JPH06316407A - Production of silica sol - Google Patents

Production of silica sol

Info

Publication number
JPH06316407A
JPH06316407A JP3370594A JP3370594A JPH06316407A JP H06316407 A JPH06316407 A JP H06316407A JP 3370594 A JP3370594 A JP 3370594A JP 3370594 A JP3370594 A JP 3370594A JP H06316407 A JPH06316407 A JP H06316407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silica
reaction
particle size
reaction medium
alkali
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3370594A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3584485B2 (en
Inventor
Keiko Tazaki
桂子 田崎
Yasuyoshi Hamada
恭好 濱田
Norikazu Osawa
則和 大沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Priority to JP03370594A priority Critical patent/JP3584485B2/en
Publication of JPH06316407A publication Critical patent/JPH06316407A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3584485B2 publication Critical patent/JP3584485B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To efficiently produce a spherical silica uniform in size within the range of 3-100nm dispersed particle diameter when a silica sol is produced by hydrolyzing an alkyl silicate with an alkali catalyst. CONSTITUTION:A reactive medium is kept at 0.002-0.1mol/l alkali concn. and >=30mol/l water concn. and alkyl silicate is added to the medium so that Si atoms are contained by 7-80mol per 1 mol alkali. This alkali silicate is allowed to react in the medium at 45 deg.C to the b.p. of the resulting reactive mixture.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不純物を含まない球状
シリカゾルの製造法の改良に関する。特に本発明は、3
〜100 ナノメートル(nm)の揃った大きさを有するシリカ
のゾルを製造するのに好適である。本発明の製造方法で
得られたシリカゾルは、Al、Fe、その他の多価金属や遊
離アニオン等の不純物を含まないので、高純度シリカゲ
ル、ゼオライト等の原料、触媒用バインダー、研磨剤等
に有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a method for producing spherical silica sols containing no impurities. Particularly, the present invention is 3
It is suitable for producing silica sols having uniform sizes of -100 nanometers (nm). Since the silica sol obtained by the production method of the present invention does not contain impurities such as Al, Fe, other polyvalent metals and free anions, it is useful as a raw material for high-purity silica gel, zeolite, etc., a binder for catalysts, an abrasive, etc. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】水ガラスを原料とし、酸による中和もし
くはイオン交換などの方法によりシリカゾルを得る方法
は古くより知られている。また、四塩化珪素の熱分解に
より、金属等の不純物をほとんど含有しない高純度のシ
リカ微粉末が得られる。一方、触媒としてアンモニアを
含有するアルコール溶液中で、アルキルシリケートを加
水分解させることにより、高純度のシリカ粒子を得る方
法は既に知られている。例えば、ジャーナル・オブ・コ
ロイド・アンド・インターフェース・サイエンス(J. Co
lloid and Interface Sci.) 第26巻(1968 年) 第62〜69
頁に著者ステーバーらは、数モル/リットルのアンモニ
ア及び数モル/リットル〜15モル/リットルの水を含む
アルコール溶液に、0.28モル/リットルのテトラエチル
シリケートを添加して加水分解することにより、50〜90
0 nmのシリカ粒子が得られることを報告している。
2. Description of the Related Art A method for obtaining silica sol from water glass as a raw material by a method such as neutralization with an acid or ion exchange has been known for a long time. Further, by pyrolyzing silicon tetrachloride, high-purity fine silica powder containing almost no impurities such as metals can be obtained. On the other hand, a method of obtaining highly pure silica particles by hydrolyzing an alkyl silicate in an alcohol solution containing ammonia as a catalyst is already known. For example, Journal of Colloid and Interface Science (J. Co.
lloid and Interface Sci.) Volume 26 (1968) 62-69
The authors Stabber et al. On page cite the addition of 0.28 mol / l tetraethyl silicate to an alcoholic solution containing several mol / l of ammonia and several mol / l to 15 mol / l of water to hydrolyze 50- 90
It has been reported that 0 nm silica particles can be obtained.

【0003】特開昭 62-275005号公報には、シード粒子
を含む水−アルコール系分散液(アルコール35〜97%)
をアンモニア等でアルカリ性に保ちながら、アルコキシ
ドを添加し加水分解することにより、 0.1〜10μのシリ
カ粒子を得る方法が記載されている。特開昭 63-74911
号公報には、アンモニア等のアルカリ性触媒をアルコキ
シシランに対し 0.5〜10のモル比に、そして水を5〜20
モル/リットルの濃度に含有するアルコール溶液中で、
アルコキシシランを30℃以上の温度で加水分解するこ
とにより、100 nm以下のシリカ粒子を得る方法が記載さ
れている。同公報は、この反応温度が高い程、生成シリ
カの粒子径が小さくなることを開示している。
Japanese Patent Laid-Open No. 62-275005 discloses a water-alcohol dispersion liquid containing seed particles (alcohol 35 to 97%).
There is described a method of obtaining silica particles having a particle size of 0.1 to 10 µm by adding an alkoxide and hydrolyzing it while maintaining alkaline with ammonia or the like. JP 63-74911
In the publication, an alkaline catalyst such as ammonia is used in a molar ratio of 0.5 to 10 with respect to an alkoxysilane, and water is added in an amount of 5 to 20.
In an alcohol solution containing a concentration of mol / liter,
A method for obtaining silica particles of 100 nm or less by hydrolyzing an alkoxysilane at a temperature of 30 ° C. or higher is described. The publication discloses that the higher the reaction temperature, the smaller the particle size of the produced silica.

【0004】特開昭 61-209910号公報には、0.5 〜10%
の水酸化第4級アンモニウムと分散剤としての0.01〜0.
001%の界面活性剤の存在下に、珪酸エステルを加水分解
後、60〜70℃で濃縮する方法により、粒子径10nm程度の
シリカゾルを得る方法が記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 61-209910 discloses 0.5-10%.
Quaternary ammonium hydroxide and 0.01 to 0 as a dispersant.
A method of obtaining a silica sol having a particle size of about 10 nm by a method of hydrolyzing a silicate ester in the presence of 001% of a surfactant and then concentrating at 60 to 70 ° C. is described.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】水ガラスを原料として
中和またはイオン交換してシリカゾルを得る方法では金
属や遊離アニオン等の不純物を完全に除去することがで
きない。四塩化珪素の熱分解法で得られるシリカ微粉末
は凝集粒子であり、水に分散しても単分散のゾルを得る
ことが出来ない。
In the method of obtaining silica sol by neutralizing or ion-exchanging water glass as a raw material, impurities such as metals and free anions cannot be completely removed. The silica fine powder obtained by the thermal decomposition method of silicon tetrachloride is agglomerated particles, and a monodispersed sol cannot be obtained even when dispersed in water.

【0006】一般に、アルキルシリケートをアルコール
中で加水分解する方法では、生成シリカ粒子は50nm〜数
μの大きさを有し、特に100nm 以下の大きさのときは単
分散性が良好でない。上記ステーバーらの方法では、反
応液中のアンモニア及び水の濃度を変動させることによ
り、生成シリカの粒子径をコントロールすることができ
るが、アンモニア濃度が高い程生成するシリカの粒子径
が大きくなる傾向にある。
Generally, in the method of hydrolyzing an alkyl silicate in alcohol, the produced silica particles have a size of 50 nm to several μm, and especially when the size is 100 nm or less, the monodispersibility is not good. In the method of Staver et al., The particle size of silica produced can be controlled by varying the concentrations of ammonia and water in the reaction solution, but the higher the ammonia concentration, the larger the particle size of silica produced. It is in.

