JP5554004B2 - Method for producing polyorganosiloxane particles and organic-inorganic composite particles - Google Patents
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Description
本発明は、ポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合粒子の製造方法に関するものであり、より詳細には、所望の粒子径を有し、さらには、製造ロット間における粒子径の変動が少ないポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing polyorganosiloxane particles and organic-inorganic composite particles, and more specifically, polyorganosiloxane having a desired particle size and further having a small variation in particle size between production lots. The present invention relates to a method for producing particles and organic-inorganic composite particles.
液晶表示装置などの表示ディスプレイやタッチパネルなどのセル間隙(またはパネル間隙)用のスペーサー、マイクロ素子実装用の導電性接着剤、および、異方導電性接着剤などの導電性間隙部材などには充填剤として、重合体粒子が広く用いられている。これらの用途においては、粒子形状が略均一であること、柔軟で弾力性に優れることなどが求められており、かかる観点から、重合体粒子の材料として、有機材料や、有機成分と無機成分とを併用した有機無機複合材料が用いられている(特許文献1など)。 Filling spacers for cell gaps (or panel gaps) for display displays such as liquid crystal display devices and touch panels, conductive adhesives for mounting micro elements, and conductive gap members such as anisotropic conductive adhesives As the agent, polymer particles are widely used. In these applications, it is required that the particle shape is substantially uniform, flexible and excellent in elasticity, and from such a viewpoint, as a material of polymer particles, an organic material, an organic component and an inorganic component are used. An organic-inorganic composite material using a combination of these is used (Patent Document 1, etc.).
上記要求特性の中でも特に粒子径に対する要求は高く、粒度(粒子径)分布が狭い単分散の重合体粒子を製造する方法が多数検討されている。例えば、特許文献2には、ケイ素化合物を加水分解、縮合させて得られたポリオルガノシロキサン粒子を、特定の計算式により導き出される希釈倍率で希釈し、所望の粒径となるまで粒子径を測定しつつ、成長反応を行う方法が記載されている。また、特許文献3では、球状シリコーン微粒子の粒子径をばらつかせる原因が、反応系内に存在する塩素やイオン性物質にあるとして、反応系内に存在する塩素含有量や、イオン性物質量を低減させることが提案されている。 Among the above required characteristics, there is a particularly high demand for particle size, and many methods for producing monodisperse polymer particles having a narrow particle size (particle size) distribution have been studied. For example, in Patent Document 2, polyorganosiloxane particles obtained by hydrolyzing and condensing a silicon compound are diluted at a dilution rate derived by a specific calculation formula, and the particle size is measured until a desired particle size is obtained. However, a method for performing a growth reaction is described. Further, in Patent Document 3, assuming that the cause of the variation in the particle size of the spherical silicone fine particles is the chlorine and ionic substances present in the reaction system, the chlorine content and the amount of ionic substances present in the reaction system It has been proposed to reduce.
さらに、上記用途に用いられる重合体粒子は、最終製品間における品質のバラツキを抑える観点から、製造ロット間で粒子径の変動が少ないものであることが求められる。しかしながら、従来の方法では、同一の条件を採用していても、重合体粒子の製造を複数回行うと、目的とする粒子径に対して40%程度のバラツキが生じることが指摘されている(特許文献2)。このように製造ロット間で粒子径がばらつく場合には、当該重合体粒子を使用する製品、特に、上述のような画像表示装置におけるセル間隙用のスペーサーや、導電性間隙部材に用いる場合には、製品品質を一定に保つことが困難になるといった問題があった。 Furthermore, the polymer particles used in the above applications are required to have a small variation in particle diameter between production lots from the viewpoint of suppressing quality variation between final products. However, in the conventional method, it has been pointed out that, even when the same conditions are employed, if the polymer particles are produced a plurality of times, a variation of about 40% occurs with respect to the target particle diameter ( Patent Document 2). Thus, when the particle diameter varies between production lots, in the case of using the polymer particles, particularly when used for a cell gap spacer or a conductive gap member in the image display device as described above. There is a problem that it is difficult to keep the product quality constant.
本発明は、上述のような問題に着目してなされたものであって、その目的は、所望の粒子径を有し、特に、製造ロット間における粒子径の変動が少ないポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合粒子の製造方法を提案することである。 The present invention has been made by paying attention to the above-described problems, and its purpose is to have a desired particle size, and in particular, a polyorganosiloxane particle and an organic material having a small variation in particle size between production lots. It is to propose a method for producing inorganic composite particles.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねたところ、ポリオルガノシロキサン粒子の合成を繰り返し行う際に見られる製造ロット間における粒子径のバラツキが、出発原料の配合量、反応時間、温度といった反応条件に加えて、合成反応に使用する反応容器の洗浄方法にも大きく影響されることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have found that the variation in the particle diameter between production lots seen when the synthesis of polyorganosiloxane particles is repeated, the blending amount of the starting material, the reaction time In addition to the reaction conditions such as temperature, the present inventors have found that it is greatly influenced by the washing method of the reaction vessel used for the synthesis reaction, and completed the present invention.
すなわち、上記課題を解決し得た本発明の製造方法とは、アルコキシシラン化合物の加水分解縮合反応によりポリオルガノシロキサン粒子を製造する方法であって、上記ポリオルガノシロキサン粒子の合成に先立って、反応容器を有機溶剤で洗浄した後、さらに、水/有機溶剤の混合溶媒で洗浄するところに要旨を有する。 That is, the production method of the present invention that has solved the above problems is a method of producing polyorganosiloxane particles by hydrolysis condensation reaction of an alkoxysilane compound, and the reaction prior to the synthesis of the polyorganosiloxane particles. The main point is that after the container is washed with an organic solvent, it is further washed with a mixed solvent of water / organic solvent.
本発明の製造方法により、製造ロット間における粒子径のバラツキが抑えられる理由について、本発明者らは以下のように考えている。従来行われてきた洗浄方法では、出発原料や生成したシード粒子および有機無機複合体などが反応容器から十分に取り除かれておらず、同一の反応容器を繰り返し使用して有機無機複合粒子を製造する場合には、これらの成分がシード粒子生成の際の核として作用するため、あるいは、核形成時の初期段階において(析出段階)、核形成数の決定に大きく影響するため、同一条件を採用していても、生成する粒子数が多くなったり、製造ロット間において粒子径および粒度分布に変動が生じていたものと考えられる。 The present inventors consider the reason why variation in the particle diameter between production lots can be suppressed by the production method of the present invention as follows. In the conventional cleaning method, starting materials, generated seed particles, and organic-inorganic composites are not sufficiently removed from the reaction vessel, and the same reaction vessel is repeatedly used to produce organic-inorganic composite particles. In some cases, these components act as nuclei during seed particle generation, or at the initial stage of nucleation (precipitation stage), which greatly affects the determination of the number of nucleation, so the same conditions are employed. However, it is considered that the number of particles to be generated increased or the particle diameter and the particle size distribution varied between production lots.
なお、実験室レベルであれば、操作の度に反応容器をクレンザーなどで磨いて洗浄すれば、反応容器に極微量付着している残留成分を除去することはできるが、実験室レベルとはスケールが大きく異なる実操業において、実験室レベルの洗浄作業を行うことは、労力や時間を浪費するのみならず、製造装置の稼働率も低下させ、生産性を著しく害する結果となり、現実的ではない。 At the laboratory level, if the reaction container is polished and cleaned with a cleanser or the like each time it is operated, residual components adhering to the reaction container can be removed, but the laboratory level is a scale. In an actual operation with a large difference, it is not practical to perform a laboratory level cleaning operation, which not only wastes labor and time, but also reduces the operating rate of the manufacturing apparatus and significantly impairs productivity.
本発明法によれば、磨き操作などを行わなくても、特定の有機溶媒で反応容器を洗浄することで反応容器内の微量残留成分が十分に除去され、製造ロット間における粒子径の変動を抑えることができるので、生産性を害することなく、品質の安定した有機無機複合粒子が得られる。 According to the method of the present invention, even if the polishing operation is not performed, the reaction container is washed with a specific organic solvent to sufficiently remove trace residual components in the reaction container, and the fluctuation of the particle size between production lots can be reduced. Therefore, organic-inorganic composite particles with stable quality can be obtained without harming productivity.
このような問題は、技術の進歩により、一層厳密な粒子径の変動抑制が要求された結果、新たに生じてきたものであり、本発明と同様の観点から上記問題を見つめ、その解決策や、そのヒントとなる技術的思想を与えるような提案は存在していなかった。 Such a problem has newly arisen as a result of the demand for more precise particle size fluctuation suppression due to technological advancement. There were no proposals to give technical ideas that would give hints.
上記アルコキシシラン化合物は、重合性二重結合を有する化合物であるのが好ましい。 The alkoxysilane compound is preferably a compound having a polymerizable double bond.
本発明の製造方法では、上記混合溶媒に含まれる有機溶剤は、アルコール類、エーテル類およびケトン類よりなる群から選択される1種以上のものであるのが好ましく、より好ましい有機溶剤はアルコール類であり、さらに好ましくはメタノールである。 In the production method of the present invention, the organic solvent contained in the mixed solvent is preferably one or more selected from the group consisting of alcohols, ethers and ketones, and more preferable organic solvents are alcohols. More preferably, it is methanol.
また、上記混合溶媒に含まれる水の電気伝導度が5μS/cm以下であるのが好ましい。 The electric conductivity of water contained in the mixed solvent is preferably 5 μS / cm or less.
本発明には、上記ポリオルガノシロキサン粒子を用いた有機無機複合体粒子の製造方法も含まれ、当該製造方法とは、上記方法で得られたポリオルガノシロキサン粒子に、ラジカル重合性ビニルモノマー成分を吸収させる吸収工程、および、上記吸収工程で吸収させたモノマー成分をラジカル重合させる重合工程を含むところに要旨を有する。 The present invention also includes a method for producing organic-inorganic composite particles using the polyorganosiloxane particles, which includes a radical polymerizable vinyl monomer component added to the polyorganosiloxane particles obtained by the above method. The main point is that it includes an absorption step for absorption, and a polymerization step for radical polymerization of the monomer component absorbed in the absorption step.
本発明の製造方法によれば、製造ロット間におけるポリオルガノシロキサン粒子の粒子径のバラツキが低レベルに抑えられるため、所望の粒子径を有する有機無機複合粒子が得られる。 According to the production method of the present invention, variation in the particle diameter of polyorganosiloxane particles between production lots can be suppressed to a low level, so that organic-inorganic composite particles having a desired particle diameter can be obtained.
本発明のポリオルガノシロキサン粒子の製造方法とは、アルコキシシラン化合物の加水分解反応、縮合反応によりポリオルガノシロキサンの粒子を製造する方法であって、上記ポリオルガノシロキサン粒子の合成に先立って、反応容器を有機溶剤で洗浄した後、さらに、水/有機溶剤の混合溶媒で洗浄するところに特徴を有するものである。 The method for producing polyorganosiloxane particles of the present invention is a method for producing particles of polyorganosiloxane by hydrolysis reaction or condensation reaction of an alkoxysilane compound, and prior to the synthesis of the polyorganosiloxane particles, a reaction vessel Is washed with an organic solvent and then washed with a mixed solvent of water / organic solvent.
まず、ポリオルガノシロキサン粒子の合成工程に先立って行う反応容器の洗浄方法について説明する(以下、洗浄工程という場合がある)。 First, a method for washing a reaction vessel performed prior to the synthesis step of polyorganosiloxane particles will be described (hereinafter sometimes referred to as a washing step).
本発明の製造方法では、まず、ポリオルガノシロキサン粒子の合成に用いる反応容器を有機溶剤で洗浄する(第1次洗浄工程)。有機溶剤による洗浄は、反応容器に備えられている攪拌装置を使用すればよい。すなわち、攪拌装置で反応容器に添加した有機溶剤を攪拌することで、反応容器内部を洗浄すればよい。なお、攪拌装置が備えられていない場合であっても、適宜、攪拌装置を使用すればよい。 In the production method of the present invention, first, a reaction vessel used for synthesis of polyorganosiloxane particles is washed with an organic solvent (first washing step). For the washing with the organic solvent, a stirring device provided in the reaction vessel may be used. That is, the inside of the reaction vessel may be washed by stirring the organic solvent added to the reaction vessel with a stirring device. In addition, even if it is a case where the stirring apparatus is not provided, what is necessary is just to use a stirring apparatus suitably.
この第1次洗浄工程に使用する有機溶剤の量は、反応容器の容量および前ロットにおけるポリオルガノシロキサン粒子または有機無機複合粒子合成時の反応液の液量に応じて決定すればよいが、例えば、ポリオルガノシロキサン粒子の合成における反応溶液量の120%〜250%程度の量の有機溶剤を使用することが好ましい。 The amount of the organic solvent used in the first washing step may be determined according to the volume of the reaction vessel and the amount of the reaction solution at the time of synthesis of the polyorganosiloxane particles or organic-inorganic composite particles in the previous lot. It is preferable to use an organic solvent in an amount of about 120% to 250% of the amount of the reaction solution in the synthesis of the polyorganosiloxane particles.
