JP2009062407A - Method for producing organic-inorganic composite material - Google Patents

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Michiya Nakajima
道也 中嶋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic-inorganic composite material formed with a plurality of inorganic materials. <P>SOLUTION: The method for producing an organic-inorganic composite material has a process 1 of making an organic solvent solution (1) containing a dihydric phenol compound, a dicarboxylic acid compound or a dicarboxylic anhydride and an acid halide and a basic aqueous solution (2) containing a metal compound and/or an alkali silicate having two or more metal elements containing an alkali metal and a metal compound containing a metal having a standard oxidation-reduction potential (E<SP>0</SP>) in an aqueous solution at 25°C of ≥-0.5 V, and allowing the aqueous solution (2) to coexist with the above organic solvent solution (1), to prepare an organic-inorganic composite material, and a process 2 of adding a reducing agent to a slurry containing the organic-inorganic composite material prepared by the process 1 and reducing a metal ion in the metal compound (c-3) into the metal on the organic-inorganic composite material. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、貴金属等の金属単体微粒子を微粒子状体で担持させた、ポリエステルやポリ酸無水物をマトリクスポリマーとする有機無機複合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic-inorganic composite using polyester or polyanhydride as a matrix polymer, in which single metal fine particles such as noble metals are supported in a particulate form.

有機ポリマーがもつ加工性、柔軟性等の特性と、無機材料が持つ耐熱性、耐摩耗性等、表面硬度等の特性を付与することを目的として、無機微粒子を有機ポリマー内に分散、複合化することにより有機無機複合体を作り出す検討が広く行われている。
例えば、無機材料固有の特性を生かすような有機無機複合体の設計は、極力小さい粒径の無機微粒子を高い充填率で複合化することで、より高い複合化効果を期待することができる。粒径が小さいほど無機微粒子の重量当たりの表面積が大きくなり、有機ポリマーと無機材料との界面領域が広くなるためである。更に、無機微粒子の充填率が高くなると、無機材料の特性を強く出せることとなる。
Dispersed and compounded inorganic fine particles in organic polymer for the purpose of imparting properties such as processability and flexibility of organic polymer and heat hardness and wear resistance of inorganic material such as surface hardness. Thus, studies for producing organic-inorganic composites have been widely conducted.
For example, the design of an organic-inorganic composite that takes advantage of the properties unique to inorganic materials can be expected to have a higher composite effect by combining inorganic fine particles having a particle size as small as possible with a high filling rate. This is because the smaller the particle size, the larger the surface area per weight of the inorganic fine particles, and the wider the interface region between the organic polymer and the inorganic material. Furthermore, when the filling rate of the inorganic fine particles is increased, the characteristics of the inorganic material can be enhanced.

一方、複数の無機材料を複合化させることで、様々な特性を付与した有機無機複合体を得ることも期待できる。例えば、金属酸化物のような無機化合物と単体金属とを複合化させることで、耐熱性、耐摩耗性等、表面硬度等といった無機材料特有の特性に加え、金属由来の触媒機能等を有するような複合体を得ることが可能となる。   On the other hand, it can also be expected to obtain an organic-inorganic composite having various properties by combining a plurality of inorganic materials. For example, by combining an inorganic compound such as a metal oxide with a single metal, it has a metal-derived catalytic function in addition to properties specific to inorganic materials such as heat resistance, wear resistance, surface hardness, etc. A complex can be obtained.

無機材料として金属を複合化した有機無機複合体としては、たとえば、固体高分子化合物に、そのガラス転移温度以上で重金属化合物の蒸気を接触することを特徴とする高分子−金属クラスター複合体が知られている(例えば特許文献1参照)。しかし該方法は、有機ポリマーと単体金属とを内部までほぼ均一に複合化させる方法であり、金属が持つ各種特性(光学特性、修飾性等)を材料のバルク全体に付与する方法としては好ましい方法であるが、単体金属よりも沸点が高い金属酸化物等の金属化合物を同時に複合化させることが出来ない。   As an organic-inorganic composite obtained by complexing a metal as an inorganic material, for example, a polymer-metal cluster composite characterized by contacting a solid polymer compound with a vapor of a heavy metal compound at a temperature equal to or higher than its glass transition temperature is known. (See, for example, Patent Document 1). However, this method is a method in which an organic polymer and a single metal are complexed almost uniformly to the inside, and is a preferable method as a method for imparting various properties (optical properties, modifying properties, etc.) of the metal to the entire bulk of the material. However, a metal compound such as a metal oxide having a boiling point higher than that of a single metal cannot be compounded at the same time.

一方、無機材料として酸化ケイ素(シリカ)や酸化アルミニウム(アルミナ)等の酸化物を、有機無機複合体の無機材料として使用した有機無機複合体が知られている。該有機無機複合体は、例えば、有機モノマーの存在下で、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合させることで有機無機複合体を合成するゾルゲル方法(例えば特許文献2参照)や、加熱溶融させた樹脂に無機成分を混合、分散させることで有機無機複合体を製造する溶融混練法(例えば特許文献3参照)や、界面重合法(例えば特許文献4、5参照)により得ることができる。   On the other hand, organic-inorganic composites using oxides such as silicon oxide (silica) and aluminum oxide (alumina) as inorganic materials are known. The organic-inorganic composite may be, for example, a sol-gel method for synthesizing an organic-inorganic composite by hydrolyzing and dehydrating and condensing a metal alkoxide in the presence of an organic monomer (see, for example, Patent Document 2), or a resin melted by heating. It can be obtained by a melt-kneading method (see, for example, Patent Document 3) or an interfacial polymerization method (see, for example, Patent Documents 4 and 5) in which an organic / inorganic composite is produced by mixing and dispersing inorganic components.

しかしながら、特許文献2に記載のゾルゲル反応は、担持できる金属酸化物が限られるといった欠点があった。ゾルゲル反応には金属アルコキシドが必須であるが、安定性が高い貴金属は一般的に金属アルコキシドを形成しないため、酸化物の形態としても複合化することができない。また、アルコキシドを形成する化合物同士での金属種類の違いにより酸化物への転化速度がことなるため、これらを制御し複数種類を複合化することは困難を伴う。またゾルゲル反応は長時間を要するため製造効率が低いといった欠点もある。   However, the sol-gel reaction described in Patent Document 2 has a drawback that metal oxides that can be supported are limited. A metal alkoxide is essential for the sol-gel reaction, but a noble metal with high stability generally does not form a metal alkoxide, and therefore cannot be combined even in the form of an oxide. Moreover, since the conversion rate to an oxide changes with the difference in the metal kind between the compounds which form an alkoxide, it is difficult to control these and to make multiple types complex. Moreover, since the sol-gel reaction requires a long time, there is a disadvantage that the production efficiency is low.

また、特許文献3に代表される溶融混練法は、無機材料を有機ポリマー中の20質量%以上分散状態で導入するのは困難である。また、前記酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の金属酸化物と、単体金属微粒子のような、樹脂への混合特性が異なる複種類の無機材料を、各々均一に分散させることも難しい。特に単体金属がナノメートルオーダーの微粒子である場合にはサイズ効果により融点が低下することが知られており、樹脂との溶融混練操作に伴い融着し粗大化する恐れがある。   Further, in the melt-kneading method represented by Patent Document 3, it is difficult to introduce an inorganic material in a dispersed state of 20% by mass or more in an organic polymer. In addition, it is difficult to uniformly disperse the metal oxides such as silicon oxide and aluminum oxide and a plurality of kinds of inorganic materials having different mixing characteristics into the resin, such as simple metal fine particles. In particular, it is known that the melting point is lowered due to the size effect when the single metal is a nanometer order fine particle, and there is a possibility that it will be fused and coarsened by the melt-kneading operation with the resin.

また、特許文献4及び5に記載の界面重合法は、ポリマー中に微細な無機化合物を均一に分散させた複合体を、簡易な合成操作で、且つ複数種類の無機化合物を複合化できる優れた方法である。しかし、マトリクスとなるポリマーはポリアミド、ポリウレタンあるいはポリ尿素に限られている。
特開2000―256489号公報 特開平8−157735号公報 特開2003−170420号公報 特開2005−048008号公報 特開2005−068311公報
Further, the interfacial polymerization methods described in Patent Documents 4 and 5 are excellent in that a complex in which a fine inorganic compound is uniformly dispersed in a polymer can be combined with a plurality of types of inorganic compounds by a simple synthesis operation. Is the method. However, the polymer used as the matrix is limited to polyamide, polyurethane or polyurea.
JP 2000-256489 A JP-A-8-157735 JP 2003-170420 A JP 2005-048008 A JP 2005-068311 A

本発明が解決しようとする課題は、複数の無機材料を複合化させた有機無機複合体を提供することにあり、さらに具体的には、貴金属等の金属単体微粒子を、ポリエステルと金属酸化物等からなる有機無機複合体中に微粒子状態で担持させた有機無機複合体を、簡便な方法により提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an organic-inorganic composite in which a plurality of inorganic materials are composited. More specifically, a single metal fine particle such as a noble metal, polyester and metal oxide, etc. An organic-inorganic composite supported in the form of fine particles in an organic-inorganic composite comprising the above is provided by a simple method.

本発明者らは、先に、ポリエステルやポリ酸無水物中に微細な無機化合物を均一に分散させた複合体が得られる手段として、ポリエステルやポリ酸無水物の原料である二価フェノール化合物やジカルボン酸化合物や酸ハライド等のモノマーを全て有機溶剤に溶解し、無機化合物の原料であるアルカリ金属を含む金属化合物や珪酸アルカリを水に溶解し、それぞれの溶液を、少なくとも一部が相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させる方法を見いだしている。
本発明者らはこれを応用し、更に前記水溶液中に、水溶液中における25℃での標準酸化還元電位(E)が−0.5V以上である金属を有する金属化合物(c−3)を共存させ、前記有機溶剤溶液と前記水溶液の少なくとも一部が相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させて有機無機複合体を得た後、該有機無機複合体を含有するスラリーに還元剤を添加し、金属化合物(c−3)中の金属イオンを有機無機複合体上で金属単体に還元することにより、反応触媒、抗菌防カビ等に有効な金属を微粒子、0価(金属単体)、且つ均一に分散させた状態でポリエステルと金属酸化物等からなる有機無機複合体中に微粒子状体で担持させた有機無機複合体が簡便に得られることを見いだし、上記課題を解決した。
As a means for obtaining a composite in which a fine inorganic compound is uniformly dispersed in a polyester or polyanhydride, the present inventors previously obtained a dihydric phenol compound or a raw material for polyester or polyanhydride, All monomers such as dicarboxylic acid compounds and acid halides were dissolved in an organic solvent, a metal compound containing an alkali metal, which is a raw material for inorganic compounds, and an alkali silicate were dissolved in water, and each solution was at least partially compatible. We have found a way to keep it in a coexistent state or in a separated state.
The present inventors applied this, and further, in the aqueous solution, a metal compound (c-3) having a metal having a standard oxidation-reduction potential (E 0 ) at 25 ° C. in the aqueous solution of −0.5 V or more. Coexisting and maintaining the organic solvent solution and at least a part of the aqueous solution in a compatible state or coexisting in a separated state to obtain an organic-inorganic composite, and then reducing the slurry into the slurry containing the organic-inorganic composite Is added to the metal compound (c-3) to reduce the metal ion to a simple metal on the organic-inorganic composite. In addition, the inventors have found that an organic-inorganic composite supported by fine particles in an organic-inorganic composite comprising polyester and metal oxide in a uniformly dispersed state can be easily obtained, thereby solving the above-mentioned problems.

即ち、本発明は、二価フェノ−ル化合物、ジカルボン酸化合物及びジカルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物(a)と、酸ハライド(b)とを含有する有機溶剤溶液(1)と、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1つのアルカリ金属を含む2つ以上の金属元素を有する金属化合物(c−1)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)と、水溶液中における25℃での標準酸化還元電位(E)が−0.5V以上である金属を有する金属化合物(c−3)とを含有する、塩基性の水溶液(2)とを、前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)の少なくとも一部が相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させることで前記化合物(a)のアルカリ金属塩を生成させ、更に、該アルカリ金属塩を前記酸ハライド(b)と反応させ有機無機複合体を得る工程1と、工程1により得られた有機無機複合体を含有するスラリーに還元剤を添加し、金属化合物(c−3)中の金属イオンを有機無機複合体上で金属に還元する工程2と、を有する有機無機複合体の製造方法を提供する。 That is, the present invention provides an organic solvent solution (1) containing at least one compound (a) selected from the group consisting of a divalent phenol compound, a dicarboxylic acid compound and a dicarboxylic acid anhydride, and an acid halide (b). ), And a metal compound (c-1) and / or alkali silicate (c) having two or more metal elements including at least one alkali metal selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides and metal carbonates -2) and a basic aqueous solution (2) containing a metal compound (c-3) having a metal having a standard oxidation-reduction potential (E 0 ) at 25 ° C. of −0.5 V or more in an aqueous solution. And coexisting in a state where at least a part of the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) are compatible or separated from each other to produce an alkali metal salt of the compound (a), , Step 1 of obtaining an organic-inorganic composite by reacting an alkali metal salt with the acid halide (b), and adding a reducing agent to the slurry containing the organic-inorganic composite obtained in Step 1, a metal compound (c-3) And 2) reducing the metal ions in the metal-inorganic complex to a metal on the organic-inorganic complex.

