JP2004107140A - Zeolite molded product and its manufacturing process - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost zeolite molded product obtained from a reaction mixture containing zeolite, a plasticizer and a binder, and its manufacturing process. <P>SOLUTION: The zeolite molded product is obtained from the reaction mixture containing zeolite, the plasticizer and the binder. Here, the binder is a silanol group-containing polysiloxane represented by the formula: R<SP>1</SP><SB>m</SB>Si(OH)<SB>p</SB>(OR<SP>2</SP>)<SB>q</SB>O<SB>(4-m-p-q)/2</SB>(wherein R<SP>1</SP>is a 1-20C (un)substituted monovalent hydrocarbon group; R<SP>2</SP>is a 1-6C alkyl group or a 2-6C alkenyl or acyl group; and m, p and q are each a number satisfying 0.5≤m≤1.8, 0<p≤2.0, 0≤q≤0.5, 0<p+q≤2.0 and 0.5≤m+p+q≤3.3). The obtained zeolite molded product shows high compressive strength, even when baked at a low temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼオライト、可塑剤及びバインダーを含有する反応混合物から得られるゼオライト成形体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ゼオライトは、特定の細孔構造を有する結晶性、微孔質物質である。このゼオライトはバルク形態の固定床の形で工業的に用いられ、例えば、気体乾燥、廃空気流からの揮発性炭化水素の除去及び炭化水素留分の分離等に多様に応用されている。
【0003】
ゼオライトをバルク形態の固定床の形で使用する場合、とりわけ操作中に摩食されたものが生じるという欠点がある。このホコリ状の摩食物質によって、下流側に配置された備品や装置が害され、また、気体が貫流する際に、バルク形態の固定床は、ゼオライト系ハニカム状体と比較して圧力変動が生じ、圧力損失が著しく大きい。
【0004】
一方、ゼオライト粉末を成形体へ成形する際、成形用組成物に塑性を与えるために、配合工程において組成物にある種の添加剤を加える必要がある。次いで、押出成形等により成形品を得た後、成形品中の可塑剤を除去してできるだけ残留物が生じないようにする。これは、成形品に残留物が含まれると、たとえそれが少量であっても、成形体の吸着性や触媒特性等が低下するためである。
【0005】
また、寸法安定性に優れた成形体を得るためには、更に成形用組成物にバインダーを添加する必要がある。このバインダーは、焼成によって分解して固体の架橋を形成する。
【0006】
ゼオライト成形体を製造する方法として具体的には、例えばペンタシル系のゼオライトから硬い、耐破壊性触媒を製造する方法がある(例えば、特許文献1参照)。ここでは、バインダーとしてオルトケイ酸テトラメチルを5重量%使用し、可塑剤としてヒドロキシエチルセルロースを2重量%使用する。この混合物を混練した後、押出機へ移し、ストランドの形に成形される。こうして得られた成形体を乾燥した後、400〜800℃の温度で2時間焼成する。
【0007】
しかしながら、この方法でゼオライト成形体を製造する場合、高温で長時間焼成するため非常に価格集約的であるという欠点がある。また、成形用組成物の混合及び押出しが別個の工程で実施されることもその要因となる。更には、バインダーのオルトケイ酸テトラメチルは分子が小さいため、ペンタシル系ゼオライトの内部に沈積しブロックするため、ゼオライト成形体の吸着性及び触媒特性を害するという問題もある。
【0008】
また、主にシリカゾルをバインダーとして用いたゼオライトのモレキュラーシーブ成形体を製造する方法がある(例えば、特許文献2参照)。このシリカゾルに含まれるSiO粒子の比表面積は、BET法で測定して150〜400m/gである。更に、シリカゾルとケイ酸エチルとを混合した成形用組成物では、ケイ酸エチルはシリカゾルに対して少量添加する。この成形用組成物に滑剤を加えることで、精密にレオロジー調整ができるようになる。このようなモレキュラーシーブ成形体には、Yタイプ又はモルデナイトタイプのゼオライトが挙げられる。このモレキュラーシーブ成形体は、まず成形用組成物を混合し混練した後、第2工程の押出機へ移し、500〜800℃で焼成する。
【0009】
しかしながら、このモレキュラーシーブ成形体は、非常に高温で非連続的に製造されるため、成形体の製造コストが著しく高くなるという欠点がある。また、シリカゾルとケイ酸エチルとの混合物において、シリカゾルがコロイド状で存在するため、連続マトリックスを形成することができないという不具合もあった。更に、こうしたシリカゾルなどの固体バインダーは、液体状のバインダーと比較して分散性に劣り、更に滑剤を添加する必要があるためコスト高となる問題があった。
【0010】
更に、バインダーとしてアルキルアルコキシシランのオリゴマーを使用したゼオライト成形体がある(例えば、特許文献3参照)。これは液体のアルコキシシランオリゴマーを使用するため、連続法が採用でき、成型時の焼成温度も低くできる。しかしながら、基本的に反応混合物に水を加えて混合するため、アルコキシシランオリゴマーの加水分解によってアルコール等の可燃性物質が生成され、それによる引火等を防ぐため防爆仕様のラインにしなければならず、製造コストを押し上げる結果となる。また、副生するアルコールを乾燥除去する工程で、アルコールの急速な蒸発によりゼオライト成形体表面に気泡及び亀裂が生じ、成形体の変形や収縮がもたらされる場合があるため、極力副生成物の生じないバインダーが望まれていた。
【0011】
【特許文献1】
独国特許出願公開第3231498号明細書
【特許文献2】
独国特許出願公開第3738916号明細書
【特許文献3】
特表2002−509788号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、従来の問題点を回避し、低コストなゼオライト成形体及びその製造方法を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、シラノール基含有シロキサンオリゴマーをゼオライト成形体のバインダーとして使用することにより、反応混合物の成形性が改善され、機械的応力に対する安定性に優れた成形体が得られることを見出した。
【0014】
また、各種水系のシロキサンオリゴマーをバインダーとして使用することにより、より均質に処理ができ、副生するアルコール類も極めて少ないため、安全性が高く、収縮や変形のない良好な成形体が得られることを見出した。
【0015】
更に驚くべきことに、本発明の成形体は、300℃以下の温度、特に180〜280℃の温度での焼成で製造することができることを見出した。これは従来に比べて、はるかに低温であるにも拘わらず、本発明の成形体は高い圧縮強度を有するものであり、更に製造コストに関しても著しく低減することが可能であることを知見し、本発明をなすに至った。
【0016】
従って、本発明は、下記ゼオライト成形体及びその製造方法を提供する。
[I]ゼオライト、可塑剤及びバインダーを含有する反応混合物から得られるゼオライト成形体であって、バインダーが、下記平均組成式(1)
Si(OH)(OR(4−m−p−q)/2      (1)
(式中、Rは同一又は異種の炭素数1〜20の置換又は非置換の一価炭化水素基、Rは炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。m、p、qは0.5≦m≦1.8、0<p≦2.0、0≦q≦0.5、0<p+q≦2.0、0.5≦m+p+q≦3.3を満たす数である。)
で表されるシラノール基含有ポリシロキサンであることを特徴とするゼオライト成形体。
【0017】
[II]バインダーが、下記一般式(2)
Si(OR4−n                (2)
(式中、Rは前記の通りであり、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。nは0、1又は2である。)
で表される少なくとも1種の加水分解性シラン又はその部分加水分解物を加水分解することにより得られるシラノール基含有ポリシロキサンであることを特徴とする[I]記載のゼオライト成形体。
【0018】
[III]バインダーが、下記一般式(3)
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Yは窒素原子含有有機基であり、Rは炭素数1〜10の非置換一価炭化水素基、Rは前記の通りである。aは0又は1である。)
で表される窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物100重量部と、下記一般式(4)
Si(OR4−b                (4)
(式中、R、Rは前記の通りである。bは0、1又は2である。)
で表される加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物5〜200重量部とを加水分解することによって得られるポリシロキサンであることを特徴とする[II]記載のゼオライト成形体。
【0019】
[IV]バインダーが、下記平均組成式(5)
(ORSiO(4−c−d)/2           (5)
(式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表し、cは0.75〜1.5、dは0.2〜3で、かつ0.9<c+d<4を満足する正数である。)
で表される有機ケイ素化合物(C)100重量部と、下記一般式(3)
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Yは窒素原子含有有機基であり、Rは炭素数1〜10の非置換一価炭化水素基、Rは前記の通りである。aは0又は1である。)
で表される窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン又はその部分加水分解物(A)0.5〜49重量部とを有機酸又は無機酸の存在下で共加水分解縮合して得られるポリシロキサンであることを特徴とする[I]記載のゼオライト成形体。
【0020】
[V]上記反応混合物を押出成形した後、180〜280℃の温度でこの押出物を焼成することを特徴とするゼオライト成形体の製造方法。
【0021】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明は、ゼオライト、可塑剤及びバインダーを含む反応混合物から得られるゼオライト成形体である。
本発明に係るゼオライト成形体に用いるバインダーは、下記平均組成式(1)R Si(OH)(OR(4−m−p−q)/2      (1)
(式中、Rは同一又は異種の炭素数1〜20の置換又は非置換の一価炭化水素基、Rは炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。m、p、qは0.5≦m≦1.8、0<p≦2.0、0≦q≦0.5、0<p+q≦2.0、0.5≦m+p+q≦3.3を満たす数である。)
で表されるシラノール基含有ポリシロキサン(以下、バインダー[I]という)である。
【0022】
ここで、Rは炭素数1〜20、好ましくは1〜12の置換又は非置換の一価炭化水素基である。
【0023】
上記Rで示される置換又は非置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素等のハロゲン原子で置換したもの、例えばトリフルオロプロピル基、パーフルオロブチルエチル基、パーフルオロオクチルエチル基、3−クロロプロピル基、2−(クロロメチルフェニル)エチル基等;グリシジロキシ基、エポキシシクロヘキシル基等のエポキシ官能基で置換したもの、例えば
3−グリシジロキシプロピル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、5,6−エポキシヘキシル基、9,10−エポキシデシル基;メタクリル基、アクリル基等の(メタ)アクリル官能基で置換したもの、例えば3−(メタ)アクリロキシプロピル基、(メタ)アクリロキシメチル基、11−(メタ)アクリロキシウンデシル基等;アミノ基、アミノエチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジブチルアミノ基等のアミノ官能基で置換したもの、例えば3−アミノプロピル基、N−(2−アミノエチル)アミノプロピル基、3−(N−フェニルアミノ)プロピル基、3−ジブチルアミノプロピル基等;メルカプト基、テトラスルフィド基等の含硫黄官能基で置換したもの、例えば3−メルカプトプロピル基、2−(4−メルカプトメチルフェニル)エチル基等;ポリオキシアルキレンアルキルエーテル基等のアルキルエーテル官能基で置換したもの、例えばポリオキシエチレンオキシプロピル基等;カルボキシル基、スルフォニル基等のアニオン性基で置換したもの、例えば3−ヒドロキシカルボニルプロピル基等;第4級アンモニウム塩構造含有基等で置換したもの、例えば3−トリブチルアンモニウムプロピル基等が挙げられる。
【0024】
は炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。加水分解性基ORとして具体例には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基、イソプロペノキシ基、アセトキシ基などを挙げることができる。これらの中でも、加水分解・縮合反応性の点から、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基を用いるのが好ましい。m、p、qは、各々0.5≦m≦1.8、0<p≦2.0、0≦q≦0.5、0<p+q≦2.0を満たす数を表す。mが0.5未満では、Rの含有率が低く、硬化反応が早すぎてしまい、生成するゼオライト成形体にクラックが発生する。mが1.8を超えると、鎖状単位が多くなる結果、成形体の硬度が弱くなる。同様の理由から、より好ましくは0.6≦m≦1.5である。
【0025】
また、上記式(1)において、シラノール基は必須成分であるが、シラノール基の含有率を表すpが2.0を超えると、ポリシロキサン自体が不安定となる。好ましくは0.05≦p≦1.5、特に0.2≦p≦0.8である。
【0026】
シラノール基以外に架橋可能な加水分解性基ORが存在してもよいが、その存在量qは0.5以下でなければならない。qが0.5を超えると、水中で加水分解しやすく、系内に有機溶剤であるアルコールが多量副生する。好ましくは0≦q≦0.2である。また、架橋可能な置換基の総数を表すp+qは0<p+q≦2.0を満たしている必要がある。p+qが0であっては硬化せず、2.0を超えると分子が小さくなりすぎてしまう。好ましくは0.05≦p+q≦1.5、特に0.2≦p+q≦1.0である。
なお、m+p+qは、0.5≦m+p+q≦3.3、特には0.6≦m+p+q≦2.8である。
【0027】
また、このポリシロキサンの数平均分子量は、200〜5,000、特に500〜2,000が好ましい。
【0028】
この場合、上記バインダーとしては、下記一般式(2)
Si(OR4−n                (2)
(式中、Rは前記の通りであり、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。nは0、1又は2である。)
で表される少なくとも1種の加水分解性シラン又はその部分加水分解物を加水分解することにより得られるシラノール基含有ポリシロキサン(以下、バインダー[II]という)を使用することができる。
【0029】
特に、下記一般式(3)
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Yは窒素原子含有有機基であり、Rは炭素数1〜10の非置換一価炭化水素基、Rは前記の通りである。aは0又は1である。)
で表される窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物100重量部と、下記一般式(4)
Si(OR4−b                (4)
(式中、R、Rは前記の通りである。bは0、1又は2である。)
で表される加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物5〜200重量部とを加水分解することによって得られる水溶性ポリシロキサン(以下、バインダー[III]という)を使用することが好ましい。
【0030】
即ち、このようなオルガノポリシロキサンは、それ自体に水溶性が付与されたものであり、水に容易に溶解するためゼオライト成形体のバインダーとして使用すると、より均質に処理が可能であり、副生するアルコール類もないため収縮等の変形もなく良好な成形体を得ることができる。
【0031】
更に詳述すると、上記水溶性ポリシロキサンを得るために用いる窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)は、系を水溶性にするために用いられる成分で、下記一般式(3)で表されるものであり、その1種又は2種以上を適宜選定して用いられる。また、その部分加水分解物を用いることもできる。
【0032】
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Yは窒素原子含有有機基であり、Rは炭素数1〜10の非置換一価炭化水素基、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。aは0又は1である。)
【0033】
ここで、Rのアルキル基、アルケニル基、アシル基としては、Rで例示したものと同様である。Rの非置換の一価炭化水素基としては、炭素数1〜10、好ましくは1〜8であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、アリル基、5−ヘキセニル基、9−デセニル基等のアルケニル基、フェニル基等のアリール基などが例示されるが、この中でもメチル基、プロピル基、ヘキシル基、フェニル基が好ましい。
【0034】
また、Yは、窒素原子含有有機基であり、例えば下記式(6)〜(10)で示されるものが挙げられる。
【0035】
【化1】

Figure 2004107140
(式中、R、R、R10〜R17は水素原子又は炭素数1〜8の一価炭化水素基であり、RとR、R10とR11とR12、R13とR14、R15とR16とR17は互いに同一であっても異なっていてもよい。Rはハロゲン原子を示す。R、Rは炭素数1〜8の二価炭化水素基で、RとRは互いに同一であっても異なっていてもよい。pは0又は1〜3の整数である。)
