JPH03218915A - Production of silica powder - Google Patents

Production of silica powder

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JPH03218915A
JPH03218915A JP2331880A JP33188090A JPH03218915A JP H03218915 A JPH03218915 A JP H03218915A JP 2331880 A JP2331880 A JP 2331880A JP 33188090 A JP33188090 A JP 33188090A JP H03218915 A JPH03218915 A JP H03218915A
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tetraethoxysilane
particles
added
water
particle size
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Kenji Kitazaki
北崎 賢次
Hirokazu Tanaka
博和 田中
Naoyuki Enomoto
直幸 榎本
Yoshitsune Tanaka
喜凡 田中
Hiroyasu Nishida
広泰 西田
Michio Komatsu
通郎 小松
Takafumi Ishikubo
石窪 隆文
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JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain isolated silica particles of large particle size having a sharp distribution of the particle size by allowing specified methoxysilanes to coexist in the method of hydrolysis of tetraethoxysilane in a water-org. solvent dispersion liquid in which seed particles are dispersed. CONSTITUTION:Tetraethoxysilane is added to a water-org. solvent dispersion liquid (heel sol) in which seed particles are dispersed to effect hydrolysis of this tetraethoxysilane, so that the particles grow by deposition of silica on the seed particles. In this process, the hydrolysis reaction is effected in the coexistence of methoxysilanes expressed by (CH3O)n.(C2H5O)4-n.Si(n=1 to 4). These methoxysilanes may be priorly mixed with the tetraethyoxysilane and then added to the heel sol, or may be added to the heel sol with the tetraethoxysilane.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、シリカ粒子の製造方法に関し、さらに詳しく
は粒度分布がシャープであって、しかも単分散されたシ
リカ粒子の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a method for producing silica particles, and more particularly to a method for producing silica particles that have a sharp particle size distribution and are monodispersed.

発明の技術的背景 従来、テトラエトキシシランなどのアルコキシシランを
水−アルコール混合溶媒中で加水分解し、シリカ粒子を
得る方法が知られている。
TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, a method has been known in which silica particles are obtained by hydrolyzing an alkoxysilane such as tetraethoxysilane in a water-alcohol mixed solvent.

また、大粒径のシリカ粒子を得る方法として、アルコキ
シシランの加水分解で得られたシリカ粒子またはその他
の方法で得られた無機酸化物をシード粒子とし、このシ
ード粒子が分散された反応液にアルコキシシランを添加
して加水分解を行い、シード粒子上にシリカ粒子を沈着
させて粒子成長させることによって、粒度分布がシャー
プな大粒径のシリカ粒子を得る方法が知られている。
In addition, as a method for obtaining large-sized silica particles, silica particles obtained by hydrolysis of alkoxysilane or inorganic oxides obtained by other methods are used as seed particles, and the seed particles are added to the reaction liquid in which they are dispersed. A known method is to obtain large-sized silica particles with a sharp particle size distribution by adding alkoxysilane to perform hydrolysis, depositing silica particles on seed particles, and growing the particles.

上記のような粒子成長法によって粒度分布のシャープな
粒子を得るためには、核となるシード粒子の粒度分布が
シャープであることに加えて、シード粒子が分散された
分散液にアルコキシシランを添加して加水分解するとき
に、加水分解物を確実にシード粒子の表面に沈着させる
ことが好ましい。もし加水分解物から新たな核が生成し
てしまうと、粒度分布のシャープなシリカ粒子を得るこ
とは難しくなってしまう。
In order to obtain particles with a sharp particle size distribution using the above particle growth method, in addition to ensuring that the particle size distribution of the core seed particles is sharp, it is necessary to add alkoxysilane to the dispersion liquid in which the seed particles are dispersed. It is preferable to ensure that the hydrolyzate is deposited on the surface of the seed particles during hydrolysis. If new nuclei are generated from the hydrolyzate, it will be difficult to obtain silica particles with a sharp particle size distribution.

アルコキシシランの加水分解物によって新たな核が生成
しないようにするための方法として、テトラエトキシシ
ランを連続的にシード粒子分散液中に添加する際の添加
速度をコントロールし、新たな核の形成を生起させる過
剰のテトラエトキシシランが分散液中に存在しないよう
にする方法(特開昭62−72514号公報)、テトラ
エトキシシランの添加を連続的でなく、少量ずつを数回
に分けて添加する方法(特開昭63−265806号公
報)などが提案されている。
As a method to prevent the formation of new nuclei due to the hydrolyzate of alkoxysilane, the addition rate when tetraethoxysilane is continuously added to the seed particle dispersion is controlled to prevent the formation of new nuclei. A method for preventing excess tetraethoxysilane from being present in the dispersion (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-72514), in which tetraethoxysilane is not added continuously but in small amounts divided into several portions. A method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-265806) has been proposed.

しかしながら、これらの方法によって得られるシリカ粒
子は、均一性が必ずしも充分でなく、特に小粒径シリカ
粒子の生成を抑えることが困難であった。また、所望の
粒径を有する単分散シリカ粒子を得るには、長時間を要
し、生産性に問題があった。
However, the silica particles obtained by these methods do not necessarily have sufficient uniformity, and it has been particularly difficult to suppress the formation of small-sized silica particles. Furthermore, it takes a long time to obtain monodisperse silica particles having a desired particle size, which poses a problem in productivity.

