JP2003221223A - Silica - Google Patents

Silica

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JP2003221223A JP2002278798A JP2002278798A JP2003221223A JP 2003221223 A JP2003221223 A JP 2003221223A JP 2002278798 A JP2002278798 A JP 2002278798A JP 2002278798 A JP2002278798 A JP 2002278798A JP 2003221223 A JP2003221223 A JP 2003221223A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silica having not only a large pore volume and a large specific surface area but also a narrow pore size distribution as well as excellent physical properties such as heat resistance and waterproofness, capable of suppressing amounts of useless metal impurities. <P>SOLUTION: This silica has a most frequent pore diameter (D<SB>max</SB>) of ≤20 nm, and the chemical shift δ (ppm) of Q<SP>4</SP>peak in a solid Si-NMR satisfies the inequality (1): -0.0705×(D<SB>max</SB>)-110.36>δ. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性や耐水性等
に優れ、特に触媒担体や吸着剤として好適な新規なシリ
カに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel silica excellent in heat resistance and water resistance and particularly suitable as a catalyst carrier and an adsorbent.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリカは、古くから乾燥剤として広く用
いられてきたが、最近ではその用途が触媒担体,分離
剤,吸着剤等へと広がっており、こうした用途の広がり
に応じて、シリカの性能に対する要求も多様化してい
る。シリカの性能は、シリカの表面積、細孔径、細孔容
積、細孔径分布等の物性によって決定されるが、これら
の物性はシリカの製造条件によって大きく影響される。
2. Description of the Related Art Silica has been widely used as a desiccant for a long time, but recently its use is expanding to catalyst carriers, separating agents, adsorbents, etc. Performance requirements are also diversifying. The performance of silica is determined by physical properties such as surface area, pore size, pore volume, and pore size distribution of silica, and these physical properties are greatly influenced by the production conditions of silica.

【0003】ここで、「シリカ」とは、無水ケイ酸と含
水ケイ酸との両方を示す。例えば無水ケイ酸としては、
石英、トリディマイト、クリストバル石、コーサイト、
スティショフ石、石英ガラスなどが挙げられる。そして
含水ケイ酸としては、シリカヒドロゾルをゲル化し乾燥
させて得られる、いわゆる非晶質の「シリカゲル」以外
に、コロイダルシリカ、シリケートオリゴマー、そして
有機物等を鋳型として形成された、例えばモービル社
製:MCM−41のようなタイプのシリカ(いわゆる、
ミセルテンプレート型シリカ)等が挙げられる。また
「シリカゲル」の原料としては、水ガラスやアルコキシ
シラン類が挙げられる。
Here, "silica" refers to both silicic acid anhydride and hydrous silicic acid. For example, as silicic acid anhydride,
Quartz, tridymite, cristobalite, coesite,
Examples include stishov stone and quartz glass. And, as the hydrous silicic acid, obtained by gelling and drying silica hydrosol, in addition to so-called amorphous "silica gel", colloidal silica, silicate oligomers, and formed with an organic substance as a template, for example, manufactured by Mobil Co. : MCM-41 type silica (so-called,
Micelle template type silica) and the like. Further, examples of the raw material of “silica gel” include water glass and alkoxysilanes.

【0004】シリカゲルの製造方法として、最も一般的
には、ケイ酸ソーダ等のケイ酸アルカリ塩を鉱酸で加水
分解し、得られるシリカヒドロゾルをゲル化して乾燥す
る方法が用いられているが、シリカゲルの性能を改良す
るために、この製造方法の詳細につき多くの提案がなさ
れている。
The most commonly used method for producing silica gel is to hydrolyze an alkaline silicate salt such as sodium silicate with a mineral acid and gelate the resulting silica hydrosol to dry it. In order to improve the performance of silica gel, many proposals have been made regarding the details of this manufacturing method.

【0005】例えば、特許文献1では、ケイ酸アルカリ
水溶液と鉱酸との反応により生成したシリカヒドロゾル
をゲル化し、これをpH2.5以下の酸溶液で処理し、
水洗後、緩衝作用を有する水溶液中でpH4〜9に調整
して水熱処理することにより、細孔分布の狭いシリカゲ
ルを製造する方法が提案されている。また、特許文献2
では、シリカヒドロゲルの乾燥を回分式流動乾燥、次い
で水熱処理する方法が提案されている。
For example, in Patent Document 1, silica hydrosol produced by the reaction of an aqueous alkali silicate solution and a mineral acid is gelated and treated with an acid solution having a pH of 2.5 or less,
After washing with water, there has been proposed a method for producing silica gel having a narrow pore distribution by adjusting the pH to 4 to 9 in an aqueous solution having a buffering effect and performing hydrothermal treatment. In addition, Patent Document 2
Proposes a method in which the silica hydrogel is dried by batch fluidized drying, followed by hydrothermal treatment.

【0006】これらの製造方法によれば、得られるシリ
カゲルの性能には確かに変化が認められ、よりシャープ
な細孔分布を有するシリカゲルが製造できる。しかし、
得られるシリカゲルの細孔容積、比表面積及び平均細孔
径を十分に変化させるまでには至らず、耐熱性や耐水性
も充分ではないため、所望の物性範囲のシリカゲルを得
る方法としては不十分である。
According to these production methods, the performance of the obtained silica gel is certainly changed, and silica gel having a sharper pore distribution can be produced. But,
The pore volume, specific surface area and average pore diameter of the obtained silica gel cannot be sufficiently changed, and the heat resistance and water resistance are not sufficient, so that it is not sufficient as a method for obtaining silica gel in a desired physical property range. is there.

【0007】また、前者の方法(特許文献1に記載の方
法)でケイ酸アルカリ塩を原料として得られるシリカに
は、通常、原料に由来するナトリウム、カルシウム、マ
グネシウム、チタン、アルミニウム、ジルコニウム等の
不純物が相当量含まれている。シリカ中の不純物の存在
は、その総含有量がたとえ数百ppm程度の微量であっ
ても、シリカの性能に大きな影響を与える。例えば、
1)これらの不純物の存在が、高温下ではシリカゲルの
結晶化を促進する、2)これらの不純物の存在が、水存
在下ではシリカゲルの水熱反応を促進して、細孔径や細
孔容積の拡大,比表面積の低下,細孔分布の拡大をもた
らす、3)これらの不純物は焼結温度を低下させるの
で、これらの不純物を含むシリカゲルを加熱すると、比
表面積の低下が促進される、等の影響が挙げられる。そ
して、かかる影響は、アルカリ金属やアルカリ土類金属
に属する元素を含む不純物において、特にその傾向が強
い。更に、不純物としてチタンやアルミニウムがシリカ
ゲルの表面又はシロキサン結合中に存在すると、酸性点
が増加し、触媒担体や吸着剤として用いた場合にシリカ
ゲル自身が好ましからざる触媒作用を発現することもあ
りうる。
The silica obtained by the former method (the method described in Patent Document 1) using an alkali silicate salt as a raw material usually contains sodium, calcium, magnesium, titanium, aluminum, zirconium, etc. derived from the raw material. It contains a large amount of impurities. The presence of impurities in silica has a great influence on the performance of silica even if the total content thereof is a trace amount of several hundred ppm. For example,
1) The presence of these impurities promotes the crystallization of silica gel at high temperature. 2) The presence of these impurities promotes the hydrothermal reaction of silica gel in the presence of water, resulting in a decrease in pore diameter and pore volume. 3) These impurities decrease the sintering temperature, so heating silica gel containing these impurities promotes the decrease of the specific surface area. The impact can be mentioned. This effect is particularly strong in impurities containing an element belonging to an alkali metal or an alkaline earth metal. Furthermore, if titanium or aluminum is present as an impurity on the surface of silica gel or in a siloxane bond, the number of acid points increases, and silica gel itself may exhibit an undesired catalytic action when used as a catalyst carrier or adsorbent.

【0008】これに対して、不純物の極めて少ない高純
度のシリカゲルを製造する方法としては、珪酸アルカリ
塩を中和して得られたゲルを精製する方法や、シリコン
アルコキシドを加水分解する方法が当業者には周知の技
術として知られており、特に後者の方法は、原料となる
シリコンアルコキシドを蒸留等により精製することがで
きるため、比較的容易に高純度のシリカゲルを得ること
が可能である。
On the other hand, as a method for producing high-purity silica gel containing very few impurities, a method of purifying a gel obtained by neutralizing an alkali silicate salt or a method of hydrolyzing a silicon alkoxide is suitable. This is known as a technique well known to those skilled in the art, and in particular, in the latter method, since the starting material silicon alkoxide can be purified by distillation or the like, it is possible to obtain highly purified silica gel relatively easily.

【0009】アルコキシドを原料とする方法は、基本的
には、触媒の存在下にシリコンアルコキシドを加水分解
すると共に得られたシリカヒドロゾルを縮合してシリカ
ヒドロゲルを形成する加水分解・縮合工程と、得られた
シリカヒドロゲルを水熱処理する物性調節工程とを包含
する方法より成る。
The method using an alkoxide as a raw material is basically a hydrolysis / condensation step of hydrolyzing a silicon alkoxide in the presence of a catalyst and condensing the obtained silica hydrosol to form a silica hydrogel, And a physical property adjusting step of hydrothermally treating the obtained silica hydrogel.

【0010】そして、上記の加水分解・縮合工程では、
通常は酸(硫酸、塩酸または硝酸)が触媒として使用さ
れている。また、上記の物性調節工程(水熱処理)の前
には熟成工程が設けられ、斯かる熟成工程により、シリ
カゲル強度の向上等の物性の改善が図られるとされてい
る。斯かる方法は、ゾル−ゲル法と呼ばれて当業者にと
っては周知の方法である。しかしながら、シリコンアル
コキシドからゾル−ゲル法により得られるシリカゲル
は、一般に平均細孔径が小さく、かつ細孔分布も広い。
また、このシリカゲルに水熱処理を施しても、目立った
性能の改良は殆ど報告されていない。
In the above hydrolysis / condensation step,
Acids (sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid) are usually used as catalysts. Further, it is said that an aging step is provided before the above-mentioned physical property adjusting step (hydrothermal treatment), and the aging step is intended to improve the physical properties such as the strength of silica gel. Such a method is called a sol-gel method and is well known to those skilled in the art. However, silica gel obtained from a silicon alkoxide by the sol-gel method generally has a small average pore diameter and a wide pore distribution.
Moreover, even if hydrothermal treatment is applied to this silica gel, there is almost no report of noticeable improvement in performance.

【0011】一方、非特許文献1には、電気的に中性の
gemini界面活性剤とシリカの前駆体との水素結合からな
る超分子構造を形成した後、gemini界面活性剤を除去す
ることによって、耐熱性(1000℃)及び耐水性(1
00℃で150時間以上)を備えたメソポーラスのモレ
キュラーシーブを製造することが記載されている。これ
は、有機テンプレートを用いて細孔を形成する、いわゆ
るミセルテンプレートシリカの一種であって、上述の各
従来技術と比較しても、非常にシャープな細孔分布を持
つシリカを製造することができる。しかしながら、この
製造方法では、得られるシリカの耐水性が充分なもので
なく、且つ製造工程が複雑で生産性が悪い、という課題
があった。
On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses that an electrically neutral
After forming a supramolecular structure consisting of hydrogen bonds between the gemini surfactant and the silica precursor, the gemini surfactant is removed to obtain heat resistance (1000 ° C) and water resistance (1
It is described that a mesoporous molecular sieve having a temperature of 00 ° C. for 150 hours or more) is produced. This is a kind of so-called micellar template silica that forms pores using an organic template, and compared with the above-mentioned respective conventional techniques, silica having a very sharp pore distribution can be produced. it can. However, in this production method, there is a problem that the water resistance of the obtained silica is not sufficient, the production process is complicated, and the productivity is poor.

【特許文献1】特開昭62−113713号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 62-113713

【特許文献2】特開平9−30809号公報[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-30809

【非特許文献1】Kim et al., "Ultrastable Mesostruc
tured Silica Vesicles Science", 282, 1302 (1998)
[Non-Patent Document 1] Kim et al., "Ultrastable Mesostruc
tured Silica Vesicles Science ", 282, 1302 (1998)

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリカのマ
クロ的構造は周知であり、シリカコロイドの球状粒子が
互いに密着した緊密な連続三次元構造を有することが知
られているが、そのミクロ的な構造については、未だ十
分には解明されていない。よって、こうしたシリカのミ
クロ的構造を解析し、従来知られていないミクロ的構造
を有するシリカの中から、上述の各種物性をバランスよ
く満たした新規なシリカを見出すことが望まれていた。
The macroscopic structure of silica is well known, and it is known that spherical particles of silica colloid have a close and continuous three-dimensional structure in which they are in close contact with each other. The structure has not been fully elucidated yet. Therefore, it has been desired to analyze the microscopic structure of such silica and find a novel silica having a well-balanced above-mentioned various physical properties among silicas having a conventionally unknown microscopic structure.