【0036】
なお、炭素数1〜8の一価炭化水素基としては、アルキル基、アリール基等、Rで例示したものと同様のものが挙げられる。炭素数1〜8の二価炭化水素基としては、アルキレン基などが挙げられる。
【0037】
Yとして具体的には、下記式で示されるものを挙げることができる。
NCH−、H(CH)NCH−、HNCHCH−、H(CH)NCHCH−、HNCHCHCH−、H(CH)NCHCHCH−、(CHNCHCHCH−、HNCHCHHNCHCHCH−、H(CH)NCHCHHNCHCHCH−、(CHNCHCHHNCHCHCH−、HNCHCHHNCHCHHNCHCHCH−、H(CH)NCHCHHNCHCHHNCHCHCH−、Cl(CHCHCHCH−、Cl(CH(CCH)NCHCHCH−、
【化2】
Figure 2004107140
【0038】
これらの中で以下のものが好ましい。
NCHCHHNCHCHCH−、
【化3】
Figure 2004107140
【0039】
なお、式(3)において、aは0又は1である。
【0040】
上記式(3)の窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)としては、下記のものを例示することができる。
NCHSi(OCH、HNCHSi(OCHCH、HNCHSiCH(OCH、HNCHSiCH(OCHCH、HNCHCHSi(OCH、HNCHCHSi(OCHCH、HNCHCHSiCH(OCH、HNCHCHSiCH(OCHCH、HNCHCHCHSi(OCH、HNCHCHCHSi(OCHCH、HNCHCHCHSiCH(OCH、HNCHCHCHSiCH(OCHCH、H(CH)NCHCHCHSi(OCH、H(CH)NCHCHCHSi(OCHCH、H(CH)NCHCHCHSiCH(OCH、H(CH)NCHCHCHSiCH(OCHCH、(CHNCHCHCHSi(OCH、(CHNCHCHCHSi(OCHCH、Cl(CHCHCHCHSi(OCH、Cl(CHCHCHCHSi(OCHCH、Cl(CH(CCH)NCHCHCHSi(OCH、Cl(CH(CCH)NCHCHCHSi(OCHCH、HNCHCHHNCHCHCHSi(OCH、HNCHCHHNCHCHCHSi(OCHCH、HNCHCHHNCHCHCHSiCH(OCH、HNCHCHHNCHCHCHSiCH(OCHCH、HNCHCHHNCHCHHNCHCHCHSi(OCH、HNCHCHHNCHCHHNCHCHCHSi(OCHCH、HNCHCHHNCHCHHNCHCHCHSiCH(OCH、HNCHCHHNCHCHHNCHCHCHSiCH(OCHCH
【0041】
【化4】
Figure 2004107140
【0042】
【化5】
Figure 2004107140
【0043】
これらの中で特に好ましくは、HNCHCHHNCHCHCHSi(OCH、HNCHCHHNCHCHCHSi(OCHCHであり、これらの部分加水分解物を用いてもよい。
【0044】
一方、上記加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物と混合して用いられる加水分解性シラン(B)は、下記一般式(4)で表され、その1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その部分加水分解物を使用してもよい。
Si(OR4−b                (4)
ここで、R、Rは上記と同様である。bは0、1又は2である。
【0045】
この式(4)の加水分解性シラン(B)としては、下記のものを例示することができる。
Si(OCH、Si(OCHCH、Si(OCHCHCH、Si(OCHCHCHCH、CHSi(OCH、CHSi(OCHCH、CHSi(OCHCHCH、CHSi(OCHCHCHCH、(CHSi(OCH、(CHSi(OCHCH、(CHSi(OCHCHCH、(CHSi(OCHCHCHCH
【化6】
Figure 2004107140
【0046】
これらの中で特に好ましくは、Si(OCH、Si(OCHCH、CHSi(OCH、CHSi(OCHCH及びこれらの部分加水分解物である。
【0047】
上記窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物に式(4)の加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物を混合して用いる場合、その混合比は、窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物100重量部に対し加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物5〜200重量部の割合であり、より好ましくは加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物の量が10〜150重量部である。この量が200重量部を超えると液の安定性が悪化する場合がある。
【0048】
上記加水分解性シラン(A)、(B)又はそれらの部分加水分解物を用いて加水分解し、本発明のポリシロキサンを得る場合、溶媒は主として水を使用するが、必要に応じて、水と溶解する有機溶媒であるアルコール、エステル、ケトン、グリコール類を水に添加する形で用いることができる。有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、アセト酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、グリセリン、ジエチレングリコール等のグリコール類などを挙げることができる。
【0049】
溶媒の量は原料シラン100重量部に対して400〜5000重量部が好ましい。更に好ましくは1000〜3000重量部である。溶媒の量が400重量部より少ないと反応が進行しすぎ、系が均一にならない場合がある。また液の保存安定性も悪くなる場合がある。一方、5000重量部より多いと経済的に不利な場合が生じるおそれがある。
【0050】
また、溶媒中の水の量は、水/原料シランのモル比率で5〜50が好ましい。このモル比率が5より少ないと加水分解が完全に進行しにくく、液の安定性が悪化する場合がある。一方、50を超えると経済的に不利な場合が生じる。
【0051】
反応方法としては、(1)混合シランを水中あるいは加水分解に必要である以上の量の水を含む有機溶剤中に滴下する方法、(2)混合シランあるいは有機溶剤含有混合シラン中に水を滴下する方法、(3)加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物を水中あるいは加水分解に必要である以上の量の水を含む有機溶剤中に滴下し、その後、窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物を滴下する方法、(4)窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物を水中あるいは加水分解に必要である以上の量の水を含む有機溶剤中に滴下し、その後、加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物を滴下する方法などが挙げられるが、得られるポリシロキサンの安定性の点から、特に(1)の反応方法が好ましい。
【0052】
なお、ポリシロキサンは水溶液の形で得られるが、必要に応じて更に水を加えたり除去したりして、ポリシロキサン100重量部に対して水10〜2,000重量部、好ましくは10〜1,000重量部の比率に調整することにより、ポリシロキサン水溶液を形成することが好ましい。この場合、水の量が10重量部より少ないとポリシロキサン自体の保存安定性が悪化する場合がある。また、2,000重量部より多いとポリシロキサンを加える量が多くなってしまい、コスト的に好ましくない。
【0053】
なお、この水溶性ポリシロキサンの数平均分子量は、200〜3,000、特に500〜2,000であることが好ましい。
【0054】
また、バインダー[IV]として、下記平均組成式(5)
(ORSiO(4−c−d)/2           (5)
(式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、Rは前記の通りである。cは0.75〜1.5、dは0.2〜3で、かつ0.9<c+d<4を満足する正数である。)
で表される有機ケイ素化合物(C)100重量部と、下記一般式(3)
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Y、R、R、aは前記の通りである。)
で表される窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン又はその部分加水分解物(A)0.5〜49重量部とを有機酸又は無機酸の存在下で共加水分解縮合して得られるポリシロキサン自体も水溶性が付与されたものであり水に容易に溶解するため、ゼオライト成形体のバインダーとして使用するとより均質に処理が可能であり、副生するアルコール類も限りなく少ないため収縮等の変形もなく良好な成形体を得ることができる。
【0055】
ここで、式(5)において、Rは上述したものと同様である。Rは炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基である。具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等が挙げられ、特にメチル基が好ましい。
【0056】
上記式(5)のオルガノオキシ基含有シロキサンは、例えば具体例として、
CHSi(OCH、CHSi(OC、CHSi(OCH(CH、CHCHSi(OCH、CHCHSi(OC、CHCHSi(OCH(CH、CSi(OCH、CSi(OC、CSi(OCH(CH、CSi(OCH、CSi(OC、CSi(OCH(CH、C11Si(OCH、C11Si(OC、C11Si(OCH(CH、C13Si(OCH、C13Si(OC、C13Si(OCH(CH等のアルコキシ基含有シロキサンを部分加水分解縮合することにより得ることができる。
これらは単独で加水分解縮合させても2種類以上の混合物を加水分解縮合させてもよいし、混合シランの部分加水分解物を使用してもよい。
【0057】
この場合の部分加水分解物のケイ素原子の数は2〜10、特に2〜4であることが好ましい。更に(C)成分としては、水中で炭素原子数1〜6のアルキルトリクロロシランとメタノール又はエタノールとの反応により得られるものでもよい。この場合もケイ素原子数が2〜6、特に2〜4であることが好ましく、また、25℃で300mm/s以下の粘度を有しているものが好ましく、特に1〜100mm/sの粘度を有するものが好適である。
【0058】
また、式(3)の窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)は、前記した通りである。
【0059】
このような上記式(3)の窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シランの具体例としては、HN(CHSi(OCH、HN(CHSi(OCHCH、HN(CHSi(OCH、HN(CHSi(OCHCH、CHNH(CHSi(OCH、CHNH(CHSi(OCHCH、CHNH(CHSi(OCH、CHNH(CHSi(OCHCH、HN(CHNH(CHSi(OCH、HN(CHNH(CHSi(OCHCH、CHNH(CHNH(CHSi(OCH、CHNH(CHNH(CHSi(OCHCH、CNH(CHNH(CHSi(OCH、CNH(CHNH(CHSi(OCHCH、HN(CHSiCH(OCH、HN(CHSiCH(OCHCH、HN(CHSiCH(OCH、HN(CHSiCH(OCHCH、CHNH(CHSiCH(OCH、CHNH(CHSiCH(OCHCH、CHNH(CHSiCH(OCH、CHNH(CHSiCH(OCHCH、HN(CHNH(CHSiCH(OCH、HN(CHNH(CHSiCH(OCHCH、CHNH(CHNH(CHSiCH(OCH、CHNH(CHNH(CHSiCH(OCHCH、CNH(CHNH(CHSiCH(OCH、CNH(CHNH(CHSiCH(OCHCH等が挙げられる。
【0060】
これらの中で、特に、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が好適に用いられる。
【0061】
上記(C)及び(A)成分の使用割合は、(C)成分100重量部に対して(A)成分0.5〜49重量部、好ましくは5〜20重量部である。(A)成分が0.5重量部未満であると水溶性が弱くなり、水溶液にした時の安定性が悪くなる場合がある。また、(A)成分が49重量部を超えるとコスト的に不利になるおそれがある。
【0062】
モル換算としては、(C)成分のSi原子1モルに対し(A)成分のSi原子が0.01〜0.3モル、特に0.05〜0.2モルとなるように用いることが好ましい。
【0063】
これら(C)及び(A)成分を用いて水溶性ポリシロキサンを製造するには、有機酸又は無機酸の存在下で共加水分解させればよい。この場合、最初に(C)成分を有機酸あるいは無機酸の存在下で加水分解し、この(C)成分の加水分解物と(A)成分を混合し、有機酸あるいは無機酸の存在下、更に加水分解させることが好ましい。
【0064】
まず、(C)成分を加水分解する際に使用される有機酸及び無機酸としては、例えば塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、シュウ酸及びマレイン酸などから選ばれる少なくとも1種の酸が用いられるが、特に酢酸、プロピオン酸が好適である。この酸の使用量は、(C)成分100重量部に対して2〜40重量部、特に3〜15重量部が好適である。この酸の使用量が少なすぎると加水分解の進行が遅く、また、組成物の水溶液の安定性が悪化することがある。
【0065】
加水分解の際は適度に溶剤で希釈した状態で行うのが好ましい。溶剤としては、アルコール系溶剤が好適であり、特にメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、第三ブチルアルコールが好適である。この溶剤の使用量は、(C)成分100重量部に対して50〜300重量部、特に70〜200重量部が好ましい。溶剤の使用量が50重量部より少ないと、縮合が進行しすぎる場合があり、また、300重量部を超えると、加水分解に時間がかかることがある。
【0066】
また、(C)成分を加水分解させるために加える水量は、(C)成分1モルに対し0.5〜4モル量、特に1〜3モル量が好適である。加える水量が0.5モル量より少ないとアルコキシ基が多く残存してしまう場合があり、4モル量を超えると縮合が進行しすぎる場合がある。(C)成分を加水分解させる際の反応条件は、反応温度10〜40℃、特に20〜30℃が好ましく、反応時間は1〜3時間で加水分解反応させるのがよい。
【0067】
このようにして得られた(C)成分の加水分解物と(A)成分とを反応させる。なお、反応条件は、反応温度60〜100℃、反応時間1〜3時間が好ましい。反応終了後は、溶剤の沸点以上まで温度を上げ、アルコール溶剤を留去させる。この場合、系内の全アルコール(反応溶剤としてのアルコール、副生成物としてのアルコール)の含有量を30重量%以下、特に10重量%以下となるように留去させることが好ましい。アルコールが多く含まれていると、水で希釈した場合、白濁したりゲル化したりすることがあり、保存安定性も低下することがある。上記方法で製造できるポリシロキサンは、25℃における粘度が5〜2,000mm/s、特に50〜500mm/sであることが好ましい。粘度が高すぎると作業性や保存安定性が低下したり、水への溶解性が低下することがある。
【0068】
このようにして得られた水溶性ポリシロキサンを有効成分として好ましくは0.1〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%を水に均一混合した水溶性ポリシロキサン溶液をバインダーとして用いることが望ましい。この時、水溶性ポリシロキサンの濃度が0.1重量%より少ないと処理効率が悪くなる場合がある。また20重量%より多いとコスト的に不利であり、水溶液安定性も悪くなる場合がある。
【0069】
なお、この水溶性ポリシロキサンの数平均分子量は、200〜5,000、特に500〜2,000であることが好ましい。
【0070】
本発明のゼオライト成形体は、上述したように、上記バインダー[I]、[II]、[III]又は[IV]と、ゼオライトと、可塑剤とを含む反応混合物から得られるものであるが、この場合、本発明に使用されるゼオライトは、ゼオライト3A、ゼオライト4A、ゼオライト5A及びゼオライトX並びにこれらの任意の混合物から選ばれるものを使用することが好ましい。
【0071】
本発明で用いられる可塑剤は水に可溶なものであり、可塑剤としては、メチルセルロース等のセルロースエーテル、ポリサッカライド、ポリビニルアルコール、澱粉、又はこれらを任意に混合したものを用いることができる。
【0072】
更に、必要により、滑剤としてワックスエマルジョン及び/又は脂肪酸混合物を反応混合物に添加して、レオロジー調節を行うこともできる。
【0073】
本発明の成形体を製造するための反応混合物は、全反応混合物に対して1〜35重量%の含量のバインダー、40〜90重量%の含量のゼオライト及び5〜40重量%の含量の可塑剤を含むことが好ましい。これにより吸着、触媒及び機械的性質に優れた成形体を得ることができる。
【0074】
この場合、上記バインダー[I]、[II]を用いる際は、2〜25重量%、特に5〜20重量%とすることが好ましく、これにより成形中に最適の変形特性を得ることができ、また最大の圧縮強度値を達成した成形体を得ることができる。また、バインダー[III]、[IV]を用いる場合は、10〜35重量%、特に15〜30重量%が好ましい。少なすぎると処理効率が悪くなり、多すぎると水溶液の安定性が悪くなるおそれがある。
【0075】
また、ゼオライトのより好ましい使用量は、40〜60重量%であり、可塑剤のより好ましい使用量は5〜15重量%である。
【0076】
ここで、本発明の成形体を製造するための反応混合物は、例えば、水及び可塑剤としてメチルセルロースを含む場合、可塑剤の含有量が少ないと押出機により成形される押出物は寸法安定性に劣るおそれがある。400セル/インチ(約62セル/cm)を備えた本発明による四方形のハニカム状成形体の押出成形の場合、水の添加量に対して約10重量%以上、更に好ましくは約15重量%以上のメチルセルロースを含有する。これにより、流量限度が増大し、押出物の吸入圧力損失が著しく低減され、寸法安定性に優れた押出物が得られる。その結果、ダイスに沿った圧力低下が小さくなり、押出機における背圧長が減少する。そのため、押出機スクリュウの圧力蓄積帯域への剪断力がより少なくなり、熱の放散が少なく、反応混合物の加熱が回避される。
【0077】
なお、水の配合量は、0〜54重量%、好ましくは5〜40重量%、特に10〜35重量%である。
【0078】
また、上述したように、ワックスエマルジョン及び/又は脂肪酸混合物を滑剤として配合し得るが、その配合量は0〜20重量%、特に0〜10重量%である。この場合、上記バインダー[I]、[II]は、同時に滑剤としても作用し、これらバインダー[I]、[II]を用いた反応混合物は、製造プロセス中の流動限度及び吸気圧力損失が低く、反応混合物の成形性が著しく改善され、更に滑剤を添加する必要がない。
