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特許7187261体質顔料、および、ポリシロキサン粒子の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-02
(45)【発行日】2022-12-12
(54)【発明の名称】体質顔料、および、ポリシロキサン粒子の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C09C 3/08 20060101AFI20221205BHJP
   C08G 77/04 20060101ALI20221205BHJP
   C08J 3/14 20060101ALI20221205BHJP
   A61K 8/89 20060101ALN20221205BHJP
   A61Q 1/00 20060101ALN20221205BHJP
【FI】
C09C3/08
C08G77/04
C08J3/14 CFH
A61K8/89
A61Q1/00
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2018200435
(22)【出願日】2018-10-24
(65)【公開番号】P2020066680
(43)【公開日】2020-04-30
【審査請求日】2021-07-06
(73)【特許権者】
【識別番号】591147694
【氏名又は名称】大阪ガスケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103517
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 寛之
(74)【代理人】
【識別番号】100149607
【弁理士】
【氏名又は名称】宇田 新一
(72)【発明者】
【氏名】大島 純治
(72)【発明者】
【氏名】浅野 弘嗣
(72)【発明者】
【氏名】星野 智子
【審査官】中川 裕文
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2012/099185(WO,A1)
【文献】特開2003-261318(JP,A)
【文献】特開2011-011520(JP,A)
【文献】特開2003-342018(JP,A)
【文献】特開2005-002146(JP,A)
【文献】特開2007-137819(JP,A)
【文献】国際公開第2005/026048(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09C 3/08
C08G 77/04
C08J 3/14
A61K 8/89
A61Q 1/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平均一次粒子径が、0.4μm以上μm以下であり、
BET比表面積が、300m/g以上であり、
平均細孔径が、nm以下であ
リシロキサン粒子からなることを特徴とする、体質顔料
【請求項2】
水に、油溶性の塩基性化合物を配合し、前記油溶性の塩基性化合物の液滴を含む水分散液を調製する第1工程と、
前記水分散液およびシラン原料を配合し、前記シラン原料を脱水縮合反応させてポリシロキサン化合物を生成することにより、前記油溶性の塩基性化合物を前記ポリシロキサン化合物に分散させた油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を得る第2工程と、
前記油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、前記油溶性の塩基性化合物を除去し、ポリシロキサン粒子を得る第3工程とを備え
前記シラン原料を、ゾルとして調製することを特徴とする、ポリシロキサン粒子の製造方法。
【請求項3】
油溶性の塩基性化合物が、油溶性の3級アミン化合物であることを特徴とする、請求項に記載のポリシロキサン粒子の製造方法。
【請求項4】
前記第1工程において、水に、界面活性剤を配合することを特徴とする、請求項またはに記載のポリシロキサン粒子の製造方法。
【請求項5】
前記界面活性剤が、ノニオン性界面活性剤であることを特徴とする、請求項に記載のポリシロキサン粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリシロキサン粒子、体質顔料、充填材、および、ポリシロキサン粒子の製造方法に関し、詳しくは、ポリシロキサン粒子、ポリシロキサン粒子からなる体質顔料、ポリシロキサン粒子からなる充填材、および、ポリシロキサン粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シリカ粒子などの多孔質フィラーは、化粧品原料における体質顔料や電子部品材料における液状ポリマー用充填材などの分野において用いられている。
【0003】
このような多孔質フィラーとして、例えば、BET比表面積が、800m/gであり、平均細孔径が6nmであるシリカ(サンスフェアH-31)が知られている(非特許文献1のTable1参照)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【文献】佐々木隆好、Res. Reports Asahi Glass Co. Ltd. 61 2001、p.37-41
