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KR102815703B1 - Hollow silica sol containing 1-valent alkali metal ion and its preparation method - Google Patents

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KR102815703B1
KR102815703B1 KR1020257007681A KR20257007681A KR102815703B1 KR 102815703 B1 KR102815703 B1 KR 102815703B1 KR 1020257007681 A KR1020257007681 A KR 1020257007681A KR 20257007681 A KR20257007681 A KR 20257007681A KR 102815703 B1 KR102815703 B1 KR 102815703B1
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Abstract

[과제] 안정성이 높은 중공 실리카입자를 포함하는 수성 졸 및 유기용매 졸에 관한 것으로, 더 나아가서는 보존안정성이 저하된 상기 졸의 안정성을 향상시키는 방법과 그의 제조방법을 제공한다.
[해결수단] 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자와 1가 알칼리금속이온을 포함하고, 이 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰수가 중공 실리카입자의 SiO2의 몰수에 대하여 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함되는 졸로서, 이 졸을 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 보관 전의 동적 광산란법에 의한 평균입자경에 비해 2.0배 이내의 범위에 있는 상기 중공 실리카졸이다. 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm이다. 제조시의 동적 광산란법 입자경에 비해 증대한 동적 광산란법 입자경의 값을 갖는 중공 실리카졸에, 이 중공 실리카졸 중의 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 상기 비율로 첨가하고, 증대한 동적 광산란법 입자경값을 저하시키는 안정화방법이다.
[Project] The present invention relates to an aqueous sol and an organic solvent sol containing highly stable hollow silica particles, and further provides a method for improving the stability of the sol having reduced storage stability and a method for producing the same.
[Solution] A hollow silica sol comprising hollow silica particles having a space inside the outer shell and monovalent alkali metal ions, wherein the monovalent alkali metal ions are included in a molar number converted into M2O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom) in a ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 with respect to the molar number of SiO2 of the hollow silica particles, wherein the average particle diameter determined by a dynamic light scattering method after storage at 50°C for 48 hours is within a range of 2.0 times the average particle diameter determined by the dynamic light scattering method before storage. The average particle diameter determined by the dynamic light scattering method is 20 to 150 nm. A stabilization method for reducing the increased dynamic light scattering particle size value by adding a monovalent alkali metal ion at the above ratio to SiO 2 of hollow silica particles in a hollow silica sol having a dynamic light scattering particle size value increased compared to the dynamic light scattering particle size at the time of manufacturing.

Description

1가 알칼리금속이온함유 중공 실리카졸 및 그의 제조방법Hollow silica sol containing 1-valent alkali metal ion and its preparation method

본 발명은 나트륨이온 등의 1가 알칼리금속이온을 함유한 중공 실리카입자의 물 또는 유기용매에 분산한 졸과, 그의 제조방법, 그리고 피막형성 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a sol dispersed in water or an organic solvent of hollow silica particles containing monovalent alkali metal ions such as sodium ions, a method for producing the same, and a film-forming composition.

실리카의 외각을 갖고, 외각의 내측에 공간을 갖는 중공 실리카입자는, 그 특징으로부터 저굴절률, 저열전도성(단열성), 전기절연성 등의 특성을 갖는다.Hollow silica particles having a silica shell and a space inside the outer shell have characteristics such as low refractive index, low thermal conductivity (insulation), and electrical insulation.

중공 실리카입자는 공동부분에 상당하는 코어와, 코어의 외측을 형성하는 외각으로 이루어져 있고, 수성 매체 중에 있어서 코어의 외측에 실리카층을 형성하고, 그 후에 코어를 제거하는 방법에 의해 중공 실리카입자의 수성 분산액이 얻어진다.Hollow silica particles are composed of a core corresponding to a hollow portion and an outer shell forming the outer side of the core, and an aqueous dispersion of hollow silica particles is obtained by a method of forming a silica layer on the outer side of the core in an aqueous medium and then removing the core.

평균입자경이 5~500nm의 범위에 있고, 굴절률이 1.15~1.38의 범위에 있고, 실리카를 SiO2로 표시하고, 실리카 이외의 무기산화물을 MOX로 표시했을 때의 몰비MOX/SiO2가 0.0001~0.2의 범위에 있고, 알칼리금속 산화물의 함유량이 A2O(A: 알칼리금속원소)로서 5ppm 이하인 것을 특징으로 하는 외각 내부에 공동을 갖는 실리카계 미립자가 개시되어 있다(특허문헌 1 참조).Disclosed is silica-based fine particles having cavities inside an outer shell, characterized in that the average particle diameter is in the range of 5 to 500 nm, the refractive index is in the range of 1.15 to 1.38, the molar ratio M O X /SiO 2 ( wherein silica is represented as SiO 2 and an inorganic oxide other than silica is represented as M O X ) is in the range of 0.0001 to 0.2, and the content of an alkali metal oxide is 5 ppm or less as A 2 O (A: alkali metal element) (see Patent Document 1).

외각층의 내부에 다공질물질 및/또는 공동을 갖는 실리카계 미립자로서, BET법에 의해 측정한 이 미립자의 비표면적(SB)과 다음 식으로 표시되는 비표면적(SC)의 비(SB/SC)가 1.1~5의 범위에 있고, 굴절률이 1.15~1.38의 범위에 있고, 알칼리금속 산화물의 함유량이 실리카계 미립자당 M2O(M: 알칼리금속원소)로서 5ppm 이하이며, 실리카계 미립자당 암모니아 및/또는 암모늄이온의 함유량이 NH3으로서 1500ppm 이하인 것을 특징으로 하는 실리카계 미립자가 개시되어 있다(특허문헌 2 참조).Disclosed is a silica-based fine particle having a porous substance and/or cavity in the interior of an outer layer, wherein a ratio of a specific surface area (SB) of the fine particle measured by the BET method to a specific surface area (SC) expressed by the following formula (SB/SC) is in a range of 1.1 to 5, a refractive index is in a range of 1.15 to 1.38, a content of an alkali metal oxide is 5 ppm or less as M2O (M: alkali metal element) per silica-based fine particle, and a content of ammonia and/or ammonium ion is 1500 ppm or less as NH3 per silica-based fine particle (see Patent Document 2).

SC(m2/g)=6000/Dp(nm)·ρSC(m 2 /g)=6000/Dp(nm)·ρ

(단, Dp: 실리카계 미립자의 평균입자경(nm), ρ: 밀도(g/ml)이다.)(Where, Dp: average particle size of silica fine particles (nm), ρ: density (g/ml).)

일본특허공개 2011-046606Japanese Patent Publication No. 2011-046606 일본특허공개 2013-121911Japanese Patent Publication No. 2013-121911

본 발명은 안정성이 높은 중공 실리카입자를 포함하는 수성 졸 및 유기용매 졸에 관한 것으로, 더 나아가서는 보존안정성이 저하된 상기 졸의 안정성을 향상시키는 방법과 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous sol and an organic solvent sol comprising highly stable hollow silica particles, and further to a method for improving the stability of the sol having reduced storage stability and a method for producing the same.

본 발명은 제1 관점으로서, 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자와 1가 알칼리금속이온을 포함하고, 이 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰수가 중공 실리카입자의 SiO2의 몰수에 대하여 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함하는 졸로서, 이 졸을 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 이 보관 전의 동적 광산란법에 의한 평균입자경에 비해 2.0배 이내의 범위에 있는 중공 실리카졸,The present invention, as a first aspect, comprises a hollow silica particle having a space inside an outer shell and a monovalent alkali metal ion, wherein the monovalent alkali metal ion is contained in a molar number converted into M2O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom) in a ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 with respect to the molar number of SiO2 of the hollow silica particle, wherein the average particle diameter by dynamic light scattering after storing the sol at 50°C for 48 hours is within a range of 2.0 times the average particle diameter by dynamic light scattering before the storage.

또는, 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자와, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속이다.)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함하는 졸로서, 이 졸을 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값이 보관 전에 비해 2.0배 이내의 범위에 있는 상기 중공 실리카졸,Or, a hollow silica particle having a space inside the outer shell, and a sol containing a monovalent alkali metal ion in a molar ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 , converted to M 2 O (wherein M is a monovalent alkali metal) with respect to SiO 2 of the hollow silica particle, wherein the hollow silica sol has a particle diameter value of 2.0 times or less than that before storage after storage by dynamic light scattering method at 50°C for 48 hours.

제2 관점으로서, 상기 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온인, 제1 관점에 기재된 중공 실리카졸,As a second viewpoint, the hollow silica sol described in the first viewpoint, wherein the above-mentioned monovalent alkali metal ion is a sodium ion,

제3 관점으로서, 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm인, 제1 관점 또는 제2 관점에 기재된 중공 실리카졸,As a third aspect, a hollow silica sol described in the first or second aspect, having an average particle diameter of 20 to 150 nm as determined by dynamic light scattering method,

제4 관점으로서, 추가로 아민을 포함하고, 아민이 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 0.001~10질량%인, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,As a fourth aspect, a hollow silica sol according to any one of the first to third aspects, which additionally includes an amine, and the amine is 0.001 to 10 mass% with respect to SiO 2 of the hollow silica particles.

제5 관점으로서, 상기 아민이 탄소원자수 1~10의 제1급 아민, 제2급 아민, 및 제3급 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 아민인, 제4 관점에 기재된 중공 실리카졸,As a fifth aspect, the hollow silica sol described in the fourth aspect, wherein the amine is at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines having 1 to 10 carbon atoms.

제6 관점으로서, 상기 아민은 수용해도가 80g/L 이상의 수용성 아민인, 제4 관점 또는 제5 관점에 기재된 중공 실리카졸,As a sixth aspect, the hollow silica sol described in the fourth or fifth aspect, wherein the amine is a water-soluble amine having a water solubility of 80 g/L or more.

제7 관점으로서, 추가로 중공 실리카입자가 알루미노실리케이트 사이트를 형성한 알루미늄원자를 함유하고, 이 알루미늄원자는, 중공 실리카입자 표면에 결합되고, 이 알루미늄원자의 질량은, 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 Al2O3 환산으로 100~20000ppm의 비율(A)의 범위이며, 이 알루미늄원자의 질량은 리칭법에 의해 측정되는 값인, 제1 관점 내지 제6 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,As a seventh aspect, further, the hollow silica sol according to any one of the first to sixth aspects, wherein the hollow silica particles contain aluminum atoms forming aluminosilicate sites, the aluminum atoms are bonded to the surface of the hollow silica particles, the mass of the aluminum atoms is in a range of 100 to 20,000 ppm in terms of Al 2 O 3 relative to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the mass of the aluminum atoms is a value measured by a leaching method.

또는, 추가로 중공 실리카입자가 알루미노실리케이트 사이트를 형성한 알루미늄원자를 함유하고, 이 알루미늄원자는 리칭법에 의해 측정한 알루미늄원자가 중공 실리카입자 표면에 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 1g에 대한 비율이 100~20000ppm/SiO2의 비율(A)로 결합한 중공 실리카입자인, 제1 관점 내지 제6 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,Or, additionally, the hollow silica sol according to any one of the first to sixth aspects, wherein the hollow silica particles contain aluminum atoms forming aluminosilicate sites, and the aluminum atoms are bonded to the surface of the hollow silica particles at a ratio (A) of 100 to 20,000 ppm/SiO 2 as measured by a leaching method, in terms of Al 2 O 3 , with respect to 1 g of SiO 2 of the hollow silica particles.

제8 관점으로서, 중공 실리카입자 표면에 결합한 알루미늄원자를 포함하는 화합물로부터 알루미늄원자를 침출하는, 상기 리칭법 측정이 황산, 질산, 및 염산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기산의 수용액을 사용하는, 제7 관점에 기재된 중공 실리카졸,As an eighth aspect, the hollow silica sol described in the seventh aspect, wherein the leaching method measurement for leaching aluminum atoms from a compound including aluminum atoms bonded to the surface of hollow silica particles uses an aqueous solution of at least one inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid.

또는, 리칭법 측정이 중공 실리카입자를 황산, 질산, 및 염산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기산의 수용액으로 침출한 중공 실리카입자 표면에 결합한 알루미늄원자를 포함하는 화합물을, Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 1g에 대한 비율(A)인, 제7 관점에 기재된 중공 실리카졸,Alternatively, the hollow silica sol according to the seventh aspect, wherein the hollow silica sol is a hollow silica sol comprising a compound including aluminum atoms bonded to the surface of hollow silica particles, which is obtained by leaching hollow silica particles with an aqueous solution of at least one inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid, in terms of Al 2 O 3 , with respect to 1 g of SiO 2 of the hollow silica particles.

제9 관점으로서, 상기 중공 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄원자의 질량이, Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 120~50000ppm의 비율(B)로 나타내어지고, 이 알루미늄원자의 질량은, 중공 실리카입자를 불산 수용액으로 용해법에 의해 측정한 값이며, 상기 비율(A)/이 비율(B)이 0.002~1.0인, 제7 관점 또는 제8 관점에 기재된 중공 실리카졸,As a ninth aspect, the hollow silica sol described in the seventh or eighth aspect, wherein the mass of aluminum atoms present in the entire hollow silica particles is expressed as a ratio (B) of 120 to 50,000 ppm with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles in terms of Al 2 O 3, and the mass of the aluminum atoms is a value measured by dissolving the hollow silica particles in a hydrofluoric acid aqueous solution, and the ratio (A)/this ratio (B) is 0.002 to 1.0.

또는, 중공 실리카입자를 불산 수용액으로 용해법에 의해 측정한 중공 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄원자가 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 1g에 대한 비율로 120~50000ppm/SiO2의 비율(B)로 결합하고 있고, 상기 (A)/(B)가 0.001~1.0인, 제7 관점 또는 제8 관점에 기재된 중공 실리카졸,Or, the hollow silica sol according to the 7th or 8th aspect, wherein the aluminum atoms present in the entire hollow silica particles, as measured by a dissolution method in a hydrofluoric acid aqueous solution, are combined in a ratio (B) of 120 to 50,000 ppm/SiO 2 in terms of Al 2 O 3 relative to 1 g of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A)/(B) is 0.001 to 1.0.

제10 관점으로서, 〔BET법(질소가스흡착법)에 의한 실리카입자의 비표면적(C)〕/〔투과형 전자현미경으로부터 환산되는 실리카입자의 비표면적(D)〕의 비가, 1.40~5.00인 상기 중공 실리카입자를 포함하는, 제1 관점 내지 제9 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,As a tenth aspect, a hollow silica sol according to any one of the first to ninth aspects, which includes hollow silica particles having a ratio of [specific surface area (C) of silica particles by BET method (nitrogen gas adsorption method)]/[specific surface area (D) of silica particles converted from a transmission electron microscope] of 1.40 to 5.00.

제11 관점으로서, 상기 중공 실리카입자의 표면전하량이 SiO2 환산으로 1g당 5~250μeq/g인 중공 실리카입자를 포함하는, 제1 관점 내지 제10 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,As an eleventh aspect, a hollow silica sol according to any one of the first to tenth aspects, comprising hollow silica particles having a surface charge of 5 to 250 μeq/g per 1 g in terms of SiO 2 ,

또는, 중공 실리카입자의 SiO2의 1g당으로 환산한 표면전하량이 5~250μeq/g인 중공 실리카입자를 포함하는, 제1 관점 내지 제10 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,Or, a hollow silica sol according to any one of the first to tenth aspects, comprising hollow silica particles having a surface charge of 5 to 250 μeq/g converted to 1 g of SiO 2 of the hollow silica particles.

제12 관점으로서, 상기 중공 실리카입자가 추가로 하기 식(1) 및 식(2):As a 12th viewpoint, the hollow silica particles are additionally formulated with the following formulas (1) and (2):

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112025026044445-pct00001
Figure 112025026044445-pct00001

(식(1) 중,(In equation (1),

R1은, 규소원자에 결합하는 기로서, 서로 독립적으로,R 1 is a group that binds to a silicon atom, and is independently

알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기를 나타내거나, 또는 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 폴리에테르기, 카르복시기, 보호된 카르복시기, 카르복시기발생기, 이미드기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이며 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 기를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,An organic group having an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, a polyether group, a carboxyl group, a protected carboxyl group, a carboxyl group-generating group, an imide group, or a cyano group, and also representing a group bonded to a silicon atom by a Si-C bond, or representing a combination of these groups,

R2는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 서로 독립적으로, 탄소원자수 1 이상의 알콕시기, 아실옥시기, 하이드록시기, 또는 할로겐원자를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,R 2 is a group or atom bonded to a silicon atom, which independently represents an alkoxy group, an acyloxy group, a hydroxy group, or a halogen atom having 1 or more carbon atoms, or a combination of these groups,

a는 1~3의 정수를 나타내고,a represents an integer from 1 to 3,

식(2) 중,In equation (2),

R3은, 규소원자에 결합하는 기로서, 서로 독립적으로 알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기를 나타내거나, 또는 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 폴리에테르기, 카르복시기, 보호된 카르복시기, 카르복시기발생기, 이미드기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이며 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 기를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,R 3 is a group bonded to a silicon atom, which independently represents an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an organic group having an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, a polyether group, a carboxyl group, a protected carboxyl group, a carboxyl group-generating group, an imide group, or a cyano group, and also represents a group bonded to a silicon atom via a Si-C bond, or represents a combination of these groups.

R4는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 서로 독립적으로 탄소원자수 1 이상의 알콕시기, 아실옥시기, 하이드록시기, 또는 할로겐원자를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,R 4 is a group or atom bonded to a silicon atom, which independently represents an alkoxy group, an acyloxy group, a hydroxy group, or a halogen atom having 1 or more carbon atoms, or a combination of these groups,

Y는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 알킬렌기, NH기, 또는 산소원자를 나타내고,Y is a group or atom bonded to a silicon atom, representing an alkylene group, NH group, or oxygen atom,

b는 1~3의 정수를 나타내고, c는 0 또는 1의 정수를 나타낸다.)b represents an integer from 1 to 3, and c represents an integer of 0 or 1.)

로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물로 피복되어 있는 중공 실리카입자를 포함하는, 제1 관점 내지 제11 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,A hollow silica sol according to any one of the first to eleventh aspects, comprising hollow silica particles coated with at least one silane compound selected from the group consisting of compounds represented by

제13 관점으로서, 분산매가 물, 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 또는 에스테르인, 제1 관점 내지 제12 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸,As a 13th aspect, a hollow silica sol according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the dispersion medium is water, an alcohol having 1 to 10 carbon atoms, a ketone, an ether, an amide, urea, or an ester.

제14 관점으로서, 제1 관점 내지 제13 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸에서 유래하는 중공 실리카입자와, 유기수지 또는 폴리실록산을 포함하는, 피막형성 조성물,As a 14th viewpoint, a film-forming composition comprising hollow silica particles derived from the hollow silica sol described in any one of the 1st to 13th viewpoints and an organic resin or polysiloxane,

제15 관점으로서, 제14 관점에 기재된 피막형성 조성물로부터 얻어진 가시광선 투과율이 80% 이상인 막,As a 15th viewpoint, a film having a visible light transmittance of 80% or more obtained from the film-forming composition described in the 14th viewpoint,

제16 관점으로서, 하기 (I)공정~(II)공정:As the 16th viewpoint, the following processes (I) to (II):

(I)공정: 분산매를 포함하는 중공 실리카졸을 준비하는 공정,(I) Process: A process for preparing a hollow silica sol containing a dispersion medium;

(II)공정: (I)공정의 중공 실리카졸에, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율이 되도록 1가 알칼리금속이온을 첨가하여 조정하는 공정(II) Process: (I) Process of adjusting the hollow silica sol by adding monovalent alkali metal ions so that the molar ratio of monovalent alkali metal ions to SiO 2 of the hollow silica particles in the process is 7.12×10 -6 to 285×10 -6 , converted to M 2 O (where M represents a monovalent alkali metal atom).

을 포함하는 제1 관점 내지 제13 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법,A method for producing a hollow silica sol as described in any one of the first to thirteenth aspects,

제17 관점으로서, (II)공정에서 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온인, 제16 관점에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법,As a 17th aspect, a method for producing a hollow silica sol as described in the 16th aspect, wherein the monovalent alkali metal ion in the process (II) is a sodium ion.

제18 관점으로서, 상기 (II)공정에서 나트륨이온함유량의 조정이, (I)공정에서 얻어진 중공 실리카졸을 양이온교환수지에 접촉하는 것, 또는 나트륨원을 첨가하는 것인 제17 관점에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법,As an 18th aspect, the method for producing a hollow silica sol as described in the 17th aspect, wherein the adjustment of the sodium ion content in the above process (II) is performed by contacting the hollow silica sol obtained in the process (I) with a cation exchange resin or adding a sodium source.

제19 관점으로서, 상기 (II)공정에서 나트륨원의 첨가가 수산화나트륨의 첨가인, 제17 관점에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법,As a 19th aspect, a method for producing a hollow silica sol as described in the 17th aspect, wherein the addition of a sodium source in the above (II) process is addition of sodium hydroxide.

제20 관점으로서, 상기 (I)공정 및 (II)공정의 분산매가, 물, 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 또는 에스테르인, 제16 관점 내지 제19 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법,As a 20th aspect, a method for producing a hollow silica sol according to any one of the 16th to 19th aspects, wherein the dispersion medium of the above process (I) and process (II) is water, an alcohol having 1 to 10 carbon atoms, a ketone, an ether, an amide, urea, or an ester.

제21 관점으로서, 상기 (I)공정, (II)공정, 또는 양 공정에서 하기 (i) 내지 (iv)로부터 선택되는 적어도 하나의 공정을 부가하는, 제16 관점 내지 제20 관점 중 어느 하나에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법,As a 21st aspect, a method for producing a hollow silica sol as described in any one of aspects 16 to 20, adding at least one process selected from the following (i) to (iv) in the process (I), the process (II), or both processes.

(i): 중공 실리카졸에 아민을 첨가하는 것,(i): Adding amine to hollow silica sol,

(ii): 알루미늄원으로서 알루민산나트륨을 첨가하고 가열하여 중공 실리카입자에 알루미노실리케이트 사이트를 형성하는 것,(ii): Adding sodium aluminate as an aluminum source and heating to form aluminosilicate sites in hollow silica particles;

(iii): 분산매를 다른 분산매로 치환하는 것,(iii): Replacing the dispersion medium with another dispersion medium;

(iv): 중공 실리카입자를 추가로 식(1) 및 식(2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물로 피복하는 것,(iv): additionally covering the hollow silica particles with at least one silane compound selected from the group consisting of formulae (1) and (2);

제22 관점으로서, 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자를 포함하는 중공 실리카졸의 안정화방법으로서,As a 22nd viewpoint, a method for stabilizing a hollow silica sol comprising hollow silica particles having a space inside an outer shell,

제조시에 비해 동적 광산란법에 의한 평균입자경의 값이 증대한 중공 실리카졸에,In hollow silica sol, the average particle size value by dynamic light scattering method has increased compared to the time of manufacture.

상기 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰수가 이 중공 실리카졸 중의 중공 실리카입자의 SiO2의 몰수에 대하여 7.12×10-6~285×10-6의 몰비가 되도록 이 1가 알칼리금속이온을 첨가하고,The above monovalent alkali metal ion is added so that the mole number converted to M2O (where M represents a monovalent alkali metal atom) is in a mole ratio of 7.12× 10-6 to 285× 10-6 with respect to the mole number of SiO2 of the hollow silica particles in the hollow silica sol.

증대한 동적 광산란법에 의한 평균입자경을 저하시키는 것을 특징으로 하는, 제1 관점에 기재된 중공 실리카졸의 안정화방법,A method for stabilizing a hollow silica sol as described in the first aspect, characterized by reducing the average particle diameter by an enhanced dynamic light scattering method.

또는, 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자를 포함하는 중공 실리카졸의 안정화방법으로서, 제조시의 동적 광산란법 입자경에 비해 증대한 동적 광산란법 입자경의 값을 갖는 중공 실리카졸에, 이 중공 실리카졸 중의 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속이다.)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 첨가하고, 증대한 동적 광산란법 입자경값을 저하시키는 것을 특징으로 하는, 제1 관점에 기재된 중공 실리카졸의 안정화방법, 및Or, a method for stabilizing a hollow silica sol including hollow silica particles having a space inside an outer shell, characterized in that a monovalent alkali metal ion is added to a hollow silica sol having a dynamic light scattering particle diameter value increased compared to a dynamic light scattering particle diameter at the time of manufacture, in a molar ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 converted to M 2 O (wherein M is a monovalent alkali metal) with respect to SiO 2 of the hollow silica particles in the hollow silica sol, thereby reducing the increased dynamic light scattering particle diameter value, as described in the first aspect, and

제23 관점으로서, 상기 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온인, 제22 관점에 기재된 중공 실리카졸의 안정화방법이다.As a 23rd aspect, there is provided a method for stabilizing a hollow silica sol as described in the 22nd aspect, wherein the above-mentioned monovalent alkali metal ion is a sodium ion.

중공 실리카입자를 포함하는 분산체(중공 실리카졸)는 안정성을 가짐으로써 중공 실리카입자의 응집이 없고, 중공 실리카입자경의 변화가 적은 중공 실리카졸이 얻어진다. 안정성이 높은 중공 실리카졸은 피복막으로 했을 때에, 입자경의 변화가 적기 때문에 피복막 표면의 요철의 저감이나, 투명성의 향상이 달성된다.A dispersion (hollow silica sol) containing hollow silica particles is stable, so that a hollow silica sol is obtained in which there is no aggregation of hollow silica particles and little change in the diameter of the hollow silica particles. When the hollow silica sol with high stability is used as a coating film, the change in particle diameter is small, so that a reduction in unevenness on the surface of the coating film and an improvement in transparency are achieved.

중공 실리카졸 중의 알칼리금속이온(예를 들어 나트륨이온)은 일정범위인 것이 바람직하고, 지나치게 많은 경우에는 알칼리금속이온의 피복막으로부터의 용출이나 피복막의 전기절연성에 문제를 발생시키는 경우가 있다. 또한, 지나치게 적은 경우에는, 중공 실리카입자는 외각의 내부가 공동으로 되어 있어 중공 실리카입자 자체의 비중이 중실(中實) 실리카입자보다도 낮으므로 입자의 반발력이 낮은 경우는, 입자가 모이기 쉽고 응집하기 쉬운 경향이 있으며, 그 경우는 입자반발력을 높이기 위해 일정량의 알칼리금속이온(예를 들어 나트륨이온)이 필요해진다.It is preferable that the alkali metal ion (e.g., sodium ion) in the hollow silica sol be within a certain range, and if it is too much, there may be problems with the dissolution of the alkali metal ion from the coating film or the electrical insulation of the coating film. In addition, if it is too little, since the hollow silica particles have a hollow interior of the outer shell and the specific gravity of the hollow silica particles themselves is lower than that of solid silica particles, if the particle repulsion is low, the particles tend to gather easily and agglomerate easily, and in that case, a certain amount of alkali metal ion (e.g., sodium ion) is required to increase the particle repulsion.