【0079】
本発明の、ゼオライト、可塑剤及びバインダーを含む反応混合物のゼオライト成形体は下記の工程により製造される。
第1工程:ゼオライト、可塑剤及びバインダーの反応混合物の調製
第2工程:反応混合物の押出成形
第3工程:180〜280℃の温度における押出物の焼成
【0080】
本発明の製造方法の実質的利点は、焼成が約180〜280℃の温度範囲内で実施されることである。市販のバルク形態のゼオライトの固定床及び先行文献に記載された成形体はいずれも、少なくとも400℃以上、一般的には500〜700℃の温度で焼成される。これらは焼成温度が高温なため、バルク品や成形体を製造する時に非常に大きなエネルギーを消費する。一方、本発明の製造方法では、このような高温度下で焼成する必要がないため、成形体の製造コストを著しく低減し得る。また、バインダーであるポリシロキサン中のアルコキシ基も少ないことから、反応により副生する引火性のアルコールが実質的にないため、防爆性の装置などの使用する必要がなく、更にコストの低減が可能となったものである。上記温度範囲で焼成された本発明の成形体は、優れた機械的及び吸着特性をも有する。
【0081】
本発明の製造方法の第1工程及び第2工程は連続的に行うのが好ましい。即ち、各成分の配合及び成形用組成物の成形を連続的に一工程で行う。押出成形は、単軸又は2軸スクリュー押出機を採用できるが、例えば、同方向に回転するスクリューを備えた2軸スクリュー押出機を用いた場合、同方向に回転するスクリューを備えた高密配合2軸スクリュー押出機は、混合装置及びハニカム状押出物の押出用圧力発生機として機能する。反応混合物の各成分のうち、可塑剤及びゼオライトの粉末状成分は、それぞれ重力落下計量装置を介して供給され、水及びバインダーの液体状成分は膜を介して又はピストンポンプで供給される。本発明方法の成形体の連続製造においては、プロセス全体にわたる利益性を著しく高めることができる。また、これにより混練済みの反応混合物を押出機へ移動する操作を省くことができる。
【0082】
本発明方法の第3工程は、180〜280℃、好ましくは200〜250℃、更に好ましくは210〜235℃の温度で焼成を行う。この温度範囲内で焼成を行った場合、これ以外の温度範囲で焼成した場合に比べて、極めて高い圧縮強度を有する成形体を得ることができる。また、吸着及び触媒特性にも優れた成形体を得ることができる。なお、押出物の追加乾燥は、本発明方法の第2及び第3工程の間で実施できる。
【0083】
シリコーンマトリックスの完全な架橋結合は、これらの温度範囲で達成される。ゼオライトも共有結合される最大数の共有架橋結合が焼成工程中に形成する。焼成温度が280℃を超えると、バインダーからのメチル基や窒素原子含有有機基の断絶脱離が開始し、その結果として形成マトリックスが弱化され、本発明による成形体の圧縮強度が低下する場合がある。一方、180℃より低い温度では、バインダーの架橋及び共有結合の形成が僅かに起こるだけであり、好ましくない。
【0084】
本発明による成形体の圧縮強度は、約20N/mm以上、好ましくは約30N/mm以上、更に好ましくは約50N/mm以上である。本発明による成形体は、180〜280℃の温度範囲で焼成することにより最大圧縮強度を備えることができる。
【0085】
本発明の成形体の圧縮強度は、アタパルジャイトのような粘度材料あるいはバインダーとしてオルトケイ酸メチルを用いて製造されるゼオライトペレットと比較して数倍高い。本発明による成形体について達成され得る高い圧縮強度は、成形体を更に熱処理する際に生じる収縮や、押出物中にこの収縮によって誘起される内在ストレスが補償されるため有利である。それにより本発明の成形体における亀裂等が回避され、表面品質及び機械的性質に優れた成形体を得ることができる。
【0086】
また、バルク形態のゼオライトの固定床と比較して、特にハニカム状押出物とした場合、表面積が大きいため吸着性が著しく改善される。例えば、温度23℃及び相対湿度10%の気象キャビネット(climate cabinet)中での吸着容量の水の増加の測定値は、タイプ4Aのゼオライトを使用して3時間後、成形体に対して13重量%から17重量%以上である。
【0087】
更には、本発明による成形体は、99%よりも大きな磨耗抵抗を有する。磨耗抵抗は、アメリカン・ペニィ・アトリション・テスト(American Penny Attrition Test:W.J.ミッチェル等の1956年の米国特許第2,973,327号)に準拠して以下のように測定した値である。完全円筒形ゼオライト系ペレット(D=5mm、L/D=1.5)3gを、プラスチック容器へ導入して閉鎖する。この容器をレッツシュ(Retsch)のモデル3D振動篩機で20分間60スケール単位の振動数で振動させる。増大した磨耗及び真の荷重を模擬するために、そのプラスチック容器は更にペニッヒ硬貨片を1枚含む。次いで、得られる磨耗した材料をメッシュ幅500μmの篩で20スケール単位の振動数において2分間にわたり分離する。
【0088】
本発明の成形体は、管、円筒、ビーズ、タブレット、環、シート等の形状で製造することができるが、ハニカム体の形状を有するのが好ましい。ハニカム状成形体はセル密度が高く、他の成形体、例えばシートの形態のものと比較して、極めて大きな表面積を有し、本発明の成形体の触媒及び吸収特性、特に吸収性が著しく改善される。
【0089】
本発明によるゼオライト成形体は、極めて安価に製造でき、機械的応力に対して安定性が高く、従って種々の用途に利用することができる。
【0090】
また、特にゼオライトのバルク状の固定床で生じるような、磨耗による成形体の装置又は機械下流側の閉塞又は破損が起こらないため、工業装置で長期間使用するのに好適である。更に、バルク状の固定床でゼオライト材料の変化が生じなく、装置の運転費用が低減され、本発明の成形体を使用することにより、圧力損失を極めて低くできる。
【0091】
本発明のゼオライト成形体は、気体及び液体の乾燥、調質、精製及び分離等広い用途に使用することができる。使用した成形体は、交番加圧プロセス、熱処理、又は溶媒による洗浄と乾燥のいずれかによって再生することができる。
【0092】
また、本発明のゼオライト成形体は、残留水分の除去のため、例えば、回転吸収器(Rotor Absorber)で使用できる。更に、本発明のゼオライト成形体は、圧縮空気の乾燥のために使用できる。新鮮空気と共に圧縮空気系に入る水分は、圧縮/圧力開放中に凝縮され、装置等を腐食し、系の機能に損害を与え得る。この場合、本発明によるゼオライト成形体を吸収剤として組み込むことにより、エアーブレーキ系統、空気圧駆動及び制御装置から水を除去することができ、それにより腐食を抑制することができる。
【0093】
また、本発明の成形体は、CFC不使用冷凍装置において冷媒乾燥のためにも使用できる。この場合、本発明の成形体の容量は10〜15年であるため、成形体の再生は必要でない。冷凍装置が組み立て中に閉じられると、水分は規則的に導入され、本発明による成形体を冷媒の乾燥に使用することによって、生じる欠点は回避される。
【0094】
使用済みの冷媒の乾燥及びリサイクルは、本発明の成形体を吸収剤として使用することにより行うことができる。吸収剤の再生は、熱処理によって行うことができる。
【0095】
本発明による成形体は、スプレー缶高圧ガス(例えば、ブタン)としての液体炭化水素の脱硫(臭気抑制)のためにも使用できる。
【0096】
更に、本発明による成形体は、空気分離装置に使用でき、窒素を吸収し、そして例えば吸入用空気の酸素強化が結果としてなされる。再生は、熱処理によって実施できる。
【0097】
本発明による成形体は、更にエア・コンディショニング装置においても使用できる。この場合、吸収及び気化エンタルピーは熱発生又は冷却のために利用される。
【0098】
本発明による成形体は、水軟化装置においてイオン交換剤として使用できる。この場合、カルシウム−ナトリウム交換により所望の効果が達成される。
【0099】
【発明の効果】
本発明によるシラノール基含有ポリシロキサンあるいは水溶性ポリシロキサンをバインダーとして使用することにより、低温度で焼成しても高圧縮強度を有するゼオライトの成形体を得ることができる。また、副生するアルコールもないか、あるいは非常に少量のため、安全性も高く、防爆性の装置も必要としないため、コスト削減になり、更に副生アルコールによる成形体の収縮や寸法変化もない。
【0100】
【実施例】
以下、合成例、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例において、%は重量%、部は重量部を示す。
【0101】
〔合成例1〕シラノール基含有ポリシロキサン1の製造
2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン408g(3.0モル)及びトルエン300gを仕込み、40℃で撹拌しながら2%の塩酸水溶液97gを1時間かけて滴下混合し、加水分解させた。更に、40℃で1時間撹拌しながら熟成した。次いで、10%の硫酸ナトリウム水溶液100gを加えて10分間撹拌した後、静置して水層を分離除去するという水洗操作を3回繰り返した。得られたシラノール基含有ポリシロキサンから50℃、6.7kPaの条件下でメタノールを減圧留去し、その後、濾過してシラノール基含有ポリシロキサンを得た。GPC測定の結果、このシラノール基含有ポリシロキサンの数平均分子量は2,000であった。また、シラノール基量を定量したところ、その含有量は4.2%(対シラノール基含有ポリシロキサン)であり、クラッキング法によりメトキシ基量を定量したところ、1.4%(対シラノール基含有ポリシロキサン)であった。以上から、得られたシラノール基含有ポリシロキサン1は、以下の組成で表すことができると認められた。
(CH1.0Si(OH)0.17(OCH0.031.40
【0102】
〔合成例2〕シラノール基含有ポリシロキサン2の製造
2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン408g(3.0モル)を仕込み、窒素雰囲気下、0℃で水786gを加えてよく混合した後、氷冷下0.05Nの塩酸水溶液216gを40分かけて滴下して加水分解反応を行い、滴下終了後、10℃以下で1時間、更に室温で2時間撹拌して加水分解反応を完結させた。次いで、生成したメタノール及び水を70℃、8.0kPaの条件で減圧留去し、留去液中にメタノールが検出されなくなるまで継続した。初期の88%まで濃縮した時点でメタノールは検出されなくなり、同時に液は白濁し始めた。この溶液を1昼夜静置したところ、2層に分離し、シラノール基含有ポリシロキサンは沈降した。このシラノール基含有ポリシロキサンから水を分離し、シラノール基量と数平均分子量を測定したところ、その含有量は8.2%(対シラノール基含有ポリシロキサン)、数平均分子量は1,800であった。赤外吸収スペクトル分析の結果、メトキシ基が残存していないので、得られたシラノール基含有ポリシロキサン2は、以下の組成で表すことができると認められた。
(CH1.0Si(OH)0.341.33
【0103】
〔合成例3〕水溶性ポリシロキサン1の製造
水246g(13.7mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ、撹拌した。ここに、HNCHCHHNCHCHCHSi(OCH44.4g(0.2mol)及びSi(OCHCH20.8g(0.1mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から56℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温99℃まで上げ、副生したメタノール、エタノールを除去することにより、水溶性ポリシロキサン1を250g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は14.9%であった。また、数平均分子量は1,800であった。
【0104】
〔合成例4〕水溶性ポリシロキサン2の製造
水278g(15.4mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ、撹拌した。ここにHNCHCHHNCHCHCHSi(OCH55.6g(0.25mol)及びSi(OCHCH10.4g(0.05mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、27℃から49℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温98℃まで上げ、副生したメタノール、エタノールを除去することにより、水溶性ポリシロキサン2を274g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.1%であった。また、数平均分子量は1,600であった。
【0105】
〔合成例5〕水溶性ポリシロキサン3の製造
水202g(11.2mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにHNCHCHHNCHCHCHSi(OCH33.3g(0.15mol)及びSi(OCHCH31.2g(0.15mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から51℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温99℃まで上げ、副生したメタノール、エタノールを除去することにより、水溶性ポリシロキサン3を210g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.3%であった。また、数平均分子量は1,100であった。
【0106】
〔合成例6〕水溶性ポリシロキサン4の製造
水308g(17.1mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにHNCHCHHNCHCHHNCHCHCHSi(OCH53.1g(0.2mol)及びSi(OCH15.2g(0.1mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、28℃から53℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温99℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、水溶性ポリシロキサン4を300g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.4%であった。また、数平均分子量は2,000であった。
【0107】
〔合成例7〕水溶性ポリシロキサン5の製造
水253g(14.1mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにHNCHCHHNCHCHCHSi(OCH44.4g(0.2mol)及びCHSi(OCH13.6g(0.1mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、26℃から42℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温99℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、水溶性ポリシロキサン5を244g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.6%であった。また、数平均分子量は1,600であった。
【0108】
〔合成例8〕水溶性ポリシロキサン6の製造
水241g(13.4mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにHNCHCHHNCHCHCHSi(OCH44.4g(0.2mol)、Si(OCHCH18.7g(0.09mol)及びCHSi(OCH1.4g(0.01mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、26℃から49℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温99℃まで上げ、副生したメタノール、エタノールを除去することにより、水溶性ポリシロキサン6を241g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.7%であった。また、数平均分子量は1,500であった。
【0109】
〔合成例9〕水溶性ポリシロキサン7の製造
冷却管、温度計及び滴下漏斗を備えた500mlの四つ口フラスコにメチルトリメトキシシランのオリゴマー85g(ダイマー換算で0.37モル)、メタノール154g及び酢酸5.1gを入れ、撹拌しているところに水6.8g(0.37モル)を投入し、25℃で2時間撹拌した。そこに、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン8.9g(0.04モル)を滴下した。その後、メタノールの還流温度まで加熱して1時間反応後、エステルアダプターにて、内温が110℃になるまでメタノールを留去し、粘度71mm/sの薄黄色透明溶液81gを得た(数平均分子量1,100)。これを水で15重量%となるように希釈し、淡黄色透明の水溶性ポリシロキサン7を得た。
【0110】
〔合成例10〕水溶性ポリシロキサン8の製造
N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランを3−アミノプロピルトリエトキシシラン17.7g(0.08モル)とした以外は、合成例9と同様に反応を行い、粘度220mm/sの薄黄色透明溶液90gを得た(数平均分子量1,300)。これを水で15重量%となるように希釈し、透明の水溶性ポリシロキサン8を得た。
【0111】
〔実施例、比較例〕
圧縮強度
Zwick社の引張り/加圧試験機モデルUP1455を使用し測定した。
5mmの試験材直径を有する完全に円筒形の押出物を7mmの試験材長さに切断した。正確かつ再現性ある測定のために、押出物の両前面が面平行であることが確保されなければならない。測定は室温にて、試験圧力1N、試験速度1mm/分で実施された。試験力は両前面に作用する。
【0112】
〔実施例1〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末(和光純薬社製)、可塑剤として25gのメチルセルロースMC 12000(Aqualon社製)、63gのシラノール含有ポロシロキサン1及び160gの水を含む反応混合物を2軸スクリュー押出機ZSK(ウエルナー&フライデルエル(Werner & Pfleiderer)社製)を用い、50rpmの回転速度にて配合及びハニカム状形体への成形を行った。押出機のバレル部分の温度は15度であった。メチルセルロースは40℃より高い温度において熱によりゲル化し、その水保持性を失うため、加工中はバレル部分の適切な冷却を確保しなければならない。次いで、予備乾燥することなく225℃の温度で60分間焼成した。得られた成形体の圧縮強度は50.1N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0113】
〔実施例2〕
