KR100894795B1 - A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon - Google Patents

A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon Download PDF

Info

Publication number
KR100894795B1
KR100894795B1 KR1020070063285A KR20070063285A KR100894795B1 KR 100894795 B1 KR100894795 B1 KR 100894795B1 KR 1020070063285 A KR1020070063285 A KR 1020070063285A KR 20070063285 A KR20070063285 A KR 20070063285A KR 100894795 B1 KR100894795 B1 KR 100894795B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silica sol
amine
weight
catalyst
parts
Prior art date
Application number
KR1020070063285A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080114073A (en
Inventor
임형미
이승호
이동진
김대성
나원균
Original Assignee
한국산업기술평가원(관리부서:요업기술원)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국산업기술평가원(관리부서:요업기술원) filed Critical 한국산업기술평가원(관리부서:요업기술원)
Priority to KR1020070063285A priority Critical patent/KR100894795B1/en
Publication of KR20080114073A publication Critical patent/KR20080114073A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100894795B1 publication Critical patent/KR100894795B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/141Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/141Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
    • C01B33/1415Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by suspending finely divided silica in water

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 알칼리 촉매를 사용하여 규소로부터 직접 실리카졸의 제조가 가능하게 하는 실리카졸 제조방법에 대한 것으로서 최종 실리카졸 내의 실리카 입자의 크기가 크고 균일하며 비표면적이 넓은 우수한 신규의 실리카졸의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 규소의 함량이 90% 이상인 공업용 규소 분말을 증류수에 첨가한 후 약염기성 1차 촉매와 강염기성 2차 촉매를 첨가하는 것을 특징으로 한다. 1차 촉매를 첨가한 후 2차 촉매를 첨가 하는 시점을 조절함으로써 실리카졸의 입자크기를 제어할 수 있으며, 비표면적이 넓고 큰 입자에서 구형도가 높은 실리카졸을 제조하고, Na+ 이온의 함량이 낮은 고순도의 우수한 실리카졸을 제조하는 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a method for preparing a silica sol, which enables the production of a silica sol directly from silicon using an alkali catalyst, and a method for preparing a new silica sol having a large, uniform and large specific surface area of silica particles in the final silica sol. The purpose is to provide. In order to achieve the above object, the present invention is characterized by adding a weakly basic primary catalyst and a strong basic secondary catalyst after adding industrial silicon powder having a silicon content of 90% or more to distilled water. 1 can control the particle size by adjusting the time of the addition of the second catalyst followed by the addition of the primary catalyst of silica sol, in the large particles larger specific surface area and the circularity of the manufacturing high silica sol, the content of Na + ions Provided is a method for producing a low silica high purity silica sol.

실리카졸, 입자크기제어, 촉매 Silica Sol, Particle Size Control, Catalyst

Description

금속 규소로부터 직접산화법에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법{A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon}A manufacturing method of colloidal silica by direct oxidation of silicon

도 1은 본 발명의 실리카졸 제조방법의 공정흐름도이다. 1 is a process flowchart of the silica sol manufacturing method of the present invention.

도 2는 실리카졸의 농도가 30%, 40%, 50%인 경우 점도 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the viscosity change when the concentration of silica sol 30%, 40%, 50%.

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d는 본 발명에 의해서 제조된 다양한 크기의 실리카졸의 TEM 사진이다. 3A, 3B, 3C, and 3D are TEM photographs of silica sol of various sizes prepared by the present invention.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸 입자와 이온교환법에 따라 제조된 실리카졸 입자의 형상을 비교한 TEM 사진이다.4A and 4B are TEM photographs comparing the shapes of silica sol particles prepared according to the silica sol manufacturing method of the present invention and silica sol particles prepared according to the ion exchange method.

도 5는 본 발명의 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸 입자의 비표면적과 이온교환법에 따라 제조된 실리카졸 입자의 비표면적을 비교하여 도시한 그래프이다.5 is a graph showing a comparison of the specific surface area of the silica sol particles prepared according to the silica sol particles prepared by the method of the present invention and the silica sol particles prepared by the ion exchange method.

본 발명은 실리카졸의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리카 입자의 크기가 크고 균일하며 구형도가 우수하고 비표면적이 넓은 특성을 갖는 실리카졸 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a silica sol, and more particularly, to a method for producing a silica sol having a large and uniform size of silica particles, excellent sphericity, and broad specific surface area.

실리카졸은 다양한 분야의 기능성 첨가제 및 웨이퍼나 글라스 연마제로서 오랫동안 사용되어 왔으며, 특히 반도체 제조공정에 있어서 절역막인 산화 규소막의 연마제로는 물론 구리, 알루미늄 등의 배선용 금속 막의 연마제로도 널리 사용되고 있다.Silica sol has been used for a long time as a functional additive in various fields and as a wafer or glass abrasive, and is widely used as an abrasive for a silicon oxide film, which is a cutting film, in a semiconductor manufacturing process, as well as an abrasive for a metal film for wiring such as copper and aluminum.

기존의 실리카졸 제조방법은 산분해법, 전기투석법, 해교법, 이온교환법, 가수분해법 등이 있다. 이중 가수분해법은 불순물 함량을 극히 낮게 하도록 제어하거나 진구도를 높이는 것에는 매우 유리하지만 상기 가수분해법의 경우 SiCl4나 TEOS를 출발물질로 하므로 제조단가가 높은 문제점이 있다. 그 외의 방법은 대부분 물유리(규산염)가 사용되어 실리카졸을 제조하는 것이다. 물유리의 제조방법은 미분쇄 광물이나 모래에 탄산나트륨(Na2CO3)을 첨가하고 고온으로 가열하는 것이 일반적인데, 이 방법에 의해서 제조되는 물유리에는 메타규산나트륨(Na2SiO3), 오르소규산나트륨(Na4SiO4) 및 2-규산나트륨염(Na2Si2O5) 등 다양한 형태의 규산나트륨염이 20% 내지 50% 이 함유되어 있다. 따라서 이러한 물유리를 이용하여 실리카졸을 제조하는 경우에 실리카졸의 Na+ 이온 함량을 제어하는데 한계가 있다.Conventional silica sol production methods include acid decomposition, electrodialysis, peptizing, ion exchange, hydrolysis. The double hydrolysis method is very advantageous in controlling the impurity content to be extremely low or increasing the sphericity, but in the case of the hydrolysis method, since SiCl 4 or TEOS is used as a starting material, the manufacturing cost is high. The other method is mostly water glass (silicate) to prepare silica sol. In general, water glass is prepared by adding sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) to pulverized mineral or sand and heating to high temperature. Sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) and orthosilicate are used for water glass produced by this method. 20% to 50% of various types of sodium silicate salts, such as sodium (Na 4 SiO 4 ) and 2-sodium silicate salt (Na 2 Si 2 O 5 ), are contained. Therefore, there is a limit in controlling the Na + ion content of the silica sol in the case of preparing the silica sol using such water glass.

