JPS62260712A - シリカ粒子の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、均一粒径の球状シリカ粒子を製造する方法に
関する。

〔従来の技術〕

アルコール溶媒中で、アルキルシリケートをアンモニア
および水と接触させて０．ｏ５μ〜２μｍのシリカ微粒
子を製造する方法が、Ｗ、５ｔ６ｂｅｒ等により開示さ
れている［Ｊ、Ｃｏ１１ｏｉｄ　＆　Ｉｎｔｅｒｒａｃ
ｅＳｃｉ、、　　２６．　６２　　（１９６８）　　］
　。

さらに、金属アルコキシドを有線溶剤に溶解して得た溶
液と水および分散剤からなる溶液とを混合し、金属アル
コキシドを加水分解してｒＨ細なセラミック粉末を製造
する方法も知られている（特１ｍ昭６０−１６６２０３
Ｍ公報）。またエタノール、アンモニア水、ケイ酸エチ
ルを加えて反応条件と、シリカ球成長の経過を粒径分布
をともに観測した報告もなされている〈［粉体および粉
末冶金Ｊ第２３巻第４号第１３７〜１４２頁）、。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のアルコール溶媒−アルキルシリケート−アンモニ
ア−水のシリカ粒子製造法においては粒径と粒径分布の
コントロールが容易でなく、また粒子の二次、的な凝集
も起り易いので、粒径の揃った粒子を工業的に製造する
のが困ガであった。

また、特開昭６０−１６６２０３号公報の方法では、加
水分解によって生成した粒子の凝集を抑υ１するために
・分散剤を使用する。しかし、この方法は極めて微ｍな
シリカ粒子の合成を目的とじたもので、比較的粒径の大
きい、粒径の揃ったシリカ粒子の合成には不適当である
。

また、従来知られている一工程によるシリカ粒子の製法
では希望する粒径、特に比較的大きい粒径のシリカ粒子
を得るには長時間を要し、しかも粒径の均一性に欠ける
という問題があった。

本発明者らは先ず常法により咳となるシリカ粒子を生成
させ、次いでこの粒子をゆっくり成長させると均一粒径
のシリカ粒子が短時間で得られることを見出し本発明に
到達した。

すなわち本発明の目的は、均一な粒径の球上シリカ粒子
を１りることにある。

本発明の他の目的は、反応効率良く高純度の球状シリカ
粒子を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はアルコール溶媒中でアルキルシリケートを水お
よびアンモニアで加水分解しシリカ粒子を［１する方法
において、■シリカ粒子核を生成させ、ついで■粒子核
の成長と整粒を行わせる２工程からなる方法である。

本発明で使用されるアルキルシリケートは、オルトケイ
Ｆａ　（ＨＳ　ｉ　Ｏ４）のアルキルエステルで一般式
Ｓ　ｉ　（ＯＲ）　ａ　　（Ｒ：アルキル基）で表わさ
れ、通常アルキル基Ｒの炭素数は１〜５程度であるが、
アルキルシリケートの反応性、工業規模での入手の容易
さなどから特に炭素数２〜３のアルキルシリケート、す
なわちエチルシリケート、プロピルシリケート’Ｊとが
好ましい。

本発明で使用されるアルコールとしてはアルキルシリケ
ートを溶解するものであれば良く、種々の液状アルコー
ルが使用できるが、炭素数が多過ぎると粒径分布がブロ
ードになり好ましくない。

通常は炭素数１〜６のアルキルアルコールが使用しうる
が、特に好ましいのは炭素数１〜３のアルキルアルコー
ル、すなわちメタノール、エタノール、プロパツールな
どである。

本発明の第１段階工程であるシリカ粒子核の生成は、ア
ルコール溶媒中でアルキルシリケートを水とアンモニア
を用いて加水分解することによって行なうことができる
。加水分解の条件は目的の粒子径によって変りうるが、
アルキルシリケートに対するアルコール溶媒の使用ｍは
重量比で１〜５０倍、特に好ましくは２〜２０である。

アルキルシリケートを加水分解するために添加する水の
藩はアルキルシリケートに対しモル比で４倍以上を必要
とするが、通常は５〜１００倍程度である。またアンモ
ニア量は使用するアルキルシリケートの種類、目的粒径
などによって変りうるがフルキルシリケートに対しモル
比で１〜２０倍程度である。

本発明のシリカ粒子核は、上記の如くアルコール溶媒中
でアルキルシリケート、アンモニア、水を１０〜１００
℃、５分〜数時間撹拌、混合して調製される。

本発明の粒子核の成長と整粒を行なう工程は、例えば第
１工程で得られたシリカ粒子核を含む溶液にアルコール
、アンモニアを添加混合し、次いでアルキルシリケート
を添加し、シリカ粒子核の成長を行なわせることによっ
てできる。

第２工程で使用するアンモニアとアルキルシリケートＧ
は目的粒径によって変りうるが、第１工程で使用した量
に対し、各々１〜３０倍、特に好ましくは２〜２０倍で
ある。目的粒子径が比較的大きい場合は、追加するアン
モニア、アルキルシリケート間を多くする必要があるが
、この様な場合にはこれらの試薬をアルコール溶媒で希
釈して添加することが望ましい。

