JPH0524857B2 - - Google Patents
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- JPH0524857B2 JPH0524857B2 JP63065807A JP6580788A JPH0524857B2 JP H0524857 B2 JPH0524857 B2 JP H0524857B2 JP 63065807 A JP63065807 A JP 63065807A JP 6580788 A JP6580788 A JP 6580788A JP H0524857 B2 JPH0524857 B2 JP H0524857B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/126—Preparation of silica of undetermined type
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明は粒子径が非常に揃つた比表面積の大き
い多孔質球状シリカ微粒子の製造法に関するもの
である。該微粒子は吸着剤、触媒、滑り性向上
剤、固体潤滑剤、光拡散剤、撥水剤、増粘剤、消
泡剤、塗料、ゴム、樹脂及び紙の充填剤、クロマ
トグラフのカラム充填剤や化粧品等として有用で
ある。
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点]
従来、アルカリ金属ケイ酸塩を酸で中和して得
られた粒子またはアルコキシシラン等の加水分解
可能なオルガノシリコン化合物を水、アンモニ
ア、アルコールの混合溶液中で加水分解、縮合し
て得られた球状シリカ水和物微粒子を噴霧乾燥等
により造粒後、焼成・分級して所望の粒子径の多
孔質球状シリカ微粒子を得る方法が知られてい
る。また、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液またはア
ルカリ金属ケイ酸塩と有機基がその炭素原子を介
して直接結合するケイ素原子を有する加水分解性
オルガノシリコン化合物との混合水溶液を非極性
有機溶媒中に懸濁させ、これを酸性水溶液中に添
加することにより多孔質球状シリカ微粒子を得る
方法も開示されている(特公昭59−15083号公報、
特開昭61−227913号公報)。しかしながらこれら
の方法で得られる微粒子の粒度分布は広く、所望
の粒子径を有する多孔質球状シリカ微粒子を得る
には分級しなければらず、生産性及び経済性に問
題があつた。
一方、加水分解可能なオルガノシリコン化合物
を加水分解、縮合して多孔質球状シリカ微粒子が
得られることが報告されている。例えばテトラエ
トキシシランをアンモニア性含水アルコール溶液
中で加水分解、縮合する方法(特開昭62−72514
号公報)、あるいはテトラエトキシシランとビニ
ルトリエトキシシランの混合物を加水分解、縮合
する方法(第6回無機高分子討論会予稿集、第66
〜67頁、1987年)がある。
しかし、本発明者らが上述した公知方法につい
て詳細に検討したところ、該粒子を低温で乾燥し
たものは確かに高表面積で多孔質ではあるが、そ
れを150℃以上の温度で加熱処理すると急激に表
面積が低下し、それと同時に多孔質性が失われる
ことが知見された。すなわち上述した公知技術で
は耐熱性のある安定な多孔質球状シリカ微粒子が
得られないという問題がある。
[問題点を解決するための手段]
本発明者らは、上記した従来法における問題点
を解決し、粒子径が非常に揃つた、比表面積が大
きくかつ耐熱性のある多孔質球状シリカ微粒子を
再現性よく安価に製造する方法について鋭意研究
を重ねた結果、球状シリカ水和物微粒子のシラノ
ール基を常圧における沸点が120℃以上のアルコ
ール(以下アルコール(A)と称する)と結合せしめ
た後乾燥または焼成することにより、かかる多孔
質球状シリカ微粒子が得られることを見出し、本
発明を提案するに至つたものである。即ち本発明
は、加水分解可能なシリコン化合物を水を含む有
機性溶液中で加水分解、縮合して球状シリカ水和
物微粒子を形成せしめ、該球状シリカ水和物微粒
子を乾燥および/または焼成して球状シリカ微粒
子を製造する方法において、乾燥および/または
焼成する以前に、該球状シリカ水和物微粒子を常
圧における沸点が120℃以上のアルコールの存在
下に加熱して該アルコールと結合せしめた後、該
乾燥および/または焼成を200℃〜1000℃の温度
ですることを特徴とする平均組成が一般式()
RoSiO4-o/2
(但し、Rは直接ケイ素原子に結合する炭素原
子を有する有機基の平均組成を示し、nは0〜1
の範囲の数をそれぞれ表わす。)
で表わされる多孔質球状シリカ微粒子の製造法で
ある。
なお、本発明でいうシリカとは、ケイ素原子が
主に酸素原子との結合を介して3次元のネツトワ
ークを構成したシリコンの含酸素化合物と定義さ
れ、一般式()で示される如く、その中のケイ
素原子に部分的に直接有機基(R)が結合してい
る場合も含まれる。また本発明で言う多孔質と
は、S×d×〓>30
(但し、SはBET法により測定した粒子の非
表面積(m2/g)、dは電子顕微鏡観察により測
定した数平均粒子径(m)、〓は粒子の密度
(g/m3)をそれぞれ表わす。)
なる関係を満足するものである。参考までに粒子
表面に凹凸がなく平滑であり、かつ空隙のない非
孔質の真球状微粒子では、S×d×〓=6の関係
がある。以下に本発明の方法を詳しく説明する。
本発明の多孔質球状シリカ微粒子を製造するた
めの原料である加水分解可能なシリコン化合物と
は、加水分解して水和物を形成しうるものであれ
ば特に限定されないが、工業的に入手し易く安価
なものとして、一般式()
R′nSiX4-n
(但し、R′は置換基を有していてもよい炭素
数10までのアルキル基、アリール基、不飽和脂肪
族残基からなる群から選ばれる少なくとも一種の
基、Xは水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アル
コキシ基、アシロキシ基からなる群から選ばれる
少なくとも一種の基、mは0〜3の範囲の整数を
それぞれ表わす。)
で示されるシラン化合物およびその誘導体が好ま
しく用いられる。これらの具体例としては、テト
ラクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フエ
ニルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラ
ン、ジフエニルジクロロシラン、メチルビニルジ
クロロシラン、トリメチルクロロシラン、メチル
ジフエニルクロロシラン等のクロロシラン化合
物、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、トリメトキシシラン、トリエトキシシ
ラン、メチルトリメトキシシラン、トリメトキシ
ビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、3−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−
クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン、3−(2−ア
ミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラ
ン、フエニルトリメトキシシラン、フエニルトリ
エトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジ
メトキシメチルシラン、ジエトキシメチルシラ
ン、ジエトキシ−3−グリシドキシプロピルメチ
ルシラン、3−クロロプロピルジメトキシメチル
シラン、ジメトキシジフエニルシラン、ジメトキ
シジメチルフエニルシラン、トリメチルメトキシ
シラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルエ
トキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、等
のアルコキシシラン化合物、テトラアセトキシシ
ラン、メチルトリアセトキシシラン、フエニルト
リアセトキシシラン、ジアセトキシジメチルシラ
ン、ジアセトキシメチルシラン、アセトキシトリ
メチルシラン等のアシロキシシラン化合物、ジフ
エニルシランジオール、トリメチルシラノール等
のシラノール化合物等が挙げられる。この中でア
ルコキシシラン化合物が原料として入手し易く、
微粒子子とした時にハロゲン等の混入が無く好ま
しい。中でもメトキシシラン化合物及び/又はそ
の誘導体を主原料とする場合、得られる多孔質球
状シリカ微粒子の比表面積は著しく増大してS×
d×〓>100にも達するような多孔質性を示し、
特に好ましい原料である。また他の加水分解可能
なシリコン化合物としては、上述したシラン化合
物の誘導体がある。一例として一部の加水分解性
基(X)がカルボキシル基、〓−ジカルボニル基
など、キレート化合物を形成しうる基で置換され
た化合物、あるいはこれらシラン化合物またはキ
レート化合物を部分的に加水分解して得られる低
縮合物がある。更には、球状シリカ微粒子は上記
した一般式()で示されるシラン化合物及び/
又はその誘導体を主原料とするものであるが、そ
れ以外に一般式()の化合物にナトリウム、カ
リウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、
カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ
素、アルミニウム、ガリウム、インジウムなどの
有機金属化合物または無機塩を共存せしめたもの
を原料としてもよい。この場合、シリコンの割合
を原子比で70%以上とするのが好ましい。以上述
べたような加水分解可能なシリコン化合物は一種
単独で、又は二種以上を混合して原料として使用
することができる。但し、一般式()における
mが2又は3で示されるシラン化合物及び/又は
その誘導体のみを原料として用いる場合には本発
明の球状シリカ微粒子は得られない。
上記した原料の加水分解可能なシリコン化合物
は水を含む有機性溶液中で加水分解、縮合され
る。加水分解は一括、分割、連続など任意の方法
をとることができる。加水分解させるにあたり、
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等の触媒を
用いてもよい。ここ有機性溶液とは、原料のシリ
コン化合物を溶解しうる有機溶剤に水や触媒が完
全に溶解しているか、又は水や触媒がミセルとし
て有機溶剤中に均一に分散した溶液をいう。該有
機溶剤の具体例としては、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、n−ブタノール、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
等のアルコール類、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
フイン類、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化合物
等が単独で又は混合して用いられる。水や触媒と
相溶しない有機溶剤の場合はそれらに界面活性剤
を添加して均一なミセルにしても良い。
原料のシリコン化合物を加水分解、縮合するに
際して、存在させる水や触媒の量は粒子の形状や
粒子径、分散状態に影響を及ぼすので好ましい量
に制御する必要があるが、有機性溶液における水
