JPH054326B2 - - Google Patents

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JPH054326B2
JPH054326B2 JP1015472A JP1547289A JPH054326B2 JP H054326 B2 JPH054326 B2 JP H054326B2 JP 1015472 A JP1015472 A JP 1015472A JP 1547289 A JP1547289 A JP 1547289A JP H054326 B2 JPH054326 B2 JP H054326B2
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JP
Japan
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silica
temperature
sol
weight
parts
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JP1015472A
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English (en)
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JPH02196015A (ja
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Katsuyoshi Tsucha
Norio Noaki
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JNC Corp
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Chisso Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/16Preparation of silica xerogels
    • C01B33/163Preparation of silica xerogels by hydrolysis of organosilicon compounds, e.g. ethyl orthosilicate

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリカの製造方法に関する。さらに
詳しくは、アスペク比の高い棒状シリカの製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
半導体の樹脂封止材フイラーとして、天然シリ
カの粉砕品がある。しかし粉砕シリカは、充填時
にリード線を切断したり、純度が不十分で誤動作
をするなど問題がある。これらを解決するゾルゲ
ル法シリカは、ケイ素エステルに水を加えたゾル
液を、加水分解、脱水縮合反応により湿潤ゲルと
し、これを乾燥してシリカゲルとし、これを加熱
焼結したシリカである。たゾル液を有機溶媒中に
分散させ、シリカを得る方法(特開昭58−176136
号公報)、さらに界面活性剤を用いた(特開昭63
−85012号公報)がある。
〔発明が解決すべき問題点〕
従来のゾルゲル法によるシリカは、球状なた
め、封止材として機械的強度が不十分であり、ア
スペスト比の高い、棒状のシリカが望まれてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、1)ケイ酸エステルからゾルゲル法
によるシリカの製造法において、媒体100重量部
に対しゾル液35〜150重量部を添加し、かつ2段
昇温することを特徴とするシリカの製造方法であ
る。さらに好ましくは、2)40℃以下のゾル液に
対し、1段目の昇温を5℃から30℃、2段目の昇
温を3℃から20℃とすることを特徴とする上記の
シリカの製造方法。3)1段目の昇温を急激に行
い、その後2段目の昇温を0.5から10℃/minで
行うことを特徴とする上記のシリカの製造方法。
4)1段昇温前のケイ酸エステルに水を加えた加
水分解液の熟成時間を30分以上とし、2段目昇温
後の熟成時間を30分以上とすることを特徴とする
上記のシリカの製造方法。5)媒体を疎水性媒体
