KR100692612B1 - Producing method of spherical silicone fine particles - Google Patents

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Abstract

A method of effectively producing micro-sized spherical silicone particles that have high roundness, are very small and have reproducibility is provided. A method of producing spherical silicone fine particles comprises: a step(A) of hydrolyzing a silane compound of a formula 1, R^1Si(X)3, under an acidic condition to obtain a water-soluble or alcohol solution, wherein R^1 is a monovalent group selected from the group consisting of substituted or non-substituted alkyl group, alkenyl group and phenyl group, and X are same or different groups capable of being hydrolyzed ; a step(B) of adding an aqueous alkaline solution to the water-soluble or alcohol solution, and irradiating ultrasonic waves into the solutions to mix the solutions; and a step(C) of performing the polycondensation of the mixed solution in the steady state without agitation to form spherical silicon fine particles.

Description

구형 실리콘 미립자의 제조 방법{Producing method of spherical silicone fine particles}Producing method of spherical silicone fine particles

본 발명은 구형 실리콘 미립자의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 평균 입자 직경이 2㎛ 이하인 구형 실리콘 미립자를 효과적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing spherical silicon fine particles. More specifically, the present invention relates to a method for effectively producing spherical silicon fine particles having an average particle diameter of 2 μm or less.

일본 공개 특허 제63-77940호에 기재되어 있는 방법이 구형 실리콘 미립자 제조방법으로서 통상적으로 공지되어 있다. 당해 제조방법은 상부층으로서 오가노트리알콕시실란 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물 또는 오가노트리알콕시실란 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물과 유기 용매와의 혼합 액체와 하부층으로서 암모니아 및/또는 아민과 유기 용매와의 혼합 액체 사이의 계면에서 오가노트리알콕시실란 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물을 가수분해시키고 중축합시킴으로써 개별 입자의 형태가 독립적으로 진정한 구형인 구형 실리콘 미립자를 수득한다. 당해 방법으로 수득된 실리콘 미립자의 특성은 입자 형태가 구형이고 소수성이 크고 축합 능력이 낮으며 비중이 작다는 것이다. 이러한 실리콘 미립자는 페인트, 플라스 틱, 고무, 화장품 및 종이에 윤활 특성을 부여하고 분산성을 향상시키며 광산란 작용을 제공하기 위한 개질 첨가제로서 사용된다. 그러나, 이러한 구형 실리콘 미립자 제조방법은 오가노트리알콕시실란 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물이 가수분해되고 중축합되는 반응 계면을 유지시키기가 복잡하다. 그 결과, 시간 및 장치의 용량에 대한 생산성이 낮다는 문제점이 있다.The method described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-77940 is commonly known as a method for producing spherical silicon fine particles. The production process is a mixture of an organotrialkoxysilane and / or a partial hydrolysis product thereof or an organotrialkoxysilane and / or a partial hydrolysis product thereof with an organic solvent and an ammonia and / or amine and organic as a lower layer. Hydrolysis and polycondensation of the organotrialkoxysilane and / or partial hydrolysis products thereof at the interface between the mixed liquid with the solvent yields spherical silicon fine particles in which the individual particles are independently truly spherical in shape. The properties of the silicon fine particles obtained by this method are spherical in form of particles, high hydrophobicity, low condensation ability, and low specific gravity. These microparticles are used as modifying additives to impart lubricating properties, improve dispersibility and provide light scattering action to paints, plastics, rubber, cosmetics and paper. However, such spherical silicon fine particle manufacturing method is complicated to maintain the reaction interface where the organotrialkoxysilane and / or partial hydrolysis products thereof are hydrolyzed and polycondensed. As a result, there is a problem of low productivity with respect to time and capacity of the apparatus.

이러한 문제점들을 해결하기 위해서 오가노알콕시실란 및/또는 이의 부분 축합 생성물을 가수분해시킴으로써 수득되는 오가노실란트리올의 수성/알콜 용액을 임의로 희석시키고, 이에 알칼리성 수용액을 가한 다음, 혼합하고, 생성된 혼합물을 정상 상태에서 유지시킴(정치, 定置)을 포함하는 구형 실리콘 미립자의 제조방법이 제안되기도 하였다(일본공개특허공보 제2000-186148호). 당해 방법에 따라서, 가수분해 및 중축합이 균질한 반응 상태에서 수행되어 구형 실리콘 미립자가 수득된다. 따라서, 통상적인 기술에서와 같이 가수분해 및 중축합이 수행되는 계면의 복잡한 유지가 필요치 않으므로 시간 및 장치의 용량에 대한 생산성이 대단히 향상될 수 있다. 당해 방법에 따라서, 수득되는 구형 실리콘 미립자의 평균 입자 직경은 1 내지 10㎛ 범위 내에서 조절될 수 있으며, 수득되는 구형 실리콘 미립자의 특성은 생성된 입자의 크기 분포가 통상적인 기술에 비해 좁다. 구형 실리콘 미립자는 플라스틱과 배합되어 액정 디스플레이의 광확산 (light diffuser) 패널용으로 사용되고 고품질 화상용 비디오 테이프의 운행 안정성을 향상시키기 위해 윤활 특성을 부여하는 데 사용된다. 그러나, 당해 방법은 평균 입자 크기가 1㎛ 미만인 미립자를 수득하기가 곤란하다는 문제점이 있다. 즉, 당해 방법에 따라서 평균 입자 크기가 비교적 작은 입자를 수득하기 위해서는 반응 생성물의 농도를 감소시킬 필요가 있거나 희석 단계가 필요하다. 따라서, 평균 입자 크기가 비교적 작은 입자의 제조 시, 시간 및 장치의 용량에 대한 생산성은 평균 입자 크기가 비교적 큰 입자를 수득하는 경우에 비해 낮다.In order to solve these problems, the aqueous / alcohol solution of organosilanetriol obtained by hydrolyzing the organoalkoxysilane and / or partial condensation products thereof is optionally diluted, an aqueous alkaline solution is added thereto, followed by mixing and the resulting A method for producing spherical silicon fine particles comprising maintaining the mixture in a steady state has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-186148). According to this method, hydrolysis and polycondensation are carried out in a homogeneous reaction state to obtain spherical silicon fine particles. Thus, the complicated maintenance of the interface at which hydrolysis and polycondensation is performed, as in the conventional art, is not necessary, and the productivity for time and device capacity can be greatly improved. According to the method, the average particle diameter of the spherical silicon fine particles obtained can be adjusted within the range of 1 to 10 mu m, and the properties of the spherical silicon fine particles obtained are narrower in size distribution than the conventional techniques. Spherical silicon fine particles are used in combination with plastics for light diffuser panels of liquid crystal displays and to impart lubricating properties to improve the running stability of high quality video tapes. However, this method has a problem that it is difficult to obtain fine particles having an average particle size of less than 1 mu m. That is, according to the method, it is necessary to reduce the concentration of the reaction product or a dilution step in order to obtain particles having a relatively small average particle size. Thus, in the production of particles with relatively small average particle sizes, the productivity with respect to time and capacity of the device is lower than when obtaining particles with relatively large average particle sizes.

