JPH0764548B2 - Method for producing monodispersed silica particles - Google Patents

Method for producing monodispersed silica particles

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JPH0764548B2
JPH0764548B2 JP2122403A JP12240390A JPH0764548B2 JP H0764548 B2 JPH0764548 B2 JP H0764548B2 JP 2122403 A JP2122403 A JP 2122403A JP 12240390 A JP12240390 A JP 12240390A JP H0764548 B2 JPH0764548 B2 JP H0764548B2
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silica particles
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清 長野
喜凡 田中
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触媒化成工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、粒度分布がシャープであり、かつ単分散され
たシリカ粒子の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing monodispersed silica particles having a sharp particle size distribution.

発明の技術的背景 粒度分布がシヤープなシリカ粒子は、セラミック原料、
樹脂用フィラー、液晶セル用スペーサなどにその用途が
期待されている。特に、粒径が0.1μm以上と大きく、
しかもその粒度分布がシャープであるシリカ粒子は液晶
セル用のスペーサーとしての用途が期待されている。
TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION Silica particles having a sharp particle size distribution are ceramic raw materials,
It is expected to be used as a filler for resins and a spacer for liquid crystal cells. In particular, the particle size is as large as 0.1 μm or more,
Moreover, silica particles having a sharp particle size distribution are expected to be used as spacers for liquid crystal cells.

上記のようなシリカ粒子を製造するには、従来水−アル
コール系溶媒中でアルコキシシランなどをアルカリ触媒
の存在下で加水分解させる方法が知られている。
In order to produce the above silica particles, conventionally known is a method of hydrolyzing an alkoxysilane in a water-alcohol solvent in the presence of an alkali catalyst.

このような方法として、たとえば本発明者らは、特開昭
62−275005号公報において、粒子成長の核となるシード
が分散された水−アルコール系溶媒中で、アルコキシシ
ラン等の金属アルコキシドを加水分解させ、加水分解物
をこのシード上に付着させて粒子を成長させることによ
り、粒径が大きく、しかも単分散された粒子を得る方法
を開示している。
As such a method, for example, the inventors of the present invention have
In JP-A-62-275005, in a water-alcohol-based solvent in which a seed that is a nucleus of particle growth is dispersed, a metal alkoxide such as alkoxysilane is hydrolyzed, and a hydrolyzate is attached onto the seed to form particles. Disclosed is a method for obtaining monodispersed particles having a large particle size by growing the particles.

この方法によれば、粒径が0.1〜10μm程度と大きく、
かつ粒度分布がシャープな単分散されたシリカ粒子が得
られる。
According to this method, the particle size is as large as 0.1 to 10 μm,
In addition, monodispersed silica particles having a sharp particle size distribution can be obtained.

ところで上記のような方法では、粒子の成長過程または
生成粒子が沈降したとき粒子の一部が凝集することがあ
る。もしこのように凝集した粒子が生成すると、超音波
等で分散処理を施しても再分散が困難となり、得られる
粒子は粒径が不均一になりやすくなる。このため粒子の
成長過程あるいは生成粒子が沈降したときに粒子が凝集
することがなく、より均一でしかも安定であり、かつ単
分散された粒子の製造方法の出現が望まれている。
By the way, in the method as described above, a part of the particles may aggregate when the particles grow or when the generated particles settle. If such agglomerated particles are generated, redispersion becomes difficult even when subjected to dispersion treatment with ultrasonic waves, etc., and the resulting particles are likely to have a nonuniform particle size. Therefore, it is desired to develop a method for producing monodispersed particles that are more uniform and stable without particles agglomerating during the particle growth process or when the produced particles settle.

発明の目的 本発明は上記のような従来技術に鑑みてなされたもので
あって、粒度分布がシャープであり、かつ単分散された
シリカ粒子を製造しうるようなシリカ粒子の製造方法を
提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional techniques, and provides a method for producing silica particles having a sharp particle size distribution and capable of producing monodispersed silica particles. Is intended.

発明の概要 本発明に係る単分散されたシリカ粒子の製造方法は、金
属酸化物あるいは金属水酸化がシードとして分散された
水−アルコール系分散液に、該分散液をアルカリ性に保
ちながらテトラアルコキシシランおよびケイ酸液を添加
して、テトラアルコキシシラン加水分解生成物およびケ
イ酸重合物を前記シード上に付着させ粒子成長を行なわ
せることを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The method for producing monodispersed silica particles according to the present invention comprises a tetraalkoxysilane in a water-alcohol-based dispersion in which a metal oxide or a metal hydroxide is dispersed as a seed, while keeping the dispersion alkaline. And a silicic acid solution are added to cause the tetraalkoxysilane hydrolysis product and the silicic acid polymer to adhere to the seeds for grain growth.

