(57)【要約】【課題】コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくする。【解決手段】シリカ粒子の表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得る、コアシェル型シリカの製造方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ粒子の表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、
該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得る、コアシェル型シリカの製造方法。
【請求項２】
前記シリカ粒子が中実シリカである、請求項１に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項３】
前記シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させた後に、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させる、請求項１または２に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項４】
前記アミン化合物を前記シリカ粒子の表面積当たり０．０５〜４μｍｏｌ／ｍ２になるように反応させる、請求項３に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項５】
前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を前記シリカ粒子１質量部に対し１０質量部以下で反応させる、請求項１から４のいずれか１項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項６】
前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物の重量平均分子量が５，０００〜５００，０００である、請求項１から５のいずれか１項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項７】
前記ポリアミン化合物が、脂肪族ジアミン化合物である、請求項１から６のいずれか１項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項８】
前記修飾シリカと前記シリカ原料とを溶媒中でｐＨ１〜ｐＨ１０に調整して、前記修飾シリカに前記シリカ原料を付着させる、請求項１から７のいずれか１項に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の製造方法によりコアシェル型シリカを得て、
前記コアシェル型シリカの表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、
該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、最外のシリカシェル層を得る、複数のシェル層を有するコアシェル型シリカの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアシェル型シリカの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
球状シリカは、液体クロマトグラフィ用充填材、固定化酵素用担体、形状選択性触媒、各種イオンの吸着・分離用材料、塗料用艶消材、化粧品原料等に用いられる。
球状シリカの形態としては、中実シリカ、中空シリカ、多孔質シリカ、コアシェル型シリカ等がある。このうち、コアシェル型シリカは、中実シリカからなるシリカコア粒子の表面に、多孔質シリカからなるシェル層が形成されたものである。
【０００３】
多孔質シリカを液体クロマトグラフィ用充填材として用いる場合、多孔質シリカには、送液抵抗が小さいこと、および分離効率が高いことが要求される。
送液抵抗を小さくするためには、多孔質シリカの粒子径を大きくすればよい。しかし、多孔質シリカの粒子径を大きくすると、多孔質シリカに吸着され、多孔質シリカの中心部に到達した被分離物質が、多孔質シリカから放出されるまでに時間がかかるため、分離効率が低くなる。一方、分離効率を高くするために、多孔質シリカの粒子径を小さくすると、送液抵抗が大きくなる。
【０００４】
低い送液抵抗（圧力損失抑制）および高い分離効率を両立させるために、コアシェル型シリカの使用が考えられる。コアシェル型シリカは、中心部に無孔質のシリカコア粒子を有するため、コアシェル型シリカに吸着された被分離物質が表面付近のシェル層に留まる。そのため、被分離物質がコアシェル型シリカに吸着されてから放出されるまでの時間が短く、分離効率が高くなる。また、中心部のシリカコア粒子を大きくすれば、シェルの厚さを抑えつつコアシェル型シリカの粒子径を大きくできるため、分離効率を低下させずに、送液抵抗を小さくできる。
【０００５】
特許文献１では、実質的に無孔質のシリカコア粒子を、界面活性剤を含む分散媒に分散させた分散液に、シリカ原料を加えて反応させ、シリカコア粒子の表面にシリカ及び界面活性剤を含むシェル前駆体を形成し、このシェル前駆体から界面活性剤を除去して多孔質シェルを形成する、コアシェル型シリカの製造方法が提案されている。
特許文献１では、ドデシルアミン等の界面活性剤を用いて、シリカコア粒子に、テトラエトキシシラン等のシリカ原料を吸着させ反応させているが、厚いシェル層を形成しにくい。
【０００６】
さらに、特許文献２及び特許文献３では、シリカコア粒子に有機物を介してシリカゾルを吸着させ、焼成などで有機物を除去し、多孔質のシェル層を形成して、コアシェル型シリカを製造する方法が提案されている。
特許文献２では、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド等の高分子電解質を含む溶媒中で、球状シリカに電荷シリカナノ粒子を付着させている。
特許文献３では、シリカゾルシード粒子を１．９０μｍのコア粒子に成長させ、コア粒子をポリ（尿素−ホルムアルデヒド）やポリ（メラミン）等の有機物で処理し、次いで２ｎｍのゾル溶液で処理し、コア粒子にシリカゾルを付着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２２９３０号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０２９７８５３号明細書
【特許文献３】米国特許第８８６４９８８号明細書
【特許文献４】特公平４−４１３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のコアシェル型シリカの製造方法では、カチオン性高分子を静電吸着させた無細孔シリカコアに、アニオン性のシリカゾルを静電的に作用させた後、焼成によりカチオン性高分子を除去し、シリカコア表面に多孔質のシェル層を固着させている。
特許文献２及び３の方法では、１層のシェル層の厚さが不十分であるため、多孔質シェル層を所望の厚さにするためには、シェル層を複数層積層することになる。シェル層の積層回数が増加すると、工程数が増える問題がある。
また、カチオン性高分子の表層作用によっては、複数のシェル層間に隙間が生じることがあり、クロマトグラフィの理論段数の低下を引き起こす問題がある。
【０００９】
一方、特許文献４には、クロマトグラフィの担体材料として、基体材料にアミン官能基を介してポリスクシンイミド類を固定する方法が提案されている。これによって、スクシンイミド単位を加水分解してタンパク質用陽イオン交換物質を作製できる。しかし、これをコアシェル型シリカに応用する例はない。
【００１０】
本発明の目的としては、コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下を要旨とする。