본 발명에서는 알칼리성분으로서, 아민분자와 나트륨이온 등을 조합함으로써 안정성이 향상된다. 이는 입자 표면에 부피가 큰 아민분자와 나트륨이온이 상호 존재함으로써, 보다 실리카입자간의 반발력이 향상되는 것으로 생각된다.In the present invention, stability is improved by combining amine molecules and sodium ions as alkaline components. This is thought to be because the repulsive force between silica particles is improved by the mutual presence of amine molecules and sodium ions having a large volume on the particle surface.

또한, 본 발명에서는 실리카입자가 입자 표면에 알루미늄원자를 도프함으로써 알루미노실리케이트 사이트를 형성하는 것이 가능하며, 음전하의 알루미늄원자에 반대이온(對イオン)이 되는 알칼리금속이 존재함으로써 알루미노실리케이트 사이트의 안정화가 향상된다.In addition, in the present invention, it is possible to form an aluminosilicate site by doping the silica particle with aluminum atoms on the particle surface, and the stabilization of the aluminosilicate site is improved by the presence of an alkali metal that serves as a counterion to the negatively charged aluminum atom.

본 발명은 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자와 1가 알칼리금속이온을 포함하고, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함하는 중공 실리카졸로서, 이 졸을 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값(평균입자경)이 보관 전의 동적 광산란법 입자경의 값에 비해 2.0배 이내의 범위에 있는 상기 중공 실리카졸이다.The present invention relates to a hollow silica sol comprising hollow silica particles having a space inside an outer shell and monovalent alkali metal ions, and containing monovalent alkali metal ions in a molar ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 , converted into M 2 O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom) with respect to SiO 2 of the hollow silica particles, wherein the hollow silica sol has a particle diameter value (average particle diameter) obtained by dynamic light scattering after storage at 50°C for 48 hours that is within a range of 2.0 times the particle diameter value obtained by dynamic light scattering before storage.

중공 실리카입자는 실리카의 외각을 갖고, 외각의 내측에 공간을 갖는 것이다. 중공 실리카는 분산매 중에서 이른바 템플릿이라 불리는 코어에 상당하는 부분의 표면에, 실리카를 주성분으로 하는 외각을 형성하고, 코어에 상당하는 부분을 제거하는 방법으로 얻어진다.Hollow silica particles have an outer shell of silica and a space inside the outer shell. Hollow silica is obtained by forming an outer shell mainly composed of silica on the surface of a portion corresponding to the core, called the template, in a dispersion medium, and removing the portion corresponding to the core.

중공 실리카입자는 분산매 중에 안정되게 분산하는 것이 요구되고 있는데, 중공 실리카입자 표면의 실란올기의 존재나, 유기관능기의 존재나, 알루미늄원자를 도프한 알루미노실리케이트 사이트의 존재 등은, 중공 실리카입자 표면에 1가 알칼리금속이온을 부여함으로써 안정화된다. 실란올기, 유기관능기, 및 알루미노실리케이트 사이트는, 하이드록실기 등이 중합성 관능기가 존재하고 있고, 그들 중합성 관능기끼리의 상호작용이 입자간에 약한 축합(서로 얽힘)이나 수소결합에 의한 입자간 가교화에 의한 입자의 불안정화나 입자경의 증대로 이어지는데, 그들 중합성 관능기에 1가 알칼리금속이온이 가해짐으로써 하이드록실기의 형태가 변화하고, 불안정화의 요인이 억제되는 것으로 생각된다. 이들 중합성 관능기는 가열에 의해 불안정화가 촉진되는 경우가 있고, 중공 실리카졸의 안정성의 평가는 50℃ 48시간 후의 확인에 의해 그 안정성을 평가할 수 있다.Hollow silica particles are required to be stably dispersed in a dispersion medium, and the presence of silanol groups on the surface of the hollow silica particles, the presence of organic functional groups, and the presence of aluminosilicate sites doped with aluminum atoms are stabilized by providing monovalent alkali metal ions to the surface of the hollow silica particles. The silanol groups, organic functional groups, and aluminosilicate sites have polymerizable functional groups such as hydroxyl groups, and the interaction between these polymerizable functional groups leads to weak condensation (entanglement) between particles or crosslinking between particles by hydrogen bonds, leading to destabilization of the particles or an increase in the particle size. It is thought that when monovalent alkali metal ions are added to these polymerizable functional groups, the form of the hydroxyl groups changes and the destabilization factor is suppressed. These polymerizable functional groups may be destabilized by heating, and the stability of the hollow silica sol can be assessed by checking after 48 hours at 50°C.

1가의 알칼리금속이온은, 예를 들어 리튬이온, 나트륨이온, 칼륨이온, 루비듐이온 및 세슘이온을 들 수 있는데, 바람직하게는 리튬이온, 나트륨이온, 칼륨이온을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 나트륨이온을 들 수 있다.Examples of the monovalent alkali metal ion include lithium ion, sodium ion, potassium ion, rubidium ion, and cesium ion, preferably lithium ion, sodium ion, and potassium ion, and particularly preferably sodium ion.

1가 알칼리금속이온의 함유량은, 분산액(졸) 중에 있어서 중공 실리카입자의 SiO2의 질량당 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6, 또는 7.12×10-6~237×10-6, 또는 7.12×10-6~190×10-6, 또는 20×10-6~285×10-6, 또는 50×10-6~285×10-6으로 할 수 있다.The content of monovalent alkali metal ions can be, in terms of the molar ratio of monovalent alkali metal ions converted into M 2 O (where M represents a monovalent alkali metal atom) per mass of SiO 2 of hollow silica particles in the dispersion (sol), 7.12×10 -6 to 285×10 -6 , or 7.12×10 -6 to 237×10 -6 , or 7.12×10 -6 to 190×10 -6 , or 20×10 -6 to 285×10 -6 , or 50×10 -6 to 285×10 -6 .

또한 상기 1가 알칼리금속이온의 함유량은, 분산액(졸) 중에 있어서 중공 실리카입자의 SiO2의 질량당 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 15ppm~600ppm, 또는 15ppm~500ppm, 또는 15ppm~400ppm에 상당하는 양으로 설정할 수 있다.In addition, the content of the above monovalent alkali metal ion can be set to an amount equivalent to 15 ppm to 600 ppm, or 15 ppm to 500 ppm, or 15 ppm to 400 ppm, in terms of the molar ratio of monovalent alkali metal ion per mass of SiO 2 of the hollow silica particles in the dispersion (sol) converted to M 2 O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom).

본 발명의 중공 실리카졸은, 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm인 범위로 설정할 수 있다. 그리고, 상기 중공 실리카졸을 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값이 보관 전에 비해 2.0배 이내, 또는 1.5배 이내, 또는 1.1배 이내이다. 또한 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경은, 보관 전에 비해 작아지는 것도 본 발명에 포함된다. 따라서, 하한값은 0.8배 이상, 또는 0.9배 이상, 또는 1.0배 이상으로 설정할 수 있다.The hollow silica sol of the present invention can be set to have an average particle diameter of 20 to 150 nm as determined by a dynamic light scattering method. In addition, the particle diameter of the hollow silica sol as determined by a dynamic light scattering method after storage at 50°C for 48 hours is within 2.0 times, or within 1.5 times, or within 1.1 times, as compared to before storage. In addition, the present invention also includes a particle diameter as determined by a dynamic light scattering method after storage at 50°C for 48 hours that becomes smaller than before storage. Therefore, the lower limit can be set to 0.8 times or more, or 0.9 times or more, or 1.0 times or more.

본 발명에서는 상기 범위에 나트륨이온을 함유함으로써 중공 실리카졸의 안정성을 담보할 수 있는데, 이는 중공 실리카입자를 포함하는 졸이 불안정화하기 전에 나트륨이온을 상기 범위로 함유할 수 있다. 또한, 불안정화한 중공 실리카입자를 포함하는 졸에 상기 나트륨이온을 첨가함으로써, 중공 실리카입자의 응집상태가 해방되고, 응집 전의 상태의 중공 실리카입자의 입자경범위로 되돌릴 수 있다.In the present invention, the stability of the hollow silica sol can be secured by containing sodium ions in the above range, which means that the sol including hollow silica particles can contain sodium ions in the above range before being destabilized. In addition, by adding the sodium ions to the sol including destabilized hollow silica particles, the agglomerated state of the hollow silica particles can be released, and the particle size range of the hollow silica particles before agglomeration can be restored.

본 발명에서는 알루미늄원자가, 실리카입자를 황산, 질산, 및 염산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기산의 수용액으로 리칭법에 의한 실리카입자 표면에 존재하는 알루미늄을 측정함으로써 Al2O3으로 환산하여 나타낼 수 있다. 즉, 알루미늄원자는 리칭법에 의해 측정한 알루미늄원자의 질량이 중공 실리카입자 표면에 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 100~20000ppm/SiO2, 또는 100~15000ppm/SiO2, 100~10000ppm/SiO2, 또는 200~5000ppm/SiO2, 또는 500~5000ppm/SiO2, 또는 800~3000ppm/SiO2의 비율(A)로 실리카입자에 결합하고 있다. 실리카입자 표면에 존재하여 알루미노실리케이트 사이트를 형성하는 것이, 용매나 수지에 분산함에 있어서 중요하다.In the present invention, aluminum atoms can be expressed by converting aluminum present on the surface of silica particles into Al2O3 by measuring the aluminum measured by the leaching method with an aqueous solution of at least one inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. That is, aluminum atoms are bonded to silica particles in a ratio ( A ) of 100 to 20,000 ppm / SiO2 , or 100 to 15,000 ppm/ SiO2 , 100 to 10,000 ppm/ SiO2 , or 200 to 5,000 ppm/ SiO2 , or 500 to 5,000 ppm/ SiO2 , or 800 to 3,000 ppm/ SiO2 , relative to the mass of SiO2 of the hollow silica particles measured by the leaching method on the surface of the hollow silica particles. It is important to form aluminosilicate sites on the surface of silica particles when dispersing them in a solvent or resin.

실리카입자의 표면에 알루미노실리케이트로서 존재하는 알루미늄원자는, 해당 실리카입자를 황산, 질산, 및 염산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기산의 수용액에 의해, 알루미늄원자가 알루미늄염, 알루미늄 산화물, 또는 알루미늄 수산화물에 가까운 구조로 리칭(용출)되고, 그 용액으로부터 ICP발광분광분석장치를 이용하여 알루미늄원자를 측정할 수 있고, Al2O3으로 환산하여 나타낼 수 있다. 특히 질산 수용액을 이용하여 리칭(용출)하는 방법이 이용된다. 리칭에 이용하는 질산 수용액은, 그 수용액의 pH가 0.5~4.0, 0.5~3.0, 0.5~2.0, 또는 1.0~1.5의 범위에서 이용할 수 있고, 전형적으로는 pH1.0이 되는 질산 수용액을 이용할 수 있다. 예를 들어 실리카 1g에 대하여 100mL의 상기의 질산 수용액을 첨가하고, 20~70℃, 또는 40~60℃의 온도에서 10~24시간 유지하여 실리카입자 표면으로부터 알루미늄 화합물을 용출시키고, 그것을 분석용 시료에 이용할 수 있다.Aluminum atoms present as aluminosilicate on the surface of silica particles are leached (eluted) into a structure close to aluminum salt, aluminum oxide, or aluminum hydroxide by an aqueous solution of at least one inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid, and the aluminum atoms can be measured from the solution using an ICP emission spectrometer and expressed by conversion into Al 2 O 3. In particular, a method of leaching (eluting) using a nitric acid aqueous solution is used. The nitric acid aqueous solution used for leaching can be used in a range of pH 0.5 to 4.0, 0.5 to 3.0, 0.5 to 2.0, or 1.0 to 1.5, and typically, a nitric acid aqueous solution having a pH of 1.0 can be used. For example, 100 mL of the above nitric acid aqueous solution is added to 1 g of silica, and maintained at a temperature of 20 to 70°C or 40 to 60°C for 10 to 24 hours to elute aluminum compounds from the surface of the silica particles, which can be used as a sample for analysis.

본 발명에 있어서, 실리카입자 표면이란 상기 리칭에 의해 알루미늄 화합물이 용출가능한 영역을 실리카입자 표면이라고 정의할 수 있다. 그것은 실리카졸로부터 용매를 증발시키고 나아가 250℃에서 건조한 실리카겔을 갈아 으깨어 실리카 분체로 하고, 그 실리카 분체 0.2g에 pH1.0의 질산 수용액 20mL를 첨가하여 충분히 진탕하고, 50℃의 항온조에 17시간 유지한 후, 원심여과하여 얻어진 여액 중의 알루미늄함유량을 ICP발광분광분석장치로 측정하고, Al2O3으로 환산한 알루미늄함유량을 실리카 분체의 질량으로 나눔으로써, 실리카입자 표면에 결합한 알루미늄량(Al2O3/SiO2)(ppm)을 구하는 것이다.In the present invention, the silica particle surface can be defined as a region from which an aluminum compound can be eluted by the above leaching. That is, the solvent is evaporated from a silica sol, and further, silica gel dried at 250°C is ground and crushed to obtain silica powder, 20 mL of a pH 1.0 nitric acid aqueous solution is added to 0.2 g of the silica powder, the mixture is sufficiently shaken, and the mixture is maintained in a constant temperature bath at 50°C for 17 hours. Then, centrifugal filtration is performed, and the aluminum content in the obtained filtrate is measured using an ICP emission spectrometer, and the aluminum content converted into Al 2 O 3 is divided by the mass of the silica powder to obtain the amount of aluminum bound to the silica particle surface (Al 2 O 3 /SiO 2 ) (ppm).

또한, 실리카입자 표면에 알루미노실리케이트를 형성시키는 경우에 있어서도, 제조방법에 따라서는 선택적으로 표면 뿐만 아니라, 실리카입자 내부에도 알루미노실리케이트가 형성되는 경우가 있다. 표면과 내부를 포함한 중공 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄원자의 질량이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율(B)로 120~50000ppm/SiO2, 또는 500~20000ppm/SiO2, 또는 500~10000ppm/SiO2, 또는 1000~5000ppm/SiO2, 또는 1000~4000ppm/SiO2의 비율로 실리카입자에 결합하고 있다.In addition, even in cases where aluminosilicate is formed on the surface of silica particles, depending on the manufacturing method, aluminosilicate may be selectively formed not only on the surface but also on the inside of the silica particles. The mass of aluminum atoms present in the entire hollow silica particles, including the surface and the inside, is bonded to the silica particles in a ratio ( B ) of 120 to 50,000 ppm/SiO 2 , or 500 to 20,000 ppm/SiO 2 , or 500 to 10,000 ppm/SiO 2 , or 1,000 to 5,000 ppm/SiO 2 , or 1,000 to 4,000 ppm/SiO 2 , in terms of Al 2 O 3 , to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles.

실리카입자 표면과 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄의 비율인 상기 비율(A)/비율(B)이 0.001~1.0, 또는 0.01~1.0, 또는 0.1~1.0, 또는 0.3~1.0, 또는 0.4~1.0의 범위로 설정할 수 있다.The ratio (A)/ratio (B), which is the ratio of aluminum present on the surface of the silica particles and throughout the silica particles, can be set in the range of 0.001 to 1.0, or 0.01 to 1.0, or 0.1 to 1.0, or 0.3 to 1.0, or 0.4 to 1.0.

실리카입자를 불산 수용액으로 용해법에 의해 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄원자를 측정함으로써 Al2O3으로 환산하여 나타낼 수 있다. 즉, 실리카입자 전체에 알루미노실리케이트로서 존재하는 알루미늄원자는, 불산 수용액으로 용해함으로써, 그 용액으로부터 ICP발광분광분석장치를 이용하여 측정할 수 있고, Al2O3으로 환산하여 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄원자를 나타낼 수 있다. 불산 수용액은 실리카입자를 용해할 수 있는 농도이면 되고, 예를 들어 48질량% 불산 수용액을 이용할 수 있다. 또한, 실리카입자를 완전히 용해하려면, 불산 수용액의 사용량은, 실리카입자에 대하여 당량 이상 필요하며, 몰비로 1.1~1000당량인 것이 바람직하다.By measuring the aluminum atoms present in the entire silica particles by dissolving the silica particles in an aqueous hydrofluoric acid solution, it can be expressed by converting it to Al2O3 . That is, the aluminum atoms present in the entire silica particles as aluminosilicate can be measured using an ICP emission spectrometer from the solution by dissolving it in an aqueous hydrofluoric acid solution, and the aluminum atoms present in the entire silica particles can be expressed by converting it to Al2O3 . The aqueous hydrofluoric acid solution may have a concentration that can dissolve the silica particles, and for example, a 48 mass% aqueous hydrofluoric acid solution can be used. In addition, in order to completely dissolve the silica particles, the amount of the aqueous hydrofluoric acid solution used must be equivalent to or more than the silica particles, and the molar ratio is preferably 1.1 to 1000 equivalents.

이와 같이 실리카입자 표면에 알루미노실리케이트 사이트가 형성됨으로써, 실리카입자 표면에 존재하는 중공 실리카입자의 음전하량(표면전하량)이, SiO2 환산으로 1g당 5~250μeq/g, 또는 5~150μeq/g, 또는 5~100μeq/g, 또는 25~150μeq/g, 또는 25~100μeq/g의 범위에서 계측된다.In this way, by forming aluminosilicate sites on the surface of the silica particles, the negative charge (surface charge) of the hollow silica particles present on the surface of the silica particles is measured in the range of 5 to 250 μeq/g per 1 g, or 5 to 150 μeq/g, or 5 to 100 μeq/g, or 25 to 150 μeq/g, or 25 to 100 μeq/g in terms of SiO2.

상기 중공 실리카입자는 분산매에 분산된 중공 실리카졸로서 얻을 수 있다. 중공 실리카입자가 분산매에 분산된 졸로서, 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm인 중공 실리카졸을 얻을 수 있다.The above hollow silica particles can be obtained as a hollow silica sol dispersed in a dispersion medium. As a sol in which hollow silica particles are dispersed in a dispersion medium, a hollow silica sol having an average particle diameter of 20 to 150 nm as determined by a dynamic light scattering method can be obtained.

중공 실리카는 분산매 중에서 이른바 템플릿이라 불리는 코어에 상당하는 부분의 표면에, 실리카를 주성분으로 하는 외각을 형성하고, 코어에 상당하는 부분을 제거하는 방법으로 얻어지는데, 이 상태에서는 중공 실리카 수성 졸이다.Hollow silica is obtained by forming an outer shell mainly composed of silica on the surface of a portion corresponding to the core, called the so-called template, in a dispersion medium, and removing the portion corresponding to the core. In this state, it is a hollow silica aqueous sol.

이와 같이 얻어지는 중공 실리카 수성 졸은, 유기용매로서 알코올용매로 용매치환할 수 있다. 상기 알코올용매는 에테르결합을 갖고 있을 수도 있는 탄소원자수 1~5의 알코올이 바람직하고, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등을 들 수 있다. 그 후, 필요에 따라 실란 화합물로 피복한 후에, 추가로 별도의 유기용매로 용매치환할 수 있다.The hollow silica aqueous sol thus obtained can be solvent-exchanged with an alcohol solvent as an organic solvent. The alcohol solvent is preferably an alcohol having 1 to 5 carbon atoms and possibly having an ether bond, and examples thereof include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether. Thereafter, if necessary, after coating with a silane compound, solvent-exchange can be further performed with a separate organic solvent.

본 발명에서는 유기용매로서 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 및 에스테르를 들 수 있다.In the present invention, examples of organic solvents include alcohols, ketones, ethers, amides, ureas, and esters having 1 to 10 carbon atoms.

탄소원자수 1~10의 알코올은 지방족 알코올이며, 제1급 알코올, 제2급 알코올, 제3급 알코올을 들 수 있다. 그리고 이들 알코올은 다가 알코올을 이용하는 것도 가능하며, 예를 들어 2가 알코올, 3가 알코올을 들 수 있다.Alcohols having 1 to 10 carbon atoms are fatty alcohols, and include first-class alcohols, second-class alcohols, and tertiary alcohols. These alcohols can also be used as polyhydric alcohols, for example, dihydric alcohols and trihydric alcohols.

1가 1급 알코올로서, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 1-부탄올, 1-헥산올 등을 들 수 있다.As first-class alcohols, examples include methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, and 1-hexanol.

1가 2급 알코올로서, 2-프로판올, 2-부탄올, 시클로헥산올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등을 들 수 있다.As primary secondary alcohols, examples include 2-propanol, 2-butanol, cyclohexanol, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether.

1가 3급 알코올로서, Tert-부틸알코올 등을 들 수 있다.Examples of tertiary alcohols include tert-butyl alcohol.

2가 알코올로서, 메탄디올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.Examples of dihydric alcohols include methanediol, ethylene glycol, and propylene glycol.

3가 알코올로서, 글리세린 등을 들 수 있다.Examples of trivalent alcohols include glycerin.

탄소원자수 1~10의 케톤으로서, 지방족 케톤을 바람직하게 이용할 수 있다. 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로펜탄온 등을 들 수 있다.As a ketone having 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic ketone can be preferably used. Examples thereof include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, and methylcyclopentanone.

탄소원자수 1~10의 에테르로서, 지방족 에테르를 바람직하게 이용할 수 있다. 예를 들어 디메틸에테르, 에틸메틸에테르, 디에틸에테르, 테트라하이드로푸란, 1,4-디옥산 등을 들 수 있다.As an ether having 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic ether can be preferably used. Examples include dimethyl ether, ethyl methyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,4-dioxane.

탄소원자수 5~20의 아미드로서 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디에틸아세트아미드 등을 들 수 있다.Amides having 5 to 20 carbon atoms include N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, and diethylacetamide.

탄소원자수 5~20의 우레아로서, 테트라메틸요소, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 등을 들 수 있다.Ureases having 5 to 20 carbon atoms include tetramethylurea and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.

탄소원자수 1~10의 에스테르로서, 지방족 에스테르를 바람직하게 이용할 수 있다. 예를 들어 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산프로필, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 말레산디메틸, 말레산디에틸, 말레산디프로필, 아디프산디메틸, 아디프산디에틸, 아디프산디프로필 등을 들 수 있다.As an ester having 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic ester can be preferably used. Examples thereof include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dipropyl maleate, dimethyl adipate, diethyl adipate, and dipropyl adipate.

상기 원료인 중공 실리카 수성 졸, 중공 실리카 유기용매 졸에 있어서, 중공 실리카입자는 동적 광산란법(DLS법)에 의한 평균입자경이 20~150nm, 또는 30~150nm, 또는 40~150nm, 또는 50~150nm, 또는 50~120nm, 또는 50~100nm인 범위로 할 수 있다.In the above raw material hollow silica aqueous sol and hollow silica organic solvent sol, the hollow silica particles can have an average particle diameter as measured by dynamic light scattering (DLS) of 20 to 150 nm, or 30 to 150 nm, or 40 to 150 nm, or 50 to 150 nm, or 50 to 120 nm, or 50 to 100 nm.

또한, 투과형 전자현미경 관찰에 의한 평균1차입자경은 20~150nm, 또는 30~150nm, 또는 40~150nm, 또는 50~150nm, 또는 50~120nm, 또는 50~100nm인 범위로 할 수 있다.Additionally, the average primary particle diameter as observed by a transmission electron microscope can be in the range of 20 to 150 nm, or 30 to 150 nm, or 40 to 150 nm, or 50 to 150 nm, or 50 to 120 nm, or 50 to 100 nm.

또한, BET법(질소가스흡착법)에 의한 비표면적(C)은, 18~200m2/g, 또는 50~160m2/g, 또는 60~160m2/g, 또는 70~160m2/g, 또는 80~150m2/g으로 설정할 수 있다.In addition, the specific surface area (C) by the BET method (nitrogen gas adsorption method) can be set to 18 to 200 m 2 /g, or 50 to 160 m 2 /g, or 60 to 160 m 2 /g, or 70 to 160 m 2 /g, or 80 to 150 m 2 /g.

또한, 투과형 전자현미경으로부터 환산되는 비표면적(D)은, 18~136m2/g, 또는 18~90m2/g, 또는 18~68m2/g, 또는 18~54m2/g, 또는 18~27m2/g, 또는 18~23m2/g으로 설정할 수 있다.Additionally, the specific surface area (D) converted from the transmission electron microscope can be set to 18 to 136 m 2 /g, or 18 to 90 m 2 /g, or 18 to 68 m 2 /g, or 18 to 54 m 2 /g, or 18 to 27 m 2 /g, or 18 to 23 m 2 /g.

그리고, 〔BET법(질소가스흡착법)에 의한 비표면적(C)〕/〔투과형 전자현미경으로부터 환산되는 비표면적(D)〕의 비는, 1.40~5.00, 또는 1.40~3.50, 또는 1.50~3.00, 또는 1.50~2.80의 범위로 설정할 수 있다. 상기 (C)/(D)의 값이 1.0에 가까운 경우는 실리카입자의 외각의 내측에 공간이 존재하지 않는 중실 실리카입자이며, 상기 (C)/(D)의 값이 1.0을 초과하는 것은 실리카입자의 외각의 내측에 공간이 존재하는 중공 실리카입자인 것을 나타내는 것이다.And, the ratio of [specific surface area (C) by BET method (nitrogen gas adsorption method)]/[specific surface area (D) converted from transmission electron microscope] can be set in the range of 1.40 to 5.00, or 1.40 to 3.50, or 1.50 to 3.00, or 1.50 to 2.80. When the value of (C)/(D) is close to 1.0, it indicates a solid silica particle having no space inside the outer shell of the silica particle, and when the value of (C)/(D) exceeds 1.0, it indicates a hollow silica particle having space inside the outer shell of the silica particle.

또한, 중공 실리카입자의 투과형 전자현미경관찰에 의한 외각의 두께는, 3.0~15.0nm, 또는 4.0~12.0nm, 또는 5.0~10.0nm의 범위에서 제조할 수 있다.In addition, the thickness of the outer shell of the hollow silica particles as observed by transmission electron microscopy can be manufactured in the range of 3.0 to 15.0 nm, or 4.0 to 12.0 nm, or 5.0 to 10.0 nm.