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかるに、非特許文献1のシリカは、BET比表面積が大きいため、平均細孔径が大きくなる傾向がある。平均細孔径が大きいシリカを液状ポリマーに配合すると、液状ポリマーが細孔に充填されやすくなるため、軽量化を図ることができないという不具合がある。
【0006】
また、平均細孔径が大きいシリカを液状ポリマーに配合すると、液状ポリマーの粘度を、シリカの配合量に応じた所望の粘度に調整することができないという不具合がある。具体的には、シリカの細孔に、液状ポリマーが、過度に充填される場合には、系中の液状ポリマーの自由度が拘束され、液状ポリマーの粘度が過度に増加する場合がある。また、シリカの細孔に、液状ポリマーが充填されることで、シリカの配合量に応じた増粘効果を得ることができない場合がある。
【0007】
本発明の目的は、細孔径が調整され、軽量化を図るとともに、液状ポリマーの粘度を調整できるポリシロキサン粒子、そのポリシロキサン粒子からなる体質顔料、そのポリシロキサン粒子からなる充填材、および、そのポリシロキサン粒子を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明[1]は、平均一次粒子径が、0.1μm以上50μm以下であり、BET比表面積が、300m/g以上であり、平均細孔径が、5nm以下である、ポリシロキサン粒子である。
【0009】
本発明[2]は、上記[1]に記載のポリシロキサン粒子からなる、体質顔料を含んでいる。
【0010】
本発明[3]は、上記[1]に記載のポリシロキサン粒子からなる、充填材を含んでいる。
【0011】
本発明[4]は、水に、油溶性の塩基性化合物を配合し、前記油溶性の塩基性化合物の液滴を含む水分散液を調製する第1工程と、前記水分散液およびシラン原料を配合し、前記シラン原料を脱水縮合反応させてポリシロキサン化合物を生成することにより、前記油溶性の塩基性化合物を前記ポリシロキサン化合物に分散させた油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を得る第2工程と、前記油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、前記油溶性の塩基性化合物を除去し、ポリシロキサン粒子を得る第3工程とを備える、ポリシロキサン粒子の製造方法である。
【0012】
本発明[5]は、油溶性の塩基性化合物が、油溶性の3級アミン化合物である、上記[4]に記載のポリシロキサン粒子の製造方法を含んでいる。
【0013】
本発明[6]は、前記第1工程において、水に、界面活性剤を配合する、上記[4]または[5]に記載のポリシロキサン粒子の製造方法を含んでいる。
【0014】
本発明[7]は、前記界面活性剤が、ノニオン性界面活性剤である、上記[6]に記載のポリシロキサン粒子の製造方法を含んでいる。
【発明の効果】
【0015】
本発明のポリシロキサン粒子の平均細孔径は、5nm以下である。
【0016】
そのため、細孔径が過度に大きくなることを抑制でき、このポリシロキサン粒子を、液状ポリマーに配合した場合に、液状ポリマーが細孔に充填されることを抑制でき、軽量化を図るとともに、液状ポリマーの粘度を、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた所望の粘度に調整することができる。
【0017】
本発明のBET比表面積が、300m/g以上である。そのため、細孔容積が過度に小さくなることを抑制できるため、軽量化を図ることができる。
【0018】
本発明の体質顔料は、本発明のポリシロキサン粒子を含む。そのため、この体質顔料を、液状ポリマーに配合して、化粧料を得る場合には、液状ポリマーが細孔に充填されることを抑制できるため、液状ポリマーによる粘度を調整できる。
【0019】
本発明の充填材は、本発明のポリシロキサン粒子を含む。そのため、この充填材を、液状ポリマーに配合して、電子材料を得る場合において、ポリシロキサン粒子の平均細孔径5nm以下に調整されているため、液状ポリマーによる粘度を調整でき、また、軽量化を図ることができる。
【0020】
本発明のポリシロキサン粒子の製造方法は、第2工程において、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を得た後、第3工程において、この油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、油溶性の塩基性化合物を除去し、ポリシロキサン粒子を得る。そのため、BET比表面積および平均細孔径が所定の範囲であるポリシロキサン粒子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1図1は、本発明のポリシロキサン粒子の製造方法の第2工程において得られる油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子の概略断面図を示す。
図2図2は、本発明のポリシロキサン粒子の概略断面図を示す。
図3図3は、実施例2のDMLA(N,N-ジメチルラウリルアミン)内包ポリシロキサン粒子の断面のTEM写真の画像処理図を示す。
図4図4は、実施例2のDMLA内包ポリシロキサン粒子のSEM写真の画像処理図を示す。
