JP2005538922A - アルミノシリケートポリマーの調製方法及びこの方法から得られたポリマー - Google Patents

アルミノシリケートポリマーの調製方法及びこの方法から得られたポリマー Download PDF

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Abstract

本発明は、アルミノシリケートポリマーの調製方法及びこの方法から得られたポリマーに関する。本法は、ハロゲン化アルミニウムを、加水分解性官能基しか有さないアルキルオルトシリケートで、アルカリ水溶液で、シラノール基の存在下で処理するに際し、アルミニウム濃度を0.3モル/リットル未満に維持し、Al/Siモル比を1〜3.6に維持し、かつ、アルカリ/Alモル比を2.3〜3に維持した後、得られた混合物を周囲温度でシラノール基の存在下、アルミノシリケートポリマーを形成するのに十分な時間撹拌することからなる。

Description

本発明は、アルミノシリケートポリマーの調製方法及びこの方法から得られたポリマーに関する。
種々の形態のアルミノシリケートポリマーが知られている。例えば、イモゴライト等の繊維状のアルミノシリケートポリマーが知られている。イモゴライトは、火山灰及びある種の土壌において不純な自然状態で存在するフィラメント状、管状及び結晶化アルミノシリケートである。これは、Wada,J.Soil Sci.1979,30(2)、347−355によりはじめて記載された。異なる方法を用いて、種々の純度のイモゴライトを合成できる。高純度のイモゴライトゲルを得る方法が、欧州特許出願公開第1112959号に記載されている。この方法は、混合アルミニウム−シリコンアルコキシドを、pH4〜6.5のアルカリ水溶液で、アルミニウムモル濃度5×10-4〜10-2M及びAl/Siモル比1〜3を維持した後、得られた混合物を、シラノール基の存在下で、繊維状アルミノシリケートポリマーが形成され且つ残留イオンを反応媒体から除去するのに十分な時間加熱することにより処理することからなる。
また、球状粒子形態のアルミノシリケートポリマーも、知られている。米国特許第6,254,845号は、中空球状形非晶質アルミノシリケートポリマーの調製方法を記載している。この方法は、高速で、シリコン系化合物(0.01〜1モル/リットル)をアルミニウム化合物(0.01〜1モル/リットル)と混合して、副生成物としての塩溶液と、前駆体粒子とを含む懸濁液を形成し、塩溶液の一部分を除去し、前駆体粒子を加熱処理して、アルミノシリケート中空球の形態の多孔性物質を得ることからなる。この多孔性物質は、デオドラント、吸湿剤又はマイクロカプセル化医薬において使用できる。
本発明によれば、アルミノシリケートポリマーの新規な調製方法及びこの方法により得ることができる新規なアルミノシリケートポリマーが提供される。
本発明によるアルミノシリケートポリマーの調製方法は、
a)混合アルミニウム−加水分解性官能基しか有さないシリコンアルコキシド、又はアルミニウム化合物と加水分解性官能基しか有さないシリコン化合物との混合物の加水分解から得られた混合アルミニウム−シリコン前駆体を、アルカリ水溶液で、シラノール基の存在下で処理する工程であって、アルミニウム濃度を0.3モル/リットル未満に維持し、Al/Siモル比を1〜3.6に維持し、かつ、アルカリ/Alモル比を2.3〜3に維持する工程と、
b)工程a)から得られた混合物を、周囲温度で、シラノール基の存在下、アルミノシリケートポリマーを形成するのに十分な長さの時間攪拌する工程と、
c)反応媒体から、工程a)及び工程b)中に形成された副生成物を除去する工程と、
を含む。
本明細書の記載全体を通じて、表現「加水分解性官能基」は、プロセス中及び特にアルカリ水溶液での処理時に加水分解により除去される置換基を意味する。以下の説明において、表現「未変性混合アルミニウム−シリコンアルコキシド」又は「未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体」は、それぞれ混合アルミニウム−加水分解性官能基しか有さないシリコンアルコキシド、又はアルミニウム化合物と、加水分解性官能基しか有さないシリコン化合物との混合物の加水分解から得られた混合アルミニウム−シリコン前駆体を意味する。より一般的には、「未変性」化合物は、加水分解性置換基しか有さない化合物である。
工程c)は、洗浄又はダイアフィルトレーション等の異なる周知の方法にしたがって実施できる。
