WO2024095877A1 - シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子、並びにこれらの製造方法 - Google Patents

シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子、並びにこれらの製造方法 Download PDF

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WO2024095877A1
WO2024095877A1 PCT/JP2023/038632 JP2023038632W WO2024095877A1 WO 2024095877 A1 WO2024095877 A1 WO 2024095877A1 JP 2023038632 W JP2023038632 W JP 2023038632W WO 2024095877 A1 WO2024095877 A1 WO 2024095877A1
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WO
WIPO (PCT)
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microchannel
particles
liquid
flow path
organopolysiloxane
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/038632
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English (en)
French (fr)
Inventor
寛之 林
徹 鳥居
琢磨 中岡
Original Assignee
宇部エクシモ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 宇部エクシモ株式会社 filed Critical 宇部エクシモ株式会社
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes

Definitions

  • the present invention relates to silica particles and organopolysiloxane particles, as well as methods for producing these.
  • Patent Document 1 discloses a technique for growing specific seed particles to produce particles with an average particle size greater than about 10 ⁇ m and a monodisperse particle size distribution.
  • Patent Document 2 discloses a technique for producing silicone particles, and describes that the silicone particles have a particle size of 0.1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • Patent Document 1 The technology described in Patent Document 1 above can produce monodisperse particles, but the particle size of the particles is actually limited to 70 ⁇ m.
  • the maximum particle size of the silicone particles described in the examples of Patent Document 2 above is 10.2 ⁇ m, and it is presumed that it is not easy to obtain particles with a particle size of more than 70 ⁇ m using the technology described in Patent Document 2.
  • the main object of the present invention is to provide silica particles or organopolysiloxane particles that have an average particle size of more than 70 ⁇ m and are highly monodisperse.
  • the present invention provides silica particles or organopolysiloxane particles having an average particle size of 75 ⁇ m or more and a CV value of particle size of 10% or less.
  • the silica particles or organopolysiloxane particles may have a 10% compressive elastic modulus of 0.1 GPa or more and 50 GPa or less.
  • the silica particles or organopolysiloxane particles may have an average sphericity of 0.9 or more.
  • the silica particles or organopolysiloxane particles may have a weight loss rate of 10% or less when heated from 30° C. to 240° C. at a heating rate of 5° C./min and then heated from 240° C. to 300° C.
  • the silica particles or organopolysiloxane particles may each have a content of Na, K, and Cl as impurities of 20 ppm or less.
  • the present invention also provides a method for producing a method for manufacturing a semiconductor device comprising the steps of: A microchannel structure having a flow path structure in which the first, second, third, and fourth microchannels are connected at a connection portion is used, flowing a hydrophobic first liquid containing a siloxane compound through the first microchannel and flowing a hydrophilic second liquid through the second and third microchannels, and recovering an O/W type emulsion produced at the connecting portion from the fourth microchannel; solidifying the collected droplets of the O/W emulsion to obtain solidified particles; Also provided is a method for producing silica particles or organopolysiloxane particles, comprising: In the method for producing silica particles or organopolysiloxane particles, when a target average particle size of droplets
  • an angle between an extension direction of the first microchannel and an extension direction of the second and third microchannels may be 15° or more and 90° or less.
  • the flow path width w2 of the second microchannel and the flow path width w3 of the third microchannel may be equal, and the flow path height d2 of the second microchannel, the flow path height d3 of the third microchannel, and the flow path height d4 of the fourth microchannel may be equal.
  • a center line of the first microchannel and a center line of the fourth microchannel may be positioned on the same straight line.
  • a flow path width w1 of the first microchannel may be narrower than a flow path width w4 of the fourth microchannel
  • a flow path height d1 of the first microchannel may be lower than a flow path height d4 of the fourth microchannel
  • the connection portion of the flow path structure may include a connecting portion in which an end of the first microchannel and an end of the fourth microchannel are connected with a step, and at the connecting portion, a flow path wall of the fourth microchannel may be spaced apart from a flow path wall of the first microchannel by (d4-d1)/2 on both sides in the height direction and by (w4-w1)/2 on both sides in the width direction.
  • the present invention provides silica particles or organopolysiloxane particles having an average particle size of more than 70 ⁇ m and high monodispersity. Note that the effects of the present invention are not limited to the effects described here, and may be any of the effects described in this specification.
  • FIG. 1 shows an example of a microchannel structure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a connecting portion in a flow channel structure as viewed from a first microchannel side. 1 is a flowchart showing an example of a method for producing particles.
  • silica particles and organopolysiloxane particles The silica particles and organopolysiloxane particles according to one embodiment of the present invention will be described. In this specification, when there is no need to distinguish between the silica particles and organopolysiloxane particles according to this embodiment, they may be collectively referred to as "particles according to this embodiment.”
  • Average particle size The average particle size of the particles of this embodiment is 75 ⁇ m or more.
  • the average particle size may be adjusted by a person skilled in the art, for example, depending on the application of the particles of this embodiment.
  • the lower limit of the average particle size is, for example, 80 ⁇ m or more, 90 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more, 110 ⁇ m or more, 120 ⁇ m or more, 130 ⁇ m or more, 150 ⁇ m or more, 200 ⁇ m or more, 210 ⁇ m or more, 220 ⁇ m or more, 230 ⁇ m or more, 240 ⁇ m or more, 250 ⁇ m or more, 300 ⁇ m or more, 350 ⁇ m or more, 400 ⁇ m or more, 450 ⁇ m or more, or 500 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the average particle size is, for example, 900 ⁇ m or less, 850 ⁇ m or less, 800 ⁇ m or less, 750 ⁇ m or less, or 700 ⁇ m or less.
  • a preferred numerical range of the average particle size may be a combination selected from the lower limit and upper limit described above.
  • the average particle size may be, for example, 75 ⁇ m or more and 900 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or more and 900 ⁇ m or less, 85 ⁇ m or more and 850 ⁇ m or less, 90 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less, 95 ⁇ m or more and 750 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or more and 700 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the particles in this embodiment is determined using a Coulter counter or a microscope. Specifically, the average particle size of the droplets of the recovered O/W emulsion is determined using a microscope. For particles after the solidified particle acquisition process, if the average particle size is less than 400 ⁇ m, the value measured using a Coulter counter is used, and if the average particle size is 400 ⁇ m or more, the value determined using a microscope is used. The Coulter counter may not be suitable for measuring the particle size of large particles. Therefore, for particles with an average particle size of 400 ⁇ m or more, the particle size is measured using a microscope.
  • a Multisizer 3 (aperture diameter 560 ⁇ m) manufactured by Beckman Coulter can be used.
  • the average particle size can be determined by the following procedure. Particles are scattered on a glass plate, and the diameters of 100 or more particles are measured using a microscope system (Keyence Corporation; VHX-5000), and the average value is taken as the average particle size. It is desirable to appropriately adjust the magnification according to the average particle size, for example, 100 times for particles with an average particle size of 400 ⁇ m, and 50 times for particles with an average particle size of 800 ⁇ m.
  • the particles of this embodiment have a larger average particle size than conventional particles of the same type.
  • the particles of this embodiment have a low particle size CV value of 10% or less, i.e., high monodispersity.
  • the particles of this embodiment have a large average particle size and are highly monodisperse.
  • the CV value of particle size is 10% or less, preferably 5.0% or less, more preferably 4.0% or less, even more preferably 3.0% or less, and particularly preferably 2.0% or less. The lower the CV value of particle size, the higher the monodispersity of the particles.
  • CV value of the particle size is calculated by the following formula (1).
  • CV value of particle size (%) (standard deviation of particle size/average particle size) ⁇ 100 (1)
  • the average particle size in the above formula (1) can be calculated using the procedure explained in 1-1 above.
  • the standard deviation of particle size in the above formula (1) is the value measured by a Coulter counter for particles obtained after the solidified particle acquisition process if the average particle size is less than 400 ⁇ m, and the value measured by a microscope if the average particle size is 400 ⁇ m or more.
  • a Multisizer 3 (aperture diameter 560 ⁇ m) manufactured by Beckman Coulter can be used.
  • the standard deviation of particle size can be determined by the following procedure. Particles are scattered on a glass plate, and the diameters of 100 or more particles are measured using a microscope system (Keyence Corporation; VHX-5000). The standard deviation is calculated from the diameter of each particle and the average particle size calculated in 1-1 above.
  • the 10% compressive elastic modulus of the particles of this embodiment may be adjusted by a person skilled in the art, for example, depending on the application of the particles of this embodiment.
  • the lower limit of the 10% compressive elastic modulus is, for example, 0.1 GPa or more, 0.5 GPa or more, or 1.0 GPa or more.
  • the upper limit of the 10% compressive elastic modulus is, for example, 50 GPa or less, 40 GPa or less, 30 GPa or less, 20 GPa or less, or 15 GPa or less.
  • a preferred numerical range of the 10% compressive elastic modulus may be a combination selected from the lower limit and upper limit described above.
  • the 10% compressive elastic modulus may be, for example, 0.1 GPa or more and 50 GPa or less, 0.1 GPa or more and 40 GPa or less, 0.1 GPa or more and 30 GPa or less, 0.5 GPa or more and 20 GPa or less, 1.0 GPa or more and 20 GPa or less, or 1.0 GPa or more and 15 GPa or less.
  • the larger the 10% compression modulus the harder the particle.
  • the particles of this embodiment can be used in a variety of applications, from applications suitable for soft particles to applications suitable for hard particles.
  • the 10% compression modulus is calculated using the following procedure. Particles are spread on a flat processed plate (SKS plate) and deformed using Shimadzu Corporation's "MCT Series” or “MST Series” until the compressive displacement is 10% of the particle size Z. The load F and compressive displacement Dx when the particles are deformed by 10% are calculated, and the 10% compression modulus E is calculated using the following formula (2). K is the Poisson's ratio of the particle (constant 0.38), and r is the radius of the particle.
  • Average sphericity The average sphericity of the particles of this embodiment is preferably 0.9 or more, more preferably 0.95 or more, and even more preferably 0.99 or more.
  • the upper limit of the average sphericity is theoretically 1 or less. The closer the average sphericity is to 1, the closer the particle shape is to a perfect sphere.
  • the average sphericity is determined by the following procedure. First, images of multiple target particles are taken using a digital microscope (Keyence Corporation, VHX-5000). Next, the sphericity is determined for each of 100 random particles by dividing the shortest diameter (a) by the longest diameter (b) (i.e., a/b). The arithmetic mean of the sphericities of the 100 particles obtained is the average sphericity of the particles in this embodiment.
  • magnification it is desirable to adjust the magnification appropriately according to the particle size; for example, 500x for particles with an average particle size of 100 ⁇ m, 200x for particles with a size of 200 ⁇ m, 100x for particles with a size of 400 ⁇ m, and 50x for particles with a size of 800 ⁇ m.
  • Weight loss rate In the particles of this embodiment, the weight loss rate when heated from 30°C to 240°C at a heating rate of 5°C/min, and then heated from 240°C to 300°C at a heating rate of 0.125°C/min is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, even more preferably 2% or less, and particularly preferably 1.5% or less.
  • the lower the weight loss rate the higher the heat resistance of the particles.
  • the weight of the particles under the above conditions can be measured using, for example, a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG8121, Rigaku Corporation).
  • the content of each of the elements Na, K, and Cl contained as impurities is preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and even more preferably 5 ppm or less.
  • the content of Na contained as an impurity is particularly preferably 4.5 ppm or less.
  • the content of K contained as an impurity is particularly preferably 1 ppm or less, or 0.5 ppm or less.
  • the content of Cl contained as an impurity is particularly preferably 3 ppm or less, or 2 ppm or less.
  • the content of each of the elements Na, K, and Cl contained as impurities can be found by the following procedure.
  • a weighed sample (particles) is heated and decomposed with hydrofluoric acid and nitric acid, then evaporated to dryness. After cooling, the residue is dissolved with hydrofluoric acid and nitric acid, and the volume is adjusted with ultrapure water to obtain a test liquid.
  • a quantitative analysis of Na and K in the test liquid is performed by ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) using an Agilent 8800 manufactured by Agilent Technologies. This gives the respective content of Na and K in the sample (particles).
  • the particles of this embodiment have a low content of the elements Na, K, and Cl contained as impurities.
  • the particles of this embodiment have a low impurity content and are highly pure. Therefore, the particles of this embodiment are also suitable for applications requiring high purity (e.g., electronic materials).
  • the particles of the present embodiment are preferably produced using a raw material (specifically, a siloxane compound described later) that does not have a radical polymerizable group (a functional group having radical polymerizability). That is, the particles of the present embodiment are preferably produced without utilizing radical polymerization.
  • a raw material specifically, a siloxane compound described later
  • a radical polymerizable group a functional group having radical polymerizability
  • the particles of this embodiment can be applied to gap materials for liquid crystal panels, laminated chips, in-vehicle sensors, etc., for example, when the average particle size is 100 to 300 ⁇ m, by utilizing the features such as precise particle size control and monodispersity. Also, when the average particle size is 400 ⁇ m or more, it can be applied to gap materials for high-thickness polymer films such as polyimide films and optical films.
  • the method for producing particles according to this embodiment includes using a microchannel structure having a flow path structure in which a first, second, third, and fourth microchannels are connected at a connection portion.
  • the method includes the steps of flowing a hydrophobic first liquid containing a siloxane compound into the first microchannel and a hydrophilic second liquid into the second and third microchannels, and recovering an O/W emulsion produced at the connection portion from the fourth microchannel, and solidifying the recovered droplets of the O/W emulsion to obtain solidified particles.
  • Microchannel structure Fig. 1 is a diagram showing an example of a microchannel structure 1.
  • the upper side of Fig. 1 (Fig. 1A) is a schematic diagram in a plan view of the microchannel structure 1.
  • the lower side of Fig. 1 (Fig. 1B) is a cross-sectional view of the microchannel structure 1 shown in Fig. 1A taken along line XX of the arrows.