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたもの
であって、粒度分布がシャープであってしかも単分散さ
れた大粒径のシリカ粒子を、効率よく製造しうるような
シリカ粒子の製造方法を提供することを目的としている
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and provides a method for efficiently producing large-sized silica particles having a sharp particle size distribution and being monodispersed. The present invention aims to provide a method for producing silica particles.

発明の概要 本発明に係る単分散シリカ粒子の製造方法は、シード粒
子が分散された水一有機溶媒系分散液にテトラエトキシ
シランを添加して該テトラエトキシシランを加水分解し
、前記シード粒子上にシリカを付着させて粒子成長を行
わせて単分散されたシリカ粒子を製造するに際して、テ
トラエトキシシランの加水分解反応を、式[1] (CH  O)  ・(C  H  O)   ・Si
  ・・[I]3  n   2  5  4−n (式中nは1〜4てある) て示されるメトキシシラン類の共存下で行うことを特徴
としている。
Summary of the Invention The method for producing monodisperse silica particles according to the present invention includes adding tetraethoxysilane to a water-organic solvent dispersion in which seed particles are dispersed, hydrolyzing the tetraethoxysilane, and dispersing the seed particles onto the seed particles. When manufacturing monodispersed silica particles by attaching silica to particles and growing them, the hydrolysis reaction of tetraethoxysilane is performed using the formula [1] (CHO) ・(CHO) ・Si
...[I]3 n 2 5 4-n (n is 1 to 4 in the formula) It is characterized in that it is carried out in the coexistence of methoxysilanes represented by the following formula.

発明の具体的説明 以下本発明に係る単分散されたシリカ粒子の製造方法に
ついて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method for producing monodispersed silica particles according to the present invention will be specifically described below.

まず本発明では、シリカをはじめとする金属酸化物ある
いは金属水酸化物がシード粒子として分散された水一有
機溶媒系分散液を調製する。このときシード粒子の粒径
が揃っていないと、最終的に得られるシリカ粒子も粒径
の揃ったものが得られない。水一有機溶媒系分散液中に
分散されるシード粒子は、金属酸化物粒子あるいは金属
水酸化物粒子であるが、場合によって他の粒径の揃った
粒子を用いることもできる。なおシード粒子は、必ずし
もシリカ粒子である必要はない。
First, in the present invention, a water-organic solvent dispersion in which metal oxides or metal hydroxides such as silica are dispersed as seed particles is prepared. At this time, if the particle sizes of the seed particles are not uniform, the final silica particles obtained will not be uniform in particle size. The seed particles dispersed in the water-organic solvent dispersion are metal oxide particles or metal hydroxide particles, but other particles with uniform particle sizes can also be used depending on the case. Note that the seed particles do not necessarily have to be silica particles.

このようなシード粒子が分散された水一有機溶媒系分散
液の調製法としては、水一有機溶媒混合溶液に、粉末状
のシード粒子またはシード粒子分散液たとえばシリカゾ
ルを添加する方法が挙げられる。または、水一有機溶媒
混合溶液中でアルコキシシランまたは金属アルコキシド
を公知の方法に従って加水分解し、粒径の揃ったシード
粒子分散液を得る方法などがある。
A method for preparing such a water-organic solvent dispersion in which seed particles are dispersed includes a method of adding powdered seed particles or a seed particle dispersion, such as silica sol, to a water-organic solvent mixed solution. Alternatively, there is a method in which an alkoxysilane or metal alkoxide is hydrolyzed in a mixed solution of water and an organic solvent according to a known method to obtain a seed particle dispersion having a uniform particle size.

このようにしてシード粒子が分散された水一有機溶媒系
分散液が得られるが(以下「ヒールゾル」と称すること
がある)が得られるが、この分散液中のシード粒子が凝
集しないように分散液の安定化を図るため、アンモニア
等のアルカリを加えることもできる。
In this way, a water-organic solvent dispersion (hereinafter sometimes referred to as "heel sol") in which seed particles are dispersed is obtained. In order to stabilize the liquid, an alkali such as ammonia can also be added.

シード粒子が分散された水一有機溶媒系分散液中での有
機溶媒の濃度は35〜97重量%であることが好ましい
。このような有機溶媒としては、アルコールが特に好ま
しく用いられ、具体的には、メタノール、エタノール、
n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール
、イソブタノールなどの低級アルコールが用いられる。
The concentration of the organic solvent in the water-organic solvent dispersion in which the seed particles are dispersed is preferably 35 to 97% by weight. As such an organic solvent, alcohol is particularly preferably used, and specifically, methanol, ethanol,
Lower alcohols such as n-propanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol are used.

またこれらの低級アルコールの混合溶媒を用いることも
できる。
Moreover, a mixed solvent of these lower alcohols can also be used.

