JP4038912B2

JP4038912B2 - 複合粒子を含有する研磨剤及び研磨剤用複合粒子の製造方法

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Publication number: JP4038912B2
Application number: JP990699A
Authority: JP
Inventors: 正之元成; 雅幸服部; 章飯尾
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: JP2000204355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合粒子を含有する研磨剤、及び研磨剤用複合粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、標準粒子、診断薬用担体粒子、滑剤等の用途においては、ビニル単量体等を共重合して得られる粒径分布の狭い重合体粒子が用いられている。しかし、この重合体粒子は強度及び耐熱性が必ずしも十分ではなく、標準粒子或いは滑剤等として用いる場合に、過大な剪断応力が加わったり、高温に晒されたりすると、粒子が変形若しくは崩壊することがあり、その用途が制限されている。これらの問題点に対応するため、架橋性ビニル単量体等を共重合させて高度に架橋させた共重合体からなる粒子も提案されている。しかし、このような架橋重合体からなる粒子は無機系粒子と比較して硬度が低く耐熱性も不十分なため、広範な用途において使用し得るものではない。
【０００３】
また、電子材料、磁性材料、耐熱材料、研磨材料等の用途においては、多数の金属化合物からなる粒子が使用されており、用途の多様化のため種々の複合粒子が提案されている。そのような複合粒子としては、酸化鉄粒子をケイ素化合物によって被覆することにより、熱処理によって針状の磁性体を製造する際に、その形崩れ、磁性体間の焼結等が防止される複合粒子、粉末冶金のための強度の大きい材料として使用される鉄粉を銅によって被覆した複合粒子、及び酸化鉄粒子を酸化アンチモン及び酸化アルミニウムによって被覆し、その耐熱性を向上させた複合粒子等が挙げられる。しかし、これらの複合粒子はいずれも金属化合物からなるものであり、硬度が高すぎるため用途の多様化に必ずしも十分に対応することができるものではない。そのため、適度な硬度を有する複合粒子の開発が、特に、電子材料、磁性材料、光学材料、研磨材料等の分野において必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複合粒子を含有する研磨剤を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１発明は、重合体粒子と、メタロキサン結合含有部（該メタロキサン結合含有部を構成する金属としてチタンは除く。）と、を有する複合粒子を含有する研磨剤であって、上記重合体粒子と、上記メタロキサン結合含有部とは、シランカップリング剤によって連結されていることを特徴とする。
【０００６】
また、第３発明の研磨剤用複合粒子の製造方法は、重合体粒子の分散体に、シランカップリング剤を添加し、その後、下記〔１〕を添加することを特徴とする研磨剤用複合粒子の製造方法である。
〔１〕一般式、Ｒ _ｎＭ（ＯＲ’） _ｚ−ｎ（Ｒは炭素数１〜８の１価の有機基、Ｒ’は炭素数１〜５のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基又は炭素数６〜９のアリール基であり、ＭはＡｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ又はＣｅであって、ｚはＭの原子価である。ｎは０〜（ｚ−１）の整数であり、ｎが２以上である場合、Ｒは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、（ｚ−ｎ）が２以上である場合、Ｒ’は同一であってもよく、異なっていてもよい。）で表される化合物。
【０００７】
上記「重合体粒子」は、各種の単量体を重合させて得られる重合体からなる粒子である。単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン及びジビニルベンゼン等の不飽和芳香族化合物類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の不飽和エステル類、並びにアクリロニトリル等の不飽和ニトリル類などを使用することができる。また、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアクリレート及びアリルメタクリレート等のアクリル酸エステル類或いはメタクリル酸エステル類を用いることもできる。
【０００８】
更に、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド及びＮ−メチロールメタクリルアミド等を使用することもできる。これらの単量体は１種のみを使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、この重合体粒子に水酸基、エポキシ基、カルボキシル基等の官能基を導入することもできる。
【０００９】
重合体粒子は、これら単量体を乳化重合、懸濁重合及び分散重合等、各種の方法によって重合することによって得ることができる。これらの重合方法によれば、重合条件等によって重合体粒子の粒径を適宜調整することができる。更に、塊状等の重合体を粉砕し、所要の粒径の重合体粒子とすることもできる。また、特に、強度等が大きく、耐熱性に優れる重合体粒子を必要とする場合は、重合体粒子を製造するに際し、多官能の単量体を併用し、分子内に架橋構造を導入することができる。この架橋構造は、重合体粒子の製造過程において、又は重合体粒子を製造した後、化学架橋、電子線架橋等の方法によって導入することもできる。
