JPH09227778A - 複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法 - Google Patents
複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法Info
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- JPH09227778A JPH09227778A JP6192496A JP6192496A JPH09227778A JP H09227778 A JPH09227778 A JP H09227778A JP 6192496 A JP6192496 A JP 6192496A JP 6192496 A JP6192496 A JP 6192496A JP H09227778 A JPH09227778 A JP H09227778A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリマー中に粘土鉱物を分子レベルで均一に
分散させることができる，複合化粘土及び粘土複合材
料，並びにそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】 非極性側鎖１０を有するマトリクス分子
１の中に，層状粘土鉱物７が層単位に無限膨潤状態で分
散している。マトリクス分子は，ポリシロキサン又はポ
リオキシアルキレンからなる。層状粘土鉱物７の層間に
は，有機オニウムイオン６及びマトリクス分子１が介入
している。層状粘土鉱物７は，有機オニウムイオン６と
イオン結合しており，かつ，マトリクス分子１とは水素
結合している。マトリクス分子の非極性側鎖の分子長さ
は，有機オニウムイオンの有機主鎖部分と同じか，又は
有機主鎖部分よりも長いことが好ましい。
分散させることができる，複合化粘土及び粘土複合材
料，並びにそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】 非極性側鎖１０を有するマトリクス分子
１の中に，層状粘土鉱物７が層単位に無限膨潤状態で分
散している。マトリクス分子は，ポリシロキサン又はポ
リオキシアルキレンからなる。層状粘土鉱物７の層間に
は，有機オニウムイオン６及びマトリクス分子１が介入
している。層状粘土鉱物７は，有機オニウムイオン６と
イオン結合しており，かつ，マトリクス分子１とは水素
結合している。マトリクス分子の非極性側鎖の分子長さ
は，有機オニウムイオンの有機主鎖部分と同じか，又は
有機主鎖部分よりも長いことが好ましい。
Description
【０００１】
【利用分野】本発明は，複合化粘土及び粘土複合材料，
並びにそれらの製造方法に関するものであり，更に詳し
くは，ポリエチレン，ポリプロピレン等に代表される非
極性ポリマーに層状粘土鉱物を均一に分散させた粘土複
合材料と，その種材料でありかつそれ自身が粘土複合材
料として使用可能な複合化粘土，並びにそれらの製造方
法に関する。
並びにそれらの製造方法に関するものであり，更に詳し
くは，ポリエチレン，ポリプロピレン等に代表される非
極性ポリマーに層状粘土鉱物を均一に分散させた粘土複
合材料と，その種材料でありかつそれ自身が粘土複合材
料として使用可能な複合化粘土，並びにそれらの製造方
法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，有機高分子材料の機械的特性を
改良するために，粘土鉱物の添加，混合が検討されてい
る。例えば，ナイロン，ビニル系高分子，エポキシなど
の熱硬化性高分子，又はゴムに，粘土鉱物を分散させる
方法がある（特開昭６２─７４９５７号公報，特開平１
−１９８６４５号公報等）。これらは，粘土鉱物を有機
オニウムイオンで有機化し粘土層間でモノマーの重合を
開始させる方法，粘土鉱物を成長種に組み込む方法，或
いは粘土鉱物を重合物と混練してポリマーを層間に入れ
る方法である。
改良するために，粘土鉱物の添加，混合が検討されてい
る。例えば，ナイロン，ビニル系高分子，エポキシなど
の熱硬化性高分子，又はゴムに，粘土鉱物を分散させる
方法がある（特開昭６２─７４９５７号公報，特開平１
−１９８６４５号公報等）。これらは，粘土鉱物を有機
オニウムイオンで有機化し粘土層間でモノマーの重合を
開始させる方法，粘土鉱物を成長種に組み込む方法，或
いは粘土鉱物を重合物と混練してポリマーを層間に入れ
る方法である。
【０００３】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の粘
土複合材料においては，層状粘土鉱物は，非極性ポリマ
ーと相溶性が低い。そのため，層状粘土鉱物の層間に非
極性ポリマーを入れて，層を拡張させるのは，容易では
ない。そのため，非極性ポリマーの中に層状粘土鉱物を
均一に分散させることは困難であった。
土複合材料においては，層状粘土鉱物は，非極性ポリマ
ーと相溶性が低い。そのため，層状粘土鉱物の層間に非
極性ポリマーを入れて，層を拡張させるのは，容易では
ない。そのため，非極性ポリマーの中に層状粘土鉱物を
均一に分散させることは困難であった。
【０００４】かかる問題に対処するべく，非極性ポリマ
ーであるポリオレフィンポリマーの末端或いは側鎖にオ
ニウムイオンを導入して修飾ポリマーとなし，この修飾
ポリマーを用いて層状粘土鉱物の有機化を行うことが考
えられる（特開平１−１９８６４５号公報）。
ーであるポリオレフィンポリマーの末端或いは側鎖にオ
ニウムイオンを導入して修飾ポリマーとなし，この修飾
ポリマーを用いて層状粘土鉱物の有機化を行うことが考
えられる（特開平１−１９８６４５号公報）。
【０００５】しかし，ポリオレフィン末端へのオニウム
基の導入は，化学的に非常に困難であり，容易ではな
い。また，層状粘土鉱物の層間にポリオレフィンを１段
階で進入させようとしたため，層の膨潤は十分ではなか
った。また，Ｇｉａｎｎｅｌｉｓらも述べているよう
に，主鎖若しくは側鎖に極性基のないポリスチレンを用
いた場合には，層間にはポリスチレン分子が１層しか入
ることができず，層間膨潤にも限界がある（Ｅ．Ｐ．Ｇ
ｉａｎｎｅｌｉｓら，Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．５，１６
９４−１６９６（１９９３））。
基の導入は，化学的に非常に困難であり，容易ではな
い。また，層状粘土鉱物の層間にポリオレフィンを１段
階で進入させようとしたため，層の膨潤は十分ではなか
った。また，Ｇｉａｎｎｅｌｉｓらも述べているよう
に，主鎖若しくは側鎖に極性基のないポリスチレンを用
いた場合には，層間にはポリスチレン分子が１層しか入
ることができず，層間膨潤にも限界がある（Ｅ．Ｐ．Ｇ
ｉａｎｎｅｌｉｓら，Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．５，１６
９４−１６９６（１９９３））。
【０００６】本発明はかかる従来の問題点に鑑み，ポリ
マー中に層状粘土鉱物を分子レベルで均一に分散させる
ことができる，複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそ
れらの製造方法を提供しようとするものである。
マー中に層状粘土鉱物を分子レベルで均一に分散させる
ことができる，複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそ
れらの製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，多数の非
極性側鎖を有するポリシロキサン又はポリオキシアルキ
レンからなるマトリクス分子の中に，層状粘土鉱物が層
単位に無限膨潤状態で分散した複合化粘土であって，上
記層状粘土鉱物の層間には，上記マトリクス分子の少な
くとも一部と有機オニウムイオンの少なくとも一部とが
介入しており，かつ，層状粘土鉱物は，上記マトリクス
分子に対して，少なくともその主鎖の一部と水素結合し
ており，かつ有機オニウムイオンに対してはイオン結合
していることを特徴とする複合化粘土である。
極性側鎖を有するポリシロキサン又はポリオキシアルキ
レンからなるマトリクス分子の中に，層状粘土鉱物が層
単位に無限膨潤状態で分散した複合化粘土であって，上
記層状粘土鉱物の層間には，上記マトリクス分子の少な
くとも一部と有機オニウムイオンの少なくとも一部とが
介入しており，かつ，層状粘土鉱物は，上記マトリクス
分子に対して，少なくともその主鎖の一部と水素結合し
ており，かつ有機オニウムイオンに対してはイオン結合
していることを特徴とする複合化粘土である。
【０００８】本発明において最も注目すべきことは，層
状粘土鉱物の層間において，有機オニウムイオンが層状
粘土鉱物とイオン結合を形成しており，かつポリシロキ
サン又はポリオキシアルキレンが層状粘土鉱物と水素結
合を形成していることである。
状粘土鉱物の層間において，有機オニウムイオンが層状
粘土鉱物とイオン結合を形成しており，かつポリシロキ
サン又はポリオキシアルキレンが層状粘土鉱物と水素結
合を形成していることである。
【０００９】本発明において，「限定膨潤」とは，層状
粘土鉱物の層間に有機オニウムイオンが介入し，層状粘
土鉱物とイオン結合を形成することによって，層状粘土
鉱物の層間が拡張することをいう。
粘土鉱物の層間に有機オニウムイオンが介入し，層状粘
土鉱物とイオン結合を形成することによって，層状粘土
鉱物の層間が拡張することをいう。
【００１０】また，「無限膨潤」とは，限定膨潤した層
状粘土鉱物の層間に，上記ポリシロキサン又はポリオキ
シアルキレンからなるマトリクス分子の全体あるいはそ
の一部が入り込み，かつ，上記マトリクス分子が層状粘
土鉱物との間で水素結合を形成することにより，層状粘
土鉱物の層間が，上記限定膨潤の層間距離以上に，無限
に拡大することをいう。無限膨潤状態においては，層間
距離の上限はない。
状粘土鉱物の層間に，上記ポリシロキサン又はポリオキ
シアルキレンからなるマトリクス分子の全体あるいはそ
の一部が入り込み，かつ，上記マトリクス分子が層状粘
土鉱物との間で水素結合を形成することにより，層状粘
土鉱物の層間が，上記限定膨潤の層間距離以上に，無限
に拡大することをいう。無限膨潤状態においては，層間
距離の上限はない。
【００１１】また，「層状粘土鉱物が層単位に分散す
る」とは，理想的には層状粘土鉱物が１層毎に所定の層
間距離で分散することがあるが，必ずしもこのような完
全な分散状態の場合でなくてもよい。一部の層状粘土鉱
物は２層〜１０層程度の凝集状態にあってもよい。即
ち，すべての層状粘土鉱物の中，少なくとも５０％，望
ましくは７０％程度の層状粘土鉱物が１層毎に分散して
いれば，本発明にかかる複合化粘土の効果を得ることが
できる。
る」とは，理想的には層状粘土鉱物が１層毎に所定の層
間距離で分散することがあるが，必ずしもこのような完
全な分散状態の場合でなくてもよい。一部の層状粘土鉱
物は２層〜１０層程度の凝集状態にあってもよい。即
ち，すべての層状粘土鉱物の中，少なくとも５０％，望
ましくは７０％程度の層状粘土鉱物が１層毎に分散して
いれば，本発明にかかる複合化粘土の効果を得ることが
できる。
【００１２】次に，本発明の作用効果について説明す
る。本発明の複合化粘土においては，図１に示すごと
く，層状粘土鉱物７の層間に，有機オニウムイオン６を
介入させている。この有機オニウムイオン６は，層状粘
土鉱物７とイオン結合しているため，層状粘土鉱物７の
層間に留まり，マトリクス分子１の取り込み可能な一定
のスペースを提供する。
る。本発明の複合化粘土においては，図１に示すごと
く，層状粘土鉱物７の層間に，有機オニウムイオン６を
介入させている。この有機オニウムイオン６は，層状粘
土鉱物７とイオン結合しているため，層状粘土鉱物７の
層間に留まり，マトリクス分子１の取り込み可能な一定
のスペースを提供する。
【００１３】また，一定のスペースには，非極性側鎖１
０を有するマトリクス分子１を介入させている。このマ
トリクス分子１は，ポリシロキサン又はポリオキシアル
キレンからなり，これらの主鎖（─Ｓｉ−Ｏ−；又は─
Ｃ−Ｏ−）が，層状粘土鉱物７のシリケート骨格（Ｓｉ
−ＯＨ）と水素結合している。そのため，上記マトリク
ス分子１は，層状粘土鉱物７の極性によって層状粘土鉱
物７の層間から排除されることなく，層間内に留まる。
それ故，マトリクス分子１の非極性側鎖によって層間が
拡大して，無限膨潤状態となる。
０を有するマトリクス分子１を介入させている。このマ
トリクス分子１は，ポリシロキサン又はポリオキシアル
キレンからなり，これらの主鎖（─Ｓｉ−Ｏ−；又は─
Ｃ−Ｏ−）が，層状粘土鉱物７のシリケート骨格（Ｓｉ
−ＯＨ）と水素結合している。そのため，上記マトリク
ス分子１は，層状粘土鉱物７の極性によって層状粘土鉱
物７の層間から排除されることなく，層間内に留まる。
それ故，マトリクス分子１の非極性側鎖によって層間が
拡大して，無限膨潤状態となる。
【００１４】また，マトリクス分子を多量に導入すれば
するほど，層間は広く膨潤する（表１参照）。そのた
め，上記マトリクス分子の存在は，層状粘土鉱物の層間
を無制限に膨潤させた無限膨潤状態とする。従って，マ
トリクス分子からなるマトリクスの中においても，層状
粘土鉱物の各分子が集合することなく，分子レベルで均
一に分散することとなる。
するほど，層間は広く膨潤する（表１参照）。そのた
め，上記マトリクス分子の存在は，層状粘土鉱物の層間
を無制限に膨潤させた無限膨潤状態とする。従って，マ
トリクス分子からなるマトリクスの中においても，層状
粘土鉱物の各分子が集合することなく，分子レベルで均
一に分散することとなる。
【００１５】また，層状粘土鉱物は無限膨潤状態にある
ため，その表面積は，従来の限定膨潤の場合に比べて著
しく拡大する。そのため，気体又は液体（水，オイル
等）に対する遮断性が高い。また，マトリクス分子は，
層状粘土鉱物の存在により，挙動が制限される。そのた
め，マトリクス分子鎖の絡み合いがほぐれにくくなる。
それ故，部材の引っ張り強度，弾性率等の機械的強度が
高くなる。また，耐クリープ性が向上する。
ため，その表面積は，従来の限定膨潤の場合に比べて著
しく拡大する。そのため，気体又は液体（水，オイル
等）に対する遮断性が高い。また，マトリクス分子は，
層状粘土鉱物の存在により，挙動が制限される。そのた
め，マトリクス分子鎖の絡み合いがほぐれにくくなる。
それ故，部材の引っ張り強度，弾性率等の機械的強度が
高くなる。また，耐クリープ性が向上する。
【００１６】上記複合化粘土は，そのまま複合材料とし
て使用することができる。また，上記複合化粘土を種原
料として，上記有機オニウムイオン又はマトリクス分子
以外のポリマーも添加することもできる。後者の場合に
は，層状粘土鉱物の層間距離は，更に拡大していること
が一層好ましい。その理由は，層状粘土鉱物をポリマー
の中に均一に分散させるためである。
て使用することができる。また，上記複合化粘土を種原
料として，上記有機オニウムイオン又はマトリクス分子
