JPH01159046A - 金属アルコキシドからの粘性ゾルの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属アルコキシドを加水分解させて粘性ゾル
を製造する方法に関するものであり、特に短時間で再現
性よく各種セラミックスの中間原料となる粘性ゾルを製
造する方法に関するものである。

（従来の技術） 金属アルコキシドを加水分解させると粘稠な金属酸化物
前駆体ゾル液が得られるが、この粘稠な金属酸化物前駆
体ゾル液を用いると、セラミックスの膜状物、繊維、基
板コーティング、塊状体等を容易に得ることができる。

この中、膜状物及び基板コーティングは傷つき易いプラ
スチックの保護や金属の耐食性、耐酸性、電気絶縁性を
改善するために使用することができ、繊維は複合材料の
配合材料等として使用され、塊状体はレンズ等として使
用される。

金属アルコキシドを加水分解して粘稠な溶液を得る方法
においては金属アルコキシドとしてシリコンアルコキシ
ドを主成分とするものが多いが、その製造方法としては
各種の方法が知られている。

例えば、特開昭５２−３４０２４号公報では、酸化物と
なったときに酸化ケイ素を１０ないし９５チの割合で含
むように調合したアルミニウムのアルコレートとケイ素
のアルコレート、もしくはチタンのアルコレートとケイ
素のアルコレート、もしくはアルミニウムのアルコレー
トとチタンのアルコレートとケイ素のアルコレートから
なる混金物、もしくはこれらに適当量のアルコールを添
加したものを室温から１２０℃附近までの温度で混合、
反応させたのち大気中罠静置して緩慢に加水分解させる
ことによって、粘稠な溶液を製造している。

特開昭５４−７７７２４号公報においても、酸化物とな
ったときに酸化ジルコニウムを５重ｉ％以上の割合で含
むように調合したジルコニウムのアルコレートとケイ素
のアルコレートからなる混合物、もしくはこれに適当量
のアルコールを添加したものを混合し、ついで大気中に
放置して加水分解させることにより粘稠な溶液を製造し
ている。

また、特開昭５７−３７３５号公報では、水、酸ならび
に溶剤の存在下、シリコンアルコキシドを加水分解させ
て粘稠な溶液を調製しておシ、特開昭５７−７７０３６
号公報では、シリコンアルコキシドを主成分とし、これ
に他金属のアルコレートを加えてなる金属アルコレート
を、水、有機溶媒の存在下で加水分解させて粘稠な溶液
を調製している。

さらに、チタンテトライソプロポキシドとシリコンテト
ラエトキシドを混合し、３０℃で炭酸ガスと水蒸気を吸
き込んで前処理し、その後室温で水及び塩酸を添加して
加水分解させて粘稠な溶液を得ている（窯業協会誌第８
５巻第５９９〜６０５頁（１９７７）　）。

（発明が解決しようとする問題点） 前記の特開昭５２−３４０２４号公報や特開昭５４−７
７７２４号公報のように触媒及び水を混合せずに大気中
に放置して加水分解する方法では、この場紡糸可能とい
う使用目的に適する粘度に達するにはお時間〜４週間と
いう長い時間を要し、また放置する雰囲気が大気で、そ
の時々で条件が異なるため再現性に乏しかった。

さらに、炭酸ガスと水蒸気を吸き込んで前処理する方法
では、前処理する時間を長くする程塩酸と水の添加によ
シ溶液が紡糸可能な状態に到達する時間を短縮できるが
、この前処理時間だけで１５〜４０時間と長く、前処理
を入れて紡糸可能な状態に到達する時間は約２．５日と
長い時間を要していた。

このため、短時間で再現性良く粘性ゾルを製造する方法
を開発することが望まれていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、シリコンアルコキシドを主成分とする金属ア
ルコキシドを加水分解させて粘稠な溶液を調製する方法
において、酸性触媒の存在下金属アルコキシド１モルに
対して０．５〜２モルの水を添加して加水分解した後、
反応治に相対湿度３０〜９８％の気体を流通させること
を・特徴とする金属アルコキシドからの粘性ゾルの製造
方法である。

本発明においては、原料に用いる金属アルコキシドはシ
リコンアルコキシドを主成分とするものであって、シリ
コンアルコキシドだけからなっていてもよい。ここに用
いるシリコンアルコキシドとしては、シリコンテトラメ
トキシド、シリコンテトラエトキシド等がＷいられ、２
種以上の混合物でもよい。シリコンアルコキシド以外の
金属アルコキシドとしては、特に限定されるものではな
いが、期待される物性から耐熱性向上のためのチタンの
アルコキシド、耐化学薬品性向上のためのジルコニウム
のアルコキシド、その他のアルミニウムのアルコキシド
等が最も一般的に用いられる。

具体的には、テトライソプロポキシチタニウム〔ＴＩ（
Ｏｌｓｏ−Ｃ３Ｈ７）４）、テトライソプロポキシチタ
ニウム［Ｚｒ（ＯＣｘＨ７）４］が挙げられる。

加水分解に用いる触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、フ
ッ酸等の強酸が好ましく、使用量としてはシリコンアル
コキシド１モルに対して０．００１モルから０．５モル
の量が好ましい。０．００１モル未満の場合触媒として
の効果が少なく、製造に長時間を要１−１０．５モル以
上の場合反応が激しすぎる場合が多い。

