JP2005089269A - 高分散性層状複水酸化物 - Google Patents
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- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
【課題手段】
層状複水酸化物の層間イオンとして、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれた1種または2種以上のアミノ酸を含有せしめる。
【選択図】なし
Description
[M2+ 1-xM3+ x(OH)2][An- x/n・mH2O]
ここで M2+ は2価金属、 M3+ は3価金属、 An- は層間陰イオンで、mは適当な有理数、nは整数、xは1を超えない有理数である。一般式において前半部の[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]は、層状複水酸化物の基本層またはホスト層と呼ばれる金属水酸化物層であり、この基本層が一般式後半部の陰イオンと水分子から成る中間層またはゲスト層と呼ばれる層と交互に積み重なっている。
層状複水酸化物は、難燃化剤、安定剤、成型改質剤および保温性改良剤などとして樹脂に添加され利用されてきた。特に、環境への配慮から毒性のない金属より構成されているMg-Al系層状複水酸化物は、層状複水酸化物のなかでも最もよく利用されている。しかし、樹脂練り込み時の分散性は悪く、このための様々な検討がなされてきた(特許文献1〜3参照)。 過去のこうした検討は、ある程度の分散性向上を達成してはいるが、技術の進歩に伴い、分散性への要求はさらに厳しくなることは必至である。一方、最近になり、2つの論文において、ナノスケールで樹脂と層状複水酸化物が混合できる可能性が示唆された。両者とも層状複水酸化物を有機溶媒中で、基本層単層にまで剥離させて分散させる技術を報告している。この技術を利用すれば、溶媒中で層状複水酸化物を基本層単層まで剥離・分散し、溶媒に溶かした樹脂と溶液中で分子レベルまたは分子レベルに近い状態で混合可能である。剥離・分散に要する条件は、前者(非特許文献1参照)は溶媒としてホルムアミドを用いて室温で即時反応、後者(非特許文献2参照)では、ブタノールを用いて120℃−16時間還流を必要とする。前者はMg-Al-系層状複水酸化物において、層間陰イオンとしてグリシンを用い、後者は、Zn-Al系層状複水酸化物においてドデシル硫酸を用いている。
(1)金属水酸化物からなる基本層と、陰イオン及び水分子とからなる中間層が交互に積層した層状複水酸化物において、中間層を構成する層間イオンとして、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれる1種または2種以上のアミノ酸を含有することを特徴とする層状複水酸化物。
(2)1種または2種以上の2価金属塩、及び/または1種または2種以上の3価金属塩と、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれる1種または2種以上のアミノ酸とをアルカリ条件下、溶液状態で混合することにより共沈殿させて得られたものである請求項1記載の層状複水酸化物。
(3)上記(1)または(2)のいずれか一項に記載の層状複水酸化物が、基本層である金属水酸化物層に剥離、分散された形態で含有する液状物。
(4)上記(1)または(2)のいずれか一項記載の層状複水酸化物にホルムアミドを添加したものである上記(3)に記載の液状物。
(5)上記(1)または(2)のいずれか一項記載の層状複水酸化物、若しくは上記(3)または(4)に記載の液状物を含有する樹脂用配合剤。
(6)1種または2種以上の2価金属塩、及び/または1種または2種以上の3価金属塩と、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれる1種または2種以上のアミノ酸水溶液とをアルカリ条件下、溶液状態で混合することにより共沈殿させることを特徴とする層状複水酸化物の製造法。
(7)共沈殿の後、共沈殿物を洗浄、乾燥することを特徴とする上記(6)に記載の層状複水酸化物製造方法。
(8)層状複水酸化物の製造工程を、二酸化炭素および/または炭酸イオンの非存在下で行うことを特徴とする上記(6)または(7)に記載の層状複水酸化物の製造方法。
(9)層状複水酸化物の製造工程を、窒素気流中で行うことを特徴とする上記(6)〜(8)に記載の層状複水酸化物の製造方法。
[M2+ 1-xM3+ x(OH)2][ΣAn− y・mH2O]
式中、M2+ は、使用した金属塩由来の2価金属イオン、 M3+ は、使用した金属塩由来の3価金属イオンであり、 一般式において前半部の[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]は、層状複水酸化物の基本層またはホスト層と呼ばれる金属水酸化物層である。同後半部の[ΣAn− y・mH2O]は、は陰イオン群と水分子からなる中間層であり、An−は、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンから選ばれるいずれか1種または2種以上のアミノ酸、金属塩由来の陰イオン、及びその他上記共沈殿溶液中に含まれる水酸化物イオン等の各陰イオンを表し、yは各陰イオンの上記一般式における組成比、nはイオン価数を示す。したがって、ΣAn− y、は各陰イオンを合わせたイオン群の総体を示し、各陰イオンにおけるyに価数nを掛けたものは全陰イオンに対する各陰イオンの電荷量としての割合(電荷占有率)を意味し、合計した数(Σy×n)はxに一致する。また、xは1を越えない有理数であり、mは、不定な有理数を示す。
