JPH0517108A - Modified powder and method for producing modified powder - Google Patents
Modified powder and method for producing modified powderInfo
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- JPH0517108A JPH0517108A JP19247791A JP19247791A JPH0517108A JP H0517108 A JPH0517108 A JP H0517108A JP 19247791 A JP19247791 A JP 19247791A JP 19247791 A JP19247791 A JP 19247791A JP H0517108 A JPH0517108 A JP H0517108A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、各種粉体の表面を被
覆材によって被覆することにより得られ、耐薬品性、耐
酸性、耐アルカリ性などにおいて優れた特性を持った改
質粉体、並びにその製造方法に関し、この発明は、例え
ば液体クロマトグラフィー用充填剤、化粧品、塗料、無
機ジンクなどの分野で利用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a modified powder obtained by coating the surface of various powders with a coating material and having excellent properties such as chemical resistance, acid resistance and alkali resistance. The present invention relates to a method for producing the same, and is used in the fields of, for example, fillers for liquid chromatography, cosmetics, paints, and inorganic zinc.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、液体クロマトグラフィー用充填
剤は、スチレン系重合体等を基材とした有機系のもの
と、シリカゲルやアルミナ等を基材とした無機系のもの
とに分けられ、何れも吸着、分離用充填剤として広く使
用されている。それらのうち、有機系充填剤は、その基
材が酸やアルカリに対して化学的に安定であり、このた
め、使用される溶離液のpH範囲は、無機系充填剤を用
いる場合に比べて広く、特に、アルカリ溶液で洗浄する
ことができる利点を有しており、このことが、高分子物
質の分析を行なう場合に多用される一因となっている。2. Description of the Related Art For example, fillers for liquid chromatography are divided into organic ones based on styrene polymers and inorganic ones based on silica gel and alumina. Is also widely used as a packing material for adsorption and separation. Among them, organic fillers have a base material that is chemically stable against acids and alkalis, and therefore, the pH range of the eluent used is higher than that when inorganic fillers are used. It has a wide range of advantages, in particular, that it can be washed with an alkaline solution, and this is one of the factors that are frequently used when conducting analysis of polymer substances.
【0003】一方、無機系充填剤としては、シリカゲル
を基材とし、そのシリカゲル基材の表面に種々のシラン
カップリング剤を用いて官能基を導入した化学結合型の
ものが最も多く使用されている。そのうちでも特に、オ
クタデシル基、オクチル基或いはフェニル基が導入され
た粒子は、逆相クロマトグラフィー用充填剤として幅広
く使用されている。このようにシリカゲルを基材とした
充填剤は、一般に、機械的強度が大きいため、粒子を微
細化することができ、その結果、高い分解能を得ること
ができる。さらに、使用する有機溶媒による膨潤収縮が
起こらないことから、溶媒交換等の取扱いが簡単であ
り、また、分析条件を検討する場合でも、条件設定を容
易に行なえるといった利点を有している。On the other hand, the most commonly used inorganic filler is a chemical bond type one in which silica gel is used as a base material and functional groups are introduced on the surface of the silica gel base material using various silane coupling agents. There is. Among them, particles having an octadecyl group, an octyl group or a phenyl group introduced therein are widely used as a packing material for reverse phase chromatography. Since the filler based on silica gel generally has high mechanical strength, the particles can be made finer, and as a result, high resolution can be obtained. Further, since swelling and shrinkage due to the organic solvent used does not occur, it has advantages that handling such as solvent exchange is easy and that the condition setting can be easily performed even when examining the analysis conditions.
【0004】ところで、上記したような化学結合型無機
系充填剤は、シリカゲルやアルミナ等の基材の表面改善
によって得られるが、クロマトグラフィー用充填剤に限
らず、一般に基材表面の性質を改善して改質粉体を得る
ための技術としては、シランカップリング剤やシリコー
ン油などの表面処理剤を使用し、その表面処理剤と基材
表面の、例えばシラノール基との反応によって基材表面
に適当な官能基を導入する方法が知られている。By the way, the above-mentioned chemically-bonded inorganic filler can be obtained by improving the surface of a base material such as silica gel or alumina. However, it is not limited to a packing material for chromatography, and generally the surface properties of the base material are improved. As a technique for obtaining a modified powder by using a surface treatment agent such as a silane coupling agent or silicone oil, the surface treatment agent is reacted with the surface of the substrate, for example, silanol groups There is known a method of introducing an appropriate functional group into.