図5図5は、実施例2のポリシロキサン粒子のSEM写真の画像処理図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明のポリシロキサン粒子は、水に、油溶性の塩基性化合物を配合し、油溶性の塩基性化合物の液滴を含む水分散液を調製する第1工程と、水分散液およびシラン原料を配合し、シラン原料を脱水縮合反応させてポリシロキサン化合物を生成することにより、油溶性の塩基性化合物をポリシロキサン化合物に分散させた油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を得る第2工程と、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、油溶性の塩基性化合物を除去し、ポリシロキサン粒子を得る第3工程とを備えるポリシロキサン粒子の製造方法により、得ることができる。
【0023】
第1工程では、水に、油溶性の塩基性化合物を配合し、油溶性の塩基性化合物の液滴を含む水分散液を調製する。
【0024】
油溶性の塩基性化合物としては、例えば、油溶性の3級アミン化合物などが挙げられる。
【0025】
油溶性の塩基性化合物が、油溶性の3級アミン化合物であれば、油溶性の塩基性化合物の液滴内で、ゾル(後述)を脱水縮合反応(後述)させることができる。
【0026】
3級アミン化合物は、NR111213(式中、R11~R13は、1価の炭化水素基を示す。)で示される。
【0027】
11~R13で示される1価の炭化水素基は、同一または相異なっていてもよい。1価の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基などが挙げられる。
【0028】
アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、sec-ペンチル、2-メチルペンチル、tert-ペンチル、n-ヘキシル、イソヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、イソオクチル、2-エチルヘキシル、ノニル、デシル、イソデシル、ウンデシル、ドデシル(ラウリル)、トリデシル、テトラデシル(ミリスチル)、ペンタデシル、ヘキサデシル(セチル)、ヘプタデシル、オクタデシル(ステアリル)、エイコサニルなどの直鎖状または分岐状の炭素数1~20のアルキル基が挙げられる。好ましくは、直鎖状のアルキル基が挙げられる。
【0029】
シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロヘプチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロデシルなどの炭素数6~10のシクロアルキル基が挙げられる。
【0030】
アリール基としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、アズレニルなどの炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
【0031】
アラルキル基としては、例えば、ベンジル、1-フェニルエチル、2-フェニルエチル、1-フェニルプロピル、2-フェニルプロピル、3-フェニルプロピル、ジフェニルメチル、o、mまたはp-メチルベンジル、o、mまたはp-エチルベンジル、o、mまたはp-イソプロピルベンジル、o、mまたはp-tert-ブチルベンジル、2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-または3,5-ジメチルベンジル、2,3,4-、3,4,5-または2,4,6-トリメチルベンジルなどの炭素数7~11のアラルキル基が挙げられる。
【0032】
11~R13で示される1価の炭化水素基は、例えば、1種類の単独使用、あるいは、2種類以上を併用することができる。好ましくは、R11~R13の全てがアルキル基である組合せが挙げられる。
【0033】
11~R13の全てがアルキル基である組合せとして、例えば、R11が、直鎖状の炭素数6以上20以下の高級アルキル基、R12およびR13が、炭素数1~5の低級アルキル基である組合せが挙げられ、好ましくは、R11が、直鎖状の炭素数10以上18以下の高級アルキル基、R12およびR13が、炭素数1~3の低級アルキル基である組合せが挙げられる。
【0034】
具体的には、3級アミン化合物として、例えば、トリアルキルアミン、トリシクロアルキルアミン、トリアリールアミン、トリアラルキルアミン、ジアルキルアラルキルアミンなどが挙げられる。3級アミン化合物として、好ましくは、トリアルキルアミン、ジアルキルアラルキルアミンが挙げられ、より好ましくは、トリアルキルアミンが挙げられる。
【0035】
トリアルキルアミンとしては、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミンなどのトリ(低級アルキル)アミン、例えば、N,N-ジメチルラウリルアミン(DMLA)、N,N-ジエチルラウリルアミン、N,N-ジメチルミリスチルアミン、N,N-ジメチルセチルアミンなどのジ(低級アルキル)高級アルキルアミン、例えば、ジドデシルメチルアミンなどのジ(高級アルキル)低級アルキルアミンなどが挙げられる。好ましくは、トリアルキルアミンの疎水性を確保する観点から、ジ(低級アルキル)高級アルキルアミン、ジ(高級アルキル)低級アルキルアミンが挙げられ、より好ましくは、ジ(低級アルキル)高級アルキルアミン、さらに好ましくは、N,N-ジメチルラウリルアミン(DMLA)が挙げられる。
