JPH04202325A - 球状シリコーン微粒子 - Google Patents

球状シリコーン微粒子

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JPH04202325A
JPH04202325A JP33489790A JP33489790A JPH04202325A JP H04202325 A JPH04202325 A JP H04202325A JP 33489790 A JP33489790 A JP 33489790A JP 33489790 A JP33489790 A JP 33489790A JP H04202325 A JPH04202325 A JP H04202325A
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JP
Japan
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fine particles
particle
particles
group selected
carbon atoms
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JP33489790A
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Tetsuya Watanabe
哲也 渡辺
Hideyuki Aizawa
相澤 秀行
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はメチル基以外の有機基を含む球状シリコーン微
粒子を提供するものである。
〈従来の技術〉 有機基がメチル基のみからなるポリシロキサンを成分と
する球状シリコーン微粒子として、球状ポリメチルシル
セスキオキサン微粒子が特開昭60−13813号公報
で示されている。
また、メチル基以外の有機基をもつシロキサンを成分と
する球状のシリコーン微粒子とし′で球状のポリメチル
シルセスキオキサン微粒子をメチル基以外の有機基をも
つケイ素化合物で処理し、粒子の表面を改質する例が、
特開平1−185367号公報、特開平2−16312
7号公報に示されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 特開平1−185367号公報、特開平2−16312
7号公報に示されるメチル基以外の有機基をもっシロキ
サンi成分とする球状シリコーン微粒子は別途製造され
たポリメチルシルセスキオキサン微粒子を有機ケイ素化
合物で処理し、その表面のみを改質した微粒子である。
したがって、ポリメチルシルセスキオキサン微粒子の製
造、次いで、有機ケイ素化合物による表面処理の2段階
の工程が必要となる。また、微粒子表面の有機ケイ素化
合物を反応さすべきシラノール残基を制御することは非
常に困難であるため、その結果、処理剤との強固な結合
が得られなかったり、処理ムラの発生が生ずるなどの問
題点がある。すなわち、表面が安定した組成を有する微
粒子を製造することは困難である。
本発明の目的は、前記問題点が克服された球状シリコー
ン微粒子を提供するものである。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、組成が実質的に式(11のポリシロキサンで
表わされ、 (CH3S 1O3y□) (R”5iO372) (
R2sio3/□)l!m      n ・・・・・・(I) (式中、R1はZ(CH2)pてあり、Zは−NHR3
、−NHCONH2、−OCOCR4基であり、R3は
−H,−CH2CH2NH2またはフェニルから選ばれ
る基であり、R4は−Hまたは−cH3がら選ばれる基
であり、Pは2または3である。また R2は炭素数2
以上のアルキル、炭素数2以上のアルケニル、フェニル
、ベンジル、フェネチルまたは炭素数3以上のフルオロ
アルキルから選ばれる基である。
l s m % nは比率を表わす式(II)〜(資)
を満足する数である。
g+m+n==i           ・・・・・・
(IIIO≦l≦0.99           ・・
・・・・−〇≦m≦1            ・旧・
・■0≦n≦1             ・・・・・
・MO001≦m + n≦1        −旧、
、 (VD )かつ、各シクロキサン単位が実質的に均
一に分布しており、長径と短径の比が1.2以下、平均
粒径が0.1〜100μsであることを特徴とする球状
シリコーン微粒子である。
すなわち本発明は、メチル基以外の有機基を有するシロ
キサン成分を必ず有する、実質的にポリシロキサンから
なる球状のシリコーン微粒子である。
実質的にポリシロキサンからなるとは、ポリシロキサン
以外に少量の他の有機ポリマーや無機の成分を粒子内に
含んでいてもよいことを意味する。たとえば、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル酸、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂などの有機ポリマーが少量
