JPH1059708A - 変性コロイダルシリカ - Google Patents

変性コロイダルシリカ

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JPH1059708A
JPH1059708A JP21640496A JP21640496A JPH1059708A JP H1059708 A JPH1059708 A JP H1059708A JP 21640496 A JP21640496 A JP 21640496A JP 21640496 A JP21640496 A JP 21640496A JP H1059708 A JPH1059708 A JP H1059708A
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JP
Japan
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carbon atoms
colloidal silica
hydrocarbon group
weight
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JP21640496A
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English (en)
Inventor
Tadao Takahata
忠雄 高畑
Takahiro Otsuka
孝洋 大塚
Yasuyuki Shigeta
康之 茂田
Kiyoshi Takesute
清 武捨
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Adeka Corp
Original Assignee
Asahi Denka Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、広範なpH領域においてカ
チオン性物質と共存しても安定な変性コロイダルシリカ
を提供することにある。 【解決手段】 本発明の変性コロイダルシリカは、水性
コロイダルシリカを、下記一般式(1)で表される化合物
で変性したことを特徴とする変性コロイダルシリカ: 【化1】 (式中、Rは、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
R'は、炭素原子数1〜4の炭化水素基、アミノ基で置
換されている炭素原子数1〜4の炭化水素基、若しくは
アミノ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜4の炭
化水素基が単数又は複数の窒素原子で連結された基であ
り、R"は、炭素原子数1〜3のアルキル基であり、k
は、0〜2の数であり、mは、1または2であり、n
は、1〜3の数であって、且つk+m+n=4となる数
である)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、変性コロイダルシ
リカに関し、詳しくはカチオン性物質の共存環境におい
ても安定な変性コロイダルシリカに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、製紙、繊維、樹脂、金属、電機、
印刷工業等の各種分野においてコロイダルシリカは物性
改良剤として用いられているが、近年、処理工程の簡略
化、省力化に伴いカチオン性物質(界面活性剤、染料、
ポリマー等)との共存環境において安定に使用可能なコ
ロイダルシリカが望まれ、特開平2−172812号公報で
は、塩基性塩化アルミニウムを使用したカチオン化コロ
イダルシリカの製造が試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミニウム
等の多価金属イオンを付与したカチオン化コロイダルシ
リカは一定のpH領域ではカチオン性物質との配合安定
性を示すものの、この安定なpH領域が狭く、応用範囲
に制約のあるものであった。
【0004】従って、本発明の目的は、広範なpH領域
においてカチオン性物質と共存しても安定な変性コロイ
ダルシリカを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の変性コロ
イダルシリカは、水性コロイダルシリカを、下記一般式
(1)で表される化合物で変性したことを特徴とする:
【化2】 (式中、Rは、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
R'は、炭素原子数1〜4の炭化水素基、アミノ基で置
換されている炭素原子数1〜4の炭化水素基、若しくは
アミノ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜4の炭
化水素基が単数又は複数の窒素原子で連結された基であ
り、R"は、炭素原子数1〜3のアルキル基であり、k
は、0〜2の数であり、mは、1または2であり、n
は、1〜3の数であって、且つk+m+n=4となる数
である)
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に使用する水性コロイダル
シリカは特に限定されるものではなく、例えば、シリカ
固形分量5〜70重量%、好ましくは10〜60重量%
の水性コロイダルシリカが使用でき、一般に市販されて
いる水性コロイダルシリカを使用することができ。例え
ばアデライトAT−30S[旭電化工業(株)製、平均粒
子径8.5±1.5nm、シリカ固形分30重量%]、ア
デライトAT−30[旭電化工業(株)製、平均粒子径1
2.5±2.5nm、シリカ固形分30重量%]、アデラ
イトAT−40[旭電化工業(株)製、平均粒子径17.