（１）シリカ粒子の表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得る、コアシェル型シリカの製造方法。
（２）前記シリカ粒子が中実シリカである、（１）に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（３）前記シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させた後に、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させる、（１）または（２）に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（４）前記アミン化合物を前記シリカ粒子の表面積当たり０．０５〜４μｍｏｌ／ｍ２になるように反応させる、（３）に記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（５）前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を前記シリカ粒子１質量部に対し１０質量部以下で反応させる、（１）から（４）のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（６）前記スクシンイミド骨格を有する高分子化合物の重量平均分子量が５，０００〜５００，０００である、（１）から（５）のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（７）前記ポリアミン化合物が、脂肪族ジアミン化合物である、（１）から（６）のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（８）前記修飾シリカと前記シリカ原料とを溶媒中でｐＨ１〜ｐＨ１０に調整して、前記修飾シリカに前記シリカ原料を付着させる、（１）から（７）のいずれかに記載のコアシェル型シリカの製造方法。
（９）（１）から（８）のいずれかに記載の製造方法によりコアシェル型シリカを得て、前記コアシェル型シリカの表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、最外のシリカシェル層を得る、複数のシェル層を有するコアシェル型シリカの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、例６７のコアシェル型シリカの断面写真である。
【図２】図２は、例６８のコアシェル型シリカの断面写真であり、（ａ）は２５，０００倍、（ｂ）は１００，０００倍である。
【図３】図３は、参考例のコアシェル型シリカの断面写真である。
【図４】図４は、（ａ）例６８と（ｂ）参考例のコアシェル型シリカの全体写真である。
【図５】図５は、例６７、例６８、例７４、及び参考例の細孔物性の細孔分布を示すグラフである。
【図６】図６は、例６７、例６８、例７４、及び参考例のコアシェル型シリカのｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について説明するが、以下の説明における例示によって本発明は限定されない。
【００１５】
本発明に係るコアシェル型シリカの製造方法は、シリカ粒子の表面にスクシンイミド骨格を有する高分子化合物を反応させ、ポリアミン化合物を反応させ、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを得て、該修飾シリカにシリカ原料を付着させ、カチオン性高分子化合物を除去し、シリカシェル層を得ることを特徴とする。
本発明によれば、コアシェル型シリカにおいて、多孔質のシェル層の一層分の厚さを厚くして、シェル層全体の積層数を少なくできる。
以下の説明において、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物を「ポリスクシンイミド類」、カチオン性高分子化合物で修飾された修飾シリカを「修飾シリカ」とも記す。
また、シリカシェル層が形成されるシリカ粒子は、特に限定されないが、中実シリカ、または少なくとも１層のシリカシェル層が形成された中実シリカが用いられる。以下の説明で、中実シリカを単に「シリカコア」とも記す。
【００１６】
本発明によれば、シリカ粒子の表面にポリスクシンイミド類を反応させ、これにポリアミン化合物を反応させて、ポリスクシンイミド類のイミド環を開環させアミノ基を導入し、カチオン性高分子化合物で修飾されたシリカが得られる。ポリスクシンイミド類由来のカチオン性高分子化合物は、シリカ粒子表面からの立ち上がりがよい。このカチオン性高分子化合物にシリカ原料を付着させることで、シリカ原料によって形成される多孔質のシェル層の厚さを厚くできる。
ポリスクシンイミド類は、シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させアミノ基を導入し、このアミノ基とポリスクシンイミド類を反応させて、シリカ粒子の表面に反応させられる。これによりシリカシェル層をより厚くし、また、層厚を均一にできる。
本発明によれば、１層のシェル層の厚さを厚くできるため、目的とする厚さのシェル層を得るために、シェル層の積層回数を少なくできる。
【００１７】
本発明の一例として、シリカ粒子の表面に、アミノ基（アミノプロピル基）を導入し、これにポリスクシンイミドを反応させ、さらにエチレンジアミンを反応させて、修飾シリカを得る工程を、以下に示す。
【００１８】
【化１】
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【００１９】
本発明において、シリカ粒子の表面にポリスクシンイミド類を導入するには、シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させた後に、ポリスクシンイミド類を反応させることが好ましい。
【００２０】
本発明において、１層目のシェルを形成するためのシリカ粒子としては、中実シリカを用いることが好ましい。中実のシリカコアは、コアシェル型シリカの中心部となるものであり、特に限定されないが、以下の物性を有することが好ましい。
中実（実質的に無孔質）のシリカコアは、液体クロマトグラフィ用途で用いる場合に、サンプル物質が内部に浸透しない程度に緻密であることが好ましい。
例えばシリカコアにおいて、定容量式ガス吸着法にて測定したシリカコアの比表面積は６ｍ２／ｇ以下が好ましい。これによって、コアシェル型シリカを液体クロマトグラフィ用充填材として用いる場合、シェル層に吸着された被分離物質がシリカコアに吸着されず、分離効率を高められる。
【００２１】
シリカコアの平均粒子径は、０．１〜１００μｍが好ましく、０．１〜５０μｍがより好ましく、０．１〜１０μｍがさらに好ましい。シリカコアの平均粒子径を０．１μｍ以上とすることにより、大粒径のコアシェル型シリカを得られる。シリカコアの平均粒子径を１００μｍ以下とすることにより、シリカコアに対して、実質的に分離に有効な多孔質シェル層を形成できる。
また、シリカコアにおいて、体積基準の粒子径分布の積算量が小さいほうから１０％の粒子径（Ｄ１０）と９０％の粒子径（Ｄ９０）の比（Ｄ９０／Ｄ１０）は、コールターカウンター法において、１．８以下が好ましく、１．７以下がより好ましく、１．６以下がさらに好ましい。Ｄ９０／Ｄ１０は、１に近いほど粒子径が均一であり好ましい。
シリカコアの細孔容積は０ｍＬ／ｇ以上０．０１ｍＬ／ｇ未満が好ましい。
【００２２】
シリカコアの形状としては、球状粒子が好ましく、真球体及び楕円体を含めた球状が使用できる。クロマトグラフィ担体の用途では、カラムへの充填性、使用時の圧力損失の抑制の観点から、真球体に近い形状が好ましい。シリカコアの球形度は、例えば０．８以上であってよく、０．９以上が好ましい。上記シリカコアの物性値の測定方法は、後述するコアシェル型シリカで説明する通りである。
