JPS6246491B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6246491B2 JPS6246491B2 JP59065581A JP6558184A JPS6246491B2 JP S6246491 B2 JPS6246491 B2 JP S6246491B2 JP 59065581 A JP59065581 A JP 59065581A JP 6558184 A JP6558184 A JP 6558184A JP S6246491 B2 JPS6246491 B2 JP S6246491B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- angstroms
- smectite
- soluble polymer
- silica sol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、20オングストローム以上の細孔径を
有する多孔質粘土材料の製造法、さらに詳しくい
えばスメクタイト型鉱物の層間に、中性水溶性高
分子化合物及びシリカを含有させ、層間隔を20オ
ングストローム以上に維持させた多孔質粘土材料
の製造法に関するものである。
有する多孔質粘土材料の製造法、さらに詳しくい
えばスメクタイト型鉱物の層間に、中性水溶性高
分子化合物及びシリカを含有させ、層間隔を20オ
ングストローム以上に維持させた多孔質粘土材料
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つて結合し、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さ
いマグネシウムによ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Na+）が層
と層との間に介在し、結晶層の電荷を中和してい
る。従つてモンモリロナイトは大きなカチオン交
換能を有している。また、主としてこの交換性カ
チオンの水和性質によつて層間に著量の水を吸収
するので著しく大きな膨潤性を現わす。他のスメ
クタイト型鉱物もモンモリロナイトと同様の性質
を有している。そして、以上のスメクタイト型鉱
物はその層間構造を利用して断熱材或いは吸着剤
等に使用する試みがなされている。
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つて結合し、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さ
いマグネシウムによ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Na+）が層
と層との間に介在し、結晶層の電荷を中和してい
る。従つてモンモリロナイトは大きなカチオン交
換能を有している。また、主としてこの交換性カ
チオンの水和性質によつて層間に著量の水を吸収
するので著しく大きな膨潤性を現わす。他のスメ
クタイト型鉱物もモンモリロナイトと同様の性質
を有している。そして、以上のスメクタイト型鉱
物はその層間構造を利用して断熱材或いは吸着剤
等に使用する試みがなされている。
従来の多孔質粘土材料、例えば特開昭54−5884
号及び特開昭54−16386号ではスメクタイト型鉱
物の層間に陽イオン性ヒドロキシ金属錯体、アル
ミニウムクロロヒドロキシド錯体、ケイ酸塩、リ
ン酸塩、ジルコニア等を含有した材料であり、層
間間隔は約10オングストローム以下である。
号及び特開昭54−16386号ではスメクタイト型鉱
物の層間に陽イオン性ヒドロキシ金属錯体、アル
ミニウムクロロヒドロキシド錯体、ケイ酸塩、リ
ン酸塩、ジルコニア等を含有した材料であり、層
間間隔は約10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
タイト型鉱物を断熱材材料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、これを使用して断熱材を作製した場
合、約10％の相対湿度でもつて層間が水で詰まつ
てしまう。従つて十分な断熱効果を挙げることが
できない。
タイト型鉱物を断熱材材料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、これを使用して断熱材を作製した場
合、約10％の相対湿度でもつて層間が水で詰まつ
てしまう。従つて十分な断熱効果を挙げることが
できない。
本発明者らは、先にスメクタイト型鉱物に、中
性水溶性高分子化合物、シリカゾル、陽イオン供
給物質及び水を加え、十分に混合したのち、乾燥
することにより、20オングストローム以上の細孔
径を有する微細多孔質粘土を得る方法を開発した
が（特開昭60−200822号公報）、さらに研究を重
ねた結果、陽イオン供給物質を使用しなくても20
オングストローム以上の細孔径を有する微細多孔
質粘土材料が得られることを見出し、この発明を
なすに至つた。
性水溶性高分子化合物、シリカゾル、陽イオン供
給物質及び水を加え、十分に混合したのち、乾燥
することにより、20オングストローム以上の細孔
径を有する微細多孔質粘土を得る方法を開発した
が（特開昭60−200822号公報）、さらに研究を重
ねた結果、陽イオン供給物質を使用しなくても20
オングストローム以上の細孔径を有する微細多孔
質粘土材料が得られることを見出し、この発明を
なすに至つた。
すなわち、この発明は、スメクタイト鉱物に、
中性水溶性高分子化合物、シリカゾル及び水を加
