride.
In Patent Document 3, silica sol seed particles are grown into 1.90 μm core particles, and the core particles are treated with an organic substance such as poly (urea-formaldehyde) or poly (melamine), and then treated with a 2 nm sol solution to form a core. A silica sol is attached to the particles.

国際公開第2007/122930号International Publication No. 2007/122930 米国特許出願公開第2009/0297853号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2009/0297853 米国特許第8864988号明細書U.S. Pat. No. 8,864,988 特公平4−41305号公報Special Fair 4-41305 Gazette

従来のコアシェル型シリカの製造方法では、カチオン性高分子を静電吸着させた無細孔シリカコアに、アニオン性のシリカゾルを静電的に作用させた後、焼成によりカチオン性高分子を除去し、シリカコア表面に多孔質のシェル層を固着させている。
特許文献2及び3の方法では、1層のシェル層の厚さが不十分であるため、多孔質シェル層を所望の厚さにするためには、シェル層を複数層積層することになる。シェル層の積層回数が増加すると、工程数が増える問題がある。
また、カチオン性高分子の表層作用によっては、複数のシェル層間に隙間が生じることがあり、クロマトグラフィの理論段数の低下を引き起こす問題がある。
In the conventional method for producing core-shell type silica, an anionic silica sol is electrostatically applied to a non-porous silica core on which a cationic polymer is electrostatically adsorbed, and then the cationic polymer is removed by firing. A porous shell layer is fixed to the surface of the silica core.
In the methods of Patent Documents 2 and 3, since the thickness of one shell layer is insufficient, a plurality of shell layers are laminated in order to obtain a desired thickness of the porous shell layer. As the number of times the shell layer is laminated increases, there is a problem that the number of steps increases.
Further, depending on the surface layer action of the cationic polymer, a gap may be formed between a plurality of shell layers, which causes a problem of causing a decrease in the theoretical plate number of chromatography.

一方、特許文献4には、クロマトグラフィの担体材料として、基体材料にアミン官能基を介してポリスクシンイミド類を固定する方法が提案されている。これによって、スクシンイミド単位を加水分解してタンパク質用陽イオン交換物質を作製できる。しかし、これをコアシェル型シリカに応用する例はない。 On the other hand, Patent Document 4 proposes a method of immobilizing porris succinimides on a substrate material via an amine functional group as a carrier material for chromatography. Thereby, the succinimide unit can be hydrolyzed to prepare a cation exchange substance for protein. However, there is no example of applying this to core-shell type silica.

本発明の目的としては、コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくすることである。 An object of the present invention is to increase the thickness of one layer of the porous shell layer in the core-shell type silica to reduce the number of layers of the entire shell layer.

本発明は、以下を要旨とする。
(1)シリカ粒子の表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得る、コアシェル型シリカの製造方法。
(2)前記シリカ粒子が中実シリカである、(1)に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(3)前記シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させた後に、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させる、(1)または(2)に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(4)前記アミン化合物を前記シリカ粒子の表面積当たり0.05〜4μmol/mになるように反応させる、(3)に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(5)前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を前記シリカ粒子1質量部に対し10質量部以下で反応させる、(1)から(4)のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(6)前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物の重量平均分子量が5,000〜500,000である、(1)から(5)のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(7)前記ポリアミン化合物が、脂肪族ジアミン化合物である、(1)から(6)のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(8)前記修飾シリカと前記シリカ原料とを溶媒中でpH1〜pH10に調整して、前記修飾シリカに前記シリカ原料を付着させる、(1)から(7)のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
(9)(1)から(8)のいずれかに記載の製造方法によりコアシェル型シリカを得て、前記コアシェル型シリカの表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、最外のシリカシェル層を得る、複数のシェル層を有するコアシェル型シリカの製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A polymer compound having a succinimide skeleton is reacted on the surface of silica particles, a polyamine compound is reacted to obtain modified silica modified with a cationic polymer compound, and a silica raw material is attached to the modified silica. A method for producing core-shell type silica, which removes a cationic polymer compound to obtain a silica-shell layer.
(2) The method for producing core-shell type silica according to (1), wherein the silica particles are solid silica.
(3) The method for producing core-shell silica according to (1) or (2), wherein the surface of the silica particles is reacted with an amine compound and then a polymer compound having a succinimide skeleton is reacted.
(4) The method for producing core-shell type silica according to (3), wherein the amine compound is reacted so as to be 0.05 to 4 μmol / m 2 per surface area of the silica particles.
(5) The method for producing core-shell type silica according to any one of (1) to (4), wherein the polymer compound having a succinimide skeleton is reacted with 1 part by mass of the silica particles in an amount of 10 parts by mass or less.
(6) The method for producing core-shell silica according to any one of (1) to (5), wherein the polymer compound having a succinimide skeleton has a weight average molecular weight of 5,000 to 500,000.
(7) The method for producing core-shell silica according to any one of (1) to (6), wherein the polyamine compound is an aliphatic diamine compound.
(8) The core-shell type silica according to any one of (1) to (7), wherein the modified silica and the silica raw material are adjusted to pH 1 to pH 10 in a solvent to attach the silica raw material to the modified silica. Manufacturing method.
(9) A core-shell type silica is obtained by the production method according to any one of (1) to (8), a polymer compound having a succinimide skeleton is reacted on the surface of the core-shell type silica, and a polyamine compound is reacted. A core shell having a plurality of shell layers, which obtains modified silica modified with a cationic polymer compound, attaches a silica raw material to the modified silica, removes the cationic polymer compound, and obtains an outermost silica shell layer. Method for manufacturing type silica.

本発明によれば、コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくできる。 According to the present invention, in the core-shell type silica, the thickness of one layer of the porous shell layer can be increased to reduce the number of layers of the entire shell layer.

図1は、例67のコアシェル型シリカの断面写真である。FIG. 1 is a cross-sectional photograph of the core-shell type silica of Example 67. 図2は、例68のコアシェル型シリカの断面写真であり、(a)は25,000倍、(b)は100,000倍である。FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the core-shell type silica of Example 68, in which (a) is 25,000 times and (b) is 100,000 times. 図3は、参考例のコアシェル型シリカの断面写真である。FIG. 3 is a cross-sectional photograph of the core-shell type silica of the reference example. 図4は、(a)例68と(b)参考例のコアシェル型シリカの全体写真である。FIG. 4 is an overall photograph of the core-shell type silica of (a) Example 68 and (b) Reference Example. 図5は、例67、例68、例74、及び参考例の細孔物性の細孔分布を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the pore distribution of the pore physical characteristics of Examples 67, 68, 74, and Reference Example. 図6は、例67、例68、例74、及び参考例のコアシェル型シリカのvan Deemterプロットである。FIG. 6 is a van Deemter plot of core-shell silica of Example 67, Example 68, Example 74, and Reference Example.

以下、本発明について説明するが、以下の説明における例示によって本発明は限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described, but the present invention is not limited by the examples in the following description.

本発明に係るコアシェル型シリカの製造方法は、シリカ粒子の表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得ることを特徴とする。
本発明によれば、コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくできる。
以下の説明において、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を「ポリスクシンイミド類」、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを「修飾シリカ」とも記す。
また、シリカシェル層が形成されるシリカ粒子は、特に限定されないが、中実シリカ、または少なくとも1層のシリカシェル層が形成された中実シリカが用いられる。以下の説明で、中実シリカを単に「シリカコア」とも記す。
In the method for producing core-shell type silica according to the present invention, a polymer compound having a succinimide skeleton is reacted on the surface of silica particles, and a polyamine compound is reacted to obtain modified silica modified with a cationic polymer compound. It is characterized in that a silica raw material is attached to modified silica to remove a cationic polymer compound to obtain a silica shell layer.
According to the present invention, in the core-shell type silica, the thickness of one layer of the porous shell layer can be increased to reduce the number of layers of the entire shell layer.
In the following description, the polymer compound having a succinimide skeleton is also referred to as "poriscinimides", and the modified silica modified with the cationic polymer compound is also referred to as "modified silica".
The silica particles on which the silica shell layer is formed are not particularly limited, but solid silica or solid silica on which at least one silica shell layer is formed is used. In the following description, solid silica is also referred to simply as "silica core".

本発明によれば、シリカ粒子の表面にポリスクシンイミド類を反応させ、これにポリアミン化合物を反応させて、ポリスクシンイミド類のイミド環を開環させアミノ基を導入し、カチオン性高分子化合物で修飾されたシリカが得られる。ポリスクシンイミド類由来のカチオン性高分子化合物は、シリカ粒子表面からの立ち上がりがよい。このカチオン性高分子化合物にシリカ原料を付着させることで、シリカ原料によって形成される多孔質のシェル層の厚さを厚くできる。
ポリスクシンイミド類は、シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させアミノ基を導入し、このアミノ基とポリスクシンイミド類を反応させて、シリカ粒子の表面に反応させられる。これによりシリカシェル層をより厚くし、また、層厚を均一にできる。
本発明によれば、1層のシェル層の厚さを厚くできるため、目的とする厚さのシェル層を得るために、シェル層の積層回数を少なくできる。
According to the present invention, porris succinimides are reacted on the surface of silica particles, and a polyamine compound is reacted with the porris succinimides to open the imide ring of the porisuccinimides, introduce an amino group, and modify the surface with a cationic polymer compound. The resulting silica is obtained. Cationic polymer compounds derived from succinimides have a good rise from the surface of silica particles. By adhering the silica raw material to this cationic polymer compound, the thickness of the porous shell layer formed by the silica raw material can be increased.
The porris succinimides are reacted on the surface of the silica particles by reacting an amine compound on the surface of the silica particles to introduce an amino group and reacting the amino group with the porris succinimides. As a result, the silica shell layer can be made thicker and the layer thickness can be made uniform.
According to the present invention, since the thickness of one shell layer can be increased, the number of times the shell layers are laminated can be reduced in order to obtain a shell layer having a desired thickness.

本発明の一例として、シリカ粒子の表面に、アミノ基(アミノプロピル基)を導入し、これにポリスクシンイミドを反応させ、さらにエチレンジアミンを反応させて、修飾シリカを得る工程を、以下に示す。 As an example of the present invention, a step of introducing an amino group (aminopropyl group) onto the surface of silica particles, reacting the amino group with succinimide, and further reacting with ethylenediamine to obtain modified silica is shown below.

Figure 0006964017
Figure 0006964017

本発明において、シリカ粒子の表面にポリスクシンイミド類を導入するには、シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させた後に、ポリスクシンイミド類を反応させることが好ましい。 In the present invention, in order to introduce the porris succinimides on the surface of the silica particles, it is preferable to react the porris succinimides on the surface of the silica particles after reacting the amine compound.

本発明において、1層目のシェルを形成するためのシリカ粒子としては、中実シリカを用いることが好ましい。中実のシリカコアは、コアシェル型シリカの中心部となるものであり、特に限定されないが、以下の物性を有することが好ましい。
中実(実質的に無孔質)のシリカコアは、液体クロマトグラフィ用途で用いる場合に、サンプル物質が内部に浸透しない程度に緻密であることが好ましい。
例えばシリカコアにおいて、定容量式ガス吸着法にて測定したシリカコアの比表面積は6m/g以下が好ましい。これによって、コアシェル型シリカを液体クロマトグラフィ用充填材として用いる場合、シェル層に吸着された被分離物質がシリカコアに吸着されず、分離効率を高められる。
In the present invention, it is preferable to use solid silica as the silica particles for forming the first layer shell. The solid silica core serves as the central portion of the core-shell type silica, and is not particularly limited, but preferably has the following physical properties.
The solid (substantially non-porous) silica core is preferably dense enough that the sample substance does not penetrate inside when used in liquid chromatography applications.
For example, in a silica core, the specific surface area of the silica core measured by the constant volume gas adsorption method is preferably 6 m 2 / g or less. As a result, when the core-shell type silica is used as a filler for liquid chromatography, the substance to be separated adsorbed on the shell layer is not adsorbed on the silica core, and the separation efficiency can be improved.

