JPH08259217A - シリカ粒子の製造方法 - Google Patents
シリカ粒子の製造方法Info
- Publication number
- JPH08259217A JPH08259217A JP6038995A JP6038995A JPH08259217A JP H08259217 A JPH08259217 A JP H08259217A JP 6038995 A JP6038995 A JP 6038995A JP 6038995 A JP6038995 A JP 6038995A JP H08259217 A JPH08259217 A JP H08259217A
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- JP
- Japan
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- particles
- silica particles
- ammonia
- reaction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応中に水およびアンモニアの濃度を殆ど調
整することなく、単分散性の良好なシリカ粒子を得る。 【構成】 加水分解可能な有機ケイ素化合物を、水およ
びアンモニアを含む反応液中で加水分解するシリカ粒子
の製造方法である。その方法は、有機ケイ素化合物から
なるシード粒子を０℃〜１５℃で生成させた後、該生成
したシード粒子を１２℃〜２２℃で成長させる。生成工
程および成長工程における反応液中の水およびアンモニ
アの濃度が実質的に変化する。
整することなく、単分散性の良好なシリカ粒子を得る。 【構成】 加水分解可能な有機ケイ素化合物を、水およ
びアンモニアを含む反応液中で加水分解するシリカ粒子
の製造方法である。その方法は、有機ケイ素化合物から
なるシード粒子を０℃〜１５℃で生成させた後、該生成
したシード粒子を１２℃〜２２℃で成長させる。生成工
程および成長工程における反応液中の水およびアンモニ
アの濃度が実質的に変化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は粒径が非常に揃った、い
わゆる単分散性の良好なシリカ粒子の製造方法に関す
る。
わゆる単分散性の良好なシリカ粒子の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】１μｍ以上の粒径を有する単分散性の良
好なシリカ粒子は、液晶表示素子用スペーサ、人工担
体、標準粒子などいろいろな用途に有用であるので、そ
の製造方法についてもこれまでに多くの提案がなされて
来た。
好なシリカ粒子は、液晶表示素子用スペーサ、人工担
体、標準粒子などいろいろな用途に有用であるので、そ
の製造方法についてもこれまでに多くの提案がなされて
来た。
【０００３】例えば、特公平１−５９９７４号公報に
は、加水分解可能な有機珪素化合物を、反応液中におい
て、水およびアンモニアの濃度を初期値の±５０％以
内、好ましくは±３０％以内に維持した状態で加水分解
することによって粒子径が0.05〜５０μｍの範囲の粒径
を有する球状シリカ粒子の製造方法が開示されている。
は、加水分解可能な有機珪素化合物を、反応液中におい
て、水およびアンモニアの濃度を初期値の±５０％以
内、好ましくは±３０％以内に維持した状態で加水分解
することによって粒子径が0.05〜５０μｍの範囲の粒径
を有する球状シリカ粒子の製造方法が開示されている。
【０００４】しかし、この方法では、水およびアンモニ
アの濃度を初期値の±５０％以内に維持するために、頻
繁に水およびアンモニアの濃度を調整することが必要で
あり、工程が繁雑となって工業的に利用することは困難
であった。
アの濃度を初期値の±５０％以内に維持するために、頻
繁に水およびアンモニアの濃度を調整することが必要で
あり、工程が繁雑となって工業的に利用することは困難
であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、反応中に水
およびアンモニアの濃度を殆ど調整する必要がなく工程
が簡略化され工業的に甚だ有利となるシリカ粒子の製造
方法を提供することを目的とする。
およびアンモニアの濃度を殆ど調整する必要がなく工程
が簡略化され工業的に甚だ有利となるシリカ粒子の製造
方法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】本発明者等は上記の従来
法における問題点を解決し、単分散性の良好なシリカ粒
子を任意の大きさで再現性よく得るため鋭意研究を重ね
た。その結果、反応液中の水およびアンモニアの濃度が
初期値の±５０％以上ないし±１００％以内の範囲で変
化しても、即ち、両者の濃度が実質的に変化しても、単
分散性の良好なシリカ粒子が得られることを見出し本発