【0007】上記特開昭 63-74911 号公報の方法では、
生成シリカ粒子径をコントロールするには、非常に厳密
な温度管理を要し、目的粒子径のシリカを再現性良く得
ることが難しい。また、生成粒子の粒度分布は広く、粒
子形状も歪になり易い。上記特開昭 61-209910号公報の
方法では、反応系に分散剤として界面活性剤を添加する
ことを要し、その上この添加に由来する生成ゾル中の界
面活性剤が、ゾルの用途分野によっては好ましくない結
果を与えることがある。そしてこの方法では界面活性剤
を使用してもなお加水分解や粒子成長がおこりにくいた
め、10nmを越える粒子を得るのは困難であり、且つ生成
シリカの安定性が不十分で高濃度化することができな
い。また粒子径や粒度分布をコントロールすることは困
難である。
According to the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-74911,
In order to control the particle size of the produced silica, very strict temperature control is required, and it is difficult to obtain silica having the target particle size with good reproducibility. In addition, the particle size distribution of the generated particles is wide and the particle shape is likely to be distorted. In the method of the above-mentioned JP-A-61-209910, it is necessary to add a surfactant as a dispersant to the reaction system, and the surfactant in the produced sol resulting from this addition is used in the application field of the sol. May give unfavorable results. With this method, it is difficult to obtain particles larger than 10 nm because hydrolysis and particle growth do not easily occur even if a surfactant is used, and the stability of the produced silica is insufficient and high concentration is required. I can't. Further, it is difficult to control the particle size and particle size distribution.

【0008】本発明は、これら従来の方法における問題
を解消して、Al、Feその他の多価金属や遊離アニオン、
界面活性剤等の不純物を含まず、そして3〜100nm の粒
子径と揃った大きさを有する球状シリカの水性ゾルを効
率よく製造する方法を提供しようとするものである。
The present invention solves the problems in these conventional methods to provide Al, Fe and other polyvalent metals and free anions,
An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing an aqueous sol of spherical silica which does not contain impurities such as a surfactant and has a particle size of 3 to 100 nm and a uniform size.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の水性シリカゾル
の製造方法は、反応媒体を、その1リットル当たり 0.0
02〜0.1 モルのアルカリ濃度と30モル以上の水濃度に保
ちながら、この反応媒体に上記アルカリ1モルに対して
Si原子として7〜80モルとなる量のアルキルシリケート
を加え、45℃〜この反応媒体の沸点以下の温度でこのア
ルキルシリケートを加水分解させると共に、この加水分
解によって生じた珪酸の重合を進行させて3〜100nm の
粒子径を有するコロイダルシリカをこの反応媒体中に生
成させることを特徴とする。
In the method for producing an aqueous silica sol of the present invention, the reaction medium is used in an amount of 0.0
While maintaining an alkali concentration of 02 to 0.1 mol and a water concentration of 30 mol or more, the reaction medium is mixed with 1 mol of the alkali.
Add an amount of 7-80 moles of alkyl silicate as Si atom to hydrolyze the alkyl silicate at a temperature of 45 ° C to the boiling point of the reaction medium or lower, and to advance polymerization of silicic acid generated by the hydrolysis. Colloidal silica having a particle size of 3 to 100 nm is produced in this reaction medium.

【0010】本発明に用いられる反応媒体中のアルカリ
は、アンモニア、Na、K 、Li等アルカリ金属の水酸化
物、水溶性アミン、4級アンモニウム水酸化物などであ
り、特にアルカリ金属の水酸化物は反応性が高く、好ま
しく使用される。アルカリ金属を含有しないシリカゾル
を得たい場合には上記の如き含窒素塩基性化合物を使用
する。反応媒体中のこれらアルカリの濃度は、反応媒体
1リットル当たり 0.002〜0.1 モルの濃度に維持され
る。このアルカリの濃度は、アルカリ金属水酸化物の場
合では、この反応媒体中のアルカリ金属原子のモル数に
基づいて計算され、また、アンモニア、水溶性アミン、
4級アンモニウム水酸化物などでは、この反応媒体中の
当該化合物に含まれる窒素原子のモル数に基づいて計算
される。
The alkali in the reaction medium used in the present invention is a hydroxide of an alkali metal such as ammonia, Na, K and Li, a water-soluble amine, a quaternary ammonium hydroxide, and the like. The product is highly reactive and is preferably used. When it is desired to obtain a silica sol containing no alkali metal, the above-mentioned nitrogen-containing basic compound is used. The concentration of these alkalis in the reaction medium is maintained at a concentration of 0.002 to 0.1 molar per liter of reaction medium. The alkali concentration is calculated based on the number of moles of alkali metal atoms in the reaction medium in the case of alkali metal hydroxides, and also ammonia, water-soluble amines,
For quaternary ammonium hydroxide and the like, the calculation is based on the number of moles of nitrogen atoms contained in the compound in the reaction medium.

【0011】本発明に使用されるアルキルシリケート
は、珪酸モノマー若しくは重合度 2〜10の珪酸オリゴマ
ーのアルキルエステルである。このアルキル基として
は、1〜3の炭素数を有するものが好ましい。また分子
内に異なったアルキル基を有する混合エステルや、これ
らアルキルシリケートの混合物も用いることができる。
好ましいアルキルシリケートの例としては、テトラメチ
ルシリケート、テトラエチルシリケート、メチルトリエ
チルシリケート等が挙げられる。
The alkyl silicate used in the present invention is an alkyl ester of a silicic acid monomer or a silicic acid oligomer having a degree of polymerization of 2 to 10. The alkyl group preferably has 1 to 3 carbon atoms. Also, a mixed ester having different alkyl groups in the molecule, or a mixture of these alkyl silicates can be used.
Examples of preferable alkyl silicates include tetramethyl silicate, tetraethyl silicate, and methyl triethyl silicate.

【0012】このアルキルシリケートは、本発明の方法
による反応の終了時点で全反応液中のこのアルキルシリ
ケートに由来するSi原子として4モル/リットル以下、
好ましくは 0.1〜2モル/リットルの濃度となる量が用
いられる。このアルキルシリケートは、上記反応媒体中
のアルカリ1モルに対し、当該アルキルシリケートのSi
原子として7〜80モル、好ましくは10〜60モルの比率に
上記反応媒体に加えられる。このアルキルシリケートの
量が多いときには、反応の進行と共に反応液中の副生ア
ルコール濃度が高まるが、反応の終了時点まではこの副
生アルコール濃度は8モル/リットル以下に維持するの
が好ましい。反応液中でこの副生アルコール濃度を維持
するには、反応系からこの副生アルコールを留出除去さ
せることによって容易に行うことができる。
At the end of the reaction according to the method of the present invention, the alkyl silicate is 4 mol / liter or less as Si atoms derived from the alkyl silicate in the entire reaction solution,
It is preferably used in such an amount that a concentration of 0.1 to 2 mol / liter is obtained. This alkyl silicate is equivalent to 1 mol of alkali in the reaction medium,
It is added to the reaction medium in a ratio of 7 to 80 mol, preferably 10 to 60 mol, as atoms. When the amount of this alkyl silicate is large, the concentration of by-product alcohol in the reaction solution increases with the progress of the reaction, but it is preferable to maintain this by-product alcohol concentration at 8 mol / liter or less until the end of the reaction. The concentration of this by-product alcohol in the reaction solution can be easily maintained by distilling and removing this by-product alcohol from the reaction system.

【0013】上記反応媒体にアルキルシリケートを加え
て、45℃〜この反応媒体の沸点以下の温度でこの反応媒
体とアルキルシリケートを接触させることにより、アル
キルシリケートを加水分解反応させると共に、これによ
って生じた反応媒体中の珪酸の重合反応を進行させるこ
とができる。そしてこの珪酸の重合反応の進行によって
反応媒体中にシリカの核粒子が生成し、その粒子成長に
よって3〜100nm 、好ましくは5〜100nm の揃った粒子
径を有するコロイダルシリカが生成する。
The alkyl silicate is added to the reaction medium, and the alkyl silicate is hydrolyzed by contacting the reaction medium with the alkyl silicate at a temperature between 45 ° C. and the boiling point of the reaction medium or lower. The polymerization reaction of silicic acid in the reaction medium can proceed. As the silicic acid polymerization reaction proceeds, core particles of silica are produced in the reaction medium, and the particle growth thereof produces colloidal silica having a uniform particle size of 3 to 100 nm, preferably 5 to 100 nm.