共重合されていたり、物理的に混合されていてもかまわ
ない。また、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシ
ウム、カーボンなどの無機成分、さらには顔料、染料、
酸化防止剤など通常のポリマーに添加される成分が通常
の範囲内で混合されていても何ら差支えない。
本発明において、必ず含有されるメチル基以外の有機基
を有するシロキサン成分としては、(RIS i 0q
zz)および(R2S I 03i□)で表わされる。
R1はZ(CH2)pであり、Zは−NHR”、−NH
CONH2、−OCOCR’=CH2、−0CH2−C
H−CH2、\ 1 る基であり、R3は−H,−CH、、CH2NH2また
はフェニルから選ばれる基てあり、R4は−Hまたは−
CH3から選ばれる基であり、pは2または3である。
(R” S i 03/2)の具体的な例として、(H
CNH2CH,、CH25i03/□)、(H2N C
H2CH2N HCH2CH2CH2Si0372)、
(GNHCH2CH2CH2S io3.□)、(H2
N CON HCH2CH2CH2S I 03/2)
、CCe CH2CH2CH2S l 03/2 )、
(HS CH2CH2CH2S l 03 /□)、(
CH2=CHCO□CH2CH,、CH2510372
)、 挙げることができる。R2は炭素数2以上のアルキル、
炭素数2以上のアルケニル、フェニル、ベンジル、フェ
ネチルまたは炭素数3以上のフルオロアルキルから選ば
れる基である。
(R2S i 03/2)の具体的な例として、(CH
3CH2SiO3/□)、(CH25i03/2) s
  (C18H37S i 03/2) 5(CXS 
I O3/2)、(CH2=CH8iO372)、(C
H3CH=CH3i 03/2)、((:)−S i 
O3,□)、(<□CH2CH2S i Oy。)、(
CF3CH2CH2Si0. 2)  、 (C8F1
7cH2CH2S i 01/ハなとを挙げることがで
きる。
また、(R’SiO,、。)および(R2S i03/
2)において、各々か同一の有機基ではなく異なるもの
を複数種類含んでいてもよい。
本発明において、式(Ilのe、m、nは組成を表わし
、式flI)から式(資)を満足する数であるか、大き
く分けると2種のタイプに分類することができる。
1つのタイプは(CH3S i O3i□)を含まない
もの、すなわちe−0の場合である。この場合、ポリシ
ロキサンを形成する骨格は(R1SiO372)と(R
2S i O3,2)とから任意に選ぶことができる。
その中には(R1SiO372)のみのもの(すなわち
m=1、n=0)、また(R1SiO372)のみのも
の(すなわちn=1、m−0)のものも含まれる。
もう1つのタイプは(CH3S i 03/2)を含む
もので、この場合はeが0.99まで許容される。すな
わち、0.01以上の((R2SiO37゜)および、
′または(R2SiO3,□)が含まれている。この中
には、(CH3S i 03/2)と(R’SiO,、
□)とからなるもの、(CH3SiOq/。)と(R2
SiO3,□)とからなるもの、さらには(CH3S1
0372)と(RIS103/2)と(R1SiO37
2)とからなるものが含まれる。
以下に組成の具体的な例を示すが、これらは本発明のご
く一部の例である。
(NH2CH2CH2CH2Sin、、。)1、(H3
CH2CH2CH2Si03.□)□、(NH2CH2
CH2CH2SjO3,2)。、(NH2CH2CH2
NHCH2CH2CH2SiO372)。2、(C4’
CH2CH2CH25iO3z2)o、+(CH2=C
(CHa)CO□CH2CH2CH2S i03/2)
。9(CH20CH2CH2CH2S 10qy2)。
5(CF 3 CH2CH2S 103y□)1(CH
2CH2SiO3/2)。7 (CH2=CH8i 0
3y2>。3、(NH2CH2CH2CH2SiO,7
□)。3(CH2=CH8i(h / 2) 0.7q (NH2C0NHCH2CH2CH2S 10372)
。4(CH3CH2SiO3,□)。6、 (間△CH20CH2CH2CH2SiO3,2)。3
(CIICH2CH2CH2Sin、、□)。2 (C
H2=CH8i 03/2)。5、(CH3SiO37
2)。3 (CH2=CHC02CH2CH2CH2S
 iCh / 2)。7、 (CH3SiO3.□)。8.(NH2CH2CH2N
HCH2CH2CH2S f 03y2)。16、 (CH3S ! Ch / 2)。3(○)CH2CH
2SiO3/2)。7、(CH3S i O1/ 2)
。66 (CuHnS iO3/2)。34、(CH3
S 103/2)。3(○)−NHCH2CH2ct−
t 2 S r(CH3S i o3.□)。6(H8
CH2CH2C)(2S t O3/□)。2(CI8
Fl□CH2CH2Si 03 y□)。2などである