また、水一有機溶媒系分散液として、水とアルコールと
、アルコール以外の有機溶媒とを混合して用いることも
できる。このような場合には、水およびアルコールと相
溶性がよ<、シかもアルコキシシランとの相溶性が良い
有機溶媒が用いられる。
Furthermore, a mixture of water, alcohol, and an organic solvent other than alcohol can be used as a water-organic solvent dispersion. In such a case, an organic solvent is used that has good compatibility with water and alcohol, and also with alkoxysilane.

このような有機溶媒としては、エチレングリコールなど
のグリコール類、酢酸エチルなどのエステル類、メチル
エチルケトンなどのケトン類などが用いられる。
Examples of such organic solvents include glycols such as ethylene glycol, esters such as ethyl acetate, and ketones such as methyl ethyl ketone.

水一有機溶媒系分散液中でのシード粒子の濃度は、酸化
物換算濃度で0.05〜20.0重量%であることが好
ましい。シード粒子の酸化物換算濃度が0.05重量%
未満であると、後のテトラエトキシシラン加水分解生成
物をシード粒子に付着させる工程で、新たなシード粒子
が発生することがあり、得られる粒子の粒度分布がブロ
ードになる傾向が生ずる。一方、シード粒子の酸化物換
算濃度が20.0重量%を超えると、テトラエトキシシ
ラン加水分解生成物をシード粒子に付着させる工程で粒
子同士で凝集してしまう傾向が生ずる。
The concentration of the seed particles in the water-organic solvent dispersion is preferably 0.05 to 20.0% by weight in terms of oxide concentration. The oxide concentration of seed particles is 0.05% by weight
If it is less than that, new seed particles may be generated in the subsequent step of attaching the tetraethoxysilane hydrolysis product to the seed particles, and the resulting particles tend to have a broad particle size distribution. On the other hand, if the oxide concentration of the seed particles exceeds 20.0% by weight, the particles tend to aggregate during the step of adhering the tetraethoxysilane hydrolysis product to the seed particles.

次に、上記のようにして得られたヒールゾルに、このヒ
ールゾルをアルカリ性に保ちなからテトラエトキシシラ
ンを添加して加水分解し、シート粒子上にテトラエトキ
シシラン加水分解生成物を付着させてシード粒子を成長
させる。
Next, while keeping the heel sol alkaline, tetraethoxysilane is added to the heel sol obtained as described above to hydrolyze it, and the tetraethoxysilane hydrolysis product is deposited on the sheet particles to form seed particles. grow.

本発明では、このテトラエトキシシランの加水分解時に
、下記の式[I]で示されるメトキシシラン類の1種ま
たは2種以上を共存させている。
In the present invention, one or more methoxysilanes represented by the following formula [I] are allowed to coexist during hydrolysis of tetraethoxysilane.

(CO  O)  ・(CIIO) 3   n    2   5   4−n′S1  
゜“[1コ(式中1は1〜4である) 本発明で用いられるメトキシシラン類とは、上記式[1
]で示される有機ケイ素化合物で、具体的には、モノメ
トキシトリエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラ
ン、トリメトキシモノエトキシシラン、テトラメトキシ
シランがある。
(CO O) ・(CIIO) 3 n 2 5 4-n'S1
゜"[1 (in the formula, 1 is 1 to 4) The methoxysilanes used in the present invention refer to the above formula [1
] Specifically, there are monomethoxytriethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, trimethoxymonoethoxysilane, and tetramethoxysilane.

上記のメトキシシラン類は、予めテトラエトキシシラン
と混合してヒールゾルに添加してもよく、またはヒール
ゾル中にテトラエトキシシランと同時に添加してもよい
。このメトキシシラン類は、所定粒径の粒子を得るため
にヒールゾルに添加されるテトラエトキシシラン1モル
に対して、その合計Jlカ0.  0 5 x 1 0
−2〜6.  O x 1 0−2モル(いずれもS 
+ 0 2換算)好ましくは0.1×一2 10 〜5.OX10’の量で用いられることが望まし
い。
The above methoxysilanes may be mixed with tetraethoxysilane in advance and added to the heel sol, or may be added to the heel sol simultaneously with the tetraethoxysilane. These methoxysilanes have a total amount of 0.0 Jl per mole of tetraethoxysilane added to Heel Sol to obtain particles of a predetermined particle size. 0 5 x 1 0
-2 to 6. O x 10-2 mol (both S
+ 0 2 conversion) Preferably 0.1 x - 2 10 to 5. Preferably, it is used in an amount of OX10'.

メトキシシラン類の量がテトラエトキシシラン1モルに
対して0.05X10’モル未満であると、メトキシシ
ラン類の添加効果があまり認められず、加水分解中に新
たなシード粒子が発生してしまうことがある。一方メト
キシシラン類の量がテトラエトキシシラン1モルに対し
て6.0×10−2モルを超えると、テトラエトキシシ
ランの加水分解速度が速くなり過ぎるためにシード粒子
表面に加水分解物が沈着する前に加水分解生成物同士で
やはり新たなシード粒子を生成してしまうことかある。
If the amount of methoxysilanes is less than 0.05 x 10' mol per 1 mol of tetraethoxysilane, the effect of adding methoxysilanes will not be noticeable and new seed particles will be generated during hydrolysis. There is. On the other hand, if the amount of methoxysilane exceeds 6.0 x 10-2 mol per 1 mol of tetraethoxysilane, the rate of hydrolysis of tetraethoxysilane becomes too fast and a hydrolyzate is deposited on the surface of the seed particles. In some cases, the hydrolysis products may generate new seed particles.

