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JPH0830150B2 - Polyorganosilsesquioxane fine particles and method for producing the same - Google Patents

Polyorganosilsesquioxane fine particles and method for producing the same

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Publication number
JPH0830150B2
JPH0830150B2 JP2243148A JP24314890A JPH0830150B2 JP H0830150 B2 JPH0830150 B2 JP H0830150B2 JP 2243148 A JP2243148 A JP 2243148A JP 24314890 A JP24314890 A JP 24314890A JP H0830150 B2 JPH0830150 B2 JP H0830150B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
polymethylsilsesquioxane
core
unit
surface layer
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP2243148A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04122731A (en
Inventor
博 吉岡
良範 井口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2243148A priority Critical patent/JPH0830150B2/en
Publication of JPH04122731A publication Critical patent/JPH04122731A/en
Publication of JPH0830150B2 publication Critical patent/JPH0830150B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリメチルシルセスキオキサン単位からな
る核部とパーフロロアルキルシルセスキオキサン単位か
らなる表層部を有するポリオルガノシルセスキオキサン
微粒子及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a polyorganosilsesquioxane having a core portion composed of a polymethylsilsesquioxane unit and a surface layer portion composed of a perfluoroalkylsilsesquioxane unit. The present invention relates to fine particles and a method for producing the same.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by Prior Art and Invention]

従来より、ポリメチルシルセスキオキサン単位からな
る微粉体は公知であり(特公昭40−16917号、同56−398
08号、特公平2−22767号、特開昭63−77940号、同63−
295637号公報)、これは流動性、撥水性が良好で、有機
樹脂との相溶性に優れるため、有機樹脂の充填材、撥水
剤、粉末消化剤の吸湿防止剤、化粧品添加剤等として有
用なものである。
Conventionally, fine powders composed of polymethylsilsesquioxane units have been known (Japanese Patent Publication Nos. 40-17917 and 56-398).
08, Japanese Patent Publication No. 2-22767, JP-A-63-77940, 63-
295637), which has good fluidity and water repellency and excellent compatibility with organic resins, and is therefore useful as fillers for organic resins, water repellents, moisture absorption inhibitors for powder digestive agents, cosmetic additives, etc. It is something.

また、かかるポリメチルシルセスキオキサン微粉体の
表面を有機官能性シラン等で処理して更に種々の機能を
付与させることも知られている(特開昭63−101857号、
特開平1−268609号公報)。この場合、これら公知の表
面処理方法としては、ポリメチルシルセスキオキサン微
粉体を表面処理剤中に加えて吸着させる方法、ポリメチ
ルシルセスキオキサン微粉体と表面処理剤との混合物を
粉砕しながら処理する方法、表面処理剤の有機溶媒浴液
中にポリメチルシルセスキオキサン微粒子を加えて処理
する方法、有機溶媒溶液中にポリメチルシルセスキオキ
サン微粒子を分散させた後、表面処理剤を加えて吸着さ
せる方法が採用され、これによってポリメチルシルセス
キオキサン微粉体の表面に機能性官能基が固定される。
It is also known to treat the surface of such polymethylsilsesquioxane fine powder with an organic functional silane or the like to impart various functions (Japanese Patent Laid-Open No. 63-101857).
JP-A-1-268609). In this case, as these known surface treatment methods, polymethylsilsesquioxane fine powder is added to the surface treatment agent to be adsorbed, and a mixture of the polymethylsilsesquioxane fine powder and the surface treatment agent is pulverized. While treating, a method of treating by adding polymethylsilsesquioxane fine particles to an organic solvent bath of a surface treating agent, after dispersing polymethylsilsesquioxane fine particles in an organic solvent solution, a surface treating agent A method of adding and adsorbing is added, whereby a functional functional group is fixed to the surface of the polymethylsilsesquioxane fine powder.

しかし、これらの方法は、ポリメチルシルセスキオキ
サン微粉体の不活性表面に表面処理剤を単に作用させる
もので、ポリメチルシルセスキオキサン微粉体表面に表
面処理剤中の反応基、例えばアルコキシシリル基が吸着
はするが、両者の間に化学結合は起こり難い。従って、
このように表面処理剤がポリメチルシルセスキオキサン
微粉体に吸着している状態に留まっているため、種々の
劣化条件、例えば有機溶媒、薬品類、有機ポリマーとの
接触による抽出条件下や種々の固体との接触による摩擦
条件下などにおいては、表面処理層が脱落するおそれが
ある。
However, in these methods, a surface treating agent is simply allowed to act on the inert surface of the polymethylsilsesquioxane fine powder, and the reactive group in the surface treating agent, such as an alkoxy group, is applied to the surface of the polymethylsilsesquioxane fine powder. Although the silyl group is adsorbed, a chemical bond does not easily occur between the two. Therefore,
Since the surface treatment agent remains adsorbed on the polymethylsilsesquioxane fine powder in this way, various deterioration conditions such as extraction conditions by contact with organic solvents, chemicals, organic polymers and various Under a frictional condition due to contact with the solid, the surface-treated layer may fall off.

