JPH0477686B2 - - Google Patents

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JPH0477686B2
JPH0477686B2 JP30378986A JP30378986A JPH0477686B2 JP H0477686 B2 JPH0477686 B2 JP H0477686B2 JP 30378986 A JP30378986 A JP 30378986A JP 30378986 A JP30378986 A JP 30378986A JP H0477686 B2 JPH0477686 B2 JP H0477686B2
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Japan
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powder
oxide powder
composite oxide
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silica
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JP30378986A
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Hideki Oono
Koji Kusumoto
Shigeki Yuasa
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Tokuyama Corp
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Tokuyama Corp
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔工業上の利用分野〕 本発明は、表面を改質したシリカ複合酸化物粉
体の製造方法に関する。 〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕 無機酸化物粉体と、有機ポリマーより構成され
る材料の力学強度は、連続相である有機ポリマー
と、分散相である無機酸化物粉体の界面状態によ
り、大きく影響される。しかし、無機酸化物粉体
の表面は概して親水的であるため、有機ポリマー
との親和性に乏しい。そこで、無機酸化物粉体の
表面を疎水的に改質する事が一般に行われる。こ
の表面改質には従来より界面活性剤、シランカツ
プリング剤等が用いられており、中でもシリカ粉
体の表面改質にシランカツプリング剤が有効であ
る事は広く知られている。 しかし、シランカツプリング剤で表面処理され
た粉体を充填した材料は、水中での耐久性が問題
となる。例えばE.P.プルーデマンはその著書“シ
ランカツプリングエージエント”の中でシランカ
ツプリング剤で表面処理したシリカと有線ポリマ
ーとよりなる材料の強度が水中での煮沸により著
しく低下する事を示している。 なかでも、歯科用材料の如く虫歯の治療のため
歯牙の窩洞内に填入され、口腔内で長期間に亘つ
て使用される材料については上記の問題は深刻で
ある。G.M.ブラウアーらはジヤーナルオブデン
タルリサーチ、61(12)、1982の中で、アミン触媒下
で超微粒子シリカ(比表面積150m2/g)をシラン
カツプリング処理し、その粉体を用いて歯科用材
料を調製している。そして、その初期強度はアミ
ン触媒により向上するものの、熱水と冷水による
サーマルサイクルにより経時的に低下する事を報
告している。 従つて、シランカツプリング剤で処理された無
機酸化物粉体と有機ポリマーとの界面の耐久性向
上は解決が望まれる重要な技術課題となつてい
る。 〔問題を解決するための手段〕 本発明者らは、無機酸化物粉体を有機ポリマー
に分散させた材料について、水中浸漬による力学
強度の低下を改善する事を目的として鋭意研究し
て来た。その結果、特定の表面性状を有する無機
酸化物粉体を特定の方法で表面改質する事により
上記課題を解決出来る事を見い出した。 すなわち、本発明は、表面酸点の強度(pKa)
が−3.0より高く3.3以下の範囲であるシリカ複合
酸化物粉体を第一級又は第二級の脂肪族アミンで
処理し、シランカツプリング剤と反応させる事を
特徴とするシリカ複合酸化物粉体の製造方法であ
る。 本発明に使用される無機酸化物粉体は表面酸点
の酸強度(以下、pKaで表す)が−3.0より高く
3.3以下の範囲のもので、好ましくは0.8より高く
3.3以下の範囲にあるシリカ複合酸化物粉体であ
る。該pKaの値が−3.0以下、即ち酸強度が大き
い場合は、有機ポリマーを混合した複合材料に含
まれる重合触媒などが粉体表面と反応し、発色す
る事があり好ましくない。また、pKaの値が3.3
より大きい、即ち酸強度が小さい場合には、水中
浸漬による複合材料の力学強度の低下が見られ本
発明の効果が充分に発揮されない。これらの原因
については現在尚明らかではないが、酸強度が小
さい場合には脂肪族アミンは無機酸化物粉体表面
との相互作用が小さく、触媒として充分な効果を
発揮し得ないためと思われる。またシリカ複合酸
化物以外の無機酸化物粉体にあつては、前記目的
を十分に達成することが出来ない。 この原因については明らかではないが、シラン
カツプリング剤はシリカ以外の無機酸化物表面の
水酸基よりも、シリカ表面のシラノール基と反応
しやすいためと推察される。 上記の酸強度を有するシリカ複合酸化物はシリ
カを1成分とし他の無機酸化物とが物理的に分離
出来ない複合酸化物を意味し、一般には物理的に
も化学的にも分離出来ない複合酸化物が好まし
い。また上記複合酸化物中のシリカ成分の含有量
は前記酸強度を有するものであれば特に限定され
ないが、一般には60モル%以上、好ましくは70モ
ル%以上、更に好ましくは80モル%以上の組成と
なつているものが好適である。前記酸強度を有す
るシリカ複合酸化物をより具体的に例示すれば下
記のようなものが好適である。 例えばシリカ−アルミナ、シリカ−ジルコニ
ア、シリカ−チタニア、シリカ−イツトリア、シ
リカ−マグネシア、シリカ−酸化亜鉛、シリカ−
ランタナ等の酸化物、またはその酸点の一部が酸
化ナトリウム、酸化カリウム等で中和された三元
系の複合酸化物粉体或いはシリカ−アルミナ等の
表面酸点の発現を調節する目的で、これらの酸化
物表面にシリカ等の無機酸化物が薄くコーテイン
グされた構造を有する酸化物粉体等である。 本発明に於けるシリカ複合酸化物粉体の比表面
積は特に限定されるものではないが、本発明の効
果を更に良好に発揮させるには、その比表面積が
2m2/g以上の通常の粒径の小さなシリカ複合酸
化物粉体が最も好適である。しかし、比表面積が
極度に大きいと、有機ポリマーと触媒する界面の
面積が大きくなるため、シリカ複合酸化物粉体を
有機ポリマー中に多量に充填する事が困難とな
る。このため実用的なシリカ複合酸化物粉体の比
表面積は2m2/g、好ましくは5m2/gから50m2/
gの範囲が好適である。また粒径は特に限定され
ないが、一般には0.03μmから3μmのものが好ま
しい。 本発明は上記性状のシリカ複合酸化物粉体とシ
ランカツプリング剤との反応に先きだち先ず該シ
リカ複合酸化物粉体を第一級又は第二級の脂肪族
アミンで処理する必要がある。該脂肪族アミン以
外のアミンは本発明の効果を十分に発揮出来ず使
用出来ない。該第一級又は第二級の脂肪族アミン
は特に限定されず公知のものが使用出来る。一般
に好適に使用されるものを具体的に例示すれば、
n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−
ブチルアミン、イソブチルアミン、tert−ブチル
アミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミ
ン等である。該第二級アミンは炭素鎖による立体
障害の大きくないものが望ましく、直鎖の炭素鎖
を有するものが望ましい。またこれらのアミンの
使用量はシランカツプリング剤の0.1倍から10倍
モル、好ましくは0.5から5倍モルの範囲で用い
るのが好適である。 上記シリカ複合酸化物粉体を第一級又は第二級
アミンで処理する態様は特に限定されず必要に応
じて適宜選択して決定すればよい。一般には第一
級アミン又は第二級アミンを直接シリカ複合酸化
物粉体と接触させるか、不活性有機溶媒の存在下
に上記両者を接触させればよい。該不活性有機溶
媒は特に限定されず必要に応じて選択して使用す
ればよいが、一般にはメタノール、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、イソブタノールの如きアルコール性溶
媒、アセトン、メチルエチルケトンの如きカルボ
ニル基を有する溶媒、エチルエーテル、ジオキサ
ンの如きエーテル基を有する溶媒、ギ酸メチル、
酢酸エチルの如きエステル基を有する溶媒、塩化
メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等ハロゲン
元素を含有する溶媒、ペンタン、n−ヘキサン、
シクロヘキサン、ヘプタン等の脂肪族系の溶媒、
あるいはベンゼン、キシレン等の芳香族系の溶媒
を使用すればよい。またシリカ複合酸化物粉体と
第一級又は第二級の脂肪族アミンとの接触条件は
特に限定的ではなく広い範囲から選べばよい。一
般には該脂肪族アミンの沸点を考慮して例えば0
〜50℃の温度下、減圧〜加圧及び1分〜1時間の
条件から選べば十分である。更にまた該接触には
如何なる装置を用いてもよいが一般にはボールミ
ル、アトライタ、ライカイ機等を用いればよい。 本発明の特徴は前記の如く第一級アミン又は第
二級アミンで処理したシリカ複合酸化物粉体とシ
ランカツプリング剤とを反応させる点である。上
記の逆の順序で添加を行うか、あるいは脂肪族ア
ミンとシランカツプリング剤を予め混合した後に
シリカ複合酸化物粉体と接触させても良好な結果
を得る事が出来ない。この原因については明らか
ではないが、おそらく脂肪族アミン存在下でのシ
ランカツプリング剤の加水分解速度が著しく大き
いため、反応溶液中で両者が高濃度で共存する
と、シランカツプリング剤が無機酸化物表面と反
応する前に分子間で縮合し、オリゴマーを形成し
てしまうためと推定される。 上記シリカ複合酸化物粉体とシランカツプリン
グ剤との接触は一般に不活性有機溶媒中で実施す
るのが好ましい。該不活性有機溶媒は前記したよ
うなものから適宜選択して使用すればよい。また
該接触のための装置も前記と同様の装置を使用す
ればよい。更に該接触条件は特に限定されず適宜
選択して決定すればよいが、一般には第一級又は
第二級の脂肪族アミンの沸点以下の温度、例えば
50℃以下、好ましくは0〜50℃、更に好ましくは
10〜30℃の範囲から選べばよい。また反応時間は
10分〜1時間の範囲から選べば一般に十分であ
る。 本発明で用いる前記シランカツプリング剤は特
に限定されず公知のものが使用出来る。一般に好
適に使用される代表的なものを例示すると、一般
式Y−Si−X3で示される化合物である。上記式
中、Xはアルコキシ基又はハロゲン原子が好適で
ある。またYはシリカ複合酸化物粉体を有機ポリ
マーと混合して複合材料として使用する用途面か
ら選択するのが一般的で、該有機ポリマー又は該
有機ポリマーを構成するモノマーと親和性がある
もの或いは反応性を有するものが好適に採用され
例えばNH2CH2CH2NHCH2CH2CH2−、
NH2CH2CH2CH2−、
