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JPH0751634B2 - 表面処理された真球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末 - Google Patents

表面処理された真球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末

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Publication number
JPH0751634B2
JPH0751634B2 JP61247344A JP24734486A JPH0751634B2 JP H0751634 B2 JPH0751634 B2 JP H0751634B2 JP 61247344 A JP61247344 A JP 61247344A JP 24734486 A JP24734486 A JP 24734486A JP H0751634 B2 JPH0751634 B2 JP H0751634B2
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polymethylsilsesquioxane powder
metal atom
polymethylsilsesquioxane
powder
treated
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JP61247344A
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博 木村
明 高木
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東芝シリコ−ン株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、表面処理された真球状のポリメチルシルセス
キオキサン粉末に関し、さらに詳しくは、粒子径の粒度
分布を極めて狭い範囲内に保持することができ、その接
触帯電量が調節されている表面処理された真球状のポリ
メチルシルセスキオキサン粉末に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来より、メチルトリクロロシラン等の3官能性シラン
を加水分解・縮合することにより、ポリメチルシルセス
キオキサンが得られることは知られている。例えば、ベ
ルギー国特許第572,412号公報には、メチルトリクロロ
シランと水を噴霧状態で加水分解させるか、または多量
の水中に撹拌しながら滴下して加水分解させ、固体状の
ポリメチルシルセスキオキサンを得る方法が記載されて
いる。しかしながら、かかる方法では生成したポリメチ
ルシルセスキオキサン粉末中に、副生した塩素原子が比
較的多量に残存するという問題がある。したがって、こ
の問題を解決するべく特開昭54−72300号公報では、メ
チルトリアルコキシシラン及び/又はその部分加水分解
物を、アルカリ土類金属水酸化物又はアルカリ金属炭酸
塩を含む水溶液中で加水分解し、縮合する方法が開示さ
れている。
しかしながら、かかる方法では、塩素原子が残存すると
いう問題は解決できるものの、生成したポリメチルシル
セスキオキサン粉末中に、アルカリ土類金属やアルカリ
金属が比較的多量に残存するという問題が新たに生じ
る。したがって、特開昭60−13813号公報では、メチル
トリアルコキシシラン及び/又はその部分加水分解物
を、アンモニア及び/又はアミンの水溶液中で加水分解
し、縮合させることにより、上記問題を解決すると共に
自由流動性が優れているポリメチルシルセスキオキサン
粉末を得る方法が開示されている。
かかるポリメチルシルセスキオキサン粉末は、ゴム、プ
ラスチックの耐水性、潤滑性向上のための添加剤、粉体
の固結防止剤又はグリースのチクソ剤として有用である
が、さらに多方面の用途への適用を可能にするべく、有
機粉体としての球状化、微粉末化等の品質特性を付与す
るための検討がなされている。本発明の発明者の1人
は、上記の特開昭60−13813号公報で開示されている加
水分解及び縮合反応を、所定の条件で撹拌を行いなが
ら、トリアルコキシシラン及び/又はその部分加水分解
物とアンモニア及び/又はアミンの水溶液との界面で行
うことにより、生成した粒子の形状が各々独立したほぼ
真球状であり、負の接触帯電量の大きいポリメチルシル
セスキオキサン粉末を得る方法を提案している。
かかる方法で得られたポリメチルシルセスキオキサン
は、その粒子形状や負の接触帯電量が極めて大きいこと
から、従来と同じ用途のみならず、粒度分布の均一性が
要求される用途への適用が可能となる。
しかしながら、例えば、電子写真現像剤(トナー)の凝
結防止剤もしくは流れ防止剤として用いる場合、又は各
種粉体に混合して使用する場合には、負の接触帯電量が
大きすぎることから不都合が生じることもあり、さらな
る改良が求められている。
[発明の目的] 本発明は、粒子の形状が各々独立したほぼ真球状で、そ
の粒度分布も均一であり、かつ接触帯電量が調節されて
いるポリメチルシルセスキオキサン粉末を提供すること
を目的とする。
[発明の構成] 本発明は、粒子の形状が各々独立したほぼ真球状であ
り、その粒度分布が平均粒子径の±30%の範囲であるポ
リメチルシルセスキオキサン粉末であって、前記ポリメ
チルシルセスキオキサン粉末の表面が遷移金属原子、遷
移金属原子以外の金属原子もしくはケイ素原子に、水酸
基、加水分解性基及び/又は1価の極性基で置換された
炭化水素基が少なくとも2個結合した化合物からなる表
面処理剤で処理されていることを特徴とする。
本発明で用いられるポリメチルシルセスキオキサン粉末
は、粒子の形状が各々独立したほぼ真球状で、粒度分布
において80%以上が平均粒子径の±30%の範囲にあるも
ので、次のようにして製造される。すなわち、メチルト
リアルコキシシラン及び/又はその部分加水分解縮合物
またはメチルトリアルコキシシラン及び/又はその部分
加水分解縮合物と有機溶剤との混合液を上層にし、アン
モニアまたはアミンの水溶液及び/又はアンモニアまた
はアミンと有機溶剤との混合液を下層にして、これらの
界面でメチルトリアルコキシシラン及び/又はその部分
加水分解縮合物とアルカリ溶液との加水分解・縮合反応
を徐々に行なう。反応が進行するにつれ、球状粒子が生
成され、下層のアルカリ溶液層に移行し、下層は乳白色
に変化する。
この反応における撹拌条件は、撹拌羽根の形状アルカリ
溶液の組成などにより変わるが、目的物の真球状かつ粒
度分布の狭い粒子を得るためには、2〜100r.p.m程度の
速度で行なうことが好ましく、さらに好ましくは5〜50
r.p.mである。
上記条件により、上層のメチルトリアルコキシシランの
層が消失するまで反応を行ない、さらに撹拌を続ける。
この撹拌の時間および温度は、その製造量等により変わ
るが、1〜10時間程度が妥当で、また必要に応じて約50
℃程度に昇温してもよい。
次いで、ディスパージョンを金網を通して抜き取り、遠
心分離法あるいは遠心過法等により脱水を行ない、得
られたペースト状物を100〜220℃で加熱乾燥後、ジェッ
トミル粉砕機などを用いて解砕を行なうことにより、少
なくとも95%以上のものがほぼ真球状で、接触帯電量が
−200〜−2000μC/gであるポリメチルシルセスキオキサ
ン粉末を得ることができる。
このようにして得られたポリメチルシルセスキオキサン
粉末の平均粒子径はとくに制限されないが、0.1〜20μ
mであることが真球状の粉末を得やすいことから好まし
い。
本発明で用いられる遷移金属原子、遷移金属原子以外の
金属原子もしくはケイ素原子に、水酸基、加水分解性基
及び/又は1価の極性基で置換された炭化水素基が少な
くとも2個結合した化合物からなる表面処理剤は、これ
でポリメチルシルセスキオキサン粉末の表面を処理する
ことにより、その負の接触帯電量を減少させるか、又は
正に帯電させるための成分である。
ここでいう遷移金属原子又はそれ以外の金属原子として
は、チタン、アルミニウム、スズ、鉛、亜鉛及び鉄等を
挙げることができるが、チタン、アルミニウム又はスズ
が表面処理効果、すなわち接触帯電量の調節が容易であ
ることから好ましい。
遷移金属原子等に結合可能な加水分解性基としては、例
えば、塩素、臭素のようなハロゲン原子;メトキシ基、
エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基;アセト
キシ基;オキシム基;アミノキシ基などを挙げることが
でき、1価の極性基で置換された炭化水素基としては、
例えばα−アミノプロピル基、エチレンジアミンプロピ
ル基、α−クロロプロピル基などを挙げることができ
る。
表面処理剤となる化合物は、水酸基、加水分解性基及び
/又は1価の極性基置換炭化水素基が遷移金属原子、金
属原子またはケイ素原子に少なくとも2個結合したもの
であることが必要である。
このような化合物として、遷移金属またはそれ以外の金
属を含有する化合物としては、アルミニウムエチレー
ト、アルミニウムイソプロピレート、モノ−sec−ブト
キシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウム−
sec−ブチレート、エチルアセトアセテートアルミニウ
ムジイソプロピレートなどのアルミニウム化合物及び/
又はその加水分解・縮合物、テトラブチルチタネートの
ようなチタニウム化合物及び/又はその加水分解・縮合
物、ジブチルスズジアセテートのようなスズ化合物を挙
げることができ、またケイ素化合物としては、ジメチル
ジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ジフェニル
ジクロロシランなどのクロロシラン、ジメチルジメトキ
シシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエト
キシシラン、 H2NCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5、 H2NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3、 (CH32NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3、 N2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3、 N2NCH2CH2CH2Si(OCH3、 (CH32NCH2CH2CH2Si(OCH3、 (CH3CH22NCH2CH2CH2Si(OCH3、 H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3、 H5C2OCOCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3、 H5C2OCOCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3、 H5C2OCOCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH
2(SiOCH3、 NH2C6H4Si(OCH3、 C6H5NHCH2CH2CH2Si(OCH3 などのアルコキシシランを挙げることができる。
ポリメチルシルセスキオキサン粉末の表面処理法は、ポ
リメチルシルセスキオキサン粉末の表面が、上記の表面
処理剤で被覆された状態にすることができる方法であれ
ば、如何なる方法であってもよく、例えば、シリカ粉末
の表面処理法を適用することができる。すなわち、ポリ
メチルシルセスキオキサン粉末を適当な容器中に投入
し、次いで表面処理剤を投入したのち、撹拌しながら常
温〜120℃の温度で1〜8時間混合し、接触させること
により行う。この場合に、表面処理剤をメタノールなど
のアルコール溶液としたのち、これを徐々に滴下しなが
ら混合・接触を行うことにより、より均一な表面処理を
行うことができる。この接触により、ポリメチルシルセ
スキオキサン粉末の表面に、表面処理剤を吸着させるこ
とができる。また、ポリメチルシルセスキオキサン粉末
の表面に吸着させる表面処理剤の量は、付与しようとす
る接触帯電量に応じて表面処理剤の種類や処理時間及び
ポリメチルシルセスキオキサン粉末の粒径等を適宜選択
することにより調整することができる。このようにして
表面処理したのち、被処理物を120℃以上の温度で加熱
処理することにより不要物を除去して、表面処理された
ポリメチルシルセスキオキサン粉末を得ることができ
る。
[発明の効果] 以上説明したとおり、本発明の表面処理されたポリメチ
ルシルセスキオキサン粉末は、負に帯電された未処理の
前記粉末に比べて正方向に帯電されているか又は正に帯
電されており、その接触帯電量も適度に調節されてい
る。したがって、電子写真などに用いるトナーに添加し
て、その凝集を防止する効果を付与するような用途に対
して極めて有効である。また、合成樹脂の充填剤および
添加剤として、例えば合成樹脂フィルム、紙などのすべ
り性の付与や離型性付与剤として用いられる。特に粒度
分布が極めて狭いことから、前述の効果をもたせる塗料
などにおいてその薄膜の厚さが厳しく管理されるような
用途に適している。
[実施例] 以下、本発明を実施例を掲げて説明する。なお、実施例
中の「部」はすべて「重量部」を表す。
合成例1 温度計、還流器および撹拌機のついた4ツ口フラスコに
水4,000部と28%アンモニア水溶液50部を仕込み、100r.
p.mで10分間撹拌して均一なアンモニア水溶液にした。
このアンモニア水溶液に、塩素原子換算量で10ppmのメ
チルトリメトキシシラン600部を、5r.p.mで撹拌機を回
しながらアンモニア水溶液中に混ざらないようにすみや
かに加え、上層にメチルトリメトキシシラン層、下層に
アンモニア水溶液層の2層状態になるようにした。次い
で撹拌機の撹拌速度を20r.p.mにして2層状態を保持し
ながらメチルトリメトキシシランとアンモニア水溶液と
の界面において加水分解・縮合反応を進行させた。反応
が進むにつれ、反応物は下層に徐々に沈降し、下層は反
応物が浮遊して白濁し、上層のメチルトリメトキシシラ
ン層は、徐々に層が薄くなり、約3時間で消失した(目
視により確認)。さらに温度を50〜60℃に保持し、同条
件で3時間撹拌を行った後、25℃に冷却した。次いで析
出した生成物を100メッシュの金網で過後、遠心分離
により脱水してケーキ状にし、このケーキ層を200℃の
乾燥器中で乾燥させた。これをラボジェットを用いて解
砕して、白色粉末を得た。
このようにして得たポリメチルシルセスキオキサン粉末
を、電子顕微鏡で観察したところ、粒子径のX軸とY軸
の比が1.0〜1.2であるほぼ真球状であり、平均粒子径が
約1.9μmのものであった。
実施例1〜3 円筒状のガラスフラスコ中に、合成例1で得たポリメチ
ルシルセスキオキサン200部を秤取し、次いで、撹拌し
て均一に分散させたのち、フラスコ内の温度を80℃に保
持した。第1表に示す配合比の表面処理剤溶液20部を、