  • the microchannel structure 1 shown in FIG. 1 has a flow path structure 10.
  • a first microchannel D1, a second microchannel C1, a third microchannel C2, and a fourth microchannel EM are connected at a connection part JCT.
  • the first microchannel D1, the second microchannel C1, the third microchannel C2, and the fourth microchannel EM are flow paths through which liquid flows.
  • the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the liquid flow direction is, for example, a square, rectangular, or circular shape, and is preferably a square or rectangular shape.
  • the first microchannel D1 is a flow path through which a hydrophobic first liquid containing a siloxane compound flows.
  • the hydrophobic first liquid containing a siloxane compound corresponds to the dispersed phase (DP) in an O/W emulsion, which will be described later.
  • the first microchannel D1 has an inlet S1 for introducing the first liquid.
  • the second microchannel C1 and the third microchannel C2 are each a flow path through which a hydrophilic second liquid flows.
  • the hydrophilic second liquid corresponds to the continuous phase (CP) in an O/W emulsion, which will be described later.
  • the second microchannel C1 has an inlet P1 for introducing the second liquid.
  • the third microchannel C2 has an inlet P2 for introducing the second liquid.
  • the first liquid flowing through the first microchannel D1 merges with the second liquid flowing through the second microchannel C1 and the third microchannel C2 at the junction JCT.
  • the first liquid is sheared by the second liquid at the junction JCT.
  • the fourth microchannel EM is a flow path through which the O/W emulsion flows.
  • the fourth microchannel EM has a recovery port EXT for recovering the O/W emulsion.
  • the shape of the microchannel structure 1 is, for example, a flat plate.
  • the microchannel structure 1 can be produced, for example, by bonding together multiple substrates (for example, quartz glass plates) on which microchannels are formed.
  • the flow path structure 10 preferably has the configuration described below in order to make the droplets in the O/W emulsion more homogenous. By homogenizing the droplets, more homogenous silica particles and organopolysiloxane particles can be obtained.
  • the angle ⁇ between the extension direction of the first microchannel D1 and the extension direction of the second microchannel C1 is preferably equal to the angle ⁇ between the extension direction of the first microchannel D1 and the extension direction of the third microchannel C2.
  • the angle ⁇ between the extension direction of the first microchannel D1 and the extension direction of the second and third microchannels C1 and C2 is preferably 15° to 90°, more preferably 30° to 90°, and even more preferably 60° to 90°.
  • the angle between the extension direction of the first microchannel D1 and the extension direction of the fourth microchannel is preferably 90° or more and 180° or less, more preferably 135° or more and 180° or less, and even more preferably 180°.
  • the first microchannel D1, the second microchannel C1, the third microchannel C2, and the fourth microchannel EM are each preferably arranged horizontally. That is, the first to fourth microchannels each preferably extend in a direction perpendicular to the direction of gravity.
  • the centerline of the first microchannel D1 and the centerline of the fourth microchannel are aligned on the same straight line.
  • the flow path height d1 of the first microchannel D1 is preferably 0.5 to 1.5 times the flow path width w1 of the first microchannel D1, and more preferably is equal to the flow path width w1 of the first microchannel D1. Note that the unit of the flow path width and flow path height described in this specification is " ⁇ m.”
  • the flow path width w2 of the second microchannel C1 is preferably 0.5 to 1.5 times the flow path width w1 of the first microchannel D1, and more preferably equal to the flow path width w1 of the first microchannel D1.
  • the flow path width w3 of the third microchannel C2 is preferably 0.5 to 1.5 times the flow path width w1 of the first microchannel D1, and more preferably equal to the flow path width w1 of the first microchannel D1. Even more preferably, the flow path width w1 of the first microchannel D1, the flow path width w2 of the second microchannel C1, and the flow path width w3 of the third microchannel C2 are equal.
  • the flow path width w4 of the fourth microchannel EM is preferably 1.5 to 2.5 times the flow path width w1 of the first microchannel D1, and more preferably twice the flow path width w1 of the first microchannel D1.
  • the flow path height d4 of the fourth microchannel EM is preferably 0.5 to 1.5 times the flow path width w4 of the fourth microchannel EM, and more preferably is equal to the flow path width w4 of the fourth microchannel EM.
  • the flow path height d2 of the second microchannel C1 is preferably 0.5 to 1.5 times the flow path height d4 of the fourth microchannel EM, and more preferably equal to the flow path height d4 of the fourth microchannel EM.
  • the flow path height d3 of the third microchannel C2 is preferably 0.5 to 1.5 times the flow path height d4 of the fourth microchannel EM, and more preferably equal to the flow path height d4 of the fourth microchannel EM. Even more preferably, the flow path height d2 of the second microchannel C1, the flow path height d3 of the third microchannel C2, and the flow path height d4 of the fourth microchannel EM are equal.
  • the flow path width w1 of the first microchannel C1 is preferably narrower than the flow path width w4 of the fourth microchannel EM.
  • the flow path height d1 of the first microchannel is preferably lower than the flow path height d4 of the fourth microchannel.
  • the connection part JCT of the flow path structure 10 preferably includes a connection part 20 in which the end of the first microchannel D1 and the end of the fourth microchannel EM are connected with a step.
  • the end of the first microchannel D1 and the end of the fourth microchannel EM are connected via a step surface 21.
  • the step surface 21 is formed surrounding the flow path wall of the first microchannel D1. With this configuration, a step-like height difference is provided between the first microchannel D1 and the fourth microchannel EM.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the connecting portion 20 in the flow path structure 10 as viewed from the first microchannel D1 side.
  • the flow path wall of the fourth microchannel EM is preferably spaced apart from the flow path wall of the first microchannel D1 by (d4-d1)/2 on both sides in the height direction.
  • the flow path wall of the fourth microchannel EM is preferably spaced apart from the flow path wall of the first microchannel D1 by (w4-w1)/2 on both sides in the width direction.
  • the height direction of the first microchannel D1 and the fourth microchannel EM is defined as the up-down direction.
  • the flow path wall of the fourth microchannel EM is equally spaced apart from the flow path wall of the first microchannel D1 in both the upward and downward directions.
  • the width direction of the first microchannel D1 and the fourth microchannel EM is defined as the left-right direction.
  • the flow path wall of the fourth microchannel EM is equally spaced apart from the flow path wall of the first microchannel D1 in both the rightward and leftward directions.
  • an O/W type emulsion is generated in which a hydrophobic first liquid containing a siloxane compound is dispersed as droplets in a hydrophilic second liquid in the flow channel structure 10.
  • the target average particle size of the droplets of the O/W type emulsion is x [ ⁇ m].
  • the flow channel width w1 and flow channel height d1 of the first microchannel D1, the flow channel width w2 of the second microchannel C1, and the flow channel width w3 of the third microchannel C2 are all, for example, 0.47x or more and 1.05x or less, preferably 0.5x or more and x or less.
  • the flow channel height d2 of the second microchannel C1, the flow channel height d3 of the third microchannel C2, and the flow channel width w4 and flow channel height d4 of the fourth microchannel EM are all, for example, 0.95x or more and 2.11x or less, preferably x or more and 2x or less.
  • the particle manufacturing method of this embodiment includes a step of recovering an O/W emulsion using the microchannel structure 1 (hereinafter also referred to as an "emulsion recovering step"), and a step of solidifying droplets of the O/W emulsion to obtain solidified particles (hereinafter also referred to as a “solidified particle obtaining step”).
  • the particle manufacturing method of this embodiment may also include a step of firing the solidified particles (hereinafter also referred to as a "firing step").
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of a method for producing particles according to this embodiment.
  • the method for producing particles according to this embodiment includes an emulsion recovery step S10 and a solidified particle acquisition step S20, and further includes a firing step S30 as necessary. Below, these steps will be described in order.
  • the emulsion recovery step S10 is specifically a step of flowing a hydrophobic first liquid containing a siloxane compound into the first microchannel D1 and flowing a hydrophilic second liquid into the second and third microchannels C1 and C2, and recovering the O/W type emulsion produced at the junction JCT from the fourth microchannel EM.
  • the first liquid corresponds to the dispersed phase in an O/W emulsion.
  • the first liquid is a hydrophobic liquid containing a siloxane compound.
  • the siloxane compound is a compound having a siloxane bond.
  • the siloxane compound is a monomer and/or oligomer that is the raw material for silica particles or organopolysiloxane particles, and is preferably a silicon alkoxide (e.g., methyltrimethoxysilane) and its oligomer, and a silicone oligomer.
  • the siloxane compound is preferably a compound that does not have a radically polymerizable group (a functional group having radical polymerizability), and a specific example is a monomer and/or oligomer that does not have a radically polymerizable group.
  • the first liquid can be prepared by diluting the siloxane compound with a hydrophobic solvent.
  • the hydrophobic solvent include one or a combination of two or more selected from aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, aliphatic hydrocarbon solvents such as n-hexane, organic halogen solvents such as chloroform, non-polar hydrophobic solvents such as diethyl ether, and polar hydrophobic solvents such as ethyl acetate.
  • the hydrophobic solvent is preferably one or a combination of two or more selected from toluene, n-hexane, octane, chloroform, diethyl ether, and ethyl acetate.
  • the lower limit of the content of the siloxane compound in the first liquid is, for example, 1% by mass or more, preferably 25% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more.
  • the upper limit of the content of the siloxane compound in the first liquid is, for example, 95% by mass or less, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.
  • a preferred numerical range of the content of the siloxane compound in the first liquid may be a combination selected from the lower and upper limits described above.
  • the content of the siloxane compound in the first liquid is, for example, 1% by mass or more and 95% by mass or less, preferably 25% by mass or more and 85% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 85% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or more and 80% by mass or less.
  • the average particle size of the droplets made of the first liquid in the O/W emulsion becomes closer to the average particle size of the silica particles and organopolysiloxane particles obtained through a solidification process, etc., making it relatively easy to control the initial stage to achieve the desired average particle size.
  • the adhesion of the raw material siloxane compound to the inside of the microchannel can be suppressed.
  • the average particle size of the silica particles and organopolysiloxane particles finally obtained can be reduced.
  • the droplets of the first liquid in the O/W emulsion become silica particles or organopolysiloxane particles through a solidification process described below. At that time, the hydrophobic solvent contained in the droplets is removed, and finally, silica particles or organopolysiloxane particles are obtained.
  • the average particle size of the silica particles and organopolysiloxane particles can be adjusted by adjusting the content of the hydrophobic solvent in the first liquid.
  • the second liquid corresponds to the continuous phase in an O/W emulsion.
  • the second liquid is a hydrophilic liquid.
  • the hydrophilic liquid includes, for example, a hydrophilic solvent.
  • hydrophilic solvents include water, alcohol, and alcohol solutions (mixed solvents of water and alcohol).
  • the second liquid preferably contains a surfactant.
  • the surfactant include anionic surfactants and nonionic surfactants.
  • examples of the anionic surfactant include alkyl sulfates and polyoxyethylene alkyl ether carboxylates.
  • examples of the nonionic surfactant include polymer surfactants, polyoxyethylene alkyl ethers, and polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymers.
  • the surfactant contained in the second liquid is preferably a polymer surfactant.
  • the polymer surfactant is preferably one or a combination of two or more selected from polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyethylene glycol, and carboxymethyl cellulose.
  • the surfactant content in the second liquid is preferably 0.2% by mass or more and 5.0% by mass or less, and more preferably 1.0% by mass or more and 3.0% by mass or less.
  • the first liquid and the second liquid preferably do not contain metal elements and halogen elements other than the components that make up the silica particles and organopolysiloxane particles. This makes it possible to obtain high-purity silica particles and organopolysiloxane particles.
  • the first liquid flows through the first microchannel D1, and the second liquid flows through the second microchannel C1 and the third microchannel C2.
  • the first and second liquids join at the connection point JCT of the flow path structure 10.
  • the first liquid is sheared by the second liquid at the connection point JCT. This causes droplets of the first liquid to be formed in the second liquid. That is, an O/W type emulsion is generated at the connection point JCT in which the first liquid is dispersed as droplets in the second liquid.
  • the O/W type emulsion flows through the fourth microchannel EM.
  • the first liquid flowing through the first microchannel D1 is introduced from the inlet S1 of the first microchannel D1.
  • the flow rate of the first liquid through the first microchannel D1 is preferably 0.1 mL/hr or more and 5.0 mL/hr or less, but is not limited thereto because the suitable flow rate depends on the flow path structure.
  • the second liquid flowing through the second microchannel C1 and the third microchannel C2 is introduced from the inlet P1 of the second microchannel C1 and the inlet P2 of the third microchannel C2, respectively.
  • the liquid delivery speed of the second liquid in the second microchannel C1 and the third microchannel C2 is preferably 3 times to 150 times, more preferably 10 times to 150 times, the liquid delivery speed of the first liquid in the first microchannel D1.
  • the liquid delivery speed of the second liquid in the second microchannel C1 is preferably equal to the liquid delivery speed of the second liquid in the third microchannel C2.
  • the raw material (siloxane compound) of the particles contained in the first liquid may adhere to the inside of the fourth microchannel EM.
  • the liquid delivery speeds in the second microchannel C1 and the third microchannel C2 are the same.
  • the O/W emulsion generated by the second liquid shearing the first liquid flows through the fourth microchannel EM and is then recovered from the recovery port EXT.
  • the temperature of the first liquid when the first liquid is introduced into the first microchannel, and the temperature of the second liquid when the second liquid is introduced into the second to third microchannels can both be room temperature or lower, but can be preferably at least 1°C above the freezing temperature of the second liquid and at most 10°C above the freezing temperature of the second liquid. Alternatively, they can be preferably at least 1°C above the freezing temperature of the second liquid and at most 0°C below the freezing temperature of the second liquid.
  • the temperature of the first liquid when the first liquid is introduced into the first microchannel and the temperature of the second liquid when the second liquid is introduced into the second to third microchannels may be the same or different. In this way, adhesion of the siloxane compound to the inner wall surface of the microchannel can be suppressed, and the generation and recovery of O/W emulsion can be performed for a longer period of time.