これに対し、かかる表面処理層の脱落という問題を解
決し得るものとして、ケイ素原子に結合する炭化水素が
炭素数6以下のポリオルガノシルセスキオキサン微粉体
を用いることが提案されている(特開平1−217039号公
報)。しかし、この提案においては、本質的に有機官能
基の脱落は起こり得ないものであるが、ケイ素原子に結
合する置換基が大になるに従い、微粉体中の架橋密度が
小となるため、微粉体の強度が低下するという問題を有
する。
On the other hand, as a solution to the problem of the surface treatment layer falling off, it has been proposed to use a polyorganosilsesquioxane fine powder having a silicon-bonded hydrocarbon of 6 or less carbon atoms. Kaihei 1-217039). However, in this proposal, although the loss of the organic functional group is essentially impossible, as the number of substituents bonded to the silicon atom increases, the cross-linking density in the fine powder decreases, so the fine powder There is a problem that the strength of the body is reduced.

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ポリメチ
ルシルセスキオキサン微粒子核部に表層部が化学結合
し、表層部が脱落し難く、また強度も高い上、低エネル
ギー表面で、流動性、分散性、耐久性に優れたポリオル
ガノシルセスキオキサン微粒子及びその製造方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, in which the surface layer part is chemically bonded to the polymethylsilsesquioxane fine particle core part, the surface part is less likely to fall off, and the strength is high, and the low energy surface has a fluidity. It is an object of the present invention to provide polyorganosilsesquioxane fine particles having excellent dispersibility and durability, and a method for producing the same.

〔課題を解決するための手段及び作用〕[Means and Actions for Solving the Problems]

本発明者は、上記目的を達成し、特に粒子特性の優
れ、かつパーフロロアルキル基の持つ優れた低エネルギ
ー表面を有する粒子を得るべく鋭意研究を行なった結
果、メチルトリアルコキシシラン又はその部分加水分解
縮合物をアンモニア,アミン類またはアルカリ金属水酸
化物等のアルカル水溶液中で加水分解させて真球状のポ
リメチルシルセスキオキサン微粒子核部を形成させ、そ
の表面の活性が残された状態において直ちにパーフロロ
アルキルトリアルコキシシランを加えて加水分解縮合を
行なうことにより、上記核部と化学的に結合したパーフ
ロロアルキルシルセスキオキサン単位からなる表層部が
形成されることを見い出すと共に、このようにして得ら
れる微粒子は核部がポリメチルシルセスキオキサン単位
からなり、表層部がパーフロロアルキルシルセスキオキ
サン単位からなるもので、上述したように核部と表層部
が化学結合しているので、表層部のパーフロロアルキリ
シリル基の核部からの脱落が生じ難く、このため表層部
のパーフロロアルキルシルセスキオキサンの特性が有効
に発揮され、低エネルギー表面性能に優れ、撥水性、撥
油性、潤滑性、非粘着性、分散性、流動性等に優れた効
果を有し、耐久性が高いことを知見し、本発明をなすに
至ったものである。
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to obtain the particle which has the said objective and was especially excellent in particle characteristics, and also has the low energy surface which the perfluoroalkyl group has excellent, methyltrialkoxysilane or its partial hydrolysis. Hydrolysis of the decomposed condensate in an aqueous solution of alcal such as ammonia, amines or alkali metal hydroxides to form a spherical polymethylsilsesquioxane microparticles core, in which the surface activity remains By immediately adding perfluoroalkyltrialkoxysilane and performing hydrolytic condensation, it was found that a surface layer portion composed of perfluoroalkylsilsesquioxane units chemically bonded to the above-mentioned core portion was formed. The fine particles obtained in step 1 have a polymethylsilsesquioxane unit at the core and a permeate at the surface. It is composed of a loroalkylsilsesquioxane unit, and as described above, the core part and the surface part are chemically bonded, so that the perfluoroalkylsilylyl group in the surface part is less likely to fall off from the core part. The properties of the perfluoroalkylsilsesquioxane in the parts are effectively exhibited, and it has excellent low energy surface performance, and has excellent effects in water repellency, oil repellency, lubricity, non-adhesiveness, dispersibility, fluidity, etc. The present invention has been accomplished by finding that the durability is high.