フラスコ内を撹拌しながら2時間かけて滴下した。滴下
終了後、フラスコ内を150℃まで昇温せしめたのち、こ
の温度を保持しながら100mmHgまで減圧し、メタノール
等の不要物を除去した。メタノール等が完全に除去され
たのち、さらに150℃で2時間撹拌を行って、表面処理
されたポリメチルシルセスキオキサン粉末を得た。
このようにして得られた表面処理されたポリメチルシル
セスキオキサン粉末の接触帯電量を接触帯電量測定器
(東芝ケミカル(株)製)を用いて、ブローオフ法によ
り測定した。なお、表面処理剤で未処理のもの(合成例
1で得たポリメチルシルセスキオキサン粉末)を比較例
として同様に測定した。結果を第1表に示す。
合成例2 合成例1における28%濃度アンモニア水溶液の量を100
部、2層状態にした後の撹拌速度を15r.p.mにした以外
は合成例1と同様の方法にて、平均粒子径1.2μmの真
球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末を得た。
実施例4〜6 処理装置として自動乳バチを用い、合成例2で得たポリ
メチルシルセスキオキサン粉末200部と第2表に示す配
合比の表面処理剤溶液20部とをよく混合し、常温、常圧
で2時間撹拌した。その後、実施例1と同様の方法にて
加熱してメタノールの除去を行った後、さらに150℃で
4時間撹拌しながら加熱を行い、表面処理されたポリメ
チルシルセスキオキサン粉末を得た。
このようにして得られた表面処理されたポリメチルシル
セスキオキサン粉末と未処理の合成例2で得られたポリ
メチルシルセスキオキサン粉末(比較例2)の接触帯電
量を実施例1〜3と同様にして測定した。結果を第2表
に示す。
合成例3 合成例1における28%濃度アンモニア水溶液の量を25
部、2層状態にした後の撹拌速度を30r.p.mにした以外
は合成例1と同様の方法にて、平均粒子径3.0μmの真
球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末を得た。
実施例7〜9 合成例3で得たポリメチルシルセスキオキサン粉末200
部と表面処理剤として、第3表に示す配合比のTBT−100
(テトラブチルチタネート;商品名、日本曹達(株)
製)又は、これとイソブタノールとの混合溶液を用いた
以外は、実施例1と同様の方法で表面処理されたポリメ
チルシスセスキオキサン粉末を得た。
このようにして得られた表面処理されたポリメチルシル
セスキオキサン粉末と未処理の合成例3で得られたポリ
メチルシルセスキオキサン粉末(比較例3)の接触帯電
量を実施例1〜3と同様にして測定した。結果を第3表
に示す。
実施例10〜12 合成例1で得たポリメチルシルセスキオキサン粉末200
部を用い、表面処理剤として第4表に示す配合比のASBD
(アルミニウムsec−ブチレート、川研ファインケミカ
ル(株)製、商品名)とn−ヘキサンの混合溶液を用い
た他は、実施例2と同様の方法で、表面処理されたポリ
メチルシルセスキオキサン粉末を得た。
このようにして得られた表面処理されたポリメチルシル
セスキオキサン粉末と未処理の合成例1で得られたポリ
メチルシルセスキオキサン粉末(比較例4)の接触帯電
量を実施例1〜3と同様にして測定した。結果を第4表
に示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒子の形状が各々独立したほぼ真球状であ
    り、その粒度分布において80%以上が平均粒子径の±30
    %の範囲であるポリメチルシルセスキオキサン粉末であ
    って、 前記ポリメチルシルセスキオキサン粉末の表面が遷移金
    属原子、遷移金属原子以外の金属原子もしくはケイ素原
    子に、水酸基、加水分解性基及び/又は1価の極性基で
    置換された炭化水素基が少なくとも2個結合した化合物
    からなる表面処理剤で処理されていることを特徴とする
    表面処理された真球状ポリメチルシルセスキオキサン粉
    末。
  2. 【請求項2】ポリメチルシルセスキオキサン粉末の平均
    粒子径が0.1〜20μmである特許請求の範囲第1項記載
    のポリメチルシルセスキオキサン粉末。
  3. 【請求項3】表面処理剤を構成する化合物に含有されて
    いる遷移金属原子がチタンである特許請求の範囲第1項
    記載のポリメチルシルセスキオキサン粉末。
  4. 【請求項4】表面処理剤を構成する化合物に含有されて
    いる遷移金属原子以外の金属原子がアルミニウム又はス
    ズである特許請求の範囲第1項記載のポリメチルシルセ
    スキオキサン粉末。
JP61247344A 1986-10-20 1986-10-20 表面処理された真球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末 Expired - Lifetime JPH0751634B2 (ja)

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