또한 기존의 실리카졸 제조방법에 의하면, 일단 물유리를 제조한 후 이 물유리를 이용하여 실리카졸을 제조하여야 하므로 제조과정이 복잡할 뿐만 아니라, 상기 종래의 실리카졸의 제조방법들은 산반응에 의한 탈산 세척과정 또는 이온교환반응 후 이온교환수지의 세척과정을 필요로 하는데, 이 과정에서 다량의 폐수가 발생하는 문제점이 있다. 또한 상기한 실리카졸의 제조방법은 모두 과량의 양이온금속을 포함하게 되는데 연마한 반도체 기판 또는 산화 막 표면에 부착된 알칼리 금속으로 인해 반도체 회로의 절연불량, 회로의 단락, 유전율 저하 등의 문제가 발생된다. 특히 나트륨은 입자가 작아 확산성이 높고, 피연마막의 미세한 스크래치 내에도 잔존하여 많은 문제를 야기할 수 있다. 과량으로 포함된 알칼리 금속은 유기-무기 복합 코팅 제조시 졸의 안정성에 영향을 끼치는 요인이 될 수 있다.In addition, according to the conventional silica sol manufacturing method, since the silica sol should be prepared using the water glass after manufacturing the water glass, the manufacturing process is not only complicated, but the conventional methods of preparing the silica sol are deoxidized and washed by acid reaction. After the process or the ion exchange reaction requires a washing process of the ion exchange resin, there is a problem that a large amount of waste water occurs in this process. In addition, all of the above-described methods for producing silica sol include an excess of cationic metals, which causes problems such as poor insulation of circuits, short circuits, and low dielectric constant due to the polished semiconductor substrate or alkali metal attached to the oxide film surface. do. In particular, sodium has a small particle, high diffusivity, and can remain in fine scratches of the polished film, causing many problems. Alkali metals contained in excess may be a factor influencing the stability of the sol in preparing the organic-inorganic composite coating.

상기의 문제점을 해결하기 위해서 강염기성 물질을 촉매로 사용하여 규소로부터 직접 실리카졸을 제조하는 직접산화법이 제시되었다. 이 방법에 의하면 별도의 양이온 물질 제거 공정이 필요하지 않으며, 특히 종래 복잡한 실리카졸의 제조 공정을 간단히 하여 에너지 절약, 처리 약품의 낭비 방지, 폐수 처리 문제의 배제 효과, 제조시간 단축 및 비용 절감 효과가 우수하다는 이점을 가지고 있다. 예를 들어 대한민국 등록특허인 제10-0349632호에서 수산화나트륨 수용액이 담긴 반응 용기에 규소 분말을 첨가하여 반응시키고 그 후 규소 분말과 암모니아수를 첨가하고 재반응시켜 최종 생성물을 프레스 필터로 필터링 하는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법을 개시하고 있다.In order to solve the above problems, a direct oxidation method for preparing silica sol directly from silicon using a strong base material as a catalyst has been proposed. This method eliminates the need for a separate cationic material removal process. In particular, the process of preparing a conventional complex silica sol is simplified, which saves energy, prevents waste of chemicals, eliminates wastewater treatment problems, reduces manufacturing time, and reduces costs. It has the advantage of being excellent. For example, the Republic of Korea Patent No. 10-0349632 in the reaction vessel containing sodium hydroxide aqueous solution is added to the silicon powder and reacted, after which the silicon powder and ammonia water is added and re-reacted to filter the final product with a press filter A method for producing a silica sol is disclosed.

그러나 이 방법으로는 (1) 첨가되는 촉매가 강염기 이므로 반응이 신속하게 이루어지나 최종 실리카졸의 입자 크기가 십 수 nm정도로서 형성된 입자의 크기가 작으며, (2) 크고 작은 입자들이 섞여 있는 등 불균일하여 입경이 크고 균일한 실리카입자를 함유한 실리카졸을 얻기 힘들다는 문제점이 있다. However, in this method, (1) the added catalyst is a strong base, so that the reaction is rapid, but the particle size of the final silica sol is about ten nm, the size of the formed particles is small, and (2) large and small particles are mixed. There is a problem that it is difficult to obtain a silica sol containing a large particle diameter and uniform silica particles.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리카의 입경이 크고 균일하며 비표면적이 넓은 신규의 우수한 실리카졸을 제조하며, 반응시간을 조절하여 실리카 입경을 제어할 수 있는 실리카졸 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, to prepare a novel silica sol having a large and uniform particle size and a large specific surface area of silica, and to manufacture a silica sol that can control the silica particle diameter by controlling the reaction time It is an object to provide a method.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 증류수에 규소 분말을 첨가하여 제 1 분산 용액을 제조하는 단계(S1), 상기 제 1 분산 용액에 약염기성 촉매를 (S1)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 60 중량부 첨가하고 반응시켜 제 2 분산 용액을 제조하는 단계(S2), 상기 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 (S1)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 10 중량부 첨가하고 반응시켜 제 3 분산 용액을 제조하는 단계(S3), 상기 제 3 분산 용액을 필터링하는 단계(S4)를 포함하는 실리카졸 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to prepare a first dispersion solution by adding silicon powder to distilled water (S1), 100 weight of silicon powder added a weakly basic catalyst to the first dispersion solution (S1) To 0.5 part by weight to 60 parts by weight, and reacting to prepare a second dispersion solution (S2), to 100 parts by weight of the silicon powder to which a strong basic catalyst was added to the second dispersion solution in step (S1). It provides a silica sol manufacturing method comprising the step of adding 0.5 parts by weight to 10 parts by weight and reacting to prepare a third dispersion solution (S3), filtering the third dispersion solution (S4).

상기 제조방법에 있어서, 상기 (S1)단계에서 첨가되는 규소 분말의 양은 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 내지 25 중량부인 것이 바람직하다. In the production method, the amount of silicon powder added in the step (S1) is preferably 5 to 25 parts by weight relative to 100 parts by weight of distilled water.

