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技術 水酸化アルミニウム粉体及びその製造方法

出願人 日本軽金属株式会社
発明者 山本和幸
出願日 2019年2月14日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-024358
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-132446
状態 未査定
技術分野 珪素及び珪素化合物 顔料、カーボンブラック、木材ステイン
主要キーワード プリリング 加熱減量試験 X線回折法 水蒸気拡散 ソーダ分 加熱残 酸化アルミニウム粉体 水酸化アルミニウム粉体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
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図面 (1)

課題

解決手段

表面がシランカップリング剤で処理されたギブサイト型の水酸化アルミニウム粉体であり、空気雰囲気下において10℃/minで昇温する熱重量分析において、温度110℃から250℃までの重量減少率が1.2質量%以下であり、メチルエチルケトンに分散させた溶液を、目開き45μmの篩過した際の篩上残渣率が5質量%以下であり、Dp50が2.0〜3.5μmであり、Dp50/DBETが2.6〜4.5であり、及びシランカップリング剤処理量/BET比表面積が0.1〜0.5質量%/m2/gである水酸化アルミニウム粉体及びその製造方法である。

概要

背景

水酸化アルミニウム粉体は、従来から凝集剤ゴムプラスチック充填するフィラー等として幅広く使用されており、通常は200℃前後から脱水反応が開始するため、この反応時の大きな吸熱効果を利用して、難燃材フィラーとして好適に用いられている。特に、近年ではその難燃特性を利用して、プリント配線基板基板材料に適用されており、プリント配線基板にはんだ付けされる際のはんだ熱に耐え得る耐熱性も要求されている。最近では有毒性のある鉛を含まない鉛フリーはんだが採用されてきており、従来のスズ−鉛系のはんだよりも融点が高い鉛フリーはんだ(融点:250℃程度)やそれに対応したリフロー炉加熱温度にも対応できるような耐熱性を有する水酸化アルミニウム粉体の検討が行われている。

例えば、特許文献1には、特に、窒素ガス吸着法によるBET比表面積を2.8m2/g以上とすることにより、粒子表面の水蒸気拡散を大きくしてこれにより粒子近傍の水蒸気分圧を低くすることで、三水和物反応より低温側で起きるベーマイト転移反応による脱水反応を抑えて耐熱性を向上させ、さらには、表面をシランカップリング剤で処理することによって樹脂との相溶性分散性等の特性を向上させた水酸化アルミニウムが開示されている。この特許文献1で開示される水酸化アルミニウムはベーマイトの転移反応のみを制御することを教えるだけであり、メイン酸化物への反応については何ら検討されておらず、水酸化アルミニウム自体の分解開始温度データの記載もない。更に2006年から施行されたRoHS指令によりはんだへの鉛使用が原則使用禁止され、はんだの溶融温度が上昇する傾向となった(鉛が約40%入っているものに比べて融点が20〜45℃上昇)が、この特許文献1はそれ以前に出願されたものであることから、このRoHS指令に対応しているとは考え難く、プリント基板のはんだ溶融温度に耐えうる耐熱性が得られないことや、鉛フリーはんだの溶融温度では使用できないおそれがある。

また、特許文献2には、耐熱性の向上のために、Al2O3・3H2Oで示される水酸化アルミニウムを予め220〜280℃の加熱処理により見かけ上の結晶水モル数を1.8〜2.7に減らして高温でも脱水反応を起こり難くし、さらにはシランカップリング剤で処理した水酸化アルミニウムが開示されているが、これは、部分的に結晶水が1であるベーマイト型の水酸化アルミニウムに転移したものを含むことによるものである。ベーマイト型の水酸化アルミニウムを含むと、結晶水の一部が脱離していることから、逆に難燃性を損なうおそれがある。

このように、従来から、水酸化アルミニウムの耐熱特性を向上させる試みや、表面をシランカップリング剤によって処理することで、樹脂への相溶性・分散性を向上させる試みはあったものの、水酸基の数が少なく、難燃と耐熱特性の両立は十分ではなかった。
ところで、本願の発明者らによる検証によれば、特に、プリント配線基板の用途に用いる水酸化アルミニウムとしては、1つは、鉛フリーはんだのような融点が250℃程度のはんだ熱(リフロー炉)においても熱分解しないような耐熱性が必要であり、これを十分に確保するためには、厳密には、110℃以上として付着水分を除いた、結晶水の脱水から測定されるようなより高い耐熱性を有することが必要であることが確認された。一方で、プリント配線基板に用いる場合、単なるフィラーとしての樹脂への充填性だけでなく、プリント配線基板の封止材フィラーとして使用させた場合に配線の奥まで充填させる(すなわち、ボンディングワイヤー間に充填、又ワイヤー押し曲げない)ような樹脂分散特性スラリー流動性)も必要である。このような樹脂分散性(スラリーの流動性)のためにはシランカップリング剤による表面処理が有効であることが分かっているが、処理するシランカップリング剤の量が多いと粒子が凝集し易くなるためその量を調整することが必要であり、また、凝集を抑制するためにはある程度の粒子の粗さも必要であるが、BET比表面積が小さくなると逆に当該樹脂分散性(スラリーの流動性)が低下してしまうことがわかった。つまり、プリント配線基板に用いるためにはこのような高耐熱性及び樹脂分散性の両立が必要であるが、これらについては、水酸化アルミニウムの粒子の形状やシランカップリング剤の量などとの関係が重要であることが知見された。このことは、後述する実施例・比較例でも示されるとおり、高耐熱性及び樹脂分散性には、BET比表面積当たりのシランカップリング剤量や、或いは、水酸化アルミニウムの平均粒子径や、さらには、BET比表面積から求められる粒子径(DBET)と平均粒子径(Dp50)とによる粒子形状の関係が寄与していることが判明した。

概要

優れた耐熱特性及び樹脂分散特性を両立する水酸化アルミニウム粉体を提供する。表面がシランカップリング剤で処理されたギブサイト型の水酸化アルミニウム粉体であり、空気雰囲気下において10℃/minで昇温する熱重量分析において、温度110℃から250℃までの重量減少率が1.2質量%以下であり、メチルエチルケトンに分散させた溶液を、目開き45μmの篩過した際の篩上残渣率が5質量%以下であり、Dp50が2.0〜3.5μmであり、Dp50/DBETが2.6〜4.5であり、及びシランカップリング剤処理量/BET比表面積が0.1〜0.5質量%/m2/gである水酸化アルミニウム粉体及びその製造方法である。なし

