KR20150076578A - preparation method for silica particles containing single or multiple functional groups and silica particles prepared thereby - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for preparing silica particles containing functional groups and silica particles prepared thereby. More specifically, the present invention relates to a method which prepares silica particles containing functional groups by regulating process variables, such as reaction temperature, to conveniently control the size and distribution of silica particles. According to the present invention, a method of preparing silica particles uses water as a dissolvent with a small amount of catalyst, wherein the size of silicon particles can be regulated within a range of 0.5-5 μm, the distribution form thereof can be controlled easily, and uniform particles can be obtained at high yields. Also through a process of sintering, pure silica particles can be obtained in high yields, whose size is up to 5 times that of conventional silica particles. Silica particles containing at least one functional group or pure silica particles, have suitable structures for multifunction and sizes similar to bio materials, and exhibits no toxicity so that such silica particles can be employed biomedical areas, such as bio labelling.

Description

기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 입자{preparation method for silica particles containing single or multiple functional groups and silica particles prepared thereby}The present invention relates to a method for preparing silica particles having a functional group and silica particles prepared thereby,

본 발명은 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 입자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응 온도와 같은 공정 변수를 조절함으로써, 실리카 입자의 크기 및 분포 형태를 간단히 제어하여 미세하고 균일한 크기의 입자로 이루어진 적어도 하나의 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing silica particles having functional groups and silica particles prepared thereby, and more particularly to a process for producing silica particles having a functional group by controlling the size and distribution of silica particles by controlling process parameters such as reaction temperature, To a process for producing silica particles having at least one functional group composed of particles of one size.

실리카는 흡습제, 화장품 첨가제, 촉매 담지체, 디스플레이용 격막 등 사업 전반에 걸쳐 상당한 활용 가치를 갖고 있는 물질로써, 산업이 점차 첨단화되어 감에 따라 다양한 물성을 갖는 실리카 입자에 대한 수요가 커지고 있으며, 특히 실리카 입자가 사용된 각종 제품의 성능 향상을 위해 구형의 단분산 실리카 입자 제조에 대한 요구가 증가하고 있다. 따라서 실리카 입자의 크기 및 분포 형태 제어에 대한 연구가 관심의 대상이 되고 있다.Silica is a substance with considerable utilization value throughout the whole business such as a desiccant, a cosmetic additive, a catalyst carrier, and a diaphragm for a display. As the industry becomes more and more advanced, demand for silica particles having various physical properties is increasing There is an increasing demand for the production of spherical monodispersed silica particles for improving the performance of various products using silica particles. Therefore, research on the control of size and distribution of silica particles is of interest.

통상적으로 소듐 실리케이트를 이용한 스프레이 열분해법이 공지되어 있으나, 소듐 함량이 높고, 다분산의 다공성 실리카 입자가 형성되며, 이는 기계적 강도가 충분하지 못하여 파손되거나 충전 밀도의 저하를 초래한다는 문제점이 있다.Generally, spray pyrolysis using sodium silicate is known, but the sodium content is high and the porous silica particles are formed into polydisperse, which is insufficient in mechanical strength, resulting in breakage or a decrease in filling density.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 알코올, 물을 포함하는 혼합액에 암모니아를 촉매로 첨가하여 가수분해 및 축중합 반응응을 유도하여 실리카 입자를 제조할 수 있는 졸-겔법의 일종인 스토버 방법이 공지되어 있다. 이 방법은 비교적 단분산 입도분포의 구형 입자를 얻을 수 있지만, 수율이 매우 낮고, 1마이크로미터 이하의 입자만 제조할 수 있다. 이러한 문제점은 실리카 입자의 이용성을 저해하는 주요 원인이 된다.(비특허 문헌 1)In order to solve the above-mentioned problems, it has been proposed to add ammonia as a catalyst to a mixed solution containing tetraethylorthosilicate (TEOS), alcohol and water to induce hydrolysis and polycondensation reaction to form silica particles - Stover method, a kind of gel method, is known. Although this method can obtain spherical particles with a relatively monodisperse particle size distribution, the yield is very low and only particles with a size of less than 1 micrometer can be produced. This problem is a major cause of inhibiting the availability of silica particles (Non-Patent Document 1)

또한, 규산나트륨을 출발 물질로 하여 이를 유화시키는 데 있어서 분산제로서 실리콘계 오일을 첨가하여 교반 속도를 조절함으로써 구형 실리카를 제조하는 방법이 공지되어 있으나, 불균일한 나노 입자 분포를 보이는 단점이 존재한다.(특허문헌 1)In addition, there is known a method for preparing spherical silica by controlling the stirring speed by adding a silicone oil as a dispersant as a starting material in the emulsification of sodium silicate as a starting material, but there is a disadvantage that uneven distribution of nanoparticles is exhibited. Patent Document 1)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유기 용매에 실리카 전구체를 혼합하여 실리카 나노 입자를 제조한 후, 암모니아수를 첨가하여 실리카 입자를 생성하는 기술로서, 상기 과정에서의 가열 온도를 변경함에 따라 생성되는 실리카 입자의 크기를 조절할 수 있다고 기재되어 있으나, 기능화된 실리카 입자를 제조하는 데 부적합하다는 문제가 존재한다(특허문헌 2).In order to solve the above problems, silica nanoparticles are prepared by mixing a silica precursor with an organic solvent, and then ammonia water is added thereto to produce silica particles. The silica particles produced by changing the heating temperature in the above- It is described that the size of the particles can be controlled, but there is a problem that it is not suitable for producing functionalized silica particles (Patent Document 2).

특허 문헌 1. 대한민국 공개특허 제2006-0097223호Patent Document 1. Korean Patent Publication No. 2006-0097223 특허 문헌 2. 대한민국 공개특허 제10-2013-0011505호Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-2013-0011505

비특허 문헌 1. W. Stober., A. Fink and E. Bohn., J. colloid Interface Sci., 26, 62 (1968)Non-Patent Document 1. W. Stober., A. Fink and E. Bohn., J. Colloid Interface Sci., 26, 62 (1968)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실리카 전구체에 염기성 촉매를 첨가하여 가수분해와 축중합 반응을 통한 제조 과정에서 반응 온도와 같은 공정 변수를 조절하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분포 형태를 제어할 수 있는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a silica precursor which is produced by controlling a process parameter such as a reaction temperature during a production process by adding a basic catalyst to a silica precursor through hydrolysis and polycondensation And to provide a method for producing silica particles having functional groups capable of controlling the size and distribution of silica particles.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법을 통해 생성된 기능기를 갖는 실리카 입자를 소결함으로써 기능기를 포함하지 않는 순수 실리카 입자의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing pure silica particles containing no functional groups by sintering silica particles having functional groups produced through the above-mentioned production method.

또한, 본 발명의 목적은 상기 제조방법을 통해 원하는 입자크기를 갖도록 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자 또는 소결에 의한 순수 실리카 입자를 제공하고자 하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide silica particles having a functional group prepared to have a desired particle size through the above-mentioned production method, or pure silica particles obtained by sintering.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기 단계를 포함하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a process for producing silica particles having a functional group comprising the steps of:

Ⅰ) 수용액에 실리카 전구체와 염기성 촉매를 첨가하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및(I) preparing a mixed solution by adding a silica precursor and a basic catalyst to an aqueous solution; And

Ⅱ) 상기 혼합용액을 교반하여 가수분해 반응 및 축중합 반응을 수행하여 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조하는 단계;를 포함하고.(II) stirring the mixed solution to perform hydrolysis and polycondensation to produce silica particles having at least one functional group.

상기 Ⅱ) 단계에서 반응 온도를 20 내지 60 ℃로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.In the step (II), the reaction temperature is controlled at 20 to 60 ° C to control the size and dispersion of silica particles.

상기 제조방법은 Ⅲ) 상기 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자를 세척 및 건조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method further comprises: (III) washing and drying the silica particles having the at least one functional group.

상기 Ⅲ) 단계의 건조는 30 내지 250 ℃의 온도로 1 내지 16 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.The drying in the step (III) is performed at a temperature of 30 to 250 ° C for 1 to 16 hours.

상기 Ⅱ) 단계에서 교반 속도를 30 내지 100 rpm으로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.And the stirring speed is controlled at 30 to 100 rpm in the step (II), thereby controlling the size and dispersed form of the silica particles.

상기 실리카 전구체의 몰농도를 0.2 내지 1.0 M로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.And controlling the molar concentration of the silica precursor to 0.2 to 1.0 M to control the size and the dispersed form of the silica particles.