以外のポリマーも添加することもできる。後者の場合に
は，層状粘土鉱物の層間距離は，更に拡大していること
が一層好ましい。その理由は，層状粘土鉱物をポリマー
の中に均一に分散させるためである。
【００１７】以上のごとく，上記複合化粘土によれば，
ポリマー中に層状粘土鉱物を分子レベルで均一に分散さ
せた複合化粘土を得ることができる。
ポリマー中に層状粘土鉱物を分子レベルで均一に分散さ
せた複合化粘土を得ることができる。
【００１８】次に，上記複合化粘土の詳細について説明
する。ポリシロキサン又はポリオキシアルキレンは，層
状粘土鉱物の層間に介入するマトリクス分子であると共
に，層間距離を膨潤させる無限膨潤剤でもある。上記マ
トリクス分子の主鎖のケイ素又は炭素には，多数の非極
性側鎖が結合している。但し，マトリクス分子の主鎖の
全てのケイ素又は炭素に非極性側鎖が結合している必要
はなく，上記マトリクス分子の全体として非極性ポリマ
ーに対する親和性を示す程度に非極性側鎖が結合してい
ればよい。上記マトリクス分子の主鎖に含まれる酸素原
子は，層状粘土鉱物との間において水素結合を形成す
る。
する。ポリシロキサン又はポリオキシアルキレンは，層
状粘土鉱物の層間に介入するマトリクス分子であると共
に，層間距離を膨潤させる無限膨潤剤でもある。上記マ
トリクス分子の主鎖のケイ素又は炭素には，多数の非極
性側鎖が結合している。但し，マトリクス分子の主鎖の
全てのケイ素又は炭素に非極性側鎖が結合している必要
はなく，上記マトリクス分子の全体として非極性ポリマ
ーに対する親和性を示す程度に非極性側鎖が結合してい
ればよい。上記マトリクス分子の主鎖に含まれる酸素原
子は，層状粘土鉱物との間において水素結合を形成す
る。
【００１９】非極性側鎖には，アルキル基又はアリール
基が含まれる。特に，アルキル基が好ましい。また，ア
リール基にアルキル基が結合したものでもよい。アルキ
ル基の炭素数は６以上であることが好ましい。炭素数が
６未満の場合には，層状粘土鉱物の層間を無限膨潤状態
に拡幅することができないおそれがある。
基が含まれる。特に，アルキル基が好ましい。また，ア
リール基にアルキル基が結合したものでもよい。アルキ
ル基の炭素数は６以上であることが好ましい。炭素数が
６未満の場合には，層状粘土鉱物の層間を無限膨潤状態
に拡幅することができないおそれがある。
【００２０】また，請求項２に記載のように，図１に示
すごとく，上記マトリクス分子１の非極性側鎖１０（Ｒ
1 ，又はＲ2 ）の分子長は，上記有機オニウムイオン６
の有機主鎖部分６０と同じか，又は該有機主鎖部分６０
よりも長いことが好ましい。その理由につき以下に説明
する。
すごとく，上記マトリクス分子１の非極性側鎖１０（Ｒ
1 ，又はＲ2 ）の分子長は，上記有機オニウムイオン６
の有機主鎖部分６０と同じか，又は該有機主鎖部分６０
よりも長いことが好ましい。その理由につき以下に説明
する。
【００２１】まず，マトリクス分子がポリシロキサンで
ある場合には，その主鎖の基本骨格を構成する（─Ｓｉ
−Ｏ−）単位と，層状粘土鉱物のケイ酸塩層を構成する
Ｓｉ−ＯＨ単位とが，水素結合により結合する。そのた
め，ポリシロキサンのＳｉ（ケイ素）に結合した非極性
側鎖が有機オニウムイオンの分子の外側へ出て，層状粘
土鉱物のケイ酸塩層を覆い，層状粘土鉱物の表面を非極
性化する。それ故，ポリシロキサン中に層状粘土鉱物を
無限膨潤状態で分散させることができるからである。
ある場合には，その主鎖の基本骨格を構成する（─Ｓｉ
−Ｏ−）単位と，層状粘土鉱物のケイ酸塩層を構成する
Ｓｉ−ＯＨ単位とが，水素結合により結合する。そのた
め，ポリシロキサンのＳｉ（ケイ素）に結合した非極性
側鎖が有機オニウムイオンの分子の外側へ出て，層状粘
土鉱物のケイ酸塩層を覆い，層状粘土鉱物の表面を非極
性化する。それ故，ポリシロキサン中に層状粘土鉱物を
無限膨潤状態で分散させることができるからである。
【００２２】また，マトリクス分子がポリオキシアルキ
レンである場合にも，その主鎖の基本骨格を構成する
（─Ｃ−Ｏ−）単位と，層状粘土鉱物の上記Ｓｉ−ＯＨ
単位とが，水素結合により結合する。そのため，ポリオ
キシアルキレンのＣ（炭素）に結合した非極性側鎖が有
機オニウムイオンの分子の外側へ出て層状粘土鉱物のケ
イ酸塩層を覆い，層状粘土鉱物の表面を非極性化する。
これにより，ポリオキシアルキレン中に層状粘土鉱物を
無限膨潤状態で分散させることができるからである。
レンである場合にも，その主鎖の基本骨格を構成する
（─Ｃ−Ｏ−）単位と，層状粘土鉱物の上記Ｓｉ−ＯＨ
単位とが，水素結合により結合する。そのため，ポリオ
キシアルキレンのＣ（炭素）に結合した非極性側鎖が有
機オニウムイオンの分子の外側へ出て層状粘土鉱物のケ
イ酸塩層を覆い，層状粘土鉱物の表面を非極性化する。
これにより，ポリオキシアルキレン中に層状粘土鉱物を
無限膨潤状態で分散させることができるからである。
【００２３】上記マトリクス分子の非極性側鎖は，少な
くともその一部が層状粘土鉱物の層間に入り込んでい
る。層状粘土鉱物の層間には，マトリクス分子のすべて
が入り込む必要はない。例えば，マトリクス分子が分子
量１００００程度のポリマーの場合には，マトリクス分
子の１０重量％以上が入り込めば，層間は十分に膨張す
る。１０重量％未満の場合には，層状粘土鉱物の層間に
膨潤が不十分となるおそれがある。
くともその一部が層状粘土鉱物の層間に入り込んでい
る。層状粘土鉱物の層間には，マトリクス分子のすべて
が入り込む必要はない。例えば，マトリクス分子が分子
量１００００程度のポリマーの場合には，マトリクス分
子の１０重量％以上が入り込めば，層間は十分に膨張す
る。１０重量％未満の場合には，層状粘土鉱物の層間に
膨潤が不十分となるおそれがある。
【００２４】上記マトリクス分子は，その混合割合が大
きくなるにつれて，層状粘土鉱物の層間が広く拡張され
る傾向にある。マトリクス分子の混合割合は，有機オニ
ウムイオンを結合させた層状粘土鉱物１重量部に対し
て，０．５重量部以上であることが好ましい。０．５重
量部未満の場合には，層状粘土鉱物の層間の膨潤が不充
分となるおそれがある。
きくなるにつれて，層状粘土鉱物の層間が広く拡張され
る傾向にある。マトリクス分子の混合割合は，有機オニ
ウムイオンを結合させた層状粘土鉱物１重量部に対し
て，０．５重量部以上であることが好ましい。０．５重
量部未満の場合には，層状粘土鉱物の層間の膨潤が不充
分となるおそれがある。
【００２５】また，上記マトリクス分子の分子量は，１
００〜１０００００であることが好ましい。１００未満
の場合には，層状粘土鉱物の層間の膨潤が不十分となる
おそれがある。一方，１０００００を越える場合には，
マトリクス分子が溶媒に不溶となったり，軟化点又は融
点が層状粘土鉱物の分解点以上となってしまうおそれが
ある。
００〜１０００００であることが好ましい。１００未満
の場合には，層状粘土鉱物の層間の膨潤が不十分となる
おそれがある。一方，１０００００を越える場合には，
マトリクス分子が溶媒に不溶となったり，軟化点又は融
点が層状粘土鉱物の分解点以上となってしまうおそれが
ある。
【００２６】次に，有機オニウムイオンは，請求項３に
記載のように，その有機主鎖部分の炭素数が６以上であ
ることが好ましい。炭素数が６未満の場合には，有機オ
ニウムイオンの親水性が高まり，ポリシロキサン又はポ
リオキシアルキレンとの相溶性が低下するおそれがあ
る。上記有機オニウムイオンとしては，例えば，ヘキシ
ルアンモニウムイオン，オクチルアンモニウムイオン，