シリカコアの平均粒子径は、0.1〜100μmが好ましく、0.1〜50μmがより好ましく、0.1〜10μmがさらに好ましい。シリカコアの平均粒子径を0.1μm以上とすることにより、大粒径のコアシェル型シリカを得られる。シリカコアの平均粒子径を100μm以下とすることにより、シリカコアに対して、実質的に分離に有効な多孔質シェル層を形成できる。
また、シリカコアにおいて、体積基準の粒子径分布の積算量が小さいほうから10%の粒子径(D10)と90%の粒子径(D90)の比(D90/D10)は、コールターカウンター法において、1.8以下が好ましく、1.7以下がより好ましく、1.6以下がさらに好ましい。D90/D10は、1に近いほど粒子径が均一であり好ましい。
シリカコアの細孔容積は0mL/g以上0.01mL/g未満が好ましい。
The average particle size of the silica core is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 0.1 to 50 μm, and even more preferably 0.1 to 10 μm. By setting the average particle size of the silica core to 0.1 μm or more, a core-shell type silica having a large particle size can be obtained. By setting the average particle size of the silica core to 100 μm or less, a porous shell layer that is substantially effective for separation can be formed on the silica core.
Further, in the silica core, the ratio (D90 / D10) of the particle size (D10) of 10% and the particle size (D90) of 90% is 1 in the Coulter counter method from the smallest integrated amount of the particle size distribution on the volume basis. It is preferably 0.8 or less, more preferably 1.7 or less, and even more preferably 1.6 or less. The closer D90 / D10 is to 1, the more uniform the particle size is, which is preferable.
The pore volume of the silica core is preferably 0 mL / g or more and less than 0.01 mL / g.

シリカコアの形状としては、球状粒子が好ましく、真球体及び楕円体を含めた球状が使用できる。クロマトグラフィ担体の用途では、カラムへの充填性、使用時の圧力損失の抑制の観点から、真球体に近い形状が好ましい。シリカコアの球形度は、例えば0.8以上であってよく、0.9以上が好ましい。上記シリカコアの物性値の測定方法は、後述するコアシェル型シリカで説明する通りである。 As the shape of the silica core, spherical particles are preferable, and spherical particles including a true sphere and an ellipsoid can be used. In the use of the chromatography carrier, a shape close to a true sphere is preferable from the viewpoint of packing property to the column and suppression of pressure loss during use. The sphericity of the silica core may be, for example, 0.8 or more, preferably 0.9 or more. The method for measuring the physical property value of the silica core is as described in the core-shell type silica described later.

上記シリカコアの市販品としては、例えば、宇部エクシモ製「ハイプレシカFQ−N2N」、「ハイプレシカSS−N3N」、「ハイプレシカTS−N3N」、「ハイプレシカFR−N2N」等を使用できる。これらは、単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。 As commercially available products of the silica core, for example, "High Presica FQ-N2N", "High Presica SS-N3N", "High Presica TS-N3N", "High Presica FR-N2N" manufactured by Ube Exsymo can be used. These can be used alone or in combination of two or more.

シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させることで導入されるアミノ基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、またはこれらの組み合わせであってよい。
アミン化合物としては、アミノ基とともにシリル基を有するアミン化合物を用いることが、シリル基がシリカ粒子表面に吸着し、アミノ基が導入しやすく好ましい。
シリル基としては、モノアルキルシリル基、ジアルキルシリル基、トリアルキルシリル基;モノアルコキシシリル基、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基を挙げられる。シリル基のアルキル基及びアルコキシ基としては、例えば、炭素数は1〜6が好ましく、より好ましくは1〜3である。
The amino group introduced by reacting the surface of the silica particles with the amine compound may be a primary amino group, a secondary amino group, or a combination thereof.
As the amine compound, it is preferable to use an amine compound having a silyl group together with an amino group because the silyl group is adsorbed on the surface of the silica particles and the amino group is easily introduced.
Examples of the silyl group include a monoalkylsilyl group, a dialkylsilyl group, and a trialkylsilyl group; a monoalkoxysilyl group, a dialkoxysilyl group, and a trialkoxysilyl group. As the alkyl group and the alkoxy group of the silyl group, for example, the number of carbon atoms is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.

アミノ基とともにシリル基を有するアミン化合物としては、例えば、下記一般式(1)で表される化合物を使用できる。 As the amine compound having a silyl group together with an amino group, for example, a compound represented by the following general formula (1) can be used.

Figure 0006964017
Figure 0006964017

一般式(1)において、R、R、及びRは、それぞれ独立的に炭素数1〜6、より好ましくは1〜3のアルキル基、炭素数1〜6、より好ましくは1〜3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または水素原子であり、R、R、及びRのうち少なくとも1つはアルコキシ基が好ましい。また、Rは、単結合または2価の任意の基であり、好ましくは炭素数1〜6アルキレン基であり、より好ましくはプロピレン基である。また、R及びRは、それぞれ独立的に水素原子、または炭素数1〜6のアルキル基であり、R及びRとも水素原子が好ましい。 In the general formula (1), R 1 , R 2 , and R 3 are independently alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, respectively. Is an alkoxy group, a hydroxy group, or a hydrogen atom, and at least one of R 1 , R 2 , and R 3 is preferably an alkoxy group. Further, R 4 is an arbitrary group having a single bond or a divalent value, preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a propylene group. Further, R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and both R 5 and R 6 are preferably hydrogen atoms.

アミノ基とともにシリル基を有するアミン化合物としては、具体的には、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3−アミノプロピルエトキシジメチルシラン、N−メチル−3−アミノプロピルトリメトキシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(トリメトキシシリルプロピル)ジエチレントリアミン、ビス(3−メトキシシリルプロピル)アミンを挙げられる。 Specific examples of the amine compound having a silyl group together with an amino group include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 3-aminopropylethoxydimethylsilane, and the like. Examples include N-methyl-3-aminopropyltrimethoxylane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine, and bis (3-methoxysilylpropyl) amine. Be done.

アミン化合物をシリカ粒子の表面に反応させる一方法としては、シリカ粒子を溶媒に添加してスラリーを作製し、このスラリーにアミン化合物を添加し反応させて、シリカ粒子の表面にアミノ基を導入できる。
スラリーの溶媒としては、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の有機溶媒を使用できる。また、スラリー中のシリカ粒子濃度は、1〜40質量%にできる。また、アミン化合物は、有機溶剤中に溶解させた溶液の状態で、スラリーに添加してもよい。
必要であれば40〜150℃に加熱して、0.5〜48時間かけて反応できる。
反応後、必要であれば、アミノ基を導入したシリカを、有機溶剤を用いて洗浄してもよい。例えば、トルエン、アセトン、ヘキサンの順で洗浄できる。洗浄によって、余剰のアミン化合物を除去できる。
As one method of reacting the amine compound with the surface of the silica particles, the silica particles can be added to a solvent to prepare a slurry, and the amine compound can be added to the slurry and reacted to introduce an amino group onto the surface of the silica particles. ..
As the solvent of the slurry, an organic solvent such as toluene, xylene, methanol, ethanol and isopropyl alcohol can be used. The silica particle concentration in the slurry can be 1 to 40% by mass. Further, the amine compound may be added to the slurry in the state of a solution dissolved in an organic solvent.
If necessary, it can be heated to 40 to 150 ° C. and reacted over 0.5 to 48 hours.
After the reaction, if necessary, silica having an amino group introduced may be washed with an organic solvent. For example, toluene, acetone, and hexane can be washed in this order. Excess amine compounds can be removed by washing.

アミン化合物は、シリカ粒子の表面積当たり0.05〜4μmol/mになるように反応させることが好ましい。
この値が0.05μmol/m以上であることで、シリカ粒子の表面をムラなくアミン化合物で被覆できる。この値は、より好ましくは、0.2μmol/m以上であり、さらに好ましくは、1.3μmol/m以上である。
一方、この値が4μmol/m以下であることで、シリカ粒子表面にアミノ基含有化合物を平滑に被覆でき、より適正な量のポリスクシンイミドを担持できる。この値は、より好ましくは、2.7μmol/m以下であり、さらに好ましくは、2.2μmol/m以下である。
The amine compound is preferably reacted so as to be 0.05 to 4 μmol / m 2 per surface area of the silica particles.
When this value is 0.05 μmol / m 2 or more, the surface of the silica particles can be uniformly coated with the amine compound. This value is more preferably 0.2 μmol / m 2 or more, and even more preferably 1.3 μmol / m 2 or more.
On the other hand, when this value is 4 μmol / m 2 or less, the surface of the silica particles can be smoothly coated with the amino group-containing compound, and a more appropriate amount of porris succinimide can be supported. This value is more preferably 2.7 μmol / m 2 or less, and even more preferably 2.2 μmol / m 2 or less.

上記シリカ粒子の表面積当たりのアミン化合物量は、アミン化合物の投入量全部がシリカ粒子と反応する条件では、シリカ粒子の投入量及び表面積と、アミン化合物の投入量から求められる。 The amount of the amine compound per surface area of the silica particles can be obtained from the input amount and surface area of the silica particles and the input amount of the amine compound under the condition that the entire input amount of the amine compound reacts with the silica particles.

本発明において、ポリスクシンイミド類とは、イミド環構造を有するスクシンイミド骨格の繰り返し単位を有する高分子化合物である。
シリカ粒子の表面に導入されたアミノ基とポリスクシンイミド類が反応すると、スクシンイミド骨格の一部がカルボニル基部分で開環してアミノ基とアミド結合「−NH−CO−」を形成し、シリカ粒子表面にアミド結合を介してポリスクシンイミド類が導入される。
In the present invention, poriscinimides are polymer compounds having repeating units of a succinimide skeleton having an imide ring structure.
When the amino group introduced into the surface of the silica particles reacts with the porriscinimides, a part of the succinimide skeleton opens at the carbonyl group portion to form an amide bond "-NH-CO-" with the amino group, and the silica particles Porisuccinimides are introduced onto the surface via an amide bond.

ポリスクシンイミド類の重量平均分子量(Mw)としては、5,000以上が好ましく、より好ましくは80,000以上であり、さらに好ましくは100,000以上である。これによって、シェル層の1層あたりの厚さを増加させられる。
一方、ポリスクシンイミド類の重量平均分子量(Mw)としては、500,000以下が好ましく、より好ましくは300,000以下であり、さらに好ましくは200,000以下である。これによって、ポリスクシンイミド類が適正な溶解度を有し、これをシリカ粒子表面に効率的に導入させることができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the porris succinimides is preferably 5,000 or more, more preferably 80,000 or more, and further preferably 100,000 or more. As a result, the thickness of the shell layer per layer can be increased.
On the other hand, the weight average molecular weight (Mw) of the porris succinimides is preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, and further preferably 200,000 or less. As a result, the porris succinimides have an appropriate solubility and can be efficiently introduced into the surface of the silica particles.

本発明において、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物としては、ポリスクシンイミド、ポリスクシンイミド誘導体、スクシンイミドモノマーとその他の重合性モノマーとの共重合体等を、単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。
本発明では、ポリスクシンイミド類を合成して用意してもよい。以下、ポリスクシンイミド類の合成方法の一例について説明する。
ポリスクシンイミド類は、D,L−アスパラギン酸、D−アスパラギン酸、L−アスパラギン酸等のアスパラギン酸類を重合させて得られる。重合は固体反応で、加熱温度80〜250℃で、1〜100時間かけて行える。また、イソプロピルアルコール(IPA)、スルホラン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等の重合溶媒を用いて溶液重合で重合してもよい。
必要であれば、生成物を水スラリーとして洗浄してもよく、例えば、水、アセトンの順で洗浄してもよい。洗浄によって、余剰の原料物質を除去できる。
In the present invention, as the polymer compound having a succinimide skeleton, a succinimide, a succinimide derivative, a copolymer of a succinimide monomer and another polymerizable monomer, or the like can be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, porris succinimides may be synthesized and prepared. Hereinafter, an example of a method for synthesizing porris succinimides will be described.
Poris succinimides are obtained by polymerizing aspartic acids such as D, L-aspartic acid, D-aspartic acid, and L-aspartic acid. The polymerization is a solid reaction and can be carried out at a heating temperature of 80 to 250 ° C. for 1 to 100 hours. Further, it may be polymerized by solution polymerization using a polymerization solvent such as isopropyl alcohol (IPA), sulfolane, N, N-dimethylformamide (DMF).
If necessary, the product may be washed as a water slurry, for example, water and acetone in that order. Excess raw material can be removed by washing.