本発明の製造方法は、ポリエステルやポリ酸無水物に金属化合物及び金属といった複数の無機化合物を複合化させることが可能である。
本発明の製造方法においては、無機化合物は水溶した状態から析出させるため、粗大粒子化しにくい。そのため、ナノサイズの無機化合物がポリエステルやポリ酸無水物に分散した有機無機複合体を得ることができる。
また、金属の析出は、金属の前駆体である金属化合物(c−3)が予め有機無機複合体の合成系内に溶解しているために、工程1において生成する無機化合物の表面に(イオンとして)取り込まれ、工程2においては添加された還元剤によって還元され生じる。これにより、微粒子状で且つ0価の金属を析出させることができる。工程1、工程2ともに、移送を伴わずに連続的に行うことが出来る上、常温常圧下での短時間(基本的に30分未満)で終了するので、簡便に本発明の有機無機複合体を得ることができる。特に、工程2での還元を十分に行うことにより、金属を原料の金属化合物(c−3)からほぼ100%の収率で有機無機複合体に担持させることができる。原料である金属化合物(c−1)、珪酸アルカリ(c−2)や金属化合物(c−3)の種類や比率を適宜選択することで、様々な特性を有する有機無機複合体を得ることが可能である。
In the production method of the present invention, a plurality of inorganic compounds such as a metal compound and a metal can be combined with polyester or polyanhydride.
In the production method of the present invention, since the inorganic compound is precipitated from a water-soluble state, it is difficult to form coarse particles. Therefore, an organic-inorganic composite in which nano-sized inorganic compounds are dispersed in polyester or polyanhydride can be obtained.
In addition, since the metal compound (c-3), which is a metal precursor, is preliminarily dissolved in the organic-inorganic composite synthesis system, the metal is deposited on the surface of the inorganic compound produced in Step 1 (ion In step 2 and reduced in step 2 by the added reducing agent. Thereby, it is possible to deposit fine particles and zero-valent metal. Both Step 1 and Step 2 can be carried out continuously without transfer, and are completed in a short time (basically less than 30 minutes) at room temperature and normal pressure, so the organic-inorganic composite of the present invention can be easily obtained. Can be obtained. In particular, when the reduction in step 2 is sufficiently performed, the metal can be supported on the organic-inorganic composite with a yield of almost 100% from the raw metal compound (c-3). By appropriately selecting the types and ratios of the raw material metal compound (c-1), alkali silicate (c-2) and metal compound (c-3), an organic-inorganic composite having various properties can be obtained. Is possible.

(言葉の定義)
以下、本発明の製造方法について詳細に説明する。なお本発明において、「無機化合物」とは、酸化ケイ素等の非金属の無機化合物、酸化アルミニウム等の金属化合物等を総称するものとする。また「金属化合物」は、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸化物等の金属と他の元素が化合した物質を示すものとする。また「金属」とは0価の金属単体を示すものとする。
(Definition of words)
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail. In the present invention, the “inorganic compound” is a generic term for non-metallic inorganic compounds such as silicon oxide, metal compounds such as aluminum oxide, and the like. The “metal compound” refers to a substance in which a metal and other elements such as a metal oxide, a metal hydroxide, and a metal carbonate are combined. “Metal” indicates a zero-valent simple metal.

(有機無機複合体の製造方法 工程1)
本発明の製造方法において工程1は、ポリエステル又はポリ酸無水物と、金属水酸化物及び金属炭酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1つのアルカリ金属を含む2つ以上の金属元素を有する金属化合物(c−1)(以下金属化合物(c−1)と称す)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)を原料とする無機化合物との有機無機複合体を合成する工程である。一方、該反応時に、金属化合物(c−3)は生成する有機無機複合体上に吸着する。
(Method for producing organic-inorganic composite, step 1)
In the production method of the present invention, step 1 is a metal compound having two or more metal elements including polyester or polyanhydride and at least one alkali metal selected from the group consisting of metal hydroxide and metal carbonate ( c-1) is a step of synthesizing an organic-inorganic composite with an inorganic compound made from alkali silicate (c-2) as a raw material (hereinafter referred to as metal compound (c-1)). On the other hand, during the reaction, the metal compound (c-3) is adsorbed on the formed organic-inorganic composite.

(有機溶剤溶液(1))
本発明で使用する有機溶媒溶液(1)は、二価フェノ−ル化合物、ジカルボン酸化合物及びジカルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物(a)と、酸ハライド(b)とを含有する。前記化合物(a)と、酸ハライド(b)との重縮合反応で得られるポリエステルまたはポリ酸無水物が、マトリクスポリマーとなる。このとき、前記化合物(a)として二価フェノール化合物を使用し、前記酸ハライド(b)としてジカルボン酸ハロゲン化物を使用するとポリエステルとなり、前記化合物(a)としてジカルボン酸化合物あるいはジカルボン酸無水物を使用し、前記酸ハライド(b)としてジカルボン酸ハロゲン化物を使用するとポリ酸無水物となる。ポリ酸無水物の場合は、使用するジカルボン酸化合物として芳香族ジカルボン酸化合物、脂肪族ジカルボン酸化合物、芳香族ジカルボン酸無水物又は脂肪族ジカルボン酸無水物であることが好ましい。
(Organic solvent solution (1))
The organic solvent solution (1) used in the present invention comprises at least one compound (a) selected from the group consisting of a divalent phenol compound, a dicarboxylic acid compound and a dicarboxylic acid anhydride, and an acid halide (b). contains. A polyester or polyanhydride obtained by a polycondensation reaction between the compound (a) and the acid halide (b) serves as a matrix polymer. At this time, when a dihydric phenol compound is used as the compound (a) and a dicarboxylic acid halide is used as the acid halide (b), a polyester is obtained, and a dicarboxylic acid compound or a dicarboxylic acid anhydride is used as the compound (a). When a dicarboxylic acid halide is used as the acid halide (b), it becomes a polyanhydride. In the case of a polyacid anhydride, the dicarboxylic acid compound to be used is preferably an aromatic dicarboxylic acid compound, an aliphatic dicarboxylic acid compound, an aromatic dicarboxylic acid anhydride or an aliphatic dicarboxylic acid anhydride.

(化合物(a):二価フェノール化合物)
本発明で使用する二価フェノール化合物は、酸ハライドと同時に有機溶剤に溶解可能な、2つのフェノール性水酸基を有する化合物である。2つのフェノール性水酸基は、1つの芳香環上にあっても複数の芳香環上にあっても良い。これらは所望するポリマーの性質により適宜決定される。
2つのフェノール性水酸基が1つの芳香環上にある化合物としては、例えば、レゾルシン(1,3−ジヒドロキシベンゼン)、ヒドロキノン(1,4−ジヒドロキシベンゼン)、カテコール(1,2−ジヒドロキシベンゼン)が挙げられる。
また、2つのフェノール性水酸基がそれぞれ複数の芳香環上にある化合物としては、例えば、2,2’−ビフェノール、4,4’−ビフェノール、3,3’−5,5’−テトラメチルビフェノール(テトラメチルビフェノール)、等のビフェノール化合物、ビスフェノールS、ビスフェノールA、ビスフェノールH、ビスフェノールC、ビスフェノールE等のビスフェノール化合物、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン等のナフタレン骨格を持つ化合物、アントラセン等の芳香環が3つ以上の化合物のいずれかの芳香環に、置換部位は問わずに2つのフェノール性水酸基を有する化合物をあげることができる。
(Compound (a): Dihydric phenol compound)
The dihydric phenol compound used in the present invention is a compound having two phenolic hydroxyl groups that can be dissolved in an organic solvent simultaneously with an acid halide. Two phenolic hydroxyl groups may be on one aromatic ring or on a plurality of aromatic rings. These are appropriately determined depending on the properties of the desired polymer.
Examples of the compound having two phenolic hydroxyl groups on one aromatic ring include resorcin (1,3-dihydroxybenzene), hydroquinone (1,4-dihydroxybenzene), and catechol (1,2-dihydroxybenzene). It is done.
Examples of the compound having two phenolic hydroxyl groups on a plurality of aromatic rings include 2,2′-biphenol, 4,4′-biphenol, 3,3′-5,5′-tetramethylbiphenol ( Tetramethylbiphenol), bisphenol compounds such as bisphenol S, bisphenol A, bisphenol H, bisphenol C, bisphenol E, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, Examples of compounds having a naphthalene skeleton such as 2,6-dihydroxynaphthalene and compounds having two phenolic hydroxyl groups in any aromatic ring of any compound having three or more aromatic rings such as anthracene Can do.

また前記二価フェノールは、酸ハライドと常温、常圧下では反応せず且つ使用する有機溶剤や後述の水溶液(B)と反応しないような置換基を有していてもよい。このような置換基の例としては、ハロゲン元素やアルキル基が挙げられる。   The dihydric phenol may have a substituent which does not react with the acid halide at room temperature and normal pressure and does not react with the organic solvent to be used or the aqueous solution (B) described later. Examples of such substituents include halogen elements and alkyl groups.

なお本発明においては、エチレングリコールや1,4−ブタンジオール等の脂肪族アルキルジオール化合物では酸ハロゲン化物と重縮合反応が生じない。これは、脂肪族アルキルジオール化合物の水酸基の水素イオンの解離性が二価フェノールと比べて極めて低いために、後述の金属化合物(c−1)または珪酸アルカリ(c−2)中のアルカリ金属イオンが脂肪族アルキルジオール化合物の水酸基の水素イオンとイオン交換反応が極めて遅いためと考えられる。   In the present invention, an aliphatic alkyldiol compound such as ethylene glycol or 1,4-butanediol does not cause a polycondensation reaction with an acid halide. This is because the dissociation property of the hydrogen ion of the hydroxyl group of the aliphatic alkyldiol compound is extremely lower than that of the dihydric phenol, so that the alkali metal ion in the metal compound (c-1) or alkali silicate (c-2) described later is used. This is probably because the ion exchange reaction with the hydrogen ion of the hydroxyl group of the aliphatic alkyldiol compound is extremely slow.

(化合物(a):ジカルボン酸化合物)
本発明で使用するジカルボン酸化合物は、酸ハライドと同時に有機溶剤に溶解可能な、2つのカルボキシ基を有する化合物である。ジカルボン酸化合物は脂肪族ジカルボン酸でも芳香族ジカルボン酸でも良い。
(Compound (a): Dicarboxylic acid compound)
The dicarboxylic acid compound used in the present invention is a compound having two carboxy groups that can be dissolved in an organic solvent simultaneously with an acid halide. The dicarboxylic acid compound may be an aliphatic dicarboxylic acid or an aromatic dicarboxylic acid.

芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、芳香環から構成された化合物としてはテレフタル酸、イソフタル酸等の1つの芳香環を有する化合物、1,4−ジカルボキシナフタレン、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレン等のナフタレン骨格を持つ化合物等の複数の芳香環を有する化合物、あるいは、ビフェニル−2,2´−ジカルボン酸等のビフェニル骨格を持つジカルボン酸等が挙げられる。   As the aromatic dicarboxylic acid compound, for example, as a compound composed of an aromatic ring, a compound having one aromatic ring such as terephthalic acid and isophthalic acid, 1,4-dicarboxynaphthalene, 1,5-dicarboxynaphthalene, A compound having a plurality of aromatic rings such as a compound having a naphthalene skeleton such as 1,6-dicarboxynaphthalene or 2,6-dicarboxynaphthalene, or a dicarboxylic acid having a biphenyl skeleton such as biphenyl-2,2′-dicarboxylic acid An acid etc. are mentioned.

また脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、エタン二酸(しゅう酸)、プロパン二酸(マロン酸)、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、オクタン二酸(スベリン酸)、デカン二酸(セバシン酸)等が挙げられる。
また前記ジカルボン酸化合物は、酸ハライドと反応せず且つ使用する有機溶剤や後述の水溶液(B)と反応しないような置換基を有していてもよい。このような置換基の例としては、ハロゲン元素やアルキル基が挙げられる。
Examples of the aliphatic dicarboxylic acid compound include ethanedioic acid (oxalic acid), propanedioic acid (malonic acid), butanedioic acid (succinic acid), pentanedioic acid (glutaric acid), and hexanedioic acid (adipic acid). , Octanedioic acid (suberic acid), decanedioic acid (sebacic acid), and the like.
The dicarboxylic acid compound may have a substituent that does not react with the acid halide and does not react with the organic solvent to be used or the aqueous solution (B) described later. Examples of such substituents include halogen elements and alkyl groups.

(化合物(a):ジカルボン酸無水物)
本発明で使用するジカルボン酸無水化合物は、水と塩基の存在下で酸無水結合が加水分解されジカルボン酸になる化合物であればよい。例えばテトラヒドロフラン−2,5−ジオン(無水コハク酸)、無水グルタル酸等を脂肪族ジカルボン酸無水物として例示することができる。加えて、無水フタル酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸無水物、1、8−ナフタル酸無水物、1、2−ナフタル酸無水物等の芳香族ジカルボン酸無水物を例示することができる。これらの化合物は酸ハライドと反応せず且つ使用する有機溶剤や後述の水溶液(B)と反応しないような置換基を有していてもよい。このような置換基の例としては、ハロゲン元素やアルキル基が挙げられる。ジカルボン酸無水物は前記ジカルボン酸化合物よりも有機溶剤に対する溶解性が高いため、有機溶剤溶液(1)中の濃度を高めることができ、反応効率をより高くすることができる。
(Compound (a): Dicarboxylic anhydride)
The dicarboxylic acid anhydride compound used in the present invention may be any compound as long as the acid anhydride bond is hydrolyzed to dicarboxylic acid in the presence of water and a base. For example, tetrahydrofuran-2,5-dione (succinic anhydride), glutaric anhydride and the like can be exemplified as the aliphatic dicarboxylic acid anhydride. In addition, aromatic dicarboxylic anhydrides such as phthalic anhydride, 2,3-naphthalenedicarboxylic anhydride, 1,8-naphthalic anhydride, and 1,2-naphthalic anhydride can be exemplified. These compounds may have a substituent that does not react with the acid halide and does not react with the organic solvent to be used or the aqueous solution (B) described later. Examples of such substituents include halogen elements and alkyl groups. Since the dicarboxylic acid anhydride has higher solubility in the organic solvent than the dicarboxylic acid compound, the concentration in the organic solvent solution (1) can be increased, and the reaction efficiency can be further increased.

