JPS58194736A - 膨潤性ケイ酸塩 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水中において膨潤し、優れたゲル形成能を有
する新規膨潤性ケイ酸塩に関する。

マグネシウムおよびシリコンを含み、アルミニウムをほ
とんど含有していない膨潤性粘土鉱物としｐｌｉｎ＠ｒ
ａｌａ　ｂｙ　Ｄ、Ｍ、Ｏ，ＭａｃｌＤｗａｎ、Ｔｈｅ
　Ｘ−ｒａｙ　１ｄｅｎｔｉｆｉｃａ−ｔｉｏｎ　ａｎ
ｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｃ
ｌａｙ　ｍ１ｎｅｒａｌｓｅｄｉｔｅｄ　ｂｙ　Ｇ、　
Ｂｒｏｗｎ、　Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ　５ｏｃｉ
ｅｔｙ、　Ｌｏｎｄｏｎ。

１９７２、ｐ１４３〜！ｉｏ？）。

（Ｓｉ、）　　（郵−、、、Ｌｉ　６ｊ７　）　Ｇ−（
ＯＨ）イ　（Ｉ［）Ｍ”０．６７ ここにＭｅは層間に存在する１価の交換性陽イオンであ
る。スチブンサイトおよびヘクトライトはトリ型スメク
タイトに属し、四面体層にシリコン。

八面体層にマグネシウムが位置している。

スチブンサイトの層間電荷の発生源は八面体層中のマグ
ネシウムの欠損に基づくものと考えられており、交換性
陽イオンの数は０２゜（ＯＨ）４を基準として比べた場
合、スメクタイトの他の種より小さく、はぼ半分である
。一方へクトライトの場合は八面体層におけるマグネシ
ウムの一部がリチウムと置換したために生じた陰電荷と
電気的中性を保つ形で層間に陽イオンが入る。

一方２本発明者らによりヘクトライトに類似した構造を
有した天然には存在しない膨潤性ケイ酸塩が合成されて
いる（特許出願昭和３７年１月９日）。このトリ型スメ
クタイトは八面体層におけるマグネシウムの一部がナト
リウムと置換したために生じた陰電荷と電気的中性を保
つ形で層間に陽イオンが含有されている。

本発明者らは優れた陽イオン交換能あるいはゲル形成能
を有する膨潤性ケイ酸塩の合成について長年鋭意研究を
重ねた結果２本発明者らによる初期の膨潤性クイ酸塩と
組成の異なる天然には存在しない新規の膨潤性ケイ酸塩
の発明に至った。

すなわち、この発明は一般式 ％式％（１） （式中のａ、　ｘ、　ｂおよびｙの値はｊ＜ａ＜７．ｏ
＜Ｘ＜Ｊ、ｏ＜ｂ＜ｊ、ｏ≦”Ｉ　（３ｓ　　１）　　
”Ｉ＞　Ｏとしｌはアルカリ金属イオン、アンモニウム
イオン。

アミンなどの一価陽イオンである）で表わされる膨潤性
クイ酸塩を提供するものである。

この一般式＠）式におけるシリコンは四面体層にまたマ
グネシウムは八面体層に位置しており２本発明の膨潤性
クイ酸塩はトリ型スメクタイトに属し、ヘクトライトに
類似した構造を有する。すなわち、ヘクトライトにおい
ては層間陽イオンの発生源は八面体層のマグネシウムの
一部をリチウムで置換したために生じるが２本発明の膨
潤性ケイ酸塩は八面体層のマグネシウムの一部をカリウ
ムで同形置換することにより陽イオン交換能が生ずる。

このように八面体層中のマグネシウムの一部がカリウム
と同形置換したトリ型スメクタイトは文献未載の新規ケ
イ酸塩である。一般に八面体層中のマグネシウムを他の
イオンで置換すると静電的な状態に変化が生じＯＨ基の
伸縮振動が影響されることが知られている。

１ 本発明の膨潤性クイ酸塩の赤外吸収スペクトルにおいて
ＯＨ基の伸縮振動は３ｔｌＳａｓ、　３ｔｌｉＯｃａお
よび３４（ＪＯ（１１に特性吸収を示し、それぞれ（’
ｇｓ　Ｍｇａ　”　）ｏＨ＊（”＆　ｔ　Ｍｇ＋　Ｍｇ
）　ＯＨおよび層間水のＯＨ伸縮振動に対応し、八面体
層中でマグネシウムの一部をカリウムが置換しているこ
とを示す。！Ａ１１Ｏａａの吸収スペクトルは層間水を
脱水することにより観察可能となる。