洗浄に要する時間は、0.5時間〜24時間とするのが好ましい。より好ましくは0.5時間〜12時間であり、さらに好ましくは0.5時間〜4時間である。 The time required for cleaning is preferably 0.5 to 24 hours. More preferably, it is 0.5 hour-12 hours, More preferably, it is 0.5 hour-4 hours.
本発明の製造方法で使用する有機溶剤は、出発原料や生成物であるポリオルガノシロキサン粒子を完全に溶解するものが好ましい。例えば、溶解度パラメーター(SP値)が9(cal/cm3)1/2〜15(cal/cm3)1/2程度の有機溶剤を用いるのが好ましい。SP値が上記範囲に含まれる有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール及びプロピレングリコール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランおよびエチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、および、アセトン等のケトン類などが挙げられる。これらの中でも、アルコール類が好ましく、特に、メタノール、エタノールおよびイソプロパノールが好ましい。 The organic solvent used in the production method of the present invention is preferably one that completely dissolves polyorganosiloxane particles that are starting materials and products. For example, it is preferable to use an organic solvent having a solubility parameter (SP value) of about 9 (cal / cm 3 ) 1/2 to 15 (cal / cm 3 ) 1/2 . Examples of the organic solvent having an SP value within the above range include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol and propylene glycol, ethers such as tetrahydrofuran, tetrahydropyran and ethylene glycol monomethyl ether, and ketones such as acetone. Etc. Among these, alcohols are preferable, and methanol, ethanol, and isopropanol are particularly preferable.
次いで、反応容器から、第1次洗浄工程で使用した有機溶剤を排出した後、水/有機溶剤からなる混合溶媒で、反応容器を洗浄する(第2次洗浄工程)。 Next, after discharging the organic solvent used in the first washing step from the reaction vessel, the reaction vessel is washed with a mixed solvent composed of water / organic solvent (second washing step).
第2次洗浄工程で使用する混合溶媒は、水および有機溶剤の合計100質量%に対して、有機溶剤を60質量%〜95質量%含むものであるのが好ましい。より好ましくは65質量%〜90質量%であり、さらに好ましくは70質量%〜90質量%である。 The mixed solvent used in the second washing step preferably contains 60% by mass to 95% by mass of the organic solvent with respect to 100% by mass of water and the total amount of the organic solvent. More preferably, it is 65 mass%-90 mass%, More preferably, it is 70 mass%-90 mass%.
上記混合溶媒に含まれる有機溶剤は、第1次洗浄工程における有機溶媒と同様、溶解度パラメーター(SP値)を目安として選択すればよく、例えばSP値が9(cal/cm3)1/2〜15(cal/cm3)1/2の有機溶媒が好ましい。溶解度パラメータが上記範囲の有機溶剤は、ポリオルガノシロキサン粒子を溶解できるので、洗浄効果が得られやすいからである。具体的には、アルコール類、エーテル類、および、ケトン類よりなる群から選択される1種以上の有機溶媒を使用することが推奨される。アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール及びプロピレングリコール等、エーテル類としてはテトラヒドロフラン、テトラヒドロピランおよびエチレングリコールモノメチルエーテル等、ケトン類としてはアセトンが好ましい有機溶媒として例示できる。これらの中でもアルコール類が好ましく、メタノール、エタノールおよびイソプロパノールがより好ましく、特にメタノールが好ましい。尚、上記有機溶剤は単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上の有機溶剤を用いる場合、メタノールを含むものであるのが好ましい。この場合、有機溶剤100質量%中におけるメタノールの配合量を50質量%〜99質量%とするのが好ましい。より好ましくは70質量%〜98質量%である。 The organic solvent contained in the mixed solvent may be selected using the solubility parameter (SP value) as a guide, as in the organic solvent in the first washing step. For example, the SP value is 9 (cal / cm 3 ) 1/2 to An organic solvent of 15 (cal / cm 3 ) 1/2 is preferred. This is because an organic solvent having a solubility parameter in the above-mentioned range can dissolve the polyorganosiloxane particles, so that a cleaning effect is easily obtained. Specifically, it is recommended to use one or more organic solvents selected from the group consisting of alcohols, ethers, and ketones. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol. Ethers include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and ethylene glycol monomethyl ether. Ketones include acetone. Among these, alcohols are preferable, methanol, ethanol and isopropanol are more preferable, and methanol is particularly preferable. In addition, the said organic solvent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. When using 2 or more types of organic solvents, it is preferable that methanol is included. In this case, the blending amount of methanol in 100% by mass of the organic solvent is preferably 50% by mass to 99% by mass. More preferably, it is 70 mass%-98 mass%.
上記混合溶媒に含まれる水は、例えば、電気伝導度が5μS/cm以下であるのが好ましい。より好ましくは3μS/cm以下であり、さらに好ましくは1μS/cm以下である。電気伝導度が上記要件を満足する水は、純水あるいは超純水の製造装置で処理することにより調製できる。 The water contained in the mixed solvent preferably has, for example, an electric conductivity of 5 μS / cm or less. More preferably, it is 3 μS / cm or less, and further preferably 1 μS / cm or less. Water whose electrical conductivity satisfies the above requirements can be prepared by treating with pure water or ultrapure water production equipment.
上記第1次、第2次洗浄工程は反応装置を温めながら行ってもよく、また、洗浄に使用する有機溶剤および混合溶媒を加温して用いてもよい。加温する場合、洗浄に使用する反応容器内の溶剤の温度が0℃〜65℃となるようにすることが推奨される。より好ましくは10℃〜65℃であり、さらに好ましくは20℃〜65℃である。 The first and second washing steps may be performed while the reaction apparatus is warmed, or an organic solvent and a mixed solvent used for washing may be heated and used. When heating, it is recommended that the temperature of the solvent in the reaction vessel used for washing be 0 ° C to 65 ° C. More preferably, it is 10 degreeC-65 degreeC, More preferably, it is 20 degreeC-65 degreeC.
また、上記第1次、第2次洗浄工程の終了後には、洗浄に使用した溶剤で反応容器内壁を洗い流すのが好ましい。これにより、反応容器内にわずかに残存する洗浄液に含まれる汚れも洗い流すことができるからである。 Moreover, it is preferable to wash away the inner wall of the reaction vessel with the solvent used for cleaning after the first and second cleaning steps. This is because dirt contained in the cleaning liquid slightly remaining in the reaction vessel can be washed away.
さらに、上記洗浄工程の終了後には、反応容器を乾燥させる工程を設けてもよい。乾燥方法は特に限定されないが、例えば、反応容器を減圧して乾燥させればよい。なお、この際、反応容器内に微小な夾雑物が入り込まないようにするのが好ましい。このような夾雑物は、ポリオルガノシロキサン粒子生成時に核として作用すると考えられ、上述の洗浄工程を設けていても、生成するポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)の粒子径がばらつき、最終的に得られる有機無機複合粒子の粒子径に変動が生じる場合があるからである。 Furthermore, a step of drying the reaction vessel may be provided after the end of the washing step. The drying method is not particularly limited. For example, the reaction vessel may be dried under reduced pressure. At this time, it is preferable to prevent minute impurities from entering the reaction vessel. Such impurities are considered to act as nuclei during the production of polyorganosiloxane particles, and even when the above-described cleaning process is provided, the particle diameter of the produced polyorganosiloxane particles (seed particles) varies, and finally obtained. This is because the particle diameter of the organic / inorganic composite particles to be produced may vary.
本発明に係る有機無機複合粒子の製造に用いられる反応容器は特に限定されず、ステンレス鋼などの金属製の反応容器、ガラス製の反応容器など従来公知のものはいずれも使用できる。なお、これらの中でも、金属製の反応容器を用いる場合には、本発明法による効果が顕著に得られる。 The reaction vessel used for producing the organic-inorganic composite particles according to the present invention is not particularly limited, and any conventionally known ones such as a metal reaction vessel such as stainless steel and a glass reaction vessel can be used. Among these, when a metal reaction vessel is used, the effect of the method of the present invention is remarkably obtained.
本発明に係る有機無機複合粒子は、無機質成分を含むポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)と有機質成分であるビニル系重合体とを必須としてなる複合体粒子である。上記ポリオルガノシロキサン粒子は、後述するように重合性不飽和結合を有するシリコン化合物を必須とする無機化合物原料を加水分解、縮合してなるポリシロキサン骨格構造からなる粒子、例えば、ビニル基、特に(メタ)アクリロキシ基を有するポリオルガノシロキサン粒子であるのが好ましい。そして、上記有機質成分であるビニル系重合体は、このポリオルガノシロキサン粒子の中に含まれている。つまり、本発明に係る有機無機複合粒子とは、主として上記ポリオルガノシロキサンからなる外殻の中にビニル系重合体とポリオルガノシロキサンが混在している粒子である。以下、本発明の製造方法について、各工程に分けて詳細に説明する。 The organic-inorganic composite particles according to the present invention are composite particles essentially comprising polyorganosiloxane particles (seed particles) containing an inorganic component and a vinyl polymer as an organic component. As will be described later, the polyorganosiloxane particles are particles composed of a polysiloxane skeleton structure obtained by hydrolyzing and condensing an inorganic compound raw material containing a silicon compound having a polymerizable unsaturated bond, for example, vinyl groups, particularly ( Polyorganosiloxane particles having a (meth) acryloxy group are preferred. And the vinyl polymer which is the said organic component is contained in this polyorganosiloxane particle. That is, the organic-inorganic composite particles according to the present invention are particles in which a vinyl polymer and a polyorganosiloxane are mixed in the outer shell mainly composed of the polyorganosiloxane. Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail for each step.
〔ポリオルガノシロキサン粒子の合成工程〕
本発明に係るポリオルガノシロキサン粒子の合成工程とは、水/アルコールの混合溶媒の存在下において、アルコキシシラン化合物の加水分解、縮合反応を行って、ポリオルガノシロキサン粒子を得る工程である。なお、この縮合反応時には、触媒としてアンモニアなどの塩基性触媒を用いてもよい。
[Synthesis process of polyorganosiloxane particles]
The step of synthesizing the polyorganosiloxane particles according to the present invention is a step of obtaining polyorganosiloxane particles by performing hydrolysis and condensation reaction of the alkoxysilane compound in the presence of a mixed solvent of water / alcohol. In this condensation reaction, a basic catalyst such as ammonia may be used as a catalyst.
上記ポリオルガノシロキサン粒子は、アルコキシシラン化合物を出発原料とするものであり、重合性不飽和結合と加水分解性シリル基とを有する加水分解性シリコン化合物群(以下、重合性シリコン化合物ということがある)を必須的に含むものであるのが好ましい。粒子形成後に吸収させるラジカル重合性モノマーとの共重合が可能になるからである。これらの重合性シリコン化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリアセトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシエトキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。 The polyorganosiloxane particles are obtained by using an alkoxysilane compound as a starting material, and a hydrolyzable silicon compound group having a polymerizable unsaturated bond and a hydrolyzable silyl group (hereinafter sometimes referred to as a polymerizable silicon compound). ) Is essential. This is because copolymerization with a radical polymerizable monomer that is absorbed after particle formation is possible. Examples of these polymerizable silicon compounds include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, and γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxy. Silane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltriacetoxysilane, γ- (meth) acryloxyethoxypropyltrimethoxy A silane etc. can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
重合性シリコン化合物の中でも、下記式(1)で表される(メタ)アクリロキシ基を有する重合性シリコン化合物(1)が好ましい。 Among the polymerizable silicon compounds, the polymerizable silicon compound (1) having a (meth) acryloxy group represented by the following formula (1) is preferable.
(上記一般式(1)中、Raは、水素原子またはメチル基を表し、Rbは、置換基を有していても良い炭素数1〜20の2価の有機基を表し、Rcは、同一または異なって、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基および炭素数2〜5のアシル基よりなる群から選択される少なくとも1つの1価基を表す。Rdは、同一または異なって、炭素数1〜5のアルキル基およびフェニル基よりなる群から選択される少なくとも1つの1価の基を示す。lは1または2であり、mは0または1である。) (In the general formula (1), R a represents a hydrogen atom or a methyl group, R b represents an optionally substituted divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R c. They are the same or different, a hydrogen atom, .R d representing at least one monovalent group selected from the group consisting of alkyl and acyl groups of 2 to 5 carbon atoms of 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different And at least one monovalent group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and a phenyl group, l is 1 or 2, and m is 0 or 1.)