や触媒の濃度を各々0.1〜50モル/リツトル、0
〜10モル/リツトルの範囲で調整することが好ま
しい。これらは原料シリコン化合物の添加に応じ
て分割して添加することもできる。
加水分解、縮合は、例えば上記した原料の加水
分解可能なシリコン化合物またはその有機溶剤溶
液を上記有機性溶液に添加し、0〜100℃、好ま
しくは0〜70℃の範囲で30分〜100時間撹拌する
ことによつて行われる。
このようにして原料の加水分解可能なシリコン
化合物を水を含む有機性溶液中で適切な条件の下
で加水分解、縮合させることにより、球形でしか
も粒度分布の非常にシヤープな水和物微粒子とし
て析出し懸濁体となる。
次いでこのようにして生成した球状シリカ水和
物微粒子を常圧における沸点が120℃以上のアル
コール(A)の存在下に加熱し、該微粒子表面のシラ
ノール基とアルコール(A)とを結合せしめる。また
は、シリコン化合物を加水分解、縮合させる段階
からアルコール(A)を存在させて、シリコン化合物
を加水分解、縮合させて球状シリカ水和物微粒子
を生成せしめるとともに該球状シリカ水和物微粒
子にアルコール(A)を結合せしめて行つてもよい。
好ましいアルコール(A)の例としては、水と任意
の割合で溶解する炭素数が5個以上の一価アルコ
ール、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ジエチレングリコールなどの二価アルコー
ル、グリセリンなどの多価アルコール、ポリエチ
レングリコールやポリビニルアルコールなどの高
分子アルコールが挙げられる。さらにアミノ基や
カルボキシル基などの官能基を有する常圧におけ
る沸点が120℃以上のアルコールも使用できる。
常圧における沸点が120℃未満のアルコールでは
多孔質性に対する効果は小さい。また、アルコー
ル(A)の沸点が高いほど結合アルコール(A)量が少量
で高比表面積を有する多孔質球状シリカ微粒子を
得ることができる。更に、沸点が同じ程度でも一
価アルコールより二価アルコール、さらに二価ア
ルコールより多価アルコールの方が添加量が少量
で比表面積が大きい多孔質球状シリカ微粒子を生
成することができ、特にエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコールなどの二価アルコール、グ
リセリンなどの多価アルコールはその効果が大き
く、かつ安価で工業的に入手し易いので好適に用
いられる。
アルコール(A)の量は、球状シリカ水和物微粒子
にアルコール(A)が結合できる程度の量を用いれば
良いが、好ましくは球状シリカ水和物微粒子を
200℃で乾燥した重量1gに対しアルコール(A)を1
ミリモル以上、より好ましくは10ミリモル以上が
必要である。
シリカ水和物微粒子表面にアルコール(A)を結合
せしめるには種々の方法がとりうる。例えば
(1) 水和物微粒子の有機性溶液懸濁体より該微粒
子を遠心分離、濾過等によつて分離した後、該
微粒子にアルコール(A)を十分含浸させ加熱する
方法。
(2) 有機性溶液懸濁体又はその濃縮液にアルコー
ル(A)を添加した後該微粒子を分離して加熱する
方法。
(3) 有機性溶液懸濁体又はその濃縮液中の有機性
溶液の一部又は全部をアルコール(A)に加熱下溶
媒置換して、溶媒置換と加熱を兼ねる方法。
(4) 有機性溶液懸濁体又はその濃縮液中の有機性
溶液の一部又は全部をアルコール(A)に溶媒置換
した後加熱する方法。
等がとりうるが上記方法に限定されることはな
い。
加熱処理は好ましくは50℃以上の温度で行う。
そうすることにより、アルコール(A)の結合量が
球状シリカ和物微粒子を200℃で乾燥したときの
重量1gに対し0.1ミリモル以上、好ましくは0.3ミ
リモル以上となるようにすることができ、高比表
面積を有し、耐熱性があり、かつS×d×〓>
100にも達する多孔質球状シリカ微粒子を得るこ
とができる。加熱処理は更に好ましくは100℃以
上、その操作圧力下でのアルコール(A)の沸点以下
の温度で行う。また、加熱処理は減圧、常圧、加
圧のいずれでも良く、有機性溶液の蒸発留去を伴
つても良い。
このようにして球状シリカ水和物微粒子をアル
コール(A)と結合せしめるが、少なくとも水和物微
粒子のシラノール基が脱水縮合を起こしうる時点
において該粒子表面にアルコール(A)を存在させる
ことが重要である。そうすることによりシラノー
ル基とアルコール(A)との結合反応が起こりシラノ
ール基どうしの脱水縮合が抑えられるものと考え
られる。もしアルコール(A)を結合させずに加熱処
理を施すならば、微粒子表面のシラノール基の脱
水縮合が容易に進行し比表面積が急激に低下し同
時に多孔質性が消失する。
次いで得られたアルコール(A)を結合せしめた球
状シリカ微粒子をシリカ微粒子を200℃以上1000
℃以下の温度で、好ましくは結合したアルコール
(A)が分解する温度以上1000℃以下の温度で、乾燥
および/または焼成することにより多孔質球状シ
リカ微粒子を得る。アルコール(A)の結合分解温度
はアルコール(A)によつて、また焼成雰囲気によつ
て変化するが200℃以上は必要である。分解が不
完全だとアルコール(A)の炭化物が残存し、細孔を
塞いで比表面積が小さくなるので十分に分解する
方が望ましい。結合したアルコール(A)分解温度は
示差熱分析等により容易に調べることができる。
アルコール(A)を結合せしめた球状シリカ微粒子が
アルコール(A)を含む懸濁体の場合には濾過、遠心
分離、減圧濃縮等を行つて単離した後、又は単離
すると同時に焼成する。また、アルコール(A)を結
合せしめた球状シリカ微粒子が粉体の場合にはそ
のまま焼成する。
[発明の効果]
本発明によれば、加水分解可能なシリコン化合
物を水を含む有機性溶液中で加水分解、縮合する
ことによつて得られた球状シリカ水和物微粒子に
特定のアルコール(A)を結合せしめるという極めて
簡単な手段によつて、粒度分布がシヤープであ
り、高比表面積を有し、しかも乾燥及び/又は焼
成を施しても多孔質性が消失しない耐熱性のある
多孔質球状シリカ微粒子を得ることができる。
[実施例]
以下、実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例によつて限定さ
れるものではない。なお、多孔質球状シリカ微粒
子の形状、平均粒子径、標準偏差値、比表面積、
真比重、結合アルコール(A)量及び結合有機基量は
下記の方法により分析・評価した。
・ 粒子形状
5万倍の電子顕微鏡観察により判定した。
・ 平均粒子径及び標準偏差値
5万倍の電子顕微鏡撮影像の任意の粒子300個
の粒子径を実測して下記の式より求めた。
標準偏差値=d+〓o-1/d
・ 比表面積(Sの測定)
BET法により比表面積を測定した。
・ 真比重(〓の測定)
島津製オートピクノメーター1320を使用して真
比重を測定した。
・ 結合有機基量(nの測定)
アルコール(A)とシラノール基を結合せしめた後
の懸濁体または、アルコール(A)性懸濁体の一部を
50℃にて真空乾燥し、溶媒などの揮発成分を完全
に除去して微粒子の粉体試料を得る。得られた粉
体試料約5gを精秤し、0.05N−水酸化ナトリウム
水溶液250ミリリツトルに添加し、室温で10時間
撹拌を続ける。これにより微粒子中の加水分解性
基は全て加水分解されて水溶液に抽出される。該
懸濁液中の微粒子を超遠心分離により分離、水洗
をくり返し行つた後200℃で5時間乾燥した微粒
子粉末試料について元素分析により全炭素含量を
測定し、原料に用いたR′nSiX4-nのm個のR′の平
均炭素数より一般式()中のRを計算した上で
nを求めた。また一方でFT−IRにより粒子中の
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing fine porous spherical silica particles having very uniform particle diameters and a large specific surface area. The fine particles can be used as adsorbents, catalysts, slipperiness improvers, solid lubricants, light diffusing agents, water repellents, thickeners, antifoaming agents, paints, rubber, resin and paper fillers, and column fillers for chromatography. It is useful as cosmetics, etc. [Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, particles obtained by neutralizing alkali metal silicate with acid or hydrolyzable organosilicon compounds such as alkoxysilane are mixed with water, ammonia, or alcohol. A known method is to obtain porous spherical silica fine particles of a desired particle size by granulating spherical silica hydrate fine particles obtained by hydrolysis and condensation in a mixed solution of ing. In addition, an aqueous alkali metal silicate solution or a mixed aqueous solution of an alkali metal silicate and a hydrolyzable organosilicon compound having a silicon atom to which an organic group is directly bonded via its carbon atom is suspended in a nonpolar organic solvent. A method for obtaining porous spherical silica fine particles by adding the same to an acidic aqueous solution has also been disclosed (Japanese Patent Publication No. 15083/1983,
(Japanese Patent Application Laid-open No. 61-227913). However, the particle size distribution of the fine particles obtained by these methods is wide, and it is necessary to classify them to obtain porous spherical silica fine particles having a desired particle size, which poses problems in productivity and economy. On the other hand, it has been reported that porous spherical silica particles can be obtained by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable organosilicon compound. For example, a method of hydrolyzing and condensing tetraethoxysilane in an ammoniacal hydroalcohol solution (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-72514
