KR100945198B1 - Organic Solvent Based Colloidal Silica Sol and Fabrication Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법에 관한 것으로, 정제를 통해 수획된 알콕시 실란에 용매를 첨가하여 교반시켜 콜로이드상의 실리카 졸을 형성시키는 실리카졸 형성단계와; 상기 실리카졸 형성단계에서 형성된 실리카졸에 유기 관능기를 함유하는 기능성 알콕시 실란을 첨가하여 교반하는 방법으로 상기 졸상의 실리카 표면을 개질시키는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 거친 실리카 졸에 포함된 용매를 유기용제로 대체시키는 유기용제 대체단계; 그리고, 상기 유기용제 대체 단계를 거친 실리카 졸을 농축시키는 농축단계;를 포함하여 구성되는 유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 정제를 통해 수획된 알콕시 실란을 이용함으로써 고순도의 실리카 졸이 제조됨과 동시에 실란 표면처리와 유기용제의 치환과 농축을 통한 유기용제형 실리카 졸이 제조되어 반도체 디스플레이와 같은 전기전자 및 정보용 재료의 적용이 가능하다는 이점이 있다.The present invention relates to an organic solvent-type silica sol and a method for preparing the same, comprising: a silica sol forming step of adding a solvent to the alkoxy silane collected through purification to stir to form a colloidal silica sol; A surface treatment step of modifying the sol-like silica surface by adding and stirring a functional alkoxy silane containing an organic functional group to the silica sol formed in the silica sol forming step; An organic solvent replacement step of replacing the solvent contained in the silica sol having undergone the surface treatment step with an organic solvent; In addition, an organic solvent-type silica sol comprising a concentration step of concentrating the silica sol after the organic solvent replacement step, and a method for manufacturing the same. Accordingly, a high purity silica sol is prepared by using alkoxy silanes obtained through purification, and an organic solvent-type silica sol is prepared through silane surface treatment and substitution and concentration of organic solvents, thereby producing electric and electronic information such as semiconductor displays. The advantage is that the application of the material is possible.
기능성 알콕시 실란 유기용제 실리카졸 Functional Alkoxy Silane Organic Solvent Silica Sol
Description
본 발명은 고순도 고농도 유기용제형 실리카 졸 및 그 졸의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정제를 통해 수획된 고순도 기능성 알콕시 실란을 이용해 고순도 실리카의 제조뿐 아니라, 고순도 실리카졸의 기능성 실란의 표면처리와 유기용제 대체 및 농축을 통한 유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-purity high-concentration organic solvent-type silica sol and a method for preparing the sol, and more particularly to the production of high-purity silica using a high-purity functional alkoxy silane collected through purification, as well as the surface of the functional silane of the high-purity silica sol The present invention relates to an organic solvent-type silica sol through treatment, replacement and concentration of organic solvents, and a method for preparing the same.
일반적으로, 실리카 졸은 내부식성, 내화학성, 내마모성, 내열특성 및 고경도와 같은 우수한 물성을 지니고 있으므로 구조재료, 보호용 코팅재료, 연마재료와 같은 분야에서 활발하게 활용되어 지고 있으며, 이러한 우수한 물성을 지니는 실리카 졸의 적용범위가 고순도가 요구되는 전기전자 및 정보용 소재로까지 요구되어 지고 있고 적용을 위한 활발한 연구도 진행 중에 있다. In general, silica sol has excellent physical properties such as corrosion resistance, chemical resistance, abrasion resistance, heat resistance and high hardness, so that it is actively used in such fields as structural materials, protective coating materials, and abrasive materials. The application range of silica sol is required for electric and electronic materials requiring high purity, and active research for application is underway.
기존의 구조재료용으로 활용되어 진 실리카 졸의 기계적 열적 물성은 우수하지만 재료의 불순물 함유량이 전기전자 및 정보용 소재로의 적용에는 한계를 지니므로 기존의 실리카 졸의 장점인 기계적, 열적, 화학적 우수성을 지니면서 고순도를 지니는 콜로이드상의 실리카 졸의 연구에 대한 요구가 증가 되고 있는 실정이 다. 이러한 요구조건을 충족시키기 위해서, 고순도를 지니는 실리카 졸의 제조가 매우 중요한 문제로 인식되며 현재 활발한 연구가 진행 중에 있다. Although the mechanical and thermal properties of silica sol utilized for structural materials are excellent, the impurity content of the material is limited to the application to electric, electronic and information materials, so the mechanical, thermal and chemical superiority of the conventional silica sol There is an increasing demand for the study of colloidal silica sol having high purity and high purity. In order to meet these requirements, the preparation of high purity silica sol is recognized as a very important problem and active research is underway.
현재 실리카 졸의 대표적인 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. Looking at a typical manufacturing method of the present silica sol is as follows.
우선 출발물질로 규산 소다를 이용해서 산으로 중화시키는 습식방법으로 실리카 졸을 제조한다. 이러한 방법은 손쉽게 원하는 형태의 실리카 졸을 제조할 수 있지만 원료 자체의 금속이온을 포함한 불순물의 다량 함유로 인해 전기전자 및 정보용 재료분야의 적용에 한계를 지니고 있다. First, a silica sol is prepared by a wet method of neutralizing an acid using soda silicate as a starting material. This method can easily produce the desired form of silica sol, but it has limitations in the application of electric and electronic materials due to the large amount of impurities including metal ions in the raw material itself.
이러한 금속이온과 같은 불순물 제거를 위해 이온교환법이 종래기술에서 알려져 있지만 불순물 제거율의 한계가 있고 수율에서의 문제점 등으로 적용에 한계가 있다. 상기에서 소개한 규산 소다를 이용한 습식 실리카 졸의 제조법 이외에 건식법을 통해서 사염화 규소의 증기를 수소와 산소의 존재 아래 100℃ 이상의 고온에서 연소시켜 실리카 입자를 제조한 후 분쇄 및 표면처리를 통해 수분산 및 유기용제 분산형 실리카 졸을 제조하는 방법이 연구되고 있지만 이 방법은 여러 가지 공정을 거쳐야하는 공정의 복잡성과 입자 사이즈의 불균일성 등으로 적용시 신뢰성을 낮추는 한계가 있다. The ion exchange method is known in the art for the removal of impurities such as metal ions, but there is a limitation in the removal rate of impurities and limitations in application due to problems in yield. In addition to the wet silica sol manufacturing method using the above-mentioned sodium silicate, the silica tetrachloride is combusted at a high temperature of 100 ° C. or higher in the presence of hydrogen and oxygen through a dry method to produce silica particles, and then dispersed and surface treated. Although a method for preparing an organic solvent-dispersed silica sol has been studied, this method has a limitation in reducing reliability when applied due to the complexity of the process that requires various processes and the nonuniformity of particle size.
이에 따라 실리카 졸의 제작공정을 단계를 줄이면서 순도를 향상시키기 위한 방법들이 많이 제안되어 왔으며 최근 단순하고 활용성의 높은 고순도 실리카 졸의 제작방법들이 제안되어 오고 있다. 특히, 출발물질을 알콕시 실란을 이용함으로써 고순도의 실리카 졸을 제작하는 기술의 개발이 향후 연구개발 방향이 되고 있다.Accordingly, a number of methods for improving the purity while reducing the manufacturing process of the silica sol have been proposed, and a method of manufacturing a simple and highly available high purity silica sol has recently been proposed. In particular, the development of a technique for producing a high purity silica sol by using alkoxy silane as the starting material has become the direction of future research and development.
하지만, 출발물질로 고가의 알콕시 실란을 사용하여 제조비용이 고가이며, 고가 출발물질의 이용으로 인해 제조비용의 증가와 기타 안정화를 위한 불순물의 사용제한으로 인해 고농도를 지니는 실리카 졸의 제조 한계 등으로 상업적 적용의 어려움이 있는 실정이다.However, the use of expensive alkoxy silane as a starting material is expensive, and due to the limitation of the production of silica sol having a high concentration due to the increase in manufacturing cost due to the use of expensive starting material and other restrictions on the use of impurities for stabilization. There is a difficulty in commercial application.
따라서 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 정제를 통해 수획된 알콕시 실란을 이용함으로써 고순도의 실리카 졸을 제조하는 방법과 실란 표면처리와 유기용제의 치환과 농축을 통한 유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to prepare a high purity silica sol by using an alkoxy silane collected through purification and silane surface treatment and substitution of organic solvents It is to provide an organic solvent-type silica sol through and over-concentration and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정제를 통해 수획된 알콕시 실란에 용매를 첨가하여 교반시켜 콜로이드상의 실리카 졸을 형성시키는 실리카졸 형성단계와; 상기 실리카졸 형성단계에서 형성된 실리카졸에 유기 관능기를 함유하는 기능성 알콕시 실란을 첨가하여 교반하는 방법으로 상기 실리카 졸의 표면을 개질시키는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 거친 실리카 졸에 포함된 용매를 유기용제로 대체시키는 유기용제 대체단계; 그리고, 상기 유기용제 대체 단계를 거친 실리카 졸을 농축시키는 농축단계;를 포함하여 구성되는 유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법을 기술적 요지로 한다.The present invention for achieving the above object is a silica sol forming step of forming a colloidal silica sol by stirring by adding a solvent to the alkoxy silane collected through purification; A surface treatment step of modifying the surface of the silica sol by adding and stirring a functional alkoxy silane containing an organic functional group to the silica sol formed in the silica sol forming step; An organic solvent replacement step of replacing the solvent contained in the silica sol having undergone the surface treatment step with an organic solvent; In addition, an organic solvent-type silica sol comprising a concentration step of concentrating the silica sol after the organic solvent replacement step, and a method for manufacturing the same.
여기서, 상기 알콕시 실란은 4개의 반응기를 가지는 실란을 포함하되, 상기 4개의 반응기를 가지는 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라-i-프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란으로 이루어진 군 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the alkoxy silane includes a silane having four reactors, wherein the silane having four reactors includes tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-i-propoxysilane, It is preferred to include at least one of the group consisting of tetra-n-butoxysilane.
그리고, 상기 기능성 알콕시 실란은 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 알킬기, 비닐기, 아민기 및 에폭시 작용기 중 하나 이상을 지니는 실란을 포함하되, 기능성 알콕시 실란이 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란, i-프로필트리에톡시실란, n-부틸트리메톡시실란, n-부틸트리에톡시실란, n-펜틸트리메톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, n-헵틸트리메톡시실란, n-옥틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 시클로헥실트리메톡시실란, 시클로헥실트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-히드록시에틸트리메톡시실란, 2-히드록시에틸트리에톡시실란, 2-히드록시프로필트리메톡시실란, 2-히드록시프로필트리에톡시실란, 3-히드록시프로필트리메톡시실란, 3-히드록시프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-우레이도프로필트리메톡시실란, 3-우레이도프로필트리에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 트리알콕시실란류와 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디-n-프로필디메톡시실란, 디-n-프로필디에 톡시실란, 디-i-프로필디메톡시실란, 디-i-프로필디에톡시실란, 디-n-부틸디메톡시실란, 디-n-부틸디에톡시실란, 디-n-펜틸디메톡시실란, 디-n-펜틸디에톡시실란, 디-n-헥실디메톡시실란, 디-n-헵틸디메톡시실란, 디-n-헵틸디에톡시실란, 디-n-옥틸디메톡시실란, 디-n-옥틸디에톡시실란, 디-n-시클로헥실디메톡시실란, 디-n-시클로헥실디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 디알콕시실란류;로 이루어진 군 및 이의 혼합물 군에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.The functional alkoxy silane includes a silane having at least one of an acryl group, a methacryl group, an allyl group, an alkyl group, a vinyl group, an amine group, and an epoxy functional group, wherein the functional alkoxy silane is methyltrimethoxysilane, methyltrie Methoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, i-propyltrimethoxysilane, i-propyltriethoxysilane, n-butyl Trimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-pentyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-heptyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane , Vinyltriethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane , 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysil , 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-hydroxyethyltrimethoxysilane, 2-hydroxyethyltri Ethoxysilane, 2-hydroxypropyltrimethoxysilane, 2-hydroxypropyltriethoxysilane, 3-hydroxypropyltrimethoxysilane, 3-hydroxypropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltri Methoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatepropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltri Ethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane , 3- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3- Trialkoxysilanes consisting of ureidopropyltriethoxysilane and mixtures thereof, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, di-n-propyldimethoxysilane, di -n-propyldiethoxysilane, di-i-propyldimethoxysilane, di-i-propyldiethoxysilane, di-n-butyldimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-pentyl Dimethoxysilane, di-n-pentyldiethoxysilane, di-n-hexyldimethoxysilane, di-n-heptyldimethoxysilane, di-n-heptyldiethoxysilane, di-n-octyldimethoxysilane, di dialkoxysilanes consisting of -n-octyldiethoxysilane, di-n-cyclohexyldimethoxysilane, di-n-cyclohexyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane and mixtures thereof; It is preferable that it is one selected from the group consisting of and mixtures thereof.
또한, 상기 유기용제는 알콜류, 글리콜류 또는 셀루솔브류가 되되, 상기 알콜류는 메칠알콜, 에칠알콜, 프로필알콜, 부칠알콜로 이루어진 군에서 선택된 1종이고, 상기 글리콜류는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 다이에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리콜 이서, 글리콜 이서 이스터, 알리폴리에틸렌 디옥사이드, 에틸렌글리콜디포메이트, 프로필렌글리콜알지네이트, 프로필렌글리콜메틸이서프로피오네이트, 에틸렌글리콜 다이에틸 이서, 프로폭시레이티드 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 글로리네이트드 폴리에틸렌, 알리 아밀 글리콜레이트, 다이에틸렌 글리콜 모노에틸 이서, 네오펜틸 글리콜 다이메타아크릴레이트, 네오펜틸렌 글리콜, 알리아밀 글리콜레이트, 부틸 글리콜, 모노에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜 모노메틸 이서, 프로필렌 글리콜 메틸 이서 아세테이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 이서, 테트라에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에틸 이서 아세테이트, 에틸렌 글리콜 다이부틸 이서, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 다이메타아크릴레이트, 다이에틸렌 글리 콜 에틸 이서, 트리플로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 이서, 테트라에틸렌 글리콜 다이메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이메타아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜다이메타아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 이서로 이루어진 군에서 선택된 1종이고, 상기 셀루솔브류는 글리콜 이서는 에틸렌 글리콜 모노메틸 이서, 에틸렌 글리콜 모노에틸 이서, 에틸렌 글리콜 모노프로틸 이서, 에틸렌 글리콜 모노부틸 이서, 에틸렌 글리콜 모노페닐 이서, 에틸렌 글리콜 모노벤질 이서, 에틸렌 글리콜 모노메틸 이서, 다이에틸렌 글리콜 모노메틸 이서, 다이에틸렌 글리콜 모노에틸 이서, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 이서가 있고, 다이알킬 이서는 에틸렌 글리콜 다이메틸 이서, 에틸렌 글리콜 다이에틸 이서, 에틸렌 글리콜 다이부틸 이서등이 있고, 이스터로는 에틸렌 글리콜 메틸 이서 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노에틸 이서 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노부틸 이서 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.In addition, the organic solvent may be alcohols, glycols or cellulsolves, wherein the alcohols are one selected from the group consisting of methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, and the glycols are ethylene glycol, propylene glycol, Polyethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycol ether, glycol ether easter, alipolyethylene dioxide, ethylene glycol diformate, propylene glycol alginate, propylene glycol methyl is propionate, ethylene glycol diethyl ether, propoxylated neo Pentyl glycol diacrylate, glolatinated polyethylene, allyl glycol glycol, diethylene glycol monoethyl ether, neopentyl glycol dimethacrylate, neopentylene glycol, aliamil glycolate, butyl glycol, monoethylene glycol, dipropylene Glycol Nomethyl Acer, Propylene Glycol Methyl Acer Acetate, Neopentyl Glycol Diacrylate, Propylene Glycol Monomethyl Acer, Tetraethylene Glycol, Ethylene Glycol Ethyl Acer Acetate, Ethylene Glycol Dibutyl Acer, Dipropylene Glycol Diacrylate, Butylene Glycol Di Methacrylate, diethylene glycol ethyl ether, tripropylene ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tri Ethylene glycol monomethyl ether is one selected from the group consisting of, the cellulsolves are glycol ether is ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol mother Butyl glycol, ethylene glycol monophenyl, ethylene glycol monobenzyl, ethylene glycol monomethyl, diethylene glycol monomethyl, diethylene glycol monoethyl, diethylene glycol monobutyl, and dialkyl ether Dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, etc., and the ester is preferably one selected from the group consisting of ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether Do.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은, 정제를 통해 수획된 알콕시 실란을 이용함으로써 고순도의 실리카 졸이 제조됨과 동시에 실란 표면처리와 유기용제의 치환과 농축을 통한 유기용제형 실리카 졸이 제조되어 반도체 디스플레이와 같은 전기전자 및 정보용 재료의 적용이 가능하다는 효과가 있다.As described above, in the present invention, a high purity silica sol is prepared by using an alkoxy silane obtained through purification, and an organic solvent-type silica sol is prepared through silane surface treatment and substitution and concentration of an organic solvent. There is an effect that it is possible to apply the same electrical and electronic materials.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 유기용제형 실리카 졸 제조방법은 크게 실리카 졸 형성단계 와, 표면처리단계와, 유기용제 대체단계 그리고 농축단계로 구성된다. The organic solvent type silica sol manufacturing method according to the present invention is largely composed of a silica sol forming step, a surface treatment step, an organic solvent replacement step and a concentration step.
[ 제1실시예 ][First Embodiment]
먼저 실리카 졸 형성단계를 설명한다.First, the silica sol formation step will be described.
에탄올(ETOH) 900㎖, 암모늄하이드록사이드 19㎖, 증류수 5㎖를 첨가하여 5분가량 교반한 뒤, 21㎖의 테트라에틸오소실리케이트(이하 TEOS라 함)를 첨가하여 12시간 동안 교반하여 고순도의 콜로이드 실리카 졸을 수득하였다. 900 ml of ethanol (ETOH), 19 ml of ammonium hydroxide, and 5 ml of distilled water were added and stirred for about 5 minutes, followed by the addition of 21 ml of tetraethyl orthosilicate (hereinafter referred to as TEOS) for 12 hours to obtain high purity. A colloidal silica sol was obtained.
도 1은 이와 같은 방법으로 제조하여 수득된 고순도 콜로이드 실리카 졸의 TEM 이미지로서 나노 사이즈의 콜로이드 실리카 졸이 형성된 것을 알 수 있다. 1 shows that a nano-sized colloidal silica sol was formed as a TEM image of the high purity colloidal silica sol obtained by manufacturing in this manner.
여기서 상기 실리카 졸 형성단계에 있어서, 표 1은 고순도 콜로이드 실리카 졸의 수득을 위한 가수 중합반응을 위하여 TEOS의 부피비 100%에 대해 물의 부피비를 변화하였을 때의 입자크기를 나타내 표이다. Here, in the silica sol forming step, Table 1 is a table showing the particle size when the volume ratio of water to the volume ratio of TEOS 100% for the hydrolysis polymerization to obtain a high purity colloidal silica sol.
즉, 물의 양에 따른 최종적인 입자사이즈를 표 1에 나타내었다.That is, the final particle size according to the amount of water is shown in Table 1.
즉, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 물의 양에 따라 수득된 실리카 졸 입자의 크기를 변화시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. That is, as shown in Table 1, it can be seen that the size of the obtained silica sol particles can be changed according to the amount of water.
[ 제2실시예 ]Second Embodiment
다음은 실리카 졸 형성단계에서 수득된 실리카 졸의 표면을 개질시키는 표면처리단계가 진행된다. Next, a surface treatment step of modifying the surface of the silica sol obtained in the silica sol forming step is performed.