  • the solidified particle obtaining step S20 is specifically a step of obtaining solidified particles by solidifying the collected O/W emulsion droplets.
  • the solidified particles may be the desired silica particles or organopolysiloxane particles.
  • the solidified particle obtaining process S20 may, for example, include a gelling process S21 in which a siloxane compound (monomer and/or oligomer serving as raw material for silica particles or organopolysiloxane particles) contained in the first liquid that forms the droplets is subjected to a polycondensation reaction to generate gel particles, a drying process S22 in which the gel particles are dried, and a solidified particle collecting process S23 in which the solidified particles obtained by the drying are collected.
  • a gelling process S21 in which a siloxane compound (monomer and/or oligomer serving as raw material for silica particles or organopolysiloxane particles) contained in the first liquid that forms the droplets is subjected to a polycondensation reaction to generate gel particles
  • a drying process S22 in which the gel particles are dried
  • a solidified particle collecting process S23 in which the solidified particles obtained by the drying are collected.
  • the droplets of the O/W emulsion gel through a polycondensation reaction of the raw material monomers and/or oligomers, producing spherical gels (gel particles).
  • the reaction temperature in the polycondensation reaction is, for example, 5°C or higher and 70°C or lower, preferably 10°C or higher and 50°C or lower, and more preferably 20°C or higher and 40°C or lower.
  • the time required for the droplets to gel may be adjusted appropriately depending on the type of monomer and/or oligomer used as raw material, the reaction temperature, etc.
  • the time required for the droplets to gel may be, for example, 6 hours or more and 96 hours or less, 10 hours or more and 48 hours or less, or 18 hours or more and 36 hours or less, but is not limited to these.
  • the time required for the droplets to gel may be, for example, about 36 hours when the reaction temperature is 20°C, for example, about 24 hours when the reaction temperature is 30°C, and for example, about 18 hours when the reaction temperature is 40°C.
  • a catalyst may be used to promote the polycondensation reaction.
  • the catalyst include one or a combination of two or more selected from the following: base catalysts such as sodium hydroxide, sodium bicarbonate, ammonia, and amines; organometallic catalysts such as organoaluminum compounds, organozirconia compounds, and organotitanium compounds; and acid catalysts such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid.
  • base catalysts such as sodium hydroxide, sodium bicarbonate, ammonia, and amines
  • organometallic catalysts such as organoaluminum compounds, organozirconia compounds, and organotitanium compounds
  • acid catalysts such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid.
  • ammonia is preferred because it is less toxic, can be easily removed from the particles, and is inexpensive.
  • the amount of catalyst added is preferably 0.1% to 10% by mass, more preferably 0.5% to 3% by mass, based on the raw material solid content.
  • the gel particles generated in the gelling step S21 are dried.
  • the gel particles become solidified particles.
  • the gel particles may be dried, for example, by natural drying or heat drying.
  • the gel particles may be recovered from the liquid phase by solid-liquid separation before drying the gel particles.
  • the gel particles obtained by solid-liquid separation may be washed with an organic solvent (e.g., methanol) before drying.
  • the solidified particles i.e., silica particles or organopolysiloxane particles.
  • the firing step S30 is specifically a step of firing the solidified particles.
  • the firing step S30 is performed when it is desired to change the properties (e.g., hardness, material, water absorption rate, etc.) of the silica particles or organopolysiloxane particles obtained in the solidified particle obtaining step S20 to desired properties.
  • the firing conditions for the solidified particles may be adjusted as appropriate to suit the desired particle properties. For example, if the firing temperature is 500°C or higher, the organic groups contained in the organopolysiloxane particles are thermally decomposed. Therefore, silica particles can be obtained by firing organopolysiloxane particles at a temperature of 500°C or higher.
  • the firing conditions such as the firing temperature, heating conditions, and firing atmosphere, and varying the amount of decomposition of the organic groups contained in the particles, the particle properties can be changed.
  • the firing temperature of the solidified particles is, for example, but not limited to, 200°C or higher and 1200°C or lower, or 250°C or higher and 950°C or lower.
  • the firing temperature is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or higher and 300°C or lower.
  • the firing temperature is preferably 300°C or higher and 1200°C or lower, more preferably 300°C or higher and 950°C or lower.
  • the firing temperature is preferably 500°C or higher.
  • the firing time for the solidified particles is, for example, but not limited to, 3 hours or more and 10 hours or less, or 4 hours or more and 5 hours or less.
  • the atmospheric gas used when firing the solidified particles may be, for example, air, nitrogen, or oxygen.
  • Test Example 1 As Test Example 1, a test was carried out to produce solidified particles without carrying out a firing step.
  • Example 1 Preparation of microchannel structure Five quartz glass plates were cut and bonded together to prepare a microchannel structure A having the flow channel structure shown in Figures 1A and 1B.
  • polyvinyl alcohol was dissolved in water under stirring at 90 ° C. to prepare a 2.0% polyvinyl alcohol aqueous solution, which is the second liquid (continuous phase).
  • the microchannel structure A was placed so that the flow path was horizontal.
  • the first liquid was delivered from the inlet S1 of the first microchannel D1
  • the second liquid was delivered from the inlet P1 of the second microchannel C1 and the inlet P2 of the third microchannel C2.
  • the O/W type emulsion was recovered from the recovery port EXT of the fourth microchannel EM.
  • the flow rate of the first liquid in the first microchannel D1 was 1.0 mL/hr.
  • the flow rates of the second liquid in the second microchannel C1 and the third microchannel C2 were each 8.0 mL/hr.
  • the generation and recovery of the emulsion were carried out at room temperature.
  • the average droplet size of the O/W emulsion was determined using a microscope.
  • the average droplet size is shown in Table 1 below.
  • Example 2 to 11 Droplets of Examples 2 to 11 were produced under the same conditions as Example 1, except that the concentration of the first liquid, the concentration of the second liquid, the liquid feed rate of the first liquid, and the liquid feed rate of the second liquid were changed to the conditions shown in Table 1 below, and solidified particles (organopolysiloxane particles) were ultimately obtained.
  • the average particle size and CV value of each of the droplets and solidified particles of Examples 2 to 11 were determined using the same procedure as Example 1. The results are shown in Table 1 below.
  • Example 12 to 23> Instead of the microchannel structure A used in Example 1, a microchannel structure B having the following characteristics was prepared and used.
  • channel height d2 400 ⁇ m
  • channel height d3 400 ⁇ m
  • channel height d4 400 ⁇ m
  • Angle ⁇ 90°
  • the droplets of Examples 12 to 23 were generated under the same conditions as Example 1, except that the concentration of the first liquid, the concentration of the second liquid, the liquid feed rate of the first liquid, and the liquid feed rate of the second liquid were set as shown in Table 2 below, and solidified particles (organopolysiloxane particles) were ultimately obtained.
  • the average particle size and CV value of the droplets and solidified particles of Examples 12 to 23 were determined using the same procedure as Example 1. The results are shown in Table 2 below.
  • Examples 24 to 35> a microchannel structure C having the flow path structure shown in FIGS. 1A and 1C and the following characteristics was fabricated and used.
  • channel height d2 600 ⁇ m
  • channel height d3 600 ⁇ m
  • channel height d4 600 ⁇ m
  • Angle ⁇ 90°
  • Droplets of Examples 24 to 35 were generated under the same conditions as Example 1, except that the concentration of the first liquid, the concentration of the second liquid, the liquid feed rate of the first liquid, and the liquid feed rate of the second liquid were set as shown in Table 3 below, and solidified particles (organopolysiloxane particles) were ultimately obtained.
  • the average particle size and CV value of each of the droplets and solidified particles of Examples 24 to 35 were determined using the same procedure as Example 1. However, for solidified particles with an average particle size of 400 ⁇ m or more, the average particle size and CV value were determined using a microscope following the procedures explained in 1-1. and 1-2. above. The results are shown in Table 3 below.
  • Examples 36 to 47> Instead of the microchannel structure A used in Example 1, a microchannel structure D having the following characteristics was fabricated and used.
  • channel height d2 900 ⁇ m
  • channel height d3 900 ⁇ m
  • the droplets of Examples 36 to 47 were generated under the same conditions as Example 1, except that the concentration of the first liquid, the concentration of the second liquid, the liquid delivery speed of the first liquid, and the liquid delivery speed of the second liquid were set as shown in Table 4 below, and solidified particles (organopolysiloxane particles) were ultimately obtained. After that, following the procedures described in 1-1. and 1-2. above, the average particle size and CV value of each of the droplets and solidified particles of Examples 36 to 47 were determined using a microscope. The results are shown in Table 4 below.
  • Example 48 Droplets of Example 48 were produced under the same conditions as in Example 2, except that 60 g of toluene was added to 180 g of silicone oligomer (US-CF-2403 manufactured by Dow Chemical Company), and the resulting liquid was stirred for 5 minutes to obtain a 75% toluene dilution liquid as the first liquid, and solidified particles (organopolysiloxane particles) were finally obtained.
  • the average particle size and CV value of the droplets and solidified particles (organopolysiloxane particles) of Example 48 were determined using the same procedure as in Example 2. The results are shown in Table 5 below.
  • Test Example 1 confirmed that organopolysiloxane particles with an average particle size of 75 ⁇ m or more could be obtained. It was also confirmed that the average particle size could be adjusted by varying the flow path width and flow path height in the microchannel structure, the concentrations of the first liquid and the second liquid, and the liquid delivery speeds of the first liquid and the second liquid.
  • Test Example 2 As Test Example 2, a test was carried out in which a firing step was carried out to produce solidified particles.
  • Example 4-1 (1) Calcination of solidified particles and recovery of calcined solidified particles
  • the dried solidified particles obtained according to the procedure of Example 4 of Test Example 1 were transferred to a crucible and calcined for 5 hours in a muffle furnace (KP-1000C, manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) at 270° C. with an air supply rate of 0.36 L/min.
  • the calcined solidified particles (organopolysiloxane particles) obtained in this way were recovered.
  • Weight Loss Rate As explained in 1-5 above, the weight loss rate was determined when the particles were heated from 30° C. to 240° C. at a heating rate of 5° C./min, and then heated from 240° C. to 300° C. at a heating rate of 0.125° C./min.
  • the weight loss rate is a value that serves as an index of heat resistance, and a lower weight loss rate indicates higher heat resistance of the particles.
  • Example 15-1 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 15, solidified particles after firing (organopolysiloxane particles) of Example 15-1 were obtained under the same conditions as in Example 4-1, and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 33-1 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 33, solidified particles after firing (organopolysiloxane particles) of Example 33-1 were obtained under the same conditions as in Example 4-1, and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 24-1 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 24, the baked solidified particles of Example 24-1 (organopolysiloxane particles) were obtained under the same conditions as in Example 4-1, and the baked solidified particles were evaluated.
  • Example 46-1 The dried solidified particles of Example 4 were changed to those of Example 46, and the average particle size and CV value were calculated using a microscope as described in 1-1. and 1-2., and the baked solidified particles of Example 46-1 (organopolysiloxane particles) were obtained under the same conditions as in Example 4-1, and the baked solidified particles were evaluated.
  • Example 38-1 The dried solidified particles of Example 4 were changed to the dried solidified particles of Example 38, and solidified particles after firing (organopolysiloxane particles) of Example 38-1 were obtained under the same conditions as those of Example 4-1, except that a microscope was used in calculating the average particle size and CV value as described above in 1-1. and 1-2., and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 48-1 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 48, solidified particles after firing (organopolysiloxane particles) of Example 48-1 were obtained under the same conditions as in Example 4-1, and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 48-2 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 48 and changing the firing temperature to 550° C., solidified particles (silica particles) of Example 48-2 after firing were obtained under the same conditions as those of Example 4-1, and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 4-2 Solidified particles (silica particles) after firing of Example 4-2 were obtained under the same conditions as Example 4-1 except that the firing temperature was changed to 550° C., and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 14-1 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 14 and changing the firing temperature to 550° C., solidified particles (silica particles) after firing of Example 14-1 were obtained under the same conditions as those of Example 4-1, and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 29-1 Except for changing the dried solidified particles of Example 4 to the dried solidified particles of Example 29 and changing the firing temperature to 550° C., solidified particles (silica particles) of Example 29-1 after firing were obtained under the same conditions as those of Example 4-1, and the solidified particles after firing were evaluated.
  • Example 46-2 The dried solidified particles of Example 4 were changed to the dried solidified particles of Example 46, the firing temperature was changed to 550° C., and a microscope was used in the calculation of the average particle size and CV value as described in 1-1. and 1-2., and other conditions were the same as those of Example 4-1 to obtain the fired solidified particles of Example 46-2, and evaluate the fired solidified particles.
  • Example 37-1 The dried solidified particles of Example 4 were changed to the dried solidified particles of Example 37, the firing temperature was changed to 550° C., and a microscope was used in the calculation of the average particle size and CV value as described in 1-1. and 1-2., and other conditions were the same as those of Example 4-1 to obtain the fired solidified particles of Example 37-1, and evaluate the fired solidified particles.
  • Test Example 2 The results of Test Example 2 are shown in Table 6 below.
  • Test Example 2 confirmed that the present invention can produce organopolysiloxane particles and silica particles with an average particle size of 75 ⁇ m or more and a particle size CV value of 10% or less. It was also confirmed that these particles have high average sphericity, high heat resistance, and a low impurity content.
  • Test Example 3 In Test Example 3, a test was conducted regarding the temperatures at the time when the first liquid and the second liquid were introduced into each microchannel.
  • Microchannel structure 10 Flow path structure 20 Connection portion 21 Step surface D1 First microchannel C1 Second microchannel C2 Third microchannel EM Fourth microchannel JCT Connection portion