２─エチルヘキシルアンモニウムイオン，ドデシルアン
モニウムイオン，オクタデシルアンモニウムイオン，オ
レイルアンモニウムイオン，ジオクチルジメチルアンモ
ニウムイオン，トリオクチルアンモニウムイオン，ジス
テアリルジメチルアンモニウムイオン，又はラウリン酸
アンモニウムイオンを用いることができる。
記載のように，その有機主鎖部分の炭素数が６以上であ
ることが好ましい。炭素数が６未満の場合には，有機オ
ニウムイオンの親水性が高まり，ポリシロキサン又はポ
リオキシアルキレンとの相溶性が低下するおそれがあ
る。上記有機オニウムイオンとしては，例えば，ヘキシ
ルアンモニウムイオン，オクチルアンモニウムイオン，
２─エチルヘキシルアンモニウムイオン，ドデシルアン
モニウムイオン，オクタデシルアンモニウムイオン，オ
レイルアンモニウムイオン，ジオクチルジメチルアンモ
ニウムイオン，トリオクチルアンモニウムイオン，ジス
テアリルジメチルアンモニウムイオン，又はラウリン酸
アンモニウムイオンを用いることができる。
【００２７】層状粘土鉱物としては，上記マトリクス分
子との接触面積が大きいものを用いることが好ましい。
これにより，層状粘土鉱物の層間を大きく膨潤させるこ
とができる。具体的には，層状粘土鉱物の陽イオンの交
換容量は，５０〜２００ミリ等量／１００ｇであること
が好ましい。５０ミリ等量／１００ｇ未満の場合には，
オニウムイオンの交換が十分に行われず，層状粘土鉱物
の層間を膨潤させることが困難な場合がある。一方，２
００ミリ等量／１００ｇを越える場合には，層状粘土鉱
物の層間の結合力が強固となり，層状粘土鉱物の層間を
膨潤させることが困難な場合がある。
子との接触面積が大きいものを用いることが好ましい。
これにより，層状粘土鉱物の層間を大きく膨潤させるこ
とができる。具体的には，層状粘土鉱物の陽イオンの交
換容量は，５０〜２００ミリ等量／１００ｇであること
が好ましい。５０ミリ等量／１００ｇ未満の場合には，
オニウムイオンの交換が十分に行われず，層状粘土鉱物
の層間を膨潤させることが困難な場合がある。一方，２
００ミリ等量／１００ｇを越える場合には，層状粘土鉱
物の層間の結合力が強固となり，層状粘土鉱物の層間を
膨潤させることが困難な場合がある。
【００２８】上記層状粘土鉱物としては，例えば，モン
モリロナイト，サポナイト，ヘクトライト，バイデライ
ト，スティブンサイト，ノントロナイトなどのスメクタ
イト系層状粘土鉱物，バーミキュライト，ハロイサイ
ト，又は膨潤性マイカがある。天然のものでも，合成さ
れたものでもよい。
モリロナイト，サポナイト，ヘクトライト，バイデライ
ト，スティブンサイト，ノントロナイトなどのスメクタ
イト系層状粘土鉱物，バーミキュライト，ハロイサイ
ト，又は膨潤性マイカがある。天然のものでも，合成さ
れたものでもよい。
【００２９】次に，上記複合化粘土を製造する方法とし
ては，例えば，請求項４に記載のように，多数の非極性
側鎖を有するポリシロキサン又はポリオキシアルキレン
からなるマトリクス分子の中に，層状粘土鉱物が層単位
に無限膨潤状態で分散した複合化粘土を製造する方法で
あって，以下の限定膨潤工程と，無限膨潤工程とを
含むことを特徴とする複合化粘土の製造方法がある。 層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させること
により，該有機オニウムイオンの少なくとも一部を層状
粘土鉱物の層間へ介入させて有機オニウムイオンと層状
粘土鉱物との間にイオン結合を形成させ，該層状粘土鉱
物を限定膨潤させる限定膨潤工程， 上記層状粘土鉱物に上記マトリクス分子を接触させる
ことにより，上記マトリクス分子の少なくとも一部を層
状粘土鉱物の層間へ介入させてマトリクス分子の少なく
とも主鎖の一部と層状粘土鉱物との間に水素結合を形成
させ，層状粘土鉱物を無限膨潤させる無限膨潤工程。
ては，例えば，請求項４に記載のように，多数の非極性
側鎖を有するポリシロキサン又はポリオキシアルキレン
からなるマトリクス分子の中に，層状粘土鉱物が層単位
に無限膨潤状態で分散した複合化粘土を製造する方法で
あって，以下の限定膨潤工程と，無限膨潤工程とを
含むことを特徴とする複合化粘土の製造方法がある。 層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させること
により，該有機オニウムイオンの少なくとも一部を層状
粘土鉱物の層間へ介入させて有機オニウムイオンと層状
粘土鉱物との間にイオン結合を形成させ，該層状粘土鉱
物を限定膨潤させる限定膨潤工程， 上記層状粘土鉱物に上記マトリクス分子を接触させる
ことにより，上記マトリクス分子の少なくとも一部を層
状粘土鉱物の層間へ介入させてマトリクス分子の少なく
とも主鎖の一部と層状粘土鉱物との間に水素結合を形成
させ，層状粘土鉱物を無限膨潤させる無限膨潤工程。
【００３０】本発明の製造方法において最も注目すべき
ことは，層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させ
た後，更に非極性側鎖を有する上記マトリクス分子を接
触させることである。
ことは，層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させ
た後，更に非極性側鎖を有する上記マトリクス分子を接
触させることである。
【００３１】上記複合化粘土の製造方法においては，ま
ず，図２に示すごとく，限定膨潤工程において，層状粘
土鉱物７に有機オニウムイオン６を接触させている。こ
れにより，層状粘土鉱物７の層間に，ある程度のスペー
スが確保される。その後，更に非極性基を有する上記マ
トリクス分子を接触させる。これにより，層状粘土鉱物
の層間のスペースに，マトリクス分子が介入して，層間
が更に膨潤する。
ず，図２に示すごとく，限定膨潤工程において，層状粘
土鉱物７に有機オニウムイオン６を接触させている。こ
れにより，層状粘土鉱物７の層間に，ある程度のスペー
スが確保される。その後，更に非極性基を有する上記マ
トリクス分子を接触させる。これにより，層状粘土鉱物
の層間のスペースに，マトリクス分子が介入して，層間
が更に膨潤する。
【００３２】従って，上記の無限膨潤工程により，層状
粘土鉱物の層間は十分に膨潤する。そのため，マトリク
ス分子及びその他の種類のポリマーのマトリックスの中
に，層状粘土鉱物を均一に分散させることができる。ま
た，マトリクス分子に非極性基を導入することは，比較
的容易である。そのため，安価に，大きな層間距離を有
し，膨潤した複合化粘土を得ることができる。また，上
記マトリクス分子の中に層状粘土鉱物を無限膨潤状態に
均一に分散させることができるため，気体又は液体に対
する遮断性，機械的強度，及び耐クリープ性に優れた複
合化粘土を製造することができる。
粘土鉱物の層間は十分に膨潤する。そのため，マトリク
ス分子及びその他の種類のポリマーのマトリックスの中
に，層状粘土鉱物を均一に分散させることができる。ま
た，マトリクス分子に非極性基を導入することは，比較
的容易である。そのため，安価に，大きな層間距離を有
し，膨潤した複合化粘土を得ることができる。また，上
記マトリクス分子の中に層状粘土鉱物を無限膨潤状態に
均一に分散させることができるため，気体又は液体に対
する遮断性，機械的強度，及び耐クリープ性に優れた複
合化粘土を製造することができる。
【００３３】次に，上記複合化粘土の製造方法の詳細に
ついて説明する。まず，限定膨潤工程において，上記層
状粘土鉱物を有機オニウムイオンと接触させるに当たっ
