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公開番号2025097932
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2024213091
出願日2024-12-06
発明の名称アルコール分散大粒子シリカゾル及びその製造方法
出願人日産化学株式会社
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類C01B 33/145 20060101AFI20250624BHJP(無機化学)
要約【課題】アルコール溶媒に分散した大粒子シリカゾルであって、沈降性が低く、沈降しても再分散性が高いシリカゾルとその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】300～600nmの動的光散乱法による平均粒子径を有するシリカ粒子が炭素原子数1～5のアルコールに分散したシリカゾルであって、下記沈降性を有するシリカゾル。沈降性:シリカゾルを円筒形状かつ丸底型の底部を有する透明な容器に入れ、密封して5分間で1000回振とうを行った後、密封した容器を20℃で30日間静置する保管試験を行った場合に、該容器の対面に観察される透光可能な部分と透光不可能な部分の境界が、容器底部からaの高さにあり、かつ、シリカゾルの液面が当該境界からbの高さにあり、a:b=10:0～8の割合となる、沈降性。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
３００～６００ｎｍの動的光散乱法による平均粒子径を有するシリカ粒子が炭素原子数１～５のアルコールに分散したシリカゾルであって、下記沈降性を有するシリカゾル。
沈降性：シリカゾルを円筒形状かつ丸底型の底部を有する透明な容器に入れ、密封して５分間で１０００回振とうを行った後、密封した容器を２０℃で３０日間静置する保管試験を行った場合に、該容器の対面に観察される透光可能な部分と透光不可能な部分の境界が、容器底部からａの高さにあり、かつ、シリカゾルの液面が当該境界からｂの高さにあり、ａ：ｂ＝１０：０～８の割合となる、沈降性。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
更に下記再分散性を有する、請求項１に記載のシリカゾル。
再分散性：シリカゾルを円筒形状かつ丸底型の底部を有する透明な容器に入れ、密封して５分間で１０００回振とうを行った後、２０℃で３０日間静置して保管した後、該容器を３０秒間で１００回振とうを行った場合に、シリカゾルの固形分（ｃ：質量％）が、前記保管試験直前のシリカゾルの固形分（ｄ：質量％）に対して６０～１００％である、再分散性。
【請求項３】
レーザー回折法によるＤ２０～Ｄ８０の粒子径範囲が２５０ｎｍ～５５０ｎｍに存在する、請求項１又は２に記載のシリカゾル。
【請求項４】
アルコールが、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、又はプロピレングリコールモノエチルエーテルである、請求項１又は２に記載のシリカゾル。
【請求項５】
５０℃２８日間の保管後のｐＨの低下が２．０以内である、請求項１又は２に記載のシリカゾル。
【請求項６】
ＳｉＯ
２
濃度が２０質量％の時に粘度が２～１０ｍＰａ・ｓである、請求項１又は２に記載のシリカゾル。
【請求項７】
ＳｉＯ
２
濃度が０．０５質量％のシリカゾルの波長３５０ｎｍの吸光度が１．５以下である、請求項１又は２に記載のシリカゾル。
【請求項８】
水分を０．１～５．０質量％含む、請求項１又は２に記載のシリカゾル。
【請求項９】
下記（Ａ）乃至（Ｂ）工程：
（Ａ）工程：３００～６００ｎｍの動的光散乱法による平均粒子径を有する水性シリカゾルを製造する工程、
（Ｂ）工程：（Ａ）工程で得られた水性シリカゾルを限外ろ過装置を用いて水性媒体を炭素原子数１～５のアルコールに溶媒置換する工程、を含む、請求項１又は２に記載のシリカゾルの製造方法。
【請求項１０】
（Ａ）工程に用いる水性シリカゾルがアルカリケイ酸水溶液を陽イオン交換して得られるケイ酸水溶液から生じるシリカ粒子に、アルカリ成分と酸性ケイ酸水溶液を加え粒子成長させたシリカゾルである、請求項９に記載のシリカゾルの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はアルコールに分散した大粒子シリカゾルとその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
大粒子シリカゾルは、大粒子シリカ粒子の特性を利用して種々の用途に用いられている。例えば、大粒子シリカゾルをコーティング剤に含有させてフィルム表面に塗布することで、フィルム表面の凹凸を利用してフィルムの傷つきを防止したり、密着抑制を目的としたアンチブロッキング剤として利用したり、あるいはコーティング剤や接着剤に含有するフィラーとして強度向上剤に利用することができる。
【０００３】
大粒子シリカゾルを用いる方法としては、従来からシリカ粉末を湿式粉砕してゾルにする方法が知られている。例えば、特許文献１には、沈殿法により得られた湿式シリカを分散させて湿式シリカ分散液を得る方法が記載され、特許文献２には、体積平均粒径が０．４６～１．３μｍ、体積平均粒径に対する標準偏差の値が４５～１１０％、反応性シラノール基量が１．５～３．０個／ｎｍ
２
である球状シリカ粉末を５０～８５質量％含有するシリカスラリー組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２３１９５４号公報
