JP2002146211A - 高分子ナノ複合材料およびその製造方法 - Google Patents
高分子ナノ複合材料およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分子ナノ複合材料およびその製造方法を提
供すること。 【解決手段】 本発明は高分子ナノ複合材料およびその
製造方法に関するものである。正電性の高分子電解質、
ケイ酸塩粘土などの層状無機材料および負電性の表面を
含む高分子ラテックスが「凝固」することにより高分子
ナノ複合材料を得ることができる。
供すること。 【解決手段】 本発明は高分子ナノ複合材料およびその
製造方法に関するものである。正電性の高分子電解質、
ケイ酸塩粘土などの層状無機材料および負電性の表面を
含む高分子ラテックスが「凝固」することにより高分子
ナノ複合材料を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、層状の無機材料／
高分子電解質／高分子材料からなる高分子ナノ複合材料
およびその製造方法に関するものである。
高分子電解質／高分子材料からなる高分子ナノ複合材料
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ナノ複合材料は、基質中に粒径が１〜１
００ｎｍの粒子が分散した複合材料である。とくに、ナ
ノ複合材料は、粘土などの層状で、有機材料を含んでお
り、粒径が小さく、高比率の可視半径（visual radiu
s）を有する粒子による補強構造およびイオン結合とい
った特質を有している。その結果、この材料は、高強
度、高剛性、高耐熱性、低吸湿性、低透過性を有し、何
度も再利用することができる。このナノ分散高分子／粘
土複合材料の市販品は、現在、車両部品および空気遮断
ラップ用フィルム（air-blocking wrapping film）に用
いられる宇部興産（株）製の材料（１９９０年）と、車
両部品およびエンジニアプラスチックに用いられるユニ
チカ（株）製の材料（１９９６年）のみである。
００ｎｍの粒子が分散した複合材料である。とくに、ナ
ノ複合材料は、粘土などの層状で、有機材料を含んでお
り、粒径が小さく、高比率の可視半径（visual radiu
s）を有する粒子による補強構造およびイオン結合とい
った特質を有している。その結果、この材料は、高強
度、高剛性、高耐熱性、低吸湿性、低透過性を有し、何
度も再利用することができる。このナノ分散高分子／粘
土複合材料の市販品は、現在、車両部品および空気遮断
ラップ用フィルム（air-blocking wrapping film）に用
いられる宇部興産（株）製の材料（１９９０年）と、車
両部品およびエンジニアプラスチックに用いられるユニ
チカ（株）製の材料（１９９６年）のみである。
【０００３】ナノ複合材料を製造する従来の方法には、
（１）インサイチュ（In-Situ）重合、（２）混練、
（３）凝固および沈殿などがあった。現在、ナイロン６
ナノ複合材料がインサイチュ重合により商品化されてい
る。しかしながら、この方法は複雑であり、すべての高
分子材料に適しているとはいえない。さらに、混練は、
容易で便利ではあるが、設備がかなり高価であり、複雑
で高レベルの経験が必要であるので、商品化されていな
い。
（１）インサイチュ（In-Situ）重合、（２）混練、
（３）凝固および沈殿などがあった。現在、ナイロン６
ナノ複合材料がインサイチュ重合により商品化されてい
る。しかしながら、この方法は複雑であり、すべての高
分子材料に適しているとはいえない。さらに、混練は、
容易で便利ではあるが、設備がかなり高価であり、複雑
で高レベルの経験が必要であるので、商品化されていな
い。
【０００４】凝固および沈殿については、アプライド
クレイ サイエンス（Applied ClayScience）１５巻
（１９９９）１〜９頁などほとんどの研究において、層
状無機材料の再凝固を防ぐことが困難であることが示さ
れている。スペシャル ラバープロダクト（Special Ru
bber Product）１９巻、２ｎｄ、６〜９頁１９９７に開
示されるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を例にあげ
ると、現在の製造方法について以下のように述べられて
いる。
クレイ サイエンス（Applied ClayScience）１５巻
（１９９９）１〜９頁などほとんどの研究において、層
状無機材料の再凝固を防ぐことが困難であることが示さ
れている。スペシャル ラバープロダクト（Special Ru
bber Product）１９巻、２ｎｄ、６〜９頁１９９７に開
示されるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を例にあげ
ると、現在の製造方法について以下のように述べられて
いる。
【０００５】（１）ラテックス法：粘土を水中でよく攪
拌して分散させ、ゴムラテックスと酸化防止剤を加えて
均一に混合し、この混合液に希釈塩酸を加えて凝固させ
た。それを水洗いして乾燥させたのち、粘土／ＳＢＲナ
ノ複合材料が得られた。粘土の格子面間隔は純粘土の
０．９８ｎｍから１．４６ｎｍに膨張した。このこと
は、粘土の層間に高分子材料が挿入されることにより、
層間ナノ複合材料が形成されることを示している。
拌して分散させ、ゴムラテックスと酸化防止剤を加えて
均一に混合し、この混合液に希釈塩酸を加えて凝固させ
た。それを水洗いして乾燥させたのち、粘土／ＳＢＲナ
ノ複合材料が得られた。粘土の格子面間隔は純粘土の
０．９８ｎｍから１．４６ｎｍに膨張した。このこと
は、粘土の層間に高分子材料が挿入されることにより、
層間ナノ複合材料が形成されることを示している。
【０００６】（２）溶液法：有機粘土を加えることによ
り粘土を改質し、得られた粘土をトルエン中でよく攪拌
して分散させた。それから、ゴムのトルエン溶液を加え
て、この混合液をよく攪拌して均一な混合液にした。こ
れを乾燥させて沈殿させたのち、粘土／ＳＢＲナノ複合
材料が得られた。粘土の格子面間隔は純粘土の０．９８
ｎｍから有機的に改質されたのち１．９０ｎｍに膨張し
た。溶解、乾燥および沈殿処理後のナノ複合材料の格子
面間隔は１．９０ｎｍから４．１６ｎｍへとさらに膨張
した。このことは、高分子材料からなる多層が、粘土層
に挿入されることにより、ナノ複合材料の分散層が形成
されることを示している。それにもかかわらず、本方法
は大量のトルエン溶剤を用いるので、製造コストの増加
を招くとともに環境問題を生じている。
り粘土を改質し、得られた粘土をトルエン中でよく攪拌
して分散させた。それから、ゴムのトルエン溶液を加え
て、この混合液をよく攪拌して均一な混合液にした。こ
れを乾燥させて沈殿させたのち、粘土／ＳＢＲナノ複合
材料が得られた。粘土の格子面間隔は純粘土の０．９８
ｎｍから有機的に改質されたのち１．９０ｎｍに膨張し
た。溶解、乾燥および沈殿処理後のナノ複合材料の格子
面間隔は１．９０ｎｍから４．１６ｎｍへとさらに膨張
した。このことは、高分子材料からなる多層が、粘土層
に挿入されることにより、ナノ複合材料の分散層が形成
されることを示している。それにもかかわらず、本方法
は大量のトルエン溶剤を用いるので、製造コストの増加
を招くとともに環境問題を生じている。
【０００７】したがって、いかに容易かつ効果的に層状
無機材料自体の凝固を防ぐかが、凝固および沈殿の最大
の突破口である。本発明は、複数の電荷を有する高分子
電解質を用いて層状無機材料の凝固を防ぐことにより、
この問題を解決する。同時に、高分子電解質を層状無機
材料と高分子ラテックスとのあいだの凝固剤として用い
る。
無機材料自体の凝固を防ぐかが、凝固および沈殿の最大
の突破口である。本発明は、複数の電荷を有する高分子
電解質を用いて層状無機材料の凝固を防ぐことにより、
この問題を解決する。同時に、高分子電解質を層状無機
材料と高分子ラテックスとのあいだの凝固剤として用い
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上により、本発明
は、高分子ナノ複合材料を容易に製造することができる
「凝固」法を提供することを目的とする。
は、高分子ナノ複合材料を容易に製造することができる
「凝固」法を提供することを目的とする。
【０００９】本発明は、液相（liquid form）で、また
は少量の有機溶剤を加えることにより、高分子ナノ複合
材料を製造するための方法を提供することをほかの目的
とする。
は少量の有機溶剤を加えることにより、高分子ナノ複合
材料を製造するための方法を提供することをほかの目的
とする。
【００１０】また、本発明は、高分子電解質を有する高
分子ナノ複合材料を提供することをほかの目的とする。
分子ナノ複合材料を提供することをほかの目的とする。
