JP3166324B2 - シリカ微粉末、その製造方法及び該シリカ微粉末を含有する樹脂組成物 - Google Patents

シリカ微粉末、その製造方法及び該シリカ微粉末を含有する樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂等の樹脂
中に分散性よく混合することができ、かつ低粘度化が可
能なシリカ微粉末、及びその製造方法、並びに該シリカ
微粉末を含有する樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
シリカ粉末の分級で得られる微細シリカや、ゾル−ゲル
法や金属ケイ素の直接酸化による方法で得られる微細球
状シリカは、注型材料、半導体封止材料、塗料など幅広
い用途で使用されるようになっている。
【0003】しかしながら、このような微細シリカ粉
末、特に金属ケイ素の直接酸化による方法で得られる微
細球状シリカ粉末は、凝集力が強いため液状の樹脂組成
物の充填剤として使用した場合、分散性が非常に悪く、
樹脂中で凝集物として存在しやすい。また、この組成物
をディスペンサーを用いて塗布しようとした場合、ノズ
ルずまりを引き起こすという問題もある。
【0004】そこで、この種の微細シリカ粉末の分散性
を改善すべくアエロジルで代表されるような乾式超微粉
末シリカを混合する方法が提案されている。しかし、乾
式超微粉末シリカをヘンシェルミキサーのような高速撹
拌装置で混合したものは、微粉末シリカの分散性を大幅
に改善することが可能となるが、超微粉末シリカが混合
されているため、このシリカを配合した樹脂組成物は粘
度が著しく上昇し、実用に耐えるものではなかった。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、2次凝集のない分散性の良好なシリカ微粉末、及び
その製造方法、並びに該シリカ微粉末を用いることによ
り低粘度でかつ分散性の良好な樹脂組成物を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、平均粒径
0.1〜3μmの微粉末シリカに平均粒径0.1μm未
満の微粉末シリカを1〜30重量%混合すること、この
際この混合をボールミル、振動ミル、遊星粉砕機、又は
ジェットミルを用いて行うことにより、流動性指数が
0.4以下、付着力指数が10以上、最終タップ密度が
0.6g/cm3以上のシリカ微粉末が得られること、
このシリカ微粉末を樹脂に配合充填した場合、低粘度で
分散性の良好な樹脂組成物が得られることを知見し、本
発明をなすに至ったものである。
【0007】従って、本発明は、(1)平均粒径0.1
〜3μmの微粉末シリカに平均粒径0.1μm未満の微
粉末シリカを1〜30重量%混合し、流動性指数を0.
4以下、付着力指数を10以上、最終タップ密度を0.
6g/cm3以上としたことを特徴とするシリカ微粉
末、(2)平均粒径0.1〜3μmの微粉末シリカに平
均粒径0.1μm未満の微粉末シリカを1〜30重量%
添加し、ボールミル、振動ミル、遊星粉砕機又はジェッ
トミルを用いて混合することを特徴とする上記シリカ微
粉末の製造方法、並びに(3)上記シリカ微粉末を5〜
90重量%含有することを特徴とする樹脂組成物を提供
する。
【0008】以下、本発明を更に詳述すると、本発明に
おいて用いる平均粒径0.1〜3μmの微粉末シリカと
しては、ゾル−ゲル法でアルコキシシランを原料として
製造される微細シリカ粉末、或いは金属ケイ素の直接酸
化による方法で得られる微細球状シリカ粉末(特開昭6
0−255602号公報)などであり、比表面積が2〜
50m2/g程度のものを使用することができるが、特
に平均粒径が0.2〜2μm、比表面積が2〜15m2
/g程度のものが有効に使用し得、これらは最も凝集し
やすい粉体である。
【0009】一方、分散性を向上させるために上記平均
粒径0.1〜3μmの微粉末シリカに添加する平均粒径
0.1μm未満の微粉末シリカは、乾式の微粉末シリカ
や湿式シリカが好ましく使用され、具体的にはアエロジ
ルOX50、アエロジル130、アエロジル200、ア
エロジル300、アエロジルA972などの比表面積が
50〜400m2/g、平均粒径8〜40mμの乾式の
微粉末シリカ、トクシルUやトクシルNなどの比表面積
が150〜250m2/g、平均粒径15〜80mμの
湿式シリカが例示される。これらの中では、特にアエロ
ジル200、アエロジル300、アエロジルA972の
乾式の微粉末シリカが望ましい。
【0010】本発明のシリカ微粉末は、上記平均粒径