5±2.5nm、シリカ固形分40重量%]、アデライ
トAT−50[旭電化工業(株)製、平均粒子径25±5
nm、シリカ固形分50重量%]、アデライトAT−3
0A[旭電化工業(株)製、平均粒子径12.5±2.5n
m、シリカ固形分30重量%]、アデライトAT−20
Q[旭電化工業(株)製、平均粒子径12.5±2.5n
m、シリカ固形分20重量%]等を使用することができ
る。
【0007】なお、水性コロイダルシリカは、好ましく
は平均粒子径5〜70nm、更に好ましくは7〜50n
mのものが良い。水性コロイダルシリカの平均粒子径が
上記範囲外であると、コロイダルシリカ変性時の安定性
の点で好ましくない。
【0008】本発明に使用する水性コロイダルシリカの
変性剤は下記一般式(1)で表される化合物である:
【化3】 (式中、Rは、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
R'は、炭素原子数1〜4の炭化水素基、アミノ基で置
換されている炭素原子数1〜4の炭化水素基、若しくは
アミノ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜4の炭
化水素基が単数又は複数の窒素原子で連結された基であ
り、R"は、炭素原子数1〜3のアルキル基であり、k
は、0〜2の数であり、mは、1または2であり、n
は、1〜3の数であって、且つk+m+n=4となる数
である)
【0009】ここで、Rの具体例としては、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イ
ソブチル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、イソ
ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシ
ル基等が挙げられ、好ましくは炭素原子数1〜3のアル
キル基が良く、メチル基、エチル基が最も好ましい。
【0010】次に、R"の具体例としては、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられ、
好ましくはメチル基、エチル基が良い。
【0011】また、R'のうち、炭素原子数1〜4の炭
化水素の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プ
ロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチ
レン基等が挙げられ、好ましくは炭素原子数2〜4のア
ルキレン基が良く、エチレン基、プロピレン基、ブチレ
ン基が良い。
【0012】更に、R'のうち、アミノ基で置換されて
いる炭素原子数1〜4の炭化水素基の具体例としてはア
ミノメチレン基、アミノエチレン基、アミノプロピレン
基、アミノイソプロピレン基、アミノブチレン基、アミ
ノイソブチレン基等が挙げられ、好ましくはアミノエチ
レン基、アミノプロピレン基が良い。
【0013】また、R'のうち、アミノ基で置換されて
いてもよい炭素原子数1〜4の炭化水素基が単数または
複数の窒素原子で連結された基において、基中の炭素原
子数1〜4の炭化水素基は上記と同じである。また、こ
れらのアミノ基で置換されていてもよい炭化水素基を連
結する窒素原子は、好ましくは1〜4個が良く、このよ
うな基としては例えばアミノ基で置換されていてもよい
炭素原子数1〜4の炭化水素基をR1とし、R2を水素若
しくはアミノ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜
4の炭化水素基とすると、以下の一般式(2)で示される
構造を有する基として例示することができる:
【化4】 (式中、pは1〜4の数を表す)
【0014】一般式(2)で示される基は、例えば−R'
−NH2として表せば、(アミノエチル)アミノプロピル
基などを挙げることができる。
【0015】上記R'基のなかでも好ましいものは、炭
素原子数1〜4の炭化水素基、アミノ基で置換されてい
る炭素原子数1〜4の炭化水素基、及び上記一般式(2)
において、R2が水素である基が良く、より好ましくは
炭素原子数1〜4の炭化水素基、及び上記一般式(2)に
おいて、R2が水素である基である。
【0016】上記一般式(1)で表される化合物の具体例
としては、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、(アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピ
ルジメチルエトキシシラン、アミノプロピルメチルジエ
トキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン等を例
示することができる。
【0017】本発明の変性コロイダルシリカは、上記水
性コロイダルシリカを、上記変性剤にて変性することに
より得ることができる。
【0018】好ましい変性の程度は、変性コロイダルシ
リカ乾燥重量中に占める窒素原子の重量割合(以下、変
性率と言う)として0.1〜10%、より好ましくは0.