(No. 6), or a method of hydrolyzing and condensing a mixture of tetraethoxysilane and vinyltriethoxysilane (Proceedings of the 6th Inorganic Polymers Conference, No. 66)
~67 pages, 1987). However, when the inventors of the present invention examined the above-mentioned known method in detail, it was found that the particles dried at low temperatures do have a high surface area and are porous, but when heated at temperatures of 150°C or higher, the particles suddenly become porous. It was found that the surface area decreases with a concomitant loss of porosity. That is, the above-mentioned known techniques have a problem in that stable porous spherical silica fine particles having heat resistance cannot be obtained. [Means for Solving the Problems] The present inventors have solved the problems in the conventional methods described above, and have created porous spherical silica fine particles with very uniform particle diameters, a large specific surface area, and heat resistance. As a result of extensive research on a method for manufacturing reproducibly and inexpensively, we found that after bonding the silanol groups of spherical silica hydrate particles with an alcohol (hereinafter referred to as alcohol (A)) with a boiling point of 120°C or higher at normal pressure. The present inventors have discovered that such porous spherical silica fine particles can be obtained by drying or firing, and have proposed the present invention. That is, the present invention involves hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silicon compound in an organic solution containing water to form spherical silica hydrate fine particles, and drying and/or calcining the spherical silica hydrate fine particles. In the method for producing spherical silica fine particles, the spherical silica hydrate fine particles are heated in the presence of an alcohol having a boiling point of 120° C. or higher at normal pressure to bond with the alcohol before drying and/or calcination. After that, the drying and/or calcination is carried out at a temperature of 200°C to 1000 ° C. Indicates the average composition of organic groups having atoms, n is 0 to 1
Each number represents a range of numbers. ) This is a method for producing porous spherical silica fine particles expressed as follows. In addition, silica as used in the present invention is defined as an oxygen-containing silicon compound in which silicon atoms constitute a three-dimensional network mainly through bonds with oxygen atoms, and as shown in the general formula (), This also includes the case where an organic group (R) is partially bonded directly to the silicon atom therein. In addition, porous as used in the present invention refers to S x d (m) and 〓 respectively represent the particle density (g/m 3 ).) The following relationship is satisfied. For reference, in the case of a non-porous true spherical fine particle whose particle surface is smooth without irregularities and has no voids, there is a relationship of S×d×〓=6. The method of the present invention will be explained in detail below. The hydrolyzable silicon compound, which is a raw material for producing the porous spherical silica fine particles of the present invention, is not particularly limited as long as it can be hydrolyzed to form a hydrate; As a simple and inexpensive one, the general formula () R′ n SiX 4-n (where R′ is an alkyl group with up to 10 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group, an unsaturated aliphatic residue) (X represents at least one group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, and an acyloxy group, and m represents an integer in the range of 0 to 3.) Silane compounds and derivatives thereof are preferably used. Specific examples of these include chlorosilane compounds such as tetrachlorosilane, methyltrichlorosilane, phenyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, diphenyldichlorosilane, methylvinyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, and methyldiphenylchlorosilane; tetramethoxysilane; Ethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, 3-
Glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-
Chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethoxydimethylsilane, dimethoxymethylsilane, diethoxy Methylsilane, diethoxy-3-glycidoxypropylmethylsilane, 3-chloropropyldimethoxymethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, dimethoxydimethylphenylsilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethylethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, Alkoxysilane compounds such as tetraacetoxysilane, methyltriacetoxysilane, phenyltriacetoxysilane, diacetoxydimethylsilane, diacetoxymethylsilane, acetoxytrimethylsilane, acyloxysilane compounds such as diphenylsilanediol, trimethylsilanol, etc. Examples include silanol compounds. Among these, alkoxysilane compounds are easily available as raw materials,
