JP2010084070A - Hollow particle-containing master batch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、略30nmから略300nmまでの範囲内の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子(以下、「シリカナノ中空粒子」ともいう。)の有機合成樹脂への混入量を増加させることによって、使用をより容易にした中空粒子含有マスターバッチに関するものである。 The present invention increases the amount of nano hollow particles composed of silica shells having an outer diameter in the range of approximately 30 nm to approximately 300 nm (hereinafter also referred to as “silica nano hollow particles”) into the organic synthetic resin. The present invention relates to a hollow particle-containing master batch that is easier to use.
近年、ナノテクノロジー研究の一環として、数百ナノメートル以下の粒子径を有する微粒子についての応用研究が盛んに行われている。その一例として、特許文献1に記載の高分散シリカナノ中空粒子及びそれを製造する方法の発明がある。このシリカナノ中空粒子は、緻密なシリカ殻からなるナノ中空粒子であって、細孔分布において2nm〜20nmの細孔が検出されないものであり、炭酸カルシウムを調整する第1工程、それにシリカをコーティングする第2工程、炭酸カルシウムを溶解させてシリカナノ中空粒子とする第3工程によって製造される。
In recent years, as part of nanotechnology research, applied research on fine particles having a particle size of several hundred nanometers or less has been actively conducted. As an example, there is an invention of highly dispersed silica nano hollow particles described in
この特許文献1に係る高分散シリカナノ中空粒子は、中空で、かつ、シリカ殻が薄いため、断熱性及び透明性に優れ、特許文献2に示されるように、塗料・フィルム・合成繊維中に均一に分散させることによって、断熱塗料・断熱フィルム・断熱繊維を得ることができて幅広い技術分野に応用することができ、その他にも、多方面に亘る応用が期待されている。この応用分野を更に広げるとともに、シリカナノ中空粒子の使用を容易にするためには、特許文献3,特許文献4に示されるように、マスターバッチとして供給されることが要望されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の高分散シリカナノ中空粒子においては、略30nm〜略300nmの外径を有する微小粒子であるため、凝集を起こし易く、水・有機溶媒等の溶媒中においても、溶融した有機合成樹脂に混入する場合においても、直ちに凝集して数μm〜数十μmの大きさの巨大凝集粒子となってしまい、塗料・フィルム・合成繊維中に数百nmの大きさの微細凝集粒子として均一に分散させることは、実際上は困難であるため、シリカナノ中空粒子の有する断熱性・透明性・低比誘電率といった優れた特性を充分に発現させることができない。
However, since the highly dispersed silica nano hollow particles described in
また、シリカ殻からなるナノ中空粒子は、略150m2 /gという極めて大きい比表面積を有しているため、塗料や溶融した有機合成樹脂等に混入しようとしても僅かな重量%しか混入することができなかった。この大きな比表面積の値は、シリカ殻からなるナノ中空粒子の表面に微細な分子レベルの凹凸が存在しているためと推測される。このため、上記特許文献3,特許文献4に示されるようなマスターバッチとして供給することが困難であるという問題点があった。 In addition, nano hollow particles made of silica shell have a very large specific surface area of about 150 m 2 / g, so that even if they are mixed in paints or molten organic synthetic resins, only a small percentage by weight can be mixed. could not. This large specific surface area value is presumed to be due to the presence of fine irregularities at the molecular level on the surface of the nano hollow particles made of silica shells. For this reason, there existed a problem that it was difficult to supply as a masterbatch as shown by the said patent document 3 and the patent document 4. FIG.
そこで、本発明は、シリカナノ中空粒子の凝集を防止して有機合成樹脂中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにすることによって、シリカナノ中空粒子の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる中空粒子含有マスターバッチを提供することを課題とするものである。 Therefore, the present invention prevents silica nano hollow particles from agglomerating, disperses them as fine agglomerated particles in an organic synthetic resin, and allows a larger amount to be mixed as a solid content, thereby applying silica nano hollow particles. An object of the present invention is to provide a hollow particle-containing masterbatch capable of further expanding the field and facilitating use.
請求項1の発明に係る中空粒子含有マスターバッチは、略30nm〜略300nmの範囲内の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子を有機合成樹脂中に略均一に分散してペレット状に成形してなるマスターバッチであって、前記シリカ殻からなるナノ中空粒子に表面修飾剤を反応付加させて表面修飾してなる分散性シリカナノ中空粒子を前記有機合成樹脂中に20重量%〜40重量%の範囲内で含有させてなるものである。
The hollow particle-containing masterbatch according to the invention of
ここで、「表面修飾剤」としては、イソシアネート系化合物、アミン系化合物、ビニル系化合物、エポキシ系化合物、メタクリロキシ系化合物、アクリル系化合物、イミド系化合物、アルキル基を有する化合物、アリール基を有する化合物等や、モノアミン変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイルを始めとする変性シリコーンオイル等を用いることができる。 Here, as the “surface modifier”, an isocyanate compound, an amine compound, a vinyl compound, an epoxy compound, a methacryloxy compound, an acrylic compound, an imide compound, a compound having an alkyl group, a compound having an aryl group Etc., modified silicone oils such as monoamine modified silicone oil and polyether modified silicone oil can be used.
なお、本発明において数値に「略」が付されているものは、臨界値、境界値として当該値が出てきたものではなく、その数値は大凡の値として捉えているものである。 In the present invention, those with “substantially” added to the numerical value do not appear as the critical value or the boundary value, but the numerical value is regarded as an approximate value.
請求項2の発明に係る中空粒子含有マスターバッチは、請求項1の構成において、前記分散性シリカナノ中空粒子は、前記シリカ殻からなるナノ中空粒子に有機溶媒と前記表面修飾剤を加えて湿式ジェットミルで強力に分散させるとともに、前記シリカ殻からなるナノ中空粒子に前記表面修飾剤を反応付加させて表面修飾してなるものである。
The hollow particle-containing masterbatch according to the invention of
ここで、「有機溶媒」としては、メタノール、エタノール、プロパノール等の脂肪族アルコール、n−ヘキサン等の脂肪族炭化水素、キシレン等の芳香族炭化水素、等を用いることができる。また、「湿式ジェットミル」としては、エス・ジー・エンジニアリング(株)製のナノマイザー、(株)エスエムテー製の超高圧式ホモジナイザーLAB2000、(株)スギノマシン製のアルティマイザー、等を用いることができる。 Here, as the “organic solvent”, aliphatic alcohols such as methanol, ethanol and propanol, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, aromatic hydrocarbons such as xylene, and the like can be used. In addition, as the “wet jet mill”, a nanomizer manufactured by SG Engineering Co., Ltd., an ultra-high pressure homogenizer LAB2000 manufactured by SMT Co., Ltd., an optimizer manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., or the like can be used. .