従って、本発明は、ポリメチルシルセスキオキサン単
位からなる核部と、パーフロロアルキルシルセスキオキ
サン単位からなる表層部を有するポリオルガノシルセス
キオキサン微粒子、及び、メチルトリアルコキシシラン
又はその部分加水分解縮合物をアルカリ水溶液中で加水
分解させてポリメチルシルセスキオキサン単位からなる
核部を形成させた後、この核部が分散する水媒体中にパ
ーフロロアルキルトリアルコキシシランを加えて加水分
解縮合を行ない、上記核部上にパーフロロアルキルシル
セスキオキサン単位からなる表層部を形成することを特
徴とするポリオルガノシルセスキオキサン微粒子の製造
方法を提供する。
Therefore, the present invention is a polyorganosilsesquioxane fine particle having a core portion composed of a polymethylsilsesquioxane unit and a surface layer portion composed of a perfluoroalkylsilsesquioxane unit, and a methyltrialkoxysilane or a portion thereof. After hydrolyzing the hydrolyzed condensate in an aqueous alkaline solution to form a core consisting of polymethylsilsesquioxane units, perfluoroalkyltrialkoxysilane is added to the aqueous medium in which the core is dispersed, to add water. Disclosed is a method for producing polyorganosilsesquioxane fine particles, which comprises performing decomposition condensation to form a surface layer portion comprising a perfluoroalkylsilsesquioxane unit on the core portion.

以下、本発明について更に詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明のポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、
上述したように、核部がポリメチルシルセスキオキサン
単位(CH3SiO3/2単位)からなり、表層部がパーフロロ
アルキルシルセスキオキサン単位からなるものである。
この場合、パーフロロアルキルシルセスキオキサン単位
としては、 RfCHZCHZSiO3/2(Rfはパーフロロアルキル基であり、特
に炭素数4〜10のパーフロロアルキル基であることが好
ましい)単位であることが好適である。
Polyorganosilsesquioxane fine particles of the present invention,
As described above, the core portion is made of polymethylsilsesquioxane unit (CH 3 SiO 3/2 unit) and the surface layer portion is made of perfluoroalkylsilsesquioxane unit.
In this case, as the perfluoroalkylsilsesquioxane unit, R f CH Z CH Z SiO 3/2 (R f is a perfluoroalkyl group, particularly a perfluoroalkyl group having 4 to 10 carbon atoms is preferable. (Preferred) units are preferred.

このポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は実質的
にほぼ真球状であり得るが、勿論楕円球状等の形態であ
っても差支えない。また、その平均粒子径は通常0.05〜
20μmである。
The polyorganosilsesquioxane fine particles may be substantially spherical, but of course, they may have a shape such as an ellipsoid. The average particle size is usually 0.05 ~
20 μm.

かかるポリオルガノシルセスキオキサン微粒子を得る
場合は、まず第1段階としてポリメチルシルセスキオキ
サン微粒子の核部を形成する。この形成方法としては、
ポリメチルシルセスキオキサン微粒子を製造する公知の
方法を採用することができるが、特にメチルトリアルコ
キシシラン又はその部分加水分解縮合物をアルカル水溶
液中で加水分解させる方法が採用される。
When obtaining such polyorganosilsesquioxane fine particles, first, as a first step, a core portion of the polymethylsilsesquioxane fine particles is formed. As a method of forming this,
Although a known method for producing fine particles of polymethylsilsesquioxane can be adopted, a method of hydrolyzing methyltrialkoxysilane or a partial hydrolysis-condensation product thereof in an alcal aqueous solution is particularly adopted.

この場合、原料のメチルトリアルコキシシラン及びそ
の部分加水分解縮合物としては、メチルトリメトキシシ
ラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキ
シシラン、メチルトリブトキシシラン等やこれらの部分
加水分解縮合物が例示されるが、中でも入手の容易さ及
び生産効率の面からメチルトリメトキシシラン又はその
部分加水分解縮合物を用いることが好ましい。
In this case, examples of the raw material methyltrialkoxysilane and its partial hydrolysis-condensation product include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane and the like, and partial hydrolysis-condensation products thereof. However, among them, it is preferable to use methyltrimethoxysilane or a partial hydrolysis-condensation product thereof in view of easy availability and production efficiency.

