JPH07257918A - キセロゲル、その製法および用途 - Google Patents
キセロゲル、その製法および用途Info
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- JPH07257918A JPH07257918A JP6309101A JP30910194A JPH07257918A JP H07257918 A JPH07257918 A JP H07257918A JP 6309101 A JP6309101 A JP 6309101A JP 30910194 A JP30910194 A JP 30910194A JP H07257918 A JPH07257918 A JP H07257918A
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- C04B38/0045—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by a process involving the formation of a sol or a gel, e.g. sol-gel or precipitation processes
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- C04B30/00—Compositions for artificial stone, not containing binders
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 キセロゲル、その製法および用途の提供
【構成】 本発明は、キセロゲルと称される変性ＳｉＯ
2 ゲルの製法およびこのように製造したキセロゲルそれ
自体およびその用途に関する。キセロゲルは、水ガラス
水溶液の酸性化、塩基の添加によるこのように生成した
ケイ酸を重合し、ゲルを有機溶剤を用いて洗浄し、ゲル
からの大部分の水を除去し、ゲルとシリル化剤を反応さ
せ、次に−３０ないし２００℃および０．００１ないし
２０バ−ルで乾燥することににより製造される。
2 ゲルの製法およびこのように製造したキセロゲルそれ
自体およびその用途に関する。キセロゲルは、水ガラス
水溶液の酸性化、塩基の添加によるこのように生成した
ケイ酸を重合し、ゲルを有機溶剤を用いて洗浄し、ゲル
からの大部分の水を除去し、ゲルとシリル化剤を反応さ
せ、次に−３０ないし２００℃および０．００１ないし
２０バ−ルで乾燥することににより製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変性ＳｉＯ2 ゲル（以
下キセロゲルと称する）の製法、このように製造したキ
セロゲルそれ自体およびその用途に関する。
下キセロゲルと称する）の製法、このように製造したキ
セロゲルそれ自体およびその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】製造されたキセロゲルは、慣用のＳｉＯ
2 エアロゲルに類似するが、しかしこれと同一ではな
い。
2 エアロゲルに類似するが、しかしこれと同一ではな
い。
【０００３】ＳｉＯ2 エアロゲルは、これが優れた絶縁
効果を有することが知られている。このゲルは、例えば
エタノ−ル中でテトラエチルオルトシリケ−トの酸加水
分解により製造される。この加水分解の際、温度、ｐＨ
およびゲル化法の時間によりその構造が決定されるゲル
が得られる。しかしゲル構造は、一般に湿潤ゲルの乾燥
中崩壊（ｃｏｌｌａｐｓｅ）する。なんとなれば乾燥中
生ずる毛管力が極めて強いからである。ゲルの崩壊は、
乾燥を臨界温度および臨界圧力以上において実施するこ
とにより阻止することができる。この範囲において液相
／気相の境界が消失するから、毛管力もなく、そしてゲ
ルは乾燥中変化しない。すなわち乾燥中ゲルの収縮も生
じない。この乾燥に基づくゲルの製法は、例えば欧州特
許出願Ａ第０３９６０７６号明細書または国際特許出願
第９２０３３７８号明細書から公知である。
効果を有することが知られている。このゲルは、例えば
エタノ−ル中でテトラエチルオルトシリケ−トの酸加水
分解により製造される。この加水分解の際、温度、ｐＨ
およびゲル化法の時間によりその構造が決定されるゲル
が得られる。しかしゲル構造は、一般に湿潤ゲルの乾燥
中崩壊（ｃｏｌｌａｐｓｅ）する。なんとなれば乾燥中
生ずる毛管力が極めて強いからである。ゲルの崩壊は、
乾燥を臨界温度および臨界圧力以上において実施するこ
とにより阻止することができる。この範囲において液相
／気相の境界が消失するから、毛管力もなく、そしてゲ
ルは乾燥中変化しない。すなわち乾燥中ゲルの収縮も生
じない。この乾燥に基づくゲルの製法は、例えば欧州特
許出願Ａ第０３９６０７６号明細書または国際特許出願