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Abstract

平均粒径が70μmより大きく単分散性の高いシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子を提供すること。 本発明は、平均粒径が75μm以上であり、粒径のCV値が10%以下である、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子を提供する。また、本発明は、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法を提供する。前記製造方法において、第1、第2、第3、及び第4マイクロチャネルが接続部において接続されている流路構造を有するマイクロチャネル構造体が用いられる。前記製造方法は、前記第1マイクロチャネルにシロキサン化合物を含む疎水性の第1液体を流し、且つ、前記第2及び第3マイクロチャネルに親水性の第2液体を流して、前記接続部において生成したO/W型エマルションを前記第4マイクロチャネルから回収する工程と、回収された前記O/W型エマルションの液滴を固化させて固化粒子を得る工程と、を含む。

Description

シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子、並びにこれらの製造方法
 本発明は、シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子、並びにこれらの製造方法に関する。
 従来、粒径の大きなシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子を製造する技術が種々提案されている。例えば、下記特許文献1には、特定のシード粒子を成長させて、平均粒径が約10μmよりも大きく粒径分布が単分散の粒子を製造する技術が開示されている。また、下記特許文献2には、シリコーン粒子を製造する技術が開示されており、当該シリコーン粒子は0.1μm以上500μm以下の粒子径を有することが記載されている。
特開2008-88430号公報 国際公開第2016/181860号
 上記特許文献1に記載の技術により単分散の粒子が得られるが、当該粒子の粒径は、実際のところ70μmが上限である。また、上記特許文献2の実施例に記載されているシリコーン粒子の粒径の最大値は10.2μmであり、特許文献2に記載の技術を用いて粒径が70μmを超える粒子を得ることは容易ではないと推測される。さらに、特許文献2に記載の技術では、粒径の増大と単分散性の向上との両立を図ることは困難であると考えられる。このように、特許文献1及び2の技術では、粒径が70μmより大きく且つ単分散性の高い粒子を得ることは難しい。
 そこで、本発明は、平均粒径が70μmより大きく単分散性の高いシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子を提供することを主目的とする。
 すなわち、本発明は、平均粒径が75μm以上であり、粒径のCV値が10%以下である、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子を提供する。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子は、10%圧縮弾性率が、0.1GPa以上50GPa以下であってよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子は、平均真球度が0.9以上であってよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子は、5℃/分の昇温速度で30℃から240℃まで加熱し、次いで0.125℃/分の昇温速度で240℃から300℃まで加熱した際の重量減少率が、10%以下であってよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子は、不純物として含まれるNa、K、及びClの各元素の含有率が、それぞれ20ppm以下であってよい。
 また、本発明は、
 第1、第2、第3、及び第4マイクロチャネルが接続部において接続されている流路構造を有するマイクロチャネル構造体を用いて、
 前記第1マイクロチャネルにシロキサン化合物を含む疎水性の第1液体を流し、且つ、前記第2及び第3マイクロチャネルに親水性の第2液体を流して、前記接続部において生成したO/W型エマルションを前記第4マイクロチャネルから回収する工程と、
 回収された前記O/W型エマルションの液滴を固化させて固化粒子を得る工程と、
 を含む、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法も提供する。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法において、前記O/W型エマルションの液滴の目標とする平均粒径をx[μm]とした場合において、
 前記第1マイクロチャネルの流路幅w1及び流路高d1と、前記第2マイクロチャネルの流路幅w2と、前記第3マイクロチャネルの流路幅w3とが、いずれも0.47x以上1.05x以下であってよく、且つ、
 前記第2マイクロチャネルの流路高d2と、前記第3マイクロチャネルの流路高d3と、前記第4マイクロチャネルの流路幅w4及び流路高d4とが、いずれも0.95x以上2.11x以下であってよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法において、前記第1マイクロチャネルの延びる方向と、前記第2及び第3マイクロチャネルの延びる方向とのなす角度が、15°以上90°以下であってよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法において、前記第2マイクロチャネルの流路幅w2と、前記第3マイクロチャネルの流路幅w3とが等しくてよく、且つ、前記第2マイクロチャネルの流路高d2と、前記第3マイクロチャネルの流路高d3と、前記第4マイクロチャネルの流路高d4とが等しくてよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法において、前記第1マイクロチャネルの中心線と前記第4マイクロチャネルの中心線とが、同一直線上に位置していてよい。
 前記シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法において、前記第1マイクロチャネルの流路幅w1が、前記第4マイクロチャネルの流路幅w4より狭く、前記第1マイクロチャネルの流路高d1が、前記第4マイクロチャネルの流路高d4より低くてよく、前記流路構造の前記接続部が、前記第1マイクロチャネルの端部と前記第4マイクロチャネルの端部とが段差を有して連結された連結部を含んでいてよく、前記連結部において、前記第4マイクロチャネルの流路壁が、前記第1マイクロチャネルの流路壁から、高さ方向両側に(d4-d1)/2ずつ離隔しており、幅方向両側に(w4-w1)/2ずつ離隔していてよい。
 本発明により、平均粒径が70μmより大きく単分散性の高いシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子が提供される。なお、本発明の効果は、ここに記載された効果に限定されず、本明細書内に記載されたいずれかの効果であってもよい。
マイクロチャネル構造体の一例を示す図である 流路構造における連結部を第1マイクロチャネル側から見た模式図である 粒子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
 以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態を示したものであり、本発明の範囲がこれらの実施形態のみに限定されることはない。
1.シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子
 本発明の一実施形態に係るシリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子について説明する。本明細書において、本実施形態のシリカ粒子とオルガノポリシロキサン粒子とを区別しない場合には、両者をまとめて「本実施形態の粒子」と表記することがある。
1-1.平均粒径
 本実施形態の粒子の平均粒径は、75μm以上である。当該平均粒径は、例えば本実施形態の粒子の用途に応じて、当業者により調整されてよい。平均粒径の下限は、例えば、80μm以上、90μm以上、100μm以上、110μm以上、120μm以上、130μm以上、150μm以上、200μm以上、210μm以上、220μm以上、230μm以上、240μm以上、250μm以上、300μm以上、350μm以上、400μm以上、450μm以上、又は500μm以上である。平均粒径の上限は、例えば、900μm以下、850μm以下、800μm以下、750μm以下、又は700μm以下である。平均粒径の好ましい数値範囲は、上記で述べた下限及び上限から選択された組み合わせであってよい。平均粒径は、例えば、75μm以上900μm以下、80μm以上900μm以下、85μm以上850μm以下、90μm以上800μm以下、95μm以上750μm以下、又は100μm以上700μm以下であってよい。
 本実施形態の粒子の平均粒径は、コールターカウンター又はマイクロスコープを用いて求められる。具体的には、回収されたO/Wエマルションの液滴の平均粒経を測定する場合はマイクロスコープを用いて求められる。固化粒子取得工程以降の粒子については、平均粒径が400μm未満の場合にはコールターカウンターにより測定された値が採用され、平均粒径が400μm以上の場合にはマイクロスコープを用いて求められた値が採用される。コールターカウンターは、大きな粒子の粒径測定に適していない場合がある。そのため、平均粒径が400μm以上の粒子の場合、粒径はマイクロスコープを用いて測定される。
 コールターカウンターによる平均粒径の測定においては、例えば、ベックマン・コールター社製のMultisizer 3(アパーチャー径560μm)が用いられうる。
 マイクロスコープを用いる場合、平均粒径は以下の手順により求められる。
 ガラスプレート上に粒子を散布し、マイクロスコープシステム((株)キーエンス;VHX-5000)を用いて、100個以上の粒子につき直径を測定し、その平均値を以て平均粒径とする。拡大倍率は平均粒径に合わせて適宜調節することが望ましく、たとえば平均粒径400μmの粒子では100倍、平均粒径800μmの粒子では50倍とする。
 本実施形態の粒子は、従来の同種の粒子と比べて平均粒径が大きい。加えて、本実施形態の粒子は、下記1-2.で述べるように粒径のCV値が10%以下と低く、すなわち単分散性が高い。このように、本実施形態の粒子は、平均粒径が大きく単分散性の高い粒子である。
1-2.粒径のCV値
 本実施形態において、粒径のCV値は10%以下であり、好ましくは5.0%以下、より好ましくは4.0%以下、さらにより好ましくは3.0%以下、特に好ましくは2.0%以下である。粒径のCV値が低いほど、粒子の単分散性が高いことを示す。
 粒径のCV値は、以下の式(1)により求められる。
 粒径のCV値(%)=(粒径の標準偏差/平均粒径)×100 ・・・(1)
 上記式(1)における平均粒径は、上記1-1.において説明した手順により求められる。
 上記式(1)における粒径の標準偏差は、固化粒子取得工程以降の粒子について、平均粒径が400μm未満の場合にはコールターカウンターにより測定された値が採用され、平均粒径が400μm以上の場合にはマイクロスコープによって求められた値が採用される。
 コールターカウンターによる粒径の標準偏差の測定においては、例えば、ベックマン・コールター社製のMultisizer 3(アパーチャー径560μm)が用いられうる。
 マイクロスコープを用いる場合、粒径の標準偏差は以下の手順により求められる。
 ガラスプレート上に粒子を散布し、マイクロスコープシステム((株)キーエンス;VHX-5000)を用いて、100個以上の粒子につき直径を測定し、各粒子の直径と、上記1-1.で算出した平均粒径から、標準偏差を算出する。
1-3.10%圧縮弾性率
 本実施形態の粒子の10%圧縮弾性率は、例えば本実施形態の粒子の用途に応じて、当業者により調整されてよい。10%圧縮弾性率の下限は、例えば、0.1GPa以上、0.5GPa以上、又は1.0GPa以上である。10%圧縮弾性率の上限は、例えば、50GPa以下、40GPa以下、30GPa以下、20GPa以下、又は15GPa以下である。10%圧縮弾性率の好ましい数値範囲は、上記で述べた下限及び上限から選択された組み合わせであってよい。10%圧縮弾性率は、例えば、0.1GPa以上50GPa以下、0.1GPa以上40GPa以下、0.1GPa以上30GPa以下、0.5GPa以上20GPa以下、1.0GPa以上20GPa以下、又は1.0GPa以上15GPa以下であってよい。10%圧縮弾性率が小さいほど、粒子が柔らかいことを示す。10%圧縮弾性率が大きいほど、粒子が硬いことを示す。本実施形態の粒子は、柔らかい粒子に適した用途から硬い粒子に適した用途まで、様々な用途に適用可能である。
 10%圧縮弾性率は、以下の手順により求められる。粒子を、平面加工板(SKS平板)上に散布し、島津製作所社製「MCTシリーズ」「MSTシリーズ」を用いて圧縮変位量が粒径Zの10%となるまで粒子を変形させる。粒子が10%変形した際の荷重Fと、圧縮変位量Dxを求め、下記数式(2)を用いて、10%圧縮弾性率Eを算出する。なお、Kは粒子のポアソン比(定数0.38)、rは粒子の半径である。
 