一方、アルカリは、アルコキシシリル基の加水分解縮
合反応の触媒として作用するもので、これにはモノメチ
ルアミン,ジメチルアミン,モノエチルアミン,ジエチ
ルアミン,モノエタノールアミン,ジエタノールアミ
ン,エチレンジアミン等のアミン類、アンモニア及び水
酸化ナトリウム,水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸
化物が例示される。これらの触媒の量は、原料のメチル
トリアルコキシシラン中に微量残存する≡SiClまたは塩
化水素を中和するに足る量以上であればよく、また最終
的に除去される必要があるため、必要最小限量で用いる
ことが好ましいが、量が少なすぎるとゲル化が起こり易
い上、アルコキシシリル基の加水分解縮合反応が進行し
づらく、目的物が得られない場合が生じる。このため、
アルカリ量は以上の点から適宜選定され、例えばアンモ
ニアの場合は原料メチルトリアルコキシシラン類に対し
て0.1〜1.5モル、水酸化カリウムの場合は0.01〜0.1モ
ルの範囲が好ましい。また、アルカリ水溶液の水の量
は、原料メチルトリアルコキシシラン類のアルコキシシ
リル基1モル当り2モルの水が理論量ではあるが、加水
分解反応によって生成するアルコールがアルコキシシリ
ル基の加水分解縮合反応を阻害することから、通常は、
後工程に悪影響を与えない範囲内で大過剰の水を用いる
ことが好適である。
On the other hand, the alkali acts as a catalyst for the hydrolysis and condensation reaction of the alkoxysilyl group, which includes amines such as monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine, diethylamine, monoethanolamine, diethanolamine and ethylenediamine, ammonia and water. Examples thereof include alkali metal hydroxides such as sodium oxide and potassium hydroxide. The amount of these catalysts should be at least an amount sufficient to neutralize the trace amount of ≡SiCl or hydrogen chloride remaining in the raw material methyltrialkoxysilane, and since it must be finally removed, the minimum required amount is required. It is preferably used in a limited amount, but if the amount is too small, gelation is likely to occur, and the hydrolysis-condensation reaction of the alkoxysilyl group is difficult to proceed, whereby the intended product may not be obtained in some cases. For this reason,
The amount of alkali is appropriately selected from the above points, and for example, in the case of ammonia, it is preferably in the range of 0.1 to 1.5 mol, and in the case of potassium hydroxide, it is preferably in the range of 0.01 to 0.1 mol. The theoretical amount of water in the alkaline aqueous solution is 2 mol of water per 1 mol of the alkoxysilyl group of the raw material methyltrialkoxysilane, but the alcohol produced by the hydrolysis reaction is the hydrolytic condensation reaction of the alkoxysilyl group. Because it inhibits
It is preferable to use a large excess of water within a range that does not adversely affect the subsequent steps.

ポリメチルシルセスキオキサン微粒子の核部を形成す
るための加水分解,縮合反応は、上記アルカリ水溶液に
撹拌下においてメチルトリアルコキシシラン又はその部
分加水分解縮合物を滴下し、更に撹拌下に熟成反応を行
なうことにより達成することが好ましいが、この場合上
記滴下時間は通常0.5〜5時間、特に1〜3時間であ
り、また滴下後の熟成時間は通常0.5〜3時間、特に1
〜2時間である。更に、反応温度、特に熟成時の温度は
−10〜50℃が好ましく、より好ましくは0〜30℃であ
る。熟成時間が長過ぎたり、また熟成時の温度が高過ぎ
たりして過度に熟成すると、得られたポリメチルシルセ
スキオキサンの微粒子核部表面から活性なシラノール基
が消失し、第2段階で形成する表層部がこの核部と化学
結合し得ない場合が生じる。
The hydrolysis / condensation reaction for forming the core of the polymethylsilsesquioxane fine particles is carried out by dropping methyltrialkoxysilane or its partial hydrolysis / condensation product into the above alkaline aqueous solution with stirring and further aging reaction with stirring. In this case, the dropping time is usually 0.5 to 5 hours, especially 1 to 3 hours, and the aging time after dropping is usually 0.5 to 3 hours, especially 1 hour.
~ 2 hours. Further, the reaction temperature, particularly the temperature during aging, is preferably -10 to 50 ° C, more preferably 0 to 30 ° C. If the aging time is too long, or the temperature during aging is too high, aging excessively eliminates the active silanol group from the surface of the fine particle core of the obtained polymethylsilsesquioxane. In some cases, the surface layer to be formed cannot chemically bond with this core.