【0014】この加水分解反応は、減圧、常圧、加圧の
いずれの圧力下でも行うことができるが、45℃以上、好
ましくは55℃から反応混合物の沸点以下の温度で充分な
攪拌下に行うのがよい。この加水分解反応は、上記反応
媒体にアルキルシリケートを加えることによって形成さ
れた反応混合物からアルキルシリケートが消失するまで
続けられ、通常、1〜24時間程度で終了させることがで
きる。
This hydrolysis reaction can be carried out under any of reduced pressure, normal pressure and increased pressure, but at a temperature of 45 ° C. or higher, preferably 55 ° C. to the boiling point of the reaction mixture or lower with sufficient stirring. Good to do. This hydrolysis reaction is continued until the alkyl silicate disappears from the reaction mixture formed by adding the alkyl silicate to the reaction medium, and can usually be completed in about 1 to 24 hours.

【0015】本発明による水性シリカゾルの製造には、
種々の操作を採用することができる。例えば、上記の反
応媒体と、媒体中のアルカリに対し上記モル比量のアル
キルシリケートを容器に投入後、上記圧力及び温度に保
って充分に攪拌してもよい。或いは容器中の反応媒体を
加熱によって上記温度を保ちながら、充分な攪拌下の当
該反応媒体に、上記モル比量のアルキルシリケートを、
一度に又は間欠的に、或いは、更に好ましい方法として
当該反応媒体の1リットル当たり毎時0.02〜2モルの速
さで、好ましくは連続的に添加することによっても行う
ことができる。
For the production of the aqueous silica sol according to the present invention,
Various operations can be employed. For example, the reaction medium and the alkyl silicate in the above molar ratio relative to the alkali in the medium may be charged into a container and then sufficiently stirred while maintaining the pressure and temperature. Alternatively, while maintaining the temperature by heating the reaction medium in the container, the reaction medium under sufficient stirring, the alkyl silicate in the above molar ratio,
It can be carried out all at once or intermittently, or as a more preferable method, by adding continuously at a rate of 0.02 to 2 mol / l of the reaction medium, preferably continuously.

【0016】アルキルシリケートが消失した反応混合物
は、更に70℃以上、好ましくは80〜100 ℃で、30分以
上、好ましくは1〜6時間程度加熱熟成を行うのが好ま
しい。この加熱熟成は、反応混合物中の副生アルコール
を留出させながら、或いはこの留出後に行ってもよい。
本発明による水性シリカゾルの製造方法は、粒子成長の
能力を有する種粒子を予め含有させた液中で行ってもよ
い。この種粒子としては、その表面にシリカの沈着が起
こり得るものであって、製造の目的とする粒子径より小
さいものであれば、如何なる物質からなっていてもよい
が、シリカの微細粒子が好ましい。
The reaction mixture from which the alkyl silicate has disappeared is further subjected to heat aging at 70 ° C. or higher, preferably 80 to 100 ° C., for 30 minutes or longer, preferably for 1 to 6 hours. This heat aging may be carried out while distilling off the by-product alcohol in the reaction mixture, or after this distilling.
The method for producing an aqueous silica sol according to the present invention may be carried out in a liquid in which seed particles having the ability of particle growth are previously contained. The seed particles may be composed of any substance as long as silica deposition can occur on the surface thereof and have a particle size smaller than the particle size intended for production, but fine particles of silica are preferred. .

【0017】本発明の方法で得られたシリカゾルは、蒸
発法、限外ろ過法等の通常の方法によって濃縮すること
がきる。この濃縮によって約40%までの安定なシリカゾ
ルが得られる。
The silica sol obtained by the method of the present invention can be concentrated by a usual method such as an evaporation method and an ultrafiltration method. This concentration gives a stable silica sol up to about 40%.

【0018】[0018]

【作用】アルキルシリケートをアルコール溶媒中アルカ
リ触媒で加水分解することによる通常のシリカ粒子の製
造では、径の大きいシリカ粒子が生成するのに対して、
本発明により、本質的に水性の媒体中でアルキルシリケ
ートを加水分解させることによって、5〜100nm の粒子
径の揃った球状コロイダルシリカの安定な水性ゾルが生
成することは意外なことである。
[Function] In the usual production of silica particles by hydrolyzing an alkyl silicate with an alkali catalyst in an alcohol solvent, silica particles having a large diameter are produced.
It is surprising that, according to the present invention, hydrolyzing an alkyl silicate in an essentially aqueous medium produces a stable aqueous sol of spherical colloidal silica with a uniform particle size of 5 to 100 nm.

【0019】恐らく、この径の小さいコロイダルシリカ
粒子の生成は、次のように考えられる。すなわち、アル
キルシリケートをアルコール溶媒中アルカリ触媒で加水
分解することによる通常のシリカ粒子の製造では、この
加水分解で生成した珪酸はアルコール溶媒中では不安定
であるから直ちに凝集し、その結果アルコール溶媒中に
粒子径の大きなシリカが生成する。
Probably, the formation of the colloidal silica particles having the small diameter is considered as follows. That is, in the production of ordinary silica particles by hydrolyzing an alkyl silicate in an alcohol solvent with an alkali catalyst, the silicic acid produced by this hydrolysis is unstable in the alcohol solvent and immediately aggregates, resulting in the alcohol solvent. Silica with a large particle size is generated.

【0020】これに対し、30モル/ リットル以上の水と
0.002 〜0.1 モル/ リットルのアルカリを含有する反応
媒体中では、アルキルシリケートの加水分解によって生
成した珪酸は、Si/アルカリのモル比が低いときには、
珪酸モノマー又はその低重合度オリゴマーが当該液中の
Siに対し充分な量のアルカリにより安定化され、凝集を
起こすことなく、反応媒体中でのその安定な溶液の状態
に保たれる。
On the other hand, 30 mol / liter or more of water
In a reaction medium containing 0.002 to 0.1 mol / liter of alkali, the silicic acid produced by the hydrolysis of the alkyl silicate, when the Si / alkali molar ratio is low,
Silicic acid monomer or its low polymerization degree oligomer
It is stabilized by a sufficient amount of alkali with respect to Si and remains in its stable solution state in the reaction medium without causing agglomeration.

【0021】そして加水分解の進行と共に、この反応媒
体中の珪酸モノマー又はその低重合度オリゴマーの濃度
が高まるにつれて、すなわちSi/アルカリのモル比が高
まるにつれて、この反応媒体は珪酸モノマー又はその低
重合度オリゴマーを溶解状態に保ちきれなくなって、つ
いにシリカの微細な核粒子がこの反応媒体中に析出し、
それ以後反応媒体中で生じた珪酸がこの核粒子のまわり
に重合することにより、シリカの粒子成長が起こる。本
発明の方法では、この温度で生成した珪酸を直ちに粒子
成長させることが特徴である。
With the progress of hydrolysis, as the concentration of the silicic acid monomer or its low polymerization degree oligomer in the reaction medium increases, that is, as the Si / alkali molar ratio increases, the reaction medium becomes silicic acid monomer or its low polymerization degree. Degree, it becomes impossible to keep the oligomer in the dissolved state, and finally fine silica core particles are precipitated in this reaction medium,
After that, silicic acid generated in the reaction medium is polymerized around the core particles to cause particle growth of silica. The method of the present invention is characterized in that particles of silicic acid generated at this temperature are immediately grown.

