JPH08337413A - シリカ粒子およびその製造方法 - Google Patents
シリカ粒子およびその製造方法Info
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- JPH08337413A JPH08337413A JP7148859A JP14885995A JPH08337413A JP H08337413 A JPH08337413 A JP H08337413A JP 7148859 A JP7148859 A JP 7148859A JP 14885995 A JP14885995 A JP 14885995A JP H08337413 A JPH08337413 A JP H08337413A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種標識材、液晶表示用スペーサなどに有用
な比較的大きな粒径を有し、かつ粒径の変動係数の小さ
いシリカ粒子を工業的に有利に提供すること。 【構成】 モノアルキルトリアルコキシシランおよびア
ルキルシリケート二量体からなる群より選択される少な
くとも１種で主としてなるシラン化合物をアルカリ性条
件下において加水分解する工程を包含するシリカ粒子の
製造方法が提供される。このシリカ粒子の平均粒子径は
０．１μｍから１００μｍであり、そして粒子径の変動
係数は１０％以下である。
な比較的大きな粒径を有し、かつ粒径の変動係数の小さ
いシリカ粒子を工業的に有利に提供すること。 【構成】 モノアルキルトリアルコキシシランおよびア
ルキルシリケート二量体からなる群より選択される少な
くとも１種で主としてなるシラン化合物をアルカリ性条
件下において加水分解する工程を包含するシリカ粒子の
製造方法が提供される。このシリカ粒子の平均粒子径は
０．１μｍから１００μｍであり、そして粒子径の変動
係数は１０％以下である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種標識材、標準粒
子、診断用担体、液晶表示素子用スペーサなどとして有
用なシリカ粒子に関する。
子、診断用担体、液晶表示素子用スペーサなどとして有
用なシリカ粒子に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリカ粒子の製造方法に関する最も古く
基本的な記載は、W.STOBERらによるJOURNAL OF COLLOID
AND INTERFACE SCIENCE、第26巻、第62〜69頁 (1968)
に詳細に述べられている。この文献は、シリカ粒子の製
造法として現在広く用いられているゾルゲル法の基礎と
なっている。一般に、シリカ粒子は、例えば特公平１−
５９９７４号公報、特公平３−５１６４３号公報、特公
平４−６１８１０号公報、特公平６−９５１８３号公報
などに開示されているように、例えば、テトラアルコキ
シシランのようなアルキルシリケートをアルカリ性の条
件下で加水分解・重縮合することにより得られる。これ
らのうち、液晶表示素子用スペーサなどに用いられる粒
径のそろった比較的大きなシリカ粒子は、特公平３−５
１６４３号公報、特公平４−６１８１０号公報、および
特公平６−９５１８３号公報に示すように、加水分解に
引き続いて、まず微細なシリカ粒子核（シリカのシード
粒子）を生成させ、次いで粒子核の成長を行う工程によ
り得られている。
基本的な記載は、W.STOBERらによるJOURNAL OF COLLOID
AND INTERFACE SCIENCE、第26巻、第62〜69頁 (1968)
に詳細に述べられている。この文献は、シリカ粒子の製
造法として現在広く用いられているゾルゲル法の基礎と
なっている。一般に、シリカ粒子は、例えば特公平１−
５９９７４号公報、特公平３−５１６４３号公報、特公
平４−６１８１０号公報、特公平６−９５１８３号公報
などに開示されているように、例えば、テトラアルコキ
シシランのようなアルキルシリケートをアルカリ性の条
件下で加水分解・重縮合することにより得られる。これ
らのうち、液晶表示素子用スペーサなどに用いられる粒
径のそろった比較的大きなシリカ粒子は、特公平３−５
１６４３号公報、特公平４−６１８１０号公報、および
特公平６−９５１８３号公報に示すように、加水分解に
引き続いて、まず微細なシリカ粒子核（シリカのシード
粒子）を生成させ、次いで粒子核の成長を行う工程によ
り得られている。
【０００３】アルキルシリケートを原料としてゾルゲル
法でシリカ粒子を製造する場合の大きな問題点は、多量
のアルコールを使用しなければならないこと、およびそ
れに伴って反応器のスケールを大きくしなければならな
いことである。例えば、上記の特公平６−９５１８３で
は、アンモニア水の存在下でアルキルシリケートを加水
分解してシリカの粒子核を生成し、この粒子核を成長さ
せることが記載されているが、このとき粒子の凝集を抑
制し粒径を均一にするため、多量のアルコールを使用し
ている。特公平１−５９９７４では、メタノール／アン