目的

本発明の目的は、高耐熱性及び樹脂分散特性(スラリーの流動性)に共に優れて難燃特性も備えた水酸化アルミニウム粉体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

表面がシランカップリング剤で処理されたギブサイト型の水酸化アルミニウム粉体であり、以下の(1)〜(5)を満たすことを特徴とする水酸化アルミニウム粉体。(1)空気雰囲気下において10℃/minで昇温する熱重量分析において、温度110℃から250℃までの重量減少率が1.2質量%以下であること。(2)メチルエチルケトンに分散させた溶液を、目開き45μmの篩過した際の篩上残渣率が5質量%以下であること。(3)平均粒子径(Dp50)が2.0〜3.5μmであること。(4)BET比表面積から求められるBET相当径(DBET)と、平均粒子径(Dp50)との比であるDp50/DBETが2.6〜4.5であること。(5)BET比表面積(m2/g)当たりのシランカップリング剤処理量(質量%)(シランカップリング剤処理量/BET比表面積)が0.1〜0.5質量%/m2/gであること。

請求項2

二酸化ケイ素(SiO2)に換算したケイ素含有量が、0.10質量%以上0.30質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の水酸化アルミニウム粉体。

請求項3

フタル酸ジオクチルDOP)吸油量が、30mL/100g以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水酸化アルミニウム粉体。

請求項4

ソーダ(T-Na2O)含有量が0.03質量%以下であると共に、表面に付着して洗浄除去可能なフリーのソーダ(f-Na2O)含有量が0.005質量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の水酸化アルミニウム粉体。

請求項5

グリシドキシ基アクリロキシ基メタクリロキシ基フェニル基及びビニル基からなる群から選択された1種以上の官能基を有するシランカップリング剤で処理されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の水酸化アルミニウム粉体。

請求項6

請求項1〜5のいずれかに記載された水酸化アルミニウム粉体を製造する方法であって、バイヤー法で得られ、全ソーダ(T-Na2O)含有量が0.03質量%以下であると共に、表面に付着して洗浄除去可能なフリーのソーダ(f-Na2O)含有量が0.005質量%以下であり、また、BET比表面積が2.0〜5.0m2/gであり、さらには、BET比表面積から求められるBET相当径(DBET)と平均粒子径(Dp50)との比であるDp50/DBETが3.0〜5.0であることを満たす水酸化アルミニウム原料に対して、シランカップリング剤を、当該原料のBET比表面積当たり0.10〜0.40質量%/m2/gで添加して処理することを特徴する水酸化アルミニウム粉体の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、耐熱性が高く、樹脂に対しての相溶性及び分散性に優れて高充填可能であり、低ソーダ含有のギブサイト型水酸化アルミニウム粉体及びその製造方法に関するものであり、限定するものではないが、プリント配線基板用難燃性(耐熱性)フィラー電気または電子部品封止材フィラー、フレキシブルプリント基板接着剤カバーレイベースフィルムのフィラーとして特に有用な水酸化アルミニウム粉体及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

水酸化アルミニウム粉体は、従来から凝集剤ゴムプラスチックに充填するフィラー等として幅広く使用されており、通常は200℃前後から脱水反応が開始するため、この反応時の大きな吸熱効果を利用して、難燃材フィラーとして好適に用いられている。特に、近年ではその難燃特性を利用して、プリント配線基板基板材料に適用されており、プリント配線基板にはんだ付けされる際のはんだ熱に耐え得る耐熱性も要求されている。最近では有毒性のある鉛を含まない鉛フリーはんだが採用されてきており、従来のスズ−鉛系のはんだよりも融点が高い鉛フリーはんだ(融点:250℃程度)やそれに対応したリフロー炉加熱温度にも対応できるような耐熱性を有する水酸化アルミニウム粉体の検討が行われている。

0003

例えば、特許文献1には、特に、窒素ガス吸着法によるBET比表面積を2.8m2/g以上とすることにより、粒子表面の水蒸気拡散を大きくしてこれにより粒子近傍の水蒸気分圧を低くすることで、三水和物反応より低温側で起きるベーマイト転移反応による脱水反応を抑えて耐熱性を向上させ、さらには、表面をシランカップリング剤で処理することによって樹脂との相溶性・分散性等の特性を向上させた水酸化アルミニウムが開示されている。この特許文献1で開示される水酸化アルミニウムはベーマイトの転移反応のみを制御することを教えるだけであり、メイン酸化物への反応については何ら検討されておらず、水酸化アルミニウム自体の分解開始温度データの記載もない。更に2006年から施行されたRoHS指令によりはんだへの鉛使用が原則使用禁止され、はんだの溶融温度が上昇する傾向となった(鉛が約40%入っているものに比べて融点が20〜45℃上昇)が、この特許文献1はそれ以前に出願されたものであることから、このRoHS指令に対応しているとは考え難く、プリント基板のはんだ溶融温度に耐えうる耐熱性が得られないことや、鉛フリーはんだの溶融温度では使用できないおそれがある。

0004

また、特許文献2には、耐熱性の向上のために、Al2O3・3H2Oで示される水酸化アルミニウムを予め220〜280℃の加熱処理により見かけ上の結晶水モル数を1.8〜2.7に減らして高温でも脱水反応を起こり難くし、さらにはシランカップリング剤で処理した水酸化アルミニウムが開示されているが、これは、部分的に結晶水が1であるベーマイト型の水酸化アルミニウムに転移したものを含むことによるものである。ベーマイト型の水酸化アルミニウムを含むと、結晶水の一部が脱離していることから、逆に難燃性を損なうおそれがある。

