JPH0645452B2 - シリカゲルの製造方法 - Google Patents
シリカゲルの製造方法Info
- Publication number
- JPH0645452B2 JPH0645452B2 JP61276666A JP27666686A JPH0645452B2 JP H0645452 B2 JPH0645452 B2 JP H0645452B2 JP 61276666 A JP61276666 A JP 61276666A JP 27666686 A JP27666686 A JP 27666686A JP H0645452 B2 JPH0645452 B2 JP H0645452B2
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- silica gel
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリカゲルを製造する方法に係り、特にテト
ラアルコキシシランを原料としてシリカゲルを製造する
方法に関する。
ラアルコキシシランを原料としてシリカゲルを製造する
方法に関する。
［従来の技術］ 従来、シリカゲルを製造する方法としては、テトラメト
キシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキ
シシランを酸の存在下に水／アルコキシシランのモル比
５以上の反応条件で加水分解することによりシラノール
を経てゾル状シリカとし、次いで静置状態に保持しなが
らゲル状物にした後、室温で数日保持乾燥してシリカゲ
ルを得る方法等が知られている。
キシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキ
シシランを酸の存在下に水／アルコキシシランのモル比
５以上の反応条件で加水分解することによりシラノール
を経てゾル状シリカとし、次いで静置状態に保持しなが
らゲル状物にした後、室温で数日保持乾燥してシリカゲ
ルを得る方法等が知られている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この従来の方法では、加水分解及び重合
によってゲル構造が完結するのに長い日数がかかり、も
しこのゲル熟成時間を省略すると、製造されたシリカゲ
ル中に未反応のアルコキシ基が残留し、このゲルを乾
燥、焼結した際に有機残基が炭化されて黒色の粒子がシ
リカゲルに混入するという問題が生じる。
によってゲル構造が完結するのに長い日数がかかり、も
しこのゲル熟成時間を省略すると、製造されたシリカゲ
ル中に未反応のアルコキシ基が残留し、このゲルを乾
燥、焼結した際に有機残基が炭化されて黒色の粒子がシ
リカゲルに混入するという問題が生じる。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる観点に鑑みて創案されたもので、テト
ラアルコキシシランを加水分解してシリカゲルを製造す
る方法において、水／テトラアルコキシシランの反応モ
ル比が３以上で、かつ、還流条件下に加水分解反応及び
ゾル・ゲル反応を行うシリカゲルの製造方法である。
ラアルコキシシランを加水分解してシリカゲルを製造す
る方法において、水／テトラアルコキシシランの反応モ
ル比が３以上で、かつ、還流条件下に加水分解反応及び
ゾル・ゲル反応を行うシリカゲルの製造方法である。
本発明方法で使用するテトラアルコキシシランは、一般
式Ｓｉ（ＯＲ）４（但し、式中Ｒはアルキル基を示す）
で示される化合物であり、例えばテトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラ
ン等が挙げられる。このテトラアルコキシシランは、塩
化水銀やナトリウムアルコラート等を触媒として硅素と
アルコールとを直接接触させて合成する方法、硅素の塩
化物とアルコールとの反応によって合成する方法等、如
何なる方法で製造されたものであってもよい。
式Ｓｉ（ＯＲ）４（但し、式中Ｒはアルキル基を示す）
で示される化合物であり、例えばテトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラ
ン等が挙げられる。このテトラアルコキシシランは、塩
化水銀やナトリウムアルコラート等を触媒として硅素と
