JPH04281018A - シリカアルミナ多孔質繊維の製造方法 - Google Patents
シリカアルミナ多孔質繊維の製造方法Info
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- JPH04281018A JPH04281018A JP3860691A JP3860691A JPH04281018A JP H04281018 A JPH04281018 A JP H04281018A JP 3860691 A JP3860691 A JP 3860691A JP 3860691 A JP3860691 A JP 3860691A JP H04281018 A JPH04281018 A JP H04281018A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温触媒担体に好適な
高温下でも高い比表面積を維持しうるシリカアルミナ多
孔質繊維の製造方法に関するものである。更に詳しくは
、アルミニウムアルコキシドを化学的に改質し、シリコ
ンアルコキシドあるいはその誘導体から得られるゲル繊
維を焼成してシリカアルミナ繊維を得る方法において、
ゲル繊維の焼成前に水蒸気処理をすることにより、多孔
質のシリカアルミナ繊維を製造する方法に関するもので
ある。
高温下でも高い比表面積を維持しうるシリカアルミナ多
孔質繊維の製造方法に関するものである。更に詳しくは
、アルミニウムアルコキシドを化学的に改質し、シリコ
ンアルコキシドあるいはその誘導体から得られるゲル繊
維を焼成してシリカアルミナ繊維を得る方法において、
ゲル繊維の焼成前に水蒸気処理をすることにより、多孔
質のシリカアルミナ繊維を製造する方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、化学プロセスに使用されてきた触
媒は、通常、600℃以下の温度に耐性であるなら通常
の化学プロセスに支障を生じることは特になかったため
セラミックス触媒が一般的に使用されても特にその耐熱
性は問題にならなかったが、近年、高温化学プロセスを
伴う装置、特に、触媒燃焼器は、ガスタービン、ボイラ
ー、ジェットエンジンなどの応用が期待され、NOX
発生の低減化、燃焼効率の向上等の要請から、1000
℃以上の高温環境に耐性のセラミックスが使用されるよ
うになってきている。
媒は、通常、600℃以下の温度に耐性であるなら通常
の化学プロセスに支障を生じることは特になかったため
セラミックス触媒が一般的に使用されても特にその耐熱
性は問題にならなかったが、近年、高温化学プロセスを
伴う装置、特に、触媒燃焼器は、ガスタービン、ボイラ
ー、ジェットエンジンなどの応用が期待され、NOX
発生の低減化、燃焼効率の向上等の要請から、1000
℃以上の高温環境に耐性のセラミックスが使用されるよ
うになってきている。
【0003】このようなセラミックスは、例えば、所望
の組成、形状を得るために、種々の金属酸化物等の粉末
を適宜配合混合、成形、そして焼成して製造される。し
かし、この方法では出発原料粉末自体の比表面積が低い
ため高温焼成により一層比表面積が低下し、効率の高い
触媒とは言えなかった。
の組成、形状を得るために、種々の金属酸化物等の粉末
を適宜配合混合、成形、そして焼成して製造される。し
かし、この方法では出発原料粉末自体の比表面積が低い
ため高温焼成により一層比表面積が低下し、効率の高い
触媒とは言えなかった。
【0004】そこで、より比表面積の高いセラミックス
を製造するために出発原料を粉末に代えて金属アルコキ
シド、例えば、アルミニウムアルコキシドやバリウムア
ルコキシドを混合加水分解して形成したゲルを焼成する
ゾル・ゲル法が、INTERNATIONAL SYM
POSIUM ON FINE CERAMICS A
RITA ’87に「高温触媒燃焼においける耐熱性触
媒材料の開発」と題した荒井弘道の文献に記載されてい
る。
を製造するために出発原料を粉末に代えて金属アルコキ
シド、例えば、アルミニウムアルコキシドやバリウムア
ルコキシドを混合加水分解して形成したゲルを焼成する
ゾル・ゲル法が、INTERNATIONAL SYM
POSIUM ON FINE CERAMICS A
RITA ’87に「高温触媒燃焼においける耐熱性触
媒材料の開発」と題した荒井弘道の文献に記載されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ゲ
ル・ゾル法では、粉末として生成するために一体化させ
るためには再形成が必要であること、また、燃焼触媒と
して最も一般的な使用温度である1200℃付近での比
表面積が、せいぜい50〜60g/m2 と小さく、尚
比表面積が十分に大きいとはいえなかった。
ル・ゾル法では、粉末として生成するために一体化させ
るためには再形成が必要であること、また、燃焼触媒と
して最も一般的な使用温度である1200℃付近での比
表面積が、せいぜい50〜60g/m2 と小さく、尚
比表面積が十分に大きいとはいえなかった。
【0006】本発明は、以上の問題点を解決し、ゾル・
ゲル法により高温下で高い比表面積を有し、かつ繊維状
で幾何学的表面積も大きく、モジュール化も容易なシリ
カアルミナ多孔質繊維の製造方法を提供することを解決
課題とするものである。
ゲル法により高温下で高い比表面積を有し、かつ繊維状
で幾何学的表面積も大きく、モジュール化も容易なシリ
カアルミナ多孔質繊維の製造方法を提供することを解決
課題とするものである。
【0007】また、従来より知られている触媒担体用の
セラミックス繊維も、その比表面積が低いものであった
り、また、高いものであっても高温下での比表面積の保
持の困難なものであった。本発明は、その解決をも意図
するものである。
セラミックス繊維も、その比表面積が低いものであった
り、また、高いものであっても高温下での比表面積の保
