JPS60215516A - 水溶性高分子を用いた滴定法による微細多孔質粘土材料の製造法 - Google Patents

水溶性高分子を用いた滴定法による微細多孔質粘土材料の製造法

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JPS60215516A
JPS60215516A JP7326984A JP7326984A JPS60215516A JP S60215516 A JPS60215516 A JP S60215516A JP 7326984 A JP7326984 A JP 7326984A JP 7326984 A JP7326984 A JP 7326984A JP S60215516 A JPS60215516 A JP S60215516A
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Kenji Suzuki
憲司 鈴木
Hiroshi Sakami
坂見 宏
Kaoru Kawase
川瀬 薫
Shozo Iida
飯田 昌造
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスメクタイト型鉱物の層間に水溶性高分子、陽
イオン及びアルカリを挿入したのち、水溶性高分子を焼
却除去することにより、主に20オングストロ一ム以上
の細孔径を有する多孔質粘土材料の製造法に関するもの
である。
スメクタイト型鉱物にはモンモリロナイト、ベントナイ
ト、緑泥石、バイデライト、ヘクトライト及び合成マイ
カがある。例えば、モンモリロナイトの結晶構造は、ケ
イ酸四面体層−アルミナ八面体層−ケイ酸四面体層が積
重なって結合し、一枚の結晶層を形成している。また、
八面体層の中心金属であるアルミニウムがそれより陽電
荷の小(2) さいマグネシラノ・に3tつて一部置換されており、そ
のために層が負電荷を帯びている。この負電荷に応じた
アルカリ金属イオン(主としてN/辻)が層と層との間
に介在して結晶層の〒IV荷を中和している。従ってモ
ンモリロナイトは大きなカチオン交換能を有し、また、
主としてこの交換性カチオンの水利性質によって層間に
著1■lの水を吸IIV、するので著しく大きな膨/I
’ll 1/1′を現わす。他のスメクタイト型鉱物も
モンモリV1リーイ1−と同様のIll、質を有してい
る。
そして、以上のスメクタイ1−型鉱物はその層間構造を
利用して触媒担体或いは吸着剤等に使用する試みがなさ
れている。
一方、第1図はスメクタイト型鉱物を水と混合した場合
の状態図を示し、aは結晶層、dlは結晶層の厚さく約
10オングストローム)でアリ、この場合層ffnに水
を含んだ状態における層間距姫d2は、スメクタイト型
鉱物と水との混合比によって変化し、水が多h(に存在
すれば最大500オングストロ一ム程度の値をとり得る
。しかし、ヌメクタイ1〜型鉱物k A、1−””、C
a2tなどの陽イオンを含んだ水と混合した場合は層間
の陽電荷が高まってd2は小さくなる。そして、陽イオ
ン量が多くなればd2は遂には約70オングストローム
になる。
また、従来の製造法、例えば特開昭J4−5ggり号及
び特開昭5グ一/乙3g乙号ではスメクタイト型鉱物を
水及び陽イオン性無機物と混合し、陽イオン性無機物を
層間の交換性カチオンとイオン交換させたのち加水分解
させる製造法であり、生成物の層間距離は約70オング
ストローム以下である。
しかるに以上のような層間距離の短いスメクタイ1−型
鉱物を吸着剤として使用する場合などにおいては十分な
効果を得られないことがある。例えば、これを使用して
ガソリン精製を行う場合などにおいては、ガソリン中の
炭素数の小さく低分子量の炭化水素は層間に挿入される
が、炭素数の大きな比較的分子量の大きな炭化水素は層
間に挿入されず、したがって十分な精製効果を挙げるこ
とができない。
この発明は−に記実情に鑑み比較的層間耐量1の長いス
メクタイト型鉱物の微細多孔質粘土材(:1を製造する
ことを目的として鋭意研究の結果、スメクタイト型鉱物
、水溶性高分子、陽イオン、アルカリ及び水を混合した
のち、水溶1イ1.高分子全焼却除去することにより主
に20オングストローノ・以」−の細孔径を有する微細
多孔質粘」−拐刺が得られることを見出したものである
。
この発明におけるスメクタイト型鉱物は、例えばモンモ
リロナイト、ベン1−ナイト、緑泥石、バイデライト、
ヘクトライト せしめたこれ等の類似体の/神父幻:2種jジ上の混合
物より選択することができる。
水溶性高分子はデンプン、こんにゃく、寒天、トロロア
オイ、アラビアゴム、にかわ、ゼラチンなどの天然高分
子とポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシドなど
の合成高分子がある。この発明では天然及び合成を問わ
ず、水に溶けた状態で電荷が中性である水溶性高分子を
使用する。
また、陽イオンは周期表のIBないしVlll族、ラン
