JP2003321223A - 五酸化アンチモンゾルの製造方法 - Google Patents
五酸化アンチモンゾルの製造方法Info
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Abstract
ゾルを核ゾルに用い、任意大きさの粒子径、好ましくは
40〜300nmに成長させることを特徴とする五酸化
アンチモンゾルの製造方法を提供する。 【解決手段】 五酸化アンチモン粒子を含有するゾルを
原料として、当該ゾルに過酸化水素水と三酸化アンチモ
ンを添加し、生成するアンチモン化合物で五酸化アンチ
モン粒子を被覆することを特徴とする、アンチモン化合
物が被覆された五酸化アンチモン粒子を含有するゾルの
製造方法。更に、被覆されるアンチモン化合物が五酸化
アンチモンである上記製造方法。そして、被覆が原料の
ゾルに含まれる粒子の粒子径を1.3倍〜60倍に増大
するまで行われる上記製造方法である。
Description
酸化アンチモンゾルを核ゾルに用い、任意大きさの粒子
径、好ましくは40〜300nmに成長させることを特
徴とする五酸化アンチモンゾルの製造方法に関する。
ク、繊維などの難燃助剤、プラスチック、ガラスの表面
処理剤用マイクロフィラー、無機イオン交換体等として
使用されているもので、一般的には、有機塩基で安定化
した高濃度ゾル(Sb2O5として30〜50%)が使
用されている。
法で得られたものが知られている。
脂で脱イオンする方法(特公昭52−21298号公
報、米国特許4110247号明細書、特公昭57−1
1848号公報)、三酸化アンチモンを高温下で過酸化
水素水により酸化する方法(特公昭53−20479号
公報、特開昭52−21298号公報、特開昭52−1
31998号公報、特開昭52−123997号公報、
特開昭60−137828号公報、特開平2−1807
17号公報)が報告されている。
カリを無機酸と反応させた後に解膠する方法(特開昭6
0−41536号公報、特開昭61−227918号公
報)等が知られている。
は、五酸化アンチモンゾルにアンチモン酸アルカリと1
価または2価の無機酸とを化学量論比0.7〜5で反応
させ、生成した五酸化アンチモンゲルを水洗し得られた
ウエットケーキを断続的あるいは連続的に添加解膠さ
せ、粒子径40〜300nmの粒子形状が正八面体のS
b 2O5ゾルの製造法が報告されている。
アンチモンゾルの製造方法には以下のような欠点があ
る。
球に近い形状を有していることから、分散性が良く、高
濃度化できる特徴を有している。しかし、このイオン交
換法では五酸化アンチモン濃度を10%以上でイオン交
換することが困難であり、また、イオン交換樹脂の分
離、再生操作を行うため操作が煩雑等の欠点を有してい
る。
して30%程度の高濃度のゾルを得ることができるが粘
度が高くなり、しかもコロイド粒子の形状は異形で分散
性が悪く、表面活性が大きいため樹脂エマルジョン等と
の相溶性が悪いという欠点を有している。酸化法により
得られる五酸化アンチモンゾルの安定性を改良する方法
として、五酸化アンチモンゾルの製造時に五価の燐また
は砒素を含む酸をSb1モルに対して0.01モル以上
添加する方法が提案されている。(西独公開特許293
1523号)。しかしこの反応では燐酸や砒酸によりア
ンチモン酸の重合が著しく抑制され、ポリアンチモン酸
イオンあるいは5nm以下の微少粒子五酸化アンチモン
コロイドが生成するため、得られるゾルの粘度が非常に
高く、また保存により著しく増粘する欠点を有してい
る。
チモンゾルの製造方法の欠点を除いた、工業的な大粒子
径五酸化アンチモンを含むゾルの製造方法に関する。
て、五酸化アンチモン粒子を含有するゾルを原料とし
て、当該ゾルに過酸化水素水と三酸化アンチモンを添加
し、生成するアンチモン化合物で五酸化アンチモン粒子
を被覆することを特徴とする、アンチモン化合物が被覆
された五酸化アンチモン粒子を含有するゾルの製造方
法、第2観点として、被覆されるアンチモン化合物が五
酸化アンチモンである第1観点に記載の製造方法、第3
観点として、被覆が原料のゾルに含まれる粒子の粒子径