モニア水中におけるテトラエチルシリケートの加水分解
を、アンモニアおよび水の濃度を一定に保ちながら行
い、シリカ粒子を生成させている。この場合もアルコー
ルを多量に使用しており、そして１μｍ程度の粒径を得
るために反応容器を次々に大型化していかなければなら
ない。
法でシリカ粒子を製造する場合の大きな問題点は、多量
のアルコールを使用しなければならないこと、およびそ
れに伴って反応器のスケールを大きくしなければならな
いことである。例えば、上記の特公平６−９５１８３で
は、アンモニア水の存在下でアルキルシリケートを加水
分解してシリカの粒子核を生成し、この粒子核を成長さ
せることが記載されているが、このとき粒子の凝集を抑
制し粒径を均一にするため、多量のアルコールを使用し
ている。特公平１−５９９７４では、メタノール／アン
モニア水中におけるテトラエチルシリケートの加水分解
を、アンモニアおよび水の濃度を一定に保ちながら行
い、シリカ粒子を生成させている。この場合もアルコー
ルを多量に使用しており、そして１μｍ程度の粒径を得
るために反応容器を次々に大型化していかなければなら
ない。
【０００４】工業的見地からは、なるべくアルコールの
使用量を少なくし、その結果反応容器のスケールを小さ
くするのが有利であり、それらを可能にする技術的手段
が今日まで望まれていた。
使用量を少なくし、その結果反応容器のスケールを小さ
くするのが有利であり、それらを可能にする技術的手段
が今日まで望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来の問題を解決することであり、その目的は、製造工
程における反応器のスケールを小さくし、しかもそれら
の加水分解の際にアルカリの量を調節する必要がなく、
そして粒子径の揃った、任意の粒子径を有するシリカ粒
子の製造方法を提供することである。本発明の他の目的
は、上記の方法により得られる、粒子径の揃った任意の
粒子径のシリカ粒子を提供することである。
従来の問題を解決することであり、その目的は、製造工
程における反応器のスケールを小さくし、しかもそれら
の加水分解の際にアルカリの量を調節する必要がなく、
そして粒子径の揃った、任意の粒子径を有するシリカ粒
子の製造方法を提供することである。本発明の他の目的
は、上記の方法により得られる、粒子径の揃った任意の
粒子径のシリカ粒子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のシリカ粒子の製
造方法は、モノアルキルトリアルコキシシランおよびア
ルキルシリケート二量体からなる群より選択される少な
くとも１種で主としてなるシラン化合物をアルカリ性条
件下において加水分解・重縮合する工程を包含し、該シ
リカ粒子の平均粒子径は０．１μｍから１００μｍであ
り、そして粒子径の変動係数は１０％以下である。
造方法は、モノアルキルトリアルコキシシランおよびア
ルキルシリケート二量体からなる群より選択される少な
くとも１種で主としてなるシラン化合物をアルカリ性条
件下において加水分解・重縮合する工程を包含し、該シ
リカ粒子の平均粒子径は０．１μｍから１００μｍであ
り、そして粒子径の変動係数は１０％以下である。
【０００７】好適な実施態様においては、上記シラン化
合物中の三量体以上のアルキルシリケート多量体の含有
量は１０重量％以下である。
合物中の三量体以上のアルキルシリケート多量体の含有
量は１０重量％以下である。
【０００８】本発明のシリカ粒子は、上記シラン化合物
を、水およびアルコールを含有するアルカリ性溶液中で
加水分解・重縮合することにより得られる。好ましい実
施態様において、この加水分解・重縮合反応では、ま
ず、上記シラン化合物を０〜１０℃で０．５〜３時間反
応させることによりシリカのシード粒子を生成させ、次
いで１時間あたり５〜８℃の昇温速度で１５〜２０℃ま
で昇温して反応させることによりシード粒子の表面にシ
リカ被覆を形成し、シード粒子を成長させる。
を、水およびアルコールを含有するアルカリ性溶液中で
加水分解・重縮合することにより得られる。好ましい実
施態様において、この加水分解・重縮合反応では、ま
ず、上記シラン化合物を０〜１０℃で０．５〜３時間反
応させることによりシリカのシード粒子を生成させ、次
いで１時間あたり５〜８℃の昇温速度で１５〜２０℃ま
で昇温して反応させることによりシード粒子の表面にシ
リカ被覆を形成し、シード粒子を成長させる。
【０００９】上記シラン化合物の主成分であるモノアル
キルトリアルコキシシランおよびアルキルシリケート二
量体は、それぞれ、一般式Si(OR1)3R2および(RO)3SiOSi
(OR) 3で表される。
キルトリアルコキシシランおよびアルキルシリケート二
量体は、それぞれ、一般式Si(OR1)3R2および(RO)3SiOSi
(OR) 3で表される。
【００１０】ここで、R1、R2、およびRで表されるアル
キル基は、好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロ
ピル基、ブチル基などである。上記モノアルキルトリア
ルコキシシランには、例えば、メチルトリエトキシシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシ
ラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポ
キシシランなどが挙げられ、これらを単独で使用して
も、二種以上を混合して使用してもよい。上記アルキル
シリケート二量体には、テトラメチルシリケート二量
体、テトラエチルシリケート二量体、テトラプロピルシ
リケート二量体、テトラブチルシリケート二重体などが
挙げられ、これらを単独で使用しても、二種以上を混合
して使用してもよい。シラン化合物にはモノアルキルト
リアルコキシシランおよび／またはアルキルシリケート
二量体の縮合物が少量含まれていてもよい。ここで、シ
ラン化合物の純度は重要であり、三量体以上のアルキル
シリケート多量体の混入率が10％を超えると、反応時に
おいてゲル化が進行して反応系が不均一となり、粒径の
大きなシリカ粒子が得られなくなる恐れがある。
キル基は、好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロ
ピル基、ブチル基などである。上記モノアルキルトリア
ルコキシシランには、例えば、メチルトリエトキシシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシ
ラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポ
キシシランなどが挙げられ、これらを単独で使用して
も、二種以上を混合して使用してもよい。上記アルキル
シリケート二量体には、テトラメチルシリケート二量
体、テトラエチルシリケート二量体、テトラプロピルシ
リケート二量体、テトラブチルシリケート二重体などが
挙げられ、これらを単独で使用しても、二種以上を混合
して使用してもよい。シラン化合物にはモノアルキルト
リアルコキシシランおよび／またはアルキルシリケート
二量体の縮合物が少量含まれていてもよい。ここで、シ
ラン化合物の純度は重要であり、三量体以上のアルキル
シリケート多量体の混入率が10％を超えると、反応時に
おいてゲル化が進行して反応系が不均一となり、粒径の
大きなシリカ粒子が得られなくなる恐れがある。
【００１１】上記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、ブタノール、エチレング
リコール、プロピレングリコール等が挙げられ、特に、
エタノールが好ましい。これらのアルコールは、単独で
使用しても、二種以上を混合して使用してもよい。
タノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレング
リコール、プロピレングリコール等が挙げられ、特に、
エタノールが好ましい。これらのアルコールは、単独で
使用しても、二種以上を混合して使用してもよい。
【００１２】上記アルカリとしては、アンモニア（アン
モニア水、アンモニアガス）、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、第四級アンモニウム塩、アミン類などであ
る。特に、アンモニア水が好ましい。これらのアルカリ
は単独で使用しても、二種以上を混合して使用してもよ
い。これらのアルカリは触媒として働き、さらに形成さ
れたシリカ粒子を分散させる働きを有する。アルカリと
してアンモニアを用いる場合、反応液中のアンモニア濃
度が実質的に変化しても（例えば、アンモニア水のアル
コール溶液にシラン化合物のアルコール溶液を滴下して
いくとき、アンモニアの初期濃度が±５０％〜±１００
％変化しても）分散性の良好なシリカ粒子が得られる。
モニア水、アンモニアガス）、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、第四級アンモニウム塩、アミン類などであ
る。特に、アンモニア水が好ましい。これらのアルカリ
は単独で使用しても、二種以上を混合して使用してもよ
い。これらのアルカリは触媒として働き、さらに形成さ
れたシリカ粒子を分散させる働きを有する。アルカリと
してアンモニアを用いる場合、反応液中のアンモニア濃
度が実質的に変化しても（例えば、アンモニア水のアル
コール溶液にシラン化合物のアルコール溶液を滴下して
いくとき、アンモニアの初期濃度が±５０％〜±１００
％変化しても）分散性の良好なシリカ粒子が得られる。
【００１３】（シリカ粒子の製造方法）本発明において
は、まず、水、アルコールおよびアルカリを適量混合し
てアルカリ性溶液を調製する。そして、このアルカリ性
溶液を攪拌しながら、これに、上記シラン化合物を添加
する。
は、まず、水、アルコールおよびアルカリを適量混合し
てアルカリ性溶液を調製する。そして、このアルカリ性
溶液を攪拌しながら、これに、上記シラン化合物を添加
する。
【００１４】水およびアルコールの割合は、一般に、モ