5〜6%が良い。変性率が低すぎると変性の効果が少な
く、本発明の効果を得ることが難しくなる。変性効果の
点のみから言うと、変性率の上限はないが上記を超える
と作業性その他工業化適正に欠けることがある。
【0019】変性剤の使用量と変性処理の条件は特に限
定されず、所望とする変性率とするべく適宜選択するこ
とができるが、使用量としては概ね水性コロイダルシリ
カに対して、上記一般式(1)で表される化合物からなる
変性剤を、シリカ固形分量基準で1〜80重量%、好ま
しくは3〜60重量%使用すれば良い。変性剤の量が少
なすぎると好ましい変性率を得ることが難しくなる。変
性効果の点のみから言うと、変性剤使用量の上限はない
が、上記量を超えると作業性その他工業化適正に欠ける
ことがある。
【0020】変性処理条件としては概ね水性溶媒温度域
で数分〜数日間程度の範囲で適宜選択して処理すれば好
ましい変性率を得ることが可能であるが、作業性その他
工業化適正の観点から好ましくは室温〜90℃で数分〜
数時間、より好ましくは40〜90℃で10分〜10時
間であると副生成物の留去が容易になるので工業化には
最適である。
【0021】ここで、水性コロイダルシリカの変性処理
に伴い、処理温度が高い程、又処理時間が長い程、変性
コロイダルシリカの粒子径は大きくなる傾向にある。
【0022】本発明の変性コロイダルシリカは、カチオ
ン性物質の共存環境における安定性の観点から、好まし
くは7〜85nmの粒子径であることが好ましく、従っ
て、上記変性処理は好ましくは上記条件内で変性コロイ
ダルシリカの平均粒子径が7〜85nmの範囲内となる
ようにするのが好ましい。
【0023】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではないことを理
解されたい。また、以下の平均粒子径はいずれもBET
法によった。 実施例1 平均粒子径12nm、シリカ固形分20重量%の水性コ
ロイダルシリカ(アデライトAT−20)65重量部を還
流器付きフラスコに準備し、アミノプロピルトリメトキ
シシラン5重量部(シリカ固形分に対して38重量%)を
水30重量部で希釈した液を室温にて撹拌しつつフラス
コに加えた後、加温して65℃で3時間撹拌することに
より反応させた。得られた生成物は、僅かに濁りを呈し
たが、安定なpH10.5のコロイドであった。また、
平均粒子径は18nm、変性率は2.2%であった。そ
の後、硫酸でpHを7.0及び4.0に調整したが、いず
れも安定なコロイドであった。
【0024】実施例2 平均粒子径24nm、シリカ固形分30重量%の水性コ
ロイダルシリカ(アデライトAT−30B)43重量部を
還流器付きフラスコに準備し、アミノブチルトリエトキ
シシラン4重量部(シリカ固形分に対して31重量%)を
水53重量部で希釈した液を室温にて撹拌しつつフラス
コに加えた後、加温して79℃で3時間撹拌することに
より反応させた。得られた生成物は、僅かに濁りを呈し
たが、安定なpH10.3のコロイドであった。また、
平均粒子径は35nm、変性率は1.5%であった。そ
の後、硫酸でpHを7.0及び4.0に調整したが、いず
れも安定なコロイドであった。
【0025】実施例3 平均粒子径12nm、シリカ固形分20重量%の水性コ
ロイダルシリカ(アデライトAT−20Q)65重量部を
還流器付きフラスコに準備し、(アミノエチル)アミノプ
ロピルトリメトキシシラン7重量部(シリカ固形分に対
して20重量%)を、塩酸によりpHを3.5に調整した
水28重量部で希釈した液を室温にて撹拌しつつフラス
コに加えた後、加温して65℃で2時間撹拌することに
より反応させた。得られた生成物は、僅かに濁りを呈し
たが、安定なpH4.1のコロイドであった。また、平
均粒子径は20nm、変性率は4.4%であった。その
後、水酸化ナトリウムでpHを7.0及び10.0に調整
したが、いずれも安定なコロイドであった。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、広範なpH領域におい
てカチオン性物質と共存しても安定な変性コロイダルシ
リカを提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武捨 清 東京都荒川区東尾久7丁目2番35号 旭電 化工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水性コロイダルシリカを、下記一般式
    (1)で表される化合物で変性したことを特徴とする変性
    コロイダルシリカ: 【化1】 (式中、Rは、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
    R'は、炭素原子数1〜4の炭化水素基、アミノ基で置
    換されている炭素原子数1〜4の炭化水素基、若しくは
    アミノ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜4の炭
    化水素基が単数又は複数の窒素原子で連結された基であ
    り、R"は、炭素原子数1〜3のアルキル基であり、k
    は、0〜2の数であり、mは、1または2であり、n
    は、1〜3の数であって、且つk+m+n=4となる数
    である)
JP21640496A 1996-08-16 1996-08-16 変性コロイダルシリカ Pending JPH1059708A (ja)

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