ては，例えば，有機オニウムイオンを含む水溶液中に層
状粘土鉱物を浸漬した後，該層状粘土鉱物を水洗して過
剰な有機オニウムイオンを除去する方法がある。
ついて説明する。まず，限定膨潤工程において，上記層
状粘土鉱物を有機オニウムイオンと接触させるに当たっ
ては，例えば，有機オニウムイオンを含む水溶液中に層
状粘土鉱物を浸漬した後，該層状粘土鉱物を水洗して過
剰な有機オニウムイオンを除去する方法がある。
【００３４】次に，無限膨潤工程において，上記有機化
された層状粘土鉱物を上記マトリクス分子に接触させる
に当たっては，例えば，請求項７に記載のように，マト
リクス分子を溶解させた溶媒の中で行い，上記無限膨潤
工程が終了した後には，上記溶媒を除去することにより
行う方法がある。また，請求項８に記載のように，温度
制御により，上記マトリクス分子を軟化又は溶融させた
状態で行う方法がある。
された層状粘土鉱物を上記マトリクス分子に接触させる
に当たっては，例えば，請求項７に記載のように，マト
リクス分子を溶解させた溶媒の中で行い，上記無限膨潤
工程が終了した後には，上記溶媒を除去することにより
行う方法がある。また，請求項８に記載のように，温度
制御により，上記マトリクス分子を軟化又は溶融させた
状態で行う方法がある。
【００３５】請求項７に記載の上記の方法によれば，室
温で，マトリクス分子を層状粘土鉱物の層間に入り込ま
せることができる。この方法において使用し得る溶媒と
しては，例えば，トルエン，ベンゼン，キシレン，ヘキ
サン，オクタン等の非極性溶媒がある。上記層状粘土鉱
物及びマトリクス分子は，溶媒の中に，１０〜９０重量
％となるように添加することが好ましい。９０重量％を
越える場合には，両者の混合が不充分となるおそれがあ
る。一方，１０重量％未満の場合には，溶媒の揮発に長
時間を要するおそれがある。
温で，マトリクス分子を層状粘土鉱物の層間に入り込ま
せることができる。この方法において使用し得る溶媒と
しては，例えば，トルエン，ベンゼン，キシレン，ヘキ
サン，オクタン等の非極性溶媒がある。上記層状粘土鉱
物及びマトリクス分子は，溶媒の中に，１０〜９０重量
％となるように添加することが好ましい。９０重量％を
越える場合には，両者の混合が不充分となるおそれがあ
る。一方，１０重量％未満の場合には，溶媒の揮発に長
時間を要するおそれがある。
【００３６】一方，請求項８に記載の上記の方法におい
て，マトリクス分子を軟化又は溶融させるためには，マ
トリクス分子を軟化温度又は溶融温度と同じか又はそれ
よりも高温に加熱する。この加熱は，マトリクス分子及
び層状粘土鉱物が分解せず，安定に存在する程度の温度
において行う。例えば，加熱温度は，２５０℃以下であ
ることが好ましい。２５０℃を越える場合には，上記層
状粘土鉱物が分解するおそれがある。
て，マトリクス分子を軟化又は溶融させるためには，マ
トリクス分子を軟化温度又は溶融温度と同じか又はそれ
よりも高温に加熱する。この加熱は，マトリクス分子及
び層状粘土鉱物が分解せず，安定に存在する程度の温度
において行う。例えば，加熱温度は，２５０℃以下であ
ることが好ましい。２５０℃を越える場合には，上記層
状粘土鉱物が分解するおそれがある。
【００３７】尚，層状粘土鉱物とマトリクス分子との接
触時間は，０．１〜１時間が好ましい。０．１時間未満
の場合には，層状粘土鉱物の層間距離を大きくすること
ができないおそれがある。一方，１時間を越える場合に
は，それに見合う効果は期待できない。次に，請求項
５，６に記載のように，上記マトリクス分子の非極性側
鎖の分子長，及び有機オニウムイオンの有機主鎖部分の
炭素数は上記複合化粘土において説明したものと同様に
することが好ましい。
触時間は，０．１〜１時間が好ましい。０．１時間未満
の場合には，層状粘土鉱物の層間距離を大きくすること
ができないおそれがある。一方，１時間を越える場合に
は，それに見合う効果は期待できない。次に，請求項
５，６に記載のように，上記マトリクス分子の非極性側
鎖の分子長，及び有機オニウムイオンの有機主鎖部分の
炭素数は上記複合化粘土において説明したものと同様に
することが好ましい。
【００３８】次に，本発明の粘土複合材料は，請求項９
に記載のように，多数の非極性側鎖を有するポリシロキ
サン又はポリオキシアルキレンからなるマトリクス分子
の中に，層状粘土鉱物が層単位に無限膨潤状態で分散し
た複合化粘土と，該複合化粘土を分散させた非極性ポリ
マーとを有する粘土複合材料であって，上記層状粘土鉱
物の層間には，上記マトリクス分子の少なくとも一部と
有機オニウムイオンの少なくとも一部とが介入してお
り，かつ，層状粘土鉱物は，上記マトリクス分子に対し
て，少なくともその主鎖の一部と水素結合しており，か
つ有機オニウムイオンに対してはイオン結合しているこ
とを特徴とする粘土複合材料である。
に記載のように，多数の非極性側鎖を有するポリシロキ
サン又はポリオキシアルキレンからなるマトリクス分子
の中に，層状粘土鉱物が層単位に無限膨潤状態で分散し
た複合化粘土と，該複合化粘土を分散させた非極性ポリ
マーとを有する粘土複合材料であって，上記層状粘土鉱
物の層間には，上記マトリクス分子の少なくとも一部と
有機オニウムイオンの少なくとも一部とが介入してお
り，かつ，層状粘土鉱物は，上記マトリクス分子に対し
て，少なくともその主鎖の一部と水素結合しており，か
つ有機オニウムイオンに対してはイオン結合しているこ
とを特徴とする粘土複合材料である。
【００３９】上記粘土複合材料は，前述の複合化粘土を
非極性ポリマー中に分散させたものである。この分散度
が不十分でも層状粘土鉱物は非極性ポリマー中で分散状
に分布するが，分散度が十分な場合には，非極性ポリマ
ー中に層状粘土鉱物を無限に膨潤させることができる。
従って，非極性ポリマーの気体又は液体に対する遮断
性，機械的強度，及び耐クリープ性を改良することがで
きる。
非極性ポリマー中に分散させたものである。この分散度
が不十分でも層状粘土鉱物は非極性ポリマー中で分散状
に分布するが，分散度が十分な場合には，非極性ポリマ
ー中に層状粘土鉱物を無限に膨潤させることができる。
従って，非極性ポリマーの気体又は液体に対する遮断
性，機械的強度，及び耐クリープ性を改良することがで
きる。
【００４０】上記非極性ポリマーは，例えば，上記有機
オニウムイオンと同種，又は上記マトリクス分子と同種
のものでもよい。また，有機オニウムイオン及びマトリ
クス分子とは異なる他種のポリマーでもよい。かかる他
種のポリマーとしては，例えば，ポリエチレン，ポリプ
ロピレン，ポリスチレン，ポリイソブテン，アクリル樹
脂，ポリウレタン，スチレン−ブタジエンブロック共重
合体などがあるが，これらに限定されない。
オニウムイオンと同種，又は上記マトリクス分子と同種
のものでもよい。また，有機オニウムイオン及びマトリ
クス分子とは異なる他種のポリマーでもよい。かかる他
種のポリマーとしては，例えば，ポリエチレン，ポリプ
ロピレン，ポリスチレン，ポリイソブテン，アクリル樹
脂，ポリウレタン，スチレン−ブタジエンブロック共重
合体などがあるが，これらに限定されない。
【００４１】次に，上記粘土複合材料の製造方法として
は，例えば，請求項１０に記載のように，多数の非極性
側鎖を有するポリシロキサン又はポリオキシアルキレン
からなるマトリクス分子の中に，層状粘土鉱物が層単位
に無限膨潤状態で分散した複合化粘土と，該複合化粘土
を分散させた非極性ポリマーとを有する粘土複合材料を
製造する方法であって，以下の限定膨潤工程と，無
限膨潤工程と，混合工程とを含むことを特徴とする粘