本発明によれば、粒径が大きく、しかも粒度分布がシャ
ープであり、かつ単分散されたシリカ粒子を効率よく得
ることができる。さらに反応系中の酸化物換算の粒子濃
度を高めることができるため、粒子の製造コストを低下
させることができるという効果も得られる。
According to the present invention, it is possible to efficiently obtain monodispersed silica particles having a large particle size and a sharp particle size distribution. Furthermore, since the concentration of oxide-equivalent particles in the reaction system can be increased, there is an effect that the production cost of particles can be reduced.

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

本発明では、まず金属酸化物あるいは金属水酸化物がシ
ードとして分散された水−アルコール系分散液(以下ヒ
ールゾルと称することがある)を調製する。
In the present invention, first, a water-alcohol dispersion liquid (hereinafter sometimes referred to as heel sol) in which a metal oxide or a metal hydroxide is dispersed as a seed is prepared.

本発明ではシードとして、金属酸化物粒子あるいは金属
水酸化物粒子が用いられる。このようなシードとして
は、目的とするシリカ粒子の粒径より若干小さく均一な
粒径を有するSiO2,Al2O3,TiO2,ZrO2などの粒子を用いる
ことができる。また、場合によっては金属酸化物粒子、
金属水酸化物粒子以外の粒径の揃った粒子を用いること
もできる。
In the present invention, metal oxide particles or metal hydroxide particles are used as seeds. As such seeds, particles of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 or the like having a uniform particle diameter slightly smaller than the intended silica particle diameter can be used. In some cases, metal oxide particles,
Particles having a uniform particle size other than the metal hydroxide particles can also be used.

このようなシードが分散された水−アルコール系分散液
(ヒールゾル)は、水−アルコール系混合溶液にシード
を添加して調製してもよく、また水−アルコール系混合
液中でシードとなる粒子を生成させて調製してもよい。
このうち後者によるヒールゾルが好ましく用いられ、た
とえば水−アルコール系混合液中で、アルコキシシラン
などの金属アルコキシドを常法に従って加水分解するこ
とによって得られるシリカ粒子などの金属酸化物粒子
を、シードとして分散させた水−アルコール系分散液が
好ましく用いられる。シードの生成方法は、たとえば
「粉体及び粉体冶金」23,(4),19〜24(1976)など
に記載されている。
Such a water-alcohol-based dispersion liquid (heel sol) in which seeds are dispersed may be prepared by adding seeds to a water-alcohol-based mixed solution, or particles that become seeds in the water-alcohol-based mixed solution. May be produced and prepared.
Of these, the latter heel sol is preferably used. For example, metal oxide particles such as silica particles obtained by hydrolyzing a metal alkoxide such as alkoxysilane according to a conventional method in a water-alcohol mixture are dispersed as seeds. The water-alcohol-based dispersion thus prepared is preferably used. The seed generation method is described, for example, in “Powder and powder metallurgy” 23 , (4), 19-24 (1976).

このようにして得られるヒールゾルは、シードが凝集す
るのを防ぐため、pHをアルカリ性にする方が好ましい。
The heel sol thus obtained preferably has an alkaline pH so as to prevent the seeds from aggregating.

ヒールゾル中でのアルコール濃度は35〜97重量%である
ことが好ましい。ここで用いられるアルコールとして
は、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソ
プロパノール、n−ブタノール、イソブタノールなどの
低級アルコールが挙げられる。これらは単独で、または
これらの混合溶媒として用いることができる。
The alcohol concentration in the heel sol is preferably 35 to 97% by weight. Examples of the alcohol used here include lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol and isobutanol. These can be used alone or as a mixed solvent thereof.

また、水−アルコール系分散液として、水およびアルコ
ールに加えて、他の有機溶媒を用いることもできる。こ
のような有機溶媒としては、水およびアルコールと相溶
性がよく、しかもテトラアルコキシシランおよびケイ酸
液との相溶性がよいものが用いられる。
In addition to water and alcohol, other organic solvent can be used as the water-alcohol dispersion liquid. As such an organic solvent, one having a good compatibility with water and alcohol and a good compatibility with a tetraalkoxysilane and a silicic acid solution is used.

ヒールゾル中でのシードの濃度は、酸化物換算濃度で0.
05〜20重量%であることが好ましい。シードの酸化物換
算濃度が0.05重量%未満であると、後述する粒子を成長
させる過程で、新たなシードが発生することがあり、得
られるシリカ粒子の粒径が不均一になりやすい。一方シ
ードの酸化物換算濃度が20重量%を超えると、粒子成長
過程で粒子同士が凝集しやすくなり、粒径の均一性に影
響を及ぼすようになる。
The seed concentration in heel sol is 0 in terms of oxide equivalent.
It is preferably from 05 to 20% by weight. If the oxide conversion concentration of the seed is less than 0.05% by weight, new seeds may be generated in the process of growing the particles described later, and the particle diameter of the obtained silica particles tends to be non-uniform. On the other hand, when the equivalent oxide concentration of the seed exceeds 20% by weight, the particles tend to aggregate during the particle growth process, which affects the uniformity of the particle size.