本発明においてシロキサン成分が複数の種類含まれる場
合、それらの成分が実質的に均一番二分布していること
が重要である。実質的に均一とは微粒子の全体に渡って
それぞれのシロキサン成分がほぼ等量に分布しているこ
とを意味する。たとえば、中心部はほとんど(CH3S
 1037□)のみであり、外側の部分がほとんど(R
ISi037□)で構成されていたり、粒子のどこかに
(R”5i037゜)や(R2Si0.7□)のみから
なるシロキサンの塊がある場合は本発明の範ちゅうに含
まれない。しかしながら、分子レベルで完全に均一に分
布している必要はない。いわゆる完全ランダム共重合体
である必要はなく、ブロック共重合体に相当するものは
、十分に本発明でいう実質的に均一であることに相当す
る。
実質的に均一でることを確認する方法として次のような
ものがある。
微粒子をアルカリ水溶液で処理すると、粒子は球状を保
持しつつ、表面から徐々に溶解する。
したがって、処理時間を変化させ、溶解量の異なる溶液
を採取し、各々の溶液を分析すれば、それぞれの溶解液
に含まれる有機基の量比、すなわち微粒子の各層の有機
基の分布度を知ることができる。
本発明においては、前記ポリシロキサンからなり、長径
と短径の比が1.2以下であり、平均粒径が0.1から
1100uである球状をなしていることが重要である。
一般的に微粒子の平均粒径や径の分布を測定する方法と
して、顕微鏡法、コールタ−カウンター法、ふるい分は
法、自然沈降法、遠心沈降法、光散乱法などの各種の方
法があるが、前記のうち顕微鏡性以外は形状についての
情報を得ることができない。本発明の微粒子は形状をも
測定の対象としているため本発明でいう長径、短径、平
均粒径は顕微鏡法によるものをいうこととする。顕微鏡
法には光学顕微鏡を用いる方法と電子顕微鏡、特に走査
型電子顕微鏡(SEM)を用いる方法とがある。微粒子
の径がILIJn程度以上の場合には光学顕微鏡でも差
支えないが、径が1−程度以下になると分解能の問題か
ら電子顕微鏡を用いる必要がある。径を測定するために
顕微鏡の視野にあるものを直接1つ1つ読取ってもよい
が、数多くの粒子の径を測定するために、−旦写真にと
り、その値を読取るのが好ましい。
本発明において、長径、短径、平均粒径を求めるには、
まず径を測定する必要がある。径は顕微鏡の視野または
写真から直接読取った値、すなわち、投射法による測定
値を用いる。
本発明でいう長径、短径とは投射法で中心をとおる径の
うち、それぞれ最も大きいものおよび最も小さいものを
いう。測定したN個の粒子の個々の長径、短径をaiS
biとし、ci=ai/bi。
d l=1/2x (a i+b i)、(iは1から
Nを示す。) とすると、長径と短径の比はCで表わされる。
(Σ ci) 長径と短径の比が1.2以下とは、C60,2であるこ
とをいう。また、平均粒径は、Dで表わされる。
(Σ di) 平均粒径が0.1〜1.00 umとは、0.111m
≦D≦100μsであることをいう。
測定する個数Nは多ければ多いほど好ましいか、本発明
によって得られる球状微粒子は比較的径の分布が狭いた
め、50個以上、好ましくは100個以上程度でよい。
微粒子の中には互いに(つつきあったり融着したような
ものが混在する場合かあるが、個々の粒子がそれぞれ球
の形をしていてくっつきあったものと認められる場合に
は独立した粒子として計算するものとする。
本発明の球状シリコーン微粒子を得る方法としては、特
に限定するものではないが、以下に代表的な方法につい
て述べる。
原料としては、式(I)に表わした各シロキサン単位の
有機基をもつ炭素数1ないしは4のトリアルコキシシラ
ン、すなわち式(資)、(至)、■の化合物を用いるの
が好ましい。
CH35i  (OR5) 3      ・・・・・
・(2)RISjO(OR5) 3      ・・・
・・・(至)R”SiO(OR5)3       ・
・・・・・(2)(R1、R2は前記の基を意味し、R
5は炭素数1ないし4のアルキルを表わす。)あるいは
それらの部分加水分解縮合物も好ましく用いることかで
きる。部分加水分解縮合物とは前記のトリアルコキシシ
ランのアルコキシ基の1部か加水分解、縮合されたもの
でそれ自身が液状を示すか、水、有機溶媒などに可溶性
のものである。
それぞれのトリアルコキシシランの具体的な例としては
、式(資)にあたるものとしてメチルトリメトキシシラ
ン、メチルジメトキシエトキシシラン、メトルトリエト
キシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリ
ブトキシシラン、メチルメトキシジブトキシシランなど
、式■にあたるものとして、3−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、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−アニリノプロピルトリ
メトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシ
ラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘ
キシルエチル)トリメトキシシランなど、式■にあたる
ものとして、n−ヘキシルトリメトキシシラン、シクロ
ヘキシルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシラン、ベンジルトリメトキ
シシラン、フェネチルトリメトキシシラン、3,3.3
−1リフルオロプロピルトリメトキシシランなどを挙げ
ることができる。
前記のトリアルコキシシランまたはその部分加水分解縮
合物を、目的とする組成に合せた量を用い、特定の条件
下で縮合させることによって本発明の目的とする球状の
シリコーン微粒子を得ることができる。
通常は、水または低級アルコールを溶媒として用い、シ
ロキサン縮合触媒の存在下に加熱する。溶媒量は任意に
選べるが、通常はトリアルコキシシランに対して0.5
重量倍から100重貴信用いる。シロキサン縮合触媒と
しては、酸、アルカリ、金属化合物などの各種のものか
ら選べるが、通常は水酸化アルカリ金属類などの無機の
アルカリ化合物が取扱いやすさ、入手の容易性などから
好ましく用いられる。加熱温度、加熱時間も広範囲な条
件から選べるが、通常30℃から100℃、数10分か
ら10時間程度が適当である。
得られた球状微粒子を含むスラリーは、濾過、デカンタ
−などによって固液分離した後、必要に応じて洗浄、乾
燥することによって目的とする球状のシリコーン微粒子
を取出すことができる。
かくして得られた球状の微粒子は、粒子全体に均一に分
散したメチル基以外の有機基を含むシリコーン微粒子で
ある。
一般に各種の微粒子を用いるにあたっては、その表面の
特性、他物質との相互作用が非常に重要である。
本発明によって得られる微粒子は、表面特性、他物質と
の相互作用性において常に安定したものが得られるとと
もに他物質との反応や混合中、さらには使用中における
微粒子の溶解、磨耗、破壊などによる表面更新に対して
も常に一定の物性を有することから、単に他の有機基を
もつシラン化合物で表面処理したものに比し、格段に優
れた特性を有する。
〈実施例〉 以下に実施例を示すが、これらは何ら本発明を限定する
ものではない。
収率は、収量/理論収量×100(%)で示した。また
゛、生成粒子組成は、苛性ソーダ/重水(D 20)溶
液で溶解した後、I H−NMRにより組成分析を行い
、各シロキサン単位の含有率を算出した。
実施例1 11!四つ日丸底フラスコに撹拌機、温度計、還流器、
滴下ロートを取付け、フラスコにpH12,5(25℃
)の苛性ソーダ水溶液400gを入れ、300rpmで
撹拌しつつ、オイルバスにて昇温した。内温か50℃に
到達したところで、滴下ロートからメチルトリメトキシ
シラン(cgo、sppmを含む)20.6g、3−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン (OCH3)a)6.1 gの均一混合液を2分間で滴
下した。滴下終了後1時間、50〜55℃、300 r
pmで撹拌を続けた後、濾過した。
水300m1で3回、メタノール100 mlで1回洗
浄をしたのち、濾過器上のケークを取出し、100℃、
2時間乾燥して、白色粉末10.6gを得た(収率74
%)。この粉末を走査型電子顕微鏡法で評価した結果、
平均粒子径0.9 um 。
長径/短径比1.07の球状微粒子であった。 ゛この
生成微粒子0.1gを4%NaOH/重水(D x O
)溶液Logで50℃、8時間処理した。微粒子は全量
溶解し、溶液は無色透明となった。
この溶液をIH−NMRで分析した結果、C−CH、、
0(CH2) 3S i O3,2成分が0゜2(モル
比)であった。
〈参考例〉 実施例1により得た球状シリコーン微粒子粉末0.5g
を採取し、4%NaOH/重水(D20)溶液Logで
50℃、2時間処理した。
処理後濾過し、炉液と粒子とを分離した。粒子を水洗、
乾燥し秤量したところ0.2gであった。したがって炉
液中には0.3g相当量の粒子が溶解していることにな
る。乾燥・秤量後の粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)
で観察したところ球形は保持され、平均粒子径は0.7
 unと小さくなっていた。したがって、粒子は表面か
ら均等に溶解して行くことを示している。
乾燥粒子0.2gを再度新しい4%N a OH/重水
(D 20)溶液Logで50℃、5時間処理し、全量
溶解した。途中で濾過分離して得た1回目溶解液および
残分を全量溶解して得た2回目溶解液の両者を’ H−
NMRでケイ素に結合する有機基を分析した結果を表1
に示す。
表   1 表1に示した結果から、メチル基のプロトンと3−グリ
シドキシプロピル基のプロトン比が、1回目溶解液と2
回目溶解液の間にほとんど差が認められない。しなわち
、球状微粒子の表面に近い成分と、内部の成分組成が同
じであることがわかる。
実施例2 1e四つ日丸底フラスコに撹拌機、温度計、還流器、滴