상기 (S2)단계의 반응과정은 제 1 분산 용액에 약염기성 촉매를 첨가하여 이를 5℃ 내지 100℃에서 1시간 내지 10시간 동안 반응시키는 것에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. The reaction process of the step (S2) is preferably made by adding a weakly basic catalyst to the first dispersion solution and reacting it at 5 ° C to 100 ° C for 1 hour to 10 hours.

상기 (S2)단계에서 약염기성 촉매는 메틸아민(methyl amine), 에틸아민(ethyl amine), n-프로필아민(n-propyl amine), n-부틸아민(n-butyl amine), 디메틸아민(dimethyl amine), 디에틸아민(dietyl amine), 디프로필아민(dipropyl amine), 디부틸아민(dibutyl amine), 트리메틸아민(trimethyl amine), 트리에틸아민(trietyl amine), 트리프로필아민(tripropyl amine), 트리부틸아민(tributyl amine) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.In the step (S2), the weakly basic catalyst is methyl amine (methyl amine), ethyl amine (ethyl amine), n-propyl amine (n-propyl amine), n-butyl amine (n-butyl amine), dimethylamine (dimethyl amine, dityl amine, dipropyl amine, dibutyl amine, trimethyl amine, triethyl amine, tripropyl amine, It is preferably selected from the group consisting of tributyl amine and ammonium hydroxide.

상기 (S3)단계의 반응과정은 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 첨가하여 이를 5℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 36시간 동안 반응시킴에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.The reaction process of the step (S3) is preferably made by adding a strong base catalyst to the second dispersion solution and reacting it for 10 hours to 36 hours at 5 ℃ to 100 ℃.

상기 (S3)단계에서 강염기성 촉매는 수산화나트륨(sodium hydroxide), 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화바륨(barium hydroxide), 수산화세슘(cesium hydroxide) 및 수산화리튬(lithium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.In the step (S3), the strong base catalyst is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide, and lithium hydroxide. It is preferable.

상기 규소 분말의 입도는 50 메쉬 내지 1000 메쉬인 것이 바람직하다.The particle size of the silicon powder is preferably 50 mesh to 1000 mesh.

상기 규소 분말의 규소의 함량은 90 중량% 이상인 것이 바람직하다.The silicon content of the silicon powder is preferably 90% by weight or more.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명에 따른 실리카졸 제조방법의 공정흐름도이다.1 is a process flow diagram of a silica sol manufacturing method according to the present invention.

도 1에 따르면 먼저 증류수에 규소 분말을 첨가하여 제 1 분산 용액을 제조한다(S1).According to Figure 1 first to add a silicon powder to distilled water to prepare a first dispersion solution (S1).

본 단계에서 증류수에 첨가되는 규소 분말의 양은 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 내지 25 중량부가 바람직하다. The amount of silicon powder added to the distilled water in this step is preferably 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of distilled water.

첨가되는 규소 분말의 양이 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 미만인 경우에는 최종 반응 후 실리카졸의 농도가 옅고 수율이 현격히 떨어지게 되며, 25 중량부를 초과하는 경우에는 수율은 높아지나 농도가 지나치게 짙어지는 문제가 있다.When the amount of silicon powder added is less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of distilled water, the concentration of silica sol is light and the yield is considerably decreased after the final reaction, and when it exceeds 25 parts by weight, the yield is high but the concentration is too thick. There is.

실리카졸의 농도가 높으면 점도가 증가하게 되는데, 고점도의 실리카졸의 경우에는 종국적으로 겔화하는 성질을 가지므로 저점도의 것이 안정성이 높은 것으로 평가되고 있다. 특히 실리카졸의 수송 및 사용자 보관의 측면에서 안정성의 확보가 중요한 요소로 작용한다. When the concentration of silica sol is high, the viscosity increases. In the case of high viscosity silica sol, the gel is finally gelled, and thus, low viscosity is evaluated as having high stability. In particular, securing stability is an important factor in terms of transportation of silica sol and user storage.

도 2는 실리카졸의 농도와 점도의 상관관계를 나타낸 그래프이다. 입경이 80nm로 동일하나 농도가 각각 30%, 40%, 50%로 다른 세 시료의 점도를 Rheometer 점도계(Brookfield DV-III Rheometer)로 측정한 결과 농도가 높을수록 점도가 증가하지만 4 cP 이하의 저점도인 것을 확인할 수 있다. 입경이 50nm로 동일하지만 농도가 각각 30%, 40%, 50%로 다른 세 시료의 점도를 측정한 결과도 동일하였다.2 is a graph showing the correlation between the concentration of silica sol and viscosity. Viscosity of three samples with the same particle diameter of 80 nm but different concentrations of 30%, 40% and 50%, respectively, was measured using a Rheometer viscometer (Brookfield DV-III Rheometer). It can be confirmed that the degree. The particle diameters were the same at 50 nm, but the concentrations of the three samples with different concentrations were 30%, 40% and 50%, respectively.

상기 규소 분말의 입도는 50 메쉬 내지 1000 메쉬인 것이 바람직하다. 입도가 1000 메쉬 미만의 작은 미립자를 사용하게 되면 반응속도가 너무 빨라 실리카졸 내의 실리카 입자가 성장할 시간이 부족하고, 반응이 너무 격렬하게 일어나 폭발의 위험도 있다. 입도가 50 메쉬를 초과하는 경우에는 반응속도가 느려 전체 반응에 소요되는 시간이 너무 길어지고 수득율도 떨어지는 단점이 있다.The particle size of the silicon powder is preferably 50 mesh to 1000 mesh. When small particles having a particle size of less than 1000 mesh are used, the reaction rate is so fast that there is insufficient time for the silica particles to grow in the silica sol, and the reaction is so intense that there is a risk of explosion. If the particle size exceeds 50 mesh, the reaction rate is slow, the time required for the entire reaction is too long, and the yield is also reduced.

상기 규소 분말의 규소 함량은 90 중량% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 순도가 90중량% 미만인 것을 사용하는 경우에도 실리카졸의 제조가 가능하나 불순물의 함량이 지나치게 많아 일정한 시간 범위 내에 얻을 수 있는 수득율이 낮고, 불순물의 함량도 높아진다.The silicon content of the silicon powder is preferably used 90 wt% or more. Silica sol can be produced even when the purity is less than 90% by weight, but since the content of impurities is too high, the yield to be obtained within a certain time range is low, and the content of impurities is also high.

본 발명의 실리카졸 제조방법에서는 출발물질로 규소분말이 사용되나 가수분해법이나 축중합공정방법에 따른 실리카졸 제조방법에서는 출발물질로 TEOS나 SiCl4이 사용된다. TEOS 등을 출발물질로 사용하는 실리카졸 제조 방법은 본 발명에 따른 실리카졸 제조방법에 비하여 공정이 복잡하고 제조비용이 고가인 단점이 있다.In the method for preparing silica sol of the present invention, silicon powder is used as a starting material, but in the method for preparing silica sol according to a hydrolysis method or a condensation polymerization method, TEOS or SiCl 4 is used as a starting material. Silica sol production method using TEOS as a starting material has a disadvantage that the process is complicated and the manufacturing cost is expensive compared to the silica sol production method according to the present invention.

다음으로 상기 제 1 분산 용액에 약염기성 1차 촉매를 첨가하고 반응시켜 제 2 분산 용액을 제조한다(S2). Next, a weakly basic primary catalyst is added to the first dispersion solution and reacted to prepare a second dispersion solution (S2).

상기 (S2)단계의 반응과정은 제 1 분산 용액에 약염기성 1차 촉매를 첨가하고 이를 5℃ 내지 100℃에서 1시간 내지 10시간 반응시킴으로서 이루어진다.The reaction process of step (S2) is performed by adding a weakly basic primary catalyst to the first dispersion solution and reacting it at 5 ° C. to 100 ° C. for 1 hour to 10 hours.

설명한 바와 같이 실리카졸은 농도가 높은 경우 종국적으로 겔화되는 경향이 있어 불안정하므로 점도가 낮은 실리카졸을 제조하는 것이 안정성 면에서 매우 중요하다. 점도는 입자의 크기가 커지면 작아지는 경향이 있으므로 입자가 큰 실리카졸을 제조하기 위해서 1차 촉매로서 수산화나트륨 등 강염기를 사용하는 것보다는 수산화암모늄이나 아민류 등 약염기를 사용하고 1차 촉매 첨가 후 2차 촉매를 첨가하기 전에 반응시간을 증가시키는 것이 바람직하다.As described, since the silica sol tends to be gelated eventually when the concentration is high, it is very important in terms of stability to prepare a silica sol having a low viscosity. Viscosity tends to decrease as the size of particles increases, so rather than using a strong base such as sodium hydroxide as a primary catalyst to produce silica sol with large particles, use a weak base such as ammonium hydroxide or amines, and add the second catalyst after adding the first catalyst. It is desirable to increase the reaction time before adding the catalyst.

1차 촉매로 사용되는 약염기성 물질로는 메틸아민(methyl amine), 에틸아민(ethyl amine), n-프로필아민(n-propyl amine), n-부틸아민(n-butyl amine), 디메틸아민(dimethyl amine), 디에틸아민(dietyl amine), 디프로필아민(dipropyl amine), 디부틸아민(dibutyl amine), 트리메틸아민(trimethyl amine), 트리에틸아민(trietyl amine), 트리프로필아민(tripropyl amine), 트리부틸아민(tributyl amine) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide)이 대표적이다. Weakly basic substances used as primary catalysts include methyl amine, ethyl amine, n-propyl amine, n-butyl amine, dimethylamine ( dimethyl amine, dityl amine, dipropyl amine, dibutyl amine, trimethyl amine, trietyl amine, tripropyl amine Tributyl amine and ammonium hydroxide are typical.

1차 촉매로 수산화나트륨 등 강염기를 사용하는 경우, 반응이 매우 격렬하고 빠르게 진행하게 되어 수율은 높으나 입자가 충분히 성장할 수 있는 시간이 부족하여, 최종 실리카졸 내의 실리카 입자의 평균 입경이 50nm를 넘기는 것이 거의 없다. 반면 수산화암모늄이나 아민류 등의 약염기성 촉매를 사용하는 경우, 반응속도는 다소 느리나 입자가 충분히 성장할 수 있는 장점이 있다.In the case of using a strong base such as sodium hydroxide as the primary catalyst, the reaction is very vigorous and proceeds rapidly, and the yield is high, but there is not enough time for the particles to grow sufficiently, so that the average particle diameter of the silica particles in the final silica sol exceeds 50 nm. Few. On the other hand, in the case of using a weakly basic catalyst such as ammonium hydroxide or amines, the reaction rate is slightly slow but there is an advantage that the particles can be sufficiently grown.

본 단계에서 첨가되는 약염기성 촉매의 양은 (S1)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 25 중량부인 것이 바람직하다.The amount of the weakly basic catalyst added in this step is preferably 0.5 parts by weight to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder added in the step (S1).

촉매의 양이 0.5 중량부 미만인 경우에는 반응이 거의 진행되지 않으며, 60 중량부를 초과하면 반응속도가 빨라지나 입자의 성장을 제한하여 실리카졸 내 실리카 입자의 크기가 작아진다.When the amount of the catalyst is less than 0.5 parts by weight, the reaction hardly proceeds. When the amount of the catalyst is more than 60 parts by weight, the reaction rate increases, but the size of the silica particles in the silica sol is reduced by limiting the growth of the particles.

본 발명의 실리카졸 제조방법에 있어서, 1, 2차 촉매량이 작을수록, 1차 촉매 첨가 후, 2차 촉매를 첨가 전 반응시간이 증가할수록 실리카 입자의 크기가 커지므로 본 발명의 실리카졸 제조방법은 촉매의 양과 반응시간을 조절하여 용도에 따라 원하는 입자의 크기를 제어할 수 있는 장점이 있다.In the silica sol production method of the present invention, the smaller the amount of the first and second catalysts, the larger the reaction time after the addition of the first catalyst and before the addition of the second catalyst, the larger the size of the silica particles, the silica sol production method of the present invention By controlling the amount and reaction time of the silver catalyst there is an advantage that can control the size of the desired particles according to the application.

다음으로 제 2 분산 용액에 강염기성 2차 촉매를 첨가하고 반응시켜 제 3 분산 용액을 제조한다(S3). Next, a strong basic secondary catalyst is added to the second dispersion solution and reacted to prepare a third dispersion solution (S3).

상기 (S3)단계의 반응 과정은 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 첨가하고 이를 5℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 36시간 동안 반응시킴으로서 이루어진다.The reaction process of the step (S3) is made by adding a strong base catalyst to the second dispersion solution and reacting it for 10 hours to 36 hours at 5 ℃ to 100 ℃.

2차 촉매로서 사용되는 강염기 촉매는 수산화나트륨(sodium hydroxide), 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화바륨(barium hydroxide), 수산화세슘(cesium hydroxide) 및 수산화리튬(lithium hydroxide)이 바람직하다.The strong base catalyst used as the secondary catalyst is preferably sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide.

2차 촉매로 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화세슘 및 수산화리튬을 사용하는 경우, 최종 실리카졸 내의 Na+의 농도를 10ppm 미만으로 유지하여 순도가 매우 높은 실리카졸을 제조할 수 있다. Na+는 입자가 작아 확산성이 높고 피연마막의 미세한 스크래치 내에도 잔존하여 많은 문제를 야기하기 때문에 실리카졸 내의 Na+농도가 높은 경우에는 반도체 웨이퍼 등의 연마제로 사용되기에 적합하지 않다. 따라서 Na+ 농도가 낮은 실리카졸을 제조하는 것이 중요한데 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화세슘 및 수산화세슘을 이용하여 본 실리카졸을 제조하는 경우 최종 실리카졸 내의 Na+의 농도는 단지 최초 첨가된 규소 분말의 순도에 의해서만 영향을 받으므로 고순도의 규소 분말을 사용한다면 최총 실리카졸 내의 Na+ 농도를 10ppm 미만으로 유지하여 불순물이 적은 고순도의 실리카졸을 얻을 수 있다.When using potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide as the secondary catalyst, it is possible to prepare a very high purity silica sol by maintaining the concentration of Na + in the final silica sol less than 10ppm. Since Na + has a small particle and high diffusivity and remains in fine scratches of the polished film, it causes many problems. Therefore, Na + is not suitable for use as an abrasive for semiconductor wafers when the Na + concentration in silica sol is high. Therefore, it is important to prepare silica sol with low Na + concentration. When preparing this silica sol using potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and cesium hydroxide, the concentration of Na + in the final silica sol is only determined by Since it is only affected by the purity, if a high purity silicon powder is used, the Na + concentration in the maximum silica sol can be maintained at less than 10 ppm to obtain a high purity silica sol having less impurities.

만일, 2차 촉매로 수산화나트륨을 사용하는 경우에는 수산화나트륨 함량이 0.5% 미만으로 존재하므로 기존의 산분해법, 전기투석법, 해교법, 이온교환법에 비하여 불순물의 함량의 측면에서 유리하지는 않지만, 다른 제조방법을 통해 제조된 실리카졸에 비하여 진구도가 높고, 비표면적이 높은 장점이 있다.If sodium hydroxide is used as the secondary catalyst, the content of sodium hydroxide is less than 0.5%, so it is not advantageous in terms of impurities compared to conventional acid decomposition, electrodialysis, peptizing, and ion exchange. Compared to the silica sol prepared through the manufacturing method, the spherical degree is high and the specific surface area is high.

상기 (S3)단계에 첨가되는 강염기성 촉매의 양은 (S1)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 25 중량부인 것이 바람직하다.The amount of the strongly basic catalyst added in the step (S3) is preferably 0.5 parts by weight to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder added in the step (S1).

2차 촉매가 0.5 중량부 미만으로 첨가되는 경우에는 반응이 진행되지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 최종 실리카졸의 수율이 높아지나 입자의 크기가 작고 어그리게이션 팩터(aggregation factor, 응집도)가 증가하는 경향을 보였다.If the secondary catalyst is added less than 0.5 parts by weight, the reaction does not proceed, if the amount exceeds 10 parts by weight, the yield of the final silica sol is increased, the particle size is small and the aggregation factor (aggregation factor) There was a tendency to increase.

다음으로 상기의 과정을 거쳐 제조된 제 3 분산 용액을 필터링 한다(S4).Next, the third dispersion solution manufactured through the above process is filtered (S4).

본 단계에서 필터링 방법으로는 프레스필터가 바람직하게 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 단계는 필요에 따라 수차례 걸쳐 반복될 수 있다.Press filter may be preferably used as the filtering method in this step, but is not limited thereto. This step may be repeated several times as needed.

본 단계를 거쳐 미반응물이 제거되면서 최종제품인 실리카졸을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 실리카졸 제조방법을 통해 제조되는 실리카졸은 농축과정 없이 대체로 30% 이상의 고함량을 갖는다. 그리고 원료의 선택에 따라 Na+ 이온의 함량을 수 ppm 이내로 제어하는 것이 가능하다.Through this step, the unreacted substance is removed, thereby obtaining a final product, silica sol. Silica sol prepared through the silica sol manufacturing method according to the present invention has a high content of generally 30% or more without a concentration process. And it is possible to control the content of Na + ions within a few ppm depending on the selection of the raw material.

이하 본 발명을 하기한 실험예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 하기한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시된 것일 뿐 본 발명이 하기한 설명에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following experimental examples, but the following description is provided only to assist in understanding the present invention, and the present invention is not limited to the following description.

<실험예 1>Experimental Example 1

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액를 5ml 첨가하여 100℃에서 1시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 NaOH 과립(순도 97%) 0.6g을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 필터링하여 실리카졸을 제조하였다.34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) was dispersed in 195 g of distilled water, and 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, and stirred at 100 ° C. for 1 hour to prepare a dispersion solution, and 0.6 g of NaOH granules (purity 97%) Into the dispersion solution was reacted at 100 ℃ 18 hours and filtered to prepare a silica sol.

<실험예 2, 3>Experimental Examples 2 and 3

<실험예 2>에서는 1차 촉매로서 28% NH4OH 수용액을 10ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 1>과 동일하게 하였으며, <실험예 3>에서는 1차 촉매로 28% NH4OH 20ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 1>과 동일하게 하여 실리카졸을 제조하였다.In Experimental Example 2, 10 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added as a primary catalyst, and the other conditions were the same as in Experimental Example 1. In Experimental Example 3, 20 ml of 28% NH 4 OH was added as a primary catalyst. And other conditions were the same as in <Experimental Example 1> to prepare a silica sol.

<실험예 4>Experimental Example 4

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액를 5ml첨가하여 100℃에서 3시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 NaOH 과립(순도 97%) 0.6g을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 필터링하여 실리카졸을 제조하였다.34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) was dispersed in 195 g of distilled water, and 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, stirred at 100 ° C. for 3 hours to prepare a dispersion solution, and 0.6 g of NaOH granules (purity 97%) Into the dispersion solution was reacted at 100 ℃ 18 hours and filtered to prepare a silica sol.

