JPH11310411A - Production of organic-inorganic composite and porous silicon oxide - Google Patents

Production of organic-inorganic composite and porous silicon oxide

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JPH11310411A
JPH11310411A JP10115564A JP11556498A JPH11310411A JP H11310411 A JPH11310411 A JP H11310411A JP 10115564 A JP10115564 A JP 10115564A JP 11556498 A JP11556498 A JP 11556498A JP H11310411 A JPH11310411 A JP H11310411A
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organic
organic polymer
silicon oxide
inorganic composite
porous silicon
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祟明 井岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a composite material from an organic polymer and a silicon oxide, with excellent mechanical strength and solvent resistance, and to provide a method for producing a porous silicon oxide of high porosity. SOLUTION: This method for producing an organic-inorganic composite comprises mixing an alkoxysilane with an organic polymer bearing at least one polymerizable functional group in one molecule followed by carrying out hydrolysis/dehydrocondensation reaction of the alkoxysilane and polymerization reaction using the functional groups in the organic polymer. Another method for producing a porous silicon oxide comprises removing the organic polymer from the organic-inorganic composite obtained above.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ポリマーとケ
イ素酸化物との複合材料である有機−無機複合体の製造
方法、および大きな空隙率を有する多孔質ケイ素酸化物
の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing an organic-inorganic composite which is a composite material of an organic polymer and a silicon oxide, and a method for producing a porous silicon oxide having a large porosity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、機械的強度等の特性向上を目的と
して、ケイ素酸化物の中にさまざまな有機ポリマーを分
散させた有機−無機複合体の研究が行われている。例え
ば、Journal of Macromolecul
ar Science−Chemistry,A27,
13−14 P.1603(1990)には、ポリオキ
サゾリン等のアミド結合を含むポリマーとケイ素酸化物
との複合体が記載されている。その他にも、Repor
ts on Progress in Polymer
Physics in Japan,Vol.38
P.315(1995年)にはポリフッ化ビニリデン、
高分子論文集,Vol.53,No.4,P.218
(1996年)にはポリビニルアルコール、Macro
molecules,26 P.3702(1993
年)にはポリ酢酸ビニル、Polymer,33(7)
P.1486(1992年)にはポリメタクリル酸メ
チルなど、種々の有機ポリマーを用いたケイ素酸化物と
の複合材料が検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, organic-inorganic composites in which various organic polymers are dispersed in silicon oxide have been studied for the purpose of improving characteristics such as mechanical strength. For example, Journal of Macromolecul
ar Science-Chemistry, A27,
13-14 p. 1603 (1990) describes a complex of a polymer containing an amide bond such as polyoxazoline and a silicon oxide. In addition, Report
ts on Progress in Polymer
Physics in Japan, Vol. 38
P. 315 (1995), polyvinylidene fluoride,
Journal of Polymers, Vol. 53, No. 4, p. 218
(1996) polyvinyl alcohol, Macro
moleculars, 26 p. 3702 (1993
Year) is polyvinyl acetate, Polymer, 33 (7)
P. 1486 (1992) discusses a composite material with a silicon oxide using various organic polymers such as polymethyl methacrylate.

【0003】しかしながら、これらの複合体製造の原料
として用いられている有機ポリマーは、いずれも限られ
た分子量をもつ線状ポリマーあるいは球形スターバース
トデンドリマーであるため、得られた複合体の機械的強
度が不十分であったほか、有機ポリマーが溶解するよう
な溶媒に接触すると有機ポリマーが溶けだしてしまうの
で、複合体の耐溶剤性にも問題があった。またこれらの
複合体から有機ポリマーを除去して多孔質ケイ素酸化物
を得る場合、著しい収縮がおこり、空隙が潰れやすいと
いう問題もあった。
However, the organic polymers used as raw materials for the production of these composites are linear polymers having a limited molecular weight or spherical starburst dendrimers, so that the mechanical strength of the obtained composites is high. In addition, the organic polymer is dissolved when it comes into contact with a solvent in which the organic polymer dissolves, so that there is also a problem with the solvent resistance of the composite. Further, when an organic polymer is removed from these composites to obtain a porous silicon oxide, there is a problem that remarkable shrinkage occurs and voids are easily crushed.

【0004】また、特開平8−157735号公報等に
は、重合性有機モノマーを出発原料としたケイ素酸化物
と有機ポリマーとの複合体の製造方法が記載されてい
る。この方法を用いた場合には、重合性有機モノマーと
して2官能性モノマーを用いることによって、ケイ素酸
化物の三次元網目構造と有機ポリマーの三次元網目構造
とが互いに絡み合った構造をもつ複合体を得ることもで
きる。さらには、上記に挙げた種々の複合材料から有機
ポリマーを除くことで多孔質のケイ素酸化物を得るとい
う検討もなされている。しかしながら、重合性有機モノ
マーを出発原料とした場合には、混合液の粘性が低く、
またゲル化の段階でモノマーの蒸発がおこるので、コー
ティング膜や繊維状などの賦形を行う際には困難を伴う
という問題があった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-157735 and the like describe a method for producing a composite of a silicon oxide and an organic polymer using a polymerizable organic monomer as a starting material. When this method is used, a complex having a structure in which a three-dimensional network structure of a silicon oxide and a three-dimensional network structure of an organic polymer are entangled with each other by using a bifunctional monomer as a polymerizable organic monomer. You can also get. Further, studies have been made to obtain a porous silicon oxide by removing an organic polymer from the above-mentioned various composite materials. However, when a polymerizable organic monomer is used as a starting material, the viscosity of the mixture is low,
Further, since the monomer is evaporated at the gelation stage, there is a problem that it is difficult to form a coating film or a fibrous shape.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械的強度
および耐溶剤性に優れた、有機ポリマーとケイ素酸化物
との複合材料の製造方法、および大きな空隙率を有する
多孔質ケイ素酸化物の製造方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a composite material of an organic polymer and a silicon oxide having excellent mechanical strength and solvent resistance, and a method for producing a porous silicon oxide having a large porosity. It is intended to provide a manufacturing method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決すべ
く、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、重合性官能基
を分子内にもつ有機ポリマーとアルコキシシラン類を原
料とし、アルコキシシランがゲル化してケイ素酸化物が
生成する前後あるいは同時にポリマー中の重合性官能基
を反応させることによって、均一透明かつ機械的強度と
耐溶剤性に非常に優れた有機−無機複合体を得られ、ま
たこの有機−無機複合体から有機ポリマーを除去するこ
とで、大きな表面積と空隙率をもつ多孔質ケイ素酸化物
を得ることができることを見いだし、本発明に至った。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, using an organic polymer having a polymerizable functional group in a molecule and an alkoxysilane as raw materials, By reacting the polymerizable functional groups in the polymer before or after or simultaneously with the formation of the silicon oxide by the gelation of the silane, an organic-inorganic composite having uniform transparency and excellent mechanical strength and solvent resistance can be obtained. Further, it has been found that by removing the organic polymer from the organic-inorganic composite, a porous silicon oxide having a large surface area and a high porosity can be obtained, and the present invention has been accomplished.

【0007】すなわち、本発明は、(1) アルコキシ
シラン類と、分子中に少なくとも1つの重合可能な官能
基を有する有機ポリマーとを混合し、アルコキシシラン
類の加水分解・脱水縮合反応と、有機ポリマーに含まれ
る官能基を用いた重合反応を行うことを特徴とする、有
機−無機複合体の製造方法、(2) 重合可能な官能基
を有する有機ポリマーが、脂肪族ポリエーテル、脂肪族
ポリエステル、脂肪族ポリカーボネートまたは脂肪族ポ
リアンハイドライドを主なる構成成分とするポリマーで
ある、(1)記載の有機−無機複合体の製造方法、
(3) (1)又は(2)記載の有機−無機複合体の製
造方法によって得られる有機−無機複合体、(4)
(3)記載の有機−無機複合体から有機ポリマーを除去
することを特徴とする、多孔質ケイ素酸化物の製造方
法、(5) (4)に記載の製造方法によって得られる
多孔質ケイ素酸化物、である。
That is, the present invention provides (1) a method of mixing an alkoxysilane and an organic polymer having at least one polymerizable functional group in a molecule, and carrying out a hydrolysis / dehydration condensation reaction of the alkoxysilane, A method for producing an organic-inorganic composite, comprising performing a polymerization reaction using a functional group contained in a polymer; (2) an organic polymer having a polymerizable functional group is an aliphatic polyether or an aliphatic polyester; (1) The method for producing an organic-inorganic composite according to (1), which is a polymer containing aliphatic polycarbonate or aliphatic polyanhydride as a main component.
(3) An organic-inorganic composite obtained by the method for producing an organic-inorganic composite according to (1) or (2), (4)
(3) A method for producing a porous silicon oxide, comprising removing an organic polymer from the organic-inorganic composite according to (3), (5) A porous silicon oxide obtained by the production method according to (4). ,.

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
有機−無機複合体の製造方法は、アルコキシシラン類
と、分子中に少なくとも1つの重合可能な官能基を有す
る有機ポリマーを混合し、アルコキシシラン類を加水分
解、脱水縮合させる工程と、有機ポリマーに含まれる重
合性官能基を重合させる工程とからなる。これらの工程
を行うことによってアルコキシシラン類に含まれるアル
コキシ基は水酸基となり、続いて脱水縮合反応を起こし
てゲル化し、一方有機ポリマーは3次元網目構造および
/またはグラフト構造となる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method for producing an organic-inorganic composite of the present invention comprises mixing an alkoxysilane and an organic polymer having at least one polymerizable functional group in a molecule, and hydrolyzing and dehydrating the alkoxysilane. Polymerizing a polymerizable functional group contained in the organic polymer. By performing these steps, the alkoxy group contained in the alkoxysilanes becomes a hydroxyl group, and subsequently undergoes a dehydration condensation reaction to gel, while the organic polymer has a three-dimensional network structure and / or a graft structure.

【0009】本発明において用いることができるアルコ
キシシラン類としてはテトラメトキシシラン、テトラエ
トキシシラン、テトラ(n−プロポキシ)シラン、テト
ラ(i−プロポキシ)シラン、テトラ(n−ブトキシ)
シラン、テトラ(t−ブトキシ)シランなどのテトラア
ルコキシシランなどが挙げられる。またアルコキシシラ
ンのオリゴマーや、トリメトキシシラン、トリエトキシ
シラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキ
シシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリ
エトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)メタン、
ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(ト
リメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキ
シシリル)エタン、1,4−ビス(トリメトキシシリ
ル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベ
ンゼンなどに代表されるような、ケイ素原子上に1個の
水素、アルキル基又はアリール基をもつアルコキシシラ
ンも本発明で用いられるアルコキシシラン類に含まれ
る。アルコキシシラン類の部分加水分解物を原料として
もよい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合
しても差し支えない。
The alkoxysilanes usable in the present invention include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra (n-propoxy) silane, tetra (i-propoxy) silane, tetra (n-butoxy)
Examples include silane and tetraalkoxysilane such as tetra (t-butoxy) silane. Oligomers of alkoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, bis (trimethoxysilyl) methane,
Bis (triethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane, 1,4-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,4-bis ( An alkoxysilane having one hydrogen, an alkyl group or an aryl group on a silicon atom, such as triethoxysilyl) benzene, is also included in the alkoxysilanes used in the present invention. A partially hydrolyzed product of alkoxysilanes may be used as a raw material. These may be used alone or in combination of two or more.

【0010】さらに、得られる複合体や多孔質ケイ素酸
化物を改質するために、ケイ素原子上に2〜3個の水
素、アルキル基又はアリール基をもつアルコキシシラン
を上記のアルコキシシラン類に混合することも可能であ
る。混合する量は、原料のシラン化合物の全モル数のう
ち80%以下となるようにする。80%を超えるとゲル
化しない場合がある。
Further, in order to modify the resulting composite or porous silicon oxide, an alkoxysilane having 2 to 3 hydrogen, alkyl or aryl groups on a silicon atom is mixed with the above alkoxysilanes. It is also possible. The mixing amount is set to be 80% or less of the total number of moles of the raw material silane compound. If it exceeds 80%, gelation may not occur.

【0011】本発明においては、分子内に少なくとも一
つの重合可能な官能基を有する有機ポリマーを用いるの
が大きな特徴である。有機ポリマーとしては分子鎖中に
少なくとも1つの重合性官能基を有するものであれば、
特別限定されることなく、具体例としてポリエーテル、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアンハイドライ
ド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアク
リル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、
ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリ
メタクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ポリメタク
リロニトリル、ポリオレフィン、ポリジエン、ポリビニ
ルエーテル、ポリビニルケトン、ポリビニルアミド、ポ
リビニルアミン、ポリビニルエステル、ポリビニルアル
コール、ポリハロゲン化ビニル、ポリハロゲン化ビニリ
デン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリスルフィ
ド、ポリスルホン、ポリイミン、ポリイミド、セルロー
ス、およびこれらの誘導体を主なる構成成分とするポリ
マーが挙げられる。これらのポリマーの構成単位である
モノマーどうしの共重合体や、その他の任意のモノマー
との共重合体を用いてもよい。また有機ポリマーは1種
類でも2種類以上を併用してもよい。ポリマーの重合度
は8〜350000の中から選ばれる。
The major feature of the present invention is to use an organic polymer having at least one polymerizable functional group in the molecule. If the organic polymer has at least one polymerizable functional group in the molecular chain,
Without special limitation, specific examples include polyether,
Polyester, polycarbonate, polyanhydride, polyamide, polyurethane, polyurea, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethacrylic acid,
Polymethacrylate, polyacrylamide, polymethacrylamide, polyacrylonitrile, polymethacrylonitrile, polyolefin, polydiene, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, polyvinylamide, polyvinylamine, polyvinyl ester, polyvinyl alcohol, polyvinyl halide, polyhalogenation Examples include polymers having vinylidene, polystyrene, polysiloxane, polysulfide, polysulfone, polyimine, polyimide, cellulose, and derivatives thereof as main components. Copolymers of monomers that are constituent units of these polymers or copolymers with any other monomer may be used. One or more organic polymers may be used in combination. The polymerization degree of the polymer is selected from 8 to 350,000.

【0012】上記のポリマーの中でも好適に用いられる
ものはポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリアンハイドライド、ポリアミド、ポリウレタ
ン、ポリウレア、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エス
テル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステル、
ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニ
ルアミド、ポリビニルアミン、ポリビニルエステル、ポ
リビニルアルコール、ポリイミン、ポリイミドを主なる
構成成分とするものである。さらに、後述するように加
熱焼成によって多孔質ケイ素酸化物に変換する場合に
は、熱分解温度の低い脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリ
エステル、脂肪族ポリカーボネート、脂肪族ポリアンハ
イドライドを主なる構成成分とするものを用いるのが特
に好ましい。
Among the above-mentioned polymers, those preferably used are polyethers, polyesters, polycarbonates, polyanhydrides, polyamides, polyurethanes, polyureas, polyacrylic acids, polyacrylic esters, polymethacrylic acids, polymethacrylic esters,
Polyacrylamide, polymethacrylamide, polyvinylamide, polyvinylamine, polyvinylester, polyvinyl alcohol, polyimine, and polyimide are used as main components. Furthermore, when converted to porous silicon oxide by heating and sintering as described below, aliphatic polyethers having a low thermal decomposition temperature, aliphatic polyesters, aliphatic polycarbonates, and aliphatic polyanhydrides are the main components. It is particularly preferred to use one.

【0013】重合可能な官能基としてはビニル基、ビニ
リデン基、ビニレン基、グリシジル基、アリル基、アク
リレート基、メタクリレート基、アクリルアミド基、メ
タクリルアミド基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、
イソシアネート基、アミノ基、イミノ基、ハロゲン基な
どが挙げられる。これらの官能基はポリマーの主鎖中に
あっても末端にあっても側鎖にあってもよい。またポリ
マー鎖に直接結合していてもよいし、アルキレン基やエ
ーテル基などのスペーサーを介して結合していてもよ
い。同一のポリマー分子が1種類の官能基を有していて
も、2種類以上の官能基を有していてもよい。上に挙げ
た官能基の中でも、ビニル基、ビニリデン基、ビニレン
基、グリシジル基、アリル基、アクリレート基、メタク
リレート基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基が
好適に用いられる。
The polymerizable functional groups include vinyl, vinylidene, vinylene, glycidyl, allyl, acrylate, methacrylate, acrylamide, methacrylamide, carboxyl, hydroxyl,
Examples include an isocyanate group, an amino group, an imino group, and a halogen group. These functional groups may be in the main chain, at the terminal, or in the side chain of the polymer. Further, it may be directly bonded to the polymer chain, or may be bonded via a spacer such as an alkylene group or an ether group. The same polymer molecule may have one type of functional group, or may have two or more types of functional groups. Among the functional groups listed above, vinyl, vinylidene, vinylene, glycidyl, allyl, acrylate, methacrylate, acrylamide, and methacrylamide groups are preferably used.

【0014】本発明の有機−無機複合体の製造に好適に
用いることができる有機ポリマーの基本骨格の具体的な
例を以下に挙げる。なお、以下アルキレンとはメチレ
ン、エチレン、プロピレン、トリメチレン、テトラメチ
レン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、イソプロピリ
デン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルト
リメチレンを指し、アルキルとはC1〜C8のアルキル
基およびフェニル基、トリル基、アニシル基などのアリ
ール基を指し、(メタ)アクリレートとはアクリレート
とメタクリレートの両方を指し、二カルボン酸とは蓚
酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピ
メリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸など
の有機酸を指す。
Specific examples of the basic skeleton of the organic polymer which can be suitably used for producing the organic-inorganic composite of the present invention are shown below. Hereinafter, alkylene refers to methylene, ethylene, propylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, isopropylidene, 1,2-dimethylethylene, 2,2-dimethyltrimethylene, and alkyl refers to C1 to C8. Alkyl group and aryl group such as phenyl group, tolyl group and anisyl group. (Meth) acrylate refers to both acrylate and methacrylate. Dicarboxylic acid refers to oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid. , Pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, and sebacic acid.