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing surface-modified silica composite oxide powder. [Prior art and problems to be solved by the invention] The mechanical strength of a material composed of an inorganic oxide powder and an organic polymer is determined by the strength of the organic polymer as a continuous phase and the inorganic oxide powder as a dispersed phase. It is greatly influenced by the interface state. However, since the surface of inorganic oxide powder is generally hydrophilic, it has poor affinity with organic polymers. Therefore, it is common practice to hydrophobically modify the surface of inorganic oxide powder. Surfactants, silane coupling agents, and the like have conventionally been used for this surface modification, and it is widely known that silane coupling agents are particularly effective in modifying the surface of silica powder. However, materials filled with powder whose surface has been treated with a silane coupling agent have a problem with their durability in water. For example, EP Prudemann in his book ``Silane Coupling Agents'' shows that the strength of materials made of silica and wired polymers surface-treated with silane coupling agents is significantly reduced by boiling in water. In particular, the above problem is serious for materials such as dental materials that are inserted into tooth cavities for the treatment of cavities and are used in the oral cavity for a long period of time. In Journal of Dental Research, 61 (12), 1982, GM Brauer et al. treated ultrafine silica particles (specific surface area 150 m 2 /g) with silane coupling under an amine catalyst and used the powder to develop dental materials. is being prepared. They report that although the initial strength is improved by amine catalysts, it decreases over time due to thermal cycles using hot and cold water. Therefore, improving the durability of the interface between an inorganic oxide powder treated with a silane coupling agent and an organic polymer has become an important technical issue that needs to be solved. [Means for Solving the Problem] The present inventors have conducted extensive research on materials in which inorganic oxide powder is dispersed in organic polymers, with the aim of improving the decrease in mechanical strength caused by immersion in water. . As a result, it has been found that the above problems can be solved by surface-modifying an inorganic oxide powder having a specific surface property using a specific method. That is, the present invention focuses on the strength (pKa) of surface acid sites.
A silica composite oxide powder, which is characterized in that a silica composite oxide powder whose value is in the range from −3.0 to 3.3 is treated with a primary or secondary aliphatic amine and reacted with a silane coupling agent. It is a method of manufacturing the body. The inorganic oxide powder used in the present invention has a surface acid site whose acid strength (hereinafter expressed in pKa) is higher than −3.0.
In the range below 3.3, preferably higher than 0.8
It is a silica composite oxide powder in the range of 3.3 or less. If the pKa value is -3.0 or less, that is, if the acid strength is high, the polymerization catalyst contained in the composite material mixed with an organic polymer may react with the powder surface and develop color, which is not preferable. Also, the pKa value is 3.3
If the acid strength is higher, that is, the acid strength is lower, the mechanical strength of the composite material decreases due to immersion in water, and the effects of the present invention are not fully exhibited. Although the reasons for this are still unclear, it is thought that when the acid strength is low, aliphatic amines have little interaction with the surface of the inorganic oxide powder, and are unable to exhibit sufficient effects as catalysts. . Furthermore, inorganic oxide powders other than silica composite oxides cannot sufficiently achieve the above object. Although the reason for this is not clear, it is presumed that the silane coupling agent reacts more easily with the silanol groups on the surface of silica than with the hydroxyl groups on the surface of inorganic oxides other than silica. A silica composite oxide having the above acid strength means a composite oxide that contains silica as one component and cannot be physically separated from other inorganic oxides, and is generally a composite oxide that cannot be separated physically or chemically. Oxides are preferred. Further, the content of the silica component in the above composite oxide is not particularly limited as long as it has the above-mentioned acid strength, but it is generally 60 mol% or more, preferably 70 mol% or more, and more preferably 80 mol% or more. The one with the following is preferable. More specific examples of the silica composite oxide having the acid strength are as follows. For example, silica-alumina, silica-zirconia, silica-titania, silica-yttoria, silica-magnesia, silica-zinc oxide, silica-
For the purpose of adjusting the expression of surface acid sites of oxides such as lanthana, ternary composite oxide powders in which some of the acid sites are neutralized with sodium oxide, potassium oxide, etc., or silica-alumina, etc. , these oxide powders have a structure in which the surface of these oxides is thinly coated with an inorganic oxide such as silica. The specific surface area of the silica composite oxide powder in the present invention is not particularly limited, but in order to better exhibit the effects of the present invention, it is necessary to use ordinary particles with a specific surface area of 2 m 2 /g or more. Silica composite oxide powder with a small diameter is most suitable. However, when the specific surface area is extremely large, the area of the interface between the organic polymer and the catalyst becomes large, making it difficult to fill a large amount of silica composite oxide powder into the organic polymer. Therefore, the specific surface area of practical silica composite oxide powder is 2 m 2 /g, preferably 5 m 2 /g to 50 m 2 /g.