【0005】例えば、特公昭41−9890号公報に
は、動物性、植物性又は鉱物性の粉末の表面にシリコー
ン樹脂塗布料を被着し、それを乾燥・焼付けすることに
より、当該粉末類に潤滑性を付与する技術が記載されて
いる。また、特公昭45−2915号公報には、タルク
等の鉱物性粉末と分子鎖中にケイ素原子と直接結合する
水素原子を有する水素原子を有するシリコーン化合物と
をブレンダー混合するなどして、鉱物性粉末にシリコー
ン化合物を単純付着させた後、加熱焼付けすることによ
り、当該粉末に分子鎖を付与する技術が開示されてい
る。また、特公昭45−18999号公報には、ジメチ
ルポリシロキサン又はメチルハイドロジェンポリシロキ
サンを有機溶剤に溶解後、その溶液をタルクに接触付着
させ、その後、必要に応じメチルハイドロジェンポリシ
ロキサンの架橋重合触媒として、例えば亜鉛オクトエー
ト等を添加し、焼付けすることにより、当該粉末に自由
流動性を付与する技術が開示されている。されに、特公
昭49−1769号公報には、二酸化チタンに各種アル
キルポリシロキサンを直接被覆、乳化被覆又は溶剤溶液
被覆させ、必要に応じ総炭素数6以上のエステル化合物
を併用し、乾燥・焼付けすることにより、当該粉末の粉
塵性や分散性の改善を行なうようにする技術が開示され
ている。その他、特開昭56−16404号公報、特開
昭55−136213号公報及び特開昭56−2951
2号公報にはそれぞれ、粉末にシリコーン油及び油剤を
添加し、撹拌混合又は粉砕等のメカノケミカル反応を施
して混合した後、焼付け処理を行なう方法が記載されて
いる。For example, in Japanese Patent Publication No. 41-9890, a powder of animal, vegetable or mineral powder is coated with a silicone resin coating material, which is dried and baked to give the powder. Techniques for imparting lubricity are described. Further, in Japanese Patent Publication No. 45-2915, a mineral powder such as talc and a silicone compound having a hydrogen atom having a hydrogen atom directly bonded to a silicon atom in a molecular chain are blended to obtain a mineral property. A technique is disclosed in which a silicone compound is simply attached to a powder and then baked by heating to impart a molecular chain to the powder. Further, in Japanese Patent Publication No. 45-18999, after dissolving dimethylpolysiloxane or methylhydrogenpolysiloxane in an organic solvent, the solution is contact-adhered to talc, and then, if necessary, cross-linking polymerization of methylhydrogenpolysiloxane. As a catalyst, for example, zinc octoate or the like is added, and a technique of imparting free flowability to the powder by baking is disclosed. In addition, in JP-B-49-1769, titanium dioxide is directly coated with various alkylpolysiloxanes, emulsion coating or solvent solution coating, and if necessary, an ester compound having a total carbon number of 6 or more is used in combination and dried and baked. By doing so, a technique for improving the dustiness and dispersibility of the powder is disclosed. In addition, JP-A-56-16404, JP-A-55-136213 and JP-A-56-2951
Each of Japanese Patent Laid-Open Publications No. 2 and No. 2 describes a method in which a silicone oil and an oil agent are added to powders, a mechanochemical reaction such as stirring and mixing or pulverization is performed to mix the powders, and then baking is performed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の表面改
質技術においては、表面処理剤としてシランカップリン
グ剤やシリコーン油、或いはアルキルシリケートなどが
使用されているが、それらの処理剤はいずれも、ケイ素
酸化物を主体としており、その化学的性質上アルカリ性
や強酸性条件下では極めて不安定であり、溶解され易
い。特に、シリカゲル基材の表面に種々のシランカップ
リング剤やシリコーン油などを用いて各種官能基を導入
した化学結合型充填剤では、その結合がシリカゲルのシ
ラノール基との反応によるシロキサン結合(Si−O−
Si)であるため、使用条件の制限があり、例えば液体
クロマトグラフィー用充填剤は、pH4〜7程度に使用
条件が制限されている。そして、使用域を超えてその充
填剤をアルカリ性や強酸性条件下で使用すると、表面処
理が施された表面部分の浸食はもとより、シリカゲル基
材自体でも溶解が起こり、液体クロマトグラフィー用充
填剤としての分離能や耐久性の低下を招くことになる。
このため、液体クロマトグラフィー用充填剤を用いた分
析の分野では、化学的により安定であり、かつ、分離性
能の点で優れた充填剤が求められている。In the above-mentioned conventional surface modification techniques, silane coupling agents, silicone oils, alkyl silicates, etc. are used as the surface treatment agent, but all of these treatment agents are used. , Mainly composed of silicon oxide, is extremely unstable in its chemical properties under alkaline or strongly acidic conditions and is easily dissolved. Particularly, in the case of a chemical bond type filler in which various functional groups are introduced on the surface of a silica gel base material by using various silane coupling agents or silicone oil, the bond is a siloxane bond (Si- O-
Since it is Si), the usage conditions are limited, and for example, the packing conditions for liquid chromatography are limited to about pH 4 to 7. When the filler is used under alkaline or strongly acidic conditions beyond the range of use, not only erosion of the surface portion subjected to the surface treatment but also dissolution of the silica gel base material itself occurs, and as a filler for liquid chromatography. Will result in a decrease in the separability and durability.
Therefore, in the field of analysis using a packing material for liquid chromatography, there is a demand for a packing material that is chemically more stable and has excellent separation performance.
【0007】従って、この発明の目的は、従来技術では
構造的な欠点であった耐アルカリ性、耐酸性などの問題
点を、シロキサン結合を含まない含ケイ素化合物の被膜
を粉体表面に形成させることにより解消した改質粉体、
並びにその改質粉体の製造方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to form a coating film of a silicon-containing compound containing no siloxane bond on the powder surface, which has problems of alkali resistance and acid resistance, which are structural defects in the prior art. Modified powder, which was solved by
Another object of the present invention is to provide a method for producing the modified powder.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明の要旨は、原料
粉体、例えばクロマトグラフィー用充填剤の基材の、実
質的に全表面を、耐酸、耐アルカリ性を有する窒化ケイ
素によって被覆することにより、改質粉体を構成した点
にある。The gist of the present invention is to cover substantially the entire surface of a raw material powder, for example, a base material of a packing material for chromatography, with silicon nitride having acid resistance and alkali resistance. That is, the modified powder is formed.