ノアルキルトリアルコキシシランを用いる場合は、水95
〜25重量％、アルコール５〜75重量％であり、アルキル
シリケート二量体を用いる場合は、水５〜75重量％、ア
ルコール95〜25重量％である。アルカリは、一般に、溶
液のｐＨが８〜13になる量が用いられる。モノアルキル
トリアルコキシシランおよびアルキルシリケート二量体
は、一般に、上記アルカリ性溶液100重量部に対して、1
0〜80重量部が使用される。これらの量は少なすぎると
反応が充分に行われず、逆に多すぎると溶解性が悪くな
ることがある。
ノアルキルトリアルコキシシランを用いる場合は、水95
〜25重量％、アルコール５〜75重量％であり、アルキル
シリケート二量体を用いる場合は、水５〜75重量％、ア
ルコール95〜25重量％である。アルカリは、一般に、溶
液のｐＨが８〜13になる量が用いられる。モノアルキル
トリアルコキシシランおよびアルキルシリケート二量体
は、一般に、上記アルカリ性溶液100重量部に対して、1
0〜80重量部が使用される。これらの量は少なすぎると
反応が充分に行われず、逆に多すぎると溶解性が悪くな
ることがある。
【００１５】上記２種のシラン化合物は、原液のまま、
あるいは水またはアルコールなどに溶解させて用いら
れ、特に、上記の水およびアルコールを含有するアルカ
リ性溶液に溶解させて用いるのが好ましい。
あるいは水またはアルコールなどに溶解させて用いら
れ、特に、上記の水およびアルコールを含有するアルカ
リ性溶液に溶解させて用いるのが好ましい。
【００１６】さらに、上記のシラン化合物またはその溶
液は、シード粒子の生成反応に際し、その全量を一度に
添加してもよいが、好ましくは、反応の進行度に応じて
徐々に滴下する。シラン化合物またはその溶液は、シー
ド粒子の生成反応の際にその生成に必要とされる量だけ
を添加し、さらにシード粒子の成長反応の際にその成長
に必要とされる量を添加してもよい。この場合は、シー
ド粒子の生成反応に使用した溶液と同一組成の水および
アルコールを含有するアルカリ性溶液にシラン化合物を
溶解して用いることが好ましい。
液は、シード粒子の生成反応に際し、その全量を一度に
添加してもよいが、好ましくは、反応の進行度に応じて
徐々に滴下する。シラン化合物またはその溶液は、シー
ド粒子の生成反応の際にその生成に必要とされる量だけ
を添加し、さらにシード粒子の成長反応の際にその成長
に必要とされる量を添加してもよい。この場合は、シー
ド粒子の生成反応に使用した溶液と同一組成の水および
アルコールを含有するアルカリ性溶液にシラン化合物を
溶解して用いることが好ましい。
【００１７】上記混合物を０〜10℃で0.5〜３時間反応
させて、加水分解および重縮合させる。この反応によ
り、シリカのシード粒子が生成し、反応液中に分散され
る。シード粒子の粒径は、通常、0.05〜１μｍである。
させて、加水分解および重縮合させる。この反応によ
り、シリカのシード粒子が生成し、反応液中に分散され
る。シード粒子の粒径は、通常、0.05〜１μｍである。
【００１８】上記シード粒子の生成反応における反応温
度は、好ましくは、０〜10℃である。反応温度が０℃未
満では反応が充分に進行せず、シード粒子を得るのに長
時間を要する。反応温度が10℃を超えると反応速度が速
いために、生成したシード粒子同士が合着しやすくな
る。
度は、好ましくは、０〜10℃である。反応温度が０℃未
満では反応が充分に進行せず、シード粒子を得るのに長
時間を要する。反応温度が10℃を超えると反応速度が速
いために、生成したシード粒子同士が合着しやすくな
る。
【００１９】シード粒子の生成反応における反応時間
は、好ましくは、0.5〜３時間である。反応時間が0.5時
間未満ではシード粒子の生成が不充分である。反応時間
が３時間を超えるとシード粒子の合着が起こり得る。
は、好ましくは、0.5〜３時間である。反応時間が0.5時
間未満ではシード粒子の生成が不充分である。反応時間
が３時間を超えるとシード粒子の合着が起こり得る。
【００２０】次いで、得られたシード粒子の分散液（シ
ラン化合物、水、およびアルコールを含有するアルカリ
性溶液の反応液）を、１時間あたり５〜８℃の昇温速度
で15〜20℃まで昇温する。この反応により、残りのシラ
ン化合物が加水分解および重縮合し、シード粒子の表面
にシリカが生成し、シード粒子が成長する。
ラン化合物、水、およびアルコールを含有するアルカリ
性溶液の反応液）を、１時間あたり５〜８℃の昇温速度
で15〜20℃まで昇温する。この反応により、残りのシラ
ン化合物が加水分解および重縮合し、シード粒子の表面
にシリカが生成し、シード粒子が成長する。
【００２１】上記シード粒子の成長反応における昇温速
度は、好ましくは、１時間あたり５〜８℃である。昇温
速度が５℃／時間未満では反応速度が遅く、シード粒子
が成長するのに長時間を要する。昇温速度が８℃／時間
を超えると反応速度が速すぎ、成長途中にあるシード粒
子同士が合着しやすくなるため、異形粒子が多く生成し
得る。