とすることを特徴とする上記のシリカの製造方
法。6)界面活性剤を添加した媒体を用いること
を特徴とする上記のシリカの製造方法。7)ケイ
酸エステルが、テトラメトキシシランまたはテト
ラエトキシシランとすることを特徴とするするこ
とを特徴とする上記のシリカの製造方法。8)界
面活性剤を添加した疎水性媒体に、テトラメトキ
シシランまたはテトラエトキシシランからの加水
分解物の40℃以下で30分以上熟成したゾル液を、
1段目昇温5℃から30℃の撹拌混合による急激昇
温をし、その後2段目昇温3℃から20℃の昇温速
度0.5℃から10℃/minで行い、その後熟成時間
を30分以上とすることを特徴とする上記のシリカ
の製造方法。9)HLB値5から9の界面活性剤
を添加したパラフイン系溶媒に、テトラメトキシ
シランから加水分解物の10℃から20℃で2時間以
上熟成したゾル液を、1段目昇温10℃から20℃の
撹拌混合による急激昇温をし、その後2段目昇温
5℃から15℃の昇温速度1℃から2℃/minで行
い、その後熟成時間を1時間以上とすることを特
徴とする上監のシリカの製造方法である。
本発明におけるゾルゲル法によるシリカの製造
方法は、まずケイ酸エステルに水を加えたゾル液
を、低温で、均一な混合状態にする。この温度
は、脱水縮合反応の進みにくい温度であり、好ま
しくは40℃以下であり、さら好ましくは10〜20℃
である。またこの低温のゾル液は、均一とするた
めに定温で熟成することもでき、好ましくは1〜
5時間熟成することで良好なゾル液が得られる。
次に2段昇温を行い、好ましくは40℃以下のゾ
ル液に対し、1段目の昇温5℃から30℃を急激に
行い、その後2段目の昇温3℃から20℃を昇温速
度0.5℃から10℃/minで行い、2段目昇温の後
の熟成時間を30分以上とする。さらに好ましく
は、10℃から20℃のゾル液に対し、1段目の昇温
を10℃から20℃急激に行い、2段目の昇温5℃か
ら15℃を昇温速度1℃から2℃/minで行い、2
段目昇温の後の熟成時間を1時間以上とする。こ
の2段昇温により、脱水縮合反応を急激に行い、
棒状に一方向に成長し、棒状シリカが良好に製造
できる。
本発明の媒体は、ゾル液より高温な疎水性媒体
であり、例えばケロシンのようなパラフイン系溶
媒などが使用される。ゾル液の使用量は、疎水性
媒体100重量部に対し35〜150重量部のゾル液を用
いる。35重量部未満では溶媒に対する分散質の量
が少なくなり、乳化分散が均一に行なわれないた
め棒状シリカは生成しにくくなり、150重量部を
越えると1段目の昇温速度が遅く棒状シリカは生
成しにくくなる。疎水性媒体中に、界面活性剤を
添加することができる。界面活性剤として非イオ
ン性界面活性剤のHLB値が5〜9のものが好ま
しい。二種以上混合してHLB値が5〜9の範囲
に入るように組合せて用いてもよい。このHLB
値が5〜9の範囲に入るように組合せて用いても
よい。このHLB値が7〜7.5の範囲から著しくは
ずれると、棒状のシリカは生成しにくくなる。ま
た界面活性剤の添加量は疎水性媒体に対し2〜5
重量%程度の量が好ましい。
本発明に用いるケイ酸エステルは、例えばテト
ラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどが
あげられる。
ケイ酸エステルと加水分解する水は、水、中性
のイオン交換水、蒸留水、あるいは塩酸、硝酸な
どの無機塩、シユウ酸などの有機酸、あるいはア
ンモニアなどの塩基により調整し、PHを3〜8に
したものが用いることができる。加水分解する水
の量は、ケイ酸エステル1molあたり2molの理論
値であるが100重量部に対し、45〜200重量部が好
ましい。
ゲル化反応後得られた湿潤ゲルを濾過し、洗浄
し、乾燥することにより、乾燥シリカを得る。更
に乾燥シリカを、1000℃程度の電気炉で焼成しシ
リカを得ることができる。
〔作 用〕
本発明におけるシリカの製造方法は、ケイ酸エ
ステルに水を加えたゾル液を、低温で、均一な混
合状態にし加水分解が一部開始する。次にゾル液
を撹拌中、ゾル液より高温の媒体を混合し急速に
1段目の昇温する。次に特定範囲の昇温速度で2
段目昇温をし脱水縮合のゾル化反応を行い、一方
向に成長したアスペクト比(長さ/径)の大きな
シリカが得られる。
(実施例) 得られたシリカのアスペクト比は、電子顕微鏡
により長さおよび径を観察した。