1-4.平均真球度
 本実施形態の粒子の平均真球度は、好ましくは0.9以上、より好ましくは0.95以上、さらにより好ましくは0.99以上である。当該平均真球度の上限は、理論上1以下である。平均真球度が1に近いほど、粒子が真球に近い形状であることを示す。
 平均真球度は、以下の手順により求められる。まず、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製、VHX-5000)を用いて、複数の対象粒子の像を撮影する。次に、任意の100個の粒子のそれぞれについて、最短径(a)を最長径(b)で除することにより(すなわち、a/b)、真球度を求める。得られた100個の真球度を算術平均して得られた値が、本実施形態の粒子の平均真球度である。拡大倍率は粒径に合わせて適宜調節することが望ましく、たとえば平均粒径100μmの粒子では500倍、200μmの粒子では200倍、400μmの粒子では100倍、粒径800μmの粒子では50倍とする。
1-5.重量減少率
 本実施形態の粒子において、5℃/分の昇温速度で30℃から240℃まで加熱し、次いで0.125℃/分の昇温速度で240℃から300℃まで加熱した際の重量減少率は、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、さらにより好ましくは2%以下、特に好ましくは1.5%以下である。当該重量減少率が低いほど、粒子の耐熱性が高いことを示す。上記条件下における粒子の重量は、例えば、熱重量示差熱分析装置(TG8121、(株)リガク)を用いて測定することができる。
1-6.不純物含有率
 本実施形態の粒子において、不純物として含まれるNa、K、及びClの各元素の含有率は、それぞれ、好ましくは20ppm以下、より好ましくは10ppm以下、さらにより好ましくは5ppm以下である。また、不純物として含まれるNaの含有率は、特に好ましくは、4.5ppm以下である。不純物として含まれるKの含有率は、特に好ましくは、1ppm以下、又は0.5ppm以下である。不純物として含まれるClの含有率は、特に好ましくは、3ppm以下、又は2ppm以下である。
 不純物として含まれるNa、K、及びClの各元素の含有率は、以下の手順により求められる。第一に、Na及びKの含有率を求める手順について説明する。まず、秤量した試料(粒子)をフッ化水素酸及び硝酸で加熱分解後、蒸発乾固させる。放冷後、フッ化水素酸及び硝酸で残渣を溶解し、超純水で定容し、検液とする。アジレント・テクノロジー社製Agilent8800を用いて、ICP-MS法(誘導結合プラズマ質量分析法)により、上記検液中のNa及びKの定量分析を行う。これにより、試料(粒子)におけるNa及びKのそれぞれの含有率が得られる。
 第二に、Clの含有率を求める手順について説明する。まず、秤量した試料(粒子)を超純水に浸漬し、高温圧力容器中121℃で10時間加熱する。これにより得られた液体(抽出液)を0.45μmのフィルターに通して、検液とする。サーモフィッシャーサイエンティフィック社製ICS-2100を用いて、IC法(イオンクロマトグラフィー法)により、上記検液中のCl(塩化物イオン)の定量分析を行う。これにより得られた値を、試料(粒子)におけるClの含有率とする。
 本実施形態の粒子において、不純物として含まれるNa、K、及びClの各元素の含有率は、上述のとおり低い。すなわち、本実施形態の粒子は、不純物が少なく、高純度である。そのため、本実施形態の粒子は、高純度であることが求められる用途(例えば電子材料)にも適している。
1-7.原料
 本実施形態の粒子は、好ましくは、ラジカル重合性基(ラジカル重合性を有する官能基)を有しない原料(具体的には後述するシロキサン化合物)を用いて製造される。すなわち、本実施形態の粒子は、好ましくは、ラジカル重合を利用せずに製造された粒子である。
 シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子を製造可能な従来技術の中には、ラジカル重合性基を有する原料(例えばラジカル重合性モノマー)を用い、ラジカル重合を行って粒子を得るものがある(例えば上記特許文献2)。しかしながら、ラジカル重合性基を有する原料を用いて製造された粒子は、耐熱性に劣る場合がある。本実施形態の粒子を製造する際に、ラジカル重合性基を有しない原料を用いることは、粒子の耐熱性の向上に寄与しうる。
1-8.用途
 本実施形態の粒子は、精密な粒径制御、単分散性等の特長を活かし、たとえば平均粒径100~300μmでは、液晶パネルや積層チップ、車載センサ用のギャップ材、などに応用可能である。また400μm以上では、ポリイミドフィルムや光学フィルムなど、高膜厚の高分子フィルム用のギャップ材、などに応用可能である。
2.シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子の製造方法
 本発明の一実施形態に係るシリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子の製造方法について説明する。本明細書において、シリカ粒子の製造方法とオルガノポリシロキサン粒子の製造方法とを区別しない場合には、両者をまとめて「本実施形態の粒子の製造方法」と表記することがある。
 本実施形態の粒子の製造方法は、第1、第2、第3、及び第4マイクロチャネルが接続部において接続されている流路構造を有するマイクロチャネル構造体を用いることを含む。当該製造方法は、第1マイクロチャネルにシロキサン化合物を含む疎水性の第1液体を流し、且つ、第2及び第3マイクロチャネルに親水性の第2液体を流して、接続部において生成したO/W型エマルションを第4マイクロチャネルから回収する工程と、回収されたO/W型エマルションの液滴を固化させて固化粒子を得る工程と、を含む。以下、図面を参照しながら、まず上記マイクロチャネル構造体について説明し、次に製造工程について説明する。
2-1.マイクロチャネル構造体
 図1は、マイクロチャネル構造体1の一例を示す図である。図1の上側(図1A)は、マイクロチャネル構造体1の平面視における模式図である。図1の下側(図1B)は、図1Aに示されるマイクロチャネル構造体1のX-X線矢視方向断面図である。
 図1に示されるマイクロチャネル構造体1は、流路構造10を有している。流路構造10において、第1マイクロチャネルD1、第2マイクロチャネルC1、第3マイクロチャネルC2、及び第4マイクロチャネルEMは、接続部JCTで接続されている。
 第1マイクロチャネルD1、第2マイクロチャネルC1、第3マイクロチャネルC2、及び第4マイクロチャネルEMは、液体が流れる流路である。第1から第4マイクロチャネルにおいて、液体の流れ方向に直交する方向の断面形状は、例えば正方形状、矩形状、又は円形状などであり、好ましくは正方形状又は矩形状である。
 第1マイクロチャネルD1は、シロキサン化合物を含む疎水性の第1液体が流れる流路である。当該シロキサン化合物を含む疎水性の第1液体は、後述するO/W型エマルションにおける分散相(Disperse Phase:DP)に相当する。第1マイクロチャネルD1は、当該第1液体を導入するための導入口S1を備える。
 第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2は、それぞれ、親水性の第2液体が流れる流路である。当該親水性の第2液体は、後述するO/W型エマルションにおける連続相(Continuous Phase:CP)に相当する。第2マイクロチャネルC1は、当該第2液体を導入するための導入口P1を備える。第3マイクロチャネルC2は、当該第2液体を導入するための導入口P2を備える。
 第1マイクロチャネルD1を流れる第1液体は、接続部JCTにおいて、第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2を流れる第2液体と合流する。第1液体は、接続部JCTにおいて、第2液体によってせん断される。これにより、第2液体中に第1液体が液滴として分散したO/W型エマルションが生成する。詳細は後述するが、O/W型エマルションの液滴を固化させることにより、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子が得られる。
 第4マイクロチャネルEMは、上記O/W型エマルションが流れる流路である。第4マイクロチャネルEMは、当該O/W型エマルションを回収するための回収口EXTを備える。
 マイクロチャネル構造体1の形状は、例えば平板上である。マイクロチャネル構造体1は、例えば、マイクロチャネルが形成された複数の基板(例えば石英ガラス板)が貼り合わせられることにより作製されうる。
 流路構造10は、O/W型エマルション中の液滴をより均質化させるため、以下にて説明する構成を有することが好ましい。液滴を均質化させることにより、より均質なシリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子が得られうる。
 図1Aに示されるとおり、第1マイクロチャネルD1の延びる方向と第2マイクロチャネルC1の延びる方向とのなす角度θは、好ましくは、第1マイクロチャネルD1の延びる方向と第3マイクロチャネルC2の延びる方向とのなす角度θと等しい。この場合において、第1マイクロチャネルD1の延びる方向と、第2及び第3マイクロチャネルC1、C2の延びる方向とのなす角度θは、好ましくは15°以上90°以下、より好ましくは30°以上90°以下、さらにより好ましくは60°以上90°以下である。
 第1マイクロチャネルD1の延びる方向と第4マイクロチャネルの延びる方向とのなす角度は、好ましくは90°以上180°以下、より好ましくは135°以上180°以下、さらにより好ましくは180°である。
 第1マイクロチャネルD1、第2マイクロチャネルC1、第3マイクロチャネルC2、及び第4マイクロチャネルEMは、それぞれ、好ましくは水平に設けられている。すなわち、第1から第4マイクロチャネルは、それぞれ、好ましくは重力方向に対して直交する方向に延びている。
 好ましい態様において、第1マイクロチャネルD1の中心線と第4マイクロチャネルの中心線とは、同一直線上に位置している。
 第1マイクロチャネルD1の流路高d1は、好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1の0.5倍以上1.5倍以下であり、より好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1と等しい。なお、本明細書において説明する流路幅及び流路高の単位は「μm」である。
 第2マイクロチャネルC1の流路幅w2は、好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1の0.5倍以上1.5倍以下であり、より好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1と等しい。第3マイクロチャネルC2の流路幅w3は、好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1の0.5倍以上1.5倍以下であり、より好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1と等しい。さらにより好ましくは、第1マイクロチャネルD1の流路幅w1と、第2マイクロチャネルC1の流路幅w2と、第3マイクロチャネルC2の流路幅w3とは等しい。
 第4マイクロチャネルEMの流路幅w4は、好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1の1.5倍以上2.5倍以下であり、より好ましくは第1マイクロチャネルD1の流路幅w1の2倍である。
 第4マイクロチャネルEMの流路高d4は、好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路幅w4の0.5倍以上1.5倍以下であり、より好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路幅w4と等しい。
 第2マイクロチャネルC1の流路高d2は、好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路高d4の0.5倍以上1.5倍以下であり、より好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路高d4と等しい。第3マイクロチャネルC2の流路高d3は、好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路高d4の0.5倍以上1.5倍以下であり、より好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路高d4と等しい。さらにより好ましくは、第2マイクロチャネルC1の流路高d2と、第3マイクロチャネルC2の流路高d3と、第4マイクロチャネルEMの流路高d4とは等しい。
 第1マイクロチャネルC1の流路幅w1は、好ましくは第4マイクロチャネルEMの流路幅w4より狭い。第1マイクロチャネルの流路高d1は、好ましくは第4マイクロチャネルの流路高d4より低い。この場合において、流路構造10の接続部JCTは、図1Bに示されるとおり、好ましくは、第1マイクロチャネルD1の端部と第4マイクロチャネルEMの端部とが段差を有して連結された連結部20を含む。
 より具体的には、第1マイクロチャネルD1の端部と第4マイクロチャネルEMの端部とは、段差面21を介して連結されている。段差面21は、第1マイクロチャネルD1の流路壁を取り囲んで形成されている。このような構成により、第1マイクロチャネルD1と第4マイクロチャネルEMとの間には段状の高低差が設けられている。
 図2は、流路構造10における連結部20を第1マイクロチャネルD1側から見た模式図である。図1B及び図2に示されるとおり、連結部20において、第4マイクロチャネルEMの流路壁は、第1マイクロチャネルD1の流路壁から、高さ方向両側に(d4-d1)/2ずつ離隔していることが好ましい。また、図2に示されるとおり、連結部20において、第4マイクロチャネルEMの流路壁は、第1マイクロチャネルD1の流路壁から、幅方向両側に(w4-w1)/2ずつ離隔していることが好ましい。
 例えば、第1マイクロチャネルD1及び第4マイクロチャネルEMの高さ方向を上下方向とする。図1B及び図2に示されるとおり、第4マイクロチャネルEMの流路壁は、第1マイクロチャネルD1の流路壁から、上方向及び下方向の両方に等間隔で離れている。また、第1マイクロチャネルD1及び第4マイクロチャネルEMの幅方向を左右方向とする。図1Bに示されるとおり、第4マイクロチャネルEMの流路壁は、第1マイクロチャネルD1の流路壁から、右方向及び左方向の両方に等間隔で離れている。
 本実施形態の粒子の製造方法においては、上記で述べたとおり、流路構造10において、親水性の第2液体中にシロキサン化合物を含む疎水性の第1液体が液滴として分散したO/W型エマルションが生成される。例えば、O/W型エマルションの液滴の目標とする平均粒径をx[μm]とする。この場合において、第1マイクロチャネルD1の流路幅w1及び流路高d1、第2マイクロチャネルC1の流路幅w2、並びに第3マイクロチャネルC2の流路幅w3は、いずれも、例えば0.47x以上1.05x以下、好ましくは0.5x以上x以下である。また、第2マイクロチャネルC1の流路高d2、第3マイクロチャネルC2の流路高d3、並びに第4マイクロチャネルEMの流路幅w4及び流路高d4は、いずれも、0.95x以上2.11x以下、好ましくはx以上2x以下である。
2-2.製造工程
 本実施形態の粒子の製造方法は、マイクロチャネル構造体1を用いて、O/W型エマルションを回収する工程(以下「エマルション回収工程」ともいう。)と、O/W型エマルションの液滴を固化させて固化粒子を得る工程(以下「固化粒子取得工程」ともいう。)とを含む。また、本実施形態の粒子の製造方法は、上記固化粒子を焼成する工程(以下「焼成工程」ともいう。)を含んでもよい。
 図3は、本実施形態の粒子の製造方法の一例を示すフローチャートである。図3に示されるとおり、本実施形態の粒子の製造方法は、エマルション回収工程S10と固化粒子取得工程S20とを含み、必要に応じてさらに焼成工程S30を含む。以下、これらの工程について順に説明する。
2-2-1.エマルション回収工程
 エマルション回収工程S10は、具体的には、第1マイクロチャネルD1にシロキサン化合物を含む疎水性の第1液体を流し、且つ、第2及び第3マイクロチャネルC1、C2に親水性の第2液体を流して、接続部JCTにおいて生成したO/W型エマルションを第4マイクロチャネルEMから回収する工程である。
 第1液体は、O/W型エマルションにおける分散相に相当する。第1液体は、シロキサン化合物を含む疎水性の液体である。シロキサン化合物は、シロキサン結合を有する化合物である。シロキサン化合物は、具体的には、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の原料となるモノマー及び/又はオリゴマーであり、好ましくは、シリコンアルコキシド(例えばメチルトリメトキシシラン)及びそのオリゴマー、並びにシリコーンオリゴマーである。
 シロキサン化合物は、好ましくはラジカル重合性基(ラジカル重合性を有する官能基)を有しない化合物であり、具体例としてはラジカル重合性基を有しないモノマー及び/又はオリゴマーである。ラジカル重合性基を有しない原料(シロキサン化合物)を用いることにより、最終的に得られる粒子の耐熱性が向上されうる。