상기 염기성 촉매의 몰농도는 13 내지 60 mM로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.The molar concentration of the basic catalyst is controlled to 13 to 60 mM to control the size and the dispersed form of the silica particles.

상기 Ⅱ) 단계에서 가수분해 반응 및 축중합 반응 시간을 3 내지 24 시간으로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.In the step (II), the hydrolysis reaction and condensation polymerization reaction time are controlled to 3 to 24 hours to control the size and dispersion form of the silica particles.

상기 염기성 촉매는 트리에틸아민, 암모니아수 및 테트라메틸암모니움하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Wherein the basic catalyst is any one selected from the group consisting of triethylamine, ammonia water, and tetramethylammonium hydroxide.

상기 실리카 전구체는 알킬트리메톡시실란, 실리콘 알콕사이드 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상이고,Wherein the silica precursor is at least one selected from alkyl trimethoxysilane, silicon alkoxide, and mixtures thereof,

상기 알킬트리메톡시실란은 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 2-페닐에틸트리메톡시실란, 클로로프로필메톡시실란 및 2-페닐에틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되고,The alkyltrimethoxysilane may be selected from the group consisting of phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyl tri Is selected from the group consisting of methoxysilane, chloropropyltrimethoxysilane, 2-phenylethyltrimethoxysilane, chloropropylmethoxysilane and 2-phenylethyltrimethoxysilane,

상기 실리콘 알콕사이드는 테트라에틸오르쏘실리케이트 및 테트라메틸오르쏘실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.Wherein the silicon alkoxide is selected from the group consisting of tetraethylorthosilicate and tetramethylorthosilicate.

또한, 본 발명은 Ⅰ) 상기 제조방법에 따라 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조하는 단계; 및 Ⅱ) 상기 기능기를 갖는 실리카 입자를 소결하여 순수 실리카 입자를 제조하는 단계;를 포함하는 순수 실리카 입자의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a silica particle, comprising the steps of: (I) preparing silica particles having a functional group according to the above production method; And (II) sintering the silica particles having the functional groups to prepare pure silica particles.

상기 Ⅰ) 단계에서 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자를 150 내지 250 ℃온도에서 1 내지 2 시간 동안 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And drying the silica particles having the functional groups prepared in the step (I) at a temperature of 150 to 250 ° C for 1 to 2 hours.

상기 Ⅱ) 단계의 소결은 200 내지 600 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.The sintering of step (II) is performed at 200 to 600 ° C.

또한, 본 발명은 상기 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법을 통해 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자를 제공한다.Further, the present invention provides silica particles having a functional group prepared by the above-mentioned method for producing silica particles having functional groups.

상기 실리카 입자의 크기는 0.5 내지 5.0 ㎛이고, 다분산 또는 단분산의 분산 형태인 것을 특징으로 한다.The size of the silica particles is 0.5 to 5.0 탆, and is characterized by being a polydisperse or monodisperse dispersed form.

또한, 본 발명은 상기 순수 실리카 입자의 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 하는 순수 실리카 입자를 제공한다.In addition, the present invention provides pure silica particles which are produced through the above-mentioned process for producing pure silica particles.

이에 따르면, 소량의 촉매와 물을 용매로 사용하는 실리카 입자의 제조과정에 있어서, 복잡한 설비 및 공정 절차 없이 기능기를 갖는 실리카 입자의 크기를 0.5 내지 5.0 ㎛ 범위까지 용이하게 조절할 수 있고, 분산 형태도 용이하게 제어가 가능하며, 높은 수율의 균일한 입자를 얻을 수 있다.According to this, in the process of producing silica particles using a small amount of catalyst and water as a solvent, it is possible to easily adjust the size of silica particles having functional groups to 0.5 to 5.0 μm without complicated equipment and process steps, It is possible to control easily, and uniform particles having a high yield can be obtained.

또한, 상기 제조방법을 통해 수득된 적어도 하나의 기능기를 갖는 실리카 입자를 소결하는 과정을 통해 종래 실리카 입자에 비해 5배 큰 입자크기를 갖는 순수 실리카 입자를 높은 수율로 얻을 수 있다.In addition, through the process of sintering the silica particles having at least one functional group obtained through the above-described method, pure silica particles having a particle size five times larger than that of the conventional silica particles can be obtained with high yield.

이러한 제조방법에 따라 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자 또는 순수 실리카 입자는 다기능에 적합한 구조를 가지고, 생체 물질과 유사한 크기를 갖고 있으며, 독성이 없으므로 바이오라벨링과 같은 바이오-의학 분야에 응용이 가능하다.The silica particles or the pure silica particles having a functional group prepared according to such a production method have a structure suitable for a multifunctionality, have a size similar to that of a biomaterial, and have no toxicity, and thus can be applied to biomedical applications such as bio-labeling.

도 1은 본 발명에 따른 적어도 하나의 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조과정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 순수 실리카 입자의 제조과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 촉매의 종류 및 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 1 내지 9로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이다.
도 4 내지 7은 반응 온도, 교반 속도, 실리카 전구체 농도 및 반응 시간이 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 10 내지 27로부터 제조된 실리카 입자를 촬영한 전자주사현미경(SEM)이다.
도 8 내지 10은 반응 온도, 교반 속도 및 실리카 전구체 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 28 내지 38로부터 제조된 비닐기를 갖는 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이다.
도 11 내지 12는 교반 속도 및 실리카 전구체 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 39 내지 46으로부터 제조된 머캡토기를 갖는 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이다.
도 13 내지 14는 교반 속도 및 실리카 전구체 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 47 내지 61로부터 제조된 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이다.
도 15는 실시예 28, 실시예 47, 실시예 59 내지 61로부터 제조된 2종의 기능기를 갖는 실리카 입자의 적외선스펙트럼 그래프이다.
도 16은 실시예 62 내지 67로부터 제조된 실리카 입자의 크기 및 분포 형태를 나타내는 주사전자현미경(SEM)사진이다.
도 17은 실시예 62 내지 67로부터 제조된 실리카 입자의 적외선스펙트럼 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart illustrating the process for producing silica particles having at least one functional group according to the present invention. FIG.
2 is a flow chart showing a process for producing pure silica particles according to the present invention.
3 is a scanning electron microscope (SEM) photographing silica particles having phenyl groups prepared in Examples 1 to 9, in order to confirm the influence of the kind and concentration of the catalyst on the size and distribution pattern of the silica particles.
4 to 7 are graphs showing the effect of the reaction temperature, stirring speed, silica precursor concentration and reaction time on the size and distribution pattern of the silica particles, SEM).
8 to 10 are scanning electron microscopy (SEM) photographs of silica particles having vinyl groups prepared in Examples 28 to 38, in order to confirm the effect of reaction temperature, stirring speed and silica precursor concentration on the size and distribution form of silica particles SEM).
11 to 12 are scanning electron microscopy (SEM) photographs of silica particles having a mercer earthenware fabricated from Examples 39 to 46 in order to confirm the influence of the stirring speed and the silica precursor concentration on the size and distribution form of the silica particles. to be.
13 to 14 are scanning electron microscope (SEM) photographs of silica particles prepared in Examples 47 to 61, in order to confirm the effect of the stirring speed and the silica precursor concentration on the size and distribution form of the silica particles.
15 is an infrared spectrum graph of silica particles having two kinds of functional groups prepared from Example 28, Example 47, and Examples 59 to 61. Fig.
16 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the size and distribution pattern of the silica particles prepared from Examples 62 to 67. Fig.
17 is an infrared spectrum graph of the silica particles prepared from Examples 62 to 67. Fig.

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

본 발명의 일 측면은 아래 단계를 포함하는 적어도 하나의 기능기를 갖는 실리카 입자 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a method for producing silica particles having at least one functional group comprising the steps of:

Ⅰ) 수용액에 실리카 전구체와 염기성 촉매를 첨가하여 혼합용액을 제조하는 단계, 및(I) adding a silica precursor and a basic catalyst to an aqueous solution to prepare a mixed solution, and

Ⅱ) 상기 혼합용액을 교반하여 가수분해 반응 및 축중합 반응을 수행하여 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조하는 단계를 포함한다.And (II) stirring the mixed solution to perform a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction to produce silica particles having at least one functional group.

여기서, 상기 Ⅱ) 단계의 반응 온도 및 교반속도를 제어함으로써, 제조되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.Here, by controlling the reaction temperature and the stirring speed in the step (II), the size and the dispersed form of the silica particles to be produced can be controlled.