【００１０】
重合体粒子としては、上記の他、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート及びポリオレフィン等の各種の重合体からなる粒子を用いることもでき、これらの重合体粒子においても、上記と同様に官能基を導入することができ、更に、分子内に架橋構造を導入することもできる。
【００１１】
重合体粒子の形状は特に限定されないが、より球形に近いものが好ましい。そのＬＡＳＥＲＰＡＲＴＩＣＬＥＡＮＡＬＹＺＥＲＰＡＲ−III（大塚電子株式会社製）によって測定した平均粒径は０．０２〜５０μｍであることが好ましく、特に０．０５〜２０μｍ、更には０．０５〜１．０μｍであることがより好ましい。この平均粒径が０．０２μｍ未満であると、粒子が凝集し易く、５０μｍを越えると、水系分散体とした場合に、分散安定性に劣り好ましくない。
【００１２】
メタロキサン結合含有部は、重合体粒子にシランカップリング剤によって結合されている。このシランカップリング剤としては、下記の（イ）、（ロ）及び（ハ）が挙げられる。
【００１３】
（イ）ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン及びγ−クロロプロピルトリメトキシシラン等、
（ロ）γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及びγ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等、
（ハ）Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン及びγ−アミノプロピルトリエトキシシラン等。
【００１４】
これらのシランカップリング剤としては、重合体粒子に導入される水酸基、エポキシ基、カルボキシル基等の官能基と容易に反応し得る官能基を分子内に有するものが好ましい。例えば、カルボキシル基が導入された重合体粒子の場合には、エポキシ基、アミノ基を有する上記（ロ）及び（ハ）のシランカップリング剤が好ましい。これらのうちでも、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及びＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
【００１５】
重合体粒子と前記〔１〕の化合物との間に介在するカップリング剤の使用量は、重合体粒子が有する、或いはこの粒子に導入される官能基１モルに対して、好ましくは０．１〜５０モルである。この使用量は特に０．５〜３０モル、更には１．０〜２０モルとすることがより好ましい。このカップリング剤の使用量が０．１モル未満であると、メタロキサン結合含有部が重合体粒子に十分に強固に結合されず、重合体粒子から脱落し易くなるため好ましくない。また、使用量が５０モルを越えると、カップリング剤分子の縮合反応が進行し、重合体粒子を構成する分子との反応以外に新たな重合体が生成し、メタロキサン結合含有部の重合体粒子への結合が妨げられることがある。尚、このカップリング剤を重合体粒子に化学結合させる際に、反応を促進するため酸及び塩基等の触媒を用いることもできる。また、反応系を昇温させて反応を促進させることもできる。
【００１６】
上記「一般式、Ｒ_ｎＭ（ＯＲ’）_ｚ−ｎ」によって表される化合物において、ＭはＡｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ又はＣｅである。また、この一般式におけるＲとしては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基及びｎ−ペンチル基等のアルキル基、フェニル基、ビニル基、並びにグリシドプロピル基などの１価の有機基が挙げられる。更に、Ｒ’としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基及びｉｓｏ−プロピル基等のアルキル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基及びカプロイル基等のアシル基、並びに、フェニル基及びトリル基等のアリール基などを挙げることができる。尚、Ｒ及びＲ’が２個以上である場合、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００１７】
Ｍとしては特に好ましくはＡｌ及びＺｒであり、以下、Ｍがこれらの元素である場合について説明する。
ＭがＡｌである化合物としては、アルミニウムエトキシド等が挙げられ、ＭがＺｒである化合物としては、ジルコニウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド等を挙げることができる。これらの化合物によってメタロキサン結合含有部及びアルミナ粒子部又はジルコニア粒子部が形成される。これらの化合物は１種のみを使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、ＭがＡｌ又はＺｒである化合物を併用することもできる。更に、上記の（ｚ−ｎ）は１以上であり、好ましくは２以上、より好ましくは３以上であり、その場合は、より緻密なメタロキサン結合含有部が形成される。
【００１８】
また、これらの化合物としては、前記の一般式によって表されるものばかりでなく、この化合物の加水分解物及び部分縮合物のうちの少なくとも一方を使用することもできる。前記の一般式の化合物は特に操作をしなくても加水分解或いは部分縮合するものであるが、必要であれば予め所要割合を加水分解或いは部分縮合させたものを用いることもできる。