 第1液体は、上記シロキサン化合物を疎水性溶媒で希釈することにより調製されうる。当該疎水性溶媒としては、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒、n-ヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、クロロホルムなどの有機ハロゲン系溶媒、ジエチルエーテルなどの無極性疎水性溶媒、及び酢酸エチルなどの極性疎水性溶媒から選択される1種又は2種以上の組み合わせが挙げられる。上記疎水性溶媒は、好ましくは、トルエン、n-ヘキサン、オクタン、クロロホルム、ジエチルエーテル、及び酢酸エチルから選択される1種又は2種以上の組み合わせである。
 第1液体におけるシロキサン化合物の含有割合の下限は、例えば1質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらにより好ましくは60質量%以上である。第1液体におけるシロキサン化合物の含有割合の上限は、例えば95質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。第1液体におけるシロキサン化合物の含有割合の好ましい数値範囲は、上記で述べた下限及び上限から選択された組み合わせであってよい。第1液体におけるシロキサン化合物の含有割合は、例えば1質量%以上95質量%以下、好ましくは25質量%以上85質量%以下、より好ましくは40質量%以上85質量%以下、さらにより好ましくは60質量%以上80質量%以下である。
 第1液体中のシロキサン化合物の含有割合を高くすることにより(疎水性溶媒の含有割合を低くすることにより)、O/W型エマルション中の第1液体からなる液滴の平均粒径が、固化工程などを経て得られるシリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子の平均粒径に近くなり、目的とする平均粒径への初期段階の制御が比較的容易なものとなりうる。
 第1液体中のシロキサン化合物の含有割合を低くすることにより(疎水性溶媒の含有割合を高くすることにより)、マイクロチャネルの内側に原料であるシロキサン化合物が付着することを抑制できる。加えて、最終的に得られるシリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子の平均粒径が小さくなりうる。O/W型エマルション中の第1液体からなる液滴は、後述する固化工程などを経て、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子となる。その際、液滴に含まれる疎水性溶媒が取り除かれることで、最終的に、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子が得られる。第1液体中の疎水性溶媒の割合が高いほど、液滴から取り除かれる疎水性溶媒の割合も高くなり、その結果、最終的に得られる粒子の平均粒径がより小さくなる傾向がある。このように、第1液体中の疎水性溶媒の割合を調整することにより、シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子の平均粒径を調整できる場合がある。
 第2液体は、O/W型エマルションにおける連続相に相当する。第2液体は、親水性の液体である。親水性の液体は、例えば親水性溶媒を含む。親水性溶媒としては、例えば、水、アルコール、及びアルコール溶液(水とアルコールとの混合溶媒)が挙げられる。
 第2液体は、好ましくは界面活性剤を含む。界面活性剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、及びノニオン系界面活性剤が挙げられる。アニオン系界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸塩、及びポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩が挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、例えば、高分子界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、及びポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合体が挙げられる。第2液体に含まれる界面活性剤は、好ましくは高分子界面活性剤である。高分子界面活性剤は、好ましくは、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリエチレングリコール、及びカルボキシメチルセルロースから選択される1種又は2種以上の組み合わせである。
 第2液体における界面活性剤の含有割合は、O/W型エマルションの効率的な生成と製造コストの観点から、好ましくは0.2質量%以上5.0質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上3.0質量%以下である。
 第1液体及び第2液体は、好ましくは、シリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子を構成する成分以外の、金属元素及びハロゲン元素を含まない。これにより、高純度のシリカ粒子及びオルガノポリシロキサン粒子が得られうる。
 エマルション回収工程S10において、第1液体は第1マイクロチャネルD1を流れ、第2液体は第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2を流れる。第1液体と第2液体は、流路構造10の接続部JCTで合流する。第1液体は、接続部JCTにおいて、第2液体によってせん断される。これにより、第2液体中に第1液体の液滴が形成される。すなわち、接続部JCTにおいて、第2液体中に第1液体が液滴として分散したO/W型エマルションが生成する。当該O/W型エマルションは、第4マイクロチャネルEMを流れる。
 第1マイクロチャネルD1を流れる第1液体は、第1マイクロチャネルD1の導入口S1から導入される。第1マイクロチャネルD1における第1液体の送液速度は、好ましくは0.1mL/hr以上5.0mL/hr以下であるが、好適な送液速度は流路構造によるため、この限りではない。
 第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2を流れる第2液体は、第2マイクロチャネルC1の導入口P1及び第3マイクロチャネルC2の導入口P2のそれぞれから導入される。第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2における第2液体の送液速度は、それぞれ、第1マイクロチャネルD1における第1液体の送液速度の3倍以上150倍以下が好ましく、10倍以上150倍以下がより好ましい。第2マイクロチャネルC1における第2液体の送液速度は、好ましくは、第3マイクロチャネルC2における第2液体の送液速度と等しい。第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2における送液速度が異なる場合、第1液体からなる液滴の一部が第4マイクロチャネルEMの内側と接触することがある。この場合、第1液体に含まれる粒子の原料(シロキサン化合物)が第4マイクロチャネルEMの内側に付着することがある。このような原料の付着を抑制するため、第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2における送液速度は同一であることが好ましい。 
 第2液体が第1液体をせん断することにより生成したO/W型エマルションは、第4マイクロチャネルEMを流れ、その後、回収口EXTから回収される。
 第1液体が第1マイクロチャネルに導入される時点での第1液体の温度、及び第2液体が第2マイクロチャネル乃至第3マイクロチャネルに導入される時点での第2液体の温度は、いずれも常温以下とすることができるが、好ましくは第2液体の凍結温度+1℃以上、第2液体の凍結温度+10℃以下とすることができる。もしくは好ましくは第2液体の凍結温度+1℃以上、0℃以下とすることができる。前記範囲内であれば、第1液体が第1マイクロチャネルに導入される時点での第1液体の温度と第2液体が第2マイクロチャネル乃至第3マイクロチャネルに導入される時点での第2液体の温度は同じであってもよく、異なっていてもよい。このようにすることで、マイクロチャネル内壁面におけるシロキサン化合物の付着を抑制することができ、より長時間のO/Wエマルションの生成および回収が可能となる。
2-2-2.固化粒子取得工程
 固化粒子取得工程S20は、具体的には、回収されたO/W型エマルションの液滴を固化させて固化粒子を取得する工程である。当該固化粒子が、目的とするシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子でありうる。
 固化粒子取得工程S20は、一例として、液滴を形成する第1液体に含まれるシロキサン化合物(シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の原料となるモノマー及び/又はオリゴマー)を重縮合反応させてゲル粒子を生成させるゲル化工程S21と、当該ゲル粒子を乾燥させる乾燥工程S22と、当該乾燥により得られた固化粒子を回収する固化粒子回収工程S23とを含んでいてよい。
 まず、ゲル化工程S21において、原料となるモノマー及び/又はオリゴマーの重縮合反応により、O/W型エマルションの液滴がゲル化して、球状のゲル(ゲル粒子)が生成する。
 重縮合反応における反応温度は、例えば5℃以上70℃以下、好ましくは10℃以上50℃以下、より好ましくは20℃以上40℃以下である。
 液滴のゲル化に要する時間は、原料となるモノマー及び/又はオリゴマーの種類及び反応温度などに応じて適宜調整されてよい。液滴のゲル化に要する時間は、例えば、6時間以上96時間以下、10時間以上48時間以下、又は18時間以上36時間以下であるが、これらに限定されない。液滴のゲル化に要する時間は、反応温度が20℃の場合、一例として36時間程度であってよく、反応温度が30℃の場合、一例として24時間程度であってよく、反応温度が40℃の場合、一例として18時間程度であってよい。
 ゲル化工程S21において、重縮合反応を促進させるために、触媒が用いられてよい。触媒の種類としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア、及びアミンなどの塩基触媒;有機アルミニウム化合物、有機ジルコニア化合物、及び有機チタン化合物などの有機金属触媒;硝酸、硫酸、塩酸、及びリン酸などの酸触媒から選択される1種又は2種以上の組み合わせが挙げられる。これらの触媒の中でも、毒性が少なく、粒子から容易に除去可能であり、且つ安価であることから、アンモニアが好ましい。
 触媒の添加量は、好ましくは、原料固形分に対し質量で0.1%以上10%以下、より好ましくは0.5%以上3%以下である。触媒の添加量を10%以下とすることにより、重縮合反応の反応速度が過度に速くなることを抑制できる。反応速度が過度に速いと、ゲル粒子の内部に気泡が生じる場合がある。触媒の添加量によって反応速度を調整することにより、当該気泡の発生を抑制できる。
 次に、乾燥工程S22において、ゲル化工程S21において生成したゲル粒子を乾燥させる。これにより、ゲル粒子は固化粒子となる。ゲル粒子の乾燥は、例えば自然乾燥又は加熱乾燥などにより行われてよい。
 なお、乾燥工程S22において、ゲル粒子を乾燥させる前に、固液分離によりゲル粒子を液相から回収してもよい。また、固液分離により得られたゲル粒子を、乾燥させる前に、有機溶媒(例えばメタノール)により洗浄してもよい。
 最後に、固化粒子回収工程S23において、上記固化粒子(すなわちシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子)を回収する。
2-2-3.焼成工程
 焼成工程S30は、具体的には、上記固化粒子を焼成する工程である。焼成工程S30は、固化粒子取得工程S20により得られたシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の特性(例えば、硬さ、材質、及び吸水率など)を、求める特性に変化させたい場合に行われる。
 固化粒子の焼成条件は、目的とする粒子の特性に合わせて適宜調整されてよい。例えば焼成温度が500℃以上であると、オルガノポリシロキサン粒子に含まれている有機基が熱分解される。そのため、オルガノポリシロキサン粒子を500℃以上の温度で焼成することにより、シリカ粒子が得られうる。焼成温度、昇温条件、及び焼成雰囲気などの焼成条件を調整し、粒子に含まれている有機基の分解量を変動させることで、粒子の特性を変えることができる。
 固化粒子の焼成温度は、例えば、200℃以上1200℃以下、又は250℃以上950℃以下であるが、これらに限定されない。低弾性率で外部圧力に対しある程度追従可能な粒子を得たい場合、焼成温度は、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以上300℃以下である。高弾性率で外部圧力による変形を抑制可能な粒子を得たい場合、焼成温度は、好ましくは300℃以上1200℃以下であり、より好ましくは300℃以上950℃以下である。吸水率が低い粒子を得たい場合、焼成温度は好ましくは500℃以上である。
 固化粒子の焼成時間は、例えば、3時間以上10時間以下、又は4時間以上5時間以下であるが、これらに限定されない。
 固化粒子を焼成する際の雰囲気ガスは、例えば、空気、窒素、又は酸素であってよい。
 以下で実施例を参照して本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
I.試験例1
 試験例1として、焼成工程を行わずに固化粒子を製造する試験を行った。
<実施例1>
(1)マイクロチャネル構造体の作製
 5枚の石英ガラス板を切削加工し、貼り合わせることにより、図1Aおよび図1Bに示される流路構造を有するマイクロチャネル構造体Aを作製した。マイクロチャネル構造体Aにおいて、各マイクロチャネルの流路幅及び流路高、並びに、第1マイクロチャネルD1の延びる方向と第2及び第3マイクロチャネルC1、C2の延びる方向とのなす角度θは、以下のとおりであった。
[マイクロチャネル構造体A]
 第1マイクロチャネルD1:流路幅w1=100μm、流路高d1=100μm
 第2マイクロチャネルC1:流路幅w2=100μm、流路高d2=200μm
 第3マイクロチャネルC2:流路幅w3=100μm、流路高d3=200μm
 第4マイクロチャネルEM:流路幅w4=200μm、流路高d4=200μm
 角度θ=90°
(2)第1液体(分散相)及び第2液体(連続相)の調製
 水500gを200rpmで撹拌しているところに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)500gを添加した。1時間撹拌した後、静置して水相とオイル相に分離するのを待った。静置開始から2週間後、水相を廃棄して、オイル相であるMTMS加水分解物250gを回収した。MTMS加水分解物のオイル相180gに対し、トルエン60gを加え、スターラーで5分間撹拌した。これにより、第1液体(分散相)である濃度75%のトルエン希釈液を得た。また、ポリビニルアルコールを90℃の条件下で水に撹拌しながら溶解させて、第2液体(連続相)である2.0%ポリビニルアルコール水溶液を調製した。
(3)O/W型エマルションの生成及び回収
 マイクロチャネル構造体Aを、流路が水平方向になるように載置した。第1マイクロチャネルD1の導入口S1から第1液体を送液し、第2マイクロチャネルC1の導入口P1及び第3マイクロチャネルC2の導入口P2のそれぞれから第2液体を送液した。これにより、第2液体中に第1液体が液滴として分散したO/W型エマルションを連続的に生成した。当該O/W型エマルションを、第4マイクロチャネルEMの回収口EXTから回収した。
 第1マイクロチャネルD1における第1液体の送液速度は、1.0mL/hrであった。第2マイクロチャネルC1及び第3マイクロチャネルC2における第2液体の送液速度は、それぞれ8.0mL/hrであった。エマルションの生成及び回収は、常温で行われた。
 上記1-1.及び1-2.において説明した手順に従い、マイクロスコープを用いてO/W型エマルションの液滴の平均粒径を求めた。液滴の平均粒径を下記表1に示す。
(4)液滴のゲル化、ゲル粒子の乾燥、及び固化粒子の回収
 上記のとおりO/W型エマルションを回収した後、撹拌しながら原料固形分に対するアンモニアの質量が1.0質量%となるように25%アンモニア水を滴下し、そのまま終夜で撹拌を継続してゲル化を行った。撹拌停止後、デカンテーションにより固液分離し、メタノールで3回洗浄した。次いで、ゲル粒子をバットに移し替え、2日間かけて自然乾燥し、さらに110℃で加熱して乾燥させた。これにより得られた固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を回収した。
(5)粒子の評価
 上記1-1.及び1-2.において説明した手順に従い、コールターカウンターを用いて固化粒子の平均粒径及びCV値を求めた。固化粒子の平均粒径及びCV値を下記表1に示す。
<実施例2~11>
 第1液体の濃度、第2液体の濃度、第1液体の送液速度、及び第2液体の送液速度を、下記表1に示す条件に変更した以外は、実施例1と同一の条件で、実施例2~11の液滴を生成させ、最終的に固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得た。また、実施例2~11の液滴及び固化粒子について、実施例1と同一の手順で、それぞれの平均粒径及びCV値を求めた。結果を下記表1に示す。
 