第９２０３３７８号明細書から公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えばエタノ
−ルを使用する場合、公知技術では２４０℃以上の温度
および４０バ−ル以上の圧力を必要とする。エタノ−ル
を乾燥前ＣＯ2 で置き換えると乾燥温度を約４０℃に低
減させるけれども、その際８０バ−ルの圧力が必要にな
る。
−ルを使用する場合、公知技術では２４０℃以上の温度
および４０バ−ル以上の圧力を必要とする。エタノ−ル
を乾燥前ＣＯ2 で置き換えると乾燥温度を約４０℃に低
減させるけれども、その際８０バ−ルの圧力が必要にな
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ＳｉＯ2 ゲ
ルを乾燥前シリル化剤と反応させると、ＳｉＯ2 ゲルを
臨界未満（ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ）条件（すなわち乾
燥中液相および気相が存在する）下に乾燥させることが
できることを見出した。得られる生成物は、以下に「キ
セロゲル」（ｘｅｒｏｇｅｌｓ）と称する。これは、優
れた断熱材である。
ルを乾燥前シリル化剤と反応させると、ＳｉＯ2 ゲルを
臨界未満（ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ）条件（すなわち乾
燥中液相および気相が存在する）下に乾燥させることが
できることを見出した。得られる生成物は、以下に「キ
セロゲル」（ｘｅｒｏｇｅｌｓ）と称する。これは、優
れた断熱材である。
【０００６】本発明は、キセロゲルを製造する方法にお
いて、 ａ）水ガラス水溶液を酸性イオン交換樹脂または鉱酸に
よって≦２．２のｐＨとし、 ｂ）得られるシリカを塩基の添加により重合してＳｉＯ
2 ゲルを得そして、工程ａ）において鉱酸を使用する場
合には、そのゲルを水で洗浄して電解質を除き、 ｃ）工程ｂ）において得られるゲルを、含水率が≦５重
量％になるまで、有機溶剤で洗浄し、 ｄ）工程ｃ）において得られるゲルをシリル化剤と反応
させそして ｅ）工程ｄ）において得られるシリル化ゲルを−３０な
いし２００℃および０．００１ないし２０バ−ルにおい
て乾燥することを特徴とする方法に関する。
いて、 ａ）水ガラス水溶液を酸性イオン交換樹脂または鉱酸に
よって≦２．２のｐＨとし、 ｂ）得られるシリカを塩基の添加により重合してＳｉＯ
2 ゲルを得そして、工程ａ）において鉱酸を使用する場
合には、そのゲルを水で洗浄して電解質を除き、 ｃ）工程ｂ）において得られるゲルを、含水率が≦５重
量％になるまで、有機溶剤で洗浄し、 ｄ）工程ｃ）において得られるゲルをシリル化剤と反応
させそして ｅ）工程ｄ）において得られるシリル化ゲルを−３０な
いし２００℃および０．００１ないし２０バ−ルにおい
て乾燥することを特徴とする方法に関する。
【０００７】工程ａ）において、好ましくは酸性イオン
交換樹脂が使用され、特に適当なこの樹脂はスルホ基を
含有する樹脂である。工程ａ）において鉱酸を使用する
場合、塩酸および硫酸が特に適する。使用される水ガラ
スは、一般にナトリウム水ガラスまたはカリウム水ガラ
スである。
交換樹脂が使用され、特に適当なこの樹脂はスルホ基を
含有する樹脂である。工程ａ）において鉱酸を使用する
場合、塩酸および硫酸が特に適する。使用される水ガラ
スは、一般にナトリウム水ガラスまたはカリウム水ガラ
スである。
【０００８】工程ｂ）において使用される塩基は、ＮＨ
4 ＯＨ、Ｎa ＯＨ、ＫＯＨ、Ａｌ（ＯＨ）3 またはコロ
イド状シリカである。工程ａ）において鉱酸を使用する
場合には、塩基により製造されるＳｉＯ2 ゲルを水で洗
浄して電解質を除き、洗浄は、好ましくは流出する洗浄
水が、脱イオン水と同一の電導性を有するまで続行され
る。
4 ＯＨ、Ｎa ＯＨ、ＫＯＨ、Ａｌ（ＯＨ）3 またはコロ
イド状シリカである。工程ａ）において鉱酸を使用する
場合には、塩基により製造されるＳｉＯ2 ゲルを水で洗
浄して電解質を除き、洗浄は、好ましくは流出する洗浄
水が、脱イオン水と同一の電導性を有するまで続行され
る。
【０００９】工程ｃ）においてゲルは、好ましくは２０
ないし９０℃において、特に２０ないし７０℃におい
て、そして６ないし１１、特に６ないし９のｐＨにおい
て熟成させる。このために必要な時間は、一般に１ない
し４８時間、特に、１ないし２４時間である。
ないし９０℃において、特に２０ないし７０℃におい
て、そして６ないし１１、特に６ないし９のｐＨにおい
て熟成させる。このために必要な時間は、一般に１ない
し４８時間、特に、１ないし２４時間である。
【００１０】工程ｃ）においてゲルは、好ましくはゲル
の含水率が２重量％より少なくなるまで、有機溶剤で洗
浄される。使用される有機溶剤は、一般に脂肪族アルコ
−ル、エ−テル、エステルまたはケトンまたは脂肪族ま
たは芳香族炭化水素である。好ましい溶剤は、メタノ−
ル、エタノ−ル、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸
エチル、ジオキサン、ｎ- ヘキサンおよびトルエンであ
る。前記溶剤の混合物を使用してもよい。まず水をアル
コ−ルで洗出し、次にアルコ−ルを炭化水素で洗出する
ことも可能である。
の含水率が２重量％より少なくなるまで、有機溶剤で洗
浄される。使用される有機溶剤は、一般に脂肪族アルコ
−ル、エ−テル、エステルまたはケトンまたは脂肪族ま
たは芳香族炭化水素である。好ましい溶剤は、メタノ−
ル、エタノ−ル、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸
エチル、ジオキサン、ｎ- ヘキサンおよびトルエンであ
る。前記溶剤の混合物を使用してもよい。まず水をアル
コ−ルで洗出し、次にアルコ−ルを炭化水素で洗出する
ことも可能である。
【００１１】工程ａ）ないしｃ）は、一般に溶液の凝固
点ないし７０℃の温度において実施される。工程ｄ）に
おいて、溶剤- 含有ゲルをシリル化剤と反応させる。使
用されるシリル化剤は、一般に一般式Ｒ1 4-n ＳｉＣｌ
n またはＲ1 4-n Ｓｉ（ＯＲ2 ）n（式中、１ないし３
であり、Ｒ1 およびＲ2 は互いに関係なくＣ1 - Ｃ6 -
アルキル、シルロヘキシルまたはフェニルである）で示
されるシランである。シラザンも適する。モノ- 、ジ-
またはトリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシ
ランまたはヘキサメチルジシラザンが、好ましくは使用
される。反応は、必要なら溶剤中で、一般に２０ないし
１００℃、好ましくは３０ないし７０℃において実施さ
れる。
点ないし７０℃の温度において実施される。工程ｄ）に
おいて、溶剤- 含有ゲルをシリル化剤と反応させる。使
用されるシリル化剤は、一般に一般式Ｒ1 4-n ＳｉＣｌ
n またはＲ1 4-n Ｓｉ（ＯＲ2 ）n（式中、１ないし３
であり、Ｒ1 およびＲ2 は互いに関係なくＣ1 - Ｃ6 -
アルキル、シルロヘキシルまたはフェニルである）で示
されるシランである。シラザンも適する。モノ- 、ジ-
またはトリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシ
ランまたはヘキサメチルジシラザンが、好ましくは使用
される。反応は、必要なら溶剤中で、一般に２０ないし
１００℃、好ましくは３０ないし７０℃において実施さ
れる。
【００１２】工程ｅ）の前にシリル化ゲルは、好ましく
は、末変換のシリル化剤が実質的に除去される（残余含
有率は≦１重量％である）まで、プロトンまたは非プロ
トン溶剤で洗浄される。適当な溶剤は、工程ｃ）におい
て示された溶剤である。同様にそこで示された溶剤はこ
の場合も好ましい。
は、末変換のシリル化剤が実質的に除去される（残余含
有率は≦１重量％である）まで、プロトンまたは非プロ
トン溶剤で洗浄される。適当な溶剤は、工程ｃ）におい
て示された溶剤である。同様にそこで示された溶剤はこ
の場合も好ましい。
【００１３】工程ｅ）において、好ましくはその後洗浄
されたシリル化ゲルは、−３０ないし２００℃、好まし
くは０ないし１００℃の温度および０．００１ないし２
０バ−ル、好ましくは０．０１ないし５バ−ル、特に
０．１ないし２バ−ルの圧力において乾燥される。２０
０℃より高い温度および／または２０バ−ルより高い圧
力の使用も可能であるが、しかし不必要な経費を伴いそ
してそれに見合う利点は有しない。本発明による方法の
長所は、乾燥中の温度および圧力が慣用な溶剤の臨界温
度および圧力よりはるかに低くて十分であることであ
る。乾燥は、一般にゲルが０．１重量％より少ない残余
溶剤含有率を有するまで続行される。
されたシリル化ゲルは、−３０ないし２００℃、好まし
くは０ないし１００℃の温度および０．００１ないし２
０バ−ル、好ましくは０．０１ないし５バ−ル、特に
０．１ないし２バ−ルの圧力において乾燥される。２０
０℃より高い温度および／または２０バ−ルより高い圧
力の使用も可能であるが、しかし不必要な経費を伴いそ
してそれに見合う利点は有しない。本発明による方法の
長所は、乾燥中の温度および圧力が慣用な溶剤の臨界温
度および圧力よりはるかに低くて十分であることであ
る。乾燥は、一般にゲルが０．１重量％より少ない残余
溶剤含有率を有するまで続行される。
【実施例】本発明による方法を例により説明する。 例 ナトリウム水ガラス溶液（ＳｉＯ2 ８重量％を含有しそ
して２：３のＮa Ｏ：ＳｉＯ2 比を有する）を、水溶液
のｐＨが１．５になるまで、酸性イオン交換樹脂〔「Ｄ
ｕｏｌｉｔｅ」Ｃ２０（登録商標）なる名称で市販され
ているスチレン／ジビニルベンゼン共重合体〕０．５リ
ットルと共に攪拌した。その後イオン交換樹脂を濾別し
そして水溶液を０．５モルのＮＨ4 ＯＨ溶液で４のｐＨ
に調節した。生成したゲルを次に２４時間５０℃におい
て熟成させ、次にエタノ−ル３リットルで抽出した。エ