次に、上記のようにして得られたヒールゾルをアルカリ
性に保ちながら、テトラアルコキシシランおよびケイ酸
液を添加する。
Next, tetraalkoxysilane and silicic acid solution are added while keeping the heel sol obtained as described above alkaline.

本発明で用いられるテトラアルコキシシランは、一般式
Si(OR)で表わすことができる。
The tetraalkoxysilane used in the present invention has the general formula
It can be represented by Si (OR) 4 .

式中、Rは炭素数1〜7のアルキル基であり、好ましく
は炭素数1〜4のアルキル基である。このようなテトラ
アルコキシシランとしては、具体的に、テトラメトキシ
シラン(メチルシリケート)、テトラエトキシシラン
(エチルシリケート)、テトライソプロポキシシラン、
テトラブトキシシランなどが挙げられる。
In the formula, R is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of such a tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane (methyl silicate), tetraethoxysilane (ethyl silicate), tetraisopropoxysilane,
Tetrabutoxysilane etc. are mentioned.

テトラアルコキシシランはそのまま用いてもよく、また
アルコールなどで希釈して用いてもよい。
The tetraalkoxysilane may be used as it is, or may be diluted with alcohol or the like and used.

また本発明で用いられるケイ酸液は、ケイ酸低重合物の
水溶液であり、具体的には、たとえばケイ酸ナトリウム
などのアルカリケイ酸塩水溶液を、陽イオン交換樹脂な
どで脱アルカリして得られる。
The silicic acid solution used in the present invention is an aqueous solution of a low-polymerized silicic acid, and specifically, it is obtained by dealkalizing an aqueous solution of an alkali silicate such as sodium silicate with a cation exchange resin or the like. To be

ケイ酸液は、SiO2濃度として約0.1〜10重量%のものが
好ましく用いられる。
A silicic acid solution having a SiO 2 concentration of about 0.1 to 10% by weight is preferably used.

本発明において、上記のようなテトラアルコキシシラン
とケイ酸液とを前記のヒールゾルに添加するに際して
は、両者を同時に添加する方法、数回にわたって両
者を交互に添加する方法、当初テトラアルコキシシラ
ンのみを添加して粒子成長を行わせ最後にケイ酸液を添
加する方法など任意の方法を採用することができる。
In the present invention, when the tetraalkoxysilane and the silicic acid solution as described above are added to the heel sol, a method of simultaneously adding both, a method of alternately adding both over several times, and initially only tetraalkoxysilane is used. Any method such as a method of adding the particles to cause grain growth and finally adding the silicic acid solution can be adopted.

これらのうち、両者を別々に添加する方法が好ましく、
の交互の添加する方法によれば、分散液および生成粒
子が安定性よく得られる。
Of these, the method of adding both separately is preferred,
According to the method of alternately adding, the dispersion and the produced particles can be obtained with good stability.

の方法が用いられるときは、それぞれの1回の添加量
は特に制限なく、任意の量を交互に添加することができ
る。
When the above method is used, the amount of each addition is not particularly limited, and any amount can be added alternately.

本発明においては、最終的に得られるシリカ粒子の最外
層が、ケイ酸重合物で形成されることが好ましく、最数
添加時はケイ酸液を用いることが好ましい。
In the present invention, the outermost layer of the finally obtained silica particles is preferably formed of a silicic acid polymer, and it is preferable to use a silicic acid solution at the time of addition.

上記のような方法で、ヒールゾルにテトラアルコキシシ
ランおよびケイ酸液を添加すると、テトラアルコキシシ
ランの加水分解反応とケイ酸の重合反応が起こり、これ
らの反応物がシード上に沈着し、粒子の成長が行われ
る。また、このとき反応系のpHが低下して中性に近づく
と、粒子の凝集が起こりやすくなるだけでなく新たなシ
ードが生成しやすくなるので、最終的に得られる粒子は
粒径が不均一になりやすい。このため、テトラアルコキ
シシランおよびケイ酸液を添加するに際しては、分散液
のpH値を9〜14好ましくは10〜13に保持することが好ま
しい。分散液のpH値は、上記の範囲内でなるべく変動し
ない方が好ましい。
When tetraalkoxysilane and silicic acid solution are added to heel sol by the above method, hydrolysis reaction of tetraalkoxysilane and polymerization reaction of silicic acid occur, these reactants are deposited on the seeds, and particle growth occurs. Is done. Further, at this time, when the pH of the reaction system decreases and approaches neutrality, not only the particles tend to agglomerate but also new seeds are easily generated, so the particles finally obtained have a non-uniform particle size. It is easy to become. Therefore, when the tetraalkoxysilane and the silicic acid solution are added, it is preferable to maintain the pH value of the dispersion liquid at 9 to 14, preferably 10 to 13. It is preferable that the pH value of the dispersion liquid does not fluctuate within the above range as much as possible.