重合性シリコン化合物(1)としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリアセトキシシラン、γ−メタクリロキシエトキシプロピルトリメトキシシラン(または、γ−トリメトキシシリルプロピル−β−メタクリロキシエチルエーテルともいう)、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のビニル基を有するシリコン化合物を挙げることができる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。上記(メタ)アクリロキシ基を有するアルコキシシランの中でも、最も好ましいのは、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである。 The polymerizable silicon compound (1) is not particularly limited, and specifically, for example, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriacetoxysilane, γ-methacryloxyethoxypropyltrimethoxysilane (also referred to as γ-trimethoxysilylpropyl-β-methacryloxyethyl ether), γ-methacrylic Examples thereof include silicon compounds having a vinyl group such as loxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, and γ-acryloxypropylmethyldimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more. Among the alkoxysilanes having the (meth) acryloxy group, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane is most preferable.
上記重合性シリコンン化合物(1)と共に、必要に応じて、下記一般式(2) Together with the polymerizable silicon compound (1), if necessary, the following general formula (2)
(上記一般式(2)中、Reは同一または異なって、炭素数1〜20のアルキル基と、エポキシ基を有する炭素数1〜20のアルキル基と、炭素数6〜20のアリール基とからなる群から選ばれる少なくとも1つの1価基を示し;Rfは同一または異なって、水素原子と、炭素数1〜5のアルキル基と、炭素数2〜5のアシル基とからなる群から選ばれる少なくとも1つの1価基を示す。nは0〜3の整数である。)で示されるアルコキシシラン(以下、非重合性シリコン化合物(2)ということがある)を併用してもよい。 (In the above general formula (2), R e is the same or different and includes an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms having an epoxy group, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. At least one monovalent group selected from the group consisting of: R f is the same or different and is selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and an acyl group having 2 to 5 carbon atoms. An alkoxysilane represented by at least one selected monovalent group (n is an integer of 0 to 3) (hereinafter sometimes referred to as non-polymerizable silicon compound (2)) may be used in combination.
非重合性シリコン化合物(2)としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラアセトキシシラン等の上記一般式(2)においてn=0の4官能性シラン;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3,4−エポキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等の上記一般式(2)においてn=1の3官能性シラン;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジアセトキシジメチルシラン、ジフェニルジシランジオール等の上記一般式(2)においてn=2の2官能性シラン;等を挙げることができる。これらの中でも、加水分解速度がある程度大きく、ポリオルガノシロキサン粒子が速やかに生成するという点からはn=1の3官能シランを用いるのが特に好ましい。上記非重合性シリコン化合物(2)は、1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a non-polymerizable silicon compound (2), Specifically, for example, the said general formula (tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraacetoxysilane etc.) 2) a tetrafunctional silane in which n = 0; methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriacetoxysilane, β- (3,4-epoxy (Cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3,4-epoxybutyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, etc. Functional silane; dimethyl dimethoxy And the like can be given; silane, dimethyl diethoxy silane, diacetoxy dimethyl silane, difunctional silane of n = 2 in the above general formula such as diphenyl disilane diol (2). Among these, it is particularly preferable to use a trifunctional silane of n = 1 from the viewpoint that the hydrolysis rate is large to some extent and the polyorganosiloxane particles are rapidly formed. The non-polymerizable silicon compound (2) may be used alone or in combination of two or more.
シリコン化合物(1)および(2)の誘導体としては、特に限定はされないが、例えば、シリコン化合物(1)および(2)が含有するORc 基またはORf 基に関して、その少なくとも1つがβ−ジカルボニル基および/または他のキレート化合物を形成し得る基で置換された化合物と、シリコン化合物(1)および(2)および/またはそのキレート化合物を部分的に加水分解・縮合して得られた低縮合物と、からなる群より選ばれる少なくとも1つが好ましい。 The derivatives of the silicon compounds (1) and (2) are not particularly limited. For example, at least one of the OR c group or the OR f group contained in the silicon compounds (1) and (2) is β-di- A compound obtained by partially hydrolyzing and condensing a compound substituted with a group capable of forming a carbonyl group and / or another chelate compound and the silicon compounds (1) and (2) and / or the chelate compound. At least one selected from the group consisting of condensates is preferable.
本発明に係るポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)は、上記シリコン化合物群を、水を含む溶媒中で加水分解させ縮合させて得られる。加水分解および縮合については、一括、分割、連続等、任意の方法を採ることができる。加水分解および縮合をさせるにあたり、アンモニア、尿素、エタノールアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の触媒を用いてもよい。 The polyorganosiloxane particles (seed particles) according to the present invention are obtained by hydrolyzing and condensing the silicon compound group in a solvent containing water. About hydrolysis and condensation, arbitrary methods, such as a lump, a division | segmentation, and a continuation, can be taken. In the hydrolysis and condensation, a catalyst such as ammonia, urea, ethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, alkali metal hydroxide, or alkaline earth metal hydroxide may be used.
本発明に係る合成工程では、アルコールを必須とする混合溶媒を用いる。反応溶媒として用いるアルコールは特に限定されず、使用するシリコン化合物に応じて適宜変更すればよい。好ましいアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等が挙げられ、より好ましくはメタノールである。例えば、シリコン化合物としてメトキシシランを用いる場合には、メタノールを反応溶媒とするのが好ましく、また、エトキシシランをシリコン化合物として用いる場合には、エタノールを反応溶媒とすることが推奨される。 In the synthesis step according to the present invention, a mixed solvent containing alcohol as an essential component is used. The alcohol used as the reaction solvent is not particularly limited, and may be appropriately changed according to the silicon compound to be used. Preferred alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, and more preferably methanol. It is. For example, when methoxysilane is used as the silicon compound, methanol is preferably used as the reaction solvent, and when ethoxysilane is used as the silicon compound, ethanol is recommended as the reaction solvent.
上記混合溶媒には、アルコールの他に、水、その他の有機溶剤が含まれていてもよい。好ましくは水である。混合溶媒に水が含まれる場合、好ましい水/アルコールの混合割合は、95/5〜50/50(質量比)であり、より好ましくは95/5〜60/40であり、さらに好ましくは90/10〜65/35である。 The mixed solvent may contain water and other organic solvents in addition to the alcohol. Preferably it is water. When water is contained in the mixed solvent, a preferable water / alcohol mixing ratio is 95/5 to 50/50 (mass ratio), more preferably 95/5 to 60/40, and still more preferably 90 / 10-65 / 35.
上記混合溶媒に使用する水としては、イオン交換水、純水、超純水などが挙げられる。これらの中でも、電気伝導度5μS/cm以下の超純水が好ましい。なお、超純水は、イオン交換装置や逆浸透膜純水製造装置、限外ろ過装置などで、無機イオン、溶存気体、固形粒子などを除去して得られる。 Examples of water used for the mixed solvent include ion exchange water, pure water, and ultrapure water. Among these, ultrapure water having an electric conductivity of 5 μS / cm or less is preferable. Note that ultrapure water is obtained by removing inorganic ions, dissolved gas, solid particles, and the like with an ion exchange device, a reverse osmosis membrane pure water production device, an ultrafiltration device, or the like.
上記反応溶媒には、水、アルコールに加えて、その他の有機溶剤を含んでいてもよい。他の有機溶剤としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;イソオクタン、シクロヘキサン等の(シクロ)パラフィン類;ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類などが好ましく挙げられる。これらは、1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。 The reaction solvent may contain other organic solvent in addition to water and alcohol. Other organic solvents are not particularly limited, but specific examples include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate; (cyclo) paraffins such as isooctane and cyclohexane; dioxane and diethyl ether Preferred examples include ethers such as benzene, and aromatic hydrocarbons such as toluene. These may be used alone or in combination of two or more.
加水分解および縮合反応時の条件は、特に限定はされないが、例えば、反応容器に、上記シリコン化合物群、反応溶媒および必要に応じて触媒を添加、混合し、0℃〜100℃、好ましくは0℃〜70℃の温度範囲で、30分〜100時間攪拌することによって行われる。 The conditions during the hydrolysis and condensation reaction are not particularly limited. For example, the above silicon compound group, reaction solvent and, if necessary, a catalyst are added to and mixed in the reaction vessel, and 0 ° C. to 100 ° C., preferably 0 It is carried out by stirring for 30 minutes to 100 hours in a temperature range of from C to 70C.
上記加水分解および縮合を行うにあたっては、水濃度は50質量%〜99.99質量%、触媒濃度は0.01質量%〜10質量%、有機溶剤濃度は0質量%〜90質量%とし、上記シリコン化合物群の濃度は0.1質量%〜30質量%となるように、上記シリコン化合物群を0.001時間〜500時間かけて添加するのが好ましく、5分以内で添加し終わることがより好ましい。反応温度は0℃〜100℃に設定することが推奨される。 In performing the hydrolysis and condensation, the water concentration is 50% by mass to 99.99% by mass, the catalyst concentration is 0.01% by mass to 10% by mass, the organic solvent concentration is 0% by mass to 90% by mass, It is preferable to add the silicon compound group over 0.001 hour to 500 hours so that the concentration of the silicon compound group is 0.1% by mass to 30% by mass. preferable. It is recommended to set the reaction temperature between 0 ° C and 100 ° C.
本発明に係る方法においては、上記シリコン化合物群を、水を含む溶媒中で、適切な条件下で加水分解および縮合させることにより粒子が析出し、スラリーが生成する。析出した粒子は、上述の(メタ)アクリロキシ基を有するシリコン化合物(1)を必須成分として用いて得られたものであるため、(メタ)アクリロキシ基を有するポリオルガノシロキサン粒子が得られる。ここで、適切な条件とは、特に限定はされないが、例えば、得られたスラリーにおいて、重合性シリコン化合物(1)および非重合性シリコン化合物(2)の濃度(原料化合物に換算)が20質量%以下、水濃度が50%以上、触媒濃度が10質量%以下となるような条件が好ましい。 In the method according to the present invention, the silicon compound group is hydrolyzed and condensed under a suitable condition in a solvent containing water, whereby particles are precipitated and a slurry is produced. The precipitated particles are obtained using the above-mentioned silicon compound (1) having a (meth) acryloxy group as an essential component, so that polyorganosiloxane particles having a (meth) acryloxy group are obtained. Here, the appropriate conditions are not particularly limited. For example, in the obtained slurry, the concentration of the polymerizable silicon compound (1) and the non-polymerizable silicon compound (2) (converted to the raw material compound) is 20 mass. %, The water concentration is 50% or more, and the catalyst concentration is 10% by mass or less.
これまで、本発明に係る合成工程として、上記アルコキシシラン化合物を反応系に一時に添加して、1段階で加水分解、縮合反応を行ってポリオルガノシロキサン粒子を得る方法について述べてきたが、より精度の高い粒子径の制御を行う観点からは、合成工程を2段階以上の複数の工程に分けて行うことも、推奨される本発明の実施態様である。 So far, as a synthesis step according to the present invention, a method for obtaining polyorganosiloxane particles by adding the above alkoxysilane compound to the reaction system at a time and performing hydrolysis and condensation reaction in one step has been described. From the viewpoint of controlling the particle size with high accuracy, it is also a recommended embodiment of the present invention to divide the synthesis step into a plurality of steps of two or more steps.
2段階の工程を採用してポリオルガノシロキサン粒子を得る場合であれば、上記合成工程は、ポリオルガノシロキサンの1次シード粒子を得る生成工程と、生成工程で得られた1次シード粒子を成長させて2次シード粒子を得る成長工程とに分けて行うことができる。粒子径の制御は、得られる有機無機複合粒子の物性を安定させる観点からも望まれることである。例えば、粒子径のバラツキ自体は、後述する吸収工程においてシード粒子に吸収させるモノマー成分の使用量を増減させることで、ある程度調整できる。 If polyorganosiloxane particles are obtained by adopting a two-stage process, the above synthesis process grows the primary seed particles obtained in the production process to obtain the primary seed particles of the polyorganosiloxane. Thus, it can be performed separately from the growth step of obtaining secondary seed particles. Control of the particle size is also desired from the viewpoint of stabilizing the physical properties of the obtained organic-inorganic composite particles. For example, the particle size variation itself can be adjusted to some extent by increasing or decreasing the amount of the monomer component to be absorbed by the seed particles in the absorption step described later.
しかしながら、このような調整を行った場合、製造ロットによって粒子中の有機質成分量と無機質成分量との割合含有量が異なってしまうため、有機無機複合粒子の物性(機械的特性、光学特性など)にバラツキが生じる。したがって、このような物性のバラツキを抑制するためにも、シード粒子径は製造ロット間におけるバラツキが小さいものであるのが好ましく、予め、シード粒子の生成および/または成長過程(あるいは合成工程)において、これらの成分量を調整しておくことが好ましい。以下、合成工程を2段階で行う場合について説明する。 However, when such adjustments are made, the ratio of the organic component content to the inorganic component content in the particles varies depending on the production lot, so the physical properties (mechanical properties, optical properties, etc.) of the organic-inorganic composite particles Variation occurs. Therefore, in order to suppress such variations in physical properties, it is preferable that the seed particle diameter has a small variation between production lots. In the seed particle generation and / or growth process (or synthesis process) in advance, It is preferable to adjust the amounts of these components. Hereinafter, a case where the synthesis process is performed in two stages will be described.
