[发明专利]胶态二氧化硅及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及胶态二氧化硅及其制造方法。特别是涉及适合作为研 磨剂的胶态二氧化硅及其制造方法。

背景技术

胶态二氧化硅是使二氧化硅微粒分散于水等介质而得到的制品， 除了作为物性改良剂在纸、纤维、钢铁等领域中使用之外，还作为半 导体晶片等电子材料的研磨剂使用。

作为现有的胶态二氧化硅的制造方法，水玻璃法和烷氧化物法这 两种方法是主流。

水玻璃法是对硅酸钠进行离子交换，调制活性硅酸，然后，在加 热的条件下，将其添加至已用NaOH调节pH后的含有晶种颗粒的水溶 液中，使颗粒生长(专利文献1)。根据该方法，能够得到具有较致密 的结构的颗粒。

烷氧化物法是所谓的Stoeber法，在碱催化剂的存在下，在使硅酸 烷基酯(四烷氧基硅烷)水解的同时，进行缩合、颗粒生长，制造二 氧化硅颗粒。根据该方法，能够调制由纳米级的胶态颗粒至微米级的 胶态颗粒。例如，提出了一种茧形胶态二氧化硅的制造方法，其特征 在于，在搅拌的条件下，用10～40分钟向由水、甲醇以及氨或氨与铵 盐构成的混合溶剂中滴加硅酸甲酯(四甲氧基硅烷)或硅酸甲酯与甲 醇的混合物，使硅酸甲酯与水反应，生成具有10～200nm的短径并具 有1.4～2.2的长径/短径比的胶态二氧化硅(专利文献2)。并且，还已 知一种茧形胶态二氧化硅的制造方法，其特征在于，向甲醇、水和氨 的混合液中滴加四甲氧基硅烷四聚体，同时进行水解(专利文献3)。

此外，提出了大量的采用烷氧化物法制造二氧化硅颗粒的方法(例 如，专利文献4～10)。

此外，还公开了一种硅胶的制造方法，在用酸催化剂使原硅酸四 乙酯或硅酸乙酯低聚物水解后，加入碱催化剂使pH变为7以上，并进 行加热使其聚合，采用该方法，制得细长形的非晶二氧化硅颗粒分散 于液状分散体中的硅胶(专利文献11)。

专利文献1：日本特开昭61-158810号公报

专利文献2：日本特开平11-60232号公报

专利文献3：国际公开WO2004/074180

专利文献4：日本特开2004-91220号公报

专利文献5：日本特开2002-50594号公报

专利文献6：日本特开2005-162533号公报

专利文献7：日本特开2005-60219号公报

专利文献8：日本特开2002-45681号公报

专利文献9：日本特开2005-312197号公报

专利文献10：日本特开2005-60217号公报

专利文献11：日本特开2001-48520号公报

发明内容

特别是将胶态二氧化硅用作研磨剂的情况下，需要调制具有致密 的结构的二氧化硅颗粒。进一步具体而言，需要制得更完全地形成硅 氧烷键的颗粒。换言之，可以说优选制得残存的硅烷醇基少的颗粒。

但是，在采用现有方法制造特别是能够作为研磨剂使用的胶态二 氧化硅的情况下，存在以下问题。

采用上述水玻璃法，由于胶态二氧化硅具有致密的结构，能够获 得作为研磨剂的优异的特性，但是，不能完全地除去钠成分，所以不 得不限制在钠等金属杂质的存在会产生问题的半导体工艺中的使用。

相对于此，采用上述烷氧化物法，能够避免钠等的混杂，另一方 面，如果希望控制粒径、形状等，颗粒生长速度就会变为高速，因此， 没有二氧化硅取得稳定配置的充裕时间，直接进行颗粒生长，存在不 能制得具有致密结构的颗粒的问题。采用烷氧化物法，通过极端地降 低添加速度，能够控制生长速度，但由于反应温度低，所以不能充分 降低OH量。另外，一旦改变生长速度，粒径、形状等其它的因素也 会发生变化。

因此，本发明的主要目的在于提供一种金属杂质更少且致密的二 氧化硅颗粒。

本发明的发明人发现，固体²⁹Si-CP/MAS-NMR谱作为评价二氧化 硅颗粒的致密程度的指标非常有效，比较采用现有的水玻璃法制得的 胶态二氧化硅和采用Stoeber法制得的胶态二氧化硅的谱，如表1所示， 峰面积值存在大的差异。

[表1]