一方、層間陰イオン成分として、本発明のアラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンから選ばれるいずれか1種または2種以上のアミノ酸を使用する場合、Mg-Al系層状複水酸化物の剥離・分散は非常に効果的であるが、Mg系では塩基性が強すぎるため、樹脂の種類によっては、樹脂の安定化剤として使用する場合、十分な特性が得られないことがある。すなわち、理由は明らかではないが、例えば、特開平11−255973号公報においては、ポリオレフィン樹脂の耐熱劣化性と成形加工機の発錆防止性を向上させるには層状複水酸化物を添加物とした場合、Mg系層状複酸化物からZn系層状複水酸化物に切り替えると良好な結果が得られる旨の記載がある。しかし、Mg以外の2価金属で同様な層状複水酸化物を作製しようとした場合アミノ酸類はキレート効果があり、Mg以外の2価金属はMgよりもキレート化され易いため、水酸化物合成時のアミノ酸と金属イオンとの一部キレート化により可溶化してしまい、Mg以外の金属系層状複水酸化物を効率的に得るのが難しくなることがある。これに対しては、アミノ酸投入量を減らすことで問題は解決される。
本発明により得られた層状複水酸化物は、適当な溶媒、例えばホルムアミドを用いることにより、極めて容易に各基本層が剥離し、溶媒中に分散する。本発明による層状複水酸化物は、ホルムアミドに投入すれば、室温において単に攪拌するだけで剥離現象が発現する。
したがって、本発明の層状複水酸化物を上記ホルムアミド等の適当な溶媒に分散した液状物は、樹脂配合剤として、分子レベルまたは分子レベルに近い状態で樹脂と混合することができる。
また、本発明の層状複水酸化物は、樹脂との親和性に優れている。例えば、従来のMg-Al−グリシン系層状複水酸化物は、層間陰イオンとして、グリシンを使用するものであり、グリシンはアミノ酸類のなかで、最も簡単な構造を有し、炭素原子は2つしかなく、またアルキル基がないため、樹脂との親和性は劣る。これに対して、本発明において使用するアラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンは、側鎖にアルキル基を有するため、グリシンと比較して樹脂に対しはるかに高い親和性を有する。
すなわち、アスパラギンはホルムアミドに分散してコロイド溶液になるが、わずかながら分散せずに沈殿している量があり、グルタミンの場合には分散性を良好にするために、層状複水酸化物合成時に多量のグルタミンを必要とする。またアルギニンの場合には、ホルムアミドに分散させるのに長時間を要する。これに対して、本発明の層間イオンを使用した層状複水酸化物は、このような溶媒分散性の問題がない。
したがって、本発明の層状複水酸化物は、樹脂に対する難燃化剤、安定剤、成型改質剤、透明性および保温性改良剤等の配合剤として極めて有用なものである。
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は特にこれにより限定されるものではない。
(比較例1)
(比較例2)
Claims (9)
- 金属水酸化物からなる基本層と、陰イオン及び水分子とからなる中間層が交互に積層した層状複水酸化物において、中間層を構成する層間イオンとして、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれる1種または2種以上のアミノ酸を含有することを特徴とする層状複水酸化物。
- 1種または2種以上の2価金属塩、及び/または1種または2種以上の3価金属塩と、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれる1種または2種以上のアミノ酸とをアルカリ条件下、溶液状態で混合することにより共沈殿させて得られたものである請求項1記載の層状複水酸化物。
- 請求項1または2のいずれか一項に記載の層状複水酸化物が、基本層である金属水酸化物層に剥離、分散された形態で含有する液状物。
- 請求項1または2のいずれか一項記載の層状複水酸化物にホルムアミドを添加したものである請求項3に記載の液状物。
- 請求項1または2のいずれか一項記載の層状複水酸化物、若しくは請求項3または4に記載の液状物を含有する樹脂用配合剤。
- 1種または2種以上の2価金属塩、及び/または1種または2種以上の3価金属塩と、アラニン、ロイシン、セリン、リシンおよびヒスチジンからなる群から選ばれる1種または2種以上のアミノ酸水溶液とをアルカリ条件下、溶液状態で混合することにより共沈殿させることを特徴とする層状複水酸化物の製造法。
- 共沈殿の後、共沈殿物を洗浄、乾燥することを特徴とする請求項6に記載の層状複水酸化物製造方法。
- 層状複水酸化物の製造工程を、二酸化炭素および/または炭酸イオンの非存在下で行うことを特徴とする請求項6または7に記載の層状複水酸化物の製造方法。
- 層状複水酸化物の製造工程を、窒素気流中で行うことを特徴とする請求項6〜8に記載の層状複水酸化物の製造方法。
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