(酸ハライド(b))
本発明で使用する酸ハライド(b)は、有機溶剤溶液(1)中での常温、常圧条件下では二価フェノール化合物、ジカルボン酸化合物、ジカルボン酸無水物とは反応せず、水溶液(2)と共存させることで初めて重縮合反応を生じるような化合物であれば特に限定されない。
例えば、芳香族基を有する酸ハライド(b)としては、イソフタル酸クロリド、テレフタル酸クロリド、2つ以上の芳香環から構成される1,4−ジカルボキシナフタレン、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレン等の酸ハロゲン化物が挙げられる。これらの芳香族酸ハライドは水溶液(2)を構成する水との加水分解反応に対して強いため、有機溶剤に水に相溶する溶媒を用いた場合でも収率を高くすることができ、特に好ましく用いられる。
また、脂肪族基を有する酸ハライド(b)としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の酸ハロゲン化物が挙げられる。
また、前記酸ハライド(b)は、有機溶剤や後述の水溶液(B)と反応しないような置換基を有していてもよい。このような置換基の例としては、ハロゲン元素やアルキル基が挙げられる。
(Acid halide (b))
The acid halide (b) used in the present invention does not react with a dihydric phenol compound, a dicarboxylic acid compound, or a dicarboxylic acid anhydride under normal temperature and normal pressure conditions in the organic solvent solution (1). If it is a compound which produces a polycondensation reaction for the first time by making it coexist with this, it will not specifically limit.
For example, examples of the acid halide (b) having an aromatic group include isophthalic acid chloride, terephthalic acid chloride, 1,4-dicarboxynaphthalene, 1,5-dicarboxynaphthalene composed of two or more aromatic rings, Acid halides such as 1,6-dicarboxynaphthalene and 2,6-dicarboxynaphthalene. Since these aromatic acid halides are strong against hydrolysis reaction with water constituting the aqueous solution (2), the yield can be increased even when a solvent compatible with water is used as the organic solvent. Preferably used.
Examples of the acid halide (b) having an aliphatic group include acid halides such as succinic acid, adipic acid, azelaic acid, and sebacic acid.
The acid halide (b) may have a substituent that does not react with an organic solvent or an aqueous solution (B) described later. Examples of such substituents include halogen elements and alkyl groups.

(有機溶剤)
前記化合物(a)及び酸ハライド(b)は、いずれも有機溶剤に溶解した有機溶剤溶液(1)として使用する。使用できる有機溶剤としては、前記化合物(a)や前記酸ハライド(b)のいずれとも反応せずに溶解できる有機溶剤であれば特に制限はない。具体的な例としては、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、n−ブチルエーテル、アニソール等のエーテル類、アセトン、2−ブタノン、シクロヘキサノン等のケトン類の他、酸酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の酢酸アルキル、クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、炭酸プロピレン等をあげることができる。またトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、n−ヘキサン等の脂肪族炭化水素類は非常に極性が低いため、前記化合物(a)の炭化水素部位が大きいことで極性が低く、完全に溶解させることができるときのみ用いることができる。
(Organic solvent)
The compound (a) and the acid halide (b) are both used as an organic solvent solution (1) dissolved in an organic solvent. The organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it can be dissolved without reacting with either the compound (a) or the acid halide (b). Specific examples include ethers such as tetrahydrofuran, dimethyl ether, diethyl ether, n-butyl ether and anisole, ketones such as acetone, 2-butanone and cyclohexanone, and acetic acid such as ethyl acid acid, propyl acetate and butyl acetate. Examples thereof include halogenated hydrocarbons such as alkyl, chloroform and methylene chloride, and propylene carbonate. In addition, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbons such as n-hexane are very low in polarity, so the polarity of the compound (a) is large due to the large hydrocarbon moiety, and it is completely dissolved. Can be used only when

有機溶剤として、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、アセトン、酢酸エチル等の、水可溶性もしくは水溶性である有機溶剤を使用すると、得られる前記有機溶剤溶液(1)と後述の水溶液(2)とが相溶した状態で反応することとなり、反応場が均一な溶液中である溶液重合で反応が進行し、得られる有機無機複合体は粉末状となる。
一方、ジブチルエーテル、アニソール、酢酸ブチル、クロロホルム、塩化メチレン等の、水難溶性もしくは水不溶性である有機溶剤を使用すると、得られる有機溶剤溶液(1)と後述の水溶液(2)とが分離した状態で反応することとなり、反応場が水と有機溶剤との界面である界面重合で反応は進行し、得られる有機無機複合体は塊状となる。
When a water-soluble or water-soluble organic solvent such as tetrahydrofuran, dimethyl ether, acetone, ethyl acetate or the like is used as the organic solvent, the resulting organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) described below are compatible with each other. The reaction proceeds by solution polymerization in a solution having a uniform reaction field, and the resulting organic-inorganic composite becomes powdery.
On the other hand, when an organic solvent that is hardly water-soluble or water-insoluble, such as dibutyl ether, anisole, butyl acetate, chloroform, methylene chloride, is used, the resulting organic solvent solution (1) is separated from the aqueous solution (2) described later. The reaction proceeds by interfacial polymerization in which the reaction field is an interface between water and an organic solvent, and the resulting organic-inorganic composite becomes a lump.

有機溶剤溶液(1)中の化合物(a)と酸ハライド(b)とのモル比は、有機無機複合体の合成反応が正常に進行すれば特に限定されないが、収率よく反応を進行させるためにはおよそ1:1であることが好ましい。
また、本発明での前記有機溶剤溶液(1)中の化合物(a)と酸ハライド(b)のそれぞれのモノマー濃度は、重合反応が十分に進行すれば特に制限されないが、各々のモノマー同士を良好に接触させる観点から、0.01〜3モル/Lの濃度範囲、特に0.05〜1モル/Lが好ましい。
また、前記有機溶剤溶液(1)は、その他反応を阻害しないような添加剤を適宜加えてもよい。
The molar ratio of the compound (a) to the acid halide (b) in the organic solvent solution (1) is not particularly limited as long as the synthesis reaction of the organic-inorganic complex proceeds normally, but the reaction proceeds in a high yield. Is preferably approximately 1: 1.
The monomer concentrations of the compound (a) and the acid halide (b) in the organic solvent solution (1) in the present invention are not particularly limited as long as the polymerization reaction proceeds sufficiently. From the viewpoint of good contact, a concentration range of 0.01 to 3 mol / L, particularly 0.05 to 1 mol / L is preferable.
Moreover, you may add suitably the additive which does not inhibit other reaction to the said organic solvent solution (1).

(水溶液(2))
本発明で使用する塩基性の水溶液(2)は、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸化物からなる群から選ばれ少なくとも1つのアルカリ金属を含む2つ以上の金属元素を有する金属化合物(c−1)(以下金属化合物(c−1)と略す)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)と、水溶液中における25℃での標準酸化還元電位(E)が−0.5V以上である金属を有する金属化合物(c−3)とを含有する。
(Aqueous solution (2))
The basic aqueous solution (2) used in the present invention is a metal compound having two or more metal elements selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides and metal carbonates and containing at least one alkali metal ( c-1) (hereinafter abbreviated as metal compound (c-1)) and / or alkali silicate (c-2), and the standard oxidation-reduction potential (E 0 ) at 25 ° C. in an aqueous solution is −0.5 V or more. And a metal compound (c-3) having a certain metal.

本発明で得られる有機無機複合体の無機化合物の原料は、前記金属化合物(c−1)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)である。金属化合物(c−1)を原料とした場合はアルカリ金属以外の金属元素を有する金属化合物が析出し、珪酸アルカリ(c−2)を原料とした場合はシリカ(二酸化ケイ素)が析出する。   The raw material of the inorganic compound of the organic-inorganic composite obtained in the present invention is the metal compound (c-1) and / or alkali silicate (c-2). When the metal compound (c-1) is used as a raw material, a metal compound having a metal element other than an alkali metal is precipitated. When an alkali silicate (c-2) is used as a raw material, silica (silicon dioxide) is precipitated.

(金属化合物(c−1))
本発明で使用する金属化合物(c−1)は、具体的には、下記一般式(1)で表される。
(Metal compound (c-1))
The metal compound (c-1) used in the present invention is specifically represented by the following general formula (1).

Figure 2009062407
Figure 2009062407

前記一般式(1)において、Aはアルカリ金属元素を表し、Mはアルカリ金属以外の金属元素を表し、Bは酸素原子、カルボキシ基、またはヒドロキシ基を表す。x、y、及びzは各々独立してA、MとBの結合を可能とする数である。(複合酸化物系の無機材料には不定比化合物(例えばNa1.6Al0.92.8 のような類が多いために、xyzともに整数とも小数とも定義できない。そのため、安定して存在しえる数を指す。)
前記一般式(1)で表される化合物は、水に完全または一部溶解し塩基性を示すものが好ましい。且つ、析出する金属化合物が、水に殆どまたは全く溶解しない化合物であることが好ましい。
In the general formula (1), A represents an alkali metal element, M represents a metal element other than an alkali metal, and B represents an oxygen atom, a carboxy group, or a hydroxy group. x, y, and z are numbers that allow A, M, and B to be combined independently. (Since there are many non-stoichiometric compounds (for example, Na 1.6 Al 0.9 O 2.8 ) in complex oxide-based inorganic materials, neither xyz can be defined as an integer or a decimal. Therefore, it indicates a number that can exist stably. .)
The compound represented by the general formula (1) is preferably a compound that is completely or partially dissolved in water and exhibits basicity. And it is preferable that the metal compound which precipitates is a compound which hardly melt | dissolves in water.

前記一般式(1)におけるBが酸素原子である化合物としては、例えば、亜鉛酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、亜クロム酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、スズ酸ナトリウム、タンタル酸ナトリウム、亜テルル酸ナトリウム、バナジン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム、ジルコン酸ナトリウム等のナトリウム複合酸化物や、亜鉛酸カリウム、アルミン酸カリウム、亜クロム酸カリウム、モリブデン酸カリウム、スズ酸カリウム、マンガン酸カリウム、タンタル酸カリウム、亜テルル酸カリウム、鉄酸カリウム、バナジン酸カリウム、タングステン酸カリウム、金酸カリウム、銀酸カリウム、ジルコン酸カリウム等のカリウム複合酸化物、アルミン酸リチウム、モリブデン酸リチウム、スズ酸リチウム、マンガン酸リチウム、タンタル酸リチウム、バナジン酸リチウム、タングステン酸リチウムのリチウム複合酸化物のほかルビジウム複合酸化物が挙げられる。   Examples of the compound in which B in the general formula (1) is an oxygen atom include sodium zincate, sodium aluminate, sodium chromite, sodium molybdate, sodium stannate, sodium tantalate, sodium tellurite, vanadium. Sodium complex oxides such as sodium oxalate, sodium tungstate and sodium zirconate, potassium zincate, potassium aluminate, potassium chromite, potassium molybdate, potassium stannate, potassium manganate, potassium tantalate, tellurite Potassium complex oxides such as potassium, potassium ferrate, potassium vanadate, potassium tungstate, potassium goldate, potassium silverate, and potassium zirconate, lithium aluminate, lithium molybdate, lithium stannate, lithium manganate , Lithium tantalate, lithium vanadate, addition rubidium compound oxide of the lithium composite oxide of lithium tungstate, and the like.

前記一般式(1)におけるBがカルボキシ基及びヒドロキシ基の両方を含む金属化合物(c−1)としては、例えば、炭酸亜鉛カリウム、炭酸ニッケルカリウム、炭酸ジルコニウムカリウム、炭酸コバルトカリウム、炭酸スズカリウム等が挙げられる。
前記金属化合物(c−1)は、水に溶解させて用いるために水和物であっても良い。また、各々を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することもできる。
Examples of the metal compound (c-1) in which B in the general formula (1) includes both a carboxy group and a hydroxy group include zinc carbonate potassium, nickel carbonate potassium, potassium zirconium carbonate, cobalt carbonate potassium, and tin carbonate potassium. Is mentioned.
The metal compound (c-1) may be a hydrate in order to be dissolved in water. Moreover, each can also be used individually or in combination of 2 or more types.

金属化合物(c−1)の中でも、特に、アルミン酸アルカリ、スズ酸アルカリ、亜鉛酸アルカリ、炭酸ジルコニウムアルカリが特に好ましく用いられる。これらの金属化合物は、水溶性が高く溶解させた際の塩基性が強いため、前記マトリクスとなるポリマーの縮重合反応を進行させやすい。中でもアルミン酸アルカリは特に水溶性が高い上安価であるため最も好ましく用いられる。   Among metal compounds (c-1), alkali aluminate, alkali stannate, alkali zincate, and zirconium carbonate alkali are particularly preferably used. Since these metal compounds have high water solubility and strong basicity when dissolved, the polycondensation reaction of the polymer serving as the matrix tends to proceed. Of these, alkali aluminates are most preferably used because they are particularly water-soluble and inexpensive.

(珪酸アルカリ(c−2))
本発明で使用する珪酸アルカリ(c−2)は、例えば、珪酸ナトリウム(水ガラス)1号、2号、3号、4号が例となるMO・nSiOの組成式で、Mがアルカリ金属、nの平均値が1.8〜4のものが挙げられる。また、nの平均値が1.8以下でありMがナトリウムであるオルト珪酸ナトリウムやメタ珪酸ナトリウム、前記の珪酸ナトリウムのナトリウムが他のアルカリ金属に変更された、珪酸リチウム、珪酸カリウム、珪酸ルビジウム等も用いることができる。また、これらは、金属化合物(c−1)と組み合わせて用いることも出来る。
(Alkali silicate (c-2))
The alkali silicate (c-2) used in the present invention is a composition formula of M 2 O · nSiO 2 in which sodium silicate (water glass) No. 1, No. 2, No. 3, No. 4 is an example, and M is Alkali metals, those having an average value of n of 1.8 to 4 can be mentioned. Further, sodium orthosilicate or sodium metasilicate whose average value of n is 1.8 or less and M is sodium, or sodium silicate is changed to another alkali metal, lithium silicate, potassium silicate, rubidium silicate. Etc. can also be used. Moreover, these can also be used in combination with a metal compound (c-1).

