JPH1081507A - 磁性体非晶質シリカ複合粒子及びその製造方法 - Google Patents

磁性体非晶質シリカ複合粒子及びその製造方法

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JPH1081507A
JPH1081507A JP8253964A JP25396496A JPH1081507A JP H1081507 A JPH1081507 A JP H1081507A JP 8253964 A JP8253964 A JP 8253964A JP 25396496 A JP25396496 A JP 25396496A JP H1081507 A JPH1081507 A JP H1081507A
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magnetic
amorphous silica
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composite particles
acid
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JP8253964A
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Yuji Washio
雄二 鷲尾
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Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
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Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0063Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use in a non-magnetic matrix, e.g. granular solids

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非晶質シリカと磁性体とが、両者の作用を発
現するのに適した量比で含有され、しかも新規な複合構
造を有する磁性体非晶質シリカ複合粒子及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 非晶質シリカのマトリックスと該マトリ
ックス中に分散されたSiO2 当たり1乃至100重量
%の磁性体粒子との組成物から成ることを特徴とする磁
性体非晶質シリカ複合粒子で、ケイ酸アルカリの酸の中
和過程で直接磁性体非晶質シリカ複合粒子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性体非晶質シリカ複
合粒子及びの製造方法に関するもので、より詳細には、
非晶質シリカのマトリックス中に磁性体粒子が分散した
組成物から成る複合粒子及びケイ酸アルカリの酸の中和
過程で直接磁性体非晶質シリカ複合粒子を製造する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁性体とケイ酸質材料との複合粒
子は、種々の磁性材料として、また吸着剤や担体に磁気
的吸着性を付与する目的にも使用されている。
【0003】例えば、特開昭60−75330号公報に
は、ゼオライト生成用反応混合物中へ個々の磁化性粒子
を導入して強磁性粒子の表面上にゼオライトを生成させ
ることを特徴とする磁化性ゼオライト複合材の製造方法
が記載され、このものは、磁気的安定化流動床プロセス
に有用であることが記載されている。
【0004】特開平7−235407号公報には、表面
にシリカゲルを持ち、中心部に耐食コートを施した強磁
性体を含む磁気粒子が記載されており、この磁気粒子
は、試料と混合或いは反応させた後に、効率的に且つ選
択的に試料と分離できることが記載されている。
【0005】特開平5−170425号公報には、加水
分解性の銅、鉄、ジルコニウム、アルミニウム、クロミ
ウム及びイットリウムから選ばれた金属塩の水溶液中に
シリカ粒子を均一に分散せしめ、次いで加水分解反応に
よりシリカ粒子上に金属化合物被覆層を形成させる複合
粒子の製造法が記載されており、この複合粒子は、磁性
材料等として有用であることが示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の公知の方法は、非晶質シリカと磁性体との比率を初期