【0009】また、上記改質粉体の製造方法として、原
料粉体の表面にポリシラザンを被着してポリシラザン皮
膜により原料粉体表面を被覆し、原料粉体表面上におい
てポリシラザンを不溶化させた後、それを焼成すること
により、粉体表面に窒化ケイ素を生成させるようにした
ことを要旨とする。As a method of producing the modified powder, after the surface of the raw material powder is coated with polysilazane, the surface of the raw material powder is covered with a polysilazane film, and the polysilazane is insolubilized on the surface of the raw material powder. The gist is that the silicon nitride is generated on the powder surface by firing it.
【0010】[0010]
【実施例】以下、この発明の好適な実施例について説明
する。The preferred embodiments of the present invention will be described below.
【0011】まず、この発明に係る改質粉体の原料とな
る粉体は、一般に平均粒径10mm以下の無機物質、例
えばガラス、シリカゲル等の酸化ケイ素化合物や酸化ジ
ルコニウム化合物、酸化チタニウム化合物、酸化アルミ
ニウム化合物、窒化ケイ素化合物、炭化ケイ素化合物な
どの物質から形成されたものである。また、原料粉体の
形状については、特に制限はなく、凝集体や造粒体であ
ってもよい。さらに、原料粉体の表面は、滑らかであっ
ても粗雑であってもよく、さらに多孔質であってもよ
い。1例を挙げると、クロマトグラフィー用充填剤を製
造する場合には、その基材として、平均粒径1mm以下
の多孔質のガラス、シリカゲル又はアルミナが使用され
る。また、酸化ジルコニウム、酸化チタニウムなども、
クロマトグラフィー用充填剤の基材として使用すること
ができる。First, the powder used as the raw material of the modified powder according to the present invention is generally an inorganic substance having an average particle size of 10 mm or less, for example, a silicon oxide compound such as glass or silica gel, a zirconium oxide compound, a titanium oxide compound, or an oxide. It is formed from a substance such as an aluminum compound, a silicon nitride compound, or a silicon carbide compound. Moreover, the shape of the raw material powder is not particularly limited, and may be an aggregate or a granule. Further, the surface of the raw material powder may be smooth or rough, and may be porous. For example, when a packing material for chromatography is manufactured, porous glass, silica gel or alumina having an average particle size of 1 mm or less is used as the base material. In addition, zirconium oxide, titanium oxide, etc.
It can be used as a base material for a packing material for chromatography.
【0012】また、この発明に係る改質粉体は、実質的
に全表面が窒化ケイ素によって被覆されているが、窒化
ケイ素被膜を形成するための原料となるポリシラザン
は、有機ポリシラザンと無機ポリシラザンとに大別さ
れ、この発明では、無機ポリシラザンを使用することが
望ましい。無機ポリシラザンは、化1で示される一般式
で表される。尚、式中のnは整数である。Further, the modified powder according to the present invention has substantially the entire surface coated with silicon nitride. The polysilazane used as a raw material for forming the silicon nitride coating is an organic polysilazane and an inorganic polysilazane. In this invention, it is desirable to use an inorganic polysilazane. The inorganic polysilazane is represented by the general formula shown in Chemical formula 1. Incidentally, n in the formula is an integer.
【0013】[0013]
【化1】 [Chemical 1]
【0014】但し、有機ポリシラザンを使用する場合で
も、その熱分解によって得られるポリシラザンを800
〜2,000℃の温度で加熱することにより、窒化ケイ
素被膜を形成させることが可能である。しかし、この場
合には、窒化ケイ素の他に炭化ケイ素や遊離の炭素の生
成がみられることになる。However, even when an organic polysilazane is used, the polysilazane obtained by its thermal decomposition is 800
It is possible to form a silicon nitride film by heating at a temperature of up to 2,000 ° C. However, in this case, in addition to silicon nitride, generation of silicon carbide or free carbon is observed.
【0015】無機ポリシラザンは、1921年にA.S
tockによって合成されており(A.Stock a
nd K.Somieski,Ber.dt.Che
m.Ges.,第54巻第740頁(1921年))、
1982年にはSeyferth等により、無機ポリシ
ラザンが窒化ケイ素前駆体として有用であることが証明
されている(D.Seyferth and G.H.
Wiseman,C.Prud’Homme,J.A
m.Ceram.Soc.,第66巻、第C−13頁
(1983年))。さらに、特公昭63−16325号
公報には、ジクロロシランとピリジンとのアダクツ(付
加反応による生成物)を形成させた後、そのアダクツと
アンモニアとを反応させることにより、化1で示される
一般式の無機ポリシラザンを合成する方法が開示されて
いる。Inorganic polysilazanes were described in 1921 by A. S
It has been synthesized by A. Stock (A. Stock a
nd K. Somieski, Ber. dt. Che
m. Ges. , 54, 740 (1921)),
In 1982, Seyferth et al. Proved that inorganic polysilazanes were useful as silicon nitride precursors (D. Seyferth and GH.