【００１９】
これらの化合物の使用量は、Ａｌ_２Ｏ_３或いはＺｒＯ_２換算で、重合体粒子に対して重量比で０．００１〜１００とすることが好ましい。この重量比は、特に０．００５〜５０、更には０．０１〜１０とすることがより好ましい。この重量比が０．００１未満であると、金属化合物部が重合体粒子の内部及び表面に十分に形成されない。一方、この重量比が１００を超えると、重合体粒子の硬度が高くなりすぎるため好ましくない。
【００２０】
重合体粒子へのシランカップリング剤の結合並びに前記〔１〕の化合物のシランカップリング剤への反応は、水或いはアルコール等の各種の有機溶媒を分散媒とする分散系において行うことができる。これら分散媒は１種のみであってもよいし、水とアルコール等、適宜の２種以上の分散媒を併用することもできる。尚、水を含む分散媒である場合は、重合体粒子を分散系に安定に、且つ均一に分散させるために、重合体粒子に水酸基、エポキシ基及びカルボキシル基等の親水性の官能基を導入しておくことが好ましい。また、これらの官能基を導入することによって、重合体粒子にシランカップリング剤或いは前記〔１〕の化合物を、より容易に化学結合させることもできる。
【００２１】
アルコールとしては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等、低級飽和脂肪族アルコールを使用することが好ましい。これらのアルコールは１種のみを使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。更に、アルコール以外の有機溶媒としては、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド等を用いることができ、これらの有機溶媒、水及びアルコールを適宜の量比で併用することもできる。
【００２２】
また、この反応において、分散媒中の重合体粒子の含有量は、０．００１〜７０重量％（以下、「％」は重量％である。）、特に０．０１〜５０％、更には０．１〜２５％とすることが好ましい。この含有量が０．００１％未満であると、複合粒子の収量が少なく、一方、７０％を越えると、重合体粒子の分散安定性が低下し、複合化の段階でゲルが発生し易くなるため好ましくない。
【００２３】
更に、メタロキサン結合含有部を形成させるための反応は、加熱し、或いは触媒を用いることにより促進させることができる。加熱する場合、反応系の温度を４０〜１００℃とすることが好ましい。また、触媒としては、酸、塩基、アルミニウム化合物及びスズ化合物等を用いることができる。特に、酸触媒及びアルミニウム触媒は反応促進の効果が大きい。更に、この製造方法においては、メタロキサン結合含有部を形成させた後、水又はアルカリ性水溶液によって分散体を希釈し、必要に応じてアルコール等の有機溶媒をエバポレータ等を用いて除去することが好ましい。
【００２４】
希釈は、水又はアンモニア水溶液及び水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性水溶液を使用して行うことができる。このアルカリ性水溶液の濃度は、０．００１〜１０％、特に０．０１〜１％であることが好ましい。尚、希釈操作は、分注機、ピペット等で複合粒子を含有する分散体を希釈液に少量ずつ滴下して行うことが好ましいが、複合粒子を含有する分散体を攪拌しながら水又はアルカリ性水溶液を添加してもよい。
【００２５】
上記「複合粒子」の形状は特に限定されないが、より球形に近いものが好ましい。その平均粒径（球相当径として）は０．０３〜１００μｍであることが好ましく、特に０．０５〜２０μｍ、更には０．０５〜１．０μｍであることがより好ましい。この平均粒径が０．０３μｍ未満であると、粒径が小さすぎて、研磨材料の用途において所要の特性が得られず、平均粒径が１００μｍを越える場合は、複合粒子を含有する水系等の分散体の保存安定性が著しく低下するため好ましくない。尚、この複合粒子の平均粒径は重合体粒子の場合と同様の装置によって測定することができる。
【００２６】
この複合粒子は、本発明では、研磨剤として使用される。研磨剤は、この複合粒子のみを含有するものであってもよいし、更に、これに酸、アルカリ、酸化剤及び界面活性剤等を配合した研磨剤とすることもできる。
【００２７】
研磨剤における複合粒子の含有量は０．００１〜７０％であることが好ましい。この含有量は、特に０．０１〜５０％、更には０．１〜２０％とすることがより好ましい。複合粒子の含有量が０．００１％未満であると、研磨材料の用途において所要の性能を得ることができず、７０％を越える場合は、複合粒子を含有する水系分散体の保存安定性が著しく低下するため好ましくない。この研磨剤の媒体は水のみであってもよいし、アルコール等の有機溶媒を、重合体粒子が溶解することのない範囲で併用し、混合媒体とすることもできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。
（１）重合体粒子の水分散体の調製
合成例１（ジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体の調製例）
容量７リットルの４つ口フラスコに、イオン交換水を３３５３ｇ及びアニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、商品名「ＭＯＮ−７」）の１５％水溶液を７．４ｇ投入し、１０分間攪拌した。その後、球状スチレン重合体（平均粒径；０．１５μｍ）の３２％水分散体を３４３ｇ添加し、窒素ガスを吹き込みながら５分間攪拌した。次いで、フラスコをウォーターバスに浸漬し、温度が８０℃に達した時点で過硫酸ソーダの２％水溶液を１１０ｇ添加した。
【００２９】