(金属化合物(c−3))
本発明で使用する金属化合物(c−3)は、水溶液中における25℃での標準酸化還元電位(E)が−0.5V以上の、水溶性の金属を有する金属化合物である。(以下、金属化合物(c−3)が還元されて析出した金属を金属(c−3)と称す)
金属化合物(c−3)は、工程1では生成する有機無機複合体上に存在しており、後述の工程2において、得た有機無機複合体を還元処理することにより析出して金属(c−3)となる。
金属化合物(c−3)の具体例としては、酸化還元電位が低い方より、鉄、インジウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、スズ、鉛、レニウム、ビスマス、銅、ルテニウム、ロジウム、銀、パラジウム、イリジウム、白金、又は金の過塩素酸、過臭素酸、過ヨウ素酸等の過ハロゲン酸物、塩化物、臭化物等のハロゲン化物、酸化物、水酸化物等が例示され、金属化合物(c−1)や珪酸アルカリ(c−2)と反応せずに水溶液中で溶解状態を保てる材料であれば特に限定されない。しかしながら水溶液(2)が塩基性を呈することから、金属化合物(c−3)の水溶液が酸性を呈すると水溶液(2)中の金属化合物(c−1)や珪酸アルカリ(c−2)と反応し、有機無機複合体の合成反応を阻害する場合があるので、金属化合物(c−3)を単独で溶解した水溶液が塩基性、もしくは中性であることが好ましい。
(Metal compound (c-3))
The metal compound (c-3) used in the present invention is a metal compound having a water-soluble metal having a standard oxidation-reduction potential (E 0 ) at 25 ° C. in an aqueous solution of −0.5 V or more. (Hereinafter, the metal deposited by reduction of the metal compound (c-3) is referred to as metal (c-3).)
The metal compound (c-3) is present on the organic-inorganic composite produced in Step 1, and in Step 2 described later, the obtained organic-inorganic composite is precipitated by reduction treatment to form a metal (c- 3).
Specific examples of the metal compound (c-3) include iron, indium, cobalt, nickel, molybdenum, tin, lead, rhenium, bismuth, copper, ruthenium, rhodium, silver, palladium, iridium from the one having a lower oxidation-reduction potential. , Platinum or gold perchloric acid, perbromic acid, perhalogenated acid such as periodic acid, halides such as chloride and bromide, oxides, hydroxides and the like, and metal compounds (c-1 ) Or alkali silicate (c-2), and any material that can maintain a dissolved state in an aqueous solution is not particularly limited. However, since the aqueous solution (2) is basic, when the aqueous solution of the metal compound (c-3) is acidic, it reacts with the metal compound (c-1) or the alkali silicate (c-2) in the aqueous solution (2). In addition, since an organic-inorganic composite synthesis reaction may be inhibited, an aqueous solution in which the metal compound (c-3) is dissolved alone is preferably basic or neutral.

特に、水溶液中での還元処理が容易で、得られた金属担持有機無機複合体の応用範囲が広いことから、好ましい金属化合物(c−3)としては、レニウム、銅、ルテニウム、ロジウム、銀、パラジウム、イリジウム、白金、金の、標準酸化還元電位(E)が0V以上の金属を含有する金属化合物が挙げられる。 In particular, since the reduction treatment in an aqueous solution is easy and the application range of the obtained metal-supported organic-inorganic composite is wide, preferred metal compounds (c-3) include rhenium, copper, ruthenium, rhodium, silver, Examples thereof include metal compounds containing a metal having a standard oxidation-reduction potential (E 0 ) of 0 V or more, such as palladium, iridium, platinum, and gold.

また、貴金属類は前記の金属化合物では水溶性が不十分であるため、担持量を増加させることが困難な場合がある。この場合、水溶性を高くしつつ水溶液を中性、または塩基性にするために、金属化合物(c−3)にアルカリ金属や、アンモニウム塩が含まれた、金属錯体を形成する化合物であることが特に好ましい。
このような化合物を以下に例示する。
In addition, since noble metals have insufficient water solubility with the above metal compounds, it may be difficult to increase the loading amount. In this case, in order to make the aqueous solution neutral or basic while increasing the water solubility, the metal compound (c-3) is a compound that forms a metal complex containing an alkali metal or an ammonium salt. Is particularly preferred.
Such compounds are exemplified below.

パラジウム化合物としては、シアン化パラジウムカリウム、塩化パラジウムナトリウム、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸アンモニウム、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸カリウム、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸ナトリウム、塩化パラジウム(II)アンモニウム、テトラクロロパラジウム(II)リチウムを、
白金化合物としては、ヘキサクロロ白金(VI)酸ナトリウム、ヘキサクロロ白金(VI)酸カリウム、ヘキサクロロ白金(VI)酸アンモニウム、テトクロロ白金(II)酸ナトリウム、テトクロロ白金(II)酸アンモニウム、シアン化白金ニナトリウム、シアン化第一白金カリウムシアン化白金ルビジウム、シアン化白金セシウムを、
ロジウム化合物としては、ヘキサクロロロジウム(III)酸アンモニウム、ヘキサクロロロジウム(III)酸ナトリウム、シアン化ロジウムカリウムを、
イリジウム化合物としては、ヘキサクロロイリジウム(IV)酸アンモニウム、ヘキサクロロイリジウム(III)酸ナトリウム、ヘキサクロロイリジウム(III)酸アンモニウム、シアン化イリジウム三カリウムを、
オスミウム化合物としては、ヘキサクロロオスミウム(IV)酸ナトリウム、ヘキサクロロオスミウム(IV)酸アンモニウム、オスミウム酸カリウムを、
ルテニウム化合物としては、五塩化ルテニウム二アンモニウム、六塩化ルテニウム三アンモニウム、塩化ヘキサアンミンルテニウム、ルテニウム酸カリウム、シアン化ルテニウムカリウムを、
金化合物としては、テトクロロ金(III)酸ナトリウム、テトクロロ金(III)酸カリウムシアン化第二金ナトリウム、シアン化第一金カリウムを、
銀化合物としては、シアン化銀カリウムを例示することができる。
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用することで2種類以上の金属を担持することができる。また、金属化合物(c−3)は水に溶解させて用いるので水和物も好ましく用いられる。
Palladium compounds include potassium potassium cyanide, sodium palladium chloride, ammonium hexachloropalladium (IV), potassium hexachloropalladium (IV), sodium hexachloropalladium (IV), palladium (II) ammonium chloride, tetrachloropalladium (II ) Lithium,
Platinum compounds include sodium hexachloroplatinate (VI), potassium hexachloroplatinate (VI), ammonium hexachloroplatinate (VI), sodium tetochloroplatinate (II), ammonium tetochloroplatinate (II), disodium platinum cyanide , Platinum platinum cyanide, platinum rubidium cyanide, platinum cesium cyanide,
Examples of rhodium compounds include ammonium hexachlororhodium (III), sodium hexachlororhodium (III), and rhodium potassium cyanide.
As the iridium compound, ammonium hexachloroiridium (IV), sodium hexachloroiridium (III), ammonium hexachloroiridium (III), tripotassium iridium cyanide,
As the osmium compound, sodium hexachloroosmium (IV) acid, ammonium hexachloroosmium (IV) acid, potassium osmate,
Ruthenium compounds include ruthenium pentachloride diammonium, ruthenium triammonium chloride, hexaammineruthenium chloride, potassium ruthenate, and ruthenium potassium cyanide.
Examples of the gold compound include sodium tetochloroaurate (III), potassium tetochloroaurate (III) potassium dibasic sodium cyanide, potassium niobium cyanide,
Examples of the silver compound include potassium potassium cyanide.
These may be used alone or in combination of two or more. By using two or more kinds in combination, two or more kinds of metals can be supported. Further, since the metal compound (c-3) is used after dissolved in water, a hydrate is also preferably used.

(水溶液(2)の溶媒)
前記金属化合物(c−1)、前記珪酸アルカリ(c−2)及び前記金属化合物(c−3)は、水に溶解させ水溶液(2)として使用する。また、前記有機溶剤溶液との反応を相溶した状態で行いたい場合には、アセトンやテトラヒドロフラン等の極性有機溶剤を水溶液(2)の30質量%程度を上限にして混合し、溶解度を調節してもよい。
(Solvent of aqueous solution (2))
The metal compound (c-1), the alkali silicate (c-2), and the metal compound (c-3) are dissolved in water and used as an aqueous solution (2). When the reaction with the organic solvent solution is desired to be carried out in a compatible state, a polar organic solvent such as acetone or tetrahydrofuran is mixed up to about 30% by mass of the aqueous solution (2) to adjust the solubility. May be.

また、前記水溶液(2)にはポリエステル又はポリ酸無水物の合成を促進するために、水酸化アルカリ、炭酸アルカリ等の塩基性物質を溶解させてもよい。また、前記有機溶剤溶液(1)との混合性を高めるために界面活性剤等の添加剤を含有していても良い。   Moreover, in order to accelerate | stimulate the synthesis | combination of polyester or polyanhydride, you may dissolve basic substances, such as an alkali hydroxide and an alkali carbonate, in the said aqueous solution (2). Moreover, in order to improve mixing property with the said organic solvent solution (1), you may contain additives, such as surfactant.

(工程1における有機無機複合体の合成機構)
本発明の有機無機複合体の合成機構は以下のように推定している。
(Synthesis mechanism of organic-inorganic composite in step 1)
The synthesis mechanism of the organic-inorganic composite of the present invention is estimated as follows.

(マトリクスとなるポリマーの合成反応)
前述の通り、前記化合物(a)と前記酸ハライド(b)とは、常温常圧下、塩基の不存在下では反応しない。即ち、前記化合物(a)と前記酸ハライド(b)とを溶解させた有機溶剤溶液は常温下では反応せず安定に存在する。一方、前記金属化合物(c−1)又は前記珪酸アルカリ(c−2)の水溶液も安定である。
これらの安定な溶液を、少なくとも一部が相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させると、前記金属化合物(c−1)又は前記珪酸アルカリ(c−2)のアルカリ金属により、前記化合物(a)のヒドロキシ基やカルボキシ基の水素イオンが解離し、アルカリ金属イオンとイオン交換反応を生じ、前記化合物(a)はアルカリ金属塩となる。アルカリ金属塩となった前記化合物(a)は反応性を著しく増し、前記酸ハライド(b)との重縮合反応が開始され、ポリエステルやポリ酸無水物のポリマーが生じる。具体的には、下記の通りである(以下アルカリ金属塩として、ナトリウム金属塩の場合を記載している)。
(Synthesis reaction of polymer used as matrix)
As described above, the compound (a) and the acid halide (b) do not react under normal temperature and normal pressure in the absence of a base. That is, the organic solvent solution in which the compound (a) and the acid halide (b) are dissolved does not react at room temperature and exists stably. On the other hand, the aqueous solution of the metal compound (c-1) or the alkali silicate (c-2) is also stable.
When these stable solutions are allowed to coexist in a state where at least a part thereof is in a compatible state or separated, the compound can be obtained by the alkali metal of the metal compound (c-1) or the alkali silicate (c-2). The hydrogen ion of the hydroxy group or carboxy group in (a) is dissociated to cause an ion exchange reaction with the alkali metal ion, and the compound (a) becomes an alkali metal salt. The compound (a), which has become an alkali metal salt, is remarkably increased in reactivity, and a polycondensation reaction with the acid halide (b) is started to produce a polyester or polyanhydride polymer. Specifically, it is as follows (hereinafter, the case of a sodium metal salt is described as an alkali metal salt).

前記化合物(a)が二価フェノールである場合、フェノール性水酸基の水素原子が水素イオンとして解離し、ナトリウムイオンとイオン交換し、−ONa基が生じる。一方前記化合物(a)がジカルボン酸化合物やカルボン酸無水物である場合は、カルボキシ基の水素原子が水素イオンとして解離し、ナトリウムイオンとイオン交換し、−COONaが生じる。   When the compound (a) is a dihydric phenol, the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group is dissociated as a hydrogen ion and ion-exchanged with a sodium ion to produce an -ONa group. On the other hand, when the compound (a) is a dicarboxylic acid compound or a carboxylic acid anhydride, the hydrogen atom of the carboxy group is dissociated as a hydrogen ion and ion-exchanged with a sodium ion to generate -COONa.

このようにアルカリ金属塩となった前記化合物(a)は反応性を著しく増すことで、前記酸ハライド(b)と重縮合反応を生じ、前記化合物(a)として二価フェノールを使用した場合はポリエステルが、ジカルボン酸化合物やジカルボン酸無水物を使用した場合はポリ酸無水物が生成する。その際に発生するNaCl等のハロゲン化アルカリは、合成系中の水や洗浄工程での水に溶解することで、合成系外に排出される。   The compound (a) thus converted into an alkali metal salt significantly increases the reactivity, thereby causing a polycondensation reaction with the acid halide (b). When dihydric phenol is used as the compound (a), When the polyester uses a dicarboxylic acid compound or a dicarboxylic acid anhydride, a polyacid anhydride is generated. Alkali halides such as NaCl generated at this time are discharged out of the synthesis system by dissolving in water in the synthesis system or water in the washing step.