When made into fine particles, there is no contamination with halogen, etc., which is preferable. Among them, when a methoxysilane compound and/or its derivative is used as the main raw material, the specific surface area of the obtained porous spherical silica particles increases significantly and S×
It exhibits porosity reaching d×〓>100,
It is a particularly preferred raw material. Further, as other hydrolyzable silicon compounds, there are derivatives of the above-mentioned silane compounds. An example is a compound in which some of the hydrolyzable groups (X) are substituted with a group that can form a chelate compound, such as a carboxyl group or a -dicarbonyl group, or a compound in which these silane compounds or chelate compounds are partially hydrolyzed. There are low condensates obtained by Furthermore, the spherical silica fine particles are made of a silane compound represented by the above general formula () and/or
The main raw material is sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium,
The raw material may be one in which organic metal compounds or inorganic salts such as calcium, strontium, barium, boron, aluminum, gallium, and indium are coexisting. In this case, it is preferable that the proportion of silicon be 70% or more in terms of atomic ratio. The above-mentioned hydrolyzable silicon compounds can be used alone or in combination as a raw material. However, when only a silane compound and/or its derivative in which m in the general formula () is 2 or 3 is used as a raw material, the spherical silica fine particles of the present invention cannot be obtained. The above-mentioned raw material hydrolyzable silicon compound is hydrolyzed and condensed in an organic solution containing water. Hydrolysis can be carried out by any method such as batch, divided, continuous, etc. When hydrolyzing,
Catalysts such as ammonia, urea, ethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide may also be used. Here, the organic solution refers to a solution in which water and a catalyst are completely dissolved in an organic solvent capable of dissolving a silicon compound as a raw material, or a solution in which water and a catalyst are uniformly dispersed as micelles in an organic solvent. Specific examples of the organic solvent include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, pentanol, ethylene glycol,
Alcohols such as propylene glycol and 1,4-butanediol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate, (cyclo)paraffins such as isooctane and cyclohexane, ethers such as dioxane and diethyl ether, benzene , aromatic compounds such as toluene, etc. may be used alone or in combination. In the case of organic solvents that are not compatible with water or catalysts, a surfactant may be added to them to form uniform micelles. When hydrolyzing and condensing raw material silicon compounds, the amount of water and catalyst present must be controlled to a preferable amount because it affects the particle shape, particle size, and dispersion state. The concentration of the catalyst is 0.1 to 50 mol/liter, respectively.
It is preferable to adjust it within the range of ~10 mol/liter. These can also be added in portions depending on the addition of the raw material silicon compound. Hydrolysis and condensation can be carried out by adding, for example, the above-mentioned raw material hydrolyzable silicon compound or its organic solvent solution to the above-mentioned organic solution, and heating at a temperature of 0 to 100°C, preferably 0 to 70°C, for 30 minutes to 100 hours. This is done by stirring. In this way, by hydrolyzing and condensing the raw material hydrolyzable silicon compound in an organic solution containing water under appropriate conditions, hydrate particles with a spherical shape and a very sharp particle size distribution are formed. It precipitates and becomes a suspension. Next, the spherical silica hydrate fine particles thus produced are heated in the presence of an alcohol (A) having a boiling point of 120° C. or higher at normal pressure to bond the silanol groups on the surface of the fine particles with the alcohol (A). Alternatively, alcohol (A) is present from the step of hydrolyzing and condensing the silicon compound to hydrolyze and condense the silicon compound to generate spherical silica hydrate fine particles, and the alcohol (A) is added to the spherical silica hydrate fine particles. A) may be combined. Examples of preferable alcohols (A) include monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms that dissolve in any proportion with water, dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, and diethylene glycol, polyhydric alcohols such as glycerin, and polyhydric alcohols such as glycerin. Examples include polymeric alcohols such as glycol and polyvinyl alcohol. Furthermore, an alcohol having a functional group such as an amino group or a carboxyl group and having a boiling point of 120° C. or higher at normal pressure can also be used.
