JPS6033117B2 - シラノ−ルオリゴマ−液の製造法 - Google Patents

シラノ−ルオリゴマ−液の製造法

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JPS6033117B2
JPS6033117B2 JP52089945A JP8994577A JPS6033117B2 JP S6033117 B2 JPS6033117 B2 JP S6033117B2 JP 52089945 A JP52089945 A JP 52089945A JP 8994577 A JP8994577 A JP 8994577A JP S6033117 B2 JPS6033117 B2 JP S6033117B2
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JP
Japan
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silanol oligomer
liquid
temperature
silanol
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JP52089945A
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JPS5424831A (en
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吉之 向山
淘一 坂田
雅宏 阿保
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Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学装置、光学的表示装置などに有用な新規な
液晶文字表示素子材料の製法に係り、特に液晶文字表示
素子中の液晶と透明電極間の界面安定化や配向制御のた
めの二酸化ケイ素膜形成用材料の製造方法に関するもの
である。
従来液晶文字表示素子中の液晶と透明電極間の界面安定
化や配向性を制御するための手法として液晶文字表示素
子の構成中液晶と透明電極の間に適当な絶縁配向膜を形
成させていた。
この絶縁配向膜形成材料としては、有機クロロシラン化
合物、有機アルコキシシラン化合物、シランアルキルェ
ステル化合物などが知られており、これら有機ケイ素化
合物を有機溶媒に溶かし適当な方法で塗布した後、加熱
処理を行ない二酸化ケイ素膜とする方法がとられている
。このようにして形成された二酸化ケイ素膜は液晶文字
表示素子の性質上、膜厚が均一であること、素子の劣化
につながるような導電性不純物の含有量が少ないこと及
び量産性の観点から非端子部分については適当なエッチ
ング例えば乾式エッチングなどによって除去可能である
ことなどが要求される。しかし、従来の方法で合成した
ケイ素溶液を塗布後加熱処理して得たケイ素膜には不純
物含有量が多く、膜厚を不均一な上にエッチングが不良
になる場合があり改良が望まれていた。
そこでテトラアルコキシシランを出発原料として各種酸
性触媒を用い加水分解、縮合反応の検討を行ないシラノ
ールオリゴマーと二酸化ケイ素膜の性質について研究を
重ねた結果本発明を完成することができた。
すなわち、本発明は、 一般式 (ただし、一般式中、R1、R2、R3およびR4はア
ルキル基またはアリール基を示す。
)で表わされるテトラアルコキシ化合物3〜55重量%
を、リン酸系触媒10〜100■血、酢酸または無水酢
酸1〜2の重量%および全体が10の重量%になるよう
な量の有機溶媒の存在下、さらに水の存在下に室温〜1
00℃の温度で反応させることを特徴とするシラノール
オリゴマー液の製造法に関する。原料である上記一般式
で表わされるテトラアルコキシシラン化合物としては、
たとえばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン
、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テ
トラフェノキシシラン及びこれらの混合物であり、加水
分解縮合反応によってシラノールオリゴマーを生成する
ものであればよい。
またあらかじめテトラアルコキシシランのオリゴマーを