アルコールとを直接接触させて合成する方法、硅素の塩
化物とアルコールとの反応によって合成する方法等、如
何なる方法で製造されたものであってもよい。
また、テトラアルコキシシランの加水分解を促進するた
め、加水分解触媒を使用することが望ましく、このよう
な触媒としては塩酸、硫酸、炭酸ガス、アンモニア等が
挙げられる。
め、加水分解触媒を使用することが望ましく、このよう
な触媒としては塩酸、硫酸、炭酸ガス、アンモニア等が
挙げられる。
次に、本発明におけるテトラアルコキシシランの加水分
解反応について説明する。テトラアルコキシシランの加
水分解反応はゾル・ゲル反応として古くから知られてい
る。その反応工程は加水分解と脱水縮合とを繰返しなが
ら高分子化することにより進行するため非常に複雑にな
り、これを反応式で完全に記述することは困難である。
そこで、以下に示すような反応式を基に必要水分量を求
めるのが妥当である。
解反応について説明する。テトラアルコキシシランの加
水分解反応はゾル・ゲル反応として古くから知られてい
る。その反応工程は加水分解と脱水縮合とを繰返しなが
ら高分子化することにより進行するため非常に複雑にな
り、これを反応式で完全に記述することは困難である。
そこで、以下に示すような反応式を基に必要水分量を求
めるのが妥当である。
Ｓｉ（ＯＲ）４＋４Ｈ２Ｏ →Ｓｉ（ＯＨ）４＋４ＲＯＨ （１） Ｓｉ（ＯＨ）４→ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ （２） Ｓｉ（ＯＲ）４＋２Ｈ２Ｏ →ＳｉＯ２＋４ＲＯＨ （３） すなわち、テトラアルコキシシランの加水分解を定量的
に進めるには、上記反応式（１）に基づき、テトラアル
コキシシラン１モルに対して４モルの水を添加する必要
があるが、反応式（２）に基づき脱水縮合で生成する水
分量を考慮すると、反応式（３３）に示されるようにテ
トラアルコキシシランに対して２倍モルの水を添加すれ
ばよいことになる。
に進めるには、上記反応式（１）に基づき、テトラアル
コキシシラン１モルに対して４モルの水を添加する必要
があるが、反応式（２）に基づき脱水縮合で生成する水
分量を考慮すると、反応式（３３）に示されるようにテ
トラアルコキシシランに対して２倍モルの水を添加すれ
ばよいことになる。
加水分解反応は、一般には室温若しくは若干の加温下で
行われるが、本発明は良好なシリカゲルを効率的に製造
するため還流条件下に行うものである。このため、加水
分解反応及びゲル構造の完結が極めて速やかに進行す
る。
行われるが、本発明は良好なシリカゲルを効率的に製造
するため還流条件下に行うものである。このため、加水
分解反応及びゲル構造の完結が極めて速やかに進行す
る。
水の添加量は、理論的には上記反応式（３）から明らか
なように、テトラアルコキシシラン１モルに対して２モ
ル必要であるが、添加量が少ないと加水分解反応が不十
分となり、ゲル焼成後シリカ中に炭化物を生成する。ま
た、添加量が多いと加水分解反応はうまく進行するが、
ゲル焼成時に多量の水を除去せねばならず、工業的には
有利とは言えない。従って、水の添加量は加水分解反応
を十分に行なわしめるに足る量であって、可及的に少量
であることが望ましいが、本発明においてはテトラアル
コキシシラン１モルに対し３モル以上あれば十分であ
る。３モルより少ないと非常に長い反応時間を必要とす
る。
なように、テトラアルコキシシラン１モルに対して２モ
ル必要であるが、添加量が少ないと加水分解反応が不十
分となり、ゲル焼成後シリカ中に炭化物を生成する。ま
た、添加量が多いと加水分解反応はうまく進行するが、
ゲル焼成時に多量の水を除去せねばならず、工業的には
有利とは言えない。従って、水の添加量は加水分解反応
を十分に行なわしめるに足る量であって、可及的に少量
であることが望ましいが、本発明においてはテトラアル
コキシシラン１モルに対し３モル以上あれば十分であ
る。３モルより少ないと非常に長い反応時間を必要とす
る。
水の添加方法は、加水分解反応を行なうときに一括添加
する方法、所定量を幾つかに分割して適当な時間毎に添
加する方法、あるいは定量ポンプで連続的に添加する方
法等のいずれでも差支えないが、ゲル状物を効率的に得
るためには一括添加する方法が優れている。