分散液をアルカリ性に保つには、反応系にアルカリを添
加すればよく、具体的には、アンモニアガス、アンモニ
ア水、アミン類、アルカリ金属水酸化物、第4級アンモ
ニウム塩などが単独あるいは組合せて用いられる。
To keep the dispersion alkaline, an alkali may be added to the reaction system. Specifically, ammonia gas, ammonia water, amines, alkali metal hydroxides, quaternary ammonium salts, etc. may be used alone or in combination. Used.

また、粒子成長過程における反応系温度は、特に限定さ
れないが、水またはアルコールの沸点以上の温度で行わ
れる場合には、溶液が液相を保持できるように加圧する
ことが好ましい。
Moreover, the reaction system temperature in the particle growth process is not particularly limited, but when the temperature is higher than the boiling point of water or alcohol, it is preferable to pressurize so that the solution can maintain the liquid phase.

本発明において、反応系中でのアルコール濃度は、35〜
97重量%であることが好ましい。アルコール濃度が35重
量%未満であると、テトラアルコキシシランとの相溶性
が低下しヒールゾルがエマルジョン化しやすく、シード
が凝集したりあるいは球状でない不定形生成分を生じや
すくなる。一方アルコール溶液が97重量%を越えるとテ
トラアルコキシシランの加水分解速度が遅くなる。
In the present invention, the alcohol concentration in the reaction system is 35 to
It is preferably 97% by weight. If the alcohol concentration is less than 35% by weight, the compatibility with the tetraalkoxysilane is lowered, the heel sol is easily emulsified, and the seeds are likely to be aggregated or non-spherical amorphous components are easily generated. On the other hand, when the alcohol solution exceeds 97% by weight, the rate of hydrolysis of tetraalkoxysilane becomes slow.

反応系中のアルコール濃度は、反応系中に水およびアル
コールを添加することにより調節するが、このときそれ
ぞれの添加量は、テトラアルコキシシラン(SiO2換算)
1モルに対し、水2.0〜24.0モル、アルコール0.4〜1.1
モルの量で添加されることが望ましい。
The alcohol concentration in the reaction system is adjusted by adding water and alcohol to the reaction system, and the addition amount of each is tetraalkoxysilane (SiO 2 conversion).
2.0 to 24.0 mol of water and 0.4 to 1.1 of alcohol for 1 mol
It is preferably added in molar amounts.

このようにして得られる水−アルコール系分散媒に分散
されたシリカ粒子は、金属酸化物または金属水酸化物を
核としたテトラアルコキシシランの加水分解縮合物とケ
イ酸重合物からなり、両者が混在した構造、両者の層が
交互に積層した構造またはアルコキシシラン加水分解縮
合物からなる粒子の最外層がケイ酸重合物の層で被覆さ
れた構造を有することができる。本発明においては、上
記いずれの構造の場合もその最外層はケイ酸重合物から
なる層であることが好ましい。
The silica particles dispersed in the water-alcohol-based dispersion medium thus obtained consist of a hydrolyzed condensate of tetraalkoxysilane having a metal oxide or metal hydroxide as a nucleus and a silicic acid polymer, both of which are It may have a mixed structure, a structure in which both layers are alternately laminated, or a structure in which the outermost layer of particles of an alkoxysilane hydrolysis-condensation product is covered with a silicic acid polymer layer. In the present invention, in any of the above structures, the outermost layer is preferably a layer made of silicic acid polymer.

上記のようなシリカ粒子は、球状で、かつ粒度分布がシ
ャープであり、分散媒中で凝集せずに単分散されてい
る。また、平均粒径が約0.01μmの小粒径から10μm以
上の大粒径まで任意の粒径を有する粒子を得ることがで
きる。分散媒中の粒子の濃度は、SiO2換算で約20.0重量
%の高濃度とすることが可能であり、従来の製造方法と
比較して著しく高くすることが可能である。したがって
シリカ粒子の製造効率を高めることができ、製造コスト
の低減を図ることもできる。
The silica particles as described above are spherical, have a sharp particle size distribution, and are monodispersed in the dispersion medium without agglomeration. Further, it is possible to obtain particles having an arbitrary particle diameter ranging from a small particle diameter of about 0.01 μm to a large particle diameter of 10 μm or more. The concentration of particles in the dispersion medium can be as high as about 20.0% by weight in terms of SiO 2 , and can be significantly increased as compared with the conventional manufacturing method. Therefore, the production efficiency of silica particles can be increased, and the production cost can be reduced.