請求項3の発明に係る中空粒子含有マスターバッチは、請求項2の構成において、前記表面修飾は、前記シリカ殻からなるナノ中空粒子に前記有機溶媒と前記表面修飾剤を加えて混合物を作製し、該混合物に高温高圧を加えて前記有機溶媒の超臨界状態として、前記シリカ殻からなるナノ中空粒子の表面に前記表面修飾剤を反応付加させるものである。
The hollow particle-containing masterbatch according to the invention of claim 3 is the structure of
請求項4の発明に係る中空粒子含有マスターバッチは、請求項1乃至請求項3のいずれか1つの構成において、前記有機合成樹脂はポリエチレンまたはポリプロピレンであるものである。 The hollow particle-containing masterbatch according to a fourth aspect of the present invention is the master batch according to any one of the first to third aspects, wherein the organic synthetic resin is polyethylene or polypropylene.
請求項1の発明に係る中空粒子含有マスターバッチは、略30nm〜略300nmの範囲内の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子を有機合成樹脂中に略均一に分散してペレット状に成形してなるマスターバッチであって、シリカ殻からなるナノ中空粒子に表面修飾剤を反応付加させて表面修飾してなる分散性シリカナノ中空粒子を有機合成樹脂中に20重量%〜40重量%の範囲内で、より好ましくは30重量%〜40重量%の範囲内で、含有させてなる。
The hollow particle-containing masterbatch according to the invention of
ここで、「表面修飾剤」としては、イソシアネート系化合物、アミン系化合物、ビニル系化合物、エポキシ系化合物、メタクリロキシ系化合物、アクリル系化合物、イミド系化合物、アルキル基を有する化合物、アリール基を有する化合物等や、モノアミン変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイルを始めとする変性シリコーンオイル等を用いることができる。 Here, as the “surface modifier”, an isocyanate compound, an amine compound, a vinyl compound, an epoxy compound, a methacryloxy compound, an acrylic compound, an imide compound, a compound having an alkyl group, a compound having an aryl group Etc., modified silicone oils such as monoamine modified silicone oil and polyether modified silicone oil can be used.
略30nm〜略300nmの範囲内の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子を、溶融した有機合成樹脂に混入しようとしても、通常のラボプラストミルやニーダー等の加熱混練機では、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子に凝集したシリカ殻からなるナノ中空粒子を、数百nmオーダーの微細凝集粒子に分散させるのは困難である。また、シリカ殻からなるナノ中空粒子は、略150m2 /gという極めて大きい比表面積を有しているため、溶融した有機合成樹脂に混入しようとしても僅かな重量%しか混入することができなかった。この大きな比表面積の値は、シリカ殻からなるナノ中空粒子の表面に微細な分子レベルの凹凸が存在しているためと推測される。 Even if it is going to mix the nano hollow particle which consists of a silica shell which has the outside diameter in the range of about 30 nm-about 300 nm in the melted organic synthetic resin, in usual kneading machines, such as a lab plast mill and a kneader, It is difficult to disperse nano hollow particles composed of silica shells aggregated into giant aggregated particles of the order of several tens of μm into fine aggregated particles of the order of several hundred nm. Moreover, since the nano hollow particle which consists of a silica shell has a very large specific surface area of about 150 m < 2 > / g, even if it tried to mix in the molten organic synthetic resin, only a small weight% could be mixed. . This large specific surface area value is presumed to be due to the presence of fine irregularities at the molecular level on the surface of the nano hollow particles made of silica shells.
そこで、シリカ殻からなるナノ中空粒子に表面修飾剤を反応付加させて表面修飾することによって、表面修飾剤で微細な分子レベルの凹凸が埋められるものと推測され、比表面積が減少することが分かっている。このように表面修飾することによって、シリカ殻からなるナノ中空粒子の分散性が向上して、一旦微細分散したシリカ殻からなるナノ中空粒子は、容易には再凝集することがなくなり、ほぼ全てのシリカ殻からなるナノ中空粒子が微細分散して、数百nmの外径を有する微細凝集粒子となった分散性シリカナノ中空粒子が得られる。 Therefore, it is assumed that the surface modification agent is added to the hollow nanoparticle composed of silica shell to modify the surface, and it is assumed that the surface modification agent fills the fine irregularities at the molecular level, and the specific surface area decreases. ing. By surface modification in this manner, the dispersibility of nano hollow particles made of silica shells is improved, and nano hollow particles made of finely dispersed silica shells do not easily reaggregate, and almost all The nano hollow particles made of silica shell are finely dispersed to obtain dispersible silica nano hollow particles which are fine agglomerated particles having an outer diameter of several hundred nm.
こうして得られた分散性シリカナノ中空粒子は、微細凝集粒子の周囲が表面修飾剤によって表面修飾されているため、溶融した有機合成樹脂に混入する場合にも巨大凝集粒子に凝集することなく、微細凝集粒子に分散させた状態で混入することができる。しかも、上述したように比表面積が減少する結果、数百nmの外径を有する微細凝集粒子に分散させた状態で混入するにも関わらず、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子を混入する場合よりも、より多くの量のシリカナノ中空粒子を混入することができる。 The dispersible silica nano hollow particles obtained in this way are finely agglomerated without agglomerating into giant agglomerated particles even when mixed into molten organic synthetic resin because the periphery of the finely agglomerated particles is surface-modified with a surface modifier. It can mix in the state disperse | distributed to particle | grains. In addition, as described above, as a result of the reduction of the specific surface area, huge agglomerated particles on the order of several μm to several tens of μm are mixed even though they are mixed in finely agglomerated particles having an outer diameter of several hundred nm. A larger amount of silica nano hollow particles can be mixed than in the case of doing so.
このようにして、シリカナノ中空粒子の凝集を防止して有機合成樹脂中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにすることによって、シリカナノ中空粒子の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる中空粒子含有マスターバッチとなる。 In this way, the silica nano hollow particles can be prevented from agglomerating and dispersed in the organic synthetic resin as fine agglomerated particles, and a larger amount can be mixed as a solid content, thereby enabling application fields of silica nano hollow particles. It becomes a hollow particle-containing masterbatch that can be further expanded and used easily.
