JPH01257120A - 多孔質乾燥ゲルの製造方法 - Google Patents
多孔質乾燥ゲルの製造方法Info
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- JPH01257120A JPH01257120A JP63082981A JP8298188A JPH01257120A JP H01257120 A JPH01257120 A JP H01257120A JP 63082981 A JP63082981 A JP 63082981A JP 8298188 A JP8298188 A JP 8298188A JP H01257120 A JPH01257120 A JP H01257120A
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- Japan
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/157—After-treatment of gels
- C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
- C01B33/1585—Dehydration into aerogels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
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。
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、特にシリコンアルコキシ
ドを出発原料として製造される多孔質乾燥ゲルの製造方
法に関するものである。
ドを出発原料として製造される多孔質乾燥ゲルの製造方
法に関するものである。
従来のシリコンアルコキシドを原料とするゲル体は乾燥
、熱処理後ガラス化することを目的として製造されてき
た。
、熱処理後ガラス化することを目的として製造されてき
た。
従来技術では、最終的に熱処理後ゲル体を無孔化するこ
とを目的としており、製造工程中の多孔質ゲル体を利用
するものではなかった。
とを目的としており、製造工程中の多孔質ゲル体を利用
するものではなかった。
このため、従来技術によってその工程中で得られる多孔
質ゲル体は、これを直接利用しようとした場合、次のよ
うな問題点がある。
質ゲル体は、これを直接利用しようとした場合、次のよ
うな問題点がある。
ゾル−ゲル法で得られる多孔質ゲル体は一般に強度が小
さいため、これを直接利用する場合、なんらかの剛性体
によって補強して使用する必要がある。
さいため、これを直接利用する場合、なんらかの剛性体
によって補強して使用する必要がある。
しかしウェットゲルを利用する場合には、ゲル体が経時
的に体積収縮を生じ剛体との剥離、あるいはゲル体にク
ラックが生じるといった問題がある。
的に体積収縮を生じ剛体との剥離、あるいはゲル体にク
ラックが生じるといった問題がある。
また剛体中あるいは剛体上に形成されたウェットゲルを
乾燥（ドライ）ゲルにして利用しようすると場合、ウェ
ットゲルからドライゲルヘの過程において体積収縮が大
きく、この場合にも、剛体との剥離、ゲル体のクラック
発生等の問題がある。
乾燥（ドライ）ゲルにして利用しようすると場合、ウェ
ットゲルからドライゲルヘの過程において体積収縮が大
きく、この場合にも、剛体との剥離、ゲル体のクラック
発生等の問題がある。
以上のことから、ゾル−ゲル法によって得られる多孔質
ゲル体を直接利用することはこれまでできなかった。
ゲル体を直接利用することはこれまでできなかった。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、ウェッ
トゲルに対して体積収縮が起らず、クラックが発生しな
い乾燥ゲルを得ることができる多孔質乾燥ゲルの製造方
法を提供することを目的とするものである。
トゲルに対して体積収縮が起らず、クラックが発生しな
い乾燥ゲルを得ることができる多孔質乾燥ゲルの製造方
法を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的達成す
るために実験した結果本発明者は、ウェットゲルとして
、シリコンアルコキシドの一種であるテトラエトキシシ