次に、本発明においては、第1段階にて上述したよう
にポリメチルシルセスキオキサンの微粒子核部を形成し
た後、つづいて第2段階にてパーフロロアルキルトリア
ルコキシシランの加水分解縮合反応を行ない、微粒子核
表面上にパーフロロアルキルシルセスキオキサンの表層
部を形成する。この場合、この表層部の形成は、上記微
粒子核部と表層部との間がシロキサン結合により強固に
接合していることが要求されるため、微粒子核部表面の
活性なシラノール基が消失する前に第2段階の反応を行
なうことが必要である。このため、第2段階の表面層形
成反応は、微粒子核状態となり、表面に活性なシラノー
ルが存在するポリメチルシルセスキオキサンの上記アル
カリ水溶液分散液中に撹拌下にパーフロロアルキルトリ
アルコキシシランを滴下し、加水分解縮合反応させるこ
とが望ましい。
Next, in the present invention, after the polymethylsilsesquioxane fine particle core is formed in the first step as described above, the second step is followed by the hydrolytic condensation reaction of the perfluoroalkyltrialkoxysilane. The surface layer of perfluoroalkylsilsesquioxane is formed on the surface of the core of the fine particles. In this case, the formation of this surface layer portion requires that the fine particle core portion and the surface layer portion are firmly bonded to each other by a siloxane bond. Therefore, before the active silanol groups on the surface of the fine particle core portion disappear. It is necessary to carry out the second stage reaction. Therefore, the surface layer forming reaction in the second step is in the state of fine particle nuclei, and the perfluoroalkyltrialkoxysilane is stirred in the above alkaline aqueous solution dispersion of polymethylsilsesquioxane in which active silanol is present. It is desirable to drop the solution and carry out a hydrolysis condensation reaction.

使用されるパーフロロアルキルトリアルコキシシラン
としては、RfCH2CH2Si(OR)3(式中Rfはパーフロロアル
キル基、Rはアルキル基を示すが、特にRfは炭素数4〜
10のパーフロロアルキル基、Rはメチル基またはエチル
基が好ましい。)で示されるものが有効に使用される。
このようなパーフロロアルキルトリアルコキシシランと
しては、 CF3CF2CF2CF2C2H4Si(OCH3)3, CF3CF2CF2CF2C2H4Si(OC2H5)3, CF3CF2CF2CF2CF2CF2C2H4Si(OCH3)3, CF3CF2CF2CF2CF2CF2C2H4Si(OC2H5)3, CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2C2H4Si(OCH3)3, CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2C2H4Si(OC2H5)3 CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2C2H4Si(OCH3)3, CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2C2H4Si(OC2H5)3 等が例示される。
Examples of the perfluoroalkyltrialkoxysilane used include R f CH 2 CH 2 Si (OR) 3 (wherein R f represents a perfluoroalkyl group, R represents an alkyl group, and particularly R f has 4 to 4 carbon atoms).
Preferably, 10 is a perfluoroalkyl group and R is a methyl group or an ethyl group. ) Is effectively used.
Such perfluoroalkyltrialkoxysilanes include CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5 ). 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5 ) 3 , Etc. are illustrated.

パーフロロアルキルトリアルコキシシランの使用量
は、最終目的物の用途により異なるが、各材料のCH3SiO
3/2単位に対するパーフロロアルキルシルセスキオキサ
ン単位の重量比において3:1〜50:1の範囲とすることが
好ましく、これを超える比率では、得られた粒子の強度
が弱くなる場合が生じ、またこれより少ない比率では、
パーフロロアルキル基による低エネルギー性能が十分発
揮できなくなる場合がある。
The amount of perfluoroalkyltrialkoxysilane used depends on the intended use of the final product, but the CH 3 SiO
The weight ratio of the perfluoroalkylsilsesquioxane unit to the 3/2 unit is preferably in the range of 3: 1 to 50: 1, and a ratio exceeding this may cause the strength of the obtained particles to become weak. , And at lower ratios,
The low energy performance due to the perfluoroalkyl group may not be sufficiently exhibited.