〔1次シード粒子の生成工程〕
上述のように、1次シード粒子の生成工程とは、上記アルコキシシラン化合物の加水分解、縮合反応を行って、ポリオルガノシロキサン粒子の核となる縮合体を生成させる工程である。このとき使用可能なアルコキシシランとしては、上述のものと同様のものが用いられる。また、反応溶媒も、上記合成工程と同様の条件を採用すればよい。
[Primary seed particle generation process]
As described above, the primary seed particle generating step is a step of generating a condensate that becomes a nucleus of the polyorganosiloxane particle by performing hydrolysis and condensation reaction of the alkoxysilane compound. As the alkoxysilane usable at this time, the same ones as described above are used. Moreover, the reaction solvent should just employ | adopt the conditions similar to the said synthetic process.
合成工程を2段階に分けて行う場合、1次シード粒子の生成工程において、出発原料である上記シリコン化合物群の濃度は、1質量%〜30質量%とするのが好ましい。より好ましくは2質量%〜20質量%であり、さらに好ましくは2質量%〜15質量%である。出発原料であるシリコン化合物群の濃度が1質量%未満では反応が進行し難く、縮合体の生成に長時間要したり、あるいは得られる縮合体の粒子数が増加したりする虞がある。一方、濃度が高すぎる場合には、多数の粒子が生成し、後述する成長工程を採用しても、最終生成物である有機無機重合体の成長が不十分となり、所期サイズを有する粒子が得られなかったり、後述の吸収工程における原材料の増減が必要になり、経済的にも、また安定操業面からも望ましくない。 When the synthesis process is performed in two stages, the concentration of the silicon compound group as a starting material is preferably 1% by mass to 30% by mass in the primary seed particle generation process. More preferably, it is 2 mass%-20 mass%, More preferably, it is 2 mass%-15 mass%. If the concentration of the silicon compound group as a starting material is less than 1% by mass, the reaction hardly proceeds, and it may take a long time to produce a condensate, or the number of particles of the condensate obtained may increase. On the other hand, when the concentration is too high, a large number of particles are generated, and even when the growth step described later is adopted, the growth of the organic-inorganic polymer as the final product becomes insufficient, and particles having the desired size are obtained. It is not obtained or it is necessary to increase or decrease the raw materials in the absorption process described later, which is not economical and desirable from the viewpoint of stable operation.
〔2次シード粒子への成長工程〕
2次シード粒子への成長工程とは、上記生成工程で得られた1次シード粒子含有水溶液に、さらに、出発原料であるアルコキシシラン化合物を添加して、所望の粒子径になるまで1次シード粒子径を増大(成長)させる工程である。このとき、添加するアルコキシシラン化合物は、上記生成工程で例示したものと同様のものが使用できる。なお、アルコキシシラン化合物の添加量は、下記式(3)を満足する量とするのが好ましい。
[Growth process to secondary seed particles]
The growth process to secondary seed particles refers to the addition of an alkoxysilane compound as a starting material to the primary seed particle-containing aqueous solution obtained in the above-mentioned generation process, and the primary seed until a desired particle diameter is obtained. This is a step of increasing (growing) the particle diameter. At this time, as the alkoxysilane compound to be added, the same compounds as those exemplified in the production step can be used. In addition, it is preferable to make the addition amount of an alkoxysilane compound into the quantity which satisfies following formula (3).
ここで、上記式(3)中、rは1次シード粒子径、Rは2次シード粒子の設定粒子径、Bは、生成工程で使用したアルコキシシラン化合物の質量(g)、Aは成長工程において添加するアルコキシシラン化合物量(g)を意味する。 Here, in the above formula (3), r is the primary seed particle size, R is the set particle size of the secondary seed particle, B is the mass (g) of the alkoxysilane compound used in the production step, and A is the growth step. Means the amount (g) of alkoxysilane compound to be added.
このように、2段階の工程を採用することで、最初に生成し核となる縮合体の発生量のコントロールがより一層容易となる。また、成長工程では、すでに生成している縮合体を核として使用するため、新たな粒子の生成よりも、成長反応が優先して進行することとなる。 Thus, by adopting a two-step process, it becomes much easier to control the amount of condensate that is initially produced and becomes a nucleus. In addition, in the growth process, the condensate that has already been generated is used as a nucleus, so that the growth reaction proceeds in preference to the generation of new particles.
成長工程に導入する1次シード粒子の濃度は0質量%〜15質量%とするのが好ましい。より好ましくは0.5質量%〜10質量%であり、さらに好ましくは1質量%〜10質量%である。 The concentration of the primary seed particles introduced into the growth process is preferably 0% by mass to 15% by mass. More preferably, it is 0.5 mass%-10 mass%, More preferably, it is 1 mass%-10 mass%.
〔ポリオルガノシロキサン粒子〕
上記合成工程(あるいは、生成および/または成長工程)において得られるポリオルガノシロキサン粒子(1次および2次シード粒子)の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、粉砕(破砕)状、俵状、繭状、金平糖状など任意の粒子形状でよく、特に限定されない。
[Polyorganosiloxane particles]
The shape of the polyorganosiloxane particles (primary and secondary seed particles) obtained in the synthesis step (or generation and / or growth step) is spherical, needle-like, plate-like, scale-like, crushed (crushed), There are no particular limitations on the shape of the particles, such as a bowl shape, a bowl shape, or a confetti shape.
上記1次および2次シード粒子(ポリオルガノシロキサン粒子)の平均粒子径は、目的とする有機無機複合粒子(ビニル系モノマー重合後の最終生成物)の粒子径に応じて適宜決定すればよいが、例えば、粒子径3〜30μmの有機無機複合粒子を得たい場合であれば、1次シード粒子の粒子径は、0.3μm〜12μmであるのが好ましく、より好ましくは0.4μm〜10μmであり、2次シード粒子(ポリオルガノシロキサン粒子)の粒子径は、0.5μm〜12μmであるのが好ましく、より好ましくは0.6μm〜11μm、最も好ましくは0.7μm〜10μmである。ポリオルガノシロキサン粒子の粒子径が上記範囲内であれば、後述するビニル重合性モノマーの吸収が効率よく進行するといった有利な効果を発揮することができる。また、上記ポリオルガノシロキサン粒子の粒子径が0.5μm未満であると、ビニル重合性モノマーの吸収が十分に行えない場合があり、12μmを超えると、粒子の質量が大きくなって反応器中で重合体粒子の沈降が起こり、粒子同士が凝集し易くなる場合がある。なお、本発明では、コールター原理を採用した精密粒度分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター社製の「マルチサイザーII」など)により測定される中位径(50%粒子径)の値をシード粒子の粒子径として採用する。 The average particle size of the primary and secondary seed particles (polyorganosiloxane particles) may be appropriately determined according to the particle size of the target organic-inorganic composite particles (final product after vinyl monomer polymerization). For example, if it is desired to obtain organic-inorganic composite particles having a particle size of 3 to 30 μm, the primary seed particles preferably have a particle size of 0.3 to 12 μm, more preferably 0.4 to 10 μm. Yes, the particle size of the secondary seed particles (polyorganosiloxane particles) is preferably 0.5 μm to 12 μm, more preferably 0.6 μm to 11 μm, and most preferably 0.7 μm to 10 μm. When the particle diameter of the polyorganosiloxane particles is within the above range, it is possible to exert an advantageous effect that absorption of a vinyl polymerizable monomer described later proceeds efficiently. Further, when the particle diameter of the polyorganosiloxane particles is less than 0.5 μm, the vinyl polymerizable monomer may not be sufficiently absorbed. When the particle diameter exceeds 12 μm, the mass of the particles becomes large in the reactor. Sedimentation of the polymer particles may occur and the particles may easily aggregate. In the present invention, the value of the median diameter (50% particle diameter) measured by a precision particle size distribution measuring apparatus (for example, “Multisizer II” manufactured by Beckman Coulter, Inc.) employing the Coulter principle is used as the seed particle. Adopted as the particle size.
上記本発明に係る製造方法を採用すれば、ポリオルガノシロキサン粒子は、粒度分布のシャープさを示す変動係数(CV値)を15%以下とすることができる。このように、ポリオルガノシロキサン粒子の粒度分布が狭い場合には、後述する、吸収工程、重合工程を経て生成する有機無機複合体微粒子の粒度分布も狭いものとなる。なお、変動係数(CV値)が上記範囲内である場合は、後述するビニル重合性モノマーの吸収が効率よく行えるといった有利な効果も発揮することができる。15%を超える場合は、得られる有機無機複合粒子の粒子径のバラツキが大きくなる。 If the production method according to the present invention is employed, the polyorganosiloxane particles can have a coefficient of variation (CV value) indicating the sharpness of the particle size distribution of 15% or less. Thus, when the particle size distribution of the polyorganosiloxane particles is narrow, the particle size distribution of the organic-inorganic composite fine particles produced through the absorption process and the polymerization process, which will be described later, is also narrow. When the coefficient of variation (CV value) is within the above range, an advantageous effect that the vinyl polymerizable monomer described later can be efficiently absorbed can be exhibited. When it exceeds 15%, the variation in the particle diameter of the obtained organic-inorganic composite particles becomes large.
本発明でいうポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)は、上記シリコン化合物群を原料無機化合物として得られるものであるため、この無機化合物中のケイ素原子に由来する無機質部分(ポリシロキサン骨格)を含んでなり、(メタ)アクリロキシ基などの有機基を有する。本発明でいうポリオルガノシロキサン粒子は、該粒子中、つまり、該粒子を構成するポリシロキサン骨格間に、後述するラジカル重合性ビニルモノマーを容易に吸収し、かつ、保持しておくことのできる粒子である。ポリオルガノシロキサン粒子が(メタ)アクリロキシ基を有している場合には、特に上述の効果に優れる。これは、(メタ)アクリロキシ基を有するポリオルガノシロキサン粒子はビニルモノマー等の有機化合物との相溶性に非常に優れているからであり、また、上記ポリオルガノシロキサン粒子がビニルモノマーを吸収するのに好適な架橋度となっているからであるともいえる。 Since the polyorganosiloxane particles (seed particles) referred to in the present invention are obtained by using the above silicon compound group as a raw material inorganic compound, the polyorganosiloxane particles (seed particles) include an inorganic portion (polysiloxane skeleton) derived from silicon atoms in the inorganic compound. And has an organic group such as a (meth) acryloxy group. The polyorganosiloxane particles referred to in the present invention are particles that can easily absorb and retain the radical polymerizable vinyl monomer described later in the particles, that is, between the polysiloxane skeletons constituting the particles. It is. When the polyorganosiloxane particles have a (meth) acryloxy group, the above effects are particularly excellent. This is because the polyorganosiloxane particles having a (meth) acryloxy group have very good compatibility with organic compounds such as vinyl monomers, and the polyorganosiloxane particles absorb the vinyl monomers. It can be said that this is because of a suitable degree of crosslinking.
〔有機無機複合粒子の製造方法〕
上記合成工程に次いで、合成工程(あるいは、生成工程および/または成長工程)で得られたポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)に、ラジカル重合性ビニルモノマーを吸収させ(吸収工程)、次いで、上記吸収工程で吸収させたモノマー成分をラジカル重合させることで(重合工程)、製造ロット間における粒子径のバラツキが少ない有機無機複合粒子が得られる。以下、吸収工程から順に説明する。
[Method for producing organic-inorganic composite particles]
Following the synthesis step, the radically polymerizable vinyl monomer is absorbed into the polyorganosiloxane particles (seed particles) obtained in the synthesis step (or the production step and / or the growth step) (absorption step), and then the absorption is performed. By subjecting the monomer component absorbed in the process to radical polymerization (polymerization process), organic-inorganic composite particles with little variation in particle diameter between production lots can be obtained. Hereinafter, the absorption process will be described in order.
〔吸収工程〕
吸収工程では、ポリオルガノシロキサン粒子に、ラジカル重合性ビニルモノマー成分を吸収させる。この吸収工程では、計画的な製造を行うため、また、製造ロット間における有機無機複合粒子の粒子径のバラツキを一層低減させるために、吸収工程に導入するシード粒子量をコントロールしてもよい。吸収工程に導入する粒子量が一定であれば、最終的な収量や、吸収工程で必要となる原料量が定まるため、より計画的に安定して有機無機複合粒子を製造することができる。
[Absorption process]
In the absorption step, the polyorganosiloxane particles are allowed to absorb the radical polymerizable vinyl monomer component. In this absorption process, the amount of seed particles introduced into the absorption process may be controlled in order to perform planned production and to further reduce the variation in the particle diameter of the organic-inorganic composite particles between production lots. If the amount of particles to be introduced into the absorption process is constant, the final yield and the amount of raw material required in the absorption process are determined, and thus the organic-inorganic composite particles can be produced more stably and systematically.