度は、好ましくは、１時間あたり５〜８℃である。昇温
速度が５℃／時間未満では反応速度が遅く、シード粒子
が成長するのに長時間を要する。昇温速度が８℃／時間
を超えると反応速度が速すぎ、成長途中にあるシード粒
子同士が合着しやすくなるため、異形粒子が多く生成し
得る。
【００２２】シード粒子を成長させる際の昇温による最
終到達温度は、好ましくは、15〜20℃である。昇温後の
最終到達温度が15℃未満では反応は充分に進行せず、所
望の粒径のシリカ粒子を得るのに長時間を要する。最終
到達温度が20℃を超えると反応速度が速すぎ、成長途中
にあるシード粒子同士が合着しやすくなるため、異形粒
子を多く生成し得る。
終到達温度は、好ましくは、15〜20℃である。昇温後の
最終到達温度が15℃未満では反応は充分に進行せず、所
望の粒径のシリカ粒子を得るのに長時間を要する。最終
到達温度が20℃を超えると反応速度が速すぎ、成長途中
にあるシード粒子同士が合着しやすくなるため、異形粒
子を多く生成し得る。
【００２３】以上のようにして、所望の粒径および粒度
分布を有するシリカ粒子の分散液が得られる。上記反応
で調製したシリカ粒子の平均粒径は、通常、0.1〜100μ
ｍ、好ましくは0.5〜50μｍ、特に好ましくは1.5〜15μ
ｍであり、このようなシリカ粒子は、各種標識材、標準
粒子、診断用担体、液晶表示素子用スペーサなどに好適
である。粒子径が0.1μｍ未満では小さすぎて実用的で
なく、100μｍを超えると変動係数を10％以下に保つこ
とが困難である。このシリカ粒子の平均粒径は、シラン
化合物の添加量により調節することができる。例えば、
シラン化合物を滴下していった場合、シリカ粒子が所望
の粒径に達した時点で滴下を停止すればよい。シリカ粒
子の粒径の変動係数は、30％以下、好ましくは20％以
下、特に好ましくは10％以下である。30％を超えると、
粒径が不揃いであるために、標準粒子、液晶表示素子用
スペーサなどの用途に使用し得ない。
分布を有するシリカ粒子の分散液が得られる。上記反応
で調製したシリカ粒子の平均粒径は、通常、0.1〜100μ
ｍ、好ましくは0.5〜50μｍ、特に好ましくは1.5〜15μ
ｍであり、このようなシリカ粒子は、各種標識材、標準
粒子、診断用担体、液晶表示素子用スペーサなどに好適
である。粒子径が0.1μｍ未満では小さすぎて実用的で
なく、100μｍを超えると変動係数を10％以下に保つこ
とが困難である。このシリカ粒子の平均粒径は、シラン
化合物の添加量により調節することができる。例えば、
シラン化合物を滴下していった場合、シリカ粒子が所望
の粒径に達した時点で滴下を停止すればよい。シリカ粒
子の粒径の変動係数は、30％以下、好ましくは20％以
下、特に好ましくは10％以下である。30％を超えると、
粒径が不揃いであるために、標準粒子、液晶表示素子用
スペーサなどの用途に使用し得ない。
【００２４】
【作用】本発明のシリカ粒子の製造に使用するモノアル
キルトリアルコキシシランおよびアルキルシリケート二
量体は、いずれも１個のケイ素元素上に加水分解し得る
アルコキシ基を３個有する。このような化合物は、シリ
カ粒子の調製に従来汎用されていたテトラエトキシシラ
ンのような加水分解し得るアルコキシ基を４個有する化
合物に比べて、加水分解・重縮合反応により生じる架橋
の速度が小さい。モノアルキルトリアルコキシシランに
ついては反応により生じる架橋の度合いも小さい。従っ
て、溶媒であるアルコールの使用量が少なくても、反応
液をゲル化することなく、比較的低粘度で（つまり均一
に）反応を進行させることが可能である。
キルトリアルコキシシランおよびアルキルシリケート二
量体は、いずれも１個のケイ素元素上に加水分解し得る
アルコキシ基を３個有する。このような化合物は、シリ
カ粒子の調製に従来汎用されていたテトラエトキシシラ
ンのような加水分解し得るアルコキシ基を４個有する化
合物に比べて、加水分解・重縮合反応により生じる架橋
の速度が小さい。モノアルキルトリアルコキシシランに
ついては反応により生じる架橋の度合いも小さい。従っ
て、溶媒であるアルコールの使用量が少なくても、反応
液をゲル化することなく、比較的低粘度で（つまり均一
に）反応を進行させることが可能である。
【００２５】さらに、アルキルシリケート二量体につい
て述べれば、体積あたりのSiO2含有量は、アルキルシリ
ケートのそれに比べて高い。従って、反応器の容積効率
が改善される。例えば、テトラエチルシリケート(TEOS)
とテトラエチルシリケート二量体(TEOSダイマー)とを比
較してみる。TEOSの分子量は約208でありそのSiO2（式
量は約60）含有量は28.8％である。一方、TEOSダイマー
の分子量は約342で、そのSiO2含有量は35.1％である。
従って、両者の比重はほぼ等しいので、TEOSダイマーの
体積あたりのSiO2含有量はTEOSのそれの1.22倍であり、
反応器のスケールを82％程度までに縮小することができ
る。すなわち、容積効率が20％程度改善される。このこ
とは工業的に非常に有利であり、例えば、製造工程にお