【0022】反応媒体中でアルキルシリケートを加水分
解させても、Si/アルカリのモル比が7以下という低い
比率では、シリカの粒子成長は殆ど起こらないが、この
モル比が7以上高い程シリカの粒子成長は速やかに進行
すること、及びこのモル比が80以上にも高くなると、ア
ルキルシリケートの加水分解が著しく遅くなることが見
出された。
Even if the alkyl silicate is hydrolyzed in the reaction medium, at a low Si / alkali molar ratio of 7 or less, particle growth of silica hardly occurs. However, the higher the molar ratio, the higher the silica ratio. It was found that the particle growth proceeded rapidly and that when the molar ratio was higher than 80, the hydrolysis of the alkyl silicate was significantly delayed.

【0023】そして、 0.1モル/リットルより高いアル
カリ濃度を有する反応媒体を用いると、当該反応媒体中
に析出するシリカ核粒子の濃度が高くなり、核粒子同士
の凝集が起こりやすく、大きさが揃ったシリカ粒子のゾ
ルが得られない。逆に、0.002 モル/リットルより低い
アルカリ濃度を有する反応媒体を用いると、アルキルシ
リケートの加水分解速度が著しく遅くなる。
When a reaction medium having an alkali concentration higher than 0.1 mol / liter is used, the concentration of silica core particles precipitated in the reaction medium becomes high, and the core particles are apt to aggregate with each other, resulting in uniform size. A silica particle sol cannot be obtained. Conversely, the use of a reaction medium having an alkali concentration lower than 0.002 mol / l results in a significantly slower hydrolysis rate of the alkyl silicate.

【0024】一般に、反応温度,アルカリの種類、アル
キルシリケート濃度等の条件を同一にした場合には、Si
/アルカリのモル比が高い程生成するシリカの粒子径は
大きくなる。また、反応に供されるアルキルシリケート
の量が、反応終点の全反応液中4モル/リットル以上と
いう多い量になると、生成シリカ粒子同志の凝集が起こ
り易く、分散性の良いシリカゾルが得られない。更に加
水分解により生成したアルコールの濃度が高くなると、
アルキルシリケートの加水分解が充分に進みにくくなっ
たり、生成シリカ粒子の凝集が起こることがあるので、
反応中のアルコール濃度は8モル/リットル以下に保つ
ことが好ましい。
Generally, when the reaction temperature, the type of alkali, the concentration of alkyl silicate and the like are the same, Si
The higher the molar ratio of / alkali, the larger the particle size of the silica produced. Further, when the amount of the alkyl silicate to be used in the reaction is as large as 4 mol / liter or more in the total reaction liquid at the end of the reaction, the silica particles produced tend to agglomerate and a silica sol with good dispersibility cannot be obtained. . When the concentration of alcohol produced by hydrolysis further increases,
The hydrolysis of the alkyl silicate may not progress sufficiently, or the silica particles produced may aggregate, so
The alcohol concentration during the reaction is preferably maintained at 8 mol / liter or less.

【0025】炭素数4以上のアルキル基を有するシリケ
ートは加水分解されにくく、また、その加水分解により
生成するアルコールは水に対する溶解度が低いから、本
発明に用いるには好ましくない。反応温度は、特に珪酸
の脱水縮合に影響を与える。反応温度が45℃より低い
と、コロイダルシリカの粒子成長が起こりにくく、成長
前の微細な大きさに留まっている多量のシリカ粒子が液
中のアルカリを多量に吸着するから、液中には遊離状態
にあるアルカリが少なくなり、アルキルシリケートの加
水分解も遅くなる。45℃以上の好ましい温度では、他の
条件を同一にして反応させると、生成するコロイダルシ
リカ粒子の径は、反応温度が高い程大きくなり易い。
The silicate having an alkyl group having 4 or more carbon atoms is not easily hydrolyzed, and the alcohol produced by the hydrolysis has low solubility in water, which is not preferable for use in the present invention. The reaction temperature particularly affects the dehydration condensation of silicic acid. When the reaction temperature is lower than 45 ° C, particle growth of colloidal silica is difficult to occur, and a large amount of silica particles remaining in a fine size before growth adsorb a large amount of alkali in the liquid, so that it is free in the liquid. There is less alkali in the state and the hydrolysis of the alkyl silicate is slower. At a preferable temperature of 45 ° C. or higher, when the reaction is carried out under the same other conditions, the diameter of the produced colloidal silica particles tends to increase as the reaction temperature increases.

【0026】反応中に好ましく行われる攪拌によって、
反応媒体中でのアルキルシリケートの加水分解及びその
結果生成した珪酸のシリカ粒子への重合による沈着が一
様に進行する。また、一部のアルキルシリケートが反応
媒体に不溶のままこの反応媒体に接触しているのみであ
っても、反応混合液の充分な攪拌によって、このアルキ
ルシリケートはこの反応媒体中懸濁状態に維持され、反
応媒体との接触による加水分解或いはこの液中への溶解
が円滑に進行する。
By the stirring preferably carried out during the reaction,
The hydrolysis of the alkyl silicate in the reaction medium and the deposition of the resulting silicic acid on the silica particles by polymerization proceed uniformly. Further, even if a part of the alkyl silicate is insoluble in the reaction medium and is only in contact with the reaction medium, the alkyl silicate is maintained in a suspended state in the reaction medium by sufficient stirring of the reaction mixture. Thus, hydrolysis by contact with the reaction medium or dissolution in this liquid proceeds smoothly.

【0027】種粒子を含有する反応媒体にアルキルシリ
ケートを加える方法では、アルキルシリケートの加水分
解により生じた珪酸が、反応の当初から種粒子の表面に
結合することにより粒子成長が起こるので、成長シリカ
粒子の径はSi/アルカリのモル比や反応温度に影響され
にくい。この方法では、0.01〜2重量%の種粒子を含有
する反応媒体が、特に粒子径の揃ったシリカ粒子を生成
させるのに好都合である。
In the method of adding the alkyl silicate to the reaction medium containing the seed particles, since the silica growth generated by the hydrolysis of the alkyl silicate is bonded to the surface of the seed particles from the beginning of the reaction, the growth silica is grown. The particle size is not easily affected by the Si / alkali molar ratio and reaction temperature. In this method, a reaction medium containing 0.01 to 2% by weight of seed particles is convenient for producing silica particles having a particularly uniform particle size.

【0028】反応終了後に行われる70℃以上での熟成
は、反応混合物中に残存する未成長粒子を消失させて、
安定なゾルを生成させるのに有効である。
The aging at 70 ° C. or higher performed after completion of the reaction eliminates ungrown particles remaining in the reaction mixture,
It is effective in producing a stable sol.

【0029】[0029]

【実施例】【Example】

実施例1 攪拌機及びコンデンサー付き3リットルのステンレス製
反応容器に、1773 gの純水と13.3 gの 10 % NaOH 水溶
液を仕込み、オイルバスによりこの反応容器内液温を80
℃に保った。次いで、攪拌下のこの容器内に、214 g の
市販テトラエチルシリケートを、2.5 時間かけて連続的
に供給した。この供給の開始後約1時間経過時点で容器
内の液は、コロイド性の微濁を呈した。
Example 1 A 3 liter stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer and a condenser was charged with 1773 g of pure water and 13.3 g of 10% NaOH aqueous solution, and the temperature of the liquid in the reaction vessel was adjusted to 80 by an oil bath.
It was kept at ℃. Then 214 g of commercial tetraethyl silicate was continuously fed into this vessel under stirring over 2.5 hours. About 1 hour after the start of this supply, the liquid in the container exhibited colloidal turbidity.