また本発明によって得られたシリカ粒子が単分散された
分散液は、さらに濃縮することによって、粒子の濃度を
約60.0重量%まで高めることができる。
The concentration of the particles can be increased up to about 60.0% by weight by further concentrating the dispersion liquid in which the silica particles obtained by the present invention are monodispersed.

本発明により得られた分散液に単分散されたシリカ粒子
の安定性をさらに高めるには、得られた分散液中に、ア
ルカリなどの安定剤を添加することができ、このように
熟成処理を施すことにより長期間にわたって分散液中の
粒子が凝集したりすることがない。また分散液中のアル
コールを別の有機溶媒に置換することもできる。
In order to further enhance the stability of the silica particles monodispersed in the dispersion obtained according to the present invention, a stabilizer such as an alkali can be added to the obtained dispersion, and the aging treatment can be performed in this manner. By applying it, particles in the dispersion do not aggregate for a long period of time. Further, the alcohol in the dispersion can be replaced with another organic solvent.

発明の効果 本発明で得られるシリカ粒子は、テトラアルコキシシラ
ンの加水分解縮合物とケイ酸重合物が混在あるいは交互
に積層した構造であり、特に最外層がケイ酸重合物の層
からなっていることが好ましい。
Effects of the Invention The silica particles obtained in the present invention have a structure in which a hydrolyzed condensate of tetraalkoxysilane and a silicic acid polymer are mixed or alternately laminated, and particularly the outermost layer is composed of a silicic acid polymer layer. It is preferable.

従って、従来の方法で得られたシリカ粒子と比較して、
粒子の凝集が少なく単分散度が一層向上したシリカ粒子
が得られる。
Therefore, compared to silica particles obtained by conventional methods,
It is possible to obtain silica particles with less aggregation of particles and further improved monodispersity.

さらに、本発明の単分散されたシリカ粒子は、乾燥して
用いても乾燥粒子相互の凝集力が弱く、静電気を帯びに
くく、粉体としての流動性に優れている。このため、た
とえば乾式散布等に好適な粉体が得られる。
Furthermore, the monodispersed silica particles of the present invention have a weak cohesive force between the dry particles even when used after drying, are less likely to be charged with static electricity, and have excellent fluidity as a powder. Therefore, for example, powder suitable for dry spraying can be obtained.

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 エチルアルコール487g、28%アンモニア水256gおよび水
205gからなる混合溶液を35℃に保ちながら撹拌し、これ
にエチルシリケート(SiO2として28重量%)を、17.5g
を加えた。その後、2時間撹拌を続け、SiO2として0.5
重量%に相当するシリカ粒子が分散したヒールゾルを得
た。
Example 1 487 g of ethyl alcohol, 256 g of 28% ammonia water and water
The 205 g mixed solution was stirred while maintaining it at 35 ° C., and 17.5 g of ethyl silicate (28 wt% as SiO 2 ) was added to it.
Was added. Then, stirring is continued for 2 hours to obtain SiO 2 of 0.5.
A heel sol in which silica particles corresponding to wt% were dispersed was obtained.

このヒールゾル974gを35℃に保ちながら撹拌し、これに
まずケイ酸液(SiO2としての濃度は5.0重量%)2gを徐
々に添加し、次いでエチルアルコール/水混合溶液(重
量比1.0/0.8)47gおよびエチルシリケート(SiO2として
28重量%)10.5gを同時に徐々に添加した。この際、反
応液のpHをアンモニアガスによって11.5に維持した。
While stirring 974 g of this heel sol at 35 ° C., first add 2 g of silicic acid solution (concentration as SiO 2 is 5.0% by weight) gradually, and then add ethyl alcohol / water mixed solution (weight ratio 1.0 / 0.8). 47 g and ethyl silicate (as SiO 2
28 wt%) 10.5 g were added slowly at the same time. At this time, the pH of the reaction solution was maintained at 11.5 with ammonia gas.

上記添加操作を繰り返し、得られるシリカ粒子の最外層
がケイ酸液による重合物の層となるようにして、19時間
かけて所定量を添加した。それぞれの全添加量は、ケイ
酸液117g、エチルアルコール/水混合液2698.5gおよび
エチルシリケート606gであった。
The above-mentioned addition operation was repeated, and the predetermined amount was added over 19 hours so that the outermost layer of the obtained silica particles became a layer of the polymer of the silicic acid solution. The total amount added of each was 117 g of silicic acid solution, 2698.5 g of ethyl alcohol / water mixed solution and 606 g of ethyl silicate.