【００２３】
上記シリカコアの市販品としては、例えば、宇部エクシモ製「ハイプレシカＦＱ−Ｎ２Ｎ」、「ハイプレシカＳＳ−Ｎ３Ｎ」、「ハイプレシカＴＳ−Ｎ３Ｎ」、「ハイプレシカＦＲ−Ｎ２Ｎ」等を使用できる。これらは、単独で、又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００２４】
シリカ粒子の表面にアミン化合物を反応させることで導入されるアミノ基としては、１級アミノ基、２級アミノ基、またはこれらの組み合わせであってよい。
アミン化合物としては、アミノ基とともにシリル基を有するアミン化合物を用いることが、シリル基がシリカ粒子表面に吸着し、アミノ基が導入しやすく好ましい。
シリル基としては、モノアルキルシリル基、ジアルキルシリル基、トリアルキルシリル基；モノアルコキシシリル基、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基を挙げられる。シリル基のアルキル基及びアルコキシ基としては、例えば、炭素数は１〜６が好ましく、より好ましくは１〜３である。
【００２５】
アミノ基とともにシリル基を有するアミン化合物としては、例えば、下記一般式（１）で表される化合物を使用できる。
【００２６】
【化２】
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【００２７】
一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、それぞれ独立的に炭素数１〜６、より好ましくは１〜３のアルキル基、炭素数１〜６、より好ましくは１〜３のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または水素原子であり、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のうち少なくとも１つはアルコキシ基が好ましい。また、Ｒ４は、単結合または２価の任意の基であり、好ましくは炭素数１〜６アルキレン基であり、より好ましくはプロピレン基である。また、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立的に水素原子、または炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ５及びＲ６とも水素原子が好ましい。
【００２８】
アミノ基とともにシリル基を有するアミン化合物としては、具体的には、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、３−アミノプロピルエトキシジメチルシラン、Ｎ−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（トリメトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン、ビス（３−メトキシシリルプロピル）アミンを挙げられる。
【００２９】
アミン化合物をシリカ粒子の表面に反応させる一方法としては、シリカ粒子を溶媒に添加してスラリーを作製し、このスラリーにアミン化合物を添加し反応させて、シリカ粒子の表面にアミノ基を導入できる。
スラリーの溶媒としては、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の有機溶媒を使用できる。また、スラリー中のシリカ粒子濃度は、１〜４０質量％にできる。また、アミン化合物は、有機溶剤中に溶解させた溶液の状態で、スラリーに添加してもよい。
必要であれば４０〜１５０℃に加熱して、０．５〜４８時間かけて反応できる。
反応後、必要であれば、アミノ基を導入したシリカを、有機溶剤を用いて洗浄してもよい。例えば、トルエン、アセトン、ヘキサンの順で洗浄できる。洗浄によって、余剰のアミン化合物を除去できる。
【００３０】
アミン化合物は、シリカ粒子の表面積当たり０．０５〜４μｍｏｌ／ｍ２になるように反応させることが好ましい。
この値が０．０５μｍｏｌ／ｍ２以上であることで、シリカ粒子の表面をムラなくアミン化合物で被覆できる。この値は、より好ましくは、０．２μｍｏｌ／ｍ２以上であり、さらに好ましくは、１．３μｍｏｌ／ｍ２以上である。
一方、この値が４μｍｏｌ／ｍ２以下であることで、シリカ粒子表面にアミノ基含有化合物を平滑に被覆でき、より適正な量のポリスクシンイミドを担持できる。この値は、より好ましくは、２．７μｍｏｌ／ｍ２以下であり、さらに好ましくは、２．２μｍｏｌ／ｍ２以下である。
【００３１】
上記シリカ粒子の表面積当たりのアミン化合物量は、アミン化合物の投入量全部がシリカ粒子と反応する条件では、シリカ粒子の投入量及び表面積と、アミン化合物の投入量から求められる。
【００３２】
本発明において、ポリスクシンイミド類とは、イミド環構造を有するスクシンイミド骨格の繰り返し単位を有する高分子化合物である。
シリカ粒子の表面に導入されたアミノ基とポリスクシンイミド類が反応すると、スクシンイミド骨格の一部がカルボニル基部分で開環してアミノ基とアミド結合「−ＮＨ−ＣＯ−」を形成し、シリカ粒子表面にアミド結合を介してポリスクシンイミド類が導入される。
【００３３】
ポリスクシンイミド類の重量平均分子量（Ｍｗ）としては、５，０００以上が好ましく、より好ましくは８０，０００以上であり、さらに好ましくは１００，０００以上である。これによって、シェル層の１層あたりの厚さを増加させられる。
一方、ポリスクシンイミド類の重量平均分子量（Ｍｗ）としては、５００，０００以下が好ましく、より好ましくは３００，０００以下であり、さらに好ましくは２００，０００以下である。これによって、ポリスクシンイミド類が適正な溶解度を有し、これをシリカ粒子表面に効率的に導入させることができる。
【００３４】
本発明において、スクシンイミド骨格を有する高分子化合物としては、ポリスクシンイミド、ポリスクシンイミド誘導体、スクシンイミドモノマーとその他の重合性モノマーとの共重合体等を、単独で、または２種以上を組み合わせて使用できる。
本発明では、ポリスクシンイミド類を合成して用意してもよい。以下、ポリスクシンイミド類の合成方法の一例について説明する。
ポリスクシンイミド類は、Ｄ，Ｌ−アスパラギン酸、Ｄ−アスパラギン酸、Ｌ−アスパラギン酸等のアスパラギン酸類を重合させて得られる。重合は固体反応で、加熱温度８０〜２５０℃で、１〜１００時間かけて行える。また、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、スルホラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の重合溶媒を用いて溶液重合で重合してもよい。
必要であれば、生成物を水スラリーとして洗浄してもよく、例えば、水、アセトンの順で洗浄してもよい。洗浄によって、余剰の原料物質を除去できる。
【００３５】
より高分子量のポリスクシンイミド類を得る一方法としては、例えば、上記アスパラギン酸類に、酸を加えて混合して加熱するとよい。酸としては、リン酸、五酸化リン、ポリリン酸、硫酸、亜硫酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸を使用でき、好ましくはリン酸である。
必要であれば、生成物を水スラリーとして洗浄してもよく、例えば、水、アセトンの順で洗浄してもよい。洗浄によって、余剰の原料物質とともにリン酸を除去できる。
【００３６】
アスパラギン酸類に対する酸の使用量（モル比）「酸の使用量（モル）／アスパラギン酸類の使用量（モル）」は、０．０１以上が好ましく、より好ましくは０．１以上であり、さらに好ましくは０．３以上である。これによって、ポリスクシンイミド類の分子量をより大きくできる。
一方、この「酸の使用量（モル）／アスパラギン酸類の使用量（モル）」は、０．５以下が好ましく、より好ましくは０．４以下である。これによって、生成物のポリスクシンイミド類が酸に溶けて重合した後に融着して固化することを防止できる。
