JPS598614A - 有機溶剤を分散媒とするシリカゾルの製造方法 - 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】 本発明は水を分散媒としたシリカゾルから。

有機溶剤を分散媒とした高Ｓ度で且つ安定なシリカゾル
を製造する方法に関する。

無機物と有機物からなる複合材料の開発は。

有機物のどちらかと言えば貧弱な耐熱性や耐候性等を改
良するという従来からの目的に加えて。

最近の石油資源の枯渇とこれに伴う価格高騰のため有機
物材料を節約するという目的で近年その要求が増大して
いる。複合材料の開発を進める上で特に大事なことは、
無機物と有機物の混合分散技術でめ９．これによって複
合材料の開発の成否が決定されるといっても過百ではな
い。

通常のシリカゾルはおしなべてその分散媒が水であるた
め、有機物との混合分散には制限が　９− めシ、有機物と充分に混合または反応させることができ
ないので、上記した複合材料へのオＵ用が難しい。シリ
カゾルを広く有機工業に応用するには、その分散媒會水
から有機溶媒に代えることが、つまジオルガノシリカゾ
ルを製造することが必袈であって、そのオルガノシリカ
ゾルが高濃度で且つ安定な場合には、接着剤、塗料。

樹脂加工などへ広く′！ｕ用することができる。

ところで、有機溶剤に分散した無機酸化物ゾルの製造方
法としては、米国％許第２２８５４４６〜２２８５４４
９号に示ちれているように、水を分散媒とする酸化物ゾ
ルと、水と共沸組成′４を有する極性有機溶剤を混合し
て共沸で水を除去する方法、特公昭５３−７９９号に示
されているように、水ガラスの中和水酊液からシロキシ
ン２ノールを極性有機溶剤で抽出分離し、得られた浴液
中にオルガノシリ々化剤を添加して製造する方法などが
従来知られている。しかし、前者の方法は加熱操作時に
シリカ粒子の衝突による凝集作用が起るためゾルの安定
性が悪化するばかｐでなく、低沸点の有機溶剤を用いる
場合は。

共沸に際して有機溶剤の蒸発割合が水のそれに比較して
多いため、多蓋の有機溶剤が消費されてしまう欠点があ
る。一方後者の方法は水ガラスを中和する工程があるた
めにナトリウム塩の混入が避けられず、゛またシリカが
低分子−であることから、高濃度で且つ安定なオルガノ
シリカゾルｔ（４！ることは困難である。また、低沸点
の極性有機溶剤を用いて抽出法で行う場合は。

シリカの収率が低いために安価にオルガノシリカゾル′
ｆ：得ることができないばか９でなく１作業の面で細心
の注意と管理を行ってもなお再現性に乏しい欠点がおる
。

本発明は上記した従来法の欠点を解消し、各棟のＭ＠溶
剤に対して分散性にすぐれ、しかも高濃度で且つ安定な
オルガノシリカゾルの製造方法を提供することケ目的と
するものであって。

その方法は水を分散媒としたシリカゾルと有機溶剤と全
混合した後、限外濾過膜で脱水すること全特徴とする。

本発明の方法に於て出発原料とし゛Ｃ使用されるところ
の水を分散媒としたシリカゾルは、イオン交換法、解膠
法、透析法など何れの方法で製造され六−ものでも良い
が、シリカの平均粒子径は４０Ｘから１００ＯＸの範囲
であることが好止１．＜、１時Ｋ　７０　Ｘから３００
Ｘの範囲のものが本発明には好適である。またシリカ繊
度はＳｉｎ、として１５重散慢以上のものが有機溶剤の
使用−紫節減できるので経済的である。

有機浴剤としては、メタノール、エタノール。

ゾロノＲノール眸のアルコール類、ジメチルエーテル等
のエーテル類、アセトン、エチルメチルケトン静のケト
ン類、酢酸エチル等のエステル類で例示される水ｍ性有
機溶剤が使用可能である。これらの水ｍ性有機溶剤は二
種以上を併用しても差支えない。