【００１１】さらに、本発明は、層状無機材料／高分子
電解質／高分子ラテックスナノ複合材料およびその製造
方法を提供することをほかの目的とする。高分子電解質
は、層状無機材料および高分子ラテックスの電荷と反対
の電荷を有する。
電解質／高分子ラテックスナノ複合材料およびその製造
方法を提供することをほかの目的とする。高分子電解質
は、層状無機材料および高分子ラテックスの電荷と反対
の電荷を有する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、粘土溶液などといった層状無機材料と高
分子ラテックスとの凝固において、粘土と反対の電荷を
有する高分子電解質を導入する。この粘土を水中全体に
分散させてから、高分子電解質を加えて集積させる。粘
土／高分子電解質複合材料の余分な電荷を反対の電荷を
有する高分子ラテックスと結合させる。凝固により、充
分に分散した層状無機材料／高分子電解質／高分子ラテ
ックスからなるナノ複合材料が生成する。
め、本発明は、粘土溶液などといった層状無機材料と高
分子ラテックスとの凝固において、粘土と反対の電荷を
有する高分子電解質を導入する。この粘土を水中全体に
分散させてから、高分子電解質を加えて集積させる。粘
土／高分子電解質複合材料の余分な電荷を反対の電荷を
有する高分子ラテックスと結合させる。凝固により、充
分に分散した層状無機材料／高分子電解質／高分子ラテ
ックスからなるナノ複合材料が生成する。
【００１３】本発明の高分子ナノ複合材料の製造方法
は、（ａ）粘土などの層状無機材料と高分子電解質とを
水溶液中で結合させて混合液を生成する工程（高分子電
解質は粘土と反対の余分の電荷を含み、この電荷により
高分子電解質が粘土上に吸着する）と；（ｂ）工程
（ａ）の混合液を高分子ラテックスに加える工程（高分
子量ラテックスは高分子電解質と反対の電荷を含み、凝
固により、層状無機材料／高分子電解質／高分子ラテッ
クスの複合材料が生成される）と、からなる。
は、（ａ）粘土などの層状無機材料と高分子電解質とを
水溶液中で結合させて混合液を生成する工程（高分子電
解質は粘土と反対の余分の電荷を含み、この電荷により
高分子電解質が粘土上に吸着する）と；（ｂ）工程
（ａ）の混合液を高分子ラテックスに加える工程（高分
子量ラテックスは高分子電解質と反対の電荷を含み、凝
固により、層状無機材料／高分子電解質／高分子ラテッ
クスの複合材料が生成される）と、からなる。
【００１４】本発明の高分子ナノ複合材料は、（ａ）高
分子基質と；（ｂ）前記高分子基質中に分散する層状無
機材料と；（ｃ）前記層状無機材料と反対の電荷を含
み、前記層状無機材料に吸着する高分子電解質とからな
る。
分子基質と；（ｂ）前記高分子基質中に分散する層状無
機材料と；（ｃ）前記層状無機材料と反対の電荷を含
み、前記層状無機材料に吸着する高分子電解質とからな
る。
【００１５】従来技術と比較して、本発明は以下の特徴
を有する。
を有する。
【００１６】（１）ラテックス法と比較して、本発明で
は、高分子電解質を導入することにより凝固過程を導
く。この高分子電解質が、粘土および高分子ラテックス
と反対の電荷を有することにより、粘土、高分子ラテッ
クスおよび高分子電解質が結合する。その結果得られた
ナノ複合材料は付加的な装置や材料を必要としない。
は、高分子電解質を導入することにより凝固過程を導
く。この高分子電解質が、粘土および高分子ラテックス
と反対の電荷を有することにより、粘土、高分子ラテッ
クスおよび高分子電解質が結合する。その結果得られた
ナノ複合材料は付加的な装置や材料を必要としない。
【００１７】（２）溶液法と比較して、本発明では、大
量の有機溶剤を使用しなくてもよく、設備投資、材料費
を含む製造コストを低減することができ、さらには、環
境問題の発生を防止することができる。
量の有機溶剤を使用しなくてもよく、設備投資、材料費
を含む製造コストを低減することができ、さらには、環
境問題の発生を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】前記した本発明の目的、特徴およ
び長所をより一層明瞭にするため、以下に本発明の好ま
しい実施の形態をあげ、図を参照しながら、さらに詳し
く説明する。
び長所をより一層明瞭にするため、以下に本発明の好ま
しい実施の形態をあげ、図を参照しながら、さらに詳し
く説明する。
【００１９】層状無機材料（以下は粘土に関するもので
あるが、本発明を限定するものではない）の水溶液を高
分子ラテックスと混合することにより、粘土と高分子と
を結合させて凝固させようとしても、高分子ラテックス
および粘土が有する負電荷により、両者を結合、凝固さ
せることはできない。本発明では、粘土の水溶液と高分
子ラテックスとを混合する工程において、陽イオン高分
子電解質（ＣＰＥ）などの負電荷を有する高分子電解質
を導入する。充分に分散した粘土をまず高分子電解質と
結合させる。高分子電解質の電荷量は、粘土が有する電
荷よりもはるかに大きいので、粘土／ＣＰＥの錯体は余
分な正電荷を有することになる。それから、前記錯体の
余分な電荷を反対の電荷を有する高分子ラテックス粒子
と結合させる。凝固により、充分に分散した粘土／高分
子電解質／高分子からなるナノ複合材料が生成する。
あるが、本発明を限定するものではない）の水溶液を高
分子ラテックスと混合することにより、粘土と高分子と
を結合させて凝固させようとしても、高分子ラテックス
および粘土が有する負電荷により、両者を結合、凝固さ
せることはできない。本発明では、粘土の水溶液と高分
子ラテックスとを混合する工程において、陽イオン高分
子電解質（ＣＰＥ）などの負電荷を有する高分子電解質
を導入する。充分に分散した粘土をまず高分子電解質と
結合させる。高分子電解質の電荷量は、粘土が有する電
荷よりもはるかに大きいので、粘土／ＣＰＥの錯体は余
分な正電荷を有することになる。それから、前記錯体の
余分な電荷を反対の電荷を有する高分子ラテックス粒子
と結合させる。凝固により、充分に分散した粘土／高分
子電解質／高分子からなるナノ複合材料が生成する。
【００２０】本発明で用いる粘土は、水中で負電荷を有
する層状ケイ酸塩であることが好ましい。陽イオン交換
能が３０〜２００ミリ当量／１００ｇである粘土が好ま
しい。適した粘土としては、スメクタイト粘土（smecti
te clay）、バーミキュライト（vermiculite）、ハロイ
サイト（halloysite）、セリサイト（sericite）、フッ
化マイカなどがあげられる。前記スメクタイト粘土とし
ては、モンモリロナイト（montmorillonite）、サポナ
イト（saponite）、ベイデルライト（beidellite）、ノ
ントロナイト（nontronite）、ヘクトライト（hectorit
e）、ステベンサイト（stevensite）などがあげられ
る。前記フッ化マイカは、タルク６５〜９０重量％なら
びにフッ化ケイ素、フッ化ナトリウムおよびフッ化リチ
ウムのうちの少なくとも１種１０〜３５重量％からなる
混合物を結合、加熱することにより合成することができ
る。
する層状ケイ酸塩であることが好ましい。陽イオン交換
能が３０〜２００ミリ当量／１００ｇである粘土が好ま
しい。適した粘土としては、スメクタイト粘土（smecti
te clay）、バーミキュライト（vermiculite）、ハロイ
サイト（halloysite）、セリサイト（sericite）、フッ
化マイカなどがあげられる。前記スメクタイト粘土とし
ては、モンモリロナイト（montmorillonite）、サポナ
イト（saponite）、ベイデルライト（beidellite）、ノ
ントロナイト（nontronite）、ヘクトライト（hectorit
e）、ステベンサイト（stevensite）などがあげられ
る。前記フッ化マイカは、タルク６５〜９０重量％なら
びにフッ化ケイ素、フッ化ナトリウムおよびフッ化リチ
ウムのうちの少なくとも１種１０〜３５重量％からなる
混合物を結合、加熱することにより合成することができ
る。
【００２１】高分子電解質は、複数の同じ電荷を有する
官能基を備える高分子である。本発明で用いられる高分
子電解質は、陽イオン高分子電解質であることが好まし
い。通常、陽イオン高分子電解質は、ハロゲンイオン、
酢酸イオン、過塩素酸塩イオンなどといった相対する負
電荷を含むことにより、電荷を中和する。適した陽イオ
ン高分子電解質としては、ポリ（塩化ジアリルジメチル
アンモニウム）、ポリ（４−ビニルピリジン）などがあ
げられる。
官能基を備える高分子である。本発明で用いられる高分
子電解質は、陽イオン高分子電解質であることが好まし
い。通常、陽イオン高分子電解質は、ハロゲンイオン、
酢酸イオン、過塩素酸塩イオンなどといった相対する負
電荷を含むことにより、電荷を中和する。適した陽イオ
ン高分子電解質としては、ポリ（塩化ジアリルジメチル
