(57)【要約】【課題】表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で官能化されている、新規の有機官能性ケイ素粒子を提供する。前記有機官能性ケイ素粒子は例えば、その表面上で多数の−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル化合物により官能化されていてよい。【解決手段】ケイ素粒子は表面が官能化されているため、この改質したケイ素粒子を添加することによって、流体の特性をその特性プロファイルに関して調整することができる。例えばアルコキシ基により官能化されたケイ素粒子は、粘度を減少させるために、好適には添加剤としてモーターオイルに添加することができる。【選択図】図１ａ．２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機官能性ケイ素粒子において、ケイ素粒子が、その表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で官能化されていることを特徴とする前記有機官能性ケイ素粒子。
【請求項２】
請求項１に記載のケイ素粒子において、有機化合物の各分子量が６００ｇ／ｍｏｌ未満であることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のケイ素粒子において、有機官能性ケイ素粒子が、プラズマ化学的方法においてその場で得られる反応性ケイ素粒子を、有機出発化合物に、殊に液状のプロトン性有機出発化合物に、少なくとも１種の液体炭化水素に、及び／又はプロトン性有機出発化合物及び炭化水素を含有する液状の混合物に導入することによって得られることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項４】
請求項１又は３に記載のケイ素粒子において、液状の有機出発化合物が、１ｂａｒ及び１００℃以下の温度で気体又は液体として存在するか、又は１０−５ｂａｒ〜１ｂａｒ未満の圧力及び１００℃未満の温度で分解されずに液相又は気相に変換できることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のケイ素粒子において、液状の有機出発化合物が、モノマー状の有機化合物、酸素含有有機化合物、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物、ハロゲン含有有機化合物、又は少なくとも酸素、窒素、及び／若しくは硫黄を含有する有機化合物から選択されており、殊に有機化合物が、非置換炭化水素、置換炭化水素、炭水化物、アルコール、チオール、エーテル、アミノ酸、ポリエーテル、カルボン酸、脂肪酸、フルーツ酸、ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化アルコール、ハロゲン化ポリエーテルから選択されていることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のケイ素粒子において、有機化合物が、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−ＯＣ＝Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｓ−アルキル、−Ｓ−アリール、−ＣＯＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−ＣＯＮＨ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−ＣＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−ＣＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｎ［（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル］２、−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルから選択されており、ここでアルキル基及びアリール基がそれぞれ独立して、非置換又は置換であってよく、置換された−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル基及び置換された−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール基が、その鎖長に応じて１種以上の置換基を有することができ、この置換基が相互に独立して、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−シクロアルキル、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−ヘテロシクロアルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル、又はアルコキシカルボニルから選択可能であることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載のケイ素粒子において、有機化合物−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルが−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキルから、好ましくは−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−Ｏ−Ｃ３Ｈ７、−Ｏ−Ｃ４Ｈ９、−Ｏ−Ｃ５Ｈ１１、−Ｏ−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ７Ｈ１５、−Ｏ−Ｃ８Ｈ１７、−Ｏ−Ｃ９Ｈ１９、−Ｏ−Ｃ１０Ｈ２１、−Ｏ−Ｃ１１Ｈ２３、−Ｏ−Ｃ１２Ｈ２３、好適には−Ｏ−（イソ−Ｃ３Ｈ７）、−Ｏ−（ｎ−Ｃ３Ｈ７）、−Ｏ−Ｃ４Ｈ９、−Ｏ−（ｎ−Ｃ４Ｈ９）、−Ｏ−（イソ−Ｃ４Ｈ９）、−Ｏ−（ｔｅｒｔ−Ｃ４Ｈ９）、−Ｏ−Ｃ４Ｈ９から選択されていることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載のケイ素粒子において、ケイ素粒子の表面が、単分子層被覆（Ｎｍｏｎｏ）を基準として１０〜１００である少なくとも１種の有機化合物（化学吸着させた分子Ｎａｄｓ）の被覆率Θを有し、殊に被覆率Θが２０〜１００、好適には２５〜８０であることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項９】