【0015】ポリアルキレングリコール(メタ)アク
リレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル
(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールビニ
ルエーテル、ポリアルキレングリコールジビニルエーテ
ル、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルビニル
エーテル、ポリアルキレングリコールグリシジルエーテ
ル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、
ポリアルキレングリコールアルキルエーテルグリシジル
エーテルなどに代表される、末端にアクリレート基、メ
タクリレート基、ビニル基、グリシジル基などの重合可
能な官能基をもつ脂肪族ポリエーテル。
Polyalkylene glycol (meth) acrylate, polyalkylene glycol di (meth) acrylate, polyalkylene glycol alkyl ether (meth) acrylate, polyalkylene glycol vinyl ether, polyalkylene glycol divinyl ether, polyalkylene glycol alkyl ether vinyl ether, polyalkylene Glycol glycidyl ether, polyalkylene glycol diglycidyl ether,
An aliphatic polyether having a polymerizable functional group such as an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, or a glycidyl group at a terminal, such as a polyalkylene glycol alkyl ether glycidyl ether.

【0016】ポリカプロラクトン(メタ)アクリレー
ト、ポリカプロラクトンビニルエーテル、ポリカプロラ
クトングリシジルエーテル、ポリカプロラクトンビニル
エステル、ポリカプロラクトングリシジルエステル、ポ
リカプロラクトンビニルエステル(メタ)アクリレー
ト、ポリカプロラクトングリシジルエステル(メタ)ア
クリレート、ポリカプロラクトンビニルエステルビニル
エーテル、ポリカプロラクトングリシジルエステルビニ
ルエーテル、ポリカプロラクトンビニルエステルグリシ
ジルエーテル、ポリカプロラクトングリシジルエステル
グリシジルエーテル、などに代表される、片末端あるい
は両末端にアクリレート基、メタクリレート基、ビニル
基、グリシジル基等の重合可能な官能基をもつポリカプ
ロラクトン。
Polycaprolactone (meth) acrylate, polycaprolactone vinyl ether, polycaprolactone glycidyl ether, polycaprolactone vinyl ester, polycaprolactone glycidyl ester, polycaprolactone vinyl ester (meth) acrylate, polycaprolactone glycidyl ester (meth) acrylate, polycaprolactone vinyl Polymerizable acrylate group, methacrylate group, vinyl group, glycidyl group, etc. at one or both ends represented by ester vinyl ether, polycaprolactone glycidyl ester vinyl ether, polycaprolactone vinyl ester glycidyl ether, polycaprolactone glycidyl ester glycidyl ether, etc. Polycaprolactone with various functional groups.

【0017】ポリカプロラクトントリオールの(メ
タ)アクリレート、ジ(メタ)アクリレート、トリ(メ
タ)アクリレート、ビニルエーテル、ジビニルエーテ
ル、トリビニルエーテル、グリシジルエーテル、ジグリ
シジルエーテル、トリグリシジルエーテル。 二カルボン酸とアルキレングリコールとの重合体であ
り、片末端あるいは両末端にアクリレート基、メタクリ
レート基、ビニル基、グリシジル基などの重合可能な官
能基をもつ脂肪族ポリエステル。
(Meth) acrylate, di (meth) acrylate, tri (meth) acrylate, vinyl ether, divinyl ether, trivinyl ether, glycidyl ether, diglycidyl ether, triglycidyl ether of polycaprolactone triol. An aliphatic polyester that is a polymer of a dicarboxylic acid and an alkylene glycol and has a polymerizable functional group such as an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, or a glycidyl group at one or both ends.

【0018】片末端あるいは両末端にアクリレート
基、メタクリレート基、ビニル基、グリシジル基等の重
合可能な官能基をもつ脂肪族ポリアルキレンカーボネー
ト。 二カルボン酸無水物の重合体であり、末端にアクリレ
ート基、メタクリレート基、ビニル基、グリシジル基等
の重合可能な官能基をもつ脂肪族ポリアンハイドライ
ド。
An aliphatic polyalkylene carbonate having a polymerizable functional group such as an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group and a glycidyl group at one or both terminals. An aliphatic polyanhydride which is a polymer of a dicarboxylic anhydride and has a polymerizable functional group such as an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, or a glycidyl group at a terminal.

【0019】ポリグリシジル(メタ)アクリレート、
ポリアリル(メタ)アクリレート、ポリビニル(メタ)
アクリレート等、側鎖にビニル基、グリシジル基、アリ
ル基等の官能基を有するポリアクリル酸エステルやポリ
メタクリル酸エステル。 ポリケイ皮酸ビニル、ポリビニルアジドベンザル、エ
ポキシ樹脂等。これらの中でも、透明均質な複合体が得
られやすく、また後述するような加熱焼成による多孔質
ケイ素酸化物への変換が容易である、上記〜に示し
た脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポ
リカーボネート、脂肪族ポリアンハイドライドなどが特
に好適に用いられる。
Polyglycidyl (meth) acrylate,
Polyallyl (meth) acrylate, polyvinyl (meth)
Polyacrylates and polymethacrylates having functional groups such as vinyl group, glycidyl group and allyl group in side chains such as acrylate. Polyvinyl cinnamate, polyvinyl azidobenzal, epoxy resin, etc. Among these, the aliphatic polyethers, aliphatic polyesters, and fatty acids shown above to which a transparent homogeneous composite is easily obtained, and which can be easily converted to a porous silicon oxide by heating and sintering as described below. Aromatic polycarbonates, aliphatic polyanhydrides and the like are particularly preferably used.

【0020】本発明の有機−無機複合体の製造における
有機ポリマーの添加量は、アルコキシシラン類1重量部
に対し10-2〜100重量部、好ましくは10-1〜10
重量部、さらに好ましくは10-1〜5重量部である。有
機ポリマーの添加量が10-2重量部より少なくても、1
00重量部より多くても、複合体の特性が現れず実用性
に乏しい。
The amount of the organic polymer to be added in the production of the organic-inorganic composite of the present invention is 10 -2 to 100 parts by weight, preferably 10 -1 to 10 parts by weight based on 1 part by weight of the alkoxysilane.
Parts by weight, more preferably 10 -1 to 5 parts by weight. Even if the amount of the organic polymer added is less than 10 -2 parts by weight,
If the amount is more than 00 parts by weight, the properties of the composite do not appear and the utility is poor.

【0021】また、有機−無機複合体を改質するため
に、重合可能なモノマーあるいはそれらの重合体を添加
することも可能である。用いることができるものとして
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、エチレンビスアクリレート、エチレ
ンビスメタクリレート、α−シアノアクリル酸、α−シ
アノアクリル酸エステルなどのアクリル酸およびメタク
リル酸誘導体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、クロ
トン酸ビニル、安息香酸ビニル、クロロギ酸ビニル等の
酸ビニルエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、N,N−ジアルキルアクリルアミド、N,N−ジア
ルキルメタクリルアミド、N−アルキルアクリルアミ
ド、N−アルキルメタクリルアミド、N,N’−メチレ
ンビスアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビ
ニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミドなどのアミ
ド類、スチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシス
チレン、ジフェニルエチレン、ビニルナフタレン、ビニ
ルアントラセン、ビニルシクロペンタン、ビニルシクロ
ヘキサン、5−ビニル−2−ノルボルネンなどのビニル
基含有炭化水素類、アクリロニトリル、メタクリロニト
リルなどのアクリロニトリル誘導体、N−ビニルピリジ
ン、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルイミダゾール
などのビニルアミン類、ビニルアルキルエーテル、ビニ
ルアルキルケトン、アクリル酸グリシジル、メタクリル
酸グリシジル、エポキシ樹脂、およびそれらの重合体な
どが挙げられる。
Further, in order to modify the organic-inorganic composite, it is possible to add a polymerizable monomer or a polymer thereof. Acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, ethylene bis acrylate, ethylene bis methacrylate, α-cyanoacrylic acid, acrylic acid and methacrylic acid derivatives such as α-cyanoacrylic acid ester, and acetic acid can be used. Acid vinyl esters such as vinyl, vinyl propionate, vinyl crotonate, vinyl benzoate, vinyl chloroformate, acrylamide, methacrylamide, N, N-dialkylacrylamide, N, N-dialkylmethacrylamide, N-alkylacrylamide, N Amides such as -alkyl methacrylamide, N, N'-methylenebisacrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, styrene, α-methylstyrene, p-method Vinyl group-containing hydrocarbons such as xylstyrene, diphenylethylene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylcyclopentane, vinylcyclohexane, and 5-vinyl-2-norbornene; acrylonitrile derivatives such as acrylonitrile and methacrylonitrile; N-vinylpyridine; -Vinylamines such as vinylcarbazole and N-vinylimidazole, vinylalkyl ethers, vinylalkylketones, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, epoxy resins, and polymers thereof.

【0022】本発明の有機−無機複合体の製造において
溶媒の存在は必ずしも必須ではないが、一般にアルコキ
シシラン類と有機ポリマーは相溶しにくいので、その場
合にはこの両者を溶解する溶媒を用いることが必要であ
る。溶媒としてはアルコキシシラン類と有機ポリマーの
両方を溶解するものであれば特に限定することなく用い
ることが可能である。また、原料のアルコキシシラン類
が不溶であっても、加水分解された後に可溶となるもの
であれば同様に使用することができる。該溶媒の使用量
は、アルコキシシラン、有機ポリマーおよび有機モノマ
ーを合わせて、0.05重量%以上の濃度となるように
する。これより薄い濃度ではゲル化しなかったり、実用
性のあるコーティング膜を得ることができない。
In the production of the organic-inorganic composite of the present invention, the presence of a solvent is not always essential. However, in general, the alkoxysilanes and the organic polymer are hardly compatible with each other. It is necessary. Any solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve both the alkoxysilanes and the organic polymer. Even if the starting alkoxysilanes are insoluble, they can be used in the same manner as long as they become soluble after hydrolysis. The amount of the solvent used is such that the total concentration of the alkoxysilane, the organic polymer, and the organic monomer is 0.05% by weight or more. At a concentration lower than this, gelation does not occur, and a practical coating film cannot be obtained.