アンモニウム）、ポリ（４−ビニルピリジン）などがあ
げられる。
【００２２】本発明における高分子ラテックスのラテッ
クス粒子の環境は、負電荷をともなうので、余分な正電
荷を有する粘土／ＣＰＥ錯体と結合したときに、両者間
のクローン力により凝固が生じる。適した高分子ラテッ
クスとしては、スチレン−ブタジエンゴム、イソピペリ
レンゴム（isopiperylene rubber）、ブタジエンゴム、
アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴムなどのゴム
ラテックスがあげられる。さらに、ポリ塩化ビニル（Ｐ
ＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）などのほかの
高分子ラテックスを用いることもできる。
クス粒子の環境は、負電荷をともなうので、余分な正電
荷を有する粘土／ＣＰＥ錯体と結合したときに、両者間
のクローン力により凝固が生じる。適した高分子ラテッ
クスとしては、スチレン−ブタジエンゴム、イソピペリ
レンゴム（isopiperylene rubber）、ブタジエンゴム、
アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴムなどのゴム
ラテックスがあげられる。さらに、ポリ塩化ビニル（Ｐ
ＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）などのほかの
高分子ラテックスを用いることもできる。
【００２３】本発明の製造方法によれば、まず、粘土と
高分子電解質とを「非凝固」の状態で結合させる。前記
高分子電解質は前記粘土上に吸着する。このことを達成
するためには、粘土を水中に充分に分散させ、高分子電
解質溶液にこの粘土溶液を攪拌しながらゆっくりと加え
ることにより、凝固することを防ぐ。本発明において
は、高分子電解質の総電荷数が粘土の１〜１０倍である
ことが好ましい。それから、粘土／高分子電解質混合溶
液を高分子ラテックスに加える。充分に攪拌して遠心分
離したのち、この混合液を水洗し、乾燥させることによ
り、粘土／高分子電解質／高分子からなるナノ複合材料
を製造することができる。
高分子電解質とを「非凝固」の状態で結合させる。前記
高分子電解質は前記粘土上に吸着する。このことを達成
するためには、粘土を水中に充分に分散させ、高分子電
解質溶液にこの粘土溶液を攪拌しながらゆっくりと加え
ることにより、凝固することを防ぐ。本発明において
は、高分子電解質の総電荷数が粘土の１〜１０倍である
ことが好ましい。それから、粘土／高分子電解質混合溶
液を高分子ラテックスに加える。充分に攪拌して遠心分
離したのち、この混合液を水洗し、乾燥させることによ
り、粘土／高分子電解質／高分子からなるナノ複合材料
を製造することができる。
【００２４】前記の方法により得られるナノ複合材料
は、（ａ）６０〜９９重量％の高分子基質と、（ｂ）前
記高分子基質中に充分に分散した０．５〜３０重量％の
層状粘土と、（ｃ）前記粘土と反対の電荷を有し、前記
粘土上に吸着した０．５〜３０重量％の高分子電解質と
からなる。錯体中の層状粘土の格子面間隔は２．０ｎｍ
以上であり、４．０ｎｍ以上であるか、または、完全に
剥離することが好ましい。
は、（ａ）６０〜９９重量％の高分子基質と、（ｂ）前
記高分子基質中に充分に分散した０．５〜３０重量％の
層状粘土と、（ｃ）前記粘土と反対の電荷を有し、前記
粘土上に吸着した０．５〜３０重量％の高分子電解質と
からなる。錯体中の層状粘土の格子面間隔は２．０ｎｍ
以上であり、４．０ｎｍ以上であるか、または、完全に
剥離することが好ましい。
【００２５】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明について詳細に
説明するが、このことは本発明を限定するものではな
く、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と
領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えること
ができる。
説明するが、このことは本発明を限定するものではな
く、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と
領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えること
ができる。
【００２６】実施例で用いた材料は以下のとおりであ
る。 Ａ．陽イオン高分子電解質（ＣＰＥ） 分子量が１０００００〜２０００００である２０重量％
のポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム） Ｂ．粘土 クニピアＦ 陽イオン交換能ＣＥＣ＝１１５ミリ当量／１００ｇ 比表面積（ＢＥＴ比表面積）Ａ＝７５０ｍ2／ｇ Ｃ．ＳＢＲラテックス 粒径：約６８ｎｍ ゼータ電位：−３１ｍＶ負電荷付き、固体濃度（solid
concentration）約６５重量％ Ｄ．アクリル（ＰＭＭＡ） 固体濃度約６５重量％ Ｅ．ＣａＣｌ2溶液 ２．０重量％濃度の溶液
る。 Ａ．陽イオン高分子電解質（ＣＰＥ） 分子量が１０００００〜２０００００である２０重量％
のポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム） Ｂ．粘土 クニピアＦ 陽イオン交換能ＣＥＣ＝１１５ミリ当量／１００ｇ 比表面積（ＢＥＴ比表面積）Ａ＝７５０ｍ2／ｇ Ｃ．ＳＢＲラテックス 粒径：約６８ｎｍ ゼータ電位：−３１ｍＶ負電荷付き、固体濃度（solid
concentration）約６５重量％ Ｄ．アクリル（ＰＭＭＡ） 固体濃度約６５重量％ Ｅ．ＣａＣｌ2溶液 ２．０重量％濃度の溶液
【００２７】比較例１：粘土／ＳＢＲ混合物の製造 未処理のクニピアＦを水に加えて、濃度を０．５重量％
に調整し、充分に分散した粘土溶液Ａを製造した。ＳＢ
Ｒラテックスに水を加えて固体濃度を２．３５重量％に
調整し、ラテックスＢを製造した。異なる量の粘土溶液
Ａを一定量のＳＢＲラテックスＢに注ぎ、この混合物を
よく攪拌して均一なラテックスを製造した。それから、
ＣａＣｌ2溶液を数滴加えて沈殿物を生成させた。この
沈殿物を遠心分離機で分離したのち、水洗いして乾燥さ
せた。その結果、粘土含量が異なる複数の粘土／ＳＢＲ
混合物を得た。
に調整し、充分に分散した粘土溶液Ａを製造した。ＳＢ
Ｒラテックスに水を加えて固体濃度を２．３５重量％に
調整し、ラテックスＢを製造した。異なる量の粘土溶液
Ａを一定量のＳＢＲラテックスＢに注ぎ、この混合物を
よく攪拌して均一なラテックスを製造した。それから、
ＣａＣｌ2溶液を数滴加えて沈殿物を生成させた。この
沈殿物を遠心分離機で分離したのち、水洗いして乾燥さ
せた。その結果、粘土含量が異なる複数の粘土／ＳＢＲ
混合物を得た。
【００２８】その組成を表１に記載する。Ｘ線回折チャ
ート（図１）より、粘土の量にかかわらず、角度２θが
約５．５°のときに、吸収ピーク（absorbent peak）が
明らかに存在することが分かる。図１は、粘土／ＳＢＲ
混合物のＸ線回折を示しており、（ａ）はＣＣＳ−１１
０（粘土量／ＳＢＲ量＝２５重量％）、（ｂ）はＣＣＳ
−１１１（粘土量／ＳＢＲ量＝１２．８重量％）、
（ｃ）はＣＣＳ−１１２（粘土量／ＳＢＲ量＝６．４重
量％）、（ｄ）はＣＣＳ−１１３（粘土量／ＳＢＲ量＝
２．７重量％）、（ｅ）はＣＣＳ−１１４（粘土量／Ｓ
ＢＲ量＝６．４重量％）、（ｆ）はＣＣＳ−１１５（粘
土量／ＳＢＲ量＝１．０重量％）、（ｇ）はＣＣＳ−１
１６（粘土量／ＳＢＲ量＝０．７重量％）である。
ート（図１）より、粘土の量にかかわらず、角度２θが
約５．５°のときに、吸収ピーク（absorbent peak）が
明らかに存在することが分かる。図１は、粘土／ＳＢＲ
混合物のＸ線回折を示しており、（ａ）はＣＣＳ−１１
０（粘土量／ＳＢＲ量＝２５重量％）、（ｂ）はＣＣＳ
−１１１（粘土量／ＳＢＲ量＝１２．８重量％）、
（ｃ）はＣＣＳ−１１２（粘土量／ＳＢＲ量＝６．４重
量％）、（ｄ）はＣＣＳ−１１３（粘土量／ＳＢＲ量＝
２．７重量％）、（ｅ）はＣＣＳ−１１４（粘土量／Ｓ
ＢＲ量＝６．４重量％）、（ｆ）はＣＣＳ−１１５（粘
土量／ＳＢＲ量＝１．０重量％）、（ｇ）はＣＣＳ−１
１６（粘土量／ＳＢＲ量＝０．７重量％）である。
【００２９】粘土の量が増加するにつれて、吸収ピーク
の強度も増加する（ＣＣＳ−１１０〜ＣＣＳ−１１
６）。粘土の格子面間隔は約１．６ｎｍである。しか
し、純粘土のＸ線回折チャート（図２）は角度２θが
７．０°のときに吸収ピークを示す（格子面間隔は１．
２ｎｍと計算された）。図２は、粘土／ＣＰＥ混合物の
Ｘ線回折を示しており、（ａ）は純粘土（クニピア
Ｆ）、（ｂ）はＣＣＨ−０１（粘土／ＣＰＥ）である。