ランの加水分解生成物（ゾル）に、シリカ微粒子（粒径
５０ｎｍ）を添加し、液のＰＨを４．０以下、好ましく
は２．０〜３，０、温度５〜１０℃に制御して合成され
たものを用い、これを液体ＣＯ２で洗浄してゲル体中の
揮発成分を液体ＣＯ２で置換した後、ＣＯ□の超臨界状
態を経て液体ＣＯ２を除去することにより、ウェットゲ
ルに対して体積収縮が起らず、クラックが発生しない乾
燥ゲルを得られることを発見した。
るために実験した結果本発明者は、ウェットゲルとして
、シリコンアルコキシドの一種であるテトラエトキシシ
ランの加水分解生成物（ゾル）に、シリカ微粒子（粒径
５０ｎｍ）を添加し、液のＰＨを４．０以下、好ましく
は２．０〜３，０、温度５〜１０℃に制御して合成され
たものを用い、これを液体ＣＯ２で洗浄してゲル体中の
揮発成分を液体ＣＯ２で置換した後、ＣＯ□の超臨界状
態を経て液体ＣＯ２を除去することにより、ウェットゲ
ルに対して体積収縮が起らず、クラックが発生しない乾
燥ゲルを得られることを発見した。
上記テトラエトキシシランに替えてテトラメトキシシラ
ンでもよいが、加水分解、縮合反応の速さの点からテト
ラエトキシシランを用いるので望ましい。このテトラエ
トキシシラン（シリコンアルコキシド）を激しく撹拌し
ながらこれにＨＣＩ水溶液を添加する。３０分間撹拌し
て反応させた後、シリカ微粒子を添加する。このシリカ
微粒子の添加量はゲル体の孔径を決定する要因の一つで
ある。得られたシリカ微粒子含有ゾルに２０ＫＨｚの超
音波を３０分間以上印加し、シリカ微粒子を分散させる
。このゾル液を遠心分離器にかけて巨大粒子を除く。得
られたゾル液のＰＨを４．０以下に調整し、ゲル化させ
る。この際、ＰＨを４．０より大きくすると、ゲル体中
にシリカ粒子が分散した構成をとるのに対して、本発明
の条件では、添加シリカ微粒子はアルコキシドの反応物
によって粒成長が生じ、それと同時にシリカ粒子による
骨格構造が形成される。この構成の形成によって、ウェ
ットゲルをその多孔質構造を変化させることなくドライ
ゲルへ以下述べる方法によって変えることが可能となる
。
ンでもよいが、加水分解、縮合反応の速さの点からテト
ラエトキシシランを用いるので望ましい。このテトラエ
トキシシラン（シリコンアルコキシド）を激しく撹拌し
ながらこれにＨＣＩ水溶液を添加する。３０分間撹拌し
て反応させた後、シリカ微粒子を添加する。このシリカ
微粒子の添加量はゲル体の孔径を決定する要因の一つで
ある。得られたシリカ微粒子含有ゾルに２０ＫＨｚの超
音波を３０分間以上印加し、シリカ微粒子を分散させる
。このゾル液を遠心分離器にかけて巨大粒子を除く。得
られたゾル液のＰＨを４．０以下に調整し、ゲル化させ
る。この際、ＰＨを４．０より大きくすると、ゲル体中
にシリカ粒子が分散した構成をとるのに対して、本発明
の条件では、添加シリカ微粒子はアルコキシドの反応物
によって粒成長が生じ、それと同時にシリカ粒子による
骨格構造が形成される。この構成の形成によって、ウェ
ットゲルをその多孔質構造を変化させることなくドライ
ゲルへ以下述べる方法によって変えることが可能となる
。
すなわち、得られたウェットゲルを液体ＣＯ□によって
十分に洗浄し、ゲル体中の揮発成分と液体ＣＯ２とを置
換する。その後ＣＯ２の超臨界条件へゲル体を置き、ゲ
ル体中の液体ＣＯ２を速やかに除去する。
十分に洗浄し、ゲル体中の揮発成分と液体ＣＯ２とを置
換する。その後ＣＯ２の超臨界条件へゲル体を置き、ゲ
ル体中の液体ＣＯ２を速やかに除去する。
以上の操作によってウェットゲルと同体積であり、クラ
ックの無い乾燥ゲルを得ることができる。
ックの無い乾燥ゲルを得ることができる。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例１
激しく撹拌したテトラエトキシシラン２０ｇ中に、０．
０５ＮＨ（ｌ水溶液１４．１ｍｌを添加した。３０分間
撹拌した後、日本Ａｅｒｕｓｉｌ製シリカ微粒子０Ｘ−
５０を７．０ｇ添加した。
０５ＮＨ（ｌ水溶液１４．１ｍｌを添加した。３０分間
撹拌した後、日本Ａｅｒｕｓｉｌ製シリカ微粒子０Ｘ−
５０を７．０ｇ添加した。
このゾル液を５℃に保持しながら２０ＫＨｚの超音波を
３０分印加し、１００ＯＧの遠心器で巨大粒子を除いた
。次に０．５ＮＨ３水溶液でＰＨを２．５に調整した後
、５℃、５０時間保持してゲル化させた。得られたゲル