反応系に添加されるメトキシシラン類も、テトラエトキ
シシランと同時に加水分解され、シード粒子に沈着する
Methoxysilanes added to the reaction system are also hydrolyzed at the same time as tetraethoxysilane and deposited on the seed particles.

本発明では、テトラエトキシシランはヒールゾルに、通
常一定速度で連続的に添加するが、一定量ずつを一時に
添加し、これを繰り返す方法でもよい。
In the present invention, tetraethoxysilane is usually added continuously to the heel sol at a constant rate, but it may also be added in a fixed amount at a time and repeated.

ヒールゾル中にテトラエトキシシランを添加すると、加
水分解によりヒールゾルのpHが変化する。
When tetraethoxysilane is added to the heel sol, the pH of the heel sol changes due to hydrolysis.

ヒールゾルがアルカリ性でなくなると、シード粒子が凝
集したりあるいは新しいシード粒子が発生したりするこ
とがあり、最終的に得られる粒子の粒度分布がブロード
になるため好ましくない。このためテトラエトキシシラ
ンの添加に際しては、ヒールゾルをアルカリ性に保つよ
うにして行う。
If the heel sol is no longer alkaline, the seed particles may aggregate or new seed particles may be generated, which is undesirable because the particle size distribution of the final particles becomes broad. Therefore, when adding tetraethoxysilane, the heel sol is kept alkaline.

ヒールゾルのpHは、10〜13であることが好ましい
。ヒールゾルをアルカリ性に保つためには、ヒールゾル
にアルカリを添加すればよく、このようなアルカリとし
ては、具体的には、アンモニアガス、アンモニア水、ア
ミン類、アルカリ金属水酸化物、第4級アンモニウム塩
が単独あるいは組合せて用いられる。
The pH of the heal sol is preferably 10-13. In order to keep the heel sol alkaline, it is sufficient to add an alkali to the heel sol, and examples of such alkalis include ammonia gas, aqueous ammonia, amines, alkali metal hydroxides, and quaternary ammonium salts. may be used alone or in combination.

テトラエトキシシランの加水分解温度は、特に限定され
ないが、水またはアルコールの沸点以上の温度を採用す
る場合には、溶液が液相を保持てきるように加圧される
ことが好ましい。たたし、反応系内に存在するアルコー
ルなどの臨界温度以上でテトラエトキシシランの加水分
解反応を行うことは、液相内の組成比が変化することが
あるので、臨界温度未満で行うことが好ましい。
The hydrolysis temperature of tetraethoxysilane is not particularly limited, but when a temperature higher than the boiling point of water or alcohol is employed, it is preferable to pressurize the solution so that it maintains a liquid phase. However, performing the hydrolysis reaction of tetraethoxysilane above the critical temperature of alcohol present in the reaction system may change the composition ratio in the liquid phase, so it is not recommended to perform the hydrolysis reaction below the critical temperature. preferable.

シード粒子上に加水分解生成物を付着させるに際して、
反応系中でのアルコール濃度を35〜97重量%とする
ことが好ましい。アルコール濃度が35重量%未満であ
ると、添加されるテトラエトキシシランとの相溶性が悪
くエマルジョン化し、シード粒子が凝集したりあるいは
球状でない不定形生成分が得られる傾向が生じ、一方ア
ルコール溶液が97重量%を超えるとテトラエトキシシ
ランの加水分解速度が遅くなり過ぎる傾向が生ずる。反
応系中のアルコール濃度は、反応系中にテトラエトキシ
シランとともに水およびアルコールを添加することによ
り調節することができ、アルコールはテトラエトキシシ
ラン1モルに対して10モル以下の量で、また水はテト
ラエトキシシラン1モルに対して2.0〜24.0モル
の量で添加されることが好ましい。
In depositing the hydrolysis product on the seed particles,
It is preferable that the alcohol concentration in the reaction system is 35 to 97% by weight. If the alcohol concentration is less than 35% by weight, the compatibility with the added tetraethoxysilane will be poor and emulsion will occur, and the seed particles will tend to aggregate or amorphous products that are not spherical will be obtained. If it exceeds 97% by weight, the hydrolysis rate of tetraethoxysilane tends to become too slow. The alcohol concentration in the reaction system can be adjusted by adding water and alcohol together with tetraethoxysilane to the reaction system, alcohol in an amount of 10 mol or less per 1 mol of tetraethoxysilane, and water in an amount of 10 mol or less per 1 mol of tetraethoxysilane. It is preferably added in an amount of 2.0 to 24.0 mol per mol of tetraethoxysilane.

