JP2003165719A - Method for producing hydrophobic, lightweight and porous silica gel - Google Patents
Method for producing hydrophobic, lightweight and porous silica gelInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は疎水性で軽量な多孔
質シリカゲルの製造方法に関し、その目的は、簡便且つ
低コストで製造することができる疎水性で軽量な多孔質
シリカゲルの製造方法を提供することにある。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel, and an object thereof is to provide a method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel which can be produced simply and at low cost. To do.
【0002】[0002]
【従来の技術】疎水性で軽量な多孔質シリカゲルは、特
異な光学特性や電気特性、或いは熱伝導率が小さく極め
て優れた断熱特性を有するために、様々な分野において
検討されている。多孔質シリカゲルは、一般に、ウェッ
トゲルから分散媒を除去することにより製造することが
できる。ウェットゲルを常圧で加熱又は放置して分散媒
を除去すると、乾燥時にゲルが収縮してしまい、微細構
造が崩壊してしまうという問題がある。ウェットゲルか
ら分散媒を除去したとしても、ゲルの微細構造が崩壊し
ないような製造方法として、以下のような製造方法が知
られている。2. Description of the Related Art Hydrophobic and lightweight porous silica gel has been studied in various fields because of its unique optical properties, electrical properties, and extremely excellent heat insulating properties with small thermal conductivity. Porous silica gel can generally be produced by removing the dispersion medium from the wet gel. When the wet gel is heated or left at normal pressure to remove the dispersion medium, there is a problem that the gel contracts during drying and the fine structure collapses. The following manufacturing method is known as a manufacturing method in which the fine structure of the gel does not collapse even if the dispersion medium is removed from the wet gel.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】例えば、特開平1−2
57120号公報には、ゾル−ゲル法で生成したウェッ
トゲルを液体CO2で洗浄してゲル体中の揮発成分を液
体CO2で置換した後に、CO2の超臨界状態を経て液
体CO2をゲル体中から除去することを特徴とする多孔
質シリカゲルの製造方法が記載されている。この他、超
臨界状態でウェットゲルを乾燥する技術は、米国特許第
4402927号公報、米国特許第4432957号公
報、米国特許第4610863号公報などに記載されて
いる。[Problems to be Solved by the Invention]
The 57120 discloses a sol - wet gel produced gel method and washed with liquid CO 2 and volatile components of the gel body during was replaced with liquid CO 2, liquid CO 2 through the supercritical state of the CO 2 A method for producing porous silica gel characterized by being removed from the gel body is described. In addition, techniques for drying wet gel in a supercritical state are described in US Pat. No. 4,402,927, US Pat. No. 4,432,957, US Pat. No. 4,610,863, and the like.
【0004】しかしながら、ウェットゲルを上述のよう
な超臨界条件で乾燥処理する方法は、ゲルに含まれる分
散媒の臨界点又は臨界点よりも高温高圧の雰囲気下で分
散媒を乾燥する方法であるから、臨界点(例えば、分散
媒としてCO2を使用する場合、40℃、80気圧)又
はそれよりも高温高圧の雰囲気に維持するために、高温
高圧に耐えうる反応容器が必要になるなど、過大な設備
が必要とされた。However, the method of drying the wet gel under the supercritical conditions as described above is a method of drying the dispersion medium in the atmosphere at a critical point of the dispersion medium contained in the gel or at a temperature and pressure higher than the critical point. Therefore, in order to maintain a high temperature and high pressure atmosphere at or above the critical point (for example, when using CO 2 as a dispersion medium, 40 ° C. and 80 atm), a reaction vessel capable of withstanding high temperature and high pressure is required. Excessive equipment was needed.
【0005】また特許第2840881号公報には、ウ
ェットゲル中の水分をプロトン溶媒/非プロトン溶媒で
交換した後に、このウェットゲルをトリメチルクロロシ
ラン等の表面改質剤と反応させて、最後にウェットゲル
を乾燥することを特徴とする疎水性で軽量な多孔質シリ
カゲルの製造方法が記載されている。Further, in Japanese Patent No. 2840881, after exchanging water in the wet gel with a protic solvent / aprotic solvent, the wet gel is reacted with a surface modifier such as trimethylchlorosilane, and finally the wet gel is used. A method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel is described, which comprises drying the porous silica gel.
【0006】この方法は、ウェットゲル中の水分をプロ
トン溶媒/非プロトン溶媒で交換するために、その溶媒
置換操作が煩雑であり、処理コストが増大し、工業化が
困難であった。In this method, the water content in the wet gel is exchanged with a protic solvent / aprotic solvent, so that the solvent replacement operation is complicated, the processing cost increases, and industrialization is difficult.