明を提案するに至ったものである。
法における問題点を解決し、単分散性の良好なシリカ粒
子を任意の大きさで再現性よく得るため鋭意研究を重ね
た。その結果、反応液中の水およびアンモニアの濃度が
初期値の±５０％以上ないし±１００％以内の範囲で変
化しても、即ち、両者の濃度が実質的に変化しても、単
分散性の良好なシリカ粒子が得られることを見出し本発
明を提案するに至ったものである。
【０００７】すなわち、本発明は、加水分解可能な有機
ケイ素化合物を、水およびアンモニアを含む反応液中で
加水分解するシリカ粒子の製造方法であって、該有機ケ
イ素化合物からなるシード粒子を０℃〜１５℃で生成さ
せる工程とその後昇温して、該生成したシード粒子を１
２℃〜２２℃で成長させる工程とを有し、該生成工程お
よび成長工程における該反応液中の水およびアンモニア
の濃度が実質的に変化することを特徴とし、そのことに
より上記目的が達成される。
ケイ素化合物を、水およびアンモニアを含む反応液中で
加水分解するシリカ粒子の製造方法であって、該有機ケ
イ素化合物からなるシード粒子を０℃〜１５℃で生成さ
せる工程とその後昇温して、該生成したシード粒子を１
２℃〜２２℃で成長させる工程とを有し、該生成工程お
よび成長工程における該反応液中の水およびアンモニア
の濃度が実質的に変化することを特徴とし、そのことに
より上記目的が達成される。
【０００８】本発明に使用される反応液は、加水分解可
能な有機ケイ素化合物、水およびアンモニアを適当な割
合で含むものであり、該反応液中で有機ケイ素化合物を
所定の条件で加水分解させることによりシリカ粒子が得
られる。
能な有機ケイ素化合物、水およびアンモニアを適当な割
合で含むものであり、該反応液中で有機ケイ素化合物を
所定の条件で加水分解させることによりシリカ粒子が得
られる。
【０００９】本発明に使用される加水分解可能な有機ケ
イ素化合物としては、一般式Ｓｉ（ＯＲ）4又はＳｉ
（ＯＲ）3Ｒ’で示されるアルコキシシラン又はアルコ
キシアルキルシランが好適である。式中、ＲおよびＲ’
はメチル、エチル、イソプロピル、ブチルなどの低級ア
ルキル基であり、特にＲ’はメチル基が好ましい。
イ素化合物としては、一般式Ｓｉ（ＯＲ）4又はＳｉ
（ＯＲ）3Ｒ’で示されるアルコキシシラン又はアルコ
キシアルキルシランが好適である。式中、ＲおよびＲ’
はメチル、エチル、イソプロピル、ブチルなどの低級ア
ルキル基であり、特にＲ’はメチル基が好ましい。
【００１０】上記した有機ケイ素化合物の反応液中の濃
度は、一般に５０重量％以下であり、特に５〜５０重量
％が好ましい。有機ケイ素化合物の希釈溶媒としては、
例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレング
リコールなどのアルコール類が好ましく使用されるの
で、反応液はアルコールも含有され得る。
度は、一般に５０重量％以下であり、特に５〜５０重量
％が好ましい。有機ケイ素化合物の希釈溶媒としては、
例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレング
リコールなどのアルコール類が好ましく使用されるの
で、反応液はアルコールも含有され得る。
【００１１】本発明において反応液中の水の濃度は０．
５〜５０モル／リットル、アンモニアの濃度は１〜１０
モル／リットルの範囲にすることが望ましく、この濃度
範囲より高くても低くても均一粒径のシリカ粒子が得ら
れ難い。さらに好ましい水の濃度は０．５〜３５モル／
リットル、アンモニアの濃度は１〜１０モル／リットル
の範囲である。
５〜５０モル／リットル、アンモニアの濃度は１〜１０
モル／リットルの範囲にすることが望ましく、この濃度
範囲より高くても低くても均一粒径のシリカ粒子が得ら
れ難い。さらに好ましい水の濃度は０．５〜３５モル／
リットル、アンモニアの濃度は１〜１０モル／リットル
の範囲である。
【００１２】本発明においては、一般に、アンモニア水
とアルコールとの混合液を撹拌しながら、この混合液中
に、有機ケイ素化合物とこの希釈溶媒の混合液を添加
し、比較的低温で反応させてシリカのシード粒子を生成
させる。次に、該シード粒子が分散した反応液を昇温さ
せることによって該シード粒子の表面にシリカが生成付
着する。この反応液からシリカ粒子を分離することによ
って、比較的大粒径、特に１μｍ以上の粒径を有し、か
つ単分散性の良好なシリカ粒子が得られる。
とアルコールとの混合液を撹拌しながら、この混合液中
に、有機ケイ素化合物とこの希釈溶媒の混合液を添加
し、比較的低温で反応させてシリカのシード粒子を生成
させる。次に、該シード粒子が分散した反応液を昇温さ
せることによって該シード粒子の表面にシリカが生成付
着する。この反応液からシリカ粒子を分離することによ
って、比較的大粒径、特に１μｍ以上の粒径を有し、か
つ単分散性の良好なシリカ粒子が得られる。
【００１３】上記反応条件は使用する材料等により異な