より高分子量のポリスクシンイミド類を得る一方法としては、例えば、上記アスパラギン酸類に、酸を加えて混合して加熱するとよい。酸としては、リン酸、五酸化リン、ポリリン酸、硫酸、亜硫酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸を使用でき、好ましくはリン酸である。
必要であれば、生成物を水スラリーとして洗浄してもよく、例えば、水、アセトンの順で洗浄してもよい。洗浄によって、余剰の原料物質とともにリン酸を除去できる。
As a method for obtaining higher molecular weight porris succinimides, for example, an acid may be added to the aspartic acids, mixed and heated. As the acid, phosphoric acid, phosphorus pentoxide, polyphosphoric acid, sulfuric acid, sulfite, alkylsulfonic acid, arylsulfonic acid, chloric acid, chloric acid and hypochlorous acid can be used, and phosphoric acid is preferable.
If necessary, the product may be washed as a water slurry, for example, water and acetone in that order. Phosphoric acid can be removed along with excess raw material by washing.

アスパラギン酸類に対する酸の使用量(モル比)「酸の使用量(モル)/アスパラギン酸類の使用量(モル)」は、0.01以上が好ましく、より好ましくは0.1以上であり、さらに好ましくは0.3以上である。これによって、ポリスクシンイミド類の分子量をより大きくできる。
一方、この「酸の使用量(モル)/アスパラギン酸類の使用量(モル)」は、0.5以下が好ましく、より好ましくは0.4以下である。これによって、生成物のポリスクシンイミド類が酸に溶けて重合した後に融着して固化することを防止できる。
The amount of acid used (molar ratio) to aspartic acid is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, and further preferably 0.1 or more. Is 0.3 or more. This makes it possible to increase the molecular weight of porris succinimides.
On the other hand, this "amount of acid used (mol) / amount of aspartic acid used (mol)" is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less. This makes it possible to prevent the product porris succinimides from being dissolved in an acid and polymerized, and then fused and solidified.

上記方法を含め重合等によって製造されるポリスクシンイミド類には、低分子量から高分子量のポリスクシンイミド類が混在した混合物の状態である。
このような混合状態から高分子量のポリスクシンイミド類を得る一方法としては、例えば、低分子量から高分子量のポリスクシンイミド類を含む混合物をDMF、N-メチル-2−ピロリドン(NMP)、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン(DMI)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン、ジメチルスルホン等に溶解させ、この溶液にアセトン、メタノール、ジエチルエーテル、水等を徐々に添加することで、高分子量のポリスクシンイミド類のみを再沈殿させて得られる。必要であれば、この溶液を100〜5,000rpm程度で遠心分離し、上澄み液を除去することで、より収率を高めて、高分子量のポリスクシンイミド類を得られる。必要であれば、生成物をアセトン等で洗浄してもよい。
The porris succinimides produced by polymerization or the like including the above method are in the state of a mixture of low molecular weight to high molecular weight porris succinimides.
As one method for obtaining high molecular weight poriscinimides from such a mixed state, for example, a mixture containing low molecular weight to high molecular weight poriscinimides is prepared in DMF, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N. '-Dimethylimidazolidinone (DMI), dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, dimethyl sulfone, etc. are dissolved, and acetone, methanol, diethyl ether, water, etc. are gradually added to this solution to form a high molecular weight poriscinimide. It is obtained by reprecipitating only the species. If necessary, the solution is centrifuged at about 100 to 5,000 rpm to remove the supernatant, so that the yield can be further increased and high molecular weight porris succinimides can be obtained. If necessary, the product may be washed with acetone or the like.

シリカ粒子の表面に導入されたアミノ基に、ポリスクシンイミド類を反応させる方法としては、例えば、ポリスクシンイミド類を、DMF、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、NMP、DMI、DMSO、スルホラン、ジメチルスルホン等に添加し、ポリスクシンイミド溶液を調製し、このポリスクシンイミド溶液に、アミノ基が導入されたシリカ粒子を添加する方法がある。
このとき、ポリスクシンイミド溶液中のポリスクシンイミド類の濃度は、0.1〜30質量%が好ましい。
ポリスクシンイミド溶液に、アミノ基が導入されたシリカ粒子を添加した後は、好ましくは、室温で、0.5〜48時間かけて攪拌するとよい。
反応後、溶液を濾過して、ポリスクシンイミド類を導入したシリカが得られる。必要であれば、生成物をDMF、NMP、DMI、DMSO、スルホラン、ジメチルスルホン等で洗浄した後、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、水で洗浄してもよい。これを乾燥させて、シリカ粒子の表面にポリスクシンイミド類を反応させた修飾シリカが粉末状態で得られる。
As a method for reacting succinimides with the amino group introduced on the surface of the silica particles, for example, succinimides are converted into DMF, N, N-dimethylacetamide (DMAc), NMP, DMI, DMSO, sulfolane, dimethyl. There is a method in which a succinimide solution is prepared by adding to sulfone or the like, and silica particles having an amino group introduced therein are added to the succinimide solution.
At this time, the concentration of succinimides in the succinimide solution is preferably 0.1 to 30% by mass.
After adding the silica particles into which the amino group has been introduced to the porris succinimide solution, it is preferable to stir at room temperature for 0.5 to 48 hours.
After the reaction, the solution is filtered to obtain silica into which porris succinimides have been introduced. If necessary, the product may be washed with DMF, NMP, DMI, DMSO, sulfolane, dimethyl sulfone and the like, and then washed with acetone, methanol, diethyl ether and water. This is dried to obtain modified silica obtained by reacting the surface of silica particles with porris succinimides in a powder state.

ポリスクシンイミド類を反応させる場合、例えば、ポリスクシンイミド類をシリカ粒子1質量部に対し、0.01〜10質量部で反応させるとよい。この値は、好ましくは2質量部以下であり、さらに好ましくは1質量部以下であってもよい。とりわけ、この値は、好ましくは0.8質量部以下であり、さらに好ましくは0.6質量部以下であり、0.5質量部以下であってもよい。 When reacting succinimides, for example, it is preferable to react succinimides at 0.01 to 10 parts by mass with respect to 1 part by mass of silica particles. This value is preferably 2 parts by mass or less, and more preferably 1 part by mass or less. In particular, this value is preferably 0.8 parts by mass or less, more preferably 0.6 parts by mass or less, and may be 0.5 parts by mass or less.

また、シリカ粒子に導入されたアミノ基100モル部に対するポリスクシンイミド類(モル部)「{ポリスクシンイミド類(モル)/シリカ粒子に導入されたアミノ基(モル)}×100」は、例えば、0.1〜1,000モル部の範囲であってよく、0.5〜900モル部が好ましく、1〜400モル部がより好ましい。 Further, the porris succinimides (molar portion) "{poris succinimides (mol) / amino group (mol) introduced into the silica particles} x 100" with respect to 100 mol parts of the amino group introduced into the silica particles is, for example, 0. It may be in the range of 1 to 1,000 mol parts, preferably 0.5 to 900 mol parts, and more preferably 1 to 400 mol parts.

上記シリカ粒子に導入されたアミノ基に対するポリスクシンイミド類のモル部は、ポリスクシンイミド類の投入量全部がシリカ粒子に導入されたアミノ基と反応する条件では、ポリスクシンイミド類の投入量と、シリカ粒子に導入されたアミノ基、すなわちアミン化合物の投入量から求められる。アミン化合物にアミノ基が複数含まれる場合は、複数のアミノ基の合計量で計算する。 The molar portion of the porris succinimide with respect to the amino group introduced into the silica particles is the amount of the porris succinimide input and the silica particles under the condition that the entire input amount of the porris succinimide reacts with the amino group introduced into the silica particles. It is obtained from the input amount of the amino group introduced into, that is, the amine compound. When the amine compound contains a plurality of amino groups, the total amount of the plurality of amino groups is calculated.

本発明では、ポリアミン化合物として、2個以上のアミノ基を有する化合物を使用でき、アミノ基は、それぞれ1級アミノ基、2級アミノ基、またはこれらの組み合わせであってよい。 In the present invention, a compound having two or more amino groups can be used as the polyamine compound, and the amino group may be a primary amino group, a secondary amino group, or a combination thereof.

ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、1,5−アミレンジアミン等のジアミン;
ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、3−(アミノプロピル)−エチレンジアミン等のトリアミン;
トリエチレンテトラミン、N,N,N−トリス(2−アミノエチル)アミン、ポリエチレンイミン等の4個以上のアミノ基を有するアミン化合物;
4−(2−アミノエチル)ピリジン、3−(2−アミノエチル)ピリジン、4−(アミノメチル)ピリジン、3−(アミノメチル)ピリジン、2−(2−アミノエチル)ピリミジン、4−(2−アミノエチル)ピリミジン、5−(2−アミノエチル)ピリミジン、2−(アミノメチル)ピリミジン、4−(アミノメチル)ピリミジン、5−(アミノメチル)ピリミジン、2−(3−アミノプロピル)イミダゾール、2−(アミノメチル)イミダゾール等の含窒素複素環を有する化合物等を挙げられる。
これらは単独で、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the polyamine compound include diamines such as ethylenediamine, 1,3-propylenediamine, 1,4-butylenediamine, and 1,5-amylenediamine;
Triamines such as diethylenetriamine, dipropylenetriamine, 3- (aminopropyl) -ethylenediamine;
Amine compounds having 4 or more amino groups such as triethylenetetramine, N, N, N-tris (2-aminoethyl) amine, polyethyleneimine and the like;
4- (2-Aminoethyl) Pyridine, 3- (2-Aminoethyl) Pyridine, 4- (Aminomethyl) Pyridine, 3- (Aminomethyl) Pyridine, 2- (2-Aminoethyl) Pyrimidine, 4- (2) -Aminoethyl) pyrimidines, 5- (2-aminoethyl) pyrimidines, 2- (aminomethyl) pyrimidines, 4- (aminomethyl) pyrimidines, 5- (aminomethyl) pyrimidines, 2- (3-aminopropyl) imidazoles, Examples thereof include compounds having a nitrogen-containing heterocycle such as 2- (aminomethyl) imidazole.
These may be used alone or in combination of two or more.

中でも、脂肪族ポリアミンが好ましく、特に脂肪族ジアミン化合物が好ましい。このような脂肪族ポリアミン化合物としては、アミノ基とアミノ基との間に、炭素数1〜5の炭素鎖を有する脂肪族ジアミン化合物が好ましく、例えば、エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、1,5−アミレンジアミン等を好ましく使用できる。
これによって、シリカ粒子表面にアミド結合を介して導入されたポリスクシンイミド類の一部または全部のスクシンイミド骨格を開環し、スクシンイミド骨格のカルボニル基とポリアミン化合物の一方のアミノ基とを反応させ、ポリスクシンイミド骨格のカルボニル基から炭素鎖を介して他方のアミノ基を導入できる。このようにすると、シリカ粒子表面から、比較的長い有機成分からなる鎖を形成できる。
Of these, aliphatic polyamines are preferable, and aliphatic diamine compounds are particularly preferable. As such an aliphatic polyamine compound, an aliphatic diamine compound having a carbon chain having 1 to 5 carbon atoms between the amino groups is preferable, and for example, ethylenediamine, 1,3-propylenediamine, 1, 4-Butylenediamine, 1,5-amylenediamine and the like can be preferably used.
As a result, the succinimide skeleton of some or all of the succinimides introduced on the surface of the silica particles via an amide bond is opened, and the carbonyl group of the succinimide skeleton is reacted with one amino group of the polyamine compound to cause poly. The other amino group can be introduced from the carbonyl group of the succinimide skeleton via the carbon chain. In this way, a chain composed of a relatively long organic component can be formed from the surface of the silica particles.

修飾シリカを得る一方法としては、例えば、上記(2)で得られたポリスクシンイミド修飾シリカをDMF、DMAc、NMP、DMI、DMSO、ジメチルスルホン、スルホラン、トルエン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等でスラリー化し、このスラリーにポリアミン化合物を添加し、好ましくは室温で、0.25〜48時間かけて攪拌して反応させる方法がある。ポリアミン化合物を添加する前のスラリーは、ポリスクシンイミド修飾シリカの濃度が5〜60質量%であるとよい。必要に応じて、生成物をDMF、NMP、DMI、DMSO、スルホラン、ジメチルスルホン等で洗浄した後、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、水等で洗浄してもよい。
これによって、カチオン性高分子化合物修飾シリカが得られる。
As one method for obtaining the modified silica, for example, the poriscinimide-modified silica obtained in (2) above is used in DMF, DMAc, NMP, DMI, DMSO, dimethyl sulfone, sulfolane, toluene, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran and the like. There is a method of making a slurry, adding a polyamine compound to this slurry, and stirring and reacting at room temperature for 0.25 to 48 hours. The slurry before adding the polyamine compound preferably has a concentration of porris succinimide-modified silica of 5 to 60% by mass. If necessary, the product may be washed with DMF, NMP, DMI, DMSO, sulfolane, dimethyl sulfone or the like, and then washed with acetone, methanol, diethyl ether, water or the like.
As a result, cationic polymer compound modified silica is obtained.