【0023】用いられる溶媒の例として、C1〜C4の
一価アルコール、C1〜C4の二価アルコール、グリセ
リンなどのアルコール類の他、ホルムアミド、N−メチ
ルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジ
メチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、
N−メチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセ
トアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホ
リン、N−アセチルモルホリン、N−ホルミルピペリジ
ン、N−アセチルピペリジン、N−ホルミルピロリジ
ン、N−アセチルピロリジン、N,N’−ジホルミルピ
ペラジン、N,N’−ジアセチルピペラジンなどのアミ
ド類、テトラメチルウレア、N,N’−ジメチルイミダ
ゾリジノンなどのウレア類、テトラヒドロフラン、ジエ
チルエーテル、ジ(n−プロピル)エーテル、ジイソプ
ロピルエーテル、ジグリム、1、4−ジオキサン、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエー
テル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロ
ピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、
ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチル、エ
チレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチ
レングリコールジアセテート、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート、炭酸ジエチル、炭酸エチ
レン、炭酸プロピレンなどのエステル類、アセトン、メ
チルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチル(n
−ブチル)ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルア
ミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなど
のケトン類、アセトニトリル、プロピオニトリル、n−
ブチロニトリル、イソブチロニトリルなどのニトリル
類、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホ
ランなどが好適に用いられる。これらの溶媒を混合した
り、他の任意の溶媒あるいは添加物を混合してもよい。
Examples of the solvent used include monohydric alcohols of C1 to C4, dihydric alcohols of C1 to C4, alcohols such as glycerin, formamide, N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N- Dimethylformamide, N, N-diethylformamide,
N-methylacetamide, N-ethylacetamide,
N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine, N-formylpiperidine, N-acetylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetylpyrrolidine, N Amides such as N, N'-diformylpiperazine and N, N'-diacetylpiperazine, ureas such as tetramethylurea and N, N'-dimethylimidazolidinone, tetrahydrofuran, diethyl ether and di (n-propyl) ether , Diisopropyl ether, diglyme, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol dimethyl Ethers such as ether,
Esters such as ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, Methyl (n
-Butyl) ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, acetonitrile, propionitrile, n-
Nitriles such as butyronitrile and isobutyronitrile, dimethylsulfoxide, dimethylsulfone, and sulfolane are preferably used. These solvents may be mixed, or any other solvent or additive may be mixed.

【0024】上に挙げた溶媒の中でも、ホルムアミド、
N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホル
ムアミド、N−メチルアセトアミド、N−エチルアセト
アミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエ
チルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミ
ルモルホリン、N−アセチルモルホリン、N−ホルミル
ピペリジン、N−アセチルピペリジン、N−ホルミルピ
ロリジン、N−アセチルピロリジン、N,N’−ジホル
ミルピペラジン、N,N’−ジアセチルピペラジンなど
のアミド類、テトラメチルウレア、N,N’−ジメチル
イミダゾリジノンなどのウレア類を用いるのが特に好ま
しい。
Among the solvents listed above, formamide,
N-methylformamide, N-ethylformamide,
N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N- Amides such as acetylmorpholine, N-formylpiperidine, N-acetylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetylpyrrolidine, N, N′-diformylpiperazine, N, N′-diacetylpiperazine, tetramethylurea, It is particularly preferable to use ureas such as N'-dimethylimidazolidinone.

【0025】本発明においてアルコキシシランの加水分
解、脱水縮合反応には触媒は必ずしも必要ではないが、
反応を促進するために触媒を添加してもよい。触媒の具
体例としては塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、酢酸、蓚酸、マ
レイン酸などの酸類、アンモニア水、水酸化カリウム、
水酸化ナトリウム、トリエチルアミン、トリエタノール
アミン、ピリジン、ピペリジン、コリンなどのアルカリ
類などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以
上を併用してもよい。また、2種以上を段階的に用いる
ことも可能である。ここでいう段階的というのは、例え
ば予め酸触媒で処理を施してから塩基触媒を加えること
や、その逆を行うことを指す。
In the present invention, a catalyst is not necessarily required for the hydrolysis and dehydration condensation reaction of alkoxysilane,
A catalyst may be added to promote the reaction. Specific examples of the catalyst include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid, acids such as maleic acid, aqueous ammonia, potassium hydroxide,
Examples include alkalis such as sodium hydroxide, triethylamine, triethanolamine, pyridine, piperidine, choline and the like. These may be used alone or in combination of two or more. It is also possible to use two or more kinds in a stepwise manner. The term "stepwise" as used herein refers to, for example, treating with an acid catalyst before adding a base catalyst or vice versa.

【0026】これらの触媒の添加量はアルコキシシラン
1モルに対し1モル以下、好ましくは10-1モル以下が
適当である。1モルより多いと沈殿物が生成し、均一な
多孔質体が得られない場合がある。本発明においてアル
コキシシラン類の加水分解は、これら触媒が水溶液であ
る場合にはその溶媒である水によって起こるし、水を添
加しなくても周囲に十分な水蒸気が存在していれば、そ
れを利用することもできる。必要であれば別途水を添加
してもよい。適当な水の量は原料のアルコキシシランに
含まれているケイ素原子1モルに対し0.3〜104
ル、好ましくは1〜10モルである。104モルより多
いと得られる複合体の均質性が低下する場合がある。
The addition amount of these catalysts is 1 mol or less, preferably 10 -1 mol or less, per 1 mol of alkoxysilane. If it is more than 1 mol, a precipitate may be formed, and a uniform porous body may not be obtained. In the present invention, when these catalysts are aqueous solutions, the hydrolysis of the alkoxysilanes is caused by water, which is a solvent, and if there is sufficient water vapor in the surroundings without adding water, the hydrolysis is carried out. Can also be used. If necessary, water may be separately added. The appropriate amount of water is 0.3 to 10 4 mol, preferably 1 to 10 mol, per 1 mol of silicon atoms contained in the starting alkoxysilane. If the amount is more than 10 4 mol, the homogeneity of the obtained composite may decrease.

【0027】本発明の有機−無機複合体の製造に際し、
加水分解・脱水縮合反応(ゲル化反応)と重合反応を、
任意の形状の鋳型に入れて行えばその形状の有機−無機
複合体を得ることができるし、基板上に塗布すれば有機
−無機複合体薄膜を得ることができる。この膜状に塗布
する方法としては流延、回転、浸漬などの周知の方法で
行うことができる。有機−無機複合体材料からなる薄膜
の厚さは0.1μm〜10μmの範囲にする。10μm
より厚いとクラックが発生する場合がある。
In producing the organic-inorganic composite of the present invention,
The hydrolysis / dehydration condensation reaction (gelation reaction) and the polymerization reaction
An organic-inorganic composite having the desired shape can be obtained by placing the film in a mold having an arbitrary shape, and an organic-inorganic composite thin film can be obtained by coating the substrate on a substrate. As a method of applying the film, a known method such as casting, rotation, and immersion can be used. The thickness of the thin film made of the organic-inorganic composite material is in the range of 0.1 μm to 10 μm. 10 μm
If it is thicker, cracks may occur.

【0028】該基板の表面をあらかじめ密着向上剤で処
理してもよい。この場合の密着向上剤としてはいわゆる
シランカップリング剤として用いられるものやアルミニ
ウムキレート化合物などを使用することができる。特に
好適に用いられるものとして、3−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリクロ
ロシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−クロロプロ
ピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジ
クロロシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシ
ラン、3−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、3
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシ
プロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロ
ピルメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザ
ン、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピ
レート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテー
ト)、アルミニウムビス(エチルアセトアセテート)モ
ノアセチルアセトネート、アルミニウムトリス(アセチ
ルアセトネート)などが挙げられる。これらの密着向上
剤を塗布するにあたっては必要に応じて他の添加物を加
えたり、溶媒で希釈して用いてもよい。密着向上剤によ
る処理は公知の方法で行う。
The surface of the substrate may be treated in advance with an adhesion improver. In this case, as the adhesion improver, those used as a so-called silane coupling agent, an aluminum chelate compound, or the like can be used. Particularly preferably used are 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl)- 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropylmethyldichlorosilane, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropylmethyldiethoxysilane, 3
-Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, hexamethyldisilazane, Ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), aluminum bis (ethyl acetoacetate) monoacetylacetonate, aluminum tris (acetylacetonate) and the like. When applying these adhesion improvers, other additives may be added as necessary or diluted with a solvent before use. The treatment with the adhesion improver is performed by a known method.

【0029】ゲル化反応の温度は特に規定するものでは
ないが、通常は0〜180℃、好ましくは30〜150
℃の範囲で行う。低すぎると反応速度が小さく、十分に
架橋させるのに長時間を要し、逆に高すぎるとボイドが
生成しやすく、得られる有機−無機複合体の均質性が低
下する。ゲル化に要する時間はゲル化の温度や触媒の量
などによって異なるが、通常数分間〜数日間の範囲であ
る。
The temperature of the gelation reaction is not particularly limited, but is usually 0 to 180 ° C., preferably 30 to 150 ° C.
Perform in the range of ° C. If it is too low, the reaction rate is low, and it takes a long time to crosslink sufficiently. On the other hand, if it is too high, voids are apt to be generated, and the homogeneity of the obtained organic-inorganic composite decreases. The time required for gelation varies depending on the gelling temperature, the amount of catalyst, and the like, but is usually in the range of several minutes to several days.