いて反応器の大きさを３回スケールアップする場合、反
応器のスケールはTEOSを用いる場合の57％でよいことを
意味している。
て述べれば、体積あたりのSiO2含有量は、アルキルシリ
ケートのそれに比べて高い。従って、反応器の容積効率
が改善される。例えば、テトラエチルシリケート(TEOS)
とテトラエチルシリケート二量体(TEOSダイマー)とを比
較してみる。TEOSの分子量は約208でありそのSiO2（式
量は約60）含有量は28.8％である。一方、TEOSダイマー
の分子量は約342で、そのSiO2含有量は35.1％である。
従って、両者の比重はほぼ等しいので、TEOSダイマーの
体積あたりのSiO2含有量はTEOSのそれの1.22倍であり、
反応器のスケールを82％程度までに縮小することができ
る。すなわち、容積効率が20％程度改善される。このこ
とは工業的に非常に有利であり、例えば、製造工程にお
いて反応器の大きさを３回スケールアップする場合、反
応器のスケールはTEOSを用いる場合の57％でよいことを
意味している。
【００２６】以上のように特定の原料を使用して反応を
行うことにより、所望の粒径を有し、かつ粒子径の変動
係数の小さいシリカ粒子が得られる。
行うことにより、所望の粒径を有し、かつ粒子径の変動
係数の小さいシリカ粒子が得られる。
【００２７】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００２８】（実施例１）28重量％のアンモニア水100
ｇとエタノール30mlの混合液を攪拌しながら、これに、
メチルトリエトキシシラン25ｇとエタノール30mlとの混
合液を１ml／分の速度で添加し、５℃の温度で３時間反
応させた。この反応により、シリカのシード粒子が生成
し、これが分散した反応液が得られた。
ｇとエタノール30mlの混合液を攪拌しながら、これに、
メチルトリエトキシシラン25ｇとエタノール30mlとの混
合液を１ml／分の速度で添加し、５℃の温度で３時間反
応させた。この反応により、シリカのシード粒子が生成
し、これが分散した反応液が得られた。
【００２９】次いで、シード粒子が分散した上記反応液
を５℃／１時間の昇温速度で昇温し、２時間後（15℃）
に反応を終了した。この反応により、シード粒子の表面
にシリカが生成付着し、シード粒子が成長した。このと
きのアンモニアの濃度変化は初期濃度に対して−36％で
あった。
を５℃／１時間の昇温速度で昇温し、２時間後（15℃）
に反応を終了した。この反応により、シード粒子の表面
にシリカが生成付着し、シード粒子が成長した。このと
きのアンモニアの濃度変化は初期濃度に対して−36％で
あった。
【００３０】シード粒子が成長した上記反応液からシリ
カ粒子を分離し、合着のない均一な球状のシリカ粒子を
得た。シリカ粒子の平均粒径、粒径の標準偏差および変
動係数を表１にまとめて示す。なお、変動係数を次式よ
り求めた： 変動係数（％）＝（標準偏差／平均粒径）×100 （実施例２〜６）シード粒子の生成反応条件およびシー
ド粒子の成長反応条件を、表１に示すように変更したこ
と以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
カ粒子を分離し、合着のない均一な球状のシリカ粒子を
得た。シリカ粒子の平均粒径、粒径の標準偏差および変
動係数を表１にまとめて示す。なお、変動係数を次式よ
り求めた： 変動係数（％）＝（標準偏差／平均粒径）×100 （実施例２〜６）シード粒子の生成反応条件およびシー
ド粒子の成長反応条件を、表１に示すように変更したこ
と以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３１】（比較例１〜６）シード粒子の生成反応条
件およびシード粒子の成長反応条件を、表１に示すよう
に変更したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を
表１に示す。
件およびシード粒子の成長反応条件を、表１に示すよう
に変更したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を
表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】（実施例７）28重量％のアンモニア水25ｇ
とエタノール50mlの混合液を攪拌しながら、これに、テ
トラエチルシリケート二量体10ｇとエタノール30mlとの
混合液を１ml／分の速度で添加し、５℃の温度で３時間
反応させた。この反応により、シリカのシード粒子が生
成し、これが分散した反応液が得られた。
とエタノール50mlの混合液を攪拌しながら、これに、テ
トラエチルシリケート二量体10ｇとエタノール30mlとの
混合液を１ml／分の速度で添加し、５℃の温度で３時間
反応させた。この反応により、シリカのシード粒子が生
成し、これが分散した反応液が得られた。
【００３４】次いで、シード粒子が分散した上記反応液