그리고, 상기 중공 실리카입자의 굴절률은 1.20~1.45, 또는 1.20~1.40, 또는 1.25~1.40의 범위에서 얻을 수 있다.And, the refractive index of the hollow silica particles can be obtained in the range of 1.20 to 1.45, or 1.20 to 1.40, or 1.25 to 1.40.

또한, 중공 실리카졸은 SiO2입자의 농도는 1~50질량%, 또는 5~40질량%이며, 전형적으로는 10~30질량%로 이용할 수 있다.Additionally, the hollow silica sol can be used with a concentration of SiO 2 particles of 1 to 50 mass%, or 5 to 40 mass%, and typically 10 to 30 mass%.

상기 졸은 pH가 산성~알칼리성까지 조정하는 것이 가능하다. 산성으로의 조정은 무기산 또는 유기산의 첨가에 의해 행해진다. 또한 알칼리성으로의 조정은 무기염기, 유기염기의 첨가에 의해 행해지고, 유기염기로는 pH조정과 표면전하량의 조정 목적으로 아민을 첨가할 수 있다. pH는 산성측에서는 pH1~7 미만, 알칼리측에서는 pH7 이상, 13 이하로 설정할 수 있다.The above sol can be adjusted to pH from acidic to alkaline. Adjustment to acidity is performed by adding inorganic acid or organic acid. In addition, adjustment to alkalinity is performed by adding inorganic base or organic base, and as an organic base, amine can be added for the purpose of adjusting pH and surface charge. The pH can be set to pH 1 to less than 7 on the acid side, and to pH 7 or more and 13 or less on the alkaline side.

중공 실리카의 수성 졸은 아민을 첨가 전이 예를 들어 pH2.0~6.0, 또는 pH2.0~4.5의 범위로 설정할 수 있고, 아민을 첨가함으로써, 예를 들어 pH3.0~10.0, 또는 3.0~9.0의 범위로 조정할 수 있다.The aqueous sol of hollow silica can be set to a range of, for example, pH 2.0 to 6.0, or pH 2.0 to 4.5 by addition of an amine, and can be adjusted to a range of, for example, pH 3.0 to 10.0, or 3.0 to 9.0 by addition of an amine.

유기용매 졸의 경우는, 상기 pH는 유기용매 졸과 동일질량의 순수를 1:1로 혼합했을 때의 pH이며, 유기용매는 물과 혼합할 수 있는 유기용매를 이용했을 때에 측정하는 것이 가능한데, 후에 소수성 유기용매로 용매치환할 때는 미리 메탄올용매 졸의 단계에서 pH를 측정하는 것이 바람직하다.In the case of an organic solvent sol, the above pH is the pH when the organic solvent sol and the same mass of pure water are mixed in a 1:1 ratio, and the organic solvent can be measured when an organic solvent that can be mixed with water is used. However, when performing solvent substitution with a hydrophobic organic solvent later, it is preferable to measure the pH in advance at the stage of methanol solvent sol.

예를 들어, 메탄올졸 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르졸 등의 분산매가 친수성 유기용매에 대해서는 순수와 졸을 질량비 1:1로 혼합한 용액으로 측정하고, 메틸에틸케톤졸 등의 분산매가 소수성 유기용매에 대해서는, 순수와 메탄올과 메틸에틸케톤졸을 질량비 1:1:1로 혼합한 용액으로 측정할 수 있다.For example, for hydrophilic organic solvents such as methanol sol and propylene glycol monomethyl ether sol, the dispersion medium can be measured using a solution in which pure water and the sol are mixed in a mass ratio of 1:1, and for hydrophobic organic solvents such as methyl ethyl ketone sol, the dispersion medium can be measured using a solution in which pure water, methanol, and methyl ethyl ketone sol are mixed in a mass ratio of 1:1:1.

중공 실리카 유기용매 졸은 수성 매체를 탄소원자수 1~5의 알코올용매로의 용매치환, 나아가 유기용매로의 용매치환이 행해지는데, 그 과정에서 수분이 잔류할 수 있다. 중공 실리카의 알코올졸의 단계에서 예를 들어 잔류수분이 해당 졸 중에 0.1~3.0질량%, 또는 0.1~1.0질량% 함유할 수 있다. 그리고, 중공 실리카의 유기용매 졸(분산매가 알코올 이외의 유기용매)의 단계에서 0.01~0.5질량% 함유할 수 있다.The hollow silica organic solvent sol undergoes solvent substitution of an aqueous medium into an alcohol solvent having 1 to 5 carbon atoms, and further into an organic solvent, during which moisture may remain. In the alcohol sol stage of the hollow silica, for example, the residual moisture may be contained in the sol at 0.1 to 3.0 mass%, or 0.1 to 1.0 mass%. In addition, in the organic solvent sol stage of the hollow silica (wherein the dispersion medium is an organic solvent other than alcohol), it may be contained at 0.01 to 0.5 mass%.

또한 중공 실리카 유기용매 졸에 있어서, 점도는 1.0~10.0mPa·s의 범위로 설정할 수 있다.Additionally, in the hollow silica organic solvent sol, the viscosity can be set in the range of 1.0 to 10.0 mPa·s.

본 발명의 중공 실리카졸은 아민을 첨가할 수 있다.The hollow silica sol of the present invention may have an amine added thereto.

본 발명에 이용되는 아민은 수용해도가 80g/L 이상, 또는 100g/L 이상인 수용성 아민을 이용할 수 있다.The amine used in the present invention may be a water-soluble amine having a water solubility of 80 g/L or more, or 100 g/L or more.

원료인 중공 실리카 수성 졸, 용매치환하여 얻어지는 중공 실리카 유기용매 졸에 있어서, 아민, 또는 아민과 암모니아를 함유할 수 있다. 아민은 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 0.001~10질량%, 또는 0.01~10질량%, 또는 0.1~10질량%의 범위에서 첨가하고 함유할 수 있다. 그리고, 아민, 또는 아민과 암모니아는 이들 염기성분이 중공 실리카입자 유기용매 졸 중에 있어서 전체질소량으로서 나타낼 수 있고, 예를 들어 10~100000ppm, 또는 100~10000ppm, 또는 100~3000ppm, 또는 100~2000ppm, 전형적으로는 200~2000ppm의 범위에 함유할 수 있다.In the hollow silica aqueous sol as a raw material, and the hollow silica organic solvent sol obtained by solvent substitution, amine, or amine and ammonia can be contained. The amine can be added and contained in a range of 0.001 to 10 mass%, or 0.01 to 10 mass%, or 0.1 to 10 mass% with respect to SiO 2 of the hollow silica particles. And, the amine, or amine and ammonia can be expressed as the total nitrogen amount in the hollow silica particle organic solvent sol as these basic components, and can be contained in a range of, for example, 10 to 100,000 ppm, or 100 to 10,000 ppm, or 100 to 3,000 ppm, or 100 to 2,000 ppm, typically 200 to 2,000 ppm.

상기의 아민은 지방족 아민, 방향족 아민을 들 수 있는데, 지방족 아민을 바람직하게 이용할 수 있다. 아민이 탄소원자수 1~10의 제1급, 제2급 아민, 및 제3급 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 아민을 이용할 수 있다. 그들 아민은 수용성으로서, 탄소원자수 1~10의 제1급 아민, 제2급 아민, 및 제3급 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 아민이다.The above amines include aliphatic amines and aromatic amines, and aliphatic amines can be preferably used. At least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines having 1 to 10 carbon atoms can be used. These amines are water-soluble and at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines having 1 to 10 carbon atoms.

예를 들어 제1급 아민으로는, 모노메틸아민, 모노에틸아민, 모노프로필아민, 모노이소프로필아민, 모노부틸아민, 모노이소부틸아민, 모노sec부틸아민, 모노tert부틸아민, 모노메탄올아민, 모노에탄올아민, 모노프로판올아민, 모노이소프로판올아민, 모노부탄올아민, 모노이소부탄올아민, 모노sec부탄올아민, 모노tert부탄올아민 등을 들 수 있다.For example, primary amines include monomethylamine, monoethylamine, monopropylamine, monoisopropylamine, monobutylamine, monoisobutylamine, monosecbutylamine, monotertbutylamine, monomethanolamine, monoethanolamine, monopropanolamine, monoisopropanolamine, monobutanolamine, monoisobutanolamine, monosecbutanolamine, and monotertbutanolamine.

제2급 아민으로는, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디이소프로필아민, N-메틸에틸아민, N-에틸이소부틸아민, 디메탄올아민, 디에탄올아민, 디프로판올아민, 디이소프로판올아민, N-메탄올에틸아민, N-메틸에탄올아민, N-에탄올이소부틸아민, N-에틸이소부탄올아민 등을 들 수 있다.Secondary amines include dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, N-methylethylamine, N-ethylisobutylamine, dimethanolamine, diethanolamine, dipropanolamine, diisopropanolamine, N-methanolethylamine, N-methylethanolamine, N-ethanolisobutylamine, N-ethylisobutanolamine, etc.

제3급 아민으로는, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로필아민, 트리부틸아민, 트리이소부틸아민, 트리sec부틸아민, 트리tert부틸아민, 트리메탄올아민, 트리에탄올아민, 트리프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 트리부탄올아민, 트리이소부탄올아민, 트리sec부탄올아민, 트리tert부탄올아민, 트리펜틸아민, 3-(디메틸아미노)아크릴산에틸, 아크릴산2-(디메틸아미노)에틸, 메타크릴산2-(디메틸아미노)에틸, 아크릴산2-(디에틸아미노)에틸, 메타크릴산2-(디에틸아미노)에틸 등을 들 수 있다.Tertiary amines include trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, triisopropylamine, tributylamine, triisobutylamine, trisecbutylamine, tri-tertbutylamine, trimethanolamine, triethanolamine, tripropanolamine, triisopropanolamine, tributanolamine, triisobutanolamine, trisecbutanolamine, tri-tertbutanolamine, tripentylamine, 3-(dimethylamino)acrylate ethyl, 2-(dimethylamino)ethyl acrylate, 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate, 2-(diethylamino)ethyl acrylate, 2-(diethylamino)ethyl methacrylate, and the like.

상기 아민의 수용해도로는 80g/L 이상, 또는 100g/L 이상을 바람직하게 이용할 수 있다. 이들 아민으로는, 제1급 아민 및 제2급 아민이 바람직하고, 휘발성의 낮음과, 용해성의 높음으로부터 제2급 아민은 바람직하게 이용되고, 예를 들어 디이소프로필아민, 디에탄올아민 등이 예시된다.The water solubility of the above amine is preferably 80 g/L or more, or 100 g/L or more. Among these amines, primary amines and secondary amines are preferable, and secondary amines are preferably used due to their low volatility and high solubility, and examples thereof include diisopropylamine and diethanolamine.

본 발명에서는 상기 아민을 함유함으로써 중공 실리카입자의 표면전하량이 SiO2 환산으로 1g당 5μeq/g 이상, 또는 25μeq/g 이상으로 설정할 수 있다. 전형적으로는 5~250μeq/g, 또는 25~250μeq/g, 또는 25~100μeq/g, 또는 25~80μeq/g의 범위로 설정할 수 있다.In the present invention, by containing the amine, the surface charge of the hollow silica particles can be set to 5 μeq/g or more per 1 g, or 25 μeq/g or more in terms of SiO 2. Typically, it can be set to a range of 5 to 250 μeq/g, or 25 to 250 μeq/g, or 25 to 100 μeq/g, or 25 to 80 μeq/g.

본 발명에서는 상기 서술한 아민의 종류나 첨가량을 조정함으로써, 중공 실리카입자의 표면전하량을, 임의의 표면전하량으로 조정하는 것이 가능하다.In the present invention, by adjusting the type or amount of the amine described above, it is possible to adjust the surface charge of the hollow silica particles to any desired surface charge.

본 발명에서는 중공 실리카입자의 표면을 실란 화합물로 피복할 수 있다.In the present invention, the surface of hollow silica particles can be coated with a silane compound.

상기 실란 화합물로는 식(1) 및 식(2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물의 가수분해물로 피복할 수 있다.The above silane compound can be coated with a hydrolyzate of at least one silane compound selected from the group consisting of formulae (1) and (2).

식(1) 중, R1은 각각 알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기, 또는 폴리에테르기, 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이고 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 것으로서, R2는 각각 알콕시기, 아실옥시기, 또는 할로겐기를 나타내고, a는 1~3의 정수를 나타내고,In formula (1), R 1 is an organic group having an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a polyether group, an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, or a cyano group, and is bonded to a silicon atom by a Si-C bond, R 2 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, and a represents an integer from 1 to 3,

식(2) 중, R3은 각각 탄소원자수 1~3의 알킬기, 또는 탄소원자수 6~30의 아릴기이고 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 것이며, R4는 각각 알콕시기, 아실옥시기, 또는 할로겐기를 나타내고, Y는 알킬렌기, NH기, 또는 산소원자를 나타내고, b는 1~3의 정수이며, c는 0 또는 1의 정수이며, d는 1~3의 정수이다.In formula (2), R 3 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and is bonded to a silicon atom via a Si-C bond, R 4 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, Y represents an alkylene group, NH group, or an oxygen atom, b is an integer from 1 to 3, c is an integer from 0 or 1, and d is an integer from 1 to 3.

상기 알킬기는 탄소원자수 1~18의 알킬기이며, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, 시클로프로필기, n-부틸기, i-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 시클로부틸기, 1-메틸-시클로프로필기, 2-메틸-시클로프로필기, n-펜틸기, 1-메틸-n-부틸기, 2-메틸-n-부틸기, 3-메틸-n-부틸기, 1,1-디메틸-n-프로필기, 1,2-디메틸-n-프로필기, 2,2-디메틸-n-프로필기, 1-에틸-n-프로필기, 시클로펜틸기, 1-메틸-시클로부틸기, 2-메틸-시클로부틸기, 3-메틸-시클로부틸기, 1,2-디메틸-시클로프로필기, 2,3-디메틸-시클로프로필기, 1-에틸-시클로프로필기, 2-에틸-시클로프로필기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸기, 2-메틸-n-펜틸기, 3-메틸-n-펜틸기, 4-메틸-n-펜틸기, 1,1-디메틸-n-부틸기, 1,2-디메틸-n-부틸기, 1,3-디메틸-n-부틸기, 2,2-디메틸-n-부틸기, 2,3-디메틸-n-부틸기, 3,3-디메틸-n-부틸기, 1-에틸-n-부틸기, 2-에틸-n-부틸기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필기, 1,2,2-트리메틸-n-프로필기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필기, 시클로헥실기, 1-메틸-시클로펜틸기, 2-메틸-시클로펜틸기, 3-메틸-시클로펜틸기, 1-에틸-시클로부틸기, 2-에틸-시클로부틸기, 3-에틸-시클로부틸기, 1,2-디메틸-시클로부틸기, 1,3-디메틸-시클로부틸기, 2,2-디메틸-시클로부틸기, 2,3-디메틸-시클로부틸기, 2,4-디메틸-시클로부틸기, 3,3-디메틸-시클로부틸기, 1-n-프로필-시클로프로필기, 2-n-프로필-시클로프로필기, 1-i-프로필-시클로프로필기, 2-i-프로필-시클로프로필기, 1,2,2-트리메틸-시클로프로필기, 1,2,3-트리메틸-시클로프로필기, 2,2,3-트리메틸-시클로프로필기, 1-에틸-2-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-1-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-2-메틸-시클로프로필기 및 2-에틸-3-메틸-시클로프로필기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기 등을 들 수 있는데, 이들로 한정되지 않는다.The above alkyl group is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, a cyclopropyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, a cyclobutyl group, a 1-methyl-cyclopropyl group, a 2-methyl-cyclopropyl group, an n-pentyl group, a 1-methyl-n-butyl group, a 2-methyl-n-butyl group, a 3-methyl-n-butyl group, a 1,1-dimethyl-n-propyl group, a 1,2-dimethyl-n-propyl group, a 2,2-dimethyl-n-propyl group, a 1-ethyl-n-propyl group, a cyclopentyl group, a 1-methyl-cyclobutyl group, a 2-methyl-cyclobutyl group, a 3-methyl-cyclobutyl group, a 1,2-dimethyl-cyclopropyl group, 2,3-dimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-cyclopropyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, 1-Ethyl-2-methyl-n-propyl group, cyclohexyl group, 1-methyl-cyclopentyl group, 2-methyl-cyclopentyl group, 3-methyl-cyclopentyl group, 1-ethyl-cyclobutyl group, 2-ethyl-cyclobutyl group, 3-ethyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclobutyl group, 1,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,2-dimethyl-cyclobutyl group, 2,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3,3-dimethyl-cyclobutyl group, 1-n-propyl-cyclopropyl group, 2-n-propyl-cyclopropyl group, 1-i-propyl-cyclopropyl group, 2-i-propyl-cyclopropyl group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl group, Examples thereof include, but are not limited to, a 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, a 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, a 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, a 2-ethyl-1-methyl-cyclopropyl group, a 2-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, and a 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a hexadecyl group, a heptadecyl group, and an octadecyl group.

또한, 알킬렌기는 상기 서술한 알킬기로부터 유도되는 알킬렌기를 들 수 있다.In addition, the alkylene group may include an alkylene group derived from the alkyl group described above.

상기 아릴기는 탄소원자수 6~30의 아릴기이며 예를 들어, 페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 피렌기 등을 들 수 있다.The above aryl group is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracene group, and a pyrene group.

알케닐기로는 탄소수 2~10의 알케닐기이며, 에테닐기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, 1-메틸-1-에테닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 2-메틸-1-프로페닐기, 2-메틸-2-프로페닐기, 1-에틸에테닐기, 1-메틸-1-프로페닐기, 1-메틸-2-프로페닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 4-펜테닐기, 1-n-프로필에테닐기, 1-메틸-1-부테닐기, 1-메틸-2-부테닐기, 1-메틸-3-부테닐기, 2-에틸-2-프로페닐기, 2-메틸-1-부테닐기, 2-메틸-2-부테닐기, 2-메틸-3-부테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 3-메틸-2-부테닐기, 3-메틸-3-부테닐기, 1,1-디메틸-2-프로페닐기, 1-i-프로필에테닐기, 1,2-디메틸-1-프로페닐기, 1,2-디메틸-2-프로페닐기, 1-시클로펜테닐기, 2-시클로펜테닐기, 3-시클로펜테닐기, 1-헥세닐기, 2-헥세닐기, 3-헥세닐기, 4-헥세닐기, 5-헥세닐기, 1-메틸-1-펜테닐기, 1-메틸-2-펜테닐기, 1-메틸-3-펜테닐기, 1-메틸-4-펜테닐기, 1-n-부틸에테닐기, 2-메틸-1-펜테닐기, 2-메틸-2-펜테닐기 등을 들 수 있는데, 이들로 한정되지 않는다.The alkenyl group is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and includes an ethenyl group, a 1-propenyl group, a 2-propenyl group, a 1-methyl-1-ethenyl group, a 1-butenyl group, a 2-butenyl group, a 3-butenyl group, a 2-methyl-1-propenyl group, a 2-methyl-2-propenyl group, a 1-ethylethenyl group, a 1-methyl-1-propenyl group, a 1-methyl-2-propenyl group, a 1-pentenyl group, a 2-pentenyl group, a 3-pentenyl group, a 4-pentenyl group, a 1-n-propylethenyl group, a 1-methyl-1-butenyl group, a 1-methyl-2-butenyl group, a 1-methyl-3-butenyl group, a 2-ethyl-2-propenyl group, a 2-methyl-1-butenyl group, a 2-methyl-2-butenyl group, 2-Methyl-3-butenyl group, 3-methyl-1-butenyl group, 3-methyl-2-butenyl group, 3-methyl-3-butenyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyl group, 1-i-propylethenyl group, 1,2-dimethyl-1-propenyl group, 1,2-dimethyl-2-propenyl group, 1-cyclopentenyl group, 2-cyclopentenyl group, 3-cyclopentenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-methyl-1-pentenyl group, 1-methyl-2-pentenyl group, 1-methyl-3-pentenyl group, 1-methyl-4-pentenyl group, 1-n-butylethenyl group, 2-methyl-1-pentenyl group, Examples include, but are not limited to, 2-methyl-2-pentenyl group.

상기 알콕시기는 탄소원자수 1~10의 알콕시기를 들 수 있고, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, i-프로폭시기, n-부톡시기, i-부톡시기, s-부톡시기, t-부톡시기, n-펜틸옥시기, 1-메틸-n-부톡시기, 2-메틸-n-부톡시기, 3-메틸-n-부톡시기, 1,1-디메틸-n-프로폭시기, 1,2-디메틸-n-프로폭시기, 2,2-디메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-n-프로폭시기, n-헥실옥시기 등을 들 수 있는데, 이들로 한정되지 않는다.The above alkoxy group may include an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include, but are not limited to, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, an n-butoxy group, an i-butoxy group, an s-butoxy group, a t-butoxy group, an n-pentyloxy group, a 1-methyl-n-butoxy group, a 2-methyl-n-butoxy group, a 3-methyl-n-butoxy group, a 1,1-dimethyl-n-propoxy group, a 1,2-dimethyl-n-propoxy group, a 2,2-dimethyl-n-propoxy group, a 1-ethyl-n-propoxy group, and an n-hexyloxy group.

상기 아실옥시기는 탄소원자수 2~10의 아실옥시기는, 예를 들어 메틸카르보닐옥시기, 에틸카르보닐옥시기, n-프로필카르보닐옥시기, i-프로필카르보닐옥시기, n-부틸카르보닐옥시기, i-부틸카르보닐옥시기, s-부틸카르보닐옥시기, t-부틸카르보닐옥시기, n-펜틸카르보닐옥시기, 1-메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 2-메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 3-메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 1,1-디메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1,2-디메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 2,2-디메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1-에틸-n-프로필카르보닐옥시기, n-헥실카르보닐옥시기, 1-메틸-n-펜틸카르보닐옥시기, 2-메틸-n-펜틸카르보닐옥시기 등을 들 수 있는데, 이들로 한정되지 않는다.The above acyloxy group is an acyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, for example, a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an i-propylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, an i-butylcarbonyloxy group, an s-butylcarbonyloxy group, a t-butylcarbonyloxy group, an n-pentylcarbonyloxy group, a 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, a 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, a 3-methyl-n-butylcarbonyloxy group, a 1,1-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 2,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1-ethyl-n-propylcarbonyloxy group, an n-hexylcarbonyloxy group, a 1-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, Examples include, but are not limited to, 2-methyl-n-pentylcarbonyloxy group.

상기 할로겐기로는 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있다.The above halogen groups include fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc.

폴리에테르기를 갖는 유기기로는, 알콕시기를 갖는 폴리에테르프로필기를 들 수 있다. 예를 들어 (CH3O)3SiC3H6(OC2H4)nOCH3을 들 수 있다. n은 1~100, 또는 1~10의 범위에서 이용할 수 있다.As an organic group having a polyether group, a polyetherpropyl group having an alkoxy group can be mentioned. For example, (CH 3 O) 3 SiC 3 H 6 (OC 2 H 4 )nOCH 3 can be mentioned. n can be used in the range of 1 to 100, or 1 to 10.

에폭시기를 갖는 유기기는 예를 들어, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸기, 3-글리시독시프로필기 등을 들 수 있다.Organic groups having an epoxy group include, for example, a 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl group, a 3-glycidoxypropyl group, etc.

상기 (메트)아크릴로일기란, 아크릴로일기와 메타크릴로일기의 쌍방을 나타낸다. (메트)아크릴로일기를 갖는 유기기는 예를 들어, 3-메타크릴옥시프로필기, 3-아크릴옥시프로필기 등을 들 수 있다.The above (meth)acryloyl group refers to both an acryloyl group and a methacryloyl group. Examples of organic groups having a (meth)acryloyl group include a 3-methacryloxypropyl group, a 3-acryloxypropyl group, and the like.

메르캅토기를 갖는 유기기는 예를 들어, 3-메르캅토프로필기를 들 수 있다.An example of an organic group having a mercapto group is a 3-mercaptopropyl group.

아미노기를 갖는 유기기는 예를 들어, 2-아미노에틸기, 3-아미노프로필기, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필기, N-(1,3-디메틸-부틸리덴)아미노프로필기, N-페닐-3-아미노프로필기, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필기 등을 들 수 있다.Examples of the organic group having an amino group include a 2-aminoethyl group, a 3-aminopropyl group, an N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyl group, an N-(1,3-dimethyl-butylidene)aminopropyl group, an N-phenyl-3-aminopropyl group, an N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyl group, and the like.

우레이도기를 갖는 유기기는 예를 들어, 3-우레이도프로필기를 들 수 있다.An example of an organic group having a ureido group is a 3-ureidopropyl group.

시아노기를 갖는 유기기는 예를 들어, 3-시아노프로필기를 들 수 있다.An example of an organic group having a cyano group is a 3-cyanopropyl group.

상기 식(2) 트리메틸실릴기를 실리카입자의 표면에 형성할 수 있는 화합물이 바람직하다.A compound capable of forming a trimethylsilyl group on the surface of silica particles according to the above formula (2) is preferred.

그들 화합물로는 이하에 예시할 수 있다.Examples of these compounds are as follows:

[화학식 2][Chemical formula 2]

Figure 112025026044445-pct00002
Figure 112025026044445-pct00002

상기 식 중, R12는 알콕시기이며, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기를 들 수 있다. 상기 실란 화합물은 신에쓰화학공업(주)제의 실란 화합물을 사용할 수 있다.In the above formula, R 12 is an alkoxy group, and examples thereof include a methoxy group and an ethoxy group. The silane compound may be a silane compound manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

실리카입자의 표면에 하이드록실기, 예를 들어 실리카입자이면 실란올기와 상기 실란 화합물이 반응하여 실록산결합에 의해 실리카입자의 표면에 상기 실란 화합물을 피복하는 공정이다. 반응온도는 20℃로부터 그 분산매의 비점의 범위까지의 온도에서 행할 수 있는데, 예를 들어 20℃~100℃의 범위에서 행할 수 있다. 반응시간은 0.1~6시간 정도로 행할 수 있다.This is a process for covering the surface of silica particles with the silane compound by a siloxane bond through a reaction between a hydroxyl group on the surface of silica particles, for example, a silanol group in the case of silica particles, and the silane compound. The reaction temperature can be performed at a temperature ranging from 20°C to the boiling point of the dispersion medium, for example, in the range of 20°C to 100°C. The reaction time can be approximately 0.1 to 6 hours.