両者を比較すると、粘土／ＳＢＲ混合物の格子面間隔は
明らかに開いていない。
の強度も増加する（ＣＣＳ−１１０〜ＣＣＳ−１１
６）。粘土の格子面間隔は約１．６ｎｍである。しか
し、純粘土のＸ線回折チャート（図２）は角度２θが
７．０°のときに吸収ピークを示す（格子面間隔は１．
２ｎｍと計算された）。図２は、粘土／ＣＰＥ混合物の
Ｘ線回折を示しており、（ａ）は純粘土（クニピア
Ｆ）、（ｂ）はＣＣＨ−０１（粘土／ＣＰＥ）である。
両者を比較すると、粘土／ＳＢＲ混合物の格子面間隔は
明らかに開いていない。
【００３０】
【表１】
【００３１】注：（１）粘土／水は、純粘土（クニピア
Ｆ）を水中に加えて十分に分散させた０．５重量％の水
溶液である。（２）ＳＢＲ溶液は、高濃度のＳＢＲラテ
ックスを水中に加えて製造した固体濃度が２．３５重量
％の溶液である。（３）ＣａＣｌ2溶液の濃度は２．０
重量％である。（４）粘土量／ＳＢＲ量はＳＢＲ重量に
対する粘土の重量比である。
Ｆ）を水中に加えて十分に分散させた０．５重量％の水
溶液である。（２）ＳＢＲ溶液は、高濃度のＳＢＲラテ
ックスを水中に加えて製造した固体濃度が２．３５重量
％の溶液である。（３）ＣａＣｌ2溶液の濃度は２．０
重量％である。（４）粘土量／ＳＢＲ量はＳＢＲ重量に
対する粘土の重量比である。
【００３２】実施例１：粘土／高分子電解質／ＳＢＲナ
ノ複合材料の製造 （ａ）粘土／高分子電解質溶液の製造 クニピアＦ５ｇを水１０００ｇ中に均一に分散させて粘
土製造用の溶液Ａを、ＣＰＥを用いて２重量％の高分子
電解質溶液Ｂをそれぞれ製造した。一定量の粘土溶液Ａ
を高分子電解質溶液Ｂに加えて、粘土／高分子電解質溶
液Ｃを製造した。高分子電解質の電荷の総モル数は粘土
の電荷（すなわち、イオン交換能）の５倍または７倍で
あった。溶液Ｃの一部を遠心分離機でろ過し、乾燥させ
た。得られた粘土の格子面間隔をＸ線回折により測定し
た。その結果、ＣＰＥを粘土に組み入れたのち、粘土の
格子面間隔は１．２２ｎｍから２．１０ｎｍに拡大した
（図２）。このことは陽イオン高分子電解質が粘土層に
挿入されたことを示している。
ノ複合材料の製造 （ａ）粘土／高分子電解質溶液の製造 クニピアＦ５ｇを水１０００ｇ中に均一に分散させて粘
土製造用の溶液Ａを、ＣＰＥを用いて２重量％の高分子
電解質溶液Ｂをそれぞれ製造した。一定量の粘土溶液Ａ
を高分子電解質溶液Ｂに加えて、粘土／高分子電解質溶
液Ｃを製造した。高分子電解質の電荷の総モル数は粘土
の電荷（すなわち、イオン交換能）の５倍または７倍で
あった。溶液Ｃの一部を遠心分離機でろ過し、乾燥させ
た。得られた粘土の格子面間隔をＸ線回折により測定し
た。その結果、ＣＰＥを粘土に組み入れたのち、粘土の
格子面間隔は１．２２ｎｍから２．１０ｎｍに拡大した
（図２）。このことは陽イオン高分子電解質が粘土層に
挿入されたことを示している。
【００３３】（ｂ）粘土／高分子電解質／ＳＢＲナノ複
合材料の製造 得られた粘土／高分子電解質溶液Ｃを、攪拌中のＳＢＲ
ラテックスに、表２および表３に示された組成により、
加えた。つぎに、得られた均一なラテックスを高速遠心
分離機で分離し、水洗し、乾燥させて、粘土含量の異な
る複数のナノ複合材料を製造した。
合材料の製造 得られた粘土／高分子電解質溶液Ｃを、攪拌中のＳＢＲ
ラテックスに、表２および表３に示された組成により、
加えた。つぎに、得られた均一なラテックスを高速遠心
分離機で分離し、水洗し、乾燥させて、粘土含量の異な
る複数のナノ複合材料を製造した。
【００３４】Ｘ線回折チャート（図３および図４）によ
り、粘土含量が１０重量％未満の場合（表２の試料ＣＣ
Ｓ−９５、ＣＣＳ−９４、ＣＣＳ−９３；表３の試料Ｃ
ＣＳ−１０３、ＣＣＳ−１０４、ＣＣＳ−１０６）、角
度２θが２〜１０°のあいだであるときには、明らかな
吸収ピークが存在しないことが示された。
り、粘土含量が１０重量％未満の場合（表２の試料ＣＣ
Ｓ−９５、ＣＣＳ−９４、ＣＣＳ−９３；表３の試料Ｃ
ＣＳ−１０３、ＣＣＳ−１０４、ＣＣＳ−１０６）、角
度２θが２〜１０°のあいだであるときには、明らかな
吸収ピークが存在しないことが示された。
【００３５】図３は、粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲナノ複合材
料のＸ線回折を示しており、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は
５であり、（ａ）はＣＣＳ−９５（粘土量／ＳＢＲ量＝
１．７重量％）、（ｂ）はＣＣＳ−９４（粘土量／ＳＢ
Ｒ量＝２．４重量％）、（ｃ）はＣＣＳ−９３（粘土量
／ＳＢＲ量＝５．１重量％）である。図４は、粘土／Ｃ
ＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折を示しており、Ｃ
ＰＥ／粘土の総電荷比は７であり、（ａ）はＣＣＳ−１
０６（粘土量／ＳＢＲ量＝１．０重量％、（ｂ）はＣＣ
Ｓ−１０５（粘土量／ＳＢＲ量＝１．６重量％、（ｃ）
はＣＣＳ−１０４（粘土量／ＳＢＲ量＝２．３重量
％）、（ｄ）はＣＣＳ−１０３（粘土量／ＳＢＲ量＝
４．８重量％）である。
料のＸ線回折を示しており、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は
５であり、（ａ）はＣＣＳ−９５（粘土量／ＳＢＲ量＝
１．７重量％）、（ｂ）はＣＣＳ−９４（粘土量／ＳＢ
Ｒ量＝２．４重量％）、（ｃ）はＣＣＳ−９３（粘土量
／ＳＢＲ量＝５．１重量％）である。図４は、粘土／Ｃ
ＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折を示しており、Ｃ
ＰＥ／粘土の総電荷比は７であり、（ａ）はＣＣＳ−１
０６（粘土量／ＳＢＲ量＝１．０重量％、（ｂ）はＣＣ
Ｓ−１０５（粘土量／ＳＢＲ量＝１．６重量％、（ｃ）
はＣＣＳ−１０４（粘土量／ＳＢＲ量＝２．３重量
％）、（ｄ）はＣＣＳ−１０３（粘土量／ＳＢＲ量＝
４．８重量％）である。
【００３６】このことにより、ほとんどの粘土層が完全
に開き、ＳＢＲ基質中に均一に分散していることが分か
る。換言すると、このことは高分子電解質の存在により
ＳＢＲ中の粘土の分散を実際に改良できることを示して
いる。
に開き、ＳＢＲ基質中に均一に分散していることが分か
る。換言すると、このことは高分子電解質の存在により
ＳＢＲ中の粘土の分散を実際に改良できることを示して
いる。
【００３７】一方、粘土含量が増加する場合（表２のＣ
ＣＳ−９２、ＣＣＳ−９１、ＣＣＳ−９０；表３のＣＣ
Ｓ−１０２、ＣＣＳ−１０１、ＣＣＳ−１００）、図５
および図６により、角度２θが４．０〜４．３°のあい
だ（図５）および３．２〜４．１°のあいだ（図６）で
あるときに弱い吸収ピークが存在することが示された。
図５は、粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折
を示しており、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は５であり、
（ａ）はＣＣＳ−９２（粘土量／ＳＢＲ量＝１０．２重
量％）、（ｂ）はＣＣＳ−９１（粘土量／ＳＢＲ量＝１
７．０重量％）、（ｃ）はＣＣＳ−９０（粘土量／ＳＢ
Ｒ量＝３４．０重量％）である。図６は、粘土／ＣＰＥ
／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折を示しており、ＣＰＥ
／粘土の総電荷比は７であり、（ａ）はＣＣＳ−１０２
（粘土量／ＳＢＲ量＝９．７重量％）、（ｂ）はＣＣＳ
−１０１（粘土量／ＳＢＲ量＝１６．２重量％）、
（ｃ）はＣＣＳ−１００（粘土量／ＳＢＲ量＝３２．３
重量％）である。
ＣＳ−９２、ＣＣＳ−９１、ＣＣＳ−９０；表３のＣＣ
Ｓ−１０２、ＣＣＳ−１０１、ＣＣＳ−１００）、図５
および図６により、角度２θが４．０〜４．３°のあい
だ（図５）および３．２〜４．１°のあいだ（図６）で
あるときに弱い吸収ピークが存在することが示された。
図５は、粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折
を示しており、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は５であり、
（ａ）はＣＣＳ−９２（粘土量／ＳＢＲ量＝１０．２重
量％）、（ｂ）はＣＣＳ−９１（粘土量／ＳＢＲ量＝１
７．０重量％）、（ｃ）はＣＣＳ−９０（粘土量／ＳＢ
Ｒ量＝３４．０重量％）である。図６は、粘土／ＣＰＥ
／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折を示しており、ＣＰＥ
／粘土の総電荷比は７であり、（ａ）はＣＣＳ−１０２
（粘土量／ＳＢＲ量＝９．７重量％）、（ｂ）はＣＣＳ
−１０１（粘土量／ＳＢＲ量＝１６．２重量％）、