また、本発明は、上記した方法により得られることができるアルミノシリケートポリマー物質に関する。この新規なポリマーは、電子回折により、非晶質構造を有することが分かる。この物質は、工程b)からであって工程c)の前に得られた物質についてのラマンスペクトルが、スペクトル領域200〜600cm-1において、250±6cm-1に広いバンド、359±6cm-1に広く且つ強いバンド、407±7cm-1にショルダー、501±6cm-1に広いバンドを有することを特徴とする。
本発明による方法の一実施態様によれば、未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体は、水性媒体において、(i)アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド及びアルミニウムハロゲノアルコキシドからなる群から選択された一種の化合物と、(ii)未変性シリコンアルコキシドとシリコンクロロアルコキシドからなる群から選択された少なくとも一種の化合物とを混合することにより、現場で形成される。未変性アルミニウム化合物又はシリコン化合物のアルコキシド基は、好ましくは炭素数1〜5を有し、例えば、メトキシド、エトキシド、n−プロポキシド、又はi−プロポキシドである。
好ましくは、アルミニウム塩、例えば、ハロゲン化物(例えば、塩化物もしくは臭化物)、過ハロゲン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩又はカルボン酸塩、及び少なくとも一種の未変性シリコンアルコキシド、例えば、テトラメチルオルトシリケート又はテトラエチルオルトシリケートが、使用される。
単一の未変性シリコンアルコキシド若しくは未変性シリコンアルコキシドの混合物、又は単一の未変性シリコンクロロアルコキシド若しくは未変性シリコンクロロアルコキシドの混合物、又は未変性シリコンアルコキシドとクロロアルコキシドとの混合物を、使用できる。
好ましくは、ハロゲン化アルミニウム、例えば、塩化アルミニウム、及び未変性シリコンアルコキシドを、使用する。実際には、混合物は、15〜35℃、好ましくは20〜25℃の周囲温度で、シリコンアルコキシド(純粋又はアルコール等の共溶媒で希釈したもの)をアルミニウム塩水溶液に、透明均質混合物が得られるまで攪拌しながら添加することにより調製する。このようにして、未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体が得られる。攪拌時間は、10〜180分間、好ましくは120分間である。
本発明による方法の工程a)によれば、前駆体又は未変性混合アルミニウム−シリコンアルコキシドを、アルカリ水溶液と接触させる。この際、アルミニウム濃度を0.3モル/リットル未満に維持し、Al/Siモル比を1〜3.6に維持し、アルカリ/Alモル比を2.3〜3に維持する。アルミニウム濃度が1.5×10-2〜0.3モル/リットルであるのが有利であり、より好ましくは4.4×10-2〜0.3モル/リットルである。好ましくは、Al/Siモル比は1〜2である。
好ましくは、濃度が0.5M〜3M、好ましくは3Mである水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ジエチルアミン又はトリエチルアミンの水溶液を使用する。また、アルカリは、ヒドロアルコール溶液の形態であってもよい。
アルカリを、前駆体か、又は未変性混合アルミニウム-シリコンアルコキシドに、好ましくは50〜650ミリモル/時間の速度で添加する。
本発明によれば、工程a)におけるアルカリの添加を、シラノール基の存在下で実施する。これらの基は、表面ヒドロキシ基を有するガラス又はシリカ(ガラスウール)粒子又はビーズにより供給できる。処理液の容積が大きいとき、ビーズの量を増加することが望ましいことがある。ビーズの直径は、0.2mm〜5mm、好ましくは1mm〜3mmであることができる。本発明による方法の実施を簡単にするために、混合アルミニウム−シリコン前駆体の調製を、例えば、混合物をガラスビーズ床において循環させることによりシラノール基の存在下で実施することもできる。
アルカリの添加後実施される、本発明による方法の工程b)は、工程a)から得られた混合物を、シラノール基の存在下で、周囲温度で、アルミノシリケートポリマーを形成するのに十分な時間攪拌することからなる。
次に、本発明による方法の工程(c)は、反応媒体から、工程a)及び工程b)中に形成された副生成物、例えば、実質的に工程a)において使用されるアルカリから生じる残留イオンを除去することからなる。残留イオンは、連続的沈降によるか、又はダイアフィルトレーションによる洗浄により除去できる。工程c)から得られた本発明によるアルミノシリケートポリマー物質を、次に遠心分離又はナノ濾過により濃縮できる。