【００３７】
上記方法を含め重合等によって製造されるポリスクシンイミド類には、低分子量から高分子量のポリスクシンイミド類が混在した混合物の状態である。
このような混合状態から高分子量のポリスクシンイミド類を得る一方法としては、例えば、低分子量から高分子量のポリスクシンイミド類を含む混合物をＤＭＦ、Ｎ-メチル-２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン、ジメチルスルホン等に溶解させ、この溶液にアセトン、メタノール、ジエチルエーテル、水等を徐々に添加することで、高分子量のポリスクシンイミド類のみを再沈殿させて得られる。必要であれば、この溶液を１００〜５，０００ｒｐｍ程度で遠心分離し、上澄み液を除去することで、より収率を高めて、高分子量のポリスクシンイミド類を得られる。必要であれば、生成物をアセトン等で洗浄してもよい。
【００３８】
シリカ粒子の表面に導入されたアミノ基に、ポリスクシンイミド類を反応させる方法としては、例えば、ポリスクシンイミド類を、ＤＭＦ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ＮＭＰ、ＤＭＩ、ＤＭＳＯ、スルホラン、ジメチルスルホン等に添加し、ポリスクシンイミド溶液を調製し、このポリスクシンイミド溶液に、アミノ基が導入されたシリカ粒子を添加する方法がある。
このとき、ポリスクシンイミド溶液中のポリスクシンイミド類の濃度は、０．１〜３０質量％が好ましい。
ポリスクシンイミド溶液に、アミノ基が導入されたシリカ粒子を添加した後は、好ましくは、室温で、０．５〜４８時間かけて攪拌するとよい。
反応後、溶液を濾過して、ポリスクシンイミド類を導入したシリカが得られる。必要であれば、生成物をＤＭＦ、ＮＭＰ、ＤＭＩ、ＤＭＳＯ、スルホラン、ジメチルスルホン等で洗浄した後、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、水で洗浄してもよい。これを乾燥させて、シリカ粒子の表面にポリスクシンイミド類を反応させた修飾シリカが粉末状態で得られる。
【００３９】
ポリスクシンイミド類を反応させる場合、例えば、ポリスクシンイミド類をシリカ粒子１質量部に対し、０．０１〜１０質量部で反応させるとよい。この値は、好ましくは２質量部以下であり、さらに好ましくは１質量部以下であってもよい。とりわけ、この値は、好ましくは０．８質量部以下であり、さらに好ましくは０．６質量部以下であり、０．５質量部以下であってもよい。
【００４０】
また、シリカ粒子に導入されたアミノ基１００モル部に対するポリスクシンイミド類（モル部）「｛ポリスクシンイミド類（モル）／シリカ粒子に導入されたアミノ基（モル）｝×１００」は、例えば、０．１〜１，０００モル部の範囲であってよく、０．５〜９００モル部が好ましく、１〜４００モル部がより好ましい。
【００４１】
上記シリカ粒子に導入されたアミノ基に対するポリスクシンイミド類のモル部は、ポリスクシンイミド類の投入量全部がシリカ粒子に導入されたアミノ基と反応する条件では、ポリスクシンイミド類の投入量と、シリカ粒子に導入されたアミノ基、すなわちアミン化合物の投入量から求められる。アミン化合物にアミノ基が複数含まれる場合は、複数のアミノ基の合計量で計算する。
【００４２】
本発明では、ポリアミン化合物として、２個以上のアミノ基を有する化合物を使用でき、アミノ基は、それぞれ１級アミノ基、２級アミノ基、またはこれらの組み合わせであってよい。
【００４３】
ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン、１，４−ブチレンジアミン、１，５−アミレンジアミン等のジアミン；
ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、３−（アミノプロピル）−エチレンジアミン等のトリアミン；
トリエチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリス（２−アミノエチル）アミン、ポリエチレンイミン等の４個以上のアミノ基を有するアミン化合物；
４−（２−アミノエチル）ピリジン、３−（２−アミノエチル）ピリジン、４−（アミノメチル）ピリジン、３−（アミノメチル）ピリジン、２−（２−アミノエチル）ピリミジン、４−（２−アミノエチル）ピリミジン、５−（２−アミノエチル）ピリミジン、２−（アミノメチル）ピリミジン、４−（アミノメチル）ピリミジン、５−（アミノメチル）ピリミジン、２−（３−アミノプロピル）イミダゾール、２−（アミノメチル）イミダゾール等の含窒素複素環を有する化合物等を挙げられる。
これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
中でも、脂肪族ポリアミンが好ましく、特に脂肪族ジアミン化合物が好ましい。このような脂肪族ポリアミン化合物としては、アミノ基とアミノ基との間に、炭素数１〜５の炭素鎖を有する脂肪族ジアミン化合物が好ましく、例えば、エチレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン、１，４−ブチレンジアミン、１，５−アミレンジアミン等を好ましく使用できる。
これによって、シリカ粒子表面にアミド結合を介して導入されたポリスクシンイミド類の一部または全部のスクシンイミド骨格を開環し、スクシンイミド骨格のカルボニル基とポリアミン化合物の一方のアミノ基とを反応させ、ポリスクシンイミド骨格のカルボニル基から炭素鎖を介して他方のアミノ基を導入できる。このようにすると、シリカ粒子表面から、比較的長い有機成分からなる鎖を形成できる。
【００４５】
修飾シリカを得る一方法としては、例えば、上記（２）で得られたポリスクシンイミド修飾シリカをＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＮＭＰ、ＤＭＩ、ＤＭＳＯ、ジメチルスルホン、スルホラン、トルエン、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン等でスラリー化し、このスラリーにポリアミン化合物を添加し、好ましくは室温で、０．２５〜４８時間かけて攪拌して反応させる方法がある。ポリアミン化合物を添加する前のスラリーは、ポリスクシンイミド修飾シリカの濃度が５〜６０質量％であるとよい。必要に応じて、生成物をＤＭＦ、ＮＭＰ、ＤＭＩ、ＤＭＳＯ、スルホラン、ジメチルスルホン等で洗浄した後、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、水等で洗浄してもよい。
これによって、カチオン性高分子化合物修飾シリカが得られる。
【００４６】
ポリアミン化合物の使用量は、シリカ粒子に導入されたポリスクシンイミド類のうち、未開環のスクシンイミド骨格と等量にして、未開環のスクシンイミド骨格を全て開環させることが好ましい。また、ポリアミン化合物を過剰に配合してもよく、未反応のポリアミン化合物は、洗浄によって除去すればよい。
【００４７】
本発明において、シリカ原料としては、焼成等の処理によって二酸化ケイ素を形成しうる物質であって、シリカ微粒子、シリカ前駆体、またはこれらの組み合わせを使用できる。
【００４８】
シリカ微粒子の平均粒子径は１〜１００ｎｍが好ましい。シリカ微粒子は、中実または中空であってよく、球状が好ましい。
シリカ微粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上、より好ましくは４ｎｍ以上であることで、目的の細孔分布のシェル層を形成できる。
一方、シリカ微粒子の平均粒子径が１００ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下であることで、厚さ、形状、外観が均一なシェル層を形成できる。
