JPH0798657B2 - シリル化剤およびそれによりシリル化処理された変性シリカ粒子 - Google Patents

シリル化剤およびそれによりシリル化処理された変性シリカ粒子

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JPH0798657B2 JP6999690A JP6999690A JPH0798657B2 JP H0798657 B2 JPH0798657 B2 JP H0798657B2 JP 6999690 A JP6999690 A JP 6999690A JP 6999690 A JP6999690 A JP 6999690A JP H0798657 B2 JPH0798657 B2 JP H0798657B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリル化剤およびそれにより処理された変性
シリカ粒子に関するものである。さらに詳しくは、本発
明は、特定の化学構造式で表わされるシリル化剤および
該シリル化剤でシリカの表面をシリル化処理した、有機
溶剤に均質に再分散可能なシリカ粒子に関するものであ
る。
〔従来技術およびその問題点〕
従来、シリル化剤としては、低分子量の鎖状化合物又
は、芳香族化合物のシラン類、例えばメチルトリクロル
シラン、ビニルトリクロルシラン、トリフェニルクロル
シラン、ベンジルトリメトキシシラン等が使用されてい
る(特公平2−1090号公報参照)。しかし、これらのシ
リル化剤がシリカなどの表面に結合して形成されたシリ
ル基は、水分が残存する場合には加水分解がおこり、そ
のためこのシリル化物は、安定性に欠ける憾みがあっ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、安定性に優れた新規なシリル化剤を提
供する点にある。
本発明の他の目的は、前記シリル化剤を使用して、有機
溶剤に均質に分散可能な、シリカ粒子を提供する点にあ
る。
〔発明の概要〕
本発明の1つは、一般式 式中、n=7〜15 m=10以上 R1=炭素数0〜6の範囲のアルキレン基(炭素数0の場
合はR1が存在しないことを表わす) R2=炭素数1〜4の範囲のアルキル基 R3=炭素数1〜4の範囲のアルキル基 で表わされるシリル化剤に関する。
本発明のもう1つは、請求項1記載のシリル化剤でシリ
カ粒子を処理することにより得らえた変性シリカ粒子に
関する。
〔発明の具体的な説明〕
本発明に係るシリル化剤は、一般式、 で表わされ、式中、nが7〜15の範囲、好ましくは8〜
12の範囲で、mが10以上の範囲、好ましくは15〜25の範
囲であり、R1が炭素数0〜6の範囲のアルキレン基(炭
素数0の場合はR1が存在しないことを意味する)で、R2
が炭素数1〜4の範囲のアルキル基で、R3が炭素数1〜
4の範囲のアルキル基で表わされる化合物である。
上記式中のnの値は、該化合物を合成する際の出発原料
である脂肪族ジオール類のアルキレン基の数を選択する
ことにより任意に調節することができる。このnの値が
6以下の場合は、シリル化処理して得られる無機物粒子
の有機溶媒への再分散性が悪いので好ましくない。また
nの値が15より大きい場合は、該化合物の有機溶媒への
分散性が悪くなるので望ましくない。
上記式中のmの値は、ポリオールの重合度を調節するこ
とにより、任意に調節することができる。このmの値が
10より小さい場合は、所望の立体構造を有するシリル化
剤が得られないので望ましくない。
また、式中R1は、炭素数1〜6のアルキレン基または、
炭素数が0でアルキレン基が存在しないこと、即ち酸素
とSiが直接結合していることを示し、R2およびR3は、メ
チル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基を示
す。
本発明に係るシリル化剤は、特異な立体構造を有するた
めシリカなどの表面に結合させた場合、その表面に立体
障害が生じるので、その表面に残存するOH基の影響を受
けにくく、安定なシリル化物が得られる。また、該シリ
ル化剤がシリカ粒子などの表面に結合して形成されたシ
リル基は、加水分解が起こりにくい特徴を有する。
このようなシリル化剤は、たとえば、脂肪族ジオール類
〔HO(CH2)nOH〕をフェノールカリウムのような塩基の
存在下で加熱して下記に示す構造単体〔I〕をもつポリ
オールを合成する。
このポリオール〔II〕に (A)ジエトキシジメチルシランのような一般式 (R32Si(OR2 で表わされるケイ素化合物を、好ましくは100〜150℃で
反応させ、シリルエーテル化する方法、 (B)ハロゲン化アリル(allyl halide)を反応させて