本発明による方法の第一の実施態様によれば、工程a)中に、かなりの量のアルカリを添加してアルカリ/Alモル比を約2.3とする。この場合、pHを、4〜5、好ましくは4.2〜4.3に維持する。次に、上記した工程b)を適用する。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー物質が、分散形態で得られる。次に、残留イオンを排除するための工程c)を、ダイアフィルトレーションした後、ナノ濾過濃縮することにより実施することができる。
本発明による方法の第二の実施態様によれば、工程a)中に、かなりの量のアルカリを添加してアルカリ/Alモル比を約3とする。次に、上記した工程b)を適用する。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー物質が、懸濁形態で得られる。次に、残留イオンを排除するための工程c)を、ダイアフィルトレーションした後、ナノ濾過濃縮することにより実施することができる。このアルミノシリケートポリマー物質は、酸、例えば、塩酸若しくは酢酸又はそれらの混合物を添加することによりあらかじめ再分散したものである。
第三の実施態様によれば、本発明による方法は、工程b)の後で且つ工程c)の前に、追加の工程d)を有する。前記工程d)は、工程a)中にまだアルカリ/Alモル比が3に達していない場合には、追加量のアルカリ水溶液を数分で添加して、アルカリ/Alモル比を3に到達させる。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー物質が、懸濁形態で得られる。次に、残留イオンを排除するための工程c)を、ダイアフィルトレーションした後、ナノ濾過濃縮することにより実施することができる。このアルミノシリケートポリマー物質は、塩酸を添加することによりあらかじめ再分散したものである。また、連続沈降により浸透水で洗浄後、遠心分離濃縮することにより、工程c)を実施できる。
工程c)の後の濃縮により得られた本発明によるアルミノシリケートポリマー物質は、物理的にゲル状をしている。Al/Siモル比は、1〜3.6である。続いて、凍結乾燥することにより、本発明によるアルミノシリケートポリマーを固形状で得ることができる。
別の実施態様によれば、本発明による方法は、工程c)の後に、工程e)少なくとも一種のアルミニウムのキレート化剤を、工程c)から得られた前記アルミノシリケートポリマーに添加することを追加の工程として含む。次に、混合物を、攪拌する。続いて真空により排気することにより、本発明によるアルミノシリケートポリマーを、固形状で得ることができる。
前記アルミニウムのキレート化剤は、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、二官能酸、それらのエステル及び無水物成分並びにアミノ酸からなる群から選択されたものであることができる。好ましくは、前記アルミニウムのキレート化剤が、HCOOH、R1COOH[式中、R1は、CH3(CH2n(式中、nは0〜12である)、CF3、C65、(C652、サリチル酸のような置換芳香環、C44Sからなる群から選択されたものである];R2PO(OH)2[式中、R2は、CH3、C65からなる群から選択されたものである];R3SO3H[式中、R3は、CH3(CH2n(式中、nは0〜5である)];HOOC(CH2nCOOH(式中、n=0〜8);フタル酸のような芳香族二官能酸;HOOC(CH2nPO(OH)2(式中、n=2、4);ヒドロキシ脂肪酸;HOOC(CH2OH)nCOOH(式中、n=1〜2);CH3CH(NH2)COOHからなる群から選択されたものである。好ましくは、キレート化剤は、酢酸である。
アルミニウムのキレート化剤の有用な溶媒は、一般的に水であるが、水と混和することができる別の溶媒を使用してキレート化剤を可溶化してから、工程c)から得られたアルミノシリケートポリマーに添加することができる。工程e)は、最初に酢酸を添加し、次にアルミニウムの別の異なるキレート化剤を添加することを含むことができる。この方法は、キレート化剤が大きなかさばった基を有するときに、キレート化しやすくするのに特に有用である。
アルミニウムのキレート化剤の量は、前記キレート化剤のキレート官能基と前記アルミノシリケートポリマーのアルミニウムとの間のモル比で、0.1超であることができる。好ましくは、このモル比は、0.1〜10、好ましくは0.1〜4である。
アルミニウムのキレート化剤を導入することにより、キレート化合物を形成することによりアルミノシリケートポリマーの表面を変性することができる。キレート化剤の官能基により、使用される媒体に対するアルミノシリケートポリマーの親和性を増加することができる。
工程e)から得たアルミノシリケートポリマー物質のラマンスペクトルは、工程b)から得られたアルミノシリケートポリマー物質と同じバンドだけでなく、キレート化剤のキレート形態に相当するバンドをも有する。