パーフロロアルキルトリアルコキシシランをポリメチ
ルシルセスキオキサンのアルカリ水溶液分散液に滴下す
る場合、パーフロロアルキルトリアルコキシシランはそ
のままそれ単独で滴下してもよいが、より均一性を持た
す目的で、パーフロロアルキルトリアルコキシシラン及
び水の両方に溶解する溶媒にパーフロロアルキルトリア
ルコキシシランを溶解させ、これを滴下することが好ま
しい。このような溶媒としては、メタノール,エタノー
ル,イソプロパノール,アセトン,メチルエチルケトン
などが例示される。
When the perfluoroalkyltrialkoxysilane is added dropwise to the aqueous dispersion of polymethylsilsesquioxane in an aqueous alkaline solution, the perfluoroalkyltrialkoxysilane may be added as it is, but for the purpose of providing more uniformity, It is preferable that the perfluoroalkyltrialkoxysilane is dissolved in a solvent that is soluble in both the fluoroalkyltrialkoxysilane and water, and this is added dropwise. Examples of such a solvent include methanol, ethanol, isopropanol, acetone, and methyl ethyl ketone.

上記パーフロロアルキルトリアルコキシシランの滴下
時間は通常5分〜5時間、特に15分〜3時間であり、滴
下温度は−10〜50℃、特に0〜30℃とすることができ、
また、滴下後、5〜10時間撹拌を行なうことにより目的
物を得ることができるが、より低エネルギーの高性能粒
子を得るためには、加水分解縮合反応をできる限り完結
させることが好ましく、このためには滴下後70〜100℃
の温度範囲で1〜10時間にわたり加熱を行なうことが好
ましい。更に、副生したアルコール類あるいはパーフロ
ロアルキルトリアルコキシシラン滴下の際の希釈溶媒を
加熱熟成段階において系外に除去することが、反応を完
結させる点で有効である。
The dropping time of the perfluoroalkyltrialkoxysilane is usually 5 minutes to 5 hours, especially 15 minutes to 3 hours, and the dropping temperature can be -10 to 50 ° C, especially 0 to 30 ° C.
After dropping, the target product can be obtained by stirring for 5 to 10 hours, but in order to obtain high-performance particles with lower energy, it is preferable to complete the hydrolysis condensation reaction as much as possible. In order to drop 70 to 100 ℃
It is preferable to perform heating in the temperature range of 1 to 10 hours. Further, it is effective to remove the by-produced alcohols or the diluting solvent at the time of dropping the perfluoroalkyltrialkoxysilane to the outside of the system in the heat aging step in order to complete the reaction.

以上のように反応を行なった場合、反応が進行するに
従って、生成したポリオルガノシルセスキオキサン微粒
子が反応液から析出し、表面に浮いた状態となるため、
これを補集し、水で洗浄し、更に必要があればメタノー
ル、エタノール、アセトン等の有機溶媒で洗浄し、乾燥
して、目的のポリオルガノシルセスキオキサン微粒子を
得ることができる。この場合、この微粒子は表面がパー
フロロアルキル基で覆われているため、凝集性が殆んど
なく、このため上記乾燥後の段階でも凝集の少ない一次
粒子が得られるが、必要に応じてジェットミル粉砕機等
を使用して解砕を行なうこともできる。
When the reaction is carried out as described above, as the reaction proceeds, the produced polyorganosilsesquioxane fine particles are precipitated from the reaction solution and become in a state of floating on the surface,
This is collected, washed with water, and if necessary, washed with an organic solvent such as methanol, ethanol or acetone, and dried to obtain the desired polyorganosilsesquioxane fine particles. In this case, since the surface of the fine particles is covered with a perfluoroalkyl group, there is almost no cohesiveness, and thus primary particles with less coagulation can be obtained even in the stage after drying, but if necessary, jet Crushing can also be performed using a mill grinder or the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明方法によれば、メチルポ
リシルセスキオキサン単位からなる核部とパーフロロア
ルキルシルセスキオキサン単位からなる表層部との2重
構造を有するポリオルガノシルセスキオキサン微粒子を
簡単な操作で効率よく得ることができると共に、この微
粒子は核部と表層部とが化学結合により強固に接合して
いるため、表層部の脱落が防止されたもので、耐久性に
優れ、有機物質との染色による抽出条件あるいは固体物
質との接触による摩耗条件に耐えることができる。ま
た、低エネルギー表面を有する微粒子であることによ
り、撥水性、撥油性、潤滑性、非粘着性、分散性、流動
性に優れる。
As described above, according to the method of the present invention, a polyorganosilsesquioxane having a double structure of a core portion containing a methylpolysilsesquioxane unit and a surface layer portion containing a perfluoroalkylsilsesquioxane unit is provided. The fine particles can be efficiently obtained by a simple operation, and since the fine particles of the fine particles are strongly bonded to each other by the chemical bond, the surface layer is prevented from falling off and has excellent durability. It can withstand extraction conditions by dyeing with an organic substance or abrasion conditions by contact with a solid substance. Further, the fine particles having a low energy surface are excellent in water repellency, oil repellency, lubricity, non-adhesiveness, dispersibility and fluidity.