본 발명의 제조방법을 도 1을 참고로 하여 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.The manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

가장 먼저, 단계 Ⅰ)에서는 수용액에 서로 같거나 다른 기능기를 갖는 실리카 전구체에 염기성 촉매를 첨가하여 혼합용액을 제조한다.First, in step I), a basic catalyst is added to a silica precursor having the same or different functional groups in an aqueous solution to prepare a mixed solution.

이때, 염기성 촉매는 트리에틸아민, 암모니아수, 테트라메틸암모니움하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것일 수 있고, 제조되는 실리카 입자의 분산 형태는 촉매의 종류에 따라 달라질 수 있다. 즉, 트리에틸아민을 촉매로 사용할 경우, 단분산 형태를 갖는 실리카 입자가 제조되고, 암모니아수를 촉매로 사용할 경우, 이중적인 분산 형태를 갖는 실리카 입자가 제조되며, 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매로 사용할 경우, 다분산 형태를 갖는 실리카 입자가 생성될 수 있음을 확인할 수 있다.At this time, the basic catalyst may be any one selected from the group consisting of triethylamine, ammonia water, and tetramethylammonium hydroxide, and the dispersed form of the silica particles to be produced may vary depending on the type of the catalyst. That is, when triethylamine is used as a catalyst, silica particles having a monodispersed form are prepared, and when ammonia water is used as a catalyst, silica particles having a double dispersed form are prepared, and tetramethylammonium hydroxide is used as a catalyst When used, it can be confirmed that silica particles having a polydispersed form can be produced.

이때, 상기 염기성 촉매의 몰농도는 13.0 내지 56.0 mM으로 사용할 수 있다. 상기 염기성 촉매의 첨가를 통해 혼합용액의 pH는 10 내지 13 범위로 조절하는 것이 바람직하다.At this time, the molar concentration of the basic catalyst may be 13.0 to 56.0 mM. The pH of the mixed solution is preferably adjusted to be in the range of 10 to 13 through the addition of the basic catalyst.

또한, 본 발명에 사용되는 실리카 전구체는 알킬트리메톡시실란, 실리콘 알콕사이드 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 알킬트리메톡시실란은 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 2-페닐에틸트리메톡시실란, 클로로프로필메톡시실란, 2-페닐에틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 것 이상일 수 있고, 실리콘 알콕사이드는 테트라에틸오르쏘실리케이트, 테트라메틸오르쏘실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 것 이상일 수 있다. 제조하고자 실리카 입자의 구조에 따라서, 사용하는 실리카 전구체 2종 이상의 혼합비를 적절히 선택할 수 있다.In addition, the silica precursor used in the present invention may be an alkyltrimethoxysilane, a silicon alkoxide, or a mixture thereof. More specifically, the alkyltrimethoxysilane may be phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3- Mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, chloropropyltrimethoxysilane, 2-phenylethyltrimethoxysilane, chloro Propylmethoxysilane, 2-phenylethyltrimethoxysilane, and the silicon alkoxide may be any one selected from the group consisting of tetraethylorthosilicate and tetramethylorthosilicate, Or more. Depending on the structure of the silica particles to be produced, the mixing ratio of two or more kinds of silica precursors to be used can be appropriately selected.

상기 Ⅰ) 단계에서 혼합되는 실리카 전구체의 부피비를 5-15 : 5-15로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.The volume ratio of the silica precursor to be mixed in step I) is controlled to 5-15: 5-15 to control the size and dispersed form of the silica particles.

이어, 본 발명의 단계 Ⅱ) 에서는, 상기 Ⅰ) 단계에서 얻은 혼합용액의 가수분해 반응 및 축중합 반응을 수행하여 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조한다. 이때, 상기 반응 온도를 20 내지 60 ℃로 제어하여 생성되는 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자의 크기를 0.5 내지 5.0 ㎛ 범위 내에서 조절할 수 있다.Next, in step II) of the present invention, the hydrolysis reaction and the condensation polymerization reaction of the mixed solution obtained in step I) are carried out to produce silica particles having at least one functional group. At this time, the size of the silica particles having at least one functional group generated by controlling the reaction temperature at 20 to 60 ° C can be controlled within the range of 0.5 to 5.0 μm.

또한, 상기 Ⅱ) 가수분해 반응 및 축중합 반응 단계에서의 교반 속도를 30 내지 100 rpm으로 제어하여 생성되는 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자의 크기를 0.5 내지 5.0 ㎛ 범위 내에서 조절할 수 있다The size of the silica particles having at least one functional group generated by controlling the agitation speed in the hydrolysis reaction and the condensation polymerization step at 30 to 100 rpm can be controlled within the range of 0.5 to 5.0 mu m

또한, 상기 Ⅱ) 가수분해 및 축중합 단계에서의 실리카 전구체 농도를 0.20 내지 0.83 M로 제어하여 생성되는 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자의 크기를 0.5 내지 5.0 ㎛ 범위 내에서 조절할 수 있다The size of the silica particles having at least one functional group generated by controlling the silica precursor concentration at 0.20 to 0.83 M in the step (II) hydrolysis and polycondensation may be controlled within the range of 0.5 to 5.0 mu m

또한, Ⅱ) 가수분해 및 축중합 단계에서의 반응 시간을 3 내지 24 시간 동안으로 제어하여 생성되는 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자의 크기를 0.5 내지 5.0 ㎛ 범위 내에서 조절할 수 있다.Also, the size of the silica particles having at least one functional group generated by controlling the reaction time in the hydrolysis and polycondensation step of II) for 3 to 24 hours may be adjusted within the range of 0.5 to 5.0 μm.

추가적으로, Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계에서 얻은 기능기를 갖는 실리카 입자를 여과, 세척 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 건조 조건은 30 내지 250 ℃의 온도로 1 내지 16 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
In addition, step (III) may further comprise filtering, washing and drying the silica particles having the functional groups obtained in the step (II). At this time, the drying is preferably performed at a temperature of 30 to 250 ° C for 1 to 16 hours.

본 발명의 다른 측면으로 아래 단계들을 포함하는 순수 실리카의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided a process for producing pure silica comprising the steps of:

또한, 본 발명은 Ⅰ) 상기 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법에 따라 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조하는 단계 및 Ⅱ) 상기 기능기를 갖는 실리카 입자를 소결하여 순수 실리카 입자를 제조하는 단계를 포함하는 순수 실리카 입자의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing silica particles comprising the steps of: preparing silica particles having functional groups in accordance with the process for preparing silica particles having functional groups; and II) sintering the silica particles having functional groups to prepare pure silica particles. A process for producing silica particles is provided.

여기서 기능기를 갖는 실리카 입자는 혼합되는 실리카 전구체에 따라 단일 또는 다중 기능기를 가질 수 있다.Wherein the silica particles having functional groups may have a single or multifunctional group depending on the silica precursor to be mixed.

여기서, 상기 Ⅰ) 단계는 상기 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법과 동일한 제조과정을 포함하고 있으므로 상술한 내용을 참조하기로 한다. 다만, 상기 Ⅰ) 단계에서 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자를 150 내지 250 ℃의 온도에서 1 내지 2 시간 동안 건조하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우, 하기 소결 단계에서 실리카 입자가 제대로 형성되지 못하고 깨지는 현상이 발생할 수 있다.Here, the step (I) includes the same manufacturing process as that of the silica particles having the functional group, so that the above description will be referred to. However, it is preferable to dry the silica particles having the functional groups prepared in the step (I) at a temperature of 150 to 250 ° C. for 1 to 2 hours. If the silica particles are out of the range, the silica particles are not formed properly in the following sintering step Cracking can occur.

이후, 상기 Ⅰ) 단계에서 생성된 기능기를 갖는 실리카 입자를 Ⅱ) 단계에서 소결하여 순수 실리카 입자를 제조한다. 이때, 소결 온도는 200 내지 600 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 수행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 300 내지 600 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 수행될 수 있다. 이때, 상기 소결 온도 및 시간을 제어하여 생성되는 순수 실리카 입자의 크기를 조절할 수 있다. 기능기를 갖는 실리카 입자를 상기 제조방법에서와 같이 소결하게 되면 종래 실리카 입자에 비해 최대 5 배정도 더 큰 입자크기를 갖도록 제조할 수 있고, 기능기가 제거되어, SiO2로 전환될 수 있다. 다만, 페닐기를 갖는 실리카 입자에 있어서, 소결 온도가 400 ℃를 초과할 경우, 입자크기는 감소하고, 페닐기가 제거된 순수 실리카 입자를 수득할 수 있다. 반면에 소결 온도가 400 ℃ 미만일 경우, 페닐기가 제거되지 않은 실리카 입자를 수득할 수 있으므로 적절한 소결 온도를 선택하는 것이 중요하다.Thereafter, the silica particles having the functional groups produced in the step (I) are sintered in the step (II) to prepare pure silica particles. At this time, the sintering temperature can be performed at 200 to 600 ° C for 1 to 3 hours, more preferably at 300 to 600 ° C for 1 to 3 hours. At this time, the size of the pure silica particles generated by controlling the sintering temperature and time can be controlled. When the silica particles having the functional groups are sintered as in the above production method, they can be produced to have a particle size up to 5 times larger than that of the conventional silica particles, and the functional groups can be removed and converted to SiO 2 . However, in the case of silica particles having a phenyl group, when the sintering temperature exceeds 400 ° C, the particle size decreases and pure silica particles in which phenyl groups have been removed can be obtained. On the other hand, when the sintering temperature is lower than 400 ° C, it is important to select an appropriate sintering temperature since silica particles without phenyl groups can be obtained.