A range of g is preferred. Further, the particle size is not particularly limited, but is generally preferably from 0.03 μm to 3 μm. In the present invention, it is necessary to first treat the silica composite oxide powder with a primary or secondary aliphatic amine prior to the reaction of the silica composite oxide powder with the above properties and the silane coupling agent. . Amines other than the aliphatic amines cannot sufficiently exhibit the effects of the present invention and cannot be used. The primary or secondary aliphatic amine is not particularly limited, and known ones can be used. Specific examples of those that are generally suitable for use include:
n-propylamine, isopropylamine, n-
These include butylamine, isobutylamine, tert-butylamine, diethylamine, di-n-propylamine, and the like. The secondary amine is preferably one that does not suffer from significant steric hindrance due to carbon chains, and preferably has a straight carbon chain. The amount of these amines to be used is preferably 0.1 to 10 times, preferably 0.5 to 5 times, the amount of the silane coupling agent. The manner in which the silica composite oxide powder is treated with a primary or secondary amine is not particularly limited, and may be appropriately selected and determined as necessary. Generally, the primary amine or the secondary amine may be brought into direct contact with the silica composite oxide powder, or the two may be brought into contact in the presence of an inert organic solvent. The inert organic solvent is not particularly limited and may be selected and used as necessary, but generally methanol, ethanol,
Alcoholic solvents such as n-propanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol; solvents having a carbonyl group such as acetone and methyl ethyl ketone; solvents having an ether group such as ethyl ether and dioxane; methyl formate;
Solvents with ester groups such as ethyl acetate, solvents containing halogen elements such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, pentane, n-hexane,
Aliphatic solvents such as cyclohexane and heptane,
Alternatively, an aromatic solvent such as benzene or xylene may be used. Further, the contact conditions between the silica composite oxide powder and the primary or secondary aliphatic amine are not particularly limited and may be selected from a wide range. Generally, considering the boiling point of the aliphatic amine, for example, 0
It is sufficient to select from conditions of 1 minute to 1 hour at a temperature of 50° C., reduced pressure to increased pressure, and 1 minute to 1 hour. Further, any device may be used for the contact, but generally a ball mill, an attritor, a light machine, etc. may be used. A feature of the present invention is that the silica composite oxide powder treated with a primary amine or secondary amine as described above is reacted with a silane coupling agent. Good results cannot be obtained even if the addition is carried out in the reverse order, or even if the aliphatic amine and silane coupling agent are mixed in advance and then brought into contact with the silica composite oxide powder. The reason for this is not clear, but it is probably because the rate of hydrolysis of the silane coupling agent in the presence of aliphatic amines is extremely high. This is presumed to be due to intermolecular condensation and formation of oligomers before reacting with the surface. It is generally preferable to bring the silica composite oxide powder into contact with the silane coupling agent in an inert organic solvent. The inert organic solvent may be appropriately selected from those mentioned above. Further, the same device as described above may be used for the contacting device. Further, the contact conditions are not particularly limited and may be determined as appropriate, but generally the contact conditions are at a temperature below the boiling point of the primary or secondary aliphatic amine, e.g.
50℃ or less, preferably 0 to 50℃, more preferably
You can choose from a range of 10 to 30 degrees Celsius. Also, the reaction time is
It is generally sufficient to choose from a range of 10 minutes to 1 hour. The silane coupling agent used in the present invention is not particularly limited, and any known silane coupling agent can be used. An example of a typical compound that is generally preferably used is a compound represented by the general formula Y-Si- X3 . In the above formula, X is preferably an alkoxy group or a halogen atom. In addition, Y is generally selected from the viewpoint of use in which the silica composite oxide powder is mixed with an organic polymer and used as a composite material, and is compatible with the organic polymer or the monomer constituting the organic polymer, or Those having reactivity are preferably employed, such as NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 CH 2 −,
NH2CH2CH2CH2− , _ _

【式】【formula】

【式】 HSCH2CH2CH2−、[Formula] HSCH 2 CH 2 CH 2 −,

【式】 等が好適である。また上記Xは特にアルコキシ基
である事が好ましく、さらにメトキシ基又はエト
キシ基である事がより好ましい。また、Xの中で
1ケ所がメチル基又はエチル基等のアルキル基で
置換されたもの、例えば
[Formula] etc. are suitable. Moreover, the above-mentioned X is particularly preferably an alkoxy group, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group. In addition, one place in X is substituted with an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, for example