アリルエーテル化し、エトキシジメチルシランのような
一般式 (R32SiH(OR2) で表わされるケイ素化合物を付加させるなどの方法によ
り合成する。
本発明に係るシリル化剤は、シリカ、チタニヤ、アルミ
ナ、マグネシヤなどの無機物のシリル化に有効に使用で
きる。特に該シリル化剤で表面処理した変性シリカ粒子
は有機溶剤に均質に分散して安定なシリカ分散液とな
る。
本発明に係るシリル化処理した変性シリカ粒子は通常の
シリル化処理の方法で製造することができる。たとえ
ば、該シリル化剤を有機溶媒に分散させ、次いで、オル
ガノシリカゾルを加え80〜200℃に加熱し1〜50時間反
応させた後、溶媒を蒸発などにより除去してシリル化処
理された変性シリカ粒子を得る。
シリカ粒子としては、コロイド次元の粒子径のものが望
ましく、平均粒子径が5〜30nmの範囲のコロイド粒子が
好ましい。
オルガノシリカゾルは、公知の方法で調製することがで
き、たとえば水を分散媒とする通常のシリカゾルを有機
溶媒で溶媒置換して調製される。
本発明のシリル化処理した変性シリカ粒子は、特異な立
体構造を有するシリル化剤でシリカの表面がシリル化さ
れ、その表面に残存するOH基の影響を受けにくいため
に、シリカ表面のシリル化の割合が少なくても安定であ
り、アルコール、ケトン、エーテル、芳香族、炭化水
素、脂肪族炭化水素などほとんどの有機溶媒に均質に分
散する。この変性シリカ粒子は、各種樹脂の改質用フィ
ラー、各種樹脂との反応剤などとして使用される。
以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
〔実施例〕
実施例1 1,10−デカンジオールから得られたポリオール〔II−
1〕(2.56g)を共沸脱水後、ジエトキシジメチルシラ
ン(DEDMS)(5.01g)と溶媒としての脱水したテトラハ
イドロフラン(THF)50mlをフラスコに仕込み、140℃で
12時間反応させた。その後、真空減圧下で溶媒と過剰分
のDEDMSを蒸発させ、生成物であるシリルエーテル化ポ
リマー〔I−1〕を得た。(スキーム1) 次に、このシリル化剤、シリルエーテル化ポリマー〔I
−1〕(0.33g)を脱水したジメトキシエタン(DME)50
mlに分散させ、この分散液を、あらかじめSiO2としての
0.2gに相当するDMEを分散媒とするシリカゾルを張り込
んだナス型フラスコに入れ、140℃で9時間還流を行い
ながら反応させた。反応終了後、真空減圧で溶媒を蒸発
して、シリル化処理した変性シリカ粒子を得た。
得られた変性シリカ粒子は、反応時の溶媒であるDMEに
均質に再分散するほか、クロロホルム、THFの溶媒にも
均質に再分散し、長時間静置しても沈殿物は見られなか
った。
実施例2 1,8−オクタンジオールから得られたポリオール〔II−
2〕(3.02g)を共沸脱水後、ジエトキシジメチルシラ
ン(7.10g)と溶媒の脱水THF(50ml)を仕込み、140℃
で12時間反応させた。その後、真空減圧下で溶媒と過剰
分のジエトキシジメチルシランを蒸発させ、生成物であ
るシリルエーテル化ポリマー〔I−2〕を得た。(スキ
ーム2) 次に、このシリル化剤、シリルエーテル化ポリマー〔I
−2〕(0.55g)を脱水DME(15ml)に分散させ、あらか
じめDME分散ゾル(Sol中のSiO2は0.22g)を仕込んでお
いたナス型フラスコに入れ、130℃で24時間還流を行
い、反応終了後、真空減圧下で溶媒を蒸発して、再分散
性のある変性シリカ微粒子を得た。
得られたシリル化処理した変性シリカ粒子は、反応時の
溶媒であるDMEに均質に再分散するのはもちろんのこ
と、クロロホルム、THFにも均質に再分散した。
実施例3 1,10−デカンジオールから得られたポリオール〔II−
1〕(2.85g)を共沸脱水後、ソディュウムエトキシド
(2.05g)と無水エタノール(50ml)を加え、均一な溶
液とした。次に、この均一な溶液を真空減圧下で蒸発
後、さらに100℃まで加熱してエタノールを完全に除去
する操作を1時間行った。こうして得た固型物を四頭フ
ラスコに移し、乾燥した窒素雰囲気下、アリルクロリド
(15g)と脱水DME(50ml)を加え、80℃で20時間撹拌還
流させた。こうして得た生成物中にはNaClが発生するの
で、これを除く操作を次に行った。まづ始めに吸引ろ過
を行い、NaClを除去した。さらに残留したNaClを除くた
め、アリルクロリド、DMEを真空減圧下で蒸発させた後
にエーテルを加えて抽出を行った。エーテル層を分取
後、これを蒸発させ、さらに共沸を行いアリルエーテル
化ポリマー〔III−1〕を得た。(スキーム3) 続いて、アリルエーテル化ポリマー〔III−1〕(2.21