従って、本発明のポリオルガノシルセスキオキサン微
粒子は、例えば撥水・撥油剤、バインダー樹脂との組み
合せによる非粘着性コーティング剤(これは具体的に感
熱記録用フィルムのコーティング剤、磁気テープのバッ
クコート剤、防汚染塗料、貼り紙防止塗料、紙用コーテ
ィング剤、カーコート剤などが挙げられる)、化粧品用
材料、つや出し剤添加剤、電子写真の負帯電性のトナー
添加剤等として有用なものである。
Therefore, the polyorganosilsesquioxane fine particles of the present invention are non-adhesive coating agents (for example, coating agents for heat-sensitive recording films, magnetic tape backing agents) prepared by combining with water / oil repellent agents and binder resins. It is useful as a coating agent, antifouling paint, anti-paper sticking paint, paper coating agent, car coat agent, etc.), cosmetic material, polish additive, electrophotographic negatively charged toner additive, etc. is there.

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

〔実施例1〕 撹拌羽根、温度計、滴下ロート、還流冷却器を付した
ガラス製1の反応器中に水550gと28%アンモニア水50
gとを仕込み、150rpmの回転数で撹拌を行ないながら温
度を20℃に保った。これに136gのメチルトリメトキシシ
ランを滴下ロートを通じて1時間半にわたって滴下し、
更に1時間熟成を行ない、ポリメチルシルセスキオキサ
ン微粒子を得た。つづいて直ちに28.4gのCF3(CF2)7CH2C
H2Si(OCH3)と40gのメタノールとの混合物を滴下ロート
を通じて30分にわたって滴下し、更に1時間熟成を行な
った。この間中、回転数は150rpm、温度は20℃に保っ
た。次に、撹拌回転数は150rpmを保ちながら、油浴を用
いて加熱を行ない、内温が90℃になる迄エステルアダプ
ターを通じてメタノールを留去し、更に90℃で3時間熟
成反応を行なった。生成した微粒子は水溶液の上層に浮
いた形で分離したため、これを捕集し、イオン交換水で
3回、メタノールで2回、最終的にアセトンで1回洗浄
した後、風乾して白色微粒子86.4gを得た。
[Example 1] 550 g of water and 50% of 28% ammonia water were placed in a glass reactor 1 equipped with a stirring blade, a thermometer, a dropping funnel, and a reflux condenser.
g and were charged, and the temperature was maintained at 20 ° C. while stirring at a rotation speed of 150 rpm. 136g of methyltrimethoxysilane was added dropwise to this through a dropping funnel for one and a half hours,
After further aging for 1 hour, fine particles of polymethylsilsesquioxane were obtained. Then immediately 28.4 g of CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 C
A mixture of H 2 Si (OCH 3 ) and 40 g of methanol was added dropwise through the dropping funnel over 30 minutes, followed by aging for 1 hour. During this period, the rotation speed was maintained at 150 rpm and the temperature was maintained at 20 ° C. Next, while maintaining the stirring rotation speed at 150 rpm, heating was performed using an oil bath, methanol was distilled off through an ester adapter until the internal temperature reached 90 ° C., and an aging reaction was performed at 90 ° C. for 3 hours. The generated fine particles were separated in the form of floating in the upper layer of the aqueous solution, so they were collected, washed with ion-exchanged water 3 times, with methanol twice, and finally with acetone once, and then air-dried to give white fine particles 86.4 got g.

この微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、殆んどの
粒子は独立した球状を呈するものであることが確認され
た。また、粒径測定器(Coulter Electronics INC.製Co
ulter Counter Model TA−II)を用いて粒度分布を調べ
たところ、平均粒径2.1μmであった。更に、FTIR分析
により表層がパーフロロアルキルシリル基であることが
確認された。
When these fine particles were observed with an electron microscope, it was confirmed that most of the particles had an independent spherical shape. In addition, a particle size analyzer (Coulter Electronics INC. Co
The average particle size was 2.1 μm when the particle size distribution was examined using an ulter counter model TA-II). Furthermore, it was confirmed by FTIR analysis that the surface layer was a perfluoroalkylsilyl group.