持の困難なものであった。本発明は、その解決をも意図
するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
アルコキシドとシリコンアルコキシドからシリカアルミ
ナ繊維を製造する方法において、アルミニウムアルコキ
シドと活性水素を有する化合物との反応混合物を焼成後
のセラミックス中のシリカ含有量が30重量%以下とな
る量のシリコンアルコキシド及び/またはその誘導体と
混合し、この混合したものを加水分解してゾルを形成し
、該ゾルを紡糸してゲル繊維とした後、水蒸気処理し、
その後この水蒸気処理されたゲル繊維を焼成することを
特徴とするシリカアルミナ多孔質繊維の製造方法であり
、これにより上記課題を解することができる。
アルコキシドとシリコンアルコキシドからシリカアルミ
ナ繊維を製造する方法において、アルミニウムアルコキ
シドと活性水素を有する化合物との反応混合物を焼成後
のセラミックス中のシリカ含有量が30重量%以下とな
る量のシリコンアルコキシド及び/またはその誘導体と
混合し、この混合したものを加水分解してゾルを形成し
、該ゾルを紡糸してゲル繊維とした後、水蒸気処理し、
その後この水蒸気処理されたゲル繊維を焼成することを
特徴とするシリカアルミナ多孔質繊維の製造方法であり
、これにより上記課題を解することができる。
【0009】本発明は、上記組成の金属アルコキシドを
含む混合物を加水分解により生成したゾルを紡糸した後
、水蒸気処理を施すことにより、ゲル繊維に多孔性を生
成、保持させると、このゲル繊維を焼成してもゲル状態
の多孔性を維持することができ、高比表面積のシリカア
ルミナ多孔質繊維を得ることができるものである。
含む混合物を加水分解により生成したゾルを紡糸した後
、水蒸気処理を施すことにより、ゲル繊維に多孔性を生
成、保持させると、このゲル繊維を焼成してもゲル状態
の多孔性を維持することができ、高比表面積のシリカア
ルミナ多孔質繊維を得ることができるものである。
【0010】前記加水分解される混合物は、少なくとも
アルミニウムアルコキシドおよびシリコンアルコキシド
から生成されるゾルの組成金属となる両金属アルコキシ
ド、およびアルミニウムアルコキシドとの反応混合物を
生成するための該活性水素を有する化合物を含有すれば
、他の任意の成分、例えば、有機溶媒、水、任意の添加
剤、例えば、塩酸等の無機酸等の触媒、他のゾル組成金
属材料、結晶制御剤等を含有することができる。
アルミニウムアルコキシドおよびシリコンアルコキシド
から生成されるゾルの組成金属となる両金属アルコキシ
ド、およびアルミニウムアルコキシドとの反応混合物を
生成するための該活性水素を有する化合物を含有すれば
、他の任意の成分、例えば、有機溶媒、水、任意の添加
剤、例えば、塩酸等の無機酸等の触媒、他のゾル組成金
属材料、結晶制御剤等を含有することができる。
【0011】本発明で用いられるアルミニウムアルコキ
シドは、一般式(RO)3 Al (R:アルキル基)
で表わされるものであり、具体的にはRはメチル、エチ
ル、n−プロピル、 iso−プロピル、n−ブチル、
iso −ブチル、sec −ブチル、tert−ブチ
ル等がある。
シドは、一般式(RO)3 Al (R:アルキル基)
で表わされるものであり、具体的にはRはメチル、エチ
ル、n−プロピル、 iso−プロピル、n−ブチル、
iso −ブチル、sec −ブチル、tert−ブチ
ル等がある。
【0012】また、アルミニウムアルコキシドと反応さ
せる活性水素を有する化合物とは、一般に有機化合物中
の水素原子が酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子と結合
しており、通常の水素−炭素結合より反応性が強いとい
う特徴を持つものである。本発明にいう活性水素を有す
る化合物とは、前述の条件を満たし、かつ出発原料であ
るアルミニウムアルコキシドに対して反応性を有するも
のであり、D.C.Bradley, R.C.Meh
rotra and D.P.Gaur著”Matal
Alkoxides” p149〜298に列挙され
た化合物が相当する。
せる活性水素を有する化合物とは、一般に有機化合物中
の水素原子が酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子と結合
しており、通常の水素−炭素結合より反応性が強いとい
う特徴を持つものである。本発明にいう活性水素を有す
る化合物とは、前述の条件を満たし、かつ出発原料であ
るアルミニウムアルコキシドに対して反応性を有するも
のであり、D.C.Bradley, R.C.Meh
rotra and D.P.Gaur著”Matal
Alkoxides” p149〜298に列挙され
た化合物が相当する。
【0013】具体的には、モノエタノールアミン、モノ
n−プロパノールアミン、モノ iso−ブロパノール
アミン、ジエタノールアミン、ジ iso−プロパノー
ルアミン、トリエタノールアミン、トリ iso−プロ
パノールアミンに代表されるアルカノールアミン化合物
;アセチルアセトン、アセト酢酸エチルに代表されるβ
−ジケトン化合物;エチレングリコール、ジエチレング
リコールに代表されるグリコール化合物;の他、有機酸
、フェノール、チオール、アミン類等が列挙されるが、
加水分解速度の調整という面で、アルカノールアミン化
合物、β−ジケトン化合物が特に好ましい。さらに、こ
の中でもアルカノールアミン化合物としてはトリエタノ
ールアミンが、β−ジケトン化合物としてはアセト酢酸
エチル等のβ−ケトン酸エステル類が特に好ましい。
n−プロパノールアミン、モノ iso−ブロパノール
アミン、ジエタノールアミン、ジ iso−プロパノー
ルアミン、トリエタノールアミン、トリ iso−プロ
パノールアミンに代表されるアルカノールアミン化合物
;アセチルアセトン、アセト酢酸エチルに代表されるβ