【0036】
油溶性の塩基性化合物は、単独使用または2種以上併用することできる。
【0037】
そして、第1工程では、水に、油溶性の塩基性化合物を配合する。
【0038】
水には、好ましくは、界面活性剤を配合し、界面活性剤水溶液を調製する。
【0039】
水に、界面活性剤を配合すると、油溶性の塩基性化合物の液滴を水(界面活性剤水溶液)において安定して維持できる。
【0040】
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのポリオキシアルキレンアルキルエーテル、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテル、例えば、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンアラルキルアリールエーテル、例えば、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンブロックコポリマーなどのポリオキシアルキレンブロックコポリマー、例えば、ポリオキシエチレンアリールエーテルなどのポリオキシアルキレンアリールエーテル、例えば、ポリエーテル変性シリコーンなどのノニオン性界面活性剤が挙げられる。
【0041】
また、界面活性剤としては、例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ノニルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤も挙げられる。
【0042】
界面活性剤は、単独使用または2種以上併用することができる。
【0043】
界面活性剤としては、油溶性の塩基性化合物の液滴を水において安定して維持する観点から、好ましくは、ノニオン性界面活性剤が挙げられる。
【0044】
より好ましくは、界面活性剤として、ポリオキシアルキレンアラルキルアリールエーテルおよびポリエーテル変性シリコーンを併用する。
【0045】
ポリオキシアルキレンアラルキルアリールエーテルおよびポリエーテル変性シリコーンを併用すると、油溶性の塩基性化合物の液滴の平均粒子径および粒子数を維持でき、その結果、油溶性の塩基性化合物の液滴の平均粒子径とほぼ同一の油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子(後述)およびポリシロキサン粒子を得ることができる。
【0046】
ポリオキシアルキレンアラルキルアリールエーテルおよびポリエーテル変性シリコーンを併用する場合には、ポリオキシアルキレンアラルキルアリールエーテルおよびポリエーテル変性シリコーンの総量100質量部に対する、ポリオキシアルキレンアラルキルアリールエーテルの配合割合は、例えば、5質量部以上、好ましくは、15質量部以上であり、また、例えば、30質量部以下、好ましくは、20質量部以下であり、また、ポリエーテル変性シリコーンの配合割合は、例えば、70質量部以上、好ましくは、80質量部以上であり、また、例えば、95質量部以下、好ましくは、85質量部以下である。
【0047】
界面活性剤の配合割合は、要求される平均粒子径により設定され、界面活性剤水溶液に対して、界面活性剤の有効成分量として、例えば、1質量%以上、好ましくは、2質量%以上、また、例えば、15質量%以下、好ましくは、10質量%以下となるように調整する。
【0048】
そして、水(好ましくは、界面活性剤水溶液)に、油溶性の塩基性化合物を配合して、それらを均一に攪拌する。
【0049】
撹拌では、例えば、ホモミキサー(ホモミクサー)、超音波ホモジナイザー、加圧式ホモジナイザー、マイルダー、多孔膜圧入分散機などの分散機が用いられ、好ましくは、ホモミキサーが用いられる。
【0050】
攪拌条件は、適宜設定され、ホモミキサーを用いる場合には、その回転数を、例えば、1000rpm以上、好ましくは、1500rpm以上に、例えば、7000rpm以下に設定する。攪拌時間は、例えば、1分以上、好ましくは、10分以上であり、また、1時間以下である。
【0051】
これにより、油溶性の塩基性化合物の液滴が得られる。このような油溶性の塩基性化合物の液滴は、水中に分散されている。
【0052】
油溶性の塩基性化合物の液滴は、真球状をなし、その平均粒子径は、メジアン径として算出され、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.4μm以上であり、また、例えば、50μm以下、好ましくは、20μm以下、より好ましくは、5μm以下、さらに好ましくは、1μm以下に調節される。
【0053】
なお、上記の平均粒子径の測定方法については、後述する実施例において詳述する。
【0054】
また、油溶性の塩基性化合物の液滴のpH値は、例えば、9以上であり、また、例えば、14以下である。
【0055】
続いて、第2工程では、水分散液およびシラン原料を配合する。
【0056】
シラン原料としては、シランモノマーが挙げられ、シランモノマーは、R21 SiR22 (4-m)(式中、R21が、1価の炭化水素基を示し、R22が、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子からなる群から選択される1種を示す。mが、0以上、3以下の整数を示す。)で表される。