合成ゼオライトA−4粉末(和光純薬社製)200g、25gのメチルセルロースMC 12000、35gのシラノール基含有ポロシロキサン2及び100gの水を用いてハニカム状及びペレット状の成形体を製造した。この反応混合物は、14℃の温度において、実施例1で使用した2軸スクリュー押出機で押出した。次いで、60分間200℃でハニカム状成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は、57N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0114】
〔実施例3〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン1を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は43.7N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0115】
〔実施例4〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン2を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は41.7N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0116】
〔実施例5〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン3を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は45.9N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0117】
〔実施例6〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン4を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は42.5N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0118】
〔実施例7〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン5を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は44.3N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0119】
〔実施例8〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン6を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は47.7N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0120】
〔実施例9〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン7を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は48.1N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0121】
〔実施例10〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000及び水溶性ポリシロキサン8を250g含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。得られた成形体の圧縮強度は47.9N/mmであった。成型時及びその後も寸法の変化・収縮などは見られなかった。
【0122】
〔比較例1〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000、バインダーとして63gのメチルシロキサンエーテル MSE 100及び160gの水を含む反応混合物を実施例1と同様に処理し、成形体を製造した。ここで、メチルシロキサンエーテル MSE 100は、ケイ酸メチルの種々のオリゴマー体の混合物であり、加水分解及び縮合によって反応して硬質ケイ素樹脂を与えるものである。得られた成形体の圧縮強度は46.7N/mmであったが、成型時収縮が見られた。
【0123】
〔比較例2〕
200gの合成ゼオライトA−3粉末、25gのメチルセルロースMC 12000、100gの量の正珪酸エチル及び160gの水を含む反応混合物を実施例1と同様に処理し成形体を製造したが、焼成温度が低いためか、得られた成形体の圧縮強度は18.1N/mmしかなかった。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a zeolite molded article obtained from a reaction mixture containing a zeolite, a plasticizer and a binder, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Zeolites are crystalline, microporous materials having a specific pore structure. This zeolite is used industrially in the form of a fixed bed in bulk form and has various applications, for example, in gas drying, removal of volatile hydrocarbons from waste air streams and separation of hydrocarbon fractions.
[0003]
The use of zeolites in the form of fixed beds in bulk form has the disadvantage that, during operation, abrasion occurs, in particular. This dust-like erosion substance damages equipment and devices arranged on the downstream side, and when gas flows through, the fixed bed in a bulk form has a pressure fluctuation compared to a zeolite-based honeycomb body. Occurs, and the pressure loss is extremely large.
[0004]
On the other hand, when the zeolite powder is formed into a molded body, it is necessary to add certain additives to the composition in the compounding step in order to impart plasticity to the molding composition. Next, after obtaining a molded product by extrusion molding or the like, the plasticizer in the molded product is removed so that no residue is generated as much as possible. This is because if the molded article contains a residue, even if the amount is small, the adsorptivity and the catalytic properties of the molded article deteriorate.
[0005]
Further, in order to obtain a molded article having excellent dimensional stability, it is necessary to further add a binder to the molding composition. The binder decomposes upon firing to form solid crosslinks.
[0006]
As a specific method for producing a zeolite molded body, for example, there is a method for producing a hard, destruction-resistant catalyst from a pentasil-based zeolite (for example, see Patent Document 1). Here, 5% by weight of tetramethyl orthosilicate is used as a binder, and 2% by weight of hydroxyethyl cellulose is used as a plasticizer. After kneading this mixture, it is transferred to an extruder and formed into a strand. After drying the thus obtained molded body, it is fired at a temperature of 400 to 800 ° C. for 2 hours.
[0007]
However, when a zeolite molded body is produced by this method, there is a disadvantage that it is very cost-intensive because it is calcined at a high temperature for a long time. Another factor is that the mixing and extrusion of the molding composition are performed in separate steps. Furthermore, since tetramethyl orthosilicate as a binder has a small molecule, it deposits and blocks inside a pentasil-based zeolite, and thus has a problem of impairing the adsorptive properties and catalytic properties of a zeolite molded body.
[0008]
Also, there is a method for producing a molecular sieve molded product of zeolite mainly using silica sol as a binder (for example, see Patent Document 2). SiO contained in this silica sol2The specific surface area of the particles is 150 to 400 m as measured by the BET method.2/ G. Further, in a molding composition in which silica sol and ethyl silicate are mixed, a small amount of ethyl silicate is added to the silica sol. By adding a lubricant to the molding composition, the rheology can be precisely adjusted. Such a molecular sieve compact includes a Y-type or mordenite-type zeolite. This molecular sieve compact is first mixed and kneaded with the molding composition, then transferred to the extruder in the second step, and calcined at 500 to 800 ° C.
[0009]
However, since the molecular sieve molding is manufactured discontinuously at a very high temperature, there is a disadvantage that the manufacturing cost of the molding is significantly increased. In addition, in a mixture of silica sol and ethyl silicate, there was a problem that a continuous matrix could not be formed because the silica sol was present in a colloidal state. Further, such a solid binder such as silica sol is inferior in dispersibility as compared with a liquid binder, and has a problem that the cost is increased since a lubricant must be added.
[0010]
Further, there is a zeolite molded article using an alkylalkoxysilane oligomer as a binder (for example, see Patent Document 3). Since a liquid alkoxysilane oligomer is used, a continuous method can be adopted, and the firing temperature during molding can be lowered. However, basically, since water is added to and mixed with the reaction mixture, a flammable substance such as an alcohol is generated by hydrolysis of the alkoxysilane oligomer, and the explosion-proof specification line must be provided to prevent ignition or the like due to the flammable substance. This results in increased manufacturing costs. In addition, in the step of drying and removing alcohol by-produced, bubbles and cracks may be generated on the surface of the zeolite molded body due to rapid evaporation of the alcohol, which may cause deformation and shrinkage of the molded body. No binder was desired.
[0011]
[Patent Document 1]
German Patent Application No. 32 31 498
[Patent Document 2]
DE 37 38 916 A1
[Patent Document 3]
JP-T-2002-509788
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a low-cost zeolite molded article that avoids the conventional problems and a method for producing the same.
[0013]
Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, by using a silanol group-containing siloxane oligomer as a binder for a zeolite molded body, the moldability of the reaction mixture was improved, and the stability against mechanical stress was improved. It was found that a molded article excellent in the above was obtained.
[0014]
In addition, by using various water-based siloxane oligomers as binders, more uniform treatment can be performed, and by-produced alcohols are extremely small, so that a good molded product with high safety and no shrinkage or deformation can be obtained. Was found.
[0015]
Even more surprisingly, it has been found that the shaped bodies according to the invention can be produced by firing at a temperature of 300 ° C. or lower, in particular at a temperature of 180 to 280 ° C. This is because, despite the fact that the temperature is much lower than before, the molded article of the present invention has high compressive strength, and furthermore, it has been found that the manufacturing cost can be significantly reduced. The present invention has been made.