土複合材料の製造方法がある。 層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させること
により，該有機オニウムイオンの少なくとも一部を層状
粘土鉱物の層間へ介入させて有機オニウムイオンと層状
粘土鉱物との間にイオン結合を形成させ，該層状粘土鉱
物を限定膨潤させる限定膨潤工程， 上記層状粘土鉱物に上記マトリクス分子を接触させる
ことにより，上記マトリクス分子の少なくとも一部を層
状粘土鉱物の層間へ介入させてマトリクス分子の少なく
とも主鎖の一部と層状粘土鉱物との間に水素結合を形成
させ，層状粘土鉱物を無限膨潤させて複合化粘土を得る
無限膨潤工程。 上記複合化粘土を非極性ポリマーと混合する混合工
程。
は，例えば，請求項１０に記載のように，多数の非極性
側鎖を有するポリシロキサン又はポリオキシアルキレン
からなるマトリクス分子の中に，層状粘土鉱物が層単位
に無限膨潤状態で分散した複合化粘土と，該複合化粘土
を分散させた非極性ポリマーとを有する粘土複合材料を
製造する方法であって，以下の限定膨潤工程と，無
限膨潤工程と，混合工程とを含むことを特徴とする粘
土複合材料の製造方法がある。 層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させること
により，該有機オニウムイオンの少なくとも一部を層状
粘土鉱物の層間へ介入させて有機オニウムイオンと層状
粘土鉱物との間にイオン結合を形成させ，該層状粘土鉱
物を限定膨潤させる限定膨潤工程， 上記層状粘土鉱物に上記マトリクス分子を接触させる
ことにより，上記マトリクス分子の少なくとも一部を層
状粘土鉱物の層間へ介入させてマトリクス分子の少なく
とも主鎖の一部と層状粘土鉱物との間に水素結合を形成
させ，層状粘土鉱物を無限膨潤させて複合化粘土を得る
無限膨潤工程。 上記複合化粘土を非極性ポリマーと混合する混合工
程。
【００４２】上記粘土複合材料の製造方法において最も
注目すべきことは，上記複合化粘土の製造方法と同様に
上記複合化粘土を製造した後，該複合化粘土を非極性ポ
リマーと混合することである。上記粘土複合材料の製造
方法によれば，非極性ポリマーの中に，層状粘土鉱物を
無限膨潤状態で均一に分散させることができる。また，
層状粘土鉱物の分散によって非極性ポリマーの改質，変
性をすることができる。
注目すべきことは，上記複合化粘土の製造方法と同様に
上記複合化粘土を製造した後，該複合化粘土を非極性ポ
リマーと混合することである。上記粘土複合材料の製造
方法によれば，非極性ポリマーの中に，層状粘土鉱物を
無限膨潤状態で均一に分散させることができる。また，
層状粘土鉱物の分散によって非極性ポリマーの改質，変
性をすることができる。
【００４３】上記粘土複合材料の製造方法において，上
記有機オニウムイオンの有機主鎖部分の炭素数，マトリ
クス分子の非極性側鎖の分子長，無限膨潤工程の条件
は，上記複合化粘土の製造方法において述べた条件と同
様であることが好ましい。また，上記非極性ポリマーと
しては，上記粘土複合材料において述べたものと同様の
ものを用いることが好ましい。
記有機オニウムイオンの有機主鎖部分の炭素数，マトリ
クス分子の非極性側鎖の分子長，無限膨潤工程の条件
は，上記複合化粘土の製造方法において述べた条件と同
様であることが好ましい。また，上記非極性ポリマーと
しては，上記粘土複合材料において述べたものと同様の
ものを用いることが好ましい。
【００４４】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる複合化粘土について，図１
を用いて説明する。本例の複合化粘土２は，図１に示す
ごとく，多数の非極性側鎖１０を有するマトリクス分子
１の中に，層状粘土鉱物７が層単位に無限膨潤状態で分
散したものである。
を用いて説明する。本例の複合化粘土２は，図１に示す
ごとく，多数の非極性側鎖１０を有するマトリクス分子
１の中に，層状粘土鉱物７が層単位に無限膨潤状態で分
散したものである。
【００４５】層状粘土鉱物７の層間には，マトリクス分
子１の少なくとも一部及び有機オニウムイオン６の少な
くとも一部が介入している。層状粘土鉱物７は，マトリ
クス分子１に対して，少なくともその主鎖の一部と水素
結合している。また，層状粘土鉱物７は，有機オニウム
イオン６に対してはイオン結合している。
子１の少なくとも一部及び有機オニウムイオン６の少な
くとも一部が介入している。層状粘土鉱物７は，マトリ
クス分子１に対して，少なくともその主鎖の一部と水素
結合している。また，層状粘土鉱物７は，有機オニウム
イオン６に対してはイオン結合している。
【００４６】マトリクス分子１はポリメチルオクタデシ
ルシロキサンである。層状粘土鉱物７は，ナトリウム型
モンモリロナイト（山形県産，イオン交換容量１２０ｍ
ｅｑ／１００ｇ）である。有機オニウムイオン６はジス
テアリルジメチルアンモニウムイオンである。
ルシロキサンである。層状粘土鉱物７は，ナトリウム型
モンモリロナイト（山形県産，イオン交換容量１２０ｍ
ｅｑ／１００ｇ）である。有機オニウムイオン６はジス
テアリルジメチルアンモニウムイオンである。
【００４７】次に，上記複合化粘土の製造方法について
説明する。まず，ナトリウム型モンモリロナイト２０．
０ｇを８０℃の水２０００ｍｌに分散させ，分散液を得
た。次に，ジステアリルジメチルアンモニウムクロライ
ド２１．０ｇを８０℃の水１５００ｍｌに溶解して，溶
解液を得た。
説明する。まず，ナトリウム型モンモリロナイト２０．
０ｇを８０℃の水２０００ｍｌに分散させ，分散液を得
た。次に，ジステアリルジメチルアンモニウムクロライ
ド２１．０ｇを８０℃の水１５００ｍｌに溶解して，溶
解液を得た。
【００４８】次いで，上記分散液と溶解液とを一気に混
合し，沈殿物を生成させた。次に，沈澱物を濾別し，８
０℃の水で２回洗浄した。その後，水を蒸発させること
により，ジステアリルジメチルアンモニウムイオンとイ
オン結合したモンモリロナイトを得た。以下，これをＤ
ＳＤＭ−モンモリロナイトという。次いで，灼残法によ
り求めたＤＳＤＭ−モンモリロナイト中の無機含量は，
５４．２重量％であった。Ｘ線回折法により，モンモリ
ロナイトの層間距離は，３２．８Åであった。
合し，沈殿物を生成させた。次に，沈澱物を濾別し，８
０℃の水で２回洗浄した。その後，水を蒸発させること
により，ジステアリルジメチルアンモニウムイオンとイ
オン結合したモンモリロナイトを得た。以下，これをＤ
ＳＤＭ−モンモリロナイトという。次いで，灼残法によ
り求めたＤＳＤＭ−モンモリロナイト中の無機含量は，
５４．２重量％であった。Ｘ線回折法により，モンモリ
ロナイトの層間距離は，３２．８Åであった。
【００４９】次に，上記ＤＳＤＭ−モンモリロナイトと
ポリメチルオクタデシルシロキサン（ＰＭＯＤＳｉ；分
子量１００００）を，０〜５．０ｗｔ％の割合で混合
し，８０℃で，０．５時間処理することにより，各種の
複合化粘土を得た。ＰＭＯＤＳｉの混合比が，０ｗｔ
％，０．５ｗｔ％，１．０ｗｔ％，１．５ｗｔ％，２．
０ｗｔ％，５．０ｗｔ％の複合化粘土を，それぞれ試料
Ｃ１，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５とした。
ポリメチルオクタデシルシロキサン（ＰＭＯＤＳｉ；分
子量１００００）を，０〜５．０ｗｔ％の割合で混合
し，８０℃で，０．５時間処理することにより，各種の
複合化粘土を得た。ＰＭＯＤＳｉの混合比が，０ｗｔ