シリカ微粒子の平均粒子径によって、得られるコアシェル型シリカのシェル層の細孔径を制御できる。例えば、平均粒子径１７ｎｍ程度のシリカ微粒子を用いることで、コアシェル型シリカの細孔径を９〜１２ｎｍ程度にできる。
【００４９】
シリカ微粒子としては、コロイダルシリカが好ましく使用できる。
コロイダルシリカは、シリカ微粒子が水や、メタノール、エタノール等の有機溶媒に分散されたシリカゾルとして提供される。
【００５０】
シリカ前駆体としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩、ケイ酸アルコキシド、またはこれらの組み合わせを使用できる。これらのシリカ前駆体は、部分的に加水分解縮合物となっていてもよい。
ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等のアルカリ土類金属ケイ酸塩等を使用できる。
ケイ酸アルコキシドとしては、ケイ素原子に１個から４個のアルコキシ基が導入された化合物が挙げられる。例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、メチルトリエトキシシラン等を使用できる。
【００５１】
修飾シリカにシリカ原料を付着させる一方法としては、例えば、修飾シリカを含む水溶液に、シリカ原料を含む水溶液を添加することで、修飾シリカにシリカ原料を静電吸着させる方法がある。
修飾シリカを含む水溶液は、例えば、修飾シリカを濃度０．０１〜３０質量％で含むことが好ましい。
【００５２】
シリカ原料を含む水溶液は、例えば、シリカ原料の濃度は０．０１〜３０質量％が好ましい。ここで、シリカ原料としてコロイダルシリカを用いる場合、シリカ原料の濃度はコロイダルシリカ中のシリカ固形分量で換算する。
修飾シリカを含む水溶液と、シリカ原料を含む水溶液とを混合する際には、混合溶液のｐＨは、１〜１０が好ましい。これによって、得られるコアシェル型シリカの比表面積を大きくできる。このｐＨは２〜６がより好ましい。ｐＨ調整では、カチオン性高分子化合物修飾シリカを含む水溶液及び／またはシリカ原料を含む水溶液を予めｐＨ調整してもよいし、両水溶液を混合した混合溶液に酸を添加してｐＨ調整してもよい。
【００５３】
修飾シリカを含む水溶液に、シリカ原料を含む水溶液を添加した後は、好ましくは室温で、０．２５〜４８時間攪拌して反応させるとよい。
そして反応後の水溶液から、シリカ原料付着シリカ粒子を回収する。例えば、水溶液を１００〜５，０００ｒｐｍで遠心分離し、沈殿物を必要であれば洗浄し、乾燥することで回収できる。沈殿物は、例えば水、アセトン、ヘキサンの順で洗浄できる。
次に、得られたシリカ原料付着シリカ粒子からカチオン性高分子化合物を除去して、コアシェル型シリカが得られる。シリカ原料付着シリカ粒子を焼成してカチオン性高分子化合物を除去できる。例えば４００〜７００℃で、２〜２４時間かけて焼成できる。
【００５４】
本発明では、シリカ粒子表面に、上記の工程によって、シェル層を形成できる。シェル層は、１層、または２層以上であってよい。本発明では、１層のシェル層が厚いため、シェル層の積層数を少なくしても、シェル層全体の厚さを確保できる。これより、コアシェル型シリカにおいて、シェル層の積層数を少なくし、積層に要する工程数を削減できる。
【００５５】
以下、シリカ粒子表面に、シェル層を２層以上形成する方法について説明する。
シリカ粒子表面に１層目のシェル層を形成する方法は、上記した工程と同様である。例えば、修飾シリカにシリカ原料を付着させ焼成し、１層のシェル層を有するシリカを得て、続いて、この１層のシェル層を有するシリカ表面にアミノ基を導入するとよい。
【００５６】
シェル層を２層以上形成する場合では、１層目のシェル層において、アミン化合物、ポリスクシンイミド類、ポリアミン化合物、及びシリカ原料の使用量等の条件は上記した通りである。
【００５７】
シェル層を２層以上形成する場合では、それぞれの層で、ポリスクシンイミド類を反応させる場合において、ポリスクシンイミド類をシリカ粒子１質量部に対し、０．０１〜１０質量部で反応させるとよい。
特に、２層目以上のシェル層では、ポリスクシンイミド類を反応させる場合において、ポリスクシンイミド類をシリカ粒子１質量部に対し好ましくは２質量部以下、より好ましくは１量部以下で反応させることが好ましい。この値は、好ましくは０．８質量部以下であり、さらに好ましくは０．６質量部以下であり、０．５質量部以下であってもよい。
これによって、複数のシェル層の間に隙間が発生することを防止できる。
２層目以上のシェル層において、その他のアミン化合物、ポリスクシンイミド類、ポリアミン化合物、及びシリカ原料の使用量等の条件は、１層目のシェル層と同様とすればよい。
【００５８】
本発明に係るコアシェル型シリカは次の特性を有することが好ましい。特に、液体クロマトグラフィの用途に好ましい物性である。
コアシェル型シリカの形状としては、球状粒子が好ましく、真球体及び楕円体を含めた球状が好ましい。クロマトグラフィ担体の用途では、カラムへの充填性、使用時の圧力損失の抑制の観点から、真球体に近い形状が好ましい。
【００５９】
コアシェル型シリカの球形度は、例えば０．８以上であってよく、０．９以上が好ましい。
ここで、球形度は、シリカ粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、１００個の粒子を無作為に選び出し、各シリカ粒子の長径および短径を測定して球形度（短径／長径）を求め、１００個のシリカ粒子の球形度を平均した値である。
【００６０】
コアシェル型シリカの平均粒子径としては、１μｍ以上が好ましく、より好ましくは１．３μｍ以上であり、さらに好ましくは１．５μｍ以上である。
一方、コアシェル型シリカの平均粒子径としては、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは８０μｍ以下であり、さらに好ましくは５０μｍ以下である。
ここで、コアシェル型シリカの平均粒子径はコールターカウンター法による測定方法によって測定される。
【００６１】
コアシェル型シリカのコア部分の直径としては、０．１μｍ以上が好ましく、より好ましくは１μｍ以上である。
一方、コアシェル型シリカのコア部分の直径としては、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以下である。
コア部分の直径は、シリカコアの原料と同じになる。
【００６２】
コアシェル型シリカのシェル層全体の厚さは、例えば、０．０１〜１μｍの範囲であってよく、０．０５〜０．９μｍの範囲であってもよい。
【００６３】
ここで、コアシェル型シリカのコア部分、すなわちシリカコアの直径、コアシェル型シリカの直径は、コールターカウンター法による測定方法によって求められる。そして、コアシェル型シリカのシェル層の厚さは、以下の式から求められる。
コアシェル型シリカのシェル層の厚さ＝［（コアシェル型シリカの直径）−（コアシェル型シリカのコア部分の直径）］／２
【００６４】
コアシェル型シリカの粒子径分布の体積換算の積算量が小さいほうから１０％の粒子径（Ｄ１０）と９０％の粒子径（Ｄ９０）の比（Ｄ９０／Ｄ１０）としては、コールターカウンター法において、好ましくは３以下であり、より好ましくは２以下であり、さらに好ましくは１．６以下である。Ｄ９０／Ｄ１０が１．６以下であることで、平均粒子径が小さなコアシェル型シリカであっても圧力損失の増大を防げる。また、Ｄ９０／Ｄ１０は、１に近いほど粒子径分布が均等であり好ましい。
【００６５】
ここで、Ｄ１０は、コールターカウンター法による粒子径分布において、粒子径の体積を粒子径の小さな側から積算していった場合に合計体積の１０％となるときの粒子径であり、Ｄ９０は同様に積算体積が９０％となる粒子径である。Ｄ９０／Ｄ１０はこれらの粒子径の比であることから、コアシェル型シリカをベックマン・コールター社製「Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ＩＩＩ」等にて測定して得られたＤ１０及びＤ９０から求められる。