【0007】このように、従来の方法は、いずれも過大
な設備が必要とされ、また操作が煩雑であるために、工
業化が困難であったり、製造コストが増大したりするな
どの問題があった。本発明は、簡便且つ低コストで製造
することができる疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの製
造方法を提供することにある。As described above, all the conventional methods require excessive facilities and are complicated in operation, so that there are problems that industrialization is difficult and manufacturing cost increases. It was The present invention is to provide a method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel that can be produced simply and at low cost.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】即ち、請求項1に係る発
明は、ゾル−ゲル法により非水性溶媒中で流動性のある
ウェットゲルスラリーを調製する第一の工程、該ウェッ
トゲルと疎水化剤とを反応させて疎水化ウェットゲルを
調製する第二の工程、該疎水化ウェットゲルを乾燥する
第三の工程、とからなることを特徴とする疎水性で軽量
な多孔質シリカゲルの製造方法に関する。請求項2に係
る発明は、前記疎水化剤をウェットゲルの調製時に添加
することで、ウェットゲルの調製と疎水化ウェットゲル
の調製を同時に行うようにしたことを特徴とする請求項
1に記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの製造方法
に関する。請求項3に係る発明は、前記非水性溶媒の沸
点が水の沸点より高いことを特徴とする請求項1又は2
に記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの製造方法に
関する。請求項4に係る発明は、前記第三の工程が、疎
水化ウェットゲルを水の沸点より高温且つ非水性溶媒の
沸点より低温で加熱することで疎水化ゲル及び非水性溶
媒以外の成分を主に留去した後に、非水性溶媒を除去す
ることを特徴とする請求項3に記載の疎水性で軽量な多
孔質シリカゲルの製造方法に関する。請求項5に係る発
明は、前記非水性溶媒の表面張力(25℃)が40mN
/m以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいず
れかに記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの製造方
法に関する。請求項6に係る発明は、前記多孔質シリカ
ゲルの嵩密度が0.30g/mL以下であることを特徴
とする請求項1乃至5のいずれかに記載の疎水性で軽量
な多孔質シリカゲルの製造方法に関する。That is, the invention according to claim 1 is the first step of preparing a wet gel slurry having fluidity in a non-aqueous solvent by a sol-gel method, the wet gel and hydrophobization. And a second step of preparing a hydrophobized wet gel by reacting with an agent, and a third step of drying the hydrophobized wet gel, and a method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel. Regarding The invention according to claim 2 is characterized in that the preparation of the wet gel and the preparation of the hydrophobized wet gel are performed simultaneously by adding the hydrophobizing agent during the preparation of the wet gel. To a method for producing hydrophobic and lightweight porous silica gel. The invention according to claim 3 is characterized in that the boiling point of the non-aqueous solvent is higher than the boiling point of water.
And a method for producing the hydrophobic and lightweight porous silica gel described in 1. In the invention according to claim 4, in the third step, the hydrophobizing wet gel is heated at a temperature higher than the boiling point of water and a temperature lower than the boiling point of the non-aqueous solvent so that the components other than the hydrophobizing gel and the non-aqueous solvent are mainly contained. The method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to claim 3, wherein the non-aqueous solvent is removed after being distilled off. In the invention according to claim 5, the surface tension (25 ° C) of the non-aqueous solvent is 40 mN.
/ M or less, It relates to the manufacturing method of the hydrophobic and lightweight porous silica gel according to any one of claims 1 to 4. The invention according to claim 6 is characterized in that the bulk density of the porous silica gel is 0.30 g / mL or less, and the production of the hydrophobic and lightweight porous silica gel according to any one of claims 1 to 5. Regarding the method.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る疎水性で軽量
な多孔質シリカゲルの製造方法について説明する。第一
の工程は、非水性溶媒中でゾル−ゲル法によりウェット
ゲルスラリーを調製する工程である。ゾル−ゲル法によ
りウェットゲルスラリーを調製するには、原料物質とし
て、アルコキシシラン化合物等の加水分解可能なケイ素
化合物を使用して、これを非水性溶媒中で加水分解、縮
合することにより得ることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to the present invention will be described below. The first step is a step of preparing a wet gel slurry by a sol-gel method in a non-aqueous solvent. To prepare a wet gel slurry by the sol-gel method, a hydrolyzable silicon compound such as an alkoxysilane compound is used as a raw material, and this is obtained by hydrolysis and condensation in a non-aqueous solvent. You can
【0010】加水分解可能なケイ素化合物(以下、単に
ケイ素化合物という。)は特に限定されないが、クロロ
シラン化合物、アルコキシシラン化合物又はこれらの誘
導体を例示することができる。The hydrolyzable silicon compound (hereinafter, simply referred to as a silicon compound) is not particularly limited, but examples thereof include a chlorosilane compound, an alkoxysilane compound and derivatives thereof.