0005

このように、従来から、水酸化アルミニウムの耐熱特性を向上させる試みや、表面をシランカップリング剤によって処理することで、樹脂への相溶性・分散性を向上させる試みはあったものの、水酸基の数が少なく、難燃と耐熱特性の両立は十分ではなかった。
ところで、本願の発明者らによる検証によれば、特に、プリント配線基板の用途に用いる水酸化アルミニウムとしては、1つは、鉛フリーはんだのような融点が250℃程度のはんだ熱(リフロー炉)においても熱分解しないような耐熱性が必要であり、これを十分に確保するためには、厳密には、110℃以上として付着水分を除いた、結晶水の脱水から測定されるようなより高い耐熱性を有することが必要であることが確認された。一方で、プリント配線基板に用いる場合、単なるフィラーとしての樹脂への充填性だけでなく、プリント配線基板の封止材フィラーとして使用させた場合に配線の奥まで充填させる(すなわち、ボンディングワイヤー間に充填、又ワイヤー押し曲げない)ような樹脂分散特性スラリー流動性)も必要である。このような樹脂分散性(スラリーの流動性)のためにはシランカップリング剤による表面処理が有効であることが分かっているが、処理するシランカップリング剤の量が多いと粒子が凝集し易くなるためその量を調整することが必要であり、また、凝集を抑制するためにはある程度の粒子の粗さも必要であるが、BET比表面積が小さくなると逆に当該樹脂分散性(スラリーの流動性)が低下してしまうことがわかった。つまり、プリント配線基板に用いるためにはこのような高耐熱性及び樹脂分散性の両立が必要であるが、これらについては、水酸化アルミニウムの粒子の形状やシランカップリング剤の量などとの関係が重要であることが知見された。このことは、後述する実施例・比較例でも示されるとおり、高耐熱性及び樹脂分散性には、BET比表面積当たりのシランカップリング剤量や、或いは、水酸化アルミニウムの平均粒子径や、さらには、BET比表面積から求められる粒子径(DBET)と平均粒子径(Dp50)とによる粒子形状の関係が寄与していることが判明した。

先行技術

0006

特開昭62−246961号公報
特開2002−211918号公報

発明が解決しようとする課題

0007

そこで、本発明者らは、このような高耐熱性及び樹脂分散特性(スラリーの流動性)に共に優れて難燃特性も備えた水酸化アルミニウム粉体を得るために鋭意検討した結果、低ソーダ含有であってギブサイト型であると共に所定のBET比表面積等の特性を備えた水酸化アルミニウム粉体に所定のシランカップリング剤処理を行い、処理された水酸化アルミニウム粉体について、その平均粒子径(Dp50)、BET比表面積から求められるBET相当径(DBET)と平均粒子径(Dp50)との比であるDp50/DBET、及びBET比表面積(m2/g)当たりのシランカップリング剤処理量(質量%)(シランカップリング剤処理量/BET比表面積)を特定の範囲となるようにすることにより達成できることを知見して、本発明を完成させた。

0008

したがって、本発明の目的は、高耐熱性及び樹脂分散特性(スラリーの流動性)に共に優れて難燃特性も備えた水酸化アルミニウム粉体を提供することにあり、また、このような水酸化アルミニウム粉体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

0009

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
〔1〕表面がシランカップリング剤で処理されたギブサイト型の水酸化アルミニウム粉体であり、以下の(1)〜(5)を満たすことを特徴とする水酸化アルミニウム粉体。
(1)空気雰囲気下において10℃/minで昇温する熱重量分析において、温度110℃から250℃までの重量減少率が1.2質量%以下であること。
(2)メチルエチルケトンに分散させた溶液を、目開き45μmの篩過した際の篩上残渣率が5質量%以下であること。
(3)平均粒子径(Dp50)が2.0〜3.5μmであること。
(4)BET比表面積から求められるBET相当径(DBET)と、平均粒子径(Dp50)との比であるDp50/DBETが2.6〜4.5であること。
(5)BET比表面積(m2/g)当たりのシランカップリング剤処理量(質量%)(シランカップリング剤処理量/BET比表面積)が0.1〜0.5質量%/m2/gであること。
〔2〕二酸化ケイ素(SiO2)に換算したケイ素含有量が、0.10質量%以上0.30質量%以下であることを特徴とする〔1〕に記載の水酸化アルミニウム粉体。
〔3〕フタル酸ジオクチルDOP)吸油量が、30mL/100g以下であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の水酸化アルミニウム粉体。
〔4〕全ソーダ(T-Na2O)含有量が0.03質量%以下であると共に、表面に付着して洗浄除去可能なフリーのソーダ(f-Na2O)含有量が0.005質量%以下であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の水酸化アルミニウム粉体。
〔5〕グリシドキシ基アクリロキシ基メタクリロキシ基フェニル基及びビニル基からなる群から選択された1種以上の官能基を有するシランカップリング剤で処理されたものであることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の水酸化アルミニウム粉体。
〔6〕前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載された水酸化アルミニウム粉体を製造する方法であって、
バイヤー法で得られ、全ソーダ(T-Na2O)含有量が0.03質量%以下であると共に、表面に付着して洗浄除去可能なフリーのソーダ(f-Na2O)含有量が0.005質量%以下であり、また、BET比表面積が2.0〜5.0m2/gであり、さらには、BET比表面積から求められるBET相当径(DBET)と平均粒子径(Dp50)との比であるDp50/DBETが3.0〜5.0であることを満たす水酸化アルミニウム原料に対して、シランカップリング剤を、当該原料のBET比表面積当たり0.10〜0.40質量%/m2/gで添加して処理することを特徴する水酸化アルミニウム粉体の製造方法。

発明の効果

0010

本発明の水酸化アルミニウム粉体は、優れた耐熱特性及び樹脂分散特性を両立すると共に難燃特性も備えるものであるため、特に、プリント配線基板の難燃性(耐熱性)フィラーや、電気又は電子部品の封止材フィラー、フレキシブルプリント基板の接着剤やカバーレイやベースフィルムのフィラーとして極めて有用である。

図面の簡単な説明

0011

図1は、実施例4、比較例10、比較例16及び比較例17に係る各水酸化アルミニウム粉体の示差熱分析(DTA)の結果を示すグラフである。

0012

本発明の水酸化アルミニウム粉体は、上記の通り、ギブサイト型であってシランカップリング剤で表面処理されていることを前提として、表面処理後の粉体において、その平均粒子径(Dp50)が2.0〜3.5μmであり、また、BET比表面積(m2/g)から求められる粒子径〔BET相当径;DBET(μm)〕と前記平均粒子径(Dp50)との比(Dp50/DBET)が2.6〜4.5であり、さらに、BET比表面積(m2/g)当たりのシランカップリング剤処理量(シランカップリング剤処理量/BET比表面積)が0.1〜0.5質量%/m2/gであることが必要である。これにより、耐熱性及び樹脂分散性(スラリーの流動性)に優れると共に難燃特性も備えた水酸化アルミニウム粉体が得られる。