で リチウムで置換しているヘクトライトあるいはイオン半
径０．９！ｒＡのナトリウムで置換している本発明者ら
による初期の発明製品である膨潤性ケイ酸塩と比較する
と２層間水が脱水されやすい傾向が認められる。すなわ
ち赤外吸収スペクトル測定中中にヘクトライトあるいは
八面体層中のマグネシウムの一部をナトリウムで置換し
た膨潤性ケイ酸塩では測定時間を長くしても、あるいは
測定を繰り返して行ってもＪＩＩ３０〜の層間水のＯＨ
伸縮振動に対応する吸収スペクトルの強度はほとんど変
化しないのに対し９本発明の膨潤性ケイ酸塩では測定中
に発生する赤外線による温度上昇により測定時間を長く
すると３１０Ｏｎ４の持主吸収スペクトルは消滅してゆ
く傾向が顕著に認められ２層間水が脱水していることが
観察される。このことは示差熱分対し１本発明の膨潤性
ケイ酸塩における層間水の脱水ピーク温度はり３℃付近
を示し１本発明の膨潤性ケイ酸塩に含有されている層間
水が脱水されやすいことがわかる。

本発明の膠原性ケイ酸塩は）り型スメクタイトであるヘ
クトライトに類似したＸ線粉末回折パターンを示すが、
全体的に各ピークはへクシライトに比べてブロードであ
る。（０１の面のｄ値を比較するとヘクトライトはｔ、
５ｉｒｈ付近の値を示すのに対し１本発明の膨潤性ケイ
酸塩ではフッ素を含まない場合はｔ、５ＪｏＡ付近のや
や高い値を示し、フッ素を含有する場合は、／Ｊ／３に
付近とｄ値は小さくなる傾向が認められる。

本発明の膨潤性ケイ酸塩は水溶性マグネシウム塩とケイ
酸の均質混合溶液をアルカリ溶液で沈殿させ、濾過、水
洗により副生溶解質を除去した後。

カリウムイオンを添加し、　１００℃ないし４Ｉｏｏ℃
の条件下で水熱反応を行うことにより容易に得られる。

＠）式におけるａの値は通常６近辺の値が好ましく、Ｘ
はＯ乙〜／、Ｊの間の値を選ぶことが望ましい。

ｂの値は測定困難であるが９通常ダ近辺の値を示す。フ
ッ素は特に添加しなくても反応は容易に達成される。一
般に反応温度が高いほど反応速度は大となり２反応時間
が長いほど結晶は良好となるが、常圧１０ＯＣの条件で
は少なくともＪ４’時間以上、望ましくはｌざ時間以上
の反応時間を要し。

ＩＩ／に９／ｄ、　２！ｆＯ℃の条件では１〜６時間で
充分であるＯ 本発明の膨潤性ケイ酸塩はシリ型スメクタイトであるヘ
クトライトに類似したＸ線粉末回折線を示し、かつ非常
に大なる塩基交換容量を示す。また水中において優れた
膨潤性および分散性を示し。

はとんど着色しない水系ゲルを生成する特徴があり、チ
クソトロピー的性質を有しているため化粧品、医薬品、
水溶性塗料などの添加剤、固体粒子の懸濁安定剤、チク
ソトロピー付与剤などとして極めて有用である。また高
価なリチウム塩の代りに安価なカリウム塩を使用するた
め経済的に有利に合成されうる。また、試薬から合成す
るため重金属イオンを本質的にほとんど含有していない
ため２食酢、ブドウ酒などの濁りとりなど食品分野での
応用にも適している。更に有機物複合体とすることより
親油性粘土として用いることもできる次に実施例によっ
てこの発明をさらに詳細に説明・１ｊ する。

実施例ｌ ｌ１ｌのビーカーに水３００ｓｌを入れ、３号水ガラス
（Ｓｉｎ２．２ｇ％、　Ｎａ２Ｏ９％２モル比３．２２
）ｌｒｌ、　９を溶解し、１２規定塩酸溶液２ｏｗｔｔ
ｔｒｆ拌しながら一度に加えてケイ酸溶液を得る。次に
水１００ｍ１に塩化マグネシウム六水和物−級試薬（純
度９１ｒ％＞ｓｓｙを溶かした溶液を加えたクイ酸−マ
グネシウム塩均質溶液を２規定水酸化ナトリウム溶液３
０ＯＩｌｌ中に償拌しながら５分間で滴下する。直ちに
得られた反応沈殿物をンテ過し、塩素反応が詔められな
くなるまで充分に水洗した後、／ｌ内容積のステンレス
製オートクレーブに移し、水酸化カリウム！ｆ６ｑを溶
解した水溶液５０雪ｌおよび１０％７ツ化水素酸２０ｍ
１を加えてスラリー状とする。ダ１ｈｇ７ｃｉ、　ｉｓ
。