【0013】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のである。すなわち、本発明の目的は、従来知られてい
ない新規なミクロ的構造を有するシリカであって、細孔
容積及び比表面積が大きいだけでなく、細孔分布が狭
く、不要な金属不純物量を抑えることができ、且つ耐熱
性や耐水性等の物性面でも優れた、即ち各種の好ましい
属性をバランスよく備えた、シリカを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems. That is, the object of the present invention is a silica having a novel microstructure that has not been known so far, and not only has a large pore volume and specific surface area, but also has a narrow pore distribution and suppresses the amount of unnecessary metal impurities. It is an object of the present invention to provide silica which can be obtained and is excellent in physical properties such as heat resistance and water resistance, that is, which has various desirable attributes in a well-balanced manner.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、シリコンア
ルコキシドを加水分解・縮合する工程の後、熟成工程を
省略して引き続き物性調節工程を行なうことにより、固
体Si−NMRによって特徴づけられる特定の構造を有
するシリカが得られ、これが耐熱性や耐水熱性などの点
で優れているとともに、精密な細孔制御が可能であると
の知見を得、本発明を完成するに至った。
Therefore, the present inventors have
As a result of diligent studies to solve the above problems, after the step of hydrolyzing and condensing the silicon alkoxide, the aging step is omitted and the physical property adjusting step is subsequently performed to obtain a specific structure characterized by solid-state Si-NMR. The present invention has been completed based on the finding that the silica having the above is obtained, which is excellent in heat resistance and hydrothermal resistance, and that fine pore control is possible.

【0015】すなわち、本発明の要旨は、細孔の最頻直
径(Dmax)が20nm以下のシリカであって、固体S
i−NMRでのQ4ピークのケミカルシフトをδ(pp
m)とした場合に、δが下記式(I) −0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・(I) を満足することを特徴とする、シリカに関する。
That is, the gist of the present invention is silica having a mode diameter of pores (D max ) of 20 nm or less, which is solid S.
The chemical shift of the Q 4 peak in i-NMR is represented by δ (pp
m), δ satisfies the following formula (I) −0.0705 × (D max ) −110.36> δ ... (I).

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 (1)本発明のシリカの特徴 本発明のシリカは、含水ケイ酸であり、SiO2・nH2
Oの示性式で表される。本発明においては、シリカの中
でも特に「シリカゲル」やミセルテンプレート型シリカ
において、その効果が顕著である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. (1) Characteristics of Silica of the Present Invention The silica of the present invention is hydrous silicic acid, and is SiO 2 · nH 2
It is represented by the rational formula of O. In the present invention, the effect is remarkable especially in “silica gel” and micellar template type silica among silica.

【0017】本発明のシリカは、細孔の最頻直径(D
max)が通常のものよりも小さいことを特徴とする。最
頻直径(Dmax)は、気体や液体の吸着や吸収に影響を
与える特性であり、最頻直径(Dmax)が小さいほど吸
着や吸収性能が高い。従って、種々の特性の中で最頻直
径(Dmax)は、特に触媒担体や吸着剤として使用する
シリカに重要な物性である。具体的には、本発明のシリ
カの好ましい最頻直径(Dmax)は、通常は20nm以
下、好ましくは17nm以下、更に好ましくは15nm
以下である。下限は特に制限されないが、通常は2nm
以上である。
The silica of the present invention has a mode diameter (D) of pores.
max ) is smaller than the usual one. The mode diameter (D max ) is a characteristic that affects the adsorption and absorption of gas and liquid, and the smaller the mode diameter (D max ) is, the higher the adsorption and absorption performance is. Therefore, among various characteristics, the mode diameter (D max ) is an important physical property especially for silica used as a catalyst carrier or an adsorbent. Specifically, the preferred mode diameter (D max ) of the silica of the present invention is usually 20 nm or less, preferably 17 nm or less, more preferably 15 nm.
It is the following. The lower limit is not particularly limited, but usually 2 nm
That is all.

【0018】上記の最頻直径(Dmax)は、窒素ガス吸
脱着によるBET法で測定した等温脱着曲線から、E.
P. Barrett, L. G. Joyner, P. H. Haklenda, J. Amer.
Chem. Soc., vol. 73, 373 (1951)に記載のBJH法
により算出される細孔分布曲線をプロットして求められ
る。ここで、細孔分布曲線とは、微分細孔容積、すなわ
ち、細孔直径d(nm)に対する微分窒素ガス吸着量
(ΔV/Δ(logd))を言う。なお、上記のVは窒
素ガス吸着容積を表す。
The above-mentioned modal diameter (D max ) is determined from the isothermal desorption curve measured by the BET method by adsorption and desorption of nitrogen gas.
P. Barrett, LG Joyner, PH Haklenda, J. Amer.
It is determined by plotting a pore distribution curve calculated by the BJH method described in Chem. Soc., Vol. 73, 373 (1951). Here, the pore distribution curve refers to the differential pore volume, that is, the differential nitrogen gas adsorption amount (ΔV / Δ (logd)) with respect to the pore diameter d (nm). The above V represents the nitrogen gas adsorption volume.

【0019】また、本発明のシリカにおいては、以上の
細孔構造の特徴に加えて、その三次元構造を見るに、非
結晶質であること、即ち、結晶性構造が認められないこ
とが好ましい。このことは、本発明のシリカをX線回折
で分析した場合に、結晶性ピークが実質的に認められな
いことを意味する。なお、本明細書において非結晶質で
はないシリカとは、X線回折パターンで6オングストロ
ーム(Å Units d-spacing)を越えた位置に、少なくと
も一つの結晶構造のピークを示すものを指す。非結晶質
のシリカは、結晶性のシリカに較べて、極めて生産性に
優れている。
Further, in view of the three-dimensional structure of the silica of the present invention, in addition to the characteristics of the pore structure described above, it is preferable that the silica is amorphous, that is, no crystalline structure is recognized. . This means that when the silica of the present invention is analyzed by X-ray diffraction, substantially no crystalline peak is observed. In addition, in the present specification, non-amorphous silica refers to silica having at least one peak of a crystal structure at a position exceeding 6 Å (Å Units d-spacing) in an X-ray diffraction pattern. Amorphous silica is much more productive than crystalline silica.

【0020】加えて、本発明のシリカは、その構造に歪
みが少ないことを特徴とする。シリカゲルの構造的な歪
みは、固体Si−NMR測定におけるQ4ピークのケミ
カルシフトの値によって表わすことができる。以下、シ
リカの構造的な歪みとQ4ピークのケミカルシフトの値
との関連について、詳しく説明する。
In addition, the silica of the present invention is characterized in that its structure is less strained. Structural distortion of silica can be expressed by the value of Q 4 peak chemical shift in the solid Si-NMR measurement. Hereinafter, the relationship between the structural strain of silica and the chemical shift value of the Q 4 peak will be described in detail.

【0021】本発明のシリカは前記の示性式で表される
が、構造的には、Siの四面体の各頂点にOが結合さ
れ、これらのOに更にSiが結合してネット状に広がっ
た構造を有する。そして、Si−O−Si−O−の繰り
返し単位において、Oの一部が他の成員(例えば−O
H、−OCH3など)で置換されているものもあり、一
つのSiに注目した場合、下記式(A)に示す様に4個
の−OSiを有するSi(Q4)、下記式(B)に示す
様に3個の−OSiを有するSi(Q3)等が存在する
(下記式(A)及び(B)では、上記の四面体構造を無
視し、Si−Oのネット構造を平面的に表わしてい
る)。そして、固体Si−NMR測定において、上記の
各Siに基づくピークは、順にQ4ピーク、Q3ピーク、
・・と呼ばれる。
The silica of the present invention is represented by the above-mentioned rational formula. Structurally, O is bonded to each vertex of the tetrahedron of Si, and Si is further bonded to these O to form a net shape. Has a spread structure. And in the repeating unit of Si-O-Si-O-, a part of O is another member (for example, -O).
H, —OCH 3 etc.), and when attention is paid to one Si, Si (Q 4 ) having four —OSi as shown in the following formula (A) and the following formula (B ), Si (Q 3 ) having three —OSi, etc. are present (in the following formulas (A) and (B), the above tetrahedral structure is ignored, and the net structure of Si—O is flat. Is represented). Then, in solid-state Si-NMR measurement, the peaks based on the respective Si described above are Q 4 peak, Q 3 peak, and
・ ・ It is called.

【0022】[0022]

【化1】 [Chemical 1]

【0023】本発明のシリカの最大の特徴は、上記のQ
4ピークのケミカルシフトをδ(ppm)とした場合
に、δが下記式(I)を満足する点にある。 −0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・(I) この事実は、Siに対して2個の−OSiで表される結
合角にひずみが少ないことを意味する。
The greatest feature of the silica of the present invention is that the above-mentioned Q
When the chemical shift of 4 peaks is δ (ppm), δ satisfies the following formula (I). −0.0705 × (D max ) −110.36> δ (I) This fact means that the bond angle represented by two —OSi with respect to Si has little distortion.

【0024】上記のQ4ピークの値δは、通常は上記式
(I)の左辺に基づいて計算した値よりも大きくなる。
よって、本発明のシリカは、従来のシリカに比べて、Q
4ピークのケミカルシフトがより小さな値を有すること
になる。これは、本発明のシリカにおいて、ケミカルシ
フトが高磁場に存在するということに他ならず、上記の
結合角がより均質であり、ひずみが少ないことを意味す
る。本発明において、シリカのQ4ピークのケミカルシ
フトδは、好ましくは、前記式(I)の左辺に基づき算
出される値(−0.0705×(Dmax)−110.3
6)よりも、通常0.05%以上、中でも0.1%以
上、特に0.15%以上小さい値であることが好まし
い。
The value δ of the Q 4 peak is usually larger than the value calculated based on the left side of the above formula (I).
Therefore, the silica of the present invention has a Q
The chemical shifts of the four peaks will have smaller values. This means that in the silica of the present invention, the chemical shift exists in a high magnetic field, and the above-mentioned bond angle is more uniform and the strain is less. In the present invention, the chemical shift δ of the Q 4 peak of silica is preferably a value (−0.0705 × (D max ) -110.3 calculated based on the left side of the formula (I).
It is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and particularly preferably 0.15% or more smaller than 6).

【0025】また、上記のQ4ピークのケミカルシフト
の値δは、通常のシリカでは−106.00〜−11
3.00ppmの範囲に観察されるが、本発明のシリカ
ではより小さな値となり、具体的には、−111.00
〜−112.00ppmの範囲に存在することが好まし
い。これも、本発明のシリカでは、上記の結合角がより
均質であり、歪みが少ないことを意味している。なお、
4ピークが上述の様な幅を持つ理由は、通常、観察し
ているSiに対して2個の−OSiで表される結合角が
種々の値を持つことによる。
The chemical shift value δ of the Q 4 peak is −106.00 to −11 for ordinary silica.
Although observed in the range of 3.00 ppm, the silica of the present invention has a smaller value, specifically, -111.00.
It is preferably present in the range of from -112.00 ppm. This also means that in the silica of the present invention, the above bond angle is more uniform and the strain is small. In addition,
The reason why the Q 4 peak has the width as described above is that the bond angles represented by two —OSi usually have various values with respect to the observed Si.

【0026】本発明のシリカが有する、優れた耐熱性や
耐水性と、上記の様な構造的ひずみの関係については、
必ずしも明らかではないが、次の様に推定される。すな
わち、シリカは大きさの異なる球状粒子の集合体で構成
されているが、上記の様な構造的にひずみの少ない状態
においては、球状粒子全体のミクロ構造的な高度の均質
性が維持されるので、その結果、優れた耐熱性や耐水性
が発現されるものと考えられる。なお、Q3以下のピー
クは、Si−Oのネット構造の広がりに制限があるた
め、シリカの構造的なひずみが現れにくい。
Regarding the relation between the excellent heat resistance and water resistance of the silica of the present invention and the above-mentioned structural strain,
Although not always clear, it is estimated as follows. That is, silica is composed of aggregates of spherical particles of different sizes, but in a state where there is little structural distortion as described above, a high degree of microstructural homogeneity of the entire spherical particles is maintained. Therefore, as a result, it is considered that excellent heat resistance and water resistance are exhibited. In addition, since the peak of Q 3 or less is limited in the spread of the Si—O net structure, structural strain of silica is less likely to appear.

【0027】更に、本発明のシリカは、固体Si−NM
R測定によるQ4/Q3の値が、通常1.3以上、好まし
くは1.5以上である。ここで、Q4/Q3の値とは、上
述したシリカの繰り返し単位の中で、−OSiが3個結
合したSi(Q3)に対する−OSiが4個結合したS
i(Q4)のモル比を意味する。なお、上限値は特に制
限されないが、通常は10以下である。一般にこの値が
高い程、シリカの熱安定性が高いことが知られており、
ここから本発明のシリカは、熱安定性に極めて優れてい
ることが判る。対して、結晶性のミセルテンプレートシ
リカは、Q4/Q3の値が1.3を下回ることが多く、熱
安定性、特に水熱安定性が低い。
Further, the silica of the present invention is a solid Si-NM.
The value of Q 4 / Q 3 measured by R is usually 1.3 or more, preferably 1.5 or more. Here, the value of Q 4 / Q 3 refers to S in which four —OSi are bonded to Si (Q 3 ) in which three —OSi are bonded among the above-mentioned silica repeating units.
It means a molar ratio of i (Q 4 ). The upper limit value is not particularly limited, but is usually 10 or less. It is generally known that the higher this value, the higher the thermal stability of silica,
From this, it can be seen that the silica of the present invention is extremely excellent in thermal stability. On the other hand, crystalline micellar template silica often has a Q 4 / Q 3 value of less than 1.3 and is low in thermal stability, particularly in hydrothermal stability.