Wiseman, C.I. Prud 'Home, J.M. A
m. Ceram. Soc. , 66, C-13 (1983)). Further, in Japanese Patent Publication No. 63-16325, after forming an adduct of dichlorosilane and pyridine (a product of an addition reaction), the adduct is reacted with ammonia to give a compound represented by the general formula 1 The method for synthesizing the inorganic polysilazane is disclosed.
【0016】この発明に係る改質粉体の製造方法におい
ては、ポリシラザンの製造方法は特に限定されないが、
表面改善しようとする原料粉体の形状により、ポリシラ
ザンの分子量を選定する必要がある。例えば、原料粉体
が多孔質などといった微細な構造を有している場合は、
原料粉体の表面に低分子量のポリシラザンを生成させる
ことが好ましく、具体的には10量体程度のオリゴマー
を生成させることが望ましい。一方、比較的に表面形状
が単純である原料粉体については、数10量体のポリシ
ラザンを合成することが好ましい。In the method for producing the modified powder according to the present invention, the method for producing polysilazane is not particularly limited,
It is necessary to select the molecular weight of polysilazane depending on the shape of the raw material powder whose surface is to be improved. For example, if the raw material powder has a fine structure such as porous,
It is preferable to form a low molecular weight polysilazane on the surface of the raw material powder, and specifically, it is desirable to form an oligomer of about 10-mer. On the other hand, for raw material powders having a relatively simple surface shape, it is preferable to synthesize polysilazane of a tens of decomer.
【0017】この発明に係る方法において、原料粉体表
面へのポリシラザンの被覆方法は特に限定されるもので
はないが、ポリシラザンをベンゼン等の溶媒に溶解さ
せ、これを原料粉体と混合した後、粉体をろ別してから
乾燥させるか、溶媒を全て蒸発させるなどの方法によ
り、原料粉体表面をポリシラザン皮膜で被覆することが
できる。In the method according to the present invention, the method of coating the surface of the raw material powder with polysilazane is not particularly limited, but after polysilazane is dissolved in a solvent such as benzene and mixed with the raw material powder, The raw material powder surface can be coated with the polysilazane film by a method such as filtering the powder and then drying it, or evaporating all the solvent.
【0018】原料粉体表面へのポリシラザンの被覆工程
に続いて、ポリシラザンを不溶化させる。原料粉体の表
面に担持されたポリシラザンの不溶化は、通常は約20
0℃で加熱することにより行なうが、室温で放置するこ
とによっても進行する。この場合における処理時間は、
ポリシラザンの合成方法によって異なり、A.Stoc
k等の方法(A.Stock and K.Somie
ski,Ber.dt.Chem.Ges.,第54巻
第740頁(1921年))によれば、ポリシラザン単
独のとき、室温で3〜5日間放置すればポリシラザンが
不溶化する。一方、特公昭63−16325号公報に開
示された方法では、室温で数時間で不溶化する。この発
明の方法においても、これらの方法と同様に、原料粉体
表面上においてポリシラザンを不溶化させ得る。また、
不溶化時間は、加熱により短縮させることができる。Following the step of coating the surface of the raw material powder with polysilazane, the polysilazane is insolubilized. The insolubilization of the polysilazane carried on the surface of the raw material powder is usually about 20.
It is performed by heating at 0 ° C., but it also proceeds by leaving it at room temperature. The processing time in this case is
Depending on the method of synthesizing polysilazane, A. Stoc
k and other methods (A. Stock and K. Somie)
ski, Ber. dt. Chem. Ges. 54, p. 740 (1921)), polysilazane becomes insoluble when left alone for 3 to 5 days at room temperature when polysilazane is used alone. On the other hand, in the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-16325, it is insolubilized at room temperature in several hours. Also in the method of the present invention, polysilazane can be insolubilized on the surface of the raw material powder as in these methods. Also,
The insolubilization time can be shortened by heating.
【0019】ポリシラザンの不溶化後にそれを焼成する
が、焼成処理は、上記のようにして処理された粉体を窒
素の存在下において加熱して行なわれる。ここで言う窒
素の存在下とは、アンモニア単独、窒素単独、窒素と不
活性ガスとの混合ガス、例えば窒素と水素、窒素とアン
モニア、窒素とアルゴンとの各混合ガス、或いは含窒素
分解ガス、例えばアンモニア分解ガスなどの存在下であ
ることを意味し、このように窒素元素を含む雰囲気中に
おいて焼成処理が行なわれる。尚、混合ガスを使用する
場合、窒素と他の成分ガスとの混合割合は、特に制限さ
れるものではないが、窒素元素を過剰に含んだ混合ガス
であることが望ましい。After the polysilazane is insolubilized, it is fired, and the firing treatment is carried out by heating the powder treated as described above in the presence of nitrogen. In the presence of nitrogen referred to here, ammonia alone, nitrogen alone, a mixed gas of nitrogen and an inert gas, for example, nitrogen and hydrogen, nitrogen and ammonia, each mixed gas of nitrogen and argon, or nitrogen-containing decomposition gas, For example, it means that it is present in the presence of an ammonia decomposition gas, and thus the firing treatment is performed in an atmosphere containing a nitrogen element. When a mixed gas is used, the mixing ratio of nitrogen and other component gas is not particularly limited, but it is desirable that the mixed gas contains an excess of nitrogen element.