0013

ここで、先ず耐熱性については、空気雰囲気下において10℃/minで昇温する熱重量分析において、温度110℃から250℃までの重量減少率が1.2質量%以下である必要がある。空気雰囲気下及びその際の昇温速度を10℃/minとした理由は、それぞれ熱分析測定方法として一般的な方法を選択したものであり、また、温度110℃から250℃までの重量減少率に着目した理由は、温度110℃未満を排除することにより付着している水分を除いた水酸化アルミニム自体の耐熱性(結晶水の脱水)に着目すること、及び250℃を超えるとほとんどの水酸化アルミニウムが同じ熱分解挙動をとるからである。このような重量減少率を測定することにより、従来よりも高温のはんだ熱を使用する用途に好ましく適用でき、また、測定手段としても従来のグラフを用いて分解開始温度を読み取る手法に比べ、誤差が少なく簡便に違いを確認することができる点で好ましい。一方で、樹脂分散性(スラリーの流動性)については、メチルエチルケトンに分散させた溶液を、目開き45μmの篩に篩過した際の篩上残渣率が5質量%以下である必要がある。このような測定方法によれば、水酸化アルミ中の粗粒分の多少や、溶媒との相溶性の違いによる、剪断凝集や分散性を把握できるが、特に、プリント配線基板の封止材として好ましく使用されるエポキシ樹脂分散媒であるメチルエチルケトンを用いて確認できるため好ましい。これらについて、以下で順に説明する。

0014

先ず、本発明の水酸化アルミニウム粉体を得るためには、原料となる水酸化アルミニウム粉体の表面をシランカップリング剤により処理する必要がある。ここで、原料となる水酸化アルミニウム粉体については、限定されるものではないが、一般的に工業的に量産されるギブサイト型の水酸化アルミニウムであって、Al(OH)3又はAl2O3・3H2Oの化学式で表されるものを用いることができる。ギブサイト型であることについては、例えば、結晶構造X線回折法(XRD)により結晶構造がギブサイトであることを直接測定することや、また、TG(熱重量測定)やL.O.I(強熱減量)を測定し理論値と比較する加熱残量法による測定により確認することができる。

0015

このような原料となるギブサイト型の水酸化アルミニウム粉体については、通常、バイヤー法により得られたアルミン酸ナトリウム溶液に水酸化アルミニウムの種結晶を添加した後、液温を低下させて過飽和溶液にすることにより、種結晶上に析出させることにより製造することができるが、好ましくは、この製造法によって不純物として含有されてくるソーダ分を低減するために、例えば、WO2007/074562号に記載されるような方法によって行われることが好ましい。このような方法を用いることにより、好ましくは、全ソーダ分(T-Na2O)が0.03質量%以下、より好ましくは0.02質量%以下であると共に、表面に付着して洗浄除去可能なフリーのソーダ分(f-Na2O)が好ましくは0.005質量%以下、より好ましくは0.004質量%以下であるギブサイト型の水酸化アルミニウム粉体を得ることができる。そして、これを原料として使用することにより、全ソーダ分(T-Na2O)が0.03質量%以下、より好ましくは0.02質量%以下であると共に、表面に付着して洗浄除去可能なフリーのソーダ分(f-Na2O)が好ましくは0.005質量%以下、より好ましくは0.004質量%以下であって、表面がシランカップリング剤により処理された本発明の水酸化アルミニウム粉体を得ることができる。ソーダ分が上記の範囲を超える場合には、特に電気・電子材料の用途に対しての不純物となり、集積回路においては、ボンディングワイヤー腐食させたり、また、水酸化アルミニウム自体のベーマイト化が促進されたりするおそれがあり、すなわち、加熱分解開始温度が低くなるおそれがあるため、好ましくは上記の範囲とする。なお、全ソーダ(T-Na2O)分については、例えば、蛍光X線分析装置(例えば、リガク製、ZSX100eなど)を用いて蛍光X線強度を測定し、事前に求めた検量線から含有量(質量%)を定量することができ、一方で、フリーのソーダ(f-Na2O)分は、例えば、測定対象の水酸化アルミニウム粉体に水を加え(例えば、質量比で水酸化アルミニウム粉体:水=1:60)、沸騰している湯で30分間湯煎してNaを溶出させて、原子吸光分光光度計(例えば、日立ハイテクノロジーズ製、Z−2000など、測定モード;原子吸光測定波長範囲;589.0nm)を用いて測定し、Na2O換算してその含有量(質量%)として求めることができる。

0016

また、原料として使用される水酸化アルミニウム粉体については、好ましくはその平均粒子径(Dp50)が1.5〜5.0μm、より好ましくは2.0〜4.0μmであることがよく、この範囲であれば、凝集が少なくベーマイト化することを避けることができ、また、シランカップリング剤処理された後に、所定の平均粒子径(Dp50)を有する本発明の水酸化アルミニウム粉体を得ることができるため好ましい。なお、この平均粒子径(Dp50)については、いずれもレーザー散乱法粒度測定器〔例えば、日機装社製Microtrac 9320HRA(×100)など〕を用いた測定から求めることができ、積算粒度分布率50体積%に対応する粒子径(Dp50)である。

0017

また、原料として使用される水酸化アルミニウム粉体については、そのBET比表面積が、好ましくは2.0〜5.0m2/g、より好ましくは2.0〜4.5m2/gであることがよく、この範囲であれば、凝集が少なくベーマイト化することを避けることができるため好ましい。この際、このようなBET比表面積から球形近似して算出されるBET相当径(DBET)を求め、そして、このBET相当径(DBET)に対する上記原料の平均粒子径(Dp50)の比であるDp50/DBETが、好ましくは3.0〜5.0、より好ましくは4.0〜5.0である原料水酸化アルミニウム粉体を用いることがよい。このDBETについては以下の式(1)から算出される。ここで、Dp50/DBETについては、粒子の形状を表す指標であり、このDp50/DBETの値が大きいほど解砕粉砕の進行の程度が大きくて、粒子形状は歪んでいて表面に凸凹が多くみられる形状になり、反対に、Dp50/DBETの値が小さくて1に近いほど、球状に近いものとなる。すなわち、本実施形態においては、Dp50/DBETが3.0〜5.0と比較的大きいものであって、粒子形状が比較的歪んでいてもよい形状のものを好適に用い、これを後述するシランカップリング剤処理に供することが好ましい。このように、表面に凹凸が多く見られて粒子形状が歪んでいる原料水酸化アルミニウム粉体をシランカップリング剤で適度に覆うことによって、後述するような特性を有する本発明の水酸化アルミニウム粉体を製造することができる。なお、BET比表面積については、例えば、比表面積自動測定装置マイクロメリテックスフローソーブII2300形)を用い、N2ガス吸着法により測定することで求めることができる。
DBET(μm)=6/〔BET比表面積(m2/g)×真密度(g/cm3)〕 ・・・式(1)