表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で官能化されている有機官能性ケイ素粒子の製造方法であって、ここで、
ａ）気体状又は高温で気体状の少なくとも１種のケイ素化合物を、
ｂ）希釈ガスの存在下、実質的に酸素を含んでいない雰囲気にて、プラズマ中で又は熱条件下で分解し、かつ
ｃ）形成されるケイ素粒子を、少なくとも１種の流体状の有機出発化合物に、又は少なくとも１種の有機出発化合物を含有する混合物に直接導入する
前記製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、有機出発化合物が、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯＣ＝Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、ＨＳ−アルキル、ＨＳ−アリール、Ｈ−ＣＯＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、Ｈ−ＣＯＮＨ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、Ｈ−ＣＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、Ｈ−ＣＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、Ｈ−Ｎ［（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル］２、（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルから選択されており、ここでアルキル基及びアリール基がそれぞれ独立して、非置換又は置換であってよく、置換された−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル基及び置換された−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール基が、その鎖長に応じて１種以上の置換基を有することができ、これらの置換基が相互に独立して、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−シクロアルキル、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−ヘテロシクロアルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル、又はアルコキシカルボニルから選択可能であることを特徴とする前記方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、
ｉ）気体状又は高温で気体状のケイ素化合物が、水素及び／又はハロゲンを含有するシラン、及び／又は炭化水素含有シラン、ハロゲン化シラン、塩化シラン、例えば、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、メチルトリクロロシラン、ハロゲン化ポリシラン、並びに純粋なＨ−シラン、例えば、モノシラン、水素含有ポリシラン、又はハロゲン化ポリシラン、及び／又は少なくとも１種のアルコキシシランを含むこと、及び／又は
ｉｉ）希釈ガスが、アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、水素、又は前記気体のうち少なくとも２種の混合物を含むこと
を特徴とする前記方法。
【請求項１２】
請求項９から１１までのいずれか一項に記載の方法において、プラズマが非熱プラズマであり、殊にプラズマが０．１〜２０Ｗ／ｃｍ３の出力密度を有することを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
請求項９から１２までのいずれか一項に記載の方法により得られるケイ素粒子において、有機官能性ケイ素粒子が、その表面上で共有結合によって、及び／又は有機化合物による化学吸着によって、少なくとも１種の有機化合物により官能化されていることを特徴とする前記ケイ素粒子。
【請求項１４】
請求項１に記載の有機官能性ケイ素粒子、又は請求項９から１３までのいずれか一項に記載の方法により得られる有機官能性ケイ素粒子の使用であって、
ａ）流体、殊に液体又は気体、好ましくは溶液、エマルション、分散液、懸濁液の粘度を減少させるための添加剤としての、
ｂ）工業材料を１０〜１５００ｎｍの波長範囲にある電磁放射線から保護するための、
ｃ）工業材料、表面、部材、電気光学層、電気光学部材のための紫外線防御剤としての、
ｄ）電磁放射線に対する紫外線防御剤としての、及び／又は
ｅ）生体細胞を１０〜１５００ｎｍの波長範囲にある電磁放射線から保護するための
前記使用。
【請求項１５】
請求項１に記載の有機官能性ケイ素粒子、又は請求項９から１３までのいずれか一項に記載の方法により得られる有機官能性ケイ素粒子を、液体、液状組成物、ペースト若しくはペースト状組成物、エマルション、分散液、懸濁液、溶液、気体中で添加剤又は助剤として含有する組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で官能化されている有機官能性ケイ素粒子に関する。よって有機官能性ケイ素粒子は例えば、その表面上で多数の−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル化合物により官能化されていてよい。ケイ素粒子は表面が官能化されているため、この有機官能性に改質したケイ素粒子を添加することによって、流体の特性をその特性プロファイルに関して調整することができる。例えばアルコキシ基により官能化されたケイ素粒子は、粘度を減少させるために、好適には添加剤としてモーターオイルに添加することができる。
【背景技術】
【０００２】
潤滑油の粘度は、適した潤滑剤を選定する際の重要な特性の一つである。例えば、流体の摩擦が生じている範囲でラジアル軸受が駆動する場合、ほぼ摩耗を生じることのない稼動を可能にするために、正しい粘度を選択することによって潤滑膜の厚さを調整することができる。この厚さは、混合摩擦の範囲で軸受がわずかな外部変化で駆動し、従って想定以上に早い部材欠陥につながりうるという危険が生じないように選択される。しかしまた潤滑膜は同時に、あまりに厚くするべきでもない。この場合、安全な稼動は可能となるものの、摩擦係数が必要以上に高くなるだろう。