する方法、所定量を幾つかに分割して適当な時間毎に添
加する方法、あるいは定量ポンプで連続的に添加する方
法等のいずれでも差支えないが、ゲル状物を効率的に得
るためには一括添加する方法が優れている。
加水分解反応を還流条件下で行なうことによりゲル状物
を得るまでの時間が短縮され、また、テトラアルコキシ
シラン１モルに対し３モル以上の水を添加すれば、焼成
後炭化物等のない良好なシリカが得られる。また、水の
添加量の増加に伴いゲル状物を得るまでの時間が短縮さ
れる。さらに、この加水分解反応には溶媒としてアルコ
ールを添加することが有利で、この場合アルコールの添
加量は、通常テトラアルコキシシラン１モルに対して
０．５〜１モルであるが、特にこの量である必要はな
い。アルコールの使用量を多くすればゲル状物を得るま
での時間が長くなり、逆に、アルコールの使用量を少く
すれば、加水分解反応中白濁するが、ゲル状物を得るま
での時間は短縮され、生成するシリカの物性にも特に影
響はない。従って、アルコールは全く添加しなくてもよ
いが、反応を効率的に行なわしめるために適当量加える
ことが望ましい。
を得るまでの時間が短縮され、また、テトラアルコキシ
シラン１モルに対し３モル以上の水を添加すれば、焼成
後炭化物等のない良好なシリカが得られる。また、水の
添加量の増加に伴いゲル状物を得るまでの時間が短縮さ
れる。さらに、この加水分解反応には溶媒としてアルコ
ールを添加することが有利で、この場合アルコールの添
加量は、通常テトラアルコキシシラン１モルに対して
０．５〜１モルであるが、特にこの量である必要はな
い。アルコールの使用量を多くすればゲル状物を得るま
での時間が長くなり、逆に、アルコールの使用量を少く
すれば、加水分解反応中白濁するが、ゲル状物を得るま
での時間は短縮され、生成するシリカの物性にも特に影
響はない。従って、アルコールは全く添加しなくてもよ
いが、反応を効率的に行なわしめるために適当量加える
ことが望ましい。
加水分解反応によりゾルが生成し、続いてゲル化が進行
するが、本発明においてはこのゾル・ゲル反応も還流条
件下に行い反応を速やかに完結させる。ゾル又はゲル状
物をそのまま還流条件下に保持することにより加水分解
が促進され、アルコールが放出される。これによりアル
コキシ基の残留分の少ないシリカゲルを短時間で得るこ
とができる。また、還流を行なうことにより加水分解工
程に必要な水を有効に確保できるので、水／テトラアル
コキシシランのモル比３以上で乾燥・焼結工程後に炭化
物が全く混っていないシリカゲルを得ることができる。
するが、本発明においてはこのゾル・ゲル反応も還流条
件下に行い反応を速やかに完結させる。ゾル又はゲル状
物をそのまま還流条件下に保持することにより加水分解
が促進され、アルコールが放出される。これによりアル
コキシ基の残留分の少ないシリカゲルを短時間で得るこ
とができる。また、還流を行なうことにより加水分解工
程に必要な水を有効に確保できるので、水／テトラアル
コキシシランのモル比３以上で乾燥・焼結工程後に炭化
物が全く混っていないシリカゲルを得ることができる。
［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基いて、本発明方法を具体的
に説明する。
に説明する。
実施例１ ガラス製反応容器にテトラメトキシシラン１００重量部
とメタノール１６．７重量部とを仕込み、これに純水３
５．７重量部を一括添加し、次いで炭酸ガスを吹込ん
だ。その後２００r.p.m.で攪拌しながら加熱し、還流条
件下で加水分解反応を行い、約１００分でゲル状物を得
た。さらに還流条件下で３時間保持しゲル構造の完結を
行なった。得られたゲル状物を乾燥し、さらに１，１０
０℃で焼結したところ、炭化物の混じらない白色の良好
なシリカが得られた。
とメタノール１６．７重量部とを仕込み、これに純水３
５．７重量部を一括添加し、次いで炭酸ガスを吹込ん
だ。その後２００r.p.m.で攪拌しながら加熱し、還流条
件下で加水分解反応を行い、約１００分でゲル状物を得
た。さらに還流条件下で３時間保持しゲル構造の完結を
行なった。得られたゲル状物を乾燥し、さらに１，１０
０℃で焼結したところ、炭化物の混じらない白色の良好
なシリカが得られた。
実施例２ 実施例１と同様の反応容器を使用し、テトラメトキシシ