請求項2の発明に係る中空粒子含有マスターバッチにおいては、分散性シリカナノ中空粒子は、シリカ殻からなるナノ中空粒子に有機溶媒と表面修飾剤を加えて湿式ジェットミルで強力に分散させるとともに、シリカ殻からなるナノ中空粒子に表面修飾剤を反応付加させて表面修飾してなる。
In the hollow particle-containing masterbatch according to the invention of
ここで、「有機溶媒」としては、メタノール、エタノール、プロパノール等の脂肪族アルコール、n−ヘキサン等の脂肪族炭化水素、キシレン等の芳香族炭化水素、等を用いることができる。また、「湿式ジェットミル」としては、エス・ジー・エンジニアリング(株)製のナノマイザー、(株)エスエムテー製の超高圧式ホモジナイザーLAB2000、(株)スギノマシン製のアルティマイザー、等を用いることができる。 Here, as the “organic solvent”, aliphatic alcohols such as methanol, ethanol and propanol, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, aromatic hydrocarbons such as xylene, and the like can be used. In addition, as the “wet jet mill”, a nanomizer manufactured by SG Engineering Co., Ltd., an ultra-high pressure homogenizer LAB2000 manufactured by SMT Co., Ltd., an optimizer manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., or the like can be used. .
上述したように、略30nm〜略300nmの範囲内の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子は、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子に凝集しているため、数百nmオーダーの微細凝集粒子に分散させるのは困難である。そこで、まず有機溶媒と表面修飾剤を加えて、湿式ジェットミルで強力な攪拌・分散を行って、シリカ殻からなるナノ中空粒子の大部分を微細分散させる。 As described above, nano hollow particles made of silica shells having an outer diameter in the range of about 30 nm to about 300 nm are aggregated into giant aggregated particles of the order of several μm to several tens of μm. It is difficult to disperse the fine aggregated particles. Therefore, first, an organic solvent and a surface modifier are added, and strong stirring and dispersion are performed with a wet jet mill to finely disperse most of the nano hollow particles made of silica shells.
そして、シリカ殻からなるナノ中空粒子に表面修飾剤を反応付加させて表面修飾する。このように表面修飾することによって、シリカ殻からなるナノ中空粒子の分散性が向上して、一旦微細分散したシリカ殻からなるナノ中空粒子は、容易には再凝集することがなくなり、ほぼ全てのシリカ殻からなるナノ中空粒子が微細分散して、数百nmの外径を有する微細凝集粒子となる。この状態で溶媒を乾燥する等して除去することによって得られた分散性シリカナノ中空粒子は、微細凝集粒子の周囲が表面修飾剤によって表面修飾されているため、溶融した有機合成樹脂に混入する場合にも巨大凝集粒子に凝集することなく、微細凝集粒子に分散させた状態で混入することができる。 Then, the surface is modified by reacting and adding a surface modifier to the nano hollow particles made of silica shell. By surface modification in this manner, the dispersibility of nano hollow particles made of silica shells is improved, and nano hollow particles made of finely dispersed silica shells do not easily reaggregate, and almost all Nano hollow particles made of silica shells are finely dispersed to form fine agglomerated particles having an outer diameter of several hundred nm. Dispersible silica nano hollow particles obtained by removing the solvent by drying or the like in this state are mixed with molten organic synthetic resin because the periphery of the fine aggregated particles is surface-modified with a surface modifier. Moreover, it can mix in the state disperse | distributed to the fine aggregated particle, without aggregating to a giant aggregated particle.
このようにして、シリカナノ中空粒子の凝集を防止して有機合成樹脂中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにすることによって、シリカナノ中空粒子の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる中空粒子含有マスターバッチとなる。 In this way, the silica nano hollow particles can be prevented from agglomerating and dispersed in the organic synthetic resin as fine agglomerated particles, and a larger amount can be mixed as a solid content, thereby enabling application fields of silica nano hollow particles. It becomes a hollow particle-containing masterbatch that can be further expanded and used easily.
請求項3の発明に係る中空粒子含有マスターバッチにおいては、表面修飾は、シリカ殻からなるナノ中空粒子に有機溶媒と表面修飾剤を加えて混合物を作製し、混合物に高温高圧を加えて有機溶媒の超臨界状態として、シリカ殻からなるナノ中空粒子の表面に表面修飾剤を反応付加させる。 In the hollow particle-containing masterbatch according to the invention of claim 3, the surface modification is performed by adding an organic solvent and a surface modifier to the nano hollow particles made of silica shell, and then applying high temperature and high pressure to the mixture to form the organic solvent. As a supercritical state, a surface modifier is reacted and added to the surface of the hollow nanoparticle made of silica shell.
有機溶媒の超臨界状態とすることによって、有機溶媒が表面修飾剤とともに凝集粒子の間に自由に入り込んで、微細凝集粒子の表面全面に表面修飾剤が反応付加する。このため、湿式ジェットミルで強力な攪拌・分散を行っても、微細凝集粒子にまで分散せず、巨大凝集粒子として残存しているシリカナノ中空粒子の各表面をも、表面修飾することができる。したがって、湿式ジェットミルの運転条件を緩くすることもできるし、ほぼ全てのシリカナノ中空粒子を微細分散させることができる。 By setting the supercritical state of the organic solvent, the organic solvent freely enters between the aggregated particles together with the surface modifier, and the surface modifier is reactively added to the entire surface of the fine aggregated particles. For this reason, even if it performs powerful stirring and dispersion | distribution with a wet jet mill, each surface of the silica nano hollow particle which does not disperse | distribute to a fine aggregation particle but remains as a huge aggregation particle | grain can be surface-modified. Therefore, the operating conditions of the wet jet mill can be relaxed, and almost all silica nano hollow particles can be finely dispersed.
このようにして、シリカナノ中空粒子の凝集を防止して有機合成樹脂中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにすることによって、シリカナノ中空粒子の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる中空粒子含有マスターバッチとなる。 In this way, the silica nano hollow particles can be prevented from agglomerating and dispersed in the organic synthetic resin as fine agglomerated particles, and a larger amount can be mixed as a solid content, thereby enabling application fields of silica nano hollow particles. It becomes a hollow particle-containing masterbatch that can be further expanded and used easily.
請求項4の発明に係る中空粒子含有マスターバッチにおいては、有機合成樹脂がポリエチレンまたはポリプロピレンである。 In the hollow particle-containing masterbatch according to the invention of claim 4, the organic synthetic resin is polyethylene or polypropylene.
ポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)は、代表的な熱可塑性樹脂であるとともに、幅広い分野に応用されている汎用有機合成樹脂である。したがって、シリカナノ中空粒子をポリエチレンまたはポリプロピレン中に多量に分散させたマスターバッチを製造することによって、かかるマスターバッチにポリエチレンまたはポリプロピレンを単体で混合して種々の成形を行うことによって、幅広い応用分野に適用することができる。 Polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are typical thermoplastic resins and general-purpose organic synthetic resins applied to a wide range of fields. Therefore, by manufacturing a masterbatch in which silica nano hollow particles are dispersed in a large amount in polyethylene or polypropylene, it can be applied to a wide range of application fields by mixing polyethylene or polypropylene alone with the masterbatch and performing various moldings. can do.
また、ポリエチレン及びポリプロピレンは、分散性シリカナノ中空粒子の分散性も良好であり、しかも安価な有機合成樹脂であるため、比較的高価なシリカナノ中空粒子を分散させたマスターバッチを、より安価で製造することができるという利点も有している。 Also, since polyethylene and polypropylene are good dispersibility of dispersible silica nano hollow particles and are inexpensive organic synthetic resins, a master batch in which relatively expensive silica nano hollow particles are dispersed is manufactured at a lower cost. It also has the advantage of being able to.
このようにして、シリカナノ中空粒子の凝集を防止して有機合成樹脂中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにすることによって、シリカナノ中空粒子の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる中空粒子含有マスターバッチとなる。 In this way, the silica nano hollow particles can be prevented from agglomerating and dispersed in the organic synthetic resin as fine agglomerated particles, and a larger amount can be mixed as a solid content, thereby enabling application fields of silica nano hollow particles. It becomes a hollow particle-containing masterbatch that can be further expanded and used easily.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態において、同一の記号及び同一の符号は同一または相当する機能部分を意味し、実施の形態相互の同一の記号及び同一の符号は、それら実施の形態に共通する機能部分であるから、ここでは重複する詳細な説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, the same symbol and the same reference sign mean the same or corresponding functional part, and the same sign and the same reference sign in the embodiments are the functional parts common to those embodiments. Therefore, the detailed description which overlaps is abbreviate | omitted here.
実施の形態1
まず、本発明の実施の形態1に係る中空粒子含有マスターバッチについて、図1及び図2を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る中空粒子含有マスターバッチの製造に用いられるシリカ殻からなるナノ中空粒子の製造工程を示す模式図である。図2は本発明の実施の形態1に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法を示すフローチャートである。
First, the hollow particle containing masterbatch which concerns on
最初に、本発明に係るシリカ殻からなるナノ中空粒子の製造方法の概略について、図1を参照して説明する。図1に示されるように、最初にコア粒子となる炭酸カルシウム微粒子2を結晶成長させる。ここで生成させる炭酸カルシウムの結晶2はカルサイトであり六方晶系であるが、合成条件を制御することにより、あたかも立方晶系であるかのような形状、即ち「立方体状形態」に成長させることができる。ここで、「立方体状形態」とは、立方体に限らず面で囲まれた立方体に似た形状をいう。この炭酸カルシウム2の外径が20nm〜200nmとなるように結晶成長させた後に、ゾル−ゲル法によりシリコンアルコキシドを用いて、炭酸カルシウム微粒子2にシリカ3をコーティングする。
Initially, the outline of the manufacturing method of the nano hollow particle which consists of a silica shell based on this invention is demonstrated with reference to FIG. As shown in FIG. 1, first, calcium
続いて、これを水に分散させて酸を添加して内部の炭酸カルシウム2を溶解させて流出させることによって、流出孔を有する立方体状形態のシリカ殻からなるナノ中空粒子4が形成される。最後に、800℃で焼成し溶解した炭酸カルシウム2が流出した孔を塞ぐことによって、緻密なシリカ殻からなるナノ中空粒子(シリカナノ中空粒子)1が製造される。シリカナノ中空粒子1の中空部分1bの内径は、コア粒子の炭酸カルシウム微粒子2の外径20nm〜200nmであり、緻密なシリカ殻1aの厚さは1nm〜5nm、厚くても5nm〜20nm前後であるため、シリカナノ中空粒子1の外径は略30nm〜略300nmとなる。
Subsequently, this is dispersed in water, and an acid is added to dissolve and discharge the
次に、本発明の実施の形態1に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法について、図2のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態1においては、シリカナノ中空粒子として、略50nm〜100nmの範囲内の外径を有する平均外径70nmの、空隙率が略70%〜80%の立方体状形態のシリカ殻からなるナノ中空粒子1を用いることとする。
Next, the manufacturing method of the hollow particle containing masterbatch which concerns on
本実施の形態1に係る分散性シリカナノ中空粒子の製造方法においては、図2に示されるように、まず、図1で説明した製造工程によって製造された立方体状形態のシリカ殻からなるナノ中空粒子1が、所定の配合量で有機溶媒としてのエタノールと、表面修飾剤としての変性シリコーンオイルに配合されて(ステップS10)、高速攪拌機で攪拌・分散される(ステップS11)。 In the method for producing dispersible silica nano-hollow particles according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, first, nano-hollow particles comprising a cubic-shaped silica shell produced by the production process described in FIG. 1 is blended with ethanol as an organic solvent and a modified silicone oil as a surface modifier in a predetermined blending amount (step S10), and stirred and dispersed with a high-speed stirrer (step S11).
本実施の形態1においては、「高速攪拌機」として、プライミクス(株)製のT.K.フィルミックスを用いている。ここでは、略5μmの粒子径まで、凝集した巨大凝集粒子が分散される。次に、この分散液が篩で濾過された(ステップS12)後に、湿式ジェットミルによって強力に分散させられて、略0.5μm(500nm)以下の粒子径の微細凝集粒子となる(ステップS13)。ここで、「湿式ジェットミル」としては、具体的には、エス・ジー・エンジニアリング(株)製のナノマイザー、(株)エスエムテー製の超高圧式ホモジナイザーLAB2000、(株)スギノマシン製のアルティマイザー、等を用いることができる。 In the first embodiment, as a “high-speed stirrer”, T.M. K. A fill mix is used. Here, the aggregated giant aggregated particles are dispersed to a particle diameter of about 5 μm. Next, after this dispersion is filtered through a sieve (step S12), it is strongly dispersed by a wet jet mill to form fine agglomerated particles having a particle size of approximately 0.5 μm (500 nm) or less (step S13). . Here, as the “wet jet mill”, specifically, a nanomizer manufactured by SG Engineering Co., Ltd., an ultrahigh pressure homogenizer LAB2000 manufactured by SMT Co., Ltd., an optimizer manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., Etc. can be used.
