[发明专利]二氧化硅玻璃前体制造方法、二氧化硅玻璃前体、二氧化硅玻璃制造方法和二氧化硅玻璃

说明书

本发明提供一种以低成本制造具有致密的多孔质的二氧化硅玻璃前体的制造方法，所述二氧化硅玻璃前体是能够容易并且以低成本形成复杂形状的二氧化硅玻璃的二氧化硅玻璃前体，进一步，所述二氧化硅玻璃前体是能够在利用了其多孔质性作为其他用途而得到的吸附剂等中被利用的二氧化硅玻璃前体。二氧化硅玻璃前体制造方法包括：搅拌含有二氧化硅粒子和pH调整剂的二氧化硅溶液而生成分散溶液的搅拌工序；将含有丙烯酸单体和光聚合引发剂的引发剂溶液混合于前述分散溶液而生成混合溶液的混合工序，所述丙烯酸单体构成为在可被取代基取代的烷基链的一个末端具有羟基并且在该烷基链的另一末端具有可被烷基取代的丙烯酰基；对前述混合溶液进行光照射、形成含二氧化硅的成型体的照射工序；以及生成将前述含二氧化硅的成型体烧成和/或干燥并固化而成的介孔状的二氧化硅玻璃前体的固化工序。

技术领域

本发明涉及二氧化硅玻璃前体(复合体成型体)和二氧化硅玻璃以及它们的制造方法，本发明的目的特别在于以低成本提供具有致密的多孔质的二氧化硅玻璃前体、其制造方法及其用途。

背景技术

低热膨胀性、热稳定性、绝缘性、紫外～可见区域内的高透过率等诸多物性均优异的二氧化硅玻璃是以往开始就被大量使用的重要的基础原材料。二氧化硅玻璃利用这些特征而被用于半导体单晶提拉用坩埚、高亮度灯管、光掩模基板、各种光学部件等。二氧化硅玻璃在约2000度的高温度区域也具有10⁴Pa·s的高粘度。

因此，具有复杂形状的二氧化硅玻璃制造法的主流是在约2300～2600℃熔融、暂时成型为某种程度的形状，对于进一步精密的加工，则需要熟练的技术人员的加工技术。此外，在制作镜片、坩埚等时，不仅要求形状，还要求表面的精密研磨。特别是表面形状越复杂，通过研磨而制成平滑的表面越是极其困难的工作。因此，期望开发能够进行低温烧结、成型的节能型二氧化硅玻璃制造工艺。

以往，为了制作具有期望的形状的二氧化硅玻璃，需要将由熔融法或合成法制作的样品通过机械加工或技术人员手动成型、研削，最终对表面进行研磨。但是，现实中这是极其困难的技术。对此，迄今为止，作为制作具有复杂的立体形状的二氧化硅玻璃的方法，有注浆成型法、粉末烧结法等，但为了使分散性良好，这些方法调制的都是将二氧化硅粉末、分散剂、结合剂加入至蒸馏水中而制成了水溶液的二氧化硅料浆。

进一步，在期望的模具中流入料浆，直至成为期望的形状为止，蒸发干燥过程需要1星期的较长时间，并且将模具去除。该方法需要大量的制造时间，结果成本变高。进一步，使得难以由二氧化硅粒子制造透明度高的二氧化硅玻璃(即透明体)。

在这样的状况中，继续摸索用于简易地获得具有优异特性的二氧化硅玻璃的制造方法。作为这样的制造方法之一，首先制造二氧化硅玻璃前体，仅通过将该二氧化硅玻璃前体烧成而制造二氧化硅玻璃的方法从成本的观点考虑也认为是有前途的。

二氧化硅玻璃前体也被称为复合体成型体，通过利用铸模等以复杂的形状形成，能够通过之后的烧成而容易地制造复杂形状的二氧化硅玻璃，不仅如此，由于其多孔性质，还作为能够用于吸附材料等各种用途的利用价值非常高的材料而受到期待。

但是，现阶段还不知晓能够制造可实现例如如下目标的二氧化硅玻璃前体的方法：烧成该二氧化硅玻璃前体、制造兼顾充分的强度和高透明度的二氧化硅玻璃，此外，例如能够将该二氧化硅玻璃前体用作吸附材料等功能性材料。

例如，作为以往的二氧化硅玻璃前体的制造方法，公开了如下的复合体成型体(二氧化硅玻璃前体)的制造方法：使二氧化硅纳米粒子分散于溶剂而调制分散液，使有机高分子(例如聚乙烯醇)溶解于溶剂而调制有机溶液，将前述分散液与前述溶液混合而制成混合液，使前述混合液干燥，制成基于前述二氧化硅纳米粒子和前述有机高分子的具有三维网络的成型体(例如专利文献1)。