【０００３】
潤滑技術において、温度・粘度の関係性を説明するために、１９２８年アメリカ合衆国で導入された粘度指数（ＶＩ）が定着した。基本的には、温度依存度が当時最も高かった基油（ＶＩの値は０であった）、及び温度依存度が最も低かった油（ＶＩの値は１００）が用いられた。
【０００４】
粘度の圧力依存度は、Ｂａｒｕｓの等式（ｎ（ｐ）＝ｎ０＊ｅｘｐ（ａ＊ｐ））を用いて計算することができる。ここでｎ０は１ｂａｒにおける粘度であり、ａは粘度圧力係数であり、ｐは圧力である。金属成形において潤滑剤には非常に強い負荷が掛かり得るため、粘度は数十パーセントほど増加する。
【０００５】
さらに、非常に良好な紫外線防御特性を有する紫外線フィルタであって、無機材料系であり、同時に調製物の大抵の有機マトリックスへ良好に配合することができる、さらなる紫外線フィルタの需要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって、一方では潤滑剤の粘度を低下させることができ、かつ同時に高い温度安定性を有する添加剤を提供することが本発明の課題であった。殊に、比較的高い温度でも気化しない、かつ／又は分解しない添加剤を提供することが本発明の課題であった。添加剤は好適には、約３００℃まで温度安定性を示し、かつ気化しないことが望まれる。同様に、２つの異なる潤滑油の特性を互いに組み合わせる（本発明によると、粘度が低く、例えば比較的高い温度で気化しないこと）添加剤又は潤滑剤を提供することが本発明の課題であった。さらに、この添加剤は非常に僅かな量であっても、各マトリックスの特性を相応しく変化させることが望ましい。さらに、紫外線防御調製物において使用可能であり、かつその中に均質に分散可能な添加剤を提供することが別の課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の出発点は例えば、中間生成物、殊に本方法においてその場で得られるケイ素粒子が吸収洗浄及び／又は反応に供給されるようにモノシラン物質流を処理することである。好適には１．６体積％のＳｉＨ４をアルゴンマトリックス中に含有し、かつ非熱平衡にあるプラズマ放電において処理して反応させた物質流は、高反応性の表面を有するケイ素粒子を含む。プラズマ処理の効果に関して、相応するケイ素化合物において選択的に水素を置換するケイ素イオンがプラズマ化学的に形成され、そこから本発明によりケイ素ナノ粒子がラジカルで生成することが動力学的に有利であると言われている。ラジカルによって物質流を反応性吸収洗浄で処理することができるようになり、殊に吸収洗浄を行うことで、ケイ素粒子の表面が液状の有機化合物による化学吸着によって、殊に少なくとも１種の有機化合物を用いた化学吸着によって官能化される。
【０００８】
さらなる好ましいプラズマ発生の変法において、体積流をいわゆる「標準条件下での誘電体バリア放電」に供給し、そこで非熱プラズマ中にて反応させる。誘電体バリア放電が工業的にはいわゆるオゾン発生器中で利用されることは当業者に知られている。プラズマ反応器は、好ましくは完全反応率で稼動させる。一つの方法としては、出発物質の９５体積％超が反応した場合、完全反応率で稼動したものとされる。放出される水素は、好ましくは純粋な生成物としてこのプロセスから排出される。さらにそれだけでなく、さらなる工程では、ケイ素粒子が反応性化学吸着によってアルゴンマトリックスから分離される。残留ガスにおいてアルゴンを回収することができる。
【０００９】
ガス放電及びプラズマ化学における公知の原理については、関連する専門書を参照されたい：例）Ａ．Ｔ．Ｂｅｌｌ著‘‘Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ’’Ｊ．Ｒ．Ｈｏｌｌａｈａｎ及びＡ．Ｔ．Ｂｅｌｌ編、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  （１９７４）。
【００１０】
物質流は、本発明による方法では化学吸着後に簡易な後処理（例えば、濾過）に供し、これにより純粋な生成物を好ましく取り出すことができる。発生する残留ガスは、アルゴン及びＨ２の他に、場合によってはモノシランを含有しており、これを分離工程に供して、その際に獲得されるモノシランを返送することができる。
【００１１】
本発明の対象は、表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で官能化されている有機官能性ケイ素粒子である。この有機官能性ケイ素粒子は、一次粒子として、及び／又はアグロメレートとして、及び／又はアグリゲートとして存在することができる。さらに、官能化されたケイ素粒子の一次粒子サイズは１ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にあってよく、殊にケイ素粒子の一次粒子サイズは１０ｎｍ〜２０００ｎｍである。さらに、ケイ素粒子の外部シェルを形成する有機化合物が考慮されない純粋なケイ素粒子の一次粒子サイズは１ｎｍ〜５０００ｎｍであり、一次粒子サイズは好適には、１０ｎｍ〜２５０ｎｍである。さらに、官能化されたケイ素粒子の好ましい一次粒子サイズは平均で、ｄ５０＝１ｎｍ〜２００ｎｍ、殊にｄ５０＝１〜１００ｎｍ、好ましくはｄ５０＝１〜１０ｎｍ、ｄ５０＝５〜１０ｎｍ、及び／又はｄ５０＝１６〜４０ｎｍという平均一次粒子サイズの範囲にあるか、又はこれら一次粒子サイズを混ぜたものである。ケイ素粒子は、官能化を考慮しない場合、ケイ素を９５．０〜９９．９９質量％含有する。
【００１２】
特に好ましい変法によると、表面上で有機化合物により官能化されているケイ素粒子は、少なくとも１種の有機化合物を、８００ｇ／ｍｏｌ以下、好適には３０〜８００ｇ／ｍｏｌ、殊に６００ｇ／ｍｏｌの分子量で有し、分子量は、好適には４５０ｇ／ｍｏｌ以下、さらに好ましくは２５０ｇ／ｍｏｌ以下、１５０ｇ／ｍｏｌ以下、１００ｇ／ｍｏｌ以下である。有機化合物としてはポリマー及びモノマーがあり、モノマーが有機化合物として好ましい。本発明によるとポリマーとは分解生成物ではなく、分解することなくモノマー化合物（例えば、（メタ）アクリレート）から重合で得られるポリマーだけがポリマーに該当する。ケイ素粒子の官能化に使用され、かつ有機化合物を形成する好ましい有機出発化合物（液状の有機化合物と同義）は、好適には有機溶剤、つまりプロトン性有機化合物を含み、これには例えば、プロトン性溶剤、アミノ酸、カルボン酸、脂肪酸、フルーツ酸などがある。プロトン性有機出発化合物は、純粋な液状の出発化合物として、若しくは出発化合物の融解物として存在することができるか、又は不活性マトリックス中でも存在することができる。