−ジケトン化合物;エチレングリコール、ジエチレング
リコールに代表されるグリコール化合物;の他、有機酸
、フェノール、チオール、アミン類等が列挙されるが、
加水分解速度の調整という面で、アルカノールアミン化
合物、β−ジケトン化合物が特に好ましい。さらに、こ
の中でもアルカノールアミン化合物としてはトリエタノ
ールアミンが、β−ジケトン化合物としてはアセト酢酸
エチル等のβ−ケトン酸エステル類が特に好ましい。
【0014】この活性水素を有する化合物の使用量は、
β−ジケトン化合物以外については、アルミニウムアル
コキシド1モルに対して活性水素のモル数で0.6 〜
2.7 モルの範囲で使用する。アセチルアセトン、ア
セト酢酸エチル等のβ−ジケトン化合物はエノール型で
反応に関与するため活性水素の数は1分子中1個と数え
るがβ−ジケトン化合物類、特にアセト酢酸エチルのよ
うなβ−ケトン酸エステルの場合はアルミニウムのアル
コキシドを安定化する能力に優れ、活性水素のモル数、
すなわち分子のモル数で 0.2〜1.5 モルの範囲
の使用量で充分効果がある。
β−ジケトン化合物以外については、アルミニウムアル
コキシド1モルに対して活性水素のモル数で0.6 〜
2.7 モルの範囲で使用する。アセチルアセトン、ア
セト酢酸エチル等のβ−ジケトン化合物はエノール型で
反応に関与するため活性水素の数は1分子中1個と数え
るがβ−ジケトン化合物類、特にアセト酢酸エチルのよ
うなβ−ケトン酸エステルの場合はアルミニウムのアル
コキシドを安定化する能力に優れ、活性水素のモル数、
すなわち分子のモル数で 0.2〜1.5 モルの範囲
の使用量で充分効果がある。
【0015】アルカノールアミン類は水酸基の水素原子
がアルミニウムアルコキシドとの反応に関与するため、
1分子中の活性水素の数はモノアルカノールアミンでは
1個、ジアルカノールアミンでは2個、トリアルカノー
ルアミンでは3個とそれぞれ数える。この活性水素を有
する化合物の使用量が上記の範囲にあるときには、加水
分解時にアルミニウムアルコキシドの加水分解速度の調
整が十分に行われて、紡糸操作に適した粘性を有するゾ
ルが得られる。
がアルミニウムアルコキシドとの反応に関与するため、
1分子中の活性水素の数はモノアルカノールアミンでは
1個、ジアルカノールアミンでは2個、トリアルカノー
ルアミンでは3個とそれぞれ数える。この活性水素を有
する化合物の使用量が上記の範囲にあるときには、加水
分解時にアルミニウムアルコキシドの加水分解速度の調
整が十分に行われて、紡糸操作に適した粘性を有するゾ
ルが得られる。
【0016】この活性水素を有する化合物の使用量が上
記範囲より少ない場合、アルミニウムアルコキシドの加
水分解速度の調整が十分に行なわれず、加水分解時に反
応が急激に進行し、粉末状の沈殿物が析出し、紡糸操作
に適した粘性を有するゾルの合成は不可能である。一方
、使用量が上記範囲より多い場合、加水分解のアルコー
ル、有機溶媒の系外除去後、粘性を有するゾルは得られ
るものの、紡糸操作後も加水分解に対して安定であるた
めゲル化速度が極めて遅く、ゲルファイバーの形状保持
が困難となり実用的でなくなる。
記範囲より少ない場合、アルミニウムアルコキシドの加
水分解速度の調整が十分に行なわれず、加水分解時に反
応が急激に進行し、粉末状の沈殿物が析出し、紡糸操作
に適した粘性を有するゾルの合成は不可能である。一方
、使用量が上記範囲より多い場合、加水分解のアルコー
ル、有機溶媒の系外除去後、粘性を有するゾルは得られ
るものの、紡糸操作後も加水分解に対して安定であるた
めゲル化速度が極めて遅く、ゲルファイバーの形状保持
が困難となり実用的でなくなる。
【0017】アルミニウムアルコキシドと活性水素を有
する化合物を反応させるのは、両者を常温ないし加温下
に混合することにより行うことができるが、その反応は
混和性、反応の均一性の面から有機溶媒存在下で行うの
が好ましい。もっとも、有機溶媒が存在しなくても反応
は可能である。ここで用いる有機溶媒としてはアルミニ
ウムアルコキシドを溶解するものが好ましく、具体的に
は iso−プロパノール、 sec−ブタノール等に
代表されるアルコール類、トルエン、ベンゼン、キシレ
ン等に代表される芳香族系炭化水素、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルホルムアミド、四塩化炭素等が例示される
が、溶解度の観点からアルコール類が好ましい。
する化合物を反応させるのは、両者を常温ないし加温下
に混合することにより行うことができるが、その反応は
混和性、反応の均一性の面から有機溶媒存在下で行うの
が好ましい。もっとも、有機溶媒が存在しなくても反応
は可能である。ここで用いる有機溶媒としてはアルミニ
ウムアルコキシドを溶解するものが好ましく、具体的に
は iso−プロパノール、 sec−ブタノール等に
代表されるアルコール類、トルエン、ベンゼン、キシレ
ン等に代表される芳香族系炭化水素、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルホルムアミド、四塩化炭素等が例示される
が、溶解度の観点からアルコール類が好ましい。
【0018】一方、上記した反応混合物と混合するシリ
コンアルコキシドは、一般式(RO)4 Si(R:ア
ルキル基)で表わされるものであり、具体的にはRはメ
チル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、 iso−
ブチル、 sec−ブチル、tert−ブチル等がある
。シリコンアルコキシドの誘導体は、前述のシリコンア
ルコキシドを、シリコンアルコキシドに対して4モル倍
以下の水で部分的に加水分解を行ったもの、あらかじめ
重縮合反応の進んだオリゴマー等がある。
コンアルコキシドは、一般式(RO)4 Si(R:ア
ルキル基)で表わされるものであり、具体的にはRはメ