タノ−ルをこのように製造されたゲルから５０℃におい
てｎ- ヘキサン１．５リットルで抽出した。その後ヘキ
サン- 含有ゲルをトリメチルクロロシラン（ＴＭＣＳ）
（湿潤ゲル１ｇ当たり０．０５ｇのＴＭＣＳ）でシリル
化し、次に再びｎ- ヘキサン０．５リットルで洗浄し
た。ゲルの乾燥を空気中で実施した（３時間４０℃にお
いて、次に２時間５０℃においてそして１２時間１５０
℃において）。
して２：３のＮa Ｏ：ＳｉＯ2 比を有する）を、水溶液
のｐＨが１．５になるまで、酸性イオン交換樹脂〔「Ｄ
ｕｏｌｉｔｅ」Ｃ２０（登録商標）なる名称で市販され
ているスチレン／ジビニルベンゼン共重合体〕０．５リ
ットルと共に攪拌した。その後イオン交換樹脂を濾別し
そして水溶液を０．５モルのＮＨ4 ＯＨ溶液で４のｐＨ
に調節した。生成したゲルを次に２４時間５０℃におい
て熟成させ、次にエタノ−ル３リットルで抽出した。エ
タノ−ルをこのように製造されたゲルから５０℃におい
てｎ- ヘキサン１．５リットルで抽出した。その後ヘキ
サン- 含有ゲルをトリメチルクロロシラン（ＴＭＣＳ）
（湿潤ゲル１ｇ当たり０．０５ｇのＴＭＣＳ）でシリル
化し、次に再びｎ- ヘキサン０．５リットルで洗浄し
た。ゲルの乾燥を空気中で実施した（３時間４０℃にお
いて、次に２時間５０℃においてそして１２時間１５０
℃において）。
【００１４】このように得られた透明なキセロゲルは、
０．１３ｇ／ｃｍ3 の粘度を有した。比表面積は９５０
ｍ2 ／ｇであった。γ値は、０．０１６Ｗ／ｍｋであっ
た。
０．１３ｇ／ｃｍ3 の粘度を有した。比表面積は９５０
ｍ2 ／ｇであった。γ値は、０．０１６Ｗ／ｍｋであっ
た。
フロントページの続き (72)発明者 エリック・ジャキノ フランス国、60350 アッティシ、リユ・ ド・ラ・フォンテーヌ・サン・マルタン、 22 (72)発明者 ダグラス・エム・スミス アメリカ合衆国、ニュー・メキシコ州、ア ルバカーキ、マルケッテ・プレイス・エヌ イー、1412
Claims (15)
- 【請求項１】 キセロゲルを製造する方法において、 ａ）水ガラス水溶液を酸性イオン交換樹脂または鉱酸に
よって≦２．２のｐＨとし、 ｂ）得られるシリカを塩基の添加により重合してＳｉＯ
2 ゲルを得そして、工程ａ）において鉱酸を使用する場
合には、そのゲルを水で洗浄して電解質を除き、 ｃ）工程ｂ）において得られるゲルを、含水率が≦５重
量％になるまで、有機溶剤で洗浄し、 ｄ）工程ｃ）において得られるゲルをシリル化剤と反応
させそして ｅ）工程ｄ）において得られるシリル化ゲルを−３０な
いし２００℃および０．００１ないし２０バ−ルにおい
て乾燥することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 工程ａ）において酸性イオン交換樹脂を
使用する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 工程ｂ）において塩基としてＮＨ4 Ｏ
Ｈ、Ｎa ＯＨ、ＫＯＨ、Ａｌ（ＯＨ）3 またはコロイド
状シリカを使用する請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 工程ｂ）において得られるＳｉＯ2 ゲル
を、工程ｃ）において洗浄する前に、２０ないし９０℃
および６ないし１１のｐＨにおいて１ないし４８時間熟
成させる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項５】 ｐＨが６ないし９である請求項４記載の
方法。 - 【請求項６】 時間が１ないし２４時間である請求項４
または５記載の方法。 - 【請求項７】 工程ｃ）においてゲルを、その含水率が
≦２重量％になるまで、洗浄する請求項１ないし６のい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項８】 工程ｃ）において有機溶剤としてメタノ
−ル、エタノ−ル、アセトン、テトラヒドロフラン、酢
酸エチル、ジオキサン、ｎ- ヘキサンまたはトルエンを
使用する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項９】 工程ｄ）においてシリル化剤としてモノ
- 、ジ- またはトリメチルクロロシラン、トリメチルメ
トキシシランまたはヘキサメチルジシラザンを使用する
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 工程ｄ）において得られるシリル化ゲ
ルを工程ｅ）において乾燥する前にプロトン溶剤または
非プロトン溶剤で洗浄する請求項１ないし９のいずれか
１項に記載の方法。 - 【請求項１１】 工程ｅ）においてシリル化ゲルを０な
いし１００℃において乾燥する請求項１ないし１０のい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１２】 工程ｅ）においてシリル化ゲルを０．
