JP2012149207A - Method for producing organic-inorganic composite, and organic-inorganic composite - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing conveniently obtaining an organic-inorganic composite including a semi-aromatic polyester as an organic ingredient.SOLUTION: In the method for producing an organic-inorganic composite, an organic solvent solution (1) containing an aromatic dicarboxylic acid halide (a), and an aqueous solution (2) containing at least one inorganic compound (B) selected from a group composed of a metal compound (b-1) having two or more metal elements including at least one alkali metal and selected from a group composed of a metal oxide, a metal hydroxide, and a metal carbonate, an alkali silicate (b-2), and a clay mineral (b-3), are made to coexist with each other in a state in which a diol (c) is contained in either one or both of the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2), while the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) being kept in such a way that they are at least partly dissolved in each other, or being separated from each other, and the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and the diol (c) are made to react with each other, and simultaneously the inorganic ingredient is deposited.

Description

本発明は、半芳香族ポリエステル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 a semi-aromatic polyester as a matrix polymer.

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、無機材料の特性をより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.

発明者らは先に、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン等のポリマーをマトリクスポリマーとしナノサイズの無機微粒子を高い充填率で含む有機無機複合体を合成する方法を発明し開示している。例えば特許文献1には、アルカリ金属成分を持つ粘土を分散させた水にジアミンを溶解させ、有機溶媒に溶解させたジカルボン酸ハライドを反応させる、粘土とポリアミドの有機無機複合体の製造方法が記載されている。また、特許文献2には水にジアミンと珪酸アルカリを溶解させた水溶液を、有機溶媒に溶解させたジカルボン酸ハライドを反応させる方法によるシリカとポリアミドの有機無機複合体の製造方法が記載されている。また特許文献3には、水にジアミンとアルカリ金属含有の複合酸化物類を溶解させた水溶液を、有機溶媒に溶解させたジカルボン酸ハライドやジクロロホーメート化合物、ホスゲン系化合物と反応させる方法による金属酸化物とポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン等との有機無機複合体の製造方法が記載されている。   The inventors have previously invented and disclosed a method for synthesizing an organic-inorganic composite containing a polymer such as polyamide, polyurea or polyurethane as a matrix polymer and containing nano-sized inorganic fine particles at a high filling rate. For example, Patent Document 1 describes a method for producing an organic-inorganic composite of clay and polyamide, in which diamine is dissolved in water in which clay having an alkali metal component is dispersed, and a dicarboxylic acid halide dissolved in an organic solvent is reacted. Has been. Patent Document 2 describes a method for producing an organic-inorganic composite of silica and polyamide by a method in which an aqueous solution obtained by dissolving diamine and alkali silicate in water is reacted with a dicarboxylic acid halide dissolved in an organic solvent. . Patent Document 3 discloses a metal obtained by a method in which an aqueous solution in which a diamine and an alkali metal-containing composite oxide are dissolved in water is reacted with a dicarboxylic acid halide, a dichloroformate compound, or a phosgene compound dissolved in an organic solvent. A method for producing an organic-inorganic composite of an oxide and polyamide, polyurea, polyurethane or the like is described.

前記方法は、ジアミン、及びジアミンと反応するジカルボン酸ハライド等のモノマーとを反応させ有機ポリマーを合成しつつ、無機成分を溶解状態から析出や合成させ、有機ポリマーと無機材料とを相補的に析出させることによりナノ粒径の無機成分を析出させることができる。   In the above method, diamine and a monomer such as dicarboxylic acid halide that reacts with diamine are reacted to synthesize an organic polymer, while an inorganic component is precipitated or synthesized from a dissolved state, and the organic polymer and the inorganic material are complementarily precipitated. By doing so, an inorganic component having a nano particle diameter can be precipitated.

しかしながら前記方法では、水に溶解させる原料モノマーがジアミンのみであったため、得られるマトリクスポリマーは、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタンに限定されていた。有機無機複合体のポリマー成分のバリエーションを広げることができれば、より複合材料の用途を広げることが可能となる。特にポリエチレンテレフタレート(PET)や、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)は、汎用ポリマーや比較的安価なエンジニアリングプラスチックとして広く用いられているため、これらの半芳香族ポリエステルをポリマー成分として持つ有機無機複合体があれば、半芳香族ポリエステル類に混合し、無機成分を複合化することで各種機能を向上させることが期待できる。   However, in the above method, since the raw material monomer to be dissolved in water is only diamine, the obtained matrix polymer is limited to polyamide, polyurea and polyurethane. If the variation of the polymer component of the organic-inorganic composite can be expanded, the application of the composite material can be further expanded. In particular, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene naphthalate (PEN) are widely used as general-purpose polymers and relatively inexpensive engineering plastics, so these semi-aromatic polyesters are used as polymer components. If there is an organic-inorganic composite, it can be expected to improve various functions by mixing it with semi-aromatic polyesters and combining the inorganic components.

半芳香族ポリエステル類にアルコキシシランと金属ハロゲン化物、有機金属化合物および金属アルコキシシドから選ばれる少なくとも1種の金属化合物からなる層状構造体を配合してなる有機無機複合体は特許文献4に記載されている。しかしながら該有機無機複合体は、半芳香族ポリエステルの原料あるいは半芳香族ポリエステル前駆体に、前記層状構造体を添加し重合する方法や、半芳香族ポリエステルと前記層状構造体を溶融混練する方法、あるいは前記層状構造体と半芳香族ポリエステルを溶媒中で混合する方法等で配合しており(段落0074参照)、得られる有機無機複合体の均一性に限界があった。   An organic-inorganic composite formed by blending a semi-aromatic polyester with a layered structure composed of at least one metal compound selected from alkoxysilanes and metal halides, organometallic compounds and metal alkoxysides is described in Patent Document 4. ing. However, the organic-inorganic composite includes a method of polymerizing the semi-aromatic polyester raw material or semi-aromatic polyester precursor by adding the layered structure, a method of melt-kneading the semi-aromatic polyester and the layered structure, Alternatively, the layered structure and the semi-aromatic polyester are blended by a method of mixing in a solvent or the like (see paragraph 0074), and there is a limit to the uniformity of the obtained organic-inorganic composite.

特開平9−208291号公報JP-A-9-208291 特開平10−176106号公報JP-A-10-176106 特開2005−036211号公報JP 2005-036211 A 特開2004−307708号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-307708

本発明が解決しようとする課題は、半芳香族ポリエステルを有機成分に持つ有機無機複合体を簡便に得る製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a production method for easily obtaining an organic-inorganic composite having a semi-aromatic polyester as an organic component.

本発明者は、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)を含有する有機溶剤溶液(1)と、アルカリ金属、珪酸アルカリあるいは粘土鉱物等を含有する水溶液(2)と、前記有機溶剤溶液(1)及び前記水溶液(2)のいずれか片方又は両方にジオール(c)を含有させた状態で前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)を共存させることで、前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)と前記ジオール(c)とを反応させ、半芳香族ポリエステルを合成すると同時に無機成分を析出させた有機無機複合体が得られることを見出した。   The inventor has an organic solvent solution (1) containing an aromatic dicarboxylic acid halide (a), an aqueous solution (2) containing an alkali metal, an alkali silicate or a clay mineral, the organic solvent solution (1) and The aromatic dicarboxylic acid halide (a) is prepared by allowing the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) to coexist in a state where the diol (c) is contained in one or both of the aqueous solutions (2). And the diol (c) were reacted to synthesize a semi-aromatic polyester, and at the same time, an organic-inorganic composite in which an inorganic component was deposited was found to be obtained.

即ち本発明は、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)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(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)、及び粘土鉱物(b−3)から成る群から選ばれる少なくとも1つの無機化合物(B)を含有する水溶液(2)と、前記有機溶剤溶液(1)及び前記水溶液(2)のいずれか片方又は両方にジオール(c)を含有させた状態で、前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)とが少なくとも一部相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させ、前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)と前記ジオール(c)とを反応させると同時に無機成分を析出させる有機無機複合体の製造方法を提供する。   That is, the present invention includes an organic solvent solution (1) containing an aromatic dicarboxylic acid halide (a) and at least one alkali metal selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides and metal carbonates. An aqueous solution containing at least one inorganic compound (B) selected from the group consisting of a metal compound (b-1) having one or more metal elements, an alkali silicate (b-2), and a clay mineral (b-3) ( 2) and the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) in a state where the diol (c) is contained in one or both of the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2). An organic-inorganic composite in which at least a part of the aromatic dicarboxylic acid halide (a) reacts with the diol (c) and at the same time precipitates an inorganic component while keeping at least partially compatible or separated. To provide a production method.

また本発明は、前記有機無機複合体の製造方法により得た、100質量%中の無機成分の含有率が10〜60質量%である有機無機複合体を提供する。   Moreover, this invention provides the organic inorganic composite with which the content rate of the inorganic component in 100 mass% obtained by the manufacturing method of the said organic inorganic composite is 10-60 mass%.

本発明により、半芳香族ポリエステルをマトリクスポリマーとする有機無機複合体を、簡便に得ることができる。   According to the present invention, an organic-inorganic composite having a semi-aromatic polyester as a matrix polymer can be easily obtained.

更に本発明は、複合化する無機化合物の原料としてアルミン酸アルカリや珪酸アルカリ、含アルカリ金属粘土を、また有機成分の原料としてエチレングリコール等の安価なジオール類を使用することができるため原料費が安価で済む。加えて、製造を汎用の攪拌装置を用いて短時間の1ステップで行うことが可能である。   Further, the present invention can use raw materials such as alkali aluminate, alkali silicate, and alkali-containing metal clay as raw materials for inorganic compounds to be combined, and inexpensive diols such as ethylene glycol as raw materials for organic components. It's cheap. In addition, the production can be performed in one step in a short time using a general-purpose stirring device.

(有機溶剤溶液(1))
本発明で使用する有機溶剤溶液(1)は少なくとも芳香族ジカルボン酸ハライド(a)と有機溶剤とを含有する。
(Organic solvent solution (1))
The organic solvent solution (1) used in the present invention contains at least an aromatic dicarboxylic acid halide (a) and an organic solvent.

(芳香族ジカルボン酸ハライド(a))
本発明で使用するジカルボン酸ハライドは芳香族ジカルボン酸ハライド(a)を必須とする。芳香族ジカルボン酸ハライド(a)の例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸の酸ハロゲン化物、あるいはこれら芳香環の水素をハロゲン原子、ニトロ基、アルキル基などで置換した芳香族ジカルボン酸の酸ハロゲン化物や複数の芳香環(例えば、ナフタレン、アントラセン骨格等)からなるジカルボン酸の酸ハロゲン化物などが例示できる。
前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)に加え、一部に脂肪族ジカルボン酸ハライド(例としてはマロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸の酸ハロゲン化物)が混合していても差し支えない。しかしながら前記脂肪族カルボン酸ハライドは水との反応性が前記芳香族カルボン酸ハライド(a)に比べて著しく高いため、後述の水溶液(2)に大過剰に存在する水と加水分解反応しジカルボン酸と酸ハライドを生成する副反応が極めて急速に生じる場合がある。一旦ジカルボン酸となると常温近傍ではジオールとの反応が生じないためポリエステルを得ることができない。従って脂肪族カルボン酸ハライドの含有率は、本発明で使用するジカルボン酸ハライドの総量に対して30モル%以下であることが好ましく、最も好ましくは10モル%以下である。
(Aromatic dicarboxylic acid halide (a))
The dicarboxylic acid halide used in the present invention essentially comprises an aromatic dicarboxylic acid halide (a). Examples of aromatic dicarboxylic acid halides (a) include aromatic halides of aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, or hydrogens of these aromatic rings substituted with halogen atoms, nitro groups, alkyl groups, etc. Examples thereof include acid halides of aromatic dicarboxylic acids and acid halides of dicarboxylic acids composed of a plurality of aromatic rings (for example, naphthalene, anthracene skeleton, etc.).
In addition to the aromatic dicarboxylic acid halide (a), an aliphatic dicarboxylic acid halide (for example, an acid halide of an aliphatic dicarboxylic acid such as malonic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, etc.) They can be mixed. However, since the aliphatic carboxylic acid halide has a significantly higher reactivity with water than the aromatic carboxylic acid halide (a), it undergoes a hydrolysis reaction with water present in a large excess in the aqueous solution (2) to be described later, resulting in a dicarboxylic acid. Side reactions that produce acid halides may occur very rapidly. Once dicarboxylic acid is formed, polyester cannot be obtained because reaction with diol does not occur near room temperature. Accordingly, the content of the aliphatic carboxylic acid halide is preferably 30 mol% or less, and most preferably 10 mol% or less, based on the total amount of the dicarboxylic acid halide used in the present invention.

(有機溶剤)
本発明で使用する有機溶剤としては、前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)を必要な量溶解させることができれば特に制限はない。具体的な例としては、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、テトラヒドロフラン、ジメチルエ−テル、ジエチルエ−テル、ジブチルエ−テル、アニソ−ル等のエ−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、酢酸エチル、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、n−メチルピロリドン、N−N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の含窒素系有機溶媒、炭酸プロピレン、ジメチルスルホキシド等を例示することができる。これらは複数を組み合わせて用いても良い。
(Organic solvent)
The organic solvent used in the present invention is not particularly limited as long as the aromatic dicarboxylic acid halide (a) can be dissolved in a necessary amount. Specific examples include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, ethers such as tetrahydrofuran, dimethyl ether, diethyl ether, dibutyl ether, and anisole. Tells, ketones such as acetone, 2-butanone, cyclohexanone, alkyl acetates such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, n-methylpyrrolidone, NN-dimethyl Examples thereof include nitrogen-containing organic solvents such as acetamide and dimethylformamide, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide, and the like. These may be used in combination.

前記有機溶剤溶液(1)中の前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)を含むジカルボン酸ハライドのモノマー総濃度としては、重合反応が十分に進行すれば特に制限されないが、ジオールと良好に接触させる観点から、各々0.01〜3モル/Lの濃度範囲、特に0.05〜1モル/Lが好ましい。   The total monomer concentration of the dicarboxylic acid halide containing the aromatic dicarboxylic acid halide (a) in the organic solvent solution (1) is not particularly limited as long as the polymerization reaction proceeds sufficiently. Therefore, a concentration range of 0.01 to 3 mol / L, particularly 0.05 to 1 mol / L is preferable.

(水溶液(2))
本発明で使用する水溶液(2)は、少なくとも金属酸化物、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(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)、又は粘土鉱物(b−3)を含有する。これらは本発明における有機無機複合体の無機成分の原料である。
(Aqueous solution (2))
The aqueous solution (2) used in the present invention is a metal compound (b-) having two or more metal elements containing at least one alkali metal selected from the group consisting of at least a metal oxide, a metal hydroxide, and a metal carbonate. 1) Alkali silicate (b-2) or clay mineral (b-3) is contained. These are raw materials for inorganic components of the organic-inorganic composite in the present invention.

(金属化合物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)又は粘土鉱物(b−3))
本発明における有機無機複合体の無機成分の原料は、アルカリ金属を含有する無機化合物である。具体的には、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(b−1)(以下金属化合物(b−1)と略す)、珪酸アルカリ(b−2)又は粘土鉱物(b−3)が、入手が容易であり安価であり好ましい。金属化合物(b−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、珪酸アルカリ(b−2)を原料とした場合はシリカ(二酸化ケイ素)が析出する。また、粘土鉱物(b−3)を原料とした場合には少なくとも一部の層がへき開した粘土鉱物が複合化する。(以下、「金属化合物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)又は粘土鉱物(b−3)」を略して、「無機化合物(B)」とする場合がある)
(Metal compound (b-1), alkali silicate (b-2) or clay mineral (b-3))
The raw material of the inorganic component of the organic-inorganic composite in the present invention is an inorganic compound containing an alkali metal. Specifically, a metal compound (b-1) 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 (hereinafter referred to as metal compound ( abbreviated as b-1), alkali silicate (b-2) or clay mineral (b-3) is preferred because it is readily available and inexpensive. When the metal compound (b-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 (b-2) is used as a raw material, silica (silicon dioxide) is precipitated. In addition, when the clay mineral (b-3) is used as a raw material, a clay mineral having at least a portion of the layer cleaved is combined. (Hereinafter, "metal compound (b-1), alkali silicate (b-2) or clay mineral (b-3)" may be abbreviated as "inorganic compound (B)")

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

Figure 2012149207
Figure 2012149207

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Na1.6Al0.9O2.8 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、水及び有機溶剤溶液(1)に用いられる有機溶剤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 (such as Na1.6Al0.9O2.8 for example) in complex oxide-based inorganic materials, neither xyz nor integers or decimals can be defined. Point to.)
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 to precipitate is a compound which hardly or not dissolves in water and the organic solvent used in the organic solvent solution (1).

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、チタン酸ナトリウム、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、チタン酸リチウム、バナジン酸リチウム、タングステン酸リチウム、ジルコン酸リチウム等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, titanium. Sodium complex oxides such as sodium oxide, sodium vanadate, sodium tungstate, sodium zirconate, potassium zincate, potassium aluminate, potassium chromite, potassium molybdate, potassium stannate, potassium manganate, potassium tantalate , Potassium tellurite, potassium ferrate, potassium vanadate, potassium tungstate, potassium goldate, potassium silverate, potassium zirconate, etc., potassium aluminate, lithium aluminate, lithium molybdate, lithium stannate , Lithium manganate, lithium tantalite, lithium titanate, lithium vanadate, lithium tungstate, in addition rubidium compound oxide of the lithium composite oxide of lithium zirconate 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(b−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(b−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 (b-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, zirconium zirconium carbonate, cobalt potassium carbonate, and potassium tin carbonate. Is mentioned.
The metal compound (b-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.

前記金属化合物(b−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、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)とジオール(c)との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 the metal compounds (b-1), alkali aluminate, alkali stannate, zinc zincate, and zirconium carbonate alkali are particularly preferably used. Since these metal compounds have high water solubility and strong basicity when dissolved, the reaction between the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and the diol (c) is likely to proceed. Of these, alkali aluminates are most preferably used because they are particularly water-soluble and inexpensive.

加えて、前記金属化合物(b−1)の市販材料がない場合は、たとえば水酸化ナトリウムや、水酸化カリウムのアルカリ金属の水酸化物の高濃度水溶液中にこれらに可溶の金属化合物を溶解させることでも金属化合物(b−1)を得ることもできる。これにより、複合化できる無機材料の種類を広げることができる。ここで用いることができる金属化合物としては、水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化アンチモン(III)、水酸化アンチモン(V)、水酸化イリジウム(III)、水酸化イリジウム(IV)、水酸化金(III)、水酸化クロム(III)、水酸化コバルト(II)、水酸化スズ(II)、水酸化炭酸ニッケル(II)、水酸化タンタル(V)、水酸化ニオブ(V)、水酸化ニッケル(II)、水酸化パラジウム(II)、水酸化ベリリウム等の金属水酸化物、酸化亜鉛(II)、酸化アンチモン(III)、酸化アンチモン(V)、酸化ガリウム(I)、酸化金(III)、酸化水酸化金(III)、酸化水酸化鉛(II)、酸化スズ(II)、酸化スズ(IV)、酸化タングステン(VI) 、酸化チタン(IV)、酸化鉛(II) 、酸化鉛(IV)、酸化ニオブ(V)、酸化バナジウム(III))、酸化バナジウム(IV)、酸化バナジウム(V)、酸化ビスマス(V)、酸化モリブデン(VI)、酸化ルテニウム(VIII)、酸化レニウム(VI)等の酸化物、炭酸亜鉛、炭酸鉛(II)、塩基性炭酸銅(II)等の炭酸化物を例示することができる。   In addition, when there is no commercially available material for the metal compound (b-1), for example, a soluble metal compound is dissolved in a high concentration aqueous solution of sodium hydroxide or alkali metal hydroxide of potassium hydroxide. To obtain the metal compound (b-1). Thereby, the kind of inorganic material which can be combined can be expanded. Metal compounds that can be used here include zinc hydroxide, aluminum hydroxide, antimony (III) hydroxide, antimony (V), iridium hydroxide (III), iridium hydroxide (IV), gold hydroxide (III), chromium hydroxide (III), cobalt hydroxide (II), tin hydroxide (II), nickel hydroxide (II), tantalum hydroxide (V), niobium hydroxide (V), nickel hydroxide (II), palladium hydroxide (II), metal hydroxides such as beryllium hydroxide, zinc oxide (II), antimony (III) oxide, antimony oxide (V), gallium oxide (I), gold (III) oxide , Gold oxide hydroxide (III), lead oxide hydroxide (II), tin oxide (II), tin oxide (IV), tungsten oxide (VI), titanium oxide (IV), lead oxide (II), lead oxide ( IV), niobium oxide (V), vanadium oxide (III)), vanadium oxide (IV) Vanadium oxide (V), bismuth oxide (V), molybdenum oxide (VI), ruthenium oxide (VIII), rhenium oxide (VI) and other oxides, zinc carbonate, lead carbonate (II), basic copper carbonate (II) And the like.

(珪酸アルカリ(b−2))
本発明で使用する珪酸アルカリ(b−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。
(Alkali silicate (b-2))
The alkali silicate (b-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, where 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.

(粘土鉱物)
本発明で使用する粘土鉱物(b−3)は、水溶液(2)に溶解させて使用することから水に溶解性、膨潤性、分散性である必要がある。特にアルカリ金属イオン層間に持つ粘土鉱物であることが好ましく、中でも、該アルカリ金属がナトリウムである粘土鉱物は水に対する溶解性、膨潤性が高い上、安価であるため最も好ましく用いられる。これらの粘土鉱物は水中で膨潤または微分散し、その際にアルカリ性を示す。この粘土層間のアルカリ金属もまた芳香族ジカルボン酸ハライド(a)とジオール(c)との反応を促進する。粘土層間のアルカリ金属としてはNaである粘土鉱物(Na型粘土鉱物)が最も水に対する膨潤性が高いため好ましい。
(Clay mineral)
Since the clay mineral (b-3) used in the present invention is dissolved in the aqueous solution (2) and used, it must be soluble in water, swellable, and dispersible. In particular, a clay mineral having an alkali metal ion layer is preferable. Among them, a clay mineral in which the alkali metal is sodium is most preferably used because it is highly soluble in water and swellable and inexpensive. These clay minerals swell or finely disperse in water and show alkalinity. The alkali metal between the clay layers also promotes the reaction between the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and the diol (c). As the alkali metal between the clay layers, clay mineral (Na-type clay mineral) which is Na is preferable because it has the highest swelling property with respect to water.

粘土構造として特に好ましいのはスメクタイト群が挙げられ、その中でもさらに具体的にはモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイト等を例示することができる。これらに加え、バーミキュライト等を用いても良い。   Particularly preferred as the clay structure is a smectite group. Among them, montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, soconite, stevensite, etc. can be exemplified more specifically. In addition to these, vermiculite or the like may be used.

(水溶液(2)の溶媒)
前記化合物(B)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う場合には、アセトンやテトラヒドロフラン、アセトニトリル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。また、水溶液(2)には反応を促進するために、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、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。
(Solvent of aqueous solution (2))
The compound (B) is dissolved in water and used as an aqueous solution (2). When the reaction with the organic solvent solution is performed in a compatible state, a polar organic solvent such as acetone, tetrahydrofuran or acetonitrile is mixed up to about 30% by mass of the aqueous solution (2) to adjust the solubility. May be. Moreover, in order to accelerate | stimulate reaction in aqueous solution (2), you may dissolve basic substances, such as an alkali hydroxide and an alkali carbonate. Moreover, in order to improve mixing property with the organic solvent solution (1), additives such as a surfactant may be contained.

複数の無機成分(なお、本発明において「無機成分」とは、本発明の有機無機複合体の製造方法によって析出したアルカリ金属を含まない無機化合物を指す。また前記無機化合物(B)を原料として得た無機成分は「無機成分(B)」とする。)を有機無機複合体に含有させたい場合には、前記金属化合物(b−1)、前記珪酸アルカリ(b−2)、又は前記粘土鉱物(b−3)を併用しても良い。ただし該組み合わせによっては、水溶液(2)中で無機化合物(B)がゲル化したり析出したりする場合があり無機成分(B)を微粒子状態で複合化できなくなる場合があるので特にその組み合わせには注意を要する。   Plural inorganic components (In the present invention, “inorganic component” refers to an inorganic compound that does not contain an alkali metal deposited by the method for producing an organic-inorganic composite of the present invention. In addition, the inorganic compound (B) is used as a raw material. The obtained inorganic component is referred to as “inorganic component (B)”) in the case where the organic-inorganic composite is desired to contain the metal compound (b-1), the alkali silicate (b-2), or the clay. Mineral (b-3) may be used in combination. However, depending on the combination, the inorganic compound (B) may gel or precipitate in the aqueous solution (2) and the inorganic component (B) may not be able to be combined in a fine particle state. Need attention.

また、前記水溶液(2)に、塩基性水溶液に溶解し且つ中性溶液では析出する金属化合物(b−4)を添加することにより、有機無機複合体の無機成分を多様化して更なる機能を付与できる方法がある。この方法は、ジオール(c)と芳香族ジカルボン酸ハライド(a)との反応に伴い、前記化合物(b−1)、(b−2)及び(b−3)のいずれか一種が消費されることにより、水溶液のpHが塩基性から中性に変化することを利用する。即ち、複合体合成反応初期では水溶液が塩基性であるために、金属化合物(b−4)は溶解状態のままであるが、有機無機複合化反応が進み水溶液が中性に近づくと、金属化合物(b−4)は析出する。このように金属化合物(b−4)は前記無機成分(B)とは異なり、原料と実質的に同一の組成で複合化される。従って得られる有機無機複合体は、ポリマーマトリックス中に無機成分(B)が均一に分散し、その最外表面の無機主成分上に金属化合物(b−4)が担持的に存在する構造を有する。   Further, by adding the metal compound (b-4) that dissolves in the basic aqueous solution and precipitates in the neutral solution to the aqueous solution (2), the inorganic component of the organic-inorganic composite is diversified to further function. There are methods that can be granted. In this method, any one of the compounds (b-1), (b-2) and (b-3) is consumed with the reaction of the diol (c) and the aromatic dicarboxylic acid halide (a). This utilizes the fact that the pH of the aqueous solution changes from basic to neutral. That is, since the aqueous solution is basic at the initial stage of the complex synthesis reaction, the metal compound (b-4) remains in a dissolved state, but when the organic-inorganic complexing reaction proceeds and the aqueous solution approaches neutrality, the metal compound (B-4) precipitates. Thus, unlike the inorganic component (B), the metal compound (b-4) is compounded with substantially the same composition as the raw material. Therefore, the obtained organic-inorganic composite has a structure in which the inorganic component (B) is uniformly dispersed in the polymer matrix and the metal compound (b-4) is supported on the inorganic main component on the outermost surface. .

このような金属化合物(b−4)として、好適に用いられる金属化合物を例示すると、リン酸リチウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属化合物、酸化タングステン(VI)、酸化バナジウム(V)、酸化コバルト(II) 、水酸化コバルト(II) 、シュウ酸コバルト(II)、酸化ニオブ(II)、水酸化鉄(II)、酸化ニオブ(V)、酸化モリブデン(VI)、水酸化マンガン(II)、酸化金(III)、水酸化金(III)、ヨウ素酸銀(I)、炭酸銀(I)、酸化銀(I)、硫化銀(I)、酸化銅(I)、水酸化銅(II)、塩基性炭酸銅(II)、酸化銅(II)、リン酸銅(II)、シュウ酸銅(II)、酸化レニウム(VI)、水酸化パラジウム(II)、水酸化ルテニウム(IV)等の遷移金属化合物、酸化スズ(II)、水酸化スズ(II)、水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウム、水酸化インジウム(III)、シュウ酸ニッケル(II)、酸化亜鉛(II)、水酸化亜鉛(II)、シュウ酸亜鉛(II)、酸化アンチモン(III)、酸化ガリウム(III)、酸化鉛(II) 、酸化鉛(IV)、リン酸鉛(II)、 水酸化鉛(II)等の典型金属化合物が挙げられる。これら金属化合物は水に溶解させて用いるため、水和物であっても良い。これらは単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of metal compounds that can be suitably used as such a metal compound (b-4) include alkali metals and alkaline earth metal compounds such as lithium phosphate and magnesium hydroxide, tungsten (VI) oxide, vanadium oxide (V ), Cobalt oxide (II), cobalt hydroxide (II), cobalt oxalate (II), niobium oxide (II), iron hydroxide (II), niobium oxide (V), molybdenum oxide (VI), manganese hydroxide (II), gold oxide (III), gold hydroxide (III), silver iodate (I), silver carbonate (I), silver oxide (I), silver sulfide (I), copper oxide (I), hydroxylated Copper (II), basic copper carbonate (II), copper oxide (II), copper phosphate (II), copper oxalate (II), rhenium oxide (VI), palladium hydroxide (II), ruthenium hydroxide ( IV) transition metal compounds, tin oxide (II), tin hydroxide (II), aluminum hydroxide, aluminum phosphate Minium, indium (III) hydroxide, nickel (II) oxalate, zinc (II) oxide, zinc (II) hydroxide, zinc (II) oxalate, antimony (III) oxide, gallium (III) oxide, lead oxide Typical metal compounds such as (II), lead (IV) oxide, lead (II) phosphate, lead (II) hydroxide are listed. Since these metal compounds are dissolved in water and used, they may be hydrates. These can be used alone or in combination of two or more.

(水溶液の温度)
前記水溶液(2)の温度は前記の各種材料の溶解が問題なくできるのであれば特に限定されない。使用が容易である常温付近とするのが最も好ましい。
(Temperature of aqueous solution)
The temperature of the aqueous solution (2) is not particularly limited as long as the various materials can be dissolved without any problem. Most preferably, it is near room temperature where it can be used easily.

(ジオール(c))
本発明で使用するジオール(c)としては、1,2−エタンジオール(エチレングリコール)、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、メチルペンタンジオール、ジメチルブタンジオール等の脂肪族ジオール類の2価の水酸基を持つグリコール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環式脂肪族ジオールの他、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノールに加えてヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、ナフタレンジオール、ビフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、テトラメチルビフェノール等の芳香族多価フェノールのエチレンオキサイド伸長物の含芳香族ジオール等を例示することができる。
(Diol (c))
Examples of the diol (c) used in the present invention include 1,2-ethanediol (ethylene glycol), 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 1,8-octanediol. In addition to glycols having a divalent hydroxyl group of aliphatic diols such as methylpentanediol and dimethylbutanediol, and cycloaliphatic aliphatic diols such as cyclohexanedimethanol, 1,3-benzenedimethanol and 1,4-benzene In addition to dimethanol, examples include hydroquinone, resorcinol, catechol, naphthalene diol, biphenol, bisphenol A, bisphenol F, and aromatic diols of ethylene oxide extensions of aromatic polyphenols such as tetramethylbiphenol.

(ジオール(c)の溶液)
前記ジオール(c)は、有機溶剤溶液(1)に溶解させても、水溶液(2)に溶解させても良い。また両方に溶解させてもよい。本発明では無機成分を極力微粒化した状態で複合化させるために、無機成分の原料である無機化合物(B)を完全溶解状態、もしくは完全膨潤状態で反応場に添加することが好ましい。ジオール(c)を水溶液(2)に溶解させた場合、エチレングリコール等の短鎖グリコールは水溶性が高く、かつフェノール成分とは異なりプロトンを解離しないため珪酸アルカリ、アルミン酸アルカリ等の無機化合物(B)での無機析出反応を進行させることは無い。また、有機溶剤溶液(1)に溶解させた場合でも、アルコールと酸ハライドとは常温近傍ではアルカリ成分がない状況下では反応が進行しないため、溶解状態を維持することができる。
(Diol (c) solution)
The diol (c) may be dissolved in the organic solvent solution (1) or in the aqueous solution (2). It may be dissolved in both. In the present invention, it is preferable to add the inorganic compound (B), which is a raw material of the inorganic component, to the reaction field in a completely dissolved state or a completely swollen state in order to make the inorganic component as complex as possible. When the diol (c) is dissolved in the aqueous solution (2), short-chain glycols such as ethylene glycol have high water solubility, and unlike the phenol component, they do not dissociate protons, so inorganic compounds such as alkali silicates and alkali aluminates ( The inorganic precipitation reaction in B) does not proceed. Further, even when dissolved in the organic solvent solution (1), the alcohol and the acid halide do not proceed under a condition where there is no alkali component near room temperature, so that the dissolved state can be maintained.

ジオール(c)を有機溶剤溶液、水溶液のいずれに溶解させるかは、使用するジオール(c)の水及び有機溶剤への溶解性や、使用する無機原料のアルカリ強度の観点から適宜選定させる。一般には反応モノマー同士の接触性の観点から、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)とジオール(c)は共に、有機溶剤溶液(1)に溶解させた方が反応しやすい傾向にある。また、ジオール(c)と共に3官能上のポリオールを共存させてもよい。ポリオールとしては1,3,5−トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸、1,3,5−トリス(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌル酸、グリセリン、エリスリトール、ペンタエリトール、ジペンタエリスリトール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコール、トリエタノールアミン等の脂肪族多価アルコールを用いても良い。   Whether the diol (c) is dissolved in an organic solvent solution or an aqueous solution is appropriately selected from the viewpoint of the solubility of the diol (c) to be used in water and the organic solvent and the alkali strength of the inorganic raw material to be used. In general, from the viewpoint of contact between the reactive monomers, both the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and the diol (c) tend to react more easily when dissolved in the organic solvent solution (1). A trifunctional polyol may coexist with the diol (c). Examples of polyols include 1,3,5-tris (2-hydroxyethyl) isocyanuric acid, 1,3,5-tris (2-hydroxypropyl) isocyanuric acid, glycerin, erythritol, pentaerythritol, dipentaerythritol, diethylene glycol, triethylene glycol, Aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetraethylene glycol, tripropylene glycol, and triethanolamine may be used.

(製造方法)
本発明の有機無機複合体の製造方法は、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)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(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)、及び粘土鉱物(b−3)から成る群から選ばれる少なくとも1つの無機化合物(B)を含有する水溶液(2)と、前記有機溶剤溶液(1)及び前記水溶液(2)のいずれか片方又は両方にジオール(c)を含有させた状態で、前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)とが少なくとも一部相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させ、前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)と前記ジオール(c)とを反応させると同時に無機成分を析出させることを特徴とする。
(Production method)
The method for producing an organic-inorganic composite of the present invention is at least selected from the group consisting of an organic solvent solution (1) containing an aromatic dicarboxylic acid halide (a), a metal oxide, a metal hydroxide, and a metal carbonate. At least one inorganic compound selected from the group consisting of a metal compound (b-1) having two or more metal elements including one alkali metal, an alkali silicate (b-2), and a clay mineral (b-3) ( B), the organic solvent solution (1) and the organic solvent solution (1) in a state where the diol (c) is contained in one or both of the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2). The aqueous solution (2) is kept at least partially compatible or coexisted in a separated state, and the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and the diol (c) are reacted, and at the same time, an inorganic component is precipitated. And characterized in that.

本発明での反応機構は以下の通りと推定される。ジオール(c)はその水酸基中のプロトンが無機化合物(B)が水溶した際に発生したアルカリ金属イオンと一部イオン交換し金属アルコキシドとなることで反応性を増す。この状態で芳香族ジカルボン酸ハライド(a)と接触することにより、ジオール(c)由来のアルコキシドと芳香族酸ハライド(a)とが常温下でも反応することで半芳香族ポリエステルが生成する。   The reaction mechanism in the present invention is presumed as follows. In the diol (c), the proton in the hydroxyl group is partially ion-exchanged with the alkali metal ion generated when the inorganic compound (B) is dissolved in water to increase the reactivity. By contacting the aromatic dicarboxylic acid halide (a) in this state, the alkoxide derived from the diol (c) reacts with the aromatic acid halide (a) even at room temperature to produce a semi-aromatic polyester.

この時、無機化合物(B)として、金属化合物、珪酸アルカリを用いた場合には無機原料中のアルカリ金属が除去されると同時に無機高分子化反応、例えば、珪酸アルカリを用いた場合は、シラノールの重縮合反応進行することにより、無機成分が析出し有機無機複合体が生成する。一方、無機化合物(B)として、アルカリ金属を層間に含有した粘土鉱物を用いた場合には、水溶時または水膨潤時に層同士の結合材料的に機能するアルカリ金属イオンの一部がアルコキシドとして除かれるため層同士が剥離した状態となる。この層周辺で半芳香族ポリエステルが合成されると、無機層は再凝集することができなくなるため、無機成分が良分散すると推定される。また、以上の反応に伴い、副生成物としてハロゲン化アルカリが発生するが、これら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。   At this time, as the inorganic compound (B), when a metal compound or alkali silicate is used, the alkali metal in the inorganic raw material is removed and at the same time, an inorganic polymerizing reaction, for example, silanol is used when alkali silicate is used. As the polycondensation reaction proceeds, an inorganic component is precipitated and an organic-inorganic composite is produced. On the other hand, when a clay mineral containing an alkali metal between layers is used as the inorganic compound (B), a part of the alkali metal ion that functions as a bonding material between layers is removed as an alkoxide when it is water-soluble or swollen with water. Therefore, the layers are separated from each other. If the semi-aromatic polyester is synthesized around this layer, the inorganic layer cannot be re-agglomerated, so it is estimated that the inorganic component is well dispersed. In addition, with the above reaction, alkali halides are generated as by-products, and these are discharged out of the synthesis system by dissolving in water in the synthesis system or water in the washing step.

(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。反応温度は常温近傍が好ましく具体的には0℃〜50℃の範囲が望ましい。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 is preferably near room temperature, and specifically in the range of 0 ° C to 50 ° C. 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.

(製造装置)
本発明で用い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−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、アンカー翼やマックスブレンド翼やファウドラー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 the present invention is not particularly limited as long as the production apparatus can satisfactorily contact and react the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2). Is possible. As a continuous type of specific device, “Fine Flow Mill FM-15” manufactured by Taihei Koki Co., Ltd., “Spiral Pin Mixer SPM-15” manufactured by the same company, or INDAG Machinenbaugmb Co., Ltd. "Dynamic mixer DLM / S215 type" manufactured by the company and the like can be mentioned. In the case of the batch type, since it is necessary to satisfactorily contact 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 Faudler blade.

(有機無機複合体の無機成分)
本発明の製造方法により得られる有機無機複合体の無機成分は、使用する金属化合物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)又は粘土鉱物(b−3)により得られる形状、性質が異なるので、目的に応じて適宜選択すればよい。例えば、金属化合物(b−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)、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の金属酸化物類が得られる。これらの金属酸化物の原料である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は安価である。また珪酸アルカリ(b−2)を使用した場合には無機成分としてシリカが得られ、無機粒径の小さい有機無機複合体が得られる。また粘土鉱物(b−3)を使用した場合には、無機成分の形状が高アスペクト比であり、得られる有機無機複合体に様々な機能を付与することができる。また本発明の製造方法は、得られる無機成分の粒径が小さいことも特徴の1つであり、平均粒径が500nm以下、さらに好ましくは300nm以下、最も好ましくは5nm〜100nmの有機無機複合体を得ることができる。
(Inorganic component of organic-inorganic composite)
The inorganic component of the organic-inorganic composite obtained by the production method of the present invention differs in shape and properties obtained from the metal compound (b-1), alkali silicate (b-2) or clay mineral (b-3) used. Therefore, what is necessary is just to select suitably according to the objective. For example, when the metal compound (b-1) is used, as the inorganic component, metal oxides such as aluminum oxide (alumina), tin oxide, zinc oxide, and zirconium oxide can be obtained. The raw materials for these metal oxides are alkali aluminate, alkali stannate, alkali zincate, and alkali zirconium carbonate. When alkali silicate (b-2) is used, silica is obtained as an inorganic component, and an organic-inorganic composite having a small inorganic particle size is obtained. Moreover, when a clay mineral (b-3) is used, the shape of an inorganic component has a high aspect ratio, and various functions can be imparted to the obtained organic-inorganic composite. The production method of the present invention is also characterized in that the particle size of the obtained inorganic component is small, and the organic-inorganic composite having an average particle size of 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, and most preferably 5 nm to 100 nm. Can be obtained.

(有機無機複合体全量100質量%に対する無機成分の含有率)
本発明で得られる有機無機複合体の、金属化合物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)又は粘土鉱物(b−3)に由来する無機成分は、無機材料が持つ耐熱性、耐摩耗性等、表面硬度、放熱特性等の特性を付与する。
従って、該無機成分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、好ましくは10〜60質量%であり、更に好ましくは15〜60質量%であり、最も好ましくは30〜60質量%である。該含有率が多くなりすぎると、シ−ト化や積層板等への加工性、あるいは他の樹脂への混合性が損なわれる場合がある。
(Content ratio of inorganic component with respect to 100% by mass of organic-inorganic composite)
The inorganic component derived from the metal compound (b-1), the alkali silicate (b-2) or the clay mineral (b-3) of the organic-inorganic composite obtained in the present invention is the heat resistance and wear resistance of the inorganic material. And other properties such as surface hardness and heat dissipation properties.
Therefore, the content of the inorganic component with respect to the total amount of the organic-inorganic composite of 100% by mass is preferably a certain value, preferably 10-60% by mass, more preferably 15-60% by mass, and most preferably 30 to 60% by mass. If the content is too high, sheeting, processability to laminates, etc., or miscibility with other resins may be impaired.