吸収工程では、ポリオルガノシロキサン粒子にラジカル重合性ビニルモノマーを必須とするモノマー成分を吸収させられれば良く、その実施形態は特に限定されない。したがって、ポリオルガノシロキサン粒子を分散させた溶媒中にモノマー成分を加える形態であってもよいし、また、モノマー成分を含む溶媒中にポリオルガノシロキサン粒子を加える形態であっても良い。最終的に、ポリオルガノシロキサン粒子と上記モノマー成分とが共存する状態で吸収工程を進行させるものであればよい。なかでも、前者のように、予めポリオルガノシロキサン粒子を分散させた溶媒中に、モノマー成分を加える形態が好ましく、さらには、ポリオルガノシロキサン粒子を合成して得られたポリオルガノシロキサン粒子分散液からポリオルガノシロキサン粒子を取り出すことなく、該分散液にモノマー成分を加える形態は、複雑な工程が必要とならず、生産性に優れており好ましい。 In the absorption step, the polyorganosiloxane particles may be allowed to absorb the monomer component essentially containing the radical polymerizable vinyl monomer, and the embodiment thereof is not particularly limited. Accordingly, the monomer component may be added to the solvent in which the polyorganosiloxane particles are dispersed, or the polyorganosiloxane particles may be added to the solvent containing the monomer component. Eventually, it is sufficient if the absorption step proceeds in a state where the polyorganosiloxane particles and the monomer component coexist. Among these, a form in which a monomer component is added to a solvent in which polyorganosiloxane particles are dispersed in advance as in the former is preferable, and further, from a polyorganosiloxane particle dispersion obtained by synthesizing polyorganosiloxane particles. The form in which the monomer component is added to the dispersion without taking out the polyorganosiloxane particles does not require a complicated process and is excellent in productivity and is preferable.
本発明でいうビニル系重合体は、ラジカル重合性ビニルモノマーを必須とするモノマー成分を、ラジカル重合してなるものである。 The vinyl polymer referred to in the present invention is obtained by radical polymerization of a monomer component essentially containing a radical polymerizable vinyl monomer.
本発明で使用可能なラジカル重合性ビニルモノマーとしては、分子内に少なくとも1個以上のエチレン性不飽和基を含有する化合物であれば、その種類等は特に限定されない。また、モノマー成分は、有機無機複合粒子に要求される物性が発揮できるよう、用途に応じて適宜選択することができる。具体的なモノマー成分としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキブチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する単量体類;メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコール成分を有する単量体類;(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル等のアルキル(メタ)アクリレート類;トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ペンタンフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロアミル(メタ)アクリレート等のフッ素原子含有(メタ)アクリレート類;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン等の芳香族ビニル化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等を用いることが好ましい。これらラジカル重合性ビニルモノマーは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The radically polymerizable vinyl monomer that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound containing at least one ethylenically unsaturated group in the molecule. Moreover, a monomer component can be suitably selected according to a use so that the physical property requested | required of an organic inorganic composite particle can be exhibited. Specific monomer components include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, monomers having a hydroxyl group such as 2-hydroxybutyl (meth) acrylate; methoxypolyethylene glycol (meth) Monomers having a polyethylene glycol component such as acrylate; butyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, (meth ) Alkyl (meth) acrylates such as benzyl acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate; trifluoroethyl (meth) acrylate, tetrafluoropropyl (meth) acrylate, pentanefluoropropyl (meth) acrylate, octafluoroa Fluorine atom-containing (meth) acrylates such as ru (meth) acrylate; styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, α-chlorostyrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, p-ethylstyrene It is preferable to use aromatic vinyl compounds such as glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile and the like. These radical polymerizable vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more.
上記モノマー成分を効率よくポリオルガノシロキサン粒子に吸収させるためには、予め上記モノマー成分を乳化分散させてエマルションを生成しておくのが好ましい。 In order to efficiently absorb the monomer component in the polyorganosiloxane particles, it is preferable to preliminarily emulsify and disperse the monomer component to produce an emulsion.
また、上記モノマー成分として、架橋性モノマーを用いれば、得られる重合体粒子に関する機械的特性の調整が容易となるため好ましい。上記架橋性モノマーとしては、特に限定はされないが、例えば、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジアリルフタレートおよびその異性体、トリアリルイソシアヌレートおよびその誘導体、などが挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Moreover, it is preferable to use a crosslinkable monomer as the monomer component because the mechanical properties of the polymer particles obtained can be easily adjusted. Although it does not specifically limit as said crosslinking | crosslinked monomer, For example, divinylbenzene, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethyleneglycol di (meth) acrylate, 1, 6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (Meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethane tri (meth) acrylate, tetramethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, diallyl phthalate and its isomers, triallyl And isocyanurate and derivatives thereof. These may be used alone or in combination of two or more.
上記吸収工程は、上述のモノマー成分がポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)の構造中に容易に吸収されるような条件の下で行うことが好ましい。そのような条件としては、例えば、上記ポリオルガノシロキサン粒子およびモノマー成分それぞれの濃度や、上記ポリオルガノシロキサン粒子とモノマー成分との混合比、混合の処理方法・手段、混合時の温度や時間、混合後の処理方法・手段などが挙げられる。これらの条件は、用いるポリオルガノシロキサン粒子やモノマー成分の種類などに応じて、適宜決定すればよい。また、これらの条件は1種のみを採用しても、2種以上を組み合わせて採用してもよい。 The absorption step is preferably performed under conditions such that the monomer component described above is easily absorbed into the structure of the polyorganosiloxane particles (seed particles). Such conditions include, for example, the concentration of the polyorganosiloxane particles and the monomer component, the mixing ratio of the polyorganosiloxane particles and the monomer component, the processing method and means for mixing, the temperature and time during mixing, the mixing Subsequent processing methods and means may be mentioned. These conditions may be appropriately determined according to the type of polyorganosiloxane particles and monomer components used. Moreover, these conditions may employ | adopt only 1 type, or may employ | adopt in combination of 2 or more types.
上記吸収工程におけるモノマー成分の使用量は、ポリオルガノシロキサン粒子の原料として使用したシリコン化合物の質量に対して、質量で0.01倍〜100倍とするのが好ましい。より好ましくは1倍以上であり、さらに好ましくは5倍以上である。一方、50倍以下であるのがより好ましく、さらに好ましくは30倍以下である。上記添加量が0.01倍より小さい場合は、ポリオルガノシロキサン粒子のモノマー成分の吸収量が少なくなり所期の粒子径が得られ難くなったり、有機無機複合粒子の機械的特性が損なわれたりする虞があり、一方、100倍を超える場合は、添加したモノマー成分をポリオルガノシロキサン粒子に完全に吸収させることが困難となり、未吸収のモノマー成分が残存するため、得られる最終組成物が有機無機複合粒子と有機粒子との混合物となり、また、後の重合段階において粒子間の凝集が発生しやすくなる虞がある。 The amount of the monomer component used in the absorption step is preferably 0.01 to 100 times by mass with respect to the mass of the silicon compound used as the raw material for the polyorganosiloxane particles. More preferably, it is 1 time or more, More preferably, it is 5 times or more. On the other hand, it is more preferably 50 times or less, and further preferably 30 times or less. When the addition amount is less than 0.01 times, the absorption amount of the monomer component of the polyorganosiloxane particles is reduced, and it is difficult to obtain the intended particle diameter, or the mechanical properties of the organic-inorganic composite particles are impaired. On the other hand, if it exceeds 100 times, it becomes difficult to completely absorb the added monomer component in the polyorganosiloxane particles, and the unabsorbed monomer component remains, so that the final composition obtained is organic. It becomes a mixture of inorganic composite particles and organic particles, and there is a possibility that aggregation between particles is likely to occur in the subsequent polymerization stage.
吸収工程において、モノマー成分の添加方法は特に限定されず、使用するモノマー成分の全量を一括で反応系に加えてもよく、数回に分けて加えてもよく、又、任意の速度でフィードしてもよい。さらに、このとき、モノマー成分のみを添加してもよく、あるいは、モノマー成分を溶媒に分散あるいは溶解させたモノマー成分溶液を添加してもよいが、モノマー成分を予め乳化分散させた状態でポリオルガノシロキサン粒子に加えれば、ポリオルガノシロキサン粒子への吸収がより効率よく行われるため好ましい。 In the absorption step, the method for adding the monomer component is not particularly limited, and the entire amount of the monomer component to be used may be added to the reaction system all at once, or may be added in several batches, or fed at an arbitrary rate. May be. Furthermore, at this time, only the monomer component may be added, or a monomer component solution in which the monomer component is dispersed or dissolved in a solvent may be added. Addition to the siloxane particles is preferable because absorption into the polyorganosiloxane particles is more efficiently performed.
上記乳化剤としては特に限定はされないが、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤、分子中に1個以上の重合可能な炭素−炭素不飽和結合を有する重合性界面活性剤等がある。なかでも、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤が、ポリオルガノシロキサン粒子や、モノマー成分を吸収したポリオルガノシロキサン粒子や、重合体粒子の分散状態を安定化させることもできるので好ましい。これら乳化剤は、1種のみを使用しても2種以上を併用してもよい。 The emulsifier is not particularly limited. For example, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a polymer surfactant, and one or more polymerizations in the molecule There are polymerizable surfactants having possible carbon-carbon unsaturated bonds. Among these, anionic surfactants and nonionic surfactants are preferable because they can stabilize the dispersion state of polyorganosiloxane particles, polyorganosiloxane particles having absorbed monomer components, and polymer particles. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more.
上記アニオン性界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナトリウムドデシルサルフェート、カリウムドデシルサルフェート等のアルカリ金属アルキルサルフェート類;アンモニウムドデシルサルフェート等のアンモニウムアルキルサルフェート類;ナトリウムドデシルポリグリコールエーテルサルフェート、ナトリウムスルホシノエート、スルホン化パラフィンのアルカリ金属塩類、スルホン化パラフィンのアンモニウム塩等のアルキルスルホネート類;ナトリウムラウリレート、トリエタノールアミンオレエート、トリエタノールアミンアビエテート等の脂肪酸塩類;ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、アルカリフェノールヒドロキシエチレンのアルカリ金属サルフェート等のアルキルアリールスルホネート類;高級アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩等を好ましく挙げることができる。 Although it does not specifically limit as said anionic surfactant, For example, Alkali metal alkyl sulfates, such as sodium dodecyl sulfate and potassium dodecyl sulfate; Ammonium alkyl sulfates, such as ammonium dodecyl sulfate; Sodium dodecyl polyglycol ether Alkylsulfonates such as sulfate, sodium sulfosinoate, alkali metal salts of sulfonated paraffin, ammonium salt of sulfonated paraffin; fatty acid salts such as sodium laurate, triethanolamine oleate, triethanolamine abiate; sodium dodecylbenzene Alkyl aryl sulfonates such as sulfonates and alkali metal sulfates of alkali phenol hydroxyethylene S; higher alkyl naphthalene sulfonate, naphthalenesulfonic acid formalin condensates, dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl sulfate salt, and preferably a polyoxyethylene alkylaryl sulfate salts.
上記カチオン性界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アミン塩、4級アンモニウム塩、オキシエチレン付加型アンモニウム塩酸塩などが挙げられ、具体的には、トリメチルアルキルアンモニウム塩酸塩、ジメチルジアルキルアンモニウム塩酸塩、モノアルキルアミン酢酸塩、アルキルメチルジポリオキシエチレンアンモニウム塩酸塩などが例示できる。等を好ましく挙げることができる。 The cationic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include amine salts, quaternary ammonium salts, oxyethylene addition type ammonium hydrochlorides, and the like, and specifically, trimethylalkylammonium hydrochloride. Dimethyldialkylammonium hydrochloride, monoalkylamine acetate, alkylmethyldipolyoxyethyleneammonium hydrochloride, and the like. Etc. can be mentioned preferably.
上記非イオン界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセロールのモノラウレート等の脂肪酸モノグリセライド類;ポリオキシエチレンオキシプロピレン共重合体、エチレンオキサイドと脂肪酸アミン、アミドまたは酸との縮合生成物等を好ましく挙げることができる。 The nonionic surfactant is not particularly limited, and specific examples include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, and monoglycerol glycerol. Preferable examples include fatty acid monoglycerides such as laurate; polyoxyethyleneoxypropylene copolymers, condensation products of ethylene oxide and fatty acid amines, amides or acids.