を1.3倍〜60倍に増大するまで行われる第1観点又
は第2観点に記載の製造方法、第4観点として、原料に
用いるゾルが、5〜30nmの粒子径を有する五酸化ア
ンチモン粒子を含有するゾルである第1観点乃至第3観
点のいずれか一つに記載の製造方法、第5観点として、
被覆によって得られたゾルが、40〜300nmの粒子
径を有する五酸化アンチモン粒子を含有するゾルである
第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載の製造方
法、第6観点として、アンチモン化合物の被覆が、原料
の五酸化アンチモンゾルに2〜2.5のH2O2/Sb
2O3モル比で過酸化水素水と三酸化アンチモンとを添
加し、加熱する方法で行われる第1観点乃至第5観点の
いずれか一つに記載の製造方法、第7観点として、過酸
化水素水と三酸化アンチモンとの添加が、i)過酸化水
素水と三酸化アンチモンを交互に五酸化アンチモンゾル
に添加する方法、ii)先に過酸化水素水を五酸化アンチ
モンゾルに添加しその後から三酸化アンチモンを添加す
る方法、又はiii)過酸化水素水と三酸化アンチモンと
の混合スラリーを五酸化アンチモンゾルに添加する方法
で行われる第1観点乃至第6観点のいずれか一つに記載
の製造方法である。
子を含有するゾルを原料として、当該ゾルに過酸化水素
水と三酸化アンチモンを添加し、生成するアンチモン化
合物で五酸化アンチモン粒子を被覆することを特徴とす
る、アンチモン化合物が被覆された五酸化アンチモン粒
子を含有するゾルの製造方法である。
ンチモンと過酸化水素との反応によって得られるもので
あり、これは五酸化アンチモンであるか、五酸化アンチ
モンを主成分とするアンチモン酸化物である。
ゾル中の粒子の粒子径が1.3倍〜60倍に増大される
まで粒子成長を続ける。
有するゾルを原料として、当該ゾルに過酸化水素水と三
酸化アンチモンを添加し、当該粒子の粒子径が1.3倍
〜60倍に達するまで五酸化アンチモンで被覆すること
により得られる、増大した五酸化アンチモン粒子を含有
するゾルの製造方法である。
の五酸化アンチモン粒子の粒子径には制約はないが、通
常は5〜30nmの粒子径を有する五酸化アンチモンを
粒子を含有するゾルを用い、40〜300nmの範囲ま
で粒子成長させた五酸化アンチモン粒子を含有するゾル
を得るものである。
た五酸化アンチモン粒子を含有するゾルを原料に、更に
粒子径を増大する方法も含む。
有する五酸化アンチモン粒子を含有するゾル(原料ゾ
ル)の粒子の表面を、当該粒子が40〜300nmの粒
子径になるまで五酸化アンチモンで被覆することによ
る、原料ゾル中の粒子の粒子径を増大することにある。
モンでの被覆方法は、過酸化水素と三酸化アンチモンと
の反応によるアンチモン酸、又は微小な五酸化アンチモ
ンコロイドを生成し加熱する方法が挙げられる。
チモンゾルの粒子の粒子径は一次粒子径として5〜10
0nm、好ましくは5〜30nmの粒子径の範囲で用い
ることが出来る。これらの五酸化アンチモンゾルは公知
の方法によりつくられたものを使用することができる。
これらゾル中の粒子は核粒子として機能する。この五酸
化アンチモンゾルは酸性、中性、アルカリ性の限定はな
いが、酸性であることが好ましい。
しては、アンチモン酸アルカリ塩を脱イオンする方法
(特公昭57−11848号、米国特許4110247
号)、三酸化アンチモンを高温で過酸化水素により酸化
する方法(特公昭53−20479号、特公昭52−2
1298号、特開昭60−137828号公報、特開平
2−180717号公報)、あるいは本発明者等による
アンチモン酸ソーダと酸との反応により得た五酸化アン
チモンゲルをアミンによる解膠する方法(特願昭60−
41536号)等がある。
よるアンチモン酸、又は微小な五酸化アンチモンコロイ
ドを生成し加熱する方法では、原料となる五酸化アンチ
モンゾルに過酸化水素水と三酸化アンチモンとを添加し
加熱する方法で行われる。
00μm以下のものが用いられるが、分散性や過酸化水
素水との反応性等の観点から、特に10μm以下である
ことが好ましい。
素水のモル比(H2O2/Sb2O 3)は、通常は2.