その後、このフラスコに、イオン交換水３４４ｇ、ＭＯＮ−７の１５％水溶液１４７ｇ、ノニオン系界面活性剤（花王株式会社製、商品名「Ｅ９２０」）の２５％水溶液３５ｇ、及びジビニルベンゼン１１００ｇを予め混合したものを３時間かけて連続的に投入した。次いで、フラスコの内容物を８０℃で２時間反応させた後、メタクリル酸５５ｇ、イオン交換水５５０ｇ、及び過硫酸ソーダの１％水溶液５５ｇを更に添加し、８０℃の温度を維持しつつ、２時間反応させた。その後、室温にまで冷却し、フィルタによって凝集物を除去し、ジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体を得た。この水分散体の固形分濃度は１９．８％であった。また、重合体粒子の平均粒径は０．３３μｍであった。
【００３０】
合成例２（ジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体の他の調製例）
合成例１におけるメタクリル酸に代えて、アクリル酸５５ｇを使用した他は合成例１の場合と同様にしてジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体を得た。この水分散体の固形分濃度は１９．７％であった。また、重合体粒子の平均粒径は０．３１μｍであった。
【００３１】
合成例３（スチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体の調製例）
容量７リットルの４つ口フラスコに、イオン交換水を５０７８ｇ、アニオン系界面活性剤（花王株式会社製、商品名「エマールＡＤ−２５Ｒ」）の１％水溶液を１１２ｇ、スチレンを１１９ｇ、及びメタクリル酸を２１ｇ投入し、窒素ガスによってパージしながら５分間攪拌した。その後、フラスコをウォーターバスに浸漬し、温度が７５℃に達した時点で過硫酸アンモニウムの５％水溶液を１４０ｇ添加した。
【００３２】
次いで、７５℃の温度で１時間反応させた後、このフラスコに、１２３２ｇのスチレンと２８ｇのメタクリル酸との混合物を、４時間かけて連続的に投入し、７５℃で３時間反応させた後、室温にまで冷却し、スチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体を得た。この水分散体の固形分濃度は２０％であった。また、重合体粒子の平均粒径は０．１９μｍであった。
【００３３】
（２）複合粒子を含む水系分散体の製造
実験例１（合成例１の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）の製造例）
合成例１で得られたジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体の固形分が４０％になるまで加熱、濃縮し、冷却後、２−プロパノールを添加して固形分が１５％になるまで希釈した後、１０分間攪拌し、ジビニルベンゼン重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を調製した。その後、容量２リットルの３つ口フラスコに、この水／２−プロパノール混合分散体を５３３ｇ投入し、６０℃に調温されたウォーターバスに浸漬し、攪拌した。次いで、シランカップリング剤であるγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（以下、「ＧＰＴＳ」と略記する。）１１ｇを２時間かけて連続的に添加し、６０℃で３時間反応させた後、室温にまで冷却した。
【００３４】
その後、アルミニウムエトキシド２００ｇを２時間かけて連続的に添加し、２時間反応させた。次いで、イオン交換水を１０００ｇ投入して１時間攪拌し、更に水酸化カリウムの１％水溶液を５０ｇ添加して１時間攪拌を続けた後、室温にまで冷却した。その後、２−プロパノールを除去し、固形分濃度が１２％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．４２μｍであった。
【００３５】
実験例２（合成例１の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）の他の製造例）
実験例１における水酸化カリウム水溶液を１０％のアンモニア水に代えた他は、実験例１と同様にして、固形分濃度が１１％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．４２μｍであった。
【００３６】
実験例３（合成例１の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）の他の製造例）
合成例１で得られたジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体の固形分が４０％になるまで加熱、濃縮し、冷却後、２−プロパノールを添加して固形分が２４％になるまで希釈し、その後、１０分間攪拌し、ジビニルベンゼン重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を調製した。その後、容量３００ミリリットルの３つ口フラスコに、この水／２−プロパノール混合分散体を１７０ｇ投入し、６０℃に調温されたウォーターバスに浸漬し、攪拌した。次いで、ＧＰＴＳ１０ｇを２時間かけて連続的に添加し、６０℃で３時間反応させた後、室温にまで冷却した。
【００３７】
その後、このＧＰＴＳが結合された重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体（固形分；２２％）３６ｇを、容量３００ミリリットルの他のフラスコに投入し、これに２−プロパノールを３９ｇ添加し、４５℃に調温されたウォーターバスに浸漬し、攪拌した。次いで、アルミニウムエトキシド７９ｇを２時間かけて連続的に添加し、２時間反応させた。反応終了後、冷却し、反応液１５０ｇを水酸化カリウムの０．０１％水溶液３リットル中に連続的に滴下し、その後、２−プロパノールを除去し、固形分濃度が８％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．４２μｍであった。