上記高分子界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム、ポリ(メタ)アクリル酸カリウム、ポリ(メタ)アクリル酸アンモニウム、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、これらの重合体の構成単位である重合性単量体の2種以上の共重合体または他の単量体との共重合体、クラウンエーテル類の相関移動触媒等を好ましく挙げることができる。 The polymer surfactant is not particularly limited. For example, polyvinyl alcohol, sodium poly (meth) acrylate, potassium poly (meth) acrylate, ammonium poly (meth) acrylate, polyhydroxyethyl (Meth) acrylates, polyhydroxypropyl (meth) acrylates, copolymers of two or more polymerizable monomers that are constituent units of these polymers, or copolymers with other monomers, crown ethers Preferred examples include a phase transfer catalyst.
上記重合性界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、プロペニル−2−エチルヘキシルベンゼンスルホコハク酸エステルナトリウム、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンの硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルエーテル硫酸アンモニウム塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンエステルのリン酸エステル等のアニオン性重合性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルベンゼンエーテル(メタ)アクリル酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(メタ)アクリル酸エステル等のノニオン性重合性界面活性剤等を好ましく挙げることができる。 The polymerizable surfactant is not particularly limited. For example, sodium propenyl-2-ethylhexylbenzenesulfosuccinate, sulfate of polyoxyethylene (meth) acrylate, polyoxyethylene alkylpropenyl ether ammonium sulfate Anionic polymerizable surfactants such as salts, phosphoric acid esters of (meth) acrylic acid polyoxyethylene esters; polyoxyethylene alkylbenzene ether (meth) acrylic acid esters, polyoxyethylene alkyl ether (meth) acrylic acid esters, etc. Preferred examples include nonionic polymerizable surfactants.
上記乳化剤の使用量は、例えば、上記ラジカル重合性ビニルモノマーを必須に含むモノマー成分の総質量に対して0.01質量%〜10質量%とするのが好ましく、より好ましくは0.05質量%〜8質量%、さらに好ましくは1質量%〜5質量%である。上記乳化剤の使用量が、0.01質量%未満の場合は、安定なモノマーの乳化分散物が得られないことがあり、10質量%を超える場合は、乳化重合等が副反応として併発してしまうおそれがある。上記乳化分散については、通常、上記モノマー成分を乳化剤とともにホモミキサーや超音波ホモジナイザー等を用いて水中で乳濁状態とすることが好ましい。 The amount of the emulsifier used is, for example, preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.05% by mass with respect to the total mass of the monomer components essentially including the radical polymerizable vinyl monomer. It is -8 mass%, More preferably, it is 1 mass%-5 mass%. When the amount of the emulsifier used is less than 0.01% by mass, a stable monomer emulsified dispersion may not be obtained. When the amount exceeds 10% by mass, emulsion polymerization or the like occurs as a side reaction. There is a risk that. About the said emulsification dispersion | distribution, it is preferable to usually make the said monomer component into an emulsion state in water using a homomixer, an ultrasonic homogenizer, etc. with an emulsifier.
上記吸収工程において、モノマー成分が吸収されたかどうかの判断は、例えば、モノマーを加える前および吸収工程終了後の粒子径を顕微鏡で観察することにより容易に判断できる。すなわち、吸収工程終了後の粒子径が、吸収工程前の粒子径に比べて大きくなっていれば、ポリオルガノシロキサン粒子内にモノマー成分が吸収されているものと判断できる。 In the above absorption step, whether or not the monomer component has been absorbed can be easily determined, for example, by observing the particle diameter with a microscope before adding the monomer and after the absorption step. That is, if the particle diameter after the absorption process is larger than the particle diameter before the absorption process, it can be determined that the monomer component is absorbed in the polyorganosiloxane particles.
〔重合工程〕
重合工程では、上記吸収工程でシード粒子内に吸収されたラジカル重合性ビニルモノマーをラジカル重合させる。ラジカル重合させる方法は特に限定はされないが、例えば、ラジカル重合開始剤を用いる方法、紫外線や放射線を照射する方法、熱を加える方法などが挙げられる。
[Polymerization process]
In the polymerization step, the radical polymerizable vinyl monomer absorbed in the seed particles in the absorption step is subjected to radical polymerization. The method for radical polymerization is not particularly limited, and examples thereof include a method using a radical polymerization initiator, a method of irradiating ultraviolet rays and radiation, and a method of applying heat.
上記ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、過酢酸、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルハイドロパーオキサイド等の過酸化物系開始剤類;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサカルボニトリル、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)・二塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物類;などが好ましく挙げられる。これらラジカル重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of the radical polymerization initiator include persulfates such as potassium persulfate, hydrogen peroxide, peracetic acid, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, orthochlorobenzoyl peroxide, orthomethoxybenzoyl peroxide, 3, 5, 5 -Trimethylhexanoyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, di-t-butyl peroxide, benzoyl peroxide, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5 -Peroxide-based initiators such as trimethylcyclohexane and t-butyl hydroperoxide; azobisisobutyronitrile, azobiscyclohexacarbonitrile, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2'-azobis Isobutyronitrile, 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride 4,4′-azobis (4-cyanopentanoic acid), 2,2′-azobis- (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2 , 4-dimethylvaleronitrile) and the like; These radical polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
ラジカル重合開始剤の使用量は、上記ラジカル重合性ビニルモノマーを必須に含むモノマー成分の総質量に対して、0.001質量%〜20質量%とするのが好ましく、より好ましくは0.01質量%〜10質量%、さらに好ましくは0.1質量%〜5質量%である。上記ラジカル重合開始剤の使用量が、0.001質量%未満の場合は、ラジカル重合性ビニルモノマーの重合度が上がらないことがある。上記ラジカル重合開始剤の上記溶媒に対する仕込み方法については、特に限定はなく、最初(重合反応開始前)に全量仕込む態様(吸収工程において、上記モノマー成分にラジカル重合開始剤を溶解させ、これを乳化分散させておく態様、シード粒子に重合性成分を吸収させた後ラジカル重合開始剤を仕込む態様);最初に一部を仕込んでおき、残りを連続フィード添加する態様、または、断続的にパルス添加する態様、あるいは、これらの組み合わせる態様など、従来公知の方法はいずれも採用することができる。 The amount of the radical polymerization initiator used is preferably 0.001% by mass to 20% by mass, more preferably 0.01% by mass, based on the total mass of the monomer components essentially including the radical polymerizable vinyl monomer. % To 10% by mass, more preferably 0.1% to 5% by mass. When the usage-amount of the said radical polymerization initiator is less than 0.001 mass%, the polymerization degree of a radically polymerizable vinyl monomer may not rise. The method for charging the radical polymerization initiator into the solvent is not particularly limited. First, the whole amount is charged first (before the polymerization reaction is started) (in the absorption step, the radical polymerization initiator is dissolved in the monomer component and emulsified. A mode of dispersing, a mode in which a radical polymerization initiator is charged after absorbing a polymerizable component in seed particles); a mode in which a part is charged first, and the rest is continuously fed, or pulse addition is intermittently performed Any conventionally known method such as an embodiment to be performed or an embodiment in which these are combined can be employed.
上記重合工程において、ラジカル重合する際の反応温度は40〜100℃であることが好ましく、50〜80℃がより好ましい。上記反応温度が40℃未満では、重合度が十分に上がらず重合体粒子の機械的特性が得られ難い場合があり、100℃を超えると、重合中に粒子間の凝集が起こりやすくなる場合がある。上記重合工程において、ラジカル重合する際の反応時間は、用いる重合開始剤の種類により適宜変更可能であるが、5〜600分であることが好ましく、10〜300分がより好ましい。反応時間が5分未満の場合は、重合度が十分に上がらない結果となり、600分を超える場合は、粒子間の凝集が起こり易くなる。 In the polymerization step, the reaction temperature for radical polymerization is preferably 40 to 100 ° C, more preferably 50 to 80 ° C. If the reaction temperature is less than 40 ° C., the degree of polymerization may not be sufficiently increased, and the mechanical properties of the polymer particles may be difficult to obtain. If the reaction temperature exceeds 100 ° C., aggregation between the particles may easily occur during the polymerization. is there. In the polymerization step, the reaction time for radical polymerization can be appropriately changed depending on the type of polymerization initiator to be used, but it is preferably 5 to 600 minutes, more preferably 10 to 300 minutes. When the reaction time is less than 5 minutes, the polymerization degree does not increase sufficiently, and when it exceeds 600 minutes, aggregation between particles tends to occur.
尚、これまで、ポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)を合成し、得られたシード粒子に、ラジカル重合性モノマー成分を吸収させた後、重合反応を行って有機無機複合粒子を製造する方法について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリオルガノシロキサン粒子が重合性不飽和結合(好ましくはビニル基)を有する場合には、上記吸収工程を経ることなく、重合反応を行って、有機無機複合粒子を得ても良い。すなわち、上記ポリオルガノシロキサン粒子の合成工程についで、重合工程を行うことも、本発明の好ましい態様の一つであり、当該態様においても本発明の効果は得られる。 Until now, polyorganosiloxane particles (seed particles) have been synthesized, and after the radically polymerizable monomer component is absorbed in the obtained seed particles, a polymerization reaction is performed to produce organic-inorganic composite particles. However, the present invention is not limited to this. For example, when the polyorganosiloxane particles have a polymerizable unsaturated bond (preferably a vinyl group), the organic-inorganic composite particles may be obtained by performing a polymerization reaction without passing through the absorption step. That is, it is one of the preferable embodiments of the present invention to perform the polymerization step after the polyorganosiloxane particle synthesizing step, and the effects of the present invention can also be obtained in this embodiment.
〔有機無機複合粒子〕
上記本発明の製造方法により得られる有機無機複合粒子は、中位径3〜30μmである。また、本発明の製造方法によれば、粒度分布のシャープさを示す変動係数(CV値)が15%以下の有機無機複合粒子が得られる。
[Organic inorganic composite particles]
The organic-inorganic composite particles obtained by the production method of the present invention have a median diameter of 3 to 30 μm. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the organic-inorganic composite particle | grains whose variation coefficient (CV value) which shows the sharpness of a particle size distribution are 15% or less are obtained.
なお、機械的特性や光学特性は、無機質成分、有機質成分の含有比、あるいは、使用するモノマー成分の種類や量等を調整することにより、各種用途に応じて所望の特性を有するように設計することができるが、例えば、光学用途に用いる場合には、吸収させるモノマーの種類や配合量を選択することで、有機無機複合粒子の屈折率を調整できる。具体的には、シード粒子に吸収させるモノマー成分として、スチレンとメチルメタクリレートとを用いる場合であれば、スチレンの配合量を増加することで屈折率を高めることができ、一方、メチルメタクリレートの配合量を増加することで、屈折率を低下させることができる。 The mechanical characteristics and optical characteristics are designed to have desired characteristics according to various applications by adjusting the content ratio of the inorganic component and the organic component, or the type and amount of the monomer component to be used. For example, when used for optical applications, the refractive index of the organic-inorganic composite particles can be adjusted by selecting the type and amount of the monomer to be absorbed. Specifically, if styrene and methyl methacrylate are used as monomer components to be absorbed by the seed particles, the refractive index can be increased by increasing the amount of styrene, while the amount of methyl methacrylate is increased. By increasing the refractive index, the refractive index can be lowered.
本発明の重合体粒子の形状は、特に限定されるわけではなく、具体的には、例えば、球状、針状、板状、鱗片状、粉砕(破砕)状、繭状、金平糖状などの形状を挙げることができる。本発明に係る重合体粒子は、染料および/または顔料などで着色されたものであってもよい。なお、本発明に係る有機無機複合粒子が着色されているものである場合、染料および/または顔料は、単に重合体粒子に含まれるものでもよく、あるいは、染料および/または顔料と重合体粒子を構成するマトリックスとが化学結合によって結び付けられた構造を有するものでもよいが、特にこれらに限定されない。 The shape of the polymer particle of the present invention is not particularly limited, and specifically, for example, a shape such as a spherical shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, a pulverized (crushed) shape, a bowl shape, and a confetti shape. Can be mentioned. The polymer particles according to the present invention may be colored with a dye and / or a pigment. In the case where the organic-inorganic composite particles according to the present invention are colored, the dye and / or pigment may be simply contained in the polymer particles, or the dye and / or pigment and the polymer particles may be combined. Although it may have a structure in which the constituting matrix is linked by chemical bonds, it is not particularly limited thereto.
また、本発明に係る有機無機複合粒子は、その表面に導体層を形成すれば、導電性微粒子としても好ましく用いられる。このとき、導体層は、有機無機複合粒子表面の少なくとも一部に形成されていればよい。 The organic-inorganic composite particles according to the present invention are also preferably used as conductive fine particles if a conductor layer is formed on the surface thereof. At this time, the conductor layer should just be formed in at least one part of the organic-inorganic composite particle surface.