【0028】なお、Q4ピークのケミカルシフト及びQ4
/Q3の値は、実施例の説明において後述する方法を用
いて固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づい
て算出することができる。また、測定データの解析(ピ
ーク位置の決定)は、例えば、ガウス関数を使用した波
形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法
で行なう。
The chemical shift of Q 4 peak and Q 4
The value of / Q 3 can be calculated based on the result of solid-state Si-NMR measurement performed by the method described later in the description of the examples. The analysis of the measurement data (determination of the peak position) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function.

【0029】本発明のシリカは、細孔容積及び比表面積
が通常の値よりも大きい範囲にあることを、特徴の一つ
とする。具体的には、細孔容積の値は、通常0.6ml
/g以上、好ましくは0.7ml/g以上であり、通常
1.6ml/g以下である。また、比表面積の値は、通
常200m2/g以上、好ましくは300m2/g以上、
更に好ましくは400m2/g以上、特に好ましくは5
00m2/g以上であり、通常1000m2/g以下、好
ましくは950m2/g以下、更に好ましくは900m2
/g以下である。これらの細孔容積及び比表面積の値
は、窒素ガス吸脱着によるBET法で測定される。
One feature of the silica of the present invention is that the pore volume and the specific surface area are in a range larger than usual values. Specifically, the value of the pore volume is usually 0.6 ml.
/ G or more, preferably 0.7 ml / g or more, and usually 1.6 ml / g or less. The value of the specific surface area is usually 200 m 2 / g or more, preferably 300 m 2 / g or more,
More preferably 400 m 2 / g or more, particularly preferably 5
00m and 2 / g or more and usually 1000 m 2 / g or less, preferably 950 meters 2 / g, more preferably 900 meters 2
/ G or less. The values of these pore volume and specific surface area are measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption.

【0030】更に、本発明のシリカは、上記の最頻直径
(Dmax)の値の±20%の範囲にある細孔の総容積
が、全細孔の総容積の通常50%以上、好ましくは60
%以上、更に好ましくは70%以上である。このこと
は、本発明のシリカゲルが有する細孔の直径が、最頻直
径(Dmax)付近の細孔で揃っていることを意味する。
なお、上記の最頻直径(Dmax)の値を中心として±2
0%の範囲にある細孔の総容積は、上限は特に制限され
ないが、通常は全細孔容積の通常90%以下である。
Further, in the silica of the present invention, the total volume of pores in the range of ± 20% of the value of the most frequent diameter (D max ) is usually 50% or more of the total volume of all pores, preferably Is 60
% Or more, more preferably 70% or more. This means that the diameter of the pores of the silica gel of the present invention is uniform in the pores near the mode diameter (D max ).
In addition, centering on the value of the above-mentioned mode diameter (D max ) ± 2
Although the upper limit of the total volume of pores in the range of 0% is not particularly limited, it is usually 90% or less of the total volume of pores.

【0031】かかる特徴に関連して、本発明のシリカ
は、上記のBJH法により算出された最頻直径
(Dmax)における微分細孔容積ΔV/Δ(logd)
が、通常2ml/g以上、好ましくは3ml/g以上、
更に好ましくは5ml/g以上であり、通常20ml/
g以下、好ましくは12ml/g以下である(なお、上
式において、dは細孔直径(nm)であり、Vは窒素ガ
ス吸着容積である)。微分細孔容積ΔV/Δ(log
d)が前記範囲に含まれるものは、最頻直径(Dmax
の付近に揃っている細孔の絶対量が極めて多いものと言
える。
In relation to such characteristics, the silica of the present invention has a differential pore volume ΔV / Δ (logd) in the mode diameter (D max ) calculated by the above BJH method.
Is usually 2 ml / g or more, preferably 3 ml / g or more,
More preferably 5 ml / g or more, usually 20 ml / g
It is not more than g, preferably not more than 12 ml / g (in the above formula, d is the pore diameter (nm) and V is the nitrogen gas adsorption volume). Differential pore volume ΔV / Δ (log
Those in which d) falls within the above range have a mode diameter (D max ).
It can be said that the absolute amount of pores aligned in the vicinity of is extremely large.

【0032】本発明のシリカの更なる特徴は、シリカ中
に存在することでその物性に影響を与えることが知られ
ている、アルカリ金属,アルカリ土類金属,周期表の3
A族,4A族及び5A族並びに遷移金属からなる群に属
する金属元素(不純物元素)の合計の含有率が、非常に
低く、極めて高純度なことである。具体的には、金属不
純物の合計の含有率が、通常100ppm以下、好まし
くは50ppm以下、更に好ましくは10ppm以下、
特に好ましくは1ppm以下である。特に、シリカゲル
の物性に与える影響が大きい、アルカリ金属及びアルカ
リ土類金属からなる群に属する元素の総含有率が、通常
100ppm以下、中でも50ppm以下、更には10
ppm以下、特に1ppm以下であることが好ましい。
このように不純物の影響が少ないことが、本発明のシリ
カが高い耐熱性や耐水性などの優れた性質を発現できる
大きな要因の一つである。
A further characteristic feature of the silica of the present invention is that it is known that its presence in silica affects the physical properties thereof. Alkali metals, alkaline earth metals, 3 of periodic table
The total content of metal elements (impurity elements) belonging to the group consisting of Group A, Group 4A and Group 5A, and transition metals is extremely low, and the purity is extremely high. Specifically, the total content of metal impurities is usually 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 10 ppm or less,
It is particularly preferably 1 ppm or less. In particular, the total content of the elements belonging to the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, which has a great influence on the physical properties of silica gel, is usually 100 ppm or less, especially 50 ppm or less, and further 10
It is preferably ppm or less, and particularly preferably 1 ppm or less.
Such a small influence of impurities is one of the major factors by which the silica of the present invention can exhibit excellent properties such as high heat resistance and water resistance.

【0033】(2)本発明のシリカの製法 本発明のシリカは、従来のゾル−ゲル法とは異なり、シ
リコンアルコキシドを加水分解する(加水分解工程)と
共に得られたシリカヒドロゾルを縮合してシリカヒドロ
ゲルを形成する加水分解・縮合工程と、当該加水分解・
縮合工程に引き続きシリカヒドロゲルを熟成することな
く水熱処理する物性調節工程とを包含する方法で製造さ
れる。
(2) Method for producing silica of the present invention Unlike the conventional sol-gel method, the silica of the present invention hydrolyzes a silicon alkoxide (hydrolysis step) and condenses the obtained silica hydrosol. The hydrolysis / condensation step for forming silica hydrogel, and the hydrolysis / condensation step
It is produced by a method including a condensation step and a physical property adjusting step of hydrothermally treating the silica hydrogel without aging.

【0034】本発明のシリカの原料として使用されるシ
リコンアルコキシドとしては、トリメトキシシラン、テ
トラメトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラエト
キシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシ
シラン等の炭素数1〜4の低級アルキル基を有するトリ
またはテトラアルコキシシラン或いはそれらのオリゴマ
ーが挙げられるが、好ましくはテトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン及びそれらのオリゴマーである。
以上のシリコンアルコキシドは蒸留により容易に精製し
得るので、高純度のシリカの原料として好適である。シ
リコンアルコキシド中のアルカリ金属又はアルカリ土類
金属に属する金属元素(金属不純物)の総含有量は、通
常100ppm以下、中でも50ppm以下、更には3
0ppm以下、特に10ppm以下が好ましく、最も好
ましくは1ppm以下である。これらのいわば金属不純
物の含有率は、一般的なシリカ中の不純物含有率の測定
法と同じ方法で測定できる。
The silicon alkoxide used as the raw material of the silica of the present invention is a lower one having 1 to 4 carbon atoms such as trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane and tetrabutoxysilane. Examples thereof include tri- or tetra-alkoxysilanes having an alkyl group or oligomers thereof, preferably tetramethoxysilane,
Tetraethoxysilane and oligomers thereof.
Since the above silicon alkoxide can be easily purified by distillation, it is suitable as a raw material for high-purity silica. The total content of metal elements (metal impurities) belonging to an alkali metal or an alkaline earth metal in a silicon alkoxide is usually 100 ppm or less, especially 50 ppm or less, and further 3
It is preferably 0 ppm or less, particularly preferably 10 ppm or less, and most preferably 1 ppm or less. The content of these metal impurities can be measured by the same method as a general method for measuring the content of impurities in silica.

【0035】本発明では、先ず、加水分解・縮合工程に
おいて、触媒の不存在下にシリコンアルコキシドを加水
分解すると共に得られたシリカヒドロゾルを縮合してシ
リカヒドロゲルを形成する。
In the present invention, first, in the hydrolysis / condensation step, the silicon alkoxide is hydrolyzed in the absence of a catalyst, and the obtained silica hydrosol is condensed to form a silica hydrogel.

【0036】シリコンアルコキシドの加水分解は、シリ
コンアルコキシド1モルに対して、通常2モル以上、好
ましくは3モル以上、特に好ましくは4モル以上、通常
20モル以下、好ましくは10モル以下、特に好ましく
は8モル以下の水を用いて行なう。シリコンアルコキシ
ドの加水分解により、目的異元素をドープしたシリカの
シリカヒドロゾルとアルコールとが生成し、生成したシ
リカヒドロゾルは逐次縮合してシリカヒドロゲルとな
る。加水分解時の温度は、通常室温以上、好ましくは3
0℃以上、中でも好ましくは40℃以上、更に好ましく
は50℃以上、通常100℃以下、好ましくは90℃以
下、中でも好ましくは80℃以下、更に好ましくは70
℃以下である。この加水分解反応は、加圧下で液相を維
持することで、より高い温度で行なうことも可能であ
る。
The hydrolysis of silicon alkoxide is usually 2 mol or more, preferably 3 mol or more, particularly preferably 4 mol or more, usually 20 mol or less, preferably 10 mol or less, particularly preferably 1 mol of silicon alkoxide. Perform using less than 8 moles of water. Hydrolysis of silicon alkoxide produces silica hydrosol of silica doped with the target foreign element and alcohol, and the produced silica hydrosol is sequentially condensed to form silica hydrogel. The temperature during hydrolysis is usually room temperature or higher, preferably 3
0 ° C or higher, preferably 40 ° C or higher, more preferably 50 ° C or higher, usually 100 ° C or lower, preferably 90 ° C or lower, particularly preferably 80 ° C or lower, further preferably 70
It is below ℃. This hydrolysis reaction can be carried out at a higher temperature by maintaining the liquid phase under pressure.

【0037】また、加水分解時には必要に応じて、水と
相溶性のあるアルコール類等の溶媒の存在下で行なって
も良い。具体的には、炭素数1〜3の低級アルコール
類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ア
セトン、テトラヒドロフラン、メチルセロルブ、エチル
セロルブ、メチルエチルケトン、その他の水と任意に混
合できる有機溶媒を任意に用いることができるが、中で
も強い酸性や塩基性を示さないものが、均一なシリカヒ
ドロゲルを生成できる理由から好ましい。
Further, the hydrolysis may be carried out in the presence of a solvent such as alcohols which is compatible with water, if necessary. Specifically, lower alcohols having 1 to 3 carbon atoms, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, acetone, tetrahydrofuran, methylcerolube, ethylcerolub, methylethylketone, other organic solvents that can be arbitrarily mixed with water, can be used, Among them, those which do not show strong acidity or basicity are preferable because they can form a uniform silica hydrogel.

【0038】これらの溶媒を使用しない場合、本発明の
シリカの製造のためには、特に加水分解の際の攪拌速度
が重要である。すなわち、シリコンアルコキシドと加水
分解用の水は初期には分液しているため、攪拌によりエ
マルジョン化し、反応を促進させる。
When these solvents are not used, the stirring speed during hydrolysis is particularly important for the production of the silica of the present invention. That is, since the silicon alkoxide and the water for hydrolysis are separated at the initial stage, they are emulsified by stirring to accelerate the reaction.

【0039】この際、攪拌を充分に行うことが重要とな
る。例えば回転軸に攪拌翼を備えた攪拌装置を用いた場
合、その攪拌速度(回転軸の回転数)としては、攪拌翼
の形状・枚数・液との接触面積等にもよるが、通常は3
0rpm以上、好ましくは50rpm以上である。
At this time, it is important to perform sufficient stirring. For example, when a stirring device having a stirring blade on the rotating shaft is used, the stirring speed (the number of rotations of the rotating shaft) is usually 3 depending on the shape of the stirring blade, the number of the stirring blades, the contact area with the liquid, and the like.
It is 0 rpm or more, preferably 50 rpm or more.

【0040】またこの攪拌速度は、一般的に速すぎると
槽内で生じた飛沫が各種のガスラインを閉塞させたり、
また反応器内壁に付着して熱伝導を悪化させ、物性制御
に重要な温度管理に影響を及ぼす場合がある。更に、こ
の内壁の付着物が剥離し、製品に混入して品質を悪化さ
せる場合もある。この様な理由から、攪拌速度は200
0rpm以下、中でも1000rpm以下であることが
好ましい。
If this stirring speed is generally too fast, the droplets generated in the tank may block various gas lines,
In addition, it may adhere to the inner wall of the reactor to deteriorate heat conduction, which may affect temperature control, which is important for physical property control. Further, the adhered substance on the inner wall may be peeled off and mixed into the product to deteriorate the quality. For this reason, the stirring speed is 200
It is preferably 0 rpm or less, and more preferably 1000 rpm or less.

【0041】本発明に於いて、分液している二液相(水
相、及びシリコンアルコキシド相)の攪拌方法は、反応
を促進させる方法であれば任意の攪拌方法を用いること
が出来る。中でも、この二相をより混合させるような装
置としては、例えば以下の、が挙げられる。
In the present invention, as a method of stirring the separated two liquid phases (aqueous phase and silicon alkoxide phase), any stirring method can be used as long as it is a method of promoting the reaction. Among these, examples of the device for further mixing the two phases include the following.