[0016]
Accordingly, the present invention provides the following zeolite molded article and a method for producing the same.
[I] A zeolite molded article obtained from a reaction mixture containing a zeolite, a plasticizer and a binder, wherein the binder has the following average composition formula (1)
R1 mSi (OH)p(OR2)qO(4-mpq) / 2(1)
(Where R1Are the same or different, substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, R2Represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkenyl group or acyl group having 2 to 6 carbon atoms. m, p, and q are 0.5 ≦ m ≦ 1.8, 0 <p ≦ 2.0, 0 ≦ q ≦ 0.5, 0 <p + q ≦ 2.0, and 0.5 ≦ m + p + q ≦ 3.3. It is the number to satisfy. )
A zeolite molded article, characterized by being a silanol group-containing polysiloxane represented by the formula:
[0017]
[II] The binder has the following general formula (2)
R1 nSi (OR3)4-n(2)
(Where R1Is as described above, and R3Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms. n is 0, 1 or 2. )
The zeolite molded product according to [I], which is a silanol group-containing polysiloxane obtained by hydrolyzing at least one kind of hydrolyzable silane represented by the following formula or a partial hydrolyzate thereof.
[0018]
[III] The binder has the following general formula (3)
YR4 aSi (OR3)3-a(3)
Wherein Y is a nitrogen atom-containing organic group;4Is an unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R3Is as described above. a is 0 or 1. )
And 100 parts by weight of a hydrolyzable silane (A) or a partial hydrolyzate thereof containing a nitrogen atom-containing organic group represented by the following general formula (4):
R4 bSi (OR3)4-b(4)
(Where R3, R4Is as described above. b is 0, 1 or 2. )
Or a polysiloxane obtained by hydrolyzing 5 to 200 parts by weight of a hydrolyzable silane (B) or a partial hydrolyzate thereof.
[0019]
[IV] The binder has the following average composition formula (5)
R5 c(OR3)dSiO(4-cd) / 2(5)
(Where R5Is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R3Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, c is 0.75 to 1.5, d is 0.2 to 3, and 0. It is a positive number that satisfies 9 <c + d <4. )
100 parts by weight of an organosilicon compound (C) represented by the following general formula (3)
YR4 aSi (OR3)3-a(3)
Wherein Y is a nitrogen atom-containing organic group;4Is an unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R3Is as described above. a is 0 or 1. )
Is obtained by co-hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane containing a nitrogen atom-containing organic group or a partial hydrolyzate thereof (A) in an amount of 0.5 to 49 parts by weight in the presence of an organic acid or an inorganic acid. The molded article of zeolite according to [I], wherein
[0020]
[V] A method for producing a molded zeolite, comprising extruding the reaction mixture and then firing the extrudate at a temperature of 180 to 280 ° C.
[0021]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The present invention is a molded zeolite obtained from a reaction mixture containing a zeolite, a plasticizer and a binder.
The binder used in the zeolite molded article according to the present invention has the following average composition formula (1) R1 mSi (OH)p(OR2)qO(4-mpq) / 2(1)
(Where R1Are the same or different, substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, R2Represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkenyl group or acyl group having 2 to 6 carbon atoms. m, p, and q are 0.5 ≦ m ≦ 1.8, 0 <p ≦ 2.0, 0 ≦ q ≦ 0.5, 0 <p + q ≦ 2.0, and 0.5 ≦ m + p + q ≦ 3.3. It is the number to satisfy. )
(Hereinafter referred to as a binder [I]).
[0022]
Where R1Is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20, preferably 1 to 12 carbon atoms.
[0023]
R above1As the substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group represented by, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group and a decyl group, and an aryl group such as a phenyl group And, those in which part or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with halogen atoms such as fluorine and chlorine, for example, trifluoropropyl group, perfluorobutylethyl group, perfluorooctylethyl group, 3-chloropropyl group, 2- (chloromethylphenyl) ethyl group and the like; those substituted with an epoxy functional group such as a glycidyloxy group and an epoxycyclohexyl group, for example,
3-glycidyloxypropyl group, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, 5,6-epoxyhexyl group, 9,10-epoxydecyl group; (meth) acryl functional groups such as methacryl group and acrylic group Such as 3- (meth) acryloxypropyl group, (meth) acryloxymethyl group, 11- (meth) acryloxyundecyl group; amino group, aminoethylamino group, phenylamino group, dibutylamino Substituted with an amino functional group such as, for example, 3-aminopropyl group, N- (2-aminoethyl) aminopropyl group, 3- (N-phenylamino) propyl group, 3-dibutylaminopropyl group, etc .; mercapto Substituted with a sulfur-containing functional group such as a group or a tetrasulfide group, for example, a 3-mercaptopropyl group or a 2- (4-mercaptopropyl group). A group substituted with an alkyl ether functional group such as a polyoxyalkylene alkyl ether group; for example, a polyoxyethyleneoxypropyl group; a group substituted with an anionic group such as a carboxyl group or a sulfonyl group; -Hydroxycarbonylpropyl group and the like; those substituted with a quaternary ammonium salt structure-containing group and the like, for example, 3-tributylammoniumpropyl group and the like.
[0024]
R2Represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkenyl group or acyl group having 2 to 6 carbon atoms. Hydrolyzable group OR2Specific examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, a sec-butoxy group, a t-butoxy group, an isopropenoxy group, and an acetoxy group. Among these, it is preferable to use a methoxy group, an ethoxy group, and an isopropoxy group from the viewpoint of hydrolysis and condensation reactivity. m, p, and q represent numbers satisfying 0.5 ≦ m ≦ 1.8, 0 <p ≦ 2.0, 0 ≦ q ≦ 0.5, and 0 <p + q ≦ 2.0, respectively. When m is less than 0.5, R1, The curing reaction is too fast, and cracks are generated in the formed zeolite molded body. If m exceeds 1.8, the number of chain units increases, and the hardness of the molded body decreases. For the same reason, more preferably 0.6 ≦ m ≦ 1.5.
[0025]
Further, in the above formula (1), the silanol group is an essential component, but when p representing the content of the silanol group exceeds 2.0, the polysiloxane itself becomes unstable. Preferably, 0.05 ≦ p ≦ 1.5, especially 0.2 ≦ p ≦ 0.8.
[0026]
Crosslinkable hydrolyzable group OR other than silanol group2May be present, but its abundance q must be 0.5 or less. When q exceeds 0.5, it is easily hydrolyzed in water, and a large amount of alcohol as an organic solvent is by-produced in the system. Preferably, 0 ≦ q ≦ 0.2. Further, p + q representing the total number of crosslinkable substituents must satisfy 0 <p + q ≦ 2.0. If p + q is 0, it will not cure, and if it exceeds 2.0, the molecules will be too small. Preferably, 0.05 ≦ p + q ≦ 1.5, particularly 0.2 ≦ p + q ≦ 1.0.
Note that m + p + q satisfies 0.5 ≦ m + p + q ≦ 3.3, particularly 0.6 ≦ m + p + q ≦ 2.8.
[0027]
The number average molecular weight of this polysiloxane is preferably from 200 to 5,000, particularly preferably from 500 to 2,000.
[0028]
In this case, as the binder, the following general formula (2)
R1 nSi (OR3)4-n(2)
(Where R1Is as described above, and R3Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms. n is 0, 1 or 2. )
And a silanol group-containing polysiloxane (hereinafter, referred to as a binder [II]) obtained by hydrolyzing at least one kind of hydrolyzable silane represented by the following formula or a partial hydrolyzate thereof.
[0029]
In particular, the following general formula (3)
YR4 aSi (OR3)3-a(3)
Wherein Y is a nitrogen atom-containing organic group;4Is an unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R3Is as described above. a is 0 or 1. )
And 100 parts by weight of a hydrolyzable silane (A) or a partial hydrolyzate thereof containing a nitrogen atom-containing organic group represented by the following general formula (4):
R4 bSi (OR3)4-b(4)
(Where R3, R4Is as described above. b is 0, 1 or 2. )
It is preferable to use a water-soluble polysiloxane (hereinafter, referred to as a binder [III]) obtained by hydrolyzing the hydrolyzable silane (B) represented by the following formula or a partial hydrolyzate thereof in an amount of 5 to 200 parts by weight. .
[0030]
That is, such an organopolysiloxane has water solubility imparted to itself, and is easily dissolved in water. Therefore, when used as a binder for a zeolite molded article, it can be treated more uniformly, and can be a by-product. Since there is no alcohol to be formed, a good molded body can be obtained without deformation such as shrinkage.
[0031]
More specifically, the hydrolyzable silane (A) containing a nitrogen atom-containing organic group used for obtaining the water-soluble polysiloxane is a component used to make the system water-soluble, and has the following general formula (3) ), And one or more of them are appropriately selected and used. Moreover, the partial hydrolyzate can also be used.
[0032]
YR4 aSi (OR3)3-a(3)
Wherein Y is a nitrogen atom-containing organic group;4Is an unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R3Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms. a is 0 or 1. )
[0033]
Where R3As the alkyl group, alkenyl group and acyl group of2This is the same as that exemplified above. R4Unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10, preferably 1 to 8 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, etc. Examples thereof include an alkenyl group such as an alkyl group, an allyl group, a 5-hexenyl group, and a 9-decenyl group, and an aryl group such as a phenyl group. Of these, a methyl group, a propyl group, a hexyl group, and a phenyl group are preferable.
[0034]
Y is a nitrogen atom-containing organic group, for example, those represented by the following formulas (6) to (10).
[0035]
Embedded image
Figure 2004107140
(Where R6, R7, R10~ R17Is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms;6And R7, R10And R11And R12, RThirteenAnd R14, RFifteenAnd R16And R17May be the same or different from each other. R represents a halogen atom. R8, R9Is a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms;8And R9May be the same or different from each other. p is 0 or an integer of 1-3. )
[0036]
The monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms includes, for example, an alkyl group, an aryl group, and the like.4And the same as those exemplified above. Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms include an alkylene group.
[0037]
Specific examples of Y include those represented by the following formula.
H2NCH2-, H (CH3) NCH2-, H2NCH2CH2-, H (CH3) NCH2CH2-, H2NCH2CH2CH2-, H (CH3) NCH2CH2CH2−, (CH3)2NCH2CH2CH2-, H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2-, H (CH3) NCH2CH2HNCH2CH2CH2−, (CH3)2NCH2CH2HNCH2CH2CH2-, H2NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2-, H (CH3) NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2-, Cl(CH3)3N+CH2CH2CH2-, Cl(CH3)2(C6H5CH2) N+CH2CH2CH2−,
Embedded image
Figure 2004107140
[0038]
Of these, the following are preferred.
H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2−,
Embedded image
Figure 2004107140
[0039]
In the formula (3), a is 0 or 1.
[0040]
Examples of the hydrolyzable silane (A) containing a nitrogen atom-containing organic group of the above formula (3) include the following.
H2NCH2Si (OCH3)3, H2NCH2Si (OCH2CH3)3, H2NCH2SiCH3(OCH3)2, H2NCH2SiCH3(OCH2CH3)2, H2NCH2CH2Si (OCH3)3, H2NCH2CH2Si (OCH2CH3)3, H2NCH2CH2SiCH3(OCH3)2, H2NCH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2, H2NCH2CH2CH2Si (OCH3)3, H2NCH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, H2NCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2, H2NCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2, H (CH3) NCH2CH2CH2Si (OCH3)3, H (CH3) NCH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, H (CH3) NCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2, H (CH3) NCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2, (CH3)2NCH2CH2CH2Si (OCH3)3, (CH3)2NCH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, Cl(CH3)3N+CH2CH2CH2Si (OCH3)3, Cl(CH3)3N+CH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, Cl(CH3)2(C6H5CH2) N+CH2CH2CH2Si (OCH3)3, Cl(CH3)2(C6H5CH2) N+CH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)3, H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2, H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2, H2NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)3, H2NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3, H2NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2, H2NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
[0041]
Embedded image
Figure 2004107140
[0042]
Embedded image
Figure 2004107140
[0043]
Of these, particularly preferred is H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)3, H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH2CH3)3And these partial hydrolysates may be used.
[0044]
On the other hand, the hydrolyzable silane (B) used by being mixed with the hydrolyzable silane (A) or a partial hydrolyzate thereof is represented by the following general formula (4). The above can be used in combination, and a partial hydrolyzate thereof may be used.
R4 bSi (OR3)4-b(4)
Where R3, R4Is the same as above. b is 0, 1 or 2.
[0045]
The following can be exemplified as the hydrolyzable silane (B) of the formula (4).
Si (OCH3)4, Si (OCH2CH3)4, Si (OCH2CH2CH3)4, Si (OCH2CH2CH2CH3)4, CH3Si (OCH3)3, CH3Si (OCH2CH3)3, CH3Si (OCH2CH2CH3)3, CH3Si (OCH2CH2CH2CH3)3, (CH3)2Si (OCH3)2, (CH3)2Si (OCH2CH3)2, (CH3)2Si (OCH2CH2CH3)2, (CH3)2Si (OCH2CH2CH2CH3)2,
Embedded image
Figure 2004107140
[0046]
Of these, Si (OCH3)4, Si (OCH2CH3)4, CH3Si (OCH3)3, CH3Si (OCH2CH3)3And their partial hydrolysates.