続いて、分散液をエバポレーターに掛けて溶媒を蒸発させて、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の濃度を2.5重量%から10重量%まで濃縮する(ステップS14)。後は、振動乾燥機で水分率を3%以下とし(ステップS15)、更に粉体乾燥機で125℃において60分間加熱して乾燥する(ステップS16)。以上の工程によって、本実施の形態1に係る分散性シリカナノ中空粒子5が得られる。
Subsequently, the dispersion is applied to an evaporator to evaporate the solvent, and the concentration of the nano
ここで、ステップS10の配合段階において、変性シリコーンオイルとして、ポリエーテル基、エトキシ基、カルボキシル基等の親水性有機基が導入された変性シリコーンオイルを用いることによって、親水性の分散性シリカナノ中空粒子5となる。したがって、親水性の官能基を有する有機合成樹脂に混入して分散させる場合に、ニーダー等の通常の加熱混練装置によって混練するのみで、凝集することなく容易に微細凝集粒子として分散させることができ、かつ、より多くの量を混入することができて、シリカナノ中空粒子1の断熱性や透明性等の特性を充分に発揮させることができる。
Here, in the blending stage of step S10, hydrophilic silicone nano hollow particles having a hydrophilic dispersibility are obtained by using a modified silicone oil into which a hydrophilic organic group such as a polyether group, an ethoxy group or a carboxyl group is introduced as the modified silicone oil. 5 Therefore, when mixed and dispersed in an organic synthetic resin having a hydrophilic functional group, it can be easily dispersed as fine agglomerated particles without agglomeration simply by kneading with a normal heat kneader such as a kneader. In addition, a larger amount can be mixed, and the properties such as heat insulation and transparency of the silica nano
これに対して、変性シリコーンオイルとして、モノアミン基、アミノ基、アルキル基、等の親油性有機基が導入された変性シリコーンオイルを用いることによって、親油性の分散性シリカナノ中空粒子5となる。したがって、親油性の官能基を有する有機合成樹脂に混入して分散させる場合に、ニーダー等の通常の加熱混練装置によって混練するのみで、凝集することなく容易に微細凝集粒子として分散させることができ、かつ、より多くの量を混入することができて、シリカナノ中空粒子1の断熱性や透明性等の特性を充分に発揮させることができる。
On the other hand, by using a modified silicone oil into which a lipophilic organic group such as a monoamine group, an amino group, or an alkyl group is introduced as the modified silicone oil, the lipophilic dispersible silica nano hollow particles 5 are obtained. Therefore, when mixed and dispersed in an organic synthetic resin having a lipophilic functional group, it can be easily dispersed as fine agglomerated particles without agglomeration simply by kneading with a normal heat kneader such as a kneader. In addition, a larger amount can be mixed, and the properties such as heat insulation and transparency of the silica nano
このような有機合成樹脂6との加熱混練が、ペレット状の有機合成樹脂6と粉体状の分散性シリカナノ中空粒子5とを、乾燥状態で予め良く混合した後に、ニーダーにおいて実施される(ステップS17)。ニーダーによって、溶融した有機合成樹脂6と分散性シリカナノ中空粒子5とを充分に均一になるように混練した後に、押出成形機によって押出成形されて(ステップS18)、押出成形機のダイスから押し出された混合物をペレット化する(ステップS19)。
Such heat-kneading with the organic
ここで、ペレット化する方法としては、大きく二通りに分けられる。1つはストランドカットと呼ばれる方法であり、押出成形機のダイスから細い棒状に押し出された混合物を直ちに水中で冷却固化させて、これをカッターで円筒状に切っていく方法である。これによって、外径1mm〜3mm、長さ2mm〜5mmの円筒形状のペレットが多数製造される。もう1つはホットカットと呼ばれる方法であり、押出成形機のダイスから押し出された混合物を回転刃で直ちにカットして、水中で冷却固化させるものである。これによって、外径約1mm〜2mm、長さ約1mm〜2mmの米粒形状または小判形状のペレットが多数製造される。 Here, there are roughly two methods for pelletizing. One is a method called strand cutting, which is a method in which a mixture extruded into a thin rod shape from a die of an extruder is immediately cooled and solidified in water and cut into a cylindrical shape with a cutter. As a result, a large number of cylindrical pellets having an outer diameter of 1 mm to 3 mm and a length of 2 mm to 5 mm are manufactured. The other is a method called hot cut, in which a mixture extruded from a die of an extruder is immediately cut with a rotary blade and cooled and solidified in water. As a result, a large number of rice grain- or oval-shaped pellets having an outer diameter of about 1 mm to 2 mm and a length of about 1 mm to 2 mm are manufactured.