ラン１００重量部とメタノール１７重量部とを仕込み、
さらに純水４７．３重量部を一括添加し、次いで炭酸ガ
スを吹込んだ。実施例１と同様に加水分解反応を行なっ
たところ、約３０分でゲル状物が得られた。さらに還流
条件下で約１時間保持し、実施例１と同様にして白色の
良好なシリカを得た。
ラン１００重量部とメタノール１７重量部とを仕込み、
さらに純水４７．３重量部を一括添加し、次いで炭酸ガ
スを吹込んだ。実施例１と同様に加水分解反応を行なっ
たところ、約３０分でゲル状物が得られた。さらに還流
条件下で約１時間保持し、実施例１と同様にして白色の
良好なシリカを得た。
実施例３ テトラメトキシシラン１００重量部とメタノール６６．
７重量部とを仕込み、さらに純水５８．７重量部を一括
添加し、次いで炭酸ガスを吹込んだ。実施例１と同様に
加水分解反応を行ない、約９０分でゲル状物を得た。さ
らに還流条件下で１時間保持し、実施例１と同様にして
白色の良好なシリカを得た。
７重量部とを仕込み、さらに純水５８．７重量部を一括
添加し、次いで炭酸ガスを吹込んだ。実施例１と同様に
加水分解反応を行ない、約９０分でゲル状物を得た。さ
らに還流条件下で１時間保持し、実施例１と同様にして
白色の良好なシリカを得た。
実施例４ テトラメトキシシラン１００重量部とメメタノール８．
３重量部とを仕込み、さらに純水５８．７重量部を一括
添加し、次いで炭酸ガスを吹込んだ。実施例１と同様に
加水分解反応を行ない、約２０分で白濁したゲル状物を
得た。さらに還流条件下で１時間保持し、実施例１と同
様にして白色の良好なシリカを得た。
３重量部とを仕込み、さらに純水５８．７重量部を一括
添加し、次いで炭酸ガスを吹込んだ。実施例１と同様に
加水分解反応を行ない、約２０分で白濁したゲル状物を
得た。さらに還流条件下で１時間保持し、実施例１と同
様にして白色の良好なシリカを得た。
実施例５ テトラメトキシシラン１００重量部とメタノール１６．
７重量部とを仕込み、炭酸ガスを吹き込みながら２００
r.p.m.で攪拌し、還流条件下に純水５８．７重量部を４
分割し１時間毎に添加して加水分解反応を行なった。約
２６０分程でゲル状物が得られた。さらに還流条件下で
１時間保持し、実施例１と同様にして白色の良好なシリ
カを得た。
７重量部とを仕込み、炭酸ガスを吹き込みながら２００
r.p.m.で攪拌し、還流条件下に純水５８．７重量部を４
分割し１時間毎に添加して加水分解反応を行なった。約
２６０分程でゲル状物が得られた。さらに還流条件下で
１時間保持し、実施例１と同様にして白色の良好なシリ
カを得た。
実施例６ テトラメトキシシラン１００重量部とメタノール１６．
７重量部とを仕込み、炭酸ガスを吹き込みながら２００
r.p.m.で攪拌し還流条件下に保った。これに純水５８．
７重量部を５．２ml／分の速度で定量ポンプで連続添加
して加水分解反応を行なった。約３０分でゲル状物が得
られた。そのまま還流条件下で１時間保持し、実施例１
と同様にして白色の良好なシリカを得た。
７重量部とを仕込み、炭酸ガスを吹き込みながら２００
r.p.m.で攪拌し還流条件下に保った。これに純水５８．
７重量部を５．２ml／分の速度で定量ポンプで連続添加
して加水分解反応を行なった。約３０分でゲル状物が得
られた。そのまま還流条件下で１時間保持し、実施例１
と同様にして白色の良好なシリカを得た。
比較例１ ガラス製反応容器にテトラメトキシシラン１００重量部
とメタノール１６．７重量部とを仕込み、さらに純水３
３．０重量部を一括添加し、次いで炭酸ガスを吹込ん
だ。その後実施例１と同様にして加水分解反応を行なっ
た。約１５０分でゲル状物を得た。さらにそのまま還流
条件下で３時間保持し、実施例１と同様に乾燥・焼結し
たところ、シリカ中に異色炭化物が発生した。
とメタノール１６．７重量部とを仕込み、さらに純水３
３．０重量部を一括添加し、次いで炭酸ガスを吹込ん
だ。その後実施例１と同様にして加水分解反応を行なっ
た。約１５０分でゲル状物を得た。さらにそのまま還流
条件下で３時間保持し、実施例１と同様に乾燥・焼結し
たところ、シリカ中に異色炭化物が発生した。
比較例２ テトラメトキシシラン１００重量部とメタノール１７重
量部とを仕込み、さらに純水５８．７重量部を一括添加
し、次いで炭酸ガスを吹込んだ。室温で攪拌しながら加