【0030】上記供給を終了したとき、容器内液温を88
℃まで上昇させ、この温度で1時間還流を行った。次い
で、容器内の液を蒸発させ、蒸気を器外に排出させるこ
とにより、液温が95℃になるまで濃縮した。次いで、容
器内の液全量を器外に取り出し、これをロータリーエバ
ポレーターにより 300 gまで濃縮したところ、20.2重量
% のSiO2濃度、10.6のpH及び2.6 mPa ・ s の25℃粘度を
有するシリカゾルを得た。このゾル中のエタノール残存
量をガスクロマトグラフィーで測定したところ、0.1 重
量%以下であった。
When the above supply is completed, the liquid temperature in the container is set to 88
The temperature was raised to 0 ° C., and the mixture was refluxed at this temperature for 1 hour. Then, the liquid in the container was evaporated and the vapor was discharged to the outside of the container to concentrate the liquid until the liquid temperature reached 95 ° C. Then, the total amount of the liquid in the container was taken out of the device and concentrated to 300 g by a rotary evaporator.
A silica sol having a SiO 2 concentration of%, a pH of 10.6 and a viscosity of 2.6 mPa · s at 25 ° C. was obtained. When the amount of ethanol remaining in this sol was measured by gas chromatography, it was 0.1% by weight or less.

【0031】このゾルのBET法による粒子径は13.5nm
であった。コルターサブミクロン粒子アナライザーN4
(以下、「N4」という。)による動的光散乱法粒子径
は18nmであった。このゾルのコロイダルシリカは、図1
に20万倍の電子顕微鏡写真として示されている。この写
真から測定した平均粒子径は16nmであり、その標準偏差
は2nmであった。このゾルのコロイダルシリカは、粒度
分布の狭い球状粒子である。
The particle diameter of this sol measured by the BET method is 13.5 nm.
Met. Colter Submicron Particle Analyzer N4
The particle size by dynamic light scattering method (hereinafter referred to as "N4") was 18 nm. The colloidal silica of this sol is shown in Figure 1.
It is shown as a 200,000 times electron micrograph. The average particle size measured from this photograph was 16 nm, and the standard deviation was 2 nm. The colloidal silica of this sol is spherical particles having a narrow particle size distribution.

【0032】別に、上記ゾルを陽イオン交換樹脂で処理
したところ、19.8重量% のSiO2濃度、4.7 のpH及び2.5
mPa ・ s の25℃粘度を有する酸性シリカゾルが得られ
た。 実施例2 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、1629 gの純水
と13.7 gの10%NaOH水溶液を仕込み、オイルバスにより
容器内液温を80℃に保った。次いで、攪拌下のこの容器
内に、357 g の市販テトラエチルシリケートを、5時間
かけて供給した。この供給終了後、実施例1と同様にし
て500 g まで濃縮したところ、20重量%のSiO2濃度、10.
5のpH及び2mPa ・ s の25℃粘度を有するシリカゾルが
得られた。こゾルのシリカ粒子は、18nmのBET法粒子
径、28nmの「N4」粒子径及び25nmの電子顕微鏡写真に
よる粒子径を有していた。
Separately, the above sol was treated with a cation exchange resin to obtain a SiO 2 concentration of 19.8 wt%, a pH of 4.7 and a pH of 2.5.
An acidic silica sol having a viscosity of 25 ° C. of mPa · s was obtained. Example 2 The same reaction vessel used in Example 1 was charged with 1629 g of pure water and 13.7 g of a 10% NaOH aqueous solution, and the liquid temperature in the vessel was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then, 357 g of commercially available tetraethyl silicate was fed into this vessel under stirring over 5 hours. After the end of this supply, the product was concentrated to 500 g in the same manner as in Example 1 to obtain a SiO 2 concentration of 20% by weight, 10.
A silica sol having a pH of 5 and a viscosity of 2 mPa · s at 25 ° C. was obtained. The silica particles of this sol had a BET method particle size of 18 nm, a "N4" particle size of 28 nm and an electron micrograph particle size of 25 nm.

【0033】比較例1 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、1706 gの純水
と80 gの10%NaOH水溶液を仕込み、オイルバスにより容
器内液温を80℃に保った。次いで、攪拌下のこの容器内
に、214 g の市販テトラエチルシリケートを、2.5 時間
かけて供給した。この容器内の反応液は、上記供給途中
で凝集ゲルの生成による濁りを生じた。一晩静置後、生
成液からゲルを除き、上澄み液を回収した。この回収液
は、pH 11.4 のシリカゾルであったが、そのコロイダル
シリカは 7.2 nm のBET法粒子径と34nmの「N4」粒
子径を有していた。
Comparative Example 1 The same reaction vessel used in Example 1 was charged with 1706 g of pure water and 80 g of 10% NaOH aqueous solution, and the liquid temperature in the vessel was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then 214 g of commercial tetraethyl silicate was fed into this vessel under stirring over 2.5 hours. The reaction liquid in this container became turbid due to the formation of an agglomerated gel during the supply. After standing overnight, the gel was removed from the resulting solution and the supernatant was collected. The recovered liquid was a silica sol having a pH of 11.4, and the colloidal silica had a BET method particle size of 7.2 nm and an "N4" particle size of 34 nm.

【0034】比較例2 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、1773 gの純水
と13.3 gの10%NaOH水溶液と214 g の市販テトラエチル
シリケートを仕込み、攪拌下容器内液温を30℃に保っ
た。この容器内では当初水層と油層とが混在していた
が、上記仕込みから約10時間経過時点で、上記油層が消
失してこの容器内の液は均一になった。この均一な液は
透明であり、9.5 のpHを有していたが、成長粒子は存在
していなかった。またこの反応液を88℃で1 時間加熱し
たが液は透明なままであり、粒子成長は認められなかっ
た。
Comparative Example 2 The same reaction vessel used in Example 1 was charged with 1773 g of pure water, 13.3 g of 10% NaOH aqueous solution and 214 g of commercially available tetraethyl silicate, and the liquid temperature in the vessel was set to 30 with stirring. It was kept at ℃. Although the water layer and the oil layer were initially mixed in this container, the oil layer disappeared and the liquid in the container became uniform about 10 hours after the charging. The homogeneous liquid was clear and had a pH of 9.5 but no growing particles. When this reaction solution was heated at 88 ° C for 1 hour, the solution remained transparent and no particle growth was observed.

【0035】実施例3 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、実施例1で得
られたSiO2濃度20.2重量%のシリカゾル50g と純水1579
g と10%NaOH水溶液13.7g とを仕込み、オイルバスによ
り容器内液温を80℃に保った。次いで、攪拌下のこの容
器内に、357 gの市販テトラエチルシリケートを、5時
間かけて供給した。この供給の終了後、実施例1と同様
にして容器内の液量が550 g になるまで濃縮することに
より、20重量%のSiO2濃度、10.4のpH及び2mPa ・ s の
25℃粘度を有するシリカゾルを得た。 このゾルのコロ
イダルシリカは、27nmのBET法粒子径、43nmの「N
4」粒子径及び38nmの電子顕微鏡写真による粒子径を有
し、標準偏差は2nmであった。このシリカ粒子の20万倍
の電子顕微鏡写真が図2に示されている。その粒子径分
布は非常に狭いことが認められる。このことは、供給し
たアルキルシリケートの加水分解により生成した珪酸
が、反応液中に新たな核を形成することなく、当初から
この液中に共存するコロイダルシリカ粒子上に沈着し
て、この粒子の成長に消費されたことを意味している。
Example 3 In the same reaction vessel used in Example 1, 50 g of the silica sol having a SiO 2 concentration of 20.2% by weight obtained in Example 1 and pure water 1579.
g and 10% NaOH aqueous solution 13.7 g were charged, and the liquid temperature in the container was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then, 357 g of commercially available tetraethyl silicate was fed into this vessel under stirring over 5 hours. After the end of this supply, by concentrating in the same manner as in Example 1 until the amount of liquid in the container reached 550 g, a SiO 2 concentration of 20 wt%, a pH of 10.4 and 2 mPa · s of 2 mPa · s was obtained.
A silica sol having a viscosity of 25 ° C. was obtained. The colloidal silica of this sol has a BET method particle size of 27 nm and “N of 43 nm”.
4 "particle size and 38 nm electron micrograph particle size with a standard deviation of 2 nm. A 200,000 times electron micrograph of the silica particles is shown in FIG. It can be seen that its particle size distribution is very narrow. This means that the silicic acid produced by the hydrolysis of the supplied alkyl silicate does not form a new nucleus in the reaction solution and is deposited on the colloidal silica particles that are present in the solution from the beginning, and It means that it was consumed for growth.