0018

そして、本発明においては、上記のような原料水酸化アルミニウム粉体を用いて、これを、シランカップリング剤で処理して、表面にシランカップリング剤を付着させる処理を行う。乾式法でも湿式法でもよいが、大量処理ができることや、表面処理後に解砕工程を行う必要が無くて処理したシランを剥がしてしまう恐れが少ない等の利点があることから、乾式法を用いることが好ましい。具体的な処理方法としては、原料の水酸化アルミニウム粉体を準備し、これに、好ましくは0.10〜2.00質量%、より好ましくは0.40〜1.50質量%となるようにシランカップリング剤溶液攪拌機滴下、又は噴霧してから撹拌したり、或いは、予めシランを加水分解させたシラノール溶液を滴下、又は噴霧したりして、表面がシランカップリング剤で処理された本発明の水酸化アルミニウム粉体を得ることができる。

0019

ここで、使用されるシランカップリング剤については、加水分解性基を有した有機シラン化合物を直接用いるか、或いは有機シラン化合物が水に添加された処理水溶液を用いることができ、この加水分解性基の少なくとも一部が加水分解してシラノール化した加水分解水溶液(すなわち有機シラノールを含んだ処理水溶液)でもよい。有機シラン化合物については、好ましくは、下記一般式(2)や(3)で表されるように、1つの分子中に有機官能基(R3及びR5)と加水分解性基(OR1及びOR4)を有したものであり、例えば、このような有機シラン化合物の1種又は2種以上を用いることができる。
(R1O)3−mR2mSi−R3 ・・・式(2)
〔式中、R1は独立に置換基を有していてもよい炭素原子数1〜2のアルキル基を表し、R2は置換基を有していてもよい炭素原子数1のアルキル基を表し、R3は鎖中及び/又は末端に、グリシドキシ基、スチリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、メタクリル基アクリル基アミノ基、ウレイド基メルカプト基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1つの官能基を有するアルキル基を表し、mは0〜1の整数を表す。〕
(R4O)4−nSi−R5n ・・・式(3)
〔式中、R4は独立に置換基を有していてもよい炭素数1〜2のアルキル基を表す。R5は独立に炭素数1〜10の有機基(アルキル基、アルケニル基またはアリール基)を表し、具体的には、メチル基プロピル基ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ビニル基、フェニル基等が挙げられる。また、nは1〜2の整数を表す〕

0020

このようなシランカップリング剤(有機シラン化合物)の中でも、特に、有機官能基であるR3又はR5において、R3がグリシドキシ基、アクリロキシ基又はメタクリロキシ基であるものか、或いは、R5がフェニル基又はビニル基であるものを好ましく用いることができ、耐熱性の観点から、より好ましくは、式(2)のものにおいてR3がグリシドキシ基、アクリロキシ基又はメタクリロキシ基であるものがよい。

0021

そして、このようなシランカップリング剤(有機シラン化合物)を用いながら、原料の水酸化アルミニウム粉体を処理するが、その際のシランカップリング剤処理量として、原料水酸化アルミニウム粉体のBET比表面積当たり、0.10〜0.40質量%/m2/gで処理することが好ましく、より好ましくは、0.15〜0.40質量%/m2/gとなるようにすることがよい。原料のBET比表面積を基準とすることにより、原料のBET比表面積のバラツキをシランのシランの添加量カバーでき、品質を調整できる点で好ましい。BET比表面積当りのシランカップリング剤処理量が0.10質量%/m2/gより少ない場合には、水酸化アルミニウム粉体表面の凹凸をシランが十分に覆うことができず、耐熱性や、樹脂との相溶性(スラリーの流動性)の向上が得られないおそれがあり、一方で、0.40質量%/m2/gを超えると、過剰なシランが液架橋することにより粒子同士が凝集して、ベーマイトへの移行が増加し、更には、粘度特性を悪化し流動性を損なうおそれがある。これにより、シランカップリング剤処理後の水酸化アルミニウム粉体のシランカップリング剤(有機シラン化合物量)について、そのBET比表面積当たりの量(シランカップリング剤量/BET比表面積)が0.1〜0.5質量%/m2/gとすることができると共に、処理後の水酸化アルミニウム粉体における前記のDp50/DBETの比を低下させて、より球形に近い値(2.6〜4.5)とすることができる。

0022

このようなシランカップリング剤処理を行うことにより、処理後の水酸化アルミニウム粉体については、その平均粒子径(Dp50)が2.0〜3.5μm、好ましくは2.0〜2.5μmとなるようにすることがよい。処理後のDp50が2.0μm未満の場合には水酸化アルミニウム粉体表面の凹凸が限度を超えシランカップリング剤でカバーすることができなくなるとともに、スラリーとした場合に粘度が上昇して、流動性が得らない虞があり、一方で、3.5μmを超えるものとなった場合には、粒子同士の凝集が増加するため、ベーマイトへの移行が増加することから所望の耐熱性が得られないおそれがある。

0023

また、このシランカップリング剤処理後の水酸化アルミニウム粉体については、前述のDp50/DBETの比が2.6〜4.5、好ましくは2.7〜4.0となるようにすることがよい。このシランカップリング剤処理後のDp50/DBETが2.6未満であると平均粒子径(Dp50)が小さすぎるか、或いはBET比表面積が小さくなりすぎて(DBETは大きくなる)、粒子形状が球形に近づきすぎることから、過剰なシランにより粒子同士が凝集、所望のメチルエチルケトンに対する分散性(スラリーの流動性)が得られないおそれがあり、更にベーマイトが生じることとなって所望の耐熱性を得られ難く、一方で、Dp50/DBETが4.5を超える場合においては粒子形状の歪みが大きくなって粒子表面の凹凸をシランが埋めることができなくなることから、この場合にも所望のメチルエチルケトンに対する分散性(スラリーの流動性)が得られないか耐熱性が得られないおそれがある。このDp50/DBETについては、例えば、水酸化アルミニウムの析出条件や、解砕の程度、及びシランカップリング剤の添加量を変更することにより適宜調整することができる。