g)を四頭フラスコに入れ、乾燥窒素雰囲気中でエトキ
シジメチルシラン(1.98g)と脱水DME(30ml)を加え
た。さらに触媒としてH2PtCl6・6H2Oエタノール溶液
(0.06wt%、0.2ml)を加え、氷冷下1時間撹拌した。
その後室温で5時間撹拌し、さらに80℃で12時間還流を
行った。ここで系内には黒色の副生物を生じるが、無水
硫酸マグネシウムを加えて振り混ぜた後、ろ過すること
により除去した。ろ液は真空減圧下で蒸発を行ない、ア
リルエーテルシリル化ポリマー〔I−3〕を得た。(ス
キーム4) 次に、このシリル化剤アリルシリル化ポリマー〔I−
3〕(0.40g)を脱水DME(25ml)に分散させ、あらかじ
めDME分散ゾル(Sol中のSiO2は0.21g)を仕込んでおい
たナス型フラスコに入れ、130℃で24時間撹拌還流を行
なった。反応終了後、真空減圧下で溶媒を蒸発して、再
分散性のある変性シリカ微粒子を得た。
得られたシリル化処理した変性シリカ粒子は反応時の溶
媒であるDMEに均質に再分散するのはもちろんのことク
ロロホルム、THFにも均質に再分散した。
実施例4 1,8−オクタンジオールから得られたポリオール〔II−
2〕(5.07g)を共沸脱水後、ソディュウムエトキシド
(5.57g)と無水エタノール(50ml)を加え、均一な溶
液とした。次にこれを真空減圧下で蒸発後、さらに100
℃まで加熱してエタノールを完全に除去する操作を1時
間行った。こうして得た固型物を四頭フラスコに移し、
乾燥した窒素雰囲気下、アリルクロリド(15g)と脱水D
ME(50ml)を加え、80℃で20時間撹拌還流させた。こう
して得た生成物中にはNaClが発生するので、これを除く
操作を次に行った。まづ始めに吸引ろ過を行い、NaClを
除去した。さらに残留したNaClを除くため、アリルクロ
リド、DMEを真空減圧下で蒸発させた後に、エーテル抽
出を行った。エーテル層を分取後、これを蒸発させ、さ
らに共沸を行いアリルエーテル化ポリマー〔III−2〕
を得た。(スキーム5) 続いて、アリルエーテル化ポリマー〔III−2〕(1.59
g)を四頭フラスコに入れ、乾燥窒素雰囲気下でエトキ
シジメチルシラン(1.89g)と脱水THF(50ml)を加え
た。さらに触媒としてH2PtCl6・6H2Oエタノール溶液
(0.06wt%、0.2ml)を加え、氷冷下1時間撹拌した。
その後室温で5時間撹拌し、さらに80℃で12時間還流し
た。ここで系内には黒色の副生物を生じるが、無水硫酸
マグネシウムを加えて振り混ぜ、ろ過することで除去し
た。ろ過は真空減圧下で蒸発を行い、アリルエーテルシ
リル化ポリマー〔I−4〕を得た。(スキーム6) 次に、このシリル化剤アリールエーテルーシリル化ポリ
マー〔I−4〕(0.5g)を脱水DME(25ml)に分散さ
せ、あらかじめDME分散ゾル(Sol中のSiO2は0.2g)を仕
込んでおいたナス型フラスコに入れ、130℃で24時間還
流を行なった。反応終了後、真空減圧下で溶媒を蒸発し
て、再分散性のある変性シリカ微粒子を得た。
得られたシリル化処理した変性シリカ粒子は、THF、ク
ロロホルム、DMEの有機溶媒に均質に分散した。
比較例1 1,6−ヘキサジオールから得られたポリオール〔IX〕
(3.05g)を共沸脱水後、DEDMS(7.10g)と溶媒の脱水T
HF(50ml)を仕込み、140℃で12時間反応させた。その
後、真空減圧下で溶媒と過剰分のDEDMSを蒸発させ、生
成物であるシリルエーテル化ポリマー〔X〕を得た。
(スキーム7) 次にこのシリル化剤、シリルエーテル化ポリマー〔X〕
(0.54g)を脱水DME(50ml)に分散させ、あらかじめDM
E分散ゾル(Sol中のSiO2は0.2g)を仕込んでおいたナス
型フラスコに入れ、130℃で24時間還流を行い、反応終
了後、真空減圧下で溶媒を蒸発してシリル化処理した変
性シリカ粒子を得た。
得られた変性シリカ粒子は、反応時の溶媒であるDMEへ
分散したところ、48時間静置後に容器の底に一部沈殿物
が見られた。
クロロホルム、THFでもDMEの場合と同様に一部沈殿物が
見られた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 式中、n=7〜15 m=10以上 R1=炭素数0〜6の範囲のアルキレン基(炭素数0の場
    合はR1が存在しないことを表わす) R2=炭素数1〜4の範囲のアルキル基 R3=炭素数1〜4の範囲のアルキル基 で表わさせるシリル化剤。
  2. 【請求項2】請求項1記載のシリル化剤でシリカ粒子を
    処理することにより得られた変性シリカ粒子。
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