0.1〜3μmの微粉末シリカに平均粒径0.1μm未
満の微粉末シリカを1〜30重量%、好ましくは5〜1
5重量%混合し、流動性指数を0.4以下、付着力指数
を10以上、好ましくは13以上、最終タップ密度を
0.6g/cm3以上とし、分散性を向上させると共
に、液状樹脂に分散させた場合、低粘度としたものであ
るが、混合割合が1重量%未満の場合、流動性指数が
0.5〜0.7、付着力指数が10未満となり分散性に
欠ける粉体となる。一方、混合割合が30重量%を越え
ると、0.1μm未満の微粉末シリカの量が多くなりす
ぎて、全く異なった粒度の粉体となる。
【0011】ここで、粉末同士の凝集性や付着性、或い
は流動性については、タッピング測定装置(タップデン
サーKYT−3000,(株)セイシン企業製)を用い
て測定することができ、上記流動性指数、付着力指数
は、タッピング回数(N)とタッピング回数/カサベリ
度(N/C)をX軸、Y軸としてプロットし、下記式よ
り求めることができる。 (N/C)=(1/a)N+1/ab (流動性指数;a,付着力指数;1/b)
【0012】上記微粉末シリカ同士の混合方法として
は、衝撃力を加えながら混合されるもの(ボールミル、
振動ミル、遊星粉砕機、ジェットミル)が好適であり、
かかる混合装置を用いることにより、上記流動性指数、
付着力指数、最終タップ密度を有するシリカ微粉末を確
実に得ることかできる。なお、混合条件としては特に制
限されず、上記両微粉末シリカが均一に混合し得る条件
を採用することができる。また、この混合時、シランカ
ップリング剤等を混合して同時に微粉末シリカの表面処
理を行ってもよい。
【0013】このようにして得られたシリカ微粉末は、
全く2次凝集物のない分散性の良好なもので、このシリ
カ微粉末は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミ
ド樹脂などの従来から公知の液状や固形の樹脂組成物に
5〜90重量%、好ましくは30〜85重量%配合する
ことで強度、膨張係数などの諸特性を改善することがで
きる。
【0014】また、上記シリカ微粉末を用いることで、
従来、高粘度なため使用できなかった注型材料、半導体
封止材料、塗料、ホトレジストインク材料等に使用する
ことかでき、分散性が非常によくかつ低粘度化が可能な
フィラー及びその樹脂組成物を得ることができる。
【0015】ここで、エポキシ樹脂としては、1分子中
に1個以上、特に2個以上のエポキシ基を有するもので
あれば特に制限はなく、例えばビスフェノール型エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エ
ポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂等があげられ、
これらを単独で又は2種以上を併用して用いてもよい。
【0016】上記エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノ
ール樹脂などの1分子中に2個以上のフェノール性水酸
基を有する化合物、アミン系化合物、酸無水物系化合物
などが代表的なものとして挙げられる。また、反応を促
進させるためにホスフィン誘導体、イミダゾール誘導体
などを添加してもよい。
【0017】一方、シリコーン樹脂としては、シラノー
ル基を含有するシリコーンレジン、両末端シラノール基
を有するシリコーンオイルなどとその硬化剤よりなる組
成物や、ビニル基含有シリコーンレジンやシリコーンオ
イルとヒドロシリル基含有シリコーン化合物よりなる組
成物が代表的なものとして挙げられる。
【0018】ポリイミド樹脂としては、テトラカルボン
酸二無水物と芳香族ジアミンとを加熱反応させることで
得られるものである。また、ポリイミド樹脂としてはN
−メチル−2−ピロリドンなどの極性溶剤に溶解したも
のを使用することもできる。
【0019】なお、上記したエポキシ樹脂、シリコーン
樹脂、ポリイミド樹脂に対して充填剤として本発明で得
られるシリカの他に溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミ
ナ、タルク、マイカ、窒化ケイ素、ボロンナイトライド
などを併用してもよい。
【0020】更に、本発明の樹脂組成物には、必要に応
じて各種添加剤を配合することができる。例えばワック
ス類、カーボンブラックなどの着色剤、難燃化剤、シラ
ンカップリング剤などの表面処理剤、老化防止剤、その
他添加剤を配合することは差し支えない。
