KR101050549B1 - Preparation method of silica sol and silica sol - Google Patents
Preparation method of silica sol and silica sol Download PDFInfo
- Publication number
- KR101050549B1 KR101050549B1 KR1020030089966A KR20030089966A KR101050549B1 KR 101050549 B1 KR101050549 B1 KR 101050549B1 KR 1020030089966 A KR1020030089966 A KR 1020030089966A KR 20030089966 A KR20030089966 A KR 20030089966A KR 101050549 B1 KR101050549 B1 KR 101050549B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- particle diameter
- average particle
- particles
- seed
- silicate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
- C01B33/142—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates
- C01B33/143—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
- C01B33/1435—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates using ion exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
Abstract
종입자(種粒子) 분산액에 소정 크기의 활성규산입자를 첨가하여 종입자를 신속하게 입자성장시킨다. The seed particles are rapidly grown by adding active silica particles having a predetermined size to the seed particle dispersion.
하기 (a)의 종입자 분산액에 하기 (b)의 활성규산입자 분산액을 가열하면서 연속적으로 혹은 단속적으로 첨가하여, 종입자에 활성규산입자를 부착시켜 입자성장시키는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법. The method for producing a silica sol comprising adding the active silicate particle dispersion liquid of the following (b) to the seed particle dispersion of the following (a) continuously or intermittently while heating, and attaching the active silicate particle to the seed particle to grow the particles. .
(a) 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLS)이 5∼ 1000nm의 범위에 있는 종입자의 수성분산액으로서, pH가 7∼12의 범위에 있는 종입자 분산액 (a) An aqueous dispersion of seed particles having an average particle diameter (D LS ) measured in the range of 5 to 1000 nm as measured by dynamic light scattering by a laser beam, the seed particle dispersion having a pH of 7 to 12
(b) 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLF)이 2∼ 50nm의 범위(단, 평균입자지름(DLF)은 평균입자지름(DLS)보다 작다)에 있고, 더구나 NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)이 0.9∼6nm의 범위에 있으며, 더욱 상기 평균입자지름(DLF)과 상기 평균입자지름(DNaF)과의 비(DLF)/(DNaF )가 1.8∼30의 범위에 있는 활성규산입자의 수성분산액으로서, pH가 5∼11의 범위에 있는 활성규산입자 분산액.(b) the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by laser light is in the range of 2 to 50 nm, provided that the average particle diameter (D LF ) is smaller than the average particle diameter (D LS ); Moreover, the average particle diameter (D NaF ) measured by NaOH titration method is in the range of 0.9 to 6 nm, and moreover, the ratio of the average particle diameter (D LF ) and the average particle diameter (D NaF ) (D LF ) / (D An aqueous silicate dispersion of active silicate particles having NaF ) in the range of 1.8 to 30, wherein the active silicate particle dispersion having a pH in the range of 5 to 11.
Description
본 발명은, 종입자(種粒子) 분산액을 사용하는 실리카졸의 제조방법 및 해당 제조방법에 의해서 얻어지는 실리카졸에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of the silica sol using a seed particle dispersion, and the silica sol obtained by this manufacturing method.
종래, 실리카졸을 제조하는 방법에 대해서는 많은 제안이 이루어지고 있다. 그 중에서도, 종입자 분산액에 알칼리금속규산염을 탈(脫)알칼리하여 얻어지는 산성규산액을 첨가하는 방법에서는, 얻어지는 실리카 콜로이드입자의 입자지름이 균일하고, 원하는 입자지름으로 조절하는 것이 가능하다고 하는 등의 이점을 가지고 있으며, 예를 들어, 본원 발명자들은 일본 특허공개소 63-45114호 공보(특허문헌 1)에서, 종입자를 조제하고, 여기에 물유리 등의 알칼리금속규산염 수용액을 이온교환수지 등으로 탈알칼리하여 얻어지는 산성규산액을 첨가하여, 종입자 표면에 산성규산을 결합·적층·석출시켜 종입자를 성장시켜 실리카졸을 제조하는 방법을 개시하고 있다. Conventionally, many proposals are made about the method of manufacturing a silica sol. Among them, in the method of adding an acidic silicate solution obtained by de-alkali alkali metal silicate to the seed particle dispersion, the particle diameter of the silica colloidal particles obtained is uniform and can be adjusted to the desired particle size. For example, the inventors of the present application prepare seed particles in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-45114 (Patent Document 1), and remove an alkali metal silicate aqueous solution such as water glass into an ion exchange resin or the like. A method of producing silica sol by adding an acidic silicic acid solution obtained by alkali, bonding, stacking and depositing acidic silicic acid on the seed particle surface to grow the seed particles.
그러나, 이러한 종입자 분산액에 산성규산액을 첨가하는 방법에서는, (1) 산성규산의 중합도가 1∼4정도로 낮기 때문에, 입자성장에 장시간을 요하고, 특히, 균일하고 큰 입자지름의 실리카입자를 함유한 실리카졸을 얻기 위해서는, 반복하여 입자성장을 할 필요가 있었다. 더구나, (2) 입자성장에 따라 입자표면적이 저하하기 때문에, 예를 들면 산성규산액의 첨가속도를 저하시킬 필요가 생기고, 이 때문에 생산능력이나 생산성이 저하하거나, 한편, 시간단축을 위해 산성규산액의 첨가속도를 빠르게 하면, 입자가 응집하거나, 새롭게 미세한 입자가 발생하여, 얻어지는 실리카졸의 입자지름분포가 불균일해지는 등의 문제가 있었다. 또한, (3) 산성규산액은 안정성이 낮기 때문에, 공정관리의 조건을 매우 엄격하게 해야 하는 등의 문제가 있었다. However, in the method of adding an acidic silicic acid solution to such a seed particle dispersion, (1) the polymerization degree of the acidic silicic acid is low at about 1 to 4, so that it takes a long time to grow the particles, and in particular, silica particles having a uniform and large particle diameter are produced. In order to obtain the silica sol containing, it was necessary to repeat particle growth. In addition, (2) the particle surface area decreases with the growth of the particles, so that, for example, it is necessary to reduce the addition rate of the acidic silicic acid solution. When the addition speed of the liquid was increased, the particles were agglomerated, new fine particles were generated, and the particle diameter distribution of the obtained silica sol was uneven. In addition, (3) the acidic silicic acid solution has low stability, and thus has a problem such as a very strict condition for process control.
[특허문헌 1][Patent Document 1]
일본 특허공개소63-45114호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 63-45114
본 발명은, 종입자 분산액에 소정의 크기의 활성규산입자를 함유한 분산액을 첨가하여 종입자를 신속하게 입자성장시킬 수 있는 실리카졸의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention is to provide a method for producing a silica sol capable of rapidly growing a seed particle by adding a dispersion containing active silica particles having a predetermined size to the seed particle dispersion.
또한, 본 발명은, 상기 제조방법에 의해서 얻어지는 실리카졸을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. Moreover, an object of this invention is to provide the silica sol obtained by the said manufacturing method.
본 발명에 의한 실리카졸의 제조방법은, 하기 (a)의 종입자 분산액에 하기 (b)의 활성규산입자 분산액을 가열하면서 연속적으로 혹은 단속적으로 첨가하여, 종입자에 활성규산입자를 부착시켜, 입자성장시키는 것을 특징으로 한다. In the method for producing a silica sol according to the present invention, the active silicate particle dispersion of the following (b) is continuously or intermittently added to the seed particle dispersion of the following (a) while heating to attach active silica particles to the seed particle, It is characterized by growing the particles.
(a) 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLS)이 5∼ 1000nm의 범위에 있는 종입자의 수성분산액으로서, pH가 7∼12의 범위에 있는 종입자 분산액.(a) The seed particle dispersion liquid whose pH was in the range of 7-12 as an aqueous acid solution of the seed particle whose average particle diameter (D LS ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam is 5-1000 nm.
(b) 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLF)이 2∼ 50nm의 범위(단, 평균입자지름(DLF)은 평균입자지름(DLS)보다 작다)에 있고, 더구나 NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)이 O.9∼6nm의 범위에 있고, 더욱 상기 평균입자지름(DLF)과 상기 평균입자지름(DNaF)의 비(DLF)/(DNaF)가 1.8∼30의 범위에 있는 활성규산입자의 수성분산액으로서, pH가 5∼11의 범위에 있는 활성규산입자 분산액.(b) the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by laser light is in the range of 2 to 50 nm, provided that the average particle diameter (D LF ) is smaller than the average particle diameter (D LS ); Furthermore, the average particle diameter (D NaF ) measured by NaOH titration method is in the range of 0.9 to 6 nm, and further, the ratio of the average particle diameter (D LF ) and the average particle diameter (D NaF ) (D LF ) / ( D NaF ), which is an aqueous acid solution of active silica particles in the range of 1.8 to 30, wherein the active silica particle dispersion has a pH in the range of 5 to 11.
이 제조방법에서는, 상기의 가열을 60∼160℃의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다. In this manufacturing method, it is preferable to perform said heating in the temperature range of 60-160 degreeC.
상기 활성규산입자가 (a) 규산알칼리를 산으로 중화하여 생성한 실리카 히드로겔을 알칼리로 해교(解膠)하여 얻어지는 활성규산입자, 또는 (b) 규산알칼리를 산으로 중화하여 생성된 실리카 히드로겔을 알칼리로 해교하면서 기계적으로 미세화하여 얻어지는 활성규산입자인 것이 바람직하다. Activated silica particles obtained by neutralizing silica hydrogel produced by (a) neutralizing alkali silicate with acid with alkali, or (b) silica hydrogel produced by neutralizing alkali silicate with acid It is preferable that it is an active silicate particle obtained by making it refine | miniaturize mechanically, bridge | crosslinking with alkali.
또한, 상기 활성규산입자의 평균입자지름(DLF)은, 상기 종입자의 평균입자지름(DLS)이 12nm 이하인 경우는, 상기 평균입자지름(DLS)의 7/10 이하이고, 상기 종입자의 평균입자지름(DLS)이 12nm을 넘는 경우는, 상기 평균입자지름(DLS)의 5/10 이하 인 것이 바람직하다. In addition, the average particle diameter (D LF) of the active silicic acid particles is not more than the mean particle size (D LS) of the seed particles is 12nm, is less than or equal to 7/10 of the mean particle size (D LS), the species When the average particle diameter D LS of the particles exceeds 12 nm, the average particle diameter D LS is preferably 5/10 or less of the average particle diameter D LS .