【式】【formula】 【式】【formula】 〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法により表面改質されたシリカ複合
酸化物粉体を有機ポリマーに充填した複合材料
は、従来の方法で表面改質されたものに比べて、
水中での長期耐久性が優れているという特徴を有
する。例えば、上記複合材料は熱水に長時間浸漬
しても引張強度が低下しない。さらに、上記複合
材料の曲げ強度、耐歯ブラシ摩耗性は従来よりさ
らに向上する効果を発揮する。 本発明を更に具体的に説明するため、以下実施
例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。 尚、無機酸化物粉体の表面酸点の強度及び無機
酸化物粉体と有機モノマーより成るペーストを重
合して得られた硬化体の諸性質は、次の方法によ
り測定した。 (1) 表面酸点の強度 田部浩三、竹下常一、酸塩基触媒P161−162
に記載された方法と同様の手法を用いた。すな
わち、ジシンナマルアセトン(pKa=−3.0)、
クリスタルバイオレツト(pKa=+0.8)、チモ
ールブルー(pKa=1.7)、メチルイエロー
(pKa=+3.3)、ブロモフエノールブルー
(pKa=+4.1)、メチルレツド(pKa=5.0)の
各酸塩基指示薬をエタノール又はトルエンに溶
解し、0.1wt%の溶液とした。次に試料粉体1.0
g、ベンゼン3mlを試験管に入れ、そこへ上記
指示薬溶液を1滴添加し、撹拌後、指示薬の呈
色を観察した。そして試料粉体が、ある酸強度
(pKa1)の指示薬よりpKaの小さな指示薬につ
いて塩基性色を呈し、またそれより低い酸強度
(pKa2)を有する指示薬より、pKaの大きな指
示薬について酸性色を呈した場合、この粉体の
酸強度をpKa1より高く、pKa2以下であるとし
た。 (2) 引張強度 ペーストを直径6mm、深さ3mmの孔を有する
ステンレス製割型に填入し、ポリプロピレン製
フイルムで圧接した。次に圧接面に可視光線照
射器ホワイトライト(タカラベルモント社製)
の石英ロツド先端を固定し30秒間光照射を行つ
た。照射後、硬化体を割型から取り外し、更に
硬化体の底面に30秒間光照射した。次いで硬化
体を37℃の蒸留水中に24時間浸漬した後あるい
は100℃水中で72時間煮沸後、東洋ボールドウ
イン製テンシロン、UTM−5Tを用い、クロス
ヘツドスピード10mm/minにて、ダイヤメトラ
ル引張強度を測定した。 (3) 曲げ強度 ペーストを2×2×20mmの孔を有するステン
レス製割型に填入し、ポリプロピレン製フイル
ムで圧接した。引張強度の試験と同様な照射器
を用いて、150秒間光照射を行つた。次いで硬
化体を37℃蒸留水中に24時間浸漬した後、
UTM−5Tを用い、クロスヘツドスピード0.5
mm/minにて3点曲げ強度を測定した。 (4) 歯ブラシ摩耗深さ ペーストを縦10mm、横10mm、深さ1.5mmの孔
を有するテフロン製モールドに填入し、ポリプ
ロピレン製フイルムで圧接した。次に圧接面に
可視光線照射器オプテイラツクスの石英ロツド
先端を固定し60秒間光照射を行つた。照射後、
硬化体をモールドから取り外し、37℃の蒸留水
中に7日間浸漬保存した。硬化体を荷重400g
で歯ブラシで1500m摩耗した。摩耗深さは摩耗
重量を硬化体の密度で除して求めた。 実施例 1 0.04%塩酸5.0gとテトラエチルシリケート(Si
(OC2H54、日本コルコート化学社製、製品名:
エチルシリケート28)176.6gをメタノール0.44
に溶かし、この溶液を30℃で約1時間撹拌しな
がら加水分解した。その後、これにテトラブチル
チタネート(Ti(o−nC4H94、日本曹達製)
37.7gをイソブチルアルコール0.24に溶かした
溶液を撹拌しながら添加し、テトラエチルシリケ
ートの加水分解物とテトラブチルチタネートとの
混合溶液を調製した。次に撹拌機付きの内容積3
のガラス製反応容器にメタノール0.39及びイ
ソブチルアルコール0.78を導入し、これに0.25
のアンモニア水溶液(濃度25wt%)を加えて
アンモニア性アルコール溶液を調製し、これにシ
リカの種子を作るための有機珪素化合物溶液とし
てテトラエチルシリケート0.8gをメタノール18
mlに溶かした溶液を添加し、添加終了10分後反応
液がわずかに乳白色を帯びたところでさらに続け
て、上記混合溶液を約5時間かけて添加し反応生
成物を析出させた。なお反応中は反応容器の温度
を30℃に保つた。反応終了後、更に30分間撹拌を
続けた後、乳白色の反応液からエバポレーターで
溶媒を除去し、更に80℃で減圧乾燥することによ
り乳白色の粉体を得た。 次に、この乳白色の粉体を900℃、1時間焼成
した後、メノウ乳鉢で分散し、シリカとチタニア
を構成成分とするシリカ複合酸化物粉体を得た。
このシリカ複合酸化物粉体は走査型電子顕微鏡の
観察から、粒子径は0.20〜0.38μmの範囲にあり、
平均粒子径は0.29μmで且つ形状は真球で、BET
法による比表面積は11m2/gであつた。また、表
面酸点の強度(pKa)は0.8より大きく1.7以下で
あつた。 次に、このシリカ複合酸化物粉体50gを乳鉢に
移し、エタノール50mlを加え、撹拌しスラリー状
態とした。ここへn−プロピルアミン0.7mlを加
え、5分間撹拌した後、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン1.0gを加え20分間撹拌
した。この時、スラリー状態を保つように蒸発分
のエタノールを随時補給した。次にこのスラリー
からエバポレーターで溶媒を除去し、80℃で15時
間減圧乾燥する事により、表面改質されたシリカ
複合酸化物粉体(以下粉体Iと称する)を得た。
次いで、下記の処方によりペースト(A)を調製し
た。 (A)粉体 bis−GMA* TEGDMA** CQ+ DMBE++ 70重量部 18重量部 12重量部 0.15重量部 0.15重量部 * 2,2−ビス〔4−(3−メタクリロキシ
−2−ヒドロキシプロポキシ)フエニル〕プ
ロパンの略称 ** トリエチレングリコールジメタクリレート
の略称 + カンフアーキノンの略称 ++ p−ジメチルベンゾイツクアシドエチルエ
ステルの略称 このペーストの硬化体の引張強度は662Kg/cm2
その試験片を100℃、水中で72時間煮沸後の引張
強度は636Kg/cm2で煮沸前の96%であり、強度低
下はほとんど見られなかつた。曲げ強度は1100
Kg/cm2で、歯ブラシ摩耗深さは1.6μmであつた。 実施例 2 0.04%塩酸5.0gとテトラエチルシリケート(Si
(OC2H54、日本コルコート化学社製、製品名:
エチルシリケート28)142.0gをメタノール0.44
に溶かし、この溶液を30℃で約1時間撹拌しな
がら加水分解した。その後、これにテトラブチル
チタネート(Ti(o−nC4H94、日本曹達製)
37.7gをメタノール0.25とイソプロパノール
0.39の混合溶液に溶かした溶液を撹拌しながら
添加し、テトラエチルシリケートの加水分解物と
テトラブチルチタネートとの混合溶液を調製し
た。次に撹拌機付きの内容積3のガラス製反応
容器にメタノール0.75及びイソブチルアルコー
ル1.13を導入し、これに0.41のアンモニア水
溶液(濃度25wt%)を加えてアンモニア性アル
コール溶液を調製し、これにシリカの種子を作る
ための有機珪素化合物溶液としてテトラエチルシ
リケート3.0gをメタノール30mlに溶かした溶液
を添加し、添加終了10分後反応液がわずかに乳白
色を帯びたところで、さらに続けて、上記混合溶
液を約5時間かけて添加した。次に、テトラエチ
ルシリケート108.0g、ナトリウムメチラート3.3
gをメタノール0.75に溶解し、この溶液を約3
時間かけて添加し、反応生成物を析出させた。な
お反応中は反応容器の温度を20℃に保つた。反応
終了後更に30分間撹拌を続けた後、乳白色の反応
液からエバポレーターで溶媒を除去し、更に80℃
で減圧乾燥することにより乳白色の粉体を得た。 次に、この乳白色の粉体を900℃、1時間焼成
した後、メノウ乳鉢で分散し、シリカとチタニア
と酸化ナトリウムを構成成分とするシリカ複合酸
化物粉体を得た。このシリカ複合酸化物粉体は走
査型電子顕微鏡の観察から、粒子径は0.22〜
0.32μmの範囲にあり、平均粒子径は0.23μmで且
つ形状は真球で、BET法による比表面積は14m2/
gであつた。また、表面酸点の強度(pKa)は
1.7より大きく3.3以下であつた。次にこのシリカ
複合酸化物粉体50gを乳バチに移し、エタノール
50mlを加え、撹拌しスラリー状態とした。ここへ
n−ブチルアミン0.7mlを加え、5分間撹拌した
後γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン1.0gを加え20分間撹拌した。この時、スラリ
ー状態を保つように蒸発分のエタノールを随時補
給した。次に、このスラリーからエバポレーター
で溶媒を除去し、80℃で15時間減圧乾燥する事に
より、表面改質された無機酸化物粉体(以下粉体
と称する)を得た。次いで以下の処方によりペ
ースト(B)を得た。 (B)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は638Kg/cm2
その硬化体を100℃、水中で72時間煮沸後の引張
強度は631Kg/cm2であり煮沸前の99%で煮沸後の
強度の低下はほとんど見られなかつた。また、曲
げ強度は1150Kg/cm2であり、歯ブラシ摩耗深さは
1.4μmであつた。 実施例 3 0.04%塩酸2.7gとテトラエチルシリケート(Si
(OC2H54、日本コルコート化学社製、製品名:
エチルシリケート28)120.0gをイソブタノール
0.4に溶かし、この溶液を30℃で約2時間撹拌
しながら加水分解した。その後、これにテトラブ
チルジルコネート(Zr(o−nC4H94、日本曹達
製)36.0gを撹拌しながら添加し、テトラエチル
シリケートの加水分解物とテトラブチルジルコネ
ートとの混合溶液を調製した。次に撹拌機付きの
内容積3のガラス製反応容器にメタノール0.60
及びイソブチルアルコール0.6を導入し、これ
に0.25のアンモニア水溶液(濃度25wt%)を加
えてアンモニア性アルコール溶液を調製し、これ
にシリカの種子を作るための有機珪素化合物溶液
としてテトラエチルシリケート0.5gをメタノー
ル10mlに溶かした溶液を添加し、添加終了10分後
反応液がわずかに乳白色を帯びたところで、さら
に続けて上記の混合溶液を約5時間かけて添加
し、反応生成物を析出させた。なお反応中は、反
応容器の温度を30℃に保つた。反応終了後更に30
分間撹拌を続けた後、乳白色の反応液からエバポ
レーターで溶媒を除去し、更に80℃で減圧乾燥す
ることにより乳白色の粉体を得た。 次に、この乳白色の粉体を1000℃、1時間焼成
した後、メノウ乳鉢で分散し、シリカとジルコニ
アを構成成分とするシリカ複合酸化物粉体を得
た。このシリカ複合酸化物粉体は走査型電子顕微
鏡の観察から、粒子径は0.12〜0.30μmの範囲にあ
り、平均粒子径は0.20μmで且つ形状は真球で、
BET法による比表面積は16m2/gであつた。ま
た、表面酸点の強度(pKa)は0.8より大きく1.7
以下であつた。次に、このシリカ複合酸化物粉体
50gを乳バチに移し、エタノール50mlを加え、撹
拌しスラリー状態とした。ここへイソプロピルア
ミン0.7mlを加え、5分間撹拌した後、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン1.0gを
加え20分間撹拌した。この時、スラリー状態を保
つように蒸発分のエタノールを随時補給した。次
にこのスラリーからエバポレーターで溶媒を除去
し、80℃で15時間減圧乾燥する事により、表面改
質されたシリカ複合酸化物粉体(以下粉体と称
する)を得た。 次いで、以下の処方によりペースト(C)を得た。 (C)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は711Kg/cm2