の範囲に設定することが必ずしも容易でなく、更に非晶
質シリカと磁性体との複合状態も必ずしも均一且つ一様
でないという問題があった。
【0007】本発明者らは、先に、特開平5−1939
27号公報において、ケイ酸アルカリの酸による中和過
程でアクリルアミド系水溶性高分子を凝集成長剤として
添加して非晶質シリカ球状粒子を製造する方法、並びに
特開平7−232911号公報において、同様の方法
に、凝集成長剤としてカルボキシメチルセルロース(C
MC)を用いる方法を提案したが、これらの方法におい
て、ケイ酸アルカリ中に磁性体粒子を分散させておく
と、非晶質シリカのマトリックス中に磁性体粒子が分散
した新規複合構造の磁性体非晶質シリカ複合粒子が得ら
れることを見いだした。
【0008】本発明の目的は、非晶質シリカと磁性体と
が、両者の作用を発現するのに適した量比で含有され、
しかも新規な複合構造を有する磁性体非晶質シリカ複合
粒子及びその製造方法を提供するにある。
【0009】本発明の他の目的は、非晶質シリカと磁性
体との算術平均値に比して増大した比表面積と細孔容積
とを有し、更に増大したマクロポアをも有する磁性体非
晶質シリカ複合粒子及びその製造方法を提供するにあ
る。
【0010】本発明の更に他の目的は、操作が簡単で、
生産性に優れた磁性体非晶質シリカ複合粒子の製造方法
を提供するにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、非晶質
シリカのマトリックスと該マトリックス中に分散された
SiO2 当たり1乃至100重量%の磁性体粒子との組
成物から成ることを特徴とする磁性体非晶質シリカ複合
粒子が提供される。
【0012】本発明によればまた、ケイ酸アルカリ水溶
液、磁性体粒子、水溶性重合体及び部分中和量の酸水溶
液を混合し、この混合液を放置してケイ酸アルカリの部
分中和物と磁性体とから成る粒状物を生成させ、この粒
状物を分離した後、酸で中和することを特徴とする磁性
体非晶質シリカ複合粒子の製造方法が提供される。
【0013】本発明の磁性体非晶質シリカ複合粒子は、 1.前記複合粒子は200乃至800m2 /gのBET
比表面積と0.1乃至0.6mL/gの細孔半径18乃
至1000オングストロームでの細孔容積とを有するこ
と、 2.細孔半径150乃至1000オングストロームでの
細孔容積(マクロポア)が0.01乃至0.4mL/g
の範囲にあること、 3.吸油量(JIS K5101.21)が30乃至1
00mL/100gの範囲にあること、 4.電子顕微鏡写真法で0.5乃至50μmの数平均粒
径を有すること、 5.球形乃至球形に近い粒子形状を有すること、 6.磁性体がフェライトであること、 が好ましい。
【0014】本発明の製造方法においては、 1.ケイ酸アルカリ中のSiO2 を基準にして1乃至1
00重量%の磁性体粒子を混合すること、 2.混合液のゲル化直前の粘度が20センチポイズ以上
であること、 3.ケイ酸アルカリが式、 Na2 O・mSiO2 ・nH2O 式中mは、1乃至4の数、nは、0もしくは任意の整数
である、の組成を有するケイ酸ナトリウムであること、 4.水溶性重合体がカルボキシメチルセルロース(CM
C)であること。 5.酸が硫酸であること、 6.ケイ酸アルカリ水溶液に磁性体粒子を分散させ、こ
の分散液を水溶性重合体の溶液と混合し、最後に酸水溶
液を混合すること、 7.部分中和に際して、酸を混合液のpHが10.2乃
至11.2になるように添加すること、が好ましい。
【0015】
【発明の実施形態】本発明の磁性体非晶質シリカ複合粒
子では、非晶質シリカのマトリックスと、このマトリッ
クス中に分散した磁性体粒子とからなることが一つの特
徴である。即ち、この複合粒子では、粒子の表面も粒子
の内部も、非晶質シリカ及び磁性体粒子の分布が一様で
あり、非晶質シリカの種々の特性、例えば吸着性、水分
吸着性、充填剤機能、担体機能等と、磁性体としての磁
気的特性とが有効に発現される。
【0016】添付図面の図1及び図2は、本発明の磁性
体非晶質シリカ複合粒子の走査型電子顕微鏡写真であ
り、図1は反射電子像で粒子の表面をみたものであり、
一方図2は二次電子像でみたものである(詳細は後述す
る実施例参照)が、両者の写真に格別の相違がみられな
いことから、本発明の磁性体非晶質シリカ複合粒子で
は、粒子内部も表面も組織乃至構造が均一であることが
推測される。
【0017】本発明の磁性体非晶質シリカ複合粒子で
は、磁性体粒子が、非晶質シリカのマトリックス中に、
SiO2 当たり1乃至100重量%、特に5乃至70重