Alcohols with boiling points below 120°C at normal pressure have little effect on porosity. Further, the higher the boiling point of alcohol (A), the smaller the amount of bound alcohol (A) and the more porous spherical silica particles having a higher specific surface area can be obtained. Furthermore, even if the boiling points are about the same, dihydric alcohols can produce more porous spherical silica particles with a larger specific surface area than monohydric alcohols, and polyhydric alcohols can produce porous spherical silica particles with a larger specific surface area even with a smaller amount added than dihydric alcohols. , dihydric alcohols such as propylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol, and polyhydric alcohols such as glycerin are preferably used because they have great effects, are inexpensive, and are easily available industrially. The amount of alcohol (A) may be such that the alcohol (A) can bind to the spherical silica hydrate fine particles, but preferably the spherical silica hydrate fine particles are
1 alcohol (A) per 1 g of dry weight at 200℃
The amount is required to be at least 1 mmol, more preferably at least 10 mmol. Various methods can be used to bind alcohol (A) to the surface of silica hydrate fine particles. For example, (1) a method in which the fine particles are separated from an organic solution suspension of the hydrate fine particles by centrifugation, filtration, etc., and then the fine particles are sufficiently impregnated with alcohol (A) and heated. (2) A method in which alcohol (A) is added to an organic solution suspension or its concentrate, and then the fine particles are separated and heated. (3) A method in which a part or all of the organic solution in an organic solution suspension or its concentrate is replaced with alcohol (A) under heating, thereby serving as both solvent replacement and heating. (4) A method in which a part or all of the organic solution in an organic solution suspension or its concentrate is replaced with alcohol (A) as a solvent and then heated. etc., but the method is not limited to the above method. The heat treatment is preferably performed at a temperature of 50°C or higher. By doing so, the amount of alcohol (A) bound can be made to be 0.1 mmol or more, preferably 0.3 mmol or more, per 1 g of the weight of the spherical silicate fine particles dried at 200°C, and a high ratio. It has a surface area, is heat resistant, and S×d×〓>
Porous spherical silica fine particles up to 100% can be obtained. The heat treatment is more preferably carried out at a temperature of 100°C or higher and lower than the boiling point of alcohol (A) under the operating pressure. Further, the heat treatment may be performed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure, and may be accompanied by evaporation and distillation of the organic solution. In this way, the spherical silica hydrate particles are bound to the alcohol (A), but it is important that the alcohol (A) be present on the particle surface at least at the point where the silanol groups of the hydrate particles can undergo dehydration condensation. It is. It is thought that by doing so, a bonding reaction between the silanol groups and the alcohol (A) occurs and dehydration condensation between the silanol groups is suppressed. If heat treatment is performed without binding alcohol (A), dehydration condensation of the silanol groups on the surface of the fine particles will easily proceed, the specific surface area will rapidly decrease, and at the same time, the porosity will disappear. Next, the obtained spherical silica particles bound with alcohol (A) were heated at 200°C or higher for 1000°C.
Preferably bound alcohol at a temperature below °C
Porous spherical silica fine particles are obtained by drying and/or firing at a temperature above the decomposition temperature of (A) and below 1000°C. The bond decomposition temperature of alcohol (A) varies depending on the alcohol (A) and the firing atmosphere, but a temperature of 200°C or higher is required. If the decomposition is incomplete, the carbide of alcohol (A) will remain, blocking the pores and reducing the specific surface area, so it is preferable to fully decompose it. The decomposition temperature of bound alcohol (A) can be easily determined by differential thermal analysis.
When the spherical silica fine particles bound to alcohol (A) are a suspension containing alcohol (A), they are isolated by filtration, centrifugation, vacuum concentration, etc., or are calcined at the same time as isolation. Furthermore, if the spherical silica fine particles bound with alcohol (A) are powder, they are fired as they are. [Effects of the Invention] According to the present invention, a specific alcohol (A ), a porous spherical shape with a sharp particle size distribution, a high specific surface area, and heat resistance that does not lose its porosity even after drying and/or firing. Silica fine particles can be obtained. [Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by these Examples. In addition, the shape, average particle diameter, standard deviation value, specific surface area,
The true specific gravity, amount of bound alcohol (A), and amount of bound organic groups were analyzed and evaluated by the following methods. - Particle shape Determined by electron microscope observation at 50,000x magnification. - Average particle size and standard deviation value The particle size of 300 arbitrary particles in an electron microscope image taken at a magnification of 50,000 times was actually measured and determined using the following formula. Standard deviation value = d + 〓 o-1 / d - Specific surface area (measurement of S) The specific surface area was measured by the BET method. - True specific gravity (measurement of 〓) True specific gravity was measured using a Shimadzu autopycnometer 1320. - Amount of bound organic groups (measurement of n) A suspension after binding alcohol (A) and silanol groups, or a part of the alcohol (A) suspension.