<実施例12~23>
 実施例1で用いたマイクロチャネル構造体Aの代わりに、以下の特徴を有するマイクロチャネル構造体Bを作製し、使用した。
[マイクロチャネル構造体B]
 第1マイクロチャネルD1:流路幅w1=200μm、流路高d1=200μm
 第2マイクロチャネルC1:流路幅w2=200μm、流路高d2=400μm
 第3マイクロチャネルC2:流路幅w3=200μm、流路高d3=400μm
 第4マイクロチャネルEM:流路幅w4=400μm、流路高d4=400μm
 角度θ=90°
 第1液体の濃度、第2液体の濃度、第1液体の送液速度、及び第2液体の送液速度を、下記表2に示す条件とした以外は、実施例1と同一の条件で、実施例12~23の液滴を生成させ、最終的に固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得た。また、実施例12~23の液滴及び固化粒子について、実施例1と同一の手順で、それぞれの平均粒径及びCV値を求めた。結果を下記表2に示す。
 
<実施例24~35>
 実施例1で用いたマイクロチャネル構造体Aの代わりに、図1Aおよび図1Cに示される流路構造を有し、以下の特徴を有するマイクロチャネル構造体Cを作製し、使用した。
[マイクロチャネル構造体C]
 第1マイクロチャネルD1:流路幅w1=300μm、流路高d1=300μm
 第2マイクロチャネルC1:流路幅w2=300μm、流路高d2=600μm
 第3マイクロチャネルC2:流路幅w3=300μm、流路高d3=600μm
 第4マイクロチャネルEM:流路幅w4=600μm、流路高d4=600μm
 角度θ=90°
 第1液体の濃度、第2液体の濃度、第1液体の送液速度、及び第2液体の送液速度を、下記表3に示す条件とした以外は、実施例1と同一の条件で、実施例24~35の液滴を生成させ、最終的に固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得た。また、実施例24~35の液滴及び固化粒子について、実施例1と同一の手順で、それぞれの平均粒径及びCV値を求めた。ただし、平均粒径が400μm以上の固化粒子については、上記1-1.及び1-2.において説明した手順に従い、マイクロスコープを用いて平均粒径及びCV値を求めた。結果を下記表3に示す。
 