【００１３】
特に好ましい官能化されたケイ素粒子は、プラズマ化学的方法で、殊に非熱プラズマで、及び／又は熱条件下でその場で得られる反応性ケイ素粒子を、液状のプロトン性有機出発化合物に、殊に水不含で液状のプロトン性有機出発化合物に導入することによって得ることができる。液状のプロトン性有機出発化合物は好適には、有機化合物によりケイ素粒子を官能化する機能を果たす。さらに有機官能性ケイ素粒子は、プラズマ化学的方法においてその場で得られる反応性ケイ素粒子を、少なくとも１種の液体炭化水素に、及び／又はプロトン性有機出発化合物及び炭化水素を含有する液状の混合物に導入することによって得られる。本発明によると、液状の有機出発化合物としては、１ｂａｒ及び１００℃以下の温度で気体又は液体として存在する有機出発化合物、又は１０−５ｂａｒ〜１ｂａｒ未満の圧力及び１００℃未満の温度で分解されずに液相（例えば、融解物）又は気相に移行可能である有機出発化合物が該当する。好ましい液状の有機出発化合物は、１ｂａｒ及び１００℃未満の温度で気体、融解物、液体として、殊に溶液、懸濁液、エマルション、分散液で存在するか、又は分解されずに気相に移行可能であるか、又は１ｂａｒ及び１００℃未満の温度で液相に移行可能である有機出発化合物を含む。
【００１４】
さらに本発明の対象は、少なくとも１種の有機化合物により官能化されている有機官能性ケイ素粒子であり、ここで有機化合物、殊に−Ｒは、酸素含有有機化合物、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物、ハロゲン含有有機化合物、又は少なくとも酸素、窒素、及び／若しくは硫黄を含有する有機化合物から選択されており、殊に有機化合物は、非置換炭化水素、置換炭化水素、炭水化物、アルコール、殊に−Ｏ−基、−Ｏ−アルキル、チオール、殊に−Ｓ−基、−Ｓ−アルキル、エーテル、殊に−Ｏ−エーテル基、アミノ酸、殊に−Ｎ−基、ポリエーテル、殊に−Ｏ−ポリエーテル基、ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化アルコール、ハロゲン化ポリエーテル、カルボン酸、殊に−ＯＣＯ−基、脂肪酸、殊に−ＯＣＯ−脂肪酸基、フルーツ酸、又はフルーツ酸の各基から選択されており、好ましくは有機化合物は、−Ｏ−炭化水素、純粋な炭化水素、部分的にハロゲン化された若しくは過ハロゲン化された炭化水素、部分的にハロゲン化された若しくは過ハロゲン化されたポリエーテル、又はそれらの各基から選択されており、ケイ素粒子の表面はこれらにより官能化されている。アルコールには、炭化水素の非置換アルコール、並びに部分的にハロゲン化されたアルコール及び過ハロゲン化されたアルコールがあり、これには例えば、ＨＯ−Ｃ２Ｆ５、ＨＯ−ＣｎＨａｌ２ｎ＋１、又はＨＯ−Ｃ２Ｆ４−Ｏ−Ｃ２Ｆ４−Ｃ２Ｆ５、ＨＯ−ＣｎＨａｌ２ｎ−Ｏ−ＣｎＨａｌ２ｎ＋１（ただし、Ｈａｌは臭素、塩素、フッ素、又はヨウ素であり、それぞれ独立してｎは０〜２０、殊にｎは１〜１０である）もある。
【００１５】
さらに本発明の対象は、少なくとも１種の有機化合物により官能化されている有機官能性ケイ素粒子であり、ここで少なくとも１種の有機化合物は好適には、モノマー状の有機化合物である。
【００１６】
表面において有機官能性に改質されたケイ素粒子はＳｉ−Ｒ成分を有し、そのＳｉ原子は、ケイ素粒子の表面における多数のケイ素原子を一括して表しており、−Ｒは、共有結合でケイ素原子と結合している有機化合物を表している。
【００１７】
例示的には、この反応を以下のように図示することができる（ただし、Ｘ−Ｒは有機出発化合物、Ｘ＝脱離基、Ｒ＝有機化合物）：
Ｓｉ粒子−Ｓｉ−Ｈ    ＋    Ｘ−Ｒ    →    Ｓｉ粒子−Ｓｉ−Ｒ    ＋    ＨＸ。
【００１８】
有機官能性Ｓｉ粒子は以下で略図として図示する：
【化１】
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【００１９】
同様に本発明の対象は有機官能性ケイ素粒子であり、ここで少なくとも１種の有機化合物、殊にＲは、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−ＯＣ＝Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｓ−アルキル、−Ｓ−アリール、−ＣＯＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−ＣＯＮＨ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−ＣＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−ＣＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｎ［（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル］２、−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルから選択されており、ここでアルキル基及びアリール基はそれぞれ独立して、非置換又は置換であってよく、置換された−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル基及び置換された−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール基は、その鎖長に応じて１種以上の置換基を有することができる。この置換基は相互に独立して、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−シクロアルキル、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−ヘテロシクロアルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、フッ素、塩素、臭素、シアノ、ホルミル、アシル、又はアルコキシカルボニルから選択可能である。アルキル基はそれぞれ、直鎖状、分枝鎖状、及び／又は環状であってよい。
【００２０】
特に好ましい実施形態によると、少なくとも１種の有機化合物が、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルから選択されている有機官能性ケイ素粒子が好ましく、ここでアルキル基及びアリール基はそれぞれ独立して、非置換であるか、又は部分的にハロゲン化〜過ハロゲン化されており、部分的にハロゲン化〜過ハロゲン化されているアルキル基及び／又はアリール基におけるハロゲンは殊に、フッ素、塩素、又は臭素から、好適にはフッ素及び塩素から選択されている。