또한, US 6495649에 의하면 생산성이 높게 구형 실리콘 미립자를 얻기 위해 오가노트리알콕시실란 외에 테트라알콕시실란을 소량 첨가하였다. 이러한 방법에서는 반응물 중의 Si 농도에 대한 오가닉그룹 및 물 농도의 선정으로 0.1-5㎛ 크기의 실리콘 미립자를 얻을 수 있다고 주장하였으나 실제 1.5 ㎛ 이하의 실리콘 미립자를 재현성 있게 안정적으로 제조하기 어려워 제조에 따른 크기의 변화가 매우 큰 단점이 있다.In addition, according to US Pat. No. 4,449,49, a small amount of tetraalkoxysilane was added to the organotrialkoxysilane to obtain spherical silicon fine particles having high productivity. In this method, it was claimed that silicon fine particles of 0.1-5㎛ size could be obtained by selecting organic groups and water concentrations for the Si concentration in the reactants. The change is very big disadvantage.

오가노트리알콕시실란의 가수 분해 후 중축합 전에 물에 잘 녹는 유기 용제, 예를 들자면 이소프로필 알콜, t-부탄올, 1-헥산올 등을 가하여 구형 실리콘 미립자를 제조하는 방법이 알려져 있기도 하다(JP 2003-2973, JP 2003-183395, JP 2003-183396). 그러나, 이 경우에도 크기가 매우 크거나 크기의 편차가 심한 문제가 있다. There is also known a method for producing spherical silicon fine particles by adding an organic solvent, such as isopropyl alcohol, t-butanol, 1-hexanol, and the like, which is well soluble in water after hydrolysis of the organotrialkoxysilane before polycondensation (JP 2003-2973, JP 2003-183395, JP 2003-183396). However, even in this case, there is a problem that the size is very large or the size deviation is severe.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 진원도(roundness)가 높고 크기가 작으며 재현성 있는 미세 크기의 구형 실리콘 미립자를 효과적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a method for effectively producing spherical silicon fine particles having high roundness, small size, and reproducibility.

상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구한 결과, 상기 목적들은 3-4개의 가수분해 가능한 그룹이 Si에 결합되어 있는 오가노테트라알콕시실란을 가수분해시킴으로써 수득되는 실란올 및/또는 이의 부분 축합 생성물의 수성/알콜 용액에 알칼리성 수용액을 가하고, 생성된 혼합물을 신속하고 균질하게 혼합하되 초음파를 조사하여 혼합과 중축합이 빨리 진행되게 한 다음, 수득된 혼합물을 교반 없이 정적인 상태로 유지시킴으로써 달성될 수 있음을 밝혀냈다. As a result of intensive studies to achieve the above object, the above objects are achieved by the aqueous solution of silanol and / or partial condensation products thereof obtained by hydrolyzing organotetraalkoxysilane in which 3-4 hydrolyzable groups are bonded to Si. It can be achieved by adding an alkaline aqueous solution to the alcohol solution, mixing the resulting mixture quickly and homogeneously, but irradiating with ultrasound to speed up the mixing and polycondensation, and then keeping the obtained mixture static without stirring Revealed.

본 발명은 놀랍게도 단지 중축합 초기에 초음파를 조사하며 교반하는 수단을 첨가하는 것에 따라 입자의 크기가 매우 작고, 또한 재현성이 있으며, 진원도가 향상된 미립자의 제조가 가능함을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 상기 중축합 초기의 의미는 중축합이 시작되는 시점으로부터 30분 이내인 것을 의미한다. 초음파를 인가하는 시점이 30분을 초과할 경우에는 초음파에 의해 균질 혼합되는 효과가 떨어지고 오히려 입자의 뭉침이 발생한다. 즉 중축합 반응 초기 30분 이내에 초음파를 인가하여야 균일한 입자크기의 미세 입자를 제조할 수 있다.The present invention has surprisingly completed the present invention by discovering that the addition of a means for irradiating and stirring ultrasonic waves at the initial stage of polycondensation enables the production of microparticles of very small, reproducible, and improved roundness. The initial meaning of the polycondensation means that it is within 30 minutes from the start of the polycondensation. When the time of applying the ultrasonic wave is more than 30 minutes, the effect of homogeneous mixing by the ultrasonic wave is inferior and rather agglomeration of particles occurs. That is, the ultrasonic waves should be applied within the initial 30 minutes of the polycondensation reaction to prepare fine particles having a uniform particle size.

본 발명의 구형 실리콘 미립자는 화학식 1의 실란화합물의 중축합 반응으로 수득된다. 또한, 화학식 1의 실란화합물에 화학식 2의 실란화합물을 더 첨가하거나, 탄소수 3개 이상의 알콜 또는 이의 혼합물을 더 첨가할 수 있다.The spherical silicon fine particles of the present invention are obtained by the polycondensation reaction of the silane compound of formula (1). In addition, the silane compound of Formula 2 may be further added to the silane compound of Formula 1, or an alcohol having 3 or more carbon atoms or a mixture thereof may be further added.

[화학식 1] R1Si(X)3 Formula 1 R 1 Si (X) 3

[화학식 2] Si(X)4 Si (X) 4

위의 화학식 1에서, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹, 알케닐 그룹 및 페닐 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1가 그룹이고, X는 동일하거나 상이한 가수분해 가능한 그룹이다. In Formula 1 above, R 1 is a monovalent group selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl groups, alkenyl groups and phenyl groups, and X is the same or different hydrolyzable group.

본 발명에 따른 구형 실리콘 미립자의 제조방법은 Method for producing spherical silicon fine particles according to the present invention

(A) 화학식 1의 실란화합물을 산성 조건하에 가수분해시켜 실란올 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물의 수성 또는 알콜 용액을 수득하는 단계;(A) hydrolyzing the silane compound of Formula 1 under acidic conditions to obtain an aqueous or alcoholic solution of silanol and / or partial hydrolysis products thereof;

(B) 상기 생성물의 수성 또는 알콜 용액에 알칼리성 수용액을 가한 후, 초음파를 조사하며 혼합하는 단계; 및(B) adding an alkaline aqueous solution to the aqueous or alcoholic solution of the product, followed by mixing with ultrasonic waves; And

(C) 상기 혼합물을 교반이 없는 정상 상태 하에 중축합시켜 구형 실리콘 미립자를 형성시키는 단계;를 포함한다.(C) polycondensing the mixture under a steady state without stirring to form spherical silicon fine particles.

본원의 또 다른 발명은 상기 (A)단계에서 화학식 2의 실란화합물을 R1/Si의 비가 0.5 내지 1.0 이하로 되도록 더 첨가하거나, 탄소수 3개 이상의 알콜을 실란 100중량 당 1 내지 80중량의 양으로 더 첨가할 수 있으며 상기 테트라알콕시실란 및 탄소수 3개 이상의 알콜을 모두 첨가할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, in the step (A), the silane compound of Formula 2 is further added so that the ratio of R 1 / Si is 0.5 to 1.0 or less, or an amount of 1 to 80 weights per 100 weights of silanes containing 3 or more carbon atoms It may be further added to, and both the tetraalkoxysilane and three or more carbon atoms may be added.