工程e)から得られた本発明によるアルミノシリケートポリマー物質は、物理的にゲルの形態を有する。Al/Siモル比は、1〜3.6である。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。
例1(比較)
繊維状アルミノシリケートポリマーであるイモゴライトを、欧州特許出願公開第1112959号に記載の方法により調製した。
浸透水100リットルに、AlCl3・6H2O 364.5g(1.51モル)を添加した後、テトラメチルオルトシリケート127.7g(0.84モル)を添加した。得られた透明溶液を、30分間攪拌した。反応混合物を、出力10リットル/分のポンプを用いて、直径2mmのガラスビーズ床(Prolabo)を通して循環させた。1M NaOH 3.46リットルを、少なくとも2時間で添加した。その結果、反応媒体が、白濁した。これを3時間攪拌したら、媒体が透明となった。次に、ポンプを切った。次に、1M NaOH 1.063リットルを添加し、白色沈殿を形成させた。これを、一晩沈降させた後、上清の液体を除去した。その結果、生成物約30リットルが残った。1M HClと2M酢酸との50/50容積混合物0.6リットルを、沈殿に添加し、これを、6時間攪拌した。得られた混合物は透明となり、pHが4.0であった。次に、浸透水146リットルを添加した。最終容積は、176リットルであった。この溶液は、熟成段階が可能な状態であった:溶液を、不活性プラスチック容器(ポリプロピレン)中、周囲温度(約20℃)で10日間放置した。次に、混合物を、ステンレス製反応器中で24時間攪拌しながら、96℃に加熱した。次に、反応媒体を、Amicon100K膜を用いた限外濾過により濃縮した。電子回折により、イモゴライト型繊維状アルミノシリケートポリマーが得られたのが分かった。このポリマーのラマンスペクトルを、図1に示す。
ここに記載の全ての例では、Raman Bruker RFS100分光器(レーザー励起波長1064nm、パワー800mW、512スキャン)を使用してラマンスペクトルを得た。このスペクトルは、半円筒ミラーを備えたレンズを用いて反射モード(180°)で得た。試料を、特殊な準備をすることなく、固形(凍結乾燥)で分析した。本発明による物質は、水分が高いため物質の赤外スペクトルが水によりマスクされてしまうため、赤外スペクトルよりもラマンスペクトルのほうが好ましかった。この問題は、ラマンスペクトル技術ではおきない。同じラマン特徴を有する物質は、同じ群に属する。
例2(比較)
中空球状形におけるアルミノシリケートポリマーを、米国特許第6,254,845号に記載した方法により調製した。
ソジウムオルトシリケートを、精製水に溶解して、濃度0.1モル/リットルの水溶液50mlを得た。別に、塩化アルミニウムを精製水に溶解して濃度0.1モル/リットルの水溶液67.15mlを得た。塩化アルミニウム溶液を、高速で、ソジウムオルトシリケートの水溶液と混合した。この段階で、アルミニウム濃度は、5.7×10-2モル/リットルであった。Al/Siモル比は、1.34であった。混合物を、周囲温度で1時間攪拌した。得られた懸濁液を、メンブレンフィルターを用いて濾過して塩化ナトリウム等の副生成物を除去した。フィルターに付着した濃縮物を回収し、精製水120mlをそれに加えた。得られた混合物を、超音波を用いて1時間分散した後、80℃で5日間温め、精製水で洗浄し、常温常圧の条件で乾燥した。中空球状粒子状のアルミノシリケートポリマーを得た。このポリマーのラマンスペクトルを、図2に示す。
例3(本発明)
図3において、浸透水100リットルを、プラスチック(ポリプロピレン)製反応器(10)に注いだ。AlCl3・6H2O 4.53モルを添加後、テトラエチルオルトシリケート2.52モルを添加した。この混合物を攪拌し、出力8リットル/分のポンプ(12)を用いて、直径2mmのガラスビーズ(11)1kgからなる床を通して同時に循環した。未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体を調製する操作に、90分間かかった。次に、本発明による方法の工程a)にしたがって、3M NaOH 10.5モルを、2時間で反応器(10)の内容物に添加した。アルミニウム濃度は4.4×10-2モル/リットルであり、Al/Siモル比は1.8であり、アルカリ/Al比は2.31であった。反応媒体は、白濁化した。本発明の方法の工程b)により、混合物を48時間攪拌した。媒体が透明となった。ガラスビーズ床における、循環を停止した。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー材料が、分散体の形態で得られた。図4は、このポリマーのラマンスペクトルであり、凍結乾燥してラマン特徴を得たものである。本発明による方法の工程c)は、ナノ濾過により3倍の予備濃縮後、FilmtecNF2540ナノ濾過膜(表面積6m2)を用いてダイアフィルトレーションしてナトリウム塩を除去することにより、Al/Na比100超とすることからなる。ナノ濾過によるダイアフィルトレーションから得られた濃縮物を濃縮して、本発明によるアルミノシリケートポリマー約20重量%を含有するゲルを得た。