Vacuum dry at 50°C to completely remove volatile components such as solvent to obtain a fine powder sample. Approximately 5 g of the obtained powder sample is accurately weighed, added to 250 ml of 0.05N aqueous sodium hydroxide solution, and stirred at room temperature for 10 hours. As a result, all the hydrolyzable groups in the fine particles are hydrolyzed and extracted into an aqueous solution. The fine particles in the suspension were separated by ultracentrifugation, washed repeatedly with water, and then dried at 200°C for 5 hours. The total carbon content of the fine particle powder sample was measured by elemental analysis, and the total carbon content was determined from the R′ n SiX 4 used as the raw material. n was determined by calculating R in the general formula () from the average carbon number of m R's of -n . On the other hand, FT-IR reveals the
【式】の結合についても確認した。
・ 結合アルコール(A)量
結合有機基量の測定の際、加水分解性基が加水
分解されて抽出され水溶液から微粒子を分離した
清澄液中のアルコール(A)量をガスクロマトグラフ
により定量して、200℃で5時間乾燥処理した後
の微粒子1gに対する結合アルコール(A)量を定量
した。
実施例 1
撹拌機、滴下口、温度計を備えた2リツトルの
ガラス製反応器にエタノール707、3g、28%アン
モニア水275.3g、水24.0gを添加して混合した。
該有機性溶液を30±0.5℃に調整し、撹拌しなが
らテトラエトキシシラン134.1gを滴下口より1時
間かけて滴下し、滴下後も1時間撹拌を続け加水
分解、縮合を行い、球状シリカ水和物微粒子(1
−a)の懸濁体を得た。この時の最終溶液全量に
対する各原料の濃度はテトラエトキシシラン0.47
モル/リツトル、水9.01モル/リツトル、アンモ
ニア3.31モル/リツトルであつた。
一方、外部より熱媒加熱しうる撹拌器、滴下
口、温度計および留出ガス出口を備えた1リツト
ルのガラス製蒸発釜と留出ガス出口に続き留出ガ
ス凝縮器、減圧吸引口、凝縮液受け器からなる蒸
発装置の蒸発釜にエチレングリコール300gを仕
込み、撹拌しながら系内を常圧にして熱媒温度を
120℃に設定した。次いで先に得られた懸濁体を
滴下口より連続的に供給し、エタノール、水、ア
ンモニア、及び少量のエチレングリコールを含む
アルコール性溶媒を留出させ懸濁体の供給終了
後、熱媒温度を230℃に設定してエチレングリコ
ールの沸点下で5時間加熱を続け溶媒置換と共に
エチレングリコール結合処理を行い、球状シリカ
微粒子(1−b)のエチレングリコール懸濁体を
得た。次いで駆濁体の一部を採取し結合エチレン
グリコールを定量したた後、エバポレーターを用
いて90℃で減圧濃縮してエチレングリコールを除
去した。得られた粉体を600℃で焼成して、多孔
質球状シリカ微粒子(1)を製造した。その分析結果
を表2に示す。
実施例 2〜4
シラン化合物またはその誘導体の種類、組成
比、有機溶剤の種類、最終溶液全量に対する各原
料の濃度、反応温度、アルコール(A)の種類及び焼
成温度等の反応条件を表1に示した通りにした以
外は実施例1と同様にして多孔質球状シリカ微粒
子(2〜4)を製造した。その分析結果を表2に
示す。
実施例 5
実施例1において得られた球状シリカ微粒子
(1−a)の懸濁体にエチレングリコール200gを
添加し、エバポレーターを用いて減圧せずに濃縮
し、内温が120℃になつたところで1時間加熱を
続けエチレングリコール結合処理を行つた。得ら
れた懸濁体の一部を採取し結合エチレングリコー
ル量を定量した後、80℃で減圧濃縮して液相成分
を除去した。得られた粉体を500℃で焼成して多
孔質球状シリカ微粒子5を製造した。
その分析結果を表2に示す。
実施例 6
実施例1において得られた球状シリカ微粒子
(1−a)の懸濁体を室温で遠心分離により球状
シリカ水和物微粒子(6−a)を単離した。この
時液相成分は完全に除去されず粒子は湿潤してい
た。この球状シリカ水和物微粒子にプロピレング
リコール100g添加し超音波分散した後、エバポ
レーターを用いて70℃で減圧濃縮しプロピレング
リコール結合処理を行い球状シリカ微粒子を得
た。得られた球状シリカ微粒子の一部を採取し結
合プロピレングリコール量を定量した後、残りの
球状シリカ微粒子を400℃で焼成して多孔質球状
シリカ微粒子(6)を製造した。その分析結果を表2
に示す。
実施例 7
撹拌機、滴下口、温度計を備えた2リツトルの
ガラス製反応器にエタノール383.2g、28%アンモ
ニア水275.3g、水24.0g及びエチレングリコール
300gを添加して混合した。該有機性溶液を30±
0.5℃に調整し撹拌しながらテトラエトキシシラ
ン134.1gをエタノール110.0gに希釈した溶液を滴
下口より1時間かけて滴下し、滴下後も1時間撹
拌を続け加水分解、縮合を行い、球状シリカ水和
物微粒子の懸濁体を得た。このときの最終溶液全
量に対する各原料の濃度はテトラエトキシシラン
0.47モル/リツトル、水9.01モル/リツトル、ア
ンモニア3.31モル/リツトル、エチレングリコー
ル3.53モル/リツトルであつた。
次いで該懸濁体を内温が120℃になるまで加熱
して低沸分を留出させると共にエチレングリコー
ル結合処理を行い球状シリカ微粒子のエチレング
リコール性懸濁体を得た。結合エチレングリコー
ル量を定量した後、実施例1と同様にしてエチレ
ングリコールを除去し得られた粉体を600℃で焼
成して多孔質球状シリカ微粒子(7)を製造した。そ
の分析結果を表2に示す。
実施例 8
実施例6において遠心分離により得られた球状
シリカ水和物微粒子(6−a)10gをグリセリン
10g中に添加し、超音波分散した後、磁性ルツボ
に入れ替えた。これを300℃に設定された電気炉
中に入れ、窒素を流しながらグリセリン結合処理
を行い、過剰のグリセリンを除去した。得られた
球状シリカ微粒子の一部を採取し結合グリセリン
量を定量した。残りの球状シリカ微粒子を900℃
で焼成して多孔質球状シリ微粒子(8)を製造した。
その分析結果を表2に示す。
実施例 9
撹拌機、滴下口、温度計を備えた2リツトルの
ガラス製反応器にメタノール933ミリリツトル及
び28%アンモニア水100gを添加した後、さらに
アンモニアガススを吹き込み17gを吸収させて混
合し、アンモニア濃度を調製した。該有機性溶液
を10±0.5℃に調整し、撹拌しながらテトラメト
キシシラン81gおよびフエニルトリメトキシシラ
ン53gの混合物をメタノール133ミリリツトルに
希釈した溶液を滴下口より1時間かけて滴下し、
滴下後内温を50℃まで上げて5時間撹拌を続け熟
成して加水分解、縮合を行い、球状シリカ水和物
粒子の懸濁体を得た。
このときの最終溶液全量に対する各原料の濃度
はテトラメトキシシラン0.40モル/リツトル、フ
エニルトリメトキシシラン0.20モル/リツトル、
水3.0モル/リツトル、アンモニア2.0モル/リツ
トルであつた。
次にアルコール(A)の種類及び焼成温度は表1に
示した通りにした以外は実施例1と同様にして多
孔質球状シリカ微粒子(9)を製造した。その分析結
果を表2に示す。
実施例 10〜16
シラン化合物またはその誘導体の種類、組成
比、有機溶剤の種類、最終溶液全量に対する各原
料の濃度、反応温度、アルコール(A)の種類、及び
焼成温度等の反応条件を表1に示した通りにした
以外は実施例9と同様にして多孔質球状シリカ微
粒子(10〜16)を製造した。その分析結果を表に
示す。
比較例 1
実施例6において得られた球状シリカ水和物微
粒子(6)−aを100℃で減圧乾燥して球状シリカ微
粒子(17)を製造した。その分析結果を表2に示す。
比較例 2
実施例1において、エチレングリコールに代え
てn−ブタノールを用い、最終温度を117℃とし
た以外は同様にして球状シリカ微粒子のn−ブタ
ノール懸濁体を得た。結合n−ブタノール量を定
量した後実施例1と同様にしてn−ブタノールを
除去し、得られた粉体を600℃で焼成して球状シ
リカ微粒子(18)を製造した。その分析結果を表2に
示す。
比較例 3
比較例1において得られた球状シリカ微粒子(17)
30gをエチレングリコール300g中に添加して超音
波分散した後、エチレングリコールの沸点下で2
時間加熱を続け、球状シリカ微粒子のエチレング
リコール懸濁体を得た。結合エチレングリコール
量を定量した後、実施例1と同様にしてエチレン
グリコールを除去し得られた粉体を400℃で焼成
して球状シリカ微粒子(19)を製造した。その分析結
果を表2に示す。
比較例 4
実施例1において得られた球状シリカ微粒子
(1−b)のエチレングリリコール懸濁体を実施
例1と同様にしてエチレングリコールを除去し、
得られた粉体を1200℃で焼成して球状シリカ微粒
子(20)を製造した。その分析結果を表2に示す。
比較例 5,6
シラン化合物またはその誘導体の種類、組成
比、有機溶剤の種類、最終溶液全量に対する各原
料の濃度、反応温度等の反応条件を表1に示した
通りにした以外は実施例9と同様にして球状シリ
カ水和物微粒子の懸濁体を得た。
続いて得られた球状シリカ水和物微粒子の懸濁
体をエバポレーターを用いて50℃で減圧濃縮して
有機溶剤、水及びアンモニアを留去した。得られ
た粉体を350℃で焼成して球状シリカ微粒子(21,
22)を製造した。その分析結果を表2に示す。The bond of [Formula] was also confirmed. - Amount of bound alcohol (A) When measuring the amount of bound organic groups, the amount of alcohol (A) in the clear liquid in which the hydrolyzable groups are hydrolyzed and extracted and the fine particles are separated from the aqueous solution is quantified by gas chromatography. After drying at 200°C for 5 hours, the amount of bound alcohol (A) per 1 g of fine particles was determined. Example 1 In a 2-liter glass reactor equipped with a stirrer, a dropping port, and a thermometer, 3 g of ethanol 707, 275.3 g of 28% aqueous ammonia, and 24.0 g of water were added and mixed.