０１ないし５バ−ルにおいて乾燥する請求項１ないし１
１のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１３】 工程ｅ）においてシリル化ゲルを０．
１ないし２バ−ルにおいて乾燥する請求項１ないし１１
のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１４】 請求項１ないし１３のいずれか１項に
記載の方法により得られるキセロゲル。 - 【請求項１５】 請求項１４記載のキセロゲルを絶縁材
料として使用する方法。
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| DE102016224274A1 (de) | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Siliziumdioxid-aerogel, wärmedämmstoff, und verfahren zur herstellung von siliziumdioxid-aerogel |
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| DE4430669A1 (de) * | 1994-08-29 | 1996-03-07 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Xerogelen, sowie ihre Verwendung |
| DE19502453C1 (de) * | 1995-01-27 | 1996-09-05 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von modifizierten Si0¶2¶- Aerogelen und deren Verwendung |
| DE19506141A1 (de) | 1995-02-22 | 1996-08-29 | Hoechst Ag | Verwendung von Aerogelen in der Pharmazie, in der Kosmetik und im Pflanzenschutz |
| DE19525021A1 (de) * | 1995-07-10 | 1997-01-16 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen und deren Verwendung |
| DE19538333A1 (de) * | 1995-10-14 | 1997-04-17 | Basf Ag | Verfahren zur unterkritischen Herstellung von Aerogelen |
| DE19541279A1 (de) * | 1995-11-06 | 1997-05-07 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen unter Verwendung von Alkoholen |
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| DE19541992A1 (de) * | 1995-11-10 | 1997-05-15 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen unter Verwendung von Alkoholen, bei dem gebildeten Salze ausgefällt werden |
| DE19631267C1 (de) * | 1996-08-02 | 1998-04-30 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen |
| US5807501A (en) * | 1997-02-20 | 1998-09-15 | Dow Corning Corporation | Neutral-aged hydrophobic organosilicate-modified silica gels |
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-
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- 1994-12-07 DE DE59408391T patent/DE59408391D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1994-12-07 ES ES94119307T patent/ES2134311T3/es not_active Expired - Lifetime
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