【００３８】
実験例４（合成例２の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）の製造例）
合成例２で得られたジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体の固形分が３７％になるまで加熱、濃縮し、冷却後、２−プロパノールを添加して固形分が１５％になるまで希釈し、その後、１０分間攪拌し、ジビニルベンゼン重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を調製した。
【００３９】
次いで、実験例１における合成例１で得られたジビニルベンゼン重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を、上記の水／２−プロパノール混合分散体に代え、シランカップリング剤をＧＰＴＳからＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン９ｇに代えた他は、実験例１と同様にして、固形分濃度が１２％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．４８μｍであった。
【００４０】
実験例５（合成例３の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）の製造例）
合成例３で得られたスチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体の固形分が３６％になるまで加熱、濃縮し、冷却後、２−プロパノールを添加して固形分が１５％になるまで希釈し、その後、１０分間攪拌し、スチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を調製した。
【００４１】
次いで、実験例１における合成例１において得られたジビニルベンゼン重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を、上記の水／２−プロパノール混合分散体に代え、ＧＰＴＳを１０ｇ、アルミニウムエトキシドを１００ｇ、更に水酸化カリウム水溶液を１０％のアンモニア水５ｇとした他は、実験例１と同様にして、固形分濃度が１０％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．２５μｍであった。
【００４２】
実験例６（合成例３の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）の他の製造例）
合成例３で得られたスチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体の固形分が４０％になるまで加熱、濃縮し、冷却後、２−プロパノールを添加して固形分が１５％になるまで希釈し、その後、１０分間攪拌し、スチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を調製した。
【００４３】
次いで、容量２リットルの３つ口フラスコに、この水／２−プロパノール混合分散体を５３３ｇ投入し、６０℃に調温されたウォーターバスに浸漬し、攪拌した。その後、ＧＰＴＳ１１ｇを２時間かけて連続的に添加し、６０℃で３時間反応させた。次いで、このフラスコにアルミニウムエトキシド１００ｇ及び気相法シリカの３０％２−プロパノール分散体１２０ｇを２時間かけて連続的に添加し、２時間反応させた。その後、水酸化カリウムの１％水溶液を５０ｇ添加して１時間攪拌を続けた後、イオン交換水を１０００ｇ投入して室温まで冷却した。次いで、２−プロパノールを除去し、固形分濃度が９％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．２４μｍであった。
【００４４】
実験例７（合成例３の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）のその他の製造例）
実験例１において用いた合成例１のジビニルベンゼン重合体粒子の水分散体を、合成例３のスチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体に代え、アルミニウムエトキシドをアルミニウムプロポキシドに代えた他は、実験例１と同様にして、固形分濃度が１０％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．２１μｍであった。
【００４５】
実験例８（合成例３の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）のその他の製造例）
容量２リットルの３つ口フラスコに、合成例３で得られたスチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体（固形分；２０％）を４２１ｇ投入し、６０℃に調温されたウォーターバスに浸漬し、攪拌した。その後、ＧＰＴＳ１０ｇを２時間かけて連続的に添加し、６０℃で３時間反応させた。次いで、このフラスコにジルコニウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド１５ｇを２時間かけて連続的に添加して１時間攪拌を続けた後、イオン交換水を１０００ｇ投入して室温にまで冷却した。その後、２−プロパノールを除去し、固形分濃度が１０％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．２２μｍであった。