본 발명의 또 다른 측면으로 상기 제조방법을 통해 제조된 적어도 하나의 기능기를 갖는 실리카 입자를 제공한다. 이러한, 기능기를 갖는 실리카 입자는 입자 외부에 균질하게 적어도 하나의 기능기를 함유하며, 기능기의 종류에 따라 그 크기가 정해지기는 하나, 가수분해 및 축중합 반응을 통해 균일한 크기를 가져 세라믹, 센서, 약물 전달 물질 등의 다양한 분야에 유용하게 이용될 수 있다.Another aspect of the present invention provides silica particles having at least one functional group prepared by the above process. Such silica particles having a functional group contain at least one functional group uniformly outside the particle and have a uniform size through hydrolysis and polycondensation reaction depending on the type of functional group, Sensors, drug delivery materials, and the like.

본 발명의 또 다른 측면으로 상기 제조방법을 통해 제조된 순수 실리카 입자를 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided pure silica particles produced by the above-described production method.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples.

실시예Example 1. One.

250 ml 삼목 플라스크에 이온교환수 100 ml를 혼합한 후, pH를 12로 맞추기 위해 13.9 mM 트리에틸아민을 첨가하고 10 분 동안 교반하였다. 다음, 페닐트리메톡시실란(0.1 mol) 20 ml를 첨가하고 8 시간 동안 75 rpm 교반 속도로 혼합하여 30~60 ℃범위에서 가수분해 및 축중합 반응을 수행하였다. 시간의 경과에 따라 탁도가 급격하게 변하고, 페닐기를 갖는 실리카 입자가 제조되었다.After mixing 100 ml of ion-exchanged water into a 250 ml three-necked flask, 13.9 mM triethylamine was added to adjust the pH to 12, and the mixture was stirred for 10 minutes. Next, 20 ml of phenyltrimethoxysilane (0.1 mol) was added and mixed at a stirring rate of 75 rpm for 8 hours to conduct hydrolysis and condensation polymerization at 30 to 60 ° C. The turbidity changed drastically with the lapse of time, and silica particles having a phenyl group were prepared.

상기 페닐기를 갖는 실리카 입자를 여과 한 후, 이온교환수로 세정하고 진공 오븐에서 50 ℃에서 8시간 동안 건조하여 입자크기가 조절된 페닐기를 갖는 실리카 입자를 수득하였다.
The silica particles having the phenyl group were filtered, washed with ion-exchanged water and dried in a vacuum oven at 50 DEG C for 8 hours to obtain silica particles having a controlled particle size.

실시예Example 2 내지 9 2 to 9

사용되는 촉매의 종류 및 농도를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 입자크기가 조절된 페닐기를 갖는 실리카 입자를 수득하였다.
Silica particles having a controlled particle size were obtained by performing the same method as in Example 1 except that the kind and concentration of the catalyst used were changed as shown in Table 1 below.

실시예Example 10 내지 27. 10 to 27.

사용되는 실리카 전구체의 농도, 반응 온도, 교반 속도 및 반응 시간을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 입자크기가 조절된 페닐기를 갖는 실리카 입자를 수득하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the concentration of the silica precursor used, the reaction temperature, the stirring speed and the reaction time were changed as shown in Table 2, .

실시예Example 28 내지 38. 28 to 38.

상기 실시예 1에서 실리카 전구체를 페닐트리메톡시실란 대신에 비닐트리메톡시실란을 사용하는 것과, 실리카 전구체의 농도, 반응 온도 및 교반 속도를 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 입자크기가 조절된 비닐기를 갖는 실리카 입자를 수득하였다.
Except that vinyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane in the silica precursor in Example 1 and the concentration, reaction temperature and stirring rate of the silica precursor were changed as shown in Table 3 below. The procedure of Example 1 was followed to obtain silica particles having a particle size-regulated vinyl group.

실시예Example 39 내지 46. 39 to 46.

상기 실시예 1에서 실리카 전구체를 페닐트리메톡시실란 대신에 3-머캡토프로필트리메톡시실란을 사용하는 것과, 실리카 전구체의 농도, 반응 온도 및 교반 속도를 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 입자크기가 조절된 머캡토기를 갖는 실리카 입자를 수득하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane and the silica precursor concentration, reaction temperature, and stirring rate were changed as shown in Table 4 , Silica particles having a controlled particle size were obtained.

실시예Example 47 내지 61. 47 to 61.

상기 실시예 1에서 실리카 전구체를 페닐트리메톡시실란 대신에 2 종의 실리카 전구체를 사용하였으며, 이때의 반응 온도 및 실리카 전구체의 혼합비는 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 입자크기가 조절된 2종의 기능기를 갖는 실리카 입자를 수득하였다.
In Example 1, two kinds of silica precursors were used instead of phenyltrimethoxysilane as a silica precursor, and the reaction temperature and the mixing ratio of the silica precursor were changed as shown in Table 5, 1, silica particles having two kinds of functional groups whose particle sizes were controlled were obtained.

실시예Example 62 내지 67. 62 to 67.

상기 실시예 1에서 50 ℃ 온도로 12 시간 동안 건조하는 대신에 200 ℃에서 2 시간 동안 건조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 입자크기가 조절된 페닐 기능기를 갖는 실리카 입자를 대기 및 질소 분위기에서 5 ℃/min의 속도로 각각 300, 400, 500 및 600 ℃까지 승온한 후, 2 시간 동안 소결하여 실리카 입자를 수득하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the silica particles were dried at 200 ° C for 12 hours instead of drying at 50 ° C for 2 hours to obtain silica particles having a controlled particle size The temperature was raised to 300, 400, 500 and 600 ° C at a rate of 5 ° C / min in an atmospheric and nitrogen atmosphere, and then sintered for 2 hours to obtain silica particles.

도 3은 촉매의 종류 및 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 1 내지 9로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이고, 이를 통해 측정된 입자크기 및 분포 형태를 표 1에 나타내었다.3 is a scanning electron microscope (SEM) photographing silica particles having phenyl groups prepared in Examples 1 to 9, in order to confirm the effect of the type and concentration of the catalyst on the size and distribution pattern of the silica particles, The measured particle sizes and distribution patterns are shown in Table 1.

번호number 촉매 종류Catalyst type 촉매 농도
(mM)
Catalyst concentration
(mM)
입자크기
(㎛)
Particle size
(탆)
분포 형태Distribution type
실시예 1Example 1 트리에틸아민Triethylamine 13.913.9 3.42±0.073.42 ± 0.07 단분산Monostable 실시예 2Example 2 27.827.8 3.01±0.043.01 + 0.04 단분산Monostable 실시예 3Example 3 55.555.5 2.02±0.062.02 ± 0.06 단분산Monostable 실시예 4Example 4 암모니아수ammonia 13.913.9 0.61±0.06 ~
1.42±0.03
0.61 ± 0.06 ~
1.42 ± 0.03
바이모달Bimodal
실시예 5Example 5 27.827.8 0.62±0.05 ~
1.66±0.03
0.62 ± 0.05 ~
1.66 + 0.03
바이모달Bimodal
실시예 6Example 6 55.555.5 0.58±0.06 ~
1.37±0.03
0.58 ± 0.06 ~
1.37 + 0.03
바이모달Bimodal
실시예 7Example 7 테트라메틸암모니움하이드록사이드Tetramethylammonium hydroxide 13.913.9 2.8±0.802.8 ± 0.80 다분산Dispersed 실시예 8Example 8 27.827.8 2.70±0.652.70 ± 0.65 다분산Dispersed 실시예 9Example 9 55.555.5 2.15±0.412.15 + - 0.41 다분산Dispersed

도 3 및 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 3으로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 단분산 분포 형태를 가지며, 촉매 농도가 증가함에 따라 입자크기가 작아진다는 것을 확인할 수 있다. 실시예 4 내지 6으로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 이중적인(bimodal) 분포 형태를 가지며, 촉매의 농도에 따른 입자 크기 변화는 확인되지 않았다.Referring to FIG. 3 and Table 1, it can be seen that the silica particles having phenyl groups prepared in Examples 1 to 3 have a monodispersed distribution shape, and the particle size decreases with increasing catalyst concentration. The silica particles having phenyl groups prepared in Examples 4 to 6 had a bimodal distribution shape, and no change in particle size was observed depending on the concentration of the catalyst.