0024

さらには、このシランカップリング剤処理後の水酸化アルミニウム粉体については、そのBET比表面積当たりのシランカップリング剤の量(シランカップリング剤量/BET比表面積)が0.1〜0.5質量%/m2/g、好ましくは、0.15〜0.50質量%/m2/gとなるようにすることがよい。この値が0.1質量%/m2/g未満の場合には、水酸化アルミ表面に、シランで覆われていない部分があるため、メチルエチルケトンとの相溶性が改善されないことから、所望のメチルエチルケトンに対する分散性(スラリーの流動性)が得られないおそれがあり、一方で、この値が0.5質量%/m2/gを超える場合には、過剰なシランが液架橋により水酸化アルミニウム粉体が凝集することとなることから、この場合にも所望のメチルエチルケトンに対する分散性(スラリーの流動性)が得られないおそれがある。この値については、例えば、水酸化アルミニウムの析出条件や、解砕の程度、及びシランカップリング剤の添加量を変更することにより適宜調整することができる。

0025

また、好ましくは、シランカップリング剤処理後の水酸化アルミニウム粉体においては、その二酸化ケイ素(SiO2)に換算したケイ素含有量0.10〜0.30質量%、より好ましくは0.10〜0.28質量%であることがよい。このケイ素含有量が上記の範囲であることにより、表面処理後のシラン処理量の把握が可能であることから、シラン処理後にはSiO2量を測定し、シラン量に換算することができるため好ましい。なお、二酸化ケイ素(SiO2)含有量は、例えば、ダブルビーム分光光度計(日立製作所製、U−3010)を用いて、モリブデン青吸光光度法によりSiを定量し、SiO2へ換算して求めることができる。

0026

また、本発明の水酸化アルミニウム粉体は、好ましくは、フタル酸ジオクチル(DOP)吸油量が30mL/100g以下であることが好ましく、より好ましくは、28mL/100g以下であるのがよい。DOP吸油量がこの範囲内であれば、樹脂やゴムとの混練性に加えて、成形時等における流動性が良好となり、粘度特性や充填性に優れるほか、例えば、成形時にボイドが発生するようなおそれもない。ここで、DOP吸油量は、JIS K5101−1991に準拠して測定したものであり、具体的には、水酸化アルミニウム粉体5.0gにDOP油を滴下し、1つの団子状にまとまるまでの油量を水酸化アルミニウム粉体100gに換算した量を示す。

0027

このような特性を有する本発明の水酸化アルミニウム粉体は、難燃性を備えると共に、耐熱性及び樹脂分散性(スラリーの流動性)に特に優れるものであり、すなわち、空気雰囲気下において10℃/minで昇温する熱重量分析において、温度110℃から250℃までの重量減少率が1.2質量%以下であると共に、メチルエチルケトンに分散させた溶液を、目開き45μmの篩に篩過した際の篩上残渣率が5質量%以下であるといった特性を有することから、特に、プリント配線基板用の難燃性(耐熱性)フィラー、電気又は電子部品の封止材フィラー、フレキシブルプリント基板の接着剤やカバーレイやベースフィルムのフィラーとして特に有用であり、これらの分野・用途において通常使用される製品や装置等に適宜用いることができる。

0028

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に制限されるものではない。

0029

本実施例で使用された原料水酸化アルミニウム粉末、シランカップリング剤については以下の通りである。
<原料水酸化アルミニウム
サンプルA〔日本軽金属株式会社製、ギブサイト型、平均粒子径(Dp50):2.2μm、BET比表面積:3.8m2/g、SiO2:0.007質量%、全ソーダ分(T-Na2O):0.02質量%、フリーのソーダ分(f-Na2O):0.004質量%、DOP吸油量:39mL/100g、Dp50/DBET:3.4、温度110℃から250℃までの加熱減量試験(「TG」と表記):1.36質量%、メチルエチルケトン分散性試験(「MEK分散」と表記):5.8質量%〕
・サンプルB〔日本軽金属株式会社製、ギブサイト型、平均粒子径(Dp50):2.1μm、BET比表面積:5.2m2/g、SiO2:0.009質量%、全ソーダ分(T-Na2O):0.007質量%、フリーのソーダ分(f-Na2O):0.001質量%、DOP吸油量:41mL/100g、Dp50/DBET:4.3、TG:1.34質量%、MEK分散:11.1質量%〕
・サンプルC〔日本軽金属株式会社製、ギブサイト型、平均粒子径(Dp50):3.5μm、BET比表面積:1.8m2/g、SiO2:0.002質量%、全ソーダ分(T-Na2O):0.01質量%、フリーのソーダ分(f-Na2O):0.001質量%、DOP吸油量:33mL/100g、Dp50/DBET:2.5、TG:1.90質量%、MEK分散:0.5質量%〕
・サンプルD〔日本軽金属株式会社製、ギブサイト型、平均粒子径(Dp50):9.7μm、BET比表面積:3.9m2/g、SiO2:0.001質量%、全ソーダ分(T-Na2O):0.01質量%、フリーのソーダ分(f-Na2O):0.002質量%、DOP吸油量:35mL/100g、Dp50/DBET:15.2、TG:1.72質量%、MEK分散:1.7質量%〕
・サンプルE〔日本軽金属株式会社製、ギブサイト型、平均粒子径(Dp50):3.6μm、BET比表面積:6.3m2/g、SiO2:0.006質量%、全ソーダ分(T-Na2O):0.34質量%、フリーのソーダ分(f-Na2O):0.099質量%、DOP吸油量:37mL/100g、Dp50/DBET:9.0、TG:3.06質量%、MEK分散:43.3質量%〕
・市販品F〔本出願時において当該業界で耐熱特性が最も高いと言われている他社量産水酸化アルミニウム粉体。ギブサイト型、平均粒子径(Dp50):3.2μm、BET比表面積:1.4m2/g、SiO2:0.009質量%、全ソーダ分(T-Na2O):0.05質量%、フリーのソーダ分(f-Na2O):0.001質量%、DOP吸油量:35mL/100g、Dp50/DBET:1.8、TG:1.25質量%、MEK分散:2.1質量%〕

0030

<シランカップリング剤>
・3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン記号E1で表記)
・3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(記号E2で表記)
・3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(記号Mで表記)
フェニルトリメトキシシラン(記号Pで表記)
ビニルトリメトキシシラン(記号Vで表記)
・3−アミノプロピルトリメトキシシラン(記号Aで表記)

0031

また、本実施例における水酸化アルミニウム粉末についての評価は、以下のように行った。
<平均粒子径(Dp50)(μm)>
平均粒子径(Dp50)はレーザー散乱法粒度測定器〔日機装社製Microtrac 9320HRA(×100)〕を用いて測定し、積算粒度分布率50体積%に対応する粒子径(μm)として求めた。