全量添加終了後、反応液に1重量%のNaOH水溶液204gを
加え、70℃で2時間保持し、シリカ粒子が単分散された
分散液を得た。
After the completion of addition of the whole amount, 204 g of a 1 wt% NaOH aqueous solution was added to the reaction solution, and the mixture was kept at 70 ° C. for 2 hours to obtain a dispersion liquid in which silica particles were monodispersed.

なおここで用いたケイ酸液は、水ガラス(SiO2として24
重量%、SiO2/Na2Oがモル比で3)をSiO2濃度が5重量
%となるように水で希釈したのち、陽イオン交換樹脂で
脱アルカリして調製した。
Note silicic acid solution used herein is a water glass (SiO 2 24
It was prepared by diluting 3% by weight of SiO 2 / Na 2 O in a molar ratio with water so that the SiO 2 concentration was 5% by weight and then dealkalizing with a cation exchange resin.

実施例2 実施例1のヒールゾル974gを35℃に保ちながら撹拌し、
まず実施例1と同じケイ酸液2gを徐々に添加した。次い
で、エチルアルコール/水/アンモニア混合溶液(重量
比1.0/1.4/0.7)82gと、エチルシリケート(SiO2として
28重量%)10.5gとを同時に添加した。この操作を繰り
返し、最外層がケイ酸液による重合物の層となるように
して、10分間で所定量を添加した。それぞれの全添加量
は、ケイ酸液117g,エチルアルコール/水/アンモニア
混合溶液4679.5gおよびエチルシリケート606gであっ
た。
Example 2 While stirring 974 g of the heel sol of Example 1 at 35 ° C.,
First, 2 g of the same silicic acid solution as in Example 1 was gradually added. Next, 82 g of ethyl alcohol / water / ammonia mixed solution (weight ratio 1.0 / 1.4 / 0.7) and ethyl silicate (as SiO 2
28% by weight) and 10.5 g were added at the same time. This operation was repeated, and the predetermined amount was added over 10 minutes so that the outermost layer became a layer of the polymer of the silicic acid solution. The total amount added of each was 117 g of silicic acid solution, 4679.5 g of ethyl alcohol / water / ammonia mixed solution and 606 g of ethyl silicate.

全量添加後、実施例1と同様に処理し、シリカ粒子が単
分散された分散液を得た。
After adding the whole amount, the same treatment as in Example 1 was carried out to obtain a dispersion liquid in which silica particles were monodispersed.

実施例3 エチルアルコール/水混合溶液(重量比1.0/0.8)に、S
iO2濃度として、0.5重量%となるように平均粒径8μm
の球状シリカ粒子を添加し、該球状シリカ粒子が分散さ
れたヒールゾルを調製した。
Example 3 An ethyl alcohol / water mixed solution (weight ratio 1.0 / 0.8) was added with S
The average particle size is 8 μm so that the iO 2 concentration is 0.5% by weight.
The spherical silica particles of 1 were added to prepare a heel sol in which the spherical silica particles were dispersed.

このヒールゾル1910gを35℃に保ちながら撹拌し、まず
実施例1と同じケイ酸液を3gを添加し、次いでエチルア
ルコール/水混合溶液(重量比1.0/1.1)8.5gと、エチ
ルシリケート(SiO2として28重量%)1gとを同時に添加
した。この操作をpHを11に維持しながら、得られるシリ
カ粒子の最外層がケイ酸液による重合物の層となるよう
にして繰り返し、所定量を添加した。
1910 g of this heel sol was stirred while maintaining the temperature at 35 ° C., 3 g of the same silicic acid solution as in Example 1 was added, and then 8.5 g of an ethyl alcohol / water mixed solution (weight ratio 1.0 / 1.1) and ethyl silicate (SiO 2 As 28 wt%) 1 g. This operation was repeated while maintaining the pH at 11, so that the outermost layer of the obtained silica particles became a layer of a polymer of a silicic acid solution, and a predetermined amount was added.

それぞれの全添加量は、ケイ酸液60g、エチルアルコー
ル/水混合溶液149g、エチルシリケート22gで、添加時
間は3時間であった。その後、実施例1と同様にしてシ
リカ粒子が単分散された分散液を得た。
The total addition amount of each was 60 g of silicic acid solution, 149 g of ethyl alcohol / water mixed solution, and 22 g of ethyl silicate, and the addition time was 3 hours. Then, in the same manner as in Example 1, a dispersion liquid in which silica particles were monodispersed was obtained.