<실험예 5, 6>Experimental Examples 5 and 6

<실험예 5>에서는 1차 촉매로서 28% NH4OH 수용액을 10ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 4>와 동일하게 하였으며, <실험예 3>에서는 1차 촉매로 28% NH4OH 20ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 4>와 동일하게 하여 실리카졸을 제조하였다.In Experimental Example 5, 10 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added as a primary catalyst, and other conditions were the same as in Experimental Example 4, and in Experimental Example 3, 20 ml of 28% NH 4 OH was added as a primary catalyst. And the other conditions were the same as in <Experimental Example 4> to prepare a silica sol.

<실험예 7>Experimental Example 7

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액를 5ml첨가하여 100℃에서 1시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 NaOH 과립(순도 97%) 1.2g을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 필터링하여 실리카졸을 제조하였다.34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) was dispersed in 195 g of distilled water, and 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, stirred at 100 ° C. for 1 hour to prepare a dispersion solution, and 1.2 g of NaOH granules (purity 97%) was prepared. Into the dispersion solution was reacted at 100 ℃ 18 hours and filtered to prepare a silica sol.

<실험예 8, 9>Experimental Examples 8 and 9

<실험예 8>에서는 1차 촉매로서 28% NH4OH 수용액을 10ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 7>과 동일하게 하였으며, <실험예 9>에서는 1차 촉매로 28% NH4OH 20ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 7>과 동일하게 하여 실험하였다.In Experimental Example 8, 10 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added as the primary catalyst, and the other conditions were the same as in Experimental Example 7, and in Experimental Example 9, 20 ml of 28% NH 4 OH was added as the primary catalyst. And other conditions were carried out in the same manner as in <Experimental Example 7>.

<실험예 10>Experimental Example 10

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액를 5ml 첨가하여 100℃에서 3시간동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 NaOH 과립(97% 순도) 1.2g을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 필터링하여 실리카졸을 제조하였다.34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) was dispersed in 195 g of distilled water, and 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, and stirred at 100 ° C. for 3 hours to prepare a dispersion solution, and 1.2 g of NaOH granules (97% purity) were prepared. Into the dispersion solution was reacted at 100 ℃ 18 hours and filtered to prepare a silica sol.

<실험예 11, 12><Experiment 11, 12>

<실험예 11>에서는 1차 촉매로서 28% NH4OH 수용액을 10ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 10>과 동일하게 하였으며, <실험예 12>에서는 1차 촉매로 28% NH4OH 20ml 첨가하고 다른 조건은 <실험예 10>과 동일하게 하여 제조하였다.In Experiment 11, 10 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added as a primary catalyst, and the other conditions were the same as in Experiment 10, and in Experiment 12, 20 ml of 28% NH 4 OH was added as a primary catalyst. And other conditions were prepared in the same manner as in <Experimental Example 10>.

상기 제조된 실리카졸에 대해 광산란광도계(Size 1) 및 TEM(Size 2)으로 실리카졸 내 규소입자의 크기 및 응집도를 측정하였다. 하기 표 1은 실험예 1~12 의 측정결과를 정리한 것이다.The size and agglomeration of the silicon particles in the silica sol were measured by using a light scattering photometer (Size 1) and a TEM (Size 2) for the prepared silica sol. Table 1 summarizes the measurement results of Experimental Examples 1 to 12.

[표 1]TABLE 1

단위:nm                                                             Unit: nm

NoNo Size 1Size 1 Size 2Size 2 응집도Cohesion 실험예1Experimental Example 1 8787 8080 1.11.1 실험예2Experimental Example 2 7575 6060 1.31.3 실험예3Experimental Example 3 7171 6060 1.21.2 실험예4Experimental Example 4 113113 100100 1.11.1 실험예5Experimental Example 5 8383 6060 1.41.4 실험예6Experimental Example 6 7676 5050 1.51.5 실험예7Experimental Example 7 4545 4040 1.11.1 실험예8Experimental Example 8 5858 4040 1.41.4 실험예9Experimental Example 9 5252 4040 1.31.3 실험예10Experimental Example 10 9494 5050 1.91.9 실험예11Experimental Example 11 9696 2020 4.84.8 실험예12Experimental Example 12 7676 2020 3.83.8

-1차 촉매 첨가 후 반응시간과 입경과의 관계-Relationship between reaction time and particle size after addition of primary catalyst

1차 촉매 첨가 후 반응시간은 최종 실리카졸 내의 실리카입자의 크기에 영향을 미친다. 상기 [표1]의 <실험예 1>과 <실험예 4>는 1차 촉매와 2차 촉매의 종류와 양을 동일하게 하고 1차 촉매 첨가 후 반응시간을 각각 1시간, 3시간으로 달리 한 것인데, <실험예 1>의 경우 입경의 크기는 87nm이고, <실험예 4>의 경우 113nm로, 반응시간과 입경의 크기는 비례하는 것을 확인할 수 있었다. <실험예 2>와 <실험예 5>, <실험예 3>과 <실험예6>, <실험예 7>과 <실험예 10> 및 <실험예 9>와 <실험예 12> 등 나머지 실험예를 비교한 경우에도 동일한 경향을 확인할 수 있었다. 도 3a는 <실험예 1>, 도 3b는 <실험예 4>, 도 3c는<실험예 9>, 도 3d는<실험예 12>에 따른 실리카졸의 TEM사진으로, 이를 통해 입경의 크기가 각각 다른 것을 확인할 수 있다.The reaction time after the addition of the primary catalyst affects the size of the silica particles in the final silica sol. <Experimental Example 1> and <Experimental Example 4> of [Table 1] were the same as the type and amount of the primary catalyst and the secondary catalyst and the reaction time after the addition of the primary catalyst was changed to 1 hour and 3 hours, respectively In the case of <Experimental Example 1>, the particle size was 87 nm, and in <Experimental Example 4> 113 nm, the reaction time and the particle size were found to be proportional. Other experiments such as <Experiment 2>, <Experiment 5>, <Experiment 3> and <Experiment 6>, <Experiment 7> and <Experiment 10>, and <Experiment 9> and <Experiment 12> The same tendency was confirmed even when the examples were compared. Figure 3a is <Experimental Example 1>, Figure 3b is <Experimental Example 4>, Figure 3c is <Experimental Example 9>, Figure 3d is a TEM picture of the silica sol according to <Experimental Example 12>, through which the size of the particle diameter You can see different things.