0032

<BET比表面積(m2/g)>
BET比表面積は、比表面積自動測定装置(マイクロメリテックス製フローソーブII2300形)を用い、N2ガス吸着法によりBET解析を実施し測定した。

0033

<BET相当径(DBET)、Dp50/DBET>
BET相当径(DBET)は、BET比表面積を測定した後、以下の式(1)から算出した。なお、水酸化アルミニウム粉体の真密度は2.42g/cm3とした。
DBET(μm)=6/〔BET比表面積(m2/g)×真密度(g/cm3)〕 ・・・式(1)
この算出されたDBET(μm)と前述のDp50(μm)との値から、Dp50/DBETを算出した。

0034

<SiO2(質量%)>
ダブルビーム分光光度計(日立製作所製、U−3010)を用いて、モリブデン青吸光光度法によりSiを定量し、SiO2へ換算して求めた。

0035

<全ソーダ分(T-Na2O)(質量%)、フリーのソーダ分(f-Na2O)(質量%)>
全ソーダ分(T-Na2O)は、蛍光X線分析装置(リガク製、ZSX100e)を用いて水酸化アルミニウム粉体の蛍光X線強度を測定し、事前に求めた検量線からその含有量(質量%)を定量した。
また、フリーのソーダ分(f-Na2O)については、水酸化アルミニウム粉体に水を加え(質量比で、水酸化アルミニウム粉体:水=1:60)、沸騰している湯煎で30分間Naを溶出させて、原子吸光分光光度計(日立ハイテクノロジーズ製、Z−2000、測定モード;原子吸光、測定波長範囲;589.0nm)を用いて測定し、Na2O換算して求めた。

0036

<DOP吸油量(mL/100g)>
JIS K5101−1991に準拠して測定した。具体的には、水酸化アルミニウム粉体5.0gにフタル酸ジオクチル(関東化学社製試薬1級フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(フタル酸ジオクチル)、DOP)油を滴下し、1つの団子状にまとまるまでの油量を水酸化アルミニウム粉体100gに換算した量として示した。

0037

<温度110℃から250℃までの加熱減量試験(「TG」と表記)>
水酸化アルミニウム粉体試料10mgを示差熱天秤(株式会社リガク製商品名:Thermo plus TG8120)に入れて昇温し(室温〜600℃)、その際、温度110℃から250℃までにおける重量減少率(質量%)を求めた。熱変化のない酸化アルミニウムを標準物質とし、測定は空気雰囲気下において行い、昇温速度は10℃/minとした。なお、一部の実施例、比較例について、その際の示差熱分析(DTA)結果を図1に示した。

0038

<メチルエチルケトン分散性試験(「MEK分散」と表記)>
水酸化アルミニウム粉体試料3.0gをメチルエチルケトン(MEK、関東化学社製特級試薬)に投入し、プロペラ型撹拌翼48mmφを使って400rpmで30分間撹拌し、その後、目開き45μmの篩い〔JIS Z8801 東京スクリーン(株)製〕に篩過させた際における篩上を110℃(乾燥)した後に、その質量を測定し残渣率(質量%)を求めた。

0039

<結晶構造(XRD)>
原料及びシランカップリング剤で処理したそれぞれの水酸化アルミニウム粉体について、粉末X線回折装置(リガク社製RINT-UltimaIII)を用いてX線回折パターンを測定した。
その結果、原料水酸化アルミニウム並びに後述の実施例及び比較例に係る水酸化アルミニウム粉末は、全てギブサイト型であることを確認した。

0040

[実施例1]
24gのシランカップリング剤E1(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を、原料水酸化アルミニウム粉体A3.0kgに添加し、ヘンシェルミキサーで20分間攪拌してシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例1に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0041

(実施例2)
36gのシランカップリング剤E1(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を用いて、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:1.20質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例2に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0042

(実施例3)
42gのシランカップリング剤E1(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を用いて実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:1.40質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例3に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0043

(比較例1)
48gのシランカップリング剤E1(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を用いて、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:1.60質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例1に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0044

(比較例2)
60gのシランカップリング剤E1(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を用いて、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:2.00質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例2に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0045

(実施例4)
シランカップリング剤をE2(3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン)に変更し、24gのシランカップリング剤を用いて実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例4に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0046

(実施例5)
シランカップリング剤をM(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)に変更し、24gのシランカップリング剤を用いて実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例5に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0047

(実施例6)
シランカップリング剤をP(フェニルトリメトキシシラン)に変更し、24gのシランカップリング剤を用いて実施例1と同様にシランカップリング剤処理等を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例6に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0048

(実施例7)
シランカップリング剤をV(ビニルトリメトキシシラン)に変更し、24gのシランカップリング剤を用いて実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された実施例7に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0049

(比較例3)
原料水酸化アルミニウム粉体Bを3.0kg用い、これに24gのシランカップリング剤Pを添加した以外は、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例3に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0050

(比較例4)
シランカップリング剤をVに変更した以外は、比較例3と同様とし、シランカップリング剤で処理された比較例4に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0051

(比較例5)
原料水酸化アルミニウム粉体Cを3.0kg用い、これに7.5gのシランカップリング剤E1を添加した以外は、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.25質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例5に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1に示す。

0052

(比較例6〜11)
使用するシランカップリング剤E1を、それぞれ、10.5g(比較例6)、12g(比較例7)、13.5g(比較例8)、18g(比較例9)、24g(比較例10)及び30g(比較例11)として(シランカップリング剤量:それぞれ、0.35、0.40、0.45、0.60、0.80及び1.00質量%)、それ以外は比較例5と同様にして、シランカップリング剤で処理された比較例6〜11に係る各水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた各水酸化アルミニウム粉体の特性等を表1〜2に示す。

0053

(比較例12)
原料水酸化アルミニウム粉体Cを3.0kg用い、これに18gのシランカップリング剤Pを添加した以外は、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.60質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例12に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0054

(比較例13〜15)
シランカップリング剤をそれぞれM(比較例13)、V(比較例14)及びA(3−アミノプロピルトリメトキシシラン、比較例15)に変更した以外は、比較例12と同様とし(シランカップリング剤量:0.60質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例13〜15に係る各水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた各水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0055