The temperature of the organic solution was adjusted to 30±0.5°C, and 134.1 g of tetraethoxysilane was added dropwise from the dropping port over 1 hour while stirring. Stirring was continued for 1 hour after dropping to perform hydrolysis and condensation, resulting in spherical silica water. hydrate fine particles (1
-A suspension of a) was obtained. At this time, the concentration of each raw material relative to the total amount of the final solution was 0.47% for tetraethoxysilane.
mol/liter, water 9.01 mol/liter, and ammonia 3.31 mol/liter. On the other hand, there is a 1 liter glass evaporating pot equipped with a stirrer that can be heated by a heating medium from the outside, a dripping port, a thermometer, and a distillate gas outlet, a distillate gas condenser, a vacuum suction port, and a condensing gas outlet. Pour 300 g of ethylene glycol into the evaporator of the evaporator, which consists of a liquid receiver, and bring the system to normal pressure while stirring to maintain the heating medium temperature.
The temperature was set at 120°C. Next, the suspension obtained earlier is continuously supplied from the dripping port, and the alcoholic solvent containing ethanol, water, ammonia, and a small amount of ethylene glycol is distilled out, and after the supply of the suspension is finished, the heating medium temperature is lowered. The temperature was set at 230° C. and heating was continued for 5 hours at the boiling point of ethylene glycol to perform solvent replacement and ethylene glycol bonding treatment to obtain an ethylene glycol suspension of spherical silica fine particles (1-b). Next, a part of the suspension was collected and bound ethylene glycol was quantified, followed by concentration under reduced pressure at 90°C using an evaporator to remove ethylene glycol. The obtained powder was fired at 600°C to produce porous spherical silica fine particles (1). The analysis results are shown in Table 2. Examples 2 to 4 Reaction conditions such as the type of silane compound or its derivative, composition ratio, type of organic solvent, concentration of each raw material with respect to the total amount of final solution, reaction temperature, type of alcohol (A), and calcination temperature are shown in Table 1. Porous spherical silica fine particles (2 to 4) were produced in the same manner as in Example 1 except that the procedures were as shown. The analysis results are shown in Table 2. Example 5 200 g of ethylene glycol was added to the suspension of spherical silica fine particles (1-a) obtained in Example 1, and the suspension was concentrated using an evaporator without reducing the pressure. When the internal temperature reached 120°C, Heating was continued for 1 hour to perform ethylene glycol bonding treatment. A portion of the resulting suspension was collected, the amount of bound ethylene glycol was determined, and then concentrated under reduced pressure at 80°C to remove liquid phase components. The obtained powder was fired at 500°C to produce porous spherical silica fine particles 5. The analysis results are shown in Table 2. Example 6 The suspension of spherical silica microparticles (1-a) obtained in Example 1 was centrifuged at room temperature to isolate spherical silica hydrate microparticles (6-a). At this time, the liquid phase component was not completely removed and the particles remained wet. After adding 100 g of propylene glycol to the spherical silica hydrate fine particles and performing ultrasonic dispersion, the mixture was concentrated under reduced pressure at 70°C using an evaporator and subjected to propylene glycol bonding treatment to obtain spherical silica fine particles. A part of the obtained spherical silica fine particles was collected and the amount of bound propylene glycol was determined, and then the remaining spherical silica fine particles were calcined at 400°C to produce porous spherical silica fine particles (6). Table 2 shows the analysis results.
Shown below. Example 7 383.2 g of ethanol, 275.3 g of 28% aqueous ammonia, 24.0 g of water, and ethylene glycol were placed in a 2-liter glass reactor equipped with a stirrer, a dropping port, and a thermometer.
300g was added and mixed. Add the organic solution to 30±
While adjusting the temperature to 0.5℃ and stirring, a solution of 134.1 g of tetraethoxysilane diluted with 110.0 g of ethanol was added dropwise from the dropping port over 1 hour. Stirring was continued for 1 hour after dropping to perform hydrolysis and condensation, resulting in spherical silica water. A suspension of hydrate fine particles was obtained. At this time, the concentration of each raw material relative to the total amount of the final solution is tetraethoxysilane.
The concentrations were 0.47 mol/liter, water 9.01 mol/liter, ammonia 3.31 mol/liter, and ethylene glycol 3.53 mol/liter. Next, the suspension was heated to an internal temperature of 120° C. to distill off low-boiling components and subjected to ethylene glycol bonding treatment to obtain an ethylene glycol suspension of spherical silica fine particles. After quantifying the amount of bound ethylene glycol, ethylene glycol was removed in the same manner as in Example 1, and the resulting powder was fired at 600°C to produce porous spherical silica fine particles (7). The analysis results are shown in Table 2. Example 8 10 g of spherical silica hydrate fine particles (6-a) obtained by centrifugation in Example 6 was dissolved in glycerin.
After adding it to 10 g and performing ultrasonic dispersion, it was placed in a magnetic crucible. This was placed in an electric furnace set at 300°C and subjected to glycerin bonding treatment while flowing nitrogen to remove excess glycerin. A part of the obtained spherical silica fine particles was collected and the amount of bound glycerin was quantified. The remaining spherical silica particles were heated to 900℃.
Porous spherical silica particles (8) were produced by firing.
The analysis results are shown in Table 2. Example 9 After adding 933 ml of methanol and 100 g of 28% ammonia water to a 2-liter glass reactor equipped with a stirrer, a dripping port, and a thermometer, ammonia gas was further blown in to absorb and mix 17 g. Ammonia concentration was adjusted. The organic solution was adjusted to 10 ± 0.5°C, and while stirring, a solution prepared by diluting a mixture of 81 g of tetramethoxysilane and 53 g of phenyltrimethoxysilane in 133 ml of methanol was added dropwise from the dropping port over 1 hour.