ポリアミン化合物の使用量は、シリカ粒子に導入されたポリスクシンイミド類のうち、未開環のスクシンイミド骨格と等量にして、未開環のスクシンイミド骨格を全て開環させることが好ましい。また、ポリアミン化合物を過剰に配合してもよく、未反応のポリアミン化合物は、洗浄によって除去すればよい。 It is preferable that the amount of the polyamine compound used is the same as that of the unopened succinimide skeleton among the poriscinimides introduced into the silica particles, and all the unopened succinimide skeletons are opened. Further, the polyamine compound may be excessively blended, and the unreacted polyamine compound may be removed by washing.

本発明において、シリカ原料としては、焼成等の処理によって二酸化ケイ素を形成しうる物質であって、シリカ微粒子、シリカ前駆体、またはこれらの組み合わせを使用できる。 In the present invention, the silica raw material is a substance capable of forming silicon dioxide by a treatment such as firing, and silica fine particles, a silica precursor, or a combination thereof can be used.

シリカ微粒子の平均粒子径は1〜100nmが好ましい。シリカ微粒子は、中実または中空であってよく、球状が好ましい。
シリカ微粒子の平均粒子径が1nm以上、より好ましくは4nm以上であることで、目的の細孔分布のシェル層を形成できる。
一方、シリカ微粒子の平均粒子径が100nm以下、より好ましくは40nm以下、さらに好ましくは30nm以下であることで、厚さ、形状、外観が均一なシェル層を形成できる。
シリカ微粒子の平均粒子径によって、得られるコアシェル型シリカのシェル層の細孔径を制御できる。例えば、平均粒子径17nm程度のシリカ微粒子を用いることで、コアシェル型シリカの細孔径を9〜12nm程度にできる。
The average particle size of the silica fine particles is preferably 1 to 100 nm. The silica fine particles may be solid or hollow, and are preferably spherical.
When the average particle size of the silica fine particles is 1 nm or more, more preferably 4 nm or more, a shell layer having a desired pore distribution can be formed.
On the other hand, when the average particle size of the silica fine particles is 100 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 30 nm or less, a shell layer having a uniform thickness, shape, and appearance can be formed.
The pore size of the shell layer of the obtained core-shell type silica can be controlled by the average particle size of the silica fine particles. For example, by using silica fine particles having an average particle diameter of about 17 nm, the pore diameter of the core-shell type silica can be made about 9 to 12 nm.

シリカ微粒子としては、コロイダルシリカが好ましく使用できる。
コロイダルシリカは、シリカ微粒子が水や、メタノール、エタノール等の有機溶媒に分散されたシリカゾルとして提供される。
Colloidal silica can be preferably used as the silica fine particles.
Colloidal silica is provided as a silica sol in which silica fine particles are dispersed in water or an organic solvent such as methanol or ethanol.

シリカ前駆体としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩、ケイ酸アルコキシド、またはこれらの組み合わせを使用できる。これらのシリカ前駆体は、部分的に加水分解縮合物となっていてもよい。
ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等のアルカリ土類金属ケイ酸塩等を使用できる。
ケイ酸アルコキシドとしては、ケイ素原子に1個から4個のアルコキシ基が導入された化合物が挙げられる。例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、メチルトリエトキシシラン等を使用できる。
As the silica precursor, for example, silicic acid, silicate, silicate alkoxide, or a combination thereof can be used. These silica precursors may be partially hydrolyzed condensates.
As the silicate, alkali metal silicates such as sodium silicate and potassium silicate, alkaline earth metal silicates such as calcium silicate and magnesium silicate can be used.
Examples of the silicate alkoxide include compounds in which 1 to 4 alkoxy groups are introduced into a silicon atom. For example, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraisopropoxysilane, methyltriethoxysilane and the like can be used.

修飾シリカにシリカ原料を付着させる一方法としては、例えば、修飾シリカを含む水溶液に、シリカ原料を含む水溶液を添加することで、修飾シリカにシリカ原料を静電吸着させる方法がある。
修飾シリカを含む水溶液は、例えば、修飾シリカを濃度0.01〜30質量%で含むことが好ましい。
As one method of adhering the silica raw material to the modified silica, for example, there is a method of electrostatically adsorbing the silica raw material to the modified silica by adding the aqueous solution containing the silica raw material to the aqueous solution containing the modified silica.
The aqueous solution containing the modified silica preferably contains, for example, the modified silica at a concentration of 0.01 to 30% by mass.

シリカ原料を含む水溶液は、例えば、シリカ原料の濃度は0.01〜30質量%が好ましい。ここで、シリカ原料としてコロイダルシリカを用いる場合、シリカ原料の濃度はコロイダルシリカ中のシリカ固形分量で換算する。
修飾シリカを含む水溶液と、シリカ原料を含む水溶液とを混合する際には、混合溶液のpHは、1〜10が好ましい。これによって、得られるコアシェル型シリカの比表面積を大きくできる。このpHは2〜6がより好ましい。pH調整では、カチオン性高分子化合物修飾シリカを含む水溶液及び/またはシリカ原料を含む水溶液を予めpH調整してもよいし、両水溶液を混合した混合溶液に酸を添加してpH調整してもよい。
For the aqueous solution containing the silica raw material, for example, the concentration of the silica raw material is preferably 0.01 to 30% by mass. Here, when colloidal silica is used as the silica raw material, the concentration of the silica raw material is converted by the amount of silica solids in the colloidal silica.
When mixing an aqueous solution containing modified silica and an aqueous solution containing a silica raw material, the pH of the mixed solution is preferably 1 to 10. Thereby, the specific surface area of the obtained core-shell type silica can be increased. This pH is more preferably 2-6. In the pH adjustment, the pH of the aqueous solution containing the cationic polymer compound modified silica and / or the aqueous solution containing the silica raw material may be adjusted in advance, or the pH may be adjusted by adding an acid to a mixed solution obtained by mixing both aqueous solutions. good.

修飾シリカを含む水溶液に、シリカ原料を含む水溶液を添加した後は、好ましくは室温で、0.25〜48時間攪拌して反応させるとよい。
そして反応後の水溶液から、シリカ原料付着シリカ粒子を回収する。例えば、水溶液を100〜5,000rpmで遠心分離し、沈殿物を必要であれば洗浄し、乾燥することで回収できる。沈殿物は、例えば水、アセトン、ヘキサンの順で洗浄できる。
次に、得られたシリカ原料付着シリカ粒子からカチオン性高分子化合物を除去して、コアシェル型シリカが得られる。シリカ原料付着シリカ粒子を焼成してカチオン性高分子化合物を除去できる。例えば400〜700℃で、2〜24時間かけて焼成できる。
After adding the aqueous solution containing the silica raw material to the aqueous solution containing the modified silica, the reaction is preferably carried out at room temperature with stirring for 0.25 to 48 hours.
Then, the silica particles attached to the silica raw material are recovered from the aqueous solution after the reaction. For example, the aqueous solution can be recovered by centrifuging at 100-5,000 rpm, washing the precipitate if necessary, and drying. The precipitate can be washed in the order of, for example, water, acetone, and hexane.
Next, the cationic polymer compound is removed from the obtained silica particles attached to the silica raw material to obtain core-shell type silica. The cationic polymer compound can be removed by firing the silica particles attached to the silica raw material. For example, it can be fired at 400 to 700 ° C. for 2 to 24 hours.

本発明では、シリカ粒子表面に、上記の工程によって、シェル層を形成できる。シェル層は、1層、または2層以上であってよい。本発明では、1層のシェル層が厚いため、シェル層の積層数を少なくしても、シェル層全体の厚さを確保できる。これより、コアシェル型シリカにおいて、シェル層の積層数を少なくし、積層に要する工程数を削減できる。 In the present invention, a shell layer can be formed on the surface of silica particles by the above steps. The shell layer may be one layer or two or more layers. In the present invention, since one shell layer is thick, the thickness of the entire shell layer can be secured even if the number of laminated shell layers is reduced. As a result, in the core-shell type silica, the number of laminated shell layers can be reduced, and the number of steps required for lamination can be reduced.

以下、シリカ粒子表面に、シェル層を2層以上形成する方法について説明する。
シリカ粒子表面に1層目のシェル層を形成する方法は、上記した工程と同様である。例えば、修飾シリカにシリカ原料を付着させ焼成し、1層のシェル層を有するシリカを得て、続いて、この1層のシェル層を有するシリカ表面にアミノ基を導入するとよい。
Hereinafter, a method of forming two or more shell layers on the surface of silica particles will be described.
The method of forming the first shell layer on the surface of the silica particles is the same as the above-mentioned step. For example, a silica raw material may be attached to modified silica and calcined to obtain silica having one shell layer, and then an amino group may be introduced on the surface of the silica having one shell layer.

シェル層を2層以上形成する場合では、1層目のシェル層において、アミン化合物、ポリスクシンイミド類、ポリアミン化合物、及びシリカ原料の使用量等の条件は上記した通りである。 When two or more shell layers are formed, the conditions such as the amount of the amine compound, the porris succinimides, the polyamine compound, and the silica raw material used in the first shell layer are as described above.

シェル層を2層以上形成する場合では、それぞれの層で、ポリスクシンイミド類を反応させる場合において、ポリスクシンイミド類をシリカ粒子1質量部に対し、0.01〜10質量部で反応させるとよい。
特に、2層目以上のシェル層では、ポリスクシンイミド類を反応させる場合において、ポリスクシンイミド類をシリカ粒子1質量部に対し好ましくは2質量部以下、より好ましくは1量部以下で反応させることが好ましい。この値は、好ましくは0.8質量部以下であり、さらに好ましくは0.6質量部以下であり、0.5質量部以下であってもよい。
これによって、複数のシェル層の間に隙間が発生することを防止できる。
2層目以上のシェル層において、その他のアミン化合物、ポリスクシンイミド類、ポリアミン化合物、及びシリカ原料の使用量等の条件は、1層目のシェル層と同様とすればよい。
When two or more shell layers are formed, it is preferable to react the succinimides at 0.01 to 10 parts by mass with respect to 1 part by mass of the silica particles when the succinimides are reacted in each layer.
In particular, in the second and higher shell layers, when the porris succinimides are reacted, the porris succinimides may be reacted in an amount of preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, based on 1 part by mass of the silica particles. preferable. This value is preferably 0.8 parts by mass or less, more preferably 0.6 parts by mass or less, and may be 0.5 parts by mass or less.
As a result, it is possible to prevent a gap from being generated between the plurality of shell layers.
In the second and higher shell layers, the conditions such as the amount of other amine compounds, succinimides, polyamine compounds, and silica raw materials used may be the same as those of the first shell layer.

本発明に係るコアシェル型シリカは次の特性を有することが好ましい。特に、液体クロマトグラフィの用途に好ましい物性である。
コアシェル型シリカの形状としては、球状粒子が好ましく、真球体及び楕円体を含めた球状が好ましい。クロマトグラフィ担体の用途では、カラムへの充填性、使用時の圧力損失の抑制の観点から、真球体に近い形状が好ましい。
The core-shell type silica according to the present invention preferably has the following characteristics. In particular, it is a preferable physical property for liquid chromatography applications.
As the shape of the core-shell type silica, spherical particles are preferable, and spherical particles including a true sphere and an ellipsoid are preferable. In the use of the chromatography carrier, a shape close to a true sphere is preferable from the viewpoint of packing property to the column and suppression of pressure loss during use.

コアシェル型シリカの球形度は、例えば0.8以上であってよく、0.9以上が好ましい。
ここで、球形度は、シリカ粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、100個の粒子を無作為に選び出し、各シリカ粒子の長径および短径を測定して球形度(短径/長径)を求め、100個のシリカ粒子の球形度を平均した値である。
The sphericity of the core-shell silica may be, for example, 0.8 or more, preferably 0.9 or more.
Here, the sphericity is determined by observing the silica particles with a scanning electron microscope (SEM), randomly selecting 100 particles, and measuring the major axis and the minor axis of each silica particle. The major axis) is determined, and it is a value obtained by averaging the sphericity of 100 silica particles.

コアシェル型シリカの平均粒子径としては、1μm以上が好ましく、より好ましくは1.3μm以上であり、さらに好ましくは1.5μm以上である。
一方、コアシェル型シリカの平均粒子径としては、100μm以下が好ましく、より好ましくは80μm以下であり、さらに好ましくは50μm以下である。
ここで、コアシェル型シリカの平均粒子径はコールターカウンター法による測定方法によって測定される。
The average particle size of the core-shell silica is preferably 1 μm or more, more preferably 1.3 μm or more, and further preferably 1.5 μm or more.
On the other hand, the average particle size of the core-shell type silica is preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, and further preferably 50 μm or less.
Here, the average particle size of the core-shell type silica is measured by a measuring method by the Coulter counter method.

コアシェル型シリカのコア部分の直径としては、0.1μm以上が好ましく、より好ましくは1μm以上である。
一方、コアシェル型シリカのコア部分の直径としては、100μm以下が好ましく、より好ましくは10μm以下である。
コア部分の直径は、シリカコアの原料と同じになる。
The diameter of the core portion of the core-shell type silica is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more.
On the other hand, the diameter of the core portion of the core-shell type silica is preferably 100 μm or less, more preferably 10 μm or less.
The diameter of the core portion is the same as the raw material of the silica core.

コアシェル型シリカのシェル層全体の厚さは、例えば、0.01〜1μmの範囲であってよく、0.05〜0.9μmの範囲であってもよい。 The thickness of the entire shell layer of the core-shell type silica may be, for example, in the range of 0.01 to 1 μm, or may be in the range of 0.05 to 0.9 μm.

ここで、コアシェル型シリカのコア部分、すなわちシリカコアの直径、コアシェル型シリカの直径は、コールターカウンター法による測定方法によって求められる。そして、コアシェル型シリカのシェル層の厚さは、以下の式から求められる。
コアシェル型シリカのシェル層の厚さ=[(コアシェル型シリカの直径)−(コアシェル型シリカのコア部分の直径)]/2
Here, the core portion of the core-shell type silica, that is, the diameter of the silica core and the diameter of the core-shell type silica are determined by a measuring method by the Coulter counter method. Then, the thickness of the shell layer of the core-shell type silica can be obtained from the following formula.
Thickness of shell layer of core-shell type silica = [(diameter of core-shell type silica)-(diameter of core part of core-shell type silica)] / 2

コアシェル型シリカの粒子径分布の体積換算の積算量が小さいほうから10%の粒子径(D10)と90%の粒子径(D90)の比(D90/D10)としては、コールターカウンター法において、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1.6以下である。D90/D10が1.6以下であることで、平均粒子径が小さなコアシェル型シリカであっても圧力損失の増大を防げる。また、D90/D10は、1に近いほど粒子径分布が均等であり好ましい。 The ratio (D90 / D10) of the 10% particle size (D10) to the 90% particle size (D90) from the smallest volume-equivalent integrated amount of the particle size distribution of the core-shell type silica is preferable in the Coulter counter method. Is 3 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1.6 or less. When D90 / D10 is 1.6 or less, it is possible to prevent an increase in pressure loss even with core-shell type silica having a small average particle size. Further, D90 / D10 is preferable because the closer it is to 1, the more uniform the particle size distribution is.

ここで、D10は、コールターカウンター法による粒子径分布において、粒子径の体積を粒子径の小さな側から積算していった場合に合計体積の10%となるときの粒子径であり、D90は同様に積算体積が90%となる粒子径である。D90/D10はこれらの粒子径の比であることから、コアシェル型シリカをベックマン・コールター社製「Multisizer III」等にて測定して得られたD10及びD90から求められる。 Here, D10 is the particle size when the volume of the particle size is integrated from the smaller side of the particle size in the particle size distribution by the Coulter counter method and becomes 10% of the total volume, and D90 is the same. The particle size is such that the integrated volume is 90%. Since D90 / D10 is a ratio of these particle sizes, it can be obtained from D10 and D90 obtained by measuring core-shell type silica with "Multisizer III" manufactured by Beckman Coulter.

コアシェル型シリカの比表面積としては、定容量式ガス吸着法において、好ましくは7m/g〜500m/gであり、より好ましくは7m/g〜150m/gである。
比表面積が大きいことで被分離物質を吸着する能力が向上するため好ましいが、大きすぎると被分離物質が放出されるまでに時間が掛かってしまうため、上記範囲内で設定するとよい。
The specific surface area of the core-shell silica, in constant-volume Ryoshiki gas adsorption method, is preferably from 7m 2 / g~500m 2 / g, more preferably 7m 2 / g~150m 2 / g.
A large specific surface area is preferable because it improves the ability to adsorb the substance to be separated, but if it is too large, it takes time for the substance to be separated to be released, so it is preferable to set it within the above range.

コアシェル型シリカの平均細孔径としては、定容量式ガス吸着法おいて、1nm〜400nmであることが好ましく、より好ましくは2nm〜200nmであり、さらに好ましくは4nm〜150nmである。平均細孔径が1nm以上であることで、被分離物質を吸着する能力が向上し大容量の担体を提供できる。また、平均細孔径が400nm以下であることで、被分離物質の吸着量を大きく保ちながらコアシェル型シリカの強度の低下を防げる。 The average pore diameter of the core-shell type silica is preferably 1 nm to 400 nm, more preferably 2 nm to 200 nm, and further preferably 4 nm to 150 nm in the constant volume gas adsorption method. When the average pore diameter is 1 nm or more, the ability to adsorb the substance to be separated is improved, and a large-capacity carrier can be provided. Further, when the average pore diameter is 400 nm or less, it is possible to prevent a decrease in the strength of the core-shell type silica while maintaining a large adsorption amount of the substance to be separated.

コアシェル型シリカの細孔容積としては、定容量式ガス吸着において、0.01mL/g以上であることが好ましく、より好ましくは0.05mL/g以上であり、さらに好ましくは0.1mL/g以上である。細孔容積が0.01mL/g以上であることで、被分離物質を吸着する能力が向上し大容量の担体を提供できる。また、細孔容積は、コアシェル型シリカの強度の観点から、好ましくは2mL/g以下、より好ましくは1mL/g以下、さらに好ましくは0.5mL/g以下である。 The pore volume of the core-shell type silica is preferably 0.01 mL / g or more, more preferably 0.05 mL / g or more, still more preferably 0.1 mL / g or more in constant volume gas adsorption. Is. When the pore volume is 0.01 mL / g or more, the ability to adsorb the substance to be separated is improved, and a large-capacity carrier can be provided. The pore volume is preferably 2 mL / g or less, more preferably 1 mL / g or less, still more preferably 0.5 mL / g or less, from the viewpoint of the strength of the core-shell type silica.

これらの定容量式ガス吸着法による細孔物性は、マイクロトラック・ベル社製「BELSORP−mini II」等を用いて測定できる。これらの細孔物性は、コアシェル型シリカ全体の物性である。 The physical characteristics of the pores obtained by these constant-volume gas adsorption methods can be measured by using "BELSORP-mini II" manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd. or the like. These pore physical characteristics are the physical characteristics of the entire core-shell type silica.

上記したコアシェル型シリカとしては、クロマトグラフィ担体として使用できる。クロマトグラフィ担体としては、上記したコアシェル型シリカを支持体として含み、このコアシェル型シリカにリガンドが固定されたものを使用できる。 The core-shell type silica described above can be used as a chromatography carrier. As the chromatography carrier, a carrier containing the above-mentioned core-shell type silica as a support and having a ligand immobilized on the core-shell type silica can be used.

陽イオン交換クロマトグラフィ担体では、リガンドとして、スルホン酸、カルボキシル基等を使用できる。
陰イオン交換クロマトグラフィ担体では、リガンドとして、1級アミン、2級アミン、3級アミン、4級アミン等を使用できる。
逆相クロマトグラフィ担体では、リガンドとして、長鎖アルキル基、フェニル基、フッ化アルキル基等を使用できる。長鎖アルキル基としては、炭素数1〜30のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、ブチル基、オクチル基、オクタデシル基等を挙げられる。
サイズ排除クロマトグラフィ担体では、リガンドとして脂肪族ジオール基等を使用できる。
In the cation exchange chromatography carrier, a sulfonic acid, a carboxyl group, or the like can be used as the ligand.
In the anion exchange chromatography carrier, a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, a quaternary amine and the like can be used as the ligand.
In the reversed-phase chromatography carrier, a long-chain alkyl group, a phenyl group, an alkyl fluoride group and the like can be used as the ligand. As the long-chain alkyl group, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a methyl group, a butyl group, an octyl group, an octadecyl group and the like.
In the size exclusion chromatography carrier, an aliphatic diol group or the like can be used as the ligand.

上記したクロマトグラフィ担体を用いてクロマトグラフィを行う場合は、クロマトグラフィ担体をカラムに充填して使用する。カラムとしては、ガラス製、ステンレス製、樹脂製等のカラムを適宜使用できる。 When chromatography is performed using the above-mentioned chromatography carrier, the chromatography carrier is packed in a column and used. As the column, a column made of glass, stainless steel, resin or the like can be appropriately used.

以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の説明において、共通する成分は同じものを用いている。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In the following description, the same components are used.

<ポリスクシンイミド(PSI)の合成及び精製>
表1に、例1〜例6のポリスクシンイミドの合成処方を示す。
例1では、D,L−アスパラギン酸40g(Mw=133.11g/mol、0.30mol)をるつぼに入れ、電気炉を用いて190℃で50時間加熱した。減圧放冷後、ミルミキサーを用いて粉砕し、これに水1Lを入れてスラリー化した。これをガラスフィルターを用いて濾過し、水1.8L、アセトン1.2Lで順次洗浄し、室温で5時間、減圧乾燥してポリスクシンイミドを得た。
例2〜例6では、D,L−アスパラギン酸40g(Mw=133.11g/mol、0.30mol)に、表1に示す量のリン酸(85vol%の水溶液)を加えて、乳鉢を用いて均一化し、これをるつぼに入れ電気炉を用いて190℃で50時間加熱した。減圧放冷後、ミルミキサーを用いて粉砕し、これに水1Lを入れてスラリー化した。これをガラスフィルターを用いて濾過し、水1.8L、アセトン1.2Lで順次洗浄し、室温で5時間、減圧乾燥してポリスクシンイミドを得た。
表中に、リン酸/アスパラギン酸のモル比、得られたポリスクシンイミドの重量平均分子量(Mw)を示す。
<Synthesis and purification of porris succinimide (PSI)>
Table 1 shows the synthetic formulations of porris succinimide of Examples 1 to 6.
In Example 1, 40 g of D, L-aspartic acid (Mw = 133.11 g / mol, 0.30 mol) was placed in a crucible and heated at 190 ° C. for 50 hours using an electric furnace. After allowing to cool under reduced pressure, the mixture was crushed using a mill mixer, and 1 L of water was added thereto to form a slurry. This was filtered using a glass filter, washed successively with 1.8 L of water and 1.2 L of acetone, and dried under reduced pressure at room temperature for 5 hours to obtain succinimide.
In Examples 2 to 6, the amount of phosphoric acid (85 vol% aqueous solution) shown in Table 1 was added to 40 g (Mw = 133.11 g / mol, 0.30 mol) of D, L-aspartic acid, and a mortar was used. The mixture was homogenized, placed in a crucible, and heated at 190 ° C. for 50 hours using an electric furnace. After allowing to cool under reduced pressure, the mixture was crushed using a mill mixer, and 1 L of water was added thereto to form a slurry. This was filtered using a glass filter, washed successively with 1.8 L of water and 1.2 L of acetone, and dried under reduced pressure at room temperature for 5 hours to obtain succinimide.
In the table, the molar ratio of phosphoric acid / aspartic acid and the weight average molecular weight (Mw) of the obtained porris succinimide are shown.