【0011】具体的には、テトラクロロシラン、テトラ
メトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプ
ロポキシシラン、テトラプトキシシランなどを例示する
ことができる。またこれらの化合物の誘導体としては、
上記のケイ素化合物を部分的に加水分解して得られる低
縮合物などを例示することができる。さらに、以上説明
したケイ素化合物のうちの二種以上を混合して使用する
こともできる。特に本発明では、ケイ素化合物として、
アルコキシシラン化合物を使用することが好ましく、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシランが特に好ま
しい。Specific examples thereof include tetrachlorosilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetraptoxysilane and the like. In addition, as derivatives of these compounds,
Examples thereof include low-condensation products obtained by partially hydrolyzing the silicon compound. Furthermore, two or more kinds of the silicon compounds described above can be mixed and used. Particularly in the present invention, as the silicon compound,
It is preferable to use an alkoxysilane compound, and tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are particularly preferable.
【0012】上記したケイ素化合物は、水を含む非水性
溶媒中で加水分解,縮合してウェットゲルとされる。用
いられる非水性溶媒は、水に溶解しない溶媒であれば特
に限定されず使用することができる。特に本発明では、
表面張力(25℃)が40mN/m以下、好ましくは3
0mN/m以下の非水性溶媒を使用することが好まし
い。この理由は、後述する乾燥工程(第三の工程)でウ
ェットゲルの細孔内の溶媒が蒸発する際に、毛細管力が
働き細孔が収縮する。毛細管力は表面張力に比例するた
め表面張力が大きいと細孔が収縮するからである。また
常圧における沸点が水の沸点(100℃)よりも高い非
水性溶媒が好ましく、110〜150℃が特に好まし
い。この理由は、非水性溶媒の沸点が100℃以下であ
ると、後述する乾燥工程(第三の工程)において、非水
性溶媒が除去される前に水が除去される。水の表面張力
は大きいために細孔収縮の原因となり、好ましくないか
らである。また非水性溶媒の沸点が高すぎると乾燥しに
くくなるために、好ましくないからである。好ましい非
水性溶媒としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、オクタン等を例示することができる。本発明では、
前記した非水性溶媒は単独で使用することもでき、また
二種以上を混合して使用することもできる。The above silicon compound is hydrolyzed and condensed in a non-aqueous solvent containing water to form a wet gel. The non-aqueous solvent used is not particularly limited as long as it is a solvent that is insoluble in water and can be used. Particularly in the present invention,
Surface tension (25 ° C) is 40 mN / m or less, preferably 3
It is preferable to use a non-aqueous solvent of 0 mN / m or less. The reason for this is that when the solvent in the pores of the wet gel evaporates in the drying step (third step) described later, the capillary force acts and the pores shrink. This is because the capillary force is proportional to the surface tension and the pores shrink when the surface tension is large. Further, a non-aqueous solvent having a boiling point at atmospheric pressure higher than that of water (100 ° C.) is preferable, and 110 to 150 ° C. is particularly preferable. The reason is that when the boiling point of the non-aqueous solvent is 100 ° C. or lower, water is removed before the non-aqueous solvent is removed in the drying step (third step) described later. This is because the surface tension of water is large and causes pore contraction, which is not preferable. Also, if the boiling point of the non-aqueous solvent is too high, it becomes difficult to dry, which is not preferable. Examples of preferable non-aqueous solvent include toluene, xylene, ethylbenzene, octane and the like. In the present invention,
The above-mentioned non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more kinds.
【0013】用いられる非水性溶媒の量は特に限定され
ないが、使用される原料1モル当たり、0.1〜1リッ
トル、好ましくは0.2〜0.5リットルとされる。こ
の理由は、0.1リットル未満の場合、ウェットゲルの
流動性が損なわれ、取扱いにくくなるために、また1リ
ットルを超えて使用すると、生産性が低下するために、
いずれの場合も好ましくないからである。また非水性溶
媒中に含まれる水の量は特に限定されないが、原料1モ
ル当り、3〜20モル、好ましくは、6〜12モルとさ
れる。この理由は、水の量が3モルよりも少ないと、ケ
イ素化合物の加水分解に時間がかかり、逆に20モルを
超えると、後述する乾燥工程(第三の工程)で時間がか
かり、いずれの場合も好ましくないからである。The amount of the non-aqueous solvent used is not particularly limited, but is 0.1 to 1 liter, preferably 0.2 to 0.5 liter, per mol of the raw material used. The reason is that if it is less than 0.1 liter, the fluidity of the wet gel is impaired and it becomes difficult to handle, and if it is used in excess of 1 liter, the productivity is lowered,
This is because neither case is preferable. The amount of water contained in the non-aqueous solvent is not particularly limited, but is 3 to 20 mol, preferably 6 to 12 mol per mol of the raw material. The reason for this is that if the amount of water is less than 3 mol, it takes time to hydrolyze the silicon compound, and if it exceeds 20 mol, it takes time in the drying step (third step) described later. This is because the case is not preferable.