実施例4 平均粒径0.08μm、SiO2濃度40重量%のシリカゾル(SI
−80P,触媒化成工業製)2.5g、約0.1重量%のNaOH水溶
液81.5gおよびエチルアルコール100.5gを混合し、ヒー
ルゾルを調製した。
Example 4 Silica sol having an average particle size of 0.08 μm and a SiO 2 concentration of 40% by weight (SI
-80P, manufactured by Catalysts & Chemicals Industry Co., Ltd.) (2.5 g), about 0.1 wt% NaOH aqueous solution (81.5 g) and ethyl alcohol (100.5 g) were mixed to prepare a heel sol.

この分散液に、まず実施例1と同じ条件でエチルアルコ
ール/水混合溶液(重量比1.0/0.9)24.5gおよびエチル
シリケート(SiO228重量%)7gを同時に添加し、次いで
実施例1と同じケイ酸液1.5gを添加した。この操作をpH
11.5に維持しながら得られるシリカ粒子の最外層がケイ
酸液による重合物の層となるようにして繰り返し、19時
間で所定量を添加した。それぞれの全添加量は、エチル
アルコール/水混合液1401g、エチルシリケート393g、
ケイ酸液76gであった。全量添加後1重量%NaOH水溶液3
7gを加え、70℃、2時間処理して、シリカ粒子が単分散
された分散液を得た。
First, 24.5 g of an ethyl alcohol / water mixed solution (weight ratio 1.0 / 0.9) and 7 g of ethyl silicate (28% by weight of SiO 2 ) were simultaneously added to this dispersion under the same conditions as in Example 1, and then the same as in Example 1. 1.5 g of silicic acid solution was added. This operation is pH
While maintaining at 11.5, the outermost layer of the silica particles obtained was repeatedly formed so as to be a layer of a polymer of a silicic acid solution, and a predetermined amount was added in 19 hours. The total addition amount of each is 1401 g of ethyl alcohol / water mixture, 393 g of ethyl silicate,
The silicic acid solution was 76 g. After adding the whole amount, 1% by weight NaOH aqueous solution 3
7 g was added and treated at 70 ° C. for 2 hours to obtain a dispersion liquid in which silica particles were monodispersed.

実施例5 イソプロパノール486.5g、水214gおよび28%アンモニア
256gからなる混合溶液を35℃に保ち、これにチタニウム
テトラプロポキシド17.5gをアンモニアガスでpHを11以
上に維持しながら2時間かけて添加した。
Example 5 486.5 g of isopropanol, 214 g of water and 28% ammonia
A mixed solution of 256 g was kept at 35 ° C., and 17.5 g of titanium tetrapropoxide was added thereto over 2 hours while maintaining the pH at 11 or more with ammonia gas.

得られたTiO2粒子分散液の一部をとり、イソプロパノー
ルで希釈してTiO2濃度が0.5重量%であるシード分散液
を184g調製した。
A part of the obtained TiO 2 particle dispersion liquid was taken and diluted with isopropanol to prepare 184 g of a seed dispersion liquid having a TiO 2 concentration of 0.5% by weight.

この分散液を35℃、pH11.5に保ちながら撹拌し、まず実
施例1と同じケイ酸液3gを添加し、次いでイソプロパノ
ール/水混合溶液(重量比1.0/0.8)47gおよびエチルシ
リケート(SiO2として28重量%)16.5gを同時に添加し
た。この操作を最外層がケイ酸液による重合物の層とな
るようにして繰り返し、ケイ酸液76g、イソプロパノー
ル/水混合溶液1129.5gおよびエチルシリケート393gを
4時間かけて添加した。その後70℃、2時間維持してシ
リカ分散液を得た。
The dispersion was stirred while maintaining the pH at 11.5 at 35 ° C., 3 g of the same silicic acid solution as in Example 1 was added, and then 47 g of an isopropanol / water mixed solution (weight ratio 1.0 / 0.8) and ethyl silicate (SiO 2 28 wt%) as 16.5 g were added simultaneously. This operation was repeated so that the outermost layer was a layer of a polymer of silicic acid solution, and 76 g of silicic acid solution, 1129.5 g of isopropanol / water mixed solution and 393 g of ethyl silicate were added over 4 hours. Then, the temperature was maintained at 70 ° C. for 2 hours to obtain a silica dispersion liquid.

実施例6 エチルアルコール3685.5g、水1365gおよび28%アンモニ
ア水921.5gからなる混合溶液に、平均粒径5.0μmの球
状シリカ249gを分散させた後、1重量%のNaOH水溶液16
1gを加え、超音波処理を施してヒールゾルを調製した。
Example 6 249 g of spherical silica having an average particle size of 5.0 μm was dispersed in a mixed solution of 3685.5 g of ethyl alcohol, 1365 g of water and 921.5 g of 28% ammonia water, and then a 1% by weight NaOH aqueous solution 16
1 g was added and ultrasonic treatment was performed to prepare a heel sol.