本発明の方法による分散媒の置換ｔよ、水を分散媒とし
たシリカゾルに上記した水溶性有機浴剤を混合し、限外
濾過膜にて水と有機溶剤の共存した液を濾過して濃縮を
行い、得られた濃縮　５− 物ＶＣ拘度有機溶剤を添加して希釈し、　Ｆ）［限外濾
過膜処理を施す操作を複数回くシかえずことによって行
なわれる。この場合、限外濾過を回分式に行わずに連続
的に行うこともできる。

有機溶剤と置換したシリカゾルの安定性は、水の残存量
によって異なるので、好ましくは有機溶剤対水の重量組
成比が１００：０．１から１００ニア、５の範囲になる
よう上記の操作ｔくシかえすことｔ可とする。水を分散
媒としたシリカゾルと有機溶剤の混合方法は、シリカゾ
ルへ有機浴剤を添加しても、また有機溶剤へシリカゾル
を添加してもかまわないが、有機溶剤の蒸発をなるべく
少なくシ、充分に混合することが肝要である。また、混
合に使用される装置には攪拌機。

ミキサーその他の混合機がいずれも使用可能である。

限外濾過膜としては、孔径数芙から数ｕＸのものであれ
ば使用できるが、原料とするシリカゾルのシリカ粒子径
、シリカ製置および使用される有機溶剤等を考慮しなが
ら選択し、瀘過条　６− 件を決める必要が必る。これらの条件に注意すれば、合
成樹脂系限外濾過膜の何れもが使用可能であると共に、
その形状も平板隔膜状、ノリ巻状、中空繊維状などの各
種形状のものが使用できる。また限外濾過に際しての圧
力６．膜の使用条件に合わせた操作圧力で充分目的′ｆ
、達成することができるが、限外龍過器の運転中におけ
るシリカゾルの乾燥を防止するには低温下で行うか、ま
たは完全密閉状態にて操作するのが望ましい。

なお１本発明の方法によって得られたオルガノシリカゾ
ルの濃度調整は、溶剤全分離除去することによって行う
が１％に低沸点の溶剤を用いた場合ｔよ、高譲鮭壕で濃
縮でき、メチルアルコール等の場合６０重Ｍ′チ゛まで
の濃縮が可能である。但し、尚＃度ゾルは乾燥しやすい
丸めに。

濃縮液の取扱いＫｔま注意を要する。また１本発明の反
応機構等の峰純に関しては、シリカゾルの構造が明確に
解析されていないため不明な点もめるが、７’ｃとえば
シリカ粒子表面−ま水酸基で覆われ、更に１分子以上の
水利膜が介在して有機溶剤に分散した状態ＩＩ′ｃｈυ
、これがゾルの安定化に役立っているものと推定される
。

次に比較例と実施例を挙げて説明するが、実施例は本発
明の範囲を制限するものではない。

比較例１ 本比較例は後述する本発明の方法で行った実施例全理解
しやすくするためのものである。

本発明の特徴である限外濾過膜を使用しないで、有機溶
剤を分散媒としたシリカゾルを作るため、水を分散媒と
するシリカゾル（Ｓｉｎ、　一度２０重蓋饅、平均粒子
径１２０　Ｘ、　ｓｒｏ、７Ｎ日、０重蓋比５００）１
００ｄとエチルアルコール（純度９９％以上）ｉｏｏｍ
ａ會良く混合した後、５００ｄのエノ々ボレーター用ナ
ス型フラスコに注ぎ、オイルノ々スで加温しながら脱水
しｆｃ。この際ナス型フラスコ内の液面を一定に保ちな
がら、新ｆｃなエチルアルコール＜９ｏｏｒｒｒｌ補給
した。しかる後フラスコ内のＭＷＩｉ’　５０　ｙｎｌ
になるまで濃縮し＊、、なお、蒸発する水とエテルアル
コール１よ、コンデンサーで冷却して補集した。