【0014】また、有機酸や無機酸等の酸触媒、或いは
有機アルカリや無機アルカリ等のアルカリ触媒を加水分
解触媒として配合することができる。触媒を使用する場
合、アンモニア等のアルカリ触媒を使用することが好ま
しい。この理由は、アルカリ触媒を使用すると、ゲルの
細孔が大きくなり、後述する乾燥工程(第三の工程)に
おいて、細孔が収縮しにくくなるために好ましいからで
ある。An acid catalyst such as an organic acid or an inorganic acid, or an alkali catalyst such as an organic alkali or an inorganic alkali can be added as a hydrolysis catalyst. When using a catalyst, it is preferable to use an alkali catalyst such as ammonia. The reason for this is that the use of an alkali catalyst is preferable because the pores of the gel become large and the pores are less likely to shrink in the drying step (third step) described later.
【0015】また、原料と水との相溶性を高めるため
に、アルコール類やアセトン等を配合することが好まし
い。この理由は、これらの相溶性溶媒を使用すること
で、ケイ素化合物の加水分解が促進され、より均一なゲ
ルが調製されるからである。相溶性溶媒を配合する場
合、配合される相溶性溶媒の量は特に限定されないが、
使用される原料1モル当り、0.05〜0.5リット
ル、好ましくは0.1〜0.3リットルとされる。この
理由は、0.05リットル未満の場合、相溶性溶媒の配
合による効果が得られず、また0.5リットルを超えて
配合したとしても、それ以上の効果が得られないばかり
か、生成ゲルが微粉化してハンドリングしにくくなるた
めに、いずれの場合も好ましくないからである。Further, in order to improve the compatibility between the raw material and water, it is preferable to add alcohols, acetone or the like. The reason for this is that the use of these compatible solvents accelerates the hydrolysis of the silicon compound and prepares a more uniform gel. When blending a compatible solvent, the amount of the compatible solvent to be blended is not particularly limited,
The amount is 0.05 to 0.5 liter, preferably 0.1 to 0.3 liter, per mol of the raw material used. The reason for this is that if the amount is less than 0.05 liter, the effect of the compatible solvent cannot be obtained, and even if the amount is more than 0.5 liter, no further effect can be obtained. This is because in any case, it is not preferable because it becomes fine powder and becomes difficult to handle.
【0016】水を含む非水性溶媒中でケイ素化合物を加
水分解,縮合するには、原料を非水性溶媒に添加して、
0〜100℃、好ましくは30〜70℃の条件で、撹拌
しながらゲル化させればよい。こうすることで、非水性
溶媒に分散した流動性のあるウェットゲルを調製するこ
とができる。To hydrolyze and condense a silicon compound in a non-aqueous solvent containing water, the raw materials are added to the non-aqueous solvent,
It may be gelled with stirring at 0 to 100 ° C, preferably 30 to 70 ° C. By doing so, it is possible to prepare a wet gel having fluidity dispersed in a non-aqueous solvent.
【0017】第二の工程は、上記した第一の工程におい
て調製されたウェットゲルと疎水化剤とを反応させて疎
水化ウェットゲルを調製する工程である。疎水化剤と
は、ウェットゲルの微細構造体を構成するシリカ粒子表
面上のシラノール基に対して反応可能な官能基と、疎水
基とを併せ持つ化合物のことである。シラノール基に対
して反応可能な官能基としては、ハロゲン、アミノ基、
イミノ基、カルボキシル基、アルコキシル基等を例示す
ることができる。また疎水基としては、アルキル基、フ
ェニル基、それらのフッ化物などを例示することができ
る。具体的な疎水化剤としては、次式1(化1)に示さ
れるものを例示することができ、具体的には、メチルト
リメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ヘキサ
メチルジシラザン、トリメチルクロロシラン、フルオロ
オクチルエチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシ
ロキサン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエト
キシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリエチルメ
トキシシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジエ
トキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、メチルトリ
クロロシラン、エチルトリクロロシランなどを例示する
ことができる。また、前記した疎水化剤のうちの一種を
単独で使用することもできるが、二種以上の疎水化剤を
混合して使用することもできる。The second step is a step of preparing the hydrophobized wet gel by reacting the wet gel prepared in the first step with the hydrophobizing agent. The hydrophobizing agent is a compound having both a functional group capable of reacting with silanol groups on the surface of silica particles constituting the fine structure of the wet gel and a hydrophobic group. As the functional group capable of reacting with the silanol group, halogen, an amino group,
Examples thereof include imino group, carboxyl group and alkoxyl group. Examples of the hydrophobic group include an alkyl group, a phenyl group and their fluorides. Specific examples of the hydrophobizing agent include those represented by the following formula 1 (Chemical formula 1). Specifically, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, trimethylchlorosilane, Fluorooctylethyltrimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, triethylethoxysilane, triethylmethoxysilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldiethoxysilane, methyltrichlorosilane, ethyltrichlorosilane, etc. Can be illustrated. Further, one of the above-mentioned hydrophobizing agents can be used alone, or two or more kinds of hydrophobizing agents can be mixed and used.
【化1】
(但し、Rはアルキル基、フルオロ基等の疎水基、Mは
Si、Xはハロゲン、アルコキシ基などの官能基、aは
1〜3、bは4〜2である。)[Chemical 1] (However, R is a hydrophobic group such as an alkyl group or a fluoro group, M is Si, X is a functional group such as halogen or an alkoxy group, a is 1 to 3 and b is 4 to 2.)
【0018】ウェットゲルと疎水化剤とを反応させて疎
水化ウェットゲルを調製する方法は特に限定はされない
が、例えば、疎水化剤と疎水化剤を溶解する溶媒をウェ
ットゲルに添加して、0〜100℃、好ましくは30〜
70℃の条件で、30分〜100時間、好ましくは2〜
20時間程度撹拌する方法を例示することができる。ま
た、上述のようにウェットゲルを調製した後に、疎水化
剤を添加してもよいが、前記第一の工程においてウェッ
トゲルを調製する際に、予め非水性溶媒中に疎水化剤を
加えておき、ウェットゲルの調製とウェットゲルの疎水
化を同時に行うようにしても構わない。こうすること
で、改めて疎水化剤を加える手間が省け、より簡便且つ
低コストで多孔質シリカゲルを製造することができる。The method for preparing the hydrophobized wet gel by reacting the wet gel and the hydrophobizing agent is not particularly limited. For example, a solvent for dissolving the hydrophobizing agent and the hydrophobizing agent is added to the wet gel to 0 to 100 ° C, preferably 30 to
Under conditions of 70 ° C., 30 minutes to 100 hours, preferably 2 to
A method of stirring for about 20 hours can be exemplified. Further, after preparing the wet gel as described above, a hydrophobizing agent may be added, but when the wet gel is prepared in the first step, the hydrophobizing agent is previously added to the non-aqueous solvent. Alternatively, the wet gel may be prepared and the wet gel may be made hydrophobic at the same time. By doing so, it is possible to save the trouble of adding a hydrophobizing agent again, and it is possible to manufacture the porous silica gel more simply and at low cost.
【0019】疎水化剤の使用量は特に限定されないが、
原料1モル当り、0.01〜2モル、好ましくは0.0
5〜0.5モルの疎水化剤を使用すればよい。The amount of the hydrophobizing agent used is not particularly limited,
0.01 to 2 mol, preferably 0.0 per mol of the raw material
5 to 0.5 mol of hydrophobizing agent may be used.
【0020】第三の工程は、第二の工程により調製され
た該疎水化ウェットゲルを乾燥する工程である。乾燥す
る方法は特に限定されず、疎水化ウェットゲルを乾燥す
ることができる方法、すなわち、疎水化ウェットゲルの
分散媒の量を減少することができる方法であればよい。
例えば、常圧での加熱乾燥、凍結乾燥、減圧乾燥、濾過
処理、或いはウェットゲルを静置して分散媒をデカンテ
ーションする方法などを例示することができる。The third step is a step of drying the hydrophobized wet gel prepared in the second step. The method for drying is not particularly limited as long as it can dry the hydrophobized wet gel, that is, a method that can reduce the amount of the dispersion medium of the hydrophobized wet gel.
For example, heating drying at normal pressure, freeze drying, reduced pressure drying, filtration treatment, or a method of decanting the dispersion medium by leaving a wet gel to stand can be exemplified.
【0021】また本発明では、これらの方法のうちの二
種以上を組み合わせて行っても構わない。例えば、沸点
が水の沸点よりも高い非水性溶媒を使用する場合、疎水
化ウェットゲルを、まず水の沸点を超えて、非水性溶媒
の沸点未満の温度まで加熱する。これにより、疎水化ウ
ェットゲル及び非水性溶媒以外の成分、即ち反応に使用
した触媒、疎水化剤、水等を除去することができる。次
いで、残留液を静置して上澄の非水性溶媒をデカンテー
ションにより除去した後に、非水性溶媒の沸点以上に加
熱する。こうすることで、非水性溶媒が除去されて多孔
質シリカゲルを得ることができる。In the present invention, two or more of these methods may be combined and used. For example, if a non-aqueous solvent having a boiling point higher than that of water is used, the hydrophobized wet gel is first heated to a temperature above the boiling point of water and below the boiling point of the non-aqueous solvent. This makes it possible to remove components other than the hydrophobized wet gel and the non-aqueous solvent, that is, the catalyst, the hydrophobizing agent, water, etc. used in the reaction. Then, the residual liquid is allowed to stand and the supernatant non-aqueous solvent is removed by decantation, and then the liquid is heated to the boiling point of the non-aqueous solvent or higher. By doing so, the non-aqueous solvent can be removed and porous silica gel can be obtained.
【0022】こうして製造された多孔質シリカゲルの形
態は粒状または粉状であり、その嵩密度は0.30g/
mL以下と軽量である。また疎水性を有する。The morphology of the porous silica gel thus produced is granular or powdery, and its bulk density is 0.30 g /
It is as light as less than mL. It also has hydrophobicity.
【0023】以上説明した本発明に係る疎水性で軽量な
多孔質シリカゲルの製造方法は、従来の製造方法のよう
に、ウェットゲルを乾燥する際に、超臨界状態のような
高温、高圧の条件を必要とすることがない。また溶媒置
換操作のような煩雑な操作を必要とすることもない。従
って、高価な設備を必要とすることなく、簡便に低コス
トで疎水性で軽量な多孔質シリカゲルを製造することが
できる。As described above, the method for manufacturing the hydrophobic and lightweight porous silica gel according to the present invention, when drying the wet gel, is under the conditions of high temperature and high pressure such as a supercritical state when the wet gel is dried. Never need. Further, it does not require a complicated operation such as a solvent replacement operation. Therefore, the hydrophobic and lightweight porous silica gel can be easily produced at low cost without requiring expensive equipment.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明するが、
本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではな
い。
<実施例1>キシレン2.5重量部、水0.5重量部、
アンモニア0.0067重量部の混合溶液中に、正珪酸
メチル1重量部、メタノール1重量部、ヘキサメチルジ
シラザン(HMDS)0.1重量部の混合溶液を滴下し
て、攪拌しながら、液温を45℃に調整し、5時間反応
を継続した。次いで、液温がキシレンの沸点(138
℃)に達するまで常圧で加熱、蒸留して、メタノール、
水、アンモニア及び未反応のHMDSを除去した。内液
を冷却後取り出し、静置して上澄液を除去後、常圧,1
50℃で乾燥し、多孔質シリカゲルを調製した。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
The invention is in no way limited to these examples. <Example 1> 2.5 parts by weight of xylene, 0.5 parts by weight of water,
A mixed solution of 1 part by weight of methyl orthosilicate, 1 part by weight of methanol and 0.1 part by weight of hexamethyldisilazane (HMDS) was added dropwise to a mixed solution of 0.0067 parts by weight of ammonia, and the liquid temperature was changed while stirring. Was adjusted to 45 ° C. and the reaction was continued for 5 hours. Next, the liquid temperature is the boiling point of xylene (138
℃) is heated at atmospheric pressure, distilled, methanol,
Water, ammonia and unreacted HMDS were removed. After cooling the internal liquid, it was taken out and allowed to stand to remove the supernatant liquid, then at normal pressure, 1
It was dried at 50 ° C. to prepare porous silica gel.
【0025】<実施例2>実施例1の反応温度を40
℃、反応時間を48時間とした以外は、同様の方法で多
孔質シリカゲルを調製した。<Example 2> The reaction temperature of Example 1 was set to 40.
Porous silica gel was prepared in the same manner except that the reaction temperature was 48 ° C. and the reaction time was 48 hours.
【0026】<実施例3>実施例1のHMDSの量を
0.2重量部とした以外は、実施例1と同様の方法で多
孔質シリカゲルを調製した。Example 3 A porous silica gel was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of HMDS in Example 1 was 0.2 part by weight.
【0027】<実施例4>実施例1の反応温度を55℃
とした以外は、実施例1と同様の方法で多孔質シリカゲ
ルを調製した。<Example 4> The reaction temperature of Example 1 was set to 55 ° C.