본 발명에 의한 실리카졸은, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLZ)이 12∼200nm의 범위에 있으며, 더구나 NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaZ)이 5∼30nm의 범위에 있고, 더욱 상기 평균입자지름(DLZ)과 상기 평균입자지름(DNaZ)과의 비(DLZ)/(DNaZ)가 2∼30의 범위에 있는 것을 특징으로 한다. In the silica sol according to the present invention, the average particle diameter (D LZ ) measured by the dynamic light scattering method by laser light is in the range of 12 to 200 nm, and the average particle diameter (D NaZ ) measured by the NaOH titration method is 5 to in the range of 30nm, and further characterized in that the mean particle size (D LZ) and the ratio (D LZ) / (D NaZ ) with the mean particle size (D NaZ) is within the range from 2 to 30.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated concretely.
〔종입자 분산액〕[Seed particle dispersion]
본 발명의 종입자 분산액으로서는, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLS)이 5nm∼1000nm의 범위에 있는 종입자의 수성분산액으로서, pH가 7∼12의 범위에 있는 것이 사용된다. The seed particle dispersion of the present invention is an aqueous acid solution of seed particles having an average particle diameter (D LS ) measured in a dynamic light scattering method using a laser beam, in the range of 5 nm to 1000 nm, wherein the pH is in the range of 7 to 12. Used.
본 발명에서 사용하는 종입자 분산액의 종입자로서는, SiO2, Al2O3, TiO 2, ZrO2 등의 무기산화물 또는 이들 복합산화물의 미립자가 사용되지만, 이 중에서도 SiO2를 사용하는 것이 바람직하다. 이 종입자는 통상, 수중에 분산된 수성 졸의 상태로 사용된다. As seed particles of the seed particle dispersion used in the present invention, inorganic oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , or fine particles of these composite oxides are used, but among them, SiO 2 is preferable. . This seed particle is usually used in the state of an aqueous sol dispersed in water.
또한, 기타 종래 공지의 종입자 분산액을 사용할 수 있고, 예를 들면, 상기 특허공개소63-45114호 공보에 개시된 시드액을 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 규산알칼리수용액 및/또는 알칼리수용액과, 산성규산액을 혼합하여, 혼 합액의 SiO2/M2O(M:알칼리금속) 몰비를 2.8∼10으로 조정한 후, 60℃ 이상의 온도로 숙성함으로써 시드액(종입자 분산액)을 얻을 수 있다. In addition, other conventionally known seed particle dispersions may be used, and for example, the seed liquid disclosed in the above-mentioned Patent Publication No. 63-45114 may be preferably used. Specifically, an alkali silicate aqueous solution and / or an alkaline aqueous solution and an acidic silicic acid solution are mixed to adjust the SiO 2 / M 2 O (M: alkali metal) molar ratio of the mixed solution to 2.8 to 10, followed by a temperature of 60 ° C. or higher. By aging with a seed solution (seed particle dispersion) can be obtained.
종입자의 입자지름은, 최종적으로 얻고자 하는 실리카졸의 실리카입자지름 등을 고려하여 적절히 선택하여 사용할 수 있지만, 본 발명에 관한 실리카졸의 제조방법에서는 입자성장속도가 빠르기 때문에, 이에 사용하는 종입자는, 미리 시간을 들여 크게 한 종입자를 반드시 조제할 필요는 없고, 종입자로서 기능하는 범위에서 작은 입자지름의 종입자를 사용할 수 있다. The particle size of the seed particles may be appropriately selected and used in consideration of the silica particle diameter of the silica sol to be finally obtained, but the particle used in the silica sol production method according to the present invention has a high particle growth rate. The particle does not necessarily need to prepare the seed particle which enlarged in advance in time, and can use the seed particle of small particle diameter in the range which functions as a seed particle.
이러한 종입자의 평균입자지름은, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 경우, 대략 5∼1000nm, 바람직하게는 7∼100nm의 범위에 있다. 평균입자지름이 5nm 미만인 경우는, 종입자가 불안정하고, 활성규산입자 분산액을 첨가하였을 때에 겔화하거나, 응집하거나 하는 경우가 있다. 또한, 평균입자지름이 1000nm을 넘으면, 통상, 종입자의 조제에 시간을 요하기 때문에, 신속하게 종입자를 입자성장시켜 생산성을 향상시킨다고 하는 본 발명의 주지에 어울리지 않게 된다. The average particle diameter of such seed particles is approximately 5 to 1000 nm, preferably 7 to 100 nm, as measured by the dynamic light scattering method using a laser beam. When the average particle diameter is less than 5 nm, the seed particles may be unstable and may gel or aggregate when the active silicate particle dispersion is added. In addition, when the average particle diameter exceeds 1000 nm, it usually takes time for preparation of the seed particles, which is not suitable for the well-known art of improving the productivity by growing the seed particles quickly.
종입자 분산액의 농도에는 특히 제한은 없지만, 통상, 산화물환산으로 0.1∼ 20중량%, 바람직하게는 0.5∼10중량%의 범위가 채용된다. 이 값이 산화물환산으로 0.1중량% 미만의 경우는, 농도가 낮기 때문에 용이하게 용해하여 입자가 감소하거나, 혹은 소실하거나 하여, 종입자로서의 기능을 발휘하지 않는 경우가 있다. 종입자 분산액의 농도가, 산화물환산으로 20중량%를 넘으면, 종입자가 응집하는 경우가 있어, 이 때문에 단분산한 균일한 입자지름의 졸을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 종입자의 농도가 높기 때문에, 활성규산입자 분산액의 공급속도를 느리게 하여, 응집 등을 막을 필요가 있다. 더욱이, 종입자의 수가 많기 때문에 입자 1개 1개의 성장속도가 억제되어, 신속한 입자성장이 방해되는 경우가 있다. Although there is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of a seed particle dispersion liquid, Usually, the range of 0.1-20 weight%, Preferably it is 0.5-10 weight% in conversion of oxide. When this value is less than 0.1 weight% in oxide conversion, since concentration is low, it may melt | dissolve easily and particle | grains may reduce or disappear, and it may not show a function as a seed particle. When the concentration of the seed particle dispersion exceeds 20% by weight in terms of oxide, the seed particles may agglomerate, whereby a monodisperse sol having a uniform particle diameter may not be obtained. In addition, since the concentration of seed particles is high, it is necessary to slow down the feed rate of the active silicate particle dispersion and prevent aggregation and the like. Furthermore, because of the large number of seed particles, the growth rate of each particle can be suppressed, and rapid grain growth may be hindered.
종입자 분산액의 pH는 통상 7∼12, 더욱 8∼11의 범위에 있는 것이 바람직하다. pH가 7 미만의 경우는, 입자표면의 전위가 저하하여 입자가 응집하는 경우가 있고, pH가 12를 넘으면, 종입자가 용해하거나, 첨가하는 활성규산입자가 용해되는 경우가 있으므로 입자성장이 늦어지거나, 입자지름분포가 불균일해지는 경우가 있다. The pH of the seed particle dispersion is usually in the range of 7 to 12, and more preferably in the range of 8 to 11. If the pH is less than 7, the potential of the particle surface is lowered and the particles may aggregate, and if the pH exceeds 12, the seed particles may dissolve or the activated silica particles to be added may dissolve, resulting in slow particle growth. The particle diameter distribution may become uneven.
종입자 분산액에는, 필요에 따라 NaOH, KOH 등의 알칼리금속수용액이나 아민수용액 등을 첨가하는 것이 바람직하고, 종입자 분산액중의 SiO2/M2O (M:알칼리금속)몰비를 2.8∼200, 특히 2.8∼120의 범위로 하는 것이 바람직하다. SiO2/M2O 몰비가 2.8 미만인 경우는, 종입자가 용해되는 경우가 있고, 다른 한편, SiO2/M2O 몰비가 200을 넘으면, 종입자 분산액에 활성규산입자 분산액을 공급한 경우에 분산액의 pH가 저하하여, 입자가 응집하는 경우가 있다. From 2.8 to 200 (for an alkali metal M) molar ratio, seed particle dispersion is, NaOH, KOH, etc. or an aqueous solution of an alkali metal aqueous solution such as is preferred, seed particles SiO 2 / M 2 O in the dispersion liquid was added as needed, It is especially preferable to set it as the range of 2.8-120. When the SiO 2 / M 2 O molar ratio is less than 2.8, the seed particles may be dissolved. On the other hand, when the SiO 2 / M 2 O molar ratio exceeds 200, when the active silicate particle dispersion is supplied to the seed particle dispersion. The pH of a dispersion falls and particle | grains may aggregate.
〔활성규산입자 분산액〕 [Active silicate particle dispersion]
본 발명의 활성규산입자 분산액으로서는, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLF)이 2∼50nm의 범위(단, 평균입자지름(DLF)은 평균입자지름(DLS)보다 작다)에 있고, 더구나 NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)이 0.9∼6nm의 범위에 있으며, 더욱 상기 평균입자지름(DLF)과 상기 평균입자지름(DNaF)과의 비(DLF)/(DNaF)가 1.8∼30의 범위에 있는 활성규산입자의 수성분산액으로서, pH가 5∼11의 범위에 있는 것이 사용된다. As the active silica particle dispersion of the present invention, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by laser light is in the range of 2 to 50 nm (wherein the average particle diameter (D LF ) is the average particle diameter (D LS )). Smaller), and furthermore, the average particle diameter (D NaF ) measured by NaOH titration method is in the range of 0.9 to 6 nm, and furthermore, the ratio of the average particle diameter (D LF ) to the average particle diameter (D NaF ) As the aqueous acid solution of the active silica particles in which D LF ) / (D NaF ) is in the range of 1.8 to 30, those having a pH in the range of 5 to 11 are used.
본 발명에서 사용하는 활성규산입자는, 종입자의 신속한 입자성장에 기여할 필요성으로부터, 소정의 입자지름범위에 있는 것이 요구된다. 또한, 활성규산입자가 종입자에 부착하여, 입자성장해 나가기 위해서, 활성규산입자의 평균입자지름은 종입자의 그것보다 작은 것이 요구된다. 그리고, 본 발명에서 사용되는 활성규산입자로서는, 다공성의 활성규산입자가 사용된다. 이러한 활성규산입자의 제조방법에 대해서는, 각별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 실리카 히드로겔을 원료로 하여 조제되는 활성규산입자 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 활성규산입자는 다공성이기 때문에, 그 평균입자지름의 규정방법으로서, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의한 측정치뿐만 아니라, NaOH 적정법에 의한 측정치도 필요하다. The active silica particles used in the present invention are required to be within a predetermined particle size range from the necessity of contributing to the rapid grain growth of seed particles. In addition, in order for the active silica particles to adhere to the seed particles and grow particles, the average particle diameter of the active silica particles is required to be smaller than that of the seed particles. As the active silicate particles used in the present invention, porous activated silica particles are used. The method for producing such active silica particles is not particularly limited, and examples thereof include active silica particles prepared by using silica hydrogel as a raw material. In addition, since the active silicate particles used in the present invention are porous, not only the measured values by the dynamic light scattering method by laser light but also the measured values by the NaOH titration method are required as a method for defining the average particle diameter.
이하, 이들에 대하여 상술한다. Hereinafter, these are explained in full detail.
활성규산입자의 평균입자지름(DLF)이 2nm 미만인 활성규산입자 분산액을 종입자 분산액에 첨가한 경우는, 종입자의 입자성장속도가 느리고, 또한, 이러한 활성규산입자 분산액은 산성규산액과 마찬가지로 불안정하여, 고농도로 하는 것이 어렵다. 저농도의 활성규산입자 분산액을 종입자 분산액에 첨가하면, 분산액중의 종입자농도도 내려가서, 결과적으로 생산효율이 저하한다. When an active silica particle dispersion having an average particle diameter (D LF ) of active silica particles of less than 2 nm is added to the seed particle dispersion, the particle growth rate of the seed particles is slow, and the active silica particle dispersion is similar to the acid silicate solution. It is unstable, and it is difficult to make it high concentration. When a low concentration of active silicate dispersion is added to the seed particle dispersion, the seed particle concentration in the dispersion is also lowered, resulting in a decrease in production efficiency.
다른 한편, 활성규산입자의 평균입자지름(DLF)이 50nm을 넘으면, 종입자의 입자성장에 거의 기여하지 않게 된다. 따라서, 이 평균입자지름(DLF)은 3∼40nm의 범위에 있는 것이 바람직하다. On the other hand, if the average particle diameter (D LF ) of the active silica particles exceeds 50 nm, it hardly contributes to the grain growth of the seed particles. Therefore, it is preferable that this average particle diameter D LF exists in the range of 3-40 nm.
레이저광에 의한 동적 광산란법에 의한 입자지름은, 예를 들면, 입자지름분포 측정장치(Particle Sizing Systems사제: NICOMP-380)에 의해서 측정할 수 있고, 시각적인 측정치를 얻을 수 있다. The particle diameter by the dynamic light scattering method by a laser beam can be measured, for example by a particle size distribution measuring apparatus (NICOMP-380 by Particle Sizing Systems), and a visual measurement value can be obtained.
또한, 보다 신속한 입자성장속도를 얻기 위해서는, 상기 활성규산입자의 평균입자지름(DLF)은, 상기 종입자의 평균입자지름(DLS)이 12nm 이하인 경우, 상기 평균입자지름(DLS)의 7/10이하이고, 상기 종입자의 평균입자지름(DLS)이 12nm를 넘는 경우, 상기 평균입자지름(DLS)의 5/10 이하인 것이 바람직하다. In addition, a more in order to obtain a rapid particle growth rate, the average particle size of the active silicic acid particles (D LF) is, when the average particle diameter (D LS) of the seed particles less than 12nm, the average particle diameter (D LS) When it is 7/10 or less and the average particle diameter D LS of the said seed particle exceeds 12 nm, it is preferable that it is 5/10 or less of the said average particle diameter D LS .
더욱, 상기 활성규산입자는, NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)이 0.9∼6nm의 범위에 있고, 더구나 상기 평균입자지름(DLF)과 평균입자지름(DNaF)과의 비(DLF)/(DNaF)가 1.8∼30의 범위에 있는 것이 요구된다. Further, the active silica particles have an average particle diameter (D NaF ) measured by NaOH titration method in the range of 0.9 to 6 nm, and furthermore, the ratio of the average particle diameter (D LF ) to the average particle diameter (D NaF ) ( It is required that D LF ) / (D NaF ) be in the range of 1.8 to 30.
상기 평균입자지름(DNaF)이 0.9nm 미만인 경우는, 종입자의 성장속도가 종래의 산성규산액을 사용하는 경우와 마찬가지로 느리고, 또한 활성규산입자 분산액의 안정성도 불충분하기 때문에 활성규산입자 분산액을 고농도로 할 수 없고, 생산성의 향상을 기대할 수 없다. 상기 평균입자지름(DNaF)이 6nm를 넘으면, 종입자의 입 자지름에 따라서도 다르지만, 종입자의 표면에 선택적으로 석출시키지 않고, 새로운 입자를 생성하거나 하여, 최종적으로 얻어지는 실리카입자의 입자지름분포가 불균일해지는 경향이 있다. When the average particle diameter (D NaF ) is less than 0.9 nm, the growth rate of the seed particles is slow as in the case of using a conventional acidic silicate solution, and the stability of the active silicate particle dispersion is insufficient, so that the active silicate particle dispersion is We cannot do it at high concentration and cannot expect improvement of productivity. When the average particle diameter (D NaF ) exceeds 6 nm, the particle diameter of the silica particles finally obtained by generating new particles without selectively depositing them on the surface of the seed particles, depending on the particle size of the seed particles. The distribution tends to be nonuniform.
또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법을 사용하여 측정한 활성규산입자의 평균입자지름과 NaOH 적정법을 사용하여 측정한 동일 입자의 평균입자지름의 비(DLF)/ (DNaF)가 1.8 미만인 경우는, 상기 평균입자지름(DLF)의 크기에 따라서도 다르지만, 활성규산입자의 반응성이 낮고, 입자성장속도를 높이는 효과가 불충분하다. 다른 한편, 상기의 평균입자지름의 비(DLF)/(DNaF)가 30을 넘으면, 얻어지는 실리카입자의 입자강도가 약해지고, 예를 들면, 연마용 입자로서 반도체기판 등의 연마재로 사용한 경우, 충분한 연마속도를 얻을 수 없는 경우가 있다. In addition, when the ratio (D LF ) / (D NaF ) of the average particle diameter of the active silica particles measured using the dynamic light scattering method by laser light and the average particle diameter of the same particles measured using the NaOH titration method is less than 1.8. Also, depending on the size of the average particle diameter (D LF ), the reactivity of the active silica particles is low, the effect of increasing the particle growth rate is insufficient. On the other hand, when the ratio (D LF ) / (D NaF ) of the above average particle diameter exceeds 30, the particle strength of the silica particles obtained is weakened, for example, when used as an abrasive, such as a semiconductor substrate, as abrasive particles. In some cases, sufficient polishing speed may not be obtained.
NaOH 적정법에 의한 입자지름은, Sears법으로 계산된 활성규산의 비표면적 (SANa)을 측정한 후, 다음 식(1)에서 계산함으로써 구할 수 있다. The particle diameter by NaOH titration method can be calculated | required by measuring the specific surface area (SA Na ) of active silicic acid computed by the Sears method, and calculating by following formula (1).
DNa = 6000/(2.2 × SANa) ... (1)D Na = 6000 / (2.2 × SA Na ) ... (1)
식(1)중, 정수 2.2는 실리카의 진비중이다. NaOH 적정법에 의한 측정으로는, 입자가 다공질이 아닌 경우는 상기 레이저광에 의한 측정치와 거의 같아지지만, 입자가 다공질인 경우는 입자지름이 겉보기상으로 작게 계산된다. In formula (1), the constant 2.2 is the specific gravity of silica. In the measurement by the NaOH titration method, when the particles are not porous, they are almost the same as the measured values by the laser beam, but when the particles are porous, the particle diameter is apparently small.
다공질인 활성규산입자는 종입자와의 반응성이 높고, 종입자상에 부착하여 활발히 입자성장을 일으키는 것으로 생각된다. Porous active silica particles are considered to have high reactivity with seed particles and adhere to the seed particles, causing active particle growth.
상기 활성규산입자 분산액으로서는, 주로 그 합성상의 이유 때문에 pH가 5∼11의 범위인 것이 사용된다. 또한, 이 범위를 벗어나는 경우는, 충분한 입자성장속도를 얻는 것이 곤란하게 된다. As said active silicate particle dispersion, the thing of pH range 5-11 is mainly used for the synthetic reason. In addition, when it is out of this range, it becomes difficult to obtain sufficient particle growth rate.
〔활성규산입자 분산액의 제조〕 [Preparation of Active Silicate Particle Dispersion]
상기한 활성규산입자는 여러 가지 방법으로 제조할 수 있지만, (a) 실리카 히드로겔을 알칼리로 해교(解膠)하거나, 또는 (b) 실리카 히드로겔을 알칼리로 해교하면서, 기계적으로 미세화함으로써 얻어지는 활성규산입자가, 본 발명의 활성규산입자로서 바람직하다. 더욱, 상기의 (a) 및 (b)의 방법으로 얻어지는 활성규산입자를 혼합하여 사용하여도 좋다. The above-mentioned active silicate particles can be produced by various methods, but are obtained by mechanically miniaturization while (a) peptizing silica hydrogel with alkali or (b) peptizing silica hydrogel with alkali. Silicate particles are preferred as the active silicate particles of the present invention. Moreover, you may mix and use the active silicate particle obtained by the method of said (a) and (b).