【0020】焼成のための加熱処理温度は、やはりポリ
シラザンの合成方法の如何により多少変化させる必要が
あるが、例えば特公昭63−16325号公報に記載の
方法によってポリシラザンを合成した場合には、好まし
くは1,000〜1,100℃である。ここで、加熱処
理温度が、例えば500℃以下といった極端に低い温度
であるときは、未反応の塩素や水素の除去が不完全とな
り、得られた窒化ケイ素中に塩素や水素が含まれること
になる。他方、加熱処理温度が1,900℃を超える
と、生成した窒化ケイ素が解離することとなり、同様に
好ましくない。また、加熱処理温度が上記のように極端
に低かったり高過ぎたりしない場合であっても、ポリシ
ラザンを700℃から1,000℃未満の温度で処理す
ると、主として非晶質の窒化ケイ素及びケイ素の混合物
が得られ、また、1,100℃を超えて1,900℃以
下の温度で処理すると、主としてβ型の窒化ケイ素が得
られることになる。The heat treatment temperature for calcination needs to be somewhat changed depending on the method of synthesizing polysilazane. For example, when polysilazane is synthesized by the method described in Japanese Patent Publication No. 63-16325, it is preferable. Is 1,000 to 1,100 ° C. Here, when the heat treatment temperature is an extremely low temperature such as 500 ° C. or lower, the removal of unreacted chlorine and hydrogen becomes incomplete, and the obtained silicon nitride contains chlorine and hydrogen. Become. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 1,900 ° C., the generated silicon nitride is dissociated, which is also not preferable. Even when the heat treatment temperature is not extremely low or too high as described above, when polysilazane is treated at a temperature of 700 ° C. to less than 1,000 ° C., mainly amorphous silicon nitride and silicon A mixture is obtained, and when it is treated at a temperature of more than 1,100 ° C. and not more than 1,900 ° C., mainly β-type silicon nitride is obtained.
【0021】また、加熱処理時間については、加熱によ
って副生される水素の生成が停止したときが処理終了の
一応の目安とされるが、加熱処理時間は特に制限される
ものではなく、一般的には、高温では比較的短く、低温
では比較的長くし、また、結晶を熟成させるためには比
較的長くする。好ましい加熱処理時間は8〜20時間、
さらに好ましくは10〜16時間である。Regarding the heat treatment time, the time when the production of hydrogen by-produced by heating is stopped is a tentative guideline for the end of the heat treatment, but the heat treatment time is not particularly limited and is generally At high temperatures, it is relatively short, at low temperatures it is relatively long, and to age the crystals, it is relatively long. A preferable heat treatment time is 8 to 20 hours,
More preferably, it is 10 to 16 hours.
【0022】尚、加熱炉内において窒素雰囲気下でポリ
シラザンを加熱処理して焼成する場合、非酸化物材料、
例えば窒化ケイ素、炭化ケイ素、タンタル、モリブデン
等で作られた炉剤を使用することが好ましい。When polysilazane is heat-treated and baked in a heating furnace under a nitrogen atmosphere, a non-oxide material,
For example, it is preferable to use a furnace agent made of silicon nitride, silicon carbide, tantalum, molybdenum or the like.
【0023】以上のようにして、原料粉体の表面をポリ
シラザン皮膜で被覆し、そのポリシラザンを不溶化させ
た後、焼成することにより、表面に窒化ケイ素を担持し
た改質粉体、例えば、高分解能を有し、かつ、耐酸、耐
アルカリ性に優れて化学的に極めて安定なクロマトグラ
フィー用充填剤が得られる。As described above, the surface of the raw material powder is coated with the polysilazane film, the polysilazane is insolubilized, and then fired to obtain a modified powder having silicon nitride supported on the surface, for example, high resolution. It is possible to obtain a chromatographic packing material which has excellent acid resistance and alkali resistance and is extremely stable chemically.
【0024】次に、具体的製法例及び比較例について説
明する。Next, concrete manufacturing examples and comparative examples will be described.
【0025】〔ポリシラザンの合成例1〕[Synthesis Example 1 of Polysilazane]
【0026】ジクロロシランを脱水したペンタン中に混
合し、その溶液中に窒素−アンモニアガスを撹拌しなが
ら吹き込んだ後、3時間反応させることにより、無色の
オイル状ポリシラザンを得た。このときのポリシラザン
の分子量は、750(VPO法による)であった。Dichlorosilane was mixed with dehydrated pentane, nitrogen-ammonia gas was blown into the solution with stirring, and the mixture was reacted for 3 hours to obtain colorless oily polysilazane. The molecular weight of the polysilazane at this time was 750 (according to the VPO method).
【0027】上記ポリシラザンをクロロホルムに溶解さ
せ、この溶液をコーティング用溶剤とした。このときの
溶液濃度は、15wt%に調整した。The above polysilazane was dissolved in chloroform, and this solution was used as a coating solvent. The solution concentration at this time was adjusted to 15 wt%.
【0028】〔ポリシラザンの合成例2〕[Synthesis Example 2 of Polysilazane]
【0029】ジクロロシランとピリジンとを冷却下にお
いて徐々に混合することにより、白色固体状のSiH2
Cl2・2Pyを得た。この溶液中に窒素−アンモニア
ガスを撹拌しながら吹き込んで反応させ、反応終了後に
固体生成物を除去し、高粘度のポリシラザンを得た。こ
のときのポリシラザンの分子量は、1,500(VPO
法による)であった。By gradually mixing dichlorosilane and pyridine under cooling, white solid SiH 2 was obtained.