【0030】本発明の有機−無機複合体の製造において
は、アルコキシシランのゲル化反応と有機ポリマーに含
まれる官能基を用いた重合反応の両方ともおこるのが、
本発明の最も特徴的なところである。これらの反応はど
ちらが先に進行してもよく、同時に起こってもよい。こ
れらの反応の順序は、触媒の種類や量、反応条件によっ
て異なる。ここでいう官能基を用いた重合反応は一般的
な付加、重付加、付加縮合、開環、重縮合反応などを指
し、可逆的な光二量化反応は含まれない。
In the production of the organic-inorganic composite of the present invention, both the gelling reaction of alkoxysilane and the polymerization reaction using the functional group contained in the organic polymer occur.
This is the most characteristic part of the present invention. Either of these reactions may proceed first or may occur simultaneously. The order of these reactions varies depending on the type and amount of the catalyst and the reaction conditions. The polymerization reaction using a functional group here refers to a general addition, polyaddition, addition condensation, ring opening, polycondensation reaction and the like, and does not include a reversible photodimerization reaction.

【0031】有機ポリマー中の官能基を用いた重合反応
は加熱によって促進することができる。温度は有機ポリ
マーに含まれる官能基の種類に応じて、20〜200℃
の範囲から選ばれる。また、用いている有機ポリマーが
光架橋性のものであれば、光照射によって反応を進行さ
せることもできる。重合反応を速やかに進行させるため
に重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤はアゾ化合
物や有機過酸化物などの熱ラジカル発生剤、ジアゾ化合
物、アジド化合物、アセトフェノン誘導体などの光ラジ
カル開始剤の他に光酸発生剤、光塩基発生剤など、公知
のものが使用できる。これらは単独でも複数を併用して
もいい。開始剤を用いた熱重合、光重合は公知の方法で
行う。重合開始剤の量は、有機ポリマー1重量部に対し
10-3〜1重量部、好ましくは10-2〜10-1重量部用
いられる。
The polymerization reaction using the functional group in the organic polymer can be accelerated by heating. The temperature ranges from 20 to 200 ° C. depending on the type of the functional group contained in the organic polymer.
Is selected from the range. In addition, if the organic polymer used is a photocrosslinkable one, the reaction can be advanced by light irradiation. A polymerization initiator may be added in order to promptly advance the polymerization reaction. Known polymerization initiators include thermal radical generators such as azo compounds and organic peroxides, photoacid generators such as diazo compounds, azide compounds, and acetophenone derivatives, as well as photoacid generators and photobase generators. Can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Thermal polymerization and photopolymerization using an initiator are performed by a known method. The polymerization initiator is used in an amount of 10 -3 to 1 part by weight, preferably 10 -2 to 10 -1 part by weight, based on 1 part by weight of the organic polymer.

【0032】本発明の有機−無機複合体の製造におい
て、アルコキシシランのゲル化反応と有機ポリマーの官
能基を用いた重合反応を、溶媒の存在下で、かつ密閉系
で行ったときは、溶媒を含有した複合体が得られるの
で、引き続き溶媒を除去し乾燥することが必要である。
乾燥温度は当然溶媒の種類によって異なるが、通常30
〜250℃の範囲で行う。また減圧下で乾燥を行うのも
有効である。ボイドの発生を制御し、均質な乾燥ゲルを
得るために、乾燥工程中に徐々に温度を上昇させる方法
も好ましい。
In the production of the organic-inorganic composite of the present invention, when the gelling reaction of the alkoxysilane and the polymerization reaction using the functional group of the organic polymer are carried out in the presence of a solvent and in a closed system, Thus, it is necessary to remove the solvent and dry the resulting mixture.
The drying temperature naturally depends on the type of the solvent, but is usually 30.
Perform in the range of 250250 ° C. Drying under reduced pressure is also effective. In order to control the generation of voids and obtain a uniform dried gel, a method of gradually increasing the temperature during the drying step is also preferable.

【0033】溶媒を用いて本発明を開放系で実施する場
合、上記のアルコキシシランのゲル化反応、有機ポリマ
ーの官能基を用いた重合反応を行う過程で溶媒の蒸発が
並行して起こる。反応と溶媒除去の順序を制御すること
は、原料のシラン化合物の種類、有機ポリマーに含まれ
る官能基の種類、触媒の種類、量、溶媒の蒸気圧、密閉
系か解放系かなどの雰囲気などを選定することにより可
能である。本発明の複合体を薄膜で得る場合、通常の条
件下ではアルコキシシランのゲル化反応、有機ポリマー
の官能基の反応が終了した時点で溶媒は除去されてい
る。
When the present invention is carried out in an open system using a solvent, evaporation of the solvent occurs in parallel with the above-mentioned gelling reaction of alkoxysilane and polymerization reaction using a functional group of an organic polymer. Controlling the order of reaction and solvent removal depends on the type of raw material silane compound, the type of functional group contained in the organic polymer, the type and amount of catalyst, the vapor pressure of the solvent, the atmosphere such as closed or open system, etc. It is possible by selecting. When the composite of the present invention is obtained in the form of a thin film, the solvent is removed when the gelling reaction of the alkoxysilane and the reaction of the functional group of the organic polymer are completed under ordinary conditions.

【0034】本発明の方法で得られた複合体は機械的強
度が高く、かつ用いた有機ポリマーが溶解してしまうよ
うな溶剤に接触してももはや有機ポリマーが溶け出すこ
とはなく、従来の有機−無機複合体にはない優れた特性
をもっている。これに加え、コーティング膜など任意の
形状をもった複合体を容易に作成することも可能であ
る。
The composite obtained by the method of the present invention has a high mechanical strength, and the organic polymer no longer dissolves even when it comes into contact with a solvent that dissolves the organic polymer used. It has excellent properties not found in organic-inorganic composites. In addition, a composite having an arbitrary shape such as a coating film can be easily formed.

【0035】また、この複合体から有機ポリマーのみを
除去することで、多孔質ケイ素酸化物に変換することが
できる。有機ポリマーを除去する方法としてもっとも簡
便な方法は、有機ポリマーの熱分解温度以上で1分〜2
4時間程度加熱する方法である。その他、プラズマ処理
で有機ポリマーを除去することも可能である。得られた
多孔質ケイ素酸化物をシリル化剤で処理して、吸水性を
抑えたり、他の物質との接着性を向上させたりすること
も有効である。用いることのできるシリル化剤の例とし
てトリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラ
ン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシ
ラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、ジメチルエトキシシラン、メチルジエトキシシ
ラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニル
エトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェ
ニルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、
フェニルトリエトキシシランなどのアルコキシシラン
類、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラ
ン、メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラン、
ジメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、
メチルビニルジクロロシラン、メチルクロロジシラン、
トリフェニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシ
ラン、ジフェニルジクロロシランなどのクロロシラン
類、ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメ
チルシリル)ウレア、N−トリメチルシリルアセトアミ
ド、ジメチルトリメチルシリルアミン、ジエチルトリエ
チルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾールなど
のシラザン類などが挙げられる。シリル化の方法は塗
布、浸漬、蒸気暴露などの方法で行う。
By removing only the organic polymer from the composite, it can be converted to a porous silicon oxide. The simplest method for removing the organic polymer is 1 minute to 2 minutes at or above the thermal decomposition temperature of the organic polymer.
This is a method of heating for about 4 hours. In addition, the organic polymer can be removed by plasma treatment. It is also effective to treat the obtained porous silicon oxide with a silylating agent to suppress water absorption and to improve the adhesion to other substances. Examples of silylating agents that can be used include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethylethoxysilane, methyldiethoxysilane, dimethylvinylmethoxysilane , Dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane,
Alkoxysilanes such as phenyltriethoxysilane, trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, methyldichlorosilane,
Dimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane,
Methylvinyldichlorosilane, methylchlorodisilane,
Chlorosilanes such as triphenylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane and diphenyldichlorosilane, hexamethyldisilazane, N, N'-bis (trimethylsilyl) urea, N-trimethylsilylacetamide, dimethyltrimethylsilylamine, diethyltriethylsilylamine, trimethylsilylimidazole and the like Silazane and the like. The silylation method is performed by a method such as coating, dipping, and steam exposure.

【0036】従来から、限られた分子量をもつ線状有機
ポリマーあるいは球形スターバーストデンドリマーとケ
イ素酸化物との複合材料を加熱焼成して有機ポリマーを
分解除去し、多孔質のケイ素酸化物を得るという例は知
られていた。しかし、加熱するとケイ素酸化物がさらに
脱水縮合して収縮しようとし、そのときに溶融状態にあ
る有機ポリマーが複合体から外へ容易に滲み出してしま
うため、焼成による体積の収縮が著しく、大きな空隙率
をもつ多孔質体を得ることは困難であった。
Conventionally, a composite material of a linear organic polymer having a limited molecular weight or a spherical starburst dendrimer and a silicon oxide is heated and calcined to decompose and remove the organic polymer to obtain a porous silicon oxide. Examples were known. However, when heated, the silicon oxide is further dehydrated and condensed and tries to shrink, and at that time, the organic polymer in the molten state easily oozes out of the composite, so that the volume shrinks significantly due to firing and the large voids It was difficult to obtain a porous body having a high modulus.