상기 실란 화합물은 실리카입자 표면의 피복량으로서, 실란 화합물 중의 규소원자의 개수가 0.1개/nm2~6.0개/nm2인 피복량에 상당하는 실란 화합물을 실리카졸에 첨가하여 실리카입자 표면의 피복을 행할 수 있다.The above silane compound is added to the silica sol as a coating amount on the surface of the silica particles, and the silane compound can be coated on the surface of the silica particles by adding an amount equivalent to a coating amount in which the number of silicon atoms in the silane compound is 0.1/nm 2 to 6.0/nm 2 .

상기 실란 화합물의 가수분해에는 물이 필요한데, 수성 용매의 졸이면 그들 수성 용매가 이용된다. 수성 매체를 유기용매로 용매치환했을 때에 용매 중에 잔존하는 수분을 이용할 수 있다. 예를 들어 0.01~1질량%로 존재하는 수분을 이용할 수 있다. 또한, 가수분해는 촉매를 이용하여 행할 수도, 촉매 없이 행할 수도 있다.The hydrolysis of the above silane compound requires water, and if it is a sol of an aqueous solvent, the aqueous solvent is used. When the aqueous medium is solvent-exchanged with an organic solvent, the moisture remaining in the solvent can be used. For example, moisture existing at 0.01 to 1 mass% can be used. In addition, the hydrolysis can be performed using a catalyst or without a catalyst.

촉매 없이 행하는 경우는 실리카입자 표면이 산성 사이드에서 존재하는 경우이며, 촉매를 이용하는 경우는, 가수분해촉매로서 금속킬레이트 화합물, 유기산, 무기산, 유기염기, 무기염기를 들 수 있다. 가수분해촉매로서의 금속킬레이트 화합물은, 예를 들어 트리에톡시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 트리에톡시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄 등을 들 수 있다. 가수분해촉매로서의 유기산은, 예를 들어 아세트산, 옥살산 등을 들 수 있다. 가수분해촉매로서의 무기산은, 예를 들어 염산, 질산, 황산, 불산, 인산 등을 들 수 있다. 가수분해촉매로서의 유기염기는, 예를 들어 피리딘, 피롤, 피페라진, 제4급 암모늄염을 들 수 있다. 가수분해촉매로서의 무기염기로는, 예를 들어 암모니아, 수산화나트륨, 수산화칼륨을 들 수 있다.When performed without a catalyst, the silica particle surface exists on the acid side, and when using a catalyst, metal chelate compounds, organic acids, inorganic acids, organic bases, and inorganic bases can be used as hydrolysis catalysts. Examples of metal chelate compounds as hydrolysis catalysts include triethoxy mono(acetylacetonate)titanium, triethoxy mono(acetylacetonate)zirconium, etc. Organic acids as hydrolysis catalysts include, for example, acetic acid and oxalic acid. Inorganic acids as hydrolysis catalysts include, for example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid. Organic bases as hydrolysis catalysts include, for example, pyridine, pyrrole, piperazine, and quaternary ammonium salts. Inorganic bases as hydrolysis catalysts include, for example, ammonia, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.

유기산으로는 2가 지방족 카르본산, 지방족 옥시카르본산, 아미노산, 및 킬레이트제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 유기산이며, 2가 지방족 카르본산은 옥살산, 말론산, 및 석신산이며, 지방족 옥시카르본산은 글리콜산, 유산, 사과산, 주석산, 및 구연산이며, 아미노산은 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 세린, 및 트리오닌(トリオニン)이며, 킬레이트제는 에틸렌디아민사아세트산, L-아스파라긴산-N,N-이아세트산, 및 디에틸렌트리아민오아세트산 등을 들 수 있다. 유기산염으로는 상기 유기산의 알칼리금속염, 암모늄염, 및 아민염을 들 수 있다. 알칼리금속으로는 나트륨, 칼륨을 들 수 있다.The organic acid is at least one organic acid selected from the group consisting of divalent aliphatic carboxylic acids, aliphatic oxycarboxylic acids, amino acids, and chelating agents. The divalent aliphatic carboxylic acids are oxalic acid, malonic acid, and succinic acid. The aliphatic oxycarboxylic acids are glycolic acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid, and citric acid. The amino acids are glycine, alanine, valine, leucine, serine, and trionine. The chelating agent includes ethylenediaminetetraacetic acid, L-aspartic acid-N,N-diacetic acid, and diethylenetriamineoacetic acid. The organic acid salt includes alkali metal salts, ammonium salts, and amine salts of the above organic acids. The alkali metal includes sodium and potassium.

본 발명에서는 상기 중공 실리카 유기용매 졸과 유기수지 또는 폴리실록산을 포함하는 피막형성 조성물이 얻어진다.In the present invention, a film-forming composition comprising the hollow silica organic solvent sol and an organic resin or polysiloxane is obtained.

유기수지 또는 폴리실록산은 열경화성 또는 광경화성의 수지를 선택하고 혼합함으로써 피막형성 조성물이 얻어진다. 그리고 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 라디칼 발생제계 경화제(열라디칼 발생제, 광라디칼 발생제), 또는 산발생제계 경화제(열산발생제, 또는 광산발생제) 등의 경화제를 포함하여 경화물로 할 수 있다.An organic resin or polysiloxane is selected and mixed with a thermosetting or photocurable resin to obtain a film-forming composition. In addition, a curing agent such as an amine-based curing agent, an acid anhydride-based curing agent, a radical generator-based curing agent (thermal radical generator, photoradical generator), or an acid generator-based curing agent (thermal acid generator, or photoacid generator) can be included to form a cured product.

본 조성물은 유기수지 또는 폴리실록산과 경화제를 포함하는 피막형성 조성물을 기재에 도포 또는 충전하여 가열, 광조사, 또는 그 조합에 의해 경화물을 형성할 수 있다. 유기수지 및 폴리실록산(경화성 수지)은 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기 등의 관능기를 갖는 수지나, 이소시아네이트계 수지를 들 수 있다. 예를 들어 광경화성 다관능 아크릴레이트는 바람직하게 이용할 수 있다.The composition can form a cured product by applying or filling a film-forming composition containing an organic resin or polysiloxane and a curing agent onto a substrate, and heating, light irradiation, or a combination thereof. The organic resin and polysiloxane (curable resin) can be a resin having a functional group such as an epoxy group or a (meth)acryloyl group, or an isocyanate-based resin. For example, a photocurable multifunctional acrylate can be preferably used.

다관능 아크릴레이트로는 분자 중에 2관능, 3관능, 4관능, 그 이상의 관능기를 갖는 다관능 아크릴레이트를 들 수 있고, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.Polyfunctional acrylates include polyfunctional acrylates having two, three, four, or more functional groups in the molecule, and examples thereof include neopentyl glycol di(meth)acrylate, trimethylol propane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate.

이들 다관능 아크릴레이트는 이하에 기재할 수도 있다.These multifunctional acrylates may be described below.

[화학식 3][Chemical Formula 3]

Figure 112025026044445-pct00003
Figure 112025026044445-pct00003

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112025026044445-pct00004
Figure 112025026044445-pct00004

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112025026044445-pct00005
Figure 112025026044445-pct00005

[화학식 6][Chemical formula 6]

Figure 112025026044445-pct00006
Figure 112025026044445-pct00006

본 발명의 피막형성 조성물은 계면활성제(레벨링제)를 포함할 수 있다.The film-forming composition of the present invention may contain a surfactant (leveling agent).

계면활성제(레벨링제)로는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 및 실리콘계 계면활성제를 이용할 수 있다. 계면활성제(레벨링제)는, 유기수지 또는 폴리실록산에 대하여 0.01~5phr, 또는 0.01~1phr의 범위에서 첨가하는 것이 가능하다.As surfactants (leveling agents), anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, and silicone surfactants can be used. The surfactant (leveling agent) can be added in the range of 0.01 to 5 phr or 0.01 to 1 phr to the organic resin or polysiloxane.

본 발명에 이용되는 음이온 계면활성제로는, 지방산의 나트륨염 및 칼륨염, 알킬벤젠설폰산염, 고급 알코올황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, α-설포지방산에스테르, α-올레핀설폰산염, 모노알킬인산에스테르염, 및 알칸설폰산염을 들 수 있다.Examples of the anionic surfactant used in the present invention include sodium salts and potassium salts of fatty acids, alkylbenzene sulfonates, higher alcohol sulfate ester salts, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, α-sulfo fatty acid esters, α-olefin sulfonates, monoalkyl phosphate ester salts, and alkane sulfonates.

예를 들어 알킬벤젠설폰산염은, 나트륨염, 칼륨염 및 리튬염을 들 수 있고, C10~C16알킬벤젠설폰산나트륨, C10~C16알킬벤젠설폰산, 알킬나프탈렌설폰산나트륨 등이 있다.For example, alkylbenzene sulfonates include sodium salts, potassium salts, and lithium salts, and include sodium C10~C16 alkylbenzene sulfonate, C10~C16 alkylbenzene sulfonic acid, and sodium alkylnaphthalene sulfonate.

고급 알코올황산에스테르염은, 탄소원자수 12의 도데실황산나트륨(라우릴황산나트륨), 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올암모늄 등이 있다.Higher alcohol sulfate ester salts include sodium dodecyl sulfate (sodium lauryl sulfate), triethanolamine lauryl sulfate, and triethanolammonium lauryl sulfate, all of which have 12 carbon atoms.

폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염은, 폴리옥시에틸렌스티렌화 페닐에테르황산나트륨, 폴리옥시에틸렌스티렌화 페닐에테르황산암모늄, 폴리옥시에틸렌데실에테르황산나트륨, 폴리옥시에틸렌데실에테르황산암모늄, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산나트륨, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산암모늄, 폴리옥시에틸렌트리데실에테르황산나트륨, 폴리옥시에틸렌올레일세틸에테르황산나트륨 등이 있다.Polyoxyethylene alkyl ether sulfates include sodium polyoxyethylene styrenated phenyl ether sulfate, ammonium polyoxyethylene styrenated phenyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene decyl ether sulfate, ammonium polyoxyethylene decyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, ammonium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, sodium polyoxyethylene tridecyl ether sulfate, and sodium polyoxyethylene oleyl cetyl ether sulfate.

α-올레핀설폰산염은, α-올레핀설폰산나트륨 등이 있다.α-Olefin sulfonate salts include sodium α-olefin sulfonate, etc.

알칸설폰산염은, 2-에틸헥실황산나트륨 등을 들 수 있다.Examples of alkane sulfonates include sodium 2-ethylhexyl sulfate.

본 발명에 이용되는 양이온 계면활성제는, 예를 들어 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 알킬디메틸벤질암모늄염, 아민염계제를 들 수 있다.Examples of the cationic surfactant used in the present invention include alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, and amine salt-based agents.

알킬트리메틸암모늄염은 제4급 암모늄염이며, 염소이온이나 브롬이온을 반대이온으로서 갖는다. 예를 들어, 염화도데실트리메틸암모늄, 염화세틸트리메틸암모늄, 염화야자알킬트리메틸암모늄, 염화알킬(C16-18)트리메틸암모늄 등을 들 수 있다.Alkyltrimethylammonium salts are quaternary ammonium salts, and have chloride or bromide as counter ions. Examples include dodecyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, palm alkyltrimethylammonium chloride, and alkyl(C16-18)trimethylammonium chloride.

디알킬디메틸암모늄염은, 친유성이 되는 주쇄를 2개, 메틸기를 2개 갖는 것이다. 비스(수소화 우지)디메틸암모늄클로라이드를 들 수 있다. 예를 들어, 염화디데실디메틸암모늄, 염화디야자알킬디메틸암모늄, 염화디경화우지알킬디메틸암모늄, 염화디알킬(C14-18)디메틸암모늄 등을 들 수 있다.Dialkyl dimethyl ammonium salts have two main chains that become lipophilic and two methyl groups. Examples thereof include bis(hydrogenated tallow) dimethyl ammonium chloride. Examples thereof include didecyl dimethyl ammonium chloride, didecyl dimethyl ammonium chloride, dihydrogenated tallow alkyl dimethyl ammonium chloride, and dialkyl (C14-18) dimethyl ammonium chloride.

알킬디메틸벤질암모늄염은, 친유성이 되는 주쇄를 1개, 메틸기를 2개, 벤질기를 갖는 제4급 암모늄염이며 염화벤자우코늄(鹽化ベンザウコニウム)을 들 수 있다. 예를 들어, 염화알킬(C8-18)디메틸벤질암모늄을 들 수 있다.Alkyl dimethyl benzylammonium salts are quaternary ammonium salts having one lipophilic main chain, two methyl groups, and a benzyl group, and examples thereof include benzauconium chloride. An example thereof includes alkyl (C8-18) dimethyl benzylammonium chloride.

아민염계제로는, 암모니아의 수소원자를 1개 이상의 탄화수소기로 치환한 것으로, 예를 들어 N-메틸비스하이드록시에틸아민지방산에스테르염산염을 들 수 있다.Amine salts are those in which the hydrogen atoms of ammonia are replaced with one or more hydrocarbon groups, and examples thereof include N-methylbishydroxyethylamine fatty acid ester hydrochloride.

본 발명에 이용되는 양성 계면활성제는, N-알킬-β-알라닌형의 알킬아미노지방산염, 알킬카르복시베타인형의 알킬베타인, N,N-디메틸도데실아민옥사이드형의 알킬아민옥사이드를 들 수 있다. 이들 예시로서, 라우릴베타인, 스테아릴베타인, 2-알킬-N-카르복시메틸-N-하이드록시에틸이미다졸리늄베타인, 라우릴디메틸아민옥사이드를 들 수 있다.The amphoteric surfactants used in the present invention include N-alkyl-β-alanine type alkylamino fatty acid salts, alkyl carboxy betaine type alkyl betaines, and N,N-dimethyldodecylamine oxide type alkyl amine oxides. Examples of these include lauryl betaine, stearyl betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, and lauryl dimethylamine oxide.

본 발명에 이용되는 비이온 계면활성제는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르, 알킬글루코시드, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 자당지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르, 지방산알칸올아미드로부터 선택된다. 예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르로는, 폴리옥시에틸렌도데실에테르(폴리옥시에틸렌라우릴에테르), 폴리옥시알킬렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌트리데실에테르, 폴리옥시알킬렌트리데실에테르, 폴리옥시에틸렌미리스틸에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌베헤닐에테르, 폴리옥시에틸렌-2-에틸헥실에테르, 폴리옥시에틸렌이소데실에테르 등을 들 수 있다.The nonionic surfactant used in the present invention is selected from polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenol ethers, alkyl glucosides, polyoxyethylene fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and fatty acid alkanolamides. For example, examples of the polyoxyethylene alkyl ether include polyoxyethylene dodecyl ether (polyoxyethylene lauryl ether), polyoxyalkylene lauryl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyalkylene tridecyl ether, polyoxyethylene myristyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene behenyl ether, polyoxyethylene-2-ethylhexyl ether, and polyoxyethylene isodecyl ether.

폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르로는, 폴리옥시에틸렌스티렌화페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌디스티렌화페닐에테르, 폴리옥시에틸렌트리벤질페닐에테르 등이 있다.Polyoxyethylene alkylphenol ethers include polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene distyrenated phenyl ether, and polyoxyethylene tribenzyl phenyl ether.

알킬글루코시드로는, 데실글루코시드, 라우릴글루코시드 등이 있다.Alkyl glucosides include decyl glucoside and lauryl glucoside.

폴리옥시에틸렌지방산에스테르로는, 폴리옥시에틸렌모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜디올레이트, 폴리프로필렌글리콜디올레이트 등이 있다.Polyoxyethylene fatty acid esters include polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene monooleate, polyethylene glycol distearate, polyethylene glycol dioleate, and polypropylene glycol dioleate.

솔비탄지방산에스테르로는, 솔비탄모노카프릴레이트, 솔비탄모노라우레이트, 솔비탄모노미리스테이트, 솔비탄모노팔미테이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄디스테아레이트, 솔비탄트리스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 솔비탄트리올레이트, 솔비탄모노세스퀴올레이트, 및 이들의 에틸렌옥사이드 부가물 등이 있다.Examples of sorbitan fatty acid esters include sorbitan monocaprylate, sorbitan monolaurate, sorbitan monomyristate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan distearate, sorbitan tristearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan monosesquioleate, and ethylene oxide adducts thereof.

폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르로는, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리이소스테아레이트 등이 있다.Polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters include polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, and polyoxyethylene sorbitan triisostearate.

또한 지방산알칸올아미드로는, 야자유지방산디에탄올아미드, 우지지방산디에탄올아미드, 라우르산디에탄올아미드, 올레산디에탄올아미드 등이 있다.In addition, fatty acid alkanolamides include palm oil fatty acid diethanolamide, beef tallow fatty acid diethanolamide, lauric acid diethanolamide, and oleic acid diethanolamide.

나아가, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르 등의 폴리옥시알킬에테르 또는 폴리옥시알킬글리콜, 폴리옥시에틸렌경화피마자유에테르, 솔비탄지방산에스테르알킬에테르, 알킬폴리글루코시드, 솔비탄모노올레이트, 자당지방산에스테르 등을 들 수 있다.In addition, examples thereof include polyoxyalkyl ethers such as polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene fatty acid ester, or polyoxyalkyl glycol, polyoxyethylene hydrogenated castor oil ether, sorbitan fatty acid ester alkyl ether, alkyl polyglucoside, sorbitan monooleate, sucrose fatty acid ester, etc.

실리콘계 계면활성제를 이용할 수 있다. 실리콘계 계면활성제는 주쇄에 실록산결합을 포함하는 반복단위를 갖는 화합물이다. 실리콘계 계면활성제의 중량평균분자량은 500~50000의 범위에서 이용할 수 있다. 이들은 변성 실리콘계 계면활성제일 수도 있고, 폴리실록산의 측쇄 및/또는 말단에 유기기를 도입한 구조를 들 수 있다. 유기기로는 아미노기, 에폭시기, 지환식 에폭시기, 카르비놀기, 메르캅토기, 카르복실기, 지방족 에스테르기, 지방족 아미드기, 폴리에테르기를 들 수 있다. 실리콘계 계면활성제로는 상품명, 토레이 실리콘 DC3PA, 토레이 실리콘 SH7PA, 토레이 실리콘 DC11PA, 토레이 실리콘 SH21PA, 토레이 실리콘 SH28PA, 토레이 실리콘 SH29PA, 토레이 실리콘 SH30PA, 토레이 실리콘 SH8400(이상, 토레이·다우코닝(주)제), Silwet l-77, L-7280, L-7001, L-7002, L-7200, L-7210, L-7220, L-7230, L7500, L-7600, L-7602, L-7604, L-7605, L-7622, L-765 7, L-8500, L-8610(이상, 모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사제), KP-341, KF-6001, KF-6002(이상, 신에쯔실리콘주식회사제), BYK307, BYK323, BYK330(이상, 빅케미사제) 등을 들 수 있다. 예를 들어 폴리에테르변성 실리콘으로서 상품명 L-7001(DOWSIL사제)을 호적하게 이용할 수 있다.A silicone surfactant can be used. A silicone surfactant is a compound having a repeating unit containing a siloxane bond in the main chain. The weight average molecular weight of the silicone surfactant can be used in the range of 500 to 50,000. These may be modified silicone surfactants, and may include a structure in which an organic group is introduced into the side chain and/or terminal of polysiloxane. The organic group may include an amino group, an epoxy group, an alicyclic epoxy group, a carbinol group, a mercapto group, a carboxyl group, an aliphatic ester group, an aliphatic amide group, and a polyether group. Silicone surfactants include product names such as Toray Silicone DC3PA, Toray Silicone SH7PA, Toray Silicone DC11PA, Toray Silicone SH21PA, Toray Silicone SH28PA, Toray Silicone SH29PA, Toray Silicone SH30PA, and Toray Silicone SH8400 (all manufactured by Toray/Dow Corning Co., Ltd.), Silwet l-77, L-7280, L-7001, L-7002, L-7200, L-7210, L-7220, L-7230, L7500, L-7600, L-7602, L-7604, L-7605, L-7622, L-765 7, L-8500, L-8610 (all manufactured by Momentive Performance Materials Co., Ltd.), KP-341, KF-6001, Examples include KF-6002 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.), BYK307, BYK323, and BYK330 (manufactured by Big Chemie Co., Ltd.). For example, as a polyether-modified silicone, the product name L-7001 (manufactured by DOWSIL Co., Ltd.) can be suitably used.

본 발명에서는 상기 유기용매 졸과 유기수지 또는 폴리실록산을 포함하는 피막형성 조성물이 얻어진다. 피막형성 조성물은 유기용매 졸 중의 유기용매를 제거하여, 중공 실리카입자와 유기수지를 포함하는 피막형성 조성물로 할 수 있다.In the present invention, a film-forming composition comprising the organic solvent sol and an organic resin or polysiloxane is obtained. The film-forming composition can be made into a film-forming composition comprising hollow silica particles and an organic resin by removing the organic solvent in the organic solvent sol.

상기 피막형성 조성물에 있어서 열경화성 피막형성 조성물의 경우는, 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기 등의 관능기함유 수지에 대하여 열경화제를 0.01~50phr, 또는 0.01~10phr의 범위에서 첨가하는 것이 가능하며, 예를 들어 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기 등의 관능기에 대하여 열경화제를 0.5~1.5당량, 바람직하게는 0.8~1.2당량의 비율로 함유할 수 있다. 경화성 수지에 대한 열경화제의 당량은, 관능기에 대한 열경화제의 당량비로 나타내어진다.In the case of a thermosetting film-forming composition in the above film-forming composition, it is possible to add a thermosetting agent in a range of 0.01 to 50 phr, or 0.01 to 10 phr, to a resin containing a functional group such as an epoxy group or a (meth)acryloyl group. For example, the thermosetting agent may be contained in a ratio of 0.5 to 1.5 equivalents, preferably 0.8 to 1.2 equivalents, to a functional group such as an epoxy group or a (meth)acryloyl group. The equivalent amount of the thermosetting agent to the curable resin is expressed as an equivalent ratio of the thermosetting agent to the functional group.

열경화제는 페놀 수지, 아민계 경화제, 폴리아미드 수지, 이미다졸류, 폴리메르캅탄, 산무수물, 열라디칼 발생제, 열산발생제 등을 들 수 있다. 특히 라디칼 발생제계 경화제, 산무수물계 경화제, 아민계 경화제가 바람직하다.Examples of the thermosetting agent include phenol resins, amine curing agents, polyamide resins, imidazoles, polymercaptans, acid anhydrides, thermal radical generators, and thermal acid generators. In particular, radical generator-based curing agents, acid anhydride-based curing agents, and amine-based curing agents are preferable.

이들 열경화제는 고체여도 용제에 용해함으로써 사용할 수는 있지만, 용제의 증발에 의해 경화물의 밀도저하나 세공의 생성에 의해 강도저하, 내수성의 저하를 발생시키므로, 경화제 자체가 상온, 상압하에서 액상인 것이 바람직하다.Although these thermosetting agents can be used by dissolving them in a solvent even if they are solid, the evaporation of the solvent causes a decrease in the density of the cured product, and the formation of pores causes a decrease in strength and a decrease in water resistance, so it is preferable that the curing agent itself be liquid at room temperature and pressure.

페놀 수지로는, 예를 들어 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지 등을 들 수 있다.Examples of phenol resins include phenol novolac resin and cresol novolac resin.

아민계 경화제로는, 예를 들어 피페리딘, N,N-디메틸피페라진, 트리에틸렌디아민, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 벤질디메틸아민, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 디에틸아미노프로필아민, N-아미노에틸피페라진, 디(1-메틸-2-아미노시클로헥실)메탄, 멘탄디아민, 이소포론디아민, 디아미노디시클로헥실메탄, 1,3-디아미노메틸시클로헥산, 자일렌디아민, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰, 3,3’-디에틸-4,4’-디아미노디페닐메탄, 디에틸톨루엔디아민 등을 들 수 있다. 이들 중에서 액상인 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 디에틸아미노프로필아민, N-아미노에틸피페라진, 디(1-메틸-2-아미노시클로헥실)메탄, 멘센디아민(メンセンジアミン), 이소포론디아민, 디아미노디시클로헥실메탄, 3,3’-디에틸-4,4’-디아미노디페닐메탄, 디에틸톨루엔디아민 등은 바람직하게 이용할 수 있다.Examples of amine curing agents include piperidine, N,N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, benzyldimethylamine, 2-(dimethylaminomethyl)phenol, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, N-aminoethylpiperazine, di(1-methyl-2-aminocyclohexyl)methane, menthanediamine, isophoronediamine, diaminodicyclohexylmethane, 1,3-diaminomethylcyclohexane, xylenediamine, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, and diethyltoluenediamine. Among these, liquid diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, N-aminoethylpiperazine, di(1-methyl-2-aminocyclohexyl)methane, mensenediamine, isophoronediamine, diaminodicyclohexylmethane, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, diethyltoluenediamine, etc. can be preferably used.

폴리아미드 수지로는, 다이머산과 폴리아민의 축합에 의해 생성되는 것으로, 분자 중에 1급 아민과 2급 아민을 갖는 폴리아미드아민이다.Polyamide resin is a polyamideamine that is produced by the condensation of dimer acid and polyamine and has primary amine and secondary amine in the molecule.

이미다졸류로는, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸륨트리멜리테이트, 에폭시이미다졸어덕트 등을 들 수 있다.Examples of imidazoles include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimellitate, and epoxyimidazole adducts.

폴리메르캅탄은, 예를 들어 폴리프로필렌글리콜쇄의 말단에 메르캅탄기가 존재하는 것이나, 폴리에틸렌글리콜쇄의 말단에 메르캅탄기가 존재하는 것이며, 액상인 것이 바람직하다.Polymercaptan is, for example, one in which a mercaptan group exists at the end of a polypropylene glycol chain or one in which a mercaptan group exists at the end of a polyethylene glycol chain, and is preferably in a liquid state.

산무수물계 경화제로는 한 분자 중에 복수의 카르복실기를 갖는 화합물의 무수물이 바람직하다. 이들 산무수물계 경화제로는, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 무수벤조페논테트라카르본산, 에틸렌글리콜비스트리멜리테이트, 글리세롤트리스트리멜리테이트, 무수말레산, 테트라하이드로무수프탈산, 메틸테트라하이드로무수프탈산, 엔도메틸렌테트라하이드로무수프탈산, 메틸엔도메틸렌테트라하이드로무수프탈산, 메틸부테닐테트라하이드로무수프탈산, 도데세닐무수석신산, 헥사하이드로무수프탈산, 메틸헥사하이드로무수프탈산, 무수석신산, 메틸시클로헥센디카르본산무수물, 클로렌드산(クロレンド酸)무수물 등을 들 수 있다.As the acid anhydride curing agent, anhydrides of compounds having multiple carboxyl groups in one molecule are preferable. Examples of these acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bistrimellitate, glycerol tristrimellitate, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyl tetrahydrophthalic anhydride, endomethylene tetrahydrophthalic anhydride, methyl endomethylene tetrahydrophthalic anhydride, methyl butenyl tetrahydrophthalic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyl hexahydrophthalic anhydride, succinic anhydride, methylcyclohexenedicarboxylic anhydride, and chlorendic anhydride.