Porous silica gel was prepared in the same manner as in Example 1 except that
【0028】<実施例5>キシレン2.5重量部、水
0.5重量部、アンモニア0.0067重量部の混合溶
液中に、正珪酸メチル1重量部、メタノール1重量部、
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)0.1重量部の混
合溶液を滴下して、攪拌しながら、液温を45℃に調整
し、5時間反応を継続した。次いで、メタノール0.2
重量部、HMDS0.1重量部を滴下した後、加熱し
て、留出液を還流して2時間反応した。最後に、液温が
キシレンの沸点(138℃)に達するまで常圧で加熱、
蒸留して、メタノール、水、アンモニア及び未反応のH
MDSを除去した。内液を冷却後取り出し、常圧,15
0℃で乾燥し、多孔質シリカゲルを調製した。<Example 5> In a mixed solution of 2.5 parts by weight of xylene, 0.5 parts by weight of water and 0.0067 parts by weight of ammonia, 1 part by weight of methyl orthosilicate, 1 part by weight of methanol,
A mixed solution of 0.1 part by weight of hexamethyldisilazane (HMDS) was added dropwise, the liquid temperature was adjusted to 45 ° C. with stirring, and the reaction was continued for 5 hours. Then, methanol 0.2
After adding 1 part by weight and 0.1 part by weight of HMDS, the mixture was heated and the distillate was refluxed and reacted for 2 hours. Finally, heating at normal pressure until the liquid temperature reaches the boiling point of xylene (138 ° C),
Distilled to yield methanol, water, ammonia and unreacted H
The MDS was removed. After cooling the internal liquid, take it out,
It was dried at 0 ° C. to prepare porous silica gel.
【0029】<実施例6>キシレン2.5重量部、水
0.5重量部、アンモニア0.0067重量部の混合溶
液中に、正珪酸メチル1重量部、メタノール1重量部の
混合溶液を滴下して、攪拌しながら、液温を45℃に調
整し、5時間反応を継続した。次いで、メタノール0.
2重量部、HMDS0.2重量部を滴下した後、加熱し
て、留出液を還流して2時間反応した。最後に、液温が
キシレンの沸点(138℃)に達するまで常圧で加熱、
蒸留して、メタノール、水、アンモニア及び未反応のH
MDSを除去した。内液を冷却後取り出し、常圧,15
0℃で乾燥し、多孔質シリカゲルを調製した。Example 6 A mixed solution of 2.5 parts by weight of xylene, 0.5 parts by weight of water and 0.0067 parts by weight of ammonia was added dropwise with a mixed solution of 1 part by weight of methyl orthosilicate and 1 part by weight of methanol. Then, the liquid temperature was adjusted to 45 ° C. with stirring, and the reaction was continued for 5 hours. Then methanol 0.
After 2 parts by weight and 0.2 parts by weight of HMDS were added dropwise, the mixture was heated and the distillate was refluxed and reacted for 2 hours. Finally, heating at normal pressure until the liquid temperature reaches the boiling point of xylene (138 ° C),
Distilled to yield methanol, water, ammonia and unreacted H
The MDS was removed. After cooling the internal liquid, take it out,
It was dried at 0 ° C. to prepare porous silica gel.
【0030】<比較例1>キシレン2.5重量部、水
0.5重量部、アンモニア0.0067重量部の混合溶
液中に、正珪酸メチル1重量部、メタノール1重量部の
混合溶液を滴下して、攪拌しながら、液温を45℃に調
整し、5時間反応を継続した。次いで、液温がキシレン
の沸点(138℃)に達するまで常圧で加熱、蒸留し
て、メタノール、水、アンモニアを除去した。内液を冷
却後取り出し、静置して上澄液を除去後、常圧,150
℃で乾燥し、多孔質シリカゲルを調製した。Comparative Example 1 A mixed solution of 1 part by weight of methyl orthosilicate and 1 part by weight of methanol was dropped into a mixed solution of 2.5 parts by weight of xylene, 0.5 parts by weight of water and 0.0067 parts by weight of ammonia. Then, the liquid temperature was adjusted to 45 ° C. with stirring, and the reaction was continued for 5 hours. Then, the liquid was heated and distilled at normal pressure until the liquid temperature reached the boiling point of xylene (138 ° C.) to remove methanol, water and ammonia. After cooling the internal liquid, it was taken out and allowed to stand to remove the supernatant liquid, and then the pressure was adjusted to 150 at atmospheric pressure.
It was dried at ℃, to prepare porous silica gel.