タノイド及びそれらの混合物から成る群よシ選択する陽
イオンである。例えばMg,A工、CrlMn, Fe
SCo,Ni、Cll、Zn, Y, Zr, Ru1
P(1.、 、 Pt 、 Cd 、工n,Bi、La
,Nd。、Eu。
Gd−等の陽イオンである。
また、アルカリは酸を中和する性質のある化合物であり
、主としてアルカリ金属の水酸化物あるいは炭酸塩、ア
ルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、アミン及びそ
れらの混合物から成る群より選択する。
この発明の製造に際しては、先ずスメクタイト型鉱物、
水、水溶性高分子及び陽イオンを混合する。水の量はス
メクタイト型鉱物/fjあたり0イme以ー1−とする
。また水溶性高分子の水溶液濃度は、液を傾けてわずか
に流れる程度の粘度以下で流動 ′性を示す範囲とする
。陽イオンは酸化物としてスメクタイト型鉱物/!i2
あたり0029〜/2の範囲であり、0027以下では
十分な柱にならない、72以上では空孔率が減少する等
の理由から使用することは不利である。
混合の順序はスメクタイト型鉱物と水溶性高分子水溶液
の混合物に陽イオンを混合する。混合後の状態は第2図
中の1である。ここで■c1、陽イオン、螺線は水溶性
高分子を表わしている。この状態では陽イオンが層間に
存在しても、水溶1f1高分子の構造粘性の出現により
層間を押し拡げている。
これを更に詳しく説明すれば、一般に高分子水溶液は高
分子の分子計が大きくなり、またン農度が高くなれば粘
度が上昇して流れにくくなる。これは高分子の糸まりど
うしがもつれ合う、いわゆるゞからみ合い′現象から生
ずる網目構造の形成による構造粘性の出現による。そし
てゴム弾性を示すようになる。
この発明はこれらの水溶性高分子の特徴をスメクタイト
型鉱物の層間に応用し、層間距離が陽イオンの挿入によ
り小さくならないようにした点に特徴を有している。
次に、状態Iにてアルカリヲ添加する。添加清はスメク
タイト型鉱物に添加した陽イオンの全量が水酸化物に成
り得る量(尚早)以下とする。それ以上のアルカリは無
駄になり不経済である。例えば陽イオンがA13”の場
合、これに水酸化ナトリウムあるいはアンモニア水等の
アルカリを添加すると白色のふわふわしたゼリー状の沈
殿物、即ち水酸化アルミニウムが得られる。水酸化アル
ミニウムを300°C以上で加熱すると脱水反応が起こ
ってアルミナになる。
その後/jO″Cまでの温度で放置し、乾燥することに
より層間の水が排除され、水溶性高分子の拡がりは小さ
くなる(I)。但し、この750°Cまでの温度で放置
し、乾燥する操作は省略してもよい。
次に300°C〜700°Cで加熱して層間の水溶性高
分子を焼却除去したのち、水洗すると層間に無機物の柱
が残る(1)。但し、水洗は省略してもよい。
従ってこの発明の他の特徴は陽イオンをスメクタイト型
鉱物の層間で水酸化物にして固定し、次いで水溶性高分
子“を焼却除去することにより層間距離の長いスメクタ
イト型鉱物の微細多孔質粘土材料が得られる点にある。
なお、この発明の生成物を窒素吸脱着法で調べた結果、
第3図で示した通り、20オングストローム以」二の細
孔径を有する微細多孔質体である。また、細孔径が20
オングストローム以トの表面積は最大約3 、!; O
y72′/ 9 、全表面積は最大約330772″/
yである。窒素容jilは最大約0’j5肩l/9、比
容は最大約09.!;ca/!、空孔率は最大約aSざ
である。
これらの微細多孔質粘土月利は触媒及び吸着剤に有用で
あり、また配向させることに」:り高性能断熱材にも有
用である。
以下、この発明の実施例を示す。
実施例/ 重合度2000のポリビニルアルコ−)vOグ02を水
10ゴに溶解する。溶解した70重はパー七ントボリビ
ニルアルコール水溶液10ttlにす1−リウムモンモ
リロナイl−100P−!に添加し、攪拌、混合した後
、22.5重はパーセントA]−C上、・乙H20水溶
液10mtをさらに添加し、攪拌、混合する。
こうして出来た混合物をSOoCの乾燥器中で7日間放
置、乾燥後空気雰囲気の電気炉で500°C1/7時間
焼成した後水洗した。生成物の細孔径、表面積、窒素容
量、比容、空孔率を窒素吸脱着法で調べた結果、細孔分
布がピークを示す細孔径は30オングストローム、表面
積は20オングストローム以」二の細孔径において3り
乙d/9、また全表面積は3;2.!in(/¥、窒素
容量はC)!;3ml/2、比容は0り、!; cA 
/ !、空孔率はOjgであった。
実施例2 重合度2000のポリビニルアルコール0り07を水1
0ystに溶解する。溶解したグ0重量パーセン1゛ポ
リビニルアルコール水溶液10tslにナトリウムモン
モリロナイト1002を添加し、攪拌、混合した後、7
0重量パーセントAlCl3・乙H20水溶液SN/を
さらに添加し、攪拌、混合する。こうして出来た混合物
に2N NaOH水溶液3. / yprtを添加し、