水分解反応を行なった。ゲル状物を得るのに約２５０分
を要した。得られたゲル状物をさらに室温で１日間保持
して乾燥し、さらに１，１００℃で焼結したところ、炭
化物が少量混ざっているシリカを得た。この方法で良好
なシリカを得るには、ゲル状物を室温で３日間以上保持
する必要があった。
量部とを仕込み、さらに純水５８．７重量部を一括添加
し、次いで炭酸ガスを吹込んだ。室温で攪拌しながら加
水分解反応を行なった。ゲル状物を得るのに約２５０分
を要した。得られたゲル状物をさらに室温で１日間保持
して乾燥し、さらに１，１００℃で焼結したところ、炭
化物が少量混ざっているシリカを得た。この方法で良好
なシリカを得るには、ゲル状物を室温で３日間以上保持
する必要があった。
［発明の効果］ 本発明によれば、従来に比べ加水分解反応時に添加する
水の量が少なく、また、極めて短時間にゲル構造の完結
したシリカゲルを得ることができるので、プロセス経済
上極めて有利であり、工業上効率的にシリカゲルを製造
することができる。また、本発明方法で得られたシリカ
ゲルは焼結後に炭化物が生成せず、白色の良好な物性を
有するシリカとなる。
水の量が少なく、また、極めて短時間にゲル構造の完結
したシリカゲルを得ることができるので、プロセス経済
上極めて有利であり、工業上効率的にシリカゲルを製造
することができる。また、本発明方法で得られたシリカ
ゲルは焼結後に炭化物が生成せず、白色の良好な物性を
有するシリカとなる。
Claims (2)
- 【請求項１】テトラアルコキシシランを加水分解してシ
リカゲルを製造する方法において、水／テトラアルコキ
シシランのモル比３以上、かつ、還流条件下に加水分解
反応及びゾル・ゲル反応を行うことを特徴とするシリカ
ゲルの製造方法。 - 【請求項２】加水分解反応をアルコールの存在下に行う
特許請求の範囲第１項記載のシリカゲルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61276666A JPH0645452B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | シリカゲルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61276666A JPH0645452B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | シリカゲルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63134511A JPS63134511A (ja) | 1988-06-07 |
| JPH0645452B2 true JPH0645452B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=17572623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61276666A Expired - Lifetime JPH0645452B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | シリカゲルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645452B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024071055A1 (ja) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | 国立大学法人 東京大学 | ＳｉＯ２を含有する原料を直接接合したＳｉＯ２含有物の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-21 JP JP61276666A patent/JPH0645452B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63134511A (ja) | 1988-06-07 |
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