チル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、 iso−
ブチル、 sec−ブチル、tert−ブチル等がある
。シリコンアルコキシドの誘導体は、前述のシリコンア
ルコキシドを、シリコンアルコキシドに対して4モル倍
以下の水で部分的に加水分解を行ったもの、あらかじめ
重縮合反応の進んだオリゴマー等がある。
【0019】このシリコンアルコキシド及び/又はその
誘導体の使用量は、焼成後のセラミックス中のシリカ含
有量が30重量%以下となる量とする。その使用量が焼
成後のセラミックス中のシリカ含有量が30重量%を越
える量となる場合には、得られるシリカアルミナ繊維は
耐熱性が著しく低下し、後述する高温下での高比表面積
の保持が困難となる。また、シリカ源を添加しない純粋
なアルミナ系の場合、α−アルミナへの結晶転移及び粒
成長が比較的低温でおこり、やはり高温下での高比表面
積の保持が困難でとなる。
誘導体の使用量は、焼成後のセラミックス中のシリカ含
有量が30重量%以下となる量とする。その使用量が焼
成後のセラミックス中のシリカ含有量が30重量%を越
える量となる場合には、得られるシリカアルミナ繊維は
耐熱性が著しく低下し、後述する高温下での高比表面積
の保持が困難となる。また、シリカ源を添加しない純粋
なアルミナ系の場合、α−アルミナへの結晶転移及び粒
成長が比較的低温でおこり、やはり高温下での高比表面
積の保持が困難でとなる。
【0020】アルミニウムアルコキシドと活性水素を有
する化合物との反応混合物をシリコンアルコキシド及び
/又はその誘導体と混合させた混合物を加水分解するさ
いに用いる水の使用量は、アルミニウムアルコキシド、
シリコンアルコキシド、後述するように、他の金属アル
コキシドも含めて、全アルコキシド1モルに対して0.
5〜2.0モルの範囲で使用する。シリコンアルコキシ
ドの誘導体として、あらかじめ重縮合反応の進んだオリ
ゴマーを使用する場合も、オリゴマーを1分子として取
り扱って上記範囲内の水を使用する。また、シリコンア
ルコキシドの誘導体として、シリコンアルコキシドに対
して4モル倍以下の水で部分的に加水分解を行ったもの
を使用する場合は、この部分的に加水分解する際の水の
使用量も計算に入れてアルミニウムアルコキシド、出発
物質のシリコンアルコキシド等全アルコキシド1モルに
対して上記範囲内の加水分解水量となるように水を追添
加する。
する化合物との反応混合物をシリコンアルコキシド及び
/又はその誘導体と混合させた混合物を加水分解するさ
いに用いる水の使用量は、アルミニウムアルコキシド、
シリコンアルコキシド、後述するように、他の金属アル
コキシドも含めて、全アルコキシド1モルに対して0.
5〜2.0モルの範囲で使用する。シリコンアルコキシ
ドの誘導体として、あらかじめ重縮合反応の進んだオリ
ゴマーを使用する場合も、オリゴマーを1分子として取
り扱って上記範囲内の水を使用する。また、シリコンア
ルコキシドの誘導体として、シリコンアルコキシドに対
して4モル倍以下の水で部分的に加水分解を行ったもの
を使用する場合は、この部分的に加水分解する際の水の
使用量も計算に入れてアルミニウムアルコキシド、出発
物質のシリコンアルコキシド等全アルコキシド1モルに
対して上記範囲内の加水分解水量となるように水を追添
加する。
【0021】水の使用量が 0.5モルよりも少ない場
合、加水分解生成アルコールの除去の後、及び系に有機
溶媒を使用した場合にはその除去の後には、粘性を有す
るゾルは得られるが、紡糸操作後ゲルファイバーの形状
保持が困難となり実用的でなくなる。一方、水の使用量
が 2.0モルより多い場合、加水分解時には反応が急
激に進行し、粉末状の沈殿物が析出したり、粘性ゾルが
得られたとしても、ゲル化が速く、紡糸可能な状態及び
時間が極めて短く、紡糸操作に適した粘性を有するゾル
の合成には適しない。また、上記観点より、より好まし
い加水分解の水の使用量は全アルコキシド1モルに対し
て 0.5〜1.5 モルの範囲である。
合、加水分解生成アルコールの除去の後、及び系に有機
溶媒を使用した場合にはその除去の後には、粘性を有す
るゾルは得られるが、紡糸操作後ゲルファイバーの形状
保持が困難となり実用的でなくなる。一方、水の使用量
が 2.0モルより多い場合、加水分解時には反応が急
激に進行し、粉末状の沈殿物が析出したり、粘性ゾルが
得られたとしても、ゲル化が速く、紡糸可能な状態及び
時間が極めて短く、紡糸操作に適した粘性を有するゾル
の合成には適しない。また、上記観点より、より好まし
い加水分解の水の使用量は全アルコキシド1モルに対し
て 0.5〜1.5 モルの範囲である。
【0022】前記混合物の加水分解を行う方法としては
、水に対して適当に溶解性を有する、あるいは水を溶解
する有機溶媒と水との混合物の添加による加水分解、空
気中の水分を利用した加水分解、水蒸気を含有したガス
を吹き込むことを利用した加水分解等が挙げられる。 活性水素を有する化合物としてモノエタノールアミン、
アセチルアセトンを使用した場合、空気中の水分を利用
した加水分解、又は水蒸気を含有したガスを吹き込むこ
とを利用した加水分解の方法を用いることが好ましい。 この場合、水に対して適当に溶解性を有する、あるいは
水を溶解する有機溶媒と水との混合物の添加による加水
分解では、水の濃度を極めて低濃度にしないと、加水分
解時に粉末状の沈殿物が析出し、紡糸操作に適した粘性
を有するゾルの工業的合成には適さない。活性水素を有
する化合物としてトリエタノールアミン、アセト酢酸エ
チルを使用した場合、加水分解の方法には特に制限はな
い。この観点からこの両化合物は特に好ましい化合物と
いえる。
、水に対して適当に溶解性を有する、あるいは水を溶解
する有機溶媒と水との混合物の添加による加水分解、空
気中の水分を利用した加水分解、水蒸気を含有したガス