【００２１】
特に好ましくは、少なくとも１種の有機化合物（これによりケイ素粒子が官能化されている）は−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルから選択されており、殊に−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキルから選択されており、特に好ましくは有機化合物は、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−Ｏ−Ｃ３Ｈ７、−Ｏ−Ｃ４Ｈ９、−Ｏ−Ｃ５Ｈ１１、−Ｏ−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ７Ｈ１５、−Ｏ−Ｃ８Ｈ１７、−Ｏ−Ｃ９Ｈ１９、−Ｏ−Ｃ１０Ｈ２１、−Ｏ−Ｃ１１Ｈ２３、−Ｏ−Ｃ１２Ｈ２３、好適には−Ｏ−（イソ−Ｃ３Ｈ７）、−Ｏ−（ｎ−Ｃ３Ｈ７）、−Ｏ−Ｃ４Ｈ９、−Ｏ−（ｎ−Ｃ４Ｈ９）、−Ｏ−（イソ−Ｃ４Ｈ９）、−Ｏ−（ｔｅｒｔ−Ｃ４Ｈ９）、−Ｏ−Ｃ４Ｈ９から選択されている。アルキル鎖は、直鎖状で、分枝鎖状で、又は環として存在することができる。
【００２２】
さらなる好ましい変法によると、ケイ素粒子の表面は、少なくとも１種の有機化合物（化学吸着させた分子Ｎａｄｓ）による被覆率Θが、単分子層被覆（Ｎｍｏｎｏ）を基準として１０〜１００であり、殊に被覆率Θは２０〜１００、好適には２５〜８０である。被覆率Θは分子数の比率、つまり化学吸着している有機化合物の分子数（Ｎａｄｓ）対表面が完全に被覆されている場合の分子数（「単分子層被覆」Ｎｍｏｎｏ）である：Θ＝Ｎａｄｓ／Ｎｍｏｎｏ。
【００２３】
同様に本発明の対象は、好適にはモノシラン、場合によってはジシラン、トリシランもガス放電に曝し、それにより形成した、ナノメートル領域、殊に１〜１０００ｎｍの粒子サイズを有する固体ケイ素を中間体の状態で吸着により捕捉若しくは分離する方法である。ケイ素粒子は、好適にはケイ素を９０質量％以上〜９９．９９９９質量％、殊にケイ素を９５〜９９．９９９９質量％、さらに好ましくはケイ素を９８〜９９．９９９９質量％含有する。
【００２４】
同様に本発明の対象は、有機官能性ケイ素粒子の製造方法、及びこの方法により得られる有機官能性ケイ素粒子であり、ここで有機官能性ケイ素粒子は、その表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で官能化されており、ここで、
ａ）気体状又は高温で気体状の少なくとも１種のケイ素化合物を、
ｂ）希釈ガスの存在下、実質的に酸素を含んでいない雰囲気にて、プラズマ中で又は熱条件下で分解し、
ｃ）形成されるケイ素粒子を、少なくとも１種の有機出発化合物に、殊に流体状の有機出発化合物に、好適には流体状で水不含の有機出発化合物に、又は少なくとも１種の有機出発化合物を含有する液状の混合物に直接導入すると、好適には有機官能性ケイ素粒子が獲得される。
【００２５】
この方法の好ましい変法によると、有機出発化合物、殊にＸ−Ｒ（ただし、ｘ＝Ｈ）は、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、ＨＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−Ｏ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、ＨＯＣ＝Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、ＨＳ−アルキル、ＨＳ−アリール、Ｈ−ＣＯＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、Ｈ−ＣＯＮＨ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、Ｈ−ＣＯ−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル、Ｈ−ＣＯ−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、Ｈ−Ｎ［（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル］２、（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル、（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルから選択されており、ここでアルキル基及びアリール基はそれぞれ独立して、非置換又は置換であってよく、置換された−（Ｃ１〜Ｃ１２）−アルキル基及び置換された−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール基は、その鎖長に応じて１種以上の置換基を有することができる。この置換基は相互に独立して、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−シクロアルキル、−（Ｃ３〜Ｃ１２）−ヘテロシクロアルキル、−（Ｃ６〜Ｃ２０）−アリール、フッ素、臭素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル、又はアルコキシカルボニルから選択可能である。ＨＯ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキル及びＯ−（Ｃ１〜Ｃ４８）−アルキルはハロゲン化されていてよい。
【００２６】
本発明によると、その場で形成されたケイ素粒子を、流体状で水不含の有機出発化合物、又は有機出発化合物を含有する流体状の混合物、又は流体状の出発化合物を含有する混合物と接触させる場合に有利である。好適にはその場で形成されたケイ素粒子を、流体状で水不含の有機出発化合物に、又は有機出発化合物を含有する流体状の混合物に、又は流体状の出発化合物を含有する混合物に導入する。
【００２７】
本発明による方法では、有機出発化合物の温度は、殊に１０−５ｂａｒ〜１００ｂａｒ（絶対圧）の圧力の場合に好適には−２７３℃〜２５０℃、０．００１〜１０ｂａｒ（絶対圧）の場合に−１５０℃〜１５０℃である。さらに好ましくは、前記温度は、０．００１〜５ｂａｒ（絶対圧）の場合に−５０〜１００℃、好適には０．００１〜５ｂａｒ（絶対圧）の場合に０〜１００℃である。
【００２８】