【００４６】
実験例９（合成例３の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）のその他の製造例）
合成例３で得られたスチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水分散体の固形分が３９％になるまで加熱、濃縮し、冷却後、２−プロパノールを添加して固形分が１５％になるまで希釈し、その後、１０分間攪拌し、スチレン−メタクリル酸共重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を調製した。
【００４７】
次いで、実験例１における合成例１において得られたジビニルベンゼン重合体粒子の水／２−プロパノール混合分散体を、上記の水／２−プロパノール混合分散体に代え、ＧＰＴＳの添加を省略した他は、実験例１と同様にして、固形分濃度が９％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．２３μｍであった。
【００４８】
実験例１０（合成例３の重合体粒子を用いて得られる複合粒子の水系分散体（複合粒子を含有する研磨剤）のその他の製造例）
ＧＰＴＳの添加を省略した他は実験例８と同様にして、固形分濃度が１０％である複合粒子の水系分散体を得た。また、複合粒子の平均粒径は０．２１μｍであった。
【００４９】
（３）磁気ディスク基板研磨用組成物への応用例
実験例１、６及び８で得られた水系分散体に含有される複合粒子の濃度が５重量％となるように水によって希釈し、この希釈液に、研磨促進剤として硝酸アルミニウムを５％濃度となるように添加し、研磨剤を得た。また、比較のため、コロイダルシリカ（日産化学株式会社製、商品名「スノーテックス２０」）、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、商品名「アエロジル＃９０」）をそれぞれ５％含む他は同一組成の研磨剤を調製した。
【００５０】
上記の研磨剤を用い、以下の条件で磁気ディスク基板を研磨し、研磨速度及び研磨傷の有無を評価した。
<研磨条件>
基板：Ｎｉ−Ｐ無電解めっきを施した３．５インチのアルミディスク（１段研磨済み）
研磨装置：ラップマスターＳＦＴ株式会社製、型式「ＬＭ−１５Ｃ」
研磨パッド：Ｒｏｄｅｌ（米国）社製、商品名「ポリテックスＤＧ」
加工圧力：７０ｇ／ｃｍ^２
定盤回転数：５０ｒｐｍ
研磨剤供給量：１５ミリリットル／分
研磨時間：１０分
【００５１】
<評価方法>
研磨速度：研磨によるディスクの重量減から下記の式によって研磨速度を求めた。
研磨速度（ｎｍ／分）＝［（Ｗ／ｄ）／Ｓ］×１０^７
Ｗ；１分間当たりの研磨による重量減、ｄ；Ｎｉ−Ｐ無電解めっきの密度、Ｓ；被研磨面積
研磨傷：研磨したディスクを洗浄し、乾燥した後、暗室内でスポットライトを当て、目視で研磨傷の有無を観察した。評価基準は下記のとおりである。
◎；研磨傷が観察されない、○；研磨傷が僅かに観察される、×；問題となる大きさの研磨傷が複数観察される。
以上の評価結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】

【００５３】
表１の結果によれば、本発明の複合粒子を含有する研磨剤を使用し、磁気ディスクを研磨した場合、研磨速度が大きく、研磨傷も発生しないことが分かる。一方、コロイダルシリカ又はヒュームドシリカを用いた場合は、研磨速度はやや低い程度であるものの、多数の研磨傷が観察された。
【００５４】
【発明の効果】
第１乃至２発明によれば、十分な強度と硬度とを有し、耐熱性に優れ、研磨材料の用途において有用な複合粒子を含有する研磨剤を得ることができる。また、第３乃至４発明によれば、第１乃至２発明の特定の複合粒子を容易に製造することができる。

Claims

重合体粒子と、メタロキサン結合含有部（該メタロキサン結合含有部を構成する金属としてチタンは除く。）と、を有する複合粒子を含有する研磨剤であって、
上記重合体粒子と、上記メタロキサン結合含有部とは、シランカップリング剤によって連結されていることを特徴とする研磨剤。
上記シランカップリング剤は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン又はＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランである請求項１に記載の研磨剤。
重合体粒子の分散体に、シランカップリング剤を添加し、その後、下記〔１〕を添加することを特徴とする研磨剤用複合粒子の製造方法。
〔１〕一般式、Ｒ_ｎＭ（ＯＲ’）_ｚ−ｎ（Ｒは炭素数１〜８の１価の有機基、Ｒ’は炭素数１〜５のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基又は炭素数６〜９のアリール基であり、ＭはＡｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ又はＣｅであって、ｚはＭの原子価である。ｎは０〜（ｚ−１）の整数であり、ｎが２以上である場合、Ｒは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、（ｚ−ｎ）が２以上である場合、Ｒ’は同一であってもよく、異なっていてもよい。）で表される化合物。
上記シランカップリング剤は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン又はＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランである請求項３に記載の研磨剤用複合粒子の製造方法。