또한, 실시예 7 내지 실시예 9로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 다분산(polydisperse) 분포 형태를 가지며, 촉매의 농도가 증가함에 따라 입자크기는 작아진다는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the silica particles having a phenyl group prepared in Examples 7 to 9 have a polydisperse distribution shape, and the particle size becomes smaller as the concentration of the catalyst increases.

이를 통해, 단분산의 분포 형태를 나타내는 균일한 입자크기를 갖는 페닐기를 갖는 실리카 입자를 제조하기 위해서는 트리에틸아민을 촉매로 사용하는 것이 가장 바람직하다는 것을 확인할 수 있다.
As a result, it can be confirmed that it is most preferable to use triethylamine as a catalyst in order to produce silica particles having a phenyl group having a uniform particle size showing a monodisperse distribution pattern.

도 4 내지 7은 반응 온도, 교반 속도, 실리카 전구체 농도 및 반응 시간이 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 10 내지 27로부터 제조된 실리카 입자를 촬영한 전자주사현미경(SEM)이고, 이를 통해 측정된 입자크기 및 분포 형태를 표 2에 나타내었다.4 to 7 are graphs showing the effect of the reaction temperature, stirring speed, silica precursor concentration and reaction time on the size and distribution pattern of the silica particles, SEM), and the measured particle sizes and distribution types are shown in Table 2. [

반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(° C)
교반 속도
(rpm)
Stirring speed
(rpm)
실리카 전구체 농도
(M)
Silica precursor concentration
(M)
반응 시간
(hr)
Reaction time
(hr)
입자크기 (㎛)Particle size (탆) 분산 형태Distributed form
실시예 10Example 10 3030 7575 0.830.83 1212 3.013.01 단분산Monostable 실시예 11Example 11 4040 7575 0.830.83 1212 2.522.52 단분산Monostable 실시예 12Example 12 5050 7575 0.830.83 1212 1.661.66 다분산Dispersed 실시예 13Example 13 6060 7575 0.830.83 1212 겔 형Gel type 실시예 14Example 14 3030 3030 0.830.83 1212 1.721.72 다분산Dispersed 실시예 15Example 15 3030 5050 0.830.83 1212 2.662.66 단분산Monostable 실시예 16Example 16 3030 100100 0.830.83 1212 4.114.11 단분산Monostable 실시예 17Example 17 3030 7575 0.200.20 1212 1.511.51 단분산Monostable 실시예 18Example 18 3030 7575 0.410.41 1212 2.252.25 단분산Monostable 실시예 19Example 19 3030 7575 0.630.63 1212 2.682.68 단분산Monostable 실시예 20Example 20 3030 7575 0.830.83 33 2.122.12 다분산Dispersed 실시예 21Example 21 3030 7575 0.830.83 44 2.282.28 다분산Dispersed 실시예 22Example 22 3030 7575 0.830.83 77 2.382.38 다분산Dispersed 실시예 23Example 23 3030 7575 0.830.83 88 2.712.71 다분산Dispersed 실시예 24Example 24 3030 7575 0.830.83 99 2.842.84 단분산Monostable 실시예 25Example 25 3030 7575 0.830.83 1010 2.932.93 단분산Monostable 실시예 26Example 26 3030 7575 0.830.83 1111 2.952.95 단분산Monostable 실시예 27Example 27 3030 7575 0.830.83 2424 3.043.04 단분산Monostable

도 4 내지 7 및 표 2를 참고하면, 실시예 10 내지 11로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 3.01, 2.52 ㎛의 입자크기를 갖고 단분산 형태를 나타내었고, 실시예 12 내지 13로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 1.66 ㎛이고, 다분산 또는 젤 형태를 가진다는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figs. 4 to 7 and Table 2, the silica particles having a phenyl group prepared from Examples 10 to 11 each had a particle size of 3.01 and 2.52 占 퐉 and exhibited a monodispersed form, and the silica particles prepared from Examples 12 to 13 The silica particles having a phenyl group are 1.66 mu m in size and can be confirmed to have a polydisperse or gel form.

이는 반응 온도가 높을수록 가수분해와 축중합 반응의 속도가 빠르므로 핵을 더 많이 생산하기 때문이라고 여겨지며, 가장 높은 반응 온도에서 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자(실시예 13)는 축중합 반응이 빠르게 진행되어 겔형상의 입자가 생성된다. 특히, 50 ℃의 반응 온도에서 제조될 경우, 교반 속도가 빠르거나 촉매의 농도가 짙을 경우 겔 형태로 수득될 수 있다.This is considered to be because the higher the reaction temperature, the faster the rate of hydrolysis and polycondensation reaction is, and thus the more nuclei are produced. The silica particles having the phenyl group prepared at the highest reaction temperature (Example 13) And gel-like particles are produced. Particularly, when it is produced at a reaction temperature of 50 ° C, it can be obtained in the form of a gel when the stirring speed is high or when the concentration of the catalyst is high.

이는 반응 온도를 30 내지 40 ℃로 제어하여 페닐기를 갖는 단분산 형태의 실리카 입자를 2.52 내지 3.01 ㎛ 입자크기를 갖도록 조절할 수 있음을 의미한다.This means that the reaction temperature can be controlled at 30 to 40 占 폚 so that the monodispersed silica particles having a phenyl group can be adjusted to have a particle size of 2.52 to 3.01 占 퐉.

또한, 실시예 10 및 실시예 15 내지 16로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 3.01, 2.66, 4.11 ㎛의 입자크기와 단분산 형태를 가지고, 실시예 14로부터 제조된 페닐기를 갖는 1.72 ㎛의 입자크기와 다분산 형태를 갖는다는 것을 확인할 수 있다.The silica particles having a phenyl group prepared in Example 10 and Examples 15 to 16 had particle sizes of 3.01, 2.66 and 4.11 占 퐉 and monodispersed shapes, respectively, and had 1.72 占 퐉 particles having a phenyl group prepared from Example 14 Size and polydisperse shape.

이를 통해, 교반 속도를 50 내지 100 rpm으로 제어하여 페닐기를 갖는 단분산 형태의 실리카 입자를 2.66 내지 4.11 ㎛ 입자크기를 갖도록 조절할 수 있음을 의미한다. 상술한 바와 같이 특정 온도 조건에서 교반 속도를 조절함으로 인해 겔 형태로 실리카 입자가 생성되는 것을 억제할 수 있음 확인할 수 있다.This means that the stirring speed can be controlled at 50 to 100 rpm so that the monodisperse type silica particles having a phenyl group can be adjusted to have a particle size of 2.66 to 4.11 mu m. As described above, it can be confirmed that the production of silica particles in gel form can be inhibited by controlling the stirring speed under specific temperature conditions.

이를 통해, 단분산 형태의 페닐기를 갖는 실리카 입자는 2.66 내지 4.11 ㎛ 범위 내에서 입자크기를 조절하기 위해서 50 내지 100 rpm의 교반 속도 범위로 제어하는 것이 바람직함을 확인할 수 있다.From this, it can be confirmed that it is preferable to control the silica particles having a phenyl group in monodisperse form to a stirring speed range of 50 to 100 rpm in order to control the particle size within the range of 2.66 to 4.11 mu m.

또한, 실시예 10 및 실시예 17 내지 19로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 실리카 전구체의 농도가 증가함에 따라 입자크기가 커진다는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 실리카 전구체 농도를 0.20 내지 0.83 M로 제어하여 페닐기를 갖는 단분산 형태의 실리카 입자를 1.51 내지 3.01 ㎛ 입자크기를 갖도록 조절할 수 있다.In addition, it can be seen that the silica particles having phenyl groups prepared from Example 10 and Examples 17 to 19 have larger particle sizes as the concentration of the silica precursor increases. By controlling the concentration of the silica precursor to 0.20 to 0.83 M, the monodispersed silica particles having a phenyl group can be controlled to have a particle size of 1.51 to 3.01 μm.