【0057】
式中、R21で示される1価の炭化水素基としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、ペンチルなどの、直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられ、好ましくは、メチルが挙げられる。
【0058】
22で示されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシなどが挙げられる。好ましくは、メトキシ、エトキシが挙げられる。
【0059】
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素などが挙げられ、好ましくは、塩素が挙げられる。
【0060】
22として、好ましくは、アルコキシ基が挙げられる。
【0061】
mは、好ましくは、3である。
【0062】
シラン原料は、単独使用または併用することができ、好ましくは、Si(R22およびR21Si(R22の組合せが挙げられる。具体的には、テトラアルコキシシランおよびアルキルトリアルコキシシランの組合せ、好ましくは、テトラエトキシシラおよびメチルトリメトキシシランの組合せが挙げられる。
【0063】
テトラアルコキシシランおよびメチルトリアルコキシシランを併用する場合には、テトラアルコキシシランおよびメチルトリアルコキシシランの総量100質量部に対して、テトラアルコキシシランの配合割合は、例えば、40質量部以上であり、また、例えば、60質量部以下であり、また、メチルトリアルコキシシランの配合割合は、例えば、40質量部以上であり、また、例えば、60質量部以下である。
【0064】
シランモノマーは、ゾル(加水分解物)として調製される。つまり、シラン原料には、ゾルも含まれる。
【0065】
ゾルを調製するには、上記したシラン原料を用意し、続いて、シラン原料と酸性水溶液とを配合する。具体的には、酸性水溶液を撹拌しながら、シラン原料を添加する。
【0066】
酸性水溶液は、例えば、塩酸、酢酸、硫酸などの酸を、加水分解物の触媒として含有する。
【0067】
酸性水溶液は、水と酸とを配合することにより、調製される。
【0068】
酸の配合割合は、水100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.3質量部以上であり、また、例えば、0.5質量部以下である。
【0069】
撹拌条件として、撹拌時間は、例えば、1.5時間以上、好ましくは、2時間以上であり、また、例えば、8時間以下である。また、撹拌温度は、20℃以上であり、また、例えば、40℃以下である。
【0070】
これにより、シラン原料を加水分解させて、加水分解物を含有するゾル(シラノール)を調製する。
【0071】
そして、水分散液、および、上記のようにして調製したゾル(シラン原料)を配合する。具体的には、水分散液を撹拌しながら、ゾルを添加する。
【0072】
加水分解物の配合割合は、油溶性の塩基性化合物100質量部に対して、例えば、150質量部以上、好ましくは、200質量部以上、より好ましくは、300質量部以上であり、また、例えば、400質量部以下である。
【0073】
撹拌条件として、撹拌時間は、例えば、0.5時間以上であり、また、例えば、4時間以下、好ましくは、2時間以下である。また、撹拌温度は、20℃以上であり、また、例えば、40℃以下である。
【0074】
このとき、意外なことに、油溶性の塩基性化合物の液滴に、ゾル(シラノール)が浸透する。
【0075】
そして、浸透したゾル(シラノール)を、油溶性の塩基性化合物の液滴内で、脱水縮合反応させて、ゾルをゲル化する。これにより、シロキサン結合(Si-O-Si)を形成する。このようにして、シロキサン結合を含有するポリシロキサン化合物が生成される。
【0076】
一方、油溶性の塩基性化合物は、ポリシロキサン化合物中に極めて微小に分散(分子状分散を含む。)された状態で残存する。
【0077】
これにより、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を得る。
【0078】
このような油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子は、水中に分散されている。
【0079】
上記したように、油溶性の塩基性化合物の液滴内で、浸透したゾルと油溶性の塩基性化合物とは相溶し、その状態のまま、ゾルを脱水縮合反応させて、ポリシロキサン化合物を生成する。そのため、図1に示すように、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子1は、ポリシロキサン化合物からなるマトリクス2と、マトリクス2中に分散され、油溶性の塩基性化合物からなるドメイン3とを有する。このときのドメイン3は、油溶性の塩基性化合物の分子サイズを含む極めて微小な大きさを有する。すなわち、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子1において、油溶性の塩基性化合物は、分子サイズを含む極めて微小な状態で、ポリシロキサン化合物中に分散されている。
【0080】