量%の量で存在することも重要である。即ち、磁性体粒
子の量が上記範囲よりも低い場合、磁気的特性、例えば
複合粒子が磁石に吸引される力が弱くなり、本発明の目
的に適さない。一方、磁性体粒子の量が上記範囲よりも
多いと、磁性体粒子が非晶質シリカのマトリックスに含
まれずにフリーで存在するようになったり、或いは定形
粒子以外の不定形粒子でしかも粒径の小さいものが混在
するようになって、不都合である。
【0018】本発明の磁性体非晶質シリカ複合粒子で
は、細孔容積が、非晶質シリカ及び磁性体粒子の相加平
均値に比してむしろ増大する傾向があるという驚くべき
特性を示す。
【0019】図4は、組成物中の磁性体粒子の含有量を
横軸とし、細孔容積を縦軸として、磁性体非晶質シリカ
複合粒子の細孔半径18乃至1000オングストローム
での細孔容積及び細孔半径150乃至1000オングス
トロームでの細孔容積(マクロポア)をプロットしたも
のであるが、本発明で規定した配合比の範囲内では、細
孔半径150乃至1000オングストロームでの細孔容
積については、相加平均値(図4の直線)よりも大きい
細孔容積を示していることが分かる。
【0020】以上の結果から、本発明の磁性体非晶質シ
リカ複合粒子では、磁性体粒子を含有させているにもか
かわらず、吸着性や有効物質の担持性等の特性の低下が
少ないことが明らかとなる。また、この磁性体非晶質シ
リカ複合粒子では、マクロポアが増大しているため、物
質の吸着サイトへの移動や吸着サイトからの移動が容易
であり、吸着速度や脱着速度にも優れていることが明ら
かである。
【0021】本発明においては、ケイ酸アルカリ水溶
液、磁性体粒子、水溶性重合体及び部分中和量の酸水溶
液を混合し、この混合液を放置してケイ酸アルカリの部
分中和物と磁性体とから成る粒状物を生成させ、この粒
状物を分離した後、酸で中和することにより、磁性体非
晶質シリカ複合粒子を製造する。
【0022】この反応系では、水溶性高分子が凝集成長
剤として作用し、ケイ酸アルカリの部分中和物を粒状
物、即ち房状集合物に成長させるが、この凝集成長の
際、系中に共存する磁性体粒子を巻き込んで粒状物とな
る。かくして、この粒状物を中和することにより、非晶
質シリカがマトリックスとなり、このマトリックスに磁
性体粒子が一様且つ均一に分布した複合粒子が生成する
のである。
【0023】[ケイ酸アルカリ]本発明で原料として用
いるケイ酸アルカリとしては、式 Na2 O・mSiO2 ・nH2O 式中、mは1乃至4の数、特に2.5乃至3.5の数、
nは、0もしくは任意の整数である、の組成を有するケ
イ酸アルカリ、特にケイ酸ナトリウムの水溶液を使用す
る。このケイ酸アルカリの組成は、混合液の安定性と生
成する粒状物の収率及び粒子サイズとに関係している。
SiO2 のモル比(m)が上記範囲よりも小さいと、部
分中和粒子の析出がしにくくなり、収率が低下したり粒
子形状や粒子形態が不揃いになり易く、また部分中和に
多量の酸が必要になり好ましくない。一方、SiO2
モル比が上記範囲よりも大きくなると、混合液の安定性
が低下して、粒子形態が真球状から外れたものとなった
り、粒径分布もシャープでなくなる等の不都合がある。
【0024】[磁性体粒子]本発明に用いる磁性体粒子
は、一般にフェライト、マグネタイト或いは鉄粉等のそ
れ自体公知の磁性材料から成るが、微粒子状のものが分
散性の点で好ましい。粒子形状は、球状、立方体状、不
定形等の任意のものであってよい。
【0025】磁性体粒子の粒子径は、一般に電子顕微鏡
法による粒径で表して 0.2乃至50μm、特に0.
5乃至30μmのものが好適である。
【0026】また、磁性体粒子の見掛けの密度は、磁性
体の組成や、表面構造或いは粒径等によっても相違する
が、一般に0.1乃至1.0g/cc,特に0.2乃至
0.8g/ccの範囲にある。更に、磁性体粒子の飽和
磁化は1乃至100Oe、特に5乃至80Oeの範囲に
あるのがよい。
【0027】この磁性粉としては、それ自体公知の磁性
体粉末の任意のものを用いることができ、例えば、四三
酸化鉄(Fe3 4 ) 、三二酸化鉄(γ−Fe2 3 )
等の強磁性の鉄酸化物や、酸化鉄亜鉛(ZnFe
2 4 )、酸化鉄イットリウム(Y3Fe5 12)、酸化
カドミウム(CdFe2 4 )、酸化鉄ガドリウム(G
3Fe5 12)、酸化鉄銅(CuFe2 4 )、酸化鉄
鉛(PbFe1219)、酸化鉄ネオジウム(NdFeO
3 )、酸化鉄バリウム(BaFe1219)、酸化鉄マンガ
ン(MnFe2 4 )、酸化鉄ランタン(LaFe
3 )或いはこれらの複合物等のフェライト類、或いは
