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JPH0442324B2 - - Google Patents
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JPH0442324B2 - - Google Patents

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JPH0442324B2
JPH0442324B2 JP61101092A JP10109286A JPH0442324B2 JP H0442324 B2 JPH0442324 B2 JP H0442324B2 JP 61101092 A JP61101092 A JP 61101092A JP 10109286 A JP10109286 A JP 10109286A JP H0442324 B2 JPH0442324 B2 JP H0442324B2
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silica
particle
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silica particles
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Takehisa Inoe
Kunyuki Tada
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、均一粒径の球状シリカ粒子を製造す
る方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing spherical silica particles of uniform particle size.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アルコール溶媒中で、アルキルシリケートをア
ンモニアおよび水と接触させて0.05μ〜2μmのシ
リカ微粒子を製造する方法が、W.Stober等によ
り開示されている[J.Colloid & Interface
Sci.、26、62(1968)〕。
A method for producing 0.05 μm to 2 μm silica fine particles by contacting an alkyl silicate with ammonia and water in an alcohol solvent has been disclosed by W. Stober et al. [J. Colloid & Interface
Sci., 26 , 62 (1968)].

さらに、金属アルコキシドを有機溶剤に溶解し
て得た溶液と水および分散剤からなる溶液とを混
合し、金属アルコキシドを加水分解して微細なセ
ラミツク粉末を製造する方法も知られている(特
開昭60−166203号公報)。またエタノール、アン
モニア水、ケイ酸エチルを加えて反応条件と、シ
リカ球成長の経過を粒径分布をともに観測した報
告もなされている(「粉体および粉末冶金」第23
巻第4号第137〜142頁)。
Furthermore, a method is known in which a solution obtained by dissolving a metal alkoxide in an organic solvent is mixed with a solution consisting of water and a dispersant, and the metal alkoxide is hydrolyzed to produce fine ceramic powder (Unexamined Japanese Patent Publication No. Publication No. 166203 (Sho 60-166203). There has also been a report on the addition of ethanol, aqueous ammonia, and ethyl silicate to observe the reaction conditions and the progress of silica sphere growth as well as the particle size distribution (``Powders and Powder Metallurgy'' Vol. 23).
Volume 4, No. 137-142).

〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のアルコール溶媒−アルキルシリケート−
アンモニア−水のシリカ粒子製造法においては粒
径と粒径分布のコントロールが容易でなく、また
粒子の二次的な凝集も起り易いので、粒径の揃つ
た粒子を工業的に製造するのが困難であつた。
[Problems to be solved by the invention] Conventional alcohol solvent - alkyl silicate -
In the ammonia-water silica particle manufacturing method, it is not easy to control the particle size and particle size distribution, and secondary agglomeration of particles is likely to occur, so it is important to industrially produce particles with uniform particle sizes. It was difficult.

また、特開昭60−166203号公報の方法では、加
水分解によつて生成した粒子の凝集を抑制するた
めに分散剤を使用する。しかし、この方法は極め
て微細なシリカ粒子の合成を目的としたもので、
比較的粒径の大きい、粒径の揃つたシリカ粒子の
合成には不適当である。
Furthermore, in the method disclosed in JP-A-60-166203, a dispersant is used to suppress agglomeration of particles produced by hydrolysis. However, this method is aimed at synthesizing extremely fine silica particles;
It is unsuitable for the synthesis of silica particles of relatively large particle size and uniform particle size.

また、従来知られている一工程によるシリカ粒
子の制法では希望する粒径、特に比較的大きい粒
径のシリカ粒子を得るには長時間を要し、しかも
粒径の均一性に欠けるという問題があつた。
In addition, with the conventional one-step production method of silica particles, it takes a long time to obtain the desired particle size, especially relatively large silica particles, and the particle size lacks uniformity. It was hot.

本発明者らは先ず常法により核となるシリカ粒
子を生成させ、次いでこの粒子をゆつくり成長さ
せると均一粒径のシリカ粒子が短時間で得られる
ことを見出し本発明に到達した。
The present inventors have discovered that by first generating silica particles as a nucleus by a conventional method and then slowly growing these particles, silica particles of uniform particle size can be obtained in a short time, and have arrived at the present invention.

すなわち本発明の目的は、均一な粒径の球状シ
リカ粒子を得ることにある。
That is, an object of the present invention is to obtain spherical silica particles having a uniform particle size.