【0037】本発明の有機−無機複合体は、加熱焼成し
ても有機ポリマーの滲み出しが少なく、その結果として
最大で95体積%もの大きな空隙率をもつ多孔質ケイ素
酸化物を容易に得ることができる。本発明のケイ素酸化
物と有機ポリマーとの複合体は、機械的強度と耐溶剤性
に優れていることから、レンズなどの光学材料や、構造
材料、フィルム、コーティング材としてLSI多層配線
用基板や半導体素子などの幅広い用途に使用可能であ
る。また、この複合体から得られた多孔質ケイ素酸化物
は、従来のものよりも表面積と空隙率が大きいことか
ら、触媒の担持体として用いることができ、コーティン
グ膜とすることによって誘電率の低い絶縁膜としてLS
I多層配線用基板や半導体素子に用いることも可能であ
る。
The organic-inorganic composite of the present invention has a small amount of organic polymer bleeding even when heated and fired, and as a result, a porous silicon oxide having a porosity as large as 95% by volume can be easily obtained. Can be. Since the composite of the silicon oxide and the organic polymer of the present invention is excellent in mechanical strength and solvent resistance, an optical material such as a lens, a structural material, a film, a coating material, a substrate for an LSI multilayer wiring, It can be used for a wide range of applications such as semiconductor devices. In addition, the porous silicon oxide obtained from this composite has a larger surface area and porosity than conventional ones, so that it can be used as a catalyst carrier and has a low dielectric constant by forming a coating film. LS as insulating film
It is also possible to use it for an I multilayer wiring substrate or a semiconductor element.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を示す。な
お、複合体および多孔質ケイ素酸化物の評価は下記の装
置を用いて行った。 (1)表面積測定(N2BET):島津製作所製窒素吸
着式表面積測定装置を用いた。 (2)膜厚測定:Sloan社製DEKTAK−IIA
型表面粗さ測定装置を用いた。 (3)誘電率測定:ヒューレット・パッカード社製HP
4280型C−V測定装置を用いた。 (4)透明性:複合体を厚さ1mmにスライスし、白地
に3mm角の黒色の文字が書かれた文字盤上に置き、複
合体を通して文字が判読できれば透明であると判断し
た。
Embodiments of the present invention will be described below. The evaluation of the composite and the porous silicon oxide was performed using the following apparatus. (1) Surface area measurement (N2BET): A nitrogen adsorption type surface area measurement device manufactured by Shimadzu Corporation was used. (2) Film thickness measurement: DEKTAK-IIA manufactured by Sloan
A mold surface roughness measuring device was used. (3) Permittivity measurement: HP manufactured by Hewlett-Packard Company
A 4280 type CV measuring device was used. (4) Transparency: The composite was sliced to a thickness of 1 mm, placed on a dial with 3 mm square black characters written on a white background, and judged to be transparent if the characters could be read through the composite.

【0039】[0039]

【実施例1】テトラエトキシシラン1.2g、ポリエチ
レングリコールモノメタクリレート(平均分子量36
0)0.68gをN−メチルピロリドン2.0g、プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート1.0gの
混合溶媒に溶解し、この溶液に水0.75gと0.1N
硝酸0.15gを加え、室温で2時間撹拌した。この溶
液にジクミルパーオキサイド0.03gを添加し、ポリ
テトラフルオロエチレン製時計皿に流延して120℃に
て1時間放置したところ、溶液はゲル化した。さらに1
80℃にて1時間放置することによって、ガラス状の褐
色透明な複合体を得た。この複合体にカッターナイフの
刃を立て20グラム重の加重をかけたが、傷は付かなか
った。
Example 1 1.2 g of tetraethoxysilane, polyethylene glycol monomethacrylate (average molecular weight 36
0) 0.68 g was dissolved in a mixed solvent of 2.0 g of N-methylpyrrolidone and 1.0 g of propylene glycol methyl ether acetate, and 0.75 g of water and 0.1 N
0.15 g of nitric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. To this solution was added 0.03 g of dicumyl peroxide, cast on a polytetrafluoroethylene watch glass, and allowed to stand at 120 ° C. for 1 hour, whereupon the solution gelled. One more
By leaving at 80 ° C. for 1 hour, a glassy brown transparent composite was obtained. A 20-gram weight was applied to the composite with a cutter knife blade, but no damage was found.

【0040】[0040]

【実施例2】テトラエトキシシラン1.2g、ポリエチ
レングリコールモノメタクリレート(平均分子量36
0)0.68g、ポリエチレングリコールジメタクリレ
ート(平均分子量540)0.34gをN−メチルピロ
リドン2.0g、プロピレングリコールメチルエーテル
アセテート1.0gの混合溶媒に溶解し、この溶液に水
0.75gと0.1N硝酸0.15gを加え、室温で2
時間撹拌した。この溶液にジクミルパーオキサイド0.
05gを添加し、ポリテトラフルオロエチレン製時計皿
上に流延して120℃にて1時間放置したところ、溶液
はゲル化した。さらに180℃にて1時間放置すること
によって、ガラス状の褐色透明な複合体を得た。この複
合体に、実施例1と同様にカッターナイフの刃を立て2
0グラム重の加重をかけたが、傷は付かなかった。
Example 2 1.2 g of tetraethoxysilane, polyethylene glycol monomethacrylate (average molecular weight 36
0) 0.68 g and 0.34 g of polyethylene glycol dimethacrylate (average molecular weight 540) were dissolved in a mixed solvent of 2.0 g of N-methylpyrrolidone and 1.0 g of propylene glycol methyl ether acetate, and 0.75 g of water was added to this solution. Add 0.15 g of 0.1N nitric acid and add
Stirred for hours. To this solution was added dicumyl peroxide 0.1.
When 05 g was added, the solution was cast on a polytetrafluoroethylene watch glass and left at 120 ° C. for 1 hour, and the solution gelled. Further, the mixture was left at 180 ° C. for 1 hour to obtain a glassy brown transparent composite. In this composite, the blade of the cutter knife is set up in the same manner as in Example 1, and 2
A weight of 0 grams was applied, but no damage was found.

【0041】[0041]

【実施例3】メチルトリエトキシシラン0.92g、ポ
リエチレングリコールモノメタクリレート(平均分子量
360)0.68g、ポリエチレングリコールジメタク
リレート(平均分子量540)0.34gをN−メチル
ピロリドン2.0g、プロピレングリコールメチルエー
テルアセテート1.0gの混合溶媒に溶解し、この溶液
に水0.75gと0.1N硝酸0.15gを加え、室温
にて2時間撹拌した。この溶液にジクミルパーオキサイ
ド0.05gを添加し、ポリテトラフルオロエチレン製
時計皿上に流延して120℃にて1時間放置したとこ
ろ、溶液はゲル化した。さらに180℃にて1時間放置
することによって、ガラス状の褐色透明な複合体を得
た。この複合体に、実施例1と同様にカッターナイフの
刃を立て20グラム重の加重をかけたが、傷は付かなか
った。
Example 3 0.92 g of methyltriethoxysilane, 0.68 g of polyethylene glycol monomethacrylate (average molecular weight: 360), 0.34 g of polyethylene glycol dimethacrylate (average molecular weight: 540), 2.0 g of N-methylpyrrolidone, propylene glycol methyl It was dissolved in a mixed solvent of 1.0 g of ether acetate, and 0.75 g of water and 0.15 g of 0.1 N nitric acid were added to this solution, followed by stirring at room temperature for 2 hours. To this solution was added 0.05 g of dicumyl peroxide, cast on a polytetrafluoroethylene watch glass and allowed to stand at 120 ° C. for 1 hour, whereupon the solution gelled. Further, the mixture was left at 180 ° C. for 1 hour to obtain a glassy brown transparent composite. The composite was loaded with a blade of a cutter knife in the same manner as in Example 1 and a weight of 20 grams was applied, but no damage was found.

【0042】[0042]

【実施例4】テトラエトキシシラン0.60g、メチル
トリエトキシシラン0.46g、ポリエチレングリコー
ルモノメタクリレート(平均分子量360)0.68
g、ポリエチレングリコールジメタクリレート(平均分
子量540)0.34gをN−メチルピロリドン2.0
g、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
1.0gの混合溶媒に溶解して、この溶液に水0.75
gと0.1N硝酸0.15gを加え、室温にて2時間撹
拌した。この溶液にジクミルパーオキサイド0.05g
を添加し、ポリテトラフルオロエチレン製時計皿上に流
延して120℃にて1時間放置したところ、溶液はゲル
化した。さらに180℃にて1時間放置することによっ
て、ガラス状の褐色透明な複合体を得た。この複合体
に、実施例1と同様にカッターナイフの刃を立て20グ
ラム重の加重をかけたが、傷は付かなかった。
Example 4 0.60 g of tetraethoxysilane, 0.46 g of methyltriethoxysilane, 0.68 of polyethylene glycol monomethacrylate (average molecular weight: 360)
g, polyethylene glycol dimethacrylate (average molecular weight: 540) 0.34 g was added to N-methylpyrrolidone 2.0
g of propylene glycol methyl ether acetate in a mixed solvent of 1.0 g.
g and 0.15 g of 0.1 N nitric acid were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. 0.05 g of dicumyl peroxide was added to this solution.
Was added, cast on a polytetrafluoroethylene watch glass, and allowed to stand at 120 ° C. for 1 hour, whereupon the solution gelled. Further, the mixture was left at 180 ° C. for 1 hour to obtain a glassy brown transparent composite. The composite was loaded with a blade of a cutter knife in the same manner as in Example 1 and a weight of 20 grams was applied, but no damage was found.