0〜2.5であるが、2.0であることが好ましい。
2.0以下では三酸化アンチモンが完全に五酸化アンチ
モンになるのに不十分な量であり、2.0以上でも製造
上は問題ないが、H2O2が過剰であり経済的でない。
しくは80℃〜100℃で行われる。
モンは添加する三酸化アンチモンに換算して、原料とな
る五酸化アンチモンゾルのSb2O5に対してモル比で
(添加されるSb2O3)/(原料の五酸化アンチモン
ゾル中のSb2O5)が1以上であることが好ましい。
モル比1以下でも可能であるが粒子成長(原料となる五
酸化アンチモンゾル中の粒子の粒子径の増大)効果が小
さい。
添加方法は連続あるいは断続のどちらでも行うことが可
能であり、三酸化アンチモンと過酸化水素水を混合スラ
リー化したものを添加することも、予め原料となる五酸
化アンチモンゾル中に過酸化水素水を添加しておき、後
から三酸化アンチモンを添加することもできる。また、
三酸化アンチモンと過酸化水素水を交互に添加すること
もでき、この場合は、三酸化アンチモンと過酸化水素水
の添加順序は特に限定されない。上記の方法では三酸化
アンチモンと過酸化水素水の添加は最終的にモル比(H
2O2/Sb2O3)が2.0の比率であることが好ま
しい。
よる反応は酸化発熱反応であるため反応槽を冷却しなが
ら行うか、還流下で行うことが好ましい。三酸化アンチ
モン及び過酸化水素水の添加が断続添加の場合、冷却条
件にもよるが10〜20分間隔で交互に添加され、1回
の添加量としてはモル比で(添加したSb2O3)/
(原料の五酸化アンチモンゾル中のSb2O5)=0.
1〜1.0程度がよく、0.1未満でもよいが、添加回
数が多くなり、時間がかかるため効率的でない。また、
1.0を越えてもよいが1回の添加量が多くなるため、
反応による発熱量が大きく、温度の制御が難しくなり、
更に新たに独立した小粒子が生成し、粒子成長が不均一
になり粒度分布が広がる結果となり、粒度分布の狭い粒
子を製造する上では好ましくない。
ンは系内の過酸化水素と酸化反応し、微小な五酸化アン
チモンコロイド粒子となり、これが共存する五酸化アン
チモンゾル(核粒子として作用)のコロイド粒子表面に
結合して粒子成長を起こすと考えられる。従って核粒子
となり予め仕込む五酸化アンチモンゾルに対する三酸化
アンチモンの添加する比率が高いほど、粒子径の大きな
ゾルが得られることになる。
pHは2〜4であるが、水酸化リチウム、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基やトリ
エタノールアミン、モノエタノールアミンなどのアルカ
ノールアミン類、トリエチルアミン、n−プロピルアミ
ンなどのアルキルアミン類、第4級アンモニウムハイド
ロオキサイド、グアニジンハイドロオキサイド等の有機
塩基を添加することにより、pH4〜11に調整するこ
とができる。
は、常法例えば、蒸発法、限外濾過法等により濃縮する
ことができる。さらにゾルの安定性を高めるためには、
上記記載の塩基類、特に有機塩基類を用いてpHを5〜
8に調整後、濃縮する事が好ましい。
酸化アンチモンゾルが調整された。
(広東三国製、Sb2O3含有量99.5重量%)20
3.8gおよび35重量%過酸化水素水270.5gを
添加し、80℃に加熱したところ反応を開始し、反応熱
により液温が95〜100℃となった。その後、さらに
三酸化アンチモン203.8gを添加し、90〜95℃
にて2時間熟成を行い反応を完了し、目的とする五酸化
アンチモンゾル2903.7gを得た。得られたゾルは
比重1.152、粘度2.6c.p.、pH3.50、
Sb2O5含有量15.5重量%であった。また、電子
顕微鏡観察の結果、一次粒子径は15〜20nmであっ
た。
酸化アンチモンゾルが調整された。
4重量%、Na2Oとして12.27重量%を含有す
る)800gを水1532gに加えた。このスラリーに
35%塩酸396g添加し、27℃に加温し、3時間反
応させた。次いで反応により生成した五酸化アンチモン
のスラリーを吸引濾過し、水3200gを注水し洗浄を
行った。得られた五酸化アンチモンゲルウエットケーキ
755gを水1952.7gに分散させ、次いで、85
%オルトリン酸9.1gを加えてから85℃に昇温し、
2時間解膠を行い、目的とする五酸化アンチモンゾル2
716.8gを得た。得られたゾルは、比重1.20
2、pH2.12、粘度6.4c.p.、Sb2O5含
有量17.8重量%であった。また、電子顕微鏡観察の
結果、一次粒子径は10〜20nmであった。
6gを75℃に昇温後、三酸化アンチモン(広東三国
製、Sb2O3含有量99.5重量%)81.0gと3
5重量%の過酸化水素水53.8gを交互に10〜15
分間隔で計8回断続添加し、反応させた。この間、冷却
しながら液温は90〜99℃に保ち行った。被覆層を形
成する五酸化アンチモンは添加した三酸化アンチモンに
換算しその総添加量は(添加したSb2O3)/(原料
の五酸化アンチモンゾル中のSb2O5)モル比で3.