テトラエチルオルトシリケートの代わりにテトラメチルオルトシリケートを用いた以外は、例3を反復した。その結果、図4と同様のラマンスペクトルが得られた。
例4(本発明)
浸透水100リットルに、AlCl3・6H2O 20モルを添加し、次に直径2mmのガラスビーズ4.5kgを添加し、次にテトラエチルオルトシリケート11.1モルを添加した。この混合物を、激しく攪拌した。未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体を調製する操作に、30分間かかった。これにより、透明均一媒体が得られた。次に、本発明による方法の工程a)にしたがい、浸透水100リットルにNaOHを60モル溶解して調製した溶液を、30分間で反応媒体に添加した。その結果、反応媒体が白濁した。アルミニウム濃度は0.1モル/リットルであり、Al/Siモル比は1.8であり、アルカリ/Al比は3であった。本発明の方法の工程b)にしたがい、混合物を15分間攪拌した。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー材料が、懸濁液の形態で得られた。図5は、このポリマーのラマンスペクトルであり、凍結乾燥してラマン特徴を得たものである。本発明による方法の工程c)は、あらかじめ10倍希釈した37%HCl930gを添加し、150分間攪拌して、本発明によるアルミノシリケートポリマーの分散液を得ることからなるものであった。次に、この分散液を、FilmtecNF2540ナノ濾過膜(表面積6m2)を用いてダイアフィルトレーションしてナトリウム塩を除去することにより、Al/Na比100超とした。ナノ濾過によるダイアフィルトレーションから得られた濃縮物を濃縮して、本発明によるアルミノシリケートポリマー約20重量%を含有するゲルを得た。
例5(本発明)
浸透水100リットルに、AlCl3・6H2O 4.53モルを添加後、テトラエチルオルトシリケート2.52モルを添加した。この混合物を攪拌し、出力8リットル/分のポンプを用いて、直径2mmのガラスビーズ1kgからなる床を通して同時に循環した。未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体を調製する操作に、120分間かかった。次に、本発明による方法の工程a)にしたがって、3M NaOH 10.5モルを、2時間で前駆体に添加した。反応媒体は、白濁化した。本発明の方法の工程b)にしたがい、混合物を15〜20時間攪拌した。媒体が透明となった。ガラスビーズ床における循環を、停止した。次に、本発明による方法の工程d)にしたがい、3MNaOH 3.09モルを、10分間で添加した。アルミニウム濃度は4.4×10-2モル/リットルであり、Al/Siモル比は1.8であり、アルカリ/Al比は3であった。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を、懸濁液の形態で得た。図6は、このポリマーのラマンスペクトルであり、凍結乾燥してラマン特徴を得たものである。本発明による方法の工程c)として、ポリマー懸濁液を24時間沈降させた後、上清を捨てて沈殿物を回収した。この沈殿物を、連続沈降により浸透水で洗浄して、上清のナトリウムレベルを10ppm未満とした。次に、沈殿物を遠心分離して、本発明によるアルミノシリケートポリマー約4重量%を含有するゲルを得た。得られたゲルを、凍結乾燥(20mT、−50℃)して恒量の固体を得た。このようにして、粉末状の本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を得た。この粉末は、水と酸、例えば、塩酸又は酢酸を添加し、機械攪拌により再分散できる。
例6(本発明)