【0042】:回転軸が液面に対し垂直又は僅かに角
度を持って挿入され、上下に液の流動が生じる攪拌翼を
有する装置。 :回転軸方向を二液相の界面と略平行に設け、二相相
間に攪拌を生じさせる攪拌翼を有する攪拌装置。
A device having a stirring blade in which the rotary shaft is inserted perpendicularly or at a slight angle to the liquid surface and in which the liquid flows vertically. : A stirrer having a stirrer blade provided with the axis of rotation substantially parallel to the interface between the two liquid phases and stirring the two phases.

【0043】上述した、の様な装置を用いた際の攪
拌翼回転速度は、攪拌翼の周速度(攪拌翼先端速度)
で、0.05〜10m/s、中でも0.1〜5m/s、
さらには0.1〜3m/sであることが好ましい。攪拌
翼形状や攪拌翼長さ等は任意であり、攪拌翼としては例
えばプロペラ型、平羽根型、角度付平羽根型、ピッチ付
平羽根型、平羽根ディスクタービン型、湾曲羽根型、フ
ァウドラー型、ブルマージン型、アンカー型、リボン型
等が挙げられる。
The rotation speed of the stirring blade when using the above-mentioned device is the peripheral speed of the stirring blade (the speed of the stirring blade tip).
, 0.05-10 m / s, especially 0.1-5 m / s,
Further, it is preferably 0.1 to 3 m / s. The shape of the stirring blade and the length of the stirring blade are arbitrary, and examples of the stirring blade include a propeller type, a flat blade type, a flat blade type with an angle, a flat blade type with a pitch, a flat blade disk turbine type, a curved blade type, and a Faudler type. , Bull margin type, anchor type, ribbon type and the like.

【0044】翼の幅、枚数、傾斜角等は反応器の形状、
大きさ、目的とする攪拌動力に応じて適宜選定すればよ
い。たとえば反応器の槽内径(回転軸方向に対して垂直
面を形成する液相面の最長径)に対する翼幅(回転軸方
向の翼の長さ)の比率(b/D)は0.05〜0.2、
傾斜角(θ)90゜±10゜、翼枚数3〜10枚の攪拌
装置が好適な例として挙げられる。中でも上述の回転軸
を反応容器内の液面よりも上に設け、この回転軸から伸
ばした軸の先端部分に攪拌翼を設ける構造が、攪拌効率
及び設備メンテナンスの観点から好適に使用される。
The width of the blades, the number of blades, the inclination angle, etc. are determined by
It may be appropriately selected according to the size and the target stirring power. For example, the ratio (b / D) of the blade width (blade length in the rotation axis direction) to the inner diameter of the reactor (the longest diameter of the liquid phase surface forming a plane perpendicular to the rotation axis direction) is 0.05 to 0.2,
A preferable example is a stirrer having an inclination angle (θ) of 90 ° ± 10 ° and 3 to 10 blades. Above all, a structure in which the above-mentioned rotating shaft is provided above the liquid level in the reaction vessel and a stirring blade is provided at the tip end portion of the shaft extended from this rotating shaft is preferably used from the viewpoint of stirring efficiency and equipment maintenance.

【0045】上記の攪拌速度条件を満足しない場合に
は、本発明のシリカを得るのが困難になる。なお、加水
分解によりアルコールが生成して液が均一液となり、発
熱が収まった後には、均一なヒドロゲルを形成させるた
めに攪拌を停止することが好ましい。
If the above stirring speed conditions are not satisfied, it will be difficult to obtain the silica of the present invention. In addition, it is preferable to stop the stirring in order to form a uniform hydrogel after alcohol is generated by the hydrolysis and the liquid becomes a uniform liquid and the heat generation is stopped.

【0046】結晶性を示すシリカは、水中熱安定性に乏
しくなる傾向にあり、シリカ中に細孔を形成するのに用
いられる界面活性剤等のテンプレートの存在下でシリコ
ンアルコキシドを加水分解すると、シリカは容易に結晶
構造を含むものとなる。従って、本発明においては、界
面活性剤等のテンプレートの非存在下で、すなわち、こ
れらがテンプレートとしての機能を発揮するほどの量は
存在しない条件下で加水分解するのが好ましい。
Crystalline silica tends to have poor thermal stability in water, and when the silicon alkoxide is hydrolyzed in the presence of a template such as a surfactant used to form pores in the silica, Silica easily contains a crystal structure. Therefore, in the present invention, it is preferable to hydrolyze in the absence of a template such as a surfactant, that is, under the condition that they do not exist in an amount sufficient to exert the function as a template.

【0047】加水分解の反応時間は、反応液組成(シリ
コンアルコキシドの種類や、水とのモル比)並びに反応
温度に依存し、ゲル化するまでの時間が異なるので、一
概には規定されない。なお、反応系に触媒として、酸、
アルカリ、塩類などを添加することで加水分解を促進さ
せることができる。しかしながら、かかる添加物の使用
は、後述するように、生成したヒドロゲルの熟成を引き
起こすことになるので、本発明のシリカの製造において
はあまり好ましくない。上記のシリコンアルコキシドの
加水分解反応では、シリコンアルコキシドが加水分解し
てシリケートが生成するが、引き続いて該シリケートの
縮合反応が起こり、反応液の粘度が上昇し、最終的にゲ
ル化してシリカヒドロゲルとなる。
The reaction time of hydrolysis depends on the composition of the reaction solution (the kind of silicon alkoxide and the molar ratio with water) and the reaction temperature, and since the time until gelation differs, it is not generally specified. As a catalyst in the reaction system, an acid,
Hydrolysis can be promoted by adding an alkali, a salt or the like. However, the use of such additives is not preferred in the production of the silica of the present invention, as it will cause aging of the produced hydrogel, as will be described later. In the hydrolysis reaction of the above-mentioned silicon alkoxide, the silicon alkoxide is hydrolyzed to generate a silicate, but subsequently a condensation reaction of the silicate occurs, the viscosity of the reaction solution increases, and finally the gel is converted into a silica hydrogel. Become.

【0048】次いで、本発明では、物性調整工程とし
て、上記の加水分解により生成したシリカのヒドロゲル
の硬さが上昇しないように、実質的に熟成することな
く、直ちに水熱処理を行なう。シリコンアルコキシドを
加水分解すると、軟弱なシリカのヒドロゲルが生成する
が、このヒドロゲルを安定した熟成、あるいは乾燥さ
せ、更にこれに水熱処理を施す方法では、最終的に細孔
特性の制御された、本発明で規定する物性範囲のシリカ
を製造することは困難である。
Next, in the present invention, as a physical property adjusting step, hydrothermal treatment is immediately performed without substantially aging so that the hardness of the silica hydrogel produced by the above hydrolysis does not increase. Hydrolysis of silicon alkoxide produces a soft silica hydrogel, which is stable aged or dried, and a method of hydrothermal treatment further hydrolyzes the hydrogel, which finally controls the pore characteristics. It is difficult to produce silica having the physical properties defined by the invention.

【0049】上記にある、加水分解により生成したシリ
カのヒドロゲルを、実質的に熟成することなく、直ちに
水熱処理を行なうということは、シリカのヒドロゲルが
生成した直後の軟弱な状態が維持されたままで、次の、
水熱処理に供するようにするということを意味する。
Immediately performing hydrothermal treatment on the hydrogel of silica produced by hydrolysis without substantially aging means that the soft state immediately after the hydrogel of silica is maintained is maintained. ,next,
It means to be subjected to hydrothermal treatment.

【0050】具体的には、シリカヒドロゲルが生成した
時点から、一般的には10時間以内に水熱処理すること
が好ましく、中でも8時間以内、更には6時間以内、特
に4時間以内にシリカヒドロゲルを水熱処理することが
好ましい。また工業用プラント等に於いては、大量に生
成したシリカヒドロゲルを一旦サイロ等に貯蔵し、その
後水熱処理を行う場合が考えられる。この様な場合、シ
リカヒドロゲルは、シリカヒドロゲルが生成してから水
熱処理に供されるまでの時間、いわゆる放置時間が、上
述の範囲を超える場合が考えられる。この様な場合に
は、熟成が実質的に生じないように、サイロ内での静置
中に、例えばシリカヒドロゲル中の液体成分が乾燥しな
いようにすればよい。
Specifically, it is preferable that the hydrothermal treatment is generally performed within 10 hours from the time when the silica hydrogel is formed, and within 8 hours, more preferably within 6 hours, and particularly within 4 hours. Hydrothermal treatment is preferred. In an industrial plant or the like, it may be considered that a large amount of silica hydrogel produced is once stored in a silo or the like and then subjected to hydrothermal treatment. In such a case, in the silica hydrogel, the time from the production of the silica hydrogel to the hydrothermal treatment, that is, the so-called standing time may exceed the above range. In such a case, the liquid component in, for example, the silica hydrogel may not be dried during the standing in the silo so that the aging does not substantially occur.

【0051】具体的には例えば、サイロ内を密閉した
り、湿度を調節すればよい。また、水やその他の溶媒に
シリカヒドロゲルを浸した状態で、シリカヒドロゲルを
静置してもよい。静置の際の温度はできるだけ低くする
ことが好ましく、例えば50℃以下、中でも35℃以
下、特に30℃以下で静置することが好ましい。また熟
成が実質的に生じないようにする別の方法としては、シ
リカヒドロゲル中のシリカ濃度が低くなるように、予め
原料組成を制御してシリカヒドロゲルを調製する方法が
挙げられる。
Specifically, for example, the inside of the silo may be sealed or the humidity may be adjusted. Further, the silica hydrogel may be left standing while the silica hydrogel is immersed in water or another solvent. It is preferable that the temperature at the time of standing is as low as possible, for example, 50 ° C. or less, preferably 35 ° C. or less, particularly 30 ° C. or less. Further, as another method for preventing the aging substantially from occurring, there is a method of preparing the silica hydrogel by controlling the raw material composition in advance so that the silica concentration in the silica hydrogel becomes low.

【0052】シリカヒドロゲルを実質的に熟成せずに水
熱処理することにより奏する効果と、この効果が得られ
る理由を考察すると、以下のことが考えられる。つま
り、シリカヒドロゲルを熟成させると、−Si−O−S
i−結合によるマクロ的網目構造が、シリカヒドロゲル
全体に形成されると考えられる。この網目構造がシリカ
ヒドロゲル全体に有ることで、水熱処理の際、この網目
構造が障害となり、メソポーラスの形成が困難となるこ
とが考えられる。よって本発明では、シリカヒドロゲル
を熟成することなく、水熱処理を行うことが重要であ
る。なお、シリカヒドロゲル中のシリカ濃度が低くなる
ように、予め原料組成を制御して得られたシリカヒドロ
ゲルは、静置中に生ずるシリカヒドロゲルにおける架橋
の進行を抑制できる。その為、シリカヒドロゲルが熟成
しないと考える。
Considering the effect obtained by hydrothermal treatment without substantially aging the silica hydrogel and the reason why this effect is obtained, the following can be considered. That is, when the silica hydrogel is aged, -Si-OS
It is considered that a macroscopic network structure by i-bond is formed in the entire silica hydrogel. Since this network structure is present in the entire silica hydrogel, it is considered that this network structure becomes an obstacle during hydrothermal treatment, making it difficult to form mesoporous materials. Therefore, in the present invention, it is important to perform hydrothermal treatment without aging the silica hydrogel. The silica hydrogel obtained by controlling the raw material composition in advance so that the silica concentration in the silica hydrogel becomes low can suppress the progress of crosslinking in the silica hydrogel that occurs during standing. Therefore, it is considered that the silica hydrogel does not age.

【0053】シリコンアルコキシドの加水分解反応系に
酸、アルカリ、塩類等を添加すること、または該加水分
解反応の温度を厳しくし過ぎることなどは、ヒドロゲル
の熟成を進行させるため好ましくない。また、加水分解
後の後処理における水洗、乾燥、放置などにおいて、必
要以上に温度や時間をかけるべきではない。
It is not preferable to add an acid, an alkali, a salt or the like to the hydrolysis reaction system of the silicon alkoxide, or to make the temperature of the hydrolysis reaction too strict, since the aging of the hydrogel proceeds. Further, in the post-treatment after the hydrolysis, washing, drying, leaving and the like should not take more temperature and time than necessary.

【0054】ヒドロゲルの熟成状態を具体的に確認する
手段としては、後述の実施例に示すような方法で測定し
たヒドロゲルの硬度を参考にすることができる。即ち、
破壊応力が、通常6MPa以下、好ましくは3MPa以
下、更に好ましくは2MPa以下の柔らかい状態のヒド
ロゲルを水熱処理することで、本発明で規定する物性範
囲のシリカを得ることができる。
As a means for specifically confirming the aging state of the hydrogel, the hardness of the hydrogel measured by the method as described in Examples below can be referred to. That is,
By subjecting a hydrogel in a soft state having a breaking stress of usually 6 MPa or less, preferably 3 MPa or less, more preferably 2 MPa or less to hydrothermal treatment, silica having a physical property range defined in the present invention can be obtained.