本発明の他の目的は、反応効率良く高純度の球
状シリカ粒子を得ることにある。
Another object of the present invention is to obtain highly purified spherical silica particles with high reaction efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明はシリカ粒子を製造する方法において、
アルコール溶媒中でアルキルシリケートを水およ
びアンモニアで加水分解し、シリカ粒子核を生成
させ、次いでアルキルシリケートおよび炭化水素
を添加し、前記シリカ粒子核の成長と整粒を行わ
せることを特徴とするシリカ粒子の製造法であ
る。
The present invention provides a method for producing silica particles, comprising:
Silica characterized by hydrolyzing an alkyl silicate with water and ammonia in an alcohol solvent to generate silica particle nuclei, then adding an alkyl silicate and a hydrocarbon to grow and size the silica particle nuclei. This is a method for producing particles.

本発明で使用されるアルキルシリケートは、オ
ルケイト酸(H4SiO4)のアルキルエステルで一
般式Si(OR)4(R:アルキル基)で表わされ、通
常アルキル基Rの炭素数は1〜5程度であるが、
アルキルシリケートの反応性、工業規模での入手
の容易さなどから特に炭素数2〜3のアルキルシ
リケート、すなわちエチルシリケート、プロピル
シリケートなどが好ましい。
The alkyl silicate used in the present invention is an alkyl ester of orketic acid (H 4 SiO 4 ) and is represented by the general formula Si(OR) 4 (R: alkyl group), and the alkyl group R usually has 1 to 1 carbon atoms. Although it is about 5,
Particularly preferred are alkyl silicates having 2 to 3 carbon atoms, such as ethyl silicate and propyl silicate, in view of their reactivity and ease of availability on an industrial scale.

本発明で使用されるアルコールとしてはアルキ
ルシリケートを溶解するものであれば良く、種々
の液状アルコールが使用できるが、炭素数が多過
ぎると粒径分布がブロードになり好ましくない。
通常は炭素数1〜6のアルキルアルコールが使用
しうるが、特に好ましいのは炭素数1〜3のアル
キルアルコール、すなわちメタノール、エタノー
ル、プロパノールなどである。
The alcohol used in the present invention may be one that dissolves the alkyl silicate, and various liquid alcohols can be used, but if the number of carbon atoms is too large, the particle size distribution will become broad, which is not preferable.
Generally, alkyl alcohols having 1 to 6 carbon atoms can be used, but particularly preferred are alkyl alcohols having 1 to 3 carbon atoms, such as methanol, ethanol, and propanol.

本発明の第1段階工程であるシリカ粒子核の生
成は、アルコール溶媒中でアルキルシリケートを
水とアンモニアを用いて加水分解することによつ
て行なうことができる。加水分解の条件は目的の
粒子径によつて変りうるが、アルキルシリケート
に対するアルコール溶媒の使用量は重量比で1〜
50倍、特に好ましくは2〜20である。
Generation of silica particle nuclei, which is the first step of the present invention, can be carried out by hydrolyzing an alkyl silicate using water and ammonia in an alcohol solvent. Hydrolysis conditions can vary depending on the target particle size, but the amount of alcohol solvent to be used is 1 to 1 by weight relative to the alkyl silicate.
50 times, particularly preferably 2 to 20 times.

アルキルシリケートを加水分解するために添加
する水の量はアルキルシリケートに対しモル比で
4倍以上を必要とするが、通常は5〜100倍程度
である。またアンモニア量は使用するアルキルシ
リケートの種類、目的粒径などによつて変りうる
がアルキルシリケートに対しモル比で1〜20倍程
度である。
The amount of water added to hydrolyze the alkyl silicate needs to be at least 4 times the molar ratio of the alkyl silicate, but is usually about 5 to 100 times. The amount of ammonia may vary depending on the type of alkyl silicate used, the intended particle size, etc., but is approximately 1 to 20 times the amount of alkyl silicate in molar ratio.

本発明のシリカ粒子核は、上記の如くアルコー
ル溶媒中でアルキルシリケート、アンモニア、水
を10〜100℃、5分〜数時間撹拌、混合して調製
される。
The silica particle core of the present invention is prepared by stirring and mixing alkyl silicate, ammonia, and water in an alcohol solvent at 10 to 100°C for 5 minutes to several hours as described above.

工程は、第1工程で得られたシリカ粒子核を含
む溶液にアルキルシリケートおよび炭化水素を添
加混合することによつてできる。たとえば、第1
工程で得られたシリカ粒子核を含む溶液にアルコ
ール、炭化水素およびアンモニアを添加混合し、
次いでアルキルシリケートを添加し、シリカ粒子
核の成長を行わせることができる。
The step can be carried out by adding and mixing an alkyl silicate and a hydrocarbon to a solution containing silica particle nuclei obtained in the first step. For example, the first
Alcohol, hydrocarbon and ammonia are added and mixed to the solution containing the silica particle nuclei obtained in the process,
An alkyl silicate can then be added to allow the growth of silica particle nuclei.