(比較例16〜17)
原料水酸化アルミニウム粉体として市販品Fをそのまま用いたもの(シランカップリング剤処理は無し、比較例16)、及びこの市販品Fを3.0kg用い、これに15gのシランカップリング剤E1を添加した以外は実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行ったもの(シランカップリング剤量:0.50質量%、比較例17)を、それぞれ得た。
得られた各水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0056

(比較例18)
原料水酸化アルミニウム粉体Dを3.0kg用い、これに24gのシランカップリング剤E1を添加した以外は、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:0.80質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例18に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0057

(比較例19)
シランカップリング剤をE2に変更した以外は、比較例18と同様とし、シランカップリング剤で処理された比較例19に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0058

(比較例20)
原料水酸化アルミニウム粉体Eを3.0kg用い、これに30gのシランカップリング剤E1を添加した以外は、実施例1と同様にシランカップリング剤処理を行い(シランカップリング剤量:1.00質量%)、シランカップリング剤で処理された比較例20に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0059

(比較例21)
シランカップリング剤をE2に変更した以外は、比較例20と同様とし、シランカップリング剤で処理された比較例21に係る水酸化アルミニウム粉体を得た。
得られた水酸化アルミニウム粉体の特性等を表2に示す。

0060

0061

0062

上記表の結果から分かるように、原料として、凝集が無く、Dp50/DBETが所定の範囲であって、尚且つソーダ分(T-Na2O, f-Na2O)が少ないサンプルAの水酸化アルミニウム粉末を用い、これを所定量のシランカプリリング剤で処理して、所定のDp50、Dp50/DBET及びシランカップリング剤/BET比表面積を満たすようにした実施例1〜7に係る水酸化アルミニウム粉末は、加熱減量試験(TG)が1.2質量%以下であり、また、ベーマイト化に由来する240℃付近ピークは見られず(代表例として、図1に実施例4の結果を示す)、耐熱性に極めて優れると共に、メチルエチルケトンに対する分散性にも優れて樹脂分散性(スラリーの流動性)にも極めて優れ、これらを両立できるものであることが分かる。

0063

一方で、同様のサンプルAの水酸化アルミニウム粉体を原料として用いたが、シランカップリング剤の添加量を多くした比較例1及び2においては、処理前及び処理後において、所定のシランカップリング剤/BET比表面積を満たさず、これは過剰なシランカップリング剤が液架橋することによって水酸化アルミニウムどうしが凝集することとなって、それ故、メチルエチルケトンへの分散性に劣ることになったと考えられる。

0064

また、原料水酸化アルミニウム粉体としてサンプルBを用いた比較例3及び4については、当該サンプルBのBET比表面積値が大きいことから(5.2m2/g)、詳細は定かではないもののこれらのシランカップリング剤では凹凸を埋めきれないと思われるために、シランカップリング処理後のDp50/DBET値が大きくなり、結果として水酸化アルミニウム粉体の表面の凹凸をシランカップリング剤で十分埋めることができていないと考えられ、それ故、BET比表面積が充分に下がらないことから十分な耐熱性が得られなかったと推定される。

0065

また、原料水酸化アルミニウム粉体としてサンプルCを用いた比較例5〜16については、原料であるサンプルCのBET比表面積が小さいこと(1.8m2/g)及び平均粒子径(Dp50)が比較的大きいことから凝集していて、それ故原料のDp50/DBETが3.0よりも小さいものであった。そして、シランカップリング剤処理後においても、BET比表面積が上がらないことに加えて、更に凝集及びベーマイト化が進んでいると思われて耐熱性に劣る結果となった。また、比較例10及び11の結果の通りシランが多くなるにつれて過剰なシランが影響していると思われることからメチルエチルケトンへの分散性にも劣る傾向が見られ、また、これらについては図1に示した示差熱熱分析(DTA)において240℃付近に顕著なピークが見られベーマイト化することが確認された(図1の比較例10を参照)。なお、比較例15の結果の通り、シランカップリング剤としてアミノ基を有するものを用いると、耐熱性(TG)及びメチルエチルケトン分散性の双方を悪化させる傾向にあることが分かる。

0066

さらに、原料水酸化アルミニウム粉体としてサンプルDを用いた比較例18及び19については、平均粒子径(Dp50)が大きく尚且つBET比表面積が比較的大きい(DBETは比較的小さい)ことから、原料のDp50/DBETが大きく、それによって、シランカップリング処理後においてもDp50が大きく、尚且つDp50/DBETが大きくなって粉体表面の凹凸をシランで十分に埋めることができていないと思われ、さらには平均粒子径(Dp50)が大きいゆえにシランカップリング剤処理時の機械的撹拌により凝集粒が解砕されシランが付いていない面が露出したり、粒子表面にダメージを受けたりしたために耐熱性に劣る結果となったと考えられる。
また、原料水酸化アルミニウム粉体としてサンプルEを用いた比較例20及び21についても、平均粒子径(Dp50)は然程大きくないが、当該サンプルBのBET比表面積値が大きく(DBETは小さい)、それ故に原料のDp50/DBETが大きく、それによって、シランカップリング処理後においてもDp50/DBETが大きくなって粉体表面の凹凸をシランで十分に埋めることができていないと思われることから、耐熱性に劣る結果となった。なお、この比較例20及び21においては、原料であるサンプルEの全ソーダ分が多く、ベーマイト化がさらに進んでいると思われ、それ故に、耐熱性において極めて劣る結果となったと考えられる。

実施例

0067

ここで、原料水酸化アルミニウム粉体として市販品Fを用いた比較例16及び17については、当該業界で耐熱特性が最も高いと言われている原料を用いたものであって、原料をそのまま用いた比較例16は、シランカップリング剤処理前においては、BET比表面積が非常に小さく(DBETは大きい)、原料のDp50/DBETも非常に小さいものであって粒子表面に凹凸が少ないことから、比較的耐熱性には優れるが十分とは言えず、メチルエチルケトンへの分散性も比較的高い。また、不純物である全ソーダ分も比較的高い(0.05質量%)ものであった。
そして、このような市販品Fをシランカップリング剤で処理した比較例17においては、意外なことには、耐熱性が逆に悪化していることが分かった。これは、球形に近く表面に凹凸が少ない市販品Fをシランカップリング剤で処理することにより、シランどうしの液架橋によって粉体が凝集する傾向があると共に、図1に示したように、240℃付近に顕著なピークが見られたことから加熱時にはベーマイト化が進んでしまうことが原因であると考えられる(図1の比較例16と比較例17とを参照)。

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