％，０．５ｗｔ％，１．０ｗｔ％，１．５ｗｔ％，２．
０ｗｔ％，５．０ｗｔ％の複合化粘土を，それぞれ試料
Ｃ１，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５とした。
【００５０】これらの複合化粘土について，Ｘ線回折を
行い，その結果より複合化粘土の層間距離をもとめた。
これを表１に示した。表１より知られるように，ＰＭＯ
ＤＳｉを添加した複合化粘土（試料Ｅ１〜Ｅ５）は，Ｐ
ＭＯＤＳｉ無添加のＤＳＤＭ−モンモリロナイトだけの
複合化粘土（試料Ｃ１）に比べて，ＤＳＤＭ−モンモリ
ロナイトの層間距離が大きかった。また，ＰＭＯＤＳｉ
の添加量を増加するにつれて，層間がよく膨潤した。
行い，その結果より複合化粘土の層間距離をもとめた。
これを表１に示した。表１より知られるように，ＰＭＯ
ＤＳｉを添加した複合化粘土（試料Ｅ１〜Ｅ５）は，Ｐ
ＭＯＤＳｉ無添加のＤＳＤＭ−モンモリロナイトだけの
複合化粘土（試料Ｃ１）に比べて，ＤＳＤＭ−モンモリ
ロナイトの層間距離が大きかった。また，ＰＭＯＤＳｉ
の添加量を増加するにつれて，層間がよく膨潤した。
【００５１】
【表１】
【００５２】（比較例）ＤＳＤＭ−モンモリロナイトと
ジメチルポリシロキサン（シリコーン油，ＫＦ−９６；
信越シリコーン製）を１：１０（重量比）の割合で混合
し，８０℃で１時間熱処理をした。得られた混合物のＸ
線回折の結果，層間距離は３２．８Åであり，ジメチル
ポリシロキサンの混合前後で層間距離は変化しなかっ
た。また，ＤＳＤＭ−モンモリロナイトの層間には，ポ
リシロキサンは介入しなかった。これは，ジメチルポリ
シロキサンがＤＳＤＭ基と極性が異なり，まったく相容
しないため，ジメチルポリシロキサンがＤＳＤＭ−モン
モリロナイトの層間に介入できなかったためであると考
えられる。
ジメチルポリシロキサン（シリコーン油，ＫＦ−９６；
信越シリコーン製）を１：１０（重量比）の割合で混合
し，８０℃で１時間熱処理をした。得られた混合物のＸ
線回折の結果，層間距離は３２．８Åであり，ジメチル
ポリシロキサンの混合前後で層間距離は変化しなかっ
た。また，ＤＳＤＭ−モンモリロナイトの層間には，ポ
リシロキサンは介入しなかった。これは，ジメチルポリ
シロキサンがＤＳＤＭ基と極性が異なり，まったく相容
しないため，ジメチルポリシロキサンがＤＳＤＭ−モン
モリロナイトの層間に介入できなかったためであると考
えられる。
【００５３】実施形態例２ 本例は，非極性ポリマー中に複合化粘土を分散させてな
る粘土複合材料である。１上記粘土複合材料を製造する
に当たっては，まず，実施形態例１のＤＳＤＭ−モンモ
リロナイトとＰＭＯＤＳｉとを１：１の重量比で混合
し，８０℃で３０分間熱処理をし，複合化粘土を得た。
次に，得られた複合化粘土１０ｇを，ラボラストルミル
を用いて，非極性ポリマーであるポリプロピレン１００
ｇと，２２０℃で，１０分間混合し，粘土複合材料を得
た。得られた粘土複合材料を，射出成形し，成形品を得
た。
る粘土複合材料である。１上記粘土複合材料を製造する
に当たっては，まず，実施形態例１のＤＳＤＭ−モンモ
リロナイトとＰＭＯＤＳｉとを１：１の重量比で混合
し，８０℃で３０分間熱処理をし，複合化粘土を得た。
次に，得られた複合化粘土１０ｇを，ラボラストルミル
を用いて，非極性ポリマーであるポリプロピレン１００
ｇと，２２０℃で，１０分間混合し，粘土複合材料を得
た。得られた粘土複合材料を，射出成形し，成形品を得
た。
【００５４】成形品について，引張り強度，曲げ弾性
率，及び伸び率を測定し，これらの力学的性質を表２に
示した。表２より，非極性ポリマーの中に複合化粘土を
混合することにより，同表の比較例に比し，伸びは低下
するが，引張り強度及び曲げ弾性率については，優れた
結果が得られた。
率，及び伸び率を測定し，これらの力学的性質を表２に
示した。表２より，非極性ポリマーの中に複合化粘土を
混合することにより，同表の比較例に比し，伸びは低下
するが，引張り強度及び曲げ弾性率については，優れた
結果が得られた。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば，ポリマー中に層状粘土
鉱物を分子レベルで均一に分散させることができる，複
合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法を
提供することができる。
鉱物を分子レベルで均一に分散させることができる，複
合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法を
提供することができる。
【図１】本発明における，複合化粘土の説明図。
【図２】本発明における，限定膨潤工程において，層状
粘土鉱物の層間に有機オニウムイオンが介入した状態を
示す説明図。
粘土鉱物の層間に有機オニウムイオンが介入した状態を
示す説明図。
１．．．マトリクス分子， １０．．．非極性側鎖， ２．．．複合化粘土， ６．．．有機オニウムイオン， ６０．．．有機主鎖部分， ７．．．層状粘土鉱物，
Claims (10)
- 【請求項１】 多数の非極性側鎖を有するポリシロキサ
ン又はポリオキシアルキレンからなるマトリクス分子の
中に，層状粘土鉱物が層単位に無限膨潤状態で分散した
複合化粘土であって，上記層状粘土鉱物の層間には，上
記マトリクス分子の少なくとも一部と有機オニウムイオ
ンの少なくとも一部とが介入しており，かつ，層状粘土
鉱物は，上記マトリクス分子に対して，少なくともその
主鎖の一部と水素結合しており，かつ有機オニウムイオ
ンに対してはイオン結合していることを特徴とする複合
化粘土。 - 【請求項２】 請求項１において，上記マトリクス分子
の非極性側鎖の分子長は，上記有機オニウムイオンの有
機主鎖部分と同じか，又は該有機主鎖部分よりも長いこ
とを特徴とする複合化粘土。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記有機オニ
ウムイオンの有機主鎖部分の炭素数は，６以上であるこ
とを特徴とする複合化粘土。 - 【請求項４】 多数の非極性側鎖を有するポリシロキサ
ン又はポリオキシアルキレンからなるマトリクス分子の
中に，層状粘土鉱物が層単位に無限膨潤状態で分散した
複合化粘土を製造する方法であって，以下の限定膨潤
工程と，無限膨潤工程とを含むことを特徴とする複合
化粘土の製造方法。 層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させること
により，該有機オニウムイオンの少なくとも一部を層状
粘土鉱物の層間へ介入させて有機オニウムイオンと層状
粘土鉱物との間にイオン結合を形成させ，該層状粘土鉱
物を限定膨潤させる限定膨潤工程， 上記層状粘土鉱物に上記マトリクス分子を接触させる
ことにより，上記マトリクス分子の少なくとも一部を層
状粘土鉱物の層間へ介入させてマトリクス分子の少なく
とも主鎖の一部と層状粘土鉱物との間に水素結合を形成
させ，層状粘土鉱物を無限膨潤させる無限膨潤工程。 - 【請求項５】 請求項４において，上記マトリクス分子
の非極性側鎖の分子長は，上記有機オニウムイオンの有
機主鎖部分と同じか，又は該有機主鎖部分よりも長いこ
とを特徴とする複合化粘土の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４又は５において，上記有機オニ
ウムイオンは，その有機主鎖部分の炭素数が，６以上で
あることを特徴とする複合化粘土の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４〜６のいずれか一項において，