特開２０１３－２１２９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、アルコール溶媒に分散した大粒子シリカゾルであって、沈降性が低く、沈降しても再分散性が高いシリカゾルとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１観点として、３００～６００ｎｍの動的光散乱法による平均粒子径を有するシリカ粒子が炭素原子数１～５のアルコールに分散したシリカゾルであって、下記沈降性を有するシリカゾル、
沈降性：シリカゾルを円筒形状かつ丸底型の底部を有する透明な容器に入れ、密封して５分間で１０００回振とうを行った後、密封した容器を２０℃で３０日間静置する保管試験を行った場合に、該容器の対面に観察される透光可能な部分と透光不可能な部分の境界が、容器底部からａの高さにあり、かつ、シリカゾルの液面が当該境界からｂの高さにあり、ａ：ｂ＝１０：０～８の割合となる、沈降性、
第２観点として、更に下記再分散性を有する第１観点に記載のシリカゾル、
再分散性：シリカゾルを円筒形状かつ丸底型の底部を有する透明な容器に入れ、密封して５分間で１０００回振とうを行った後、２０℃で３０日間静置して保管した後、該容器を３０秒間で１００回振とうを行った場合に、シリカゾルの固形分（ｃ：質量％）が、前記保管試験直前のシリカゾルの固形分（ｄ：質量％）に対して６０～１００％である、再分散性、
第３観点として、レーザー回折法によるＤ２０～Ｄ８０の粒子径範囲が２５０ｎｍ～５５０ｎｍに存在する第１観点又は第２観点に記載のシリカゾル、
第４観点として、アルコールがメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、又はプロピレングリコールモノエチルエーテルである第１観点乃至第３観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第５観点として、５０℃２８日間の保管後のｐＨの低下が２．０以内である第１観点乃至第４観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第６観点として、ＳｉＯ
２
濃度が２０質量％の時に粘度が２～１０ｍＰａ・ｓである第１観点乃至第５観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第７観点として、ＳｉＯ
２
濃度が０．０５質量％のシリカゾルの波長３５０ｎｍの吸光度が１．５以下である第１観点乃至第６観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第８観点として、水分を０．１～５．０質量％含む第１観点乃至第７観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第９観点として、下記（Ａ）乃至（Ｂ）工程：
（Ａ）工程：３００～６００ｎｍの動的光散乱法による平均粒子径を有する水性シリカゾルを製造する工程、
（Ｂ）工程：（Ａ）工程で得られた水性シリカゾルを限外ろ過装置を用いて水性媒体を炭素原子数１～５のアルコールに溶媒置換する工程、を含む第１観点乃至第８観点のいずれか一つに記載のシリカゾルの製造方法、
第１０観点として、（Ａ）工程に用いる水性シリカゾルがアルカリケイ酸水溶液を陽イオン交換して得られるケイ酸水溶液から生じるシリカ粒子に、アルカリ成分と酸性ケイ酸水溶液を加え粒子成長させたシリカゾルである請求項９に記載のシリカゾルの製造方法、及び
第１１観点として、（Ｂ）工程で水性ゾルに酸を電気伝導度として５０～５０００μＳ／ｃｍの範囲で添加して、電気伝導度が５～５０μＳ／ｃｍ未満になるまで限外ろ過装置を用いて炭素原子数１～５のアルコールに溶媒置換する第９観点又は第１０観点に記載のシリカゾルの製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
大粒子シリカゾルは、シリカ粉末を水性媒体や有機溶媒に分散又は湿式粉砕する方法で行われていた。シリカ粉末は数μｍの粒子径のものであるが、分散や湿式粉砕する段階で粒子の細分化を生じる。その時に粒子径分布は広くなり、微小なシリカ粒子から粗大なシリカ粒子まで広い粒子径分布を有するシリカゾルが形成される。これらのシリカゾルは粗大シリカ粒子が沈降する傾向にあり、分散性の高いゾルを得る上で障害になり得る。
また、機械的な粉砕であるため粒子を破砕する過程で粒子形状が不均一な形状であったり、粒子径分布が広がったりすることにより、用途によっては不適となることがある。
【０００８】
本発明は、水性媒体中でシリカ粒子の粒子径を増大させる技術を用い、十分に増大したシリカ粒子を有機溶媒（例えば、炭素原子数１～５のアルコール）に溶媒置換することで、分散安定性を有した状態で有機溶媒分散シリカゾルが得られる。また、粉砕等の工程を経ることがないため、粒子形状が不均一になることなく、粒子形状が整った有機溶媒分散シリカゾルが得られる。
【０００９】
本発明では、大粒子水性シリカゾルの水性媒体を有機溶媒に溶媒置換することによって、有機溶媒に分散した大粒子シリカゾルが得られる。溶媒置換は限外濾過装置（ＵＦ装置）を用いて行うことができる。溶媒置換が蒸発法で行われた場合には、蒸発によって外部に除去された溶媒に置換すべき溶媒が、ＳｉＯ
２
固形分が一定になるように供給されずにＳｉＯ
２
固形分が変動する条件で行われることにより、ＳｉＯ
２
の沈殿を生じやすくなる。
【００１０】
一方、本発明は、限外濾過装置（ＵＦ装置）を用いて水性シリカゾルの水性媒体を有機溶媒に溶媒置換するために、溶媒置換過程におけるＳｉＯ
２
固形分変化がほとんどなく、そのためにＳｉＯ
２
の沈殿を生じることがない。
（【００１１】以降は省略されています）

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