상기 화학식 1 또는 2에서 X의 예는 화학식 OR2의 알콕시 그룹이며 화학식 1 또는 2는 할로겐을 부분적으로 포함하는 오가노실록산일 수 있다. 본 발명에서 화학식 1의 실란화합물은 하기 화학식 3의 오가노트리알콕시실란인 것이 바람직하고, 화학식 2의 실란화합물은 하기 화학식 4의 테트라알콕시실란인 것이 바람직하다. Examples of X in Formula 1 or 2 may be an alkoxy group of Formula OR 2 and Formula 1 or 2 may be an organosiloxane partially containing halogen. In the present invention, the silane compound of Formula 1 is preferably an organotrialkoxysilane of Formula 3, and the silane compound of Formula 2 is preferably a tetraalkoxysilane of Formula 4.

[화학식 3] R1Si(OR2)3 Formula 1 R 1 Si (OR 2 ) 3

[화학식 4] Si(OR2)4 Si (OR 2 ) 4

상기 화학식 3 및 4에서, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹, 알케닐 그룹 및 페닐 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1가 그룹이고, R2는 동일하거나 상이한 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹이다. In Formulas 3 and 4, R 1 is a monovalent group selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group, an alkenyl group, and a phenyl group, and R 2 is the same or different substituted or unsubstituted alkyl group.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 화학식 1 또는 화학식 3의 실란화합물에서 R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹, 알케닐 그룹 및 페닐 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1가 그룹이고, R1의 예에는 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 2 내지 6의 알케닐 그룹 및 페닐 그룹이 포함된다. 이들은 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 메틸 그룹이 우수한 반응성으로 인해 바람직하다. 화학식 1 또는 2에서 X는 동일하거나 상이한 가수분해 가능한 그룹으로서 X의 예는 화학식 OR2의 알콕시 그룹이며, 이는 염소와 같은 할로겐을 부분적으로 포함하는 오가노실록산일 수 있다. 상기 화학식 3 및 4에서 OR2의 알콕시 그룹의 R2의 예에는 메틸, 에틸, 프 로필 또는 부틸과 같은 알킬 그룹 및 2-메톡시에틸 또는 2-에톡시에틸과 같은 알콕시 치환된 탄화수소 그룹이 포함된다. 메틸, 에틸 및 2-메톡시에틸이 높은 가수분해 속도로 인해 바람직하다. 이러한 메틸트리알콕시실란의 예에는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리-n-프로폭시실란, 메틸트리이소프로폭시실란 및 메틸트리스(2-메톡시에톡시)실란이 포함된다. 이들은 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 또한, 화학식 4의 테트라알콕시실란의 예로는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란 및 테트라(2-메톡시에톡시)실란을 들 수 있으며, 이들 화합물은 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 본 발명의 구형 실리콘 미립자의 제조방법의 반응에 있어서, 할로겐이 Si에 결합되어 있는 오가노실란이 사용되는 경우, 가수분해 속도는 너무 빨라서 반응을 조절하기가 곤란하다. 그러므로, 화학식 3의 오가노트리알콕시실란과 화학식 4의 테트라알콕시실란을 사용하는 것이 좋다. In the silane compound of Formula 1 or Formula 3 used in the present invention, R 1 is a monovalent group selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl groups, alkenyl groups, and phenyl groups, and examples of R 1 include 1 to 6 carbon atoms. Alkyl groups, alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms, and phenyl groups. These may be used alone or as a mixture. Methyl groups are preferred because of their good reactivity. X in Formula 1 or 2 is the same or different hydrolyzable group, an example of X being an alkoxy group of Formula OR 2 , which may be an organosiloxane that partially contains a halogen such as chlorine. Examples of R 2 of the alkoxy group of OR 2 in Formulas 3 and 4 include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl or butyl and alkoxy substituted hydrocarbon groups such as 2-methoxyethyl or 2-ethoxyethyl do. Methyl, ethyl and 2-methoxyethyl are preferred due to the high rate of hydrolysis. Examples of such methyltrialkoxysilanes include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltriisopropoxysilane and methyltris (2-methoxyethoxy) silane. . These may be used alone or as a mixture. In addition, examples of the tetraalkoxysilane of the formula (4) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane and tetra (2-methoxyethoxy) silane, These compounds may be used alone or as a mixture. In reaction of the manufacturing method of the spherical silicon microparticles of this invention, when organosilane which halogen is couple | bonded with Si is used, hydrolysis rate is too fast and it is difficult to control reaction. Therefore, it is preferable to use the organotrialkoxysilane of the formula (3) and the tetraalkoxysilane of the formula (4).

본 발명에 따른 제조방법의 제1 단계(A)에 있어서, 화학식 4의 테트라알콕시실란을 더 포함하여 제조하는 경우, 화학식 3의 오가노트리알콕시실란과 화학식 4의 테트라알콕시실란을 산성 조건하에 가수분해시켜 오가노실란올 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물의 수성 또는 알콜 용액을 수득한다. 화학식 3의 오가노트리알콕시실란과 화학식 4의 테트라알콕시실란의 혼합비는 R1/Si의 비 면에서 0.5 내지 1.0 이하, 바람직하게는 0.8 내지 1.0, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.0이다. R1/Si의 비가 감소하면, 입자의 크기가 작아지며 유기물의 성질이 줄어들며 지나치게 R1/Si의 비가 감소하면 입자가 얻어지는 대신에 겔형의 물질만이 얻어진다. 그러므로, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기 범위의 내에서 혼합비는 사용 목적에 따라서 조절되어야 한다. In the first step (A) of the preparation method according to the present invention, when the tetraalkoxysilane of the formula (4) is further prepared, the organotrialkoxysilane of the formula (3) and the tetraalkoxysilane of the formula (4) are added under acidic conditions Decomposition yields an aqueous or alcoholic solution of the organosilanol and / or its partial hydrolysis products. The mixing ratio of the organotrialkoxysilane of the formula (3) to the tetraalkoxysilane of the formula (4) is 0.5 to 1.0 or less, preferably 0.8 to 1.0, more preferably 0.9 to 1.0 in terms of the ratio of R 1 / Si. When R 1 / Si ratio of the reduction, the smaller the particle size, if the nature of the organic material reduces excessively R 1 / Si ratio is reduced is obtained, only the gel-like material instead of the particles obtained. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, the mixing ratio should be adjusted according to the purpose of use.