を吹き込むことを利用した加水分解等が挙げられる。 活性水素を有する化合物としてモノエタノールアミン、
アセチルアセトンを使用した場合、空気中の水分を利用
した加水分解、又は水蒸気を含有したガスを吹き込むこ
とを利用した加水分解の方法を用いることが好ましい。 この場合、水に対して適当に溶解性を有する、あるいは
水を溶解する有機溶媒と水との混合物の添加による加水
分解では、水の濃度を極めて低濃度にしないと、加水分
解時に粉末状の沈殿物が析出し、紡糸操作に適した粘性
を有するゾルの工業的合成には適さない。活性水素を有
する化合物としてトリエタノールアミン、アセト酢酸エ
チルを使用した場合、加水分解の方法には特に制限はな
い。この観点からこの両化合物は特に好ましい化合物と
いえる。
【0023】また、この加水分解は、アルミニウムアル
コキシドと活性水素を有する化合物との反応で述べたの
と同様な理由により、有機溶媒の存在下で行うのが好ま
しい。そのための有機溶媒は、この加水分解の工程で添
加してもよいが、すでにアルミニウムアルコキシドと活
性水素を有する化合物との混合、反応を有機溶媒の存在
下で行ったもの、あるいはシリコンアルコキシドの部分
加水分解で有機溶媒の存在下で行ったものは、その有機
溶媒を含有している、シリコンアルコキシド及び/又は
その誘導体を混合させた混合物をそのまま加水分解の反
応に供してもよい。
コキシドと活性水素を有する化合物との反応で述べたの
と同様な理由により、有機溶媒の存在下で行うのが好ま
しい。そのための有機溶媒は、この加水分解の工程で添
加してもよいが、すでにアルミニウムアルコキシドと活
性水素を有する化合物との混合、反応を有機溶媒の存在
下で行ったもの、あるいはシリコンアルコキシドの部分
加水分解で有機溶媒の存在下で行ったものは、その有機
溶媒を含有している、シリコンアルコキシド及び/又は
その誘導体を混合させた混合物をそのまま加水分解の反
応に供してもよい。
【0024】本発明において使用する、アルミニウムア
ルコキシド、活性水素を有する化合物、シリコンアルコ
キシド及び/又はその誘導体、並びに水を混合させる順
序としては、水の添加以前にアルミニウムアルコキシド
と活性水素を有する化合物とが反応し、その反応混合物
にシリコンアルコキシド及び/又はその誘導体が共存す
る状況が整っておれば特に制限されるものではない。
ルコキシド、活性水素を有する化合物、シリコンアルコ
キシド及び/又はその誘導体、並びに水を混合させる順
序としては、水の添加以前にアルミニウムアルコキシド
と活性水素を有する化合物とが反応し、その反応混合物
にシリコンアルコキシド及び/又はその誘導体が共存す
る状況が整っておれば特に制限されるものではない。
【0025】上記の加水分解によりシリカアルミナ前駆
体ゾルが得られる。このゾルはある程度の粘性を有し、
曳糸性を有するが、これは紡糸をするのには濃度が低く
て不十分なので、適当に濃縮操作を行うことにより紡糸
可能な粘性ゾルが得られる。この濃縮操作は常圧蒸留で
も減圧蒸留でもどちらでもよい。この濃縮した粘性ゾル
を用いて適当な公知の手法により紡糸することができる
。
体ゾルが得られる。このゾルはある程度の粘性を有し、
曳糸性を有するが、これは紡糸をするのには濃度が低く
て不十分なので、適当に濃縮操作を行うことにより紡糸
可能な粘性ゾルが得られる。この濃縮操作は常圧蒸留で
も減圧蒸留でもどちらでもよい。この濃縮した粘性ゾル
を用いて適当な公知の手法により紡糸することができる
。
【0026】繊維状に成形されたゾルは空気中の水分、
あるいは水蒸気量を高めたり、ゲル化を促進する気体状
の触媒存在下で速やかにゲル化し、ゲル繊維が得られる
。このゲル繊維を何ら処理することなく、焼成した場合
、比表面積の低いセラミックス繊維しか得られず、高温
触媒担体に好適な高温下で高い比表面積を維持しうる多
孔質繊維にはなり得ない。
あるいは水蒸気量を高めたり、ゲル化を促進する気体状
の触媒存在下で速やかにゲル化し、ゲル繊維が得られる
。このゲル繊維を何ら処理することなく、焼成した場合
、比表面積の低いセラミックス繊維しか得られず、高温
触媒担体に好適な高温下で高い比表面積を維持しうる多
孔質繊維にはなり得ない。
【0027】この問題は、紡糸直後のゲル繊維に水蒸気
処理を施すことにより解決が可能となった。ここでいう
水蒸気処理とは、40℃以上の温度で行う加湿雰囲気下
の処理であり、40℃、相対湿度50%以上の雰囲気下
、すなわち40℃以上の温度領域で0.024kgH2
O/kg−dry air以上の絶対湿度雰囲気下
の処理を示す。処理時間を短縮するために、より好まし
くは温度60℃、相対湿度60%以上の雰囲気下、すな
わち60℃以上の温度領域で0.091kgH2 O/
kg−dry air以上の絶対湿度雰囲気下で行う
のがよい。
処理を施すことにより解決が可能となった。ここでいう
水蒸気処理とは、40℃以上の温度で行う加湿雰囲気下
の処理であり、40℃、相対湿度50%以上の雰囲気下
、すなわち40℃以上の温度領域で0.024kgH2
O/kg−dry air以上の絶対湿度雰囲気下
の処理を示す。処理時間を短縮するために、より好まし
くは温度60℃、相対湿度60%以上の雰囲気下、すな
わち60℃以上の温度領域で0.091kgH2 O/
kg−dry air以上の絶対湿度雰囲気下で行う
のがよい。
【0028】この水蒸気処理は、100℃以上の高圧水
蒸気の使用も当然可能であるが、大気圧下の高湿度雰囲
気下の処理で充分である。この処理時間は、アルミニウ
ムアルコキシドと反応させる活性水素を有する化合物の
種類、量によっても異なるが、活性水素を有する化合物
の種類、量が異なっても一般的な傾向としてシリカ含有
率が高くなる程、水蒸気処理の時間を長くする必要があ
る。この処理時間は温度、湿度の影響を受け一義的に決
定できないが、温度が高い程、また湿度が高い程短時間
の処理で可能であり、5分以上の処理で有効である。
蒸気の使用も当然可能であるが、大気圧下の高湿度雰囲
気下の処理で充分である。この処理時間は、アルミニウ
ムアルコキシドと反応させる活性水素を有する化合物の
種類、量によっても異なるが、活性水素を有する化合物
の種類、量が異なっても一般的な傾向としてシリカ含有
率が高くなる程、水蒸気処理の時間を長くする必要があ
る。この処理時間は温度、湿度の影響を受け一義的に決
定できないが、温度が高い程、また湿度が高い程短時間
の処理で可能であり、5分以上の処理で有効である。
【0029】この処理時間が短かすぎる場合、ゲルファ
イバー中での加水分解、重縮合の進行が不充分となり、
充分なマイクロポアの生成が出来なくなる。そのためゲ
ルファイバーの比表面積も高くならず、また、高温下で
の比表面積の保持も不可能となる。この処理時間の長す
ぎることによる問題点は特になく、製造プロセス上問題
とならない程度に長くすることが好ましい。
イバー中での加水分解、重縮合の進行が不充分となり、
充分なマイクロポアの生成が出来なくなる。そのためゲ
ルファイバーの比表面積も高くならず、また、高温下で
の比表面積の保持も不可能となる。この処理時間の長す
ぎることによる問題点は特になく、製造プロセス上問題
とならない程度に長くすることが好ましい。
【0030】上記の水蒸気処理は、ファイバーを連続的
に処理してもバッチで処理を行なってもよい。水蒸気処
理を施されたゲル繊維は、焼成されることによりシリカ
アルミナ多孔質繊維となるが、水蒸気処理の後適宜所望
の工程、例えば、所望の薬剤の塗布、例えば、触媒溶液
への浸漬等、焼成温度に至らない温度下での加熱処理工
程等を設けることができる。
に処理してもバッチで処理を行なってもよい。水蒸気処
理を施されたゲル繊維は、焼成されることによりシリカ
アルミナ多孔質繊維となるが、水蒸気処理の後適宜所望
の工程、例えば、所望の薬剤の塗布、例えば、触媒溶液
への浸漬等、焼成温度に至らない温度下での加熱処理工
程等を設けることができる。
【0031】以上のように、ゲル繊維を紡糸直後に水蒸
気処理することにより、高比表面積のゲルファイバーが
容易に得られ、この高比表面積は、焼成後も保持され、
再現性良く、高温下でも高い比表面積を維持しうる高温
触媒担体に好適なシリカアルミナ多孔質繊維の製造が可
能となる。
気処理することにより、高比表面積のゲルファイバーが
容易に得られ、この高比表面積は、焼成後も保持され、
再現性良く、高温下でも高い比表面積を維持しうる高温
触媒担体に好適なシリカアルミナ多孔質繊維の製造が可
能となる。
【0032】また、このようにして得られるシリカアル
ミナ多孔質繊維に対して、結晶転移の制御、異常粒生長
の抑制等を目的として、B2 O3、MgO、P2 O
5 、CaO、Cr2 O3 、CuO、Fe2 O3
、TiO2 、ZrO2 の添加剤を添加することも
できる。これらの化合物は、酸化物、無機塩、有機塩、
金属アルコキシドなどとして、シリカルアルミナ前駆体
ゾルの生成前あるいは生成後でかつ紡糸前に添加するこ
とも可能である。
ミナ多孔質繊維に対して、結晶転移の制御、異常粒生長
の抑制等を目的として、B2 O3、MgO、P2 O
5 、CaO、Cr2 O3 、CuO、Fe2 O3
、TiO2 、ZrO2 の添加剤を添加することも
できる。これらの化合物は、酸化物、無機塩、有機塩、
金属アルコキシドなどとして、シリカルアルミナ前駆体
ゾルの生成前あるいは生成後でかつ紡糸前に添加するこ
とも可能である。
【0033】また、このシリカアルミナ多孔質繊維より
高温触媒を製造する方法としては、公知の手法を応用す
ることが可能であり、例えば、水蒸気処理が終了した段
階の多孔質ゲルファイバーあるいは適当な温度で加熱処
理を施したシリカアルミナ多孔質繊維を触媒金属成分を
含有する溶液に浸漬した後、酸化あるいは還元雰囲気下
の焼成を組み合わせて触媒成分が担持された高温触媒を
得ることができる。
高温触媒を製造する方法としては、公知の手法を応用す
ることが可能であり、例えば、水蒸気処理が終了した段
階の多孔質ゲルファイバーあるいは適当な温度で加熱処
理を施したシリカアルミナ多孔質繊維を触媒金属成分を
含有する溶液に浸漬した後、酸化あるいは還元雰囲気下
の焼成を組み合わせて触媒成分が担持された高温触媒を
得ることができる。
【0034】
【作用】本発明によれば、ゲル繊維を紡糸直後に水蒸気
処理することにより、高比表面積のゲルファイバーが容
易に得られ、この高比表面積は焼成後も保持され、再現
性良く、高温下でも高い比表面積を維持しうる高温触媒
担体に好適なシリカアルミナ多孔質繊維の製造が可能と
なった。
処理することにより、高比表面積のゲルファイバーが容
易に得られ、この高比表面積は焼成後も保持され、再現
性良く、高温下でも高い比表面積を維持しうる高温触媒
担体に好適なシリカアルミナ多孔質繊維の製造が可能と
なった。
【0035】明確な機構については不明であるが、以下
のように考えられる。金属アルコキシドからの曳糸性ゾ
ルの合成に際しては、その加水分解に使用される水の量
が、完全な加水分解に要する化学量論量よりも少ない。 従って、紡糸直後のゲル繊維中には多量のアルコキシル
基が残存している。このゲル繊維が水蒸気雰囲気下に置
かれることにより、表面部より加水分解、重縮合が進行
して厚いシェルが形成される。この固いシェルが形成さ
れた後、更に内部でも重縮合が進行し、体積が収縮する
ために多数のマイクロポアが生成し、高比表面積のゲル
ファイバーが得られる。このマイクロポアの気孔径が比
較的大きいため、高温下でも高い比表面積を維持し、高
温触媒担体に好適なシリカアルミナ多孔質繊維が得られ
るものと思われる。
のように考えられる。金属アルコキシドからの曳糸性ゾ
ルの合成に際しては、その加水分解に使用される水の量
が、完全な加水分解に要する化学量論量よりも少ない。 従って、紡糸直後のゲル繊維中には多量のアルコキシル