油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子は、真球状をなし、その平均一次粒子径は、好ましくは、油溶性の塩基性化合物の液滴とほぼ同一であり、具体的には、メジアン径として算出され、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.4μm以上であり、また、50μm以下、好ましくは、20μm以下、より好ましくは、5μm以下、さらに好ましくは、1μm以下である。
【0081】
なお、上記の平均一次粒子径の測定方法については、後述する実施例において詳述する。
【0082】
最後に、第3工程では、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、油溶性の塩基性化合物を除去する。
【0083】
油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、油溶性の塩基性化合物を除去する方法としては、例えば、抽出、真空乾燥、加熱乾燥などが挙げられ、好ましくは、抽出により、油溶性の塩基性化合物を除去する。
【0084】
抽出により、油溶性の塩基性化合物を除去するには、具体的には、まず、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を含む水分散液を、遠心分離などにより固液分離し、乾燥する。
【0085】
乾燥条件として、乾燥温度は、例えば、20℃以上であり、また、例えば、50℃以下である。乾燥時間は、例えば、12時間以上であり、また、例えば、36時間以下である。
【0086】
これにより、未反応のシラノールおよび界面活性剤を除去するとともに、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を得る。
【0087】
そして、この油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子を、例えば、アセトンなどの有機溶媒で抽出し、その後、遠心分離などにより固液分離し、その後、上記の条件で乾燥する。
【0088】
これにより、油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子から、油溶性の塩基性化合物を除去(抽出)する。
【0089】
これにより、ポリシロキサン粒子を得る。
【0090】
図2に示すように、得られたポリシロキサン粒子4は、ポリシロキサン化合物からなるマトリクス2からなる。
【0091】
一方、図1の油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子1から油溶性の塩基性化合物を抽出すると、油溶性の塩基性化合物が抽出されたドメイン3は、細孔5となって、残存する。
【0092】
つまり、図2に示すように、ポリシロキサン粒子4は、上記の細孔5を有している。つまり、ポリシロキサン粒子4は多孔質粒子である。
【0093】
得られたポリシロキサン粒子は、真球状をなし、その平均一次粒子径は、好ましくは、油溶性の塩基性化合物の液滴および油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子とほぼ同一であり、具体的には、メジアン径として算出され、0.1μm以上、好ましくは、0.4μm以上であり、また、50μm以下、好ましくは、20μm以下、より好ましくは、5μm以下、さらに好ましくは、1μm以下である。
【0094】
なお、上記の平均一次粒子径の測定方法については、後述する実施例において詳述する。
【0095】
平均一次粒子径が、上記上限以下および上記下限以上であれば、化粧品原料における体質顔料、電子部品材料における液状ポリマー(後述)用充填材などの各種用途において、取り扱い性に優れる。
【0096】
また、ポリシロキサン粒子のBET比表面積は、300m/g以上、好ましくは、400m/g以上であり、また、例えば、2000m/g以下、好ましくは、1000m/g以下、より好ましくは、700m/g以下である。
【0097】
ポリシロキサン粒子のBET比表面積が、上記下限以上であれば、細孔容積が過度に小さくなることを抑制でき、軽量化を図ることができる。
【0098】
一方、ポリシロキサン粒子のBET比表面積が、上記下限未満であれば、細孔容積が過度に小さくなる傾向があり、軽量化を図ることができない。
【0099】
なお、BET比表面積は、BET法により測定される。
【0100】
ポリシロキサン粒子の平均細孔径は、5nm以下、好ましくは、3nm以下、より好ましくは、2nm以下であり、また、例えば、0.1nm以上、好ましくは、0.5nm以上、より好ましくは、1.0nm以上である。
【0101】
ポリシロキサン粒子の平均細孔径が、上記上限以下であれば、細孔径が過度に大きくなることを抑制でき、このポリシロキサン粒子を、液状ポリマー(後述)に配合した場合に、液状ポリマー(後述)が細孔に充填されることを抑制でき、軽量化を図ることができる。
【0102】
また、ポリシロキサン粒子の平均細孔径が、上記上限以下であれば、ポリシロキサン粒子が配合された液状ポリマーの粘度を、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた所望の粘度に調整することができる。
【0103】
具体的には、ポリシロキサン粒子の細孔に、液状ポリマーが、過度に充填される場合には、系中の液状ポリマーの自由度が拘束され、液状ポリマーの粘度が過度に増加する場合がある。また、ポリシロキサン粒子の細孔に、液状ポリマーが充填されることで、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた増粘効果を得ることができない場合がある。