このようにして得られたオルガノシリカゾルは、水分含
有量も多く、他の有機溶剤−＼の相溶性は良くなかった
。

比較例２ 有機溶剤としてイソプロピルアルコール（純度９９％以
上）ｆ：用いた以外は比較例１と同じ処法でオルガノシ
リカゾルを作った。

このようにして得られたオルガノシリカゾルは粘度の高
いものであった。

実施例１ 水を分散媒とするシリカゾル（８ｉ０．４１１度２０重
、ｔ％、平均粒子径１２０　ｉ　、Ｓｉｎ、／ＮａｔＯ
重蓋比５００　）　１０１００Ｏとエチルアルコール（
純度９９チ以上）１０００ｄｉ良く混合した後、限外濾
過膜（分画分子蓋５００００　）にて濾過を行い。

濾水量が１ｏｏｏａｕに達ｔ、ｆＣ，時、さらに母液へ
新たなエチルアルコール１０００ｍｇを添加した。その
後同様に濾過ケ行い、濾水蓋１００１００Ｏを採取−〇
　− した。この操作全全部で６回行い、シリカ濃度２０．１
重蓋饅のシリカゾル９８０ｇを得た。

このようにして得られたオルガノシリカゾルは、水分含
有量も少なく、他の有機溶剤との相溶性は良いものであ
った。また、さらに限外濾過Ｍにて上述のオルガノシリ
カゾルヲ譲縮し。

シリカ濃度３０．５重量饅のシリカゾル６４１ｇ會得た
。

このようにして得られた＃紬オルガノシリカゾルは、粘
度も低く、他の有機溶剤への相溶性は良いものでめった
。

実施例２ 水を分散媒とするシリカゾル（ＳｔＯ，濃度２０重量饅
、平均粒子径１２０　ｉ　、　８ｉ０２／Ｎａ、０重蓋
比５００）１０００ＴＩＬｌとイソプロピルアルコール
（純度９９％以上）ｔｏｏｏｍｌｌ良く混合した彼。

限外濾過Ｍ（分画分子蓋５００００　）Ｋて実施例１と
同じ処法で全部で６回濾過を行い、シリカ濃度３０．１
重ｔ％のオルガノシリカゾル６３０ｇを得た。

このようにし、て得られたオルガノシリカゾルは、水分
含有−も少なく、他の有＋１＆溶剤への相溶性は良いも
のであつ′ｆＣ，。

次に各比較例および実施例で得られたオルガノシリカゾ
ルの４！Ｉ８ｉ有機溶剤に対する分散性を評価すべく、
オルガノシリカゾルを個別に有機溶剤とｌ：１の皿−比
で混付し、混合液の分散状ｍＴｈ観観１た。また、オル
ガノシリカゾルの粘度奮２５°Ｃの恒温下でオストワル
ド法により測定した。なお、水分はカールフィッシャー
法にて測定した。結果を表−１に示す。

（以下余白〕 上表から明らかな通シ１本発明の方法によれば、各種の
有機溶剤に対する分散性ｅζすぐれ。

高濃度で目、つ安定なオルガノシリカゾルを製造するこ
とがで色、有機物と組合わせた複合材料へ広く利用可能
なオルガノシリカゾルライ（することができ／Ｅ、。

％Ｗ［出願人　　　触媒化成］：業株式会社１３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水を分散媒としたシリカゾルと有機溶剤とを混合し
   た後、限外濾過膜で脱水することを特徴とする有機溶剤
   を分散媒とするシリカゾルの製造方法。 ２、水を分散媒とし九シリカゾルとしてシリカの平均粒
   子径が４０Ｘ〜１００ＯＸの範囲にあるシリカゾルを用
   いる特許請求の範囲第１項記載゛の方法。 ３、有機溶剤としてアルコール、エーテル、ケトン、エ
   ステル等の水溶性有機溶剤を用いる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４、　シリカゾル中のシリカ粒子よシ小さい孔径を有す
   る限外濾過膜で脱水する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ５、限外濾過脱水によシシリカ濃度を８ｉ０．として２
   ０〜６０重量％にする特許請求の範囲第１１− 項記載の方法。 ６、水を分散媒としたシリカゾルに有機溶剤を混合して
   限外濾過膜で脱水する操作を、新たな有機溶剤？連続的
   に添加しながら連続的に行う特許請求の範囲第１項記載
   の方法。