Cl 2 .2Py was obtained. Nitrogen-ammonia gas was blown into this solution while stirring to cause a reaction, and after the completion of the reaction, a solid product was removed to obtain a high-viscosity polysilazane. At this time, the polysilazane has a molecular weight of 1,500 (VPO
According to the law).
【0030】上記ポリシラザンをクロロホルムに溶解さ
せ、この溶液をコーティング用溶液とした。このときの
溶液濃度は、15wt%に調整した。The above polysilazane was dissolved in chloroform, and this solution was used as a coating solution. The solution concentration at this time was adjusted to 15 wt%.
【0031】〔多孔質シリカゲル粉体の表面改質例〕[Example of Surface Modification of Porous Silica Gel Powder]
【0032】多孔性シリカゲル粉末(粒子径10μm、
細孔径250Å/g)10gに対し、上記合成例1の方
法で得られたポリシラザンの15wt%溶液10mlを
添加し、それらを十分混合した後、溶媒を減圧除去し
た。そして、得られた、ポリシラザンがコートされたシ
リカゲル粉末を、窒化ケイ素管状炉内において窒素−ア
ンモニア混合ガス雰囲気下、100℃/hの速度で80
0℃及び1,000℃の温度までそれぞれ昇温させ、そ
の温度に10時間保持した後、室温まで放冷することに
より、褐色の粉末を得た。Porous silica gel powder (particle size 10 μm,
10 ml of a 15 wt% solution of polysilazane obtained by the method of Synthesis Example 1 was added to 10 g of a pore size of 250 liter / g), and they were sufficiently mixed, and then the solvent was removed under reduced pressure. Then, the obtained silica gel powder coated with polysilazane was heated in a silicon nitride tubular furnace in a nitrogen-ammonia mixed gas atmosphere at a rate of 100 ° C./h to 80 ° C.
The temperature was raised to 0 ° C. and 1,000 ° C., and the temperature was maintained for 10 hours and then allowed to cool to room temperature to obtain a brown powder.
【0033】粉末は、800℃焼成粉体が細孔径200
Å、窒素含有率2.5%であり、1,000℃焼成粉体
が細孔径170Å、窒素含有率2.3%であった。The powder has a pore size of 200 ° C. and a pore size of 200.
Å, the nitrogen content was 2.5%, the 1,000 ° C. fired powder had a pore size of 170Å, and the nitrogen content was 2.3%.
【0034】〔酸化チタニウム粉体の表面改質例〕[Example of Surface Modification of Titanium Oxide Powder]
【0035】多孔性シリカゲル粉末に代えて酸化チタニ
ウム粉末を用い、ポリシラザンの溶液濃度を10倍希釈
して使用する以外は、上記の多孔質シリカゲル粉体の表
面改質例と同様の方法によって改質を行なうことによ
り、窒化ケイ素で表面改善された改質粉体を得た。その
改質粉体の窒素含有率は0.3%であった。Modification was carried out in the same manner as in the above surface modification example of the porous silica gel powder, except that titanium oxide powder was used in place of the porous silica gel powder and the polysilazane solution concentration was diluted 10 times. By doing so, a modified powder having a surface improved with silicon nitride was obtained. The nitrogen content of the modified powder was 0.3%.
【0036】〔酸化アルミニウム粉体の表面改質例〕[Example of Surface Modification of Aluminum Oxide Powder]
【0037】酸化チタニウム粉末に代えて酸化アルミニ
ウム粉末を用いる以外は、上記の酸化チタニウム粉体の
表面改質例と同様の方法によって改質を行なうことによ
り、窒化ケイ素改質粉体を得た。その改質粉体の窒素含
有率は0.4%であった。A silicon nitride modified powder was obtained by carrying out modification in the same manner as in the surface modification example of titanium oxide powder described above except that aluminum oxide powder was used instead of titanium oxide powder. The nitrogen content of the modified powder was 0.4%.
【0038】〔酸化ジルコニウム粉体の表面改質例〕[Example of Surface Modification of Zirconium Oxide Powder]
【0039】酸化ジルコニウム粉末(粒径100μm)
10gに対し、上記合成例1の方法で得られたポリシラ
ザンの15wt%溶液10mlを添加し、それらを十分
混合した後、ろ過し、真空乾燥した。そして、得られ
た、ポリシラザンがコートされた酸化ジルコニウム粉末
を、窒素−アンモニア混合ガス雰囲気下、100℃/h
の速度で1,000℃の温度まで昇温させ、その温度に
5時間保持した後、室温まで放冷することにより、窒素
含有率が0.03%の改質粉体を得た。Zirconium oxide powder (particle size 100 μm)
To 10 g, 10 ml of a 15 wt% solution of polysilazane obtained by the method of Synthesis Example 1 was added, and they were sufficiently mixed, filtered, and vacuum dried. Then, the obtained polysilazane-coated zirconium oxide powder was treated at 100 ° C./h under a nitrogen-ammonia mixed gas atmosphere.
The temperature was raised to 1,000 ° C. at a rate of, the temperature was maintained for 5 hours, and then allowed to cool to room temperature to obtain a modified powder having a nitrogen content of 0.03%.