攪拌、混合した後SO°Cの乾燥器中で7日間放置、乾
燥する。その後空気雰囲気の電気炉で500℃、77時
間焼成した後水洗した。生成物の細孔径、表面積、窒素
界11(、比容、空孔率を窒素吸脱着法で調べた結果、
細孔分布がピークを示す細孔径は37オングストローJ
1、表面積は20オングストロ一ム以上の細孔径におい
て/27n//9、また全表面積はy 77777’ 
/ 9、窒素界h(は023肩l/g−1比容はO乙3
 rA / !i’、空孔率は03乙であった。
実施例3 重合度2000のポリビニルアルコ−)vOり0ノを水
10neに溶解する。溶解したグO市h■パーセントポ
リビニルアルコール水溶液70屑tにす1−リウムモン
モリロナイl□ 100 P f:添ガ1し、攪拌、混
合した後1.!、2...5’重1■1パーセンl−A
 ]−C1,3・乙■1V20水溶液10ゴをさらに添
加し、攪拌、混合する。
こうして出来た混合物に5N Nと1.OFT水溶液り
ざゴを添加し、攪拌、混合した後jO°Cの乾燥8(中
で7日間放置、乾燥する。その後空気雰囲気の電気炉で
S00°C177時間焼成した後水洗した。生成物:互
廊孔径、表面積、窒素容量、比容、空孔率を窒素吸脱着
法で調さた結果、細孔分布がピークを示す細孔径は37
オングストローム、表面積は、20オングストロ一ム以
上の細孔径において200ypi’/!、また全表面積
は339扉/g、窒素容量は03.2 mt/ ji’
、比容は0.72ctA / ! 、空孔率は0グクで
あった。
【図面の簡単な説明】
第1図はスメクタイト型鉱物の層間に水を含んで膨潤し
ている状態を示したものである。 第2図はスメクタイト型鉱物の層間に水溶性高分子、陽
イオン及びアルカリを挿入して行う製造法の細孔生成過
程を示しだものである。 第3図は本発明の機軸多孔質粘土材料の窒素吸脱着法に
よる細孔分布曲線である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) スメクタイ1. 、I(lj鉱物、水溶1〈(
    、高分−r、陽イオン、アルカリ及び水を混合l〜だの
    ち、−1,配水溶性高分子を焼却除去することを特徴と
    する微細多孔質粘土材料の製造法。
  2. (2) 該スメクタイト!j→1鉱物はモンモリロナイ
    l−、ベントナイト、緑泥石、バイプライ1−、ヘクト
    ライト、合成マイカ及び置換せしめた類似体ならびにそ
    れらの混合物から成る群より選択される、特許請求の範
    囲第1項記戦の製造法。
  3. (3)該水溶性高分子は水に溶けて軍備が中性を示すも
    の及びそれらの混合物から成る群より選択される、特許
    請求の範囲第1項記戦の製造法。
  4. (4)該陽イオンは周(01表の工J3ないしl’ll
    l族、フンタノイド及びそれらの混合物から成る群より
    選択する陽イオンである、特許請求の範囲第1項記(1
    ) η戊の製造法。
  5. (5)該アルカリは酸を中和する性質のある化合物であ
    り、主としてアルカリ金属の水酸化物あるいは炭酸塩、
    アルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、アミン及び
    それらの混合物から成る群より選択される、特許請求の
    範囲第1項記載の製造法。
JP7326984A 1984-01-20 1984-04-11 水溶性高分子を用いた滴定法による微細多孔質粘土材料の製造法 Granted JPS60215516A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0796831A1 (en) * 1994-08-31 1997-09-24 Mitsuhiro Matsushita Method of producing porous ceramic molded material
WO2000059845A1 (en) * 1999-04-06 2000-10-12 Phillips Plastics Corporation Sinterable structures and a method of producing the same
US6869445B1 (en) 2000-05-04 2005-03-22 Phillips Plastics Corp. Packable ceramic beads for bone repair

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USRE43116E1 (en) 2000-05-04 2012-01-17 Phillips Plastic Corporation Packable ceramic beads for bone repair

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