を、住友重機製５ＣＥ−５００超臨界抽出装置内で５℃
、１５０ｋｇ／ｃｊ、液体ＣＯ２、流ｆｆｉ ５ 、０
ｋｇ ／ ｈｒ。
３０分印加し、１００ＯＧの遠心器で巨大粒子を除いた
。次に０．５ＮＨ３水溶液でＰＨを２．５に調整した後
、５℃、５０時間保持してゲル化させた。得られたゲル
を、住友重機製５ＣＥ−５００超臨界抽出装置内で５℃
、１５０ｋｇ／ｃｊ、液体ＣＯ２、流ｆｆｉ ５ 、０
ｋｇ ／ ｈｒ。
１０時間洗浄後、同装置内において、４０℃に昇温し、
その後、大気圧まで減圧し、液体ｃＯ２を除去した。得
られた乾燥ゲル体は孔径がおよそ１０００〜７００ ｔ
ｖの多孔質体であった。得られたゲル体の破面の粒子構
造のＳＥＭ写真を第１図に示す。
その後、大気圧まで減圧し、液体ｃＯ２を除去した。得
られた乾燥ゲル体は孔径がおよそ１０００〜７００ ｔ
ｖの多孔質体であった。得られたゲル体の破面の粒子構
造のＳＥＭ写真を第１図に示す。
実施例２
激しく撹拌したテトラエトキシシラン２０ｇ中に、０．
０５ＮＨＣｆＩ水溶液１４．１ｍｌを添加した。３０分
間撹拌した後、日本Ａｅｒｕｓｉｌ製シリカ粒子０Ｘ−
５０を７．０ｇｆＡ加した。このゾル液を５℃に保持し
ながら２０ＫＨｚの超音波を３０分間印加し、１００Ｏ
Ｇの遠心器で巨大粒子を除いた。０．５ＮＮＨ３水溶液
でＰＨを４．６に調整した後、５℃、１０時間保持して
ゲル化させた。得られたゲルを、住友重機製５ＣＥ−５
００超臨界抽出装置内で、５℃、１５０ｋｇ／ｃ♂、液
体ＣＯ２、流ｍ ５ 、 Ｏｋｇ／ ｈｒ、１０時間
洗浄後、同装置内において、４０℃に昇温後、大気圧ま
で減圧し、液体ＣＯ２を除去した。得られた乾燥ゲル体
は、孔径がおよそ６００ ｎｍ以下の多孔質体であった
。またこのときのゲル体は乾燥処理中に体積収縮が発生
した。
０５ＮＨＣｆＩ水溶液１４．１ｍｌを添加した。３０分
間撹拌した後、日本Ａｅｒｕｓｉｌ製シリカ粒子０Ｘ−
５０を７．０ｇｆＡ加した。このゾル液を５℃に保持し
ながら２０ＫＨｚの超音波を３０分間印加し、１００Ｏ
Ｇの遠心器で巨大粒子を除いた。０．５ＮＮＨ３水溶液
でＰＨを４．６に調整した後、５℃、１０時間保持して
ゲル化させた。得られたゲルを、住友重機製５ＣＥ−５
００超臨界抽出装置内で、５℃、１５０ｋｇ／ｃ♂、液
体ＣＯ２、流ｍ ５ 、 Ｏｋｇ／ ｈｒ、１０時間
洗浄後、同装置内において、４０℃に昇温後、大気圧ま
で減圧し、液体ＣＯ２を除去した。得られた乾燥ゲル体
は、孔径がおよそ６００ ｎｍ以下の多孔質体であった
。またこのときのゲル体は乾燥処理中に体積収縮が発生
した。
得られたゲル体Ｑ破面の粒子構造のＳＥＭ写真を第２図
に示す。
に示す。
実施例３
実施例１の条件でシリカ微粒子０Ｘ−５０を１４ｇ添加
した。得られた乾燥ゲル体は８００〜４００ ｎｉの孔
径を有していた。
した。得られた乾燥ゲル体は８００〜４００ ｎｉの孔
径を有していた。
本発明によって多孔質乾燥ゲルは、その処理工程中にお
いて、温度は最高４０℃であり、強酸、強塩基または、
有毒な薬品を使用しない。
いて、温度は最高４０℃であり、強酸、強塩基または、
有毒な薬品を使用しない。
従って、原料ゾル液に、さまざまの有機機能性分子やバ
クテリアなどを添加した後、本発明方法によって機能物
質をその活性を損なわないまま乾燥ゲル体中に担持する
ことが可能である。
クテリアなどを添加した後、本発明方法によって機能物
質をその活性を損なわないまま乾燥ゲル体中に担持する
ことが可能である。
このため、例えば、イオン感応有機物質を用いたイオン
センサや、バイオリアクタ中のバクテリアの担体などを
はじめとした極めて利用価値の高い高機能ゲル材料を得
ることができる。
センサや、バイオリアクタ中のバクテリアの担体などを
はじめとした極めて利用価値の高い高機能ゲル材料を得
ることができる。
第１図、第２図は異なる実施例によって得られたゲル体
の破面の粒子構造を示す写真である。 出願人 株式会社 小 松 製 作 所代理人 弁
理士 米 原 正 章
の破面の粒子構造を示す写真である。 出願人 株式会社 小 松 製 作 所代理人 弁
理士 米 原 正 章
Claims (1)
- テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のシリ
コンアルコキシドの加水分解生成物（ゾル）に、シリカ
微粒子を添加し、液のＰＨを４．０以下に設定してウェ
