表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法技术

本发明专利技术提供一种保存稳定性良好的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法。该制造方法包含下述(A)工序～(C)工序：(A)将表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶与硅烷偶联剂混合的工序，(B)在由(A)工序得到的结果物中添加碱性化合物的工序，(C)使阳离子交换树脂与由(B)工序获得的结果物进行接触的工序。触的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法


[0001]本专利技术涉及表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法。

技术介绍

[0002]二氧化硅粒子由于其优异的机械性能和热性能而经常用作树脂组合物的组分。在有机树脂中配入二氧化硅粒子的情况下，考虑到与该有机树脂的相容性、固化性，大多利用疏水性硅烷偶联剂、含有反应性部位的硅烷偶联剂等硅烷偶联剂对该二氧化硅粒子的表面进行处理，即进行表面改性。进行了这种表面改性的二氧化硅粒子通常以分散于有机溶剂中的状态(有机溶胶)或分散于单体中的状态(单体溶胶)的形式使用。
[0003]利用硅烷偶联剂进行的二氧化硅粒子的表面改性通过水解工序和接续该水解工序的缩合工序来进行。在上述水解工序中，通过硅烷偶联剂的水解反应而产生硅烷醇基(Si
‑
OH)，与二氧化硅粒子表面的硅烷醇基形成氢键。在上述缩合工序中，通过水解后的硅烷偶联剂的硅烷醇基与二氧化硅粒子表面的硅烷醇基的缩合反应形成共价键。如果水解反应和缩合反应共存，则在硅烷偶联剂与二氧化硅粒子表面的硅烷醇基缩合之前，硅烷偶联剂彼此有可能发生缩合反应，因此控制该水解工序和该缩合工序对于均匀有效地对二氧化硅粒子进行表面改性是重要的。
[0004]一般而言，已知在酸性条件下，硅烷醇基稳定，水解工序被促进，另一方面，在碱性条件下，硅烷醇基不稳定，缩合工序被促进。因此，作为对二氧化硅粒子进行表面改性的步骤，从上述角度考虑，优选使二氧化硅粒子与硅烷偶联剂在酸性条件下反应，之后，从酸性条件变更为碱性条件。另外，已知在从上述酸性条件变更为碱性条件时添加胺化合物。例如专利文献1中记载了通过在有机溶剂分散二氧化硅溶胶中添加胺化合物而使pH达到规定的范围，从而由该硅溶胶得到稳定的环氧单体溶胶和丙烯酸类单体溶胶。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2010/058754号

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的技术问题
[0009]但是，对于像专利文献1中记载的那样的含有碱性化合物的有机溶剂分散二氧化硅溶胶，基于以下说明的理由，不能说保存稳定性一定良好。
[0010]通常，难以使添加到有机溶剂分散二氧化硅溶胶中的硅烷偶联剂全部与二氧化硅粒子表面的硅烷醇基反应，在该有机溶剂分散二氧化硅溶胶中残留有未反应的硅烷偶联剂。这些残留的硅烷偶联剂在碱性条件下长时间保存时，该硅烷偶联剂彼此间可发生缩合反应，因此，结果就可能促进有机溶剂分散二氧化硅溶胶的白浊及凝胶化，使保存稳定性恶化。
[0011]本专利技术是鉴于这些情况而完成的，目的在于提供一种保存稳定性良好的表面改性
二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法。
[0012]本专利技术人等着眼于缩合反应在碱性条件下被促进，想到即使在表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中残留有未反应的硅烷偶联剂，只要在酸性或中性条件下，就能够抑制未反应的硅烷偶联剂的彼此缩合。研究结果发现，通过使阳离子交换树脂与包含碱性化合物的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶接触而将该碱性化合物的一部分或全部除去，表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的保存稳定性会变得极其良好。
[0013]解决问题的手段
[0014]即，本专利技术是表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法，其包含下述的(A)工序～(C)工序，
[0015](A)将表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶与硅烷偶联剂混合的工序，
[0016](B)在由(A)工序得到的结果物中添加碱性化合物的工序，
[0017](C)使阳离子交换树脂与由(B)工序获得的结果物进行接触的工序。
[0018]上述表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中的二氧化硅粒子的初始粒径为1nm～100nm。
[0019]上述碱性化合物为胺类。
[0020]上述碱性化合物为例如下述式(1)表示的烷基胺类，
[0021][0022]式中，R1和R2各自独立地表示氢原子、碳原子数为1～8的直链烷基或碳原子数为3～8的支链烷基，R3表示碳原子数为2～8的直链烷基或碳原子数为3～8的支链烷基。
[0023]上述硅烷偶联剂为例如下述式(2)表示的硅烷化合物，
[0024][0025]式中，R4表示氢原子或甲基，R5表示甲基或乙基，Q表示碳原子数为3～8的亚烷基，n表示0～2的整数。
[0026]上述式(2)表示的硅烷化合物为例如下式(2')表示的硅烷化合物，
[0027][0028]式中，R4、R5与上述式(2)中同义。
[0029]上述(C)工序是例如在由所述(B)工序得到的结果物中加入上述阳离子交换树脂并进行搅拌的工序，或者是使由该(B)工序得到的结果物通过填充有上述阳离子交换树脂的柱子的工序。在上述(C)工序中，使来自上述碱性化合物的阳离子吸附在上述阳离子交换树脂上。由上述(C)工序得到的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的pH值优选为2～6。
[0030]专利技术效果
[0031]通过本专利技术的制造方法得到的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的保存稳定性良好，即使长期保存也不会凝胶化而保持透明性和流动性，粘度几乎不上升。进而，通过本专利技术的制造方法得到的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶在酸性或中性条件下保持了二氧化硅粒子的分散性。
具体实施方式
[0032]以下，对本专利技术进行详细说明。
[0033]本专利技术中使用的表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶没有特别限制，可以使用通过公知的方法制造的分散溶胶。可以列举例如，对于将水玻璃(硅酸钠)作为原料而得到的水分散二氧化硅溶胶进行有机溶剂置换的方法、使粉末状态的二氧化硅粒子分散在有机溶剂或有机溶剂/水混合液中的方法。
[0034]上述表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中的二氧化硅粒子浓度没有特别限制，通常优选为60质量％以下。
[0035]上述表面未修饰二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中的二氧化硅粒子，例如是初始粒径为1nm～100nm的二氧化硅粒子。此处，初始粒子是指构成粉体的粒子，将该初始粒子凝聚而成的粒子称为二次粒子。前述初始粒径可以由通过气体吸附法(BET法)测定的前述二氧化硅粒子的比表面积(每单位质量的表面积)S、该二氧化硅粒子的密度ρ和初始粒径D之间成立的关系式：D＝6/(ρS)算出。由该关系式算出的初始粒径为平均粒径，是初始粒子的直径。
[0036]上述表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中的二氧化硅粒子的形状没有特别限制，可以为任意形状。例如，可以列举球状、椭球状、扁平状、细长形状、变形形状。
[0037]上述表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中的溶剂，只要能够分散二氧化硅粒子就没有特别限制，可以仅为有机溶剂，或者可以为有机溶剂/水混合液中的任一种。在仅使用有机溶剂的情况下，可以使用烃类、卤代烃类、醚类、醇类、醛类、酮类、酯类、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法，其包含下述的(A)工序～(C)工序：(A)将表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶与硅烷偶联剂进行混合的工序，(B)在由(A)工序得到的结果物中添加碱性化合物的工序，(C)使阳离子交换树脂与由(B)工序获得的结果物进行接触的工序。2.根据权利要求1所述的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法，所述表面未改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶中的二氧化硅粒子的初始粒径为1nm～100nm。3.根据权利要求1或2所述的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法，所述碱性化合物为胺类。4.根据权利要求1～3中任一项所述的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方法，所述碱性化合物为下述式(1)表示的烷基胺类，式中，R1和R2各自独立地表示氢原子、碳原子数为1～8的直链烷基或碳原子数为3～8的支链烷基，R3表示碳原子数为2～8的直链烷基或碳原子数为3～8的支链烷基。5.根据权利要求1～4中任一项所述的表面改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散溶胶的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：今井翔太，石田智久，
申请(专利权)人：日产化学株式会社，
类型：发明
国别省市：