希釈ガスにおける気体状ケイ素化合物のモル比は、好適には０．１モル／１００モル（希釈ガス）〜５０モル／１００モル（希釈ガス）、好ましくは０．５モル／１００モル（希釈ガス）〜２モル（ケイ素）／１００モル（希釈ガス）である。特に好ましくは希釈ガス中で１．６体積％±０．５体積％のシランを使用する。圧力は、好ましくは約２０〜１２０℃、好適には８０〜１２０℃の温度で０．１〜２．５ｂａｒ（絶対圧）である。ケイ素対希釈ガスのモル比によって、一次粒子のサイズと、任意でアグロメレート及び／又はアグリゲートのサイズとを調整することができる。
【００２９】
一般的には出発化合物が、明らかに２５０℃未満、好適には２００℃未満、さらに好ましくは１００℃未満、特に好ましくは５０℃未満〜−２７３℃までの温度を有する場合、ケイ素粒子、殊にその場で得られるケイ素粒子を有機出発物質に導入することができる。特に好ましくは、出発化合物は−１０〜５０℃の温度を有する。特に好ましくは、プラズマの通過後に、及び／又は熱条件下での分解後に、１秒以内、好適には１０００ミリ秒以内、特に好ましくは２００ミリ秒以内で迅速に導入を行う。
【００３０】
本発明による気体状又は高温で気体状のケイ素化合物は好適には、水素含有シランを含む。好ましいケイ素化合物は、モノシラン、ジシラン、トリシラン、及び前記シランのうち少なくとも１種を含有する混合物、又は高温及び／又は減圧で気相に移行する化合物も含む。気体状のケイ素化合物としては一般に、水素を含有するあらゆるシラン（例えば、モノシラン、ジシラン、トリシラン、及び前記シランのうち少なくとも１種を含有する混合物）、及び／又は炭化水素含有シラン、並びにハロゲン及び水素、若しくは純粋なハロゲンを含有するシラン及びポリシランが考えられ、これらは本方法では混合物として反応させることもできる。好適には、ケイ素化合物が痕跡量のＳｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｂｒ、及び／又はハロゲン化シランを含んでいてもよく、又はＳｉ−Ｃｌ含有化合物が痕跡量で添加される。高温で気体状のケイ素化合物はまた、炭化水素含有シランも含有することができる。好ましいシランは、ハロゲン化シラン、塩化シラン、例えば、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、メチルトリクロロシラン、ハロゲン化ポリシラン、並びに純粋なＨ−シラン、例えば、モノシラン、水素含有ポリシラン、又はハロゲン化ポリシラン、及び／又は少なくとも１種のアルコキシシランである。純粋なＨ−シランが特に好ましい。
【００３１】
本発明による希釈ガス又は希釈ガスの混合物は好適には、アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、水素、又は前記気体のうち少なくとも２種の混合物を含む。
【００３２】
プラズマ、つまり非熱プラズマが好ましく、ここでプラズマは、出力密度が殊に０．１〜２０Ｗ／ｃｍ３、好ましくは１０〜２０Ｗ／ｃｍ３、特に好ましくは１５〜２０Ｗ／ｃｍ３である。
【００３３】
熱条件下での反応は殊に粒子及びクラスターの分解及び形成を含み、アモルファス粉末を製造するために、１５０℃超、好ましくは４００℃超〜１５００℃の温度で行うことができる。アモルファス粒子を製造するために、接触時間を短く、好適には１３００℃未満の温度で選択する。代替的に、１３００℃程度、好ましくは１１００℃以下の温度でアモルファス一次粒子を形成することができる。粒子の堆積は、反応器の比較的冷たい帯域で行われる。好ましい接触時間は１０〜６００ミリ秒である。
【００３４】
ＳｉＣｌ４の反応に基づく従来の一般的な方法は、１ｋｇあたり３０ｋＷ以上を反応に要する。本発明による方法は好適には、１ｋｇあたり１０ｋＷ未満、特に好ましくは１ｋｇあたり５ｋＷｈ程度のエネルギー必要量を伴うモノシランの反応に基づいている。さらに（低温）プラズマにおける反応については、エネルギー必要量がさらに削減されて１ｋｇあたり４ｋＷ未満になる。
【００３５】
本発明による方法の優れた利点は、ケイ素粒子を製造するためにモノシラン又は水素シラン（例えば、ＳｉｎＨ２ｎ＋２）を使用する場合、ハロゲン化シランからケイ素粒子を製造する場合と同様に、ケイ素粒子の製造において酸が形成されないことである。
【００３６】
同様に本発明の対象は、本発明による方法によって得られる有機官能性ケイ素粒子であり、ここで有機官能性ケイ素粒子は、その表面上で少なくとも１種の有機化合物により共有結合で、及び／又は有機化合物の化学吸着によって官能化されている。
【００３７】
さらなる実施形態によると、本発明の対象は、殊にａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、及び／又はｅ）の用途における添加剤としての、有機官能性ケイ素粒子又は本発明による方法によって得られる有機官能性ケイ素粒子の使用である。さらに本発明の対象は、有機官能性ケイ素粒子又は本発明による方法によって得られる有機官能性ケイ素粒子の以下のような使用である：
ａ）流体、殊に液体、例えば潤滑剤、好ましくは油、好適には溶液、エマルション、分散液、懸濁液として存在可能なものの粘度を減少させるための添加剤として、又は気体のための添加剤としての使用、及び／又はｂ）１０〜１５００ｎｍの波長範囲にある電磁放射線から工業材料を保護するための使用、及び／又はｃ）工業材料、表面、部材、電気光学層、電気光学部材のための紫外線防御剤としての使用、及び／又はｄ）電磁放射線に対する紫外線防御剤としての使用、及び／又はｅ）１０〜１５００ｎｍの波長範囲にある電磁放射線から生体細胞を保護するための使用。
【００３８】
同様に本発明の対象は、少なくとも１種の有機化合物で官能化されている有機官能性ケイ素粒子を、少なくとも１種の液体、液状組成物、ペースト若しくはペースト状組成物、エマルション、分散液、懸濁液、溶液、気体、又は気体混合物中で添加剤又は助剤として含有する組成物である。
【００３９】
本発明による組成物は、少なくとも１種の有機化合物で官能化されている有機官能性ケイ素粒子を、油、炭化水素、グリース、ワックス、潤滑剤、ハロゲン化炭化水素、モノマー（例えば、（メタ）アクリレート）、気体中に含有する。特に好ましい組成物には、モーターオイル、油圧オイル、テフロン、潤滑剤、パラフィンオイル、ココナッツオイル、鉱油、シンセティックオイル、又はシリコーン封止材若しくは電子部材用の封入剤もある。
【００４０】