[0047]
When the hydrolyzable silane (B) of the formula (4) or the partial hydrolyzate thereof is used in combination with the hydrolyzable silane (A) or the partial hydrolyzate thereof containing the nitrogen-containing organic group, the mixture is used. The ratio is a ratio of 5 to 200 parts by weight of the hydrolyzable silane (B) or its partial hydrolyzate to 100 parts by weight of the hydrolyzable silane (A) or its partial hydrolyzate containing a nitrogen atom-containing organic group. The amount of the hydrolyzable silane (B) or a partial hydrolyzate thereof is more preferably 10 to 150 parts by weight. If this amount exceeds 200 parts by weight, the stability of the liquid may be deteriorated.
[0048]
When the polysiloxane of the present invention is obtained by hydrolysis using the hydrolyzable silane (A), (B) or a partial hydrolyzate thereof, water is mainly used as a solvent. And alcohols, esters, ketones, and glycols, which are organic solvents that dissolve in water, can be used in the form of being added to water. Examples of the organic solvent include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol and 2-propyl alcohol; esters such as methyl acetate, ethyl acetate and ethyl acetoacetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; glycerin and diethylene glycol. And the like.
[0049]
The amount of the solvent is preferably 400 to 5000 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material silane. More preferably, it is 1000 to 3000 parts by weight. If the amount of the solvent is less than 400 parts by weight, the reaction may proceed too much and the system may not be uniform. In addition, the storage stability of the solution may be deteriorated. On the other hand, if it is more than 5000 parts by weight, there may be a case where it is economically disadvantageous.
[0050]
Further, the amount of water in the solvent is preferably 5 to 50 in a molar ratio of water / raw material silane. When the molar ratio is less than 5, hydrolysis does not easily proceed completely, and the stability of the solution may be deteriorated. On the other hand, if it exceeds 50, economically disadvantageous cases may occur.
[0051]
As the reaction method, (1) a method in which the mixed silane is dropped into water or an organic solvent containing water in an amount larger than necessary for hydrolysis, and (2) water is dropped into the mixed silane or the mixed silane containing the organic solvent. (3) The hydrolyzable silane (B) or a partial hydrolyzate thereof is dropped into water or an organic solvent containing water in an amount larger than necessary for hydrolysis, and then the nitrogen-containing organic group is removed. A method of dropping the contained hydrolyzable silane (A) or a partial hydrolyzate thereof, and (4) converting the hydrolyzable silane (A) or a partial hydrolyzate thereof containing a nitrogen atom-containing organic group into water or hydrolyzed. Dropping into an organic solvent containing water in an amount larger than necessary, followed by dropping a hydrolyzable silane (B) or a partial hydrolyzate thereof, may be mentioned. From, in particular, the reaction method (1) preferred.
[0052]
The polysiloxane is obtained in the form of an aqueous solution, and water is added or removed as needed to obtain 10 to 2,000 parts by weight of water, preferably 10 to 1 part by weight of water, based on 100 parts by weight of the polysiloxane. It is preferable to form a polysiloxane aqueous solution by adjusting the ratio to 2,000 parts by weight. In this case, if the amount of water is less than 10 parts by weight, the storage stability of the polysiloxane itself may deteriorate. On the other hand, if the amount is more than 2,000 parts by weight, the amount of the polysiloxane to be added increases, which is not preferable in terms of cost.
[0053]
The number average molecular weight of the water-soluble polysiloxane is preferably from 200 to 3,000, particularly preferably from 500 to 2,000.
[0054]
Further, as the binder [IV], the following average composition formula (5)
R5 c(OR3)dSiO(4-cd) / 2(5)
(Where R5Is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R3Is as described above. c is 0.75 to 1.5, d is 0.2 to 3, and is a positive number satisfying 0.9 <c + d <4. )
100 parts by weight of an organosilicon compound (C) represented by the following general formula (3)
YR4 aSi (OR3)3-a(3)
(Where Y, R3, R4, A are as described above. )
Is obtained by co-hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane containing a nitrogen atom-containing organic group or a partial hydrolyzate thereof (A) in an amount of 0.5 to 49 parts by weight in the presence of an organic acid or an inorganic acid. The polysiloxane itself is also given water solubility and easily dissolves in water, so it can be treated more uniformly when used as a binder for zeolite moldings, and shrinks because it produces as little by-product alcohols as possible. A good molded body can be obtained without deformation such as
[0055]
Here, in equation (5), R3Is the same as described above. R5Is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, and a methyl group is particularly preferable.
[0056]
The organooxy group-containing siloxane of the formula (5) is, for example, as a specific example,
CH3Si (OCH3)3, CH3Si (OC2H5)3, CH3Si (OCH (CH3)2)3, CH3CH2Si (OCH3)3, CH3CH2Si (OC2H5)3, CH3CH2Si (OCH (CH3)2)3, C3H6Si (OCH3)3, C3H6Si (OC2H5)3, C3H6Si (OCH (CH3)2)3, C4H9Si (OCH3)3, C4H9Si (OC2H5)3, C4H9Si (OCH (CH3)2)3, C5H11Si (OCH3)3, C5H11Si (OC2H5)3, C5H11Si (OCH (CH3)2)3, C6HThirteenSi (OCH3)3, C6HThirteenSi (OC2H5)3, C6HThirteenSi (OCH (CH3)2)3Can be obtained by partially hydrolyzing and condensing an alkoxy-containing siloxane such as
These may be hydrolyzed and condensed singly, or may be hydrolyzed and condensed with a mixture of two or more types, or a partially hydrolyzed product of a mixed silane may be used.
[0057]
In this case, the number of silicon atoms in the partial hydrolyzate is preferably 2 to 10, particularly preferably 2 to 4. Further, the component (C) may be obtained by reacting an alkyltrichlorosilane having 1 to 6 carbon atoms with methanol or ethanol in water. Also in this case, the number of silicon atoms is preferably 2 to 6, particularly 2 to 4, and at 25 ° C., 300 mm2/ S having a viscosity of not more than 1 / s, especially 1 to 100 mm2/ S is preferred.
[0058]
The hydrolyzable silane (A) containing a nitrogen atom-containing organic group of the formula (3) is as described above.
[0059]
Specific examples of such a hydrolyzable silane containing a nitrogen atom-containing organic group of the above formula (3) include H2N (CH2)2Si (OCH3)3, H2N (CH2)2Si (OCH2CH3)3, H2N (CH2)3Si (OCH3)3, H2N (CH2)3Si (OCH2CH3)3, CH3NH (CH2)3Si (OCH3)3, CH3NH (CH2)3Si (OCH2CH3)3, CH3NH (CH2)5Si (OCH3)3, CH3NH (CH2)5Si (OCH2CH3)3, H2N (CH2)2NH (CH2)3Si (OCH3)3, H2N (CH2)2NH (CH2)3Si (OCH2CH3)3, CH3NH (CH2)2NH (CH2)3Si (OCH3)3, CH3NH (CH2)2NH (CH2)3Si (OCH2CH3)3, C4H9NH (CH2)2NH (CH2)3Si (OCH3)3, C4H9NH (CH2)2NH (CH2)3Si (OCH2CH3)3, H2N (CH2)2SiCH3(OCH3)2, H2N (CH2)2SiCH3(OCH2CH3)2, H2N (CH2)3SiCH3(OCH3)2, H2N (CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2, CH3NH (CH2)3SiCH3(OCH3)2, CH3NH (CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2, CH3NH (CH2)5SiCH3(OCH3)2, CH3NH (CH2)5SiCH3(OCH2CH3)2, H2N (CH2)2NH (CH2)3SiCH3(OCH3)2, H2N (CH2)2NH (CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2, CH3NH (CH2)2NH (CH2)3SiCH3(OCH3)2, CH3NH (CH2)2NH (CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2, C4H9NH (CH2)2NH (CH2)3SiCH3(OCH3)2, C4H9NH (CH2)2NH (CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2And the like.
[0060]
Among them, particularly, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl)- 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilane and the like are preferably used.
[0061]
The proportion of the components (C) and (A) used is 0.5 to 49 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (C). If the amount of the component (A) is less than 0.5 parts by weight, the water solubility may be weakened, and the stability of the aqueous solution may be poor. If the amount of the component (A) exceeds 49 parts by weight, the cost may be disadvantageous.
[0062]
In terms of molar conversion, it is preferable to use the Si atom of the component (A) in an amount of 0.01 to 0.3 mol, particularly 0.05 to 0.2 mol, per 1 mol of the Si atom of the component (C). .
[0063]
In order to produce a water-soluble polysiloxane using these components (C) and (A), co-hydrolysis may be performed in the presence of an organic acid or an inorganic acid. In this case, first, the component (C) is hydrolyzed in the presence of an organic acid or an inorganic acid, and the hydrolyzate of the component (C) is mixed with the component (A). Further hydrolysis is preferred.
[0064]
First, the organic acid and the inorganic acid used in hydrolyzing the component (C) are selected from, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, citric acid, oxalic acid and maleic acid. At least one acid is used, and acetic acid and propionic acid are particularly preferred. The amount of the acid is preferably 2 to 40 parts by weight, particularly preferably 3 to 15 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (C). If the amount of the acid used is too small, the progress of hydrolysis is slow, and the stability of the aqueous solution of the composition may be deteriorated.
[0065]
The hydrolysis is preferably performed in a state of being appropriately diluted with a solvent. As the solvent, an alcohol-based solvent is preferable, and particularly, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and tert-butyl alcohol are preferable. The amount of the solvent to be used is preferably 50 to 300 parts by weight, particularly preferably 70 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (C). If the amount of the solvent is less than 50 parts by weight, the condensation may proceed too much, and if it exceeds 300 parts by weight, the hydrolysis may take a long time.
[0066]
The amount of water added to hydrolyze the component (C) is preferably 0.5 to 4 mol, and more preferably 1 to 3 mol, per 1 mol of the component (C). If the amount of water added is less than 0.5 mol, a large amount of alkoxy groups may remain, and if it exceeds 4 mol, condensation may proceed too much. The reaction conditions for hydrolyzing the component (C) are preferably a reaction temperature of 10 to 40 ° C, particularly preferably 20 to 30 ° C, and the hydrolysis time is preferably 1 to 3 hours.
[0067]
The hydrolyzate of the component (C) thus obtained is reacted with the component (A). The reaction conditions are preferably a reaction temperature of 60 to 100 ° C. and a reaction time of 1 to 3 hours. After the completion of the reaction, the temperature is raised to the boiling point of the solvent or higher, and the alcohol solvent is distilled off. In this case, it is preferable to distill off the content of the entire alcohol (alcohol as a reaction solvent and alcohol as a by-product) in the system to 30% by weight or less, particularly 10% by weight or less. When a large amount of alcohol is contained, when diluted with water, it may become cloudy or gel, and storage stability may be reduced. The polysiloxane that can be produced by the above method has a viscosity at 25 ° C. of 5 to 2,000 mm.2/ S, especially 50 to 500 mm2/ S. If the viscosity is too high, workability and storage stability may decrease, or solubility in water may decrease.
[0068]
The thus obtained water-soluble polysiloxane is preferably used as a binder, and a water-soluble polysiloxane solution obtained by uniformly mixing 0.1 to 20% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight, with water is used as a binder. desirable. At this time, if the concentration of the water-soluble polysiloxane is less than 0.1% by weight, the processing efficiency may be deteriorated. On the other hand, if it is more than 20% by weight, it is disadvantageous in terms of cost and the stability of the aqueous solution may be deteriorated.
[0069]
The number average molecular weight of the water-soluble polysiloxane is preferably from 200 to 5,000, particularly preferably from 500 to 2,000.
[0070]
As described above, the zeolite molded article of the present invention is obtained from a reaction mixture containing the binder [I], [II], [III] or [IV], zeolite, and a plasticizer, In this case, the zeolite used in the present invention is preferably selected from zeolite 3A, zeolite 4A, zeolite 5A, zeolite X, and an arbitrary mixture thereof.
[0071]
The plasticizer used in the present invention is soluble in water. As the plasticizer, cellulose ether such as methylcellulose, polysaccharide, polyvinyl alcohol, starch, or a mixture thereof arbitrarily can be used.
[0072]
Further, if necessary, a rheology control can be carried out by adding a wax emulsion and / or a fatty acid mixture as a lubricant to the reaction mixture.
[0073]
The reaction mixture for producing the shaped bodies according to the invention comprises a binder having a content of 1 to 35% by weight, a zeolite having a content of 40 to 90% by weight and a plasticizer having a content of 5 to 40% by weight, based on the total reaction mixture. It is preferable to include As a result, a molded article having excellent adsorption, catalyst and mechanical properties can be obtained.
[0074]
In this case, when the binders [I] and [II] are used, the content is preferably 2 to 25% by weight, particularly 5 to 20% by weight, so that optimal deformation characteristics can be obtained during molding. In addition, it is possible to obtain a molded body having achieved the maximum compressive strength value. When the binders [III] and [IV] are used, the amount is preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight. If the amount is too small, the processing efficiency will be poor, and if it is too large, the stability of the aqueous solution may be poor.
[0075]
The more preferred amount of the zeolite is 40 to 60% by weight, and the more preferred amount of the plasticizer is 5 to 15% by weight.
[0076]
Here, the reaction mixture for producing the molded article of the present invention is, for example, when methyl cellulose is contained as water and a plasticizer, if the content of the plasticizer is small, the extrudate molded by the extruder has dimensional stability. May be inferior. 400 cells / inch2(About 62 cells / cm2In the case of extrusion molding of a square honeycomb formed article according to the present invention having the above-mentioned (1), the content of methylcellulose is about 10% by weight or more, more preferably about 15% by weight or more based on the amount of water added. As a result, the flow rate limit is increased, the suction pressure loss of the extrudate is significantly reduced, and an extrudate having excellent dimensional stability is obtained. As a result, the pressure drop along the die is reduced and the back pressure length in the extruder is reduced. As a result, less shear is exerted on the pressure accumulation zone of the extruder screw, less heat is dissipated and heating of the reaction mixture is avoided.
[0077]
The amount of water is 0 to 54% by weight, preferably 5 to 40% by weight, particularly 10 to 35% by weight.
[0078]
As described above, the wax emulsion and / or the fatty acid mixture can be blended as a lubricant, but the blending amount is 0 to 20% by weight, particularly 0 to 10% by weight. In this case, the binders [I] and [II] simultaneously act as lubricants, and the reaction mixture using these binders [I] and [II] has low flow limit and suction pressure loss during the production process, The moldability of the reaction mixture is significantly improved and no additional lubricant is required.
[0079]
The zeolite molded product of the reaction mixture of the present invention containing a zeolite, a plasticizer and a binder is produced by the following steps.
First step: Preparation of reaction mixture of zeolite, plasticizer and binder
Step 2: Extrusion of the reaction mixture
Third step: firing of the extrudate at a temperature of 180 to 280 ° C
[0080]
A substantial advantage of the manufacturing method of the present invention is that the calcination is performed in a temperature range of about 180-280 ° C. Both commercially available fixed beds of zeolite in bulk form and shaped bodies described in the prior art are calcined at a temperature of at least 400 ° C. or higher, generally 500-700 ° C. Since these materials have a high sintering temperature, they consume a very large amount of energy when manufacturing bulk products and molded products. On the other hand, in the production method of the present invention, since it is not necessary to perform firing at such a high temperature, the production cost of the molded body can be significantly reduced. In addition, since there are few alkoxy groups in the polysiloxane as a binder, there is virtually no flammable alcohol by-produced by the reaction, so there is no need to use explosion-proof equipment, etc., further reducing costs. It has become. The molded article of the present invention fired in the above temperature range also has excellent mechanical and adsorption characteristics.
[0081]
The first and second steps of the production method of the present invention are preferably performed continuously. That is, the blending of each component and the molding of the molding composition are continuously performed in one step. For extrusion molding, a single screw or twin screw extruder can be employed. For example, when a twin screw extruder having a screw rotating in the same direction is used, a high-density compound 2 having a screw rotating in the same direction is used. The screw extruder functions as a mixing device and a pressure generator for extruding the honeycomb-shaped extrudate. Among the components of the reaction mixture, the pulverulent components of the plasticizer and the zeolite are respectively supplied via a gravity drop meter, and the liquid components of water and the binder are supplied via a membrane or by a piston pump. In the continuous production of shaped bodies according to the method of the invention, the profitability over the whole process can be significantly increased. In addition, the operation of moving the kneaded reaction mixture to the extruder can be omitted.
[0082]
In the third step of the method of the present invention, calcination is performed at a temperature of 180 to 280C, preferably 200 to 250C, more preferably 210 to 235C. When sintering is performed in this temperature range, a molded body having extremely high compressive strength can be obtained as compared with the case where sintering is performed in other temperature ranges. In addition, a molded article having excellent adsorption and catalytic properties can be obtained. The additional drying of the extrudate can be performed between the second and third steps of the method of the present invention.
[0083]
Complete cross-linking of the silicone matrix is achieved in these temperature ranges. A maximum number of covalent crosslinks, which are also covalently bound to zeolites, form during the firing step. When the firing temperature exceeds 280 ° C., the break-off of methyl groups and nitrogen-containing organic groups from the binder starts, and as a result, the formed matrix is weakened and the compressive strength of the molded article according to the present invention may be reduced. is there. On the other hand, at a temperature lower than 180 ° C., crosslinking of the binder and formation of a covalent bond only slightly occur, which is not preferable.
[0084]
The compression strength of the molded article according to the present invention is about 20 N / mm.2Above, preferably about 30 N / mm2Above, more preferably about 50 N / mm2That is all. The molded article according to the present invention can have the maximum compressive strength by firing in a temperature range of 180 to 280 ° C.
[0085]
The compact of the present invention has several times higher compressive strength than viscous materials such as attapulgite or zeolite pellets produced using methyl orthosilicate as a binder. The high compressive strength that can be achieved with the shaped bodies according to the invention is advantageous because the shrinkage that occurs during further heat treatment of the shaped bodies and the intrinsic stresses induced by this shrinkage in the extrudate are compensated for. Thereby, cracks and the like in the molded article of the present invention are avoided, and a molded article having excellent surface quality and mechanical properties can be obtained.
[0086]
Further, as compared with a fixed bed of zeolite in a bulk form, especially in the case of a honeycomb-shaped extrudate, the adsorptivity is remarkably improved due to a large surface area. For example, a measurement of the increase in water of adsorption capacity in a climate cabinet (climate @ cabinet) at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 10% shows that after 3 hours using a type 4A zeolite, the weight of the molded body is 13% by weight. % To 17% by weight or more.
[0087]
Furthermore, the shaped bodies according to the invention have an abrasion resistance of more than 99%. The abrasion resistance is a value measured as follows in accordance with the American Penney Attrition Test (US Pat. No. 2,973,327 to WJ Mitchell et al., 1956). is there. 3 g of a completely cylindrical zeolite-based pellet (D = 5 mm, L / D = 1.5) is introduced into a plastic container and closed. The vessel is vibrated for 20 minutes at a frequency of 60 scale units on a Retsch model 3D vibrating sieve. To simulate increased wear and true load, the plastic container further includes a piece of Pennig coin. The resulting worn material is then separated on a 500 μm mesh screen at a frequency of 20 scale units for 2 minutes.
[0088]
The molded article of the present invention can be manufactured in the form of a tube, a cylinder, a bead, a tablet, a ring, a sheet, or the like, but preferably has a honeycomb shape. The honeycomb-shaped molded body has a high cell density, has an extremely large surface area as compared with other molded bodies, for example, in the form of a sheet, and the catalyst and absorption characteristics of the molded body of the present invention, in particular, the absorption are remarkably improved. Is done.
[0089]
The molded zeolite according to the present invention can be manufactured at extremely low cost, has high stability against mechanical stress, and can be used for various applications.
[0090]
In addition, since the clogging or breakage of the molded product device or the downstream side of the machine due to abrasion, which occurs particularly in a bulk fixed bed of zeolite, does not occur, it is suitable for long-term use in industrial equipment. Furthermore, no change in the zeolite material occurs in the bulk fixed bed, the operating costs of the apparatus are reduced, and the use of the shaped bodies according to the invention makes it possible to achieve a very low pressure loss.
[0091]
The molded zeolite of the present invention can be used for a wide range of applications such as drying and refining of gas and liquid, refining, purification and separation. The compacts used can be regenerated by either an alternating pressing process, heat treatment, or washing and drying with a solvent.
[0092]
Further, the zeolite molded article of the present invention can be used, for example, in a rotary absorber (Rotor Absorber) to remove residual moisture. Furthermore, the zeolite compact of the present invention can be used for drying compressed air. Moisture entering the compressed air system with fresh air is condensed during the compression / pressure relief and can corrode equipment etc. and impair the functioning of the system. In this case, by incorporating the molded zeolite according to the present invention as an absorbent, water can be removed from an air brake system, a pneumatic drive and control device, and thereby corrosion can be suppressed.
[0093]
Further, the molded article of the present invention can be used for refrigerant drying in a CFC-free refrigeration apparatus. In this case, since the capacity of the molded article of the present invention is 10 to 15 years, regeneration of the molded article is not necessary. If the refrigeration unit is closed during assembly, moisture is regularly introduced and the disadvantages caused by using the shaped bodies according to the invention for drying the refrigerant are avoided.
[0094]
Drying and recycling of the used refrigerant can be performed by using the molded article of the present invention as an absorbent. Regeneration of the absorbent can be performed by heat treatment.
[0095]
The shaped bodies according to the invention can also be used for the desulfurization (odor control) of liquid hydrocarbons as spray can high pressure gas (eg butane).
[0096]
Furthermore, the shaped bodies according to the invention can be used in air separation devices, absorb nitrogen and result, for example, in oxygen enrichment of the intake air. Regeneration can be performed by heat treatment.
[0097]
The moldings according to the invention can also be used in air conditioning devices. In this case, the absorption and vaporization enthalpies are used for heat generation or cooling.
[0098]
The shaped body according to the present invention can be used as an ion exchanger in a water softening device. In this case, the desired effect is achieved by calcium-sodium exchange.
[0099]
【The invention's effect】
By using the silanol group-containing polysiloxane or the water-soluble polysiloxane according to the present invention as a binder, it is possible to obtain a zeolite compact having high compressive strength even when calcined at a low temperature. In addition, since there is no or very small amount of alcohol by-produced, safety is high and explosion-proof equipment is not required, which reduces costs. Absent.
[0100]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Synthesis Examples, Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. In the following examples,% indicates% by weight, and part indicates parts by weight.
[0101]
[Synthesis Example 1] Production of silanol group-containing polysiloxane 1
408 g (3.0 mol) of methyltrimethoxysilane and 300 g of toluene were charged into a 2 L flask, and 97 g of a 2% hydrochloric acid aqueous solution was dropped and mixed over 1 hour while stirring at 40 ° C., and hydrolyzed. Further, the mixture was aged while stirring at 40 ° C. for 1 hour. Next, a water washing operation of adding 100 g of a 10% aqueous sodium sulfate solution, stirring the mixture for 10 minutes, and then allowing it to stand to separate and remove the aqueous layer was repeated three times. From the obtained silanol group-containing polysiloxane, methanol was distilled off under reduced pressure at 50 ° C. and 6.7 kPa, and then filtered to obtain a silanol group-containing polysiloxane. As a result of GPC measurement, the number average molecular weight of this silanol group-containing polysiloxane was 2,000. When the amount of the silanol group was determined, the content was 4.2% (based on the silanol group-containing polysiloxane). When the amount of the methoxy group was determined by the cracking method, the content was 1.4% (based on the silanol group-containing polysiloxane). Siloxane). From the above, it was recognized that the obtained silanol group-containing polysiloxane 1 can be represented by the following composition.
(CH3)1.0Si (OH)0.17(OCH3)0.03O1.40
[0102]
[Synthesis Example 2] Production of silanol group-containing polysiloxane 2
408 g (3.0 mol) of methyltrimethoxysilane was charged into a 2 L flask, 786 g of water was added at 0 ° C. under a nitrogen atmosphere and mixed well, and 216 g of a 0.05 N hydrochloric acid aqueous solution was added under ice cooling over 40 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 10 ° C. or lower for 1 hour and further at room temperature for 2 hours to complete the hydrolysis reaction. Next, the produced methanol and water were distilled off under reduced pressure at 70 ° C. and 8.0 kPa, and the process was continued until no methanol was detected in the distillate. At the time of the initial concentration of 88%, methanol was not detected, and at the same time, the solution began to become cloudy. When the solution was allowed to stand for one day, the solution was separated into two layers, and the silanol group-containing polysiloxane precipitated. Water was separated from the silanol group-containing polysiloxane, and the content of the silanol group and the number average molecular weight were measured. The content was 8.2% (based on the silanol group-containing polysiloxane), and the number average molecular weight was 1,800. Was. As a result of infrared absorption spectrum analysis, since no methoxy group remained, it was recognized that the obtained silanol group-containing polysiloxane 2 could be represented by the following composition.
(CH3)1.0Si (OH)0.34O1.33
[0103]
[Synthesis Example 3] Production of water-soluble polysiloxane 1
246 g (13.7 mol) of water was put into a 500 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a cooler and stirred. Where H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)344.4 g (0.2 mol) and Si (OCH2CH3)4When a mixture of 20.8 g (0.1 mol) was added dropwise at room temperature over 10 minutes, the internal temperature increased from 25 ° C to 56 ° C. Further, the mixture was heated to 60 to 70 ° C. in an oil bath and stirred for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 99 ° C., and by-produced methanol and ethanol were removed to obtain 250 g of water-soluble polysiloxane 1. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) of this product was 14.9%. The number average molecular weight was 1,800.
[0104]
[Synthesis Example 4] Production of water-soluble polysiloxane 2
278 g (15.4 mol) of water was put into a 500 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a cooler and stirred. Here H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)355.6 g (0.25 mol) and Si (OCH2CH3)4When a mixture of 10.4 g (0.05 mol) was added dropwise at room temperature over 10 minutes, the internal temperature increased from 27 ° C to 49 ° C. Further, the mixture was heated to 60 to 70 ° C. in an oil bath and stirred for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 98 ° C., and by-produced methanol and ethanol were removed to obtain 274 g of water-soluble polysiloxane 2. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) of this product was 15.1%. The number average molecular weight was 1,600.
[0105]
[Synthesis Example 5] Production of water-soluble polysiloxane 3
202 g (11.2 mol) of water was put into a 500 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a cooler, and mixed by stirring. Here H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)333.3 g (0.15 mol) and Si (OCH2CH3)4When a mixture of 31.2 g (0.15 mol) was added dropwise over 10 minutes at room temperature, the internal temperature increased from 25 ° C to 51 ° C. Further, the mixture was heated to 60 to 70 ° C. in an oil bath and stirred for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 99 ° C., and by-produced methanol and ethanol were removed to obtain 210 g of water-soluble polysiloxane 3. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) of this product was 15.3%. The number average molecular weight was 1,100.
[0106]
[Synthesis Example 6] Production of water-soluble polysiloxane 4
308 g (17.1 mol) of water was put into a 500 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a cooler, and mixed by stirring. Here H2NCH2CH2HNCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)353.1 g (0.2 mol) and Si (OCH3)4When a mixture of 15.2 g (0.1 mol) was added dropwise at room temperature over 10 minutes, the internal temperature increased from 28 ° C to 53 ° C. Further, the mixture was heated to 60 to 70 ° C. in an oil bath and stirred for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 99 ° C., and methanol produced as a by-product was removed to obtain 300 g of water-soluble polysiloxane 4. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) of this product was 15.4%. The number average molecular weight was 2,000.