【0043】[0043]

【実施例5】テトラエトキシシラン1.2g、ポリエチ
レングリコールモノメタクリレート(平均分子量36
0)0.68g、ポリエチレングリコールジメタクリレ
ート(平均分子量540)0.34gをエタノール3.
0gに溶解し、この溶液に水0.75gと0.1N硝酸
0.15gを加え、室温で2時間撹拌した。この溶液に
ジクミルパーオキサイド0.05gを添加し、PTFE
製時計皿上に流延して120℃にて1時間放置したとこ
ろ、溶液はゲル化した。さらに180℃にて1時間放置
することによって、ガラス状の無色透明な複合体を得
た。この複合体に、実施例1と同様にカッターナイフの
刃を立て20グラム重の加重をかけたが、傷は付かなか
った。
Example 5 1.2 g of tetraethoxysilane, polyethylene glycol monomethacrylate (average molecular weight 36
0) 0.68 g and 0.34 g of polyethylene glycol dimethacrylate (average molecular weight 540) in ethanol 3.
The solution was dissolved in 0 g, and 0.75 g of water and 0.15 g of 0.1 N nitric acid were added to the solution, followed by stirring at room temperature for 2 hours. To this solution was added 0.05 g of dicumyl peroxide, and PTFE was added.
When the solution was cast on a watch glass and left at 120 ° C. for 1 hour, the solution gelled. The mixture was further left at 180 ° C. for 1 hour to obtain a glassy colorless and transparent composite. The composite was loaded with a blade of a cutter knife in the same manner as in Example 1 and a weight of 20 grams was applied, but no damage was found.

【0044】[0044]

【実施例6】実施例5で得られた複合体を、空気中60
0℃にて1時間加熱焼成し、有機ポリマー分を焼失さ
せ、多孔質ケイ素酸化物に変換した。この多孔質ケイ素
酸化物の比表面積は874.9m2 /gであった。
Example 6 The composite obtained in Example 5 was treated with 60
The mixture was heated and baked at 0 ° C. for 1 hour to burn off the organic polymer and convert it to porous silicon oxide. The specific surface area of this porous silicon oxide was 874.9 m 2 / g.

【0045】[0045]

【実施例7】実施例1〜5で得られた複合体を、水中に
浸したまま1時間放置したが、いずれも重量減少はみら
れなかった。
Example 7 The composites obtained in Examples 1 to 5 were left immersed in water for 1 hour, but no weight reduction was observed.

【0046】[0046]

【実施例8】実施例2で用いた溶液をシリコンウェハ上
に毎分1500回転の速度で回転塗布し、120℃にて
1時間、180℃にて1時間加熱して、厚さ0.41μ
mの複合体の薄膜を得た。この試料を窒素雰囲気下45
0℃にて1時間焼成し、有機ポリマー分を焼失させ、多
孔質ケイ素酸化物に変換した。このときの膜厚は0.3
2μmであり、焼成前に比べた膜厚の減少は22%にと
どまった。
Example 8 The solution used in Example 2 was spin-coated on a silicon wafer at a rate of 1500 revolutions per minute and heated at 120 ° C. for 1 hour and at 180 ° C. for 1 hour to obtain a thickness of 0.41 μm.
m was obtained. This sample was placed under a nitrogen atmosphere for 45 minutes.
It was baked at 0 ° C. for 1 hour to burn off the organic polymer and convert it to porous silicon oxide. The film thickness at this time is 0.3
The thickness was 2 μm, and the reduction in film thickness compared to before firing was only 22%.

【0047】[0047]

【実施例9】実施例2で用いた溶液を、窒化チタン薄膜
付きシリコンウェハ上に毎分1500回転の速度で回転
塗布し、120℃にて1時間、180℃にて1時間加熱
して、窒素雰囲気下450℃にて1時間焼成し、有機ポ
リマー分を焼失させ、多孔質ケイ素酸化物に変換した。
膜厚は0.27μmであった。この試料を、ヘキサメチ
ルジシラザンの10%トルエン溶液に1時間浸漬した
後、120℃で真空乾燥することによって、空孔表面を
トリメチルシリル基で修飾し疎水化した。この薄膜の上
部にマスクを通してアルミニウムを蒸着し、直径1.7
mmの電極を作製した。この試料を用いて多孔質ケイ素
酸化物薄膜の1MHzにおける比誘電率を測定したとこ
ろ2.17であった。
Embodiment 9 The solution used in Embodiment 2 was spin-coated on a silicon wafer with a titanium nitride thin film at a speed of 1500 revolutions per minute, and heated at 120 ° C. for 1 hour and at 180 ° C. for 1 hour. It was baked at 450 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to burn off the organic polymer and convert it to porous silicon oxide.
The film thickness was 0.27 μm. This sample was immersed in a 10% toluene solution of hexamethyldisilazane for 1 hour, and then dried at 120 ° C. under vacuum to modify the pore surface with a trimethylsilyl group to make it hydrophobic. Aluminum was deposited on the top of this thin film through a mask and had a diameter of 1.7.
mm electrode was produced. Using this sample, the relative dielectric constant of the porous silicon oxide thin film at 1 MHz was measured and found to be 2.17.

【0048】[0048]

【実施例10】試料をヘキサメチルジシラザンの10%
トルエン溶液に1時間浸漬する操作の代わりに、試料を
ヘキサメチルジシラザンの入ったシャーレとともに密封
容器に入れ、室温で3時間放置してヘキサメチルジシラ
ザンの蒸気に暴露させる操作を行うことを除いて、実施
例9と同じ操作を行ったところ、この膜厚0.27μm
の多孔質ケイ素酸化物薄膜の1MHzにおける比誘電率
は1.84であった。
EXAMPLE 10 A sample was prepared by adding 10% of hexamethyldisilazane.
Instead of immersing the sample in a toluene solution for 1 hour, place the sample in a sealed container with a petri dish containing hexamethyldisilazane and leave it at room temperature for 3 hours to expose it to the vapor of hexamethyldisilazane. When the same operation as in Example 9 was performed, the film thickness was 0.27 μm
The relative dielectric constant at 1 MHz of the porous silicon oxide thin film was 1.84.

【0049】[0049]

【実施例11】試料をヘキサメチルジシラザンの10%
トルエン溶液に1時間浸漬する操作の代わりに、試料を
耐圧容器に入れ減圧した後に室温にてヘキサメチルジシ
ラザンの蒸気を導入する操作を行うことを除いて、実施
例9と同じ操作を行ったところ、この膜厚0.27μm
の多孔質ケイ素酸化物薄膜の1MHzにおける比誘電率
は1.81であった。
EXAMPLE 11 A sample was prepared by adding 10% of hexamethyldisilazane.
Instead of immersing in a toluene solution for 1 hour, the same operation as in Example 9 was performed, except that a sample was placed in a pressure-resistant container, and then depressurized and then introduced with hexamethyldisilazane vapor at room temperature. However, this film thickness is 0.27 μm
The relative dielectric constant at 1 MHz of the porous silicon oxide thin film was 1.81.

【0050】[0050]

【実施例12】テトラエトキシシラン1.2g、ポリエ
チレングリコールジアクリレート(平均分子量575)
0.68gをN−メチルピロリドン2.0g、プロピレ
ングリコールメチルエーテルアセテート1.0gの混合
溶媒に溶解し、この溶液に水0.75gと0.1N硝酸
0.15gを加え、室温にて2時間撹拌した。この溶液
に2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン
0.03gを添加し、シリコンウェハ上に2000rp
m、10秒間回転塗布して、120℃にて1時間放置し
てゲル化、乾燥させた。こうして得られた複合体の薄膜
(厚さ0.25μm)に、露光用マスクを通して45分
間紫外線照射して、希薄水酸化カリウム水溶液中に3秒
間浸漬したところ、未露光部が剥離したが露光部はシリ
コンウェハ上に残り、露光用マスクと同一の図形にパタ
ーン化することができた。
Example 12 1.2 g of tetraethoxysilane, polyethylene glycol diacrylate (average molecular weight: 575)
0.68 g was dissolved in a mixed solvent of 2.0 g of N-methylpyrrolidone and 1.0 g of propylene glycol methyl ether acetate, and 0.75 g of water and 0.15 g of 0.1 N nitric acid were added to this solution, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Stirred. 0.03 g of 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone was added to this solution, and 2,000 rpm was placed on a silicon wafer.
m, spin-coated for 10 seconds, and left at 120 ° C. for 1 hour to gel and dry. The composite thin film (thickness: 0.25 μm) thus obtained was irradiated with ultraviolet light for 45 minutes through an exposure mask and immersed in a dilute potassium hydroxide aqueous solution for 3 seconds. Remained on the silicon wafer and could be patterned into the same figure as the exposure mask.