好ましい純粋なケイ素粒子、殊に一次粒子、好適にはクラスターで存在し得るものは、ケイ素粒子を基準として、ケイ素含分が９０質量％以上〜１００質量％であり、殊にケイ素含分が５５質量％以上、好ましくはケイ素割合が８０質量％以上、９５質量％以上、９８質量％以上、９９質量％以上、９９．５質量％以上、９９．９９質量％以上、９９．９９９質量％以上〜１００．０質量％である。これらの粒子は好適には、実質的にアモルファスである。酸素含分は、５０質量％未満〜０．０質量％、好ましくは３０質量％未満、特に好ましくは１０質量％未満〜０．０質量％であり、一次粒子のサイズに依存する。本発明によると、この含分は表面積対体積の比率により特定される。
【００４１】
同様に本発明の対象は、波長範囲が１０ｎｍ以上〜１１００ｎｍ、殊に波長範囲が１０ｎｍ〜４５０ｎｍにある電磁放射線を吸収するための有機官能性ケイ素粒子の使用である。好ましくは有機官能性ケイ素粒子を、紫外線防御剤、好適には波長範囲が１８０〜４００ｎｍ、特に好ましくは２００〜３８０ｎｍ若しくは４００ｎｍにある紫外線防御剤として使用する。また有機官能性ケイ素粒子が、極端紫外線（例えば、１０〜１００ｎｍ若しくは１２０ｎｍ）、遠紫外線（２００〜２８０ｎｍ）、中紫外線（２８０〜３１５ｎｍ）、及び／又は近紫外線（３１５〜３８０ｎｍ）の波長範囲にある電磁放射線に対しても防御可能であること、並びに一次粒子の粒子サイズ次第では可視範囲にある４００〜７５０ｎｍでも防御可能であることも同様に好ましい。同様にケイ素粒子は任意で、７５０ｎｍ超〜約１５００ｎｍの赤外線範囲で電磁放射線に対して防御可能でもある。先に挙げた範囲で規定された吸収力は、具体的には各平均一次粒子サイズの含分によって的確に調整することができる。
【００４２】
一次粒子が５〜８０ｎｍ、好適には２０〜５０ｎｍの範囲にある平均直径ｄ５０（ＴＥＭ評価で測定；ＴＥＭ＝透過型電子顕微鏡）を有することができ、殊にインサイチューのケイ素一次粒子として、好適には相互に凝集したクラスターとして存在可能な有機官能性ケイ素粒子がさらに好ましい。このクラスターはアグロメレートとも呼ぶことができ、ここでクラスターとは、相互に凝集した若しくは相互に溶け合った一次粒子であると理解される。そのようにして一次粒子は、少なくとも２つの一次粒子がそれらの表面において相互に溶け合っているクラスターを形成することができる。このクラスターは直鎖として、ワイヤ型で、又は三次元空間において分岐した状態でも存在することができる。
【００４３】
ケイ素粒子は代替的には、殊にインサイチューのケイ素粒子として非熱平衡状態にあるプラズマ中で得ることができ、このプラズマの温度は１０５０℃以下、好適には７００℃以下、特に好ましくは１５０℃以下である。その他の変法において、好ましい処理は、低温範囲、つまり３７３ケルビン〜０ケルビン超の範囲にある。
【００４４】
本発明によると、好ましくはプラズマはガス放電条件（殊に非熱プラズマにおいて）を有する。
【００４５】
本発明により使用される非熱プラズマは例えば、ガス放電によって又は電磁エネルギーの入射によって、例えば、電波若しくはマイクロ波の入射によって反応器中で発生させる。つまりプラズマの発生は、熱プラズマのように高温により行われるのではなく、非熱イオン化プロセスにより行われる。そのようなプラズマが当業者に公知である。これについては例えば、いわゆるペニングイオン化プロセスが挙げられる。
【００４６】
先に記載した方法については、非熱平衡で稼動するガス放電を使用した。本発明の意味合いにおいて非熱とは、エネルギー伝達体である電子が、重粒子（Ｓｉ、ＳｉＨ、ＳｉＨ２＋．．．Ｃ、Ｈ、Ｈ２、．．．）よりも高い温度、ひいてはそれよりも高いエネルギー（運動エネルギー）を有することを意味する。これらは、当業者にとって公知若しくは一般的な安定器若しくは電源装置によって発生させることができる。非熱プラズマは一般に、０．１〜１００ｅＶ、殊に１〜５０ｅＶの範囲にあるエネルギーを備える電子、及び０．０００００１〜１０ｅＶ、殊に０．０１〜０．１ｅＶの範囲にあるエネルギーを備える重粒子を有する。
【００４７】
驚くべきことに、そのような非熱性ガス放電は、調光（位相制御）及び／又はパルス幅変調若しくはパルス周波数によって有利に発生させることができ、ここで有利には、電極が、好適には多孔質である端面を有する中空電極（例えば、焼結金属）として、二次元の放物線の形で構成されている。それにより、ガス流が均等に電極表面全体へと行き渡る。二次元のキノコ形の表面は、Ｆ（ｒ）＝ｒ２（０．１＜ｒ＜１．１ｃｍ）により説明することができる。本発明による方法は一般に、１００〜３４００℃、好適には７００〜９９９℃の温度を有する非熱プラズマ中で実施される。
【００４８】
プラズマはパルスで変調することができ、好適には実質的にシリンダ形のプラズマ、殊に非熱プラズマが、反応シリンダのシリンダ領域にもたらされる。
【００４９】
プラズマ中での合成の場合、有利には不活性ガス、例えば希ガス又は希ガス混合物（例えばアルゴンと、僅かな割合のヘリウム、及び／又はクリプトン、キセノン、及び／又は反応ガス、例えば窒素、水素、メタン、四塩化炭素との混合物など）を用いて作業することができる。その他のガス混合物は当業者に公知であるか、又は関連書籍で見ることができる。
【００５０】
本発明による方法のさらなる好ましい実施形態には、希ガス、又はアルゴン及び／若しくはヘリウム、クリプトン、キセノンの組み合わせからの希ガス混合物又は希ガス・ガス混合物を希釈ガスとして、また任意で反応ガス、例えば、窒素、水素、メタン、四塩化炭素などを、温度が殊に３０００℃以下、好適には５００℃以下、特に好ましくは１００℃以下〜−１００℃である非熱プラズマに導入することが含まれる。
【００５１】
本発明による方法のさらなる好ましい実施形態には、希ガス又は希ガス混合物を希釈ガスとして、温度が殊に１５００℃以下、好適には３００℃以下、特に好ましくは３００℃以下〜１００℃である非熱プラズマに導入することが含まれる。
【００５２】
ケイ素粒子の粒子サイズの特定、並びにクラスター（例えば、アグロメレート）の形成、又は一次粒子の存在は、以下の方法によって分析的に特定することができる。粒子サイズの特定は特に、篩分析、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又は光学顕微鏡により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１ａ．１】プラズマ反応器２ｂ
【図１ａ．２】流体状の有機化合物を有する反応器９を備えるプラズマ反応器２ｂ
【図１ｂ】ミリチャネルを有する熱反応器
【図２ａ】測定一覧（パラフィンオイル、純粋）
【図２ｂ】測定一覧（パラフィンオイル、Ｓｉ−イソプロパノールを０．５％含有）
【図３】剪断速度を横軸とした粘性係数の図表（Ａ：添加剤なしのパラフィンオイル、Ｂ：官能化されたケイ素粒子を０．５質量％有するパラフィンオイル、それぞれｄ＝０ｍｍ）