本発明に係る有機無機複合粒子の用途は、特に限定されるわけではないが、具体的には、例えば、液晶表示素子用面内スペーサー、液晶表示素子用シール部スペーサー、EL表示素子用スペーサー、タッチパネル用スペーサー、セラミックやプラスチック等の各種基板間の隙間を均一に保持し得る隙間保持材等の隙間距離保持用スペーサーや、導電性粒子などを好ましく挙げることができる。 The use of the organic-inorganic composite particles according to the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, an in-plane spacer for a liquid crystal display element, a seal portion spacer for a liquid crystal display element, a spacer for an EL display element, Preferable examples include a spacer for a touch panel, a spacer for holding a gap distance such as a gap holding material capable of uniformly holding gaps between various substrates such as ceramic and plastic, and conductive particles.
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以下では、便宜上、「質量部」を単に「部」と記すことがある。また、「質量%」を「wt%」と記すことがある。まず、本発明の実施例において記載する測定値の定義、測定方法、評価基準について以下に示す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Hereinafter, for convenience, “parts by mass” may be simply referred to as “parts”. In addition, “mass%” may be described as “wt%”. First, definitions of measurement values, measurement methods, and evaluation criteria described in the examples of the present invention are shown below.
[粒子径]
ポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合体粒子の中位径(50%粒子径)は、精密粒度分布測定装置(「コールターマルチサイザーII」、ベックマン・コールター社製)を使用して、30000個の粒子の粒子径を測定することにより求めた。尚、微小粒子が副生し、メインピークと異なる粒子径が観測される場合には、editモードを用いて、メインピークのみを測定した。
[Particle size]
The median size (50% particle size) of the polyorganosiloxane particles and organic-inorganic composite particles is 30000 particles using a precision particle size distribution analyzer (“Coulter Multisizer II”, manufactured by Beckman Coulter, Inc.). The particle diameter was determined by measuring. When fine particles were by-produced and a particle diameter different from the main peak was observed, only the main peak was measured using the edit mode.
測定溶液の調製
下記実験例で得られたシード粒子(15分後、60分後)の懸濁液0.1mL、あるいは有機無機複合粒子0.03gを、それぞれ1%界面活性剤水溶液(「ハイテノール(登録商標)N−08」、第一工業製薬株式会社製)5mlに分散させて、測定用の溶液を調製した。
Preparation of Measurement Solution 0.1 mL of the seed particle suspension (after 15 minutes and 60 minutes) or 0.03 g of the organic-inorganic composite particles obtained in the following experimental examples were each added with a 1% surfactant aqueous solution (“High A solution for measurement was prepared by dispersing in 5 ml of Tenor (registered trademark) N-08 "(Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
ここで、上記「15分後のシード粒子」とは、加水分解縮合反応の開始から15分後に生成している粒子を意味し、一方、「60分後のシード粒子」とは、加水分解縮合反応の開始から60分後(加水分解反応の終了後)に生成している粒子を意味する。 Here, the “seed particles after 15 minutes” mean particles generated 15 minutes after the start of the hydrolysis condensation reaction, while the “seed particles after 60 minutes” mean hydrolysis condensation. The particle | grains produced | generated 60 minutes after the start of reaction (after completion | finish of a hydrolysis reaction) are meant.
下記実験例1〜7では、以下の合成方法および製造方法に従ってポリオルガノシロキサンの合成および有機無機複合粒子の製造を行った。 In the following Experimental Examples 1 to 7, synthesis of polyorganosiloxane and production of organic-inorganic composite particles were performed according to the following synthesis method and production method.
[ポリオルガノシロキサン粒子の合成方法]
攪拌羽根、還流管、滴下口および温度計を備えた容量2Lのステンレス製の反応容器に、予め調製した超純水451g(逆浸透膜装置(「ピュアライト(登録商標)PRA−0030」、オルガノ株式会社製)を通した後、超純水製造装置(「PURIC(登録商標)−MIX II」オルガノ株式会社製)を通した水、電気伝導度0.0549μS/cm)と、メタノール193g(和光純薬工業株式会社製の試薬特級メタノール)を投入し、回転数120回転で攪拌混合した後、25%アンモニア水を1.64g加え、混合溶液の温度を28℃に調節した。次いで、この混合溶液の撹拌下、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBM‐503」)71.5gを一括投入し、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解、縮合反応を行った。数分後に反応容器内が白濁したが、そのまま60分間、加水分解縮合反応を行い、ポリオルガノシロキサン粒子の分散液を得た。
[Synthesis Method of Polyorganosiloxane Particles]
Into a stainless steel reaction vessel having a capacity of 2 L equipped with a stirring blade, a reflux pipe, a dripping port and a thermometer, 451 g of ultrapure water prepared in advance (reverse osmosis membrane device (“Purelite (registered trademark) PRA-0030”, Organo After passing through an ultrapure water production apparatus ("PURIC (registered trademark) -MIX II" manufactured by Organo Co., Ltd.), 193 g of methanol (electrical conductivity 0.0549 μS / cm) and methanol (Reagent special grade methanol manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd.) was added and stirred and mixed at a rotation speed of 120. Then, 1.64 g of 25% aqueous ammonia was added, and the temperature of the mixed solution was adjusted to 28 ° C. Next, 71.5 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (“KBM-503” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added all at once while stirring the mixed solution, and hydrolysis of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was performed. A condensation reaction was performed. After several minutes, the inside of the reaction vessel became cloudy, but the hydrolysis condensation reaction was carried out for 60 minutes as it was to obtain a dispersion of polyorganosiloxane particles.
加水分解縮合反応の開始(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの投入)から15分後および60分後(加水分解縮合反応の終了後)のシルセスキオキサン粒子(シード粒子)の中位径と変動係数を測定した。 The median diameter of the silsesquioxane particles (seed particles) 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis condensation reaction (injection of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) (after completion of the hydrolysis condensation reaction) The coefficient of variation was measured.
[モノマー懸濁液の調製]
別途用意した容量1Lのガラス製のフラスコに、スチレン112.5g、メチルメタクリレート112.5gおよびエチレングリコールジメタクリレート75gに、2,2’−アゾビス(2,4’−ジメチルバレロニトリル)6.6gを溶解し、その後、界面活性剤1.5g(「ハイテノール(登録商標)NF−08」、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、第一工業製薬株式会社製)およびイオン交換水300gを添加し、ホモミキサー(「T.K.ホモミキサマークII」、プライミクス株式会社製)を用いて乳化分散させて、モノマー懸濁液を調製した。
[Preparation of monomer suspension]
Into a separately prepared glass flask with a volume of 1 L, 6.6 g of 2,2′-azobis (2,4′-dimethylvaleronitrile) is added to 112.5 g of styrene, 112.5 g of methyl methacrylate and 75 g of ethylene glycol dimethacrylate. After dissolution, 1.5 g of surfactant (“Hytenol (registered trademark) NF-08”, polyoxyethylene distyryl phenyl ether sulfate ammonium salt, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 300 g of ion-exchanged water were added. The resultant was added and emulsified and dispersed using a homomixer (“TK Homomixer Mark II”, manufactured by Primex Corporation) to prepare a monomer suspension.
[有機無機複合粒子の製造方法]
得られたポリオルガノシロキサン粒子の懸濁液301gを、攪拌羽根と還流管を備えた2Lのガラス製フラスコに加えて攪拌した。ここに、上記モノマー懸濁液を全量一度に添加し、室温で60分間攪拌することにより、ポリオルガノシロキサンシード粒子にモノマー成分を吸収させ、有機モノマーを吸収した膨潤粒子を作製した。なお、モノマー成分の吸収は、モノマー懸濁液の添加から60分後にフラスコから取り出したシード粒子を顕微鏡で観察することにより、シード粒子の粒子径の増大を確認した。
[Method for producing organic-inorganic composite particles]
301 g of the resulting suspension of polyorganosiloxane particles was added to a 2 L glass flask equipped with a stirring blade and a reflux tube and stirred. The monomer suspension was added all at once and stirred at room temperature for 60 minutes to absorb the monomer component in the polyorganosiloxane seed particles, thereby producing swollen particles that absorbed the organic monomer. The absorption of the monomer component was confirmed by observing the seed particles taken out from the flask 60 minutes after the addition of the monomer suspension with a microscope, thereby increasing the particle size of the seed particles.
シード粒子がモノマーを吸収したことを確認した後、ここにイオン交換水を600g加え、モノマー成分を吸収して膨潤した粒子分散液を65℃まで昇温し、3時間重合反応を行って、有機無機複合粒子を得た。反応溶液を冷却した後、吸引濾過により固液分離を行い、得られたケーキを真空乾燥機で乾燥し、解砕機で解砕して、乾燥工程において生じた凝集粒子を単粒子に戻して有機無機複合粒子の粉体を得た。得られた粒子の粒子径を表1に示す。 After confirming that the seed particles absorbed the monomer, 600 g of ion-exchanged water was added thereto, and the particle dispersion liquid which absorbed the monomer component and swollen was heated up to 65 ° C., and the polymerization reaction was performed for 3 hours. Inorganic composite particles were obtained. After cooling the reaction solution, solid-liquid separation is performed by suction filtration, and the resulting cake is dried with a vacuum dryer and crushed with a pulverizer, and the aggregated particles generated in the drying step are returned to single particles to be organic. A powder of inorganic composite particles was obtained. Table 1 shows the particle diameters of the obtained particles.
〔実験例1−1〜1−4〕
攪拌羽根、還流管、滴下口および温度計を備えた容量2Lのステンレス製の反応容器にメタノール1.5Lを加え、1時間攪拌して洗浄した。反応容器内のメタノールを全て流し出した後、メタノール0.3Lを反応容器内部(付属機器も含む)にかけ流した。次いで、ここに、50℃に加温したメタノール/イオン交換水(電気伝導度0.2μS/cm)=7/3(質量比)の混合溶媒を加え、1時間攪拌洗浄した。ついで、反応容器内の混合溶媒を流し出した後、超純水(逆浸透膜装置(「ピュアライトPRA−0030」、オルガノ株式会社製)を通した後、超純水製造装置(「PURIC−MIX II」オルガノ株式会社製)を通した水、電気伝導度0.0549μS/cm)0.3Lを反応容器内部にかけ流し、反応容器を傾け、よく水を切った後、上記合成方法に従って、ポリオルガノシロキサン粒子の合成を行った。
[Experimental Examples 1-1 to 1-4]
1.5 L of methanol was added to a 2 L stainless steel reaction vessel equipped with a stirring blade, a reflux pipe, a dripping port and a thermometer, and the mixture was stirred for 1 hour for washing. After all the methanol in the reaction vessel was poured out, 0.3 L of methanol was poured into the reaction vessel (including attached equipment). Next, a mixed solvent of methanol / ion exchanged water (electric conductivity 0.2 μS / cm) = 7/3 (mass ratio) heated to 50 ° C. was added thereto, and the mixture was stirred and washed for 1 hour. Next, after pouring out the mixed solvent in the reaction vessel, after passing through ultrapure water (reverse osmosis membrane device (“Purelite PRA-0030”, manufactured by Organo Corporation)), ultrapure water production device (“PURIC- MIX II "(manufactured by Organo Co., Ltd.), water (electric conductivity 0.0549 μS / cm) 0.3 L was poured into the reaction vessel, the reaction vessel was tilted, and water was thoroughly drained. Organosiloxane particles were synthesized.
上記洗浄、ポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合粒子の製造操作を4回繰り返し、各ロットにおいて加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表1および図1に示す。 The above washing and polyorganosiloxane particle and organic / inorganic composite particle production operations were repeated four times, and the particle size (median diameter) of the seed particles was measured 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis condensation reaction in each lot. did. The results are shown in Table 1 and FIG.
表1および図1より、本実験例により得られたシード粒子はロット間における粒子径のバラツキが小さく、当該実験例により得られた有機無機複合粒子の粒子径のバラツキも小さかった(実験No.1−1で得られた有機無機複合粒子の中位径:7.4μm)。 From Table 1 and FIG. 1, the seed particles obtained in this experimental example had small particle size variation between lots, and the organic-inorganic composite particles obtained by this experimental example also had small particle size variation (Experiment No. 1). 1-1. Median diameter of organic-inorganic composite particles obtained in 1-1: 7.4 μm).
〔実験例2−1〜2−4〕
混合溶媒として、25℃に加温したメタノール/イオン交換水(電気伝導度0.2μS/cm)=7/3(質量比)の混合溶媒を使用したこと以外は、実験例1と同様にして、反応容器の洗浄を行い、その後、上記合成方法にしたがってポリオルガノシロキサン粒子の合成を行った。
[Experimental Examples 2-1 to 2-4]
Except that a mixed solvent of methanol / ion-exchanged water (electric conductivity 0.2 μS / cm) = 7/3 (mass ratio) heated to 25 ° C. was used as the mixed solvent in the same manner as in Experimental Example 1. The reaction vessel was washed, and then polyorganosiloxane particles were synthesized according to the synthesis method.