【0036】実施例4 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、実施例3で得
られたSiO2濃度20重量%のシリカゾル50g と純水1579g
と10%NaOH水溶液13.7g とを仕込み、オイルバスにより
容器内液温を80℃に保った。次いで、攪拌下のこの容器
内に、357 g の市販テトラエチルシリケートを、5時間
かけて供給した。この供給の終了後、実施例1と同様に
して容器内の液量が550gになるまで濃縮することによ
り、20重量%のSiO2濃度、10.4のpH及び2 mPa ・ sの25
℃粘度を有するシリカゾルを得た。
Example 4 In the same reaction vessel used in Example 1, 50 g of the silica sol having a SiO 2 concentration of 20% by weight obtained in Example 3 and 1579 g of pure water were used.
And 13.7 g of 10% NaOH aqueous solution were charged, and the liquid temperature in the container was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then, 357 g of commercially available tetraethyl silicate was fed into this vessel under stirring over 5 hours. After the end of this supply, by concentrating in the same manner as in Example 1 until the amount of liquid in the container reached 550 g, a SiO 2 concentration of 20 wt%, a pH of 10.4 and a pH of 2 mPa · s of 25 were obtained.
A silica sol having a viscosity of ° C was obtained.

【0037】このゾルのコロイダルシリカは、63nmのB
ET法粒子径、110nm の「N4」粒子径及び85nmの電子
顕微鏡写真による粒子径を有していた。 実施例5 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、純水1769g と
20重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液17 g
とを仕込み、オイルバスにより容器内液温を80℃に保っ
た。次いで、攪拌下のこの容器内に、214gの市販テトラ
エチルシリケートを、1.6 時間かけて供給した。この供
給の終了後、実施例1と同様にして容器内の液量が300g
になるまで濃縮することにより、20重量%のSiO2濃度、
9.4 の及び2.5 mPa ・ sの25℃粘度を有するシリカゾル
を得た。
The colloidal silica of this sol has a B of 63 nm.
It had an ET method particle size, a 110 nm "N4" particle size and an 85 nm particle size according to an electron micrograph. Example 5 1769 g of pure water was placed in the same reaction vessel used in Example 1.
17 g of 20% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
And were charged, and the liquid temperature in the container was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then 214 g of commercial tetraethyl silicate was fed into this vessel under stirring over 1.6 hours. After the end of this supply, the amount of liquid in the container was 300 g as in Example 1.
20% by weight SiO 2 concentration,
A silica sol having a viscosity of 9.4 and 2.5 mPa · s at 25 ° C. was obtained.

【0038】このゾルのコロイダルシリカは、12nmのB
ET法粒子径、20nmの「N4」粒子径及び17nmの電子顕
微鏡写真による粒子径を有していた。 実施例6 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、純水1775g と
10重量%のアンモア水11gを仕込み、オイルバスにより
容器内液温を80℃に保った。次いで、攪拌下のこの容器
内に、214gの市販テトラエチルシリケートを、1.4 時間
かけて供給した。この供給の終了後、実施例1と同様に
して容器内の液量が300gになるまで濃縮することによ
り、20重量%のSiO2濃度、8.5 のpH及び2.5 mPa ・ sの
25℃粘度を有すシリカゾルを得た。
The colloidal silica of this sol has a B of 12 nm.
It had an ET method particle size, a 20 nm "N4" particle size and a 17 nm electron micrograph particle size. Example 6 1775 g of pure water was added to the same reaction vessel used in Example 1.
11 g of 10% by weight Ammore water was charged and the liquid temperature in the container was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then 214 g of commercial tetraethyl silicate was fed into this vessel under stirring over 1.4 hours. After the end of this supply, by concentrating in the same manner as in Example 1 until the liquid amount in the container reached 300 g, a SiO 2 concentration of 20% by weight, a pH of 8.5 and a pressure of 2.5 mPa · s was obtained.
A silica sol having a viscosity of 25 ° C. was obtained.

【0039】このゾルのコロイダルシリカは、13nmのB
ET法粒子径、18nmの「N4」粒子径及び16nmの電子顕
微鏡写真による粒子径を有していた。 実施例7 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、純水1784 gと
モノエタノールアミン2.1 g とを仕込み、オイルバスに
より容器内液温を80℃に保った。次いで、攪拌下のこの
容器内に、214gの市販テトラエチルシリケートを、1.5
時間かけて供給した。この供給の終了後、実施例1と同
様にして容器内の液量が300gになるまで濃縮することに
より、20重量%のSiO2濃度、9.9 のpH及び2.2 mPa ・ s
の25℃粘度をするシリカゾルを得た。
The colloidal silica of this sol has a B of 13 nm.
It had an ET method particle size, 18 nm "N4" particle size and 16 nm electron micrograph particle size. Example 7 The same reaction vessel used in Example 1 was charged with 1784 g of pure water and 2.1 g of monoethanolamine, and the liquid temperature in the vessel was kept at 80 ° C. by an oil bath. Then, in this vessel under stirring, 214 g of commercially available tetraethyl silicate was added to 1.5
Supplied over time. After the end of this supply, by concentrating in the same manner as in Example 1 until the amount of liquid in the container reached 300 g, a SiO 2 concentration of 20 wt%, a pH of 9.9 and 2.2 mPa · s.
A silica sol having a viscosity of 25 ° C. was obtained.

【0040】このゾルのコロイダルシリカは、19.4nmの
BET法粒子径、14nmの「N4」粒子径及び20nmの電子
顕微鏡写真による粒子径を有していた。 実施例8 実施例1に用いたものと同じ反応容器に、1500g の純水
と13.7g の10%NaOH 水溶液を仕込み、オイルバス中で液
温を80℃に保った。次いで、攪拌下の容器内に357gの市
販テトラエチルシリケート及び50g の1%NaOH水溶液を、
同時にそれぞれ5時間かけて反応容器に供給した。この
供給終了後、実施例1と同様にして、500gまで濃縮した
ところ20重量% のSiO2濃度、10.5のpH、2 mPa ・ s の25
℃粘度を有するシリカゾルが得られた。このゾルのシリ
カ粒子は15nmの BET法粒子径、22nmの「N4」粒子径及
び、18nmの電子顕微鏡による粒子径を有していた。
The colloidal silica of this sol had a BET method particle size of 19.4 nm, a "N4" particle size of 14 nm, and an electron micrograph particle size of 20 nm. Example 8 1500 g of pure water and 13.7 g of 10% NaOH aqueous solution were charged in the same reaction vessel as used in Example 1 and the liquid temperature was kept at 80 ° C. in an oil bath. Then, in a container under stirring, 357 g of commercially available tetraethyl silicate and 50 g of a 1% NaOH aqueous solution,
At the same time, each was supplied to the reaction vessel over 5 hours. After the end of this supply, the product was concentrated to 500 g in the same manner as in Example 1, whereupon a SiO 2 concentration of 20 wt%, a pH of 10.5, and a concentration of 2 mPa · s of 25
A silica sol having a viscosity of ° C was obtained. The silica particles of this sol had a BET method particle size of 15 nm, a “N4” particle size of 22 nm, and an electron microscope particle size of 18 nm.