【００６６】
コアシェル型シリカの比表面積としては、定容量式ガス吸着法において、好ましくは７ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇであり、より好ましくは７ｍ２／ｇ〜１５０ｍ２／ｇである。
比表面積が大きいことで被分離物質を吸着する能力が向上するため好ましいが、大きすぎると被分離物質が放出されるまでに時間が掛かってしまうため、上記範囲内で設定するとよい。
【００６７】
コアシェル型シリカの平均細孔径としては、定容量式ガス吸着法おいて、１ｎｍ〜４００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍであり、さらに好ましくは４ｎｍ〜１５０ｎｍである。平均細孔径が１ｎｍ以上であることで、被分離物質を吸着する能力が向上し大容量の担体を提供できる。また、平均細孔径が４００ｎｍ以下であることで、被分離物質の吸着量を大きく保ちながらコアシェル型シリカの強度の低下を防げる。
【００６８】
コアシェル型シリカの細孔容積としては、定容量式ガス吸着において、０．０１ｍＬ／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは０．０５ｍＬ／ｇ以上であり、さらに好ましくは０．１ｍＬ／ｇ以上である。細孔容積が０．０１ｍＬ／ｇ以上であることで、被分離物質を吸着する能力が向上し大容量の担体を提供できる。また、細孔容積は、コアシェル型シリカの強度の観点から、好ましくは２ｍＬ／ｇ以下、より好ましくは１ｍＬ／ｇ以下、さらに好ましくは０．５ｍＬ／ｇ以下である。
【００６９】
これらの定容量式ガス吸着法による細孔物性は、マイクロトラック・ベル社製「ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ  ＩＩ」等を用いて測定できる。これらの細孔物性は、コアシェル型シリカ全体の物性である。
【００７０】
上記したコアシェル型シリカとしては、クロマトグラフィ担体として使用できる。クロマトグラフィ担体としては、上記したコアシェル型シリカを支持体として含み、このコアシェル型シリカにリガンドが固定されたものを使用できる。
【００７１】
陽イオン交換クロマトグラフィ担体では、リガンドとして、スルホン酸、カルボキシル基等を使用できる。
陰イオン交換クロマトグラフィ担体では、リガンドとして、１級アミン、２級アミン、３級アミン、４級アミン等を使用できる。
逆相クロマトグラフィ担体では、リガンドとして、長鎖アルキル基、フェニル基、フッ化アルキル基等を使用できる。長鎖アルキル基としては、炭素数１〜３０のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、ブチル基、オクチル基、オクタデシル基等を挙げられる。
サイズ排除クロマトグラフィ担体では、リガンドとして脂肪族ジオール基等を使用できる。
【００７２】
上記したクロマトグラフィ担体を用いてクロマトグラフィを行う場合は、クロマトグラフィ担体をカラムに充填して使用する。カラムとしては、ガラス製、ステンレス製、樹脂製等のカラムを適宜使用できる。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の説明において、共通する成分は同じものを用いている。
【００７４】
＜ポリスクシンイミド（ＰＳＩ）の合成及び精製＞
表１に、例１〜例６のポリスクシンイミドの合成処方を示す。
例１では、Ｄ，Ｌ−アスパラギン酸４０ｇ（Ｍｗ＝１３３．１１ｇ／ｍｏｌ、０．３０ｍｏｌ）をるつぼに入れ、電気炉を用いて１９０℃で５０時間加熱した。減圧放冷後、ミルミキサーを用いて粉砕し、これに水１Ｌを入れてスラリー化した。これをガラスフィルターを用いて濾過し、水１．８Ｌ、アセトン１．２Ｌで順次洗浄し、室温で５時間、減圧乾燥してポリスクシンイミドを得た。
例２〜例６では、Ｄ，Ｌ−アスパラギン酸４０ｇ（Ｍｗ＝１３３．１１ｇ／ｍｏｌ、０．３０ｍｏｌ）に、表１に示す量のリン酸（８５ｖｏｌ％の水溶液）を加えて、乳鉢を用いて均一化し、これをるつぼに入れ電気炉を用いて１９０℃で５０時間加熱した。減圧放冷後、ミルミキサーを用いて粉砕し、これに水１Ｌを入れてスラリー化した。これをガラスフィルターを用いて濾過し、水１．８Ｌ、アセトン１．２Ｌで順次洗浄し、室温で５時間、減圧乾燥してポリスクシンイミドを得た。
表中に、リン酸／アスパラギン酸のモル比、得られたポリスクシンイミドの重量平均分子量（Ｍｗ）を示す。
【００７５】
重量平均分子量の測定方法は、ポリスチレンを標準としたＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）ある。ＧＰＣの測定条件を以下に示す。
内径４．６ｍｍ×長さ２５０ｍｍのステンレスカラムにＤｉｏｌ−ＥＰ−ＤＦ−１０００ＡＷ（ＡＧＣエスアイテック社製）を充填し、このカラムをクロマトグラフィ装置「Ｃｈｒｏｍａｓｔｅｒ（ＨＩＴＡＣＨＩ社製）」に装填して、例１〜１２によって作製したポリスクシンイミドを装置に注入し、その重量平均分子量を次の条件で測定した。
溶離液：０．１Ｍ  ＮａＨＰＯ４／Ｎａ２ＨＰＯ４＋０．２Ｍ  ＮａＣｌ  （ｐＨ７．０）。
流速：０．３ｍＬ／分。
温度：２３℃。
検出器：ＵＶ  ａｔ  ２１０ｎｍ。
サンプル濃度：０．２質量％
注入量：２０μＬ。
標準サンプル：ＴＳＫ  ＧＥＬ  標準ポリスチレン（東ソー社製）。
標準ポリスチレンは、次の重量平均分子量のサンプルを用いた。
Ａ３００；分子量４５３、Ａ１０００；分子量１，０５０、Ａ２５００；分子量２，５００、Ａ５０００；分子量５，８７０、Ｆ１；分子量９，４９０、Ｆ２；分子量１７，１００、Ｆ４；分子量３７，２００、Ｆ１０；分子量９８，９００、Ｆ２０；分子量１８９，０００、Ｆ４０；分子量３９７，０００、Ｆ８０；分子量７０７，０００、Ｆ１２８；分子量１，１１０，０００。
【００７６】
表２に、例７〜例１２のポリスクシンイミドの精製処方を示す。
例７〜例１２では、例１〜例６で合成したポリスクシンイミド１０ｇを、表２に示す量のＤＭＦに溶解し、表２に示す量のアセトンを徐々に室温で加え、高分子量のポリスクシンイミドのみを再沈殿させた。この溶液を３，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離にかけた。上澄液を除去した後、アセトン８４０ｍＬを添加し、ガラスフィルターを用いて濾過し、更にアセトン３０ｍＬで洗浄し、室温で５時間、減圧乾燥して、表２に示す重量平均分子量（Ｍｗ）のポリスクシンイミドを得た。
このポリスクシンイミドを用いて、以下の工程を行った。
【００７７】
【表１】
2018150226.tif 000005
【００７８】
【表２】
2018150226.tif 000006
【００７９】
＜コアシェル型シリカの合成＞
コアシェル型シリカの合成は、以下の４工程で行った。
（１）アミン化合物を反応させる工程、
（２）ポリスクシンイミドを反応させる工程、
（３）エチレンジアミンを反応させて修飾シリカにする工程、
（４）修飾シリカにシリカゾルを静電吸着させ、焼成する工程。
【００８０】
（１）アミン化合物を反応させる工程
シリカ粒子の原料として宇部エクシモ社製「ハイプレシカＦＱ−Ｎ２Ｎ」を用いた。このシリカ粒子の物性は以下の通りである。
平均粒子径＝２．０６μｍ、均等係数（Ｄ９０／Ｄ１０）＝１．１０、比表面積＝２．３ｍ２／ｇ、細孔容積＝０．００６６ｍＬ／ｇ。
ここで、平均粒子径はＭｕｌｔｉｓｉｚｅｒＩＩＩ（ベックマン・コールター社製）を用いて、コールターカウンター法によって測定した。均等係数は同法によってＤ１０粒子径およびＤ９０粒子径を測定し、その比から求めた。比表面積および細孔容積はＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ  ＩＩ（マイクロトラック・ベル社製）を用いてＢＥＴ法およびＢＪＨ法によって測定した。
【００８１】
表３に、例１３〜例１８’のアミノプロピル化シリカの合成処方を示す。