또한, 실시예 20 내지 23으로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 2.12 내지 2.71 ㎛의 입자크기로 다분산 형태를 가지며, 실시예 10 및 실시예 24 내지 27로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 2.84 내지 3.04 ㎛의 입자크기의 단분산 형태를 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 실리카 전구체 혼합용액에서 형성된 핵 상에 용질이 침전되어 핵 성장이 일어난다. 이때, 성장은 용질의 농도가 포화점에 도달할 때까지 진행되며, 이와 관련된 속도 결정 단계와 속도 조절 단계로 분류할 수 있는 속도식에 따르면, 30 ℃ 이하의 반응 온도에서는 반응속도가 느리므로 입자의 성장을 확인하기 위해서는 8 시간 이상의 시간이 요구된다. 따라서 반응 시간이 증가되었을 때, 크고 균일한 페닐기를 갖는 실리카 입자를 수득할 수 있다.The silica particles having a phenyl group prepared in Examples 20 to 23 each had a polydisperse shape with a particle size of 2.12 to 2.71 탆, and the silica particles having a phenyl group prepared in Example 10 and Examples 24 to 27, respectively It can be confirmed that it has a monodispersed form having a particle size of 2.84 to 3.04 mu m. More specifically, a solute is precipitated on a nucleus formed in a silica precursor mixed solution, and nucleation occurs. At this time, the growth proceeds until the solute concentration reaches the saturation point. According to the speed equation that can be classified into the speed determination step and the speed adjustment step, the reaction speed is slow at a reaction temperature of 30 ° C or less, A time of 8 hours or more is required to confirm the growth. Therefore, when the reaction time is increased, silica particles having a large and uniform phenyl group can be obtained.

이를 통해, 반응시간을 3 내지 8 시간 범위로 제어하여 페닐기를 갖는 다분산 형태의 실리카 입자를 2.12 내지 2.71 ㎛ 입자크기를 갖도록 조절할 수 있고, 반응시간을 9 내지 24 시간 동안으로 제어하여 페닐기를 갖는 단분산 형태의 실리카 입자를 2.84 내지 3.04 ㎛ 입자크기를 갖도록 조절할 수 있다.
Thus, the reaction time can be controlled within the range of 3 to 8 hours to adjust the polydisperse type silica particles having a phenyl group to have a particle size of 2.12 to 2.71 mu m, and the reaction time can be controlled for 9 to 24 hours, The monodisperse type silica particles can be adjusted to have a particle size of 2.84 to 3.04 mu m.

도 7 내지 9는 반응 온도, 교반 속도 및 실리카 전구체 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 28 내지 38로부터 제조된 비닐기를 갖는 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이고, 이를 통해 측정된 입자크기 및 분포 형태를 표 3에 나타내었다.FIGS. 7 to 9 are scanning electron microscopy (SEM) photographs of silica particles having vinyl groups prepared in Examples 28 to 38, in order to confirm the effect of reaction temperature, stirring speed and silica precursor concentration on the size and distribution form of silica particles SEM), and the particle sizes and distribution types measured thereby are shown in Table 3.

반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(° C)
교반 속도
(rpm)
Stirring speed
(rpm)
실리카 전구체
농도
(M)
Silica precursor
density
(M)
입자크기 (㎛)Particle size (탆) 분산 형태Distributed form
실시예 28Example 28 3030 3030 0.830.83 1.56/1.111.56 / 1.11 단분산/다분산Monodispersed / 실시예 29Example 29 4040 3030 0.830.83 1.611.61 단분산Monostable 실시예 30Example 30 5050 3030 0.830.83 1.441.44 단분산Monostable 실시예 31Example 31 6060 3030 0.830.83 0.650.65 단분산Monostable 실시예 32Example 32 3030 5050 0.830.83 1.361.36 단분산Monostable 실시예 33Example 33 3030 7575 0.830.83 1.691.69 단분산Monostable 실시예 34Example 34 3030 100100 0.830.83 2.042.04 단분산Monostable 실시예 35Example 35 3030 7575 0.200.20 1.121.12 단분산Monostable 실시예 36Example 36 3030 7575 0.410.41 1.991.99 단분산Monostable 실시예 37Example 37 3030 7575 0.630.63 1.251.25 단분산Monostable 실시예 38Example 38 3030 7575 0.830.83 2.062.06 단분산Monostable

도 7 내지 9 및 표 3을 참조하면, 실시예 28 내지 31로부터 제조된 비닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 1.11 또는 1.56, 1.61, 1.44 및 0.65 ㎛의 입자크기로 생성되었으며, 이러한 결과는 반응 온도가 높을수록 입자의 크기는 감소한다는 것을 의미한다. 즉, 반응 온도가 높을수록 가수분해 및 축중합 반응 속도가 빠르므로 많은 핵이 생성되기 때문인 것으로 여겨진다.Referring to Figures 7 to 9 and Table 3, the vinyl group-containing silica particles prepared from Examples 28 to 31 were produced with particle sizes of 1.11 or 1.56, 1.61, 1.44 and 0.65 占 퐉, respectively, Which means that the size of the recorded particles decreases. That is, the higher the reaction temperature, the faster the rate of hydrolysis and polycondensation, and the more nuclei are formed.

실시예 28 및 실시예 32 내지 34로부터 제조된 비닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 1.11 또는 1.56, 1.36, 1.69 및 2.04 ㎛의 입자크기로 생성되었으며, 반응 온도가 낮을 때는 교반 속도에 따른 영향이 다른 온도의 경향과는 다르게 나타난다는 것을 확인하였으며, 입자의 크기에 큰 영향을 미치지는 않았지만 교반 속도에 따라 겔의 생성을 억제할 수 있음을 확인할 수 있다.The silica particles having vinyl groups prepared from Example 28 and Examples 32 to 34 were produced with particle sizes of 1.11 or 1.56, 1.36, 1.69 and 2.04 μm, respectively. When the reaction temperature was low, And it was confirmed that the formation of gel could be inhibited by the stirring speed although it did not greatly affect the particle size.

실시예 35 내지 38로부터 제조된 비닐기를 갖는 실리카 입자는 각각 1.12, 1.99, 1.25, 2.06 ㎛의 입자크기로 생성되었으며, 실시예 36으로부터 제조된 비닐기를 갖는 실리카 입자의 입자크기가 가장 크게 생성되었다. 즉, 성장 과정에 참여하는 실리카 전구체의 양이 많을수록 핵 생성에 참여하는 실리카 전구체의 양이 적을수록 실리카 입자크기는 증가함을 확인할 수 있다.The vinyl group-containing silica particles prepared from Examples 35 to 38 were produced with particle sizes of 1.12, 1.99, 1.25 and 2.06 μm, respectively, and the particle size of the vinyl group-containing silica particles prepared from Example 36 was the largest. That is, the larger the amount of silica precursors participating in the growth process, the smaller the amount of silica precursors participating in nucleation, the larger the silica particle size.

상기 결과를 종합하면 반응 온도가 30 ℃이고, 교반 속도가 75 rpm일 때, 0.20 내지 0.83 M 실리카 전구체 농도로 제어하여 비닐기를 갖는 단분산 형태의 실리카 입자를 1.12 내지 2.06 ㎛ 입자크기를 갖도록 조절할 수 있다.
When the reaction temperature is 30 ° C and the stirring speed is 75 rpm, the silica particles having a vinyl group having a vinyl group can be controlled to have a particle size of 1.12 to 2.06 μm by controlling the silica precursor concentration to 0.20 to 0.83 M have.

도 10 내지 11은 교반 속도 및 실리카 전구체 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 39 내지 46로부터 제조된 머캡토기를 갖는 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이고, 이를 통해 측정된 입자크기 및 분포 형태를 표 4에 나타내었다.10 to 11 are scanning electron microscope (SEM) photographs of silica particles having a mercaptoester prepared from Examples 39 to 46 in order to confirm the influence of the stirring speed and the silica precursor concentration on the size and distribution form of the silica particles. , And the measured particle size and distribution pattern are shown in Table 4.