このようにして、有機合成樹脂6の中に分散性シリカナノ中空粒子5が20重量%〜40重量%の範囲内で含有された、本実施の形態1に係る中空粒子含有マスターバッチ10が製造される。
Thus, the hollow particle-containing
本実施の形態1の実施例1においては、表面修飾剤としてモノアミン変性シリコーンオイルを使用し、有機合成樹脂6として低密度ポリエチレン(LDPE)を使用して、図2に示される製造工程にしたがって、分散性シリカナノ中空粒子5が35重量%の高濃度で含有された、中空粒子含有マスターバッチ10を製造した。なお、図2のステップS19のペレット化においては、低密度ポリエチレンは綺麗な棒状になり易いため、ストランドカットによって外径約1mm、長さ約2.5mmの円筒形状のペレットとした。
In Example 1 of
かかる中空粒子含有マスターバッチ10は、分散性シリカナノ中空粒子5が35重量%の高濃度で含有されているため、重量で4〜8倍の低密度ポリエチレン単体のペレットと混合して、射出成形(二色成形または二段成形)によって、通常のプラスチックの成形体の表面に、分散性シリカナノ中空粒子5を4〜8重量%の割合で含有する低密度ポリエチレンの表面層を形成したり、カレンダー成形によって分散性シリカナノ中空粒子8を4〜8重量%の割合で含有する低密度ポリエチレンフィルムを成形したりすることができる。
Since the hollow particle-containing
このような製品は、低密度ポリエチレン中に分散性シリカナノ中空粒子5が均一に分散しているため、シリカナノ中空粒子1の断熱性・透明性・高誘電率等の特性が顕著に発揮されて、断熱性・透明性・高誘電率等の特性が要求される用途に好適に用いることができる。そして、中空粒子含有マスターバッチ10として供給されることによって、製品中における分散性シリカナノ中空粒子5の含有量を自由に、かつ、正確に設定することができる。
In such a product, since the dispersible silica nano hollow particles 5 are uniformly dispersed in the low density polyethylene, the characteristics of the silica nano
このようにして、本実施の形態1に係る中空粒子含有マスターバッチ10においては、シリカナノ中空粒子1の凝集を防止して有機合成樹脂としての低密度ポリエチレン6中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにするために表面修飾することによって、シリカナノ中空粒子1の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる。
Thus, in the hollow particle-containing
実施の形態2
次に、本実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチについて、図3乃至図7を参照して説明する。図3は本発明の実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法を示すフローチャートである。
Next, the hollow particle-containing master batch according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing a hollow particle-containing masterbatch according to
図4は本発明の実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法における表面修飾方法の具体例1を示す模式図である。図5は本発明の実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法における表面修飾方法の具体例2を示す模式図である。図6は本発明の実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法における表面修飾方法の具体例3を示す模式図である。図7は本発明の実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチの製造方法における表面修飾方法の具体例4を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a specific example 1 of the surface modification method in the method for producing a hollow particle-containing masterbatch according to
図3に示されるように、まず、上記実施の形態1の図1で説明した製造工程によって製造された立方体状形態のシリカ殻からなるナノ中空粒子1が、所定の配合量で有機溶媒としてのn−ヘキサンと、表面修飾剤とに配合されて(ステップS20)、高速攪拌機で攪拌・分散される(ステップS21)。本実施の形態2においても、略50nm〜100nmの範囲内の外径を有する平均外径70nmの、空隙率が略70%〜80%の立方体状形態のシリカ殻からなるナノ中空粒子1を用いた。また、本実施の形態2においても、「高速攪拌機」としては、プライミクス(株)製のT.K.フィルミックスを用いている。
As shown in FIG. 3, first, the nano
ここでは、略5μmの粒子径まで、凝集した巨大凝集粒子が分散される。次に、この分散液が篩で濾過された(ステップS22)後に、湿式ジェットミルによって、強力に分散させられて、略0.5μm以下の粒子径の微細凝集粒子となる(ステップS23)。ここで、「湿式ジェットミル」としては、具体的には、エス・ジー・エンジニアリング(株)製のナノマイザー、(株)エスエムテー製の超高圧式ホモジナイザーLAB2000、(株)スギノマシン製のアルティマイザー、等を用いることができる。 Here, the aggregated giant aggregated particles are dispersed to a particle diameter of about 5 μm. Next, after this dispersion is filtered through a sieve (step S22), it is strongly dispersed by a wet jet mill to form fine agglomerated particles having a particle size of about 0.5 μm or less (step S23). Here, as the “wet jet mill”, specifically, a nanomizer manufactured by SG Engineering Co., Ltd., an ultrahigh pressure homogenizer LAB2000 manufactured by SMT Co., Ltd., an optimizer manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., Etc. can be used.
続いて、分散液をエバポレーターに掛けて、溶媒を蒸発させて、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の濃度を2.5重量%から10重量%まで濃縮する(ステップS24)。そして、オートクレーブで加圧・加熱してn−ヘキサンの臨界温度(234.9℃)・臨界圧力(3.02MPa)において1時間反応させることによって、n−ヘキサンの超臨界状態として、表面修飾剤によってシリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面修飾を行う(ステップS25)。
Subsequently, the dispersion is applied to an evaporator to evaporate the solvent, and the concentration of the nano
これによって、シリカ殻からなるナノ中空粒子1が表面修飾剤によって表面修飾されるとともに粉体化して、本実施の形態2に係る分散性シリカナノ中空粒子8が得られる。ここで、図3のステップS25における表面修飾の具体的な具体例について、図4乃至図7を参照して説明する。
As a result, the nano
図4に示される本実施の形態2の具体例1においては、表面修飾剤としてイソシアネート系化合物であるトリエトキシプロピルイソシアネートシラン(TEIS)12を用いている。なお、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面には、水酸基(−OH)が無数に付いており、図4においては、反応が分かり易いように、無数の水酸基のうち3つのみを示している。
In specific example 1 of the second embodiment shown in FIG. 4, triethoxypropyl isocyanate silane (TEIS) 12 which is an isocyanate compound is used as a surface modifier. In addition, the surface of the nano
これに対して、表面修飾剤としてのTEIS12を、n−ヘキサンを溶媒としてオートクレーブ中でn−ヘキサンの臨界温度(234.9℃)・臨界圧力(3.02MPa)において1時間反応させることによって、n−ヘキサンが超臨界状態となり、巨大凝集粒子として凝集しているシリカ殻からなるナノ中空粒子1の間に自由に入り込んで、TEIS12のエトキシ基の3つ全部がシリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の水酸基と縮合反応し、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面に結合する。
On the other hand, by reacting TEIS12 as a surface modifier for 1 hour at the critical temperature (234.9 ° C.) / Critical pressure (3.02 MPa) of n-hexane in an autoclave using n-hexane as a solvent, Nano
このようにして、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の無数の水酸基とTEIS12が反応することによって、図4に示されるように、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面がTEIS12で覆われて、本実施の形態2の具体例1に係る分散性シリカナノ中空粒子8が形成される。これによって、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集していたシリカ殻からなるナノ中空粒子1が分散して数百nmオーダーの微細凝集粒子となり、再凝集し難く分散が容易であるばかりでなく、イソシアネート基が有機合成樹脂の活性基と反応して有機合成樹脂と強固な結合を作ることにより、さらに有機合成樹脂中への均一分散が行い易い分散性シリカナノ中空粒子8となる。
In this way, the surface of the nano