열산발생제로는 설포늄염, 포스포늄염을 들 수 있는데, 설포늄염이 바람직하게 이용된다. 예를 들어 이하의 화합물을 예시할 수 있다.Sulfonium salts and phosphonium salts can be used as thermal oxidizers, and sulfonium salts are preferably used. For example, the following compounds can be exemplified.

[화학식 7][Chemical formula 7]

Figure 112025026044445-pct00007
Figure 112025026044445-pct00007

R은 탄소수 1~12의 알킬기, 탄소수 6~20의 아릴기를 들 수 있고, 특히 탄소수 1~12의 알킬기가 바람직하다.R may be an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is particularly preferred.

이들 중에서도 상온, 상압에서 액상인 메틸테트라하이드로무수프탈산, 메틸-5-노보넨-2,3-디카르본산무수물(메틸나딕산무수물, 무수메틸하이믹산(無水メチルハイミック酸)), 수소화 메틸나딕산무수물, 메틸부테닐테트라하이드로무수프탈산, 도데세닐무수석신산, 메틸헥사하이드로무수프탈산, 메틸헥사하이드로무수프탈산과 헥사하이드로무수프탈산의 혼합물이 바람직하다. 이들 액상의 산무수물은 점도가 25℃에서의 측정으로 10mPa·s~1000mPa·s 정도이다.Among these, methyl tetrahydrophthalic anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride (methyl nadic anhydride, methyl heimic anhydride), hydrogenated methyl nadic anhydride, methyl butenyl tetrahydrophthalic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, methyl hexahydrophthalic anhydride, and a mixture of methyl hexahydrophthalic anhydride and hexahydrophthalic anhydride are preferable, which are liquid at room temperature and pressure. These liquid anhydrides have a viscosity of about 10 mPa·s to 1000 mPa·s when measured at 25°C.

열라디칼 발생제는 예를 들어, 2,2’-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2’-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2’-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 4,4’-아조비스(4-시아노길초산), 2,2’-아조비스(2-메틸프로피온산)디메틸, 2,2’-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)이염산염, 2,2’-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]이염산염, tert-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디-tert-부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 과산화벤조일 등을 들 수 있다. 이들은 도쿄화성공업(주)으로부터 입수할 수 있다.Examples of the thermal radical generators include 2,2'-azobis(isobutyronitrile), 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid), 2,2'-azobis(2-methylpropionic acid)dimethyl, 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide, and benzoyl peroxide. These can be obtained from Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.

또한, 상기 경화물을 얻을 때, 적당히, 경화조제가 병용될 수도 있다. 경화조제로는 트리페닐포스핀이나 트리부틸포스핀 등의 유기인 화합물, 에틸트리페닐포스포늄브로마이드, 메틸트리페닐포스포늄인산디에틸 등의 제4급 포스포늄염, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데칸-7-엔, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데칸-7-엔과 옥틸산의 염, 옥틸산아연, 테트라부틸암모늄브로마이드 등의 제4급 암모늄염을 들 수 있다. 이들 경화조제는, 경화제 1질량부에 대하여, 0.001~0.1질량부의 비율로 함유할 수 있다.In addition, when obtaining the above-mentioned cured product, a curing agent may be appropriately used in combination. As the curing agent, an organic phosphorus compound such as triphenylphosphine or tributylphosphine, a quaternary phosphonium salt such as ethyltriphenylphosphonium bromide or methyltriphenylphosphonium phosphate diethyl, a quaternary ammonium salt such as 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecan-7-ene, a salt of 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecan-7-ene and octylic acid, zinc octylate, or tetrabutylammonium bromide can be exemplified. These curing agents can be contained in a proportion of 0.001 to 0.1 part by mass relative to 1 part by mass of the curing agent.

조성물은, 수지와 경화제와 필요에 따라 경화조제를 혼합하여 열경화성 바니시가 얻어진다. 이들 혼합은 반응용기 중에서 교반날개나 니더를 이용하여 행할 수 있다.The composition is obtained by mixing a resin, a hardener, and, if necessary, a hardening agent to obtain a thermosetting varnish. This mixing can be performed in a reaction vessel using a stirring blade or a kneader.

혼합은 가열혼합방법에 의해 행해지고, 60℃~100℃의 온도에서 0.5~1시간 행해진다.Mixing is performed by a heating mixing method and is performed at a temperature of 60°C to 100°C for 0.5 to 1 hour.

얻어진 경화성 피막형성 조성물은 열경화성 코팅 조성물이며, 예를 들어 액상 봉지재로서 이용하기 위한 적절한 점도를 갖는다. 액상의 열경화성 피막형성 조성물은, 임의의 점도로 조제가 가능하며, 캐스팅법, 포팅법, 디스펜서법, 인쇄법 등에 의해 LED 등의 투명봉지재로서 이용하기 때문에, 그 임의개소에 부분적 봉지가 가능하다. 액상의 열경화성 조성물을 상기 서술한 방법으로 액상인 채로 직접 LED 등에 실장한 후, 건조하고, 경화함으로써 에폭시 수지경화체가 얻어진다.The obtained curable film-forming composition is a thermosetting coating composition and has an appropriate viscosity for use as, for example, a liquid encapsulating material. The liquid thermosetting film-forming composition can be prepared at an arbitrary viscosity and is used as a transparent encapsulating material for LEDs and the like by a casting method, a potting method, a dispenser method, a printing method, or the like, so that partial encapsulation is possible at an arbitrary location. The liquid thermosetting composition is directly mounted on an LED and the like in a liquid state by the above-described method, and then dried and cured to obtain an epoxy resin cured body.

열경화성 피막형성 조성물(열경화성 코팅조성물)은 기재에 도포하고, 80~200℃의 온도에서 가열함으로써 경화물이 얻어진다.A thermosetting film-forming composition (thermosetting coating composition) is applied to a substrate and heated at a temperature of 80 to 200°C to obtain a cured product.

상기 피막형성 조성물에 있어서 광경화성 수지 조성물의 경우는, 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기 등의 관능기함유 수지에 대하여 광경화제(광라디칼 발생제, 광산발생제)를 0.01~50phr, 또는 0.01~10phr의 범위에서 첨가하는 것이 가능하며, 예를 들어 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기 등의 관능기에 대하여 광경화제(광라디칼 발생제, 광산발생제)를 0.5~1.5당량, 바람직하게는 0.8~1.2당량의 비율로 함유할 수 있다. 경화성 수지에 대한 광경화제의 당량은, 관능기에 대한 광경화제의 당량비로 나타내어진다.In the case of the photocurable resin composition in the film-forming composition above, it is possible to add a photocurable agent (photoradical generator, photoacid generator) in the range of 0.01 to 50 phr, or 0.01 to 10 phr, to the resin containing a functional group such as an epoxy group or a (meth)acryloyl group. For example, the photocurable agent (photoradical generator, photoacid generator) can be contained in a ratio of 0.5 to 1.5 equivalents, preferably 0.8 to 1.2 equivalents, to the functional group such as an epoxy group or a (meth)acryloyl group. The equivalent amount of the photocurable agent to the curable resin is expressed as the equivalent ratio of the photocurable agent to the functional group.

광라디칼 발생제는, 광조사에 의해 직접 또는 간접적으로 라디칼을 발생하는 것이면 특별히 한정되지 않는다.The photoradical generator is not particularly limited as long as it generates radicals directly or indirectly by light irradiation.

광라디칼 발생제로는, 광라디칼 중합개시제로서 예를 들어, 이미다졸 화합물, 디아조 화합물, 비스이미다졸 화합물, N-아릴글리신 화합물, 유기아지드 화합물, 티타노센 화합물, 알루미네이트 화합물, 유기과산화물, N-알콕시피리디늄염 화합물, 및 티오크산톤 화합물 등을 들 수 있다. 아지드 화합물로는, p-아지드벤즈알데히드, p-아지드아세토페논, p-아지드안식향산, p-아지드벤잘아세토페논, 4,4’-디아지드칼콘, 4,4’-디아지드디페닐설파이드, 및 2,6-비스(4’-아지드벤잘)-4-메틸시클로헥사논 등을 들 수 있다. 디아조 화합물로는, 1-디아조-4-N,N-디메틸아미노벤젠클로라이드, 및 1-디아조-4-N,N-디에틸아미노벤젠보로플루오라이드 등을 들 수 있다. 비스이미다졸 화합물로는, 2,2’-비스(o-클로로페닐)-4,5,4’,5’-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐)1,2’-비스이미다졸, 및 2,2’-비스(o-클로로페닐)4,5,4’,5’-테트라페닐-1,2’-비스이미다졸 등을 들 수 있다. 티타노센 화합물로는, 디시클로펜타디에닐-티탄-디클로라이드, 디시클로펜타디에닐-티탄-비스페닐, 디시클로펜타디에닐-티탄-비스(2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-티탄-비스(2,3,5,6-테트라플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-티탄-비스(2,4,6-트리플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-티탄-비스(2,6-디플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-티탄-비스(2,4-디플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-티탄-비스(2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-티탄-비스(2,3,5,6-테트라플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-티탄-비스(2,6-디플루오로페닐), 및 디시클로펜타디에닐-티탄-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐) 등을 들 수 있다.Examples of the photoradical generator include imidazole compounds, diazo compounds, bisimidazole compounds, N-arylglycine compounds, organic azide compounds, titanocene compounds, aluminate compounds, organic peroxides, N-alkoxypyridinium salt compounds, and thioxanthone compounds, as photoradical polymerization initiators. Examples of the azide compounds include p-azidebenzaldehyde, p-azideacetophenone, p-azidebenzoic acid, p-azidebenzalacetophenone, 4,4'-diazidechalcone, 4,4'-diazidediphenylsulfide, and 2,6-bis(4'-azidebenzal)-4-methylcyclohexanone. Examples of the diazo compounds include 1-diazo-4-N,N-dimethylaminobenzene chloride, and 1-diazo-4-N,N-diethylaminobenzeneborofluoride. Examples of the bisimidazole compounds include 2,2'-bis(o-chlorophenyl)-4,5,4',5'-tetrakis(3,4,5-trimethoxyphenyl)1,2'-bisimidazole, and 2,2'-bis(o-chlorophenyl)4,5,4',5'-tetraphenyl-1,2'-bisimidazole. Titanocene compounds include dicyclopentadienyl-titanium-dichloride, dicyclopentadienyl-titanium-bisphenyl, dicyclopentadienyl-titanium-bis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl), dicyclopentadienyl-titanium-bis(2,3,5,6-tetrafluorophenyl), dicyclopentadienyl-titanium-bis(2,4,6-trifluorophenyl), dicyclopentadienyl-titanium-bis(2,6-difluorophenyl), dicyclopentadienyl-titanium-bis(2,4-difluorophenyl), bis(methylcyclopentadienyl)-titanium-bis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl), bis(methylcyclopentadienyl)-titanium-bis(2,3,5,6-tetrafluorophenyl), Examples thereof include bis(methylcyclopentadienyl)-titanium-bis(2,6-difluorophenyl), and dicyclopentadienyl-titanium-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl).

광라디칼 발생제로는, 또한, 1,3-디(tert-부틸디옥시카르보닐)벤조페논, 3,3’,4,4’-테트라키스(tert-부틸디옥시카르보닐)벤조페논, 3-페닐-5-이소옥사졸론, 2-메르캅토벤즈이미다졸, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-하이드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 및 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄온 등을 들 수 있다.Further examples of photoradical generators include 1,3-di(tert-butyldioxycarbonyl)benzophenone, 3,3',4,4'-tetrakis(tert-butyldioxycarbonyl)benzophenone, 3-phenyl-5-isoxazolone, 2-mercaptobenzimidazole, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, and 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone.

이들 광라디칼 중합제로는, 예를 들어 BASF사제, 상품명 IrgacureTPO(성분은 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드)(식(c1-1-1)), IGM RESINS사제, 상품명 Omnirad819(성분은 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드)(식(c1-1-2)), IGM RESINS사제, 상품명 Irgacure 184(성분은 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤)(식(c1-1-3))로서 입수할 수 있다.These photoradical polymerization agents can be obtained, for example, as Irgacure TPO (ingredient: 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide) (formula (c1-1-1)) manufactured by BASF, Omnirad 819 (ingredient: bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide) (formula (c1-1-2) manufactured by IGM RESINS, Irgacure 184 (ingredient: 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone) (formula (c1-1-3) manufactured by IGM RESINS.

[화학식 8][Chemical formula 8]

Figure 112025026044445-pct00008
Figure 112025026044445-pct00008

광산발생제는, 광조사에 의해 직접 또는 간접적으로 산을 발생하는 것이면 특별히 한정되지 않는다.There are no particular limitations on the photoacid generator as long as it generates acid directly or indirectly by light irradiation.

광산발생제의 구체예로는, 트리아진계 화합물, 아세토페논 유도체 화합물, 디설폰계 화합물, 디아조메탄계 화합물, 설폰산유도체 화합물, 요오도늄염, 설포늄염, 포스포늄염, 셀레늄염 등의 오늄염, 메탈로센 착체, 철아렌 착체 등을 이용할 수 있다.Specific examples of photoacid generators include triazine compounds, acetophenone derivative compounds, disulfone compounds, diazomethane compounds, sulfonic acid derivative compounds, onium salts such as iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, and selenium salts, metallocene complexes, and iron arene complexes.

상기 광산발생제로서 이용하는 오늄염은, 요오도늄염으로서 예를 들어 디페닐요오도늄클로라이드, 디페닐요오도늄트리플루오로메탄설포네이트, 디페닐요오도늄메실레이트, 디페닐요오도늄토실레이트, 디페닐요오도늄브로마이드, 디페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄헥사플루오로포스페이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄메실레이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄토실레이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄트리플루오로메탄설포네이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄테트라플루오로보레이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄클로라이드, 비스(p-클로로페닐)요오도늄클로라이드, 비스(p-클로로페닐)요오도늄테트라플루오로보레이트, 나아가 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄헥사플루오로포스페이트 등의 비스(알킬페닐)요오도늄염, 알콕시카르보닐알콕시-트리알킬아릴요오도늄염(예를 들어, 4-[(1-에톡시카르보닐-에톡시)페닐]-(2,4,6-트리메틸페닐)-요오도늄헥사플루오로포스페이트 등), 비스(알콕시아릴)요오도늄염(예를 들어, (4-메톡시페닐)페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 비스(알콕시페닐)요오도늄염)을 들 수 있다.The onium salt used as the photoacid generator is an iodonium salt, for example, diphenyliodonium chloride, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium mesylate, diphenyliodonium tosylate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium mesylate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium tosylate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium tetrafluoroborate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium chloride, Examples thereof include bis(alkylphenyl)iodonium salts such as bis(p-chlorophenyl)iodonium chloride, bis(p-chlorophenyl)iodonium tetrafluoroborate, and bis(4-t-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate, alkoxycarbonylalkoxy-trialkylaryliodonium salts (e.g., 4-[(1-ethoxycarbonyl-ethoxy)phenyl]-(2,4,6-trimethylphenyl)-iodonium hexafluorophosphate), and bis(alkoxyaryl)iodonium salts (e.g., bis(alkoxyphenyl)iodonium salts such as (4-methoxyphenyl)phenyliodonium hexafluoroantimonate).

설포늄염으로서 트리페닐설포늄클로라이드, 트리페닐설포늄브로마이드, 트리(p-메톡시페닐)설포늄테트라플루오로보레이트, 트리(p-메톡시페닐)설포늄헥사플루오로포스포네이트, 트리(p-에톡시페닐)설포늄테트라플루오로보레이트, 트리페닐설포늄트리플레이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로포스페이트 등의 트리페닐설포늄염이나, (4-페닐티오페닐)디페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, (4-페닐티오페닐)디페닐설포늄헥사플루오로포스페이트, 비스[4-(디페닐설포니오)페닐]설파이드-비스-헥사플루오로안티모네이트(ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド-ビス-ヘキサフルオロアンチモネ-ト), 비스[4-(디페닐설포니오)페닐]설파이드-비스-헥사플루오로포스페이트(ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド-ビス-ヘキサフルオロホスフェ-ト), (4-메톡시페닐)디페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트) 등의 설포늄염을 들 수 있다.As sulfonium salts, triphenylsulfonium chloride, triphenylsulfonium bromide, tri(p-methoxyphenyl)sulfonium tetrafluoroborate, tri(p-methoxyphenyl)sulfonium hexafluorophosphonate, tri(p-ethoxyphenyl)sulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, etc., triphenylsulfonium salts, (4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium hexafluoroantimonate, (4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium hexafluorophosphate, Examples of sulfonium salts include bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluoroantimonate, bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluorophosphate, and (4-methoxyphenyl)diphenylsulfonium hexafluoroantimonate.

포스포늄염으로서 트리페닐포스포늄클로라이드, 트리페닐포스포늄브로마이드, 트리(p-메톡시페닐)포스포늄테트라플루오로보레이트, 트리(p-메톡시페닐)포스포늄헥사플루오로포스포네이트, 트리(p-에톡시페닐)포스포늄테트라플루오로보레이트, 4-클로로벤젠디아조늄헥사플루오로포스페이트, 벤질트리페닐포스포늄헥사플루오로안티모네이트 등의 포스포늄염을 들 수 있다.Examples of phosphonium salts include triphenylphosphonium chloride, triphenylphosphonium bromide, tri(p-methoxyphenyl)phosphonium tetrafluoroborate, tri(p-methoxyphenyl)phosphonium hexafluorophosphonate, tri(p-ethoxyphenyl)phosphonium tetrafluoroborate, 4-chlorobenzenediazonium hexafluorophosphate, and benzyltriphenylphosphonium hexafluoroantimonate.

트리페닐셀레늄헥사플루오로포스페이트 등의 셀레늄염, (η5 또는 η6-이소프로필벤젠)(η5-시클로펜타디에닐)철(II)헥사플루오로포스페이트 등의 메탈로센 착체를 들 수 있다.Examples include selenium salts such as triphenylselenium hexafluorophosphate, and metallocene complexes such as (η5 or η6-isopropylbenzene)(η5-cyclopentadienyl)iron(II) hexafluorophosphate.

또한, 광산발생제로는 이하의 화합물도 이용할 수 있다.Additionally, the following compounds can be used as photo-generators.

[화학식 9][Chemical formula 9]

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Figure 112025026044445-pct00009

[화학식 10][Chemical Formula 10]

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Figure 112025026044445-pct00010

[화학식 11][Chemical Formula 11]

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Figure 112025026044445-pct00011

[화학식 12][Chemical Formula 12]

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Figure 112025026044445-pct00012

[화학식 13][Chemical Formula 13]

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Figure 112025026044445-pct00013

[화학식 14][Chemical Formula 14]

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Figure 112025026044445-pct00014

[화학식 15][Chemical Formula 15]

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Figure 112025026044445-pct00015

[화학식 16][Chemical Formula 16]

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Figure 112025026044445-pct00016

[화학식 17][Chemical Formula 17]

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광산발생제로는 설포늄염 화합물, 요오도늄염 화합물이 바람직하다. 그들의 음이온종으로는 CF3SO3 -, C4F9SO3 -, C8F17SO3 -, 캠퍼설폰산음이온, 토실산음이온, BF4 -, PF6 -, AsF6 - 및 SbF6 - 등을 들 수 있다. 특히 강산성을 나타내는 육불화인 및 육불화안티몬 등의 음이온종이 바람직하다.As photoacid generators, sulfonium salt compounds and iodonium salt compounds are preferable. Their anionic species include CF 3 SO 3 - , C 4 F 9 SO 3 - , C 8 F 17 SO 3 - , camphorsulfonic acid anion, tosylate anion, BF 4 - , PF 6 - , AsF 6 - and SbF 6 - . In particular, anionic species such as phosphorus hexafluoride and antimony hexafluoride that exhibit strong acidity are preferable.

본 발명의 피막형성 조성물은 필요에 따라 관용의 첨가제를 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 첨가제로는, 예를 들어, 안료, 착색제, 증점제, 증감제, 소포제, 도포성 개량제, 윤활제, 안정제(산화방지제, 열안정제, 내광안정제 등), 가소제, 용해촉진제, 충전제, 대전방지제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 단독으로 또는 2종 이상 조합해도 된다.The film-forming composition of the present invention may contain conventional additives as needed. Such additives include, for example, pigments, colorants, thickeners, sensitizers, anti-foaming agents, coating-improving agents, lubricants, stabilizers (antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, etc.), plasticizers, dissolution accelerators, fillers, antistatic agents, etc. These additives may be used alone or in combination of two or more.

본 발명의 피막형성 조성물의 도포방법으로는, 예를 들어, 플로우코팅법, 스핀코팅법, 스프레이코팅법, 스크린인쇄법, 캐스트법, 바코팅법, 커튼코팅법, 롤코팅법, 그래비어코팅법, 디핑법, 슬릿법 등을 들 수 있다.Examples of methods for applying the film-forming composition of the present invention include flow coating, spin coating, spray coating, screen printing, casting, bar coating, curtain coating, roll coating, gravure coating, dipping, and slitting.

본 발명에서는 광코팅 조성물(피막형성 조성물)을 기판 상에 도포하고 광조사에 의해 경화할 수 있다. 또한 광조사의 전후에 가열할 수도 있다.In the present invention, a photocoating composition (film-forming composition) can be applied onto a substrate and cured by light irradiation. Additionally, heating can be performed before or after light irradiation.

도막의 두께는, 경화물의 용도에 따라, 0.01μm~10mm 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들어 포토레지스트에 이용하는 경우는 0.05~10μm(특히 0.1~5μm) 정도로 할 수 있고, 프린트배선기판에 이용하는 경우는 5μm~5mm(특히 100μm~1mm) 정도로 할 수 있고, 광학박막에 이용하는 경우는 0.1~100μm(특히 0.3~50μm) 정도로 할 수 있다.The thickness of the coating film can be selected from a range of about 0.01 μm to 10 mm, depending on the intended use of the cured product. For example, when used as a photoresist, it can be about 0.05 to 10 μm (especially 0.1 to 5 μm), when used as a printed wiring board, it can be about 5 μm to 5 mm (especially 100 μm to 1 mm), and when used as an optical thin film, it can be about 0.1 to 100 μm (especially 0.3 to 50 μm).

투명성 피막을 얻는 경우에, 피막의 가시광선 투과율이 80% 이상, 또는 90% 이상, 전형적으로는 90~96%로 할 수 있다.When obtaining a transparent film, the visible light transmittance of the film can be 80% or more, or 90% or more, typically 90 to 96%.

광산발생제를 이용하는 경우의 조사 또는 노광하는 광은, 예를 들어 감마선, X선, 자외선, 가시광선 등일 수도 있고, 통상, 가시광 또는 자외선, 특히 자외선인 경우가 많다. 광의 파장은, 예를 들어 150~800nm, 바람직하게는 150~600nm, 더욱 바람직하게는 150~400nm 정도이다. 조사광량은, 도막의 두께에 따라 상이한데, 예를 들어 2~20000mJ/cm2, 바람직하게는 5~5000mJ/cm2 정도로 할 수 있다. 광원으로는, 노광하는 광선의 종류에 따라 선택할 수 있고, 예를 들어 자외선의 경우는 저압수은램프, 고압수은램프, 초고압수은램프, 중수소램프, 할로겐램프, 레이저광(헬륨-카드뮴 레이저, 엑시머 레이저 등) 등을 이용할 수 있다. 이러한 광조사에 의해, 상기 조성물의 경화반응이 진행된다.When using a photoacid generator, the irradiating or exposing light may be, for example, gamma rays, X-rays, ultraviolet rays, visible light, etc., and is usually visible light or ultraviolet rays, particularly ultraviolet rays in many cases. The wavelength of the light is, for example, about 150 to 800 nm, preferably about 150 to 600 nm, and more preferably about 150 to 400 nm. The irradiating light dose varies depending on the thickness of the coating film, and may be, for example, about 2 to 20,000 mJ/cm 2 , and preferably about 5 to 5,000 mJ/cm 2 . The light source can be selected according to the type of light to expose, and for example, in the case of ultraviolet rays, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a halogen lamp, a laser light (helium-cadmium laser, excimer laser, etc.) can be used. The curing reaction of the composition progresses by such light irradiation.

열산발생제를 이용하는 경우나, 광산발생제를 이용하여 광조사 후에 필요에 따라 행해지는 도막의 가열은, 예를 들어 60~350℃, 바람직하게는 100~300℃ 정도에서 행해진다. 가열시간은, 3초 이상(예를 들어, 3초~5시간 정도)의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들어, 5초~2시간, 바람직하게는 20초~30분 정도로 행할 수 있고, 통상은 1분~3시간(예를 들어, 5분~2.5시간) 정도로 행할 수 있다.When a thermal acid generator is used or when a photoacid generator is used, heating of the coating film, which is performed as needed after light irradiation, is performed at, for example, about 60 to 350°C, preferably about 100 to 300°C. The heating time can be selected from a range of 3 seconds or more (for example, about 3 seconds to 5 hours), and can be performed for, for example, about 5 seconds to 2 hours, preferably about 20 seconds to 30 minutes, and usually about 1 minute to 3 hours (for example, about 5 minutes to 2.5 hours).

나아가, 패턴이나 화상을 형성하는 경우(예를 들어, 프린트배선기판 등을 제조하는 경우), 기재 상에 형성한 도막을 패턴노광할 수도 있고, 이 패턴노광은, 레이저광의 주사(走査)에 의해 행할 수도 있고, 포토마스크를 개재하여 광조사함으로써 행할 수도 있다. 이러한 패턴노광에 의해 생성한 비조사영역(미노광부)을 현상제로 현상(또는 용해)함으로써 패턴 또는 화상을 형성할 수 있다.Furthermore, when forming a pattern or image (for example, when manufacturing a printed wiring board, etc.), the film formed on the substrate may be subjected to pattern exposure, and this pattern exposure may be performed by scanning laser light or by irradiating with light through a photomask. By developing (or dissolving) the unirradiated area (unexposed area) created by such pattern exposure with a developer, a pattern or image can be formed.

현상액으로는 알칼리 수용액이나 유기용제를 이용할 수 있다.An alkaline aqueous solution or an organic solvent can be used as the developer.

알칼리 수용액으로는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 알칼리금속 수산화물의 수용액, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 콜린 등의 수산화4급암모늄의 수용액, 에탄올아민, 프로필아민, 에틸렌디아민 등의 아민 수용액을 들 수 있다.Examples of alkaline aqueous solutions include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium carbonate, and sodium carbonate; aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and choline; and aqueous solutions of amines such as ethanolamine, propylamine, and ethylenediamine.

상기 알칼리현상액은 10질량% 이하의 수용액인 것이 일반적이고, 바람직하게는 0.1~3.0질량%의 수용액 등이 이용된다. 나아가 상기 현상액에 알코올류나 계면활성제를 첨가하여 사용할 수도 있고, 이들은 각각, 현상액 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.05~10질량부이다.The above alkaline developer is generally an aqueous solution of 10 mass% or less, and preferably an aqueous solution of 0.1 to 3.0 mass% is used. Furthermore, alcohols or surfactants may be added to the developer and used, and each of these is preferably used in an amount of 0.05 to 10 mass parts per 100 mass parts of the developer.

이 중에서, 수산화테트라메틸암모늄 0.1~2.38질량% 수용액을 이용할 수 있다.Among these, a 0.1 to 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide can be used.

또한, 현상액으로서의 유기용제는 일반적인 유기용제를 이용하는 것이 가능하며, 예를 들어 아세톤, 아세토니트릴, 톨루엔, 디메틸포름아미드, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜에틸에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르, 프로필렌글리콜부틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜부틸에테르아세테이트, 유산에틸, 시클로헥사논 등을 들 수 있고, 이들 1종 또는 2종 이상의 혼합물로서 이용할 수 있다. 특히 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 유산에틸 등은 바람직하게 사용할 수 있다.In addition, as the organic solvent as the developer, it is possible to use a general organic solvent, and examples thereof include acetone, acetonitrile, toluene, dimethylformamide, methanol, ethanol, isopropanol, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, propylene glycol butyl ether acetate, ethyl lactate, cyclohexanone, etc., and these can be used as one type or a mixture of two or more types. In particular, propylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, etc. can be preferably used.

본 발명에서는 현상 후의 기판과의 밀착성을 향상시킬 목적으로, 밀착촉진제를 첨가할 수 있다. 이들 밀착촉진제는 트리메틸클로로실란, 디메틸비닐클로로실란, 메틸디페닐클로로실란, 클로로메틸디메틸클로로실란 등의 클로로실란류, 트리메틸메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 메틸디메톡시실란, 디메틸비닐에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 페닐트리에톡시실란 등의 알콕시실란류, 헥사메틸디실라잔, N,N’-비스(트리메틸실릴)우레아, 디메틸트리메틸실릴아민, 트리메틸실릴이미다졸 등의 실라잔류, 비닐트리클로로실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-(N-피페리디닐)프로필트리메톡시실란 등의 실란류, 벤조트리아졸, 벤즈이미다졸, 인다졸, 이미다졸, 2-메르캅토벤즈이미다졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 2-메르캅토벤조옥사졸, 우라졸, 티오우라실, 메르캅토이미다졸, 메르캅토피리미딘 등의 복소환상 화합물이나, 1,1-디메틸우레아, 1,3-디메틸우레아 등의 요소, 또는 티오요소 화합물을 들 수 있다. 상기 밀착촉진제 중 1종 또는 2종류 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들 밀착촉진제의 첨가량은 고형분 중에서, 통상 18질량% 이하, 바람직하게는 0.0008~9질량%, 보다 바람직하게는 0.04~9질량%이다.In the present invention, in order to improve adhesion to the substrate after development, an adhesion accelerator may be added. These adhesion promoters include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, and chloromethyldimethylchlorosilane; alkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane; silazanes such as hexamethyldisilazane, N,N'-bis(trimethylsilyl)urea, dimethyltrimethylsilylamine, and trimethylsilylimidazole; silanes such as vinyltrichlorosilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-(N-piperidinyl)propyltrimethoxysilane; Examples thereof include heterocyclic compounds such as benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, and mercaptopyrimidine; ureas such as 1,1-dimethylurea and 1,3-dimethylurea; and thiourea compounds. One or two or more of the above adhesion promoters can be used in combination. The amount of these adhesion promoters to be added is usually 18 mass% or less, preferably 0.0008 to 9 mass%, and more preferably 0.04 to 9 mass%, based on the solid content.

본 발명에서는 증감제를 포함하고 있을 수도 있다. 사용할 수 있는 증감제로는, 안트라센, 페노티아젠(フェノチアゼン), 페릴렌, 티오크산톤, 벤조페논티오크산톤 등을 들 수 있다. 나아가, 증감색소로는, 티오피릴륨염계 색소, 메로시아닌계 색소, 퀴놀린계 색소, 스티릴퀴놀린계 색소, 케토쿠마린계 색소, 티오크산텐계 색소, 크산텐계 색소, 옥소놀계 색소, 시아닌계 색소, 로다민계 색소, 피릴륨염계 색소 등이 예시된다. 특히 바람직한 것은, 안트라센계의 증감제이며, 양이온 경화촉매(감방사성 양이온 중합개시제)와 병용함으로써, 감도가 비약적으로 향상함과 함께, 라디칼 중합개시기능도 갖고 있으며, 본 발명의 양이온 경화시스템과 라디칼 경화시스템을 병용하는 하이브리드 타입에서는, 촉매종을 심플하게 할 수 있다. 구체적인 안트라센의 화합물로는, 디부톡시안트라센, 디프로폭시안트라퀴논 등이 유효하다. 증감제의 첨가량은 고형분 중에서, 0.01~20질량%, 바람직하게는 0.01~10질량%의 비율로 사용된다.The present invention may contain a sensitizer. Examples of sensitizers that can be used include anthracene, phenothiazene, perylene, thioxanthone, benzophenonethioxanthone, and the like. Furthermore, examples of sensitizing dyes include thiopyrylium salt-based pigments, merocyanine-based pigments, quinoline-based pigments, styrylquinoline-based pigments, ketocoumarin-based pigments, thioxanthene-based pigments, xanthene-based pigments, oxonol-based pigments, cyanine-based pigments, rhodamine-based pigments, and pyrylium salt-based pigments. An anthracene-based sensitizer is particularly preferable, and when used in combination with a cationic curing catalyst (radiosensitive cationic polymerization initiator), the sensitivity is dramatically improved and it also has a radical polymerization initiation function, and in the hybrid type that uses the cationic curing system and the radical curing system of the present invention in combination, the catalyst species can be simplified. As specific anthracene compounds, dibutoxyanthracene, dipropoxyanthraquinone, etc. are effective. The amount of the sensitizer added is 0.01 to 20 mass%, preferably 0.01 to 10 mass%, based on the solid content.

본 발명의 조성물을 광라디칼 발생제, 열라디칼 발생제, 광산발생제 또는 열산발생제를 이용하여 광경화 또는 열경화시키는 것이 가능하다. 광산발생제 또는 열산발생제를 이용하는 경우는, 예를 들어 통상 이용되는 에폭시의 경화제(예를 들어 아민이나 산무수물)를 이용하지 않거나 또는 그들을 이용했다고 하더라도 극단적으로 그들의 함유량이 적으므로, 본 조성물의 보존안정성이 좋아진다.It is possible to photo-cure or thermally cure the composition of the present invention using a photo-radical generator, a thermal radical generator, a photoacid generator, or a thermal acid generator. In the case of using a photoacid generator or a thermal acid generator, for example, a curing agent for epoxy commonly used (e.g., an amine or an acid anhydride) is not used, or even if it is used, the content thereof is extremely low, so that the preservation stability of the composition is improved.

상기 조성물은 광양이온 중합성에 적용하는 것을 발견하였다. 종래품의 액상 에폭시 화합물(예를 들어 에폭시시클로헥실환을 갖는 지환식 에폭시 화합물)보다도 높은 경화속도를 갖는다. 경화속도가 빠르므로 산발생제 첨가량의 저감이나, 약산계 산발생제의 사용도 가능하다. 산발생제의 저감은 UV조사 후에도 산활성종이 잔존하는 경우가 있어 금속부식방지에 있어서 중요하다. 경화속도가 빠르므로 후막경화가 가능하다.The composition was found to be applicable to photocationic polymerization. It has a higher curing speed than conventional liquid epoxy compounds (e.g., alicyclic epoxy compounds having an epoxycyclohexyl ring). Since the curing speed is fast, it is possible to reduce the amount of acid generator added or to use a weak acid type acid generator. Reduction of acid generator is important for preventing metal corrosion because acid-active species may remain even after UV irradiation. Since the curing speed is fast, thick film curing is possible.

UV조사에 의한 경화는 열에 약한 재료(기재)에 적용할 수 있다.Curing by UV irradiation can be applied to materials (substrates) that are weak to heat.

본건 발명의 피막형성 조성물을 이용한 열경화재료, 광경화재료는 저유전율, 저유전정접, 속경성, 높은 투명성, 경화수축이 작은 등의 특징을 갖고 전자부품, 광학부품(반사방지막), 정밀기구부품의 피복이나 접착에 이용할 수 있다. 예를 들어 휴대전화기나 카메라의 렌즈, 발광다이오드(LED), 반도체레이저(LD) 등의 광학소자, 액정패널, 바이오칩, 카메라의 렌즈나 프리즘 등의 부품, PC 등의 하드디스크의 자기부품, CD, DVD플레이어의 픽업(디스크로부터 반사되어 오는 광정보를 입력하는 부분), 스피커의 콘과 코일, 모터의 자석, 회로기판, 전자부품, 자동차 등의 엔진 내부의 부품 등의 접착에 이용할 수 있다.The thermosetting material and photocurable material using the film-forming composition of the present invention have the characteristics of low permittivity, low dielectric tangent, fast curing, high transparency, and small curing shrinkage, and can be used for covering or bonding electronic components, optical components (anti-reflection films), and precision mechanical components. For example, they can be used for bonding optical components such as lenses for mobile phones or cameras, light-emitting diodes (LEDs), and semiconductor lasers (LDs), liquid crystal panels, biochips, lenses or prisms for cameras, magnetic components for hard disks for PCs, CD and DVD player pickups (parts that input optical information reflected from a disk), cones and coils for speakers, magnets for motors, circuit boards, electronic components, and internal engine components for automobiles.

자동차 바디, 램프나 전화제품, 건재, 플라스틱 등의 표면보호를 위한 하드코트재용으로는, 예를 들어 자동차, 바이크의 바디, 헤드라이트의 렌즈나 미러, 안경의 플라스틱렌즈, 휴대전화기, 게임기, 광학필름, ID카드 등에의 적용이 가능하다.As a hard coat material for surface protection of automobile bodies, lamps or telephone products, building materials, plastics, etc., it can be applied to, for example, automobile and motorcycle bodies, headlight lenses or mirrors, plastic lenses for glasses, mobile phones, game consoles, optical films, ID cards, etc.

알루미늄 등의 금속, 플라스틱 등에 인쇄하는 잉크재료용으로는, 신용카드, 회원증 등의 카드류, 전화제품이나 OA기기의 스위치, 키보드에의 인쇄용 잉크, CD, DVD 등에의 잉크젯 프린터용 잉크에의 적용을 들 수 있다.Examples of ink materials for printing on metals such as aluminum, plastics, etc. include ink for printing on cards such as credit cards and membership cards, switches and keyboards of telephone products or OA devices, and ink for inkjet printers for CDs, DVDs, etc.

3차원 CAD와 조합하여 수지를 경화하여 복잡한 입체물을 만드는 기술이나, 공업제품의 모델제작 등의 광조형에의 적용, 광화이버의 코팅, 접착, 광도파로, 후막레지스트 등에의 적용을 들 수 있다.Examples include technology for making complex three-dimensional objects by curing resin in combination with 3D CAD, application to stereolithography such as model making for industrial products, and application to coating and bonding of optical fibers, optical waveguides, and thick film resists.

또한, 본 발명의 피막형성 조성물은, 반사방지막, 반도체 봉지재료, 전자재료용 접착제, 프린트배선 기판재료, 층간절연막 재료, 반도체용의 버퍼코트제, 에나멜절연재, 파워모듈용 봉지재 등의 전자재료용 절연수지나 발전기코일, 변압기코일, 가스절연 개폐장치 등의 고전압기기에 사용되는 절연수지로서 호적하게 사용할 수 있다.In addition, the film-forming composition of the present invention can be suitably used as an insulating resin for electronic materials such as an antireflection film, a semiconductor encapsulating material, an adhesive for electronic materials, a printed wiring substrate material, an interlayer insulating film material, a buffer coat agent for semiconductors, an enamel insulating material, an encapsulating material for power modules, or an insulating resin used in high-voltage devices such as generator coils, transformer coils, and gas-insulated switchgear.

본 발명의 중공 실리카졸은 하기 (I)공정~(II)공정을 포함하여 제조할 수 있다.The hollow silica sol of the present invention can be manufactured by including the following processes (I) to (II).

(I)공정: 중공 실리카졸을 준비하는 공정,(I) Process: Process for preparing hollow silica sol;

(II)공정: (I)공정의 중공 실리카졸에, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 조정하는 공정에 의해 중공 실리카졸을 얻을 수 있다.(II) Process: A hollow silica sol can be obtained by a process of adjusting the molar ratio of monovalent alkali metal ions to SiO 2 of the hollow silica particles in the hollow silica sol of the process (I) to 7.12×10 -6 to 285×10 -6 , converted into M 2 O (where M represents a monovalent alkali metal atom).

상기 (II)공정에서 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온을 이용하는 것이 바람직하다.In the above process (II), it is preferable to use sodium ion as the monovalent alkali metal ion.

상기 (II)공정에서 나트륨이온함유량의 조정이, (I)공정에서 얻어진 중공 실리카졸을 양이온교환수지에 접촉하는 것, 또는 나트륨원을 첨가함으로써 행할 수 있다. 상기 (II)공정에서 나트륨원의 첨가가 수산화나트륨이며, 수산화나트륨 수용액으로서 첨가하는 것이 바람직하다.In the above process (II), the sodium ion content can be adjusted by contacting the hollow silica sol obtained in the process (I) with a cation exchange resin, or by adding a sodium source. In the above process (II), the sodium source added is sodium hydroxide, and it is preferable to add it as a sodium hydroxide aqueous solution.

공정(I) 및 공정(II)의 분산매가, 물, 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 또는 에스테르를 이용할 수 있다. 이들 분산매는 상기 서술한 용매를 예시할 수 있다.The dispersion medium of process (I) and process (II) can use water, alcohol having 1 to 10 carbon atoms, ketone, ether, amide, urea, or ester. These dispersion mediums can be exemplified by the solvents described above.

본 발명에서는 상기 (I)공정, (II)공정, 또는 양 공정에서 하기 (i) 내지 (iv)로부터 선택되는 적어도 하나의 공정을 부가할 수 있다.In the present invention, at least one process selected from the following (i) to (iv) may be added to the above process (I), process (II), or both processes.

(i): 중공 실리카졸에 아민을 첨가하는 것,(i): Adding amine to hollow silica sol,

(ii): 알루미늄원으로서 알루민산나트륨을 첨가하고 가열하여 중공 실리카입자에 알루미노실리케이트 사이트를 형성하는 것,(ii): Adding sodium aluminate as an aluminum source and heating to form aluminosilicate sites in hollow silica particles;

(iii): 분산매를 다른 분산매로 치환하는 것,(iii): Replacing the dispersion medium with another dispersion medium;

(iv): 중공 실리카입자를 추가로 식(1) 및 식(2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물로 피복하는 것을 들 수 있다.(iv): A method may further include coating hollow silica particles with at least one silane compound selected from the group consisting of formulae (1) and (2).

그리고 본 발명에서는, 제조시의 동적 광산란법 입자경에 비해 증대한 동적 광산란법 입자경의 값을 갖는 중공 실리카졸에, 이 중공 실리카졸 중의 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 첨가하고, 증대한 동적 광산란법 입자경값을 저하시키는 것에 의한, 외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자를 포함하는 중공 실리카졸의 안정화방법을 제공할 수 있다. 상기 안정화방법에 있어서, 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온을 이용할 수 있다.And in the present invention, a method for stabilizing a hollow silica sol including hollow silica particles having a space inside an outer shell can be provided, by adding a monovalent alkali metal ion in a molar ratio of 7.12 ×10 -6 to 285×10 -6 , converted to M 2 O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom), to a hollow silica sol having a dynamic light scattering particle diameter value increased compared to the dynamic light scattering particle diameter at the time of manufacturing, to lower the increased dynamic light scattering particle diameter value. In the stabilization method, the monovalent alkali metal ion can utilize sodium ion.

(ii)공정의 중공 실리카졸은 수성 졸에, 알루미늄 화합물을 중공 실리카입자의 1g당, 0.0001~0.5g을 첨가하고, 40~260℃에서, 0.1~24시간의 가열을 행하는 공정이다. (ii)공정에서의 알루미늄 화합물을 중공 실리카입자의 1g당의 첨가량은, 0.0001~0.5g, 또는 0.001~0.1g, 또는 0.001~0.05g의 범위에서 첨가할 수 있다. 그리고 (ii)공정에서의 가열온도는 40~260℃, 또는 50~260℃, 또는 60~240℃인데, 비수열처리의 경우는 40~100℃ 미만, 또는 50~100℃ 미만, 또는 60~100℃ 미만으로 이용되고, 수열처리의 경우는 100~260℃, 또는 150~240℃에서 행할 수 있다. (ii)공정에서의 가열시간은 0.1~48시간, 또는 0.1~24시간, 또는 0.1~10시간, 또는 1~10시간의 범위에서 행할 수 있다.(ii) The hollow silica sol of the process is a process in which 0.0001 to 0.5 g of an aluminum compound is added per 1 g of hollow silica particles to an aqueous sol, and heating is performed at 40 to 260°C for 0.1 to 24 hours. The amount of the aluminum compound added per 1 g of hollow silica particles in the process (ii) can be in the range of 0.0001 to 0.5 g, or 0.001 to 0.1 g, or 0.001 to 0.05 g. And (ii) the heating temperature in the process is 40 to 260°C, or 50 to 260°C, or 60 to 240°C, but in the case of non-aqueous heat treatment, it is used at less than 40 to 100°C, or less than 50 to 100°C, or less than 60 to 100°C, and in the case of hydrothermal treatment, it can be performed at 100 to 260°C, or 150 to 240°C. (ii) The heating time in the process can be performed in the range of 0.1 to 48 hours, or 0.1 to 24 hours, or 0.1 to 10 hours, or 1 to 10 hours.

(I)공정에서 이용되는 중공 실리카입자는 실리카의 외각을 갖고, 외각의 내측에 공간을 갖는 것이다. 중공 실리카는 수성 분산매 중에서 이른바 템플릿이라 불리는 코어에 상당하는 부분의 표면에, 실리카를 주성분으로 하는 외각을 형성하고, 코어에 상당하는 부분을 제거하는 방법으로 얻어진다. 상기 템플릿은 유기물(예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 폴리스티렌, 폴리에스테르 등의 친수성 유기수지입자)을 이용하는 방법과, 무기물(예를 들어, 탄산칼슘, 알루민산나트륨 등의 친수성 무기 화합물입자)을 이용하는 방법이 있다.(I) The hollow silica particles used in the process have an outer shell of silica and a space on the inside of the outer shell. The hollow silica is obtained by forming an outer shell mainly composed of silica on the surface of a portion corresponding to the core, called a template, in an aqueous dispersion medium, and removing the portion corresponding to the core. The template may be a method using an organic substance (e.g., a hydrophilic organic resin particle such as polyethylene glycol, polystyrene, or polyester) or a method using an inorganic substance (e.g., a hydrophilic inorganic compound particle such as calcium carbonate or sodium aluminate).

(I)공정에 이용하는 원료가 되는 중공 실리카 수성 졸이, 수성 매체 중에서 100℃ 미만, 예를 들어 20~100℃ 미만, 또는 40~100℃ 미만, 또는 50~100℃ 미만의 가열온도를 경유한 비수열처리 중공 실리카 수성 졸을 사용할 수 있다.(I) The hollow silica aqueous sol used as a raw material in the process may be a non-aqueous heat-treated hollow silica aqueous sol that has undergone a heating temperature of less than 100°C in an aqueous medium, for example, less than 20 to less than 100°C, or less than 40 to less than 100°C, or less than 50 to less than 100°C.

또한, (I)공정에 이용하는 중공 실리카 수성 졸이, 수성 매체 중에서 100℃~240℃, 또는 110~240℃의 가열온도를 경유한 수열처리 중공 실리카 수성 졸을 사용할 수 있다.In addition, the hollow silica aqueous sol used in the (I) process may be a hollow silica aqueous sol that has been heat-treated in an aqueous medium at a heating temperature of 100°C to 240°C, or 110 to 240°C.

본 발명에 이용되는 원료의 중공 실리카졸은, 비수열처리 중공 실리카 수성 졸, 수열처리 중공 실리카 수성 졸, 또는 그들의 혼합물을 이용할 수 있다. 이는 중공 실리카입자의 외각에 알루미노실리케이트 사이트를 형성하는데, 알루미노실리케이트 사이트는 알칼리금속을 유지하는 경우가 있으므로, 리칭법에 의해 측정한 알루미늄원자가 중공 실리카입자 표면에 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 100~20000ppm/SiO2로 결합함에 있어서, 원료의 중공 실리카졸을 선택할 수 있다.The hollow silica sol of the raw material used in the present invention can be a non-thermal treatment hollow silica aqueous sol, a thermal treatment hollow silica aqueous sol, or a mixture thereof. This forms an aluminosilicate site on the outer shell of the hollow silica particles, and since the aluminosilicate site sometimes retains an alkali metal, the hollow silica sol of the raw material can be selected when the aluminum atoms measured by the leaching method are bonded to the surface of the hollow silica particles at 100 to 20,000 ppm/SiO 2 based on the mass of SiO 2 of the hollow silica particles in terms of Al 2 O 3 .

(ii)공정에서는 중공 실리카 수성 졸에 알루미늄 화합물을 첨가한다. 알루미늄 화합물은 고체상, 또는 수용액의 형태로 중공 실리카 수성 졸에 첨가할 수 있다.(ii) In the process, an aluminum compound is added to the hollow silica aqueous sol. The aluminum compound can be added to the hollow silica aqueous sol in the form of a solid or an aqueous solution.

(ii)공정에서 이용하는 알루미늄 화합물이, 알루민산염, 알루미늄알콕사이드, 및 그들의 가수분해물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 알루미늄 화합물이며, 그들을 포함하는 수용액으로서 사용할 수 있다. 알루민산염으로는 알루민산나트륨, 알루민산칼륨, 알루민산칼슘, 알루민산마그네슘, 알루민산암모늄, 알루민산아민염 등을 들 수 있다. 알루미늄알콕사이드로는 알루미늄이소프로폭사이드, 알루미늄부톡사이드 등을 들 수 있다. 특히 알루민산염은 바람직하게 이용할 수 있다.(ii) The aluminum compound used in the process is at least one aluminum compound selected from the group consisting of aluminates, aluminum alkoxides, and hydrolyzates thereof, and can be used as an aqueous solution containing them. Examples of the aluminates include sodium aluminate, potassium aluminate, calcium aluminate, magnesium aluminate, ammonium aluminate, and aluminate amine salts. Examples of the aluminum alkoxides include aluminum isopropoxide, aluminum butoxide, and the like. In particular, aluminates can be preferably used.

이들 알루미늄 화합물은 수용액의 형태로 (I)공정에서 얻어진 중공 실리카 수성 졸에 첨가하는데, 그 알루미늄 화합물의 수용액의 농도는 0.01~20질량%, 또는 0.1~10질량%, 또는 0.5~5질량%의 범위에서 이용된다. 첨가는 (I)공정에서 얻어진 중공 실리카 수성 졸의 교반하에서 행해질 수 있다. 첨가시간은 가열 전에 첨가를 완료할 수도 있는데, 가열시간 전체에 걸쳐 첨가할 수 있다.These aluminum compounds are added in the form of an aqueous solution to the hollow silica aqueous sol obtained in process (I), and the concentration of the aqueous solution of the aluminum compounds is used in the range of 0.01 to 20 mass%, or 0.1 to 10 mass%, or 0.5 to 5 mass%. The addition can be performed under stirring of the hollow silica aqueous sol obtained in process (I). The addition time can be completed before heating, or the addition can be performed throughout the heating time.

알루미늄 화합물이 중공 실리카입자에 원하는 양 함침하는 것은, (ii)공정에서의 처리온도에 의존하는 것이 있고, 상기 온도범위에서 가열처리할 필요가 있다.The desired amount of aluminum compound impregnated into the hollow silica particles depends on the processing temperature in the (ii) process, and heat treatment is required within the above temperature range.

(i)공정에서는, 추가로 아민을 첨가하는 공정을 포함할 수 있다. 아민은 상기 서술한 아민을 첨가할 수 있고, 중공 실리카졸 중에 상기 범위에서 함유할 수 있다.(i) The process may further include a process of adding an amine. The amine may be the amine described above, and may be contained in the hollow silica sol within the above range.

상기 (ii)공정이 상기 알루미늄 화합물, 또는 상기 알루미늄 화합물과 아민 및 중성염으로 이루어지는 적어도 1종의 첨가제를 첨가하여 가열처리를 행한 후에, 양이온교환수지와 접촉하는 공정, 산을 첨가하는 공정, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 양이온교환수지는 H형의 강산성 양이온교환수지이며, 또한 그 후에 음이온교환수지와 접촉시킬 수도 있다. 산은 황산, 질산, 염산, 인산 등의 무기산, 또는 구연산, 아세트산, 사과산, 유산, 석신산, 주석산, 부티르산, 푸마르산, 프로피온산, 포름산 등의 유기산을 첨가할 수 있다.The above (ii) process may include a step of adding the aluminum compound, or at least one additive consisting of the aluminum compound and an amine and a neutral salt, and performing a heat treatment, and then contacting the aluminum compound with a cation exchange resin, a step of adding an acid, or a combination thereof. The cation exchange resin is a strongly acidic cation exchange resin of the H type, and may also be contacted with an anion exchange resin thereafter. The acid may be an inorganic acid such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid, or an organic acid such as citric acid, acetic acid, malic acid, lactic acid, succinic acid, tartaric acid, butyric acid, fumaric acid, propionic acid, or formic acid.

본 발명에서는 상기 (ii)공정이, 상기 알루미늄 화합물(예를 들어 알루민산나트륨)을 첨가하여 100~240℃에서 0.1~48시간의 가열처리를 행한 후에, 산(예를 들어, 황산, 질산, 염산)을 첨가하고, 양이온교환수지와 접촉시키는 공정을 행할 수 있다. 상기 산의 첨가는 가열처리에 의해 입자 중에 도프되지 않았던 알루미늄함유성분이나, 입자 중에 포함되어 있던 금속불순물을 액 중에 용출시키는 리칭조작이며, 그들 금속함유성분을 양이온교환수지로 제거하는 조작이고, 나아가 40~100℃에서 0.1~48시간의 가열숙성한 후에, 재차 양이온교환수지와 접촉시키는 공정을 행할 수 있다.In the present invention, the step (ii) may be performed by adding the aluminum compound (e.g., sodium aluminate), performing a heat treatment at 100 to 240°C for 0.1 to 48 hours, then adding an acid (e.g., sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid), and bringing the resultant into contact with a cation exchange resin. The addition of the acid is a leaching operation that dissolves aluminum-containing components that were not doped into the particles by the heat treatment, or metal impurities contained in the particles, into the liquid, and is an operation to remove these metal-containing components with the cation exchange resin. Furthermore, a step of heating and maturing at 40 to 100°C for 0.1 to 48 hours, and then bringing the resultant into contact with the cation exchange resin again may be performed.

(iii)공정으로서, 추가로 중공 실리카의 수성 졸의 수성 매체를, 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 또는 에스테르로 용매치환하는 공정,(iii) As a process, a process of additionally solvent-substituting the aqueous medium of the aqueous sol of hollow silica with an alcohol, ketone, ether, or ester having 1 to 10 carbon atoms;

추가로 상기 식(1) 및 식(2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물을 첨가하고, 가열하는 (iv)공정을 포함할 수 있다.Additionally, the process (iv) may include adding at least one silane compound selected from the group consisting of formulae (1) and (2) and heating.

상기 (iii)공정 및 (iv)공정이, 상기 (ii)공정의 종료 후에, (iii)공정에서 탄소원자수 1~10의 알코올로 용매치환한 후에, (iv)공정에서 상기 식(1) 및 식(2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물을 첨가하고, 가열한 후에, 추가로 탄소원자수 1~10의 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 또는 에스테르로 용매치환하는 공정으로 할 수 있다.The above processes (iii) and (iv) may be performed by, after completion of the above process (ii), performing solvent replacement with an alcohol having 1 to 10 carbon atoms in the process (iii), adding at least one silane compound selected from the group consisting of formulae (1) and (2) in the process (iv), heating, and then further performing solvent replacement with a ketone, ether, amide, urea, or ester having 1 to 10 carbon atoms.

상기 중공 실리카졸의 제조방법을 이용함으로써, 이 졸에 포함되는 중공 실리카입자의 표면전하를 조정할 수 있다.By using the above method for producing a hollow silica sol, the surface charge of the hollow silica particles contained in the sol can be adjusted.

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 보다 상세히 설명하는데, 본 발명은 하기의 실시예로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples are shown and the present invention is described in more detail, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예, 및 비교예에서 사용한 중공 실리카졸은 이하와 같다.The hollow silica sol used in the examples and comparative examples is as follows.

[중공 실리카졸][Hollow silica sol]

수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D, 중공 실리카 수성 졸이, 수성 매체 중에서 100℃~240℃의 가열온도를 경유한 것, pH9.3, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 실리카농도 20질량%, 함유Na량: 14ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 6.64×10-6몰/SiO2)Water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D, hollow silica aqueous sol, heated at a temperature of 100°C to 240°C in an aqueous medium, pH 9.3, particle size by dynamic light scattering method: 55 nm, average primary particle size by TEM observation: 43 nm, TEM-converted specific surface area (D) of 63 m 2 /g, specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, silica concentration of 20 mass%, content of Na: 14 ppm/SiO 2 , i.e., the content of Na 2 O is 6.64×10 -6 mol/SiO 2 as a molar ratio of Na 2 O to SiO 2 )

[염기성 화합물][basic compound]

수산화나트륨 수용액(관동화학(주), 상품명: 4mol/L 수산화나트륨용액)Sodium hydroxide solution (Kwandong Chemical Co., Ltd., Product name: 4 mol/L sodium hydroxide solution)

디에탄올아민(도쿄화성공업(주), 상품명: 디에탄올아민)Diethanolamine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Trade Name: Diethanolamine)

이하의 방법에 따라, 수분산 중공 실리카졸, 실시예 및 비교예에서 조제한 실리카입자의 분산액, 그리고 이 분산액 제조공정 중의 중공 실리카졸 및 분산액의 물성을 측정 및 평가하였다.According to the following method, the properties of the water-dispersed hollow silica sol, the dispersions of silica particles prepared in the examples and comparative examples, and the hollow silica sol and dispersions during the process of manufacturing the dispersions were measured and evaluated.

[실리카(SiO2)농도의 측정][Measurement of silica (SiO 2 ) concentration]

수분산 중공 실리카졸, 메탄올분산 중공 실리카졸 및 이 메탄올분산 중공 실리카졸 제조공정 중의 중공 실리카졸, 그리고 표면수식 실리카입자의 분산액의 실리카농도는, 이들 중공 실리카졸 또는 분산액을 도가니에 취하고, 가열에 의해 용매를 제거한 후, 1000℃에서 소성하고, 소성잔분을 계량하여 산출하였다.The silica concentration of the hollow silica sol dispersed in water, the hollow silica sol dispersed in methanol, and the hollow silica sol during the manufacturing process of the methanol-dispersed hollow silica sol, and the dispersion of surface-modified silica particles were calculated by placing the hollow silica sol or dispersion in a crucible, removing the solvent by heating, calcining at 1000°C, and weighing the calcination residue.

[pH의 측정][pH measurement]

pH미터(동아디케이케이(주)제, 상품명: MM-43X)를 이용하여, 25℃에서 측정하였다.The measurement was made at 25℃ using a pH meter (manufactured by Dong-A DKK Co., Ltd., product name: MM-43X).

메탄올졸 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르졸 등의 물과 임의로 혼합할 수 있는 유기용매에 대해서는, 순수와 졸을 질량비 1:1로 혼합한 용액으로 측정하고, 메틸에틸케톤졸 등의 물에의 용해도가 낮은 유기용매 졸에 대해서는, 순수와 메탄올과 그 유기용매 졸을 질량비 1:1:1로 혼합한 용액으로 하여 측정하였다.For organic solvents that can be mixed freely with water, such as methanol sol and propylene glycol monomethyl ether sol, measurements were made using a solution in which pure water and the sol were mixed in a mass ratio of 1:1, and for organic solvent sols with low solubility in water, such as methyl ethyl ketone sol, measurements were made using a solution in which pure water, methanol, and the organic solvent sol were mixed in a mass ratio of 1:1:1.

[수분의 측정][Moisture measurement]

유기용매 분산 졸의 수분은, 칼피셔적정법으로 측정하였다.The moisture content of the organic solvent dispersion sol was measured using the Karl Fischer titration method.

[함유Na량의 분석방법][Method for analyzing sodium content]

중공 실리카졸을 건조하여 얻어진 분말 0.2g을, 48질량% 불화수소산용액 20mL에 의한 처리로 실리카성분을 제거하고, 잔사를 0.1몰/리터(N/10) 질산 수용액 20mL에 용해시켰다. 얻어진 수용액 중의 Na의 함유량을, ICP-OES분석장치 상품명 CIROS120 E0P((주)리가쿠제)를 사용하여 측정하고, Si의 함유량으로 나눔으로써, 실리카입자 전체에 있어서의 Na의 함유량을 구하였다.0.2 g of the powder obtained by drying the hollow silica sol was treated with 20 mL of a 48 mass% hydrofluoric acid solution to remove the silica component, and the residue was dissolved in 20 mL of a 0.1 mol/liter (N/10) nitric acid aqueous solution. The content of Na in the obtained aqueous solution was measured using an ICP-OES analyzer (trade name CIROS120 E0P (Rigaku Corporation)), and the content of Na in the entire silica particles was obtained by dividing it by the content of Si.

[동적 광산란법(DLS) 입자경의 측정][Measurement of particle size using dynamic light scattering (DLS)]

동적 광산란법 입자경은, 동적 광산란법 입자경 측정장치(스펙트리스사제, 상품명: 제타사이저나노)에 의해 측정하였다. 동적 광산란법 입자경으로서, Z평균입자경을 채용하였다.The particle size of the dynamic light scattering method was measured using a dynamic light scattering method particle size measuring device (Spectris, product name: Zetasizer Nano). The Z-average particle size was adopted as the dynamic light scattering method particle size.

[질소흡착법(BET법)의 비표면적(C)(SN2)의 측정][Measurement of specific surface area (C)(S N2 ) by nitrogen adsorption method (BET method)]

수분산 중공 실리카졸에 있어서의 실리카입자의 질소흡착법의 비표면적(SN2)은, 수분산 중공 실리카졸 중의 수용성의 양이온을 양이온교환수지(다우·케미칼사제, 상품명: 앰버라이트 IR-120B)로 제거한 후, 이 중공 실리카졸을 290℃에서 건조하여 측정시료로 하고, 이것을 질소흡착법의 비표면적 측정장치 Monosorb(퀀타크롬·인스트루먼츠·재팬 합동회사제)를 이용하여 측정하였다.The nitrogen adsorption specific surface area (S N2 ) of silica particles in a water-dispersed hollow silica sol was measured by removing water-soluble cations in the water-dispersed hollow silica sol with a cation exchange resin (Dow Chemical Co., product name: Amberlite IR-120B), drying the hollow silica sol at 290°C to prepare a measurement sample, and using a nitrogen adsorption specific surface area measuring device, Monosorb (Quantachrome Instruments Japan, Ltd.).

[TEM(투과형 전자현미경)에 의한 평균1차입자경의 측정][Measurement of average primary particle diameter by TEM (transmission electron microscope)]

중공 실리카졸 중의 실리카입자를 투과형 전자현미경(일본전자(주)제 상품명: JEM-F200)으로 사진촬영하고, 자동화상처리해석장치((주)니레코제, 상품명: LUZEX’ AP)에서, 임의로 선택한 입자 약 300개를 이치화하고, 투영면적을 원형 환산한 직경을 평균1차입자경(HEYWOOD직경)으로서 측정하였다.Silica particles in the hollow silica sol were photographed with a transmission electron microscope (product name: JEM-F200, manufactured by Nippon Electronics Co., Ltd.), and about 300 randomly selected particles were binarized using an automatic image processing and analysis device (product name: LUZEX' AP, manufactured by Nireco Co., Ltd.), and the diameter of the projected area converted to a circle was measured as the average primary particle diameter (HEYWOOD diameter).

[TEM환산 비표면적(D)][TEM conversion surface area (D)]

진밀도 2.2g/cm3의 진구입자라고 가정하고, [TEM(투과형 전자현미경)에 의한 평균1차입자경의 측정]에서 얻어진 평균1차입자경을 이용하여, (TEM환산 비표면적(D)=2720/평균1차입자경)으로서 산출하였다.Assuming a true particle with a true density of 2.2 g/cm 3 , the average primary particle diameter obtained from [Measurement of average primary particle diameter by TEM (transmission electron microscope)] was used to calculate (TEM-converted specific surface area (D) = 2720/average primary particle diameter).

[중공 실리카입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)의 측정/리칭법][Measurement/leaching method of aluminum amount (A) bound to the surface of hollow silica particles]

중공 실리카졸 중의 양이온성분을 H형 양이온교환수지로 제거하고, 가열처리로 용매를 제거한 건조물을 유발로 분쇄하고, 추가로 250℃에서 2시간 처리하였다. 0.1몰/리터(N/10) 질산 수용액 20mL가 들어간 폴리프로필렌제 용기(PP샘플러 보틀 50mL)에, 얻어진 분체 0.2g을 투입하고, 손으로 격하게 흔들어 섞었다. 다음에, 초음파세정기(애즈원제 ASU CLEANER ASU-10M)로 10분간 초음파처리를 행하여, 분체와 질산 수용액을 충분히 친화시켰다. 그것을 50℃ 항온조에 투입하고, 17시간 유지하였다. 그 후, 내용액을 실온까지 냉각하고, 원심식 한외여과필터(Amicon Ultra-15, 분획분자량 1만)에 투입하고, 원심처리하여 얻어진 여액 중의 알루미늄량을 ICP발광분석장치로 측정하고, 중공 실리카입자 표면에 결합한 알루미늄량을 Al2O3 환산으로 중공 실리카의 SiO2의 질량에 대한 비율(Al2O3(ppm)/SiO2)을 구하였다.The cation component in the hollow silica sol was removed with an H-type cation exchange resin, and the dried product from which the solvent was removed by heat treatment was pulverized in a mortar, and further treated at 250°C for 2 hours. 0.2 g of the obtained powder was placed in a polypropylene container (PP sampler bottle, 50 mL) containing 20 mL of a 0.1 mol/liter (N/10) nitric acid aqueous solution, and the powder was shaken vigorously by hand to mix. Next, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic cleaner (ASU CLEANER ASU-10M manufactured by Azone) to sufficiently affinate the powder and the nitric acid aqueous solution. The resultant was placed in a 50°C constant temperature bath and maintained for 17 hours. Thereafter, the contents were cooled to room temperature, placed in a centrifugal ultrafiltration filter (Amicon Ultra-15, molecular weight cutoff 10,000), and the aluminum content in the filtrate obtained by centrifugation was measured using an ICP emission spectrometer, and the amount of aluminum bound to the surface of the hollow silica particles was converted to Al 2 O 3 , and the ratio of the mass of SiO 2 of the hollow silica (Al 2 O 3 (ppm)/SiO 2 ) was obtained.

[중공 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)의 측정/용해법][Measurement/dissolution method of aluminum (B) present in the entire hollow silica particle]

정칭한 중공 실리카졸을 건조하여 얻어진 분말 0.2g을, 48질량% 불화수소산용액 20mL에 의한 처리로 실리카성분을 제거하고, 잔사를 0.1몰/리터(N/10) 질산수용액 20mL에 용해시켰다. 얻어진 수용액 중의 알루미늄량을, ICP발광분석장치로 측정하고, 중공 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄량을 Al2O3 환산으로 중공 실리카의 SiO2의 질량에 대한 비율(Al2O3(ppm)/SiO2)을 구하였다.0.2 g of the powder obtained by drying the purified hollow silica sol was treated with 20 mL of a 48 mass% hydrofluoric acid solution to remove the silica component, and the residue was dissolved in 20 mL of a 0.1 mol/liter (N/10) nitric acid aqueous solution. The amount of aluminum in the obtained aqueous solution was measured by an ICP emission spectrometer, and the amount of aluminum present in the entire hollow silica particles was converted to Al 2 O 3 to obtain the ratio of the mass of SiO 2 of the hollow silica (Al 2 O 3 (ppm)/SiO 2 ).

[중공 실리카입자의 표면전하량의 측정][Measurement of surface charge of hollow silica particles]

실리카농도가 0.5질량%가 되도록 메탄올 10mL에 중공 실리카졸을 첨가·희석하고, 측정용 샘플로 하였다. 입자전하량계(보이스터보(주)제, 상품명 PCD-06)에 의해, 양이온 표준적정액으로서 0.001몰/리터(N/1000) 염화디알릴디메틸암모늄용액(보이스터보(주)제)을 이용하여, 측정용 샘플의 유동전위가 제로가 될 때까지의 적정값을 측정하였다. 얻어진 적정값을 측정용 샘플에 포함되는 실리카질량으로 나눔으로써 중공 실리카입자 1g당으로 환산한 값을 표면전하량(μeq/g-SiO2)으로 하였다.Hollow silica sol was added and diluted in 10 mL of methanol so that the silica concentration became 0.5 mass%, and used as a measurement sample. The titration value until the streaming potential of the measurement sample became zero was measured using a 0.001 mol/L (N/1000) diallyldimethylammonium chloride solution (manufactured by Boysterbo Co., Ltd., product name PCD-06) as a cation standard titrant by a particle charge meter (manufactured by Boysterbo Co., Ltd.). The obtained titration value was converted to the value per 1 g of hollow silica particles by dividing it by the silica mass contained in the measurement sample, and this value was used as the surface charge (μeq/g-SiO 2 ).

〔실시예 1〕〔Example 1〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량이 384ppm/SiO2(즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182.16×10-6몰/SiO2)가 되도록 수산화나트륨 수용액을 적하하였다. 얻어진 실리카졸은 pH10.1, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, 실리카농도 20질량%, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500-cc eggplant-shaped flask, and while stirring with a magnetic stirrer, a sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise so that the sodium content of the water-dispersed hollow silica sol became 384 ppm/SiO 2 (i.e., the content of Na 2 O was 182.16×10 -6 mol/SiO 2 as the molar ratio of Na 2 O to SiO 2 ). The obtained silica sol had a pH of 10.1, a particle size of 55 nm by dynamic light scattering, an average primary particle size of 43 nm by TEM observation, a silica concentration of 20 mass%, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, the amount of aluminum (A) bound to the particle surface was 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, the amount of aluminum (B) present in the entire particle was 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) was 0.20. The amount of sodium contained in the water-dispersed hollow silica sol was 384 ppm/SiO 2 , i.e., the amount of contained Na 2 O was 384 ppm/SiO 2 with respect to SiO 2 . The molar ratio of O was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 21질량%, 수분량 1.3질량%, 동적 광산란법 입자경 66nm, pH9.0, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 메탄올분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.The obtained methanol-dispersed hollow silica sol has a silica concentration of 21 mass%, a moisture content of 1.3 mass%, a particle size of 66 nm by dynamic light scattering, a pH of 9.0, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, an amount of aluminum (A) bound to the particle surface is 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, an amount of aluminum (B) present in the entire particle is 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) is 0.20, and an amount of sodium contained in the methanol-dispersed hollow silica sol is 384 ppm/SiO 2 , i.e., an amount of contained Na 2 O is 1.0 times the amount of Na 2 O contained relative to SiO 2 . The molar ratio of 2 O was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸을, 30cc의 유리병에 봉입하고, 추가로 50℃에서 보온한 방폭항온조(에스펙(주)제, 상품명: 안전문부착 항온조)에서 48시간 보관하고, 50℃ 보관 전후의 동적 광산란보(光散亂報) 입자경을 비교함으로써, 메탄올분산 중공 실리카졸의 안정성을 확인하였다. 50℃ 투입 전의 동적 광산란법 입자경이, 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값이 보관 전에 비해 2.0배 이내의 범위에 있을 때 “안정”, 2.0배를 초과했을 때 “불안정”이라고 평가하였다. 실시예 1에서 얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸의 안정성을 표 1에 나타내었다.The obtained methanol-dispersed hollow silica sol was sealed in a 30 cc glass bottle and further stored in an explosion-proof thermostatic chamber (product name: thermostatic chamber with safety door, manufactured by Espec Co., Ltd.) kept at 50°C for 48 hours, and the stability of the methanol-dispersed hollow silica sol was confirmed by comparing the dynamic light scattering particle sizes before and after storage at 50°C. When the dynamic light scattering particle size before 50°C was within a range of 2.0 times the dynamic light scattering particle size after 48 hours of storage at 50°C, it was evaluated as “stable”, and when it exceeded 2.0 times the value, it was evaluated as “unstable”. The stability of the methanol-dispersed hollow silica sol obtained in Example 1 is shown in Table 1.

〔실시예 2〕〔Example 2〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량이 384ppm/SiO2(즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182.16×10-6몰/SiO2)가 되도록 수산화나트륨 수용액을 적하하였다. 나아가 마그네틱스터러로 교반하면서, 디에탄올아민 0.16g을 적하하였다. 얻어진 실리카졸은 pH10.2, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, 실리카농도 20질량%, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500-cc eggplant flask, and while stirring with a magnetic stirrer, a sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise so that the sodium content of the water-dispersed hollow silica sol became 384 ppm/SiO 2 (i.e., the content of Na 2 O was 182.16×10 -6 mol/SiO 2 as a molar ratio of Na 2 O to SiO 2 ). Furthermore, 0.16 g of diethanolamine was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer. The obtained silica sol had a pH of 10.2, a particle size of 55 nm by dynamic light scattering, an average primary particle size of 43 nm by TEM observation, a silica concentration of 20 mass%, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, the amount of aluminum (A) bound to the particle surface was 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, the amount of aluminum (B) present in the entire particle was 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, (A/B ratio) was 0.20, and the amount of sodium contained in the water-dispersed hollow silica sol was 384 ppm/SiO 2 , i.e., the amount of contained Na 2 O was 384 ppm/SiO 2 with respect to SiO 2 . The molar ratio of O was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 21질량%, 수분량 0.4질량%, 동적 광산란법 입자경 66nm, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 메탄올분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.The obtained methanol-dispersed hollow silica sol has a silica concentration of 21 mass%, a moisture content of 0.4 mass%, a particle size of 66 nm by dynamic light scattering, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, an amount of aluminum (A) bound to the particle surface is 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, an amount of aluminum (B) present in the entire particle is 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) is 0.20, and an amount of sodium contained in the methanol-dispersed hollow silica sol is 384 ppm/SiO 2 , i.e., an amount of Na 2 O contained is the ratio of Na 2 O to SiO 2. The molar ratio was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

실시예 1과 동일한 안정성 시험을 행하여 표 1에 나타내었다.The same stability test as in Example 1 was performed and the results are shown in Table 1.

〔실시예 3〕〔Example 3〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량이 384ppm/SiO2(즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182.16×10-6몰/SiO2)가 되도록 수산화나트륨 수용액을 적하하였다. 나아가 마그네틱스터러로 교반하면서, 디에탄올아민 0.16g을 적하하였다. 얻어진 실리카졸은 pH10.2, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, 실리카농도 20질량%, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500-cc eggplant flask, and while stirring with a magnetic stirrer, a sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise so that the sodium content of the water-dispersed hollow silica sol became 384 ppm/SiO 2 (i.e., the content of Na 2 O was 182.16×10 -6 mol/SiO 2 as a molar ratio of Na 2 O to SiO 2 ). Furthermore, 0.16 g of diethanolamine was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer. The obtained silica sol had a pH of 10.2, a particle size of 55 nm by dynamic light scattering, an average primary particle size of 43 nm by TEM observation, a silica concentration of 20 mass%, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, the amount of aluminum (A) bound to the particle surface was 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, the amount of aluminum (B) present in the entire particle was 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, (A/B ratio) was 0.20, and the amount of sodium contained in the water-dispersed hollow silica sol was 384 ppm/SiO 2 , i.e., the amount of contained Na 2 O was 384 ppm/SiO 2 with respect to SiO 2 . The molar ratio of O was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

메탄올분산 중공 실리카졸 30g을 50cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서 순수를 0.33g 첨가하였다. 얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 21질량%, 수분량 1.5질량%, 동적 광산란법 입자경 66nm, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 메탄올분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.30 g of methanol-dispersed hollow silica sol was placed in a 50 cc eggplant-shaped flask, and 0.33 g of pure water was added while stirring with a magnetic stirrer. The obtained methanol-dispersed hollow silica sol has a silica concentration of 21 mass%, a moisture content of 1.5 mass%, a particle size of 66 nm by dynamic light scattering, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, an amount of aluminum (A) bound to the particle surface is 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, an amount of aluminum (B) present in the entire particle is 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) is 0.20, and an amount of sodium contained in the methanol-dispersed hollow silica sol is 384 ppm/SiO 2 , i.e., an amount of Na 2 O contained is the ratio of Na 2 O to SiO 2 . The molar ratio was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

실시예 1과 동일한 안정성 시험을 행하여 표 1에 나타내었다.The same stability test as in Example 1 was performed and the results are shown in Table 1.

〔실시예 4〕〔Example 4〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량이 192ppm/SiO2(즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 91.08×10-6몰/SiO2)가 되도록 수산화나트륨 수용액을 적하하였다. 나아가 마그네틱스터러로 교반하면서, 디에탄올아민 0.16g을 적하하였다. 얻어진 실리카졸은 pH9.8, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, 실리카농도 20질량%, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 192ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 91×10-6몰/SiO2였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500-cc eggplant-shaped flask, and while stirring with a magnetic stirrer, a sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise so that the sodium content of the water-dispersed hollow silica sol became 192 ppm/SiO 2 (i.e., the content of Na 2 O was 91.08×10 -6 mol/SiO 2 as a molar ratio of Na 2 O to SiO 2 ). Furthermore, 0.16 g of diethanolamine was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer. The obtained silica sol had a pH of 9.8, a particle size of 55 nm by dynamic light scattering, an average primary particle size of 43 nm by TEM observation, a silica concentration of 20 mass%, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, the amount of aluminum (A) bound to the particle surface was 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, the amount of aluminum (B) present in the entire particle was 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, (A/B ratio) was 0.20, and the amount of sodium contained in the water-dispersed hollow silica sol was 192 ppm/SiO 2 , i.e., the amount of Na 2 O contained was the ratio of Na 2 O to SiO 2. The molar ratio was 91×10 -6 mol/SiO 2 .

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 21질량%, 수분량 0.6질량%, 동적 광산란법 입자경 66nm, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 메탄올분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 192ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.The obtained methanol-dispersed hollow silica sol has a silica concentration of 21 mass%, a moisture content of 0.6 mass%, a particle size of 66 nm by dynamic light scattering, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, an amount of aluminum (A) bound to the particle surface is 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, an amount of aluminum (B) present in the entire particle is 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) is 0.20, and an amount of sodium contained in the methanol-dispersed hollow silica sol is 192 ppm/SiO 2 , i.e., an amount of Na 2 O contained is the ratio of Na 2 O to SiO 2. The molar ratio was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

실시예 1과 동일한 안정성 시험을 행하여 표 1에 나타내었다.The same stability test as in Example 1 was performed and the results are shown in Table 1.