本発明による方法の工程c)として、得られたポリマー懸濁液を24時間沈降させた後、上清を捨てて沈殿物を回収する以外は、例5の操作を反復した。その後、あらかじめ10倍希釈した37%HCl166gを、沈殿物に添加して本発明によるアルミノシリケートポリマーの分散液を得た。得られた分散液を、次にFilmtecNF2540ナノ濾過膜(表面積6m2)を用いてダイアフィルトレーションしてナトリウム塩を除去することにより、Al/Na比100超とした。次に、ナノ濾過によるダイアフィルトレーションから得た濃縮物を濃縮して、本発明によるアルミノシリケートポリマー約20重量%を有するゲルを得た。得られたゲルを、凍結乾燥(20mT、−50℃)して恒量の固体を得た。このようにして、粉末状の本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を得た。この粉末は、水と酸、例えば、塩酸又は酢酸を添加し、機械攪拌により再分散できる。
例7(本発明)
浸透水100リットルに、AlCl3・6H2O 1.56モルを添加後、テトラメチルオルトシリケート0.84モルを添加した。この混合物を攪拌し、出力8リットル/分のポンプを用いて、直径2mmのガラスビーズ1kgからなる床を通して同時に循環した。未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体を調製する操作に、120分間かかった。次に、本発明による方法の工程a)にしたがって、1M NaOH 3.5モルを、2時間で前駆体に添加した。反応媒体は、白濁化した。本発明の方法の工程b)にしたがい、混合物を15〜20時間攪拌した。媒体が透明となった。ガラスビーズ床における循環を、停止した。次に、本発明による方法の工程d)にしたがい、1MNaOH 1.06モルを、10分間で添加した。アルミニウム濃度は1.5×10-2モル/リットルであり、Al/Siモル比は1.8であり、アルカリ/Al比は2.9であった。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を、懸濁液の形態で得た。本発明による方法の工程c)として、ポリマー懸濁液を24時間沈降させた後、上清を捨てて沈殿物を回収した。この沈殿物を、連続沈降により浸透水で洗浄して、上清のナトリウムレベルを10ppm未満とした。次に、沈殿物を遠心分離して、本発明によるアルミノシリケートポリマー約4重量%を含有するゲルを得た。得られたゲルを、凍結乾燥(20mT、−50℃)して恒量の固体を得た。このようにして、粉末状の本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を得た。この粉末は、水と酸、例えば、塩酸又は酢酸を添加し、機械攪拌により再分散する。
例8(本発明)
浸透水100リットルに、AlCl3・6H2O 31.3モルを添加後、テトラエチルオルトシリケート16.79モルを添加した。この混合物を攪拌し、出力8リットル/分のポンプを用いて、直径2mmのガラスビーズ1kgからなる床を通して同時に循環した。未変性混合アルミニウム−シリコン前駆体を調製する操作に、120分間かかった。次に、本発明による方法の工程a)にしたがって、20M NaOH 70モルを、2時間で前駆体に添加した。反応媒体は、白濁化した。本発明の方法の工程b)にしたがい、混合物を15〜20時間攪拌した。媒体が透明となった。ガラスビーズ床における循環を、停止した。次に、本発明による方法の工程d)にしたがい、20MNaOH 21.5モルを、10分間で添加した。アルミニウム濃度は0.3モル/リットルであり、Al/Siモル比は1.9であり、アルカリ/Al比は2.9であった。このようにして、本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を、懸濁液の形態で得た。本発明による方法の工程c)として、ポリマー懸濁液を24時間沈降させた後、上清を捨てて沈殿物を回収した。この沈殿物を、連続沈降により浸透水で洗浄して、上清のナトリウムレベルを10ppm未満とした。次に、沈殿物を遠心分離して、本発明によるアルミノシリケートポリマー約4重量%を含有するゲルを得た。得られたゲルを、凍結乾燥(20mT、−50℃)して恒量の固体を得た。このようにして、粉末状の本発明によるアルミノシリケートポリマー材料を得た。この粉末は、水と酸、例えば、塩酸又は酢酸を添加し、機械攪拌により再分散できる。
例9(本発明)
例6において得られるアルミノシリケートポリマーのゲル(Al量=1.54g、57ミリモル、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP)で測定)100gを、浸透水100gで希釈した。氷酢酸(6.8g、114ミリモル)を、ゲルに添加した。得られた混合物を、2日間攪拌した。過剰の水と未反応酢酸を、真空下、35℃で排気することにより除去した。白色粉末11.1gを得た。本発明によるこのアルミノシリケートポリマー材料のラマンスペクトルを、図7に示す。ラマンスペクトルは、例6において得られるアルミノシリケートポリマーのバンドだけでなく、そのアセテート形態におけるキレート化剤に相当するバンドも含む。