【0051】[0051]

【比較例1】実施例2で用いたポリエチレングリコール
モノメタクリレートとポリエチレングリコールジメタク
リレートの代わりにポリエチレングリコール(平均分子
量600)1.0gを用い、ジクミルパーオキサイドを
添加しないことを除いて実施例2と同じ操作を行い、褐
色透明で柔軟な複合体を得た。この複合体にカッターナ
イフの刃を立て20グラム重の加重をかけたところ、容
易に断裂した。
Comparative Example 1 In place of polyethylene glycol monomethacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate used in Example 2, 1.0 g of polyethylene glycol (average molecular weight: 600) was used, and Example 2 was repeated except that dicumyl peroxide was not added. The same operation as described above was performed to obtain a brown transparent and flexible composite. When a blade of a cutter knife was set on this composite and a weight of 20 grams was applied, the composite was easily torn.

【0052】[0052]

【比較例2】比較例1で得られた複合体を水中に浸し、
1時間放置したところ、9%の重量減少が認められた。
Comparative Example 2 The composite obtained in Comparative Example 1 was immersed in water,
Upon standing for 1 hour, a 9% weight loss was observed.

【0053】[0053]

【比較例3】比較例1で用いた溶液をシリコンウェハ上
に毎分1500回転の速度で回転塗布し、120℃にて
1時間、180℃にて1時間加熱して、厚さ0.54μ
mの複合体の薄膜を得た。この試料を窒素雰囲気下45
0℃にて1時間焼成し、有機ポリマー分を焼失させ、多
孔質ケイ素酸化物に変換した。このとき膜厚は0.24
μmになっており、焼成前に比べて膜厚は56%も減少
していた。
Comparative Example 3 The solution used in Comparative Example 1 was spin-coated on a silicon wafer at a speed of 1500 revolutions per minute, and heated at 120 ° C. for 1 hour and at 180 ° C. for 1 hour to obtain a thickness of 0.54 μm.
m was obtained. This sample was placed under a nitrogen atmosphere for 45 minutes.
It was baked at 0 ° C. for 1 hour to burn off the organic polymer and convert it to porous silicon oxide. At this time, the film thickness is 0.24.
μm, and the film thickness was reduced by 56% as compared with that before firing.

【0054】[0054]

【比較例4】比較例1で用いた溶液を、窒化チタン薄膜
付きシリコンウェハ上に毎分1500回転の速度で回転
塗布し、120℃にて1時間、180℃にて1時間加熱
して、窒素雰囲気下450℃にて1時間焼成し、有機ポ
リマー分を焼失させ、多孔質ケイ素酸化物に変換した。
膜厚は0.22μmであった。この試料を、ヘキサメチ
ルジシラザンの10%トルエン溶液に1時間浸漬した
後、120℃で真空乾燥することによって、空孔表面を
トリメチルシリル基で修飾し疎水化した。この薄膜の上
部にマスクを通してアルミニウムを蒸着し、直径1.7
mmの電極を作製した。この試料を用いて多孔質ケイ素
酸化物薄膜の1MHzにおける比誘電率を測定したとこ
ろ2.99であり、実施例9に比べて0.82高い値を
示した。
Comparative Example 4 The solution used in Comparative Example 1 was spin-coated on a silicon wafer with a titanium nitride thin film at a speed of 1500 revolutions per minute, and heated at 120 ° C. for 1 hour and at 180 ° C. for 1 hour. It was baked at 450 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to burn off the organic polymer and convert it to porous silicon oxide.
The film thickness was 0.22 μm. This sample was immersed in a 10% toluene solution of hexamethyldisilazane for 1 hour, and then dried at 120 ° C. under vacuum to modify the pore surface with a trimethylsilyl group to make it hydrophobic. Aluminum was deposited on the top of this thin film through a mask and had a diameter of 1.7.
mm electrode was produced. The relative dielectric constant of the porous silicon oxide thin film at 1 MHz measured using this sample was 2.99, which was 0.82 higher than that of Example 9.

【0055】[0055]

【比較例5】テトラエトキシシラン5.2gと重合性官
能基をもたないポリビニルピロリドン(平均分子量40
000)4.5gをエタノール3.0gとジメチルホル
ムアミド3.5gの混合溶媒に溶解させ、この溶液に水
3.5gと0.1N硝酸0.65gを加え、室温にて2
時間撹拌した。この溶液をポリテトラフルオロエチレン
製時計皿上に流延して120℃にて1時間放置したとこ
ろ、溶液はゲル化した。さらに180℃にて1時間放置
することによって、ガラス状の黄色透明な複合体を得
た。これを空気中600℃にて1時間加熱焼成し、有機
ポリマー分を焼失させ、多孔質ケイ素酸化物に変換し
た。この多孔質ケイ素酸化物の比表面積は616.6m
2 /gであり、実施例6の場合に比べて約258m2
g少ない結果となった。
Comparative Example 5 5.2 g of tetraethoxysilane and polyvinylpyrrolidone having no polymerizable functional group (average molecular weight: 40
000) was dissolved in a mixed solvent of 3.0 g of ethanol and 3.5 g of dimethylformamide, and 3.5 g of water and 0.65 g of 0.1 N nitric acid were added to the solution.
Stirred for hours. When this solution was cast on a polytetrafluoroethylene watch glass and left at 120 ° C. for 1 hour, the solution gelled. Further, the mixture was left at 180 ° C. for 1 hour to obtain a glassy yellow transparent composite. This was heated and fired in air at 600 ° C. for 1 hour to burn off the organic polymer and convert it to porous silicon oxide. The specific surface area of this porous silicon oxide is 616.6 m.
2 / g, and about as compared with the case of Example 6 258m 2 /
g less result.

【0056】[0056]

【比較例6】テトラエトキシシラン1.2g、重合性官
能基をもたないポリエチレングリコール(平均分子量2
万)0.68gを、N−メチルピロリドン2.0g、プ
ロピレングリコールメチルエーテルアセテート1.0g
の混合溶媒に溶解し、この溶液に水0.75gと0.1
N硝酸0.15gを加え、室温にて2時間撹拌した。こ
の溶液をシリコンウェハ上に2000rpm、10秒間
回転塗布した後、120℃にて1時間放置してゲル化、
乾燥させた。これを希薄水酸化カリウム水溶液中に3秒
間浸漬したところ、膜は全て溶解剥離してしまった。
Comparative Example 6 1.2 g of tetraethoxysilane, polyethylene glycol having no polymerizable functional group (average molecular weight 2
Ten thousand) 0.68 g, N-methylpyrrolidone 2.0 g, propylene glycol methyl ether acetate 1.0 g
And mixed with 0.75 g of water and 0.15 g of water.
0.15 g of N nitric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. This solution was spin-coated on a silicon wafer at 2000 rpm for 10 seconds, and then left at 120 ° C. for 1 hour to gel.
Let dry. When this was immersed in a dilute aqueous potassium hydroxide solution for 3 seconds, all the films were dissolved and peeled off.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明により、機械的強度と耐溶剤性に
優れたケイ素酸化物と有機ポリマーとの複合体を提供す
ることができる。また該複合体から得られた多孔質ケイ
素酸化物は従来のものよりも表面積と空隙率が大きいの
で、触媒の担持体、誘電率の低いLSI多層配線用絶縁
膜として用いることも可能であり、産業上、大いに有用
である。
According to the present invention, a composite of a silicon oxide and an organic polymer having excellent mechanical strength and solvent resistance can be provided. Since the porous silicon oxide obtained from the composite has a larger surface area and porosity than conventional ones, it can be used as a catalyst carrier, an insulating film for an LSI multilayer wiring having a low dielectric constant, It is very useful in industry.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルコキシシラン類と、分子中に少なく
とも1つの重合可能な官能基を有する有機ポリマーとを
混合し、アルコキシシラン類の加水分解・脱水縮合反応
と、有機ポリマーに含まれる官能基を用いた重合反応を
行うことを特徴とする、有機−無機複合体の製造方法。
1. An alkoxysilane and an organic polymer having at least one polymerizable functional group in a molecule are mixed, and a hydrolysis / dehydration condensation reaction of the alkoxysilane and a functional group contained in the organic polymer are performed. A method for producing an organic-inorganic composite, comprising performing the used polymerization reaction.
【請求項2】 重合可能な官能基を有する有機ポリマー
が、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル、脂肪族
ポリカーボネートまたは脂肪族ポリアンハイドライドを
主なる構成成分とするポリマーである、請求項1記載の
有機−無機複合体の製造方法。
2. The organic polymer according to claim 1, wherein the organic polymer having a polymerizable functional group is a polymer mainly composed of an aliphatic polyether, an aliphatic polyester, an aliphatic polycarbonate or an aliphatic polyanhydride. -A method for producing an inorganic composite.
【請求項3】 請求項1又は2記載の有機−無機複合体
の製造方法によって得られる有機−無機複合体。
3. An organic-inorganic composite obtained by the method for producing an organic-inorganic composite according to claim 1.
【請求項4】 請求項3記載の有機−無機複合体から有
機ポリマーを除去することを特徴とする、多孔質ケイ素
酸化物の製造方法。
4. A method for producing a porous silicon oxide, comprising removing an organic polymer from the organic-inorganic composite according to claim 3.
【請求項5】 請求項4に記載の製造方法によって得ら
れる多孔質ケイ素酸化物。
5. A porous silicon oxide obtained by the production method according to claim 4.
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