본 발명에 따른 제조방법의 제1 단계(A)에 있어서, 오가노트리알콕시실란에 탄소수 3개 이상의 알콜을 추가할 수도 있으며 알콜의 추가에 의해 입자의 크기를 감소시킬 수 있다. 추가되는 알콜은 1-프로판올, 1-부탄올, 1-펜탄올, 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 1-데카놀 등의 1급 알킬알콜, 2-프로판올, 2-부탄올, 2-펜탄올 등의 2급 알킬 알콜, 1,1-디메틸 에탄올 등의 3급의 알콜, 시클로펜탄올, 시클로헥산올 등의 환상알콜, 시클로헥실메탄올 등의 환상치환 알콜, 2-페닐 에탄올 등의 아릴 치환 알콜 등이 사용될 수 있다. 1-프로판올, 1-부탄올, 1-펜탄올, 1-헥산올 등이 적당하며 오가노트리알콕시 실란 100 중량당 1-80 중량의 알콜이 적당하며 5-25 중량의 알콜이 더욱 적당하다. 너무 적은 알콜을 사용하면 알콜의 효과를 기대하기 어렵고 너무 많은 양을 사용하면 너무 묽은 반응물로 인해 생산성이 낮다. 또한 메탄올이나 에탄올은 물과 물성이 유사하여 추가 용매로써의 효과가 미약하다.In the first step (A) of the preparation method according to the present invention, an alcohol having 3 or more carbon atoms may be added to the organotrialkoxysilane, and the particle size may be reduced by adding the alcohol. Alcohols added are primary alkyl alcohols such as 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-decanol, 2-propanol, 2-butanol , Secondary alkyl alcohols such as 2-pentanol, tertiary alcohols such as 1,1-dimethyl ethanol, cyclic alcohols such as cyclopentanol and cyclohexanol, cyclocyclic alcohols such as cyclohexyl methanol, and 2-phenyl ethanol Aryl substituted alcohols such as these may be used. 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol and the like are suitable, 1-80 weight alcohol per 100 weight organotrialkoxy silane, and 5-25 weight alcohol are more suitable. Too little alcohol makes it difficult to expect the effects of alcohol, and too much alcohol results in low productivity due to too thin reactants. In addition, methanol and ethanol have similar physical properties to water, and have a weak effect as an additional solvent.

본 발명은 유기산 또는 무기산이 당해 가수 분해 반응에 사용되는 산으로서 적용될 수 있다. 유기산의 예에는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 옥살산 및 시트르산이 포함된다. 생성된 오가노실란올의 부분 축합 반응의 조절 용이성 면에서 아세트산이 특히 바람직하다. 최종 수득된 실리콘 미립자의 용도를 제한하는 이온성 물질과 같은 불순물이 잔류하지 않는 한 어떠한 무기산도 가수 분해 용의 무기산으로서 사용될 수 있다. 염산이 구하기가 용이하므로 특히 바람직하다. 오가노트리클로로실란과 같은 오가노클로로실란 또는 실란의 불순물로서 미량으로 함유된 염화수소는 촉매 또는 촉매 전구체로서 사용될 수 있다. 사용되는 산의 양은 실란 및 산의 종류 및 물의 사용량에 따라서 다르다. 그러나, 산을 물에 용해시킴으로써 제조된 수성 산 용액의 산 농도는 바람직하게는 1x10-5 ~ 100x10-5N이다. 산 농도가 1x10-5N 미만인 경우, 가수분해가 적절하게 진행되지 않고 속도가 너무 느리다. 한편, 100x10-5N을 초과하는 경우, 가수분해 반응을 조절하기가 곤란해져서 최종 수득되는 실리콘 미립자의 평균 입자 크기를 임의로 조절하기가 곤란하다. 가수분해에 사용되는 물의 양은 바람직하게는 실란 1mol당 20 내지 150mol이다. 물의 양이 20mol 미만인 경우, 형성된 미립자들 간에 응집이 발생하는 경향이 있다. 한편, 150mol을 초과하면, 최종 수득되는 실리콘 미립자의 수율이 감소하여 이의 생산성도 감소된다. 가수분해에 사용되는 물은 바람직하게는 순도가 높아서 최종 수득되는 실리콘 미립자의 용도를 제한하는 이온성 물질과 같은 불순물이 잔류하지 않아야 한다. 즉, 전기 전도도가 50mS/m 이하인 물이 바람직하게 사용된다. 특히, 전기 전도도가 2mS/m 이하인 탈이온수가 보다 바람직하게 사용된다. 가수분해 반응은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 오가노실란올 및/또는 이의 부분 축합 생성물을 효과적으로 수득하기 위해서, 반응은 바람직하게는 -10 내지 60℃ 범위의 온도가 1 내지 6시간 동안 유지되는 상태에서 수행한다. 너무 온도가 낮으면 반응이 너무 느 리고 온도가 높으면 입자의 크기가 증가한다. 따라서, 단계(A)에 따라서, 사용된 실란은 가수분해되어, 오가노실란올 및/또는 이의 부분 축합 생성물이 가수분해 시 소비된 물 이외의 추가량의 물과 반응에 의해 형성된 알콜 또는 치환된 알콜을 포함하는 혼합물로 이를 용해시킴으로써 형성된 용액 형태로 수득된다.The present invention can be applied as an acid in which an organic acid or an inorganic acid is used in the hydrolysis reaction. Examples of organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid and citric acid. Acetic acid is particularly preferred in view of ease of control of the partial condensation reaction of the resulting organosilanol. Any inorganic acid may be used as the inorganic acid for hydrolysis, so long as no impurities such as ionic substances which limit the use of the finally obtained silicon fine particles remain. Hydrochloric acid is particularly preferred because it is easy to obtain. Organochlorosilanes such as organotrichlorosilanes or hydrogen chloride contained in trace amounts as impurities of silanes can be used as catalysts or catalyst precursors. The amount of acid used depends on the type of silane and acid and the amount of water used. However, the acid concentration of the aqueous acid solution prepared by dissolving the acid in water is preferably 1 × 10 −5 to 100 × 10 −5 N. If the acid concentration is less than 1 × 10 −5 N, hydrolysis does not proceed properly and the rate is too slow. On the other hand, when it exceeds 100x10 <-5> N, it becomes difficult to control a hydrolysis reaction, and it is difficult to arbitrarily adjust the average particle size of the finally obtained silicon microparticles | fine-particles. The amount of water used for hydrolysis is preferably 20 to 150 mol per mol of silane. When the amount of water is less than 20 mol, agglomeration tends to occur between the formed fine particles. On the other hand, when it exceeds 150 mol, the yield of the silicon fine particles finally obtained decreases and its productivity also decreases. The water used for hydrolysis should preferably be free of impurities such as ionic materials which are high in purity and limit the use of the final microparticles obtained. That is, water having an electrical conductivity of 50 mS / m or less is preferably used. In particular, deionized water having an electrical conductivity of 2 mS / m or less is more preferably used. The hydrolysis reaction is not particularly limited. However, in order to effectively obtain organosilanol and / or partial condensation products thereof, the reaction is preferably carried out with a temperature in the range of −10 to 60 ° C. maintained for 1 to 6 hours. Too low a temperature causes the reaction to be too slow and a high temperature increases the particle size. Thus, according to step (A), the silane used is hydrolyzed such that the organosilanol and / or its partial condensation product is reacted with an alcohol or substituted formed by reaction with an additional amount of water other than the water consumed during hydrolysis. Obtained in the form of a solution formed by dissolving it in a mixture comprising an alcohol.