上記洗浄、有機無機複合粒子の合成操作を4回繰り返し、各ロットにおいて加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表2および図2に示す。 The above washing and organic / inorganic composite particle synthesis operations were repeated four times, and the particle diameter (median diameter) of the seed particles 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis-condensation reaction was measured in each lot. The results are shown in Table 2 and FIG.
表2および図2より、本実験例により得られたシード粒子のロット間における粒子径のバラツキは小さく、当該実験例により得られた有機無機複合粒子の粒子径のバラツキも小さいものであった(実験No.2−1で得られた有機無機複合粒子の中位径:7.5μm)。 From Table 2 and FIG. 2, the variation in the particle diameter between the lots of the seed particles obtained in this experimental example was small, and the variation in the particle diameter of the organic-inorganic composite particles obtained in the experimental example was also small ( (Medium diameter of organic-inorganic composite particles obtained in Experiment No. 2-1: 7.5 μm).
〔実験例3−1〜3−4〕
混合溶媒として、25℃に加温したメタノール/イオン交換水(電気伝導度0.2μS/cm)=95/5(質量比)の混合溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様にして、反応容器の洗浄を行い、その後、上記合成方法にしたがってポリオルガノシロキサン粒子の合成を行った。
[Experimental examples 3-1 to 3-4]
Except that a mixed solution of methanol / ion-exchanged water (electric conductivity: 0.2 μS / cm) = 95/5 (mass ratio) heated to 25 ° C. was used as a mixed solvent in the same manner as in Experimental Example 1. The reaction vessel was washed, and then polyorganosiloxane particles were synthesized according to the synthesis method.
上記洗浄、有機無機複合粒子の合成操作を4回繰り返し、各ロットにおいて加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表3および図3に示す。 The above washing and organic / inorganic composite particle synthesis operations were repeated four times, and the particle diameter (median diameter) of the seed particles 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis-condensation reaction was measured in each lot. The results are shown in Table 3 and FIG.
表3および図3より、本実験例により得られたシード粒子のロット間における粒子径のバラツキは小さく、当該実験例により得られた有機無機複合粒子の粒子径のバラツキも小さいものであった(実験No.3−1で得られた有機無機複合粒子の中位径:7.3μm)。 From Table 3 and FIG. 3, the variation in the particle diameter between the lots of the seed particles obtained in this experimental example was small, and the variation in the particle diameter of the organic-inorganic composite particles obtained in the experimental example was also small ( (Medium diameter of organic-inorganic composite particles obtained in Experiment No. 3-1. 7.3 μm).
〔実験例4〕
実験例3で有機無機複合粒子を合成した後、反応容器を洗浄することなく、上記合成方法に従って、ポリオルガノシロキサン粒子(シード粒子)の合成を行った。
[Experimental Example 4]
After synthesizing organic-inorganic composite particles in Experimental Example 3, polyorganosiloxane particles (seed particles) were synthesized according to the synthesis method described above without washing the reaction vessel.
加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表4に示す。 The particle diameter (median diameter) of the seed particles was measured 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis condensation reaction. The results are shown in Table 4.
表4より、本実験例により得られたシード粒子の粒子径は、実験例3でシード粒子と大きくことなっており、また、当該実験例により得られた有機無機複合粒子の粒子径も、実験例3で得られたものとは大きく異なるものであった(有機無機複合粒子の中位径:4.8μm)。 From Table 4, the particle diameter of the seed particles obtained in this experimental example is significantly different from that of the seed particles in Experimental example 3, and the particle diameter of the organic-inorganic composite particles obtained in this experimental example is also experimental. It was significantly different from that obtained in Example 3 (median diameter of organic-inorganic composite particles: 4.8 μm).
〔実験例5−1〜5−5〕
実験例3で有機無機複合粒子を合成後、反応容器をメタノールで洗浄し、メタノールですすいだ後、クレンザー(ニューホーミング、花王株式会社製)をつけたスポンジたわし(ポリウレタン製)で反応容器の内面を満遍なく磨いた。ついで、反応容器内にクレンザーが残らないように流水(水道水)でよくすすぎ洗いした後、メタノール0.5L、超純水0.3L(電気伝導度0.0549μS/cm)で順によくすすいだ後、上記合成法に従ってポリオルガノシロキサン粒子の合成を行った。
[Experimental Examples 5-1 to 5-5]
After synthesizing the organic / inorganic composite particles in Experiment 3, the reaction vessel was washed with methanol, rinsed with methanol, and then the inner surface of the reaction vessel with a sponge scrubber (made of polyurethane) with a cleanser (New Homing, manufactured by Kao Corporation). Polished evenly. Next, rinse well with running water (tap water) so as not to leave a cleanser in the reaction vessel, and then rinse with 0.5 L of methanol and 0.3 L of ultrapure water (electric conductivity 0.0549 μS / cm) in order. Thereafter, polyorganosiloxane particles were synthesized according to the above synthesis method.
上記洗浄、有機無機複合粒子の合成操作を5回繰り返し、各ロットにおいて加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表5および図4に示す。 The above washing and organic / inorganic composite particle synthesis operations were repeated 5 times, and the particle diameter (median diameter) of the seed particles 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis-condensation reaction was measured in each lot. The results are shown in Table 5 and FIG.
表5および図4より、本実験例により得られたシード粒子の粒子径は製造ロットによらず安定していた。また、当該実験例により得られた有機無機複合粒子の粒子径はバラツキが小さいものであった。しかしながら、本実験例で採用した磨き洗浄を実操業レベルで実施することは困難であり、また、生産性を低下させる結果となる。 From Table 5 and FIG. 4, the particle diameter of the seed particles obtained in this experimental example was stable regardless of the production lot. Moreover, the particle diameter of the organic-inorganic composite particles obtained by the experimental example was small. However, it is difficult to carry out the polishing cleaning employed in this experimental example at the actual operation level, resulting in a decrease in productivity.
〔実験例6−1〜6−7〕
メタノール(和光純薬工業株式会社製)1.5Lを反応容器に加え、1時間攪拌して洗浄した。その後、反応容器内のメタノールを全て流し出し、反応容器を新たなメタノール0.3Lですすぎ、反応容器を傾けてメタノールをよくきった後、上記合成方法に従って、ポリオルガノシロキサン粒子の合成を行った。
[Experimental Examples 6-1 to 6-7]
1.5 L of methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the reaction vessel, and the mixture was stirred and washed for 1 hour. Thereafter, all of the methanol in the reaction vessel was poured out, the reaction vessel was rinsed with new methanol 0.3 L, the reaction vessel was tilted and the methanol was thoroughly exhausted, and then the polyorganosiloxane particles were synthesized according to the above synthesis method. .
上記洗浄、有機無機複合粒子の合成操作を7回繰り返し、各ロットにおいて加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表6および図5に示す。 The above washing and organic / inorganic composite particle synthesis operations were repeated 7 times, and the particle diameter (median diameter) of the seed particles 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis condensation reaction in each lot was measured. The results are shown in Table 6 and FIG.
表6および図5より、本実験例では、製造ロット間におけるシード粒子径のバラツキが大きく、当該実験例のシード粒子から得られた有機無機複合粒子の粒子径のバラツキも大きかった。 From Table 6 and FIG. 5, in the present experimental example, the variation in the seed particle size between production lots was large, and the variation in the particle size of the organic-inorganic composite particles obtained from the seed particles in the experimental example was also large.
〔実験例7−1〜7−2〕
メタノール(和光純薬工業株式会社製)1.5Lを反応容器に加え、1時間攪拌して洗浄した。その後、反応容器内のメタノールを全て流し出した。次いで、ここに超純水1.5L(逆浸透膜装置(「ピュアライトPRA−0030」、オルガノ株式会社製)を通した後、超純水製造装置(「PURIC−MIX II」オルガノ株式会社製)を通した水、電気伝導度0.0549μS/cm)を加え、1時間攪拌して洗浄した。その後、反応容器内の超純水を全て流しだし、超純水0.3Lですすぎ洗いした後、上記合成方法に従って、ポリオルガノシロキサン粒子の合成を行った。
[Experimental Examples 7-1 to 7-2]
1.5 L of methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the reaction vessel, and the mixture was stirred and washed for 1 hour. Thereafter, all the methanol in the reaction vessel was poured out. Next, after passing 1.5 L of ultrapure water (reverse osmosis membrane device (“Purelite PRA-0030”, manufactured by Organo Corporation)), ultrapure water production apparatus (“PURIC-MIX II” manufactured by Organo Corporation) ), Electric conductivity 0.0549 μS / cm) was added, and the mixture was stirred and washed for 1 hour. Thereafter, all of the ultrapure water in the reaction vessel was poured out, rinsed with 0.3 L of ultrapure water, and then polyorganosiloxane particles were synthesized according to the above synthesis method.
上記洗浄、有機無機複合粒子の合成操作を2回繰り返し、各ロットにおいて加水分解縮合反応の開始から15分後および60分後のシード粒子の粒子径(中位径)を測定した。結果を表7に示す。 The washing and the synthesis operation of the organic / inorganic composite particles were repeated twice, and the particle diameter (median diameter) of the seed particles 15 minutes and 60 minutes after the start of the hydrolysis-condensation reaction was measured in each lot. The results are shown in Table 7.
表7より、本実験例で得られたシード粒子は、ロット間における粒子径の変動が比較的大きく、当該シード粒子を使用して得られた有機無機複合粒子の粒子径のバラツキも大きかった(実験例No.7−1より得られた有機無機複合粒子中位径:7.9μm)。 From Table 7, the seed particles obtained in this experimental example have a relatively large variation in the particle size between lots, and the variation in the particle size of the organic-inorganic composite particles obtained using the seed particles was also large ( Organic-inorganic composite particles obtained from Experimental Example No. 7-1 Median diameter: 7.9 μm).
上記実験例1〜7の結果より、本発明法によれば、反応容器をクレンザーで磨いて洗浄するのと同程度の洗浄効果が得られる。したがって、本発明法は、大スケールでポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合粒子を製造する工業的な製造にも有用である。 From the results of the above experimental examples 1 to 7, according to the method of the present invention, a cleaning effect equivalent to that obtained by polishing and cleaning the reaction vessel with a cleanser can be obtained. Therefore, the method of the present invention is also useful for industrial production for producing polyorganosiloxane particles and organic-inorganic composite particles on a large scale.
本発明の製造方法によれば、所望の粒子径を有し、且つ、粒度分布の狭いポリオルガノシロキサン粒子および有機無機複合粒子が得られるのみならず、製造ロット間における粒子径のバラツキを低レベルに抑えることができる。従って、本発明の製造方法により得られた粒子を用いれば、最終製品間における品質のバラツキをごく低レベルに抑えられるものと考えられる。また、本発明の製造方法により得られる有機無機複合粒子は、液晶表示素子用面内スペーサー、液晶表示素子用シール部スペーサー、EL表示素子用スペーサー、タッチパネル用スペーサー、セラミックやプラスチック等の各種基板間の隙間を均一に保持し得る隙間保持材等の隙間距離保持用スペーサーや、導電性粒子などの用途に好適である。 According to the production method of the present invention, not only polyorganosiloxane particles and organic-inorganic composite particles having a desired particle size and a narrow particle size distribution can be obtained, but also the variation in particle size between production lots is low. Can be suppressed. Therefore, if the particles obtained by the production method of the present invention are used, it is considered that the quality variation between the final products can be suppressed to a very low level. In addition, the organic-inorganic composite particles obtained by the production method of the present invention include in-plane spacers for liquid crystal display elements, seal spacers for liquid crystal display elements, spacers for EL display elements, spacers for touch panels, and various substrates such as ceramics and plastics. It is suitable for applications such as a gap distance holding spacer such as a gap holding material that can hold the gap uniformly, and conductive particles.
Claims (7)
上記ポリオルガノシロキサン粒子の合成に先立って、反応容器を有機溶剤で洗浄した後、さらに、水/有機溶剤の混合溶媒で洗浄することを特徴とするポリオルガノシロキサン粒子の製造方法。 A method for producing polyorganosiloxane particles by hydrolysis condensation reaction of an alkoxysilane compound,
Prior to the synthesis of the polyorganosiloxane particles, the reaction vessel is washed with an organic solvent, and then further washed with a mixed solvent of water / organic solvent.
上記吸収工程で吸収させたモノマー成分をラジカル重合させる重合工程を含むことを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 An absorption step of absorbing the radical polymerizable vinyl monomer component in the polyorganosiloxane particles obtained by the method according to claim 1; and
The manufacturing method of the organic inorganic composite particle characterized by including the superposition | polymerization process of radical-polymerizing the monomer component absorbed at the said absorption process.
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