例10(本発明)
メチルホスホン酸粉末(1.7g、10.4ミリモル)を、エタノール(10ml)に可溶化した。浸透水20gで希釈した例6で得られたアルミノシリケートポリマーのゲル40g(Al量=0.950g、35ミリモル)を、メチルホスホン酸のアルコール溶液に添加した。得られた混合物を、4日間攪拌した。過剰のエタノールを、真空下、35℃で排気することにより除去した。白色粉末が得られた。本発明によるこのアルミノシリケートポリマー材料のラマンスペクトルを、図8に示す。ラマンスペクトルは、例6において得られるアルミノシリケートポリマーのバンドだけでなく、そのホスホネート形態におけるキレート化剤に相当するバンドも含む。
例11(本発明)
例6において得られたアルミノシリケートポリマーのゲル(Al量=0.8g、29ミリモル)20gを、浸透水20gで希釈した。メチルスルホン酸(1.6g、16.6ミリモル)を、ゲルに添加した。得られた混合物を、4日間攪拌した。過剰の水を、真空下、35℃で排気することにより除去した。白色粉末が得られた。本発明によるこのアルミノシリケートポリマー材料のラマンスペクトルを、図9に示す。ラマンスペクトルは、例6において得られるアルミノシリケートポリマーのバンドだけでなく、そのスルホネート形態におけるキレート化剤に相当するバンドも含む。
例12(本発明)
安息香酸粉末(0.85g、7ミリモル)をエタノール40mlに可溶化後、例6において得られたアルミノシリケートポリマーゲル(Al量=0.97g、36ミリモル)40gを浸透水20mlに希釈したものを、このアルコール溶液に添加した。得られた混合物を、3日間攪拌した。過剰のエタノールと水を、真空下、35℃で除去した。白色粉末を得た。本発明によるこのアルミノシリケートポリマー材料のラマンスペクトルを、図10に示す。ラマンスペクトルは、例6において得られるアルミノシリケートポリマーのバンドだけでなく、そのベンゾエート形態におけるキレート化剤に相当するバンドも含む。
例13(本発明)
安息香酸粉末(0.3g、2.5ミリモル)をエタノール10mlに可溶化後、例9に記載した酢酸で変性したアルミノシリケートポリマー(Al量=0.13g、5.1ミリモル)1gを、このアルコール溶液に添加した。得られた混合物を、3日間攪拌した。過剰のエタノールを、真空下、35℃で除去した。白色粉末が得られた。本発明によるこのアルミノシリケートポリマー材料のラマンスペクトルを、図11に示す。ラマンスペクトルは、例6において得られるアルミノシリケートポリマーのバンドだけでなく、そのベンゾエート形態及びその残留アセテート形態におけるキレート化剤に相当するバンドも含む。
例14(本発明)
例6で得られたアルミノシリケートポリマーのゲル(Al量=1.54g、57ミリモル)100gを、浸透水100gで希釈した。プロピオン酸(2.0g、27.7ミリモル)を、ゲルに添加した。得られた混合物を、2日間攪拌した。過剰の水と未反応酢酸を、真空下、35℃で排気することにより除去した。白色粉末が得られた。本発明によるこのアルミノシリケートポリマー材料のラマンスペクトルを、図12に示す。ラマンスペクトルは、例6において得られるアルミノシリケートポリマーのバンドだけでなく、そのプロピオネート形態におけるキレート化剤に相当するバンドも含む。
欧州特許出願公開第1,112,959号に記載の方法により調製された比較例のアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 米国特許第6,254,845号に記載の方法により調製された比較例のアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明による方法の工程a)及びb)を実施するための装置の略図である。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。 本発明によるアルミノシリケートポリマーのラマン分光法により得られたスペクトルである。

Claims (19)

  1. アルミノシリケートポリマーの調製方法であって、
    a)混合アルミニウム−加水分解性官能基しか有さないシリコンアルコキシド、又はアルミニウム化合物と加水分解性官能基しか有さないシリコン化合物との混合物の加水分解から得られた混合アルミニウム−シリコン前駆体を、アルカリ水溶液で、シラノール基の存在下で処理する工程であって、アルミニウム濃度を0.3モル/リットル未満に維持し、Al/Siモル比を1〜3.6に維持し、かつ、アルカリ/Alモル比を2.3〜3に維持する工程と、
    b)工程a)から得られた混合物を、周囲温度で、シラノール基の存在下、アルミノシリケートポリマーを形成するのに十分な長さの時間攪拌する工程と、