본 발명의 제조방법의 제2 단계(B)는 제1 단계(A)에서 수득한 오가노실란올 및/또는 이의 부분 가수분해 생성물의 수성 또는 알콜 용액(이후 당해 용액을 "실란올 용액"이라고 한다)에 알칼리성 수용액을 가한 후, 초음파를 조사하며 혼합하는 단계이고, 본 발명의 제조방법의 제3 단계(C)는 상기 제2단계에서 균질하게 혼합된 혼합물을 정상 상태에 교반없이 정치시켜 중축합 반응으로 구형 실리콘 미립자를 수득하는 단계이다. The second step (B) of the preparation method of the present invention is an aqueous or alcoholic solution of the organosilanol and / or partial hydrolysis products thereof obtained in the first step (A) (hereinafter referred to as "silanol solution" After the addition of an alkaline aqueous solution, the step of irradiating with ultrasonic waves and mixing, and the third step (C) of the manufacturing method of the present invention is the polycondensation by leaving the mixture homogeneously mixed in the second step in a steady state without stirring A step of obtaining spherical silicon fine particles by the sum reaction.

상기 알칼리성 수용액은 염기성 특성을 나타내고, 제1 단계에서 사용되는 산의 중화제로서 작용하고 중축합 반응의 촉매로서도 작용한다. 이러한 알칼리성 수용액의 알칼리성 물질의 예에는 수산화리튬, 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 같은 알칼리금속 수산화물, 암모니아 및 모노메틸아민 및 디메틸아민과 같은 유기 아민이 포함된다. 이들 화합물 중에서 암모니아 및 유기 아민이 생성된 구형 실리콘 미립자의 사용을 제한하는 미량의 불순물조차도 잔류하지 않기 때문에 바람직하다. 또한, 쉽게 제거되는 성질이 있는 암모니아가 특히 바람직하다. 알칼리성 수용액은 산을 중화시키고 중축합 반응의 촉매로서 효과적으로 작용하기도 하는 양으로 사용된다. 또한, 신속한 첨가 및 균질한 혼합으로 제조된 반응 혼합물을 실리콘 미립자의 형성 및 부착 전에 정상 상태에서 신속하게 정치시킬 수 있는 시간을 유지시킬 수 있는 양으로 사용된다. 즉, 사용되는 알칼리성 수용액의 양이 산의 중화에 필요한 양을 초과하는 경우, 농도가 1 내지 5%인 암모니아 수용액을 제1 단계에서 수득된 실란올 용액 100중량 당 0.05 내지 3중량의 양으로 사용한다. 제2 단계(B)에서, 실란올 용액을 반응 용기에 충전시키고 알칼리성 용액을 실란올 용액에 가한다. 생성된 용액을 교반과 같은 임의의 방법에 의해 신속하고 균질하게 혼합하되 초음파를 조사한다. 첨가방법은 첨가가 최소 혼합 시간 내에서 효과적으로 수행될 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 알칼리성 용액은 실란올 용액 위로부터 가할 수 있거나 노즐을 통해 실란올 용액으로 도입시킬 수 있다. 혼합하며 초음파를 조사하는 시간은 반응 혼합물 속의 알칼리 촉매를 용해 혹은 균질하게 섞는 데 필요한 시간으로, 적합하게는 30분 이내의, 더욱 바람직하게는 10 분이내의 짧은 시간이다. 예를 들면, 첨가 시간을 포함하여 혼합 시간은 온도 -10 내지 30℃, 바람직하게는 -10 내지 20℃에서 0.1 내지 10분, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3분이다. 너무 초음파 조사 시간이 길면 미립자의 엉김 현상이 발생할 수 있고 너무 짧으면 초음파 조사 효과를 기대하기 어렵다. 초음파 조사에 의해 반응 혼합물의 온도가 상승할 수 있으며 온도 상승은 매우 빠른 중축합이 일어나 입자간의 엉김이 일어남은 물론이고 입자 크기의 분포가 넓어져 바람직하지 못하다. 반면, 온도가 너무 낮으면 수용액 혹은 알콜을 포함한 반응계를 다루기가 용이하지 못하고 균질하게 섞이는 시간이 매우 길어져 비효율적이다. 온도조절은 어떠한 방법으로도 가능하며 냉각 코일을 이용하여 냉각수를 흘려주어 반응물의 온도를 일정하게 유지하거나 냉각 조(cooling bath)를 이용하여 항온으로 유지할 수도 있다. 초음파에 의해 온도가 급 격히 올라갈 수 있으므로 냉각코일을 이용하여 냉각수를 흘려주어 반응물과 냉매와의 빠른 접촉을 유도하여 반응물의 온도가 급격하게 올라가지 못하게 하는 것이 효율적이다. 균질하게 혼합하는 시간 동안에 계속 초음파를 조사할 수도 있고 주기적으로 조사할 수도 있으며 혼합 초기에만 조사할 수도 있다. The alkaline aqueous solution exhibits basic properties and acts as a neutralizer for the acid used in the first step and also as a catalyst for the polycondensation reaction. Examples of alkaline materials of such alkaline aqueous solutions include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, ammonia and organic amines such as monomethylamine and dimethylamine. Of these compounds, even traces of impurities which limit the use of spherical silicon fine particles from which ammonia and organic amines are produced remain, which is preferable. Also particularly preferred is ammonia, which is easily removable. The alkaline aqueous solution is used in an amount that neutralizes the acid and also effectively acts as a catalyst for the polycondensation reaction. In addition, the reaction mixture prepared by rapid addition and homogeneous mixing is used in an amount capable of maintaining a time that can be allowed to settle quickly in a steady state before the formation and attachment of the silicon fine particles. That is, when the amount of alkaline aqueous solution used exceeds the amount necessary for neutralization of the acid, an aqueous ammonia solution having a concentration of 1 to 5% is used in an amount of 0.05 to 3 weights per 100 weights of the silanol solution obtained in the first step. do. In a second step (B), the silanol solution is charged to the reaction vessel and the alkaline solution is added to the silanol solution. The resulting solution is mixed quickly and homogeneously by any method such as stirring, but irradiated with ultrasonic waves. The addition method is not particularly limited as long as the addition can be carried out effectively within the minimum mixing time. The alkaline solution can be added from above the silanol solution or introduced into the silanol solution through a nozzle. The time for mixing and irradiating the ultrasonic wave is a time required for dissolving or homogeneously mixing the alkali catalyst in the reaction mixture, suitably a short time within 30 minutes, more preferably within 10 minutes. For example, the mixing time including the addition time is 0.1 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 3 minutes at a temperature of -10 to 30 ° C, preferably -10 to 20 ° C. If the ultrasonic irradiation time is too long, entanglement of fine particles may occur, and if it is too short, it is difficult to expect the ultrasonic irradiation effect. Ultrasonic irradiation can raise the temperature of the reaction mixture and the temperature rise is not preferable because of the very rapid polycondensation, resulting in entanglement between the particles and wider particle size distribution. On the other hand, if the temperature is too low, it is not easy to handle the reaction system containing an aqueous solution or alcohol, and the mixing time is very long and inefficient. The temperature can be controlled by any method, and the temperature of the reactants can be kept constant by flowing coolant using a cooling coil or kept at a constant temperature by using a cooling bath. Since the temperature may rise rapidly by ultrasonic waves, it is efficient to prevent the temperature of the reactants from rising sharply by inducing rapid contact between the reactants and the refrigerant by flowing the cooling water using the cooling coil. Ultrasonic irradiation may be continued during the mixing period, or periodically, or only at the beginning of mixing.