るが、一般に大気圧下で以下の通りである。シリカのシ
ード粒子を生成させる温度は０℃〜１５℃が好ましく、
さらに好ましくは３℃〜１２℃である。反応時間は０．
５時間〜５時間が好ましく、さらに好ましくは１時間〜
５時間である。また、上記シード粒子を成長させるとき
の温度（最終到達温度）は１２℃〜２２℃とされ、好ま
しくは１４〜２０℃である。シリカのシード粒子を生成
させる温度が０℃より下回るとシード粒子の生成が遅
く、１５℃を超えるとシード粒子が生成し易いため広範
囲の粒径を有するシリカ粒子が得られる。シード粒子を
成長させるときの温度が１２℃を下回るとシード粒子の
成長が遅く、２２℃を超えるとシード粒子が生成し易
い。上記昇温条件は３℃〜１０℃／１時間が好ましく、
さらに好ましくは４℃〜８℃／１時間である。
るが、一般に大気圧下で以下の通りである。シリカのシ
ード粒子を生成させる温度は０℃〜１５℃が好ましく、
さらに好ましくは３℃〜１２℃である。反応時間は０．
５時間〜５時間が好ましく、さらに好ましくは１時間〜
５時間である。また、上記シード粒子を成長させるとき
の温度（最終到達温度）は１２℃〜２２℃とされ、好ま
しくは１４〜２０℃である。シリカのシード粒子を生成
させる温度が０℃より下回るとシード粒子の生成が遅
く、１５℃を超えるとシード粒子が生成し易いため広範
囲の粒径を有するシリカ粒子が得られる。シード粒子を
成長させるときの温度が１２℃を下回るとシード粒子の
成長が遅く、２２℃を超えるとシード粒子が生成し易
い。上記昇温条件は３℃〜１０℃／１時間が好ましく、
さらに好ましくは４℃〜８℃／１時間である。
【００１４】
【作用】均一粒径のシリカ粒子を得るには、加水分解反
応の極く初期に生成するシード粒子（核粒子）の数が反
応の終りまで変わらないことが重要である。従来の方法
では、シード粒子の生成反応と同時にシード粒子の成長
反応が起こり、このように成長反応の間に新たなシード
粒子の生成が起こるようになると、シード粒子の数は時
間と共に増大するため単分散性を有するシリカ粒子が得
られず、粒径分布の広いシリカ粒子が得られることにな
る。
応の極く初期に生成するシード粒子（核粒子）の数が反
応の終りまで変わらないことが重要である。従来の方法
では、シード粒子の生成反応と同時にシード粒子の成長
反応が起こり、このように成長反応の間に新たなシード
粒子の生成が起こるようになると、シード粒子の数は時
間と共に増大するため単分散性を有するシリカ粒子が得
られず、粒径分布の広いシリカ粒子が得られることにな
る。
【００１５】すなわち、従来の特公平１−５９９７４号
公報に開示された方法において、反応液中の水およびア
ンモニアの濃度が大きく変化するとシード粒子生成反応
速度とシード粒子成長反応速度のバランスが崩れ、（即
ち、均一粒径のシリカ粒子が得られる場合は、シード粒
子成長反応速度＞＞シード粒子生成反応速度であ
る。）、粒径分布が広くなるものと推測される。
公報に開示された方法において、反応液中の水およびア
ンモニアの濃度が大きく変化するとシード粒子生成反応
速度とシード粒子成長反応速度のバランスが崩れ、（即
ち、均一粒径のシリカ粒子が得られる場合は、シード粒
子成長反応速度＞＞シード粒子生成反応速度であ
る。）、粒径分布が広くなるものと推測される。
【００１６】ところが、本発明においては、上記したよ
うに、シリカのシード粒子を生成させる温度を所定温度
に設定し、かつシード粒子を成長させるときの温度（最
終到達温度）を所定温度に設定することにより、反応液
中における水及びアンモニアの濃度が初期値の±５０％
ないし±１００％の範囲で変動したとしても上記のよう
な不都合なことは起こらないのである。
うに、シリカのシード粒子を生成させる温度を所定温度
に設定し、かつシード粒子を成長させるときの温度（最
終到達温度）を所定温度に設定することにより、反応液
中における水及びアンモニアの濃度が初期値の±５０％
ないし±１００％の範囲で変動したとしても上記のよう
な不都合なことは起こらないのである。
【００１７】
（実施例１）２８重量％のアンモニア水５０ｇとエタノ
ール１００ｍｌの混合液を撹拌しながら、この混合液中
に、テトラエトキシシラン２１ｇとエタノール６．０ｍ
ｌ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。
ール１００ｍｌの混合液を撹拌しながら、この混合液中
に、テトラエトキシシラン２１ｇとエタノール６．０ｍ
ｌ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。
【００１８】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させ、２時間後に１５℃
に到達させた。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。