【0055】この水熱処理の条件としては、水の状態が
液体、気体のいずれでもよく、溶媒や他の気体によって
希釈されていてもよいが、好ましくは液体の水をシリカ
のヒドロゲルに加えてスラリー状として行なう。使用す
る水の量は、シリカのヒドロゲルに対して、通常0.1
重量倍以上、好ましくは0.5重量倍以上、特に好まし
くは1重量倍以上、また、通常10重量倍以下、好まし
くは5重量倍以下、特に好ましくは3重量倍以下であ
る。水熱処理の温度は、通常40℃以上、好ましくは5
0以上、また、通常250℃以下、好ましくは200℃
以下である。また、水熱処理の時間は、通常0.1時間
以上、好ましくは1時間以上、また、通常100時間以
下、好ましくは10時間以下である。
The condition of the hydrothermal treatment may be either a liquid state or a gas state, and may be diluted with a solvent or another gas. However, liquid water is preferably added to a silica hydrogel to form a slurry. As a state. The amount of water used is usually 0.1 with respect to the silica hydrogel.
It is more than 1 times by weight, preferably not less than 1 times by weight, more preferably not more than 10 times by weight, preferably not more than 5 times by weight, particularly preferably not more than 3 times by weight. The temperature of hydrothermal treatment is usually 40 ° C. or higher, preferably 5
0 or higher, usually 250 ° C or lower, preferably 200 ° C
It is the following. The hydrothermal treatment time is usually 0.1 hour or longer, preferably 1 hour or longer, and usually 100 hours or shorter, preferably 10 hours or shorter.

【0056】なお、水熱処理に使用される水には低級ア
ルコール類、メタノール、エタノール、プロパノール
や、ジメチルホルムアミド(DMF)やジメチルスルホ
キシド(DMSO)、その他の有機溶媒などが含まれて
もよい。また、メンブランリアクターなどを作る目的
で、シリカを膜状あるいは層状に粒子、基板、あるいは
管などの基体上に形成させた材料の場合にも、この水熱
処理方法は適用される。なお、加水分解反応の反応器を
用い、続けて温度条件変更により水熱処理を行なうこと
も可能であるが、加水分解反応とその後の水熱処理では
最適条件が通常は異なっているため、この方法で本発明
のシリカを得ることは一般的には難しい。
The water used for the hydrothermal treatment may contain lower alcohols, methanol, ethanol, propanol, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), other organic solvents and the like. Further, this hydrothermal treatment method is also applied to a material in which silica is formed in a film or layer form on a substrate such as particles, a substrate, or a tube for the purpose of producing a membrane reactor or the like. It is also possible to perform hydrothermal treatment by changing the temperature conditions using a reactor for hydrolysis reaction, but the optimum conditions are usually different between the hydrolysis reaction and the subsequent hydrothermal treatment. Obtaining the silica of the present invention is generally difficult.

【0057】以上の水熱処理条件において温度を高くす
ると、得られるシリカの細孔径、細孔容積が大きくなる
傾向がある。水熱処理温度としては、100〜200℃
の範囲であることが好ましい。また、処理時間ととも
に、得られるシリカの比表面積は、一度極大に達した
後、緩やかに減少する傾向がある。以上の傾向を踏まえ
て、所望の物性値に応じて条件を適宜選択する必要があ
るが、水熱処理は、シリカの物性を変化させる目的なの
で、通常、前記の加水分解の反応条件より高温条件とす
ることが好ましい。
When the temperature is raised under the above hydrothermal treatment conditions, the pore diameter and pore volume of the obtained silica tend to increase. The hydrothermal treatment temperature is 100 to 200 ° C.
It is preferably in the range of. Further, with the treatment time, the specific surface area of the obtained silica tends to gradually decrease after reaching the maximum once. Based on the above tendency, it is necessary to appropriately select the conditions according to the desired physical property values, but hydrothermal treatment is for the purpose of changing the physical properties of silica, and therefore, it is usually higher temperature conditions than the above hydrolysis reaction conditions. Preferably.

【0058】水熱処理の温度、時間を上記範囲外に設定
すると本発明のシリカを得ることが困難となる。例え
ば、水熱処理の温度が高すぎると、シリカの細孔径、細
孔容積が大きくなりすぎ、また、細孔分布も広がる。逆
に、水熱処理の温度が低過ぎると、生成するシリカは、
架橋度が低く、熱安定性に乏しくなり、細孔分布にピー
クが発現しなくなったり、前述した固体Si−NMRに
おけるQ4/Q3値が極端に小さくなったりする。
If the temperature and time of hydrothermal treatment are set outside the above ranges, it will be difficult to obtain the silica of the present invention. For example, if the temperature of the hydrothermal treatment is too high, the pore diameter and pore volume of silica become too large, and the pore distribution also widens. Conversely, if the temperature of the hydrothermal treatment is too low, the silica produced will be
The degree of cross-linking is low, the thermal stability is poor, the pore distribution does not have a peak, and the Q 4 / Q 3 value in the solid-state Si-NMR is extremely small.

【0059】なお、水熱処理をアンモニア水中で行なう
と、純水中で行なう場合よりも低温で同様の効果が得ら
れる。また、アンモニア水中で水熱処理すると、純水中
で処理する場合と比較して、最終的に得られるシリカゲ
ルは一般に疎水性となるが、通常30℃以上、好ましく
は40℃以上、また、通常250℃以下、好ましくは2
00℃以下という比較的高温で水熱処理すると、特に疎
水性が高くなる。ここでのアンモニア水のアンモニア濃
度としては、好ましくは0.001%以上、特に好まし
くは0.005%以上、または、好ましくは10%以
下、特に好ましくは5%以下である。
When the hydrothermal treatment is carried out in ammonia water, the same effect can be obtained at a lower temperature than when it is carried out in pure water. Further, when hydrothermal treatment is carried out in ammonia water, the silica gel finally obtained generally becomes hydrophobic as compared with the case of treatment in pure water, but usually 30 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, and usually 250 ℃ or less, preferably 2
When the hydrothermal treatment is performed at a relatively high temperature of 00 ° C. or lower, the hydrophobicity becomes particularly high. The ammonia concentration in the ammonia water here is preferably 0.001% or more, particularly preferably 0.005% or more, or preferably 10% or less, particularly preferably 5% or less.

【0060】水熱処理されたシリカヒドロゲルは、通常
40℃以上、好ましくは60℃以上、また、通常200
℃以下、好ましくは120℃以下で乾燥する。乾燥方法
は特に限定されるものではなく、バッチ式でも連続式で
もよく、且つ、常圧でも減圧下でも乾燥することができ
る。必要に応じ、原料のシリコンアルコキシドに由来す
る炭素分が含まれている場合には、通常400〜600
℃で焼成除去することができる。また、表面状態をコン
トロールするため、最高900℃の温度で焼成すること
もある。更に、必要に応じて粉砕、分級することで、最
終的に目的としていた本発明のシリカを得る。
The hydrothermally treated silica hydrogel is usually 40 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, and usually 200 ° C. or higher.
Drying is performed at a temperature of not higher than 0.degree. The drying method is not particularly limited, and may be a batch type or a continuous type, and can be dried under normal pressure or reduced pressure. If necessary, when the carbon content derived from the raw material silicon alkoxide is contained, it is usually 400 to 600.
It can be removed by firing at ℃. Further, in order to control the surface condition, firing may be performed at a temperature of up to 900 ° C. Furthermore, the silica of the present invention finally obtained is obtained by pulverizing and classifying as required.

【0061】(3)本発明のシリカの用途 本発明のシリカは、従来からのシリカの用途の他、いか
なる用途においても利用することができる。このうち従
来の用途としては、以下のようなものが挙げられる。
(3) Uses of Silica of the Present Invention The silica of the present invention can be used for any purpose other than conventional uses of silica. Among them, the conventional uses include the following.

【0062】例えば、産業用設備で製品の製造及び処理
に用いられる用途分野においては、各種触媒及び触媒担
体(酸塩基触媒、光触媒、貴金属触媒等)、廃水・廃油
処理剤、臭気処理剤、ガス分離剤、工業用乾燥剤、バイ
オリアクター、バイオセパレーター、メンブランリアク
ター等の用途が挙げられる。建材用途では、調湿剤、防
音・吸音材、耐火物、断熱材等の用途が挙げられる。ま
た、空調分野の用途では、デシカント空調機用調湿剤、
ヒートポンプ用蓄熱剤等が挙げられる。塗料・インク用
途分野においては、艶消し剤、粘度調整剤、色度調整
剤、沈降防止剤、消泡剤、インク裏抜け防止剤、スタン
ピングホイル用、壁紙用等の用途が挙げられる。樹脂用
添加剤用途分野においては、フィルム用アンチブロッキ
ング剤(ポリオレフィンフィルム等)、プレートアウト
防止剤、シリコーン樹脂用補強剤、ゴム用補強剤(タイ
ヤ用・一般ゴム用等)、流動性改良材、パウダー状樹脂
の固結防止剤、印刷適性改良剤、合成皮革やコーティン
グフィルム用の艶消し剤、接着剤・粘着テープ用充填
剤、透光性調整剤、防眩性調整剤、多孔性ポリマーシー
ト用フィラー等の用途が挙げられる。また、製紙用途分
野においては、感熱紙用フィラー(カス付着防止剤
等)、インクジェット紙画像向上用フィラー(インク吸
収剤等)、ジアゾ感光紙用フィラー(感光濃度向上剤
等)、トレーシングペーパー用筆記性改良剤、コート紙
用フィラー(筆記性、インク吸収性、アンチブロッキン
グ性改良剤等)、静電記録用フィラー等の用途が挙げら
れる。食品用途分野においては、ビール用濾過助剤、醤
油・清酒・ワイン等発酵製品のおり下げ剤、各種発酵飲
料の安定化剤(混濁因子タンパクや酵母の除去等)、食
品添加剤、粉末食品の固結防止剤等の用途が挙げられ
る。医農薬分野においては、薬品等の打錠助剤、粉砕助
剤、分散・医薬用担体(分散・徐放・デリバリー性改善
等)、農薬用担体(油状農薬キャリア・水和分散性改
善、徐放・デリバリー性改善等)、医薬用添加剤(固結
防止剤・粉粒性改良剤等)・農薬用添加剤(固結防止剤
・沈降防止剤等)等が挙げられる。分離材料分野では、
クロマトグラフィー用充填剤、分離剤、フラーレン分離
剤、吸着剤(タンパク質・色素・臭等)、脱湿剤等の用
途が挙げられる。農業用分野では、飼料用添加剤、肥料
用添加剤が挙げられる。さらにその他の用途として、生
活関連分野では、調湿剤、乾燥剤、化粧品添加剤、抗菌
剤、消臭・脱臭・芳香剤、洗剤用添加剤(界面活性剤粉
末化等)、研磨剤(歯磨き用等)、粉末消火剤(粉粒性
改良剤・固結防止剤等)、消泡剤、バッテリーセパレー
ター等が挙げられる。
For example, in the field of application used for manufacturing and treating products in industrial facilities, various catalysts and catalyst carriers (acid-base catalysts, photocatalysts, precious metal catalysts, etc.), waste water / waste oil treatment agents, odor treatment agents, gas Examples of applications include separating agents, industrial desiccants, bioreactors, bioseparators, membrane reactors, and the like. Examples of building materials include humidity control agents, soundproofing / sound absorbing materials, refractories, and heat insulating materials. In the air conditioning field, desiccant air conditioner humidity control agents,
Examples include heat storage agents for heat pumps. In the application field of paints / inks, examples include matting agents, viscosity adjusting agents, chromaticity adjusting agents, anti-settling agents, antifoaming agents, ink strike-through preventing agents, stamping foils, and wallpaper. In the application field of additives for resins, anti-blocking agents for films (polyolefin films, etc.), plate-out prevention agents, reinforcing agents for silicone resins, reinforcing agents for rubber (for tires / general rubber, etc.), fluidity improvers, Powder resin anti-caking agent, printability improving agent, matting agent for synthetic leather and coating film, adhesive / adhesive tape filler, translucency adjusting agent, anti-glare adjusting agent, porous polymer sheet Applications include fillers for use. In the field of papermaking applications, thermal paper fillers (such as dust adhesion preventives), ink jet paper image improving fillers (ink absorbing agents, etc.), diazo photosensitive paper fillers (photosensitive density improving agents, etc.), tracing papers. Examples thereof include writability improvers, coated paper fillers (writability, ink absorbability, antiblocking property improvers, etc.), electrostatic recording fillers, and the like. In the field of food applications, filter aids for beer, hanging agents for fermented products such as soy sauce, sake, and wine, stabilizers for various fermented beverages (removal of turbidity factor protein and yeast, etc.), food additives, powdered food products, etc. Applications include anti-caking agents. In the field of medicines and agricultural chemicals, tableting aids for medicines, crushing aids, dispersion / pharmaceutical carriers (dispersion / sustained release / improved delivery, etc.), pesticide carriers (oil pesticide carrier / hydrated dispersibility improved, sustained release)・ Improvement of delivery property, etc., pharmaceutical additives (anti-caking agent, graininess improving agent, etc.), agricultural chemical additives (anti-caking agent, anti-settling agent, etc.) and the like. In the field of separation materials,
Examples thereof include packing materials for chromatography, separating agents, fullerene separating agents, adsorbents (proteins, dyes, odors, etc.), dehumidifying agents, and the like. In the field of agriculture, feed additives and fertilizer additives can be mentioned. As other uses, in the field of daily life, humidity control agents, desiccants, cosmetic additives, antibacterial agents, deodorant / deodorant / fragrance agents, detergent additives (surfactant powdering, etc.), abrasives (toothpaste) Etc.), powder fire extinguishing agents (powder graininess improving agents, anti-caking agents, etc.), antifoaming agents, battery separators and the like.