【0040】〔比較試験1〕[Comparative Test 1]
【0041】上記した各方法で得られた多孔質シリカゲ
ルの800℃焼成改質粉体(改質粉体1)、多孔質シリ
カゲルの1,000℃焼成改質粉体(改質粉体2)、酸
化チタニウムの改質粉体(改質粉体3)、酸化アルミニ
ウムの改質粉体(改質粉体4)及び酸化ジルコニウムの
改質粉体(改質粉体5)、並びにそれぞれの原料粉末に
ついて、耐酸性テスト及び耐アルカリ性テストをそれぞ
れ下記の要領で行なった。Porous silica gel calcined modified powder of 800 ° C. (modified powder 1) and porous silica gel calcined modified powder of 1,000 ° C. (modified powder 2) obtained by the above-mentioned methods. , Titanium oxide modified powder (modified powder 3), aluminum oxide modified powder (modified powder 4) and zirconium oxide modified powder (modified powder 5), and respective raw materials The powder was subjected to an acid resistance test and an alkali resistance test according to the following procedures.
【0042】a)耐酸性テストA) Acid resistance test
【0043】被試験粉体を1NHCl溶液で24時間混
合撹拌し、撹拌終了後に粉体をろ別し、溶液中のSi溶
出成分量の測定並びに原料粉末の成分分析を行なった。The test powder was mixed and stirred in a 1N HCl solution for 24 hours, and after the stirring was completed, the powder was filtered off, and the amount of Si-eluting component in the solution was measured and the raw material powder was analyzed.
【0044】b)耐アルカリ性テスト1B) Alkali resistance test 1
【0045】被試験粉体を0.1NNaOH溶液で24
時間混合撹拌し、撹拌終了後に粉体をろ別し、溶液中の
Si溶出成分量並びに原料粉末の成分分析を行なった。The powder to be tested is diluted with 0.1N NaOH solution to 24
After mixing and stirring for a period of time, the powder was filtered off after the stirring was completed, and the amount of Si-eluted components in the solution and the component analysis of the raw material powder were performed.
【0046】c)耐アルカリ性テスト2C) Alkali resistance test 2
【0047】0.1NNaOH溶液に代えて1NNaO
H溶液を使用する以外は、耐アルカリ性テスト1と同様
の方法で行なった。1NNaO instead of 0.1N NaOH solution
The same procedure as in the alkali resistance test 1 was performed except that the H solution was used.
【0048】これらテストの結果を表1に示す。表中の
判定は次の基準に従った。すなわち、優良:Si溶出成
分が全量の0.01%以下、良:Si溶出成分が全量の
0.1%以下、不良:Si溶出成分が全量の0.1%以
上とした。The results of these tests are shown in Table 1. The judgment in the table was based on the following criteria. That is, good: 0.01% or less of the total amount of Si eluted components, good: 0.1% or less of the total amount of Si eluted components, and poor: 0.1% or more of the total amount of Si eluted components.
【0049】[0049]
【表1】 [Table 1]
【0050】表1から明らかなように、何れの改質粉体
も、耐酸性及び耐アルカリ性が向上した。As is clear from Table 1, all the modified powders have improved acid resistance and alkali resistance.
【0051】〔窒化ケイ素改質シリカゲル充填剤の製法
例1〕[Example 1 of Production Method of Silicon Nitride Modified Silica Gel Filler]
【0052】真空下で十分に脱気されたシリカゲル(粒
径5μm、平均細孔径150Å)5gを、上記した〔ポ
リシラザンの合成例1〕の方法で得られたポリシラザン
の15wt%溶液5ml中に懸濁させた後、その懸濁液
中に窒素−アンモニア混合ガスを導入した。これを再び
真空下に置き、溶媒を減圧除去した。そして、ポリシラ
ザンを吸着したシリカゲルを窒化ケイ素管状炉内におい
て窒素−アンモニア混合ガス雰囲気下、100℃/hの
速度で800℃の温度まで昇温させ、その温度に10時
間保持した。焼成終了後、室温まで放冷することによ
り、褐色の粉末を得た。5 g of silica gel (particle size 5 μm, average pore size 150 Å) sufficiently deaerated under vacuum was suspended in 5 ml of a 15 wt% solution of polysilazane obtained by the method of [Synthesis example 1 of polysilazane] described above. After turbidity, a nitrogen-ammonia mixed gas was introduced into the suspension. It was placed under vacuum again and the solvent removed under reduced pressure. Then, the silica gel adsorbing the polysilazane was heated to a temperature of 800 ° C. at a rate of 100 ° C./h in a nitrogen-ammonia mixed gas atmosphere in a silicon nitride tubular furnace and kept at that temperature for 10 hours. After the firing was completed, the mixture was allowed to cool to room temperature to obtain a brown powder.
【0053】得られた窒化ケイ素改質シリカゲルは、粒
径5μm、平均細孔径110Å、窒素含有率3.2%で
あった。The obtained silicon nitride modified silica gel had a particle size of 5 μm, an average pore size of 110Å, and a nitrogen content of 3.2%.