重量平均分子量の測定方法は、ポリスチレンを標準としたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)ある。GPCの測定条件を以下に示す。
内径4.6mm×長さ250mmのステンレスカラムにDiol−EP−DF−1000AW(AGCエスアイテック社製)を充填し、このカラムをクロマトグラフィ装置「Chromaster(HITACHI社製)」に装填して、例1〜12によって作製したポリスクシンイミドを装置に注入し、その重量平均分子量を次の条件で測定した。
溶離液:0.1M NaHPO/NaHPO+0.2M NaCl (pH7.0)。
流速:0.3mL/分。
温度:23℃。
検出器:UV at 210nm。
サンプル濃度:0.2質量%
注入量:20μL。
標準サンプル:TSK GEL 標準ポリスチレン(東ソー社製)。
標準ポリスチレンは、次の重量平均分子量のサンプルを用いた。
A300;分子量453、A1000;分子量1,050、A2500;分子量2,500、A5000;分子量5,870、F1;分子量9,490、F2;分子量17,100、F4;分子量37,200、F10;分子量98,900、F20;分子量189,000、F40;分子量397,000、F80;分子量707,000、F128;分子量1,110,000。
The method for measuring the weight average molecular weight is GPC (gel permeation chromatography) using polystyrene as a standard. The measurement conditions of GPC are shown below.
A stainless steel column having an inner diameter of 4.6 mm and a length of 250 mm is filled with Diol-EP-DF-1000AW (manufactured by AGC SITEC), and this column is loaded into a chromatography apparatus "Chromaster (manufactured by Hitachi)". The poris succinimide prepared by -12 was injected into the apparatus, and the weight average molecular weight thereof was measured under the following conditions.
Eluent: 0.1M NaHPO 4 / Na 2 HPO 4 + 0.2M NaCl (pH 7.0).
Flow rate: 0.3 mL / min.
Temperature: 23 ° C.
Detector: UV at 210 nm.
Sample concentration: 0.2% by mass
Injection volume: 20 μL.
Standard sample: TSK GEL standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation).
For standard polystyrene, a sample having the following weight average molecular weight was used.
A300; molecular weight 453, A1000; molecular weight 1,050, A2500; molecular weight 2,500, A5000; molecular weight 5,870, F1; molecular weight 9,490, F2; molecular weight 17,100, F4; molecular weight 37,200, F10; molecular weight 98,900, F20; molecular weight 189,000, F40; molecular weight 397,000, F80; molecular weight 707,000, F128; molecular weight 1.110,000.

表2に、例7〜例12のポリスクシンイミドの精製処方を示す。
例7〜例12では、例1〜例6で合成したポリスクシンイミド10gを、表2に示す量のDMFに溶解し、表2に示す量のアセトンを徐々に室温で加え、高分子量のポリスクシンイミドのみを再沈殿させた。この溶液を3,000rpmで10分間遠心分離にかけた。上澄液を除去した後、アセトン840mLを添加し、ガラスフィルターを用いて濾過し、更にアセトン30mLで洗浄し、室温で5時間、減圧乾燥して、表2に示す重量平均分子量(Mw)のポリスクシンイミドを得た。
このポリスクシンイミドを用いて、以下の工程を行った。
Table 2 shows the purified formulations of porris succinimide of Examples 7 to 12.
In Examples 7 to 12, 10 g of porris succinimide synthesized in Examples 1 to 6 was dissolved in the amount of DMF shown in Table 2, and the amount of acetone shown in Table 2 was gradually added at room temperature to add a high molecular weight poris succinimide. Only reprecipitated. The solution was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes. After removing the supernatant, 840 mL of acetone was added, filtered using a glass filter, further washed with 30 mL of acetone, dried under reduced pressure at room temperature for 5 hours, and the weight average molecular weight (Mw) shown in Table 2 was determined. Poris succinimide was obtained.
Using this porris succinimide, the following steps were performed.

Figure 0006964017
Figure 0006964017

Figure 0006964017
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<コアシェル型シリカの合成>
コアシェル型シリカの合成は、以下の4工程で行った。
(1)アミン化合物を反応させる工程、
(2)ポリスクシンイミドを反応させる工程、
(3)エチレンジアミンを反応させて修飾シリカにする工程、
(4)修飾シリカにシリカゾルを静電吸着させ、焼成する工程。
<Synthesis of core-shell type silica>
The core-shell type silica was synthesized in the following four steps.
(1) Step of reacting an amine compound,
(2) Step of reacting porris succinimide,
(3) Step of reacting ethylenediamine to form modified silica,
(4) A step of electrostatically adsorbing silica sol to modified silica and firing it.

(1)アミン化合物を反応させる工程
シリカ粒子の原料として宇部エクシモ社製「ハイプレシカFQ−N2N」を用いた。このシリカ粒子の物性は以下の通りである。
平均粒子径=2.06μm、均等係数(D90/D10)=1.10、比表面積=2.3m/g、細孔容積=0.0066mL/g。
ここで、平均粒子径はMultisizerIII(ベックマン・コールター社製)を用いて、コールターカウンター法によって測定した。均等係数は同法によってD10粒子径およびD90粒子径を測定し、その比から求めた。比表面積および細孔容積はBELSORP−mini II(マイクロトラック・ベル社製)を用いてBET法およびBJH法によって測定した。
(1) Step of reacting an amine compound "Hypresica FQ-N2N" manufactured by Ube Exsymo Co., Ltd. was used as a raw material for silica particles. The physical characteristics of these silica particles are as follows.
Average particle size = 2.06 μm, uniformity coefficient (D90 / D10) = 1.10, specific surface area = 2.3 m 2 / g, pore volume = 0.0066 mL / g.
Here, the average particle size was measured by the Coulter counter method using Multisizer III (manufactured by Beckman Coulter). The uniformity coefficient was determined from the ratio of the D10 particle size and the D90 particle size measured by the same method. The specific surface area and pore volume were measured by the BET method and the BJH method using BELSORP-mini II (manufactured by Microtrac Bell).

表3に、例13〜例18’のアミノプロピル化シリカの合成処方を示す。
50gのシリカ粒子をトルエン165mLでスラリー化した。これに表3に示す量のアミノプロピルシラン(3−アミノプロピルトリエトキシシラン(JNC製「サイラエースS−330」))を添加し、100℃で4.5時間反応させた。シリカスラリーをガラスフィルターを用いて濾過し、トルエン1050mL、アセトン350mL、ヘキサン350mLで順次洗浄した後、70℃で静置乾燥させ、アミノプロピル化シリカを合成した。
このアミノプロピル化シリカを用いて、以下の工程を行った。
表3に示すアミノプロピルシラン修飾密度は、シリカ粒子とアミノプロピルシランの投入量から計算して求めている。
Table 3 shows the synthetic formulations of aminopropylated silica of Examples 13-18'.
50 g of silica particles were slurried with 165 mL of toluene. Aminopropylsilane (3-aminopropyltriethoxysilane (“Sila Ace S-330” manufactured by JNC)) in the amount shown in Table 3 was added thereto, and the mixture was reacted at 100 ° C. for 4.5 hours. The silica slurry was filtered using a glass filter, washed successively with 1050 mL of toluene, 350 mL of acetone, and 350 mL of hexane, and then allowed to stand dry at 70 ° C. to synthesize aminopropylated silica.
The following steps were carried out using this aminopropylated silica.
The aminopropylsilane modification density shown in Table 3 is calculated from the input amounts of silica particles and aminopropylsilane.

Figure 0006964017
Figure 0006964017

(2)ポリスクシンイミドを反応させる工程
表4に、例19〜例58のコアシェル型シリカの合成における各工程(1)〜(4)の処方、及び得られたコアシェル型シリカの比表面積を示す。
表4に示す量のDMFに対し、例1〜例12で合成したポリスクシンイミドを表4に示す量で加え、それぞれ表4に示す濃度のポリスクシンイミド溶液を調製した。ここに、上記(1)の工程で合成したアミノプロピル化シリカ1gを添加し、室温で一昼夜撹拌した。これを濾過し、DMF21mLおよびアセトン7mLで洗浄した。室温で乾燥させ化学結合させたポリスクシンイミド修飾シリカを合成した。
表4に示す「PSI/AP(モル部)」は、シリカ粒子に導入されたアミノプロピルシラン100モル部に対するポリスクシンイミド(モル部)「{ポリスクシンイミド類(モル)/シリカ粒子に導入されたアミノ基(モル)}×100」から求めた。
(2) Steps for Reacting Poris Succinimide Table 4 shows the formulations of each of the steps (1) to (4) in the synthesis of the core-shell silica of Examples 19 to 58, and the specific surface area of the obtained core-shell silica.
To the amount of DMF shown in Table 4, the porris succinimide synthesized in Examples 1 to 12 was added in the amount shown in Table 4 to prepare a porris succinimide solution having the concentration shown in Table 4, respectively. To this, 1 g of aminopropylated silica synthesized in the above step (1) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. It was filtered and washed with 21 mL of DMF and 7 mL of acetone. Poris succinimide-modified silica was synthesized by drying at room temperature and chemically bonding.
“PSI / AP (molar part)” shown in Table 4 refers to porris succinimide (molar part) “{poris succinimide (molar) / amino introduced into silica particles” with respect to 100 mol parts of aminopropylsilane introduced into silica particles. It was obtained from "group (mol)} x 100".

(3)エチレンジアミンを反応させて修飾シリカにする工程
上記(2)の工程で合成したポリスクシンイミド修飾シリカ1gを、1.6mLのDMFでスラリー化させた。ここに表4に示す量のエチレンジアミン(EDA)を添加し、室温で2時間撹拌した。これを濾過し、DMF21mL、アセトン7mLで順次洗浄した。室温で1時間乾燥させ、修飾シリカを合成した。
(3) Step of reacting ethylenediamine to form modified silica 1 g of porris succinimide-modified silica synthesized in the step of (2) above was slurried with 1.6 mL of DMF. The amount of ethylenediamine (EDA) shown in Table 4 was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. This was filtered and washed successively with 21 mL of DMF and 7 mL of acetone. It was dried at room temperature for 1 hour to synthesize modified silica.

(4)修飾シリカ上にシリカゾルを静電吸着させ、焼成する工程
上記(3)の工程で合成した修飾シリカを水に加え、固形分濃度3.2質量%のシリカ粒子スラリーを調製した。シリカ粒子と水の量を表4に示す。このシリカ粒子スラリーを塩酸を用いて表4に示すpHに調整した後、室温で30分間撹拌した。
一方で別の容器に水でシリカゾルを希釈し、固形分濃度4.8質量%のシリカゾル溶液を調製した。シリカゾルの粒径、使用量、水の量を表4に示す。このシリカゾル溶液を表4に示すシリカ粒子スラリーと同様のpHになる様に塩酸で調整し、シリカ粒子スラリー中へ添加した。この混合溶液を室温で表4に示す時間撹拌した。
これを1,000rpmで10分間遠心分離し、上澄液を除去した後、水50mL/g−シリカ(1gのシリカ当たり水50mLを使用。以下同様。)、アセトン30mL/g−シリカで順次洗浄し、室温で30分減圧乾燥させた。この乾燥体を600℃で4時間焼成し、コアシェル型シリカを得た。
得られたコアシェル型シリカの比表面積を、定容量式ガス吸着法で測定し、表4に示す。
(4) Step of Electrostatically Adsorbing Silica Sol on Modified Silica and Firing The modified silica synthesized in the above step (3) was added to water to prepare a silica particle slurry having a solid content concentration of 3.2% by mass. The amounts of silica particles and water are shown in Table 4. The silica particle slurry was adjusted to the pH shown in Table 4 with hydrochloric acid, and then stirred at room temperature for 30 minutes.
On the other hand, the silica sol was diluted with water in another container to prepare a silica sol solution having a solid content concentration of 4.8% by mass. Table 4 shows the particle size of the silica sol, the amount used, and the amount of water. This silica sol solution was adjusted with hydrochloric acid so as to have a pH similar to that of the silica particle slurry shown in Table 4, and added to the silica particle slurry. The mixed solution was stirred at room temperature for the time shown in Table 4.
This is centrifuged at 1,000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant, and then washed sequentially with 50 mL / g-silica of water (50 mL of water is used per 1 g of silica. The same applies hereinafter) and 30 mL / g-silica of acetone. Then, it was dried under reduced pressure for 30 minutes at room temperature. This dried product was calcined at 600 ° C. for 4 hours to obtain core-shell type silica.
The specific surface area of the obtained core-shell type silica was measured by a constant-volume gas adsorption method and is shown in Table 4.

シリカゾルの詳細は、以下の通りである。
粒径17nmのシリカゾル:扶桑化学工業社製「クォートロンPL−2L」、固形分量20質量%。
粒径6〜8nmのシリカゾル:扶桑化学工業社製「クォートロンPL−06L」、固形分量6質量%。
粒径4nmのシリカゾル:日産化学工業社製「スノーテックスST−OXS」、固形分量10質量%。
粒径10nmのシリカゾル:日産化学工業社製「スノーテックスST−O」、固形分量20質量%。
The details of the silica sol are as follows.
Silica sol with a particle size of 17 nm: "Quatron PL-2L" manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., solid content 20% by mass.
Silica sol with a particle size of 6 to 8 nm: "Quatron PL-06L" manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., solid content 6% by mass.
Silica sol with a particle size of 4 nm: "Snowtex ST-OXS" manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content 10% by mass.
Silica sol with a particle size of 10 nm: "Snowtex ST-O" manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content 20% by mass.

Figure 0006964017
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Figure 0006964017
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表4に示す通り、例19〜例26では、工程(4)でシリカ粒子スラリーとシリカゾルのpHを変更しており、pH4.6〜6.1程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が20m/g程度と良好であった。
例29、例36は、例27に対し工程(1)でアミノプロピルシラン修飾密度が高く、また、例28に対し工程(2)でポリスクシンイミドの使用量が多く、得られるコアシェル型シリカの比表面積も大きくなった。
例30〜例33では、工程(1)でアミノプロピルシラン修飾密度を変更しており、例32のアミノプロピルシラン修飾密度2.2μmol/mで、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
例29、例32、例34、例35では、工程(2)でPSI分子量を変更しており、例29、例32のPSI分子量106,000、131,000で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
As shown in Table 4, in Examples 19 to 26, the pHs of the silica particle slurry and the silica sol were changed in the step (4), and the ratio of the core-shell type silica obtained was in the range of about pH 4.6 to 6.1. The surface area was as good as about 20 m 2 / g.
In Examples 29 and 36, the aminopropylsilane modification density was higher in step (1) than in Example 27, and the amount of porris succinimide used in step (2) was higher than that in Example 28. The surface area has also increased.
In Examples 30 to 33, the aminopropylsilane modification density was changed in step (1), and the aminopropylsilane modification density of Example 32 was 2.2 μmol / m 2 , and the specific surface area of the obtained core-shell silica was large. I understood.
In Example 29, Example 32, Example 34, and Example 35, the PSI molecular weight was changed in step (2), and the ratio of the core-shell type silica obtained at the PSI molecular weights of 106,000 and 131,000 of Examples 29 and 32 was obtained. It was found that the surface area was large.

例37〜例42では、工程(4)でシリカゾルの粒径を6nmとし、シリカ粒子スラリーとシリカゾルのpHを変更しており、pH4.4〜5.6程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
例43〜例51では、工程(4)でシリカゾルの粒径を4nmとし、シリカ粒子スラリーとシリカゾルのpHを変更しており、pH2.8〜3.7程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
例52〜例58では、工程(4)でシリカゾルの粒径を10nmとし、シリカ粒子スラリーとシリカゾルのpHを変更しており、pH2.5〜3.7程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
In Examples 37 to 42, the particle size of the silica sol was set to 6 nm in step (4), and the pHs of the silica particle slurry and the silica sol were changed, and the core-shell type silica obtained in the range of pH 4.4 to 5.6 was obtained. It was found that the specific surface area of silica was large.
In Examples 43 to 51, the particle size of the silica sol is set to 4 nm in step (4), and the pHs of the silica particle slurry and the silica sol are changed, and the core-shell type silica obtained in the range of pH 2.8 to 3.7 is obtained. It was found that the specific surface area of silica was large.
In Examples 52 to 58, the particle size of the silica sol is set to 10 nm in step (4), and the pHs of the silica particle slurry and the silica sol are changed, and the core-shell type silica obtained in the range of pH 2.5 to 3.7 is obtained. It was found that the specific surface area of silica was large.

例32、例38〜例58では、工程(1)でAP修飾密度が同じで、工程(2)でポリスクシンイミドの分子量及び使用量が同じであり、工程(4)でシリカゾルの粒径を変更している。これらを通して、各粒径のシリカゾルで好ましい比表面積を得られた。これより、各粒径のシリカゾルを用いて所望の細孔径のコアシェル型シリカを作製できた。 In Example 32, Example 38 to Example 58, the AP modification density was the same in the step (1), the molecular weight and the amount of the porris succinimide used were the same in the step (2), and the particle size of the silica sol was changed in the step (4). doing. Through these, a preferable specific surface area was obtained for the silica sol having each particle size. From this, it was possible to prepare a core-shell type silica having a desired pore size using silica sol having each particle size.

<シェル層の積層>
表5に、シェル層の積層を2回行った例59〜例66の処方を示す。
各例では、まず、上記例32と同じ処方で、上記工程(1)〜(4)と同様の方法を用いて、シェル層の1層目を作製した。1層目の焼成後、続けて、表5に示す同じ処方にしたがって、上記工程(1)〜(4)と同様の方法を用いて、シェル層の2層目を作製した。
<Lamination of shell layers>
Table 5 shows the formulations of Examples 59 to 66 in which the shell layers were laminated twice.
In each example, first, the first layer of the shell layer was prepared by using the same formulation as in Example 32 and using the same method as in steps (1) to (4) above. After firing the first layer, the second layer of the shell layer was subsequently prepared by the same method as in steps (1) to (4) above according to the same formulation shown in Table 5.

得られた2層のシェル層を積層したコアシェル型シリカについて、シェル層間の空層の有無を、以下のようにして評価した。
まず、1層目のシェル層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定し、次に、2層目のシェル層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定した。
1層目の細孔分布と2層目の細孔分布とを重ね、2層目の細孔分布にピークトップより大きい細孔径の範囲に膨らみがあるか否かを観察した。表5の各例では、工程(4)で粒径17nmのシリカゾルを用いているため、1層目及び2層目の細孔分布に細孔径17nm付近でピークトップが現われるが、2層目の細孔分布に細孔径30〜80nmの範囲にブロードなピークが観察されているか否かで、空層の有無を判断した。
コアシェル型シリカの細孔分布は、定容量式ガス吸着法によって測定した。空層の有無の評価法(メソ孔)の解析としてはBJH法の吸着過程を採用した。
With respect to the obtained core-shell type silica in which two shell layers were laminated, the presence or absence of an empty layer between the shell layers was evaluated as follows.
First, the pore distribution of the core-shell silica was measured at the stage of forming the first shell layer, and then the pore distribution of the core-shell silica was measured at the stage of forming the second shell layer.
The pore distribution of the first layer and the pore distribution of the second layer were overlapped, and it was observed whether or not the pore distribution of the second layer had a bulge in the range of the pore diameter larger than the peak top. In each example of Table 5, since the silica sol having a particle size of 17 nm is used in the step (4), the peak top appears in the pore distribution of the first layer and the second layer near the pore diameter of 17 nm, but the second layer. The presence or absence of an empty layer was determined based on whether or not a broad peak was observed in the pore distribution in the pore diameter range of 30 to 80 nm.
The pore distribution of the core-shell type silica was measured by the constant volume gas adsorption method. The adsorption process of the BJH method was adopted as the analysis of the evaluation method (mesopores) for the presence or absence of the air layer.

表5に示す通り、例59〜例62では、工程(1)でアミノプロピルシラン修飾密度を変更しており、アミノプロピルシラン修飾密度0.2μmol/m以上になると、得られるコアシェル型シリカでシェル層に隙間が観察された。
例63及び例64では、例60に対し、工程(2)でポリスクシンイミド使用量を少なくしており、得られるコアシェル型シリカでシェル層の隙間が無いことが観察された。
例65及び例66では、例62に対し、工程(2)でポリスクシンイミド使用量を少なくしており、例65のポリスクシンイミド使用量0.01g/g−シリカでは、得られるコアシェル型シリカでシェル層の隙間が無いことが観察された。
空層の有無に関わらず、例59〜例66では、十分な比表面積のコアシェル型シリカが得られた。
As shown in Table 5, in Examples 59 to 62, the aminopropylsilane modification density was changed in the step (1), and when the aminopropylsilane modification density was 0.2 μmol / m 2 or more, the obtained core-shell type silica was used. A gap was observed in the shell layer.
In Example 63 and Example 64, the amount of porris succinimide used was reduced in the step (2) as compared with Example 60, and it was observed that there was no gap between the shell layers in the obtained core-shell type silica.
In Example 65 and Example 66, the amount of porris succinimide used in step (2) was smaller than that in Example 62, and in Example 65, the amount of porris succinimide used was 0.01 g / g-silica, and the obtained core-shell type silica was used for the shell. It was observed that there were no gaps between the layers.
In Examples 59 to 66, core-shell silica having a sufficient specific surface area was obtained regardless of the presence or absence of an empty layer.

表5に、シェルの積層を5回行った例67、シェルの積層を7回行った例68の処方を示す。
例67及び例68では、積層1回目の仕込みのシリカ粒子量を30gとした。工程(3)の濾過後の洗浄は、DMF30mL/g−シリカ、水50mL/g−シリカ、塩酸50mL/g−シリカ、水50mL/g−シリカ、アセトン30mL/g−シリカの順で行った。
この他は、例67では、表5に示す処方にしたがって、1〜5層目のシェル層を上記例62と同様にして作製した。
この他は、例68では、表5に示す処方にしたがって、1層目のシェル層を上記例32と同様にして、2〜7層目のシェル層を上記例65と同様にして作製した。
表5に、シェルの積層を8回行った例74の処方を示す。
例74では工程(1)のシリカ粒子の原料として以下の物性値のシリカ粒子を用いた。
平均粒子径=1.77μm、均等係数(D90/D10)=1.13、比表面積=1.8m/g、細孔容積=0.0042mL/g。積層1回目の仕込みのシリカ粒子量を30gとした。工程(4)でシリカゾルの粒径を8nmとした。その他は表5に示す処方に従って、1層目のシェル層を上記例32と同様にして、2〜8層目のシェル層を上記例65と同様にして作製した。
Table 5 shows the formulations of Example 67 in which the shells were laminated 5 times and Example 68 in which the shells were laminated 7 times.
In Example 67 and Example 68, the amount of silica particles charged in the first lamination was 30 g. The washing after filtration in step (3) was performed in the order of DMF 30 mL / g-silica, water 50 mL / g-silica, hydrochloric acid 50 mL / g-silica, water 50 mL / g-silica, and acetone 30 mL / g-silica.
Other than this, in Example 67, the shell layers of the 1st to 5th layers were prepared in the same manner as in Example 62 above according to the formulation shown in Table 5.
In addition to this, in Example 68, the first shell layer was prepared in the same manner as in Example 32, and the second to seventh shell layers were prepared in the same manner as in Example 65, according to the formulation shown in Table 5.
Table 5 shows the formulation of Example 74 in which the shells were laminated eight times.
In Example 74, silica particles having the following physical property values were used as the raw material for the silica particles in step (1).
Average particle size = 1.77 μm, uniformity coefficient (D90 / D10) = 1.13, specific surface area = 1.8 m 2 / g, pore volume = 0.0042 mL / g. The amount of silica particles charged in the first lamination was 30 g. In step (4), the particle size of the silica sol was set to 8 nm. Other than that, according to the formulation shown in Table 5, the first shell layer was prepared in the same manner as in Example 32, and the second to eighth shell layers were prepared in the same manner as in Example 65.