また、図5に示される本実施の形態2の具体例2においては、表面修飾剤としてエポキシ系化合物である3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン13を用いている。シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面には、水酸基(−OH)が無数に付いており、図5においては、反応が分かり易いように、無数の水酸基のうち3つのみを示している。
Moreover, in the specific example 2 of this
これに対して、表面修飾剤としての3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン13を、n−ヘキサンを溶媒としてオートクレーブ中でn−ヘキサンの臨界温度(234.9℃)・臨界圧力(3.02MPa)において1時間反応させることによって、n−ヘキサンが超臨界状態となり、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集しているシリカ殻からなるナノ中空粒子1の間に自由に入り込んで、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン13のエトキシ基の3つ全部がシリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の水酸基と縮合反応し、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面に結合する。
On the other hand, 3-
このようにして、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の無数の水酸基と3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン13が反応することによって、図5に示されるように、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面が3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン13で覆われて、本実施の形態2の具体例2に係る分散性シリカナノ中空粒子8Aが形成される。
In this way, by reacting innumerable hydroxyl groups on the surface of the nano
これによって、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集していたシリカ殻からなるナノ中空粒子1が分散して数百nmオーダーの微細凝集粒子となり、再凝集し難く分散が容易であるばかりでなく、エポキシ基が有機合成樹脂の活性基と反応して有機合成樹脂と強固な結合を作ることにより、さらに有機合成樹脂中への均一分散が行い易い分散性シリカナノ中空粒子8Aとなる。なお、この分散性シリカナノ中空粒子8Aは、親水性の分散性シリカナノ中空粒子である。
As a result, the nano
また、図6に示されるように、本実施の形態2の具体例3においては、表面修飾剤として、メチルトリエトキシシラン14を用いている。シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面には、水酸基(−OH)が無数に付いており、図6においては、反応が分かり易いように、無数の水酸基のうち3つのみを示している。
Further, as shown in FIG. 6, in specific example 3 of the second embodiment,
これに対して、表面修飾剤としてのメチルトリエトキシシラン14を、n−ヘキサンを溶媒としてオートクレーブ中でn−ヘキサンの臨界温度(234.9℃)・臨界圧力(3.02MPa)において1時間反応させることによって、n−ヘキサンが超臨界状態となり、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集しているシリカ殻からなるナノ中空粒子1の間に自由に入り込んで、メチルトリエトキシシラン14のエトキシ基の3つ全部がシリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の水酸基と縮合反応し、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面に結合する。
In contrast,
このようにして、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の無数の水酸基とメチルトリエトキシシラン14が反応することによって、図6に示されるように、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面がメチルトリエトキシシラン14で覆われて、本実施の形態2の具体例3に係る分散性シリカナノ中空粒子8Bが形成される。
In this way, by reacting innumerable hydroxyl groups on the surface of the nano
これによって、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集していたシリカ殻からなるナノ中空粒子1が分散して数百nmオーダーの微細凝集粒子となり、再凝集し難く分散が容易であるばかりでなく、メチル基が有機合成樹脂の活性基と反応して有機合成樹脂と強固な結合を作ることにより、さらに有機合成樹脂中への均一分散が行い易い分散性シリカナノ中空粒子8Bとなる。なお、この分散性シリカナノ中空粒子8Bは、親油性の分散性シリカナノ中空粒子である。
As a result, the nano
更に、図7に示されるように、本実施の形態2の具体例4においては、表面修飾剤として、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン15を用いている。シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面には、水酸基(−OH)が無数に付いており、図7においては、反応が分かり易いように、無数の水酸基のうち3つのみを示している。
Furthermore, as shown in FIG. 7, in the fourth specific example of the second embodiment,
これに対して、表面修飾剤としてのアクリロキシプロピルトリメトキシシラン15を、n−ヘキサンを溶媒としてオートクレーブ中でn−ヘキサンの臨界温度(234.9℃)・臨界圧力(3.02MPa)において1時間反応させることによって、n−ヘキサンが超臨界状態となり、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集しているシリカ殻からなるナノ中空粒子1の間に自由に入り込んで、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン15のメトキシ基の3つ全部がシリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の水酸基と縮合反応し、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面に結合する。
On the other hand,
このようにして、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の無数の水酸基とアクリロキシプロピルトリメトキシシラン15が反応することによって、図7に示されるように、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面がアクリロキシプロピルトリメトキシシラン15で覆われて、本実施の形態2の具体例4に係る分散性シリカナノ中空粒子8Cが形成される。
In this way, by reacting innumerable hydroxyl groups on the surface of the nano
これによって、数μm〜数十μmオーダーの巨大凝集粒子として凝集していたシリカ殻からなるナノ中空粒子1が分散して数百nmオーダーの微細凝集粒子となり、凝集し難く分散が容易であるばかりでなく、アクリロキシ基が有機合成樹脂の活性基と反応して有機合成樹脂と強固な結合を作ることにより、さらに有機合成樹脂中への均一分散が行い易い分散性シリカナノ中空粒子8Cとなる。また、アクリロキシ基は紫外線(UV)に反応するUV官能基であるため、本実施の形態2の具体例4に係る分散性シリカナノ中空粒子8Cを用いることによって、紫外線に反応して硬化する分散性シリカナノ中空粒子8Cとして、種々の用途に応用することができる。
As a result, the nano
図3に示されるように、このようにして製造された粉体状の分散性シリカナノ中空粒子8,8A,8B,8Cを、ペレット状の有機合成樹脂6と乾燥状態で予め良く混合した後に、ニーダーにおいて加熱混練が実施される(ステップS26)。ニーダーによって、溶融した有機合成樹脂6と分散性シリカナノ中空粒子8,8A,8B,8Cとを充分に均一になるように混練した後に、押出成形機によって押出成形されて(ステップS27)、押出成形機のダイスから押し出された混合物をペレット化する(ステップS28)。
As shown in FIG. 3, after the powdery dispersible silica nano
ペレット化する方法としては、上記実施の形態1と同様に、ストランドカットとホットカットとの二通りに分けられる。このようにして、有機合成樹脂6の中に分散性シリカナノ中空粒子8,8A,8B,8Cが20重量%〜40重量%の範囲内で含有された、本実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチ10Aが製造される。
The pelletizing method is divided into two types, strand cut and hot cut, as in the first embodiment. In this way, the hollow silica particles according to the second embodiment, in which the dispersible silica nano
本実施の形態2の実施例2においては、表面修飾剤としてトリエトキシプロピルイソシアネートシラン(TEIS)12を使用し、有機合成樹脂6としてポリプロピレン(PP)を使用して、図3に示される製造工程にしたがって、分散性シリカナノ中空粒子8が30重量%の高濃度で含有された、中空粒子含有マスターバッチ10Aを製造した。なお、図3のステップS28のペレット化においては、ポリプロピレンはポリエチレンよりも棒状になり難いため、ホットカットによって米粒形状のペレットとした。
In Example 2 of the second embodiment, triethoxypropyl isocyanate silane (TEIS) 12 is used as the surface modifier, and polypropylene (PP) is used as the organic
かかる中空粒子含有マスターバッチ10Aは、分散性シリカナノ中空粒子8が30重量%の高濃度で含有されているため、重量で5〜6倍のポリプロピレン単体のペレットと混合して、射出成形(二色成形または二段成形)によって、通常のプラスチックの成形体の表面に、分散性シリカナノ中空粒子8を5〜6重量%の割合で含有するポリプロピレンの表面層を形成したり、カレンダー成形によって分散性シリカナノ中空粒子8を5〜6重量%の割合で含有するポリプロピレンフィルムを成形したりすることができる。