【0031】<比較例2>水0.5重量部、アンモニア
0.0067重量部の混合溶液中に、正珪酸メチル1重
量部、メタノール1重量部、ヘキサメチルジシラザン
(HMDS)0.1重量部の混合溶液を滴下したとこ
ろ、液全体がゲル化して流動性を失い、攪拌することが
できなかった。Comparative Example 2 In a mixed solution of 0.5 part by weight of water and 0.0067 part by weight of ammonia, 1 part by weight of methyl orthosilicate, 1 part by weight of methanol, 0.1 part by weight of hexamethyldisilazane (HMDS). When a part of the mixed solution was dropped, the whole liquid gelled and lost fluidity, and stirring could not be performed.
【0032】上記した実施例及び比較例の調製方法で得
られた多孔質シリカゲルの嵩密度、疎水性、形状を以下
の方法により評価した。結果を表1に記載する。
<嵩密度>JISK5101の見掛け密度試験法の静置
法により多孔質シリカゲルの嵩密度を測定した。
<疎水性>50mLの水に試料5gを入れ、軽く混合
し、試料が浮遊した場合は疎水性有りと判断し、試料が
沈降した場合は疎水性無しと判断した。
<形状>外観を観察することにより、多孔質シリカゲル
の形状を判断した。The bulk density, hydrophobicity and shape of the porous silica gel obtained by the above-mentioned preparation methods of Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1. <Bulk Density> The bulk density of the porous silica gel was measured by the static method of the apparent density test method of JIS K5101. <Hydrophobicity> 5 g of a sample was put in 50 mL of water, mixed gently, and when the sample floated, it was judged to be hydrophobic, and when the sample settled, it was judged to be non-hydrophobic. <Shape> The shape of the porous silica gel was judged by observing the appearance.
【0033】[0033]
【表1】 [Table 1]
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明した本発明に係る疎水性で軽量
な多孔質シリカゲルの製造方法は、ウェットゲルを乾燥
する際に、超臨界状態のような高温、高圧の条件を必要
とすることがない。また溶媒置換操作のような煩雑な操
作を必要とすることもない。従って、高価な設備を必要
とすることなく、簡便且つ低コストで疎水性で軽量な多
孔質シリカゲルを製造することができる。EFFECTS OF THE INVENTION The method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to the present invention described above requires high temperature and high pressure conditions such as a supercritical state when drying a wet gel. Absent. Further, it does not require a complicated operation such as a solvent replacement operation. Therefore, it is possible to easily and inexpensively produce hydrophobic and lightweight porous silica gel without requiring expensive equipment.
Claims (6)
性のあるウェットゲルスラリーを調製する第一の工程、
該ウェットゲルと疎水化剤とを反応させて疎水化ウェッ
トゲルを調製する第二の工程、該疎水化ウェットゲルを
乾燥する第三の工程、とからなることを特徴とする疎水
性で軽量な多孔質シリカゲルの製造方法。1. A first step of preparing a wet gel slurry having fluidity in a non-aqueous solvent by a sol-gel method,
Hydrophobic and lightweight, comprising a second step of preparing the hydrophobized wet gel by reacting the wet gel with a hydrophobizing agent, and a third step of drying the hydrophobized wet gel. Method for producing porous silica gel.
添加することで、ウェットゲルの調製と疎水化ウェット
ゲルの調製を同時に行うようにしたことを特徴とする請
求項1に記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの製造
方法。2. The hydrophobicity according to claim 1, wherein the hydrophobizing agent is added at the time of preparing the wet gel so that the wet gel and the hydrophobized wet gel are simultaneously prepared. And lightweight method for producing porous silica gel.
いことを特徴とする請求項1又は2に記載の疎水性で軽
量な多孔質シリカゲルの製造方法。3. The method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to claim 1, wherein the boiling point of the non-aqueous solvent is higher than the boiling point of water.
を水の沸点より高温且つ非水性溶媒の沸点より低温で加
熱することで疎水化ゲル及び非水性溶媒以外の成分を主
に留去した後に、非水性溶媒を除去することを特徴とす
る請求項3に記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの
製造方法。4. The third step mainly comprises distilling off components other than the hydrophobized gel and the non-aqueous solvent by heating the hydrophobized wet gel at a temperature higher than the boiling point of water and lower than the boiling point of the non-aqueous solvent. After that, the non-aqueous solvent is removed, and the method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to claim 3.
40mN/m以下であることを特徴とする請求項1乃至
4のいずれかに記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲル
の製造方法。5. The method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to claim 1, wherein the surface tension (25 ° C.) of the non-aqueous solvent is 40 mN / m or less. .
0g/mL以下であることを特徴とする請求項1乃至5
のいずれかに記載の疎水性で軽量な多孔質シリカゲルの
製造方法。6. The bulk density of the porous silica gel is 0.3.
It is 0 g / mL or less and is 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
5. The method for producing a hydrophobic and lightweight porous silica gel according to any one of 1.
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