生成させたものを出発原料として加水分解させ利用して
もよい(たとえば日本コルコート社製コルコート40な
ど)。反応液中にテトラアルコキシシランの濃度は3〜
55重量%、特に10〜55重量%でよく、これ以上で
は反応中に不溶性のシラノール縮合物を生成し好ましく
ない。
低濃度すぎると適度な膜厚を得ることが困難であり実用
的でない。ゆえに1の重量%以上にするのが好ましい。
単にシラノールオIJゴマー液を製造するのであれば、
加水分解縮合触媒として公知の酸性触媒であれば何を使
用してもよい。しかし、液晶文字表示用の場合には、り
ん酸系触媒を反応初期に加えることが有効である。特に
乾式エッチング(たとえばフレオンガス雰囲気下、ェル
・ェフ・ィー(LFE)コーポレーション製プラズマリ
アクター(PDS−301)使用)性の良好な二酸化ケ
イ素皮膜を得ようとする場合に極めて効果的である。詳
細な理由は不明であるが、塩酸、硫酸、パラトルェンス
ルホン酸及び強酸性陽イオン交予期樹脂を用いて得たシ
ラノールオリゴマー液から形成された二酸化ケイ素皮膜
ではエッチング性が悪く、りん酸系触媒の後添加の場合
も良好な結果が得られなかつた。りん酸系触媒としては
りん酸、五酸化りん等がよく、特に五酸化りんが好まし
い。りん酸系触媒は反応釣夜中10〜100Q岬使用さ
れるが、10脚禾満では、触媒としての活性が低く、1
00Q側を越えると、得られたシラノールオリゴマー液
より二酸化ケイ素膜を形成したとき寿命が低下する複向
にある。
酢酸または無水酢酸は、得られたシラノールオリゴマー
液を安定化するために必要であり、反応液中1重量%未
満では安定性が悪く、シラノールオリゴマー液が白濁す
る。
2の重量%を越すと二酸化ケイ素被膜の形成性が悪くな
る。
有機溶媒としては、シラノールオリゴマー可溶性のエチ
ルアルコール、メタノール、インプロピルアルコール、
ブチルアルコール、エチレングリコール、アセトン、酢
酸エチル等がある。
なお、上記テトラアルコキシシラン化合物には、不純物
として、塩素、ナトリウム、カリウム、鉄、銅、カルシ
ウム、マグネシウム等の導弦性物質がふくまれることが
あるが、このような不純物は5瓜奴以下にされるのが好
ましい。
本発明において、反応は、水の存在下に行なわれる。
この水は、反応開始前に存在させてもよく、反応開始後
に添加してもよい。水はイオン交換水を使用するのが好
ましい。次に本発明の実施例を示す。
実施例 1 温度計、蝿伴機、冷却管付の300の【フラスコにエチ
ルシリケート(和光券屯薬製試薬)60夕、エタノール
145夕、酢酸エチル60夕、穣水酢酸10夕、五酸化
りん(和光総屯薬製試薬)3仇oを同時に仕込み、温度
65〜70℃で1.虫時間反応を行ない、その後イオン
交換水21夕を添加してさらに同温度で1.虫時間反応
を行なった。
ガスクロマトグラフイを用いてエチルシリケートの残存
量が初期濃度の1重量%以下であることを確認の上反応
を終了させた。このようにして得られたシラノールオリ
ゴマー液は液晶文字表示素子用材料として有用であり、
その性能を表1に示した。実施例 2 温度計、縄梓機、冷却管付の300の【フラスコにエチ
ルシリケート(和光純薬製試薬)60夕、エタノール1
45夕、酢酸エチル60夕、無水酢酸10夕、五酸化り
ん(和光純薬製試薬)150のo、イオン交換水21夕
を同時に仕込み、温度65〜7ぴ0で3.5時間反応を
行なった。
ガスクロマトグラフを用いてエチルシリケートの残存量
が初期濃度の1重量%以下であることを確認の上反応を
終了させた。このようにして得られたシラノールオリゴ
マー液は液晶文字表示素子用材料として有用でありその
性能を表1に示した。実施例 3 温度計、損梓機、冷却管付の300泌フラスコにエチル
シリケート(和光純薬製試薬)149夕、エタノール6
6夕、酢酸エチル27夕、無水酢酸5夕、五酸化りん(
和光純薬製試薬)150Mを同時に仕込み、温度65〜
70q0で1.虫時間反応を行ない、その後イオン交換
水51夕を添加して、さらに同温度で1.虫時間反応を
行なった。
ガスクロマトグラフを用いてエチルシリケートの残存量
が初期濃度の1重量%以下であることを確認の上反応を
終了させた。このようにして得られたシラノールオリゴ
マー液は液晶文字表示素子用材料として有用であり、そ
の性能を表1に示した。参考例 1 温度計、縄梓機、冷却管付の300の【フラスコにエチ
ルシリケート(和光純薬製試薬)60夕、ヱタ/ール1
45夕、酢酸エチル609、無水酢酸10夕、パラトル
ェンスルホン酸(和光純薬製試薬))4.5の9を同時
に仕込み、温度65〜70o○で1.5時間反応を行な
い。
その後イオン交換水21夕を添加して、さらに同温度で
1.虫時間反応を行なった。ガスクロマトグラフを用い
てエチルシリケートの残存量が初期濃度の1重量%以下
であることを確認の上反応を終了させた。このようにし
て得られたシラノールオリゴマー液は液晶文字表示素子
用材料としての性能を表1に示した。参考例 2 参考例1の反応終了後に五酸化りん(和光純薬製試薬)
150の9を添加した。
このようにして得られたシラノールオリゴマー液は液晶
文字表示素子用材料としての性能を表1に示した。参考
例 3 温度計、蝿梓機、冷却管付の300の【フラスコにエチ
ルシリケート(和光純薬製試薬)175夕、エタノール
総夕、酢酸エチル13夕、無水酢酸6夕、五酸化りん(
和光純薬製試薬)150の9を同時に仕込み、温度65
〜70℃で1.5時間反応を行なった。
その後イオン交換水60夕を添加して、さらに同温度で
反応をすすめたところゲル化してしまった。実施例 4
温度計、鷹梓機、冷却管付の300の上フラスコにエチ
ルシリケート(和光純薬製試薬)12.5夕、エタノー
ル145夕、酢酸エチル60夕、無水酢酸10夕、五酸
化りん(和光純薬製試薬)50m9を同時に仕込み、温
度65〜70℃で1.5時間反応を行なった。
その後イオン交換水4.2夕を添加して、さらに同温度
で1.5時間反応を行なった。ガスクロマトグラフを用
いてエチルシリケートの残存量が初期濃度の1重量%以
下であることを確認の上反応を終了させた。このように
して得られたシラノールオリゴマー液は液晶文字表示素
子用材料としての性能に表1に示した。上記実施例1、
3及び4において、イオン交換添加前におけるエチルシ
リケートの残存率は下記測定条件下でのガスクロマトグ
ラフィ一の分析結果からは約5の重量%であった。
<ガスクロマトグラフによる分析条牛件>カラム:シリ
コーンDC−550、2の、内径30、ステンレス製、
Celite54与 60〜8印heshカラム温度:
12ぴ○、注入口温度 280ooキヤリヤーガス:N
2 流速:30の‘/min検出器:FID、装置:日
立K−52型GC表1 性能評価‘1’ 600のガラ
ス製シャーレに試料約2夕を入れ150午0一30分の
加熱残澄を試料とした。
‘2} シラノールオリゴマー液をネサガラスに塗布、
150−30分乾燥後約2000Aのシリカ膜を形成さ
せた。その後フレオンガス送気下減圧約10脚HgでL
FE製プラズマリアフター(PDS−301)を用いプ
ラズマエッチング(uKW)を5分間行ない、ネサガラ
ス面上のシリカ膜の除去状態を肉眼観察した。判定基準
:良好:完全除去 不良:1部残あり ‘3’ {1}の方法で得られた膜の状態の肉眼観察を
行なつた。
判定基準:◎:均一な膜で発泡、クラックがなし、。
×:発泡、キレッが入っている ‘41 15ぴ○−3畔分で形成された膜厚を基準とし
た場合の50ぴ0一60分処理による膜厚減少の状態。
‘5} 不純物として、Na、Ca、Mg、K、Cu、
Fe、Zn、Li、CIを対象とした。Na、Ca、M
g、K、Cu、Fe、Zn、Liは原子吸光法、CIは
JISOI02に準じて分析した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、一般式中、R^1、R^2、R^3およびR
    ^4はアルキル基またはアリール基を示す。 )で表わされるテトラアルコキシシラン化合物3〜55
    重量%をリン酸系触媒10〜1000ppm、酢酸また
    は無水酢酸1〜20重量%および全体が100重量%に
    なるような量の有機溶媒の存在下、さらに、水の存在下
    に室温〜100℃の温度で反応させることを特徴とする
    シラノールオリゴマー液の製造法。
JP52089945A 1977-07-26 1977-07-26 シラノ−ルオリゴマ−液の製造法 Expired JPS6033117B2 (ja)

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