実施例 1 2のフラスコに、硝酸でPH4.4に調整した10
℃の水550gを入れ、さらに撹拌下、テトラメト
キシシラン580gを1時間かけて滴下した。滴下
後15℃の温度で3時間熟成させ、この加水分解物
をゾル液とした。
別の5のフラスコに、非イオン界面活性剤ソ
ルビタンモノオレエート(Span−80相当品)
30.4gとポリオキシエチレンソルビタンモノオレ
エート(Tween−80相当品)10.2gを溶解したケ
ロシン2258gを入れ、40℃に調節した。このとき
の界面活性剤のHLB値は7.0であつた。
4枚タービン羽根400rpm撹拌下の40℃ケロシ
ン中に、先に調整した15℃のゾル液を投入し、乳
化分散させた(ゾル濃度50重量部)。この乳化液
の温度は、31℃であつた。さらにこの乳化液を40
℃まで昇温速度1.5℃/minで二段階目の昇温を
させ、その後40℃2時間この状態で熟成させた。
この操作によりゾル液をゲル化させ、棒状シリカ
ゲルとなつた。
このシリカゲルをケロシンと濾別し、溶媒(テ
トラヒドロフラン,トルエン,メタノール)で洗
浄し、ロータリーエバポレーターで乾燥させた。
その後、電気炉で焼成(1000℃)して、棒状シリ
カ(長さ50μm径10〜5μm)を得、電顕写真を取
り、これを第1図に示す。
実施例 2 水440g、テトラメトキシシラン463g、ソルビ
タンモノオレエート24.3gとポリオキシエチレン
ソルビタンモノオレエート8.1g、ケロシン2376
gに変更した以外は実施例1に準じ、これにより
得た乳化液は、ゾル濃度38重量部、34℃であつ
た。また実施例1に準じて棒状シリカゲルを得、
その後焼成した棒状シリカは、長さ100〜50μm径
20〜10μmであつた。
実施例 3 ケロシン1566gに変更した以外は実施例1に準
じ、これにより得た乳化液は、ゾル濃度72重量
部、29℃であつた。また実施例1に準じて棒状シ
リカゲルを得、その後焼成した棒状シリカは、長
さ10μ径3〜1μであつた。
実施例 4 撹拌回転数100rpmに変更した以外は実施例1
に準じ、これにより得た乳化液は、ゾル濃度50重
量部、31℃であつた。また実施例1に準じて棒状
シリカゲルを得、その後焼成した棒状シリカは、
長さ50μ径10であつた。
比較例 1 水301g、テトラメトキシシラン318g、ソルビ
タンモノオレエート12.1gとポリオキシエチレン
ソルビタンモノオレエート4.0g、ケロシン1947
gに変更した以外は実施例1に準じ乳化分散させ
(ゾル濃度30重量部)、この乳化液の温度は、35℃
であつた。この状態で2時間熟成させると球状シ
リカゲルとなつた。
このシリカゲルを実施例1に準じ焼成して、球
状シリカ(径21μm)を得た。
比較例 2 PH4.2の水549g、テトラメトキシシラン580g、
ソルビタンモノオレエート12.1gとポリオキシエ
チレンソルビタンモノオレエート4.0g、ケロシ
ン1782gに変更した以外は実施例1に準じ乳化分
散させ(ゾル濃度47重量部)、この乳化液の温度
は、32℃であつた。さらにこの乳化液を40℃まで
昇温速度0.2℃/minで二段階目の昇温させゾル
液をゲル化させた以外は実施例1に準じ焼成し
て、球状シリカ(径15μm)を得た。
(発明の効果) 本発明のシリカの製造方法は、ゾル液を撹拌
中、急速に昇温するので、アスペクト比の高
い、棒状のシリカが得られる。このため従来の球
状シリカと異なり本発明のシリカは、封止材とし
て機械的強度の改善が見込まれ、半導体の樹脂封
止材フイラーとして有利に使用される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で得たシリカの粒子構造の
電子顕微鏡写真である。また第1図下部の白線の
長さは10μmを示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ケイ酸エステルからゾルゲル法によるシリカ
    の製造法において、媒体100重量部に対しゾル液
    35〜150重量部を添加し、かつ2段昇温すること
    を特徴とするシリカの製造方法。
JP1015472A 1989-01-25 1989-01-25 シリカの製造方法 Granted JPH02196015A (ja)

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