鉄粉(Fe)、コバルト粉(Co)、ニッケル粉(N
i)等強磁性金属乃至合金類等を単独或いは組み合わせ
で、更に上記以外のマンガン、亜鉛、鉄、コバルト、ニ
ッケル、銅の何れか1種以上を含むフェライトも用いる
ことができる。
【0028】磁性体粒子の電気抵抗は、高抵抗のもので
も、低抵抗のものでもよく、一般に体積固有抵抗が10
5 乃至109 Ω・cm、特に107 乃至108 Ω・cmのも
のが使用される。
【0029】[凝集成長剤]本発明においては、凝集成
長助剤として、水溶性高分子を使用する。水溶性高分子
としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、澱
粉、グアーガム、ローカストビーンガム、アラビヤガ
ム、トラガントガム、プリテイシュガム、クリスタルガ
ム、セネガールガム、PVA、メチールセルロース、ポ
リアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ヒドロキシ
エチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロー
ス、ポリエチレングリコール等が使用されるが、CMC
が特に好適である。
【0030】カルボキシメチルセルロース(以下CMC
とすることがある)は、セルロースの水酸基にカルボキ
シメチル基が導入されたセルロースエーテルであって、
セルロースグリコール酸とも呼ばれている。理論的に
は、セルロース単位当りの3個の水酸基全部をエーテル
化したエーテル化度3のCMCを製造することも可能で
あるが、市販されている多くのCMCのエーテル化度は
おおよそ0.5乃至1.0の範囲であるが、最近では
1.0以上のものも広く市販されている。一般に、CM
Cとはそのナトリウム塩であるナトリウムカルボキシメ
チルセルロース(Na−CMC)をさす場合が多く、こ
のものは本発明の目的に有利に使用できる。なおCMC
のエーテル化度の値は、CMC工業会発行の灰分アルカ
リ法により得られた値である。本発明では、エーテル化
度が0.5以上、特に0.8以上、最も好適には1より
も大きいカルボキシメチルセルロースを凝集成長剤とし
て使用することのが好適である。また、CMCの粘度
は、一般の水溶性ポリマーと同じく、主にCMCを形成
するセルロース分子の重合度に左右され、粘度が高い
と、粒状物の生成析出、濾過分離が困難となる傾向があ
り、本発明に用いるCMCはあまり高分子でないものが
好ましく、上記する重合度で表して10乃至3000、
好ましくは200乃至1000であるのがよい。
【0031】本発明では、上記水溶性高分子と組み合わ
せで、水溶性無機電解質或いは他の水溶性高分子から成
る凝集成長助剤を使用することもできる。水溶性無機電
解質としては、水溶性であって、ゾル等に対して凝集作
用を有する無機の電解質であれば任意のものを使用する
ことができるが、周期律表第1族、第2族、第3族、第
4族金属或いは他の遷移金属の鉱酸塩或いは有機酸塩が
使用され、その適当な例は次の通りである。
【0032】アルカリ金属塩、例えばNaCl、Na2
SO4 等のアルカリ金属の鉱酸塩;アルカリ土類金属
塩、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マ
グネシウム、硝酸カルシウム等の鉱酸塩;塩化亜鉛、硫
酸亜鉛、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸チ
タニル等の他の水溶性金属塩。
【0033】これらの内でも、アルカリ金属塩は好適な
凝集成長助剤の一つである。というのは、上記アルカリ
金属塩は部分中和や完全中和に際して副生する成分であ
り、最終粒状シリカを分離した濾液中に含有されてお
り、これを再使用して混合液に添加することにより、回
収水溶性高分子とともに有効に再利用できるからであ
る。
【0034】一方、多価金属塩は1価金属塩に比してゾ
ルに対する凝集作用が大きく、1価金属に比して少量の
添加で部分中和シリカの凝集成長作用が大である。従っ
て、多価金属種の混入が許容される場合には、多価金属
塩を使用することも許容される。
【0035】[酸]酸としては、種々の無機酸や有機酸
が使用されるが、経済的見地からは、硫酸、塩酸、硝
酸、リン酸等の鉱酸を用いるのがよく、これらの内で
も、粒状物の収率や、粒径及び形態の一様さの点で硫酸
が最も優れている。均質な反応を行うためには、希釈水
溶液の形で用いるのがよく、一般に1乃至15重量%の
濃度で使用するがよい。更にこれらの酸にはNaCl等
の水溶性電解質、特に酸性塩、中性塩を加えておいても