下ロートを取付け、フラスコに水400gを入れ、20
0 +pmで撹拌しつつ、オイルバスにて昇温した。5
0℃に到達したところでメチルトリメトキシシラン(C
e0.5ppmを含む)20.6g、グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン6.1gの混合液を加えた。し
ばらくは不均一のエマルジョン状態であったか、約10
分後には反応系内は均一透明液となった。
さらに20分経過後、200 +prflで撹拌しつつ
、  □10重量%苛性ソーダ水溶液14gを添加した
約10秒後に反応系内は白濁した。苛性ソーダ水溶液を
添加後、1分間撹拌した後、撹拌を停止した。50〜5
5℃で1時間静置後、濾過、水洗、メタノール洗浄を行
い、最後に100 ’C12時間乾燥した。白色粉末1
1.0 gを得た(収率77%)。
走査型電子顕微鏡写真から、平均粒子径0.75四、長
径/短径比1.03の球状微粒子を得た。
得られた微粒子を実施例1と同様に4%NaOH/重水
(D20)溶液で溶解し、’ H−NMR分析の結果、
CH35io1..2単位1に0372単位は0.19
であった。
実施例3〜29 操作方法、条件は実施例1と同様に実施し、用いた原料
の種類と量およびアルカリの種類を変えて実施した結果
を表2に示した。
原料は、備考欄に記号A−Rて示した各種原料を用いた
A:メチルトリメトキシシラン B:3〜アミノプロピルトリエトキシシランC:N−(
2−アミノエチノリ3−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン D=3−アニリノプロピルトリメトキシシランE:3−
ウレイドプロピルトリエトキシシランF:3−クロロプ
ロピルトリメトキシシランG:3−メルカプトプロピル
トリメトキシシランH:3−アクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン■:3−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシランJ:3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシランK : 2− (3,4エポキシシクロヘキシ
ル)エチルトリメトキシシラン L:n−ヘキシルトリメトキシシラン MニジクロヘキシルトリエトキシシランN:ビニルトリ
メトキシシラン O:フェニルトリメトキシシラン P:ペンジルトリメトキシシラン Q、フェネチルトリメトキシシラン R:3・3・3−トリフルオロプロピルトリメトキシシ
ラン〈発明の効果〉 本発明は、メチル基以外の各種有機基を含み、粒子全体
に該有機基が分布している新しいタイプの球状シリコー
ン微粒子である。
本発明によって得られる微粒子は化粧品、塗料、接着剤
などに添加し、はっ水性、耐熱性、滑り特性などの向上
に効果があり、さらに、樹脂の中に添加して硬化や熱に
よる収縮、膨張によって生じる応力の緩和剤、吸収剤な
どとして有効に利用することができる。また、表面に塗
料、紫外線吸収剤などを吸着、結合したり、金属をメツ
キすることなどによって新たな機能を付与して利用する
ことができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 組成が実質的に式( I )のポリシロキサンで表わされ
    、 (CH_3SiO_3_/_2)_l(R^1SiO_
    3_/_2)_m(R^2SiO_3_/_2)_n・
    ・・・・・( I ) (式中、R^1はZ(CH_2)pであり、Zは−NH
    R^3、−NHCONH_2、−OCOCR^4=CH
    _2、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、−SH、または−
    Clから選ばれる基であり、R^3は−H、−CH_2
    CH_2NH_2またはフェニルから選ばれる基であり
    、R^4は−Hまたは−CH_3から選ばれる基であり
    、Pは2または3である。また、R^2は炭素数2以上
    のアルキル、炭素数2以上のアルケニル、フェニル、ベ
    ンジル、フェネチルまたは炭素数3以上のフルオロアル
    キルから選ばれる基である。 l、m、nは比率を表わし、次式(II)〜(VI)を満足
    する数である。 l+m+n=1・・・・・・(II) 0≦l≦0.99・・・・・・(III) 0≦m≦1・・・・・・(IV) 0≦n≦1・・・・・・(V) 0.01≦m+n≦1・・・・・・(VI))かつ、各シ
    ロキサン単位が実質的に均一に分布しており、長径と短
    径の比が1.2以下、平均粒径が0.1〜100μmで
    あることを特徴とする球状シリコーン微粒子。
JP33489790A 1990-11-29 1990-11-29 球状シリコーン微粒子 Pending JPH04202325A (ja)

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