５℃／１時間の昇温速度で昇温させ、２時間後に１５℃
に到達させた。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。
【００１９】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、得られたシリカ粒子の平均粒径及び標
準偏差を測定した。その結果、平均粒径は１．４５μ
ｍ、標準偏差は０．０４１５μｍで合着のない均一な球
状のシリカ粒子であった。その結果をまとめて表１に示
す。
カ粒子を分離し、得られたシリカ粒子の平均粒径及び標
準偏差を測定した。その結果、平均粒径は１．４５μ
ｍ、標準偏差は０．０４１５μｍで合着のない均一な球
状のシリカ粒子であった。その結果をまとめて表１に示
す。
【００２０】（実施例２〜７）実施例１において、シー
ド粒子の生成反応条件及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。それ以外は実施例１と同様
に行った。その結果をまとめて表１に示す。
ド粒子の生成反応条件及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。それ以外は実施例１と同様
に行った。その結果をまとめて表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】（比較例１〜４）実施例１において、シー
ド粒子の生成反応条件及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。それ以外は実施例１と同様
に行った。その結果をまとめて表２に示す。
ド粒子の生成反応条件及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。それ以外は実施例１と同様
に行った。その結果をまとめて表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、反応中に水およびアン
モニアの濃度を殆ど調整することなく反応温度を管理す
るだけで、均一粒径のシリカ粒子を得ることができるの
で、工業的に非常に有利である。
モニアの濃度を殆ど調整することなく反応温度を管理す
るだけで、均一粒径のシリカ粒子を得ることができるの
で、工業的に非常に有利である。
【００２５】この方法で得られるシリカ粒子は、標識材
料、診断試薬用担体、液晶表示素子用スペーサなど種々
の用途に用いられるが、特に液晶表示素子用スペーサと
して好適である。
料、診断試薬用担体、液晶表示素子用スペーサなど種々
の用途に用いられるが、特に液晶表示素子用スペーサと
して好適である。
Claims (1)
- 【請求項１】 加水分解可能な有機ケイ素化合物を、水
およびアンモニアを含む反応液中で加水分解するシリカ
粒子の製造方法であって、 該有機ケイ素化合物からなるシード粒子を０℃〜１５℃
で生成させる工程と、その後昇温して、該生成したシー
ド粒子を１２℃〜２２℃で成長させる工程とを有し、該
生成工程および成長工程における該反応液中の水および
アンモニアの濃度が実質的に変化することを特徴とする
シリカ粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038995A JPH08259217A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | シリカ粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038995A JPH08259217A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | シリカ粒子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08259217A true JPH08259217A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13140752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6038995A Pending JPH08259217A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | シリカ粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08259217A (ja) |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP6038995A patent/JPH08259217A/ja active Pending
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