【0054】〔窒化ケイ素改質シリカゲル充填剤の製法
例2〕[Production Example 2 of Silicon Nitride Modified Silica Gel Filler]
【0055】シリカゲル(粒径10μm、平均細孔径2
50Å)5gを用い、〔ポリシラザンの合成例1〕の方
法で得られたポリシラザンに代えて上記した〔ポリシラ
ザンの合成例2〕の方法で得られたポリシラザンの溶液
を使用する以外は、上記の製法例1と同様の方法によ
り、窒化ケイ素改質シリカゲルを得た。この窒化ケイ素
改質シリカゲルの平均細孔径は250Åで、窒素含有率
は2.9%であった。Silica gel (particle size 10 μm, average pore size 2
50 Å) 5 g, except that the polysilazane solution obtained by the above-mentioned method of [Polysilazane Synthesis Example 2] is used instead of the polysilazane obtained by the method of [Polysilazane Synthesis Example 1]. By the same method as in Example 1, a silicon nitride modified silica gel was obtained. This silicon nitride-modified silica gel had an average pore diameter of 250Å and a nitrogen content of 2.9%.
【0056】〔比較試験2〕[Comparative Test 2]
【0057】上記した製法例1によって得られた窒化ケ
イ素改質シリカゲル(改質シリカゲル1)及び製法例2
によって得られた窒化ケイ素改質シリカゲル(改質シリ
カゲル2)、並びに市販されている2種類の水系シリカ
ゲル充填剤(市販品1及び市販品2)をそれぞれ、常法
により、液体クロマトグラフ用カラム(7.8mm×30
cm)中に充填した。Silicon Nitride Modified Silica Gel (Reformed Silica Gel 1) Obtained by Manufacturing Example 1 and Manufacturing Example 2
The silicon nitride modified silica gel (modified silica gel 2) obtained by the above and two commercially available water-based silica gel fillers (commercial product 1 and commercial product 2) were respectively subjected to a liquid chromatography column ( 7.8 mm x 30
cm).
【0058】溶離剤緩衝液中に10μg/mlのウシ血
清アルブミン、10μg/mlのタマゴアルブミン及び
10μg/mlのリゾチームを含有する試料を調製して
用いた。この試料をそれぞれのカラムに注入し、0.2
M(NH4)2SO4/0.05Mトリス緩衝液(pH
9.0)により溶離した。この溶離処理を繰り返し、各
たんぱく質の溶出容量が初期値の5%以内であって、分
離性能上問題無く分離することができた試料注入の回数
により、耐久性の評価を行なった。これらのテストの結
果を表2に示す。Samples containing 10 μg / ml bovine serum albumin, 10 μg / ml egg albumin and 10 μg / ml lysozyme in eluent buffer were prepared and used. This sample was injected into each column and 0.2
M (NH 4 ) 2 SO 4 /0.05M Tris buffer (pH
It was eluted by 9.0). This elution treatment was repeated, and the durability was evaluated by the number of times of sample injection in which the elution capacity of each protein was within 5% of the initial value and the separation could be performed without problems in terms of separation performance. The results of these tests are shown in Table 2.
【0059】[0059]
【表2】 [Table 2]
【0060】表2に示した結果より、この発明に係る窒
化ケイ素改質シリカゲル充てん剤は、市販のシリカ系充
填剤よりも極めて安定性に優れ、多数のサンプルを処理
することができることが分かる。また、この発明に係る
充てん剤は、広いpH範囲において優れた性能を示すこ
とが分かった。From the results shown in Table 2, it can be seen that the silicon nitride-modified silica gel filler according to the present invention is much more stable than a commercially available silica-based filler and can process a large number of samples. It was also found that the filler according to the present invention exhibits excellent performance in a wide pH range.
【0061】[0061]
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明によれば、耐アルカリ性、
耐酸性などに優れた改質粉体を得ることができる。そし
て、この発明を、例えば液体クロマトグラフィー用充填
剤に適用したときは、化学的に安定で著しい耐久性を備
え、かつ、分離性能の点でも優れた充填剤が得られる。Since the present invention is constructed and operates as described above, according to the present invention, alkali resistance,
A modified powder having excellent acid resistance can be obtained. When the present invention is applied to a packing material for liquid chromatography, for example, a packing material that is chemically stable and has outstanding durability and is excellent in terms of separation performance can be obtained.
Claims (3)
素によって被覆されてなる改質粉体。1. A modified powder obtained by coating substantially the entire surface of a raw material powder with silicon nitride.
の基材である請求項1記載の改質粉体。2. The modified powder according to claim 1, wherein the raw material powder is a base material of a packing material for chromatography.
てポリシラザン皮膜により原料粉体表面を被覆する工程
と、原料粉体表面上においてポリシラザンを不溶化させ
た後焼成して窒化ケイ素を生成させる工程とからなる改
質粉体の製造方法。3. A step of depositing polysilazane on the surface of the raw material powder to coat the surface of the raw material powder with a polysilazane film; and a step of insolubilizing the polysilazane on the surface of the raw material powder and then firing to generate silicon nitride. A method for producing a modified powder comprising the steps of:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19247791A JPH0517108A (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Modified powder and method for producing modified powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19247791A JPH0517108A (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Modified powder and method for producing modified powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517108A true JPH0517108A (en) | 1993-01-26 |
Family
ID=16291945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19247791A Pending JPH0517108A (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Modified powder and method for producing modified powder |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0517108A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-07-05 JP JP19247791A patent/JPH0517108A/en active Pending
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