초음파는 16000Hz 이상의 주파수를 갖는 음파로 어떠한 주파수의 음파도 무관하나 공업적으로 많이 사용되는 20000 및 40000Hz가 적당하다. 초음파 세척기 같은 초음파 용기 (bath)를 사용할 수도 있으나 초음파가 분산되어 효과적이지 못하므로 초음파를 반응물에 조사할 수 있는 혼(horn)이라고 불리는 초음파 조사 팁(tip)이 있는 초음파 공정기(ultrasonic processor)가 더욱 적당하다.Ultrasound is a sound wave having a frequency of more than 16000 Hz, irrespective of any sound wave of any frequency, but is suitable for industrial use, 20000 and 40000 Hz. Ultrasonic baths, such as ultrasonic cleaners, can be used, but ultrasonic waves are dispersed and inefficient, so ultrasonic processors with ultrasonic irradiation tips called horns can irradiate the reactants with ultrasonic waves. More suitable.

본 발명의 제3 단계는 제2 단계에서 초음파를 조사하며 균질하게 혼합한 혼합물을 교반 없이 정치시켜 중축합을 완결시키는 단계이다. 혼합물을 정치시키는 과정은 목적하는 평균 입자 크기의 구형 실리콘 입자를 제공할 수 있고 또한 시간 및 장치의 용량에 대한 우수한 효율을 제공할 수 있다. 예를 들면, 이러한 과정은 상기 제2 단계의 혼합 온도를 유지하면서 2 내지 24시간, 바람직하게는 2 내지 10시간 동안 수행된다. 제3 단계(C)에서 중축합을 수행함으로써 구형 실리콘 미립자가 분산액 또는 졸의 형태로 물/알콜 혼합물 속에서 수득될 수 있다. 본 발명에 따라서 수득된 분산액 또는 졸 형태의 구형 실리콘 입자는 그대로 사용될 수 있다. 또한 필요에 따라서, 여과, 건조 및 분쇄와 같은 적합한 처리를 하여 구형 실리콘 입자를 미분된 분말로서 회수할 수 있다. 실리콘 미립자의 평균 입자 직경은 가수분해에 사용되는 테트라알콕시실란 및/또는 알콜 등의 용매의 비율, 가수분해에 사 용되는 물의 양 및 중축합에 사용되는 알칼리의 양, 중축합 초기의 초음파의 조사 시간 및 정도를 변화시킴으로써 조절할 수 있다. The third step of the present invention is a step of completing the polycondensation by irradiating the ultrasonic wave in the second step and allowing the homogeneously mixed mixture to stand without stirring. The process of standing the mixture can provide spherical silicon particles of the desired average particle size and can also provide good efficiency over time and capacity of the device. For example, this process is carried out for 2 to 24 hours, preferably 2 to 10 hours while maintaining the mixing temperature of the second step. By carrying out the polycondensation in the third step (C), spherical silicon fine particles can be obtained in the water / alcohol mixture in the form of a dispersion or a sol. Spherical silicon particles in the form of a dispersion or sol obtained according to the invention can be used as is. In addition, if necessary, spherical silicon particles can be recovered as finely divided powder by suitable treatment such as filtration, drying and grinding. The average particle diameter of the silicon fine particles is determined by the ratio of solvents such as tetraalkoxysilane and / or alcohol used for hydrolysis, the amount of water used for hydrolysis, the amount of alkali used for polycondensation, and ultrasonic irradiation at the initial stage of polycondensation. It can be adjusted by varying the time and degree.

본 발명은 이하 실시예 및 비교 실시예에 의해 상세하게 설명되나 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되지 않는다. 하기 실시예에서, 농도%는 중량을 기준으로 한다. 실시예에 나타낸 미립자의 평가는 주사전자현미경 사진으로부터 이루어졌으며 진원도(입자의 단(短) 직경/입자의 장(長) 직경의 비) 및 입자의 평균 직경(㎛)은 50개 시료의 측정 결과의 평균에 의한 것이다. The invention is illustrated in detail by the following examples and comparative examples, but the scope of the invention is not limited by the examples. In the examples below, the concentration percentages are based on weight. Evaluation of the microparticles shown in the examples was made from scanning electron micrographs, and the roundness (ratio of the short diameter of the particles / the long diameter of the particles) and the average diameter of the particles (µm) were measured from 50 samples. Is due to the average.

실시예 1Example 1

제1 단계First step

이온 교환수지를 통과하여 정제된 탈이온수 19.08g을 온도계, 냉각코일 및 교반기가 장착된 반응 용기에 충전시킨다. 0.35%의 염산 0.010g을 이에 가하여 산 농도가 5x10-5N이 되도록 한다. 생성된 산성 용액을 10℃에서 교반하면서 메틸기/Si의 몰비가 0.95가 되도록 메틸트리메톡시실란 2.641g 및 테트라메톡시실란 0.154g을 가하였다. 그 결과, 가수분해가 진행되고 추가로 5시간 동안 계속 교반하고 생성된 반응 혼합물을 10℃로 유지시켜 실란올 용액을 수득한다.19.08 g of purified deionized water, passed through the ion exchange resin, is charged to a reaction vessel equipped with a thermometer, a cooling coil and a stirrer. 0.010 g of 0.35% hydrochloric acid is added thereto to give an acid concentration of 5 × 10 −5 N. The resulting acidic solution was added with 2.641 g of methyltrimethoxysilane and 0.154 g of tetramethoxysilane so that the molar ratio of methyl group / Si was 0.95 while stirring at 10 ° C. As a result, hydrolysis proceeds and stirring continues for an additional 5 hours and the resulting reaction mixture is kept at 10 ° C. to obtain a silanol solution.