（ｃ）はＣＣＳ−１００（粘土量／ＳＢＲ量＝３２．３
重量％）である。
【００３８】粘土含量が増加するにつれて、吸収ピーク
の強度も増加する。本実施例の吸収ピークの位置を比較
例１と比較すると、本実施例の粘土の格子面間隔が比較
例１の粘土の格子面間隔よりも大きいことが分かる。
の強度も増加する。本実施例の吸収ピークの位置を比較
例１と比較すると、本実施例の粘土の格子面間隔が比較
例１の粘土の格子面間隔よりも大きいことが分かる。
【００３９】また、本実施例および比較例１における粘
土含量が同じであるとき、本実施例のピーク強度の方が
明らかに小さいことより、格子の挿入によって分離した
粘土の小部分がなお存在することも分かる。図５と図６
とを比較すると、高分子電解質の電荷のモル総数は、粘
土の電荷のモル総数の５倍であるが、後者は７倍以上で
ある。図６の吸収ピークは明らかでない。このことは、
高分子電解質がＳＢＲ中の粘土の分散を促進することが
できることを示している。
土含量が同じであるとき、本実施例のピーク強度の方が
明らかに小さいことより、格子の挿入によって分離した
粘土の小部分がなお存在することも分かる。図５と図６
とを比較すると、高分子電解質の電荷のモル総数は、粘
土の電荷のモル総数の５倍であるが、後者は７倍以上で
ある。図６の吸収ピークは明らかでない。このことは、
高分子電解質がＳＢＲ中の粘土の分散を促進することが
できることを示している。
【００４０】
【表２】
【００４１】注：（１）ＣＣＨ−０１（１／５）溶液
は、０．５重量％の粘土溶液を２．０重量％のＣＰＥ溶
液（実施例１の溶液Ｃ）中に均一に分散させることによ
り製造した。そのうち、粘土の濃度は０．４０重量％で
あり、ＣＰＥの濃度は０．３７重量％である。（２）Ｓ
ＢＲラテックスは、高濃度のＳＢＲラテックスに水を加
えて製造した固体含量が２．３５重量％のラテックスで
ある。（３）粘土量／ＳＢＲ量はＳＢＲ重量に対する粘
土の重量比である。
は、０．５重量％の粘土溶液を２．０重量％のＣＰＥ溶
液（実施例１の溶液Ｃ）中に均一に分散させることによ
り製造した。そのうち、粘土の濃度は０．４０重量％で
あり、ＣＰＥの濃度は０．３７重量％である。（２）Ｓ
ＢＲラテックスは、高濃度のＳＢＲラテックスに水を加
えて製造した固体含量が２．３５重量％のラテックスで
ある。（３）粘土量／ＳＢＲ量はＳＢＲ重量に対する粘
土の重量比である。
【００４２】
【表３】
【００４３】注：（１）ＣＣＨ−０２（１／７）溶液
は、０．５重量％の均一な粘土溶液を２．０重量％のＣ
ＰＥ溶液（実施例１の溶液Ｃ）に均一に分散させること
により製造した。粘土の濃度は０．３８重量％、ＣＰＥ
の濃度は０．４９重量％である。（２）ＳＢＲラテック
スは、高濃度のＳＢＲラテックスに水を加えて製造した
固体含量が２．３５重量％のラテックスである。（３）
粘土量／ＳＢＲ量は、ＳＢＲ重量に対する粘土の重量比
である。
は、０．５重量％の均一な粘土溶液を２．０重量％のＣ
ＰＥ溶液（実施例１の溶液Ｃ）に均一に分散させること
により製造した。粘土の濃度は０．３８重量％、ＣＰＥ
の濃度は０．４９重量％である。（２）ＳＢＲラテック
スは、高濃度のＳＢＲラテックスに水を加えて製造した
固体含量が２．３５重量％のラテックスである。（３）
粘土量／ＳＢＲ量は、ＳＢＲ重量に対する粘土の重量比
である。
【００４４】比較例２：粘土／アクリル混合物の製造 未処理のクニピアＦを水に加え、濃度を調整して０．５
重量％の充分に分散した粘土溶液Ａを製造した。アクリ
ルラテックスに水を加えて固体濃度を２．６重量％に調
整することによりラテックスＢを製造した。異なる量の
粘土溶液Ａを一定量のアクリルラテックスＢに注入し、
この混合物を完全に攪拌して均一なラテックスを製造し
た。それから、数滴のＣａＣｌ2溶液を加えて沈殿物を
生成させた。この沈殿物を遠心分離機により分離してか
ら、水洗し、乾燥させた。その結果、粘土含量の異なる
複数の粘土／アクリル混合物を得た。その組成を表４に
記載する。
重量％の充分に分散した粘土溶液Ａを製造した。アクリ
ルラテックスに水を加えて固体濃度を２．６重量％に調
整することによりラテックスＢを製造した。異なる量の
粘土溶液Ａを一定量のアクリルラテックスＢに注入し、
この混合物を完全に攪拌して均一なラテックスを製造し
た。それから、数滴のＣａＣｌ2溶液を加えて沈殿物を
生成させた。この沈殿物を遠心分離機により分離してか
ら、水洗し、乾燥させた。その結果、粘土含量の異なる
複数の粘土／アクリル混合物を得た。その組成を表４に
記載する。
【００４５】Ｘ線回折チャート（図７）より、粘土含量
にかかわらず、角度２θが約６．６〜７．２°のあいだ
であるときに明らかな吸収ピークが存在することが分か
る。図７は、粘土／アクリル混合物のＸ線回折チャート
を示しており、（ａ）はＣＣＭ−３０（粘土量／ＰＭＭ
Ａ量＝２３．１重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−３１（粘土
量／ＰＭＭＡ量＝１１．５重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−
３２（粘土量／ＰＭＭＡ量＝５．８重量％）、（ｄ）は
ＣＣＭ−３３（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２．５重量％）、
（ｅ）はＣＣＭ−３４（粘土量／ＰＭＭＡ量＝１．５重
量％）、（ｆ）はＣＣＭ−３５（粘土量／ＰＭＭＡ量＝
０．９重量％）、（ｇ）はＣＣＭ−３６（粘土量／ＰＭ
ＭＡ量＝０．６重量％）である。
にかかわらず、角度２θが約６．６〜７．２°のあいだ
であるときに明らかな吸収ピークが存在することが分か
る。図７は、粘土／アクリル混合物のＸ線回折チャート
を示しており、（ａ）はＣＣＭ−３０（粘土量／ＰＭＭ
Ａ量＝２３．１重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−３１（粘土
量／ＰＭＭＡ量＝１１．５重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−
３２（粘土量／ＰＭＭＡ量＝５．８重量％）、（ｄ）は
ＣＣＭ−３３（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２．５重量％）、
（ｅ）はＣＣＭ−３４（粘土量／ＰＭＭＡ量＝１．５重
量％）、（ｆ）はＣＣＭ−３５（粘土量／ＰＭＭＡ量＝
０．９重量％）、（ｇ）はＣＣＭ−３６（粘土量／ＰＭ
ＭＡ量＝０．６重量％）である。
【００４６】粘土の格子面間隔は約１．２ｎｍである。
粘土量が増加するにつれて、吸収ピークの強度も増加す
る（ＣＣＳ−３０〜ＣＣＳ−３６）。しかしながら、純
粘土のＸ線回折チャート（図２）は、角度２θが７．０
°であるときに吸収ピークを現す（格子面間隔は１．２
ｎｍと計算された）。両者を比較すると、粘土／アクリ
ル混合物の格子面間隔は明らかには開いていないことが
分かる。
粘土量が増加するにつれて、吸収ピークの強度も増加す
る（ＣＣＳ−３０〜ＣＣＳ−３６）。しかしながら、純
粘土のＸ線回折チャート（図２）は、角度２θが７．０
°であるときに吸収ピークを現す（格子面間隔は１．２
ｎｍと計算された）。両者を比較すると、粘土／アクリ
ル混合物の格子面間隔は明らかには開いていないことが
分かる。
【００４７】
【表４】
【００４８】注：（１）粘土／水溶液は、純粘土クニピ
アＦを水中に加えて充分に分散させた０．５重量％溶液
である。（２）ＰＭＭＡ溶液は、水を高濃度のＰＭＭＡ
ラテックスに加えて、固体含量を２．６０重量％に調整
することにより製造した。（３）ＣａＣｌ2溶液の濃度
は２．０重量％である。（４）粘土量／ＰＭＭＡ量は、
ＰＭＭＡ重量に対する粘土の重量比である。
アＦを水中に加えて充分に分散させた０．５重量％溶液
である。（２）ＰＭＭＡ溶液は、水を高濃度のＰＭＭＡ
ラテックスに加えて、固体含量を２．６０重量％に調整
することにより製造した。（３）ＣａＣｌ2溶液の濃度
は２．０重量％である。（４）粘土量／ＰＭＭＡ量は、
ＰＭＭＡ重量に対する粘土の重量比である。
【００４９】実施例２：粘土／高分子電解質／ＰＭＭＡ
ナノ複合材料の製造 実施例１と同じ手順を行い、表５および表６に示す粘土
／高分子電解質の組成物を一定量のＰＭＭＡラテックス
に加えた。それから、この混合物を攪拌して均一なラテ
ックスを製造した。遠心分離機によって分離したのち、
水洗し、乾燥させて、粘土の濃度が異なる複数のナノ粘
土／ＰＭＭＡ複合材料を得た。
ナノ複合材料の製造 実施例１と同じ手順を行い、表５および表６に示す粘土
／高分子電解質の組成物を一定量のＰＭＭＡラテックス
に加えた。それから、この混合物を攪拌して均一なラテ
ックスを製造した。遠心分離機によって分離したのち、
水洗し、乾燥させて、粘土の濃度が異なる複数のナノ粘