상기 실리카 졸 형성단계에서 수득한 고순도 콜로이드 실리카 졸의 안정성을 위해 실란 표면 처리제로 메틸트리메톡시실란(이하 MTMS라 함)의 양을 달리하여 첨가한 후 교반 반응을 12시간 진행 후, MTMS 처리된 즉, 표면이 개질된 고순도 콜로이드 실리카 졸을 제조하였다. In order to stabilize the high purity colloidal silica sol obtained in the above-mentioned silica sol forming step, after varying the amount of methyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as MTMS) as a silane surface treatment agent, a stirring reaction was performed for 12 hours and then MTMS-treated. That is, a high purity colloidal silica sol having a modified surface was prepared.
다음은 유기용제 대체단계가 진행되는바, 제조된 MTMS 처리된 고순도 콜로이드 실리카 졸을 용액의 안정성을 위해서 에탄올을 글리콜류 또는 셀루솔브류의 유기용제로 대체하였다.Next, the organic solvent replacement step was performed, and the prepared MTMS treated high purity colloidal silica sol was replaced with an organic solvent of glycols or cellulsolves for the stability of the solution.
그런 다음, 상기 유기용제로 대체된 실리카 졸을 농축하였다. Then, the silica sol replaced with the organic solvent was concentrated.
상기에서 MTMS 처리되고, 유기용제 대체된 고순도 콜로이드 실리카 졸에 있어서, TEOS와 MTMS의 부피비에 따른 용매의 농축비에 대한 졸의 안정성 검사 및 고형분을 검사하였으며, 이에 따른 결과를 표 2에 나타내었다. In the MTMS-treated and organic solvent-replaced high-purity colloidal silica sol, the stability test and the solid content of the sol with respect to the concentration ratio of the solvent according to the volume ratio of TEOS and MTMS were examined, and the results are shown in Table 2.
상기 표2에서 나타난 바와 같이, TEOS;MTMS의 부피비를 제어함에 의해 분산이 양호한 고농도의 고형분을 수득할 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 2, it can be seen that by controlling the volume ratio of TEOS; MTMS, solids having a good dispersion can be obtained.
[ 제3실시예 ]Third Embodiment
상기에서 제조된 고순도 콜로이드 실리카 졸의 소듐 및 기타 금속이온의 함량은 아래 표3에 나타내었다.The content of sodium and other metal ions of the high purity colloidal silica sol prepared above is shown in Table 3 below.
상기 표 3에 보는 것처럼 본 발명에서 수득한 콜로이드상의 실리카 졸의 소듐 함유량은 ppb 단위의 매우 적은 양을 함유하고 있었을 뿐 아니라, 기타 금속들은 측정범위 이하의 함유량을 나타내는 고순도의 실리카 졸이 수득 됨을 ICP 분석을 통해 확인할 수 있었다.As shown in Table 3 above, the sodium content of the colloidal silica sol obtained in the present invention not only contained a very small amount of ppb units, but also other metals obtained a high purity silica sol having a content below the measurement range. Through analysis it was confirmed.
[ 제4실시예 ]Fourth Embodiment
용매의 농축을 통한 고농도의 콜로이드 실리카를 제조하는 것 이외에 합성시 용매의 양을 조절함으로써 많은 양의 용매의 농축 없이 효율적으로 고농도 고순도의 콜로이드 실리카 졸을 제조할 수 있었다. In addition to preparing a high concentration of colloidal silica through the concentration of the solvent by controlling the amount of the solvent in the synthesis was able to efficiently produce a high concentration of high purity colloidal silica sol without the concentration of a large amount of solvent.
표 4에서는 합성에 투입된 에탄올의 양에 따른 수득되는 콜로이드 실리카의 고형분의 양이다.Table 4 shows the amount of solids of the colloidal silica obtained according to the amount of ethanol added to the synthesis.
도 1 - 본 발명에 따른 실리카 졸 형성단계에서 형성된 실리카 졸의 템(TEM)이미지를 나타낸 도. 1 is a diagram showing a TEM image of a silica sol formed in the silica sol forming step according to the present invention.
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