発明の効果 本発明の方法で得られるシリカ粒子は、特定量のメトキ
シシラレ類の共存下でテトラエトキシシランを加水分解
してシード粒子上に沈着させ、粒子成長を行なわせるた
め、凝集粒子がほとんどなく単分散されており、しかも
粒度分布が極めてシャープな球状粒子である。しかも小
粒径の粒子、たとえば平均粒径の172未満の粒径の粒
子が非常に少ない。また、従来は大粒径の粒子を得るた
め、粒子成長を長時間行うと、粒度分布がブロードにな
ったり、凝集粒子が多くなったりしていたが、本発明で
は約10μm以上の大粒径のものでも粒度分布のシャー
プなものを得ることが可能である。
Effects of the Invention The silica particles obtained by the method of the present invention have almost no agglomerated particles because tetraethoxysilane is hydrolyzed and deposited on seed particles in the coexistence of a specific amount of methoxysilares to cause particle growth. They are monodispersed, spherical particles with an extremely sharp particle size distribution. Furthermore, there are very few small particles, for example, particles with a particle size of less than 172 mm, which is the average particle size. In addition, in the past, if particle growth was performed for a long time to obtain particles with a large particle size, the particle size distribution became broad and the number of agglomerated particles increased, but in the present invention, the large particle size of about 10 μm or more It is possible to obtain particles with a sharp particle size distribution.

さらに、所望の粒径の粒子を得るのに、従来は数日を要
していた時間を大幅に短縮することが可能である。さら
にまた、分散媒中のシリカ粒子の濃度も約20重量%程
度まで高くすることかできるので製造効率を高め、コス
トダウンを図ることができる。
Furthermore, the time required to obtain particles of a desired particle size, which conventionally required several days, can be significantly shortened. Furthermore, since the concentration of silica particles in the dispersion medium can be increased to about 20% by weight, manufacturing efficiency can be increased and costs can be reduced.

実施例1 エタノール3.930g,28重量%アンモニア水7 
1 0 g,純水5,190gの混合溶液を35℃に保
持し、この混合液に、表1に示すようなメトキシシラン
類が添加されたテトラエトキシシラン−A180gを撹
拌しながら加えた。テトラエトキシシランを添加した後
、2時間撹拌し、次いで28重量%アンモニア水を50
0g加え、pHを12.5に調整して、平均粒径0.1
1μmC■値21%のシード粒子が分散された固形分濃
度0,48重量%(SiO2として)のヒールゾルを得
た。
Example 1 Ethanol 3.930g, 28wt% ammonia water 7
A mixed solution of 10 g and 5,190 g of pure water was maintained at 35° C., and 180 g of tetraethoxysilane-A to which methoxysilanes as shown in Table 1 were added was added to this mixed solution while stirring. After adding tetraethoxysilane, it was stirred for 2 hours, and then 28% by weight aqueous ammonia was added at 50% by weight.
Add 0g, adjust the pH to 12.5, and adjust the average particle size to 0.1.
A heel sol with a solid content concentration of 0.48% by weight (as SiO2) in which seed particles with a 1 μm C■ value of 21% were dispersed was obtained.

単分散シリカ粒子の製造 上記で得られたヒールゾルに、表1に示すメトキシシラ
ン類が添加されたテトラエトキシシラン−A21,20
0gと、3重量%アンモニア水18,700gとを、同
時に、ヒールゾルが35℃、pH12.5に保持される
ようにしながら15時間かけて添加した。
Production of monodispersed silica particles Tetraethoxysilane-A21,20 in which the methoxysilanes shown in Table 1 were added to the heel sol obtained above.
0 g and 18,700 g of 3% by weight aqueous ammonia were simultaneously added over 15 hours while maintaining the heel sol at 35° C. and pH 12.5.

得られた水−アルコール分散媒中の単分散されたシリカ
粒子の性状を表2に示す。
Table 2 shows the properties of the monodispersed silica particles in the obtained water-alcohol dispersion medium.

また得られたシリカ粒子の顕微鏡写真(X7500)を
第1図に示す。
Further, a micrograph (X7500) of the obtained silica particles is shown in FIG.

実施例2 単分散粒子の製造 実施例1と同様の方法で得られたヒールゾル6.400
gに、表1に示すメトキシシラン類が添加されたテトラ
エトキシシランーB43.600gと、水一エタノール
混合溶液(水56重量%、エタノール60重量%、アン
モニア4重量%)65.800gとを、同時に、20時
間で添加した。添加中ヒールゾルは35℃、ptt11
.3に保持された。
Example 2 Production of monodispersed particles Heel Sol 6.400 obtained by the same method as Example 1
g, 43.600 g of tetraethoxysilane-B to which the methoxysilanes shown in Table 1 were added, and 65.800 g of a water-ethanol mixed solution (56% by weight of water, 60% by weight of ethanol, 4% by weight of ammonia), Added at the same time at 20 hours. During the addition, Healsol was kept at 35℃, ptt11.
.. It was held at 3.

得られた水−アルコール分散媒中の単分散されたシリカ
粒子の性状を表2に示す。
Table 2 shows the properties of the monodispersed silica particles in the obtained water-alcohol dispersion medium.

実施例3 ヒールゾルの調製 純水8,500gにNaOH0.5gを溶解した後、こ
れにシリカゾル(触媒化成工業製CATALOID S
+−80P.平均粒径0.08μm,CV値15%)を
410g加え、さらに、イソプロピルアルコールを10
.300g加えた。
Example 3 Preparation of Heal Sol After dissolving 0.5 g of NaOH in 8,500 g of pure water, silica sol (CATALOID S manufactured by Catalysts Kasei Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 8,500 g of pure water.
+-80P. Add 410g of (average particle size 0.08μm, CV value 15%), and further add 10g of isopropyl alcohol.
.. Added 300g.

次いでこの混合物に、pHが11.3になるまでアンモ
ニアガスを吹き込んだ。
Ammonia gas was then bubbled through the mixture until the pH was 11.3.

単分散シリカ粒子の製造 上記のようにして調製されたヒールゾルに、表1に示す
メトキシシラン類が添加されたテトラエトキシシランー
C37,300gと、水−モノエチレングリコール混合
溶液(水73重量%、モノエチレングリコール20重量
%、アンモニア7重量%)42.100gとを、同時に
、5時間かけてヒールゾルを60℃、pH11.3に保
持しながら添加した。
Production of monodispersed silica particles 37,300 g of tetraethoxysilane-C to which the methoxysilanes shown in Table 1 were added to the heel sol prepared as described above, and a water-monoethylene glycol mixed solution (73% by weight of water, At the same time, 42.100 g of monoethylene glycol (20% by weight, 7% by weight of ammonia) was added over 5 hours while maintaining the heel sol at 60° C. and pH 11.3.

得られた単分散されたシリカ粒子の性状を表2に示す。Table 2 shows the properties of the obtained monodispersed silica particles.

実施例4 ヒールゾルの調製 実施例2で得られた単分散されたシリカ粒子分散液5.
000gとエタノール5.000gとを混合し、さらに
28重量%アンモニア水600gを加えて、pH12.
4とした。
Example 4 Preparation of Heal Sol Monodispersed silica particle dispersion obtained in Example 25.
000g and 5.000g of ethanol were mixed, and further 600g of 28% by weight ammonia water was added to adjust the pH to 12.
It was set as 4.

単分散シリカ粒子の製造 上記のようにして調製されたヒールゾルに、表1に示す
メトキシシラン類が添加されたテトラエトキシシランー
D42.300gと、8重量%アンモニア水34.10
0gとを、同時に23時間かけて添加した。添加中ヒー
ルゾルを25℃、pH12.0に保持した。
Production of monodisperse silica particles 42.300 g of tetraethoxysilane-D to which the methoxysilanes shown in Table 1 were added to the heel sol prepared as described above, and 34.10 g of 8% by weight ammonia water
0 g were added simultaneously over 23 hours. The Healsol was maintained at 25° C. and pH 12.0 during the addition.

得られた単分散されたシリカ粒子の性状を表2に示す。Table 2 shows the properties of the obtained monodispersed silica particles.

実施例5 ヒールゾルの調製 実施例4で得られた単分散されたシリカ粒子分散液6.
000gに、モノエチレングリフール3.000gを混
合した。これにアンモニアガスを吹き込み.H12.7
に調製した。
Example 5 Preparation of Heal Sol Monodispersed silica particle dispersion obtained in Example 46.
000g, and 3.000g of monoethylene glycol was mixed with it. Blow ammonia gas into it. H12.7
It was prepared as follows.

単分散されたシリカ粒子の製造 上記のようにして調製されたヒールゾルに、表1に示す
上記のようなテトラエトキシシランーD22,800g
と、水−モノエチレングリコール混合溶液(水68重量
%、モノエチレングリコール30重量%、アンモニア2
重量%)40.800gとを、同時に、18時間かけて
、ヒールゾルを25℃、pH12.0を保持しながら添
加した。
Preparation of monodispersed silica particles 22,800 g of the above-described tetraethoxysilane D shown in Table 1 was added to the heel sol prepared as above.
and a water-monoethylene glycol mixed solution (68% by weight of water, 30% by weight of monoethylene glycol, 2% by weight of ammonia)
At the same time, 40.800 g of Healsol (% by weight) was added over 18 hours while maintaining the temperature at 25° C. and pH 12.0.

得られた単分散されたシリカ粒子の性状を表2に示す。Table 2 shows the properties of the obtained monodispersed silica particles.

実施例6 ヒールゾルの調製 純水8,500gにNaOH0.5gを溶解した後、シ
リカゾル(触媒化成工業製CATALQIDSt−35
0、平均粒径0.008,um,CV値13%)850
gを加え、さらにメタノール12,000gを加えた。
Example 6 Preparation of Heal Sol After dissolving 0.5 g of NaOH in 8,500 g of pure water, silica sol (CATALQIDSt-35 manufactured by Catalysts & Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 8,500 g of pure water.
0, average particle size 0.008, um, CV value 13%) 850
Then, 12,000 g of methanol was added.

これにアンモニアガスを吹き込んでp}111.5に調
製した。
Ammonia gas was blown into this to adjust p}111.5.

単分散シリカ粒子の製造 上記のようにして調製されたヒールゾルに、表1に示す
メトキシシラン類が添加されたテトラエトキシシランー
E6.200gと水・メタノール混合溶液(水59重量
%、メタノール40重量%、アンモニア1重量%)18
.700gとを、同時に12時間かけて添加した。ヒー
ルゾルは、添加中60℃、pH11.0に保持した。
Production of monodisperse silica particles 6.200 g of tetraethoxysilane-E to which the methoxysilanes shown in Table 1 were added to the heel sol prepared as described above and a mixed solution of water and methanol (59% by weight of water, 40% by weight of methanol) were added to the heel sol prepared as described above. %, ammonia 1% by weight) 18
.. 700 g were added simultaneously over 12 hours. The Healsol was maintained at 60° C. and pH 11.0 during the addition.