반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(° C)
교반 속도
(rpm)
Stirring speed
(rpm)
실리카 전구체 농도
(M)
Silica precursor concentration
(M)
입자크기
(㎛)
Particle size
(탆)
분산 형태Distributed form
실시예 39Example 39 3030 7575 0.200.20 1.991.99 다분산Dispersed 실시예 40Example 40 3030 7575 0.410.41 4.094.09 다분산Dispersed 실시예 41Example 41 3030 7575 0.630.63 4.804.80 다분산Dispersed 실시예 42Example 42 3030 7575 0.830.83 5.605.60 다분산Dispersed 실시예 43Example 43 3030 3030 0.830.83 3.833.83 다분산Dispersed 실시예 44Example 44 3030 5050 0.830.83 2.952.95 다분산Dispersed 실시예 45Example 45 3030 7575 0.830.83 3.373.37 다분산Dispersed 실시예 46Example 46 3030 100100 0.830.83 4.834.83 다분산Dispersed

도 10 내지 11 및 표 4를 참조하면, 실시예 39 내지 46으로부터 제조된 머캡토기를 갖는 실리카 입자는 다른 기능기를 갖는 실리카 입자에 비해 입자크기가 약 두 배 정도 더 큰 것을 확인할 수 있다. 머캡토기가 다른 기능기에 비해 친수성이 우수하여 핵생성 시간이 길어지므로 크고, 넓은 분포 형태를 갖는 입자를 형성한다고 여겨진다.10 to 11 and Table 4, it can be seen that the silica particles having a mercapto group prepared from Examples 39 to 46 have a particle size about twice as large as those of silica particles having other functional groups. It is considered that the mercapto pottery has a larger hydrophilicity than the other functional groups, and the nucleation time is longer, thereby forming particles having a large and broad distribution pattern.

실시예 39 내지 42로부터 제조된 머캡토기를 갖는 실리카 입자는 교반 속도가 증가함에 따라 입자크기도 증가함을 알 수 있고, 실시예 43 내지 46으로부터 제조된 머캡토기를 갖는 실리카 입자는 실리카 전구체의 농도에 따라 입자크기가 증가한다는 것을 확인할 수 있다.
It can be seen that the silica particles having the mercapto-containing particles prepared from Examples 39 to 42 have an increased particle size as the stirring speed is increased, and the silica particles having the mercapto-containing particles prepared from Examples 43 to 46 have a silica precursor concentration It can be seen that the particle size increases according to the particle size.

도 13 내지 14는 교반 속도 및 실리카 전구체 농도가 실리카 입자의 크기 및 분포 형태에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 실시예 47 내지 61로부터 제조된 실리카 입자를 촬영한 주사전자현미경(SEM)이고, 이를 통해 측정된 입자의 크기 및 분포 형태를 표 5에 나타내었다.13 to 14 are scanning electron microscope (SEM) photographs of the silica particles prepared in Examples 47 to 61 in order to confirm the influence of the stirring speed and the silica precursor concentration on the size and distribution form of the silica particles, The size and distribution of the measured particles are shown in Table 5.

반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(° C)
실리카 전구체 혼합비(V/V)Mixing ratio of silica precursor (V / V) 입자크기 (㎛)Particle size (탆) 분산 형태Distributed form
PTMSPTMS VTMSVTMS TEOSTEOS MPTMSMPTMS 실시예
47
Example
47
3030 1010 1010 -- -- 2.162.16 단분산Monostable
실시예
48
Example
48
4040 1010 1010 -- -- 2.262.26 단분산Monostable
실시예 49Example 49 5050 1010 1010 -- -- 1.771.77 단분산Monostable 실시예 50Example 50 6060 1010 1010 -- -- 0.850.85 단분산Monostable 실시예 51Example 51 3030 1010 -- 1010 -- 0.760.76 단분산Monostable 실시예 52Example 52 4040 1010 -- 1010 -- 0.860.86 단분산Monostable 실시예 53Example 53 5050 1010 -- 1010 -- 1.951.95 단분산Monostable 실시예 54Example 54 6060 1010 -- 1010 -- 1.691.69 단분산Monostable 실시예 55Example 55 3030 1010 -- -- 1010 2.462.46 단분산Monostable 실시예 56Example 56 4040 1010 -- -- 1010 2.582.58 단분산Monostable 실시예 57Example 57 5050 1010 -- -- 1010 1.651.65 단분산Monostable 실시예 58Example 58 6060 1010 -- -- 1010 1.3 ~ 1.951.3-1.95 다분산Dispersed 실시예 59Example 59 3030 2020 -- -- -- 3.983.98 단분산Monostable 실시예 60Example 60 3030 1515 55 -- -- 1.601.60 단분산Monostable 실시예 61Example 61 3030 55 1515 -- -- 1.651.65 단분산Monostable PTMS : 페닐트리메톡시실란, VTMS : 비닐트리메톡시실란, TEOS : 테트라에틸오르소실리케이트, MPTMS : 3-머캡토프로필트리메톡시실란PTMS: phenyltrimethoxysilane, VTMS: vinyltrimethoxysilane, TEOS: tetraethylorthosilicate, MPTMS: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane

도 13 내지 14 및 표 5를 참조하면, 실시예 47 내지 58로부터 제조된 2종의 기능기를 갖는 실리카 입자는 반응 온도에 따라 입자크기가 다르게 관찰되었다. 이는 곧, 하나의 기능기를 갖는 실리카 입자는 반응 온도가 높을 때 가수분해와 축중합 반응 속도가 증가하여 더 많은 핵을 형성하므로 입자크기는 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 한편, TEOS와 PTMS의 부피비가 1:1로 첨가된 경우 이와 상반된 결과가 나타남을 확인할 수 있다.13 to 14 and Table 5, the silica particles having two kinds of functional groups prepared from Examples 47 to 58 have different particle sizes depending on the reaction temperature. This means that the particle size of the silica particles having one functional group is decreased because the hydrolysis and polycondensation reaction rate increases at the reaction temperature to form more nuclei. On the other hand, when the volume ratio of TEOS to PTMS is 1: 1, the results are in contradiction.

실시예 28, 47, 59, 60, 61로부터 제조된 1~2종의 기능기를 갖는 실리카 입자는 비닐트리메톡시실란의 부피비가 증가함에 따라 입자크기가 감소함을 확인할 수 있다. 또한, 추가적으로 이를 아세톤으로 세척하고 소결한 결과, 입자크기가 줄어들었을 뿐 아니라, 유기용매에도 녹지 않음을 확인할 수 있다.The silica particles having one or two functional groups prepared from Examples 28, 47, 59, 60 and 61 can be confirmed to have a reduced particle size as the volume ratio of vinyltrimethoxysilane is increased. Further, as a result of washing and sintering with acetone, it was confirmed that not only the particle size was reduced but also the organic solvent was not dissolved.

도 15는 실시예 28, 47, 59, 60, 61으로부터 제조된 1~2종의 기능기를 갖는 실리카 입자의 적외선스펙트럼 그래프로, 3420 cm-1에서 -OH의 신축 영역이 관찰되었고, 비닐트리메톡시실란을 기반으로 제조된 실리카 입자는 축중합 반응에 의해 -O의 피크가 낮게 관찰되었다. 비닐트리메톡시실란의 -CH3는 지방족 화합물의 메틸 그룹에 의해 3060 cm-1과 2950 cm-1에서 관찰되었다. 비닐트리메톡시실란의 농도가 높을 경우 C≡C 결합을 의미하는 1410 cm-1가 관찰되었다. 통상적으로 3060 cm-1, 1430 cm-1 및 1055 cm-1의 피크는 각각 방향족 화합물의 C-H, C=C 및 Si-O-Si 결합을 의미한다.15 is an infrared spectrum graph of silica particles having one or two functional groups prepared from Examples 28, 47, 59, 60, and 61, in which an elastic stretching region of -OH was observed at 3420 cm -1 , The peak of -O was observed to be low by the condensation polymerization of the silica particles prepared on the basis of the toxic silane. -CH 3 of vinyltrimethoxysilane was observed at 3060 cm -1 and 2950 cm -1 by the methyl group of the aliphatic compound. When the concentration of vinyltrimethoxysilane was high, 1410 cm -1 , which means C≡C bond, was observed. Typically, peaks at 3060 cm -1 , 1430 cm -1 and 1055 cm -1 refer to CH, C═C and Si-O-Si bonds of an aromatic compound, respectively.

도 16은 실시예 62 내지 67로부터 제조된 실리카 입자의 크기 및 분포 형태를 나타내는 주사전자현미경(SEM)사진이다. 이를 참조하면, 실시예 63 내지 67로부터 제조된 페닐기를 갖는 실리카 입자는 소결 온도에 따라 입자크기가 급격하게 감소하였으며, 이는 추가적인 축중합 반응이 발생하였거나, 중합되지 못한 Si-OH 또는 Si-O- 때문에 입자의 크기가 감소한 것으로 여겨진다.16 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the size and distribution pattern of the silica particles prepared from Examples 62 to 67. Fig. Referring to this, the embodiment 63 to the silica particles having a phenyl group prepared from 67 was reduced to a particle size dramatically depending on the sintering temperature, which hayeotgeona additional polycondensation reaction to take place, it could not be polymerized Si-OH or Si-O - Therefore, it is considered that the particle size is reduced.