５０ｇのシリカ粒子をトルエン１６５ｍＬでスラリー化した。これに表３に示す量のアミノプロピルシラン（３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＪＮＣ製「サイラエースＳ−３３０」））を添加し、１００℃で４．５時間反応させた。シリカスラリーをガラスフィルターを用いて濾過し、トルエン１０５０ｍＬ、アセトン３５０ｍＬ、ヘキサン３５０ｍＬで順次洗浄した後、７０℃で静置乾燥させ、アミノプロピル化シリカを合成した。
このアミノプロピル化シリカを用いて、以下の工程を行った。
表３に示すアミノプロピルシラン修飾密度は、シリカ粒子とアミノプロピルシランの投入量から計算して求めている。
【００８２】
【表３】
2018150226.tif 000007
【００８３】
（２）ポリスクシンイミドを反応させる工程
表４に、例１９〜例５８のコアシェル型シリカの合成における各工程（１）〜（４）の処方、及び得られたコアシェル型シリカの比表面積を示す。
表４に示す量のＤＭＦに対し、例１〜例１２で合成したポリスクシンイミドを表４に示す量で加え、それぞれ表４に示す濃度のポリスクシンイミド溶液を調製した。ここに、上記（１）の工程で合成したアミノプロピル化シリカ１ｇを添加し、室温で一昼夜撹拌した。これを濾過し、ＤＭＦ２１ｍＬおよびアセトン７ｍＬで洗浄した。室温で乾燥させ化学結合させたポリスクシンイミド修飾シリカを合成した。
表４に示す「ＰＳＩ／ＡＰ（モル部）」は、シリカ粒子に導入されたアミノプロピルシラン１００モル部に対するポリスクシンイミド（モル部）「｛ポリスクシンイミド類（モル）／シリカ粒子に導入されたアミノ基（モル）｝×１００」から求めた。
【００８４】
（３）エチレンジアミンを反応させて修飾シリカにする工程
上記（２）の工程で合成したポリスクシンイミド修飾シリカ１ｇを、１．６ｍＬのＤＭＦでスラリー化させた。ここに表４に示す量のエチレンジアミン（ＥＤＡ）を添加し、室温で２時間撹拌した。これを濾過し、ＤＭＦ２１ｍＬ、アセトン７ｍＬで順次洗浄した。室温で１時間乾燥させ、修飾シリカを合成した。
【００８５】
（４）修飾シリカ上にシリカゾルを静電吸着させ、焼成する工程
上記（３）の工程で合成した修飾シリカを水に加え、固形分濃度３．２質量％のシリカ粒子スラリーを調製した。シリカ粒子と水の量を表４に示す。このシリカ粒子スラリーを塩酸を用いて表４に示すｐＨに調整した後、室温で３０分間撹拌した。
一方で別の容器に水でシリカゾルを希釈し、固形分濃度４．８質量％のシリカゾル溶液を調製した。シリカゾルの粒径、使用量、水の量を表４に示す。このシリカゾル溶液を表４に示すシリカ粒子スラリーと同様のｐＨになる様に塩酸で調整し、シリカ粒子スラリー中へ添加した。この混合溶液を室温で表４に示す時間撹拌した。
これを１，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、上澄液を除去した後、水５０ｍＬ／ｇ−シリカ（１ｇのシリカ当たり水５０ｍＬを使用。以下同様。）、アセトン３０ｍＬ／ｇ−シリカで順次洗浄し、室温で３０分減圧乾燥させた。この乾燥体を６００℃で４時間焼成し、コアシェル型シリカを得た。
得られたコアシェル型シリカの比表面積を、定容量式ガス吸着法で測定し、表４に示す。
【００８６】
シリカゾルの詳細は、以下の通りである。
粒径１７ｎｍのシリカゾル：扶桑化学工業社製「クォートロンＰＬ−２Ｌ」、固形分量２０質量％。
粒径６〜８ｎｍのシリカゾル：扶桑化学工業社製「クォートロンＰＬ−０６Ｌ」、固形分量６質量％。
粒径４ｎｍのシリカゾル：日産化学工業社製「スノーテックスＳＴ−ＯＸＳ」、固形分量１０質量％。
粒径１０ｎｍのシリカゾル：日産化学工業社製「スノーテックスＳＴ−Ｏ」、固形分量２０質量％。
【００８７】
【表４Ａ】
2018150226.tif 000008
【００８８】
【表４Ｂ】
2018150226.tif 000009
【００８９】
表４に示す通り、例１９〜例２６では、工程（４）でシリカ粒子スラリーとシリカゾルのｐＨを変更しており、ｐＨ４．６〜６．１程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が２０ｍ２／ｇ程度と良好であった。
例２９、例３６は、例２７に対し工程（１）でアミノプロピルシラン修飾密度が高く、また、例２８に対し工程（２）でポリスクシンイミドの使用量が多く、得られるコアシェル型シリカの比表面積も大きくなった。
例３０〜例３３では、工程（１）でアミノプロピルシラン修飾密度を変更しており、例３２のアミノプロピルシラン修飾密度２．２μｍｏｌ／ｍ２で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
例２９、例３２、例３４、例３５では、工程（２）でＰＳＩ分子量を変更しており、例２９、例３２のＰＳＩ分子量１０６，０００、１３１，０００で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
【００９０】
例３７〜例４２では、工程（４）でシリカゾルの粒径を６ｎｍとし、シリカ粒子スラリーとシリカゾルのｐＨを変更しており、ｐＨ４．４〜５．６程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
例４３〜例５１では、工程（４）でシリカゾルの粒径を４ｎｍとし、シリカ粒子スラリーとシリカゾルのｐＨを変更しており、ｐＨ２．８〜３．７程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
例５２〜例５８では、工程（４）でシリカゾルの粒径を１０ｎｍとし、シリカ粒子スラリーとシリカゾルのｐＨを変更しており、ｐＨ２．５〜３．７程度の範囲で、得られるコアシェル型シリカの比表面積が大きいことがわかった。
【００９１】
例３２、例３８〜例５８では、工程（１）でＡＰ修飾密度が同じで、工程（２）でポリスクシンイミドの分子量及び使用量が同じであり、工程（４）でシリカゾルの粒径を変更している。これらを通して、各粒径のシリカゾルで好ましい比表面積を得られた。これより、各粒径のシリカゾルを用いて所望の細孔径のコアシェル型シリカを作製できた。
【００９２】
＜シェル層の積層＞
表５に、シェル層の積層を２回行った例５９〜例６６の処方を示す。
各例では、まず、上記例３２と同じ処方で、上記工程（１）〜（４）と同様の方法を用いて、シェル層の１層目を作製した。１層目の焼成後、続けて、表５に示す同じ処方にしたがって、上記工程（１）〜（４）と同様の方法を用いて、シェル層の２層目を作製した。
【００９３】
得られた２層のシェル層を積層したコアシェル型シリカについて、シェル層間の空層の有無を、以下のようにして評価した。
まず、１層目のシェル層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定し、次に、２層目のシェル層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定した。
１層目の細孔分布と２層目の細孔分布とを重ね、２層目の細孔分布にピークトップより大きい細孔径の範囲に膨らみがあるか否かを観察した。表５の各例では、工程（４）で粒径１７ｎｍのシリカゾルを用いているため、１層目及び２層目の細孔分布に細孔径１７ｎｍ付近でピークトップが現われるが、２層目の細孔分布に細孔径３０〜８０ｎｍの範囲にブロードなピークが観察されているか否かで、空層の有無を判断した。
コアシェル型シリカの細孔分布は、定容量式ガス吸着法によって測定した。空層の有無の評価法(メソ孔)の解析としてはＢＪＨ法の吸着過程を採用した。
【００９４】
表５に示す通り、例５９〜例６２では、工程（１）でアミノプロピルシラン修飾密度を変更しており、アミノプロピルシラン修飾密度０．２μｍｏｌ／ｍ２以上になると、得られるコアシェル型シリカでシェル層に隙間が観察された。