で、その硬化体を100℃、水中で72時間煮沸後の
引張強度は706Kg/cm2であり、煮沸前の99%で煮
沸後の強度の低下はほとんど見られなかつた。ま
た、曲げ強度は1080Kg/cm2で、歯ブラシ摩耗深さ
は1.7μmであつた。 実施例 4 水1.8gと蒸留したテトラエチルシリケート
(Si(OC2H54、日本コルコート化学社製、製品
名:エチルシリケート28)104gをメタノール100
mlに溶かし、この溶液を室温で約2時間撹拌しな
がら加水分解した後、これにアルミニウムトリ−
sec−ブトキサイド15.0gとナトリウムメチラー
ト1.0gを加え撹拌し、テトラエチルシリケート
の加水分解物とアルミニウム−sec−ブトキサイ
ドの混合溶液を調製した。この混合溶液に、アン
モニア水(濃度25wt%)30ml、水30ml、メタノ
ール20mlの混合物を1時間かけて滴下後、一晩室
温で放置すると均一なゲルが得られた。このゲル
を60℃で乾燥後900℃、5時間焼成した後、ボー
ルミルで粉砕し、さらにジエツトミル(セイシン
企業製、FS−4型)で微粉砕してシリカ−アル
ミナ−酸化ナトリウムを構成成分とするシリカ複
合酸化物粉体を得た。このシリカ複合酸化物粉体
の平均粒子径は遠心沈降式粒度分布測定装置(堀
場製作所社製、CAPA−500)によると2.1μmで
あり、BET法による比表面積は2.2m2/gであつ
た。また、表面酸点の強度(pKa)は0.8より大
きく1.7以下であつた。次に、このシリカ複合酸
化物粉体10gを乳バチに移し、エタノール10mlを
加え撹拌しスラリー状態とした。ここへ、ジ−n
−プロピルアミン0.1mlを加え5分間撹拌した後、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
0.20gを加え、20分間撹拌した。この時スラリー
状態を保つように蒸発分のエタノールを随時補給
した。次に、このスラリーからエバポレーターで
溶媒を除去し、80℃で15時間減圧乾燥する事によ
り、表面改質されたシリカ複合酸化物粉体(以下
粉体と称する)を得た。 次いで下記の処方によりペースト(D)を調製し
た。 (D)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は627Kg/cm2
であり、その硬化体を100℃、水中で72時間煮沸
後の引張強度は631Kg/cm2で、煮沸後の強度の低
下は認められなかつた。また、曲げ強度は1650
Kg/cm2であつた。 実施例 5 表1に示したシランカツプリング剤と添加量以
外は全て実施例1と同様な方法で、表面改質した
シリカ複合酸化物粉体を用いて、複合レンジを作
製し、諸物性を測定した。その結果を併せて表1
に示した。引張強度は煮沸後に低下することは見
られなかつた。
Composite materials in which organic polymers are filled with silica composite oxide powder surface-modified by the method of the present invention, compared to those surface-modified by conventional methods,
It is characterized by excellent long-term durability underwater. For example, the above composite material does not lose its tensile strength even when immersed in hot water for a long time. Furthermore, the bending strength and toothbrush abrasion resistance of the composite material are further improved compared to conventional ones. EXAMPLES In order to explain the present invention more specifically, Examples and Comparative Examples will be described below, but the present invention is not limited to these Examples. The strength of the surface acid sites of the inorganic oxide powder and various properties of the cured product obtained by polymerizing the paste composed of the inorganic oxide powder and organic monomer were measured by the following methods. (1) Strength of surface acid sites Kozo Tabe, Tsuneichi Takeshita, Acid-base catalyst P161-162
A method similar to that described in was used. That is, dicinnamal acetone (pKa=-3.0),
Each acid base of crystal violet (pKa=+0.8), thymol blue (pKa=1.7), methyl yellow (pKa=+3.3), bromophenol blue (pKa=+4.1), and methyl red (pKa=5.0) The indicator was dissolved in ethanol or toluene to make a 0.1 wt% solution. Next, sample powder 1.0
g, 3 ml of benzene was placed in a test tube, one drop of the above indicator solution was added thereto, and after stirring, the color development of the indicator was observed. The sample powder exhibits a basic color for an indicator with a lower pKa than an indicator with a certain acid strength (pKa 1 ), and a more acidic color for an indicator with a higher pKa than an indicator with a lower acid strength (pKa 2 ). The acid strength of this powder was defined as being higher than pKa 1 and lower than pKa 2 . (2) Tensile strength The paste was put into a stainless steel split mold with holes of 6 mm in diameter and 3 mm in depth, and pressed together with a polypropylene film. Next, apply visible light irradiator white light (manufactured by Takara Belmont) to the pressure contact surface.
The tip of the quartz rod was fixed and light was irradiated for 30 seconds. After irradiation, the cured product was removed from the split mold, and the bottom surface of the cured product was further irradiated with light for 30 seconds. Next, the cured product was immersed in distilled water at 37°C for 24 hours or boiled in water at 100°C for 72 hours, and the diametral tensile strength was measured using Toyo Baldwin Tensilon UTM-5T at a crosshead speed of 10 mm/min. It was measured. (3) Bending strength The paste was put into a stainless steel mold with holes of 2 x 2 x 20 mm, and the mold was pressed with a polypropylene film. Light irradiation was performed for 150 seconds using the same irradiator as used for the tensile strength test. Then, after immersing the cured body in distilled water at 37°C for 24 hours,
Using UTM-5T, crosshead speed 0.5
Three-point bending strength was measured at mm/min. (4) Depth of toothbrush wear The paste was put into a Teflon mold with holes measuring 10 mm long, 10 mm wide, and 1.5 mm deep, and pressed with a polypropylene film. Next, the tip of a quartz rod of a visible light irradiator Optirax was fixed to the pressure contact surface, and light was irradiated for 60 seconds. After irradiation,
The cured product was removed from the mold and immersed in distilled water at 37°C for 7 days. Load the hardened body 400g
It was worn 1500m with a toothbrush. The wear depth was determined by dividing the wear weight by the density of the hardened material. Example 1 5.0 g of 0.04% hydrochloric acid and tetraethyl silicate (Si
(OC 2 H 5 ) 4 , manufactured by Nippon Colcoat Chemical Co., Ltd., product name:
Ethyl silicate 28) 176.6g methanol 0.44
The solution was hydrolyzed at 30° C. for about 1 hour while stirring. After that, tetrabutyl titanate (Ti( onC4H9 ) 4 , manufactured by Nippon Soda) was added to this .