또한, 실리카 히드로겔로서는, 규산알칼리를 산으로 중화하여 생성한 실리카 히드로겔이 바람직하다. 이 때, 규산알칼리로서는, 규산소다, 규산카리 등의 알칼리금속규산염을 사용하고, 이 수용액에 염산, 질산, 황산 등의 산을 가함에 따라 얻을 수 있다. As the silica hydrogel, a silica hydrogel produced by neutralizing alkali silicate with an acid is preferable. At this time, as alkali silicate, alkali metal silicates such as sodium silicate and potassium silicate are used, and it can be obtained by adding an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. to this aqueous solution.
중화할 때의 알칼리금속규산염 수용액의 농도는, SiO2로서 1∼10중량%, 더욱 2∼8중량%, 온도는 상온(통상 15∼35℃), 중화후의 pH는 3∼7의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 농도가 SiO2로서 1중량% 미만인 경우는, 규산의 중합(겔화)이 불충분하고, 얻어지는 활성규산입자의 입자지름(DLF)이 작아져서, 입자성장속도가 불충분해지는 경우가 있다. 다른 한편, 이 농도가 SiO2로서 10중량%를 넘으면, 균일하게 중화할 수 없고 규산의 중합이 불균일하게 되어, 얻어지는 활성규산입자의 입자 지름(DLF)분포가 불균일해지는 경향이 있다. The concentration of the alkali metal silicate solution at the time of neutralization, a SiO 2 1~10% by weight, more 2-8% by weight, the temperature is room temperature (usually 15~35 ℃), pH after neutralization is in the range of 3 to 7 It is preferable. When this concentration is less than 1% by weight as SiO 2 , polymerization (gelling) of silicic acid is insufficient, the particle size (D LF ) of the active silicic acid particles obtained becomes small, and the particle growth rate may be insufficient. On the other hand, when this concentration exceeds 10% by weight as SiO 2 , it cannot be uniformly neutralized and the polymerization of silicic acid becomes nonuniform, and the particle diameter (D LF ) distribution of the active silicate particles obtained tends to be nonuniform.
이렇게 중화하여 얻어지는 실리카 히드로겔은, 필요에 따라 세정하여 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to wash and use the silica hydrogel obtained by neutralizing in this way as needed.
활성규산입자 분산액의 제 1 제조법으로서는, 실리카 히드로겔의 분산액에 알칼리를 가하여 실리카 히드로겔을 해교하는 방법을 들 수 있다. 이 때, 실리카 히드로겔 분산액의 농도는, SiO2로서 0.5∼5중량%, 더욱 1∼4중량%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 농도가 0.5중량% 미만인 경우는, 용해되는 실리카의 비율이 증가하여, 얻어지는 활성규산입자의 평균입자지름(DLF)이 작아져서, 입자성장속도를 빠르게 하는 효과를 얻기가 어렵다. 또한, 이 농도가 SiO2로서 5중량%를 넘으면, 얻어지는 활성규산입자의 평균입자지름(DLF)이 50nm를 넘거나 불균일해지는 경우가 있어, 종입자의 크기에 따라서도 다르지만, 얻어지는 실리카졸의 입자지름분포가 불균일해지는 경우가 있다.As a 1st manufacturing method of an active silicate particle dispersion, the method of adding an alkali to the dispersion liquid of a silica hydrogel, and peptizing a silica hydrogel is mentioned. At this time, the concentration of the silica hydrogel dispersion, as SiO 2 is preferably in the range of 0.5 to 5% by weight, more 1-4% by weight. When this concentration is less than 0.5% by weight, the proportion of silica dissolved is increased, and the average particle diameter (D LF ) of the active silica particles obtained is small, making it difficult to obtain an effect of accelerating the particle growth rate. In addition, when this concentration exceeds 5% by weight as SiO 2 , the average particle diameter (D LF ) of the active silica particles obtained may exceed 50 nm or become nonuniform, and depending on the size of the seed particles, Particle diameter distribution may become nonuniform.
알칼리로서는, KOH, NaOH 등의 알칼리금속 수산화물이나 수산화암모늄, 또한 아민수용액 등을 사용할 수 있다. 알칼리의 사용량은, 실리카 히드로겔 분산액중의 SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)가 5∼100, 더욱 10∼50의 범위가 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 상기 몰비(MS)/(MA)가 5미만인 경우는, NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)이 0.9nm 미만이 되기 쉽고, 더욱이 용해된 실리카의 비율이 증가하여, 실리카졸의 생산효율이나 수율이 저 하한다. 다른 한편, 상기 몰비(MS)/(MA)가 100을 넘으면, 해교가 불충분하여, 상기 평균입자지름(DNaF)이 6nm를 넘게 되어, 활성규산입자 분산액의 활성저하에 기인하여, 종입자의 성장에 사용되는 활성규산입자가 감소하여, 얻어지는 실리카졸의 입자지름분포가 불균일해진다. 해교할 때의 pH는 5∼11의 범위가 바람직하다. pH가 5 미만에서는, 분산액이 고점도화하기 때문에, 안정된 활성규산입자를 얻기 어렵게 된다. pH가 11을 넘으면, 실리카가 용해하기 쉽게 되어 불안정해진다. As an alkali, alkali metal hydroxides, such as KOH and NaOH, ammonium hydroxide, an amine aqueous solution, etc. can be used. The amount of the alkali is, the number of moles (M A) with a non (M S) / (M A ) of number of moles of SiO 2 in the silica hydrogel dispersions (M S) and alkali (expressed as M 2 O) 5~100, It is preferable to use so that it may become the range of 10-50 further. When the molar ratio (M S ) / (M A ) is less than 5, the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method tends to be less than 0.9 nm, and the proportion of dissolved silica increases, and thus the silica sol Production efficiency or yield is lowered. On the other hand, when the molar ratio (M S ) / (M A ) exceeds 100, peptising is insufficient, and the average particle diameter (D NaF ) exceeds 6 nm, resulting in deactivation of the active silicate particle dispersion. The active silica particles used for growing the particles are reduced, resulting in uneven particle diameter distribution of the resulting silica sol. The pH at the time of peptizing has the preferable range of 5-11. When pH is less than 5, since a dispersion liquid becomes high viscosity, it becomes difficult to obtain stable active silicate particle. When the pH exceeds 11, the silica is easily dissolved and becomes unstable.
상기 실리카 히드로겔을 알칼리로 해교할 때의 온도는, 50∼150℃, 더욱 60∼95℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 50℃ 미만의 경우는, 충분히 균일한 해교를 할 수 없는 경우가 있다. 온도가 150℃를 넘으면, 역시 평균입자지름(DNaF)이 10nm를 넘게 되어, 얻어지는 실리카졸의 입자지름분포가 불균일해지는 경향이 있다. It is preferable that the temperature at the time of peptizing the said silica hydrogel with alkali is in the range of 50-150 degreeC, and also 60-95 degreeC. In the case of less than 50 degreeC, sufficient uniform peptization may not be possible. When the temperature exceeds 150 ° C, the average particle diameter (D NaF ) also exceeds 10 nm, and the particle diameter distribution of the resulting silica sol tends to be nonuniform.
활성규산입자 분산액의 제 2 제조법으로서는, 실리카 히드로겔을 알칼리로 해교하면서, 기계적으로 미세화하는 방법을 들 수 있다. 미세화는, 실리카 히드로겔의 분산액에 알칼리를 가하여 해교하면서, 샌드 밀, 볼 밀 등의 분쇄기로 대략 10분∼수시간 처리함으로써 행하여진다. As a 2nd manufacturing method of an active silicate particle dispersion, the method of mechanically refine | miniaturizing, peptizing silica hydrogel with alkali is mentioned. Micronization is performed by treating with a grinder, such as a sand mill and a ball mill, for about 10 minutes-several hours, adding alkali to the dispersion liquid of a silica hydrogel, and peptizing.
〔실리카졸의 제조〕 [Production of Silicazol]
본 발명에 관한 실리카졸의 제조방법은, 종입자 분산액에 상기 활성규산입자 분산액을 가열하면서, 연속적으로 혹은 단속적으로 첨가한다. 이 때의 종입자 분산액의 온도는 60∼160℃, 더욱 70∼120℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 온 도가 60℃ 미만인 경우는, 활성규산입자의 종입자 표면에의 석출속도가 느리기 때문에, 활성규산입자 분산액의 첨가속도를 느리게 할 필요가 있어, 신속한 종입자의 입자성장을 저해하는 결과가 되는 경우가 있다. 또한, 이 온도가 160℃를 넘으면, 종입자인 실리카의 용해량이 증가하여, 응집입자가 발생하거나, 실리카졸의 수율이 저하하거나 하는 경향이 있다. 한편, 활성규산입자 분산액을 종입자 분산액에 첨가할 때에는, 통상 느리게 교반하는 것이 바람직하다. 또한, 이 조작을, 필요에 따라 오토클레이브를 사용하여 행하여도 좋다. In the silica sol production method according to the present invention, the active silicate particle dispersion is added to the seed particle dispersion continuously or intermittently while heating. It is preferable that the temperature of the seed particle dispersion liquid in this case exists in the range of 60-160 degreeC, and further 70-120 degreeC. If the temperature is less than 60 ° C., since the precipitation rate of the active silica particles on the surface of the seed particles is slow, it is necessary to slow down the addition rate of the active silica particle dispersion, resulting in inhibiting the rapid growth of the seed particles. There is a case. Moreover, when this temperature exceeds 160 degreeC, there exists a tendency for the melt | dissolution amount of the silica which is a seed particle to increase, and agglomerated particles generate | occur | produce, or the yield of a silica sol falls. On the other hand, when the active silicate particle dispersion is added to the seed particle dispersion, it is usually preferable to stir slowly. In addition, you may perform this operation using an autoclave as needed.
첨가하는 활성규산입자 분산액은, 상기의 방법으로 얻은, SiO2로서의 농도가 대략 0.5∼5중량%인 활성규산입자 분산액을 그대로 첨가할 수도 있지만, 필요에 따라 희석 혹은 농축하여 사용할 수 있다. 이 경우, 첨가할 때의 활성규산입자 분산액의 농도는 SiO2로서 0.5∼10중량%, 더욱 1∼8중량%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 농도가 0.5중량% 미만인 경우는, 활성규산입자 분산액의 첨가에 따라 종입자 분산액의 농도가 저하하여, 가온하에서 입자성장을 할 때에 실리카의 용해도가 상승하여, 분산액이 불안정해져 입자가 응집하거나, 수율이 저하하거나 하는 경우가 있다. 다른 한편, 이 농도가 10중량%를 넘으면, 활성규산입자 분산액의 첨가속도에 따라서도 다르지만, 새로운 미립자가 생성하여, 균일한 입자지름분포의 실리카졸을 얻을 수 없는 경우가 있다. The active silicate particle dispersion to be added may be added to the active silicate particle dispersion having a concentration of approximately 0.5 to 5% by weight as SiO 2 obtained by the above method as it is, but may be diluted or concentrated if necessary. In this case, the concentration of the active silicate particle dispersion at the time of addition is preferably in the range of 0.5 to 10% by weight and more preferably 1 to 8% by weight as SiO 2 . When this concentration is less than 0.5% by weight, the concentration of the seed particle dispersion decreases with the addition of the active silicate particle dispersion, the solubility of the silica increases when the particle grows under heating, the dispersion becomes unstable and the particles aggregate, Yield may fall. On the other hand, when this concentration exceeds 10% by weight, depending on the rate of addition of the active silicate particle dispersion, new fine particles may be generated and a silica sol having a uniform particle size distribution may not be obtained.
종입자 분산액에 활성규산입자 분산액을 첨가하는 비율은, 종입자 분산액중의 종입자의 농도, 종입자의 입자지름, 활성규산입자의 중합도 및 종입자 분산액의 온도 등에 따라서도 다르지만, 종입자의 입자지름의 성장속도가 0.5∼5nm/시간, 더욱 1∼4nm/시간의 범위가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 종입자의 입자지름 성장속도가 0.5nm/시간 미만이 되도록 하는 활성규산입자 분산액의 첨가비율로는, 종래의 산성규산액에 의한 실리카졸의 제조방법과 큰 차가 없고, 입자성장속도를 빠르게 하는 효과가 충분하게는 발휘되지 않는다. 또한, 종입자의 입자지름 성장속도가 5nm/시간을 넘도록 하는 활성규산입자 분산액의 첨가는, 첨가속도가 지나치게 빨라 활성규산입자끼리 새로운 미립자를 생성하여, 균일한 입자지름분포의 실리카졸을 얻을 수 없는 경우가 있다. The ratio of adding the active silicate particle dispersion to the seed particle dispersion depends on the concentration of the seed particles in the seed particle dispersion, the particle diameter of the seed particles, the degree of polymerization of the active silica particles, the temperature of the seed particle dispersion, and the like. It is preferable to adjust so that the growth rate of a diameter may be in the range of 0.5 to 5 nm / hour, and further 1 to 4 nm / hour. As an addition ratio of the active silicate particle dispersion liquid such that the particle diameter growth rate of the seed particles is less than 0.5 nm / hour, there is no significant difference from the conventional method for producing silica sol by acidic silicate solution, and the effect of speeding up the particle growth rate Is not exerted enough. In addition, the addition of the active silicate particle dispersion in which the particle diameter growth rate of the seed particles exceeds 5 nm / hour is too fast, so that the active silicate particles generate new fine particles, thereby obtaining a uniform particle size distribution of silica sol. There may be no.
활성규산입자 분산액의 첨가를 종료한 후, 필요에 따라 숙성을 할 수 있다. 숙성을 하면, 입자지름이 보다 균일화한 실리카졸을 얻을 수 있다. After the addition of the active silicate particle dispersion is completed, aging can be carried out as necessary. When aging, a silica sol having a more uniform particle size can be obtained.
이와 같이, 본 발명에 관한 실리카졸의 제조방법에 의해서 얻어지는 실리카졸은, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLZ)이 12∼200nm, 바람직하게는 15∼180nm의 범위가 되고, NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름 (DNaZ)이 5∼30nm, 바람직하게는 5∼20nm의 범위가 된다. As described above, the silica sol obtained by the method for producing a silica sol according to the present invention has an average particle diameter D LZ of 12 to 200 nm, preferably 15 to 180 nm, as measured by dynamic light scattering method using a laser beam. The average particle diameter (D NaZ ) measured by the NaOH titration method is in the range of 5 to 30 nm, preferably 5 to 20 nm.
또한, 평균입자지름의 비(DLZ)/(DNaZ)는 2∼30, 바람직하게는 2∼20의 범위가 된다. 상기의 비(DLZ)/(DNaZ)가 2 미만인 것은, 장시간의 숙성, 또는 고온에서의 숙성을 필요로 하는 경우가 있고, 본 발명에서의 신속한 입자성장효과가 상쇄되게 된다. 한편, 상기의 비(DLZ)/(DNaZ)가 30을 넘으면 실리카입자의 입자강도가 불충분해 지고, 예를 들면, 연마용 입자로서 반도체기판 등의 연마재에 사용한 경우, 원하는 연마속도를 얻을 수 없는 경우가 있다. The ratio (D LZ ) / (D NaZ ) of the average particle diameter is in the range of 2 to 30, preferably 2 to 20. When said ratio (D LZ ) / (D NaZ ) is less than 2, it may require long-term aging or aging at high temperature, and the rapid particle growth effect in this invention cancels out. On the other hand, when the ratio (D LZ ) / (D NaZ ) exceeds 30, the particle strength of the silica particles is insufficient, and, for example, when the abrasive particles are used in abrasive materials such as semiconductor substrates, a desired polishing rate can be obtained. You may not be able to.
본 발명의 실리카졸은, 필요에 따라서 농축하거나, 희석하거나 하여 사용할 수 있다. 농축방법으로서는, 가열하여 수분을 증발시키는 방법, 한외여과막(限外濾過膜)을 사용하는 방법 등이 있다. 이 때 실리카졸의 SiO2로서의 농도는, 통상 10∼50중량%의 범위로 조정된다. The silica sol of this invention can be used as it concentrates or dilutes as needed. As the concentration method, there are a method of heating and evaporating water, a method of using an ultrafiltration membrane, and the like. At this time, the concentration of silica sol as SiO 2 is usually adjusted in the range of 10 to 50% by weight.
또한, 본 발명의 실리카졸은, 필요에 따라 유기용매로 용매치환하여 오르가노졸로 할 수도 있다. 이 용매치환에 사용할 수 있는 유기용매로서는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 디아세톤알콜, 푸르푸랄(furfural)알콜, 테트라히드로푸르푸랄알콜, 에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 알콜류; 초산메틸에스테르, 초산에틸에스테르 등의 에스테르류; 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세틸아세톤, 아세토초산에스테르 등의 케톤류, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하여도 좋고, 또한 2종 이상 혼합하여 사용하여도 좋다. In addition, the silica sol of this invention can also be made into an organosol by carrying out solvent substitution with an organic solvent as needed. As an organic solvent which can be used for this solvent substitution, Alcohol, such as methanol, ethanol, propanol, butanol, diacetone alcohol, furfural alcohol, tetrahydrofurfural alcohol, ethylene glycol, hexylene glycol; Esters such as methyl acetate and ethyl acetate; Ethers such as diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monoethyl ether; Ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, acetyl acetone, and aceto acetate ester, amides, such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, etc. are mentioned. These may be used independently, and may mix and use 2 or more types.
또한, 본 발명의 실리카졸은, 실란커플링제로 표면처리하여 소수성을 부여하여 사용할 수도 있고, 필요에 따라 실리카졸 내의 알칼리를 이온교환수지 등에 의해서 제거하여 사용할 수도 있다. In addition, the silica sol of this invention may be surface-treated with a silane coupling agent, and may give hydrophobicity, and may remove and use alkali in a silica sol by ion-exchange resin etc. as needed.
[실시예 1] Example 1
이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 종입자, 활성규산입자 및 실리카졸에 있어서는, 레이저광에 의한 동적 광산란법을 사용하여 평균입자지름을 측정하고(입자지름분포 측정장치[Particle Sizing System 사제: NICOMP model 380]을 사용), 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 활성규산입자 및 실리카졸에 있어서는, NaOH 적정법(Sears법)으로 계산된 비표면적으로부터 산출하는 평균입자지름측정도 행하여, 그 결과를 마찬가지로 표 1에 나타내었다. Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples. In the following Examples and Comparative Examples, for the seed particles, the active silica particles and the silica sol, the average particle diameter was measured using a dynamic light scattering method using a laser beam (a particle diameter distribution measuring apparatus manufactured by Particle Sizing System: NICOMP model 380], and the results are shown in Table 1. In addition, in the active silica particles and the silica sol, the average particle diameter measurement calculated from the specific surface area calculated by the NaOH titration method (Sears method) was also performed, and the results are shown in Table 1 as well.
또한, 표 1에는 이하의 실시예 및 비교예에서 사용되는 종입자 분산액 및 활성규산입자 분산액의 pH치, 상기 활성규산입자의 평균입자지름(DLF)과 평균입자지름 (DNaF)과의 비(DLF)/(DNaF)의 값, 및 상기 활성규산입자의 평균입자지름(D LF)과 상기 종입자의 평균입자지름(DLS)과의 비(DLF)/(DLS)의 값도 나타내었다. Table 1 also shows the pH values of the seed particle dispersions and the active silica particle dispersions used in the following Examples and Comparative Examples, and the ratio of the average particle diameter (D LF ) and the average particle diameter (D NaF ) of the active silica particles. The value of (D LF ) / (D NaF ) and the ratio of the average particle diameter (D LF ) of the active silica particles to the average particle diameter (D LS ) of the seed particles (D LF ) / (D LS ) Values are also shown.
산성규산액의 제조Preparation of Acidic Silicate
SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1)을 이온교환수로 희석하여, SiO2로서의 농도가 5.2중량%인 희석규산소다수용액을 조제하였다. 이 용액을, 수소형 이온교환수지(미쓰비시가가쿠(주)제: 다이어이온 SK-1B)를 충전한 칼럼을 통하여 산성규산액을 조제하였다. 산성규산액의 SiO2 농도는 5.O중량%, pH는 2.7이었다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자 지름은 1nm이었다. Of the concentration as a SiO 2 24% by weight sodium silicate aqueous solution (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) was diluted with ion-exchanged water, the concentration of SiO 2 as to prepare a dilute aqueous solution of sodium silicate, 5.2% by weight. The acidic silicic acid solution was prepared through the column which filled this solution with the hydrogen type ion exchange resin (made by Mitsubishi Chemical Corporation: Diaion SK-1B). The SiO 2 concentration of the acidic silicate solution was 5.O wt% and the pH was 2.7. In addition, the average particle diameter measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 1 nm.