第２工程の加水分解条件は１０〜１００’Ｃ１１〜１０
時間程度である。

なお、本発明においては粒子の凝集を防止する目的で、
アルコールに炭化水素を混合することができる。

この炭化水素は、アルコールと相容性があるものであれ
ば特に限定されるものではない、溶媒回収の容易さ、炭
化水素の価格などから炭素数５〜１２の脂肪族、脂環族
、芳香族炭化水素が好ましく、特に炭素数６〜９が好ま
しい。特に好ましい炭化水素の例として、ｎ−ヘキサン
、ｎ−へブタン、シクロヘキサン、メチル−シクロヘキ
サン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどがある。

〔実　施　例〕

以下、本発明を実施例をもって説明する。

実施例１ エタノール１２０ｇ、エチルシリケート５９を５００Ｃ
Ｃのフラスコに仕込み、５０℃３００　ｒｌ）１の条件
で濃アンモニア水４０ｄを添加し、シリカ粒子核を生成
させた。（平均粒子計０．５μｍ）。

次いで、エタノール３０ｇ、ｎ−ヘキサン２０り、エチ
ルシリケート１５ｇの混合溶液を同一条件下１５分間で
ゆっくりと滴下させ、さらに３０分Ｂ撹拌を継続し、シ
リカ粒子を調製した（平均粒子径０．８μｍ）。

第１図は得られたシリカ微粒子の粒子構造の走査！！２
電子顕微鏡写真である。

さらに生成した粒子核および粒子の粒径、粒径分布は遠
心式自動粒子！１測定装置（堀場製作所、ＣＡＰＡ−５
００）により測定した。

粒子核およびシリカ粒子の粒径分布を第４図および第５
図に各々示す。

第４図および第５図から、第１工程のシリカ粒子核生成
時には、シリカ粒子核の粒度が不均一であったにもかか
わらず、第２工程の粒子調製工程を軽ると、シリカ粒子
の粒度が極めて均一になることが判明した。

実施例２ エタノール１２０ｇ、およびエチルシリケート１０ｇを
１１フラスコに仕込み、２０℃、３００ｒｐｍの条件で
濃アンモニア水２０ｇを添加しシリカ粒子核を生成させ
た（平均粒子径０．８μｍ＞、。

次いでエタノール２４０ｇ、ｎ−ヘキサン４０り、アン
モニア水１５０ｇをフラスコに添加し、エタノール１０
０９、エチルシリケート１００７の混合ｍｆｌを６０分
間でゆっくり滴下し、さらに６０分間撹拌を継続し、シ
リカ微粒子を調製した（平均粒子径２．１μｍ）。第４
図は得られたシリカ微粒子の粒子構造の走査型電子顕微
鏡写真である。さらに粒子核およびシリカ粒子の粒径分
布を実施例１と同様に謂定した結果を第６図および第７
図に示す。

第６図および第７図から明らかなように、第１工程のシ
リカ粒子核生成時にはシリカ粒子核の粒度が不均一であ
ったにもかかわらず、第２工程の粒子ａｌｉＶ工程を経
るとシリカ粒子の粒度が極めて均一になった。

比較例１ エタノール１６０ｇと淵アンモニア水４０ｇを５００ａ
２７ラスコニ仕込み、３０℃、３００　ｒｐｍエチルシ
リケート２０ｇを２０分周でゆっくり滴下させ、さらに
３０分間撹拌を継続し、シリカ粒子を調製した。第３図
は得られたシリカ粒子構造の走査型電子顕微鏡写真であ
る。得られたシリカ粒子の粒度分布を第８図に示した。

〔発明の効果〕

従来から知られているアルコール−アンモニア−水素の
アルキルシリケート加水分解で球状のシリカ粒子が青ら
れるが、第３図に示される様に粒子の形状が悪く、粒径
の均一性に欠ける。

ところが、本発明の方法では第１図および第２図から明
らかなように、形状および粒径の各均一性ともに優れた
シリカ粒子が容易に得られる。

本発明で（りられるシリカ粒子は、セラミックス、触媒
用素材あるいは顔料、塗料、合成樹脂、合成ＩＩＨの充
填剤として使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法により得られたシリカ
粒子の粒子構造の走査型電子顕微鏡写真、第３図は従来
方法により得られたシリカ粒子の粒子構造の走査型電子
顕微鏡写真であり、第１Ｉ図および第６図はシリカ粒子
核の粒度分布、ならびに第５図、第７図および第８図は
シリカ粒子の粒度分布を示す図である。 特許出願人　　　　東　　し　　株　　式　　会　　社
′〕うＷ杭 ′７ｊ・　・・幻 ？、２イ　７１ｍ　　　　　　　粒仔　μｍ／ｍ／リカ
ン了杉　　　　　　　　　　／１ツカ粒子−第１図　　
　　　　　第５Ｖｊ １）１．５　　　　　：うＯｆ）　　　　　　１５　　
　３０粒仔　ｌｎｎ　　　　　　　　ｆ：Ｌ　４−ｆ／
””／リカｆマノ〒＋ｂ　　　　　　　　　　　／リカ
粒子−第１；　’、７：　　　　　　　　　　　　　　
　　　第７ノｊ０　　　　　　１．０　　　　　２．０
粒径ｌｔｍ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルコール溶媒中でアルキルシリケートを水およびアン
   モニアで加水分解しシリカ粒子を製造する方法において
   、 （１）シリカ粒子核を生成させる工程と （２）粒子核の成長と整粒を行なわせる工程の２工程か
   ら成ることを特徴とするシリカ粒子の製造法。