を５℃／１時間の昇温速度で昇温し、２時間後（15℃）
に反応を終了した。この反応により、シード粒子の表面
にシリカが生成付着し、シード粒子が成長した。このと
きのアンモニアの濃度変化は初期濃度に対して−73％で
あった。
を５℃／１時間の昇温速度で昇温し、２時間後（15℃）
に反応を終了した。この反応により、シード粒子の表面
にシリカが生成付着し、シード粒子が成長した。このと
きのアンモニアの濃度変化は初期濃度に対して−73％で
あった。
【００３５】シード粒子が成長した上記反応液からシリ
カ粒子を分離し、合着のない均一な球状のシリカ粒子を
得た。シリカ粒子の平均粒径、粒径の標準偏差および変
動係数を表２にまとめて示す。
カ粒子を分離し、合着のない均一な球状のシリカ粒子を
得た。シリカ粒子の平均粒径、粒径の標準偏差および変
動係数を表２にまとめて示す。
【００３６】（実施例８〜１２）シード粒子の生成反応
条件およびシード粒子の成長反応条件を、表２に示すよ
うに変更したこと以外は実施例７と同様に行った。結果
を表２に示す。
条件およびシード粒子の成長反応条件を、表２に示すよ
うに変更したこと以外は実施例７と同様に行った。結果
を表２に示す。
【００３７】（比較例７〜１２）シード粒子の生成反応
条件およびシード粒子の成長反応条件を、表２に示すよ
うに変更したこと以外は実施例７と同様に行った。結果
を表２に示す。
条件およびシード粒子の成長反応条件を、表２に示すよ
うに変更したこと以外は実施例７と同様に行った。結果
を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表１および表２より、モノアルキルトリア
ルコキシシランまたはアルキルシリケート二量体を使用
する際、反応条件をある程度（例えば、上記の好ましい
反応条件）制御することにより、合着がなく、しかも平
均粒径の大きなシリカ粒子（いずれの実施例も1.3μｍ
以上）が得られることが分かる。
ルコキシシランまたはアルキルシリケート二量体を使用
する際、反応条件をある程度（例えば、上記の好ましい
反応条件）制御することにより、合着がなく、しかも平
均粒径の大きなシリカ粒子（いずれの実施例も1.3μｍ
以上）が得られることが分かる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、モノアルキルトリアル
コキシシランおよび／またはアルキルシリケート二量体
を使用して、工業的に有利にシリカ粒子が得られる。さ
らに、このようにして得られるシリカ粒子は所望の粒径
を有し得る。例えば、平均粒径が0.1〜100μｍの範囲の
比較的大きな粒径を有し、粒子径の変動係数が10％以下
であるシリカ粒子が容易に得られる。本発明のシリカ粒
子は、各種標識材、標準粒子、診断用担体、液晶表示用
スペーサなどとして有用である。
コキシシランおよび／またはアルキルシリケート二量体
を使用して、工業的に有利にシリカ粒子が得られる。さ
らに、このようにして得られるシリカ粒子は所望の粒径
を有し得る。例えば、平均粒径が0.1〜100μｍの範囲の
比較的大きな粒径を有し、粒子径の変動係数が10％以下
であるシリカ粒子が容易に得られる。本発明のシリカ粒
子は、各種標識材、標準粒子、診断用担体、液晶表示用
スペーサなどとして有用である。
Claims (4)
- 【請求項１】 モノアルキルトリアルコキシシランおよ
びアルキルシリケート二量体からなる群より選択される
少なくとも１種で主としてなるシラン化合物をアルカリ
性条件下において加水分解・重縮合する工程を包含する
シリカ粒子の製造方法であって、該シリカ粒子の平均粒
子径が０．１μｍから１００μｍであり、そして粒子径
の変動係数が１０％以下であることを特徴とする、シリ
カ粒子の製造方法。 - 【請求項２】 前記シラン化合物中の三量体以上のアル
キルシリケート多量体の含有量が１０重量％以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載のシリカ粒子の製造
方法。 - 【請求項３】 モノアルキルトリアルコキシシランおよ
びアルキルシリケート二量体からなる群より選択される
少なくとも１種で主としてなるシラン化合物をアルカリ
性条件下において加水分解・重縮合して得られるシリカ
粒子であって、該シリカ粒子の平均粒子径が０．１μｍ
から１００μｍであり、そして粒子径の変動係数が１０
％以下であることを特徴とする、シリカ粒子。 - 【請求項４】 前記シラン化合物中の三量体以上のアル
キルシリケート多量体の含有量が１０重量％以下である