土／ＰＭＭＡ複合材料を得た。
【００５０】Ｘ線回折チャート（図８および図９）は、
粘土含量が１０重量％未満である場合（図５のＣＣＭ−
２４、ＣＣＭ−２５、ＣＣＭ−２６；表６のＣＣＭ−４
４、ＣＣＭ−４５、ＣＣＭ−４６など）、角度２θが２
〜１０°のあいだであるときに明らかな吸収ピークが存
在しないことを示している。
粘土含量が１０重量％未満である場合（図５のＣＣＭ−
２４、ＣＣＭ−２５、ＣＣＭ−２６；表６のＣＣＭ−４
４、ＣＣＭ−４５、ＣＣＭ−４６など）、角度２θが２
〜１０°のあいだであるときに明らかな吸収ピークが存
在しないことを示している。
【００５１】図８は、粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合
材料のＸ線回折を示しており、ＣＰＥ／粘土の総電荷比
は５であり、（ａ）はＣＣＭ−２６（粘土量／ＰＭＭＡ
量＝０．９重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−２５（粘土量／
ＰＭＭＡ量＝１．５重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−２４
（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２．２重量％）である。図９
は、粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料のＸ線回折を
示しており、（ａ）はＣＣＭ−４６（粘土量／ＰＭＭＡ
量＝０．９重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−４５（粘土量／
ＰＭＭＡ量＝１．５重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−４４
（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２．０重量％）である。
材料のＸ線回折を示しており、ＣＰＥ／粘土の総電荷比
は５であり、（ａ）はＣＣＭ−２６（粘土量／ＰＭＭＡ
量＝０．９重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−２５（粘土量／
ＰＭＭＡ量＝１．５重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−２４
（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２．２重量％）である。図９
は、粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料のＸ線回折を
示しており、（ａ）はＣＣＭ−４６（粘土量／ＰＭＭＡ
量＝０．９重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−４５（粘土量／
ＰＭＭＡ量＝１．５重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−４４
（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２．０重量％）である。
【００５２】このことより、ほとんどの粘土層は完全に
開いており、ＰＭＭＡ基質中に均一に分散していること
が分かる。換言すると、このことは高分子電解質の存在
によりＰＭＭＡ中の粘土の分散を実際に改良できること
を示している。一方、粘土含量が増加する場合（表５の
ＣＣＭ−２２、ＣＣＭ−２１、ＣＣＭ−２０；表６のＣ
ＣＭ−４２、ＣＣＭ−４１、ＣＣＭ−４０）、図１０お
よび図１１により、角度２θが３．５〜４．２°のあい
だ（図１０）および３．６〜４．０°のあいだ（図１
１）であるときに弱い吸収ピークが存在することが示さ
れた。
開いており、ＰＭＭＡ基質中に均一に分散していること
が分かる。換言すると、このことは高分子電解質の存在
によりＰＭＭＡ中の粘土の分散を実際に改良できること
を示している。一方、粘土含量が増加する場合（表５の
ＣＣＭ−２２、ＣＣＭ−２１、ＣＣＭ−２０；表６のＣ
ＣＭ−４２、ＣＣＭ−４１、ＣＣＭ−４０）、図１０お
よび図１１により、角度２θが３．５〜４．２°のあい
だ（図１０）および３．６〜４．０°のあいだ（図１
１）であるときに弱い吸収ピークが存在することが示さ
れた。
【００５３】図１０は、粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複
合材料のＸ線回折チャートを示しており、ＣＰＥ／粘土
の総電荷比は５であり、（ａ）はＣＣＭ−２２（粘土量
／ＰＭＭＡ量＝９．２重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−２１
（粘土量／ＰＭＭＡ量＝１５．４重量％）、（ｃ）はＣ
ＣＭ−２０（粘土量／ＰＭＭＡ量＝３０．８重量％）で
ある。図１１は、粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料
のＸ線回折チャートを示しており、ＣＰＥ／粘土の総電
荷比は７であり、（ａ）はＣＣＭ−４２（粘土量／ＰＭ
ＭＡ量＝８．８重量％、（ｂ）はＣＣＭ−４１（粘土量
／ＰＭＭＡ量＝１４．６重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−４
０（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２９．２重量％）である。粘
土含量が増加するにつれて、吸収ピークの強度も増加す
る。
合材料のＸ線回折チャートを示しており、ＣＰＥ／粘土
の総電荷比は５であり、（ａ）はＣＣＭ−２２（粘土量
／ＰＭＭＡ量＝９．２重量％）、（ｂ）はＣＣＭ−２１
（粘土量／ＰＭＭＡ量＝１５．４重量％）、（ｃ）はＣ
ＣＭ−２０（粘土量／ＰＭＭＡ量＝３０．８重量％）で
ある。図１１は、粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料
のＸ線回折チャートを示しており、ＣＰＥ／粘土の総電
荷比は７であり、（ａ）はＣＣＭ−４２（粘土量／ＰＭ
ＭＡ量＝８．８重量％、（ｂ）はＣＣＭ−４１（粘土量
／ＰＭＭＡ量＝１４．６重量％）、（ｃ）はＣＣＭ−４
０（粘土量／ＰＭＭＡ量＝２９．２重量％）である。粘
土含量が増加するにつれて、吸収ピークの強度も増加す
る。
【００５４】本実施例の吸収ピークの位置を比較例２と
比較すると、本実施例の粘土の格子面間隔が比較例２に
おける粘土の格子面間隔よりも大きいことが分かる。ま
た、本実施例および比較例２における粘土含量が同じで
あるときに、本実施例のピーク強度の方が明らかに小さ
いことより、格子の挿入によって分離した粘土が小部分
がなお存在することも分かる。図１０と図１１とを比較
すると、高分子電解質の電荷のモル総数は、粘土の電荷
のモル総数の５倍であるが、後者は７倍大きい。その吸
収ピークは明らかでない。このことは、高分子電解質が
ＰＭＭＡ中の粘土の分散を促進することができることを
示している。
比較すると、本実施例の粘土の格子面間隔が比較例２に
おける粘土の格子面間隔よりも大きいことが分かる。ま
た、本実施例および比較例２における粘土含量が同じで
あるときに、本実施例のピーク強度の方が明らかに小さ
いことより、格子の挿入によって分離した粘土が小部分
がなお存在することも分かる。図１０と図１１とを比較
すると、高分子電解質の電荷のモル総数は、粘土の電荷
のモル総数の５倍であるが、後者は７倍大きい。その吸
収ピークは明らかでない。このことは、高分子電解質が
ＰＭＭＡ中の粘土の分散を促進することができることを
示している。
【００５５】
【表５】
【００５６】注：（１）ＣＣＨ−０１（１／５）溶液
は、０．５重量％の均一な粘土溶液を２．０重量％のＣ
ＰＥ溶液（実施例１の溶液Ｃ）に均一に分散させること
により製造した。粘土の濃度は０．４０重量％、ＣＰＥ
の濃度は０．３７重量％、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は５
である。（２）ＰＭＭＡラテックスは、水を高濃度のＰ
ＭＭＡラテックスに加えて生成した固体含量が２．６０
重量％のラテックスである。（３）粘土量／ＰＭＭＡ量
は、ＰＭＭＡ重量に対する粘土の重量比である。
は、０．５重量％の均一な粘土溶液を２．０重量％のＣ
ＰＥ溶液（実施例１の溶液Ｃ）に均一に分散させること
により製造した。粘土の濃度は０．４０重量％、ＣＰＥ
の濃度は０．３７重量％、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は５
である。（２）ＰＭＭＡラテックスは、水を高濃度のＰ
ＭＭＡラテックスに加えて生成した固体含量が２．６０
重量％のラテックスである。（３）粘土量／ＰＭＭＡ量
は、ＰＭＭＡ重量に対する粘土の重量比である。
【００５７】
【表６】
【００５８】注：（１）ＣＣＨ−０２（１／７）溶液
は、０．５重量％の均一な粘土溶液を２．０重量％のＣ
ＰＥ溶液（実施例１の溶液Ｃ）に均一に分散させること
により製造した。粘土の濃度は０．３８重量％、ＣＰＥ
の濃度は０．４９重量％、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は７
である。（２）ＰＭＭＡラテックスは、水を高濃度のＰ
ＭＭＡラテックスに加えて製造した固体含量が２．６０
重量％のラテックスである。（３）粘土量／ＰＭＭＡ量
は、ＰＭＭＡ重量に対する粘土の重量比である。
は、０．５重量％の均一な粘土溶液を２．０重量％のＣ
ＰＥ溶液（実施例１の溶液Ｃ）に均一に分散させること
により製造した。粘土の濃度は０．３８重量％、ＣＰＥ
の濃度は０．４９重量％、ＣＰＥ／粘土の総電荷比は７
である。（２）ＰＭＭＡラテックスは、水を高濃度のＰ
ＭＭＡラテックスに加えて製造した固体含量が２．６０
重量％のラテックスである。（３）粘土量／ＰＭＭＡ量
は、ＰＭＭＡ重量に対する粘土の重量比である。
【００５９】前記の結果は、高分子電解質（ＣＰＥ）を
用いることにより、本発明のナノ複合材料の「凝固」を
達成できること示している。
用いることにより、本発明のナノ複合材料の「凝固」を
達成できること示している。
【００６０】本発明の好ましい実施例を前述のとおり開
示したが、これらは決して本発明を限定するものではな
く、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と
領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えること
ができ、したがって本発明の保護範囲は、特許請求の範
囲で指定した内容を基準とする。
示したが、これらは決して本発明を限定するものではな
く、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と
領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えること
ができ、したがって本発明の保護範囲は、特許請求の範
囲で指定した内容を基準とする。
【００６１】
【発明の効果】本発明では、層状無機材料上に、反対の
電荷を有する高分子電解質が吸着した層状無機材料を使
用するので、層状無機材料が高分子基質中に高度に分散
した高分子ナノ複合材料を提供することができる。
電荷を有する高分子電解質が吸着した層状無機材料を使
用するので、層状無機材料が高分子基質中に高度に分散
した高分子ナノ複合材料を提供することができる。
【図１】粘土／ＳＢＲ混合物のＸ線回折を示すチャート
である。
である。
【図２】粘土／ＣＰＥ混合物のＸ線回折を示すチャート
である。
である。
【図３】粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲからなるナノ複合材料の
Ｘ線回折を示すチャートである。
Ｘ線回折を示すチャートである。
【図４】粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折
を示すチャートである。
を示すチャートである。
【図５】粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折
を示すチャートである。
を示すチャートである。
【図６】粘土／ＣＰＥ／ＳＢＲナノ複合材料のＸ線回折
を示すチャートである。
を示すチャートである。
【図７】粘土／アクリル混合物のＸ線回折を示すチャー
トである。
トである。
【図８】粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料のＸ線回
折を示すチャートである。
折を示すチャートである。
【図９】粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料のＸ線回
折を示すチャートである。
折を示すチャートである。
【図１０】粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料のＸ線
回折を示すチャートである。
回折を示すチャートである。
【図１１】粘土／ＣＰＥ／ＰＭＭＡナノ複合材料のＸ線
回折を示すチャートである。
回折を示すチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 39:00） Ｃ０８Ｌ 39:00） Ｆターム(参考） 4F070 AA05 AA06 AA07 AA08 AA18 AA22 AA32 AA53 AC27 AC74 AE14 FA05 FA13 4J002 AC011 AC031 AC071 AC081 BC021 BD031 BG061 BJ002 CK021 DM006 FA016 FD206 FD312
Claims (20)
- 【請求項１】 高分子基質６０〜９９重量％と、前記高
分子基質に均一に被覆された層状無機材料０．５〜３０
重量％と、前記層状無機材料と反対の電荷を有し、前記
層状無機材料上に吸着した高分子電解質０．５〜３０重
量％とからなる高分子ナノ複合材料。 - 【請求項２】 前記高分子基質が、スチレンブタジエン
ゴム、イソピペリレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロ
ニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、ポリ塩化ビニル、
ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートおよびポリウ
レタンからなる群から選ばれた１種または２種以上であ
る請求項１記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項３】 前記高分子基質の原料が高分子ラテック
スである請求項２記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項４】 前記高分子ラテックスがスチレンブタジ
エンゴムラテックスまたはアクリルラテックスである請
求項３記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項５】 前記層状無機材料が粘土であり、その陽
イオン交換能が３０〜２００ミリ当量／１００ｇである
請求項１記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項６】 前記層状無機材料が、スメクタイト粘
土、バーミキュライト、ハロイサイト、セリサイトおよ
びフッ化マイカからなる群より選ばれた請求項５記載の
高分子ナノ複合材料。 - 【請求項７】 前記スメクタイト粘土が、モンモリロナ
イト、サポナイト、ベイデルライト、ノントロナイト、
ヘクトライトおよびステベンサイトからなる群より選ば
れた請求項６記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項８】 前記高分子電解質が、陽イオン高分子電
解質である請求項１記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項９】 前記陽イオン高分子電解質が、ポリ（塩
化ジアリルジメチルアンモニウム）およびポリ（４−ビ
ニルピリジン）からなる群より選ばれる１種または２種
以上である請求項８記載の高分子ナノ複合材料。 - 【請求項１０】 前記高分子電解質の総電荷モル数が、
前記層状無機材料の１〜１０倍である請求項９記載の高
分子ナノ複合材料。 - 【請求項１１】 （ａ）層状無機材料の溶液と、前記層
状無機材料と反対かつそれ以上の電荷を有する高分子電
解質の溶液とを混合して混合溶液を得、前記層状無機材
料上に前記高分子電解質を吸着させる工程と、（ｂ）前
記混合溶液と、前記高分子電解質と反対の電荷を有する
高分子ラテックスとを混合し、凝固させることにより、
層状無機材料／高分子電解質／高分子ナノ複合材料を得
る工程とからなる高分子ナノ複合材料の製造方法。 - 【請求項１２】 前記溶液が有機溶剤を含む請求項１１
記載の方法。 - 【請求項１３】 前記高分子ラテックスが、スチレンブ
タジエンゴム、イソピペリレンゴム、ブタジエンゴム、
アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、ポリ塩化
ビニル、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートおよ
びポリウレタンからなる群より選ばれた１種または２種
以上のラテックスである請求項１１記載の方法。 - 【請求項１４】 前記高分子ラテックスがスチレンブタ