【0063】特に、本発明のシリカは、同等の細孔径を
持つ従来のシリカと比較して細孔容積及び比表面積が大
きいため、高い吸着・吸収容量を有し、精密な細孔制御
も可能である。従って、上述した各種用途の中でも、特
に優れた耐熱性や耐水熱性が要求されるとともに、制御
された細孔特性や、長期にわたって物性変化の少ないこ
とが要求される分野において、好適に用いることができ
る。
In particular, the silica of the present invention has a large pore volume and specific surface area as compared with conventional silica having an equivalent pore diameter, so that it has a high adsorption / absorption capacity and enables precise pore control. Is. Therefore, among the various applications described above, particularly excellent heat resistance and hydrothermal resistance are required, controlled pore characteristics, and preferably used in a field requiring little change in physical properties over a long period of time. it can.

【0064】また、本発明のシリカは、50μm以下の
粒径が要求され、精密に制御された細孔特性と安定した
物性が要求される分野においても、好適に使用される。
一般的に、シリカを平均粒径50μm以下にすると、単
位重量当たりの外表面積が増加し、且つ粒界にも各種物
質を吸着・吸収することが出来るようになるため、吸着
・吸収性能が更に高くなる。すなわち、本発明のシリカ
の粒径を小さくすることによって、本発明のシリカが既
に持つ高細孔容積、高比表面積、シャープな細孔分布、
高純度で物性変化が少ない等の各種の特徴を発展させ、
更に吸着・吸収性に優れたシリカとすることが出来る。
Further, the silica of the present invention is preferably used also in a field where a particle size of 50 μm or less is required and finely controlled pore characteristics and stable physical properties are required.
Generally, when the average particle size of silica is 50 μm or less, the outer surface area per unit weight increases and various substances can be adsorbed / absorbed at the grain boundaries, which further improves the adsorption / absorption performance. Get higher That is, by reducing the particle size of the silica of the present invention, high pore volume, high specific surface area, sharp pore distribution already possessed by the silica of the present invention,
By developing various characteristics such as high purity and little change in physical properties,
Further, it is possible to use silica having excellent adsorption / absorption properties.

【0065】本発明のシリカをこうした分野に使用する
場合、平均粒径はその分野で要求される値に応じて調整
すればよいが、通常50μm以下、好ましくは30μm
以下、特に好ましくは5μm以下として使用される。下
限としては特に制限は無いが、好ましくは0.1μm以
上である。このように粒径の小さなシリカの用途として
は、各種吸着剤、樹脂用充填剤、インクジェット紙用イ
ンク吸収剤、フィルム用アンチブロッキング剤、飲料用
濾過助剤、各種触媒担体など様々なものがある。例え
ば、平均粒径5μm以下の本発明のシリカはインク吸収
速度が速く、吸油性能が高いためインクジェット紙用吸
収剤として有用である。
When the silica of the present invention is used in such a field, the average particle size may be adjusted according to the value required in the field, but is usually 50 μm or less, preferably 30 μm.
The following is particularly preferably used as 5 μm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more. There are various applications of silica having such a small particle size, such as various adsorbents, fillers for resins, ink absorbents for inkjet paper, anti-blocking agents for films, filter aids for beverages, and various catalyst carriers. . For example, the silica of the present invention having an average particle size of 5 μm or less is useful as an absorbent for inkjet paper because it has a high ink absorption rate and high oil absorption performance.

【0066】一方、本発明のシリカは、平均粒径を大き
くしても好ましい。平均粒径を大きくすることによっ
て、本発明のシリカは、上述した高比表面積、高細孔容
積、細孔分布がシャープ、高純度で物性変化が少ない等
の特徴と、大きな粒子特有の特徴とを併せ持つことにな
り、その双方を要求される分野において極めて有用とな
る。例えば、平均粒径が大きなシリカは、光の散乱が小
さくなり、光学用途のガラス体として用いることが可能
になる。
On the other hand, the silica of the present invention is preferable even if the average particle size is increased. By increasing the average particle size, the silica of the present invention has features such as the above-mentioned high specific surface area, high pore volume, sharp pore distribution, high purity and little change in physical properties, and characteristics peculiar to large particles. It will be extremely useful in the fields where both are required. For example, silica having a large average particle size reduces the scattering of light and can be used as a glass body for optical applications.

【0067】具体的には、本発明のシリカは、500μ
m以上の粒径が要求され、精密に制御された細孔特性と
安定した物性が要求される分野においても、好適に使用
される。本発明のシリカをこうした分野に使用する場
合、平均粒径はその分野で要求される値に応じて調整す
ればよいが、通常500μm以上、好ましくは5mm以
上として使用される。また、上限としては特に制限は無
いが、好ましくは5cm以下である。例えば、平均粒径
500μm以上の本発明のシリカは、制御されたナノ細
孔を有するため、この細孔を利用して光学的に有用な色
素、金属、光触媒、フォトクロミック化合物、その他の
光機能性材料を細孔径に応じた一定の大きさで担持する
ことが出来、機能性光学材料として有用である。一般
に、平均粒径の大きい粒子を、粗大な割れを生じること
なくして製造することは難しいが、本発明のシリカは均
質な構造を持ち、水熱処理等の体積変化を伴う処理によ
っても粗大な割れが生じることが少なく、制御された細
孔特性を有し、かつ比較的平均粒径の大きな製品を得る
ことが可能である。
Specifically, the silica of the present invention is 500 μm
It is also preferably used in a field where a particle size of m or more is required and finely controlled pore characteristics and stable physical properties are required. When the silica of the present invention is used in such a field, the average particle size may be adjusted according to the value required in the field, but is usually 500 μm or more, preferably 5 mm or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 5 cm or less. For example, since the silica of the present invention having an average particle size of 500 μm or more has controlled nanopores, optically useful dyes, metals, photocatalysts, photochromic compounds, and other optical functionalities are utilized by utilizing the pores. The material can be supported in a certain size according to the pore diameter and is useful as a functional optical material. In general, it is difficult to produce particles having a large average particle diameter without causing coarse cracks, but the silica of the present invention has a homogeneous structure and undergoes coarse cracks even by a treatment involving volume change such as hydrothermal treatment. It is possible to obtain a product having a controlled pore characteristic and a relatively large average particle size.

【0068】[0068]

【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に制約されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

【0069】[A]シリカのヒドロゲルの硬度測定 5Lセパラブルフラスコ中でシリコンアルコキシドと6
モル倍の水を反応させ、反応液の温度が反応により生成
するアルコールの沸点に達した後に、反応液をフラスコ
より抜き取り、抜き出した反応液を50ccのガラス製
スクリュー管に一定量(液深で20mm程度)移し、密
栓して実質的に一定温度にコントロールされた水浴に保
持し、熟成時間の経過と共に破壊強度をデジタルフォー
スゲージ(株式会社エイ・アンド・ディー社製、型式:
AD−4935)にて測定した。該測定器にはプローブ
(ステンレス製直径5mmの丸棒)が装着されており、
ヒドロゲル中にゆっくりと押し込まれることにより、容
器中に保持されたヒドロゲルを圧縮破壊する。ヒドロゲ
ルが圧縮されて破壊される迄の間に示される最大の応力
値をもって破壊応力とした。
[A] Hardness measurement of silica hydrogel 6 with silicon alkoxide in a 5 L separable flask.
After reacting with a molar amount of water and the temperature of the reaction solution reached the boiling point of the alcohol produced by the reaction, the reaction solution was extracted from the flask, and the extracted reaction solution was put into a 50 cc glass screw tube at a certain amount (at the liquid depth). 20 mm), sealed and kept in a water bath controlled at a substantially constant temperature, and the puncture strength was measured by a digital force gauge (manufactured by A & D Co., Ltd., model:
AD-4935). A probe (a round bar made of stainless steel and having a diameter of 5 mm) is attached to the measuring instrument,
The hydrogel retained in the container is crushed by being pushed slowly into the hydrogel. The breaking stress was defined as the maximum stress value shown until the hydrogel was compressed and broken.

【0070】測定結果を図1に示す。なお、図1は、シ
リカのヒドロゲルの熟成時間の常用対数を横軸に、破壊
応力を縦軸にプロットしたグラフである。図1より、熟
成時間の経過とともに破壊応力が大きくなること、熟成
速度が温度に依存していることが判る。 [B]実施例・比較例群I
The measurement results are shown in FIG. Note that FIG. 1 is a graph in which the common logarithm of the aging time of silica hydrogel is plotted on the horizontal axis and the fracture stress is plotted on the vertical axis. From FIG. 1, it can be seen that the fracture stress increases with the aging time and that the aging rate depends on the temperature. [B] Example / Comparative Example Group I

【0071】(1)シリカの分析方法 1−1)細孔容積、比表面積、微分細孔容積: カンタクローム社製AS−1にてBET窒素吸着等温線
を測定し、細孔容積、比表面積を求めた。具体的には細
孔容積は相対圧P/P0=0.98のときの値を採用
し、比表面積はP/P0=0.1,0.2,0.3の3
点の窒素吸着量よりBET多点法を用いて算出した。ま
た、BJH法で細孔分布曲線及び最頻直径(Dmax)に
おける微分細孔容積を求めた。測定する相対圧の各点の
間隔は0.025とした。
(1) Silica analysis method 1-1) Pore volume, specific surface area, differential pore volume: The BET nitrogen adsorption isotherm was measured by AS-1 manufactured by Kantachrome Co., and the pore volume and specific surface area were measured. I asked. Specifically, the pore volume adopts a value when the relative pressure P / P 0 = 0.98, and the specific surface area is 3 of P / P 0 = 0.1, 0.2, 0.3.
It was calculated using the BET multipoint method from the nitrogen adsorption amount at each point. In addition, the BJH method was used to determine the pore distribution curve and the differential pore volume at the mode diameter (D max ). The distance between the measured relative pressure points was 0.025.

【0072】1−2)粉末X線回折 理学電機社製RAD-RB装置を用い、CuKαを線源
として測定を行った。発散スリット1/2deg、散乱
スリット1/2deg、受光スリット0.15mmとし
た。
1-2) Powder X-ray diffraction The measurement was performed using RAD-RB apparatus manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. with CuKα as a radiation source. The divergence slit was 1/2 deg, the scattering slit was 1/2 deg, and the light receiving slit was 0.15 mm.

【0073】1−3)金属不純物の含有量 試料2.5gにフッ酸を加えて加熱し、乾涸させたの
ち、水を加えて50mlとした。この水溶液を用いてI
CP発光分析を行った。なお、ナトリウム及びカリウム
はフレーム炎光法で分析した。
1-3) Content of Metal Impurities Hydrofluoric acid was added to 2.5 g of the sample to heat it to dry it, and then water was added to make 50 ml. Using this aqueous solution I
CP emission analysis was performed. In addition, sodium and potassium were analyzed by the flame flame method.

【0074】1−4)固体Si−NMR測定 Bruker社製固体NMR装置(「MSL300」)
を使用するとともに、共鳴周波数59.2MHz(7.
05テスラ)、7mmのサンプルチューブを使用し、C
P/MAS(Cross Polarization / Magic Angle Spinn
ing)プローブの条件で測定した。具体的な測定条件を
下の表1に示す。
1-4) Solid-state Si-NMR measurement Solid-state NMR apparatus manufactured by Bruker ("MSL300")
And a resonance frequency of 59.2 MHz (7.
05 Tesla), using a 7 mm sample tube, C
P / MAS (Cross Polarization / Magic Angle Spinn
ing) was measured under the conditions of the probe. Specific measurement conditions are shown in Table 1 below.

【0075】[0075]

【表1】 [Table 1]

【0076】測定データの解析(Q4,Q3ピーク位置の
決定)は、ピーク分割によって各ピークを抽出する方法
で行なう。具体的には、ガウス関数を使用した波形分離
解析を行なう。この解析には、サーモガラテック(Ther
mogalatic)社製の波形処理ソフト「GRAMS38
6」を使用することが出来る。この様にピーク分割によ
り求めたQ4,Q3の各ピーク面積を用い、その比(Q4
/Q3)を求めた。
The analysis of the measurement data (determination of Q 4 and Q 3 peak positions) is carried out by a method of extracting each peak by dividing the peaks. Specifically, waveform separation analysis using a Gaussian function is performed. For this analysis, Thermo Galatec (Ther
mogalatic) waveform processing software "GRAMS38"
6 "can be used. Using the peak areas of Q 4 and Q 3 thus obtained by peak division, the ratio (Q 4
/ Q 3) was determined.

【0077】1−5)シリカの水中熱安定性試験 試料に純水を加えて40重量%のスラリーを調製した。
容積60mlのステンレススチール製のミクロボンベ
に、上記で調製したスラリー約40mlを入れて密封
し、280±1℃のオイルバス中に3日間浸漬した。ミ
クロボンベからスラリーの一部を抜出し、5A濾紙で濾
過した。濾滓は100℃で5時間真空乾燥した後、残っ
た試料の比表面積を測定した。
1-5) Thermal stability test of silica in water Pure water was added to a sample to prepare a 40 wt% slurry.
About 40 ml of the slurry prepared above was placed in a stainless steel micro bomb having a volume of 60 ml, sealed, and immersed in an oil bath at 280 ± 1 ° C. for 3 days. A part of the slurry was extracted from the micro bomb and filtered through 5A filter paper. The filter cake was vacuum dried at 100 ° C. for 5 hours, and then the specific surface area of the remaining sample was measured.