【0104】
一方、ポリシロキサン粒子の平均細孔径が、上記上限以下であるので、ポリシロキサン粒子が配合された液状ポリマー(後述)の粘度を、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた所望の粘度に調整することができる。
【0105】
また、ポリシロキサン粒子の平均細孔径が、上記上限を超過すると、細孔径が過度に大きくなり、このポリシロキサン粒子を、液状ポリマーに配合した場合に、樹脂が細孔に充填され、軽量化を図ることができず、また、ポリシロキサン粒子が配合された液状ポリマー(後述)の粘度を、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた所望の粘度に調整することができない。
【0106】
つまり、このポリシロキサン粒子は、比較的大きいBET比表面積および比較的小さい細孔径に調整されている。これにより、軽量化を図るとともに、および、液状ポリマー(後述)の粘度を、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた所望の粘度に調整することができる。
【0107】
なお、平均細孔径は、BET法により測定される。
【0108】
ポリシロキサン粒子の細孔容積(一次粒子の孔の総容積)は、例えば、0.05mL/g以上、好ましくは、0.1mL/g以上、また、例えば、2.0mL/g以下、好ましくは、0.8mL/g以下である。
【0109】
なお、細孔容積は、BET法により測定される。細孔容積は、ポリシロキサン粒子を形成する一次粒子の内部における単位質量(g)当たりの細孔容積(mL)を意味する。
【0110】
そして、このポリシロキサン粒子は、各種工業材料として用いることができる。
【0111】
具体的には、このポリシロキサン粒子は、伸展性および流動性の観点から、各種化粧品や塗料などの体質顔料として用いることができる。
【0112】
その場合、本発明の体質顔料は、上記のポリシロキサン粒子からなる。
【0113】
この体質顔料を、液状ポリマーに配合して、化粧料を得ることができる。
【0114】
液状ポリマーとしては、例えば、シリコーンオイルなどの液状の高分子、例えば、PVA(ポリビニルアルコール)、カルボキシメチルセルロースなどの高分子の溶液などが挙げられる。
【0115】
この体質顔料を、液状ポリマーに配合して、化粧料を得る場合において、上記のポリシロキサン粒子の平均細孔径は小さく、液状ポリマーが細孔に充填されることを抑制できるため、ポリシロキサン粒子を配合した液状ポリマーの粘度を、ポリシロキサン粒子の配合量に応じた所望の粘度に調整することができる。つまり、このポリシロキサン粒子は、化粧料の体質顔料として用いることができる。
【0116】
また、このポリシロキサン粒子は、流動性が高いことから、封止材などの電子材料に使用される液状ポリマーの充填材として用いることができる。
【0117】
液状ポリマーとしては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレートなどの熱硬化性樹脂が挙げられる。
【0118】
その場合、本発明の充填材は、上記のポリシロキサン粒子からなる。
【0119】
この充填材を、液状ポリマーに配合して、電子材料を得る場合において、上記のポリシロキサン粒子の平均細孔径は小さいため、液状ポリマーが、ポリシロキサン粒子の細孔に過度に充填されることを抑制できることにより、ポリシロキサン粒子を配合した液状ポリマーの粘度を過度に上昇させることなく高充填することができる。さらに、このポリシロキサン粒子は、細孔容積が大きいため、軽量化を図ることができる。つまり、このポリシロキサン粒子は、封止材などの電子材料に使用される液状ポリマーの充填材として用いることができる。
【実施例
【0120】
以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。また、以下の記載において特に言及がない限り、「部」および「%」は質量基準である。
【0121】
DMLA:N,N-ジメチルラウリルアミン、富士フィルム和光純薬工業社製
エマルゲンA-500:ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、花王社製
KF-6204:エーテル変性シリコーンオイル、信越化学
TEOS:テトラエトキシシラン、富士フィルム和光純薬工業社製
MTMS:メチルトリメトキシシラン、TCI-GR、TCI製
1.ポリシロキサン粒子の製造
実施例1
(第1工程)
脱イオン水14.9gに、エマルゲンA-500 1.7gおよびKF-6204 1.4gを配合し、その後、撹拌し、界面活性剤水溶液を調製した。
【0122】
この界面活性剤水溶液に、DMLA 7.0gを配合し、ホモミキサーにより回転数5000rpmで30分間攪拌した。これにより、DMLAの液滴を含む水分散液を得た。
【0123】
(第2工程)
脱イオン水75.00gおよび酢酸0.3gを、撹拌混合して、酸性水溶液を調製した。
【0124】
別途、TEOS 12.5gおよびMTMS 12.5gを撹拌混合して、シラン原料を調製した。
【0125】