18であった。また、被覆層形成に際し、三酸化アンチ
モンと過酸化水素水の添加のモル比(H 2O2/Sb2
O3)は2.0であった。
7.0g添加し、蒸発法にて濃縮を行い、目的の五酸化
アンチモンゾル1898.5gを得た。得られたゾルは
比重1.766、pH4.70、粘度7.4c.p.、
Sb2O5含有量49.5重量%、粒子径は電子顕微鏡
観察の結果、一次粒子径40〜50nmであった。
水1910.8gおよび35重量%過酸化水素水27
0.7gを反応容器に入れ、90℃に加熱後、還流下、
三酸化アンチモン(広東三国製、Sb2O3含有量9
9.5重量%)40.8gを15〜20分間隔で10回
断続添加し反応させた。被覆層を形成する五酸化アンチ
モンは添加した三酸化アンチモンに換算しその総添加量
は(添加したSb2O3)/(原料の五酸化アンチモン
ゾル中のSb2O5)モル比で9.69であった。ま
た、被覆層形成に際し、三酸化アンチモンと過酸化水素
水の添加のモル比(H2O2/Sb2O3)は2.0で
あった。
gで、比重1.168、pH2.35、粘度1.1c.
p.、Sb2O5含有量17.2重量%、粒子径は電子
顕微鏡観察の結果、一次粒子径150〜200nmであ
った。
ンチモン(広東三国製、Sb2O3含有量99.5重量
%)40.8g及び35重量%過酸化水素水270.7
gを入れ、90℃に加熱し反応させ、原料となる粒子を
含有するゾルを生成させた。このゾルの粒子径は電子顕
微鏡観察の結果、一次粒子径15〜20nmであった。
10分間隔で9回断続添加し反応させた。被覆層を形成
する五酸化アンチモンは添加した三酸化アンチモンに換
算しその総添加量は(添加したSb2O3)/(原料の
五酸化アンチモンゾル中のSb2O5)モル比で10.
0であった。また、被覆層形成に際し、三酸化アンチモ
ンと過酸化水素水の添加のモル比(H2O2/Sb2O
3)は2.0であった。
gで、比重1.144、pH2.30、粘度1.5c.
p.、Sb2O5含有量15.0重量%、粒子径は電子
顕微鏡観察の結果、一次粒子径40〜50nmであっ
た。
及び水809.8gを反応容器に入れ、90℃に昇温し
た。その後、三酸化アンチモン(広東三国製、Sb2O
3含有量99.5重量%)17.5g及び35重量%過
酸化水素水11.7gを交互に15分間隔で8回断続添
加し反応させた。被覆層を形成する五酸化アンチモンは
添加した三酸化アンチモンに換算しその総添加量は(添
加したSb2O3)/(原料の五酸化アンチモンゾル中
のSb2O5)モル比で8.0であった。また、被覆層
形成に際し、三酸化アンチモンと過酸化水素水の添加の
モル比(H2O2/Sb2O3)は2.0であった。
gで、比重1.144、pH2.54、粘度1.4c.