第2工程で使用するアンモニアとアルキルシリ
ケート量は目的粒径によつて変りうるが、第1工
程で使用した量に対し、各々1〜30倍、特に好ま
しくは2〜20倍である。目的粒子径が比較的大き
い場合は、追加するアンモニア、アルキルシリケ
ート量を多くする必要があるが、この様な場合に
はこれら試薬をアルコール溶媒で希釈して添加す
ることが望ましい。
The amounts of ammonia and alkyl silicate used in the second step may vary depending on the target particle size, but are each 1 to 30 times, particularly preferably 2 to 20 times, the amounts used in the first step. When the target particle size is relatively large, it is necessary to increase the amount of ammonia and alkyl silicate added, but in such a case, it is desirable to dilute these reagents with an alcohol solvent before adding.

第2工程の加水分解条件は10〜100℃、1〜10
時間程度である。
The hydrolysis conditions for the second step are 10-100℃, 1-10
It takes about an hour.

なお、本発明の第2工程においては、粒子の凝
集を防止する目的で炭化水素を添加する。この炭
化水素はアルコールに相容せしめるため、アルコ
ールと相溶性があるものであれば特に限定される
ものではない、溶媒回収の容易さ、炭化水素の価
格などから炭素数5〜12の脂肪族、脂環族、芳香
族炭化水素が好ましく、特に炭素数6〜9が好ま
しい。特に好ましい炭化水素の例として、n−ヘ
キサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、メチル
−シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ンなどがある。
Note that in the second step of the present invention, hydrocarbons are added for the purpose of preventing particle agglomeration. Since this hydrocarbon is compatible with alcohol, it is not particularly limited as long as it is compatible with alcohol. From the viewpoint of ease of solvent recovery and price of hydrocarbons, aliphatic with 5 to 12 carbon atoms, Alicyclic and aromatic hydrocarbons are preferred, and those having 6 to 9 carbon atoms are particularly preferred. Examples of particularly preferred hydrocarbons include n-hexane, n-heptane, cyclohexane, methyl-cyclohexane, benzene, toluene, xylene, and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例をもつて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained using examples.

実施例 1 エタノール120g、エチルシリケート5gを500
c.c.のフラスコに仕込み、50℃300rpmの条件で濃
アンモニア水40mlを添加し、シリカ粒子核を生成
させた。(平均粒子計0.5μm)。
Example 1 120 g of ethanol and 5 g of ethyl silicate
cc flask, and 40 ml of concentrated ammonia water was added at 50°C and 300 rpm to generate silica particle nuclei. (Average particle total 0.5μm).

次いで、エタノール30g、n−ヘキサン20g、
エチルシリケート15gの混合溶液を同一条件下に
15分間でゆつくりと滴下させ、さらに30分間撹拌
を継続し、シリカ粒子を調製した(平均粒子径
0.8μm)。
Next, 30 g of ethanol, 20 g of n-hexane,
A mixed solution of 15g of ethyl silicate was prepared under the same conditions.
It was slowly added dropwise over 15 minutes, and stirring was continued for an additional 30 minutes to prepare silica particles (average particle size
0.8μm).

第1図は得られたシリカ微粒子の粒子構造の走
査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph of the particle structure of the obtained silica fine particles.

さらに生成した粒子核および粒子の粒径、粒径
分布は遠心式自動粒度測定装置(堀場製作所、
CAPA−500)により測定した。
Furthermore, the particle size and particle size distribution of the generated particle nuclei and particles were measured using a centrifugal automatic particle size analyzer (Horiba, Ltd.,
CAPA-500).

粒子核およびシリカ粒子の粒径分布を第4図お
よび第5図に各々示す。
The particle size distributions of particle nuclei and silica particles are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.

第4図および第5図から、第1工程のシリカ粒
子核生成時には、シリカ粒子核の粒度が不均一で
あつたにもかかわらず、第2工程の粒子調製工程
を経ると、シリカ粒子の粒度が極めて均一になる
ことが判明した。
From Figures 4 and 5, it can be seen that although the particle size of the silica particle nuclei was non-uniform during the silica particle nucleus generation in the first step, the particle size of the silica particles was was found to be extremely uniform.

実施例 2 エタノール120g、およびエチルシリケート10
gを1フラスコに仕込み、0℃、300rpmの条
件で濃アンモニア水20gを添加しシリカ粒子核を
生成させた(平均粒子径0.8μm)。
Example 2 120g of ethanol and 10g of ethyl silicate
20 g of concentrated ammonia water was added at 0° C. and 300 rpm to generate silica particle nuclei (average particle size: 0.8 μm).