A solution of 37.7 g dissolved in 0.24 g of isobutyl alcohol was added with stirring to prepare a mixed solution of tetraethyl silicate hydrolyzate and tetrabutyl titanate. Next, the internal volume 3 with a stirrer
0.39 methanol and 0.78 isobutyl alcohol were introduced into a glass reaction vessel, and 0.25
An ammonia aqueous solution (concentration 25 wt%) is added to prepare an ammonia alcohol solution, and 0.8 g of tetraethyl silicate is added to this as an organosilicon compound solution for making silica seeds in methanol 18
ml of the solution was added, and 10 minutes after the completion of the addition, when the reaction solution became slightly opalescent, the above mixed solution was further added over about 5 hours to precipitate the reaction product. During the reaction, the temperature of the reaction vessel was maintained at 30°C. After the reaction was completed, stirring was continued for an additional 30 minutes, the solvent was removed from the milky white reaction liquid using an evaporator, and the mixture was further dried under reduced pressure at 80°C to obtain a milky white powder. Next, this milky white powder was fired at 900°C for 1 hour and then dispersed in an agate mortar to obtain a silica composite oxide powder containing silica and titania as constituent components.
The particle size of this silica composite oxide powder is in the range of 0.20 to 0.38 μm, as observed by scanning electron microscopy.
The average particle diameter is 0.29μm and the shape is a perfect sphere, BET
The specific surface area determined by the method was 11 m 2 /g. Furthermore, the strength (pKa) of the surface acid sites was greater than 0.8 and less than 1.7. Next, 50 g of this silica composite oxide powder was transferred to a mortar, 50 ml of ethanol was added, and the mixture was stirred to form a slurry. After 0.7 ml of n-propylamine was added thereto and stirred for 5 minutes, 1.0 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain a surface-modified silica composite oxide powder (hereinafter referred to as Powder I).
Next, paste (A) was prepared according to the following recipe. (A) Powder bis-GMA * TEGDMA ** CQ + DMBE ++ 70 parts by weight 18 parts by weight 12 parts by weight 0.15 parts by weight 0.15 parts by weight * 2,2-bis[4-(3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy) ) Phenyl] Propane abbreviation** Abbreviation of triethylene glycol dimethacrylate + Abbreviation of camphorquinone++ Abbreviation of p-dimethylbenzoic acid ethyl ester The tensile strength of the cured product of this paste is 662Kg/cm 2 ,
The tensile strength of the test piece after being boiled in water at 100°C for 72 hours was 636 Kg/cm 2 , 96% of that before boiling, and almost no decrease in strength was observed. Bending strength is 1100
Kg/cm 2 and the toothbrush wear depth was 1.6 μm. Example 2 0.04% hydrochloric acid 5.0g and tetraethyl silicate (Si
(OC 2 H 5 ) 4 , manufactured by Nippon Colcoat Chemical Co., Ltd., product name:
Ethyl silicate 28) 142.0g methanol 0.44
The solution was hydrolyzed at 30° C. for about 1 hour while stirring. After that, tetrabutyl titanate (Ti( onC4H9 ) 4 , manufactured by Nippon Soda) was added to this .
37.7g methanol 0.25 and isopropanol
A mixed solution of tetraethyl silicate hydrolyzate and tetrabutyl titanate was prepared by adding a solution dissolved in a 0.39% mixed solution with stirring. Next, 0.75 methanol and 1.13 g of isobutyl alcohol were introduced into a glass reaction vessel with an internal volume of 3 and equipped with a stirrer, and 0.41 ammonia aqueous solution (concentration 25 wt%) was added thereto to prepare an ammoniacal alcohol solution. A solution of 3.0 g of tetraethyl silicate dissolved in 30 ml of methanol was added as an organosilicon compound solution for making seeds, and 10 minutes after the addition was completed, when the reaction solution became slightly milky, the above mixed solution was added. The addition took about 5 hours. Next, 108.0 g of tetraethyl silicate, 3.3 g of sodium methylate
Dissolve 0.75 g of methanol, and add this solution to approx.
It was added over time to precipitate the reaction product. During the reaction, the temperature of the reaction vessel was maintained at 20°C. After the reaction was completed, stirring was continued for another 30 minutes, the solvent was removed from the milky white reaction liquid using an evaporator, and the temperature was further heated to 80°C.
A milky white powder was obtained by drying under reduced pressure. Next, this milky white powder was fired at 900°C for 1 hour and then dispersed in an agate mortar to obtain a silica composite oxide powder containing silica, titania, and sodium oxide as constituent components. From observation using a scanning electron microscope, this silica composite oxide powder has a particle size of 0.22~
The particle size is in the range of 0.32μm, the average particle diameter is 0.23μm, and the shape is a true sphere, and the specific surface area by BET method is 14m 2 /
It was hot at g. In addition, the strength of the surface acid site (pKa) is
It was greater than 1.7 and less than 3.3. Next, transfer 50g of this silica composite oxide powder to a milk bee and add ethanol.
50 ml was added and stirred to form a slurry. After 0.7 ml of n-butylamine was added thereto and stirred for 5 minutes, 1.0 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain a surface-modified inorganic oxide powder (hereinafter referred to as powder). Next, a paste (B) was obtained using the following recipe. (B) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 638Kg/cm 2 ,
The tensile strength of the cured product after boiling in water at 100°C for 72 hours was 631 Kg/cm 2 , which was 99% of that before boiling, with almost no decrease in strength after boiling. In addition, the bending strength is 1150Kg/cm 2 , and the toothbrush wear depth is
It was 1.4 μm. Example 3 2.7 g of 0.04% hydrochloric acid and tetraethyl silicate (Si
(OC 2 H 5 ) 4 , manufactured by Nippon Colcoat Chemical Co., Ltd., product name:
Ethyl silicate 28) 120.0g isobutanol
0.4, and the solution was hydrolyzed at 30° C. with stirring for about 2 hours. Then, 36.0 g of tetrabutyl zirconate (Zr(o-nC 4 H 9 ) 4 , manufactured by Nippon Soda) was added to this with stirring to prepare a mixed solution of tetraethyl silicate hydrolyzate and tetrabutyl zirconate. did. Next, 0.60 methanol was added to a glass reaction vessel with an internal volume of 3 equipped with a stirrer.
and isobutyl alcohol 0.6, and add 0.25 ammonia aqueous solution (concentration 25 wt%) to prepare an ammonia alcohol solution, and add 0.5 g of tetraethyl silicate in methanol as an organosilicon compound solution for making silica seeds. A solution dissolved in 10 ml was added, and 10 minutes after the completion of the addition, when the reaction liquid became slightly milky white, the above mixed solution was further added over about 5 hours to precipitate the reaction product. During the reaction, the temperature of the reaction vessel was maintained at 30°C. 30 more after the reaction is complete
After stirring for a minute, the solvent was removed from the milky white reaction solution using an evaporator, and the mixture was further dried under reduced pressure at 80°C to obtain a milky white powder. Next, this milky white powder was fired at 1000°C for 1 hour and then dispersed in an agate mortar to obtain a silica composite oxide powder containing silica and zirconia as constituent components. The particle size of this silica composite oxide powder was found to be in the range of 0.12 to 0.30 μm, the average particle size was 0.20 μm, and the shape was a true sphere, as observed using a scanning electron microscope.