え十分混合したのち、乾燥することを特徴とする
微細多孔質粘土材料の製造法を提供するものであ
る。この発明の微細多孔質粘土材料の構造の断面
図を第１図に示す。ａはスメクタイト型鉱物の結
晶層であり、その厚さd1は約10オングストローム
である。螺線及びｂは層間に挿入された中性水溶
性高分子化合物及びシリカであり、層間を支える
柱になつている。そしてd2の層間間隔を出現す
る。この発明の微細多孔質粘土材料はd2が20オン
グストローム以上である。
中性水溶性高分子化合物、シリカゾル及び水を加
え十分混合したのち、乾燥することを特徴とする
微細多孔質粘土材料の製造法を提供するものであ
る。この発明の微細多孔質粘土材料の構造の断面
図を第１図に示す。ａはスメクタイト型鉱物の結
晶層であり、その厚さd1は約10オングストローム
である。螺線及びｂは層間に挿入された中性水溶
性高分子化合物及びシリカであり、層間を支える
柱になつている。そしてd2の層間間隔を出現す
る。この発明の微細多孔質粘土材料はd2が20オン
グストローム以上である。
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、ベントナイト、緑泥石、バ
イデライト、ヘクトライト、合成マイカ及び置換
せしめたこれ等の類似体の１種又は２種以上の混
合物より選択することができる。
ばモンモリロナイト、ベントナイト、緑泥石、バ
イデライト、ヘクトライト、合成マイカ及び置換
せしめたこれ等の類似体の１種又は２種以上の混
合物より選択することができる。
また、中性水溶性高分子化合物は、水に溶けた
状態で電荷が中性を示すものであればよく、例え
ばポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド
などが使用される。
状態で電荷が中性を示すものであればよく、例え
ばポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド
などが使用される。
本発明の微細多孔質粘土材料の層間間隔を窒素
吸脱着法で調べた結果、第２図で示した通り主と
して20オングストローム以上、60オングストロー
ム以下の層間間隔を有している。また、層間間隔
が20オングストローム以上の表面積は約210m2／
ｇ、全表面積は約320m2／ｇであり、窒素容量は
約0.21ml／ｇ、比容は約0.61cm3／ｇ、空孔率は約
0.35である。
吸脱着法で調べた結果、第２図で示した通り主と
して20オングストローム以上、60オングストロー
ム以下の層間間隔を有している。また、層間間隔
が20オングストローム以上の表面積は約210m2／
ｇ、全表面積は約320m2／ｇであり、窒素容量は
約0.21ml／ｇ、比容は約0.61cm3／ｇ、空孔率は約
0.35である。
第３図はスメクタイト型鉱物を水と混合した場
合の状態を示し、ａは結晶層、d1は結晶層の厚さ
（約10オングストローム）であり、この場合層間
に水を含んだ状態における層間距離d3はスメクタ
イト型鉱物と水との混合比によつて変化し、水が
多量に存在すれば最大500オングストローム程度
の値をとり得る。しかしスメクタイト型鉱物を
Ca2+、Al3+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つてd3は小さくな
る。そして陽イオン量が多くなればd3は遂には約
10オングストロームになる。
合の状態を示し、ａは結晶層、d1は結晶層の厚さ
（約10オングストローム）であり、この場合層間
に水を含んだ状態における層間距離d3はスメクタ
イト型鉱物と水との混合比によつて変化し、水が
多量に存在すれば最大500オングストローム程度
の値をとり得る。しかしスメクタイト型鉱物を
Ca2+、Al3+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つてd3は小さくな
る。そして陽イオン量が多くなればd3は遂には約
10オングストロームになる。
この発明の製造に際しては、先ずスメクタイト
型鉱物、水、中性水溶性高分子化合物及びシリカ
ゾルを混合する。水の量はスメクタイト型鉱物１
ｇあたり0.4ml以上とする。また、中性水溶性高
分子化合物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。
シリカゾルはスメクタイト型鉱物１ｇあたり0.05
ｇ〜１ｇの範囲であり、0.05ｇ以下では層間隙を
拡げるのに十分な大きさの柱にならない、１ｇ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。混合の順序は中性水溶性高分子
化合物とシリカゾルの混合水溶液をスメクタイト
型鉱物と混合する、或いはスメクタイト型鉱物と
中性水溶性高分子化合物水溶液の混合物にシリカ
ゾルを混合する方法のいずれでもよい。混合後の
状態を第４図に示す。ここでＣはシリカゾルであ
る。この発明で用いるシリカゾルは、負に帯電し
た無定形シリカ粒子が水中に分散してコロイド状
になつており、粒子の形状は球形である。粒子の
表面は―SiOH基及び―OH-イオンが存在し、安
定剤として添加してあるアルカリイオンにより電
気二重層が形成され、粒子間の反発により安定化
されている。乾燥により粒子間距離が短くなれば
増粘、ゲル化、凝集等が起こる。ゲル化物を乾燥
すると含水ゲルから乾燥ゲルに変化するが、この
場合ゆるやかに乾燥したほど、また粒子が小さい
ほど、且つ粒子の充填度を高める粒子分布を与え
るほど（大粒子、中粒子、小粒子の組合せ）強固
な乾燥ゲル固型物が得られる。