次いでエタノール240g、n−ヘキサン40g、
アンモニア水150gをフラスコに添加し、エタノ
ール100g、エチルシリケート100gの混合溶液を
60分間でゆつくり滴下し、さらに60分間撹拌し、
シリカ微粒子を調製した(平均粒子径2.1μm)。
第4図は得られたシリカ微粒子の粒子構造の走査
型電子顕微鏡写真である。さらに粒子核およびシ
リカ粒子の粒径分布を実施例1と同様に測定した
結果を第6図および第7図に示す。
Next, 240 g of ethanol, 40 g of n-hexane,
Add 150g of ammonia water to the flask, and add a mixed solution of 100g of ethanol and 100g of ethyl silicate.
Add slowly over 60 minutes, stir for another 60 minutes,
Silica fine particles were prepared (average particle size 2.1 μm).
FIG. 4 is a scanning electron micrograph of the particle structure of the obtained silica fine particles. Furthermore, the particle size distribution of particle nuclei and silica particles was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in FIGS. 6 and 7.

第6図および第7図から明らかなように、第1
工程のシリカ粒子核生成時にはシリカ粒子核の粒
度が不均一であつたにもかかわらず、第2工程の
粒子調製工程を経るとシリカ粒子の粒度が極めて
均一になつた。
As is clear from FIGS. 6 and 7, the first
Although the particle size of the silica particle nuclei was non-uniform during the silica particle nucleus generation step, the particle size of the silica particles became extremely uniform after the second step, particle preparation step.

比較例 1 エタノール160gと濃アンモニア水40gを500ml
フラスコに仕込み、30℃、300rpmエチルシリケ
ート20gを20分間でゆつくり滴下させ、さらに30
分間撹拌を継続し、シリカ粒子を調製した。第3
図は得られたシリカ粒子構造の走査型電子顕微鏡
写真である。得られたシリカ粒子の粒度分布を第
8図に示した。
Comparative example 1 500ml of 160g of ethanol and 40g of concentrated ammonia water
Pour into a flask and slowly drip 20g of ethyl silicate at 30℃ and 300rpm over 20 minutes.
Stirring was continued for a minute to prepare silica particles. Third
The figure is a scanning electron micrograph of the obtained silica particle structure. The particle size distribution of the obtained silica particles is shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

従来から知られているアルコール−アンモニア
−水素のアルキルシリケート加水分解で球状のシ
リカ粒子が得られるが、第3図に示される様に粒
子の形状が悪く、粒径の均一性に欠ける。
Although spherical silica particles can be obtained by the conventionally known alkyl silicate hydrolysis of alcohol-ammonia-hydrogen, the particles have a poor shape and lack uniformity in particle size, as shown in FIG.

ところが、本発明の方法では第1図および第2
図から明らかなように、形状および粒径の各均一
性ともに優れたシリカ粒子が容易に得られる。
However, in the method of the present invention, FIGS.
As is clear from the figure, silica particles with excellent uniformity in shape and particle size can be easily obtained.

本発明で得られるシリカ粒子は、セラミツク
ス、触媒用素材あるいは顔料、塗料、合成樹脂、
合成繊維の充填剤として使用される。
The silica particles obtained in the present invention can be used for ceramics, catalyst materials, pigments, paints, synthetic resins,
Used as a filler in synthetic fibers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図は本発明方法により得られ
たシリカ粒子の粒子構造の走査型電子顕微鏡写
真、第3図は従来方法により得られたシリカ粒子
の粒子構造の走査型電子顕微鏡写真であり、第4
図および第6図はシリカ粒子核の粒度分布、なら
びに第5図、第7図および第8図はシリカ粒子の
粒度分布を示す図である。
1 and 2 are scanning electron micrographs of the particle structure of silica particles obtained by the method of the present invention, and FIG. 3 is a scanning electron micrograph of the particle structure of silica particles obtained by the conventional method. , 4th
6 and 6 show the particle size distribution of silica particle nuclei, and FIGS. 5, 7, and 8 show the particle size distribution of silica particles.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シリカ粒子を製造する方法において、アルコ
ール溶媒中でアルキルシリケートを水およびアン
モニアで加水分解し、シリカ粒子核を生成させ、
次いでアルキルシリケートおよび炭化水素を添加
し、前記シリカ粒子核の成長と整粒を行わせるこ
とを特徴とするシリカ粒子の製造法。
1. In a method for producing silica particles, an alkyl silicate is hydrolyzed with water and ammonia in an alcohol solvent to generate silica particle nuclei,
A method for producing silica particles, characterized in that an alkyl silicate and a hydrocarbon are then added to grow and size the silica particle nuclei.
JP10109286A 1986-05-02 1986-05-02 Production of silica particle Granted JPS62260712A (en)

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JP10109286A JPS62260712A (en) 1986-05-02 1986-05-02 Production of silica particle

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JPS62260712A JPS62260712A (en) 1987-11-13
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