종입자 분산액(1)의 조제Preparation of seed particle dispersion (1)
환류기, 교반기, 온도검출장치를 구비한 30L의 스텐레스용기내에서, SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1) 163g을 이온교환수 2760g으로 희석하였다. 이 액에, 별도로 조제한 상기 산성규산액 4420g을 혼합한 후, 60℃에서 30분간 가열하여 SiO2로서의 농도가 4.6중량%인 종입자 분산액(1)을 조제하였다. 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 종입자의 평균입자지름(DLS)은 5nm, SiO2/Na2O 몰비는 20이었다. Reflux group was diluted in a stainless steel vessel of a stirrer, a 30L with a temperature sensing device, the a sodium silicate aqueous solution has a concentration as a SiO 2 24% by weight of (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) 163g with ion exchange water 2760g . 4420 g of the acidic silicic acid solution prepared separately was mixed with this liquid, and then heated at 60 ° C. for 30 minutes to prepare a seed particle dispersion 1 having a concentration of 4.6 wt% as SiO 2 . The mean particle size of the seed particles measured by a dynamic light scattering method with the laser light (D LS) is 5nm, SiO 2 / Na 2 O molar ratio was 20.
활성규산입자 분산액(1)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (1)
SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1)을 이온교환수로 희석하여, SiO2로서의 농도가 5.2중량%인 희석 규산소다수용액을 조제하였다. 이 규산소다수용액에 황산을 가하여 중화하여, 실리카 히드로겔을 제조하였다. 이 실리카 히드로겔을 물로 충분히 세정한 후, SiO2로서의 농도가 5중량%인 실리카 히드로겔 분산액 43kg으로 하고, 여기에 농도 20중량%의 NaOH수용액 955g을 첨가하고, 80℃에서 3시간 해교하여 활성규산입자 분산액(1)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 15였다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자 지름(DLF)은 3nm, NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)은 1nm이었다. Of the concentration as a SiO 2 24% by weight sodium silicate aqueous solution (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) was diluted with ion-exchanged water, the concentration of SiO 2 as to prepare a dilute aqueous solution of sodium silicate, 5.2% by weight. Sulfuric acid was added to this aqueous sodium silicate solution and neutralized to prepare a silica hydrogel. After sufficiently washing the silica hydrogel with water, 43 kg of a silica hydrogel dispersion having a concentration of 5% by weight of SiO 2 was added thereto, and 955 g of a 20% by weight aqueous NaOH solution was added thereto, and the solution was peptized at 80 ° C. for 3 hours. A silicate particle dispersion (1) was prepared. SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number ratio (S M) / (M A) with (A M) of was 15. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 3 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 1 nm.
실리카졸(1)의 조제Preparation of Silica Sol (1)
온도 80℃로 조제한 종입자 분산액(1) 410g에 활성규산입자 분산액(1) 42716g을 11시간 첨가하여 실리카졸(1)을 조제하였다. 실리카졸의 SiO2 농도, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLZ), NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNa) 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. 한편, 입자성장속도의 계산에는 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLZ)의 측정치를 사용하였다. To 410 g of the seed particle dispersion (1) prepared at a temperature of 80 ° C, 42716 g of the active silicate particle dispersion (1) was added for 11 hours to prepare a silica sol (1). Table 1 shows the SiO 2 concentration of silica sol, average particle diameter (D LZ ) measured by dynamic light scattering method by laser light, average particle diameter (D Na ) and particle growth rate measured by NaOH titration method. On the other hand, in calculating the particle growth rate, the measured value of the average particle diameter (D LZ ) measured by the dynamic light scattering method using a laser beam was used.
[실시예 2] [Example 2]
종입자 분산액(2)의 조제Preparation of seed particle dispersion (2)
환류기, 교반기, 온도검출장치를 구비한 30L의 스텐레스용기내에서, SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1) 163g을 이온교환수 2760g으로 희석하였다. 이 액에, 실시예 1과 같이 하여 조제한 산성규산액 18200g을 혼합한 후, 80℃에서 30분간 가열하여 SiO2로서의 농도가 4.6중량%인 종입자 분산액(2)을 조제하였다. 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLS)은 12nm, SiO2/Na2O 몰비는 70이었다. Reflux group was diluted in a stainless steel vessel of a stirrer, a 30L with a temperature sensing device, the a sodium silicate aqueous solution has a concentration as a SiO 2 24% by weight of (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) 163g with ion exchange water 2760g . 18200 g of the acidic silicic acid solution prepared in the same manner as in Example 1 was mixed, and then heated at 80 ° C. for 30 minutes to prepare a seed particle dispersion 2 having a concentration of 4.6 wt% as SiO 2 . The average particle diameter measured by a dynamic light scattering method with the laser light (D LS) is 12nm, SiO 2 / Na 2 O molar ratio was 70.
활성규산입자 분산액(2)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (2)
활성규산입자 분산액(1)의 제조방법에 준하여, 농도 20중량%의 NaOH수용액만 480g으로 하는 것 이외에는 마찬가지로 하여, 활성규산입자 분산액(2)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 30이었다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법으로 측정한 평균입자지름(DLF)은 6nm, NaOH 적정법으로 측정한 평균입자지름(DNaF)은 2nm이었다. The active silicate particle dispersion 2 was prepared in the same manner except that only 480 g of NaOH aqueous solution having a concentration of 20% by weight was prepared according to the method for producing the active silicate particle dispersion 1. SiO 2 concentration at this time was 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number (A M) ratio (M S) / (M A ) of between 30. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 6 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(2)의 제조Preparation of Silica Sol (2)
온도 80℃로 조제한 종입자 분산액(2) 410g에, 활성규산입자 분산액(2) 24556g을 15시간 첨가하여 실리카졸(2)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. To 410 g of the seed particle dispersion (2) prepared at a temperature of 80 ° C, 24556 g of the active silicate particle dispersion (2) was added for 15 hours to prepare a silica sol (2). As in Example 1, SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[실시예 3] Example 3
활성규산입자 분산액(3)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (3)
SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1)을 이온교환수로 희석하여, SiO2로서의 농도가 5.2중량%인 희석 규산소다수용액을 조제하였다. 이 규산소다수용액에 황산을 가하여 중화하여, 실리카 히드로겔을 조제하였다. 이 실리카 히드로겔을 물로 충분히 세정한 후, SiO2로서의 농도가 5중량%인 실리카 히드로겔 분산액으로 하여, 실리카 히드로겔 분산액 25kg에 농도 20중량%의 NaOH수용액 555g을 첨가하고, 80℃에서 3시간 해교하여 활성규산입자 분산액(3)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M 2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 25였다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLF)은 4nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름 (DNaF)은 2nm이었다. Of the concentration as a SiO 2 24% by weight sodium silicate aqueous solution (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) was diluted with ion-exchanged water, the concentration of SiO 2 as to prepare a dilute aqueous solution of sodium silicate, 5.2% by weight. Sulfuric acid was added to this aqueous sodium silicate solution and neutralized to prepare a silica hydrogel. After sufficiently washing the silica hydrogel with water, a silica hydrogel dispersion having a concentration of SiO 2 of 5% by weight was added, and 555 g of a 20% by weight aqueous NaOH solution was added to 25 kg of the silica hydrogel dispersion, followed by 3 hours at 80 ° C. It peptized to prepare an active silicate particle dispersion (3). SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number ratio (S M) / (M A) with (A M) of was 25. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 4 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(3)의 조제Preparation of silica sol (3)
온도 80℃로 조제한 종입자 분산액(2) 410g에 활성규산입자 분산액(3) 24556g을 15시간 첨가하여 실리카졸(3)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. To 410 g of the seed particle dispersion (2) prepared at a temperature of 80 ° C, 24556 g of the active silicate particle dispersion (3) was added for 15 hours to prepare a silica sol (3). As in Example 1, SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[실시예 4] Example 4
활성규산입자 분산액(4)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (4)
SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1)을 이온교환수로 희석하여, SiO2로서의 농도가 5.2중량%인 희석 규산소다수용액을 조제하였다. 이 규산소다수용액에 황산을 가하여 중화하여, 실리카 히드로겔을 조제하였다. 이 실리카 히드로겔을 물로 충분히 세정한 후, SiO2로서의 농도가 5중량%인 실리카 히드로겔 분산액으로 하고, 실리카 히드로겔 분산액 35kg에 농도 20중량%인 NaOH수용액 167g을 첨가하여, 80℃에서 3시간 해교하여 활성규산입자 분산액(4)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M 2O로 나타낸 다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 70이었다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLF)은 8nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름 (DNaF)은 2nm이었다. Of the concentration as a SiO 2 24% by weight sodium silicate aqueous solution (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) was diluted with ion-exchanged water, the concentration of SiO 2 as to prepare a dilute aqueous solution of sodium silicate, 5.2% by weight. Sulfuric acid was added to this aqueous sodium silicate solution and neutralized to prepare a silica hydrogel. After sufficiently washing the silica hydrogel with water, a silica hydrogel dispersion having a concentration of SiO 2 of 5% by weight was added, and 167 g of an aqueous NaOH solution having a concentration of 20% by weight was added to 35 kg of the silica hydrogel dispersion, and the mixture was heated at 80 ° C for 3 hours. Peptides prepared an active silicate particle dispersion (4). SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkaline (C represented by M 2 O) molar number (M A) ratio (M S) / (M A ) with the was 70. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 8 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(4)의 조제Preparation of silica sol (4)
온도 80℃로 조제한 종입자 분산액(2) 410g에 활성규산입자 분산액(4) 24556g을 15시간 첨가하여, 실리카졸(4)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. To 410 g of the seed particle dispersion (2) prepared at a temperature of 80 ° C, 24556 g of the active silicate particle dispersion (4) was added for 15 hours to prepare a silica sol (4). As in Example 1, SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[실시예 5] Example 5
종입자 분산액(3)의 조제Preparation of seed particle dispersion (3)
환류기, 교반기, 온도검출장치를 구비한 30L의 스텐레스용기내에서, SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1) 163g을 이온교환수 2760g으로 희석하였다. 이 액에, 실시예 1과 같이 하여 조제한 산성규산액 25220g을 혼합한 후, 90℃에서 30분간 가열하여 SiO2로서의 농도가 4.6중량%인 종입자 분산액(3)을 조제하였다. 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 종입자의 평균입자지름(DLS)은 25nm, SiO2/Na2O 몰비는 100이었다. Reflux group was diluted in a stainless steel vessel of a stirrer, a 30L with a temperature sensing device, the a sodium silicate aqueous solution has a concentration as a SiO 2 24% by weight of (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) 163g with ion exchange water 2760g . 25220 g of the acidic silicic acid solution prepared in the same manner as in Example 1 was mixed with this solution, and then heated at 90 ° C. for 30 minutes to prepare a seed particle dispersion 3 having a concentration of 4.6 wt% as SiO 2 . The mean particle size of the seed particles measured by a dynamic light scattering method with the laser light (D LS) was 25nm, SiO 2 / Na 2 O mole ratio of 100.