【0078】(2) シリカの製造、評価 実施例I−1〜I−3:ガラス製で、上部に大気開放の水
冷コンデンサが取り付けてある5Lセパラブルフラスコ
(ジャケット付き)に、純水1000gを仕込んだ。攪
拌翼先端速度が2.5m/sになるような攪拌速度で撹
拌しながら、これにテトラメトキシシラン1400gを
3分間かけて仕込んだ。水/テトラメトキシシランのモ
ル比は約6である。セパラブルフラスコのジャケットに
は50℃の温水を通水した。引き続き撹拌を継続し、内
容物が沸点に到達した時点で、撹拌を停止した。引き続
き約0.5時間、ジャケットに50℃の温水を通水して
生成したゾルをゲル化させた。その後、速やかにゲルを
取り出し、目開き600ミクロンのナイロン製網を通し
てゲルを粉砕し、粉体状のウェットゲル(シリカヒドロ
ゲル)を得た。このヒドロゲル450gと純水450g
を1Lのガラス製オートクレーブに仕込み、実施例I−
1については130℃×3Hr、実施例I−2について
は150℃×3Hr、実施例I−3については200℃
×3Hrの条件で、それぞれ水熱処理を実施した。所定
時間水熱処理した後、No.5A濾紙で濾過し、得られ
たシリカを水洗することなく100℃で恒量となるまで
減圧乾燥して、それぞれ実施例I−1〜I−3のシリカと
した。
(2) Production and Evaluation of Silica Examples I-1 to I-3: A 5 L separable flask (with a jacket) made of glass and equipped with a water-cooled condenser open to the atmosphere was charged with 1000 g of pure water. I prepared it. While stirring at a stirring speed such that the stirring blade tip speed was 2.5 m / s, 1400 g of tetramethoxysilane was charged over 3 minutes. The water / tetramethoxysilane molar ratio is about 6. Hot water at 50 ° C was passed through the jacket of the separable flask. The stirring was continued, and when the contents reached the boiling point, the stirring was stopped. Subsequently, warm water of 50 ° C. was passed through the jacket for about 0.5 hours to gelate the sol produced. Then, the gel was immediately taken out, and the gel was crushed through a nylon net having an opening of 600 microns to obtain a powdery wet gel (silica hydrogel). 450g of this hydrogel and 450g of pure water
Was charged into a 1 L glass autoclave, and Example I-
130 ° C. × 3 Hr for Example 1, 150 ° C. × 3 Hr for Example I-2, and 200 ° C. for Example I-3
Hydrothermal treatment was carried out under the condition of × 3Hr. After hydrothermal treatment for a predetermined time, No. The silica was filtered with 5A filter paper, and the obtained silica was dried under reduced pressure at 100 ° C. to a constant weight without washing with water to obtain silica of Examples I-1 to I-3.

【0079】実施例I−4:上記実施例I−1〜I−3と
同じ条件にてヒドロゲルを製造した。得られたヒドロゲ
ル450gと0.56%アンモニア水450gを1Lオ
ートクレーブに仕込み、60℃×3Hrの条件で水熱処
理を実施した。所定時間水熱処理した後、No.5A濾
紙で濾過し、得られたシリカを水洗することなく100
℃で恒量となるまで減圧乾燥して、実施例I−4のシリ
カとした。
Example I-4: A hydrogel was produced under the same conditions as in Examples I-1 to I-3 above. 450 g of the obtained hydrogel and 450 g of 0.56% ammonia water were charged into a 1 L autoclave, and hydrothermal treatment was carried out under the condition of 60 ° C. × 3 Hr. After hydrothermal treatment for a predetermined time, No. The silica obtained by filtering with 5A filter paper is washed with 100% water.
It was dried under reduced pressure at 0 ° C. until a constant weight was obtained to obtain silica of Example I-4.

【0080】実施例I−5:6リッターのSUS316
製オートクレーブを用い、160℃×3Hrの条件で水
熱処理した以外は、実施例I−1と同様にしてシリカを
得た。得られたシリカの平均粒径は、331μmであっ
た。このシリカを、ホソカワミクロン社製100AFG
型粉砕機を使用し、ジェットミル粉砕を26分間行った
ところ、シリカの平均粒径は5.3μmとなった。この
際の粉砕・分級等に関する条件は以下の通りである。 粉砕圧空量 :0.72 m3/min 空気圧力 :0.59 MPa ノズル径*本数:φ1.9 mm * 3本 分級機形式 :50 ATP 回転速度 :17800 rpm 集塵布 :バグフィルター 処理能力 :0.97 kg/h
Example I-5: 6 liters of SUS316
Silica was obtained in the same manner as in Example I-1 except that the autoclave was used and hydrothermal treatment was performed under the conditions of 160 ° C. × 3 Hr. The average particle size of the obtained silica was 331 μm. This silica, 100AFG made by Hosokawa Micron
When jet milling was carried out for 26 minutes using a mold pulverizer, the average particle diameter of silica was 5.3 μm. The conditions for crushing and classification at this time are as follows. Pulverizing air volume: 0.72 m 3 / min Air pressure: 0.59 MPa Nozzle diameter * Number: φ1.9 mm * 3 classifier type: 50 ATP rotation speed: 17800 rpm Dust collection cloth: Bag filter processing capacity: 0.97 kg / h

【0081】実施例I−6:目開き600ミクロン(μ
m)のナイロン製網を、目開き5mmのナイロン製網に
変えた以外は、実施例I−2と同様に行った。得られた
シリカの平均粒子径は2.8mm(=2800μm)で
あった。
Example I-6: Opening 600 μm (μ
The procedure of Example I-2 was repeated, except that the nylon net of m) was changed to a nylon net having an opening of 5 mm. The average particle size of the obtained silica was 2.8 mm (= 2800 μm).

【0082】得られた実施例I−1〜I−6のシリカの諸
物性を表2及び表4に示す(但し、実施例I−6につい
てはQ4ピークのケミカルシフトの実測値がないので表
2にのみ示す)。何れのシリカも粉末X線回折図には結
晶性のピークは出現しておらず、また、周期的構造によ
る低角度側(2θ≦5deg)のピークも認められな
い。なお、実施例I−1〜I−6のシリカの不純物金属含
有率は、実施例I−1〜I−6何れのシリカについても、
ナトリウム0.2ppm、カリウム0.1ppm、カル
シウム0.2ppmであり、その他の金属は検出されな
かった。
Various physical properties of the obtained silicas of Examples I-1 to I-6 are shown in Tables 2 and 4 (however, since there is no measured value of the chemical shift of the Q 4 peak in Example I-6. Only shown in Table 2). No crystallinity peak appears in the powder X-ray diffraction pattern of any of the silicas, and no peak on the low angle side (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure is recognized. In addition, as for the impurity metal content rate of the silica of Examples I-1 to I-6, for any of the silica of Examples I-1 to I-6,
Sodium was 0.2 ppm, potassium was 0.1 ppm, calcium was 0.2 ppm, and other metals were not detected.

【0083】また、図2に、実施例I−1〜I−5及び後
述する比較例I−1〜I−6のシリカについて、最頻細孔
径(Dmax)とQ4ピークのケミカルシフトの値(δ)と
の相関を表わすグラフを示す。図2に明らかなように、
実施例I−1〜I−5の何れのシリカについても、固体S
i−NMRのQ4ピークのケミカルシフトの値(図2の
グラフ中、系列1としてプロットされた値)は、上記式
(I)の左辺(−0.0705×(Dmax)−110.
36)より計算される値(図2のグラフ中、黒線分で表
わされる値)と比べて、より小なる領域にあった。
Further, in FIG. 2, the most frequent pore diameter (D max ) and the chemical shift of the Q 4 peak of silica of Examples I-1 to I-5 and Comparative Examples I-1 to I-6 described later are shown. The graph showing the correlation with the value (δ) is shown. As can be seen in Figure 2,
For any of the silicas of Examples I-1 to I-5, solid S
The value of the chemical shift of the Q 4 peak of i-NMR (the value plotted as series 1 in the graph of FIG. 2) is the left side of the above formula (I) (−0.0705 × (D max ) −110.
36), which was in a smaller region than the value calculated (value represented by a black line segment in the graph of FIG. 2).

【0084】なお、実施例I−5にて得られた、平均粒
径5.3μmのシリカは、上述した物性値から明らかな
通り、粒径が小さいにもかかわらずシャープな細孔径分
布と高い細孔容積を有するので、吸湿性能に優れ、各種
の材に調湿機能を有することが明らかである。そしてこ
のシリカは、例えば表面の平滑性を保ち、かつアンチブ
ロッキング性を求められるような各種フィルムのフィラ
ーとして、好適に使用することが出来る。
The silica having an average particle size of 5.3 μm obtained in Example I-5 has a sharp pore size distribution and a high distribution even though the particle size is small, as is clear from the above-mentioned physical properties. Since it has a pore volume, it is apparent that it has excellent moisture absorption performance and has a humidity control function for various materials. And this silica can be conveniently used as a filler of various films for which the smoothness of the surface is maintained and antiblocking property is required, for example.

【0085】また実施例I−6にて得られた、平均粒径
が500μmを超える大粒径シリカは、例えば触媒担体
や吸着材用として塔内に充填して使用した際に、圧力損
失を大幅に低減できるので、非常に好ましい。さらに、
実施例I−6で得られたシリカは、不純物が少なく純度
が高いので、経年劣化も抑えられ、触媒担体等としての
寿命の伸長が可能である。またこのシリカは、高純度で
シャープな細孔分布を有しているので、目的の化合物の
みを高選択的に吸着除去する能力がある上に、食品や医
薬の分野でも好適に使用することが出来る。
The large particle size silica having an average particle size of more than 500 μm obtained in Example I-6 has a pressure loss when used by being packed in a column for use as a catalyst carrier or an adsorbent. It is very preferable because it can be greatly reduced. further,
Since the silica obtained in Example I-6 has few impurities and high purity, deterioration over time can be suppressed and the life as a catalyst carrier or the like can be extended. Further, since this silica has a high purity and a sharp pore distribution, it has the ability to adsorb and remove only the target compound with high selectivity, and it can also be suitably used in the fields of food and medicine. I can.

【0086】比較例I−1〜I−6として、以下のシリカ
を用意した。 比較例I−1:富士シリシア化学(株)製の触媒担体用
シリカ CARIACT G−3 を用いた。 比較例I−2:富士シリシア化学(株)製の触媒担体用
シリカ CARIACT G−6 を用いた。 比較例I−3:富士シリシア化学(株)製の触媒担体用
シリカ CARIACT G−10(Lot No. 703091)を
用いた。 比較例I−4:富士シリシア化学(株)製の触媒担体用
シリカ CARIACT G−10(Lot No. C-OO0901
4)を用いた。 比較例I−5:富士シリシア化学(株)製の触媒担体用
シリカ CARIACT Q−15を用いた。 比較例I−6:水澤化学工業(株)製 Mizukaso
rb C−1 を用いた。
The following silicas were prepared as Comparative Examples I-1 to I-6. Comparative Example I-1: Silica CARIACT G-3 for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. was used. Comparative Example I-2: Cariact G-6, a silica for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., was used. Comparative Example I-3: Cariact G-10 (Lot No. 703091), a silica for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., was used. Comparative Example I-4: Silica for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. CARIACT G-10 (Lot No. C-OO0901)
4) was used. Comparative example I-5: Silica CARIACT Q-15 for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. was used. Comparative Example I-6: Mizusuka Chemical Co., Ltd. Mizukaso
rb C-1 was used.

【0087】以上の比較例I−1〜I−6のシリカの諸物
性を、下記の表3及び4に示す。比較例I−1〜I−6の
シリカの全てにつき、粉末X線回折図には結晶性のピー
クは出現しておらず、また、周期的構造による低角度側
のピークも認められない。さらに、不純物金属含有率を
測定したところ、各々下記表に示す通りとなり、比較例
I−2〜I−6のシリカは実施例I−1〜I−6のシリカよ
り不純物金属の含有量が多かった。また、図2に明らか
なように、比較例I−1〜I−6のシリカの全てについ
て、固体Si−NMRのQ4ピークのケミカルシフトの
値(図2のグラフ中、系列2としてプロットされた値)
は、上記式(I)の左辺より計算される値(図2のグラ
フ中、黒線分で示される値)と比べて、より大なる領域
にあることから、その構造は実施例I−1〜I−5のシリ
カと比べてひずみが多く、物性変化しやすいものと思わ
れる。
Physical properties of the silicas of Comparative Examples I-1 to I-6 described above are shown in Tables 3 and 4 below. With respect to all of the silicas of Comparative Examples I-1 to I-6, no crystalline peak appeared in the powder X-ray diffraction pattern, and no peak on the low angle side due to the periodic structure was observed. Furthermore, when the impurity metal contents were measured, the results were as shown in the table below.
The silicas of I-2 to I-6 contained more impurities than the silicas of Examples I-1 to I-6. Further, as is clear from FIG. 2, for all of the silicas of Comparative Examples I-1 to I-6, the chemical shift values of the Q 4 peak of solid Si-NMR (in the graph of FIG. 2, plotted as series 2). Value)
Is in a larger region than the value calculated from the left side of the above formula (I) (the value indicated by the black line segment in the graph of FIG. 2), the structure is similar to that of Example I-1. It seems that the strain is larger than that of the silica of ~ I-5 and the physical properties are likely to change.