ジエンゴムラテックスまたはアクリルラテックスである
請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記層状無機材料が粘土であり、その
陽イオン交換能が３０〜２００ミリ当量／１００ｇであ
る請求項１１記載の方法。 - 【請求項１６】 前記層状無機材料が、スメクタイト粘
土、バーミキュライト、ハロイサイト、セリサイトおよ
びフッ化マイカからなる群より選ばれた請求項１５記載
の方法。 - 【請求項１７】 前記スメクタイト粘土が、モンモリロ
ナイト、サポナイト、ベイデルライト、ノントロナイ
ト、ヘクトライトおよびステベンサイトからなる群より
選ばれた請求項１６記載の方法。 - 【請求項１８】 前記高分子電解質が陽イオン高分子電
解質である請求項１１記載の方法。 - 【請求項１９】 前記陽イオン高分子電解質が、ポリ
（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）およびポリ（４
−ビニルピリジン）からなる群より選ばれた１種または
２種以上である請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 前記高分子電解質の総電荷モル数が、
前記層状無機材料の１〜１０倍である請求項１９記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW089122542A TWI251606B (en) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | Polymer nanocomposites and the process of preparing the same |
| TW89122542 | 2000-10-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146211A true JP2002146211A (ja) | 2002-05-22 |
| JP4004750B2 JP4004750B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=21661696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001160624A Expired - Lifetime JP4004750B2 (ja) | 2000-10-26 | 2001-05-29 | 高分子ナノ複合材料およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4004750B2 (ja) |
| TW (1) | TWI251606B (ja) |
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| KR100508907B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-08-17 | 주식회사 엘지화학 | 차단성이 우수한 나노복합체 블렌드 조성물 |
| JP2006070137A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Tokai Rubber Ind Ltd | ゴム製品の製法およびそれにより得られたゴム製品 |
| JP2006206660A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Nippon Zeon Co Ltd | ハイドロタルサイトサスペンション、ポリマーブレンド組成物及び熱入れゴム組成物 |
| JP2006348216A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Doshisha | 高分子複合体の製造方法および熱可塑性樹脂組成物 |
| KR100840541B1 (ko) * | 2002-10-11 | 2008-06-23 | 주식회사 케이씨씨 | 나노세라믹을 이용한 고무바닥재 조성물 |
| WO2011016479A1 (ja) | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 日本ゼオン株式会社 | ニトリルゴム組成物、架橋性ニトリルゴム組成物、ゴム架橋物、及びニトリルゴム組成物の製造方法 |
| JP2013018914A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Inoac Gijutsu Kenkyusho:Kk | ゴムマスターバッチ、ゴム組成物、及びタイヤ、並びにゴムマスターバッチの製造方法 |
| JP2018070812A (ja) * | 2016-11-01 | 2018-05-10 | 住友ゴム工業株式会社 | マスターバッチの製造方法 |
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| US20060163160A1 (en) * | 2005-01-25 | 2006-07-27 | Weiner Michael L | Halloysite microtubule processes, structures, and compositions |
| ES2408655T3 (es) * | 2004-09-23 | 2013-06-21 | Tripath Imaging, Inc. | Recubrimientos poliméricos policatiónicos para inmovilizar muestras biológicas |
| US20060076354A1 (en) * | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Lanzafame John F | Hydrogen storage apparatus |
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| US7750070B2 (en) * | 2006-12-19 | 2010-07-06 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Process for production of clay nanocomposite |
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| BRPI0706080A2 (pt) * | 2007-07-27 | 2009-03-17 | Unicamp | processo de obtenção de nanocompósito sólido |
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| TWI401117B (zh) * | 2007-12-07 | 2013-07-11 | Univ Nat Taiwan | Stable dispersion of nano metal / inorganic clay complex and its manufacturing method |
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| DE102010032780A1 (de) | 2010-07-26 | 2012-01-26 | Helfried Haufe | Hydrophile Schicht und Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung der Schicht sowie Verfahren zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung |
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2000
- 2000-10-26 TW TW089122542A patent/TWI251606B/zh not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-05-18 US US09/859,394 patent/US6710111B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-29 JP JP2001160624A patent/JP4004750B2/ja not_active Expired - Lifetime
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