The specific surface area determined by BET method was 16 m 2 /g. In addition, the strength (pKa) of the surface acid site is greater than 0.8 and 1.7.
It was below. Next, this silica composite oxide powder
50 g was transferred to a milk drum, 50 ml of ethanol was added, and the mixture was stirred to form a slurry. After 0.7 ml of isopropylamine was added thereto and stirred for 5 minutes, 1.0 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain surface-modified silica composite oxide powder (hereinafter referred to as powder). Next, a paste (C) was obtained using the following recipe. (C) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 711Kg/cm 2
The tensile strength of the cured product after boiling in water at 100°C for 72 hours was 706 Kg/cm 2 , which was 99% of the strength before boiling, with almost no decrease in strength after boiling. The bending strength was 1080 Kg/cm 2 and the toothbrush wear depth was 1.7 μm. Example 4 1.8 g of water and 104 g of distilled tetraethyl silicate (Si(OC 2 H 5 ) 4 , manufactured by Nippon Colcoat Chemical Co., Ltd., product name: Ethyl silicate 28) were mixed with 100 g of methanol.
ml, and this solution was hydrolyzed at room temperature for about 2 hours with stirring.
15.0 g of sec-butoxide and 1.0 g of sodium methylate were added and stirred to prepare a mixed solution of tetraethyl silicate hydrolyzate and aluminum-sec-butoxide. A mixture of 30 ml of ammonia water (concentration 25 wt%), 30 ml of water, and 20 ml of methanol was added dropwise to this mixed solution over 1 hour, and then left at room temperature overnight to obtain a uniform gel. This gel was dried at 60°C, then baked at 900°C for 5 hours, then ground in a ball mill, and then finely ground in a jet mill (Seishin Enterprises, Model FS-4) to form silica-alumina-sodium oxide components. A silica composite oxide powder was obtained. The average particle diameter of this silica composite oxide powder was 2.1 μm according to a centrifugal sedimentation type particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., CAPA-500), and the specific surface area was 2.2 m 2 /g according to the BET method. . Furthermore, the strength (pKa) of the surface acid sites was greater than 0.8 and less than 1.7. Next, 10 g of this silica composite oxide powder was transferred to a mortar, and 10 ml of ethanol was added and stirred to form a slurry. Here, G-n
- After adding 0.1 ml of propylamine and stirring for 5 minutes,
γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane
0.20g was added and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain surface-modified silica composite oxide powder (hereinafter referred to as powder). Next, paste (D) was prepared according to the following recipe. (D) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 627Kg/cm 2
The tensile strength of the cured product after boiling in water at 100°C for 72 hours was 631 Kg/cm 2 , and no decrease in strength was observed after boiling. Also, the bending strength is 1650
It was Kg/ cm2 . Example 5 A composite range was prepared using surface-modified silica composite oxide powder in the same manner as in Example 1 except for the silane coupling agent and the amount added shown in Table 1, and the various physical properties were evaluated. It was measured. Table 1 shows the results.
It was shown to. No decrease in tensile strength was observed after boiling.

【表】 比較例 1 撹拌機付きの内容積3のガラス製反応容器に
メタノール1.20を導入し、これに0.40のアン
モニア水溶液(濃度25wt%)を加えてアンモニ
ア性アルコール溶液を調製し、ここへテトラエチ
ルシリケート30gを約1時間かけて添加し、反応
生成物を析出させた。なお反応中は反応器の温度
を20℃に保つた。反応終了後さらに30分間撹拌を
続けた後、乳白色の反応液からエバポレーターで
溶媒を除去し、更に80℃で減圧乾燥する事により
乳白色の粉体を得た。次に、この乳白色の粉体を
900℃、1時間焼成した後、メノウ乳バチで分散
し、シリカ粉末を得た。このシリカ粉末は走査型
電子顕微鏡の観察から粒子径は0.26μm〜0.42μm
の範囲にあり、平均粒子径は0.35μmで、かつ真
球状で、BET法による比表面積は8m2/gであつ
た。また表面酸点の強度(pKa)は3.3より大き
く、4.1以下であつた。 次に、このシリカ粉末を乳バチに移し、エタノ
ール10mlを加え、撹拌しスラリー状態とした。こ
こへn−プロピルアミン0.14mlを加え5分間撹拌
した後、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン0.20gを加え、20分間撹拌した。この時
スラリー状態を保つために蒸発分のエタノールを
随時補給した。次にこのスラリーからエバポレー
ターで溶媒を除去し、80℃で15時間減圧乾燥する
事により表面改質されたシリカ複合酸化物粉体
(以下粉体と称する)を得た。 次いで、下記の処方によりペースト(E)を調製し
た。 (E)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は678Kg/cm2
であり、その硬化体を100℃、水中で72時間煮沸
した後の引張強度は502Kg/cm2で、煮沸前の74%
に低下した。 比較例 2 超微粉子シリカ(非晶質SiO2、比表面積200
m2/g、徳山曹達社製、製品名レオロシールQS−
102)6.0gを乳バチに移し、エタノール40mlを加
え、撹拌しスラリー状態とした。ここへn−プロ
ピルアミン1.30mlを加え、5分間撹拌した後、γ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
1.90gを加え20分間撹拌した。次に、このスラリ
ーからエバポレーターで溶媒を除去し、80℃で15
時間乾燥する事により表面改質された無機酸化物
粉体(以下粉体と称する)を得た。なお、表面
改質以前の表面酸点の強度(pKa)は3.3より大
きく4.1以下であつた。 次いで下記の処方によりペースト(F)を調製し
た。 (F)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 46重量部 32.4 〃 21.6 〃 0.27 〃 0.27 〃 このペーストの硬化体の引張強度は345Kg/cm2
であり、その硬化体を100℃水中で72時間煮沸し
た後の引張強度は270Kg/cm2で、煮沸前の78%に
低下していた。 比較例 3 石英粉末(龍森社製、製品名VXS)をジエツ
トミル(セイシン企業社製、FS−4型)により
微粉砕し、微細な石英粉末(平均粒子径2.7μm、
比表面体2.0m2/g)を得た。次に、この石英粉末
10.0gを乳バチに移し、エタノール10mlを加え、
撹拌しスラリー状態とした。ここへn−プロピル
アミン0.07mlを加え5分間撹拌した後、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン0.10gを
加え20分間撹拌した。この時、スラリー状態を保
つように蒸発分のエタノールを随時補給した。次
にこのスラリーからエバポレーターで溶媒を除去
し、80℃で15時間減圧乾燥する事により表面改質
された無機酸化物粉体(以下粉体と称する)を
得た。なお、表面改質以前の表面酸点の強度は
3.3より大きく、4.1以下であつた。 次いで下記の処方によりペースト(G)を調製し
た。 (G)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は632Kg/cm2
であり、その硬化体を100℃水中で72時間煮沸し
た後の引張強度は426Kg/cm2で、煮沸前の67%に
低下した。 比較例 4 実施例1と同様の方法で調製した表面処理して
いないシリカ複合酸化物粉体50gを乳バチに移
し、エタノール50mlを加え、撹拌しスラリー状態
とした。ここへγ−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン1.0gを加え20分間撹拌した。こ
の時スラリー状態を保つように蒸発分のエタノー
ルを随時補給した。次に、このスラリーからエバ
ポレーターで溶媒を除去し、80℃で15時間減圧乾
燥する事により、表面改質された無機酸化物粉体
(以下粉体と称する)を得た。 次いで、下記の処方によりペースト(H)を調製し
た。 (H)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は626Kg/cm2
であり、その硬化体を100℃水中で72時間煮沸し
た後の引張強度は401Kg/cm2で、煮沸前の64%に
低下した。また、曲げ強度は870Kg/cm2であり、
歯ブラシ摩耗深さは2.5μmであつた。 比較例 5 アルミナ粉末(住友電工社製、AKP−20平均
粒径0.3μm)10gを乳バチに移し、エタノール10
mlを加え、撹拌しスラリー状態とした。ここへn
−プロピルアミン0.14mlを加え5分間撹拌した
後、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン0.20gを加え20分間撹拌した。この時スラリ
ー状態を保つように蒸発分のエタノールを随時補
給した。次に、このスラリーからエバポレーター
で溶媒を除去し、80℃で15時間減圧乾燥する事に
より表面改質された無機酸化物粉体(以下粉体
とする)を得た。 次いで、下記の処方によりペースト(I)を調製し
た。 (I)粉体 bis−GMA TEGDMA CQ DMBE 70重量部 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 このペーストの硬化体の引張強度は581Kg/cm2
であり、その硬化体を100℃水中で72時間煮沸し
た後の引張強度は424Kg/cm2で、煮沸前の73%に
低下した。また、曲げ強度は810Kg/cm2であり、
歯ブラシ摩耗深さは2.7μmであつた。