基が残存している。このゲル繊維が水蒸気雰囲気下に置
かれることにより、表面部より加水分解、重縮合が進行
して厚いシェルが形成される。この固いシェルが形成さ
れた後、更に内部でも重縮合が進行し、体積が収縮する
ために多数のマイクロポアが生成し、高比表面積のゲル
ファイバーが得られる。このマイクロポアの気孔径が比
較的大きいため、高温下でも高い比表面積を維持し、高
温触媒担体に好適なシリカアルミナ多孔質繊維が得られ
るものと思われる。
【0036】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。ただし、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。
する。ただし、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。
【0037】実施例1
アルミニウム sec−ブトキシド1モルに対してse
c −ブタノール 6.6モル、トリエタノールアミン
0.33モルを室温で2時間混合し、反応生成物を得た
。得られた反応生成物にシリコンエトキシド0.15モ
ルを1規定塩酸酸性に調整された水0.15モルで部分
的に加水分解したものを混合し、これに 1モルの水と
3.3モルの sec−ブタノールの混合液を添加し
、12時間攪拌し、60℃、 100mmHgで減圧蒸
留して sec−ブタノールの一部を除去した後紡糸可
能な曳糸性ゾルを得、紡糸操作を行うことにより透明な
ゲルファイバーを得た。
c −ブタノール 6.6モル、トリエタノールアミン
0.33モルを室温で2時間混合し、反応生成物を得た
。得られた反応生成物にシリコンエトキシド0.15モ
ルを1規定塩酸酸性に調整された水0.15モルで部分
的に加水分解したものを混合し、これに 1モルの水と
3.3モルの sec−ブタノールの混合液を添加し
、12時間攪拌し、60℃、 100mmHgで減圧蒸
留して sec−ブタノールの一部を除去した後紡糸可
能な曳糸性ゾルを得、紡糸操作を行うことにより透明な
ゲルファイバーを得た。
【0038】得られたゲルファイバーを70℃、相対湿
度85%の条件下で3日間水蒸気処理を行なった。得ら
れたゲルファイバーのBET比表面積は321m2 /
gと高比表面積であった。この水蒸気処理ゲルファイバ
ーを1100℃で2時間空気中で焼成した結果、結晶相
はγ−アルミナで303m2 /gの高比表面積のシリ
カアルミナ多孔質繊維が得られた。
度85%の条件下で3日間水蒸気処理を行なった。得ら
れたゲルファイバーのBET比表面積は321m2 /
gと高比表面積であった。この水蒸気処理ゲルファイバ
ーを1100℃で2時間空気中で焼成した結果、結晶相
はγ−アルミナで303m2 /gの高比表面積のシリ
カアルミナ多孔質繊維が得られた。
【0039】比較例1
実施例1で得られたゲルファイバーを水蒸気処理するこ
となく、実施例1と同一条件下で焼成した。この繊維は
残存炭素のため黒色でもろいものであり、その比表面積
も0.15m2 /gと低いものであった。
となく、実施例1と同一条件下で焼成した。この繊維は
残存炭素のため黒色でもろいものであり、その比表面積
も0.15m2 /gと低いものであった。
【0040】比較例2
アルミニウムsec−ブトキシド1モルに対するシリコ
ンアルコキシドの使用量を1モルとし、実施例と同一の
手法でシリカ含有率54重量%に対応するゲルファイバ
ーを得た。このゲルファイバーを実施例1と同一の条件
下で水蒸気処理することにより、BET比表面積254
m2 /gの高比表面積ゲルファイバーを得た。このゲ
ルファイバーを実施例1と同一条件下で焼成した結果、
結晶相はムライトでその比表面積は0.05m2 /g
と多孔性が全く失われていた。
ンアルコキシドの使用量を1モルとし、実施例と同一の
手法でシリカ含有率54重量%に対応するゲルファイバ
ーを得た。このゲルファイバーを実施例1と同一の条件
下で水蒸気処理することにより、BET比表面積254
m2 /gの高比表面積ゲルファイバーを得た。このゲ
ルファイバーを実施例1と同一条件下で焼成した結果、
結晶相はムライトでその比表面積は0.05m2 /g
と多孔性が全く失われていた。
【0041】実施例2
アルミニウム sec−ブトキシド1モルに対してse
c−ブタノール 6.6モル、アセト酢酸エチル0.4
モルを室温で2時間混合し、反応生成物を得た。シリ
コンメトキシド0.045 モル、 シリコンsec
−ブトキシド0.5 モル、水0.045 モルを5
0℃で2時間混合し、シリコンアルコキシド誘導体を得
た。前記反応物とシリコンアルコキシド誘導体を混合し
、1.0 モルの水と 3.3モルのsec −ブタノ
ールの混合液を添加し、加水分解操作を行った。添加後
、12時間攪拌し、60℃ 100mmHgで減圧蒸留
して sec−ブタノールの一部を除去した後、紡糸可
能な曳糸性ゾルを得、紡糸操作を行うことにより透明な
ゲルファイバーを得た。
c−ブタノール 6.6モル、アセト酢酸エチル0.4
モルを室温で2時間混合し、反応生成物を得た。シリ
コンメトキシド0.045 モル、 シリコンsec
−ブトキシド0.5 モル、水0.045 モルを5
0℃で2時間混合し、シリコンアルコキシド誘導体を得
た。前記反応物とシリコンアルコキシド誘導体を混合し
、1.0 モルの水と 3.3モルのsec −ブタノ
ールの混合液を添加し、加水分解操作を行った。添加後
、12時間攪拌し、60℃ 100mmHgで減圧蒸留
して sec−ブタノールの一部を除去した後、紡糸可
能な曳糸性ゾルを得、紡糸操作を行うことにより透明な
ゲルファイバーを得た。
【0042】得られたゲルファイバーを 70 ℃、相
対湿度85%の条件下で24時間水蒸気処理を行なった
。得られたゲルファイバーのBET比表面積は263m
2 /gと高比表面積であった。この水蒸気処理ゲルフ