p.、Sb2O5含有量15.1重量%、粒子径は電子
顕微鏡観察の結果、一次粒子径40〜50nmであっ
た。
2O3含有量99.5重量%)4.5g及び35重量%
過酸化水素水240.3gを反応容器に入れ、90℃に
加熱反応させ、原料となる五酸化アンチモンゾルを生成
させた。この原料となる五酸化アンチモンゾルの粒子径
は電子顕微鏡観察の結果、一次粒子径10〜15nmで
あった。その後、還流下、三酸化アンチモン357.7
gを水459.9gに分散させたスラリーを定量ポンプ
を使用して約2時間で連続添加し反応させた。被覆層を
形成する五酸化アンチモンは添加した三酸化アンチモン
に換算しその総添加量は(添加したSb2O3)/(原
料の五酸化アンチモンゾル中のSb2O5)モル比で7
9.5であった。また、被覆層形成に際し、三酸化アン
チモンと過酸化水素水の添加のモル比(H2O2/Sb
2O3)は2.0であった。
8.9gで、比重1.244、pH2.30、粘度1.
5mPa・s、Sb2O5 25.3重量%、粒子径は
電子顕微鏡観察の結果、一次粒子径80〜90nmであ
った。 実施例6 水243.2gと原料となるゾルとして実施例5で得た
五酸化アンチモンゾル12.5g及び35重量%過酸化
水素水156.3gを反応容器に入れ、加熱還流させ
た。その後、三酸化アンチモン(広東三国製、Sb2O
3含有量99.5重量%)235.5gを水353.2
gに分散させたスラリーを定量ポンプを使用して約2時
間で連続添加し反応させた。被覆層を形成する五酸化ア
ンチモンは添加した三酸化アンチモンに換算しその総添
加量は(添加したSb2O3)/(原料の五酸化アンチ
モンゾル中のSb2O5)モル比で82.3であった。
また、被覆層形成に際し、三酸化アンチモンと過酸化水
素水の添加のモル比(H2O2/Sb2O3)は2.0
であった。
0.7gで、比重1.264、pH2.20、粘度2.
5c.p.、Sb2O5含有量26.3重量%、粒子径
は電子顕微鏡観察の結果、一次粒子径180〜200n
mであった。
方法では、五酸化アンチモンゾル中の粒子の粒子径を任
意の大きさに調整することができ、なおかつ狭い粒子径
分布を有するため、分散性に優れていて、プラスチッ
ク、繊維などの難燃助剤、プラスチック、ガラスの表面
処理剤用マイクロフィラー、無機イオン交換体等の用途
に有用である。
Claims (7)
- 【請求項1】 五酸化アンチモン粒子を含有するゾルを
原料として、当該ゾルに過酸化水素水と三酸化アンチモ
ンを添加し、生成するアンチモン化合物で五酸化アンチ
モン粒子を被覆することを特徴とする、アンチモン化合
物が被覆された五酸化アンチモン粒子を含有するゾルの
製造方法。 - 【請求項2】 被覆されるアンチモン化合物が五酸化ア
ンチモンである請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 被覆が原料のゾルに含まれる粒子の粒子
径を1.3倍〜60倍に増大するまで行われる請求項1
又は請求項2に記載の製造方法。 - 【請求項4】 原料に用いるゾルが、5〜30nmの粒
子径を有する五酸化アンチモン粒子を含有するゾルであ
る請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の製造方
法。 - 【請求項5】 被覆によって得られたゾルが、40〜3
00nmの粒子径を有する五酸化アンチモン粒子を含有
するゾルである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
記載の製造方法。 - 【請求項6】 アンチモン化合物の被覆が、原料の五酸
化アンチモンゾルに2〜2.5のH2O2/Sb2O3
モル比で過酸化水素水と三酸化アンチモンとを添加し、
加熱する方法で行われる請求項1乃至請求項5のいずれ
か1項に記載の製造方法。 - 【請求項7】 過酸化水素水と三酸化アンチモンとの添
加が、i)過酸化水素水と三酸化アンチモンを交互に五
酸化アンチモンゾルに添加する方法、ii)先に過酸化水
素水を五酸化アンチモンゾルに添加しその後から三酸化
アンチモンを添加する方法、又はiii)過酸化水素水と
三酸化アンチモンとの混合スラリーを五酸化アンチモン
ゾルに添加する方法で行われる請求項1乃至請求項6の
いずれか1項に記載の製造方法。
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