このヒールゾルをオートクレーブに入れ、120℃に加熱
し、この温度を保ちながら、まず実施例1とケイ酸液4g
を添加し、次いでエチルアルコール/水/アンモニアの
混合溶液(重量比1.0/0.3/0.1)131.5gおよびエチルシ
リケート21gを同時に添加した。この操作を得られるシ
リカ粒子の最外層がケイ酸液による重合物の層となるよ
うにして繰り返し、5時間でケイ酸液120.5g、エチルア
ルコール/水/アンモニア混合液3937.5gおよびエチル
シリケート625gを添加した。全量添加後、1重量%のNa
OH水溶液117gを加えたのち、150℃で1時間保持して、
シリカ粒子が単分散された分散液を得た。
This heel sol was placed in an autoclave and heated to 120 ° C. While maintaining this temperature, Example 1 and 4 g of silicic acid solution
Then, 131.5 g of a mixed solution of ethyl alcohol / water / ammonia (weight ratio 1.0 / 0.3 / 0.1) and 21 g of ethyl silicate were simultaneously added. This operation was repeated so that the outermost layer of the silica particles became a layer of a polymer by the silicic acid solution, and 50.5 hours later, 120.5 g of the silicic acid solution, 3937.5 g of ethyl alcohol / water / ammonia mixed solution and 625 g of ethyl silicate were added. Was added. After adding the whole amount, 1% by weight of Na
After adding 117g of OH aqueous solution, hold at 150 ℃ for 1 hour,
A dispersion liquid in which silica particles were monodispersed was obtained.

実施例7 実施例1で得られたヒールゾル974gを65℃に保ち、エチ
ルアルコール/水/アンモニア混合溶液(重量比1.0/2.
5/0.2)1103gおよびエチルシリケート(SiO2として28重
量%)627gを同時に19時間かけて添加した。その後、70
℃で2時間維持した。次いで、この分散液に実施例1の
ケイ酸液1263gを、70℃で6時間かけて添加して、単分
散シリカ粒子分散液を得た。
Example 7 974 g of heel sol obtained in Example 1 was kept at 65 ° C., and an ethyl alcohol / water / ammonia mixed solution (weight ratio 1.0 / 2.
5 / 0.2) 1103 g and ethyl silicate (28% by weight as SiO 2 ) 627 g were added simultaneously over 19 hours. Then 70
Maintained at 0 ° C for 2 hours. Then, 1263 g of the silicic acid solution of Example 1 was added to this dispersion at 70 ° C. over 6 hours to obtain a monodisperse silica particle dispersion.

実施例1〜7で得られた単分散シリカ粒子の性状を表−
1に示す。それぞれの測定法は次のとおりである。
Table 1 shows the properties of the monodisperse silica particles obtained in Examples 1 to 7.
Shown in 1. Each measuring method is as follows.

(1)平均粒径 電子顕微鏡写真を画像解析装置により測定した。(1) Average particle size Electron micrographs were measured with an image analyzer.

(2)均一係数 (1)で求めた平均粒径および標準偏差から次式により
算出した。
(2) Uniformity coefficient It was calculated by the following formula from the average particle diameter and standard deviation obtained in (1).

(3)凝集状態 電子顕微鏡写真の一定視野における凝集粒子数nと全粒
子数Nとの比率(n/N)を算出した。
(3) Aggregation state The ratio (n / N) between the number n of aggregated particles and the total number N of particles in a certain field of an electron micrograph was calculated.

(4)安息角 円筒回転式案先角測定器(筒井理化学器機KK製)を用い
て測定した。
(4) Angle of repose The angle of repose was measured using a cylindrical rotary type tip angle measuring device (manufactured by Tsutsui Rikagiki Kiki).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属酸化物あるいは金属水酸化物がシード
として分散された水−アルコール系分散液に、該分散液
をアルカリ性に保ちながらテトラアルコキシシランおよ
びケイ酸液を添加して、テトラアルコキシシラン加水分
解生成物およびケイ酸重合物を前記シード上に付着させ
粒子成長を行なわせることを特徴とする単分散されたシ
リカ粒子の製造方法。
1. A tetraalkoxysilane is prepared by adding a tetraalkoxysilane and a silicic acid solution to a water-alcohol dispersion liquid in which a metal oxide or a metal hydroxide is dispersed as a seed, while keeping the dispersion liquid alkaline. A method for producing monodispersed silica particles, which comprises depositing a hydrolysis product and a silicic acid polymer on the seed to perform particle growth.
【請求項2】前記シリカ粒子の最外層が、前記ケイ酸重
合物で形成されていることを特徴とする請求項第1項記
載の単分散されたシリカ粒子の製造方法。
2. The method for producing monodispersed silica particles according to claim 1, wherein the outermost layer of the silica particles is formed of the silicic acid polymer.
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