℃で１時間反応させる。冷却後９反応物をとりだイトで
あるヘクトライトのものと類似している。

本品ｊｇを水９！；ｍｌに分散した処、チクソト。ビー
。

性のきわめて大なる固体ゲルを形成した。

実施例コ 実施例１と同様な操作で反応沈殿物を作る。ただし、使
用する塩化マグ亨シウム六水和物−級試薬（純度９１ｒ
％）量を６コクとする。次にこの反応沈殿物を／ｌ内容
積のオートクレーブに移し、水酸化カリウム６ｇを溶解
した水溶液！；Ｏｗｌを加えてスラリー状とする。／　
ｔ、９　ｋｇ／ｄ　、　Ｊ　００℃で乙時間反応させる
。冷却後１反応物をとりだし、ざ０℃で乾燥した後搏′
涜機にて粉砕する。

本品は９６ミリグラム当量／　ｌｏｏ　ｙの塩基交換容
量およびアダミリモル／１００９のメチレンブルー吸着
能を有し、そのＸ＃粉末回折図はへクトライＦのものと
類似している。本品ｊ９を水９；ｍｅに散した処、チク
ソトロピー性の大なる固体ゲルを形成した。

本品はフッ素を含有しないため１食品、化粧品。

医薬などの分野での使用に有用である。

実施例３ 実施例１と同様にして得た反応沈殿物を／ｌ内容積のオ
ートクレーブに移し、１０％水酸化カリウム溶液、２Ｓ
厘ｌを加えてスラリー状とする。ＩＩ／、Ｏｋｇ／ｄ、
　２３０℃で３時間反応させる。冷却後反応物をとりだ
し、　１０℃で乾燥した後１才電漬機にて粉砕する本品
は９３ミリグラム当量／　１００　ｇｔ７）塩基交換容
量および°フロミリモル／１０ｏｑのメチレンブルー吸
着能を有し、そのＸ線粉末回折図はへクトライトのもの
と類似している。

本品に対してＫＢｒ錠剤法で赤外吸収スペクトルの測定
をおこなった処、　３６１ｒ！；ｃｍ　、　３ｄｌｌＯ
ｃａおよび３１１ＪＯｒＭにＯＨ基の伸縮振動による特
性吸収が認められた。繰り返し測定を実施した試料では
層間水による３１１３０ｅＮの巾広い特性吸収は消滅し
、八面体層中（’ｇ＋　Ｍｇ＋　”　）　ＯＨおよびＣ
Ｍｇ５　”ｇｔ　Ｍｇ）ＯＨのＯＨ基伸縮振動による３
ｔ１３ｃｍおよび３６ＩＩＯ１の特性吸収がはっきりと
観察され、八面体層中でマグネシウムの一部をカリウム
で置換されていることが確認された。本品３ｇを水９３
ｍ１に分散した処、チクソトロピー性のきわめて大なる
固体ゲルを形成した。

実施例１および実施例３で得られた本発明製品の水系分
散液と市販の精製ベントナイトであるクニピアｒおよび
オスモスＮの各水系分散液の粘度を比較した結果は次の
通りで本発明製品が極めて高い増粘作用をもっているこ
とが認められる。

水系分散液の粘度（センチポアズ／、？ｊ’Ｃ）回転粘
度計ビスコテスター、　６２ｊｒｐｍで測定↑１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 （Ｓｉｇ　Ｉｇａ−ｘ　Ｋ　Ｘ）　Ｏ＋６＋ａ−ｋｂ（
   （ＯＨ）　ｂ−ｙ　Ｐｙ）：）−ｘＭ　　（式中のａ、
   　ｘ、　ｂおよびｙの値はｊ＜ａ＜７．、ｔ＜ｘ＜Ｊ、
   ｏ＜ｂ＜ｊ、ｏ≦ｙ＜ｊｔ　ｂ−ｙ）ｏとし　Ｍｅはア
   ルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、アミンなどの
   一価陽イオンである）で表わされる膨潤性ケイ酸塩。