(無機化合物の析出反応)
一方、アルカリ金属が抜けた金属化合物(c−1)又は珪酸アルカリ(c−2)は、ゾルゲル反応を生じて無機化合物が析出する。例えば珪酸ナトリウムを使用した場合では、前記イオン交換反応時に、−Si−ONaがシラノール基(−Si−OH)となる。生成したシラノール基が複数会合して脱水重縮合反応を生じて(−Si−O−Si−)の結合が生成する。これによりシリカが固体化して析出する。
(Precipitation reaction of inorganic compounds)
On the other hand, the metal compound (c-1) or alkali silicate (c-2) from which the alkali metal has been released causes a sol-gel reaction to precipitate an inorganic compound. For example, when sodium silicate is used, -Si-ONa becomes a silanol group (-Si-OH) during the ion exchange reaction. A plurality of the generated silanol groups associate to cause a dehydration polycondensation reaction to form a (—Si—O—Si—) bond. Thereby, silica solidifies and precipitates.

前記ポリマーの合成反応と無機化合物の析出反応は、それぞれの反応の前駆物質が前記イオン交換反応時に同時に生じる。従って、どちらか一方の反応のみが一方的に生じることはなくほぼ同時に進行するものと考えられる。ポリマーが合成しながら同時に無機化合物を析出させるので、該ポリマー中に微細な無機化合物を均一に分散させた複合体を、簡易な合成操作で得ることができる。   The polymer synthesis reaction and the inorganic compound precipitation reaction occur simultaneously during the ion exchange reaction with the precursors of the respective reactions. Therefore, it is considered that only one of the reactions does not occur unilaterally and proceeds almost simultaneously. Since the inorganic compound is simultaneously deposited while the polymer is synthesized, a composite in which the fine inorganic compound is uniformly dispersed in the polymer can be obtained by a simple synthesis operation.

前記合成反応の反応場は、有機溶剤溶液(1)と水溶液(2)とが相溶するか、非相溶であるかにより異なる。
前述の通り、有機溶剤として、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、アセトン、酢酸エチル等の、水可溶性もしくは水溶性である有機溶剤を使用すると、得られる前記有機溶剤溶液(1)と後述の水溶液(2)とが相溶した状態で反応することとなり、反応場が均一な溶液中である溶液重合で反応が進行し、得られる有機無機複合体は粉末状となる。この時得られるポリマーの分子量は低いものが多い。
一方、前述の通り、ジブチルエーテル、アニソール、酢酸ブチル、クロロホルム、塩化メチレン等の、水難溶性もしくは水不溶性である有機溶剤を使用すると、得られる有機溶剤溶液(1)と後述の水溶液(2)とが分離した状態で共存し反応することとなる。このとき、反応場が水と有機溶剤との界面であると、界面重合的に反応は進行し、得られる有機無機複合体は塊状〜粗大粒子状となる。この時得られるポリマーの分子量は高いものが多い。
これらの重合方法は特に限定されず、所望する有機無機複合体の形状、ポリマーの分子量等により選択することが可能である。
The reaction field of the synthesis reaction differs depending on whether the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) are compatible or incompatible.
As described above, when an organic solvent that is water-soluble or water-soluble, such as tetrahydrofuran, dimethyl ether, acetone, or ethyl acetate, is used as the organic solvent, the obtained organic solvent solution (1) and an aqueous solution (2) described later are obtained. The reaction occurs in a compatible state, the reaction proceeds by solution polymerization in a solution having a uniform reaction field, and the resulting organic-inorganic composite becomes powdery. Many of the polymers obtained at this time have a low molecular weight.
On the other hand, as described above, when an organic solvent that is hardly water-soluble or water-insoluble, such as dibutyl ether, anisole, butyl acetate, chloroform, methylene chloride, is used, an organic solvent solution (1) to be obtained and an aqueous solution (2) to be described later are obtained. Will coexist and react in a separated state. At this time, if the reaction field is an interface between water and an organic solvent, the reaction proceeds in an interfacial polymerization manner, and the resulting organic-inorganic composite is in the form of lumps to coarse particles. Many of the polymers obtained at this time have a high molecular weight.
These polymerization methods are not particularly limited, and can be selected depending on the desired shape of the organic-inorganic composite, the molecular weight of the polymer, and the like.

(有機溶剤溶液(1)と水溶液(2)の共存方法)
前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)とを、少なくとも一部が相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させるには、有機溶剤溶液(1)と水溶液(2)とが接触する環境があれば特に限定はなく、通常は、攪拌翼を有する1つの反応釜に前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)とを仕込めばよい。反応温度は特に高く設定する必要は無く、例えば−10〜50℃の常温付近の温度範囲で十分に反応が進行する。また、加圧や減圧は特に必要としない。有機無機複合体の合成反応は、用いるモノマー種や反応装置、スケールにもよるが、通常30分以下の短時間で完結する。
(Method for coexistence of organic solvent solution (1) and aqueous solution (2))
In order for the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) to coexist in a state where at least a part thereof is compatible or separated, the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) are in contact with each other. The organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) are usually charged into one reaction kettle having a stirring blade. The reaction temperature does not need to be set particularly high. For example, the reaction proceeds sufficiently in a temperature range of about −10 to 50 ° C. near room temperature. Further, pressurization and decompression are not particularly required. The synthesis reaction of the organic-inorganic composite is usually completed in a short time of 30 minutes or less, although it depends on the monomer species, reaction apparatus, and scale used.

具体的には、前記有機溶剤溶液(1)または前記水溶液(2)を仕込んだ反応釜中に、攪拌しながらもう1方の溶液を添加していく方法が挙げられる。前記有機溶剤溶液(1)及び前記水溶液(2)の仕込み順序については特に限定はないが、より好ましくは、前記有機溶剤溶液(1)を仕込んだ反応釜中に、攪拌しながら前記水溶液(2)を滴下し、前記水溶液(2)を徐々に添加していく方法であると、得られる有機無機複合体のポリマー成分であるポリエステルやポリ酸無水物のエステル部位や酸無水部位が切断する恐れもなく、良好な有機無機複合体を得ることができる。これは、アルカリ性水溶液が共存する状態ではエステル部位や酸無水部位が切断する恐れがあり、アルカリ性を示す水溶液(2)と生成したポリエステルやポリ酸無水物とが長時間接触するのを避けるためである。   Specifically, the other solution may be added to the reaction kettle charged with the organic solvent solution (1) or the aqueous solution (2) while stirring. The order of charging the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) is not particularly limited, but more preferably, the aqueous solution (2) while stirring in the reaction kettle charged with the organic solvent solution (1). ) And adding the aqueous solution (2) gradually, there is a risk that the ester part or the acid anhydride part of the polyester or polyanhydride that is the polymer component of the obtained organic-inorganic composite will be cleaved. Therefore, a good organic-inorganic composite can be obtained. This is because the ester site and acid anhydride site may be cleaved in the presence of an alkaline aqueous solution, so that the aqueous solution (2) showing alkalinity and the produced polyester or polyanhydride do not contact for a long time. is there.

(製造装置)
前記工程1で使用する製造装置としては、有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)とを良好に接触反応させることができる製造装置であればとくに限定されず、連続式、バッチ式のいずれの方式でも可能である。連続式の具体的な装置としては大平洋機工株式会社製「ファインフローミルFM−15型」、同社製「スパイラルピンミキサSPM−15型」、あるいは、インダク・マシネンバウ・ゲーエムベー(INDAG Machinenbaugmb)社製「ダイナミックミキサDLM/S215型」などが挙げられる。また、バッチ式の場合は有機溶液と水溶液の接触を良好に行わせる必要があるので、アンカ−翼やマックスブレンド翼やファウドラ−翼等の攪拌力が強い攪拌装置を用いるのが好ましい。
(Manufacturing equipment)
The production apparatus used in Step 1 is not particularly limited as long as it is a production apparatus that can satisfactorily contact and react the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2). This method is also possible. Specific equipment for continuous operation is “Fine Flow Mill FM-15” manufactured by Taihei Koki Co., Ltd., “Spiral Pin Mixer SPM-15” manufactured by the same company, or INDAG Machinenbaugmb. "Dynamic mixer DLM / S215 type" etc. are mentioned. In the case of the batch type, since it is necessary to make good contact between the organic solution and the aqueous solution, it is preferable to use a stirrer having a strong stirring force such as an anchor blade, a max blend blade or a fowler blade.

(有機無機複合体上の金属イオンを金属に還元する工程(工程2))
本発明の工程2すなわち還元処理操作は、還元剤の水溶液を工程1で合成した有機無機複合体が分散したスラリーに添加し、攪拌することにより行う。この操作は還元剤と金属化合物(c−3)に由来する金属イオンが存在している有機無機複合体スラリーとが十分に接触さえすれば得に限定されない。還元処理の温度は水中で還元反応が生じる範囲では特に限定されない。金属(c−3)が還元容易な貴金属であれば、適切な還元剤を選定することで常温下での30分以内の攪拌処理で金属イオンが金属へと還元される。還元する対象の標準酸化還元電位(E)が低い等の理由で還元反応が生じにくい場合は、数十度まで加温し、より長時間還元処理をしても良い。
(Step of reducing metal ions on organic-inorganic composite to metal (Step 2))
Step 2 of the present invention, that is, the reduction treatment operation, is performed by adding an aqueous solution of a reducing agent to the slurry in which the organic-inorganic composite synthesized in Step 1 is dispersed and stirring. This operation is not particularly limited as long as the reducing agent and the organic-inorganic composite slurry in which metal ions derived from the metal compound (c-3) are present are in sufficient contact. The temperature of the reduction treatment is not particularly limited as long as the reduction reaction occurs in water. If the metal (c-3) is a noble metal that can be easily reduced, a metal ion can be reduced to a metal by stirring within 30 minutes at room temperature by selecting an appropriate reducing agent. If the reduction reaction is difficult to occur because the standard oxidation-reduction potential (E 0 ) to be reduced is low, the temperature may be increased to several tens of degrees and the reduction treatment may be performed for a longer time.

(還元剤)
本発明で用いられる還元剤としては、水溶液中に溶解している金属化合物(c−3)に由来する金属イオンを金属(c−3)へと還元できるものであれば制限なく用いることができる。還元剤の例を挙げると、Fe(II)、Sn(II)、Ti(III)、Cr(II)等の低原子価状態にある金属イオンを有する金属化合物や、酸化程度の低い有機化合物であるホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、酢酸、ギ酸等のカルボン酸類の他、シュウ酸、糖類や、ヒドロキノン、カテコール等の二価フェノール類に加えて、次亜リン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、アンモニアや各種アミン化合物等を例示することができる。
(Reducing agent)
The reducing agent used in the present invention can be used without limitation as long as it can reduce metal ions derived from the metal compound (c-3) dissolved in the aqueous solution to the metal (c-3). . Examples of reducing agents include metal compounds having metal ions in a low valence state such as Fe (II), Sn (II), Ti (III), Cr (II), and organic compounds having a low degree of oxidation. In addition to aldehydes such as formaldehyde and acetaldehyde, carboxylic acids such as acetic acid and formic acid, oxalic acid, saccharides, dihydric phenols such as hydroquinone and catechol, sodium hypophosphite, sodium stearate, dithione Examples thereof include sodium acid, sodium bisulfite, hydrazine, ammonia and various amine compounds.

還元剤は、前記工程1で得られた水中に分散している有機無機複合体上に存在している金属化合物(c−3)に由来する前駆体金属イオンに作用して、これを金属(c−3)に還元する必要があるため、水と相溶する必要がある。ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ヒドラジン(水和物)等の液体であるものは、直接または水希釈液を有機無機複合体スラリーに導入してもよい。また、固体の還元剤は有機無機複合体スラリーに添加する前に、水に溶解させて用いると還元処理が迅速かつ均一にできるため好ましい。水溶液中の還元剤の濃度は還元対象の金属種や担持金属量によって適宜選定してよい。   The reducing agent acts on a precursor metal ion derived from the metal compound (c-3) present on the organic-inorganic composite dispersed in water obtained in Step 1, and this is converted into a metal ( Since it is necessary to reduce to c-3), it must be compatible with water. In the case of a liquid such as formaldehyde, acetaldehyde, hydrazine (hydrate) or the like, a direct or water dilution may be introduced into the organic-inorganic composite slurry. In addition, it is preferable to use a solid reducing agent by dissolving it in water before adding it to the organic-inorganic composite slurry because the reduction treatment can be performed quickly and uniformly. The concentration of the reducing agent in the aqueous solution may be appropriately selected depending on the metal species to be reduced and the amount of supported metal.

また、金属への還元を良好に行うために、有機無機複合体スラリーや還元剤の水溶液中にメッキ技術で用いられる公知慣用の薬剤である錯化剤、緩衝材、光沢剤、界面活性剤等を用いてもよい。   In addition, complexing agents, buffering agents, brighteners, surfactants, etc., which are known and commonly used chemicals used in plating technology in aqueous solutions of organic-inorganic composite slurries and reducing agents in order to perform reduction to metals satisfactorily May be used.

本発明での工程2即ち金属還元工程に用いる装置としては、有機無機複合体スラリーと還元剤溶液とを良好に接触反応させることができる製造装置であればとくに限定されず連続式、バッチ式のいずれの方式でも可能である。使用する金属化合物(c−3)の標準酸化還元電位(E)が高く、且つ還元力の強力な還元剤を用いた場合は、還元反応が早いために複合体の合成に用いたのと同様な連続式攪拌装置の使用が可能である。それ以外の場合では攪拌を十分な時間行わせるため、汎用のバッチ式攪拌装置が好ましい。本発明での製造法では還元剤が極端に不足した場合や、還元条件が還元対象の金属に適合していない場合を除いて、ほぼ100%の収率で金属(c−3)を担持することができる。 The apparatus used in Step 2 in the present invention, that is, the metal reduction process is not particularly limited as long as it is a production apparatus that can satisfactorily contact and react the organic-inorganic composite slurry and the reducing agent solution. Either method is possible. When the standard oxidation-reduction potential (E 0 ) of the metal compound (c-3) to be used is high and a reducing agent having a strong reducing power is used, the reduction reaction is fast, so that it was used for the synthesis of the complex. A similar continuous stirrer can be used. In other cases, a general-purpose batch stirrer is preferable because stirring is performed for a sufficient time. In the production method according to the present invention, the metal (c-3) is supported at a yield of almost 100% except when the reducing agent is extremely insufficient or when the reducing conditions are not suitable for the metal to be reduced. be able to.