<実施例36~47>
 実施例1で用いたマイクロチャネル構造体Aの代わりに、以下の特徴を有するマイクロチャネル構造体Dを作製し、使用した。
[マイクロチャネル構造体D]
 第1マイクロチャネルD1:流路幅w1=500μm、流路高d1=500μm
 第2マイクロチャネルC1:流路幅w2=500μm、流路高d2=900μm
 第3マイクロチャネルC2:流路幅w3=500μm、流路高d3=900μm
 第4マイクロチャネルEM:流路幅w4=1000μm、流路高d4=900μm
 角度θ=90°
 第1液体の濃度、第2液体の濃度、第1液体の送液速度、及び第2液体の送液速度を、下記表4に示す条件とした以外は、実施例1と同一の条件で、実施例36~47の液滴を生成させ、最終的に固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得た。その後、上記1-1.及び1-2.において説明した手順に従い、マイクロスコープを用いて、実施例36~47の液滴及び固化粒子について、それぞれの平均粒径及びCV値を求めた。結果を下記表4に示す。
 
 
<実施例48>
 シリコーンオリゴマー(ダウケミカル社製US-CF-2403)180gに対しトルエン60gを加え、5分間撹拌して得た液体を第1液体である濃度75%のトルエン希釈液とした以外は、実施例2と同一の条件で、実施例48の液滴を生成させ、最終的に固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得た。また、実施例2と同一の手順で、実施例48の液滴及び固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)について、それぞれの平均粒径及びCV値を求めた。結果を下記表5に示す。
 
 試験例1の結果から、平均粒径が75μm以上のオルガノポリシロキサン粒子が得られることが確認された。また、マイクロチャネル構造体における流路幅及び流路高、第1液体及び第2液体の濃度、並びに、第1液体及び第2液体の送液速度を変動させることにより、平均粒径を調整できることが確認された。
II.試験例2
 試験例2として、焼成工程を行って固化粒子を製造する試験を行った。
<実施例4-1>
(1)固化粒子の焼成、及び焼成後の固化粒子の回収
 試験例1の実施例4の手順に従って得られた乾燥後の固化粒子をるつぼに移し替え、マッフル炉(KP-1000C、光洋サーモシステム社製)にて270℃、空気供給量0.36L/minで5時間焼成した。これにより得られた焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を回収した。
(2)粒子の評価
 焼成後の固化粒子について、以下にて説明する手順により平均粒径、CV値、平均真球度、10%圧縮弾性率、除圧時回復率、重量減少率、及び不純物含有率を求めた。
(2-1)平均粒径及びCV値
 上記1-1.及び1-2.において説明した手順に従い、コールターカウンターを用いて焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)の平均粒径及びCV値を求めた。焼
(2-2)平均真球度
 上記1-4.において説明した手順に従い、焼成後の固化粒子の平均真球度を求めた。
(2-3)10%圧縮弾性率
 上記1-3.において説明した手順に従い、焼成後の固化粒子の10%圧縮弾性率を求めた。
(2-4)除圧時回復率
 圧縮速度0.15gf/秒、及び最大試験荷重1.0gfの条件下で負荷-除荷のサイクルを10回繰り返し、除圧時に粒径の変位からの回復率を算出した。
(2-5)重量減少率
 上記1-5.において説明したとおり、5℃/分の昇温速度で30℃から240℃まで加熱し、次いで0.125℃/分の昇温速度で240℃から300℃まで加熱した際の重量減少率を求めた。重量減少率は耐熱性の指標となる値であり、重量減少率が低いほど粒子の耐熱性が高いことを示す。
(2-6)不純物含有率
 上記1-6.において説明した手順に従い、焼成後の固化粒子に不純物として含まれるNa、K、及びClの各元素の含有率を求めた。
<実施例15-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例15の乾燥後固化粒子に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例15-1の焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例33-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例33の乾燥後固化粒子に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例33-1の焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例24-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例24の乾燥後固化粒子に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例24-1の焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例46-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例46の乾燥後固化粒子に変更し、平均粒径及びCV値の算出において上記1-1.及び1-2.において説明したとおりマイクロスコープを用いた以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例46-1の焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例38-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例38の乾燥後固化粒子に変更し、平均粒径及びCV値の算出において上記1-1.及び1-2.において説明したとおりマイクロスコープを用いた以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例38-1の焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例48-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例48の乾燥後固化粒子に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例48-1の焼成後の固化粒子(オルガノポリシロキサン粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例48-2>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例48の乾燥後固化粒子に変更し、焼成温度を550℃に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例48-2の焼成後の固化粒子(シリカ粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例4-2>
 焼成温度を550℃に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例4-2の焼成後の固化粒子(シリカ粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例14-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例14の乾燥後固化粒子に変更し、焼成温度を550℃に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例14-1の焼成後の固化粒子(シリカ粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例29-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例29の乾燥後固化粒子に変更し、焼成温度を550℃に変更した以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例29-1の焼成後の固化粒子(シリカ粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例46-2>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例46の乾燥後固化粒子に変更し、焼成温度を550℃に変更し、平均粒径及びCV値の算出において上記1-1.及び1-2.において説明したとおりマイクロスコープを用いた以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例46-2の焼成後の固化粒子(シリカ粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
<実施例37-1>
 実施例4の乾燥後固化粒子を実施例37の乾燥後固化粒子に変更し、焼成温度を550℃に変更し、平均粒径及びCV値の算出において上記1-1.及び1-2.において説明したとおりマイクロスコープを用いた以外は、実施例4-1と同一の条件で、実施例37-1の焼成後の固化粒子(シリカ粒子)を得て、当該焼成後の固化粒子を評価した。
 試験例2の結果を下記表6に示す。
 
 試験例2の結果から、本発明により、平均粒径が75μm以上であり且つ粒径のCV値が10%以下のオルガノポリシロキサン粒子及びシリカ粒子が得られることが確認された。また、これらの粒子は、平均真球度が高いこと、耐熱性が高いこと、及び不純物含有率が低いことが確認された。
III.試験例3
 試験例3として、第1液体および第2液体が各マイクロチャネルに導入される時点での温度に関する試験を行った。
<実施例49>
 プロピレングリコール:水=30:70wt%の溶液にポリビニルアルコールを2.0wt%溶解させることで凍結温度が-12℃である第2液体を調製し、かつ第1液体が第1マイクロチャネルに導入される時点での第1液体の温度、及び第2液体が第2マイクロチャネルに導入される時点での第2液体の温度乃至第3マイクロチャネルに導入される時点での第2液体の温度をいずれも-5℃とした以外は実施例3と同様にして、24時間連続的に運転したところ、24時間後も問題なくO/Wエマルションの生成および回収が可能であった。
<比較例1>
 第1液体が第1マイクロチャネルに導入される時点での第1液体の温度、及び第2液体が第2マイクロチャネルに導入される時点での第2液体の温度乃至第3マイクロチャネルに導入される時点での第2液体の温度をいずれも30℃とした以外は実施例3と同様にして、24時間連続的に運転したところ、流路内壁面にシロキサン化合物が付着し、安定的なO/Wエマルションの生成および回収ができなかった。
1 マイクロチャネル構造体
10 流路構造
20 連結部
21 段差面
D1 第1マイクロチャネル
C1 第2マイクロチャネル
C2 第3マイクロチャネル
EM 第4マイクロチャネル
JCT 接続部

Claims (13)

  1.  平均粒径が75μm以上であり、粒径のCV値が10%以下である、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子。
  2.  10%圧縮弾性率が、0.1GPa以上50GPa以下である、請求項1に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子。
  3.  平均真球度が0.9以上である、請求項1又は2に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子。
  4.  5℃/分の昇温速度で30℃から240℃まで加熱し、次いで0.125℃/分の昇温速度で240℃から300℃まで加熱した際の重量減少率が、10%以下である、請求項1又は2に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子。
  5.  不純物として含まれるNa、K、及びClの各元素の含有率が、それぞれ20ppm以下である、請求項1又は2に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子。
  6.  第1、第2、第3、及び第4マイクロチャネルが接続部において接続されている流路構造を有するマイクロチャネル構造体を用いて、
     前記第1マイクロチャネルにシロキサン化合物を含む疎水性の第1液体を流し、且つ、前記第2及び第3マイクロチャネルに親水性の第2液体を流して、前記接続部において生成したO/W型エマルションを前記第4マイクロチャネルから回収する工程と、
     回収された前記O/W型エマルションの液滴を固化させて固化粒子を得る工程と、
     を含む、シリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  7.  前記O/W型エマルションの液滴の目標とする平均粒径をx[μm]とした場合において、
     前記第1マイクロチャネルの流路幅w1及び流路高d1と、前記第2マイクロチャネルの流路幅w2と、前記第3マイクロチャネルの流路幅w3とが、いずれも0.47x以上1.05x以下であり、且つ、
     前記第2マイクロチャネルの流路高d2と、前記第3マイクロチャネルの流路高d3と、前記第4マイクロチャネルの流路幅w4及び流路高d4とが、いずれも0.95x以上2.11x以下である、請求項6に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  8.  前記第1マイクロチャネルの延びる方向と、前記第2及び第3マイクロチャネルの延びる方向とのなす角度が、15°以上90°以下である、請求項6又は7に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  9.  前記第2マイクロチャネルの流路幅w2と、前記第3マイクロチャネルの流路幅w3とが等しく、且つ、
     前記第2マイクロチャネルの流路高d2と、前記第3マイクロチャネルの流路高d3と、前記第4マイクロチャネルの流路高d4とが等しい、請求項6又は7に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  10.  前記第1マイクロチャネルの中心線と前記第4マイクロチャネルの中心線とが、同一直線上に位置している、請求項6又は7に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  11.  前記第1マイクロチャネルの流路幅w1が、前記第4マイクロチャネルの流路幅w4より狭く、
     前記第1マイクロチャネルの流路高d1が、前記第4マイクロチャネルの流路高d4より低く、
     前記流路構造の前記接続部が、前記第1マイクロチャネルの端部と前記第4マイクロチャネルの端部とが段差を有して連結された連結部を含み、
     前記連結部において、前記第4マイクロチャネルの流路壁が、前記第1マイクロチャネルの流路壁から、高さ方向両側に(d4-d1)/2ずつ離隔しており、幅方向両側に(w4-w1)/2ずつ離隔している、請求項6又は7に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  12.  前記第1液体が前記第1マイクロチャネルに導入される時点での前記第1液体の温度、及び前記第2液体が前記第2マイクロチャネル乃至前記第3マイクロチャネルに導入される時点での前記第2液体の温度が、いずれも前記第2液体の凍結温度+1℃以上、前記第2液体の凍結温度+10℃以下である、請求項6又は7に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
  13.  前記第1液体が前記第1マイクロチャネルに導入される時点での前記第1液体の温度、及び前記第2液体が前記第2マイクロチャネル乃至前記第3マイクロチャネルに導入される時点での前記第2液体の温度が、いずれも前記第2液体の凍結温度+1℃以上、0℃以下である、請求項6又は7に記載のシリカ粒子又はオルガノポリシロキサン粒子の製造方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004123454A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Nippon Shokubai Co Ltd シリカ粒子およびその製造方法
US20090155563A1 (en) * 2007-11-02 2009-06-18 Petsev Dimiter N Mesoporous Metal Oxide Microspheres and Method for Forming Same
WO2014104369A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 旭硝子株式会社 球状粒子の製造方法
JP2018145320A (ja) * 2017-03-07 2018-09-20 宇部エクシモ株式会社 有機無機複合粒子
CN112108192A (zh) * 2019-06-19 2020-12-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种微流控芯片及其应用
CN116262618A (zh) * 2021-12-14 2023-06-16 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于制备硅胶微球的复合稳定剂及硅胶微球制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004123454A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Nippon Shokubai Co Ltd シリカ粒子およびその製造方法
US20090155563A1 (en) * 2007-11-02 2009-06-18 Petsev Dimiter N Mesoporous Metal Oxide Microspheres and Method for Forming Same
WO2014104369A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 旭硝子株式会社 球状粒子の製造方法
JP2018145320A (ja) * 2017-03-07 2018-09-20 宇部エクシモ株式会社 有機無機複合粒子
CN112108192A (zh) * 2019-06-19 2020-12-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种微流控芯片及其应用
CN116262618A (zh) * 2021-12-14 2023-06-16 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于制备硅胶微球的复合稳定剂及硅胶微球制备方法

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