After the dropwise addition, the internal temperature was raised to 50° C., and stirring was continued for 5 hours for ripening, hydrolysis and condensation to obtain a suspension of spherical silica hydrate particles. At this time, the concentrations of each raw material relative to the total amount of the final solution were: 0.40 mol/liter of tetramethoxysilane, 0.20 mol/liter of phenyltrimethoxysilane,
Water was 3.0 mol/liter and ammonia was 2.0 mol/liter. Next, porous spherical silica fine particles (9) were produced in the same manner as in Example 1, except that the type of alcohol (A) and the firing temperature were as shown in Table 1. The analysis results are shown in Table 2. Examples 10 to 16 Reaction conditions such as the type of silane compound or its derivative, composition ratio, type of organic solvent, concentration of each raw material with respect to the total amount of final solution, reaction temperature, type of alcohol (A), and calcination temperature are shown in Table 1. Porous spherical silica fine particles (10 to 16) were produced in the same manner as in Example 9 except that the procedure was as shown in Example 9. The analysis results are shown in the table. Comparative Example 1 Spherical silica hydrate fine particles (6)-a obtained in Example 6 were dried under reduced pressure at 100°C to produce spherical silica fine particles (17). The analysis results are shown in Table 2. Comparative Example 2 A suspension of spherical silica fine particles in n-butanol was obtained in the same manner as in Example 1, except that n-butanol was used instead of ethylene glycol and the final temperature was 117°C. After quantifying the amount of bound n-butanol, n-butanol was removed in the same manner as in Example 1, and the resulting powder was calcined at 600°C to produce spherical silica fine particles (18). The analysis results are shown in Table 2. Comparative Example 3 Spherical silica fine particles obtained in Comparative Example 1 (17)
After adding 30g to 300g of ethylene glycol and ultrasonic dispersion,
Heating was continued for a period of time to obtain an ethylene glycol suspension of spherical silica particles. After quantifying the amount of bound ethylene glycol, ethylene glycol was removed in the same manner as in Example 1, and the resulting powder was fired at 400°C to produce spherical silica fine particles (19). The analysis results are shown in Table 2. Comparative Example 4 Ethylene glycol was removed from the ethylene glycol suspension of the spherical silica fine particles (1-b) obtained in Example 1 in the same manner as in Example 1,
The obtained powder was fired at 1200°C to produce spherical silica fine particles (20). The analysis results are shown in Table 2. Comparative Examples 5 and 6 Example 9 except that the reaction conditions such as the type of silane compound or its derivative, the composition ratio, the type of organic solvent, the concentration of each raw material with respect to the total amount of the final solution, and the reaction temperature were as shown in Table 1. A suspension of spherical silica hydrate fine particles was obtained in the same manner as above. Subsequently, the resulting suspension of spherical silica hydrate fine particles was concentrated under reduced pressure at 50° C. using an evaporator to distill off the organic solvent, water, and ammonia. The obtained powder was calcined at 350℃ to obtain spherical silica particles (21,
22) was manufactured. The analysis results are shown in Table 2.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
Claims (1)
機性溶液中で加水分解、縮合して球状シリカ水和
物微粒子を形成せしめ、該球状シリカ水和物微粒
子を乾燥および/または焼成して球状シリカ微粒
子を製造する方法において、乾燥および/または
焼成する以前に、該球状シリカ水和物微粒子を常
圧における沸点が120℃以上のアルコールの存在
下に加熱して該アルコールと結合せしめた後、該
乾燥および/または焼成を200℃〜1000℃の温度
ですることを特徴とする平均組成が一般式() (但し、Rは直接ケイ素原子に結合する炭素原
子を有する有機基の平均組成を示し、nは0〜1
の範囲の数をそれぞれ表わす。) で表わされる多孔質球状シリカ微粒子の製造法。 2 常圧における沸点が120℃以上のアルコール
の存在下に加熱するときの温度が50℃以上である
請求項1に記載の多孔質球状シリカ微粒子の製造
法。 3 加水分解可能なシリコン化合物が一般式
()R′mSiX4−m (但し、R′は置換基を有していてもよい炭素
数10までのアルキル基、アリール基、不飽和脂肪
族残基からなる群から選ばれる少なくとも一種の
基、Xは水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アル
コキシ基、アシロキシ基からなる群から選ばれる
少なくとも一種の基、mは0〜3の範囲の整数を
それぞれ表す。) で示されるシラン化合物およびその誘導体からな
る群から選ばれる少なくとも一種(但し、一般式
()においてm=2または3で示されるシラン
化合物およびその誘導体の単独使用は除く)であ
る請求項1または2に記載の多孔質球状シリカ微
粒子の製造法。 4 常圧における沸点が120℃以上のアルコール
が二価以上の多価アルコールである請求項1,2
または3に記載の多孔質球状シリカ微粒子の製造
法。[Claims] 1. A hydrolyzable silicon compound is hydrolyzed and condensed in an organic solution containing water to form spherical silica hydrate fine particles, and the spherical silica hydrate fine particles are dried and/or In the method of producing spherical silica fine particles by firing, the spherical silica hydrate fine particles are heated in the presence of an alcohol having a boiling point of 120°C or higher at normal pressure to combine with the alcohol before drying and/or firing. After drying, the drying and/or calcination is carried out at a temperature of 200°C to 1000°C. (However, R indicates the average composition of organic groups having carbon atoms directly bonded to silicon atoms, and n is 0 to 1.
Each represents a range of numbers. ) A method for producing porous spherical silica particles represented by 2. The method for producing porous spherical silica fine particles according to claim 1, wherein the temperature during heating in the presence of an alcohol having a boiling point of 120°C or higher at normal pressure is 50°C or higher. 3 A hydrolyzable silicon compound has the general formula ()R'mSiX4-m (where R' is an alkyl group, an aryl group, or an unsaturated aliphatic residue having up to 10 carbon atoms, which may have a substituent). (X represents at least one group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, and an acyloxy group, and m represents an integer in the range of 0 to 3.) Claim 1 or 2 is at least one selected from the group consisting of silane compounds and derivatives thereof represented by (however, exclusive use of silane compounds and derivatives thereof represented by m = 2 or 3 in general formula ()) A method for producing porous spherical silica fine particles as described in . 4 Claims 1 and 2 wherein the alcohol with a boiling point of 120°C or higher at normal pressure is a polyhydric alcohol of dihydric or higher hydricity.
or 3. The method for producing porous spherical silica particles according to 3.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6580788A JPH01239015A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Production of porous spherical silica fine particle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6580788A JPH01239015A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Production of porous spherical silica fine particle |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239015A JPH01239015A (en) | 1989-09-25 |
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Family Applications (1)
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| JP6580788A Granted JPH01239015A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Production of porous spherical silica fine particle |
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- 1988-03-22 JP JP6580788A patent/JPH01239015A/en active Granted
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