その後、上記の酸性水溶液を撹拌しながら、酸性水溶液に、上記のシラン原料を添加し、その後、室温(25℃)で、2時間撹拌した。
【0126】
これにより、TEOSおよびMTMSを加水分解して、加水分解物を含有するゾルを調製した。
【0127】
次いで、上記のDMLAの液滴を含む水分散液を撹拌しながら、DMLAの液滴を含む水分散液に、上記のゾルを添加し、その後、室温(25℃)で、1時間撹拌した。
【0128】
これにより、DMLA内包ポリシロキサン粒子を含む水分散液を得た。
【0129】
(第3工程)
DMLA内包ポリシロキサン粒子を含む水分散液を、回転数15000rpm、30分の条件で遠心分離し、その後、上澄み液を取り除いて固液分離した。
【0130】
その後、取り除いた上澄み液と同量の脱イオン水を添加した後、撹拌し、再度、回転数15000rpm、30分の条件で遠心分離し、その後、上澄み液を取り除いて固液分離し、これにより、沈殿物を得た。
【0131】
その後、沈殿物を、40℃で24時間乾燥し、乾燥物(DMLA内包ポリシロキサン粒子)を得た。
【0132】
次いで、この乾燥物とアセトンとを、乾燥物/アセトンが10/90(重量比)となるように、混合し、その後、超音波で抽出した。
【0133】
その後、乾燥物を含む抽出液を、回転数15000rpm、30分の条件で遠心分離し、その後、上澄み液を取り除いて固液分離した。
【0134】
その後、取り除いた上澄み液と同量のアセトンを添加した後、撹拌し、再度、回転数15000rpm、30分の条件で遠心分離し、その後、上澄み液を取り除いて固液分離し、これにより、沈殿物を得た
その後、沈殿物を、40℃で24時間乾燥し、これにより、乾燥物(DMLA内包ポリシロキサン粒子)を得た。
【0135】
実施例2
配合処方を、表1の記載に従って変更した以外は、実施例1と同様に処理して、ポリシロキサン粒子を得た。
2.評価
以下の項目を評価した。
【0136】
(平均一次粒子径)
各実施例のポリシロキサン粒子を含む水分散液について、粒粒度分布計(LA-920、堀場製作所株式会社)を用いるレーザー回折法により、体積基準のメジアン径として、平均一次粒子径を測定した。その結果を表1に示す。
【0137】
(BET比表面積)
各実施例のポリシロキサン粒子について、BELLSORP-miniII(マイクロトラック・ベル株式会社)を用いるBET法により、比表面積を測定した。その結果を表1に示す。
【0138】
(細孔容積)
各実施例のポリシロキサン粒子について、BET法によって、細孔容積を測定した。その結果を表1に示す。
【0139】
(平均細孔径)
各実施例のポリシロキサン粒子について、BET法によって、平均細孔径を測定した。その結果を表1に示す。
【0140】
(TEM(透過型電子顕微鏡)観察)
実施例2のDMLA内包ポリシロキサン粒子を、ビスフェノール型液状エポキシ樹脂に混合してアミン硬化させた。次いで、これをウルトラミクロトームで切断することにより超薄切片を調製し、透過型電子顕微鏡(JEM-1230、日本電子株式会社)で、粒子断面のTEM観察した。その結果を図3に示す。
【0141】
図3からわかるように、DMLA内包ポリシロキサン粒子6は、ポリシロキサン化合物からなるマトリクス2を含む。なお、TEM観察では確認することができないが、マトリクス2中には、DMLAが分散されている。
【0142】
(SEM(走査型電子顕微鏡)観察)
実施例2のDMLA内包ポリシロキサン粒子、および、実施例2のポリシロキサン粒子を、走査型電子顕微鏡日立TM-3000(日立ハイテクノロジーズ社製)で、SEM観察した。その結果を、図4および図5に示す。
【0143】
図4および図5が参照されるように、DMLA抽出前のDMLA内包ポリシロキサン粒子(図4)と、DMLA抽出後のポリシロキサン粒子(図5)とは、粒子の形状が同様であり、平均一次粒子径もほぼ同一であることがかわる。
3.考察
化粧品原料における体質顔料や電子部品材料における液状ポリマー用充填材などに用いられる多孔質フィラーの一例として、サンスフェアH-31(シリカ、AGCエスアイテック株式会社社製)を、比較例1として、表1に併記した。
【0144】
なお、サンスフェアH-31の平均一次粒子径、BET比表面積、細孔容積および平均細孔径は、非特許文献1のTable1に記載の値を参照した。
【0145】
比較例1は、BET比表面積が800m/gと高く、細孔容積も1mL/gと大きく、それに伴って、平均細孔径が6nmと大きい。細孔径が大きいため、このシリカを液状ポリマーに配合すると、液状ポリマーが細孔に充填されるため、軽量化を図ることができない。また、比較例1のシリカを、液状ポリマーを増粘剤水溶液として、含む化粧料に配合する場合には、大きな細孔を液状ポリマーが充填するため十分な増粘効果が得られなくなる。
【0146】
一方、実施例1および実施例2のポリシロキサン粒子の平均細孔径は、5nm以下であり、細孔容積も0.2mL/g以上であるため、このポリシロキサン粒子を、液状ポリマーに配合した場合に、液状ポリマーが細孔に充填されることを抑制でき、軽量化を図ることができるとともに、液状ポリマーが細孔に充填されることによる粘度への影響を制御することができる。
【0147】
【表1】
【0148】
なお、上記した表中の数字は、特記しない場合には、配合g数を示す。
【符号の説明】
【0149】
1 油溶性の塩基性化合物内包ポリシロキサン粒子
4 ポリシロキサン粒子
図1
図2
図3
図4
図5