型鉱物、水、中性水溶性高分子化合物及びシリカ
ゾルを混合する。水の量はスメクタイト型鉱物１
ｇあたり0.4ml以上とする。また、中性水溶性高
分子化合物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。
シリカゾルはスメクタイト型鉱物１ｇあたり0.05
ｇ〜１ｇの範囲であり、0.05ｇ以下では層間隙を
拡げるのに十分な大きさの柱にならない、１ｇ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。混合の順序は中性水溶性高分子
化合物とシリカゾルの混合水溶液をスメクタイト
型鉱物と混合する、或いはスメクタイト型鉱物と
中性水溶性高分子化合物水溶液の混合物にシリカ
ゾルを混合する方法のいずれでもよい。混合後の
状態を第４図に示す。ここでＣはシリカゾルであ
る。この発明で用いるシリカゾルは、負に帯電し
た無定形シリカ粒子が水中に分散してコロイド状
になつており、粒子の形状は球形である。粒子の
表面は―SiOH基及び―OH-イオンが存在し、安
定剤として添加してあるアルカリイオンにより電
気二重層が形成され、粒子間の反発により安定化
されている。乾燥により粒子間距離が短くなれば
増粘、ゲル化、凝集等が起こる。ゲル化物を乾燥
すると含水ゲルから乾燥ゲルに変化するが、この
場合ゆるやかに乾燥したほど、また粒子が小さい
ほど、且つ粒子の充填度を高める粒子分布を与え
るほど（大粒子、中粒子、小粒子の組合せ）強固
な乾燥ゲル固型物が得られる。
第４図の螺線は中性水溶性高分子化合物を表わ
している。この状態では中性水溶性高分子化合物
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
液は高分子の分子量が大きくなり、また濃度が高
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
“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。
している。この状態では中性水溶性高分子化合物
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
液は高分子の分子量が大きくなり、また濃度が高
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
“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中性水溶性高分子化合物の
特徴をスメクタイト型鉱物の層間に応用し、層間
距離がシリカゾル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。
特徴をスメクタイト型鉱物の層間に応用し、層間
距離がシリカゾル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。
次に第４図の状態にて室温或いは200℃までの
温度で乾燥することにより層間の水が排除され、
中性水溶性高分子化合物の拡がりは小さくなり、
層間にシリカの柱が出来上る（第１図）。
温度で乾燥することにより層間の水が排除され、
中性水溶性高分子化合物の拡がりは小さくなり、
層間にシリカの柱が出来上る（第１図）。
したがつてこの発明の他の特徴は、これらの中
性水溶性高分子化合物及びシリカゾルをスメクタ
イト型鉱物の層間に固定し、ついで乾燥すること
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。
性水溶性高分子化合物及びシリカゾルをスメクタ
イト型鉱物の層間に固定し、ついで乾燥すること
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。
これらの微細多孔質粘土材料は配向させること
により高性能断熱材に有用である。
により高性能断熱材に有用である。
以下、この発明の実施例を示す。
実施例 １
重合度39000〜50000のポリエチレンオキシド
0.036ｇを水９mlに溶解する。溶解した0.4重量パ
ーセントポリエチレンオキシド水溶液９ml中に31
重量パーセントシリカゾル水溶液（触媒化成工業
製、SI―350）0.9mlを添加し、撹拌、混合する。
混合水溶液中へナトリウムモンモリロナイト1.00
ｇを添加し、さらに撹拌、混合したのち50℃の乾
燥器中で２日間放置して乾燥した。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31オングストローム、表面積は20オングスト
ローム以上の細孔径において170m2／ｇ、また全
表面積は247m2／ｇ、窒素容量は0.17ml／ｇ、比
容は0.57cm3／ｇ、空孔率は0.29であつた。
0.036ｇを水９mlに溶解する。溶解した0.4重量パ
ーセントポリエチレンオキシド水溶液９ml中に31
重量パーセントシリカゾル水溶液（触媒化成工業
製、SI―350）0.9mlを添加し、撹拌、混合する。
混合水溶液中へナトリウムモンモリロナイト1.00
ｇを添加し、さらに撹拌、混合したのち50℃の乾
燥器中で２日間放置して乾燥した。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31オングストローム、表面積は20オングスト
ローム以上の細孔径において170m2／ｇ、また全
表面積は247m2／ｇ、窒素容量は0.17ml／ｇ、比
容は0.57cm3／ｇ、空孔率は0.29であつた。
実施例 ２
重合度39000〜50000のポリエチレンオキシド