上記無限膨潤工程は，上記マトリクス分子を溶解させた
溶媒の中で行い，上記無限膨潤工程が終了した後には，
上記溶媒を除去することを特徴とする複合化粘土の製造
方法。 - 【請求項８】 請求項４〜６のいずれか一項において，
上記無限膨潤工程は，温度制御により，上記マトリクス
分子を軟化又は溶融させた状態で行うことを特徴とする
複合化粘土の製造方法。 - 【請求項９】 多数の非極性側鎖を有するポリシロキサ
ン又はポリオキシアルキレンからなるマトリクス分子の
中に，層状粘土鉱物が層単位に無限膨潤状態で分散した
複合化粘土と，該複合化粘土を分散させた非極性ポリマ
ーとを有する粘土複合材料であって，上記層状粘土鉱物
の層間には，上記マトリクス分子の少なくとも一部と有
機オニウムイオンの少なくとも一部とが介入しており，
かつ，層状粘土鉱物は，上記マトリクス分子に対して，
少なくともその主鎖の一部と水素結合しており，かつ有
機オニウムイオンに対してはイオン結合していることを
特徴とする粘土複合材料。 - 【請求項１０】 多数の非極性側鎖を有するポリシロキ
サン又はポリオキシアルキレンからなるマトリクス分子
の中に，層状粘土鉱物が層単位に無限膨潤状態で分散し
た複合化粘土と，該複合化粘土を分散させた非極性ポリ
マーとを有する粘土複合材料を製造する方法であって，
以下の限定膨潤工程と，無限膨潤工程と，混合工
程とを含むことを特徴とする粘土複合材料の製造方法。 層状粘土鉱物に有機オニウムイオンを接触させること
により，該有機オニウムイオンの少なくとも一部を層状
粘土鉱物の層間へ介入させて有機オニウムイオンと層状
粘土鉱物との間にイオン結合を形成させ，該層状粘土鉱
物を限定膨潤させる限定膨潤工程， 上記層状粘土鉱物に上記マトリクス分子を接触させる
ことにより，上記マトリクス分子の少なくとも一部を層
状粘土鉱物の層間へ介入させてマトリクス分子の少なく
とも主鎖の一部と層状粘土鉱物との間に水素結合を形成
させ，層状粘土鉱物を無限膨潤させて複合化粘土を得る
無限膨潤工程。 上記複合化粘土を非極性ポリマーと混合する混合工
程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06192496A JP3419193B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06192496A JP3419193B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227778A true JPH09227778A (ja) | 1997-09-02 |
| JP3419193B2 JP3419193B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=13185204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06192496A Expired - Fee Related JP3419193B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 複合化粘土及び粘土複合材料，並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3419193B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1160983A (ja) * | 1997-08-11 | 1999-03-05 | Amcol Internatl Corp | モノマー、オリゴマー及び／またはポリマーインターカラントならびに表面修飾剤と層状物とのコインターカレーションによって形成したインターカレーション物及び当該インターカレーションで調製したナノ合成物 |
| US6849680B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-02-01 | Southern Clay Products, Inc. | Preparation of polymer nanocomposites by dispersion destabilization |
| WO2008156032A1 (ja) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Showa Denko K. K. | 有機化粘土、その製造方法、及び有機化粘土を含む樹脂複合体 |
| WO2009020107A1 (ja) | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Showa Denko K. K. | 有機化粘土複合体、その製造方法、及び有機化粘土複合体を含む樹脂複合体 |
| WO2023199743A1 (ja) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | 信越化学工業株式会社 | ゲル化剤とゲル化剤の製造方法及び化粧料 |
-
1996
- 1996-02-22 JP JP06192496A patent/JP3419193B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1160983A (ja) * | 1997-08-11 | 1999-03-05 | Amcol Internatl Corp | モノマー、オリゴマー及び／またはポリマーインターカラントならびに表面修飾剤と層状物とのコインターカレーションによって形成したインターカレーション物及び当該インターカレーションで調製したナノ合成物 |
| US6849680B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-02-01 | Southern Clay Products, Inc. | Preparation of polymer nanocomposites by dispersion destabilization |
| WO2008156032A1 (ja) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Showa Denko K. K. | 有機化粘土、その製造方法、及び有機化粘土を含む樹脂複合体 |
| JPWO2008156032A1 (ja) * | 2007-06-20 | 2010-08-26 | 昭和電工株式会社 | 有機化粘土、その製造方法、及び有機化粘土を含む樹脂複合体 |
| WO2009020107A1 (ja) | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Showa Denko K. K. | 有機化粘土複合体、その製造方法、及び有機化粘土複合体を含む樹脂複合体 |
| WO2023199743A1 (ja) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | 信越化学工業株式会社 | ゲル化剤とゲル化剤の製造方法及び化粧料 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3419193B2 (ja) | 2003-06-23 |
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