The hollow particle-containing
このような製品は、ポリプロピレン中に分散性シリカナノ中空粒子8が均一に分散しているため、シリカナノ中空粒子1の断熱性・透明性・高誘電率等の特性が顕著に発揮されて、断熱性・透明性・高誘電率等の特性が要求される用途に好適に用いることができる。そして、中空粒子含有マスターバッチ10Aとして供給されることによって、製品中における分散性シリカナノ中空粒子8の含有量を自由に、かつ、正確に設定することができる。
In such a product, since the dispersible silica nano
このようにして、本実施の形態2に係る中空粒子含有マスターバッチ10Aにおいては、シリカナノ中空粒子1の凝集を防止して有機合成樹脂としてのポリプロピレン6中に微細凝集粒子として分散させ、かつ、固形分としてより多くの量を混入できるようにするために表面修飾することによって、シリカナノ中空粒子1の応用分野を更に広げるとともに使用を容易にすることができる。
In this way, in the hollow particle-containing
上記各実施の形態においては、シリカ殻からなるナノ中空粒子として、略50nm〜100nmの範囲内の外径を有する平均外径70nmの、空隙率が略70%〜80%の立方体状形態のシリカ殻からなるナノ中空粒子1を用いた場合について説明したが、略30nm〜略300nmの外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子であれば、その他の特性を有するものを使用しても良い。
In each of the above-described embodiments, the hollow silica particles having a silica shell having an outer diameter in the range of about 50 nm to 100 nm and an average outer diameter of 70 nm and a porosity of about 70% to 80% are used. Although the case where the nano
また、上記各実施の形態においては、表面修飾用の有機溶媒としてエタノール、n−ヘキサンを用いた場合についてのみ説明したが、これに限られるものではなく、他の有機溶媒、例えばメタノール、プロパノール等の脂肪族アルコール、キシレン等の芳香族炭化水素、等を用いることができる。 In each of the above embodiments, only the case where ethanol or n-hexane is used as the organic solvent for surface modification has been described. However, the present invention is not limited to this, and other organic solvents such as methanol, propanol, etc. Aliphatic alcohols, aromatic hydrocarbons such as xylene, and the like can be used.
更に、表面修飾剤として、モノアミン変性シリコーンオイル及びトリエトキシプロピルイソシアネートシラン(TEIS)を用いた場合についてのみ説明したが、これに限られるものではなく、他の表面修飾剤、例えば変性シリコーンオイルとして、ポリエーテル基、エトキシ基、カルボキシル基等の親水性有機基が導入された変性シリコーンオイルや、アミノ基、アルキル基、等の親油性有機基が導入された変性シリコーンオイル等を用いても良いし、アミン系化合物、ビニル系化合物、エポキシ系化合物、メタクリロキシ系化合物、アクリル系化合物、イミド系化合物、アルキル基を有する化合物、アリール基を有する化合物、等を用いても良い。 Furthermore, although only the case where monoamine modified silicone oil and triethoxypropyl isocyanate silane (TEIS) were used as a surface modifier was described, it is not limited to this, and other surface modifiers such as modified silicone oil, Modified silicone oil introduced with hydrophilic organic groups such as polyether group, ethoxy group, carboxyl group, modified silicone oil introduced with lipophilic organic groups such as amino group, alkyl group, etc. may be used. An amine compound, a vinyl compound, an epoxy compound, a methacryloxy compound, an acrylic compound, an imide compound, a compound having an alkyl group, a compound having an aryl group, and the like may be used.
本発明を実施するに際しては、中空粒子含有マスターバッチのその他の部分の構成、成分、形状、数量、材質、大きさ、製造方法等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。 In carrying out the present invention, the configuration, components, shape, quantity, material, size, manufacturing method, and the like of the other parts of the hollow particle-containing masterbatch are not limited to the above embodiments.
なお、本発明の各実施の形態で挙げている数値は、臨界値を示すものではなく、実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。 In addition, since the numerical value quoted in each embodiment of the present invention does not indicate a critical value but indicates a preferable value suitable for implementation, even if the numerical value is slightly changed, the implementation is denied. It is not a thing.
1 シリカ殻からなるナノ中空粒子
2 コア粒子(炭酸カルシウム)
3 シリカコーティング
5,8,8A,8B,8C 分散性シリカナノ中空粒子
6 有機合成樹脂
10,10A 中空粒子含有マスターバッチ
12,13,14,15 表面修飾剤
1 Nano hollow particles made of
3
Claims (4)
前記シリカ殻からなるナノ中空粒子に表面修飾剤を反応付加させて表面修飾してなる分散性シリカナノ中空粒子を前記有機合成樹脂中に20重量%〜40重量%の範囲内で含有させてなることを特徴とする中空粒子含有マスターバッチ。 A master batch formed by forming nano hollow particles made of silica shells having an outer diameter in a range of about 30 nm to about 300 nm into an organic synthetic resin and uniformly forming them into a pellet shape,
Dispersible silica nano hollow particles obtained by surface-modifying a nano hollow particle composed of silica shell by reaction addition are included in the organic synthetic resin within a range of 20 wt% to 40 wt%. A hollow particle-containing masterbatch characterized by
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234237A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Method for producing organomodified inorganic filler, organomodified inorganic filler, and thermoconductive silicone composition |
| CN104231398A (en) * | 2014-09-19 | 2014-12-24 | 苏州云舒新材料科技有限公司 | Acid-resistant modified polyethylene and preparation method thereof |
| JP2016027430A (en) * | 2015-10-26 | 2016-02-18 | 豊田通商株式会社 | Light transmissive composition |
| CN112341699A (en) * | 2020-11-24 | 2021-02-09 | 杭州富通通信技术股份有限公司 | Optical cable temperature-sensitive sheath material and preparation method thereof |
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2008
- 2008-10-01 JP JP2008256499A patent/JP2010084070A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234237A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Method for producing organomodified inorganic filler, organomodified inorganic filler, and thermoconductive silicone composition |
| CN104231398A (en) * | 2014-09-19 | 2014-12-24 | 苏州云舒新材料科技有限公司 | Acid-resistant modified polyethylene and preparation method thereof |
| JP2016027430A (en) * | 2015-10-26 | 2016-02-18 | 豊田通商株式会社 | Light transmissive composition |
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