제2 단계2nd step

제1 단계에서 수득한 실란올 용액을 10℃에서 교반하면서 2.8% 암모니아 수용액 0.085g을 이에 가하고, 초음파 공정기 (Sonics사, 모델 VC-750, 최대 출력 750W, 티타늄 tip)를 80% 출력을 발생하게 가동하여 3분 동안 교반하며 초음파를 반응물에 조사하여 균일한 혼합이 일어나게 한다. While stirring the silanol solution obtained in the first step at 10 ° C., 0.085 g of a 2.8% aqueous ammonia solution was added thereto, and an ultrasonic processor (Sonics, model VC-750, maximum output 750W, titanium tip) generated 80% output. Start to stir for 3 minutes and irradiate the reactants with ultrasonic waves to ensure uniform mixing.

제3 단계3rd step

교반을 중단하고 생성된 반응 혼합물을 4시간 동안 정치시킨다. 생성된 용액을 원심분리하여 습윤 케이크를 수득한다. 이렇게 수득된 습윤 케이크를 12시간 동안 150℃에서 건조시켜 백색 분말을 수득하였다. 수득된 백색 분말을 전자 현미경으로 관찰해보면, 입자들은 각각 독립적이고 진정한 구형 형태를 갖는다. 백색 분말의 평균 입자 크기는 1.2㎛이고 진원도는 0.98이다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Agitation is stopped and the resulting reaction mixture is left for 4 hours. The resulting solution is centrifuged to yield a wet cake. The wet cake thus obtained was dried at 150 ° C. for 12 hours to give a white powder. Observation of the obtained white powder with an electron microscope showed that the particles each had an independent and true spherical form. The average particle size of the white powder is 1.2 μm and the roundness is 0.98. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

실시예 2 Example 2

실시예 1에서와 동일한 과정에 따르되 메틸트리메톡시실란과 테트라메톡시실란의 양만 변화하였다. 즉, 메틸기/Si의 몰비가 0.90이 되도록 하였으며 얻어진 백색 분말의 평균 입자 크기는 0.9㎛이고 진원도는 0.98이다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Following the same procedure as in Example 1, only the amounts of methyltrimethoxysilane and tetramethoxysilane were changed. That is, the molar ratio of methyl group / Si was set to 0.90. The obtained white powder had an average particle size of 0.9 μm and a roundness of 0.98. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

실시예 3 Example 3

실시예 1에서와 동일한 과정에 따르되 메틸트리메톡시실란과 테트라메톡시실란의 양만 변화하였다. 즉, 메틸기/Si의 몰비가 0.97이 되도록 하였으며 얻어진 백색 분말의 평균 입자 크기는 1.3㎛이고 진원도는 0.98이다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Following the same procedure as in Example 1, only the amounts of methyltrimethoxysilane and tetramethoxysilane were changed. That is, the molar ratio of methyl group / Si was set to 0.97. The obtained white powder had an average particle size of 1.3 mu m and a roundness of 0.98. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

실시예 4 Example 4

실시예 1에서와 동일한 과정에 따르되 메틸트리메톡시실란과 테트라메톡시실란 대신에 메틸트리메톡시실란 만을 사용하였다. 즉, 메틸기/Si의 몰비가 1.0이 되도록 하였으며 얻어진 백색 분말의 평균 입자 크기는 1.5㎛이고 진원도는 0.98이다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Following the same procedure as in Example 1, only methyltrimethoxysilane was used instead of methyltrimethoxysilane and tetramethoxysilane. That is, the molar ratio of methyl group / Si is 1.0, and the average particle size of the obtained white powder is 1.5 mu m and the roundness is 0.98. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

실시예 5 Example 5

실시예 4에서와 동일한 과정에 따르되 메틸트리메톡시실란 2.78g 외에 1-헥산올 0.313g을 추가로 사용하였다. 즉, 알콜/오가노트리알콕시실란의 중량비가 0.113 이었으며 얻어진 백색 분말의 평균 입자 크기는 1.4㎛이고 진원도는 0.98이다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Following the same procedure as in Example 4, 0.313 g of 1-hexanol was further used in addition to 2.78 g of methyltrimethoxysilane. That is, the weight ratio of alcohol / organotrialkoxysilane was 0.113, and the average particle size of the obtained white powder was 1.4 mu m and roundness was 0.98. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서와 동일한 과정을 따르되 초음파 조사를 하지 않고 가수 분해된 실란올 용액에 암모니아 수용액을 가하였다. 얻어진 백색 분말의 평균 입자 크기는 2.2 ㎛ 이고 진원도는 0.97이었으며 표면이 매우 거칠었다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Following the same procedure as in Example 1, an aqueous ammonia solution was added to the hydrolyzed silanol solution without ultrasonic irradiation. The average particle size of the white powder obtained was 2.2 μm, roundness was 0.97, and the surface was very rough. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 4에서와 동일한 과정에 따르되 초음파 조사를 하지 않고 가수 분해된 실란올 용액에 암모니아 수용액을 가하였다. 얻어진 백색 분말의 평균 입자 크기는 평균 3.2 ㎛ 이고 진원도는 0.97이다. 자세한 반응 조건 및 결과는 표 1에 요약되어 있다.Aqueous ammonia solution was added to the hydrolyzed silanol solution following the same procedure as in Example 4 but without ultrasonic irradiation. The average particle size of the white powder obtained is 3.2 μm on average and roundness is 0.97. Detailed reaction conditions and results are summarized in Table 1.

[표 1] 구형 실리콘 제조 조건 및 얻어진 실리콘의 특성[Table 1] Spherical Silicon Manufacturing Conditions and Obtained Silicon Properties

Figure 112006027830325-pat00001
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본 발명에 따라서, 입자 크기가 매우 작고 진원도가 0.98 이상인 매우 둥근 형태의 구형 실리콘 입자를 효과적으로 제조할 수 있다. 본 발명의 방법은 통상적인 방법에 따라서는 효과적으로 제조할 수 없는 평균 입자 직경이 1.5㎛ 이하인 구형 실리콘 입자를 제조하는 데 적용하기에 가장 효과적이다. 본 발명의 제조방법에 따라서 수득된 구형 실리콘 입자는 무기 용매에 불용성이고 용융되지 않는다. 또 한, 이의 표면은 발수성 및 윤활 특성이 우수하다. 또한, 수득된 구형 실리콘 입자는 무기 분말에 비해 비중이 작은 한편, 유기 분말에 비해 내열성이 우수하고, 응집 특성이 낮고 분산성이 우수하다. 따라서, 이러한 특성들로 인해 수득된 구형 실리콘 입자는 페인트, 플라스틱, 고무, 종이 및 화장품의 충전제 또는 윤활 개선제로서 유용하고, 광학 액정 디스플레이에 광산란 작용을 부여하는 데 사용되는 플라스틱 개질용 첨가제로서도 유용하다.According to the present invention, it is possible to effectively produce spherical silicon particles of very round shape having a very small particle size and a roundness of 0.98 or more. The method of the present invention is most effective for applying spherical silicon particles having an average particle diameter of 1.5 mu m or less which cannot be effectively produced according to conventional methods. The spherical silicon particles obtained according to the production method of the present invention are insoluble in the inorganic solvent and do not melt. In addition, its surface is excellent in water repellency and lubricating properties. In addition, the spherical silicon particles obtained have a specific gravity smaller than that of the inorganic powder, while being excellent in heat resistance, low cohesiveness and excellent dispersibility in comparison with the organic powder. Therefore, the spherical silicon particles obtained due to these properties are useful as fillers or lubrication improvers in paints, plastics, rubber, paper and cosmetics, and also as additives for plastic modification used to impart light scattering action to optical liquid crystal displays. .