【0088】また、実施例I−1〜I−6、比較例I−1
〜I−6のシリカを試料として、上述の条件で水中熱安
定性試験を行ない、比表面積を測定した結果を表2及び
表3に示す。実施例I−1〜I−6のシリカは、比較例I
−1〜I−6のシリカに比べて、比表面積の減少が少な
く、水熱安定性に優れていた。
Further, Examples I-1 to I-6 and Comparative Example I-1
Tables 2 and 3 show the results of measuring the specific surface area of the silica of Nos. 1 to 6 as a sample and conducting a thermal stability test in water under the above conditions. The silicas of Examples I-1 to I-6 are the same as Comparative Example I.
Compared with the silicas of -1 to I-6, the reduction of the specific surface area was small and the hydrothermal stability was excellent.

【0089】[0089]

【表2】 [Table 2]

【0090】[0090]

【表3】 [Table 3]

【0091】[0091]

【表4】 [Table 4]

【0092】[C]実施例・比較例群II: (1)シリカの分析方法:実施例・比較例群Iと同様の
条件で行なった。さらに、以下のようにシリカの耐熱性
試験を行なった。 シリカの耐熱性試験:試料5gを石英ビーカーに入れ、
電気炉中、空気雰囲気下にて200℃/時間で1000
℃まで昇温させて1時間保持した後、直ちにビーカーを
室温に取り出し、放冷した。この試料につきBET法で
比表面積を測定した。
[C] Example / Comparative Example Group II: (1) Silica Analysis Method: The same conditions as in Example / Comparative Example Group I were used. Furthermore, the heat resistance test of silica was conducted as follows. Heat resistance test of silica: 5g of sample was placed in a quartz beaker,
1000 at 200 ° C / hour in an electric furnace in an air atmosphere
After raising the temperature to 0 ° C. and holding for 1 hour, the beaker was immediately taken out to room temperature and allowed to cool. The specific surface area of this sample was measured by the BET method.

【0093】(2)シリカの製造及び評価: 実施例II−1:上部に大気開放の水冷コンデンサが具備
された5Lセパラブルフラスコ(ジャケット付き)に、
純水1000gを仕込んだ。攪拌翼先端速度2.5m/
sで撹拌しながら、これにテトラメトキシシラン140
0gを1分間かけて仕込んだ。水/テトラメトキシシラ
ンのモル比は約6である。セパラブルフラスコのジャケ
ットには50℃の温水を通水した。引き続き撹拌を継続
し、内容物の温度は60〜70℃に保持して暴走しない
様にした。引き続き、約0.5時間、ジャケットに50
℃の温水を通水して生成したゾルをゲル化させた。得ら
れたゲルの硬度は1.5MPaであった。
(2) Production and evaluation of silica: Example II-1: In a 5 L separable flask (with a jacket) equipped with a water-cooled condenser open to the atmosphere at the top,
1000 g of pure water was charged. Stirring blade tip speed 2.5m /
Tetramethoxysilane 140
0 g was charged over 1 minute. The water / tetramethoxysilane molar ratio is about 6. Hot water at 50 ° C was passed through the jacket of the separable flask. Then, stirring was continued and the temperature of the contents was kept at 60 to 70 ° C to prevent runaway. Continue to wear a jacket for about 0.5 hours
The sol produced by passing warm water at ℃ was gelled. The hardness of the obtained gel was 1.5 MPa.

【0094】その後、速やかにゲルを取り出し、目開き
600ミクロンのナイロン製網を通してゲルを粉砕し、
粉体状のウェットゲル(シリカヒドロゲル)を得た。こ
のヒドロゲル450gと純水450gを1Lのガラス製
オートクレーブに仕込み、130℃で3時間の条件で水
熱処理を行なった。その後、No.5A濾紙で濾過し、
濾滓を水洗することなく100℃で恒量となるまで減圧
乾燥した。得られたシリカの金属不純物濃度の測定結果
は、ナトリウム0.2ppm、カリウム0.1ppm、
カルシウム0.2ppmで、マグネシウム、アルミニウ
ム、チタン及びジルコニウムは検出されなかった。その
他の諸物性を表5に示す。
Then, the gel was immediately taken out, and the gel was crushed through a nylon net having an opening of 600 microns,
A powdery wet gel (silica hydrogel) was obtained. 450 g of this hydrogel and 450 g of pure water were charged into a 1 L glass autoclave and subjected to hydrothermal treatment at 130 ° C. for 3 hours. After that, No. Filter with 5A filter paper,
The filter cake was dried under reduced pressure at 100 ° C. to a constant weight without washing with water. The measurement result of the metal impurity concentration of the obtained silica is sodium 0.2 ppm, potassium 0.1 ppm,
At 0.2 ppm calcium no magnesium, aluminum, titanium or zirconium was detected. Table 5 shows other physical properties.

【0095】実施例II−2:実施例II−1において、テ
トラメトキシシランの仕込み時間を3分に変更した以外
は、実施例II−1と同様にしてシリカを得た。物性測定
の結果を表5に示す。
Example II-2: Silica was obtained in the same manner as in Example II-1, except that the charging time of tetramethoxysilane was changed to 3 minutes. Table 5 shows the results of measurement of physical properties.

【0096】比較例II−1:実施例II−1において、テ
トラメトキシシランの仕込み時間を30分に変更した以
外は、実施例II−1と同様にしてシリカを得た。物性測
定の結果を表5に示す。
Comparative Example II-1: Silica was obtained in the same manner as in Example II-1, except that the charging time of tetramethoxysilane was changed to 30 minutes. Table 5 shows the results of measurement of physical properties.

【0097】比較例II−2及びII−3 本発明のシリカと通常の市販シリカとの比較のため、通
常のシリカとして、富士シリシア化学(株)製の触媒担
体用シリカ「CARIACT Gシリーズ」の「G−
3」及び「G−6」(破砕状)を使用し、それぞれ、比
較例II−2及びII−3とした。また、因に、市販シリカ
(「G−6」)の金属不純物濃度の測定結果は、ナトリ
ウム170ppm、マグネシウム31ppm、アルミニ
ウム15ppm、カリウム23ppm、カルシウム16
0ppm、チタン260ppm、ジルコニウム44pp
mであった。その他の諸物性を表5に示す。
Comparative Examples II-2 and II-3 For comparison between the silica of the present invention and ordinary commercially available silica, an ordinary silica of "CARIACT G series" for catalyst support manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. was used. "G-
3 "and" G-6 "(crushed) were used as Comparative Examples II-2 and II-3, respectively. In addition, the measurement result of the metal impurity concentration of commercially available silica (“G-6”) is as follows: sodium 170 ppm, magnesium 31 ppm, aluminum 15 ppm, potassium 23 ppm, calcium 16
0ppm, 260ppm titanium, 44pp zirconium
It was m. Table 5 shows other physical properties.

【0098】[0098]

【表5】 [Table 5]

【0099】[0099]

【発明の効果】本発明の新規なシリカは、従来からのシ
リカと比較して、最頻直径(Dmax)が小さいことか
ら、吸着や吸収の性能に優れ、また、極めて生産性に優
れ、更に、その構造に歪みが少ないことから、耐熱性や
耐水性などにも優れている。
INDUSTRIAL APPLICABILITY Since the novel silica of the present invention has a smaller mode diameter (D max ) than conventional silica, it has excellent adsorption and absorption performances, and is extremely excellent in productivity. Furthermore, since the structure has little distortion, it is also excellent in heat resistance and water resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 シリカのヒドロゲルを、35℃、45℃及び
55℃の各温度で熟成させた場合の各熟成時間とその際
のヒドロゲルの破壊応力の関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between each aging time and the fracture stress of the hydrogel when the hydrogel of silica is aged at each temperature of 35 ° C., 45 ° C. and 55 ° C.

【図2】 本発明の実施例及び比較例のシリカについ
て、最頻細孔径(Dmax)とQ4ピークのケミカルシフト
の値(δ)との相関を表わすグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the correlation between the most frequent pore size (D max ) and the chemical shift value (δ) of the Q 4 peak for the silica of Examples and Comparative Examples of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船山 勝矢 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社内 Fターム(参考) 4G072 AA26 AA27 DD08 DD09 GG01 HH30 JJ11 MM01 PP17 RR05 RR19 TT01 TT08 TT09 UU11 UU17    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Katsuya Funayama             1000 Kamoshida-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Within Mitsubishi Chemical Corporation F-term (reference) 4G072 AA26 AA27 DD08 DD09 GG01                       HH30 JJ11 MM01 PP17 RR05                       RR19 TT01 TT08 TT09 UU11                       UU17

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 細孔の最頻直径(Dmax)が20nm以
下のシリカであって、 固体Si−NMRでのQ4ピークのケミカルシフトδ
(ppm)が下記式(I)を満足することを特徴とす
る、シリカ。 −0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・(I)
1. A silica having a mode diameter (D max ) of pores of 20 nm or less, which has a chemical shift δ of Q 4 peak in solid-state Si-NMR.
(Ppm) satisfies the following formula (I): silica. −0.0705 × (D max ) −110.36> δ (I)
【請求項2】 上記のQ4ピークのケミカルシフトδが
−111.00〜−112.00ppmの範囲に存在す
ることを特徴とする、請求項1記載のシリカ。
2. The silica according to claim 1, wherein the chemical shift δ of the Q 4 peak is in the range of -111.00 to -112.00 ppm.
【請求項3】 細孔容積が0.6〜1.6ml/gであ
ることを特徴とする、請求項1又は2に記載のシリカ。
3. Silica according to claim 1 or 2, characterized in that the pore volume is between 0.6 and 1.6 ml / g.
【請求項4】 該細孔容積が0.7〜1.6ml/gで
あることを特徴とする、請求項3記載のシリカ。
4. The silica according to claim 3, wherein the pore volume is 0.7 to 1.6 ml / g.
【請求項5】 比表面積が200〜1000m2/gで
あることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記
載のシリカ。
5. Silica according to claim 1, characterized in that it has a specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g.
【請求項6】 該比表面積が300〜900m2/gで
あることを特徴とする、請求項5記載のシリカ。
6. The silica according to claim 5, wherein the specific surface area is 300 to 900 m 2 / g.
【請求項7】 直径がDmax±20%の範囲内にある細
孔の総容積が、全細孔の総容積の50%以上であること
を特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載のシリ
カ。
7. The total volume of pores having a diameter within a range of D max ± 20% is 50% or more of the total volume of all pores, and the total volume is 50% or more. The silica according to item 1.
【請求項8】 直径がDmax±20%以内の細孔の総容
積が、上記の全細孔の総容積の60%以上であることを
特徴とする、請求項7記載のシリカ。
8. The silica according to claim 7, wherein the total volume of pores having a diameter within D max ± 20% is 60% or more of the total volume of all the pores.
【請求項9】 金属不純物の総含有率が100ppm以
下であることを特徴とする、請求項1〜8の何れか一項
に記載のシリカ。
9. The silica according to claim 1, wherein the total content of metal impurities is 100 ppm or less.
【請求項10】 アルカリ金属及びアルカリ土類金属か
らなる群に属する元素の総含有率が、100ppm以下
であることを特徴とする、請求項1〜9の何れか一項に
記載のシリカ。
10. The silica according to claim 1, wherein the total content of elements belonging to the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals is 100 ppm or less.
【請求項11】 最頻直径(Dmax)における微分細孔
容積が、2〜20ml/gであることを特徴とする、請
求項1〜10の何れか一項に記載のシリカ。
11. Silica according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the differential pore volume at the modal diameter (D max ) is 2 to 20 ml / g.
【請求項12】 固体Si−NMR測定におけるQ4
3ピークの値が1.3以上であることを特徴とする、
請求項1〜11の何れか一項に記載のシリカ。
12. Q 4 / in solid-state Si-NMR measurement
The value of the Q 3 peak is 1.3 or more,
Silica according to any one of claims 1 to 11.
【請求項13】 平均粒径が50μm以下であることを
特徴とする、請求項1〜12の何れか一項に記載のシリ
カ。
13. The silica according to claim 1, wherein the average particle size is 50 μm or less.
【請求項14】 平均粒径が500μm以上であること
を特徴とする、請求項1〜12の何れか一項に記載のシ
リカ。
14. The silica according to claim 1, wherein the silica has an average particle diameter of 500 μm or more.
【請求項15】 シリコンアルコキシドを加水分解する
工程を経て製造されることを特徴とする、請求項1〜1
4の何れか一項に記載のシリカ。
15. The method according to claim 1, wherein the silicon alkoxide is produced through a step of hydrolyzing a silicon alkoxide.
The silica according to any one of 4 above.
【請求項16】 シリコンアルコキシドを加水分解する
と共に得られたシリカヒドロゾルを縮合してシリカヒド
ロゲルを形成する加水分解・縮合工程と、該加水分解・
縮合工程に引き続きシリカヒドロゲルを熟成することな
く水熱処理する物性調節工程とを備えた方法で製造され
ることを特徴とする、請求項15記載のシリカ。
16. A hydrolysis / condensation step of hydrolyzing a silicon alkoxide and condensing the obtained silica hydrosol to form a silica hydrogel, and the hydrolysis / condensation step.
The silica according to claim 15, which is produced by a method comprising a condensation step and a physical property adjusting step of hydrothermally treating the silica hydrogel without aging.
【請求項17】 該加水分解・縮合工程が触媒の不存在
下に行なわれることを特徴とする、請求項16記載のシ
リカ。
17. The silica according to claim 16, wherein the hydrolysis / condensation step is carried out in the absence of a catalyst.
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