-촉매의 양과 입경과의 관계-Relationship between amount of catalyst and particle size

촉매의 양이 많아지면 반응이 빨라지나 입경의 성장이 제한된다. 1차 촉매 첨가 후의 반응시간을 동일하게 하고 수산화암모늄의 양을 각각 달리 첨가하여 실험한 결과, 수산화암모늄의 양이 많아질수록 입자의 크기가 작아졌으며, 2차 촉매인 수산화나트륨의 양이 증가되었을 때 입자의 크기가 작아지는 것을 확인할 수 있었다. <실험예 1>, <실험예 2>, <실험예 3>을 비교하여 보면 NH4OH의 양이 증가함에 따라 입자의 크기가 각각 87nm, 75nm, 71nm인 것을 확인할 수 있었으며, <실험예 1>과 <실험예 7>, <실험예 4>와 <실험예 10>을 비교하여 보면 NaOH의 양이 증가함에 따라서 실리카 입자의 크기가 작아지는 것을 확인할 수 있었다.The larger the amount of catalyst, the faster the reaction but the limited growth of the particle size. The reaction time after the addition of the first catalyst was the same and the amount of ammonium hydroxide was added differently, and the results showed that the larger the amount of ammonium hydroxide, the smaller the particle size and the more the amount of sodium hydroxide, the second catalyst, was increased. When the size of the particles was found to be small. Comparing <Experimental Example 1>, <Experimental Example 2>, <Experimental Example 3> as the amount of NH 4 OH increased it was confirmed that the particle size of 87nm, 75nm, 71nm, respectively, <Experimental Example 1 > And <Experimental Example 7>, <Experimental Example 4> and <Experimental Example 10> was confirmed that the size of the silica particles decreases as the amount of NaOH increases.

본 발명의 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸의 실리카 입자는 다른 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸의 실리카 입자보다 구형도가 균일한 장점을 보이고 있으며, 표면의 거칠기가 있어 비표면적이 넓은 특성을 갖고 있다. Silica particles of the silica sol prepared according to the silica sol manufacturing method of the present invention shows the advantage that the sphericality is more uniform than the silica particles of the silica sol prepared according to the other silica sol manufacturing method, and the surface roughness has a specific surface area It has a wide range of characteristics.

도 4a는 본 발명의 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸 입자의 TEM 사진을 도시한 것이며, 도 4b는 이온교환법에 따라 제조된 실리카졸 입자의 TEM 사진을 도시한 것이다. 이온교환법에 따라 제조된 실리카졸의 실리카 입자는 실리카 입자가 서로 엉겨 붙어 있는 반면에 본 발명의 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸의 실리카 입자는 구형 입자가 고르게 형성되어 있는 것을 관찰할 수 있다.Figure 4a shows a TEM picture of the silica sol particles prepared according to the silica sol manufacturing method of the present invention, Figure 4b shows a TEM picture of the silica sol particles prepared by the ion exchange method. It can be observed that the silica particles of the silica sol prepared by the ion exchange method are entangled with the silica particles, whereas the silica particles of the silica sol prepared according to the silica sol manufacturing method of the present invention have spherical particles evenly formed. .

도 5는 본 발명의 실리카졸 제조방법에 따라 제조된 실리카졸의 실리카 입자와 이온교환법에 따라 제조된 실리카졸의 실리카 입자의 비표면적을 비교한 그래프이다. 실리카 입자의 크기가 동일한 경우 본 발명에 의해 제조된 실리카 입자의 비표면적이 더 넓은 것을 확인할 수 있다.Figure 5 is a graph comparing the specific surface area of the silica particles of the silica sol prepared by the silica sol prepared according to the silica sol manufacturing method according to the present invention and the silica particles prepared by the ion exchange method. If the size of the silica particles are the same, it can be seen that the specific surface area of the silica particles produced by the present invention is wider.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 촉매를 1차, 2차로 나누어 첨가하는 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법으로서 이 방법에 의해서 제조된 실리카졸의 실리카 입자는 크기가 크고, 균일하고 구형도가 우수하며, 입자표면이 거칠어 비표면적이 매우 넓은 특성을 가진다.As described above, the present invention is a silica sol manufacturing method characterized in that the catalyst is added by dividing the primary and secondary, the silica particles of the silica sol prepared by this method is large in size, uniform and excellent in sphericity. As a result, the particle surface is rough, so the specific surface area is very large.

한편, 본 발명의 실리카졸 제조방법은 1차 촉매인 약염기성 물질을 첨가한 후 반응시간에 따라 실리카 입자의 크기를 조절할 수 있어 용도에 따라 적절한 입자 크기를 갖는 실리카졸을 제조할 수 있다. 또한 2차 촉매로 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화세슘 및 수산화리튬을 사용하는 경우에는 Na+의 함량이 10ppm 이하인 고순도의 실리카졸을 제조할 수 있다.On the other hand, the silica sol manufacturing method of the present invention can adjust the size of the silica particles according to the reaction time after the addition of a weak base material as the primary catalyst can be prepared silica sol having an appropriate particle size according to the application. In addition, when potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide are used as secondary catalysts, high purity silica sol having a Na + content of 10 ppm or less can be prepared.

Claims (8)