ットゲルを生成し、このウェットゲルを液体ＣＯ＿２で
洗浄してゲル体中の揮発成分を液体ＣＯ＿２で置換した
後ＣＯ＿２の超臨界状態を経て液体ＣＯ＿２をゲル体中
から除去するようにしたことを特徴とする多孔質乾燥ゲ
ルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082981A JPH01257120A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多孔質乾燥ゲルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082981A JPH01257120A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多孔質乾燥ゲルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257120A true JPH01257120A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13789395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63082981A Pending JPH01257120A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多孔質乾燥ゲルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257120A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005042402A1 (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Ngk Insulators, Ltd. | 分散粒子を含む無機系多孔質体 |
| GB2452552A (en) * | 2007-09-08 | 2009-03-11 | Univ Sheffield Hallam | Corrosion-inhibiting sol-gel coating |
| JP2012056787A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | 乾燥ゲルの製造方法とシリカガラスの製造方法 |
| CN110553470A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种用于制备超低密度气凝胶的超临界干燥方法及由该方法制得的产品 |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63082981A patent/JPH01257120A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005042402A1 (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Ngk Insulators, Ltd. | 分散粒子を含む無機系多孔質体 |
| GB2452552A (en) * | 2007-09-08 | 2009-03-11 | Univ Sheffield Hallam | Corrosion-inhibiting sol-gel coating |
| JP2012056787A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | 乾燥ゲルの製造方法とシリカガラスの製造方法 |
| CN110553470A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种用于制备超低密度气凝胶的超临界干燥方法及由该方法制得的产品 |
| CN110553470B (zh) * | 2019-09-20 | 2021-08-20 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种用于制备超低密度气凝胶的超临界干燥方法及由该方法制得的产品 |
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