この微粒子を赤外吸収スペクトルサンプル調製用の錠
剤成型機を用いて錠剤化し、この表面にイオン交換水液
滴をおいて接触角を測定したところ、148°の値を得
た。また、25ml透明ガラスビン中にオレイン酸15g及び
微粒子1gを入れ、激しく振とうさせた後、放置したとこ
ろ、微粒子はオレイン酸とは完全に相分離してオレイン
酸の上層に浮いた状態となり、この粒子が優れた撥油性
を示すことが確認された。
The fine particles were tabletted using a tablet molding machine for preparing an infrared absorption spectrum sample, and ion-exchanged water droplets were placed on this surface to measure the contact angle, and a value of 148 ° was obtained. Also, in a 25 ml transparent glass bottle, 15 g of oleic acid and 1 g of fine particles were placed, and after vigorous shaking, the mixture was left standing, and the fine particles were completely phase-separated from oleic acid and floated on the upper layer of oleic acid. It was confirmed that the particles have excellent oil repellency.

〔実施例2〜4〕 表−1に示した原料を使用し、実施例1と同様な方法
によって核部がポリメチルシルセスキオキサン、表層部
がパーフロロアルキルシルセスキオキサンからなるポリ
オルガノシルセスキオキサン微粒子を得た。
[Examples 2 to 4] Using the raw materials shown in Table 1, the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a polyorgano having a polymethylsilsesquioxane core and a perfluoroalkylsilsesquioxane surface layer. Fine particles of silsesquioxane were obtained.

また、得られた微粒子の水との接触角、オレイン酸と
の濡れ性を実施例1と同様にして測定した。結果を表−
2に示す。
Further, the contact angle of the obtained fine particles with water and the wettability with oleic acid were measured in the same manner as in Example 1. Table of results
It is shown in FIG.

〔比較例〕[Comparative example]

特公平2−22767号公報の記載に従って得たポリメチ
ルシルセスキオキサン微粒子100gに高速撹拌下において
CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)330gとメタノール30gの混合物
を滴下し、更に撹拌下に90℃に加熱してメタノールを除
去し、パーフロロアルキルシラン処理微粒子を得た。
100 g of polymethylsilsesquioxane fine particles obtained according to the description of Japanese Patent Publication No. 2-22767, under high speed stirring
A mixture of 30 g of CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 and 30 g of methanol was added dropwise, and the mixture was heated to 90 ° C. with stirring to remove methanol to obtain fine particles treated with perfluoroalkylsilane. It was

得られた微粒子及びこれをアセトンにて洗浄し、乾燥
して得た微粒子について、実施例1と同様にして水との
接触角、オレイン酸との濡れ性を調べた。結果を表−2
に示す。
With respect to the obtained fine particles and the fine particles obtained by washing with acetone and drying, the contact angle with water and the wettability with oleic acid were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-2.
Shown in

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ポリメチルシルセスキオキサン単位からな
る核部と、パーフロロアルキルシルセスキオキサン単位
からなる表層部を有するポリオルガノシルセスキオキサ
ン微粒子。
1. Polyorganosilsesquioxane fine particles having a core portion composed of a polymethylsilsesquioxane unit and a surface layer portion composed of a perfluoroalkylsilsesquioxane unit.
【請求項2】メチルトリアルコキシシラン又はその部分
加水分解縮合物をアルカリ水溶液中で加水分解させてポ
リメチルシルセスキオキサン単位からなる核部を形成さ
せた後、この核部が分散する水媒体中にパーフロロアル
キルトリアルコキシシランを加えて加水分解縮合を行な
い、上記核部上にパーフロロアルキルシルセスキオキサ
ン単位からなる表層部を形成することを特徴とするポリ
オルガノシルセスキオキサン微粒子の製造法。
2. An aqueous medium in which a methyltrialkoxysilane or a partial hydrolysis-condensation product thereof is hydrolyzed in an alkaline aqueous solution to form a core comprising polymethylsilsesquioxane units, and then the core is dispersed. Hydrocondensation is performed by adding perfluoroalkyltrialkoxysilane to the inside of the polyorganosilsesquioxane fine particles, which is characterized in that a surface layer portion comprising a perfluoroalkylsilsesquioxane unit is formed on the core portion. Manufacturing method.
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