良い。混合に際しても使用する酸の量は部分中和により
均質な混合溶液(透明である)を生成するようなもので
あり、混合液のpHが10.2乃至11.2、特に1
0.5乃至11.0となるような量で用いるのがよい。
【0036】[混合及び粒状物の析出]本発明におい
て、ケイ酸アルカリ水溶液に磁性体粒子を添加し、これ
を混合するすることが、磁性体粒子を非晶質シリカのマ
トリックス中に確実に取り込む上で有利である。次い
で、この混合物と水溶性重合体とを十分に混合する。最
後に、これら3成分の混合物と酸とを十分混合して、均
質化させた後、この混合液を静置して部分中和物の粒状
物を析出させる。
【0037】この析出条件としては、一般に0乃至10
0℃好適には10乃至40℃の温度で1乃至50時間、
好適には3乃至20時間程度の放置が適している。一般
に温度が低い程、析出粒子の粒径が大きくなり、温度が
高い程析出粒子の粒径が小さくなる。かくして温度の制
御により、粒状物を制御しうることが本発明の利点の一
つである。析出した粒子と母液とを分離し、水に再分散
した粒子は、酸を加え中和した後、水洗、乾燥、分級等
の操作を行って製品とする。分離した母液や中和後の分
散液には未析出のシリカ分や、CMCが含有されている
ので、これらは次の混合析出に有効に再利用できること
になる。
【0038】また必要に応じて、混合液に、粒径が微細
な任意のシリカゾル、シリカゲルまたは無水シリカ粉末
を核剤或いは増量剤として、シリカ全重量当りSiO2
基準で前述した量で予め添加しておくことも出来る。用
いるシリカはサブミクロンの粒径を有することが好まし
い。
【0039】更にまた必要に応じて、シリカ以外のチタ
ニウム、ジルコニウム、錫セレン、ビスマス、アンチモ
ン等の水酸化物及び酸化物の微粒子、特にサブミクロン
粒子又はニッケル、ステンレス、金等の金属微粒子であ
る例えば任意のゾル及びスラリーを混合液に添加してお
くことで、これらの粒子を均一に分散、包含された本発
明による球状のシリカ粒子が得られる。
【0040】シリカゾルの適当な例としては、スノーテ
ックス(日産化学(株)製)リユドックス等が好適に使
用されるが、ケイ酸アルカリを鉱酸で処理して得られる
酸性シリカゾルを用いることも出来る。
【0041】微小粒径のシリカゾル乃至無水シリカ粉末
としては、アエロジル(日本アエロジル(株)製)、ヒ
ュームドシリカ(W・R・グレース製)等が好適に使用
される。これらの乾式法シリカは、一次粒子径は微細で
あるが、かなり大きい二次粒子に凝集しているので、湿
式微粉砕し、分散粒径が1μm以下となったスラリーと
して使用することが好ましい。有機シラン、例えばトリ
アルコキシシラン類を加水分解して得られるシリカは、
疎水性であり、一次粒子径が微細で凝集した粒子も少な
いため、疎水性を付与する目的には好適なものである。
【0042】その他、比較的に微細粒子であるチタン
白、亜鉛華、ペンガラ、鉄黒、黄色酸化鉄、アルミノケ
イ酸塩、ゼオライト、ハイドロタルサイト、ドーソナイ
ト、リチウムアルミニウムカーボネート、フィロケイ酸
塩、白土、活性アルミナ、ネフェリン、チタンエロー、
酸化クロムグリーン、群青、紺青、炭カル、カーボンブ
ラックの顔料粒子を核粒子として添加してもよい。
【0043】また本発明においては、上記した無機成分
の他に、CMCの凝集成長剤としての作用を阻害させな
い範囲内において、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、防曇
剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、酸化防止剤、抗菌剤
等の有機成分も球状のシリカ粒子が成長する前或いはそ
の後の任意の段階で系中に添加し配合することもでき
る。
【0044】また、この磁性体非晶質シリカは、金属石
鹸、樹脂酸石鹸、各種樹脂乃至ワックス類、シラン系、
アルミナ系、チタン系、ジルコニウム系等のカップリン
グ剤や各種オイル、各種金属の酸化物もしくは水酸化物
やシリカコーティング等を所望により施すことができ
る。
【0045】更にまた、本発明で得られる磁性体非晶質
シリカ複合粒子を前駆体として、この表面にマグネシウ
ム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム等のアルカ
リ土類金属、亜鉛等を水酸化物、酸化物又は無機酸塩或
いは有機酸塩で反応させて、前駆体の粒状構造が維持さ
れ且つ粒子の表層部を例えばフィロケイ酸マグネシウ
ム、フィロケイ酸亜鉛等のような磁性体非晶質シリカ複
合粒子に変性させることも出来る。このものは、金属種