(S1) 증류수에 규소 분말을 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 내지 25 중량부 첨가하여 제 1 분산 용액을 제조하는 단계,(S1) preparing a first dispersion solution by adding 5 parts by weight to 25 parts by weight of silicon powder in 100 parts by weight of distilled water, (S2) 상기 제 1 분산 용액에 약염기성 촉매를 (S1)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 60 중량부 첨가하고 반응시켜 제 2 분산 용액을 제조하는 단계,(S2) adding a weakly basic catalyst to the first dispersion solution by adding 0.5 parts by weight to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicon powder added in the step (S1) to prepare a second dispersion solution, (S3) 상기 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 (S1)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 10 중량부 첨가하고 반응시켜 제 3 분산 용액을 제조하는 단계,(S3) adding a strong basic catalyst to the second dispersion solution by adding 0.5 parts by weight to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicon powder added in the step (S1) to prepare a third dispersion solution, (S4) 상기 제 3 분산 용액을 필터링하는 단계로 이루어지는 실리카졸 제조방법. (S4) A silica sol production method comprising the step of filtering the third dispersion solution. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (S2)단계의 반응과정은 상기 제 1 분산 용액에 상기 약염기성 촉매를 첨가한 후 이를 5℃ 내지 100℃에서 1시간 내지 10시간 동안 반응시킴으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법. The reaction process of the step (S2) is a method for producing a silica sol, characterized in that by adding the weakly basic catalyst to the first dispersion solution and reacting it for 5 hours to 100 ℃ for 1 hour to 10 hours. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (S2)단계에서 약염기성 촉매는 메틸아민(methyl amine), 에틸아민(ethyl amine), n-프로필아민(n-propyl amine), n-부틸아민(n-butyl amine), 디메틸아민(dimethyl amine), 디에틸아민(dietyl amine), 디프로필아민(dipropyl amine), 디부틸아민(dibutyl amine), 트리메틸아민(trimethyl amine), 트리에틸아민(trietyl amine), 트리프로필아민(tripropyl amine), 트리부틸아민(tributyl amine) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법In the step (S2), the weakly basic catalyst is methyl amine (methyl amine), ethyl amine (ethyl amine), n-propyl amine (n-propyl amine), n-butyl amine (n-butyl amine), dimethylamine (dimethyl amine, dityl amine, dipropyl amine, dibutyl amine, trimethyl amine, triethyl amine, tripropyl amine, Method for producing silica sol, characterized in that selected from the group consisting of tributyl amine and ammonium hydroxide (ammonium hydroxide) 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (S3)단계의 반응 과정은 상기 제 2 분산 용액에 상기 강염기성 촉매를 첨가한 후 이를 5℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 36시간 동안 반응시킴으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법.The reaction process of step (S3) is a method for producing a silica sol, characterized in that by adding the strong base catalyst to the second dispersion solution and reacting it for 10 to 36 hours at 5 ℃ to 100 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (S3) 단계에서 강염기성 촉매는 수산화나트륨(sodium hydroxide), 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화바륨(barium hydroxide), 수산화세슘(cesium hydroxide) 및 수산화리튬(lithium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법In the step (S3), the strong base catalyst is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide. Silica sol manufacturing method characterized in that 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 규소 분말의 입도는 50 메쉬 내지 1000 메쉬인 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법.The particle size of the silicon powder is a silica sol manufacturing method, characterized in that 50 to 1000 mesh. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 규소 분말의 규소의 함량은 90 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법. Method for producing a silica sol, characterized in that the silicon content of the silicon powder is more than 90% by weight.
KR1020070063285A 2007-06-26 2007-06-26 A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon KR100894795B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070063285A KR100894795B1 (en) 2007-06-26 2007-06-26 A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070063285A KR100894795B1 (en) 2007-06-26 2007-06-26 A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080114073A KR20080114073A (en) 2008-12-31
KR100894795B1 true KR100894795B1 (en) 2009-04-22

Family

ID=40371226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070063285A KR100894795B1 (en) 2007-06-26 2007-06-26 A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100894795B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60127216A (en) 1983-12-10 1985-07-06 Nitto Chem Ind Co Ltd Production of aqueous silica sol with low alkali and low alumina content
JPH0597422A (en) * 1991-10-11 1993-04-20 Nissan Chem Ind Ltd Production of high-purity aqueous silica sol
JPH0616414A (en) * 1992-02-27 1994-01-25 Nissan Chem Ind Ltd Production of high-purity aqueous silica sol
KR100349632B1 (en) 2000-08-04 2002-08-24 주식회사영일화성 The manufacturing method of silica sol
CN1974385A (en) * 2006-12-08 2007-06-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Prepn process of monodispersive silica sol

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60127216A (en) 1983-12-10 1985-07-06 Nitto Chem Ind Co Ltd Production of aqueous silica sol with low alkali and low alumina content
JPH0597422A (en) * 1991-10-11 1993-04-20 Nissan Chem Ind Ltd Production of high-purity aqueous silica sol
JPH0616414A (en) * 1992-02-27 1994-01-25 Nissan Chem Ind Ltd Production of high-purity aqueous silica sol
KR100349632B1 (en) 2000-08-04 2002-08-24 주식회사영일화성 The manufacturing method of silica sol
CN1974385A (en) * 2006-12-08 2007-06-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Prepn process of monodispersive silica sol

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080114073A (en) 2008-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9550683B2 (en) Colloidal silica, and method for production thereof
JP5221517B2 (en) Aluminum modified colloidal silica and method for producing the same
JPH0465006B2 (en)
JP6284443B2 (en) Method for producing colloidal silica containing core-shell type silica particles
JP2005060217A (en) Silica sol and manufacturing method therefor
KR100491070B1 (en) Cerium and/or Lanthanum Phosphate Sol, Preparation Method, and Polishing Suspension, Anti-corrosion Agent and Anti-UV Agent Comprising Them
JP2002338232A (en) Secondary flocculated colloidal silica, method for producing the same and abrasive composition using the same
KR101121576B1 (en) A manufacturing method of colloidal silica for chemical mechenical polishing
JP2006213541A (en) Method for producing high purity aqueous silica sol
KR100894795B1 (en) A Manufacturing Method of Colloidal Silica by direct oxidation of silicon
KR101595792B1 (en) Preparation of size-controlled silica-zirconia composite sol by sol-gel
JP5905767B2 (en) Dispersion stabilization method of neutral colloidal silica dispersion and neutral colloidal silica dispersion excellent in dispersion stability
KR101263287B1 (en) Method of manufacturing tin oxide powder
JP5377135B2 (en) Method for producing colloidal silica
KR102650839B1 (en) Method for preparing high-purity colloidal silica and high-purity colloidal silica
WO2018135585A1 (en) Silica particle liquid dispersion and production method therefor
KR102657883B1 (en) Method for removing impurities from silicic acid, high-purity silicic acid and high-purity colloidal silica
US20240158251A1 (en) Cerium oxide particles, making process thereof and use thereof in chemical mechanical polishing
JP5377134B2 (en) Method for producing colloidal silica
WO2023119549A1 (en) Colloidal silica and production method therefor
JP2022152370A (en) Method of producing colloidal silica, and colloidal silica
KR100722379B1 (en) A method of preparing transparent silica glass
JP4651000B2 (en) Method for producing niobium oxide sol
JP2022036696A (en) Silica sol, method for manufacturing silica sol, polishing composition, polishing method, and method for manufacturing semiconductor device
JPH0159975B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130416

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140416

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160418

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170417

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180410

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190409

Year of fee payment: 11