    c)反応媒体から、工程a)及び工程b)中に形成された副生成物を除去する工程と、
    を含む方法。
  2. 前記工程a)のアルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ジエチルアミン及びトリエチルアミンからなる群から選択されたものである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記シラノール基を、シリカ又はガラスビーズの形態で供給する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記シリカビーズ又はガラスビーズの直径が、0.2mm〜5mmである、請求項3に記載の方法。
  5. 前記アルミニウム濃度を、1.5×10-2〜0.3モル/リットルに維持する、請求項1に記載の方法。
  6. 前記アルミニウム濃度を、4.4×10-2〜0.3モル/リットルに維持する、請求項1に記載の方法。
  7. 前記アルカリ/Alモル比が、約2.3である、請求項1に記載の方法。
  8. 前記アルカリ/Alモル比が、約3である、請求項1に記載の方法。
  9. 工程b)後であって且つ工程c)の前に、工程d)アルカリ/Alモル比が工程a)においてまだ3に到達していない場合に、アルカリを添加してアルカリ/Alモル比が3となるようにすることを含む、請求項1に記載の方法。
  10. アルミニウム化合物と加水分解性官能基しか有さないシリコン化合物との混合物の加水分解から得られた混合アルミニウム−シリコン前駆体が、(i)アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド及びアルミニウムハロゲノアルコキシドからなる群から選択された化合物と、(ii)シリコンアルコキシドと加水分解性官能基しか有さないシリコンクロロアルコキシドからなる群から選択された少なくとも一種の化合物とを、水性媒体で混合して得た前記混合物から得られた生成物である、請求項1に記載の方法。
  11. 前記混合アルミニウム−シリコン前駆体が、(i)ハロゲン化アルミニウムと、(ii)加水分解性官能基しか有さないシリコンアルコキシドとの混合物から得られた生成物である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記加水分解性官能基しか有さないシリコンアルコキシドが、テトラメチルオルトシリケート又はテトラエチルオルトシリケートである、請求項11に記載の方法。
  13. 工程c)の後に、工程e)少なくとも一種のアルミニウムのキレート化剤を、工程c)から得られた前記アルミノシリケートポリマーに添加することを含む、請求項1に記載の方法。
  14. 前記アルミニウムのキレート化剤が、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、二官能酸、それらのエステル及び無水物成分並びにアミノ酸からなる群から選択されたものである、請求項13に記載の方法。
  15. 前記アルミニウムのキレート化剤が、HCOOH、R1COOH[式中、R1は、CH3(CH2n(式中、nは0〜12である)、CF3、C65、(C652、置換芳香環、C44Sからなる群から選択されたものである];R2PO(OH)2[式中、R2は、CH3、C65からなる群から選択されたものである];R3SO3H[式中、R3は、CH3(CH2n(式中、nは0〜5である)];HOOC(CH2nCOOH(式中、n=0〜8);芳香族二官能酸;HOOC(CH2nPO(OH)2(式中、n=2、4);ヒドロキシ脂肪酸;HOOC(CH2OH)nCOOH(式中、n=1〜2);CH3CH(NH2)COOHからなる群から選択されたものである、請求項14に記載の方法。
  16. 工程e)が、最初に酢酸を添加し、次にアルミニウムの別の異なるキレート化剤を添加することを含む、請求項13に記載の方法。
  17. 前記アルミニウムのキレート化剤の量が、前記キレート化剤のキレート官能基と前記アルミノシリケートポリマーのアルミニウムとの間のモル比で、0.1〜10である、請求項13に記載の方法。
  18. 請求項1に記載の方法により得ることができる物質。
  19. 工程b)からであって工程c)の前に得られた物質についてのラマンスペクトルが、スペクトル領域200〜600cm-1において、250±6cm-1に広いバンド、359±6cm-1に広く且つ強いバンド、407±7cm-1にショルダー、501±6cm-1に広いバンドを有することを特徴とする、請求項18に記載の物質。
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