【0021】また、本発明の樹脂組成物は、上述した成
分の所定量を均一に撹拌混合し、ニーダーやロールなど
で混練することで製造することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明におけるシリカ微粉末は、2次凝
集のない分散性の良好なものであり、また本発明の製造
方法によれば、かかるシリカ微粉末を簡単かつ確実に得
ることができ、このシリカ微粉末を含有させた樹脂組成
物は低粘度でかつシリカ微粉末の分散性がよいものであ
る。
【0023】
【実施例】以下、実施例と比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0024】〔実施例,比較例〕内容積100リットル
のボールミル中に直径30mmのアルミナボールを50
kg入れ、0.1〜3μmの微粉末シリカとして(株)
アドマテックス社製のSO−25R(球状、平均粒径
0.5μm、比表面積8m2/g)を使用し、これに
0.1μm未満の微粉末シリカとして日本アエロジル
(株)製のAEROSILの各グレードのものを表1に
示す割合で混合したものをそれぞれ10kg投入し、2
0分間混合を行って、サンプルA、B、Cを作製した。
【0025】比較のため、同様の混合物をヘンシェルミ
キサーにて5分間撹拌してサンプルD、Eを得、また平
均粒径0.1〜3μmの微粉末シリカのみとしたサンプ
ルFを下記表1に示す割合で作製した。
【0026】得られた各サンプルの比表面積(BET
法)及びレーザー回折式粒度分析計(Granulom
eter CILAS社製)法による平均粒径を表1に
示す。
【0027】
【表1】
【0028】次に、各サンプルA〜Fの流動性指数、付
着力指数、カサ密度、最終タップ密度の測定を行った。
この場合、流動性指数、付着力指数、タップ密度、カサ
密度はタップデンサーKYT−3000〔(株)セイシ
ン企業製〕を用いて測定した。結果を表2に示す。
【0029】表2の結果より、0.1μm未満の微粉末
シリカを含有したものの流動性指数は、すべて0.4以
下になっており、粒体の流動性については良好であるこ
とが確認された。
【0030】
【表2】
【0031】更に、上記各サンプルについて、液状エポ
キシ樹脂に配合し、その粘度と分散性について評価し
た。結果を表3に示す。なお、配合条件は液状エポキシ
樹脂(エピコート828油化シェル社製)250重量
部、イミダゾール触媒10重量部、各サンプルそれぞれ
150重量部の割合とし、これらを80℃にて撹拌混合
し、その後同温度で30分間放置後の粘度をB型粘度計
で測定し、同時に分散性について目視確認した。
【0032】
【表3】
【0033】表3の結果より、サンプルA、B、Cは低
粘度で分散性が良好な樹脂であることが確認された。こ
れに対し、サンプルD、Eは良好な分散性を示すが、低
粘度化が達成されていないものであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二ッ森 浩二 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 平野 達郎 東京都港区芝公園2丁目9番5号 株式 会社龍森内 (56)参考文献 特開 平5−345606(JP,A) 特開 平2−145415(JP,A) 特開 平1−161065(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/12 - 33/193 C08K 3/36 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径0.1〜3μmの微粉末シリカ
    に平均粒径0.1μm未満の微粉末シリカを1〜30重
    量%混合し、流動性指数を0.4以下、付着力指数を1
    0以上、最終タップ密度を0.6g/cm3以上とした
    ことを特徴とするシリカ微粉末。
  2. 【請求項2】 平均粒径0.1〜3μmの微粉末シリカ
    に平均粒径0.1μm未満の微粉末シリカを1〜30重
    量%添加し、ボールミル、振動ミル、遊星粉砕機又はジ
    ェットミルを用いて混合することを特徴とする請求項1
    記載のシリカ微粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のシリカ微粉末を5〜90
    重量%含有することを特徴とする樹脂組成物。
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