Claims (5)

(A) 화학식 1의 실란화합물을 산성 조건하에 가수분해시켜 제조한 수성 또는 알콜 용액을 수득하는 단계;(A) hydrolyzing the silane compound of Formula 1 under acidic conditions to obtain an aqueous or alcoholic solution; (B) 상기 생성물의 수성 또는 알콜 용액에 알칼리성 수용액 첨가 및 초음파를 조사하여 혼합하는 단계; 및(B) adding an alkaline aqueous solution to the aqueous or alcoholic solution of the product and irradiating with ultrasonic waves to mix; And (C) 상기 혼합물을 교반이 없는 정상 상태 하에 중축합시켜 구형 실리콘 미립자를 형성시키는 단계;(C) polycondensing the mixture under steady state without stirring to form spherical silicon fine particles; 를 포함하는 구형 실리콘 미립자의 제조방법.Method for producing spherical silicon fine particles comprising a. [화학식 1] R1Si(X)3 Formula 1 R 1 Si (X) 3 (상기 식에서, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹, 알케닐 그룹 및 페닐 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1가 그룹이고, X는 동일하거나 상이한 가수분해 가능한 그룹이다.)(Wherein R 1 is a monovalent group selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl groups, alkenyl groups and phenyl groups, and X is the same or different hydrolyzable group.) 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (A)단계에서 화학식 1의 오가노트리알콕시실란 외에 화학식 2의 실란화합물, 탄소수 3개 이상의 알콜 또는 이의 혼합물을 추가하는 것을 특징으로 하는 구형 실리콘 미립자의 제조방법.In the step (A), in addition to the organotrialkoxysilane of the general formula (1), a method for producing spherical silicon microparticles, characterized in that the addition of a silane compound of the formula (2), an alcohol having 3 or more carbon atoms or a mixture thereof. [화학식 2] SiX4 [Formula 2] SiX 4 (상기 식에서 X는 동일하거나 상이한 가수분해 가능한 그룹이다.)Wherein X is the same or different hydrolyzable group. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, R1/Si의 몰비는 0.5 내지 1.0 인 것을 특징으로 하는 구형 실리콘 미립자의 제조방법.The molar ratio of R 1 / Si is 0.5 to 1.0 method for producing spherical silicon fine particles. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, R1/Si의 몰비는 0.9 내지 1.0 인 것을 특징으로 하는 구형 실리콘 미립자의 제조방법.The molar ratio of R 1 / Si is 0.9 to 1.0 method for producing spherical silicon fine particles, characterized in that. (A) 화학식 3의 오가노트리알콕시실란과 R1/Si의 비가 0.9 내지 1.0이 되도록 하는 화학식 4의 테트라알콕시실란으로 이루어지는 실란화합물, 상기 실란 화합물 100중량당 80중량 이하의 탄소수 3개 이상의 알콜에서 선택되는 1종 이상의 알콜 성분 및 상기 실란 화합물 1mol당 20 내지 150mol의 물을 포함하는 조성물을 산 성 조건하에 가수분해시켜 가수분해 생성물의 수성 또는 알콜 용액을 수득하는 단계;(A) a silane compound consisting of a tetraalkoxysilane of the formula (4) such that the ratio of the organotrialkoxysilane of the formula (3) and R 1 / Si is 0.9 to 1.0; Hydrolyzing the composition comprising at least one alcohol component selected from and 20 to 150 mol of water per mol of the silane compound under acidic conditions to obtain an aqueous or alcoholic solution of the hydrolysis product; (B) 상기 수성 또는 알콜 용액에 알칼리성 수용액 첨가 및 초음파를 조사하여 혼합하는 단계; 및(B) adding an alkaline aqueous solution to the aqueous or alcohol solution and irradiating and mixing ultrasonic waves; And (C) 상기 혼합물을 교반이 없는 정상 상태 하에 중축합시켜 구형 실리콘 미립자를 형성시키는 단계;(C) polycondensing the mixture under steady state without stirring to form spherical silicon fine particles; 를 포함하는 구형 실리콘 미립자의 제조방법.Method for producing spherical silicon fine particles comprising a. [화학식 3] R1Si(OR2)3 Formula 1 R 1 Si (OR 2 ) 3 [화학식 4] Si(OR2)4 Si (OR 2 ) 4 (상기 식에서, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹, 알케닐 그룹 및 페닐 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1가 그룹이고, R2는 동일하거나 상이한 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹이다.)(Wherein R 1 is a monovalent group selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl groups, alkenyl groups and phenyl groups, and R 2 is the same or different substituted or unsubstituted alkyl group.)
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447020C1 (en) * 2010-10-05 2012-04-10 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" Method of obtaining fine silica
KR20190046139A (en) * 2017-10-25 2019-05-07 중앙대학교 산학협력단 Manufacturing method for siloxane-based nano particle
CN111886201A (en) * 2020-02-17 2020-11-03 浙江三时纪新材科技有限公司 Preparation method of spherical silicon dioxide powder filler, powder filler obtained by preparation method and application of powder filler
WO2021164124A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-26 浙江三时纪新材科技有限公司 Preparation method for spherical silica powder filler, powder filler obtained thereby and use thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58223606A (en) 1982-06-14 1983-12-26 Nippon Soda Co Ltd Preparation of ultrafine hollow microsphere of metallic oxide
US20050261380A1 (en) 2003-02-27 2005-11-24 Ube Nitto Kasei Co., Ltd. Method for producing polyorganosiloxane particles and for producing silica particles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58223606A (en) 1982-06-14 1983-12-26 Nippon Soda Co Ltd Preparation of ultrafine hollow microsphere of metallic oxide
US20050261380A1 (en) 2003-02-27 2005-11-24 Ube Nitto Kasei Co., Ltd. Method for producing polyorganosiloxane particles and for producing silica particles

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447020C1 (en) * 2010-10-05 2012-04-10 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" Method of obtaining fine silica
KR20190046139A (en) * 2017-10-25 2019-05-07 중앙대학교 산학협력단 Manufacturing method for siloxane-based nano particle
KR101985101B1 (en) 2017-10-25 2019-06-03 중앙대학교 산학협력단 Manufacturing method for siloxane-based nano particle
CN111886201A (en) * 2020-02-17 2020-11-03 浙江三时纪新材科技有限公司 Preparation method of spherical silicon dioxide powder filler, powder filler obtained by preparation method and application of powder filler
WO2021164124A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-26 浙江三时纪新材科技有限公司 Preparation method for spherical silica powder filler, powder filler obtained thereby and use thereof

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