ことを特徴とする、請求項３に記載のシリカ粒子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148859A JPH08337413A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | シリカ粒子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148859A JPH08337413A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | シリカ粒子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08337413A true JPH08337413A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15462343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7148859A Pending JPH08337413A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | シリカ粒子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08337413A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002037620A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 真球状シリカ粒子集合体、その製造方法およびそれを用いた樹脂組成物 |
| US6359667B1 (en) * | 1998-02-09 | 2002-03-19 | Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. | Organopolysiloxane fine particles, process for the production thereof and liquid crystal displays |
| JP2006216388A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Sekisui Chem Co Ltd | 導電性微粒子及び異方性導電材料 |
| US20140315031A1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Hiromitsu Furuichi | Silicone coating material and transparent substrate having heat-shielding structure |
| CN115178245A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-14 | 南通裕弘分析仪器有限公司 | 一种有机无机杂化硅胶颗粒的制备方法及其应用 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP7148859A patent/JPH08337413A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6359667B1 (en) * | 1998-02-09 | 2002-03-19 | Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. | Organopolysiloxane fine particles, process for the production thereof and liquid crystal displays |
| JP2002037620A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 真球状シリカ粒子集合体、その製造方法およびそれを用いた樹脂組成物 |
| JP4605864B2 (ja) * | 2000-07-25 | 2011-01-05 | 宇部日東化成株式会社 | 真球状シリカ粒子集合体の製造方法 |
| JP2006216388A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Sekisui Chem Co Ltd | 導電性微粒子及び異方性導電材料 |
| JP4593302B2 (ja) * | 2005-02-03 | 2010-12-08 | 積水化学工業株式会社 | 導電性微粒子及び異方性導電材料 |
| US20140315031A1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Hiromitsu Furuichi | Silicone coating material and transparent substrate having heat-shielding structure |
| CN115178245A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-14 | 南通裕弘分析仪器有限公司 | 一种有机无机杂化硅胶颗粒的制备方法及其应用 |
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