〔실시예 5〕〔Example 5〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량이 192ppm/SiO2(즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 91.08×10-6몰/SiO2)가 되도록 수산화나트륨 수용액을 적하하였다. 나아가 마그네틱스터러로 교반하면서, 디에탄올아민 0.16g을 적하하였다. 얻어진 실리카졸은 pH9.8, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, 실리카농도 20질량%, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 192ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 91×10-6몰/SiO2였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500-cc eggplant-shaped flask, and while stirring with a magnetic stirrer, a sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise so that the sodium content of the water-dispersed hollow silica sol became 192 ppm/SiO 2 (i.e., the content of Na 2 O was 91.08×10 -6 mol/SiO 2 as a molar ratio of Na 2 O to SiO 2 ). Furthermore, 0.16 g of diethanolamine was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer. The obtained silica sol had a pH of 9.8, a particle size of 55 nm by dynamic light scattering, an average primary particle size of 43 nm by TEM observation, a silica concentration of 20 mass%, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, the amount of aluminum (A) bound to the particle surface was 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, the amount of aluminum (B) present in the entire particle was 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, (A/B ratio) was 0.20, and the amount of sodium contained in the water-dispersed hollow silica sol was 192 ppm/SiO 2 , i.e., the amount of Na 2 O contained was the ratio of Na 2 O to SiO 2. The molar ratio was 91×10 -6 mol/SiO 2 .

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸 30g을 50cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서 순수를 0.27g 첨가하였다. 얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 21질량%, 수분량 1.5질량%, 동적 광산란법 입자경 66nm, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 메탄올분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 192ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.30 g of the obtained methanol-dispersed hollow silica sol was placed in a 50 cc eggplant-shaped flask, and 0.27 g of pure water was added while stirring with a magnetic stirrer. The obtained methanol-dispersed hollow silica sol has a silica concentration of 21 mass%, a moisture content of 1.5 mass%, a particle size of 66 nm by dynamic light scattering, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, an amount of aluminum (A) bound to the particle surface is 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, an amount of aluminum (B) present in the entire particle is 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) is 0.20, and an amount of sodium contained in the methanol-dispersed hollow silica sol is 192 ppm/SiO 2 , i.e., an amount of Na 2 O contained is the ratio of Na 2 O to SiO 2. The molar ratio was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

실시예 1과 동일한 안정성 시험을 행하여 표 1에 나타내었다.The same stability test as in Example 1 was performed and the results are shown in Table 1.

〔실시예 6〕〔Example 6〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 디에탄올아민 0.16g을 적하하였다. 얻어진 실리카졸은 pH9.5, 동적 광산란법 입자경 55nm, TEM관찰에 의한 평균1차입자경: 43nm, 실리카농도 20질량%, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 14ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 6.64×10-6몰/SiO2였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500 cc eggplant flask, and 0.16 g of diethanolamine was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer. The obtained silica sol had a pH of 9.5, a particle size of 55 nm by dynamic light scattering, an average primary particle size of 43 nm by TEM observation, a silica concentration of 20 mass%, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, the amount of aluminum (A) bound to the particle surface was 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, the amount of aluminum (B) present in the entire particle was 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, (A/B ratio) was 0.20, and the amount of sodium contained in the water-dispersed hollow silica sol was 14 ppm/SiO 2 , i.e., the amount of Na 2 O contained was the ratio of Na 2 O to SiO 2. The molar ratio was 6.64×10 -6 mol/SiO 2 .

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

(c)공정: 그 후, 얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸 100g에, 마그네틱스터러로 교반하면서, 수분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량이 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182.16×10-6몰/SiO2)가 되도록 메탄올로 희석한 수산화나트륨 수용액을 적하하였다.(c) Process: Then, to 100 g of the obtained methanol-dispersed hollow silica sol, while stirring with a magnetic stirrer, a sodium hydroxide aqueous solution diluted with methanol was added dropwise so that the sodium content in the water-dispersed hollow silica sol was 384 ppm/SiO 2 , i.e., the content of Na 2 O was 182.16×10 -6 mol/SiO 2 as the molar ratio of Na 2 O to SiO 2 .

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 20질량%, 수분량 1.8질량%, 동적 광산란법 입자경 78nm, BET법에 의한 비표면적(C) 150m2/g, TEM환산 비표면적(D) 63m2/g, 비표면적비(C/D비)가 2.4, 입자 표면에 결합한 알루미늄량(A)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 0.1ppm, 입자 전체에 존재하는 알루미늄량(B)이 Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대한 비율이 0.5ppm, (A/B비)는 0.20, 메탄올분산 중공 실리카졸 중의 함유나트륨량 384ppm/SiO2, 즉 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 182×10-6몰/SiO2였다.The obtained methanol-dispersed hollow silica sol has a silica concentration of 20 mass%, a moisture content of 1.8 mass%, a particle size of 78 nm by dynamic light scattering, a specific surface area (C) of 150 m 2 /g by the BET method, a specific surface area (D) of 63 m 2 /g converted to TEM, a specific surface area ratio (C/D ratio) of 2.4, an amount of aluminum (A) bound to the particle surface is 0.1 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, an amount of aluminum (B) present in the entire particle is 0.5 ppm in terms of Al 2 O 3 with respect to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles, and the (A/B ratio) is 0.20, and an amount of sodium contained in the methanol-dispersed hollow silica sol is 384 ppm/SiO 2 , i.e., an amount of Na 2 O contained is the ratio of Na 2 O to SiO 2 . The molar ratio was 182×10 -6 mol/SiO 2 .

실시예 1과 동일한 안정성 시험을 행하여 표 1에 나타내었다.The same stability test as in Example 1 was performed and the results are shown in Table 1.

〔비교예 1〕〔Comparative Example 1〕

(a)공정: 수분산 중공 실리카졸(Ningbo Dilato사제, 상품명: HKT-A20-40D) 150g을 500cc의 가지형 플라스크에 투입하고, 마그네틱스터러로 교반하면서, 디에탄올아민 0.16g을 적하하였다.(a) Process: 150 g of water-dispersed hollow silica sol (manufactured by Ningbo Dilato, trade name: HKT-A20-40D) was placed in a 500 cc eggplant flask, and 0.16 g of diethanolamine was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer.

(b)공정: 그 후, 얻어진 수분산 중공 실리카졸 150g에, 메탄올 56g 첨가하고, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여, 가열감압하(욕온도: 120℃, 감압도: 580Torr)에서 메탄올을 피드하면서, 물을 유거시킴으로써 중공 실리카의 메탄올분산액(메탄올분산 중공 실리카졸)을 얻었다. 메탄올분산 중공 실리카졸의 수분량이 2.0질량% 이하가 된 지점에서 메탄올치환을 종료하여, 메탄올분산 중공 실리카졸을 150g 얻었다.(b) Process: After that, 56 g of methanol was added to 150 g of the obtained water-dispersed hollow silica sol, and methanol was fed while distilling off water using a rotary evaporator while heating and reducing pressure (bath temperature: 120°C, reduced pressure: 580 Torr), thereby obtaining a methanol dispersion of hollow silica (methanol-dispersed hollow silica sol). When the moisture content of the methanol-dispersed hollow silica sol became 2.0 mass% or less, methanol substitution was terminated, thereby obtaining 150 g of methanol-dispersed hollow silica sol.

얻어진 메탄올분산 중공 실리카졸은, 실리카농도 20질량%, 수분량 0.8질량%, 동적 광산란법 입자경 123nm였다. 함유Na2O량은, SiO2에 대한 Na2O의 몰비로서 6.64×10-6몰/SiO2)The obtained methanol-dispersed hollow silica sol had a silica concentration of 20 mass%, a moisture content of 0.8 mass%, and a particle size of 123 nm as measured by dynamic light scattering. The content of Na 2 O was 6.64×10 -6 mol/SiO 2 as a molar ratio of Na 2 O to SiO 2 .

실시예 1과 동일한 안정성 시험을 행하여 표 1에 나타내었다.The same stability test as in Example 1 was performed and the results are shown in Table 1.

〔표 1〕〔Table 1〕

표 1Table 1

동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm이며, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함하는 졸인, 실시예 1 내지 실시예 6은, 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값이 보관 전에 비해 2.0배 이내의 범위에 있고, 안정성이 높은 것이 확인되었다.Examples 1 to 6 , which have an average particle size of 20 to 150 nm determined by a dynamic light scattering method and contain a monovalent alkali metal ion in a molar ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 (where M represents a monovalent alkali metal atom) relative to SiO 2 of hollow silica particles, confirmed that the particle size values determined by the dynamic light scattering method after storage at 50°C for 48 hours were within a range of 2.0 times that before storage, and thus were highly stable.

한편, 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm여도, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6 미만의 비율로 포함하는 졸인, 비교예 1은, 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값이 보관 전에 비해 2.0배를 초과하는 값에 있어, 안정성이 낮은 것이 확인되었다.Meanwhile, Comparative Example 1, a sol containing a monovalent alkali metal ion in a molar ratio of less than 7.12×10 -6 when converted to M 2 O (where M represents a monovalent alkali metal atom) to SiO 2 of hollow silica particles even though the average particle size determined by the dynamic light scattering method was 20 to 150 nm, was confirmed to have low stability, as the value of the particle size determined by the dynamic light scattering method after storage at 50°C for 48 hours was more than 2.0 times that before storage.

게다가 표 1에 나타내는 바와 같이, 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm이며, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6 미만의 비율로 포함하는 졸이어도, 메탄올치환 후에 1가 알칼리금속이온으로 첨가하여 조정하는 것에 의해 얻어지는, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함하는 졸인, 실시예 6은, 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법 입자경의 값이 보관 전에 비해 2.0배 이내의 범위에 있고, 안정성이 높은 것이 확인되었다.In addition, as shown in Table 1, even if the average particle size by the dynamic light scattering method is 20 to 150 nm and the sol contains a monovalent alkali metal ion in a molar ratio of less than 7.12×10 -6 when converted to M 2 O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom) to SiO 2 of the hollow silica particles, Example 6 , which is obtained by adjusting by adding monovalent alkali metal ions after methanol substitution and contains a monovalent alkali metal ion in a molar ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 when converted to M 2 O (wherein M represents a monovalent alkali metal atom) to SiO 2 of the hollow silica particles, had a particle size by the dynamic light scattering method after storage at 50°C of 48 hours within a range of 2.0 times that before storage, and was confirmed to be highly stable.

산업상 이용가능성Industrial applicability

본 발명은, 안정성이 높은 중공 실리카입자를 포함하는 수성 졸 및 유기용매 졸에 관한 것으로, 더 나아가서는 보존안정성이 저하된 상기 졸의 안정성을 향상시키는 방법과 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous sol and an organic solvent sol comprising highly stable hollow silica particles, and further to a method for improving the stability of the sol having reduced storage stability and a method for producing the same.

Claims (23)

외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자와 1가 알칼리금속이온을 포함하고,
이 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰수가 중공 실리카입자의 SiO2의 몰수에 대하여 7.12×10-6~285×10-6의 비율로 포함하는 중공 실리카졸로서,
이 중공 실리카졸을 50℃에서 48시간 보관 후의 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 이 보관 전의 동적 광산란법에 의한 평균입자경에 비해 2.0배 이내의 범위에 있는 중공 실리카졸.
Containing hollow silica particles having a space inside the outer shell and a monovalent alkali metal ion,
A hollow silica sol containing the monovalent alkali metal ion in a molar number converted to M2O (where M represents a monovalent alkali metal atom) in a ratio of 7.12×10 -6 to 285×10 -6 with respect to the molar number of SiO2 of the hollow silica particles,
A hollow silica sol, the average particle diameter of which, as determined by dynamic light scattering after storage at 50°C for 48 hours, is within a range of 2.0 times the average particle diameter as determined by dynamic light scattering before storage.
제1항에 있어서,
상기 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온인, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
A hollow silica sol wherein the above-mentioned primary alkali metal ion is sodium ion.
제1항에 있어서,
상기 보관 전의 동적 광산란법에 의한 평균입자경이 20~150nm인, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
A hollow silica sol having an average particle diameter of 20 to 150 nm as determined by dynamic light scattering before storage.
제1항에 있어서,
추가로 아민을 포함하고, 아민이 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 0.001~10질량%인, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
A hollow silica sol further comprising an amine, wherein the amine is in an amount of 0.001 to 10 mass% with respect to SiO 2 of the hollow silica particles.
제4항에 있어서,
상기 아민이 탄소원자수 1~10의 제1급 아민, 제2급 아민, 및 제3급 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 아민인, 중공 실리카졸.
In paragraph 4,
A hollow silica sol, wherein the amine is at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines having 1 to 10 carbon atoms.
제4항에 있어서,
상기 아민은 수용해도가 80g/L 이상의 수용성 아민인, 중공 실리카졸.
In paragraph 4,
The above amine is a hollow silica sol having a water-soluble amine having a water solubility of 80 g/L or more.
제1항에 있어서,
추가로 중공 실리카입자가 알루미노실리케이트 사이트를 형성한 알루미늄원자를 함유하고,
이 알루미늄원자는, 중공 실리카입자 표면에 결합되고,
이 알루미늄원자의 질량은, 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 Al2O3 환산으로 100~20000ppm의 비율(A)의 범위이며,
이 알루미늄원자의 질량은 리칭법에 의해 측정되는 값인,
중공 실리카졸.
In the first paragraph,
In addition, the hollow silica particles contain aluminum atoms that form aluminosilicate sites,
These aluminum atoms are bonded to the surface of hollow silica particles,
The mass of this aluminum atom is in the range of 100 to 20,000 ppm (A) in terms of Al 2 O 3 relative to the mass of SiO 2 of the hollow silica particle.
The mass of this aluminum atom is a value measured by the Leaching method.
Hollow silica sol.
제7항에 있어서,
중공 실리카입자 표면에 결합한 알루미늄원자를 포함하는 화합물로부터 알루미늄원자를 침출하는, 상기 리칭법 측정이 황산, 질산, 및 염산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기산의 수용액을 사용하는, 중공 실리카졸.
In Article 7,
A hollow silica sol, wherein the leaching method for leaching aluminum atoms from a compound containing aluminum atoms bonded to the surface of hollow silica particles uses an aqueous solution of at least one inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid.
제7항에 있어서,
상기 중공 실리카입자 전체에 존재하는 알루미늄원자의 질량이, Al2O3 환산으로 중공 실리카입자의 SiO2의 질량에 대하여 120~50000ppm의 비율(B)로 나타내어지고,
이 알루미늄원자의 질량은, 중공 실리카입자를 불산 수용액으로 용해법에 의해 측정한 값이며,
상기 비율(A)/비율(B)가 0.002~1.0인, 중공 실리카졸.
In Article 7,
The mass of aluminum atoms present in the entire hollow silica particles is expressed as a ratio (B) of 120 to 50,000 ppm relative to the mass of SiO 2 of the hollow silica particles in terms of Al 2 O 3 .
The mass of this aluminum atom is a value measured by dissolving hollow silica particles in a hydrofluoric acid solution.
A hollow silica sol having a ratio (A)/ratio (B) of 0.002 to 1.0.
제1항에 있어서,
〔BET법(질소가스흡착법)에 의한 실리카입자의 비표면적(C)〕/〔투과형 전자현미경으로부터 환산되는 실리카입자의 비표면적(D)〕의 비가, 1.40~5.00인 상기 중공 실리카입자를 포함하는, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
A hollow silica sol comprising hollow silica particles having a ratio of [specific surface area (C) of silica particles by the BET method (nitrogen gas adsorption method)]/[specific surface area (D) of silica particles converted from a transmission electron microscope] of 1.40 to 5.00.
제1항에 있어서,
상기 중공 실리카입자의 표면전하량이 SiO2 환산으로 1g당 5~250μeq/g인 중공 실리카입자를 포함하는, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
A hollow silica sol comprising hollow silica particles having a surface charge of 5 to 250 μeq/g per 1 g in terms of SiO 2 .
제1항에 있어서,
상기 중공 실리카입자가 추가로 하기 식(1) 및 식(2):
Figure 112025026407066-pct00019

(식(1) 중,
R1은, 규소원자에 결합하는 기로서, 서로 독립적으로,
알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기를 나타내거나, 또는 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 폴리에테르기, 카르복시기, 보호된 카르복시기, 카르복시기발생기, 이미드기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이며 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 기를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
R2는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 서로 독립적으로, 탄소원자수 1 이상의 알콕시기, 아실옥시기, 하이드록시기, 또는 할로겐원자를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
a는 1~3의 정수를 나타내고,
식(2) 중,
R3은, 규소원자에 결합하는 기로서, 서로 독립적으로 알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기를 나타내거나, 또는 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 폴리에테르기, 카르복시기, 보호된 카르복시기, 카르복시기발생기, 이미드기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이며 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 기를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
R4는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 서로 독립적으로 탄소원자수 1 이상의 알콕시기, 아실옥시기, 하이드록시기, 또는 할로겐원자를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
Y는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 알킬렌기, NH기, 또는 산소원자를 나타내고,
b는 1~3의 정수를 나타내고, c는 0 또는 1의 정수를 나타낸다.)
로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물로 피복되어 있는 중공 실리카입자를 포함하는, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
The above hollow silica particles are additionally prepared according to the following formulas (1) and (2):
Figure 112025026407066-pct00019

(In equation (1),
R 1 is a group that binds to a silicon atom, and is independently
An organic group having an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, a polyether group, a carboxyl group, a protected carboxyl group, a carboxyl group-generating group, an imide group, or a cyano group, and also representing a group bonded to a silicon atom by a Si-C bond, or representing a combination of these groups,
R 2 is a group or atom bonded to a silicon atom, which independently represents an alkoxy group, an acyloxy group, a hydroxy group, or a halogen atom having 1 or more carbon atoms, or a combination of these groups,
a represents an integer from 1 to 3,
In equation (2),
R 3 is a group bonded to a silicon atom, which independently represents an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an organic group having an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, a polyether group, a carboxyl group, a protected carboxyl group, a carboxyl group-generating group, an imide group, or a cyano group, and also represents a group bonded to a silicon atom via a Si-C bond, or represents a combination of these groups.
R 4 is a group or atom bonded to a silicon atom, which independently represents an alkoxy group, an acyloxy group, a hydroxy group, or a halogen atom having 1 or more carbon atoms, or a combination of these groups,
Y is a group or atom bonded to a silicon atom, representing an alkylene group, NH group, or oxygen atom,
b represents an integer from 1 to 3, and c represents an integer of 0 or 1.)
A hollow silica sol comprising hollow silica particles coated with at least one silane compound selected from the group consisting of compounds represented by the following formula:
제1항에 있어서,
상기 중공 실리카졸은 분산매를 포함하며, 상기 분산매가 물, 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 또는 에스테르인, 중공 실리카졸.
In the first paragraph,
The hollow silica sol above comprises a dispersion medium, wherein the dispersion medium is water, an alcohol having 1 to 10 carbon atoms, a ketone, an ether, an amide, urea, or an ester.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 중공 실리카졸에서 유래하는 중공 실리카입자와, 유기수지 또는 폴리실록산을 포함하는, 피막형성 조성물.A film-forming composition comprising hollow silica particles derived from the hollow silica sol described in any one of claims 1 to 13, and an organic resin or polysiloxane. 제14항에 기재된 피막형성 조성물로부터 얻어진 가시광선 투과율이 80% 이상인 막.A film having a visible light transmittance of 80% or more obtained from the film-forming composition described in Article 14. 하기 (I)공정~(II)공정:
(I)공정: 분산매를 포함하는 중공 실리카졸을 준비하는 공정,
(II)공정: (I)공정의 중공 실리카졸에, 중공 실리카입자의 SiO2에 대하여 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰비로 7.12×10-6~285×10-6의 비율이 되도록 1가 알칼리금속이온을 첨가하여 조정하는 공정,
을 포함하는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 중공 실리카졸의 제조방법.
Process (I) to (II):
(I) Process: A process for preparing a hollow silica sol containing a dispersion medium;
(II) Process: (I) Process of adjusting the hollow silica sol by adding monovalent alkali metal ions to the hollow silica particles in the process so that the molar ratio of monovalent alkali metal ions converted to M2O (where M represents a monovalent alkali metal atom) to SiO2 of the hollow silica particles is 7.12×10 -6 to 285×10 -6 .
A method for producing a hollow silica sol according to any one of claims 1 to 13, comprising:
제16항에 있어서,
상기 (II)공정에서 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온인, 중공 실리카졸의 제조방법.
In Article 16,
A method for producing a hollow silica sol in which the monovalent alkali metal ion in the above process (II) is a sodium ion.
제17항에 있어서,
상기 (II)공정에서 나트륨이온함유량의 조정이, (I)공정에서 얻어진 중공 실리카졸을 양이온교환수지에 접촉하는 것, 또는 나트륨원을 첨가하는 것인, 중공 실리카졸의 제조방법.
In Article 17,
A method for producing a hollow silica sol, wherein the adjustment of the sodium ion content in the above process (II) is performed by contacting the hollow silica sol obtained in the process (I) with a cation exchange resin or adding a sodium source.
제18항에 있어서,
상기 (II)공정에서 나트륨원의 첨가가 수산화나트륨의 첨가인, 중공 실리카졸의 제조방법.
In Article 18,
A method for producing a hollow silica sol, wherein the addition of a sodium source in the above process (II) is addition of sodium hydroxide.
제16항에 있어서,
상기 (I)공정 및 (II)공정의 분산매가, 물, 탄소원자수 1~10의 알코올, 케톤, 에테르, 아미드, 우레아, 또는 에스테르인, 중공 실리카졸의 제조방법.
In Article 16,
A method for producing a hollow silica sol, wherein the dispersion medium of the above processes (I) and (II) is water, an alcohol having 1 to 10 carbon atoms, a ketone, an ether, an amide, urea, or an ester.
제16항에 있어서,
상기 (I)공정, (II)공정, 또는 양 공정에서 하기 (i) 내지 (iv)로부터 선택되는 적어도 하나의 공정을 부가하는, 중공 실리카졸의 제조방법.
(i): 중공 실리카졸에 아민을 첨가하는 것,
(ii): 알루미늄원으로서 알루민산나트륨을 첨가하고 가열하여 중공 실리카입자에 알루미노실리케이트 사이트를 형성하는 것,
(iii): 분산매를 다른 분산매로 치환하는 것,
(iv): 중공 실리카입자를 추가로 하기 식(1) 및 식(2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 실란 화합물로 피복하는 것.


(식(1) 중,
R1은, 규소원자에 결합하는 기로서, 서로 독립적으로,
알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기를 나타내거나, 또는 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 폴리에테르기, 카르복시기, 보호된 카르복시기, 카르복시기발생기, 이미드기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이며 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 기를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
R2는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 서로 독립적으로, 탄소원자수 1 이상의 알콕시기, 아실옥시기, 하이드록시기, 또는 할로겐원자를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
a는 1~3의 정수를 나타내고,
식(2) 중,
R3은, 규소원자에 결합하는 기로서, 서로 독립적으로 알킬기, 할로겐화알킬기, 알케닐기, 아릴기를 나타내거나, 또는 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 우레이도기, 폴리에테르기, 카르복시기, 보호된 카르복시기, 카르복시기발생기, 이미드기, 혹은 시아노기를 갖는 유기기이며 또한 Si-C결합에 의해 규소원자와 결합하고 있는 기를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
R4는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 서로 독립적으로 탄소원자수 1 이상의 알콕시기, 아실옥시기, 하이드록시기, 또는 할로겐원자를 나타내거나, 혹은 이들 기의 조합을 나타내고,
Y는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자로서, 알킬렌기, NH기, 또는 산소원자를 나타내고,
b는 1~3의 정수를 나타내고, c는 0 또는 1의 정수를 나타낸다.)
In Article 16,
A method for producing a hollow silica sol, comprising adding at least one process selected from the following (i) to (iv) to the above process (I), process (II), or both processes.
(i): Adding amine to hollow silica sol,
(ii): Adding sodium aluminate as an aluminum source and heating to form aluminosilicate sites in hollow silica particles;
(iii): Replacing the dispersion medium with another dispersion medium;
(iv): Further covering the hollow silica particles with at least one silane compound selected from the group consisting of formulae (1) and (2).


(In equation (1),
R 1 is a group that binds to a silicon atom, and is independently
An organic group having an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, a polyether group, a carboxyl group, a protected carboxyl group, a carboxyl group-generating group, an imide group, or a cyano group, and also representing a group bonded to a silicon atom by a Si-C bond, or representing a combination of these groups,
R 2 is a group or atom bonded to a silicon atom, which independently represents an alkoxy group, an acyloxy group, a hydroxy group, or a halogen atom having 1 or more carbon atoms, or a combination of these groups,
a represents an integer from 1 to 3,
In equation (2),
R 3 is a group bonded to a silicon atom, which independently represents an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an organic group having an epoxy group, a (meth)acryloyl group, a mercapto group, an amino group, a ureido group, a polyether group, a carboxyl group, a protected carboxyl group, a carboxyl group-generating group, an imide group, or a cyano group, and also represents a group bonded to a silicon atom via a Si-C bond, or represents a combination of these groups.
R 4 is a group or atom bonded to a silicon atom, which independently represents an alkoxy group, an acyloxy group, a hydroxy group, or a halogen atom having 1 or more carbon atoms, or a combination of these groups,
Y is a group or atom bonded to a silicon atom, representing an alkylene group, NH group, or oxygen atom,
b represents an integer from 1 to 3, and c represents an integer of 0 or 1.)
외각의 내부에 공간을 갖는 중공 실리카입자를 포함하는 중공 실리카졸의 안정화방법으로서,
제조시에 비해 동적 광산란법에 의한 평균입자경의 값이 증대한 중공 실리카졸에,
상기 1가 알칼리금속이온을 M2O(단, M은 1가 알칼리금속원자를 나타낸다)로 환산한 몰수가 이 중공 실리카졸 중의 중공 실리카입자의 SiO2의 몰수에 대하여 7.12×10-6~285×10-6의 몰비가 되도록 이 1가 알칼리금속이온을 첨가하고,
증대한 동적 광산란법에 의한 평균입자경을 저하시키는 것을 특징으로 하는, 제1항에 기재된 중공 실리카졸의 안정화방법.
A method for stabilizing a hollow silica sol comprising hollow silica particles having a space inside the outer shell,
In hollow silica sol, the average particle size value by dynamic light scattering method has increased compared to the time of manufacture.
The above monovalent alkali metal ion is added so that the mole number converted to M2O (where M represents a monovalent alkali metal atom) is in a mole ratio of 7.12× 10-6 to 285× 10-6 with respect to the mole number of SiO2 of the hollow silica particles in the hollow silica sol.
A method for stabilizing a hollow silica sol according to claim 1, characterized by reducing the average particle diameter by an enhanced dynamic light scattering method.
제22항에 있어서,
상기 1가 알칼리금속이온이 나트륨이온인, 중공 실리카졸의 안정화방법.
In Article 22,
A method for stabilizing a hollow silica sol, wherein the above-mentioned primary alkali metal ion is sodium ion.
KR1020257007681A 2023-07-28 2024-07-26 Hollow silica sol containing 1-valent alkali metal ion and its preparation method Active KR102815703B1 (en)

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