により表面の性質が親油性になり、樹脂中への分散性に
特に優れており、また脱臭、消臭作用も認められる。前
記アルカリ土類金属の水酸化物等は、全体当たり酸化物
基準で1乃至20重量%となる量で使用すればよい。
【0046】これらの特性を利用して、本発明による磁
性体非晶質シリカ複合粒子は、メタロセン触媒を用いて
製造した樹脂はもちろんのこと、種々の熱可塑性樹脂、
例えば結晶性プロピレン系重合体(プロピレンのホモポ
リマー又はエチレン−プロピレン共重合体)、低−、中
−、高−密度の或いは線状低密度のポリエチレン、イオ
ン架橋オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体等のオレ
フィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート等の熱可塑性ポリエステル;6−ナ
イロン、6.6−ナイロン、6.8−ナイロン等のポリ
アミド樹脂;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有
樹脂;ポリカーボネート;ポリスルホン類等に配合して
使用することができ、特に各種延伸、無延伸、インフレ
ーションフィルム等の樹脂成形品に、スリップ性、アン
チブロッキング性を与えるために使用することができ
る。
【0047】この目的に対して、本発明による非晶質シ
リカは熱可塑性樹脂100重量部当り0.01乃至10
重量部、特に0.02乃至2重量部の量で配合すること
が出来る。
【0048】更にまた、本発明による非晶質シリカは、
各種塗料、インク用体質顔料、接着剤、コーティング樹
脂組成物に配合して種々の用途に使用する事ができ、ま
た医薬品、食品、農薬、殺虫剤等に対して担体や充填剤
として配合することができ、具体的には、トナーの流動
性改良剤、高級研磨剤、艶消しフィラー、クロマト用担
体、香料担体、パテ用充填剤、吸着剤、流動性改良剤、
離型剤、ゴム用充填剤、セラミックス基剤、パウダーフ
ァンデーション、ペースト状ファンデシーョン、ベビー
パウダー、クリーム、制汗剤等の化粧料基剤等に使用で
きる。
【0049】
【実施例】本発明を次の実施例で説明する。尚、磁性体
非晶質シリカ複合粒子の物性測定は次の方法によった。
【0050】(1)化学組成 JIS M−8852、M−8855に準拠して測定し
た。 (2)BET法による比表面積、細孔容積、細孔径 CARLO-ERBA社製Sorptomatic Series1800を使用し、BE
T法により測定した。 (3)Hg法による細孔容積 自動水銀圧入細孔容積測定装置(マイクロメリテクス社製オートホ゜ア92
20)を用いて測定した。 (4)粒度 コールターカウンター(コールターエレクトロニクス社
製TA−II)法によりアパチャーチューブ100μmを
用いて測定した。 (5)SEMによる粒径 走査型電子顕微鏡(日立製S−570)で得られた写真
像から、代表的な粒子20個を選んで、スケールを用い
て粒子像の直径を測定しその平均値を一次粒子径として
示した。 (6)吸油量 JIS K−5101−19に準拠して測定した。 (7)見掛比重 JIS K−6220に準拠して測定した。 (8)磁力試験 直径10mmの事務用永久磁石に厚さ9μmのポリ塩化
ビニリデンフィルムを巻き、それを平面にならした試料
上に置き、静かに持ち上げたときに磁石に付いた試料の
重量を測定した。
【0051】(実施例1)2Lのステンレス製ビーカー
に市販3号珪酸ソーダ(SiO2 :22.0%、Na2
O:7.0%、SiO2 /Na2 O(モル比)=3.2
5)を477gと表1に示す物性を持つフェライト微粉
末MZF-8081(堺化学工業製)を7.5g秤取り純水16
5.5ml加えた後、ハイスターラーで撹拌しながらカ
ルボキシメチルセルロース(重合度約550)の3%水
溶液を375g(CMC/SiO2=0.15)加え十
分分散後20℃の恒温槽で保持した。次いで撹拌下にあ
らかじめ20℃に調節した5%硫酸475g(H2 SO
4 /Na2 O=0.45)を約3分間で全量注下する速
度で加え(注加終了後のpH10.8であった)、注加
終了後撹拌を止めその温度で12時間静置した。12時
間静置後硫酸99mlを加え、沈澱物と母液を濾別分離
し、得られたケーキを純水中で再分散し十分分散後、p
Hが3.0になるまで5%硫酸を加え、pHが3.0で
ほぼ安定したらそのまま1時間撹拌し、以後濾過、水洗
し、さらに110℃の恒温乾燥器で一夜乾燥後、サンプ
ルミルで粉砕し、磁性体非晶質シリカ複合粒子を得た
(試料1)。
【0052】この粉末の化学組成、比表面積、細孔容