활성규산입자 분산액(5)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (5)
활성규산입자 분산액(1)의 조제방법에 준하여, 농도 20중량%의 NaOH수용액만 480g으로 하고, 90℃에서 해교한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 활성규산입자 분산 액(5)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M 2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 30이었다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLF)은 12nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNaF)은 2nm이었다. According to the preparation method of the active silicate particle dispersion (1), only 480 g of NaOH aqueous solution having a concentration of 20% by weight was prepared, and the active silicate particle dispersion (5) was prepared in the same manner except that it was peptized at 90 ° C. SiO 2 concentration at this time was 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number (A M) ratio (M S) / (M A ) of between 30. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 12 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(5)의 조제Preparation of silica sol (5)
온도 87℃로 조정한 종입자 분산액(3)410g에 활성규산입자 분산액(5) 12382g을 17시간 첨가하여, 실리카졸(5)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. 12382 g of the active silicate particle dispersion (5) was added to 410 g of the seed particle dispersion (3) adjusted to a temperature of 87 ° C for 17 hours to prepare a silica sol (5). As in Example 1, SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[실시예 6] Example 6
종입자 분산액(4)의 조제Preparation of seed particle dispersion 4
환류기, 교반기, 온도검출장치를 구비한 30L의 스텐레스용기내에서, 카탈로이드 S1-80P(쇼쿠바이가세고교 가부시키가이샤 제조)를 이온교환수363g와 혼합하여, SiO2로서의 농도가 4.6중량%인 종입자 분산액(4)을 조제하였다. 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 종입자의 평균입자지름(DLS)은 100nm, SiO2/Na2 O 몰비는 100이었다. In a 30 L stainless steel vessel equipped with a refluxer, a stirrer, and a temperature detector, cataloid S1-80P (manufactured by Shokubai Chemical Co., Ltd.) was mixed with 363 g of ion-exchanged water, and the concentration as SiO 2 was 4.6% by weight. Phosphorus seed particle dispersion 4 was prepared. The mean particle size of the seed particles measured by a dynamic light scattering method with the laser light (D LS) was 100nm, SiO 2 / Na 2 O mole ratio of 100.
활성규산입자 분산액(6)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (6)
활성규산입자 분산액(1)의 조제방법에 준하여, 농도 20중량%의 NaOH수용액만 320g으로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 활성규산입자 분산액(6)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 45였다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLF)은 20nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNaF)은 2nm이었다. According to the preparation method of the active silicate particle dispersion (1), the active silicate particle dispersion (6) was prepared in the same manner except that only an aqueous NaOH solution having a concentration of 20% by weight was 320g. SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and an alkali number of moles (M A) ratio (M S) / (M A ) with a (represented by M 2 O) was 45. Further, the average particle diameter measured by a dynamic light scattering method with the laser light (LF D) has a mean particle size of 20nm as measured by, NaOH titration (D NaF) was 2nm.
실리카졸(6)의 조제Preparation of Silica Sol (6)
온도 95℃로 조제한 종입자 분산액(4)410g에 활성규산입자 분산액(6) 2728g을 20시간 첨가하여, 실리카졸(6)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. 2728 g of active silicate particle dispersion (6) was added to 410 g of seed particle dispersion (4) prepared at a temperature of 95 ° C for 20 hours to prepare silica sol (6). As in Example 1, SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[실시예 7] Example 7
활성규산입자 분산액(7)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (7)
SiO2로서의 농도가 24중량%인 규산소다수용액(SiO2/Na2O 몰비가 3.1)을 이온교환수로 희석하여, SiO2로서의 농도가 5.2중량%인 희석 규산소다수용액을 조제하였다. 이 규산소다수용액에 황산을 가하여 중화하여, 실리카 히드로겔을 조제하였다. 이 실리카 히드로겔을 물로 충분히 세정한 후, SiO2로서의 농도가 3중량%인 실리카 히드로겔 분산액으로 하여, 이것을 분쇄기(야스가와덴키(주)제: 샌드 밀)로 0.5시간 처리하여, 활성규산입자 분산액(7)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLF)은 3nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNaF)은 1nm이었다. Of the concentration as a SiO 2 24% by weight sodium silicate aqueous solution (SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1) was diluted with ion-exchanged water, the concentration of SiO 2 as to prepare a dilute aqueous solution of sodium silicate, 5.2% by weight. Sulfuric acid was added to this aqueous sodium silicate solution and neutralized to prepare a silica hydrogel. After sufficiently washing the silica hydrogel with water, it was prepared as a silica hydrogel dispersion having a concentration of SiO 2 of 3% by weight, and this was treated with a grinder (manufactured by Yasugawa Denki Co., Ltd .: sand mill) for 0.5 hour, and activated silicic acid The particle dispersion 7 was prepared. At this time, the SiO 2 concentration was 3% by weight and the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by laser light was 3 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 1 nm.
실리카졸(7)의 조제Preparation of silica sol (7)
온도 80℃로 조제한 종입자 분산액(1)410g에 활성규산입자 분산액(7) 42716g을 11시간 첨가하여, 실리카졸(7)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 같이 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. 42716 g of the active silicate particle dispersion (7) was added to 410 g of the seed particle dispersion (1) prepared at a temperature of 80 ° C for 11 hours to prepare a silica sol (7). As in Example 1, the SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[실시예 8] Example 8
종입자 분산액(5)의 조제Preparation of seed particle dispersion 5
종입자 분산액(4)의 조제방법에 준하여, 카탈로이드 S1-80P를 스페리카슬러리 100P(쇼쿠바이가세고교 가부시키가이샤 제조)로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 종입자 분산액(5)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 4.6중량%, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 종입자의 평균입자지름(DLS)은 120nm이었다. SiO2/Na2O 몰비는 100이었다. According to the preparation method of the seed particle dispersion 4, the seed particle dispersion 5 was similarly prepared except having made Cataloid S1-80P into Spherica slurry 100P (made by Shokubai Chemical Co., Ltd.). The mean particle size of the seed particles is determined by the time of the SiO 2 concentration is 4.6 weight%, a dynamic light scattering method with the laser light (D LS) was 120nm. The SiO 2 / Na 2 O molar ratio was 100.
활성규산입자 분산액(8)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (8)
활성규산입자 분산액(1)의 조제방법에 준하여, 농도 20중량%의 NaOH수용액만 285g으로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 활성규산입자 분산액(8)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 15였다. 또한, 레이저광에 의한 동적 광산란법에 의해 측정한 평균입자지름(DLF)은 40nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNaF)은 2nm이 었다. According to the preparation method of the active silicate particle dispersion (1), the active silicate particle dispersion (8) was prepared in the same manner except that only the aqueous NaOH solution having a concentration of 20% by weight was 285g. SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number ratio (S M) / (M A) with (A M) of was 15. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the dynamic light scattering method by a laser beam was 40 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(8)의 조제Preparation of Silica Sol (8)
온도 150℃로 조제한 종입자 분산액(5)410g에 활성규산입자 분산액(8) 1600g을 20시간에 걸쳐 첨가하여, 실리카졸(8)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 같이 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. To 410 g of the seed particle dispersion (5) prepared at a temperature of 150 ° C, 1600 g of the active silicate particle dispersion (8) was added over 20 hours to prepare a silica sol (8). As in Example 1, the SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[비교예 1] Comparative Example 1
활성규산입자 분산액(9)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (9)
활성규산입자 분산액(1)의 조제방법에 준하여, 농도 20중량%의 NaOH수용액만 950g으로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 활성규산입자 분산액(9)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 15였다. 또한, 레이저광으로 측정한 평균입자지름(DLF)은 3nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNaF)은 2nm이었다. According to the preparation method of the active silicate particle dispersion (1), the active silicate particle dispersion (9) was prepared in the same manner except that only the aqueous NaOH solution having a concentration of 20% by weight was 950 g. SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number ratio (S M) / (M A) with (A M) of was 15. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the laser beam was 3 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(9)의 조제Preparation of silica sol (9)
온도 80℃로 조제한 종입자 분산액(2) 400g에 활성규산입자 분산액(9) 1744g을 15시간에 걸쳐 첨가하여, 실리카졸(9)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 같이 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. 1744 g of the active silicate particle dispersion (9) was added to 400 g of the seed particle dispersion (2) prepared at a temperature of 80 ° C. over 15 hours to prepare a silica sol (9). As in Example 1, the SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
[비교예 2] Comparative Example 2
활성규산입자 분산액(10)의 조제Preparation of Active Silicate Particle Dispersion (10)
활성규산입자 분산액(1)의 조제방법에 준하여, 농도 20중량%의 NaOH수용액만 240g으로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 활성규산입자 분산액(10)을 조제하였다. 이 때의 SiO2농도는 3중량%, SiO2의 몰수(MS)와 알칼리(M2O로 나타낸다)의 몰수(MA)와의 비(MS)/(MA)는 60이었다. 또한, 레이저광으로 측정한 평균입자지름 (DLF)은 80nm, NaOH 적정법에 의해 측정한 평균입자지름(DNaF)은 2nm이었다. According to the preparation method of the active silicate particle dispersion (1), the active silicate particle dispersion (10) was prepared in the same manner except that only 240 g of NaOH aqueous solution having a concentration of 20% by weight was used. SiO 2 concentration in this case is 3% by weight, the number of moles of SiO 2 (M S) and alkali (expressed as M 2 O) molar number ratio (S M) / (M A) with (A M) of was 60. In addition, the average particle diameter (D LF ) measured by the laser beam was 80 nm, and the average particle diameter (D NaF ) measured by the NaOH titration method was 2 nm.