ァイバーを1100℃で2時間空気中で焼成した結果、
結晶相はγ−アルミナで240m2 /gの高比表面積
のシリカアルミナ多孔質繊維が得られた。
対湿度85%の条件下で24時間水蒸気処理を行なった
。得られたゲルファイバーのBET比表面積は263m
2 /gと高比表面積であった。この水蒸気処理ゲルフ
ァイバーを1100℃で2時間空気中で焼成した結果、
結晶相はγ−アルミナで240m2 /gの高比表面積
のシリカアルミナ多孔質繊維が得られた。
【0043】比較例3
実施例2で得られたゲルファイバーを、水蒸気処理する
ことなく実施例2と同一条件で焼成した。この繊維は残
存炭素のため、黒色でもろいものであり、その比表面積
も1.5m2 /gと低いものであった。
ことなく実施例2と同一条件で焼成した。この繊維は残
存炭素のため、黒色でもろいものであり、その比表面積
も1.5m2 /gと低いものであった。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、化学的に改質されたア
ルミニウムアルコキシド、シリコンアルコキシド及び/
またはその誘導体から得られるゲル繊維を水蒸気処理を
施した後に焼成することにより、高温下でも高い比表面
積を維持しうる多孔質のシリカアルミナ繊維の製造が可
能となる。高温触媒担体として好適で工業材料として有
用な同繊維を再現性良く、安定に製造する上で極めて有
用な製造方法である。
ルミニウムアルコキシド、シリコンアルコキシド及び/
またはその誘導体から得られるゲル繊維を水蒸気処理を
施した後に焼成することにより、高温下でも高い比表面
積を維持しうる多孔質のシリカアルミナ繊維の製造が可
能となる。高温触媒担体として好適で工業材料として有
用な同繊維を再現性良く、安定に製造する上で極めて有
用な製造方法である。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミニウムアルコキシドとシリコン
アルコキシドからシリカアルミナ繊維を製造する方法に
おいて、アルミニウムアルコキシドと活性水素を有する
化合物との反応混合物を焼成後のセラミックス中のシリ
カ含有量が30重量%以下となる量のシリコンアルコキ
シド及び/またはその誘導体と混合し、この混合したも
のを加水分解してゾルを形成し、該ゾルを紡糸してゲル
繊維とした後、水蒸気処理し、その後この水蒸気処理さ
れたゲル繊維を焼成することを特徴とするシリカアルミ
ナ多孔質繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3860691A JPH07122165B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | シリカアルミナ多孔質繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3860691A JPH07122165B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | シリカアルミナ多孔質繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04281018A true JPH04281018A (ja) | 1992-10-06 |
| JPH07122165B2 JPH07122165B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=12529930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3860691A Expired - Lifetime JPH07122165B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | シリカアルミナ多孔質繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122165B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004183154A (ja) * | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Saint-Gobain Tm Kk | 加熱後に遊離ケイ酸を生成しない生体溶解性無機繊維とその製造方法 |
| JP2004183153A (ja) * | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Saint-Gobain Tm Kk | 加熱後に遊離ケイ酸を生成しない生体溶解性無機繊維 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3860691A patent/JPH07122165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004183154A (ja) * | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Saint-Gobain Tm Kk | 加熱後に遊離ケイ酸を生成しない生体溶解性無機繊維とその製造方法 |
| JP2004183153A (ja) * | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Saint-Gobain Tm Kk | 加熱後に遊離ケイ酸を生成しない生体溶解性無機繊維 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122165B2 (ja) | 1995-12-25 |
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