0.073ｇを水18mlに溶解する。溶解した0.4重量パ
ーセントポリエチレンオキシド水溶液18ml中に31
重量パーセントシリカゾル水溶液（触媒化成工業
製、SI―350）1.8mlを添加し、撹拌、混合する。
混合水溶液中へナトリウムモンモリロナイト1.00
ｇを添加し、さらに撹拌、混合したのち50℃の乾
燥器中で２日間放置して乾燥した。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31オングストローム、表面積は20オングスト
ローム以上の細孔径において211m2／ｇ、また全
表面積は321m2／ｇ、窒素容量は0.21ml／ｇ、比
容は0.61cm3／ｇ、空孔率は0.35であつた。
0.073ｇを水18mlに溶解する。溶解した0.4重量パ
ーセントポリエチレンオキシド水溶液18ml中に31
重量パーセントシリカゾル水溶液（触媒化成工業
製、SI―350）1.8mlを添加し、撹拌、混合する。
混合水溶液中へナトリウムモンモリロナイト1.00
ｇを添加し、さらに撹拌、混合したのち50℃の乾
燥器中で２日間放置して乾燥した。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31オングストローム、表面積は20オングスト
ローム以上の細孔径において211m2／ｇ、また全
表面積は321m2／ｇ、窒素容量は0.21ml／ｇ、比
容は0.61cm3／ｇ、空孔率は0.35であつた。
第１図は本発明の微細多孔質粘土材料の構造の
断面図を示す。第２図は本発明の微細多孔質粘土
材料の窒素吸脱着法による細孔分布曲線である。
第３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４図は
スメクタイト型鉱物の層間に中性水溶性高分子化
合物及びシリカゾルを挿入して行う製造法の乾燥
前の状態を示したものである。
断面図を示す。第２図は本発明の微細多孔質粘土
材料の窒素吸脱着法による細孔分布曲線である。
第３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４図は
スメクタイト型鉱物の層間に中性水溶性高分子化
合物及びシリカゾルを挿入して行う製造法の乾燥
前の状態を示したものである。
Claims (1)
- １ スメクタイト型鉱物に、中性水溶性高分子化
合物、シリカゾル及び水を加え、十分に混合した
のち、乾燥することを特徴とする微細多孔質粘土
材料の製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6558184A JPS60210566A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | スメクタイト型鉱物、中性水溶性高分子化合物、シリカより成る微細多孔質粘土材料の製造法 |
| US06/691,765 US4629713A (en) | 1984-01-20 | 1985-01-16 | Finely porous clay formed preponderantly of spectite type mineral and method for manufacture of said clay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6558184A JPS60210566A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | スメクタイト型鉱物、中性水溶性高分子化合物、シリカより成る微細多孔質粘土材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210566A JPS60210566A (ja) | 1985-10-23 |
| JPS6246491B2 true JPS6246491B2 (ja) | 1987-10-02 |
Family
ID=13291113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6558184A Granted JPS60210566A (ja) | 1984-01-20 | 1984-04-02 | スメクタイト型鉱物、中性水溶性高分子化合物、シリカより成る微細多孔質粘土材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210566A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006348188A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 多孔質機能性フィラー及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200822A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | スメクタイト型鉱物、中性水溶性高分子化合物、シリカより成る微細多孔質粘土材料 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6558184A patent/JPS60210566A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60210566A (ja) | 1985-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |