JPS606379B2 - シリカ粉末の表面改質方法 - Google Patents

シリカ粉末の表面改質方法

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JPS606379B2
JPS606379B2 JP54115964A JP11596479A JPS606379B2 JP S606379 B2 JPS606379 B2 JP S606379B2 JP 54115964 A JP54115964 A JP 54115964A JP 11596479 A JP11596479 A JP 11596479A JP S606379 B2 JPS606379 B2 JP S606379B2
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silica
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specific surface
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仁之 荒木
政晴 高橋
益巳 遠藤
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリカ粉末の表面改質方法に関し、特にはシリ
コーンゴム用充てん剤として好適とされる表面処理シリ
カ粉末を得ることを目的とするものである。
従来、粉末状のシリカ充てん剤を表面改質する方法とし
ては、シリカ粉末を不活性ガスおよび/または処理剤蒸
気で渦動懸垂状態に保ち処理する方法(流動法)、ある
いはシリカ粉末と処理剤と共に反応器中で加熱し、発生
する蒸気を冷却器で凝縮、還流させることにより処理す
る方法(還流法)が知られているが、前者の流動法には
高度の処理効果を達成することが困難でなるほか処理剤
の副分解ロスが多いという欠点があり、また後者の還流
法には比較的高度の処理効果を蓬成することができるが
、シリカ粉末の二次凝集等その基本的性質を損うおそれ
がある。
たとえば、ザ ジヤーナル オブ フイジカルケミスト
リ 第72塗8号(1968)の第2750ページには
、ヒュームシリカ粉末とへキサメチルジシラザンで処理
すると、シリカ表面の水酸基とシラザンとが反応し、シ
リカ表面にシリル基が導入されることが報告されている
が、高度の処理効果を得ることが困難である。
また、特公昭49−20739号公報「補強シリカ充て
ん剤」には、50めノタ以上の比表面積を有する湿潤さ
れたヒュームシリカをアンモニアと接触させ、ついでこ
れをシリル化窒素化合物と接触させる処理方法が開示さ
れているが、この方法は有毒で取扱いのやつかし・なア
ンモニアを使用しなければならないし、さらに、特公昭
41一17049号公報「高分散性酸化物の疎水化法」
には、ヒュームシリカと有機けし、素化合とを連続的に
進行する並流法で直立の管状炉からなる処理室中で反応
させる方法が開示されているが、この方法は高温(20
0〜800つ0)流動式であるため、処理剤が加水分解
その他熱(副)分解を起こし、その使用量を多くする必
要が生じるという不利がある。本発明者らは従来のかか
る問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、少なくと
も50の/夕の比表面積を有するシリカ粉末と有機けし
、素化合物とを室温〜11ぴoの温度で30分以上接触
させ、ついでこのものを130qo以上の温度で加熱処
理するという二段処理の工程を経ることにより、目的の
処理がきわめて有効に達成されることを見出し、本発明
を完成した。
本発明の方法によればシリカ粉末を容易にしかも高度に
表面改質することができ、このようにして表面故質され
たシリカ粉末は充分な疎水性、親油性を示し、シリコー
ンゴム用充てん剤としての分散性、補強性にすぐれた特
質を示す。
特に、このものを充てん剤として配合した一液型室温硬
化性シリコーンゴム組成物は、貯蔵安定性がよく、押出
機等による成形加工時の吐出性が良好で、ゴム成形体と
した場合の補強効果が顕著にすぐれているという特徴を
有する。以下本発明を詳細に説明する。
本発明の方法において、処理の対象とされるシリカ粉末
は、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、暁降性シリカ、焼成
けいそう士シリカ、石英粉末などであるが、これらは少
なくとも50で/夕の比表面積を有するものであること
が必要とされる。
比表面積がこれより小さいものは充てん剤としての補強
効果に劣るので本発明の目的には不適当である。また、
これらシリカ粉末は完全に無水状態であるよりも若干の
水分を含有している方が、本発明の方法による処理効果
をより向上させるうえから望ましく、そのための水分量
は乾燥シリカを基準にして0.2〜7重量%好ましくは
2〜5重量%とすることがよい。
この水分の存在により処理効果がより向上されるのはシ
リカ粉末の表面におけるシラノール基の存在が確実とな
り、より多くのシリル基が導入されるようになるためと
考えられる。上記シリカ粉末を処理するために使用され
る有機けし、素化合物は、従来シリカ処理に使用されて
いるものでよく、その代表的なものとしてはつぎの3種
類があげられる。
{1} 一般式 (R3Si)aZで示されるシラン化
合物。
式中のRは一価の炭化水素基、aは1または2、Zは水
素原子、ハロゲン原子、水酸基、または式−OR′、一
NR′X、一ONR2、00CR′、一〇−、一N(X
)−、一S−を示し、ここにR′は炭素原子数1〜4個
のアルキル基、Xは水素原子またはR′と同様のアルキ
ル基である。(2)一般式 で示される環状けし、素化合物。
式中のRは一個の炭化水素基、bは3〜10の整数、Y
は式−0−、一N(X)−、一S一を示し、ここにXは
水素原子または炭素原子数1〜4のアルキル基である。
‘31 一般式 で示されるけい素化合物、式中のRは一価の炭化水素基
、nは0〜10の整数、Qはハロゲン原子、水酸基、ま
たは式−OR′を示し、ここにR′は炭素原子数1〜4
個のアルキル基である。
本発明の方法は処理しようとするシリカ粉末と有機けし
、素化合物とをまず室温〜110qC好ましくは30〜
9000の温度で接触させる。
この接触はシリカ粉末の表面に有機ムナい素化合物を充
分に吸着させるために行うもので、上記温度で30分以
上行うことが重要とされる。この条件を満足せず両者の
混合物をいきなり12000以上あるいは130oo以
上のような高温で加熱処理すると、処理剤である有機け
し・素化合物の飛散、脱離が起り、目的とする高度の処
理効果を達成することが困難となり、また処理効果のバ
ラッキが大きく、品質の一定した処理製品が得られない
。なお、上記接触の際のシリカ粉末100重量部に対す
る有機けし、素化合物の量は5〜30重量部とすること
が望ましく、また接触操作は両者を所定間混合するとか
あるいは均一に混合した後さらに所定時間放置するとい
う方法によればよい。
上記のようにして接触させた混合物をつぎに130oo
以上の温度で加熱処理することにより目的とする表面故
質されたシリカ粉末が得られる。
この加熱温度が低すぎると、処理効果が向上せず、一方
あまりに高すぎても処理効果がかえって小さくなるので
、一般には150〜20000とすることが望ましい。
この加熱処理されたシリカ粉末について、さらに必要で
あれば100〜200つ○好ましくは150〜2000
○の温度で不活性ガスを用いて乾燥処理してもよく、こ
れによれば前記加熱処理により生成した分解残酒や未分
解のまま残存している過剰の有機けし、素化合物等が除
去される。
本発明の方法によれば、(1)シリカ粉末の表面改質の
程度は表面シラノール基に対し、シリル基の投影面積に
相当する立体障害の限界まで処理することができる、(
2)本発明方法によればシリカ表面の水酸基が必要以上
に減少するのが防止される、すなわち粒子内(間)水酸
基の縮合による水酸基の減少が防止され、シリル基の導
入を増加させることができる、(3)たとえばシリカ粉
末として約300め/夕の比表面積を有するヒュームシ
リカを、また有機けし、素化合物としてへキサメチルジ
シラザンを用いた場合、炭素分重量(%)にして3.8
〜4.5%の高処理が達成され、かつ処理効果のバラッ
キが小さい、という効果が与えられる。
つぎに、本発明の実施例および比較例をあげる。
実施例 1 比表面積300力/夕で含水率5重量%のシリカ粉末1
00重量部とへキサメチルジシラザン15重量部とを均
一に混合し、5000で約4時間保持した。
ついでこのものを150q0に昇温し同温度で1時間保
持することにより表面改質シリカを得た。この表面改質
シリカについてこのものを15000で窒素ガスを流し
ながら充分に乾燥した後、燃焼法による炭素量、BET
法による比表面積および単位面積当りの炭素量を測定し
たところ、結果はそれぞれ下記のとおりであった。炭素
量: 4.5重量%比表面積:
200わ/タ単位面積当りの炭素
量:2.25×10‐4夕/め実施例 2前例において
、5000で約4時間保持した操作を10000で約1
時間保持に変えたほかは同様にして表面改質シリカを得
、このものについて乾燥処理した後、炭素量、比表面積
および単位面積当りの炭素量を測定したところ、結果は
それぞれ下記のとおりであった。
炭素量: 4.の重量%比表面
積: 210淋/タ単位面積当りの
炭素量:2.10×10‐4夕/肘実施例 3比表面積
200わ/夕で含水率4重量%のシリカ粉末10堰重量
部とへキサメチルジシラザン1の重量部とを均一に混合
し、50℃で約4時間保持した。
ついでこのものを150qoに昇温し同温度で1時間保
持することにより表面改質シリカを得た。この表面改質
シリカについて乾燥処理した後、炭素量、比表面積およ
び単位面積当りの炭素量を測定したところ、結果はそれ
ぞれ下記のとおりであった。炭素量:
3.2重量%0 比表面積:
145〆/タ単位面積当りの炭素量:2.21
×10‐4夕/め実施例 4実施例1において、ヘキサ
メチルジシラザン15重量部の代りに、ヘキサメチルジ
シラザンとトリタメチルシラノールとの等重量混合物1
紅重量部を用いたほかは同様にして表面改質シリカを得
、このものについて乾燥処理した後、炭素量、比表面積
および単位面積当りの炭素量を測定したところ、結果は
それぞれ下記のとおりであった。
0 炭素量: 4.乳重量%
比表面積: 200で/タ単位面積
当りの炭素量:2.15×10‐4夕/で実施例 5実
施例1において、ヘキサメチルジシラザン155重量部
の代りに、ヘキサメチルジシラザンと1,1−3,3一
5,5ーヘキサメチルシクロトリシラザンとの9:1(
重量比)混合物15重量部を用いたほかは同様にして表
面改質シリカを得、このもものについて乾燥処理した後
、炭素量、比表面0積および単位面積当りの炭素量を測
定したところ、結果はそれぞれ下記のとおりであった。
炭素量: 4.母重量%比表面
積: 190〆/タ単位面積当りの
炭素量:2.53×10‐4夕/れタ比較例 1実施例
1において、5000で約4時間保持した操作を500
0で約10分間保持に変えたほかは同様にして表面改質
シリカを得、このものについて乾燥処理した後、炭素量
、比表面積および単位面積当り0の炭素量を測定したと
ころ、結果はそれぞれ下記のとおりであり、処理効果が
低かった。
炭素量: 3.堰重量%比表面
積: 230枕/タ単位面積当りの
炭素量:1.30×10‐4夕/府比較例 2比表面積
300の/夕で含水率5重量%のシリカ粉末10の重量
部とへキサメチルジシラザン15重量部とを150oC
で均一に混合し、同温度で2時間保持した。
こうして得た表面改質シリカについて乾燥処理した後、
炭素量、比表面積および単位面積当りの炭素量を測定し
たところ、結果はそれぞれ下記のとおりであり、処理効
果が低かった。
炭素量: 3.2重量%比表面
積: 230で/タ単位面積当りの
炭素量:1.45×10‐4夕/で参考例実施例1、実
施例2、比較例1および比較例2で得た各処理シリカ2
5重量部と、約50ポィズ(25℃)の粘度を有する両
末端水酸基封鎖ジメチルポリシロキサン10の重量部と
を混合し、組成物を得た。
こうして得た各組成物について、混合直後の粘度および
保存中の粘度上昇(保存安定性)を調べたところ、それ
ぞれ下記のとおりであり、比較例1および2の処理シリ
カを使用した組成物は保存安定性がきわめて悪かった。
混合直後の粘度 保存安定性(ポイズ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくとも50m^2/gの比表面積を有するシリ
    カ粉末と有機けい素化合物とを室温〜110℃の温度で
    30分以上接触させ、ついでこのものを130℃以上の
    温度で加熱処理することを特徴とするシリカ粉末の表面
    改質方法。
JP54115964A 1979-09-10 1979-09-10 シリカ粉末の表面改質方法 Expired JPS606379B2 (ja)

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