加水分解にさいしては金属アルコキシドに溶媒を加える
ことが行われ、この溶媒は、水と金属アルコキシドとの
混和性を増すためと、金属アルコキシドと水との急激な
反応による不均一なグル化を防ぐために加えられるもの
で、特に限定的ではない力ζメタノール、エタノール、
グロパノール、ブタノール等の低級アルコールが一般的
に用いられる。

加水分解に用いる水の量は、金属アルコキシドの組成に
よって多少異なるが、一般的に粘稠な溶液を得るために
はモル比で０．５以上、２以下が好ましい。水の量がモ
ル比で２を越えると粘稠な溶液状態に維持される時間が
短くなり、早くグル化し、粘性ゾルの製造は困難となる
。また、モル比が０．５未満では粘性発現の時間が非常
に長くなシ実用的ではない。

また、本発明においては反応系に相対湿度３０〜９８％
の気体を流通することにより反応系を同じ相対湿度の条
件に保持するものであり、それにより再現性よく粘性ゾ
ルを得ることができる。流通させる気体としては、を気
、窒素、酸素、炭酸ガス、またはこれらの混合ガスを用
いるが、金属アルコキシドと反応しないガスであること
が必要である。ここでいう相対湿度は反応系に導入する
ガスの温度における相対湿度である。また、温度につい
ては、反応系での水の凝結を防ぐために一般に供給ガス
温度より反応系の温度の方が高いことが好ましい。相対
湿度が３０チよシ低くなると、合成時間が長くなり、逆
に９８％以上の相対湿度では供給系内での水の凝結を防
ぐのが困難となる。

したがって、３０〜９８％の相対湿度を採用するが、好
ましくは相対湿度４０〜９５％である。

反応系にガスを流通させる方法としては、液中にガスを
バブリングしても、液表面にガスを導入する方法でもよ
く、その流通速度に関しても特に制限はなく、反応系の
スケールに対応させて適宜設定される。

（実施例） 以下、実施例によυ本発明を具体的に説明する。

本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない
。

実施例１ 室温において、テトラエトキシシラン（ｓｌ（ｏＣ２Ｈ
５）４）１００重量部とエタノール２２重量部をよく混
合し、この溶液にエタノール２２重量部、水８．６重量
部（テトラエトキシシランに対するモル比１　）、　Ｈ
（Ｊｏ、　２重量部（テトラエトキシシランに対するモ
ル比０．０１）の混合溶液を加え、攪拌した後、８０℃
で１時間還流した。この後５０℃の反応系にガス温度２
５℃、相対湿度５０％の空気を流通させた。９６時間後
に曳糸性を示すような粘稠な溶液が得られた。

比較例１ 実施例１と同様の手順で還流した後、５０°Ｇにおいて
反応系に相対湿度０．１％の窒素を流通させた。その結
果、２４０時間経ても曳糸性を示すような粘稠な溶液は
得られなかった。

比較例２ 実施例１と同様の手順で、テトラエトキシシラン１モル
に対して水１．５モルの割合で混合し、還流した後、５
０℃において反応系に相対湿度０゜ｌチの窒素を流通さ
せた。その結果、２４０時間経ても曳糸性を示すような
粘稠な溶液は得られなかった。

実施例２ 実施例１と同様の手順で、テトラエトキシシラン１モル
に対して水１．５モルの割合で混合し、還流した後、５
０℃において反応系にガス温度２５℃、相対湿度６０チ
の空気を流通させる。６０時間後に曳全性を示すような
粘稠な溶液が得られた。

実施例３ 実施例１と同様の手順で、反応系にガス温度２５℃、相
対湿度５０チの窒素を流通させた。９７時間後に粘稠な
溶液が得られた。

比較例３ 実施例２で還流操作まで終えた反応液をビーカーに移し
、室温２５℃、相対湿度６０チの大気中に放置した。曳
糸性を示すような粘稠な溶液を得るのに４８０時間もの
長時間を要した。

比較例４ 比較例３同様ビーカーに移した反応液を５０℃、相対湿
度１２．８１（水蒸気圧Ｆｉｏ、０１６ｔｍ昭であシ、
２５℃での相対湿度５０％に相当する。）の恒温槽中に
放置し穴。曳糸性を示すような粘稠な溶液を得るのに２
４０時間もの長時間を要した。

（発明の効果） 本発明によれば、粘性発現時期の再現時期が良く、しか
も従来方法よりも粘性ゾルをはやく製造することができ
る。このため、膜状物、繊維、基板コーティング、塊状
物、各種形状のブロック体などを製造するための中間素
材として有用な粘性ゾルを容易に製造することが可能と
なる。

（ほか３名）′−を

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコンアルコキシドを主成分とする金属アルコキシド
   を加水分解させて粘稠な溶液を調製する方法において、
   酸性触媒の存在下金属アルコキシド１モルに対して０．
   ５〜２モルの水を添加して加水分解した後、反応糸に相
   対湿度３０〜９８％の気体を流通させることを特徴とす
   る金属アルコキシドからの粘性ゾルの製造方法。