(有機無機複合体の無機成分)
本発明の製造方法で得られる有機無機複合体において無機成分は、前述の通り、前記金属化合物(c−1)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)に由来する無機化合物の微粒子(以下、前記金属化合物(c−1)に由来する無機化合物を無機化合物(c−1)と称し、珪酸アルカリ(c−2)に由来する無機化合物を無機化合物(c−2)と称する)と、該微粒子に担持された前記金属化合物(c−3)が還元された金属(c−3)の微粒子とから構成される。
例えば、原料に金属化合物(c−1)を用いた場合には、無機成分は、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物類となる。また珪酸アルカリ(c−2)を用いた場合には二酸化ケイ素(シリカ)となる。中でも、酸化アルミニウム(アルミナ)や二酸化ケイ素(シリカ)は、得られる無機化合物の粒径が小さくなる傾向があり複合化しやすく特に好ましい。例えば耐熱付与剤、寸法安定付与剤として使用する場合は、できるだけ無機粒径が小さい方が高い効果が得られ、例えば平均粒径が500nm以下であるとより高い効果が得られ好ましい。
(Inorganic component of organic-inorganic composite)
In the organic-inorganic composite obtained by the production method of the present invention, the inorganic component is, as described above, fine particles of an inorganic compound derived from the metal compound (c-1) and / or alkali silicate (c-2) (hereinafter, the above-mentioned Inorganic compound derived from metal compound (c-1) is referred to as inorganic compound (c-1), inorganic compound derived from alkali silicate (c-2) is referred to as inorganic compound (c-2), and the fine particles The metal compound (c-3) supported on the metal is reduced to metal (c-3) fine particles.
For example, when the metal compound (c-1) is used as a raw material, the inorganic component is a metal oxide such as aluminum oxide (alumina), zirconium oxide, tin oxide, or zinc oxide. When alkali silicate (c-2) is used, silicon dioxide (silica) is obtained. Among these, aluminum oxide (alumina) and silicon dioxide (silica) are particularly preferable because the particle size of the obtained inorganic compound tends to be small and is easily combined. For example, when used as a heat resistance imparting agent or a dimensional stability imparting agent, it is preferable that the inorganic particle size is as small as possible to obtain a high effect. For example, if the average particle size is 500 nm or less, a higher effect is obtained.

(有機無機複合体全量100質量%に対する無機化合物(c−1)や前記無機化合物(c−2)の含有率)
前記無機化合物(c−1)や前記無機化合物(c−2)は、無機材料が持つ耐熱性、耐摩耗性等、表面硬度等の特性を付与し、更に金属(c−3)を担持する役割も有する。
従って、前記無機化合物(c−1)や前記無機化合物(c−2)の有機無機複合体全量100質量%に対する含有率は一定以上であることが好ましく、より10〜80質量%であり、更に好ましくは20〜80質量%であり、最も好ましくは30〜80質量%である。無機化合物含有率が多くなりすぎると、逆にシート化や積層板等への加工性や樹脂への混練性が損なわれる場合がある。
(Contents of inorganic compound (c-1) and inorganic compound (c-2) with respect to 100% by mass of organic-inorganic composite)
The inorganic compound (c-1) and the inorganic compound (c-2) impart characteristics such as heat resistance and wear resistance of the inorganic material, such as surface hardness, and further support the metal (c-3). Also has a role.
Therefore, the content of the inorganic compound (c-1) and the inorganic compound (c-2) with respect to 100% by mass of the total amount of the organic-inorganic composite is preferably a certain value or more, more preferably 10 to 80% by mass, Preferably it is 20-80 mass%, Most preferably, it is 30-80 mass%. If the inorganic compound content is too high, on the contrary, sheet processing, processability to laminates, etc. and kneadability to resin may be impaired.

(有機無機複合体全量100質量%に対する金属(c−3)の含有率)
金属(c−3)の含有率即ち担持量は、得られる有機無機複合体の用途により適宜選定されれば良く特に限定は無い。しかし、金属(c−3)が前記無機化合物(c−1)及び/又は前記無機化合物(c−2)の表面上に担持されることから、前記無機化合物(c−1)及び/又は前記無機化合物(c−2)よりも少ない量が現実的である。具体的には、有機無機複合体全量100質量%に対して最大量15質量%程度担持されているのが好ましい。
金属(c−3)はナノサイズで担持されているので担持効果が高く、用途によっては0.01質量%以上担持すれば機能することもあるが、特に好ましい範囲は0.1質量%〜10質量%である。
(Content of metal (c-3) with respect to 100% by mass of organic / inorganic composite)
The content of metal (c-3), that is, the supported amount, is not particularly limited as long as it is appropriately selected depending on the use of the obtained organic-inorganic composite. However, since the metal (c-3) is supported on the surface of the inorganic compound (c-1) and / or the inorganic compound (c-2), the inorganic compound (c-1) and / or the above-mentioned A smaller amount than the inorganic compound (c-2) is practical. Specifically, it is preferable that a maximum amount of about 15% by mass is supported with respect to 100% by mass of the total amount of the organic-inorganic composite.
Since the metal (c-3) is supported in a nano size, the supporting effect is high, and depending on the use, it may function if supported by 0.01% by mass or more, but a particularly preferable range is 0.1% by mass to 10%. % By mass.

前記金属(c−3)の担持量は、前記金属化合物(c−3)の前記水溶液(2)への溶解量が支配する。例えば担持量を増やしたい場合には、使用する金属化合物(c−3)として水溶解度の高い金属を選択し、多量に水溶液(2)中に溶解させて工程1を行うとともに、工程2の還元工程において、十分な還元剤を供給すればよい。 The amount of the metal (c-3) supported is governed by the amount of the metal compound (c-3) dissolved in the aqueous solution (2). For example, when it is desired to increase the supported amount, a metal having a high water solubility is selected as the metal compound (c-3) to be used, and a large amount is dissolved in the aqueous solution (2) to perform step 1 and reduction in step 2 In the process, a sufficient reducing agent may be supplied.

(有機無機複合体の形状)
得られる有機無機複合体の形状は特に限定はなく、製造方法、使用原料によって粉体状、塊状の各形状にて得ればよい。具体的には、有機ポリマーを合成するためのモノマーの種類や、有機溶液(A)の水への相溶性の影響、合成工程での複合体のせん断処理の影響が大きく、これらを変更することにより設計可能である。
(Shape of organic-inorganic composite)
The shape of the organic-inorganic composite to be obtained is not particularly limited, and may be obtained in a powder form or a bulk form depending on the production method and raw materials used. Specifically, the type of monomer for synthesizing the organic polymer, the effect of the compatibility of the organic solution (A) in water, and the influence of the shearing treatment of the complex in the synthesis process are large, and these should be changed. Can be designed.

以下に具体例をもって本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with specific examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
(合成工程:工程1)
アセトン50gに化合物(a)として4,4’‐イソプロピリデンジフェノール(ビスフェノールA)を3.78g入れて常温下で5分間攪拌を行い完全に溶解させた。次に酸ハライド(b)としてテレフタル酸クロライド3.37gをいれ常温下で5分間攪拌することにより淡黄色の透明均一な有機溶剤溶液(1−1)を得た。次に、イオン交換水27gに珪酸アルカリ(c−2)として水ガラス3号11.55gを入れて常温下で5分間攪拌することにより得た均質透明な水溶液と、別のイオン交換水27.0gに金属化合物(c−3)としてヘキサクロロ白金ナトリウム・六水和物0.486gを入れ室温で15分間攪拌し得た黄色透明な水溶液とを混合することで、淡黄色透明の水溶液(2−1)を得た。
次に、有機溶剤溶液(1−1)をアンカ−翼を持つ300cm攪拌装置の中に入れ、常温下で翼の回転数150回転/分で攪拌しつつ、1分間かけて水溶液(2−1)を滴下し、反応させた。水溶液(2)を滴下するに伴い淡黄色生成物が発生した。この状態で攪拌を15分間継続することで淡黄色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。
Example 1
(Synthesis process: Process 1)
3.78 g of 4,4′-isopropylidenediphenol (bisphenol A) as compound (a) was added to 50 g of acetone and stirred at room temperature for 5 minutes to completely dissolve it. Next, 3.37 g of terephthalic acid chloride was added as an acid halide (b) and stirred at room temperature for 5 minutes to obtain a light yellow transparent uniform organic solvent solution (1-1). Next, 11.55 g of water glass No. 3 as alkali silicate (c-2) is added to 27 g of ion-exchanged water and stirred at room temperature for 5 minutes, and another ion-exchanged water 27. By adding 0.486 g of hexachloroplatinum sodium hexahydrate as a metal compound (c-3) to 0 g and mixing with a yellow transparent aqueous solution which can be stirred for 15 minutes at room temperature, a pale yellow transparent aqueous solution (2- 1) was obtained.
Next, the organic solvent solution (1-1) was placed in a 300 cm 3 stirring device having an anchor blade, and the aqueous solution (2- 1) was dropped and reacted. A pale yellow product was generated as the aqueous solution (2) was added dropwise. In this state, stirring was continued for 15 minutes to obtain a slurry containing a light yellow powdery composite.

(還元工程:工程2)
本スラリーを200cmのビーカーに移し、攪拌子を入れた後マグネチックスターラーで常温攪拌しつつ、ヒドラジン1水和物5gとイオン交換水10gとを混合した還元剤水溶液を4g採取し、これを5秒間で滴下した。還元剤水溶液を滴下直後より、滴下部位周辺の複合体スラリーが徐々に黒変していき20分間で均一な灰色となった。この色の変化は還元剤の添加により複合体上の白金イオンが白金金属に還元されたことを示している。
(Reduction process: Process 2)
The slurry was transferred to a 200 cm 3 beaker, and after stirring, a magnetic stirrer was stirred at room temperature, and 4 g of a reducing agent aqueous solution mixed with 5 g of hydrazine monohydrate and 10 g of ion-exchanged water was collected. It was dripped in 5 seconds. Immediately after dropping the reducing agent aqueous solution, the composite slurry around the dripping site gradually turned black and became uniform gray in 20 minutes. This color change indicates that platinum ions on the composite were reduced to platinum metal by the addition of a reducing agent.

(複合体の洗浄処理)
このスラリーを95mmφのヌッチェ上に目開き4μmの濾紙を設置し0.015MPaで減圧濾過することにより灰色のペースト状の含液有機無機複合体を得た。この粉体をメタノール100gとイオン交換水100gの混合用液中に分散させ常温下で30分間攪拌することによりメタノール/水洗浄を行いその分散液を、上記と同様な方法で濾過することで含水/メタノール有機無機複合体を得た。これを引き続き蒸留水250g中に分散させ常温下で30分間攪拌することにより水洗浄を行いその分散液を、上記と同様な方法で濾過することで含水有機無機複合体を得た。これを120℃で5時間乾燥することにより、灰色の有機無機複合体を得た。
尚、各実施例とも還元処理後スラリーの濾過液は回収したのち、150℃、5時間熱風乾燥を行い、残留した粉末を後述の蛍光X線測定に供した。
(Cleaning process of complex)
This slurry was placed on a 95 mmφ Nutsche filter paper having an opening of 4 μm and filtered under reduced pressure at 0.015 MPa to obtain a gray paste-like liquid-containing organic-inorganic composite. This powder was dispersed in a liquid for mixing 100 g of methanol and 100 g of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes at room temperature, washed with methanol / water, and the dispersion was filtered by the same method as above to contain water. / Methanol organic-inorganic composite was obtained. This was subsequently dispersed in 250 g of distilled water, washed with water by stirring for 30 minutes at room temperature, and the dispersion was filtered by the same method as above to obtain a water-containing organic-inorganic composite. This was dried at 120 ° C. for 5 hours to obtain a gray organic-inorganic composite.
In each example, the filtrate of the slurry after the reduction treatment was collected and then dried with hot air at 150 ° C. for 5 hours, and the remaining powder was subjected to fluorescent X-ray measurement described later.

(実施例2)
アニソール80gに化合物(a)として4,4’−イソプロピリデンジフェノール(ビスフェノールA)を3.78g入れて常温下で5分間攪拌を行い完全に溶解させた。次に酸ハライド(b)としてテレフタル酸クロライド3.37gをいれ常温下で5分間攪拌することにより淡黄色の透明均一な有機溶剤溶液(1−2)を得た。次にイオン交換水27gに金属化合物(c−1)として浅田化学工業(株)製粉末アルミン酸ナトリウムP−100の2.97gを入れ常温下で10分間攪拌することにより得た透明淡黄色の水溶液と、別のイオン交換水27.0gに金属化合物(c−3)として塩化パラジウムナトリウム・2水和物0.610gを入れ室温で15分間攪拌し、得た褐色透明な水溶液とを混合することで、淡褐色透明な水溶液(2−2)を得た。調整した有機溶剤溶液(1−2)と、水溶液(2−2)を用い、攪拌時間を30分とした以外は実施例1と同様な合成操作により、白色の有機無機複合体を得た。本スラリー中の複合体粒子は水に非相溶なアニソールを有機溶剤溶液に用いたため、実施例1と比べてやや大きいものであった。
引き続き、イオン交換水10gにホスフィン酸ナトリウム5gを入れ、常温下で5分間攪拌することで溶解して得た還元剤溶液の内6gを還元剤として複合体スラリーに添加し、常温下で30分間攪拌することにより還元処理を行った。本処理によりパラジウムが還元されるに従って複合体スラリーの色は灰色へと変化した。
本スラリーを実施例1と同様な方法で洗浄、乾燥処理を行うことにより、灰色の有機無機複合体を得た。
(Example 2)
3.78 g of 4,4′-isopropylidenediphenol (bisphenol A) as compound (a) was added to 80 g of anisole and stirred at room temperature for 5 minutes for complete dissolution. Next, 3.37 g of terephthalic acid chloride was added as an acid halide (b) and stirred at room temperature for 5 minutes to obtain a light yellow transparent uniform organic solvent solution (1-2). Next, 2.97 g of powdered sodium aluminate P-100 manufactured by Asada Chemical Industry Co., Ltd. was added as a metal compound (c-1) to 27 g of ion-exchanged water and stirred for 10 minutes at room temperature to obtain a transparent light yellow Add 0.610 g of sodium palladium chloride dihydrate as the metal compound (c-3) to 27.0 g of ion-exchanged water and stir at room temperature for 15 minutes, and mix the obtained brown transparent aqueous solution with the aqueous solution. As a result, a light brown transparent aqueous solution (2-2) was obtained. A white organic-inorganic composite was obtained by the same synthetic operation as in Example 1 except that the adjusted organic solvent solution (1-2) and the aqueous solution (2-2) were used and the stirring time was 30 minutes. The composite particles in this slurry were slightly larger than Example 1 because anisole incompatible with water was used for the organic solvent solution.
Subsequently, 5 g of sodium phosphinate was added to 10 g of ion-exchanged water, and 6 g of the reducing agent solution obtained by dissolution by stirring at room temperature for 5 minutes was added as a reducing agent to the composite slurry, and 30 minutes at room temperature. The reduction process was performed by stirring. As the palladium was reduced by this treatment, the color of the composite slurry changed to gray.
This slurry was washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a gray organic-inorganic composite.