得られた多層のシェル層を積層したコアシェル型シリカについて、シェル層間に空層が有るか無いかについて、以下のようにして評価した。その他は、上記例59〜66と同様にして測定した。
まず、1層目のシェル層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定し、次に、2層目以降も同様に、各層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定した。
1層目の細孔分布と最表層の細孔分布とを重ね、ピークトップより大きい細孔径の範囲に膨らみがあるか否かを観察した。表5の各例では、工程(4)で粒径17nm又は8nmのシリカゾルを用いているため、1層目及び最表層の細孔分布に細孔径17nm付近又は8nmでピークトップが現われるが、最表層の細孔分布に細孔径30〜80nmの範囲にブロードなピークが観察されているか否かで、空層の有無を判断した。
Regarding the core-shell type silica in which the obtained multilayer shell layers were laminated, whether or not there was an empty layer between the shell layers was evaluated as follows. Others were measured in the same manner as in Examples 59 to 66 above.
First, the pore distribution of the core-shell type silica is measured at the stage where the first shell layer is formed, and then the pore distribution of the core-shell type silica is measured at the stage where each layer is formed in the same manner for the second and subsequent layers. bottom.
The pore distribution of the first layer and the pore distribution of the outermost layer were overlapped, and it was observed whether or not there was a bulge in the range of the pore diameter larger than the peak top. In each example of Table 5, since a silica sol having a particle size of 17 nm or 8 nm is used in step (4), a peak top appears in the pore distribution of the first layer and the outermost layer at a pore diameter of around 17 nm or 8 nm. The presence or absence of an empty layer was determined based on whether or not a broad peak was observed in the pore size distribution of the surface layer in the pore diameter range of 30 to 80 nm.

表5に示す通り、例68及び74では、例67に対し、2層目以降のシェル層において、工程(2)のPSI使用量を少なくしており、得られるコアシェル型シリカでシェル層間の隙間が無いことが観察された。
空層の有無に関わらず、例67、68及び74では、十分な比表面積のコアシェル型シリカが得られた。また、積層数が多くなるほど、比表面積が大きくなり、シェル層が厚くなったことが観察できた。
As shown in Table 5, in Examples 68 and 74, the amount of PSI used in the step (2) was reduced in the second and subsequent shell layers as compared with Example 67, and the obtained core-shell type silica was used to reduce the gap between the shell layers. Was observed to be absent.
In Examples 67, 68 and 74, with or without an air layer, core-shell silica with sufficient specific surface area was obtained. In addition, it was observed that as the number of layers increased, the specific surface area increased and the shell layer became thicker.

Figure 0006964017
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<ポリスクシンイミド(PSI)量>
表6に、工程(2)でポリスクシンイミドの使用量を変更した例69〜例73の処方を示す。
各例では、上記工程(1)〜(4)と同様の方法を用いて、シリカ粒子にシェル層を形成し、1層のシェル層を有するコアシェル型シリカを作製した。
<Amount of porris succinimide (PSI)>
Table 6 shows the formulations of Examples 69 to 73 in which the amount of porris succinimide used was changed in step (2).
In each example, a shell layer was formed on the silica particles by using the same method as in the above steps (1) to (4) to prepare a core-shell type silica having one shell layer.

表6に示す通り、例69〜例73の範囲では、いずれのポリスクシンイミドの使用量であっても、十分な比表面積を有するコアシェル型シリカが得られた。 As shown in Table 6, in the range of Examples 69 to 73, core-shell type silica having a sufficient specific surface area was obtained regardless of the amount of porris succinimide used.

Figure 0006964017
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<SEM観察>
下記の通り、SEM(走査型電子顕微鏡)観察を行った。
図1は、例67のコアシェル型シリカの断面写真である。
図2は、例68のコアシェル型シリカの断面写真であり、(a)は25,000倍、(b)は100,000倍である。
図3は、参考例のコアシェル型シリカの断面写真である。
図4は、(a)例68と(b)参考例のコアシェル型シリカの全体写真である。
参考例のコアシェル型シリカには、Agilent製「Poroshell 120 EC−C18(粒子径:2.7μm)」を600℃で8時間焼成したものを用いた。
<SEM observation>
SEM (scanning electron microscope) observation was performed as follows.
FIG. 1 is a cross-sectional photograph of the core-shell type silica of Example 67.
FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the core-shell type silica of Example 68, in which (a) is 25,000 times and (b) is 100,000 times.
FIG. 3 is a cross-sectional photograph of the core-shell type silica of the reference example.
FIG. 4 is an overall photograph of the core-shell type silica of (a) Example 68 and (b) Reference Example.
As the core-shell type silica of the reference example, Agilent's "Poroshell 120 EC-C18 (particle size: 2.7 μm)" was fired at 600 ° C. for 8 hours.

例67のコアシェル型シリカに比べ、例68及び参考例のコアシェル型シリカでは、空層が観察されなかった。
また、図4より、例68のコアシェル型シリカは、参考例のコアシェル型シリカに比べて、表面が均一であり、真球度が高いことがわかる。
No empty layer was observed in the core-shell silica of Example 68 and Reference Example as compared with the core-shell silica of Example 67.
Further, from FIG. 4, it can be seen that the core-shell type silica of Example 68 has a uniform surface and a higher sphericity than the core-shell type silica of the reference example.

<細孔物性>
例67、例68、例74及び参考例の細孔物性を表7に示す。
表7に示す通り、例67及び例68のコアシェル型シリカは、シェル層を厚くできるため大粒径であり、また、比表面積及び細孔容積も十分であった。
ここで、粒径はコールター法によって測定し、比表面積、細孔容積、細孔径は、定容量式ガス吸着法によって測定した。
<Pore properties>
Table 7 shows the pore physical characteristics of Example 67, Example 68, Example 74 and Reference Example.
As shown in Table 7, the core-shell type silicas of Examples 67 and 68 had a large particle size because the shell layer could be thickened, and had a sufficient specific surface area and pore volume.
Here, the particle size was measured by the Coulter method, and the specific surface area, the pore volume, and the pore diameter were measured by the constant volume gas adsorption method.

Figure 0006964017
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また、例67、例68、及び参考例の細孔物性の細孔分布を図5に示す。
図5に示す通り、例68と例74は、30〜80nmにブロードなピークが観察されず、例68は上記SEM観察からもわかるように、空層が存在しないことが確認できた。これは、参考例も同様であった。例67は、30〜80nmにブロードなピークが観察され、上記SEM観察からもわかるように、空層の存在が観察された。
Further, FIG. 5 shows the pore distribution of the pore physical characteristics of Examples 67, 68, and Reference Example.
As shown in FIG. 5, in Examples 68 and 74, no broad peak was observed at 30 to 80 nm, and as can be seen from the above SEM observation, it was confirmed that there was no empty layer in Example 68. This was the same for the reference example. In Example 67, a broad peak was observed at 30 to 80 nm, and the presence of an empty layer was observed as can be seen from the above SEM observation.

<理論段高さ評価>
例67、例68、例74、参考例のコアシェル型シリカを用いて、van Deemterプロットを得た。図6にvan Deemterプロットを示す。
図6に示す通り、例68と例74は、例67に対して理論段高さが小さく、分離効率がより改善された。また、例68は参考例のvan Deemterプロットと同等であった。また、例74は参考例よりも理論段高さが小さく、分離効率が優れていた。
<Theoretical height evaluation>
Van Deemter plots were obtained using the core-shell silica of Example 67, Example 68, Example 74, and Reference. FIG. 6 shows a van Deemter plot.
As shown in FIG. 6, in Example 68 and Example 74, the theoretical step height was smaller than that in Example 67, and the separation efficiency was further improved. In addition, Example 68 was equivalent to the van Deemter plot of the reference example. Further, in Example 74, the theoretical step height was smaller than that in the reference example, and the separation efficiency was excellent.

(HPLCを用いたvan Deemterプロット評価)
van Deemterプロットの測定方法は以下の通りである。
各コアシェル型シリカを、ODS(オクタデシルシリル)修飾した後、内径4.6mm×長さ100mmのステンレスカラムに充填し、このカラムをクロマトグラフィ装置「ChromasterHITACHI製)」に装填して、次の条件で測定した。
溶離液:アセトニトリル/水=65/35。
温度:25℃。
検出器:UV at 254nm。
サンプル:ナフタレン(関東化学製)。
(Van Deemter plot evaluation using HPLC)
The measurement method of the van Deemter plot is as follows.
After each core-shell type silica is modified with ODS (octadecylsilyl), it is filled in a stainless steel column having an inner diameter of 4.6 mm and a length of 100 mm, and this column is loaded into a chromatography device "Chromaster HITACHI" and measured under the following conditions. bottom.
Eluent: acetonitrile / water = 65/35.
Temperature: 25 ° C.
Detector: UV at 254 nm.
Sample: Naphthalene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.).

各コアシェル型シリカを充填したカラムを用いて、各流速におけるナフタレンの理論段数の測定を行った。検出されたピークについて、DAB(ドイツ薬局法)の計算方法にしたがって、理論段数を次の計算によって求めた。
N=5.54×[t/W0.5
ここで、Nは理論段数、tは成分の保持時間、W0.5はピーク高さの50%位置におけるピーク幅である。
理論算数Nから理論段高さHETPを次の計算によって求めた。
HETP=N/L
ここで、Lはカラム長さである。
図6は、各線流速u[cm/sec]における理論段高さHETPをプロットしたvan Deemterプロットである。
The theoretical plate number of naphthalene was measured at each flow velocity using a column filled with each core-shell type silica. For the detected peak, the number of theoretical plates was calculated by the following calculation according to the calculation method of DAB (German Pharmacopoeia).
N = 5.54 × [t / W 0.5 ] 2
Here, N is the number of theoretical plates, t is the retention time of the component, and W 0.5 is the peak width at the position of 50% of the peak height.
The theoretical step height HETP was obtained from the theoretical arithmetic N by the following calculation.
HETP = N / L
Here, L is the column length.
FIG. 6 is a van Deemter plot in which the theoretical step height HETP at each linear flow velocity u [cm / sec] is plotted.

Claims (8)

シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させた後に、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、
該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、焼成によりカチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得る、コアシェル型シリカの製造方法。
After reacting the amine compound on the surface of the silica particles, the polymer compound having a succinimide skeleton is reacted, and the polyamine compound is reacted to obtain modified silica modified with the cationic polymer compound.
A method for producing core-shell type silica, wherein a silica raw material is attached to the modified silica, and a cationic polymer compound is removed by firing to obtain a silica shell layer.
前記シリカ粒子が中実シリカである、請求項1に記載のコアシェル型シリカの製造方法。 The method for producing core-shell type silica according to claim 1, wherein the silica particles are solid silica. 前記アミン化合物を前記シリカ粒子の表面積当たり0.05〜4μmol/mになるように反応させる、請求項1またはに記載のコアシェル型シリカの製造方法。 The method for producing core-shell type silica according to claim 1 or 2 , wherein the amine compound is reacted so as to be 0.05 to 4 μmol / m 2 per surface area of the silica particles. 前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を前記シリカ粒子1質量部に対し10質量部以下で反応させる、請求項1からのいずれか1項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。 The method for producing core-shell type silica according to any one of claims 1 to 3 , wherein the polymer compound having a succinimide skeleton is reacted with 1 part by mass of the silica particles in an amount of 10 parts by mass or less. 前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物の重量平均分子量が5,000〜500,000である、請求項1からのいずれか1項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。 The method for producing core-shell silica according to any one of claims 1 to 4 , wherein the polymer compound having a succinimide skeleton has a weight average molecular weight of 5,000 to 500,000. 前記ポリアミン化合物が、脂肪族ジアミン化合物である、請求項1からのいずれか1項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。 The method for producing core-shell silica according to any one of claims 1 to 5 , wherein the polyamine compound is an aliphatic diamine compound. 前記修飾シリカと前記シリカ原料とを溶媒中でpH1〜pH10に調整して、前記修飾シリカに前記シリカ原料を付着させる、請求項1からのいずれか1項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。 The method for producing core-shell type silica according to any one of claims 1 to 6 , wherein the modified silica and the silica raw material are adjusted to pH 1 to pH 10 in a solvent, and the silica raw material is adhered to the modified silica. .. 請求項1からのいずれか1項に記載の製造方法によりコアシェル型シリカを得て、
前記コアシェル型シリカの表面にアミン化合物を反応させた後に、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、
該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、焼成によりカチオン性高分子化合物を除去し、最外のシリカシェル層を得る、複数のシェル層を有するコアシェル型シリカの製造方法。
A core-shell type silica is obtained by the production method according to any one of claims 1 to 7.
After reacting the amine compound on the surface of the core-shell type silica, the polymer compound having a succinimide skeleton is reacted, and the polyamine compound is reacted to obtain modified silica modified with the cationic polymer compound.
A method for producing core-shell type silica having a plurality of shell layers, wherein a silica raw material is attached to the modified silica, the cationic polymer compound is removed by firing, and the outermost silica shell layer is obtained.
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