得られた単分散シリカ粒子の性状を表2に示す。Table 2 shows the properties of the obtained monodispersed silica particles.

実施例7〜8 実施例1で得られたヒールゾルおよび表1に示すメトキ
シシラン類が添加されたテトラエトキシシランーF(実
施例7)またはメトキシシラン類が添加されたテトラエ
トキシシランーG(実施例8)を用いた以外は、実施例
1と同一条件で、単分散シリカ粒子を得た。
Examples 7 to 8 Heel sol obtained in Example 1 and tetraethoxysilane-F to which methoxysilanes shown in Table 1 were added (Example 7) or tetraethoxysilane-G to which methoxysilanes were added (Example 7) Monodisperse silica particles were obtained under the same conditions as in Example 1 except that Example 8) was used.

結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

実施例9 ヒールゾルの調製 エタノール350.2gと表1に示すメトキシシラン類
を添加しない精製テトラエトキシシラン−K16.4g
の混合溶液に、エタノール350.2g,28%アンモ
ニア水78.0gおよび純水5.4gの混合溶液を加え
たのち2時間攪拌してヒールゾルを得た。操作中は反応
液の温度を15℃に保持した。得られたヒールゾル中の
シード粒子の平均粒径は0.19μm s C V値は
0.5%、固形分濃度は0.59重量%( S iO 
2として)であった。
Example 9 Preparation of Heal Sol 350.2 g of ethanol and 16.4 g of purified tetraethoxysilane-K without adding methoxysilanes shown in Table 1
A mixed solution of 350.2 g of ethanol, 78.0 g of 28% aqueous ammonia and 5.4 g of pure water was added to the mixed solution, and the mixture was stirred for 2 hours to obtain a heal sol. During the operation, the temperature of the reaction solution was maintained at 15°C. The average particle size of the seed particles in the obtained heel sol was 0.19 μm, the CV value was 0.5%, and the solid content concentration was 0.59 wt% (S iO
2).

単分散シリカ粒子の製造 上記で得られたヒールゾル800gに、表1に示すメト
キシシラン類が添加されたテトラエトキシシラン一〇 
 842.5g,エタノール3 9 7 g,28%ア
ンモニア水318gおよび純水767gの混合溶液を反
応液を35℃に保持しつつ、19時間かけて添加した。
Production of monodisperse silica particles Tetraethoxysilane 10 was prepared by adding the methoxysilanes shown in Table 1 to 800 g of the heel sol obtained above.
A mixed solution of 842.5 g of ethanol, 397 g of ethanol, 318 g of 28% aqueous ammonia, and 767 g of pure water was added over 19 hours while the reaction solution was maintained at 35°C.

引き続きこの反応液に、エタノール1403g,28%
アンモニア水477gおよび純水17gの混合溶液を加
えたのち、35℃に保持しつつ、テトラエトキシシラン
−8  1047g,エタノール494g,28%アン
モニア水395gおよび純水954gの混合溶液を19
時間かけて添加した。
Subsequently, 1403 g of ethanol, 28% was added to this reaction solution.
After adding a mixed solution of 477 g of ammonia water and 17 g of pure water, while maintaining the temperature at 35°C, add a mixed solution of 1047 g of tetraethoxysilane-8, 494 g of ethanol, 395 g of 28% ammonia water and 954 g of pure water to 19 g of pure water.
Added over time.

さらに、上記で得られたシリカ粒子分散液4110gに
、エタノール976g,28%アンモニア水527gお
よび純水19gの混合溶液を加えたのち35℃に保持し
つつ、テトラエトキシシランーH  853g,エタノ
ール403g,28%アンモニア水322gおよび純水
777gの混合溶液を15時間かけて添加した。
Furthermore, a mixed solution of 976 g of ethanol, 527 g of 28% aqueous ammonia and 19 g of pure water was added to 4110 g of the silica particle dispersion obtained above, and then, while maintaining the temperature at 35°C, 853 g of tetraethoxysilane-H, 403 g of ethanol, A mixed solution of 322 g of 28% aqueous ammonia and 777 g of pure water was added over 15 hours.

こうして得られた水−アルコール分散媒中の単分散シリ
カ粒子の性状を表2に示す。
Table 2 shows the properties of the monodispersed silica particles in the water-alcohol dispersion medium thus obtained.

実施例10 単分散シリカ粒子の製造 実施例9で得られたヒールゾルおよび表1に示すメトキ
シシラン類が添加されたテトラエトキシシラン刊を用い
た以外は、実施例9と同一条件で行ない、表2に示す単
分散シリカ粒子を得た。
Example 10 Production of monodispersed silica particles The same conditions as in Example 9 were used except that the heel sol obtained in Example 9 and the tetraethoxysilane to which the methoxysilanes shown in Table 1 were added were used. Monodisperse silica particles shown in Figure 1 were obtained.