積、細孔径、見掛け比重、磁力試験について表2に、電
子顕微鏡写真(SEM)を図1(反射電子像)及び図2
(二次電子像)に、コールターカウンター法による粒度
分布図を図5に示した。
【0053】(実施例2〜4、比較例1)実施例1のフ
ェライト微粉末の量を15.5g、35g、60g、14
0gに変えた以外は同様にして磁性体非晶質シリカ複合
粒子を得た。(試料2,3,4,6)各粉末の化学組
成、比表面積、細孔容積、細孔径、見掛け比重、磁力試
験について表2に示した。試料6については電子顕微鏡
観察により磁性体非晶質シリカ複合粒子の他に多数の磁
性体粒子単独の凝集粒子が観測された。
【0054】(実施例5)2Lのステンレス製ビーカー
に市販3号ケイ酸ソーダ(SiO2 21.9%,Na2
O7.1%、SiO2 /Na2 O(モル比)=3.1
9)を479gと表1に示す物性を持つフェライト微粉
末MZF-8081(堺化学工業製)を15.5g秤取り純水2
07.5ml加えた後、ハイスターラーで撹拌しながら
アクリルアミドポリマー水溶液(10%水溶液、平均分
子量50万)を315g加えて十分に分散させる。次い
で、予め20℃に調節した5%硫酸483gを約3分間
で加え(注加終了後のpHは10.8であった)、注加
終了後攪拌を止め、そのまま12時間静置させる。12
時間静置後、硫酸108ml加え攪拌分散し沈殿物と母
液を濾別し、得られたケーキを水中で再分散し十分分散
後、pHが2.0になるまで5%硫酸を加え、pHが
2.0でほぼ安定したら、そのまま2時間攪拌した後、
濾過・水洗し、更にケーキをリパルプし、濃度15%の
球状シリカ粒子スラリーにする。次いで、このケーキを
110℃の恒温乾燥機で一夜乾燥後、サンプルミルで粉
砕し、粒子径が2〜3μmの磁性体非晶質シリカ複合粒
子を得た。(試料5) この粉末の化学組成、比表面積、細孔容積、細孔径、見
掛け比重、磁力試験について表2に示した。
【0055】(比較例2)2Lのステンレス製ビーカー
に市販3号珪酸ソーダ(SiO2 22.0%、Na2
7.0%、SiO2 /Na2 O(モル比)=3.25)
を477g秤取り純水173ml加えた後、ハイスター
ラーで撹拌しながらカルボキシメチルセルロース(重合
度約550)の3%水溶液を375g加え十分分散後2
0℃の恒温槽で保持した。次いで撹拌下にあらかじめ2
0℃に調節した5%硫酸475g(H2 SO4 /Na2
O=0.45)をゆっくり加え(硫酸注加後のpHは1
0.8であった)、注加終了後撹拌を止めその温度で1
2時間静置した。12時間静置後硫酸326ml加え沈
澱物と母液を濾別分離し、得られたケーキを純水中で再
分散し十分分散後、pHが3.0になるまで5%硫酸を
加え、pHが3.0でほぼ安定したらそのまま1時間撹
拌し、以後濾過、水洗し、さらに110℃の恒温乾燥器
で一夜乾燥後、サンプルミルで粉砕し、微粒子球状シリ
カ粉末を得た。(試料7) この粉末の化学組成、比表面積、細孔容積、細孔径、見
掛け比重、磁力試験について表2に示した。
【0056】(比較例3)2Lのステンレス製ビーカー
に市販3号ケイ酸ソーダ(SiO2 21.9%,Na2
O7.1%、SiO2 /Na2 O(モル比)=3.1
9)を479g(全液量中のSiO2 濃度として7%)
秤採り、水223ml加えた後、20℃に調節し、ゆっ
くり攪拌しながらアクリルアミドポリマー水溶液(10
%水溶液、平均分子量50万)を315g加えて十分に
分散させる。次いで、予め20℃に調節した5%硫酸4
83gを約3分間で加え(注加終了後のpHは10.8
であった)、注加終了後攪拌を止め、そのまま12時間
静置させる。12時間静置後硫酸108ml加え、攪拌
分散し沈殿物と母液を濾別し、得られたケーキを水中で
再分散し十分分散後、pHが2.0になるまで5%硫酸
を加え、pHが2.0でほぼ安定したら、そのまま2時
間攪拌した後、濾過・水洗し、更にケーキをリパルプ
し、濃度15%の球状シリカ粒子スラリーにする。その
スラリーを500g秤採り、その固形分に対し、MgO
換算で20%に相当する水酸化マグネシウム粉末(神島
化学製#200)を加え、十分分散後、温浴中で98℃
まで加熱昇温し、その温度で8時間処理した後、濾過、
水洗し、更に110℃で乾燥後、サンプルミルで粉砕
し、次いで400℃で1時間焼成して球状の多孔質ケイ
酸マグネシウム粉末を得た。(試料8) この粉末の化学組成、比表面積、細孔容積、細孔径、見
掛け比重、磁力試験について表2に示した。
【0057】
【表1】 化学組成(W%) Fe2O3 MnO ZnO SiO2 Na2O CaO 74.8 16.6 8.4 0.012 0.009 0.0017