【0041】実施例9 攪拌機および精留管付きコンデンサーを取り付けた 3リ
ットルのステンレス製反応容器に、1500g の純水と8gの
10%NaOH 水溶液を仕込み、オイルバス中で液温87℃に保
った。次いで、攪拌下の容器内に520gの市販テトラエチ
ルシリケート及び240gの0.5%NaOH水溶液を、同時にそれ
ぞれ 5時間かけて反応容器に供給した。反応が進行する
と共にエタノールが生成したため、反応液の温度がほぼ
88℃に保たれるように含水アルコールを留出させながら
反応を行った。供給終了後、実施例1と同様にして、48
7gで濃縮したところ30重量% のSiO2濃度、10.6のpH、2m
Pa・ sの25℃粘度を有するシリカゾルが得られた。この
ゾルのシリカ粒子は20nmのBET法粒子径、28nmの「N4」
粒子径及び、26nmの電子顕微鏡による粒子径を有してい
た。
Example 9 1500 g of pure water and 8 g of pure water were placed in a 3-liter stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer and a condenser with a rectification tube.
A 10% NaOH aqueous solution was charged and the liquid temperature was kept at 87 ° C in an oil bath. Then, 520 g of commercially available tetraethyl silicate and 240 g of 0.5% NaOH aqueous solution were simultaneously supplied to the reaction container in the stirred container for 5 hours each. As the reaction progressed and ethanol was produced, the temperature of the reaction solution was almost
The reaction was carried out while distilling the hydrous alcohol so that the temperature was kept at 88 ° C. After the supply was completed, the same procedure as in Example 1 was performed.
Concentrated with 7 g, 30 wt% SiO 2 concentration, 10.6 pH, 2 m
A silica sol having a viscosity of 25 ° C. of Pa · s was obtained. The silica particles of this sol have a BET method particle size of 20 nm and "N4" of 28 nm.
It had a particle size and an electron microscope particle size of 26 nm.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、数nm〜100nm の粒子径
を有する揃った大きさの球状シリカのゾルを製造するこ
とができる。そしてこのゾルは、数十重量%のシリカ濃
度まで濃縮することができ、長期にわたり安定である。
本発明の方法で得られたシリカゾルを陽イオン交換樹脂
で処理することにより、酸性のシリカゾルを得ることが
できる。また、本発明の方法で得られたシリカゾルか
ら、その中に含まれる副生アルコールを留出によって除
くことにより、アルコール分を含まない水性シリカゾル
を得ることができる。更に、本発明の方法により得られ
たシリカゾルの液状媒体を、有機溶媒で置換することに
より、オルガノゾルと呼ばれる有機溶媒分散のシリカゾ
ルを得ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to produce a uniform-sized spherical silica sol having a particle diameter of several nm to 100 nm. And this sol can be concentrated to a silica concentration of several tens wt% and is stable for a long period of time.
An acidic silica sol can be obtained by treating the silica sol obtained by the method of the present invention with a cation exchange resin. Further, by removing the by-product alcohol contained therein by distillation from the silica sol obtained by the method of the present invention, an aqueous silica sol containing no alcohol can be obtained. Furthermore, by replacing the liquid medium of the silica sol obtained by the method of the present invention with an organic solvent, an organic solvent-dispersed silica sol called an organosol can be obtained.

【0043】本発明の方法により得られたシリカ粒子
は、Al、Fe、その他多価金属やアニオン等の不純成分を
含まず、シリコンウェハー用研磨剤、液体クロマトグラ
フィー担体用高純度シリカゲル等の原料、触媒用バイン
ダー、特殊ゼオライトの原料、電子材料用塗料に添加さ
れるマイクロフィラー、高分子フィルム用マイクロフィ
ラー等に有用である。
The silica particles obtained by the method of the present invention do not contain impure components such as Al, Fe and other polyvalent metals and anions, and are raw materials such as polishing agents for silicon wafers and high-purity silica gel for liquid chromatography carriers. It is also useful as a binder for catalysts, a raw material for special zeolites, microfillers added to coating materials for electronic materials, microfillers for polymer films, and the like.

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

【図1】図1は、実施例1で得られたコロイダルシリカ
の粒子構造を示す20万倍の電子顕微鏡写真である。
1 is a 200,000 times electron micrograph showing the particle structure of the colloidal silica obtained in Example 1. FIG.

【図2】図2は、実施例3で得られたコロイダルシリカ
の粒子構造を示す20万倍の電子顕微鏡写真である。
FIG. 2 is a 200,000 times electron micrograph showing the particle structure of the colloidal silica obtained in Example 3.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応媒体を、その1リットル当たり 0.0
02〜0.1 モルのアルカリ濃度と30モル以上の水濃度に保
ちながら、この反応媒体に上記アルカリ1モルに対して
Si原子として7〜80モルとなる量のアルキルシリケート
を加え、45℃〜この反応媒体の沸点以下の温度でこのア
ルキルシリケートを加水分解させると共に、この加水分
解によって生じた珪酸の重合を進行させて3〜100nm の
粒子径を有するコロイダルシリカをこの反応媒体中に生
成させることを特徴とする水性シリカゾルの製造方法。
1. The reaction medium is 0.0 per liter.
While maintaining an alkali concentration of 02 to 0.1 mol and a water concentration of 30 mol or more, the reaction medium is mixed with 1 mol of the alkali.
Add an amount of 7-80 moles of alkyl silicate as Si atom to hydrolyze the alkyl silicate at a temperature of 45 ° C to the boiling point of the reaction medium or lower, and to advance polymerization of silicic acid generated by the hydrolysis. A process for producing an aqueous silica sol, characterized in that colloidal silica having a particle size of 3 to 100 nm is produced in this reaction medium.
JP03370594A 1993-03-03 1994-03-03 Method for producing silica sol Expired - Lifetime JP3584485B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03370594A JP3584485B2 (en) 1993-03-03 1994-03-03 Method for producing silica sol

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5-42437 1993-03-03
JP4243793 1993-03-03
JP03370594A JP3584485B2 (en) 1993-03-03 1994-03-03 Method for producing silica sol

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06316407A true JPH06316407A (en) 1994-11-15
JP3584485B2 JP3584485B2 (en) 2004-11-04

Family

ID=26372451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03370594A Expired - Lifetime JP3584485B2 (en) 1993-03-03 1994-03-03 Method for producing silica sol