テトラエトキシシラン−H(実施例11)、テトラエト
キシシラン−1(実施例12)を用いた以外は、実施例
9と同一条件でヒールゾルを得た。
A heel sol was obtained under the same conditions as in Example 9, except that tetraethoxysilane-H (Example 11) and tetraethoxysilane-1 (Example 12) were used.

単分散シリカ粒子の製造 上記のヒールゾルおよびテトラエトキシシランを用いた
以外は実施例9と同一条件で行い、表2に示す単分散シ
リカ粒子を得た。
Production of monodisperse silica particles Monodisperse silica particles shown in Table 2 were obtained under the same conditions as in Example 9, except that the above Healsol and tetraethoxysilane were used.

比較例1 実施例1のヒールゾルを用いて、実施例1のテトラエト
キシシランーAの代りに、メトキシシラン類を添加しな
い精製テトラエトキシシラ>’−7,t用い、添加時間
を78時間とした以外は実施例1と同一条件で行った。
Comparative Example 1 Using the heel sol of Example 1, purified tetraethoxysilane>'-7,t without adding methoxysilanes was used instead of tetraethoxysilane-A of Example 1, and the addition time was 78 hours. The other conditions were the same as in Example 1.

結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

得られたシリカ粒子の顕微鏡写真(X3500)を第2
図に示す。
A second micrograph (X3500) of the obtained silica particles
As shown in the figure.

なおテトラエトキシシラン−A−Kは、S r C l
 4 とエタノールを常法に従って反応させて粗テトラ
エトキシシランを調製したのち、蒸留によって精製した
(ガスクロマトグラフィー法により純度100%)。次
いでこの精製テトラエトキシシランにそれぞれ所定量の
メトキシシラン類を添加したものである。
Note that tetraethoxysilane-A-K is S r C l
4 and ethanol in a conventional manner to prepare crude tetraethoxysilane, which was then purified by distillation (purity 100% by gas chromatography). Next, a predetermined amount of methoxysilane was added to each purified tetraethoxysilane.

また、単分散シリヵ粒子の粒径は、実施例6を除き光透
過式粒度測定器(堀場製作所製 CAPA700)を用
いて測定し、実施例6てはレーザードブラー式粒度分布
測定器( HIAC/ROYCO製NiCOMP370
 HPL)を用いて測定した。CV値(均一係数)は、
次式により計算した。
In addition, the particle size of the monodispersed silica particles was measured using a light transmission particle size analyzer (Horiba CAPA700) except for Example 6, and in Example 6, a laser Dobler particle size analyzer (HIAC/ NiCOMP370 made by ROYCO
HPL). The CV value (uniformity coefficient) is
Calculated using the following formula.

2 D p D =重量累計16%のときの粒径 1 Dコ〃84%〃 2 D,・平均粒径 さらに表1中の1/2・D,とは、平均粒径(D,)の
 172未満の粒径の粒子の割合である。
2 D p D = Particle size when the cumulative weight is 16% 1 D 84% 2 D,・Average particle size In addition, 1/2・D, in Table 1 is the average particle size (D,). The percentage of particles with a particle size of less than 172 mm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、実施例1で得られたシリカ粒子の顕微鏡写真
(X7500)であり、第2図は比較例1で得られたシ
リカ粒子の顕微鏡写真(13500)である。
FIG. 1 is a micrograph (X7500) of the silica particles obtained in Example 1, and FIG. 2 is a micrograph (13500) of the silica particles obtained in Comparative Example 1.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シード粒子が分散された水−有機溶媒系分散液に
テトラエトキシシランを添加して該テトラエトキシシラ
ンを加水分解し、前記シード粒子上にシリカを付着させ
て粒子成長を行わせて単分散されたシリカ粒子を製造す
るに際して、テトラエトキシシランの加水分解反応を、
式[ I ] (CH_3O)_n・(C_2H_5O)_4_−_n
・Si(n=1〜4)・・・[ I ] で示されるメトキシシラン類の共存下で行うことを特徴
とする単分散シリカ粒子の製造方法。
(1) Tetraethoxysilane is added to a water-organic solvent dispersion in which seed particles are dispersed, the tetraethoxysilane is hydrolyzed, and silica is attached onto the seed particles to cause particle growth. When producing dispersed silica particles, the hydrolysis reaction of tetraethoxysilane is
Formula [I] (CH_3O)_n・(C_2H_5O)_4_-_n
-Si (n=1-4)...[I] A method for producing monodisperse silica particles, characterized by carrying out in the coexistence of methoxysilanes represented by:
(2)上記(CH_3O)_n・(C_2H_5O)_
4_−_n・Siが、テトラエトキシシラン1モルに対
して0.05×10^−^2〜6.0×10^−^2モ
ル(それぞれSiO_2に換算したモル比)の量で用い
られる請求項第1項に記載の製造方法。
(2) Above (CH_3O)_n・(C_2H_5O)_
4_-_n・Si is used in an amount of 0.05×10^-^2 to 6.0×10^-^2 mol (each molar ratio converted to SiO_2) per 1 mol of tetraethoxysilane The manufacturing method according to item 1.
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