例６３及び例６４では、例６０に対し、工程（２）でポリスクシンイミド使用量を少なくしており、得られるコアシェル型シリカでシェル層の隙間が無いことが観察された。
例６５及び例６６では、例６２に対し、工程（２）でポリスクシンイミド使用量を少なくしており、例６５のポリスクシンイミド使用量０．０１ｇ／ｇ−シリカでは、得られるコアシェル型シリカでシェル層の隙間が無いことが観察された。
空層の有無に関わらず、例５９〜例６６では、十分な比表面積のコアシェル型シリカが得られた。
【００９５】
表５に、シェルの積層を５回行った例６７、シェルの積層を７回行った例６８の処方を示す。
例６７及び例６８では、積層１回目の仕込みのシリカ粒子量を３０ｇとした。工程（３）の濾過後の洗浄は、ＤＭＦ３０ｍＬ／ｇ−シリカ、水５０ｍＬ／ｇ−シリカ、塩酸５０ｍＬ／ｇ−シリカ、水５０ｍＬ／ｇ−シリカ、アセトン３０ｍＬ／ｇ−シリカの順で行った。
この他は、例６７では、表５に示す処方にしたがって、１〜５層目のシェル層を上記例６２と同様にして作製した。
この他は、例６８では、表５に示す処方にしたがって、１層目のシェル層を上記例３２と同様にして、２〜７層目のシェル層を上記例６５と同様にして作製した。
表５に、シェルの積層を８回行った例７４の処方を示す。
例７４では工程（１）のシリカ粒子の原料として以下の物性値のシリカ粒子を用いた。
平均粒子径＝１．７７μｍ、均等係数（Ｄ９０／Ｄ１０）＝１．１３、比表面積＝１．８ｍ２／ｇ、細孔容積＝０．００４２ｍＬ／ｇ。積層1回目の仕込みのシリカ粒子量を３０ｇとした。工程（４）でシリカゾルの粒径を８ｎｍとした。その他は表５に示す処方に従って、１層目のシェル層を上記例３２と同様にして、２〜８層目のシェル層を上記例６５と同様にして作製した。
【００９６】
得られた多層のシェル層を積層したコアシェル型シリカについて、シェル層間に空層が有るか無いかについて、以下のようにして評価した。その他は、上記例５９〜６６と同様にして測定した。
まず、１層目のシェル層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定し、次に、２層目以降も同様に、各層を形成した段階でコアシェル型シリカの細孔分布を測定した。
１層目の細孔分布と最表層の細孔分布とを重ね、ピークトップより大きい細孔径の範囲に膨らみがあるか否かを観察した。表５の各例では、工程（４）で粒径１７ｎｍ又は８ｎｍのシリカゾルを用いているため、１層目及び最表層の細孔分布に細孔径１７ｎｍ付近又は８ｎｍでピークトップが現われるが、最表層の細孔分布に細孔径３０〜８０ｎｍの範囲にブロードなピークが観察されているか否かで、空層の有無を判断した。
【００９７】
表５に示す通り、例６８及び７４では、例６７に対し、２層目以降のシェル層において、工程（２）のＰＳＩ使用量を少なくしており、得られるコアシェル型シリカでシェル層間の隙間が無いことが観察された。
空層の有無に関わらず、例６７、６８及び７４では、十分な比表面積のコアシェル型シリカが得られた。また、積層数が多くなるほど、比表面積が大きくなり、シェル層が厚くなったことが観察できた。
【００９８】
【表５】
2018150226.tif 000010
【００９９】
＜ポリスクシンイミド（ＰＳＩ）量＞
表６に、工程（２）でポリスクシンイミドの使用量を変更した例６９〜例７３の処方を示す。
各例では、上記工程（１）〜（４）と同様の方法を用いて、シリカ粒子にシェル層を形成し、１層のシェル層を有するコアシェル型シリカを作製した。
【０１００】
表６に示す通り、例６９〜例７３の範囲では、いずれのポリスクシンイミドの使用量であっても、十分な比表面積を有するコアシェル型シリカが得られた。
【０１０１】
【表６】
2018150226.tif 000011
【０１０２】
＜ＳＥＭ観察＞
下記の通り、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察を行った。
図１は、例６７のコアシェル型シリカの断面写真である。
図２は、例６８のコアシェル型シリカの断面写真であり、（ａ）は２５，０００倍、（ｂ）は１００，０００倍である。
図３は、参考例のコアシェル型シリカの断面写真である。
図４は、（ａ）例６８と（ｂ）参考例のコアシェル型シリカの全体写真である。
参考例のコアシェル型シリカには、Ａｇｉｌｅｎｔ製「Ｐｏｒｏｓｈｅｌｌ  １２０  ＥＣ−Ｃ１８（粒子径：２．７μｍ）」を６００℃で８時間焼成したものを用いた。
【０１０３】
例６７のコアシェル型シリカに比べ、例６８及び参考例のコアシェル型シリカでは、空層が観察されなかった。
また、図４より、例６８のコアシェル型シリカは、参考例のコアシェル型シリカに比べて、表面が均一であり、真球度が高いことがわかる。
【０１０４】
＜細孔物性＞
例６７、例６８、例７４及び参考例の細孔物性を表７に示す。
表７に示す通り、例６７及び例６８のコアシェル型シリカは、シェル層を厚くできるため大粒径であり、また、比表面積及び細孔容積も十分であった。
ここで、粒径はコールター法によって測定し、比表面積、細孔容積、細孔径は、定容量式ガス吸着法によって測定した。
【０１０５】
【表７】
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【０１０６】
また、例６７、例６８、及び参考例の細孔物性の細孔分布を図５に示す。
図５に示す通り、例６８と例７４は、３０〜８０ｎｍにブロードなピークが観察されず、例６８は上記ＳＥＭ観察からもわかるように、空層が存在しないことが確認できた。これは、参考例も同様であった。例６７は、３０〜８０ｎｍにブロードなピークが観察され、上記ＳＥＭ観察からもわかるように、空層の存在が観察された。
【０１０７】
＜理論段高さ評価＞
例６７、例６８、例７４、参考例のコアシェル型シリカを用いて、ｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロットを得た。図６にｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロットを示す。
図６に示す通り、例６８と例７４は、例６７に対して理論段高さが小さく、分離効率がより改善された。また、例６８は参考例のｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロットと同等であった。また、例７４は参考例よりも理論段高さが小さく、分離効率が優れていた。
【０１０８】
（ＨＰＬＣを用いたｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロット評価）
ｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロットの測定方法は以下の通りである。
各コアシェル型シリカを、ＯＤＳ（オクタデシルシリル）修飾した後、内径４．６ｍｍ×長さ１００ｍｍのステンレスカラムに充填し、このカラムをクロマトグラフィ装置「ＣｈｒｏｍａｓｔｅｒＨＩＴＡＣＨＩ製）」に装填して、次の条件で測定した。
溶離液：アセトニトリル／水＝６５／３５。
温度：２５℃。
検出器：ＵＶ  ａｔ  ２５４ｎｍ。
サンプル：ナフタレン（関東化学製）。
【０１０９】
各コアシェル型シリカを充填したカラムを用いて、各流速におけるナフタレンの理論段数の測定を行った。検出されたピークについて、ＤＡＢ（ドイツ薬局法）の計算方法にしたがって、理論段数を次の計算によって求めた。
Ｎ＝５．５４×［ｔ／Ｗ０．５］２
ここで、Ｎは理論段数、ｔは成分の保持時間、Ｗ０．５はピーク高さの５０％位置におけるピーク幅である。
理論算数Ｎから理論段高さＨＥＴＰを次の計算によって求めた。
ＨＥＴＰ＝Ｎ／Ｌ
ここで、Ｌはカラム長さである。
図６は、各線流速ｕ［ｃｍ／ｓｅｃ］における理論段高さＨＥＴＰをプロットしたｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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