[Table] Comparative Example 1 Methanol 1.20% was introduced into a glass reaction vessel with an internal volume of 3 equipped with a stirrer, and 0.40% ammonia aqueous solution (concentration 25 wt%) was added to prepare an ammoniacal alcohol solution, and tetraethyl 30 g of silicate was added over about 1 hour to precipitate the reaction product. The temperature of the reactor was maintained at 20°C during the reaction. After the reaction was completed, stirring was continued for an additional 30 minutes, the solvent was removed from the milky white reaction liquid using an evaporator, and the mixture was further dried under reduced pressure at 80°C to obtain a milky white powder. Next, add this milky white powder to
After firing at 900°C for 1 hour, the mixture was dispersed with an agate milk drum to obtain silica powder. This silica powder has a particle size of 0.26 μm to 0.42 μm as observed using a scanning electron microscope.
The particles had an average particle diameter of 0.35 μm, were perfectly spherical, and had a specific surface area of 8 m 2 /g by the BET method. The strength (pKa) of the surface acid sites was greater than 3.3 and less than 4.1. Next, this silica powder was transferred to a mortar, 10 ml of ethanol was added, and the mixture was stirred to form a slurry. After 0.14 ml of n-propylamine was added and stirred for 5 minutes, 0.20 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain surface-modified silica composite oxide powder (hereinafter referred to as powder). Next, paste (E) was prepared according to the following recipe. (E) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 678Kg/cm 2
The tensile strength of the cured product after boiling in water at 100℃ for 72 hours is 502Kg/ cm2 , which is 74% of that before boiling.
It declined to . Comparative example 2 Ultrafine silica powder (amorphous SiO 2 , specific surface area 200
m 2 /g, manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd., product name: Reolo Seal QS-
102) 6.0 g was transferred to a milk drum, 40 ml of ethanol was added, and the mixture was stirred to form a slurry. Add 1.30 ml of n-propylamine to this, stir for 5 minutes, and then
-methacryloxypropyltrimethoxysilane
1.90g was added and stirred for 20 minutes. Next, remove the solvent from this slurry using an evaporator and heat the slurry for 15 minutes at 80℃.
By drying for hours, a surface-modified inorganic oxide powder (hereinafter referred to as powder) was obtained. The strength (pKa) of the surface acid sites before surface modification was greater than 3.3 and less than 4.1. Next, a paste (F) was prepared according to the following recipe. (F) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 46 parts by weight 32.4 〃 21.6 〃 0.27 〃 0.27 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 345Kg/cm 2
After boiling the cured product in water at 100°C for 72 hours, the tensile strength was 270 Kg/cm 2 , which was 78% lower than before boiling. Comparative Example 3 Quartz powder (manufactured by Tatsumori Co., Ltd., product name VXS) was finely pulverized using a jet mill (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd., model FS-4) to obtain fine quartz powder (average particle size 2.7 μm,
A specific surface area of 2.0 m 2 /g) was obtained. Next, this quartz powder
Transfer 10.0g to milk drumsticks, add 10ml of ethanol,
The mixture was stirred to form a slurry. After adding 0.07 ml of n-propylamine and stirring for 5 minutes, 0.10 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added and stirring for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain a surface-modified inorganic oxide powder (hereinafter referred to as powder). The strength of the surface acid sites before surface modification is
It was greater than 3.3 and less than 4.1. Next, paste (G) was prepared according to the following recipe. (G) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 632Kg/cm 2
After boiling the cured product in water at 100°C for 72 hours, the tensile strength was 426 Kg/cm 2 , which was 67% lower than before boiling. Comparative Example 4 50 g of unsurface-treated silica composite oxide powder prepared in the same manner as in Example 1 was transferred to a milk pestle, 50 ml of ethanol was added, and the mixture was stirred to form a slurry. 1.0 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added thereto and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain a surface-modified inorganic oxide powder (hereinafter referred to as powder). Next, paste (H) was prepared according to the following recipe. (H) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 626Kg/cm 2
After boiling the cured product in water at 100°C for 72 hours, the tensile strength was 401 Kg/cm 2 , which was 64% lower than before boiling. In addition, the bending strength is 870Kg/cm 2 ,
The toothbrush wear depth was 2.5 μm. Comparative Example 5 10g of alumina powder (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., AKP-20 average particle size 0.3μm) was transferred to a milk drumstick, and 10g of ethanol was added.
ml was added and stirred to form a slurry. here n
- After adding 0.14 ml of propylamine and stirring for 5 minutes, 0.20 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added and stirred for 20 minutes. At this time, the evaporated amount of ethanol was replenished as needed to maintain the slurry state. Next, the solvent was removed from this slurry using an evaporator, and the slurry was dried under reduced pressure at 80°C for 15 hours to obtain a surface-modified inorganic oxide powder (hereinafter referred to as powder). Next, paste (I) was prepared according to the following recipe. (I) Powder bis-GMA TEGDMA CQ DMBE 70 parts by weight 18 〃 12 〃 0.15 〃 0.15 〃 The tensile strength of the cured product of this paste is 581Kg/cm 2
After boiling the cured product in water at 100°C for 72 hours, the tensile strength was 424 Kg/cm 2 , which was 73% lower than before boiling. In addition, the bending strength is 810Kg/cm 2 ,
The toothbrush wear depth was 2.7 μm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 表面酸点の強度(pKa)が−3.0より高く3.3
以下の範囲であるシリカ複合酸化物粉体を第一級
又は第二級の脂肪族アミンで処理し、次いでシラ
ンカツプリング剤と反応させることを特徴とする
シリカ複合酸化物粉体の製造方法。 2 シリカ複合酸化物粉体が比表面積2〜100m2/
gの範囲である特許請求の範囲第1項記載の方
法。
[Claims] 1. The strength (pKa) of the surface acid site is higher than -3.0 and is 3.3.
A method for producing silica composite oxide powder, which comprises treating silica composite oxide powder in the following range with a primary or secondary aliphatic amine, and then reacting it with a silane coupling agent. 2 Silica composite oxide powder has a specific surface area of 2 to 100 m 2 /
The method according to claim 1, which is within the scope of g.
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