【0058】
【表2】
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、ケイ酸アルカリ水溶
液、磁性体粒子、水溶性重合体及び部分中和量の酸を混
合放置し、生成する粒状物を分離後中和することによ
り、磁性体非晶質シリカ複合粒子が容易に得られ、この
複合粒子は、非晶質シリカのマトリックスと、このマト
リックス中に分散した磁性体粒子とからなるという特徴
を有する。即ち、この複合粒子では、粒子の表面も粒子
の内部も、非晶質シリカ及び磁性体粒子の分布が一様で
あり、非晶質シリカの種々の特性、例えば吸着性、水分
吸着性、充填剤機能、担体機能等と、磁性体としての磁
気的特性とが有効に発現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた磁性体非晶質シリカ複合粒
子のX線反射電子像を示す電子顕微鏡写真である(倍率
5,000倍)。
【図2】実施例1で得られた磁性体非晶質シリカ複合粒
子のX線二次電子像を示す電子顕微鏡写真である(倍率
5,000倍)。
【図3】各実施例で得られた磁性体非晶質シリカ複合粒
子の比表面積とフェライト含有率の関係を示す図であ
る。
【図4】各実施例で得られた磁性体非晶質シリカ複合粒
子の細孔容積とフェライト含有率の関係を示す図であ
る。
【図5】実施例1で得られた磁性体非晶質シリカ複合粒
子のコールターカウンター法による粒度分布図である。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非晶質シリカのマトリックスと該マトリ
    ックス中に分散されたSiO2 当たり1乃至100重量
    %の磁性体粒子との組成物から成ることを特徴とする磁
    性体非晶質シリカ複合粒子。
  2. 【請求項2】 前記複合粒子は200乃至800m2
    gのBET比表面積と0.1乃至0.6mL/gの細孔
    半径18乃至1000オングストロームでの細孔容積と
    を有する請求項1記載の磁性体非晶質シリカ複合粒子。
  3. 【請求項3】 細孔半径150乃至1000オングスト
    ロームでの細孔容積(マクロポア)が0.01乃至0.
    4mL/gの範囲にある請求項1記載の磁性体非晶質シ
    リカ複合粒子。
  4. 【請求項4】 吸油量(JIS K5101.21)が
    30乃至100mL/100gの範囲にある請求項1記
    載の磁性体非晶質シリカ複合粒子。
  5. 【請求項5】 電子顕微鏡写真法で0.5乃至50μm
    の数平均粒径を有する請求項1記載の磁性体非晶質シリ
    カ複合粒子。
  6. 【請求項6】 球形乃至球形に近い粒子形状を有する請
    求項1記載の磁性体非晶質シリカ複合粒子。
  7. 【請求項7】 磁性体がフェライトである請求項1記載
    の磁性体非晶質シリカ複合粒子。
  8. 【請求項8】 ケイ酸アルカリ水溶液、磁性体粒子、水
    溶性重合体及び部分中和量の酸水溶液を混合し、この混
    合液を放置してケイ酸アルカリの部分中和物と磁性体と
    から成る粒状物を生成させ、この粒状物を分離した後、
    酸で中和することを特徴とする磁性体非晶質シリカ複合
    粒子の製造方法。
  9. 【請求項9】 ケイ酸アルカリ中のSiO2 を基準にし
    て1乃至100重量%の磁性体粒子を混合する請求項8
    記載の製造方法。
  10. 【請求項10】 混合液のゲル化直前の粘度が20セン
    チポイズ以上である請求項8記載の製造方法。
  11. 【請求項11】 ケイ酸アルカリが式、 Na2 O・mSiO2 ・nH2O 式中mは、1乃至4の数、nは、0もしくは任意の整数
    である、の組成を有するケイ酸ナトリウムである請求項
    8記載の製造方法。
  12. 【請求項12】 水溶性重合体がカルボキシメチルセル
    ロース(CMC)である請求項8記載の製造方法。
  13. 【請求項13】 酸が硫酸である請求項8記載の製造方
    法。
  14. 【請求項14】 ケイ酸アルカリ水溶液に磁性体粒子を
    分散させ、この分散液を水溶性重合体の溶液と混合し、
    最後に酸水溶液を混合する請求項8記載の製造方法。
  15. 【請求項15】 部分中和に際して、酸を混合液のpH
    が10.2乃至11.2になるように添加する請求項8
    記載の製造方法。
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