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3584485B2 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001521979A (en) * 1997-10-31 2001-11-13 ナノグラム・コーポレーション Abrasive particles for surface finishing
JP2002338232A (en) * 2001-05-18 2002-11-27 Nippon Chem Ind Co Ltd Secondary flocculated colloidal silica, method for producing the same and abrasive composition using the same
JP2005060217A (en) * 2003-07-25 2005-03-10 Fuso Chemical Co Ltd Silica sol and manufacturing method therefor
JP2005298276A (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Hiroko Ishikuri Micro high purity metal oxide and its manufacturing method
WO2010087262A1 (en) 2009-01-30 2010-08-05 旭化成ケミカルズ株式会社 Method for producing silica-supported catalyst, and method for producing unsaturated carboxylic acid or unsaturated nitrile
JP2010182811A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Nippon Chem Ind Co Ltd Semiconductor wafer polishing composition and method of manufacturing the same
WO2010134542A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 扶桑化学工業株式会社 Sulfonic acid-modified aqueous anionic silica sol and method for producing same
WO2014199903A1 (en) 2013-06-10 2014-12-18 日産化学工業株式会社 Silica sol and method for producing silica sol
WO2014199904A1 (en) 2013-06-10 2014-12-18 日産化学工業株式会社 Silica-containing resin composition and method for producing same, and molded article produced from silica-containing resin composition
US9199921B2 (en) 2011-04-21 2015-12-01 Asahi Kasei Chemicals Corporation Silica-supported catalyst
JP2016149402A (en) * 2015-02-10 2016-08-18 株式会社フジミインコーポレーテッド Composition for polishing
US9550683B2 (en) 2007-03-27 2017-01-24 Fuso Chemical Co., Ltd. Colloidal silica, and method for production thereof
WO2021153502A1 (en) * 2020-01-28 2021-08-05 三菱ケミカル株式会社 Silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, method for manufacturing semiconductor wafer, and method for manufacturing semiconductor device
KR20210133286A (en) 2019-03-06 2021-11-05 후소카가쿠코교 가부시키가이샤 Colloidal silica and its preparation method
KR20210133285A (en) 2019-03-06 2021-11-05 후소카가쿠코교 가부시키가이샤 Colloidal silica and its preparation method
TWI837319B (en) 2019-03-06 2024-04-01 日商扶桑化學工業股份有限公司 Colloidal silicon oxide and manufacturing method thereof

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001521979A (en) * 1997-10-31 2001-11-13 ナノグラム・コーポレーション Abrasive particles for surface finishing
JP2002338232A (en) * 2001-05-18 2002-11-27 Nippon Chem Ind Co Ltd Secondary flocculated colloidal silica, method for producing the same and abrasive composition using the same
JP2005060217A (en) * 2003-07-25 2005-03-10 Fuso Chemical Co Ltd Silica sol and manufacturing method therefor
JP4580674B2 (en) * 2004-04-13 2010-11-17 裕子 石栗 Method for producing fine high-purity metal oxide
JP2005298276A (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Hiroko Ishikuri Micro high purity metal oxide and its manufacturing method
US9550683B2 (en) 2007-03-27 2017-01-24 Fuso Chemical Co., Ltd. Colloidal silica, and method for production thereof
WO2010087262A1 (en) 2009-01-30 2010-08-05 旭化成ケミカルズ株式会社 Method for producing silica-supported catalyst, and method for producing unsaturated carboxylic acid or unsaturated nitrile
US8772195B2 (en) 2009-01-30 2014-07-08 Asahi Kasei Chemicals Corporation Method for producing silica-supported catalyst, and method for producing unsaturated carboxylic acid or unsaturated nitrile
EP3466533A1 (en) 2009-01-30 2019-04-10 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Methods for the oxidation or ammoxydation of propane characterized by the catalyst
US9000207B2 (en) 2009-01-30 2015-04-07 Asahi Kasei Chemicals Corporation Method for producing silica-supported catalyst, and method for producing unsaturated carboxylic acid or unsaturated nitrile
JP2010182811A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Nippon Chem Ind Co Ltd Semiconductor wafer polishing composition and method of manufacturing the same
WO2010134542A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 扶桑化学工業株式会社 Sulfonic acid-modified aqueous anionic silica sol and method for producing same
US9199921B2 (en) 2011-04-21 2015-12-01 Asahi Kasei Chemicals Corporation Silica-supported catalyst
KR20160018692A (en) 2013-06-10 2016-02-17 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 Silica-containing resin composition and method for producing same, and molded article produced from silica-containing resin composition
WO2014199903A1 (en) 2013-06-10 2014-12-18 日産化学工業株式会社 Silica sol and method for producing silica sol
KR20160018746A (en) 2013-06-10 2016-02-17 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 Silica sol and method for producing silica sol
CN105283413A (en) * 2013-06-10 2016-01-27 日产化学工业株式会社 Silica sol and method for producing silica sol
WO2014199904A1 (en) 2013-06-10 2014-12-18 日産化学工業株式会社 Silica-containing resin composition and method for producing same, and molded article produced from silica-containing resin composition
JPWO2014199903A1 (en) * 2013-06-10 2017-02-23 日産化学工業株式会社 Silica sol and method for producing silica sol
US9777141B2 (en) 2013-06-10 2017-10-03 Nissan Chemical Industries, Ltd. Silica-containing resin composition and method for producing same, and molded article produced from silica-containing resin composition
JP2018104288A (en) * 2013-06-10 2018-07-05 日産化学工業株式会社 Silica sol
US10239758B2 (en) 2013-06-10 2019-03-26 Nissan Chemical Industries, Ltd. Silica sol and method for producing silica sol
JP2016149402A (en) * 2015-02-10 2016-08-18 株式会社フジミインコーポレーテッド Composition for polishing
KR20210133286A (en) 2019-03-06 2021-11-05 후소카가쿠코교 가부시키가이샤 Colloidal silica and its preparation method
KR20210133285A (en) 2019-03-06 2021-11-05 후소카가쿠코교 가부시키가이샤 Colloidal silica and its preparation method
TWI837319B (en) 2019-03-06 2024-04-01 日商扶桑化學工業股份有限公司 Colloidal silicon oxide and manufacturing method thereof
TWI837321B (en) 2019-03-06 2024-04-01 日商扶桑化學工業股份有限公司 Colloidal silicon oxide and manufacturing method thereof
TWI837320B (en) 2019-03-06 2024-04-01 日商扶桑化學工業股份有限公司 Colloidal silicon oxide and manufacturing method thereof
TWI837318B (en) 2019-03-06 2024-04-01 日商扶桑化學工業股份有限公司 Colloidal silicon oxide and manufacturing method thereof
WO2021153502A1 (en) * 2020-01-28 2021-08-05 三菱ケミカル株式会社 Silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, method for manufacturing semiconductor wafer, and method for manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3584485B2 (en) 2004-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3584485B2 (en) Method for producing silica sol
JP5080061B2 (en) Method for producing neutral colloidal silica
US10160894B2 (en) Non-spherical silica sol, process for producing the same, and composition for polishing
US5597512A (en) Method for preparing elongated-shaped silica sol
TWI436947B (en) Colloidal silica and process for producing the same
JPS6374911A (en) Production of fine spherical silica
WO2010052945A1 (en) Aspherical silica sol, process for producing the same, and composition for polishing
JP2001048520A (en) Silica sql having long and narrow shape and its production
Rahman et al. Effect of anion electrolytes on the formation of silica nanoparticles via the sol–gel process
Lazareva et al. Synthesis of high-purity silica nanoparticles by sol-gel method
JP6011804B2 (en) Method for producing silica sol
JP3320440B2 (en) Coating liquid for film formation and method for producing the same
JP2926915B2 (en) Elongated silica sol and method for producing the same
JPH06199515A (en) Production of acidic silica sol
JP4458396B2 (en) Method for producing high-purity hydrophilic organic solvent-dispersed silica sol, high-purity hydrophilic organic solvent-dispersed silica sol obtained by the method, method for producing high-purity organic solvent-dispersed silica sol, and high-purity organic solvent-dispersed silica sol obtained by the method
JP2000247625A (en) High purity silica sol and its production
JP3758391B2 (en) High-purity silica aqueous sol and method for producing the same
JP3330984B2 (en) Method for producing monodisperse spherical silica
JP3746301B2 (en) Method for producing spherical silica particles
JP3950691B2 (en) Colloidal dispersion of cerium compound containing cerium III, process for its production and use thereof
JP3888728B2 (en) Method for producing high purity spherical silica
JP5905767B2 (en) Dispersion stabilization method of neutral colloidal silica dispersion and neutral colloidal silica dispersion excellent in dispersion stability
JPH0477309A (en) Production of silica particles
JPH0371366B2 (en)
JPH0764548B2 (en) Method for producing monodispersed silica particles

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20040726

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term