(実施例3)
実施例1における有機溶剤溶液(1−1)中の4,4’−イソプロピリデンジフェノール(ビスフェノールA)を3,3’−5,5’−テトラメチルビフェノール(テトラメチルビフェノール)4.01gに、テレフタル酸クロライド3.37gを同量のイソフタル酸クロライドに変更することで有機溶剤溶液(1−3)を調整した。次にイオン交換水27gに金属化合物(c−1)として日本軽金属(株)製炭酸ジルコニウムカリウム水溶液「ジルメル1000」の10.9gを入れ常温下で10分間攪拌することにより得た透明の水溶液と、別のイオン交換水27.0gに金属化合物(c−3)として塩化第二銅2水和物0.92gを入れ室温で15分間攪拌し、得た青色透明な水溶液とを混合することで、青透明な水溶液(2−3)を得た。調整した有機溶剤溶液(1−3)と、水溶液(2−3)を用いた以外は実施例1と同様な合成操作により、青色の粉末状有機無機複合体を含有するスラリーを得た。本スラリーにヒドラジン1水和物10gとイオン交換水10gとを混合した還元剤水溶液の内17gを添加し、常温下で60分間攪拌することにより還元処理を行った。本処理により銅が還元されるに従って複合体スラリーの色は茶色へと変化した。
本スラリーを実施例1と同様な方法で洗浄、乾燥処理を行うことにより、茶色の有機無機複合体を得た。
(Example 3)
The 4,4′-isopropylidenediphenol (bisphenol A) in the organic solvent solution (1-1) in Example 1 was changed to 4.01 g of 3,3′-5,5′-tetramethylbiphenol (tetramethylbiphenol). The organic solvent solution (1-3) was prepared by changing 3.37 g of terephthalic acid chloride to the same amount of isophthalic acid chloride. Next, 27 g of ion-exchanged water was charged with 10.9 g of a zirconium potassium carbonate aqueous solution “Zirmel 1000” manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd. as a metal compound (c-1), and stirred at room temperature for 10 minutes. By adding 0.92 g of cupric chloride dihydrate as metal compound (c-3) to another 27.0 g of ion-exchanged water and stirring for 15 minutes at room temperature, mixing with the obtained blue transparent aqueous solution. A blue transparent aqueous solution (2-3) was obtained. A slurry containing a blue powdery organic-inorganic composite was obtained by the same synthesis operation as in Example 1 except that the adjusted organic solvent solution (1-3) and the aqueous solution (2-3) were used. To this slurry, 17 g of a reducing agent aqueous solution in which 10 g of hydrazine monohydrate and 10 g of ion-exchanged water were mixed was added, and reduction treatment was performed by stirring at room temperature for 60 minutes. As the copper was reduced by this treatment, the color of the composite slurry changed to brown.
This slurry was washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a brown organic-inorganic composite.

(実施例4)
テトラヒドロフラン50gに化合物(a)としてコハク酸1.96gを入れて常温下で10分間攪拌を行い完全に溶解させた。次に酸ハライド(b)としてテレフタル酸クロライド3.37gをいれ常温下で5分間攪拌することにより透明均一な有機溶剤溶液(1−4)を得た。次に、イオン交換水27gに珪酸アルカリ(c−2)として水ガラス3号11.55gを入れて常温下で5分間攪拌することにより均質透明な水溶液と、別のイオン交換水27.0gに金属化合物(c−3)として過塩素酸銀0.400gを入れ室温で15分間攪拌して得た透明な水溶液とを混合することで、透明な水溶液(2−4)を得た。調整した有機溶剤溶液(1−4)と、水溶液(2−4)を用いた以外は実施例1と同様な合成操作により、白色の有機無機複合体を得た。
引き続き、イオン交換水10gにホスフィン酸ナトリウム5gを入れ、常温下で5分間攪拌することで溶解して得た還元剤溶液の内、6gを還元剤として複合体スラリーに添加し、常温下で30分間攪拌することにより還元処理を行った。本処理により銀が還元されるに従って複合体スラリーの色は灰色へと変化した
本スラリーを実施例1と同様な方法で洗浄、乾燥処理を行うことにより、灰色の有機無機複合体を得た。
Example 4
To 96 g of tetrahydrofuran, 1.96 g of succinic acid as a compound (a) was added and stirred at room temperature for 10 minutes to be completely dissolved. Next, 3.37 g of terephthalic acid chloride was added as an acid halide (b) and stirred at room temperature for 5 minutes to obtain a transparent and uniform organic solvent solution (1-4). Next, 11.55 g of water glass 3 as alkali silicate (c-2) is added to 27 g of ion-exchanged water and stirred at room temperature for 5 minutes to obtain a homogeneous transparent aqueous solution and another ion-exchanged water of 27.0 g. A transparent aqueous solution (2-4) was obtained by mixing 0.400 g of silver perchlorate as the metal compound (c-3) and mixing with a transparent aqueous solution obtained by stirring for 15 minutes at room temperature. A white organic-inorganic composite was obtained by the same synthetic operation as in Example 1 except that the adjusted organic solvent solution (1-4) and the aqueous solution (2-4) were used.
Subsequently, 5 g of sodium phosphinate was added to 10 g of ion-exchanged water, and 6 g of the reducing agent solution obtained by dissolving by stirring for 5 minutes at room temperature was added to the composite slurry as a reducing agent. Reduction treatment was performed by stirring for a minute. The color of the composite slurry changed to gray as silver was reduced by this treatment. The slurry was washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a gray organic-inorganic composite.

(実施例5)
実施例4の有機溶剤溶液(1−4)中のコハク酸を無水コハク酸1.66gに変更し、溶媒をテトラヒドロフランからアセトン50gに変更した有機溶剤溶液(1−5)を調整した以外は、実施例4と同様な合成、還元、洗浄、乾燥処理を行うことにより、灰色の有機無機複合体を得た。
(Example 5)
Except that the organic solvent solution (1-5) in which the succinic acid in the organic solvent solution (1-4) of Example 4 was changed to 1.66 g of succinic anhydride and the solvent was changed from tetrahydrofuran to 50 g of acetone was prepared, By performing the same synthesis, reduction, washing, and drying treatment as in Example 4, a gray organic-inorganic composite was obtained.

(比較例)
樹脂溶融混練装置である、ラボプラストミルCタイプ、KF−15ミキサー((株)東洋精機製作所社製)を用いて以下の条件で溶融混練法により二酸化ケイ素微粒子とCu微粒子とを混練する試験を行った。
加熱温度320℃、ミキサー回転数300rpm、混練時間10分、混合試験物:ポリアリレート(芳香族ポリエステル)樹脂(U−ポリマー「U−100、ユニチカ製)7.0g、ナノ二酸化ケイ素微粒子(シーアイ化成製、平均粒径25nm)4.8g、銀微粉末0.20g(平均粒径1μm)
尚、純度が高い金属単体微粒子は、溶媒分散体の形状を除くと1μm以下の材料を入手することができなかった。
本方法では二酸化ケイ素微粒子の装置への導入が無機微粒子の飛散によりやや困難であった。また、溶融樹脂の増粘が著しく混練処理が困難であった。
(Comparative example)
A test for kneading silicon dioxide fine particles and Cu fine particles by a melt kneading method under the following conditions using a lab plast mill C type, KF-15 mixer (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), which is a resin melt kneading apparatus. went.
Heating temperature 320 ° C., mixer rotation speed 300 rpm, kneading time 10 minutes, mixed test product: 7.0 g of polyarylate (aromatic polyester) resin (U-polymer “U-100, manufactured by Unitika”), nano-silicon dioxide fine particles (Cai Kasei) Manufactured, average particle size 25 nm) 4.8 g, fine silver powder 0.20 g (average particle size 1 μm)
In addition, it was not possible to obtain a material having a purity of 1 μm or less for the single metal fine particles having a high purity except for the shape of the solvent dispersion.
In this method, introduction of silicon dioxide fine particles into the apparatus was somewhat difficult due to scattering of inorganic fine particles. Further, the thickening of the molten resin was remarkable and the kneading process was difficult.

上記各実施例で得られた有機無機複合体について以下の項目の測定、試験を行なった。   The following items were measured and tested for the organic-inorganic composites obtained in the above examples.

(測定1)無機化合物の含有率の測定法
有機無機複合体を絶乾後に精秤(複合体質量)し、これを空気中、600℃で1時間焼成しポリマー成分を完全に焼失させ、焼成後の質量を測定し灰分質量とした。下式により灰分含有率を算出した。
(Measurement 1) Measuring method of content ratio of inorganic compound The organic-inorganic composite was completely dried and then precisely weighed (composite mass), and this was baked in air at 600 ° C. for 1 hour to completely burn out the polymer components and baked. The latter mass was measured and used as the ash mass. The ash content was calculated from the following formula.

Figure 2009062407
この時、金属(c−3)は後述の濾液中の金属化合物の分析により収率がほぼ100%であることより複合体中の存在量は金属化合物(c−3)の量より既知である。従って、
Figure 2009062407
At this time, the amount of the metal (c-3) in the complex is known from the amount of the metal compound (c-3) because the yield of the metal (c-3) is almost 100% according to the analysis of the metal compound in the filtrate described later. . Therefore,

Figure 2009062407

が成り立つ。
Figure 2009062407

Holds.

(測定2)無機成分の検証
(蛍光X線での測定)
有機無機複合体粉末約1gを開口部が直径10mmの測定用ホルダ−にセットし測定用試料とした。該試料を理化学電気工業株式会社製蛍光X線分析装置「ZSX100e」を用いて全元素分析を行った。得られた全元素分析の結果を用い、測定用試料の試料データ(与えたデータは、試料形状;フィルム、補正成分;セルロース、実測した試料の面積当たりの質量値)を装置に与えることにより、FP法(Fundamental Parameter法;試料の均一性、表面平滑性を仮定し装置内の定数を用いて補正を行い成分の定量を行う方法)にて該複合体中の元素存在割合を算出した。
(Measurement 2) Verification of inorganic components (measurement with fluorescent X-rays)
About 1 g of the organic-inorganic composite powder was set in a measurement holder having an opening of 10 mm in diameter, and used as a measurement sample. The sample was subjected to total elemental analysis using a fluorescent X-ray analyzer “ZSX100e” manufactured by RIKEN ELECTRIC CO., LTD. Using the results of the total elemental analysis obtained, the sample data of the sample for measurement (the data given is sample shape; film, correction component; cellulose, mass value per area of the measured sample) is given to the apparatus, The element presence ratio in the complex was calculated by the FP method (Fundamental Parameter method; a method in which the uniformity of the sample and surface smoothness are assumed, and correction is performed using constants in the apparatus to quantify the components).

いずれの実施例で得られた有機無機複合体も、金属化合物(c−1)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)に由来する無機元素(珪酸ナトリウムの場合がケイ素、アルミン酸ナトリウムの場合はアルミニウム、炭酸ジルコニウムカリウムの場合はジルコニウム)が大量に検出され、目的とする無機化合物の複合化がされていることが示された。また、金属(c−3)(Pt、Pd、Ag、Cu)も検出された。いずれの実施例で得られた試料でも、本方法で得られた金属(c−3)の量は、0.2質量%の誤差範囲内で水溶液(2)への金属化合物(c−3)の仕込み量から算出した予測値と一致した。
一方、無機原料である金属化合物(c−1)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)に由来するアルカリ(珪酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウムの場合はナトリウム、炭酸ジルコニウムカリウムの場合はカリウム)は、痕跡程度しか検出されなかった。従って、(a)の無機化合物微粒子の測定方法で得られた灰分(すなわち無機物質)はアルカリ金属を実質的に含有しておらず、本発明では金属化合物(c−1)、又は珪酸アルカリ(c−2)からのアルカリ金属除去及び固体化反応が予測された反応機構の通り行われていることが明らかとなった。
加えて、各実施例の濾過液の乾燥物からは、反応副生成物であるNaCl、KClのほかはFe等の不純物元素のみが検出され、金属(c−3)に相当する金属元素は検出されなかった。このことから、金属化合物(c−3)は還元剤によって全て還元されたことが示された。
The organic-inorganic composite obtained in any of the examples is also an inorganic element derived from the metal compound (c-1) and / or alkali silicate (c-2) (in the case of sodium silicate, silicon, sodium aluminate). A large amount of aluminum and zirconium in the case of potassium zirconium carbonate was detected, indicating that the target inorganic compound was complexed. Metal (c-3) (Pt, Pd, Ag, Cu) was also detected. In the samples obtained in any of the examples, the amount of the metal (c-3) obtained by this method was within the error range of 0.2% by mass, and the metal compound (c-3) into the aqueous solution (2). It was consistent with the predicted value calculated from the amount charged.
On the other hand, the alkali (sodium in the case of sodium silicate and sodium aluminate, potassium in the case of potassium zirconium carbonate) derived from the metal compound (c-1) and / or alkali silicate (c-2), which are inorganic raw materials, is a trace. Only a degree was detected. Therefore, the ash (that is, the inorganic substance) obtained by the method for measuring inorganic compound fine particles (a) does not substantially contain an alkali metal. In the present invention, the metal compound (c-1) or the alkali silicate ( It was revealed that the alkali metal removal and solidification reaction from c-2) was performed according to the predicted reaction mechanism.
In addition, only the impurity elements such as Fe are detected in addition to the reaction by-products NaCl and KCl, and the metal element corresponding to the metal (c-3) is detected from the dried filtrate of each example. Was not. This showed that the metal compound (c-3) was all reduced by the reducing agent.