실리카졸(10)의 조제Preparation of Silica Sol (10)
온도 87℃로 조제한 종입자 분산액(3) 400g에 활성규산입자 분산액(10) 1744g을 15시간에 걸쳐 첨가하여, 실리카졸(10)을 조제하였다. 실시예 1의 경우와 같이 실리카졸의 SiO2농도, 평균입자지름 및 입자성장속도를 표 1에 나타내었다. 1744 g of the active silicate particle dispersion (10) was added to 400 g of the seed particle dispersion (3) prepared at a temperature of 87 ° C over 15 hours to prepare a silica sol (10). As in Example 1, the SiO 2 concentration, average particle diameter, and particle growth rate of the silica sol are shown in Table 1.
표 1TABLE 1
[산업상 이용가능성][Industry availability]
본 발명의 실리카졸은, 특히, 투명 플라스틱, 유리 등의 투명한 기재의 하드코트제, 플라스틱 충전제, 렌즈나 실리콘웨이퍼 등의 연마재로서 바람직하게 사용할 수 있다. In particular, the silica sol of the present invention can be suitably used as an abrasive such as a hard coat agent, a plastic filler, a lens or a silicon wafer of a transparent base material such as transparent plastic or glass.
본 발명에 관한 실리카졸의 제조방법에 의하면, 소정범위의 입자지름을 가진 반응성이 풍부한 활성규산입자를 종입자의 표면에 부착시켜 입자성장시키기 때문에, 이 입자성장을 신속하게 행할 수 있다. 이에 따라, 실리카졸의 제조시간이 단축되므로, 매우 경제적이다. 더욱이, 균일하고 큰 입자지름의 실리카입자를 함유한 실리카졸을 얻을 수 있다.According to the method for producing a silica sol according to the present invention, since active reactive silica particles having a predetermined range of particle diameters are attached to the surface of seed particles to grow particles, the grain growth can be performed quickly. Accordingly, the production time of the silica sol is shortened, which is very economical. Moreover, a silica sol containing silica particles having a uniform and large particle diameter can be obtained.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2002-00360057 | 2002-12-12 | ||
JP2002360057 | 2002-12-12 | ||
JPJP-P-2003-00384386 | 2003-11-13 | ||
JP2003384386A JP4493320B2 (en) | 2002-12-12 | 2003-11-13 | Method for producing silica sol and silica sol |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20040051540A KR20040051540A (en) | 2004-06-18 |
KR101050549B1 true KR101050549B1 (en) | 2011-07-19 |
Family
ID=32828591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020030089966A KR101050549B1 (en) | 2002-12-12 | 2003-12-11 | Preparation method of silica sol and silica sol |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4493320B2 (en) |
KR (1) | KR101050549B1 (en) |
CN (1) | CN1312035C (en) |
TW (1) | TWI247723B (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100146864A1 (en) * | 2005-08-10 | 2010-06-17 | Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd | Nodular Silica Sol and Method of Producing the Same |
US10227238B2 (en) * | 2006-04-04 | 2019-03-12 | Ecolab Usa Inc. | Production and use of polysilicate particulate materials |
JP2010024119A (en) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | Method for producing confetti-like silica sol |
JP5839993B2 (en) * | 2009-11-16 | 2016-01-06 | 日揮触媒化成株式会社 | Method for producing silica / alumina sol, silica / alumina sol, transparent film-forming coating material containing the sol, and substrate with transparent film |
JP2010192904A (en) * | 2010-03-01 | 2010-09-02 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | Composition for polishing |
JP2011256373A (en) * | 2010-05-11 | 2011-12-22 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Composite and method of manufacturing the same |
JP6041668B2 (en) * | 2012-12-28 | 2016-12-14 | 日揮触媒化成株式会社 | Method for producing silica fine particles |
US10087081B2 (en) | 2013-03-08 | 2018-10-02 | Ecolab Usa Inc. | Process for producing high solids colloidal silica |
CN103145133B (en) * | 2013-03-17 | 2015-12-02 | 上虞市佳和化工有限公司 | A kind of preparation method of silicon sol |
TWI639556B (en) | 2013-08-01 | 2018-11-01 | 日商日揮觸媒化成股份有限公司 | Method for producing disintegrated silica fine particles and resin composition including same |
CN104556061B (en) * | 2014-12-31 | 2017-01-18 | 上海新安纳电子科技有限公司 | Preparation method for modified silicon dioxide colloid |
CA2992720A1 (en) | 2015-07-18 | 2017-01-26 | Ecolab Usa Inc. | Chemical additives to improve oil separation in stillage process operations |
JP6927732B2 (en) * | 2017-04-10 | 2021-09-01 | 日揮触媒化成株式会社 | Method for producing irregularly shaped silica particles |
CN111788154B (en) * | 2018-02-26 | 2024-03-29 | 日产化学株式会社 | Method for producing silica sol having elongated particle shape |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6345114A (en) | 1986-08-13 | 1988-02-26 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Production of silica sol |
JPS6364911A (en) | 1986-09-01 | 1988-03-23 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Production of silica sol containing silica particle having large particle size |
JP2000178020A (en) * | 1998-12-15 | 2000-06-27 | Nippon Chem Ind Co Ltd | High purity silica aqueous sol and its production |
KR20010085771A (en) * | 1998-09-10 | 2001-09-07 | 도쿠시마 히데이치 | Moniliform silica sol, process for producing the same, and ink-jet recording medium |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2900348A (en) * | 1954-02-02 | 1959-08-18 | Grace W R & Co | Preparation of silica sols |
JPS627622A (en) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | Nissan Chem Ind Ltd | Production of silica sol having extremely fine grain diameter |
JPS6345113A (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Silica sol having low turbidity and low viscosity |
JP4222582B2 (en) * | 1999-03-04 | 2009-02-12 | 日本化学工業株式会社 | Method for producing high purity silica sol |
CZ299846B6 (en) * | 1999-05-04 | 2008-12-10 | Akzo Nobel N. V. | Sols containing silica-based particles, process of their preparation and use |
TW530029B (en) * | 1999-11-17 | 2003-05-01 | Akzo Nobel Nv | A method for manufacturing of silica sols |
-
2003
- 2003-11-13 JP JP2003384386A patent/JP4493320B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-11 KR KR1020030089966A patent/KR101050549B1/en active IP Right Grant
- 2003-12-11 TW TW092135058A patent/TWI247723B/en not_active IP Right Cessation
- 2003-12-11 CN CNB2003101213045A patent/CN1312035C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6345114A (en) | 1986-08-13 | 1988-02-26 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Production of silica sol |
JPS6364911A (en) | 1986-09-01 | 1988-03-23 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Production of silica sol containing silica particle having large particle size |
KR20010085771A (en) * | 1998-09-10 | 2001-09-07 | 도쿠시마 히데이치 | Moniliform silica sol, process for producing the same, and ink-jet recording medium |
JP2000178020A (en) * | 1998-12-15 | 2000-06-27 | Nippon Chem Ind Co Ltd | High purity silica aqueous sol and its production |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004203729A (en) | 2004-07-22 |
CN1312035C (en) | 2007-04-25 |
TWI247723B (en) | 2006-01-21 |
CN1506306A (en) | 2004-06-23 |
JP4493320B2 (en) | 2010-06-30 |
KR20040051540A (en) | 2004-06-18 |
TW200420494A (en) | 2004-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101050549B1 (en) | Preparation method of silica sol and silica sol | |
CN102020878B (en) | Method for preparing superfine calcium carbonate compound particles | |
CN107001066B (en) | Organic solvent dispersion of Zirconia particles and preparation method thereof | |
US8052788B2 (en) | Method of producing silica sols with controllable broad size distribution and minimum particle size | |
TWI440601B (en) | Silica sols with controlled minimum particle size and preparation thereof | |
US20060283095A1 (en) | Fumed silica to colloidal silica conversion process | |
JP5253095B2 (en) | Method for producing zirconia sol | |
JP2001048520A (en) | Silica sql having long and narrow shape and its production | |
TW201641429A (en) | Method for producing dispersion of particles of titanium oxide in organic solvent | |
JP2008081378A (en) | Method for producing niobium-based oxide fine particle | |
JPH09142827A (en) | Silica dispersion and its production | |
TW200401747A (en) | Cake of readily dispersible precipitated silica and a process for the production thereof | |
JP6198379B2 (en) | Modified zirconia fine particle powder, modified zirconia fine particle dispersed sol and method for producing the same | |
JP2003026417A (en) | Method of manufacturing silica sol and silica-base multiple oxide sol | |
JP5004492B2 (en) | Silica-based composite oxide fine particles and method for producing the same | |
JP3950691B2 (en) | Colloidal dispersion of cerium compound containing cerium III, process for its production and use thereof | |
JP2000178020A (en) | High purity silica aqueous sol and its production | |
CN114249330B (en) | Method for preparing large-particle-size narrow-distribution silica sol | |
KR101517369B1 (en) | Process for preparing zirconia sol | |
JP3338720B2 (en) | Method for producing composite oxide sol | |
JP2820251B2 (en) | Titanium oxide sol | |
JPH0455125B2 (en) | ||
JPS6345113A (en) | Silica sol having low turbidity and low viscosity | |
JP2014129196A (en) | Production method of silica fine particle | |
JPS62275005A (en) | Production of monodisperse particle |
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: 20140626 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150618 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160616 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170616 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190617 Year of fee payment: 9 |