[0107]
[Synthesis Example 7] Production of water-soluble polysiloxane 5
253 g (14.1 mol) of water was put into a 500 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a cooler, and mixed by stirring. Here H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)344.4 g (0.2 mol) and CH3Si (OCH3)3When a mixture of 13.6 g (0.1 mol) was added dropwise at room temperature over 10 minutes, the internal temperature increased from 26 ° C to 42 ° C. Further, the mixture was heated to 60 to 70 ° C. in an oil bath and stirred for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 99 ° C., and methanol as a by-product was removed to obtain 244 g of water-soluble polysiloxane 5. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) of this product was 15.6%. The number average molecular weight was 1,600.
[0108]
[Synthesis Example 8] Production of water-soluble polysiloxane 6
241 g (13.4 mol) of water was put into a 500 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a cooler, and mixed by stirring. Here H2NCH2CH2HNCH2CH2CH2Si (OCH3)344.4 g (0.2 mol), Si (OCH2CH3)418.7 g (0.09 mol) and CH3Si (OCH3)3When a mixture of 1.4 g (0.01 mol) was added dropwise at room temperature over 10 minutes, the internal temperature increased from 26 ° C. to 49 ° C. Further, the mixture was heated to 60 to 70 ° C. in an oil bath and stirred for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 99 ° C., and by-produced methanol and ethanol were removed to obtain 241 g of water-soluble polysiloxane 6. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) was 15.7%. The number average molecular weight was 1,500.
[0109]
[Synthesis Example 9] Production of water-soluble polysiloxane 7
85 g of methyltrimethoxysilane oligomer (0.37 mol in terms of dimer), 154 g of methanol and 5.1 g of acetic acid are placed in a 500 ml four-necked flask equipped with a condenser, a thermometer and a dropping funnel, and are stirred. Then, 6.8 g (0.37 mol) of water was added to the mixture, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours. There, 8.9 g (0.04 mol) of N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane was added dropwise. Thereafter, the mixture was heated to the reflux temperature of methanol and reacted for 1 hour. Then, methanol was distilled off with an ester adapter until the internal temperature reached 110 ° C.2/ S of a pale yellow transparent solution (81 g) (number average molecular weight 1,100). This was diluted with water to 15% by weight to obtain a light yellow transparent water-soluble polysiloxane 7.
[0110]
[Synthesis Example 10] Production of water-soluble polysiloxane 8
The reaction was performed in the same manner as in Synthesis Example 9 except that N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane was changed to 17.7 g (0.08 mol) of 3-aminopropyltriethoxysilane, and the viscosity was 220 mm.2/ S of 90 g of a pale yellow transparent solution (number average molecular weight 1,300). This was diluted with water to 15% by weight to obtain a transparent water-soluble polysiloxane 8.
[0111]
(Examples, Comparative Examples)
Compressive strength
Measurements were made using a Zwick tensile / pressure tester model UP1455.
A perfectly cylindrical extrudate with a test material diameter of 5 mm was cut to a test material length of 7 mm. For accurate and reproducible measurements, it must be ensured that both front faces of the extrudate are plane-parallel. The measurement was performed at room temperature at a test pressure of 1 N and a test speed of 1 mm / min. The test force acts on both fronts.
[0112]
[Example 1]
Twin screw extrusion of a reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 25 g of methylcellulose MC @ 12000 (manufactured by Aqualon) as a plasticizer, 63 g of silanol-containing porosiloxane 1 and 160 g of water Using a machine ZSK (manufactured by Werner & Freidler), the mixture was formed at a rotation speed of 50 rpm and formed into a honeycomb-shaped body. The temperature of the barrel of the extruder was 15 degrees. Methylcellulose gels by heat at temperatures above 40 ° C. and loses its water retention properties, so proper cooling of the barrel section must be ensured during processing. Then, it was baked at a temperature of 225 ° C. for 60 minutes without preliminary drying. The compression strength of the obtained molded body is 50.1 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0113]
[Example 2]
Using 200 g of synthetic zeolite A-4 powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 25 g of methylcellulose MC # 12000, 35 g of silanol group-containing porosiloxane 2 and 100 g of water, a honeycomb-like and pellet-like molded body was produced. This reaction mixture was extruded at a temperature of 14 ° C. with the twin screw extruder used in Example 1. Next, a honeycomb formed body was manufactured at 200 ° C. for 60 minutes. The compression strength of the obtained molded body is 57 N / mm2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0114]
[Example 3]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 1 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. The compression strength of the obtained molded body is 43.7 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0115]
[Example 4]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 2 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. The compression strength of the obtained molded body is 41.7 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0116]
[Example 5]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 3 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded product. The compressive strength of the obtained molded body is 45.9 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0117]
[Example 6]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 4 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded product. The compression strength of the obtained molded body is 42.5 N / mm2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0118]
[Example 7]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 5 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. The compression strength of the obtained molded body is 44.3 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0119]
Example 8
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 6 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. The compression strength of the obtained molded body is 47.7 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0120]
[Example 9]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 7 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. The compressive strength of the obtained molded body is 48.1 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0121]
[Example 10]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000 and 250 g of water-soluble polysiloxane 8 was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. The compression strength of the obtained molded body is 47.9 N / mm.2Met. No dimensional change or shrinkage was observed during and after molding.
[0122]
[Comparative Example 1]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000, 63 g of methylsiloxane ether {MSE} 100 as a binder and 160 g of water was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded article. Here, methyl siloxane ether {MSE} 100 is a mixture of various oligomers of methyl silicate, which reacts by hydrolysis and condensation to give a hard silicon resin. The compression strength of the obtained molded body is 46.7 N / mm.2However, shrinkage was observed during molding.
[0123]
[Comparative Example 2]
A reaction mixture containing 200 g of synthetic zeolite A-3 powder, 25 g of methylcellulose MC # 12000, 100 g of ethyl orthosilicate and 160 g of water was treated in the same manner as in Example 1 to produce a molded product, but the firing temperature was low. The compressive strength of the obtained molded product was 18.1 N / mm2There was only.

Claims (13)

ゼオライト、可塑剤及びバインダーを含有する反応混合物から得られるゼオライト成形体であって、バインダーが、下記平均組成式(1)
Si(OH)(OR(4−m−p−q)/2      (1)
(式中、Rは同一又は異種の炭素数1〜20の置換又は非置換の一価炭化水素基、Rは炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。m、p、qは0.5≦m≦1.8、0<p≦2.0、0≦q≦0.5、0<p+q≦2.0、0.5≦m+p+q≦3.3を満たす数である。)
で表されるシラノール基含有ポリシロキサンであることを特徴とするゼオライト成形体。
A molded zeolite obtained from a reaction mixture containing a zeolite, a plasticizer and a binder, wherein the binder has the following average composition formula (1)
R 1 m Si (OH) p (OR 2) q O (4-m-p-q) / 2 (1)
(Wherein R 1 is the same or different, substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms or acyl) M, p and q represent 0.5 ≦ m ≦ 1.8, 0 <p ≦ 2.0, 0 ≦ q ≦ 0.5, 0 <p + q ≦ 2.0, 0.5 ≦ m + p + q ≦ It is a number that satisfies 3.3.)
A zeolite molded article, characterized by being a silanol group-containing polysiloxane represented by the formula:
バインダーが、下記一般式(2)
Si(OR4−n                (2)
(式中、Rは前記の通りであり、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表す。nは0、1又は2である。)
で表される少なくとも1種の加水分解性シラン又はその部分加水分解物を加水分解することにより得られるシラノール基含有ポリシロキサンであることを特徴とする請求項1記載のゼオライト成形体。
The binder has the following general formula (2)
R 1 n Si (OR 3 ) 4-n (2)
(Wherein, R 1 is as described above, and R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms. N is 0, 1 or 2) Is.)
The zeolite molded product according to claim 1, which is a silanol group-containing polysiloxane obtained by hydrolyzing at least one kind of hydrolyzable silane represented by the following formula or a partial hydrolyzate thereof.
バインダーが、下記一般式(3)
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Yは窒素原子含有有機基であり、Rは炭素数1〜10の非置換一価炭化水素基、Rは前記の通りである。aは0又は1である。)
で表される窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物100重量部と、下記一般式(4)
Si(OR4−b                (4)
(式中、R、Rは前記の通りである。bは0、1又は2である。)
で表される加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物5〜200重量部とを加水分解することによって得られるポリシロキサンであることを特徴とする請求項2記載のゼオライト成形体。
The binder has the following general formula (3)
YR 4 a Si (OR 3 ) 3-a (3)
(In the formula, Y is a nitrogen atom-containing organic group, R 4 is an unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 is as described above. A is 0 or 1.)
And 100 parts by weight of a hydrolyzable silane (A) or a partial hydrolyzate thereof containing a nitrogen atom-containing organic group represented by the following general formula (4):
R 4 b Si (OR 3 ) 4-b (4)
(In the formula, R 3 and R 4 are as described above. B is 0, 1 or 2.)
The zeolite molded product according to claim 2, which is a polysiloxane obtained by hydrolyzing 5 to 200 parts by weight of a hydrolyzable silane (B) or a partial hydrolyzate thereof.
バインダーが、下記平均組成式(5)
(ORSiO(4−c−d)/2           (5)
(式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基もしくはアシル基を表し、cは0.75〜1.5、dは0.2〜3で、かつ0.9<c+d<4を満足する正数である。)
で表される有機ケイ素化合物(C)100重量部と、下記一般式(3)
YR Si(OR3−a               (3)
(式中、Yは窒素原子含有有機基であり、Rは炭素数1〜10の非置換一価炭化水素基、Rは前記の通りである。aは0又は1である。)
で表される窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン又はその部分加水分解物(A)0.5〜49重量部とを有機酸又は無機酸の存在下で共加水分解縮合して得られるポリシロキサンであることを特徴とする請求項1記載のゼオライト成形体。
The binder has the following average composition formula (5)
R 5 c (OR 3) d SiO (4-c-d) / 2 (5)
(Wherein, R 5 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group or an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, and 75 to 1.5, d is 0.2 to 3 and a positive number satisfying 0.9 <c + d <4.)
100 parts by weight of an organosilicon compound (C) represented by the following general formula (3)
YR 4 a Si (OR 3 ) 3-a (3)
(In the formula, Y is a nitrogen atom-containing organic group, R 4 is an unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 is as described above. A is 0 or 1.)
Is obtained by co-hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane containing a nitrogen atom-containing organic group represented by the following formula or a partially hydrolyzed product thereof (A) in an amount of 0.5 to 49 parts by weight in the presence of an organic acid or an inorganic acid. 2. The zeolite molded product according to claim 1, which is a polysiloxane obtained.
ポリシロキサンを水に希釈溶解したものをバインダーとして使用することを特徴とする請求項3又は4記載のゼオライト成形体。5. The zeolite molded product according to claim 3, wherein a polysiloxane diluted and dissolved in water is used as a binder. ゼオライトがゼオライト3A、ゼオライト4A、ゼオライト5A及びゼオライトX並びにこれらの任意の混合物から選ばれるものであり、可塑剤がメチルセルロースであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のゼオライト成形体。The zeolite according to any one of claims 1 to 5, wherein the zeolite is selected from zeolite 3A, zeolite 4A, zeolite 5A, zeolite X, and any mixture thereof, and the plasticizer is methylcellulose. Molded body. 更に、可塑剤がセルロースエーテル、ポリサッカライド、ポリビニルアルコール及び澱粉並びにこれらの任意の混合物から選ばれるものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のゼオライト成形体。The zeolite molded product according to any one of claims 1 to 6, wherein the plasticizer is selected from cellulose ether, polysaccharide, polyvinyl alcohol, starch, and an arbitrary mixture thereof. 反応混合物が、ゼオライト40〜90重量%、可塑剤5〜40重量%、バインダー1〜35重量%を含有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載のゼオライト成形体。The zeolite molded product according to any one of claims 1 to 7, wherein the reaction mixture contains 40 to 90% by weight of zeolite, 5 to 40% by weight of a plasticizer, and 1 to 35% by weight of a binder. 反応混合物がワックスエマルジョン及び/又は脂肪酸混合物を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載のゼオライト成形体。9. The molded zeolite according to claim 1, wherein the reaction mixture comprises a wax emulsion and / or a fatty acid mixture. 得られる成形体がハニカム状であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載のゼオライト成形体。The zeolite molded product according to any one of claims 1 to 9, wherein the obtained molded product has a honeycomb shape. 圧縮強度が20N/mm以上であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載のゼオライト成形体。The zeolite molded product according to any one of claims 1 to 10, wherein the molded product has a compressive strength of 20 N / mm 2 or more. 反応混合物を焼成温度180〜280℃の温度範囲で焼成することによって形成されたことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載のゼオライト成形体。The zeolite formed body according to any one of claims 1 to 11, wherein the formed body is formed by firing the reaction mixture at a firing temperature of 180 to 280 ° C. 請求項1乃至9のいずれか1項記載の反応混合物を押出成形した後、180〜280℃の温度でこの押出物を焼成することを特徴とするゼオライト成形体の製造方法。A method for producing a zeolite molded body, comprising extruding the reaction mixture according to any one of claims 1 to 9, and then calcining the extrudate at a temperature of 180 to 280 ° C.
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