(測定3)ポリエステルやポリ酸無水物の検証
(フ−リエ変換型赤外分光分析:FT−IRの測定)
得られた有機無機複合体の粉末をKBr粉末と混合粉砕した試料を作製しKBrディスク法により、FT−IR(日本分光(株)製FT/IR−550)による測定を行った。
参照用のサンプルとして、実施例1、2ではビスフェノールA型の芳香族ポリエステル(ポリアリレート)であるユニチカ“U−ポリマー U−100”を粉砕して用いた。また実施例3では3,3’−5,5’−テトラメチルビフェノール(テトラメチルビフェノール)型の芳香族ポリエステル(ポリアリレ−ト)である大日本インキ化学製“N−80”を粉砕して用いた。
一方、実施例4,5でのポリ酸無水物を有機ポリマー成分として持つ複合体用には好適な参照サンプルが無いため、IR測定で酸無水結合に特徴的なC=O伸縮に相当する1800cm−1付近のピ−クの有無とその強度を見ることで検証を行った。
(Measurement 3) Verification of polyesters and polyanhydrides (Fourier transform infrared spectroscopy: FT-IR measurement)
A sample obtained by mixing and pulverizing powder of the obtained organic-inorganic composite with KBr powder was prepared, and measurement was performed by FT-IR (FT / IR-550 manufactured by JASCO Corporation) by the KBr disk method.
In Examples 1 and 2, Unitika “U-polymer U-100”, which is a bisphenol A type aromatic polyester (polyarylate), was used as a reference sample. In Example 3, "N-80" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., which is an aromatic polyester (polyarylate) of 3,3'-5,5'-tetramethylbiphenol (tetramethylbiphenol) type, is used. It was.
On the other hand, since there is no suitable reference sample for the composite having the polyanhydride as the organic polymer component in Examples 4 and 5, 1800 cm corresponding to C = O stretching characteristic of acid anhydride bond in IR measurement. Verification was performed by observing the presence and the intensity of the peak in the vicinity of -1 .

その結果、実施例1〜3ではいずれの例でも参照サンプルと同一のピ−ク位置に、殆ど同様なピ−ク強度を持つIRスペクトルデ−タ−が得られた。また、実施例4,5ではいずれの例でも1800cm−1付近に明瞭な酸無水結合特有のピ−クが観察された。この結果、いずれの実施例でもポリマーの合成が良好に行われていることが示された。 As a result, in Examples 1 to 3, IR spectral data having almost the same peak intensity was obtained at the same peak position as that of the reference sample in any of the examples. In Examples 4 and 5, a clear peak specific to an acid anhydride bond was observed in the vicinity of 1800 cm −1 in any of the examples. As a result, it was shown that the synthesis of the polymer was satisfactorily performed in any of the examples.

(透過型電子顕微鏡(TEM)観察および元素マッピング)
有機無機複合体を170℃、20MPa/cmの条件で2時間熱プレスを行い、厚さ約1mmの有機無機複合体からなる薄片を得た。これを収束イオンビーム装置を用いて厚さ75nmの超薄切片とした。得られた切片をTEM観察と同時にEDS元素分析による元素マッピングが可能なエネルギーフィルターTEMである「JEM−2010EFE」(日本電子株式会社製)を用いて、各々50万倍のTEM写真をベースにして元素マッピングを行った。マッピングにより示された元素種類より無機化合物(c−1)及び/又は無機化合物(c−2)と金属(c−3)とを判別した。本元素マッピングにより後述(測定4)の無機化合物(c−1)及び/又は無機化合物(c−2)、金属(c−3)の粒径測定及び、後述(測定5)の金属(c−3)の無機化合物(c−1)及び/又は無機化合物(c−2)への担持状態の観察を行った。
(Transmission electron microscope (TEM) observation and element mapping)
The organic-inorganic composite was hot-pressed for 2 hours under the conditions of 170 ° C. and 20 MPa / cm 2 to obtain a flake made of an organic-inorganic composite having a thickness of about 1 mm. This was made into an ultrathin slice having a thickness of 75 nm using a focused ion beam apparatus. Based on TEM photographs of 500,000 times each, using “JEM-2010EFE” (manufactured by JEOL Ltd.), which is an energy filter TEM capable of elemental mapping by EDS elemental analysis simultaneously with TEM observation of the obtained sections. Elemental mapping was performed. The inorganic compound (c-1) and / or the inorganic compound (c-2) and the metal (c-3) were discriminated from the element type indicated by the mapping. By this element mapping, particle size measurement of inorganic compound (c-1) and / or inorganic compound (c-2), metal (c-3) described later (measurement 4), and metal (c-) described later (measurement 5). The supporting state of 3) on the inorganic compound (c-1) and / or the inorganic compound (c-2) was observed.

(測定4)無機化合物(c−1)、無機化合物(c−2)、金属(c−3)の粒径測定
無機化合物(c−1)、無機化合物(c−2)、又は金属(c−3)の粒径は、TEM写真より100個の粒径を測定し、その平均値を平均粒径とした。尚、粒子形状により粒径の測定方法を下記の通りに行った。
粒子が略球状の場合:任意の1辺の長さをその粒子の粒径とした。無機化合物(c−1)及び/又は無機化合物(c−2)が二酸化ケイ素、酸化ジルコニウムの場合と、実施例、比較例の全ての金属(c−3)は、この方法により測定した。
粒子が2以上のアスペクト比を持つ粒子の場合:粒子の長軸と短軸の長さをそれぞれ測定し、(長軸+短軸)/2の数値をその粒子の粒径とした。無機化合物(c−1)が酸化アルミニウムの場合は、この方法で測定した。
(Measurement 4) Particle size measurement of inorganic compound (c-1), inorganic compound (c-2), metal (c-3) Inorganic compound (c-1), inorganic compound (c-2), or metal (c As for the particle size of -3), 100 particle sizes were measured from a TEM photograph, and the average value was defined as the average particle size. In addition, the measuring method of the particle size was performed as follows according to the particle shape.
When the particles are substantially spherical: The length of an arbitrary side is defined as the particle size of the particles. When the inorganic compound (c-1) and / or the inorganic compound (c-2) was silicon dioxide or zirconium oxide, all metals (c-3) in Examples and Comparative Examples were measured by this method.
When the particles have an aspect ratio of 2 or more: The lengths of the major axis and minor axis of the particle were measured, and the value of (major axis + minor axis) / 2 was defined as the particle diameter of the particle. When the inorganic compound (c-1) was aluminum oxide, it was measured by this method.

(測定5)金属(c−3)の表面での凝集物の有無の確認
各実施例及び、比較例での有機無機複合体粒子に炭素を10nmの厚さで蒸着して得た試料を、日立社製電解放射型走査電子顕微鏡「SEM−EDX」を用いて金属(c−3)を対象とした元素マッピングを行い、担持させた金属の分散状態を測定した。なお、本測定法での金属の大きさの分解能は1μmである。1μm以上の粗大な粒子が生じていた場合は凝集物有り、なければ凝集物無しとした。
(Measurement 5) Confirmation of the presence or absence of aggregates on the surface of the metal (c-3) Samples obtained by depositing carbon with a thickness of 10 nm on the organic-inorganic composite particles in each Example and Comparative Example, Elemental mapping for the metal (c-3) was performed using an electrolytic emission scanning electron microscope “SEM-EDX” manufactured by Hitachi, and the dispersion state of the supported metal was measured. The resolution of the metal size in this measurement method is 1 μm. When coarse particles of 1 μm or more were produced, there was an agglomerate, and there was no agglomerate if there was.

以下、表1に実施例の試験に用いた原料溶液の構成を記した。尚、有機溶剤溶液(1)の欄の上段は酸ハライド(b)、下段は化合物(a)である。また、水溶液(2)の欄の上段は金属化合物(c−1)または(c−2)、下段は金属化合物(c−3)である。   Table 1 below shows the composition of the raw material solutions used in the tests of the examples. The upper row of the organic solvent solution (1) column is the acid halide (b), and the lower row is the compound (a). The upper row of the aqueous solution (2) column is the metal compound (c-1) or (c-2), and the lower row is the metal compound (c-3).

Figure 2009062407
Figure 2009062407

以下、表2に実施例1〜5の結果を、表3に比較例の上記の測定結果をまとめた。   Table 2 below summarizes the results of Examples 1 to 5 and Table 3 summarizes the above measurement results of the comparative examples.

Figure 2009062407
Figure 2009062407

この結果、実施例1〜5で得た有機無機複合体は、ポリエステルやポリ酸無水物に各無機化合物が250nm以下のサイズかつ、20質量%以上の高い含有率で分散しており、且つ金属(c−3)は100nm以下のきわめて小さい粒径で、1μm以上の粒径の凝集物を構成せずに分散していた。アルカリ金属は殆ど検出されなかった。   As a result, in the organic-inorganic composites obtained in Examples 1 to 5, each inorganic compound was dispersed in polyester or polyanhydride with a size of 250 nm or less and a high content of 20% by mass or more, and metal (C-3) was an extremely small particle size of 100 nm or less, and was dispersed without constituting an aggregate having a particle size of 1 μm or more. Almost no alkali metal was detected.

一方、比較例1は、無機化合物(c−1)として平均粒子径25nmの二酸化ケイ素粉末を使用したにもかかわらず、混練の工程で凝集が生じ、ナノサイズの複合を行うことができなかった。また金属(c−3)もナノ粒子がなくミクロンオーダーの粒子を用いたことにより、ナノ粒径化が不可能である上、凝集も見られた。   On the other hand, in Comparative Example 1, although silicon dioxide powder having an average particle diameter of 25 nm was used as the inorganic compound (c-1), aggregation occurred in the kneading step, and nano-size composite could not be performed. . In addition, the metal (c-3) was not nano-sized due to the absence of nanoparticles and the use of micron-order particles, and aggregation was also observed.

本発明で得られた有機無機複合体は成形等の処理で加工が可能であり、貴金属類を担持した場合は反応触媒用部材、環境触媒用部材の他、銀や銅を担持した場合は抗菌防カビ部材等に用いることができる。また、得られた有機無機複合体を他の樹脂に溶融混練、添加することにより、該樹脂に対して無機化合物(c-1)または無機化合物(c−2)による強度、弾性率、耐衝撃性、電子伝導性、帯電防止特性等の性質と、金属(c−3)による触媒特性、抗菌防カビ特性等を同時に付与することもできる。   The organic-inorganic composite obtained in the present invention can be processed by a process such as molding. When a noble metal is supported, the reaction catalyst member and the environmental catalyst member are supported. It can be used for anti-mold members. Further, the obtained organic-inorganic composite is melt-kneaded and added to another resin, whereby the strength, elastic modulus, and impact resistance of the inorganic compound (c-1) or inorganic compound (c-2) are added to the resin. It is also possible to simultaneously impart properties such as conductivity, electronic conductivity, antistatic properties, and the like, as well as catalytic properties and antibacterial and antifungal properties due to the metal (c-3).

Claims (1)

二価フェノ−ル化合物、ジカルボン酸化合物及びジカルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物(a)と、酸ハライド(b)とを含有する有機溶剤溶液(1)と、
金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1つのアルカリ金属を含む2つ以上の金属元素を有する金属化合物(c−1)及び/又は珪酸アルカリ(c−2)と、水溶液中における25℃での標準酸化還元電位(E)が−0.5V以上である金属を有する金属化合物(c−3)とを含有する、塩基性の水溶液(2)とを、
前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)の少なくとも一部が相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させることで前記化合物(a)のアルカリ金属塩を生成させ、更に、該アルカリ金属塩を前記酸ハライド(b)と反応させ有機無機複合体を得る工程1と、
工程1により得られた有機無機複合体を含有するスラリーに還元剤を添加し、金属化合物(c−3)中の金属イオンを有機無機複合体上で金属に還元する工程2と、を有する有機無機複合体の製造方法。
An organic solvent solution (1) containing at least one compound (a) selected from the group consisting of a divalent phenol compound, a dicarboxylic acid compound and a dicarboxylic acid anhydride, and an acid halide (b);
Metal compound (c-1) and / or alkali silicate (c-2) having two or more metal elements containing at least one alkali metal selected from the group consisting of metal oxide, metal hydroxide and metal carbonate And a basic aqueous solution (2) containing a metal compound (c-3) having a metal having a standard oxidation-reduction potential (E 0 ) at 25 ° C. in an aqueous solution of −0.5 V or more,
An alkali metal salt of the compound (a) is produced by keeping at least a part of the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) in a compatible state or in a separated state. Reacting a metal salt with the acid halide (b) to obtain an organic-inorganic composite;
Adding a reducing agent to the slurry containing the organic-inorganic composite obtained in Step 1, and reducing the metal ions in the metal compound (c-3) to metal on the organic-inorganic composite; A method for producing an inorganic composite.
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