도 17은 실시예 62 내지 67부터 제조된 실리카 입자의 적외선스펙트럼 그래프로, 실시예 66, 67로부터 제조된 실리카 입자는 페닐기가 제거되고 SiO2로 전환되었음을 확인할 수 있다.17 is an infrared spectrum graph of the silica particles prepared from Examples 62 to 67. It can be confirmed that the silica particles prepared from Examples 66 and 67 were removed from phenyl groups and converted to SiO 2 .

Claims (13)

Ⅰ) 수용액에 실리카 전구체와 염기성 촉매를 첨가하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
Ⅱ) 상기 혼합용액을 교반하여 가수분해 반응 및 축중합 반응을 수행하여 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 Ⅱ) 단계에서 반응 온도를 20 내지 60 ℃로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
(I) preparing a mixed solution by adding a silica precursor and a basic catalyst to an aqueous solution; And
(II) stirring the mixed solution to perform hydrolysis and polycondensation to prepare silica particles having at least one functional group,
And controlling the size and the dispersed form of the silica particles by controlling the reaction temperature to 20 to 60 ° C in the step (II).
제1항에 있어서,
상기 제조방법은 Ⅲ) 상기 1종 이상의 기능기를 갖는 실리카 입자를 세척 및 건조하는 단계;를 더 포함하고,
상기 건조는 30 내지 250 ℃의 온도로 1 내지 16 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method further comprises: (III) washing and drying the silica particles having the at least one functional group,
Wherein the drying is carried out at a temperature of 30 to 250 DEG C for 1 to 16 hours.
제1항에 있어서,
상기 Ⅱ) 단계에서 교반 속도를 30 내지 100 rpm으로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
And controlling the stirring speed at 30 to 100 rpm in the step (II) to adjust the size and the dispersed form of the silica particles.
제1항에 있어서,
상기 실리카 전구체의 몰농도를 0.2 내지 1.0 M로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molar concentration of the silica precursor is controlled to 0.2 to 1.0 M to control the size and dispersion form of the silica particles.
제1항에 있어서,
상기 염기성 촉매의 몰농도는 13 내지 60 mM로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the basic catalyst is controlled at a molar concentration of from 13 to 60 mM to control the size and the dispersed form of the silica particles.
제1항에 있어서,
상기 Ⅱ) 단계에서 가수분해 반응 및 축중합 반응시간으로 제어하여 생성되는 실리카 입자의 크기 및 분산 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the size and the dispersed form of the silica particles produced by controlling the hydrolysis reaction and condensation polymerization reaction time in the step (II) are controlled.
제1항에 있어서,
상기 염기성 촉매는 트리에틸아민, 암모니아수 및 테트라메틸암모니움하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the basic catalyst is any one selected from the group consisting of triethylamine, ammonia water and tetramethylammonium hydroxide.
제1항에 있어서,
상기 실리카 전구체는 알킬트리메톡시실란, 실리콘 알콕사이드 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상이고,
상기 알킬트리메톡시실란은 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 2-페닐에틸트리메톡시실란, 클로로프로필메톡시실란 및 2-페닐에틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 실리콘 알콕사이드는 테트라에틸오르쏘실리케이트 및 테트라메틸오르쏘실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the silica precursor is at least one selected from alkyl trimethoxysilane, silicon alkoxide, and mixtures thereof,
The alkyltrimethoxysilane may be selected from the group consisting of phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyl tri Is selected from the group consisting of methoxysilane, chloropropyltrimethoxysilane, 2-phenylethyltrimethoxysilane, chloropropylmethoxysilane and 2-phenylethyltrimethoxysilane,
Wherein the silicon alkoxide is selected from the group consisting of tetraethylorthosilicate and tetramethylorthosilicate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
Ⅰ) 상기 제 1 항의 제조방법에 따라 기능기를 갖는 실리카 입자를 제조하는 단계; 및
Ⅱ) 상기 기능기를 갖는 실리카 입자를 소결하여 순수 실리카 입자를 제조하는 단계;를 포함하는 순수 실리카 입자의 제조방법.
(I) preparing silica particles having functional groups according to the production method of the above-mentioned (1); And
(II) sintering the silica particles having the functional groups to prepare pure silica particles.
제9항에 있어서,
상기 Ⅰ) 단계에서 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자는 150 내지 250 ℃온도로 1 내지 2 시간 동안 건조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순수 실리카 입자의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the silica particles having the functional groups prepared in the step (I) are dried at a temperature of 150 to 250 DEG C for 1 to 2 hours.
제9항에 있어서,
상기 Ⅱ) 단계의 소결은 200 내지 600 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 순수 실리카 입자의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the sintering in step (II) is performed at 200 to 600 ° C.
제1항 내지 제8항 중 선택되는 어느 한 항에 따른 제조방법을 통해 제조된 기능기를 갖는 실리카 입자로서,
상기 실리카 입자의 크기는 0.5 내지 5.0 ㎛이고, 다분산 또는 단분산의 분산 형태인 것을 특징으로 하는 기능기를 갖는 실리카 입자.
8. A silica particle having a functional group prepared by a production method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the silica particles have a size of 0.5 to 5.0 mu m and are in a polydisperse or monodisperse dispersed form.
제9항 또는 제11항에 따른 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 하는 순수 실리카 입자.A pure silica particle produced by the process according to claim 9 or 11.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101925A (en) * 2017-12-27 2020-08-28 닛키 쇼쿠바이카세이 가부시키가이샤 Method for producing chain-shaped particle dispersion and dispersion of chain-shaped particles
KR20210121627A (en) * 2020-03-31 2021-10-08 한밭대학교 산학협력단 Manufacturing method of silicon beads
KR20220060191A (en) * 2020-11-04 2022-05-11 한양대학교 산학협력단 Preparation method of silicon carbides particles
CN114874495A (en) * 2022-04-28 2022-08-09 横店集团得邦工程塑料有限公司 Preparation method of flame-retardant light diffusant and application of flame-retardant light diffusant in polycarbonate
CN115353806A (en) * 2022-08-01 2022-11-18 常州大学 Silica sol with ultralow dispersion coefficient and preparation method and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060097223A (en) 2005-03-04 2006-09-14 (주) 에스오씨 Manufacturing method for spherical silica
KR20070040428A (en) * 2005-10-12 2007-04-17 요업기술원 Preparation method for silica nanospheres
KR20130011505A (en) 2011-07-21 2013-01-30 서울대학교산학협력단 Method for large-scale production of uniform-sized silica nanoparticles
KR20130081498A (en) * 2012-01-09 2013-07-17 (주)석경에이티 Negative electrode active material comprising siliconoxide inorganic microparticle and lithium secondary battery comprising the same with high capacity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060097223A (en) 2005-03-04 2006-09-14 (주) 에스오씨 Manufacturing method for spherical silica
KR20070040428A (en) * 2005-10-12 2007-04-17 요업기술원 Preparation method for silica nanospheres
KR20130011505A (en) 2011-07-21 2013-01-30 서울대학교산학협력단 Method for large-scale production of uniform-sized silica nanoparticles
KR20130081498A (en) * 2012-01-09 2013-07-17 (주)석경에이티 Negative electrode active material comprising siliconoxide inorganic microparticle and lithium secondary battery comprising the same with high capacity

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허 문헌 1. W. Stober., A. Fink and E. Bohn., J. colloid Interface Sci., 26, 62 (1968)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101925A (en) * 2017-12-27 2020-08-28 닛키 쇼쿠바이카세이 가부시키가이샤 Method for producing chain-shaped particle dispersion and dispersion of chain-shaped particles
KR20210121627A (en) * 2020-03-31 2021-10-08 한밭대학교 산학협력단 Manufacturing method of silicon beads
KR20220060191A (en) * 2020-11-04 2022-05-11 한양대학교 산학협력단 Preparation method of silicon carbides particles
CN114874495A (en) * 2022-04-28 2022-08-09 横店集团得邦工程塑料有限公司 Preparation method of flame-retardant light diffusant and application of flame-retardant light diffusant in polycarbonate
CN115353806A (en) * 2022-08-01 2022-11-18 常州大学 Silica sol with ultralow dispersion coefficient and preparation method and application thereof
CN115353806B (en) * 2022-08-01 2023-11-21 常州大学 Silica sol with ultralow dispersion coefficient and preparation method and application thereof

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