【実施例】
【００５４】
実施例
実施例１：プラズマ
アルゴン中で５％のモノシランを、好ましくは大きな放電ギャップ及び短い滞留時間でプラズマによって処理し、その際に高電圧のパルス放電に曝す。その後、プロセスガスをすぐに所望の吸収剤溶液（例えば、パラフィンオイル）に通してバブリングすると、ここで相応する表面張力を有する有機官能性ケイ素粒子が堆積する。ケイ素割合を約０．５質量％有する、得られた懸濁液は、パラフィンオイル中で約１５％の粘度の低減を示す。
【００５５】
実施例２：プラズマ
極めて意外かつ予想外なことに、アルゴンマトリックス中、１．５％のモノシランからなるモノシラン物質流を、非熱平衡で稼動するプラズマによって図１に記載のプラズマ反応器５中で処理して反応させることで本発明による課題が解決されることが判明した。本発明の実施例では、１分あたりプロセスガス（アルゴン中でモノシラン濃度が１．６５質量％）３ノルマルリットルの総体積流で連続的に反応を行う。プロセスガスは、Ｐｈｉ  ｃｍ３（３．１４ｃｍ３）の反応器容積において、１．１７ｂａｒ（絶対圧）の作動圧で反応させる。そこからプラズマにおける滞留時間が０．０７３秒生じる。モノシランの脱水素化から生成するケイ素粒子は、気相より凝縮することで形成され、表面において高反応性であり、そのために直接さらなる反応器に導入され、その中で所望の目的分子（ここではイソプロパノール）とさらに反応することができる。一次粒子は一般に、１０ｎｍの直径を有する。
【００５６】
［反応器データ：幾何学的半径Ｒ＝１ｃｍを有する半球電極、１．１ｃｍの幾何学的内径Ｒｉを有する半殻型対向電極、直径３ｍｍを有する中心排出口、間隔５ｍｍ、電極材料はグラファイト：半殻の表面積（ＯＨ）：ＯＨ＝４＊Ｐｈｉ＊（Ｒ２）／２＝６．２８ｃｍ２。５ｍｍの電極間隔によってプラズマ体積若しくは反応器体積が生じる（ＲＶ＝ＯＨ＊０．５ｃｍ＝６．２８ｃｍ２＊０．５ｃｍ＝３．１４ｃｍ３若しくはｐｈｉ  ｃｍ３）］；［滞留時間算出：体積流Ｖｍ＝３ノルマルリットル／ｍｉｎ＝３０００ｃｍ３／ｍｉｎ＝５０ｃｍ３／ｓ；作動圧Ｐａ＝１．１７ｂａｒ（絶対圧）、よって作動圧における体積流Ｖａ＝Ｖｍ／Ｐａ＝５０ｃｍ３／ｓ／１．１７ｂａｒ（絶対圧）＝４２．７ｃｍ３／ｓ。滞留時間ＶＷＺ＝ＲＶ／Ｖａ＝３．１４ｃｍ３／４２．７ｃｍ３／ｓ＝０．０７３秒＝７３ミリ秒］。
【００５７】
よって圧力上昇によりプラズマ中での滞留時間の増加がもたらされる。実施例３では、作動圧をＰａ＝１．３１ｂａｒ（絶対圧）に上昇させた。
【００５８】
実施例３：プラズマ
アルゴン中で１．６％のモノシランを１分あたり３ノルマルリットルの体積流で、上記放電規定にて約３．１４ｃｍ３のプラズマ体積、１．３１ｂａｒ（絶対圧）の圧力Ｐａで、非熱プラズマによって反応させる。入力電力（Ｌａ）（当業者に公知の測定装置で特定）（図中の１：エネルギー測定装置Ｂｒｅｎｎｅｎｓｔｕｈｌ  ＰＭ２３１Ｅ；エネルギー測定装置Ｂｒｅｎｎｅｎｓｔｕｈｌ  ＰＭ２３１Ｅ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｏｒｎｂａｃｈ．ｄｅ／ｄａｔａ／ｓｈｏｐ／Ｄ０４／００１／７８０／４９４／６５１／３８／８９０６７４９＿Ｄｏｃ＿０１＿ＤＥ＿２０１４０７２８１６２２１８．ｐｄｆ；）はＬａ＝５５．５ワットであった。この値は、プラズマ稼動における発生器の消費電力（１５７．７ワット）からアイドリングにおける消費電力（１０２．２ワット）を引いて算出した。ＶＲ＝３．１４ｃｍ３という幾何学的放電体積の場合、プラズマ反応器の出力密度は、Ｌａ＝５５．５ワットをＶＲ＝３．１４ｃｍ３で割ることによってＬＤ＝１７．６７ワット／ｃｍ３であると特定される。処理のためのエネルギー密度は、Ｐａ＝１．３１ｂａｒ（絶対圧）で体積流が３８．１７ｃｍ３／ｓの場合、Ｌａ＝５５．５ワットを３８．１７ｃｍ３／ｓで割ることによって１．４５Ｗｓ／ｃｍ３であると特定される。入力電力は、半値幅Ｔ５０＝５５０ｎｓ、繰り返し率３７００を有する高圧インパルスによって行った。
【００５９】
その後、生成物流をすぐに所望の吸収剤溶液であるイソプロパノールに通してバブリングすると、ここで相応する表面張力を有する有機官能性ケイ素粒子が堆積する。懸濁液から濾過することによって得られた材料によって、ケイ素割合が約０．５質量％である場合に、パラフィンオイルにおいて約１５％の粘度の低減が示される（添付の表）。
【００６０】
イソプロピルオキシ化合物により官能化されたケイ素粒子０．５質量％によって、パラフィンオイルにおいて粘度係数［ｍＰａｓ・ｓ］が減少する。これらの結果は、図２ａでは添加剤無しで、図２ｂでは添加剤有りで示されている。プロピルオキシ化合物により官能化されたケイ素粒子を０．５質量％と少量添加することによって、同じ剪断速度及び同じ回転数のまま、パラフィンの粘度を約１５％低減させることができた。
【符号の説明】
【００６１】
０  ２２０ボルト電源の消費電力測定ユニット、  １  反応器１（自由空間赤外線反応器（Ｆｒｅｉｒａｕｍ−Ｉｎｆｒａｒｏｔｓｔｒａｈｌｕｎｇｓ−Ｒｅａｋｔｏｒ）、ＦＳＲ）、  ２  反応シリンダ（水平又は垂直）、  ２ａ  水平な反応シリンダ、  ２ｂ  プラズマ反応器、  ２．１  反応空間；２．１ａ：反応帯域、反応帯域２．１ａ〜２．１ｎ、  ２．２反応器シリンダ排出部、殊に反応管排出部、  ２．３反応器シリンダ排出部（ベンチュリ漏斗付）クエンチ帯域、  ３  プラズマ発生器、  ４．２  接線供給部、殊に反応器中の循環ガス流用、  ４．３  ガス混合ユニットを有するプロセスガス供給部、  ６  プラズマ反応器への高圧・高周波接続部、  ７  出発物質体積流、  ８  目的生成物である脱水素化されたケイ素粒子を有する生成物流、  ９  表面官能化のための反応器（表面官能化されたケイ素粒子を含む）、  １０  後処理及び回収のためのアルゴン及び水素から成る残留ガス、  １６  ミリチャネルを有する反応器装入物（例えば、ＳｉＣフリット）、  １６．１ミリチャネル断面、  Ｍ  反応器中の測定地点、  ＡＡ：プロセスガス若しくはプロセスガス混合物、  ＡＢ：プロセスガス混合物（例えば、モノシラン・アルゴン混合物）、  Ａ：添加剤無しのパラフィンオイル、  Ｂ：官能化されたケイ素粒子０．５質量％を有するパラフィンオイル
【図１ａ．１】
2017210404.tif 000004
【図１ａ．２】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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