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。なお実施例中断りのない限り、「部」「%」は重量規準である。
実施例1〜3は、ジオール(c)を水溶液(2)に含有させた例であり、実施例4〜6は、ジオール(c)を有機溶剤溶液(1)に含有させた例である。
Hereinafter, the present invention will be described with specific examples, but the present invention is not limited thereto. Unless otherwise indicated, “parts” and “%” are weight standards.
Examples 1 to 3 are examples in which the diol (c) is contained in the aqueous solution (2), and Examples 4 to 6 are examples in which the diol (c) is contained in the organic solvent solution (1).

(実施例1)
(エチレングリコール/アルミン酸ナトリウム/イソフタル酸クロリドの反応物の製造法)
アセトン52gを有機溶剤としてこれに、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)としてイソフタル酸クロライド6.70gを100cmビーカー中常温下でスターラーで攪拌溶解して、有機溶剤溶液(1−1)を得た。
次に、300cmの三口フラスコ中に、イオン交換水66gにエチレングリコール 2.05g、金属化合物(b−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5.05gを入れ、常温下でアンカー翼により100rpmで10分間攪拌することにより透明淡黄色均一な水溶液(2−1)を得た。該水溶液を150rpmで攪拌しつつ、有機溶剤溶液(1−1)を10秒間かけて滴下した。有機溶剤溶液の滴下に伴い白色物が速やかに析出した。有機溶剤溶液の滴下が終了した時点で攪拌回転数を250rpmに上げ、室温下で30分間攪拌を継続することで白色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。
Example 1
(Method for producing a reaction product of ethylene glycol / sodium aluminate / isophthalic acid chloride)
Acetone 52 g was used as an organic solvent, and 6.70 g of isophthalic acid chloride as an aromatic dicarboxylic acid halide (a) was stirred and dissolved in a 100 cm 3 beaker at room temperature with a stirrer to obtain an organic solvent solution (1-1). .
Next, in a 300 cm 3 three-necked flask, 2.05 g of ethylene glycol and 5.05 g of powdered sodium aluminate P-100 manufactured by Asada Chemical Industry Co., Ltd. as metal compound (b-1) are added to 66 g of ion-exchanged water. The mixture was stirred at 100 rpm with an anchor blade at room temperature for 10 minutes to obtain a transparent light yellow uniform aqueous solution (2-1). While stirring the aqueous solution at 150 rpm, the organic solvent solution (1-1) was added dropwise over 10 seconds. As the organic solvent solution was added dropwise, a white product quickly precipitated. When dropping of the organic solvent solution was completed, the stirring rotation speed was increased to 250 rpm, and stirring was continued at room temperature for 30 minutes to obtain a slurry containing a white powdery composite.

(複合体の洗浄、乾燥処理)
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淡黄色の粉末状の含液有機無機複合体を得た。この粉体をイオン交換水200g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した後。同様な洗浄、濾過をもう1回繰り返すことで含水有機無機複合体を得た。これを150℃で5時間熱風乾燥することにより、白色の反応物−1を得た。
(Cleaning and drying of complex)
This slurry was placed on a 95 mmφ Nutsche filter paper with a mesh size of 4 μm and filtered under reduced pressure at 0.015 MPa to obtain a light yellow powdery liquid-containing organic-inorganic composite. This powder was dispersed in 200 g of ion-exchanged water, washed with water by stirring for 30 minutes at room temperature, and the dispersion was filtered by the same method as described above. Similar washing and filtration were repeated once more to obtain a water-containing organic-inorganic composite. This was dried with hot air at 150 ° C. for 5 hours to obtain white reactant-1.

(実施例2)
(1,4−ブタンジオール/アルミン酸ナトリウム/テレフタル酸クロリドの反応物の製造法)
モノマー(a)としてテレフタル酸クロリド6.70gを用いた以外は実施例1と同様な方法で有機溶剤溶液(1−2)を得た。次にエチレングリコールの代わりに1,4−ブタンジオール2.98gを用いた以外は実施例1と同様な方法で透明均一な水溶液(2−2)を得た。これを実施例1と同様な方法で攪拌混合することで白色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。これを実施例1と同様な洗浄、乾燥処理を行うことで、白色の反応物−2を得た。
(Example 2)
(Method for producing a reaction product of 1,4-butanediol / sodium aluminate / terephthalic acid chloride)
An organic solvent solution (1-2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 6.70 g of terephthalic acid chloride was used as the monomer (a). Next, a transparent and uniform aqueous solution (2-2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.98 g of 1,4-butanediol was used instead of ethylene glycol. This was stirred and mixed in the same manner as in Example 1 to obtain a slurry containing a white powdery composite. This was subjected to the same washing and drying treatment as in Example 1 to obtain white reactant-2.

(実施例3)
(エチレングリコール/酸化亜鉛の水酸化ナトリウム水溶液(亜鉛酸ナトリウム水溶液)/イソフタル酸クロリドの反応物の製造法)
金属化合物(b−1)の水溶液として、水酸化ナトリウム38質量%水溶液20gに、酸化亜鉛4.0gを室温下で60分攪拌し完全に溶解させることで亜鉛酸ナトリウムの水溶液を得た。次に実施例1と同一の有機溶剤溶液(1−3)を用意した。
次にアルミン酸ナトリウムの代わりに、前記、亜鉛酸ナトリウムの水溶液2.09gを用いた以外は実施例1と同様な方法で透明均一な水溶液(2−3)を得た。これを実施例1と同様な方法で混合することで白色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。これを実施例1と同様な洗浄、乾燥処理を行うことで、白色の反応物−3を得た。
(Example 3)
(Process for producing a reaction product of ethylene glycol / zinc oxide sodium hydroxide aqueous solution (sodium zincate aqueous solution) / isophthalic acid chloride)
As an aqueous solution of the metal compound (b-1), 4.0 g of zinc oxide was stirred in 20 g of an aqueous 38% by weight sodium hydroxide solution at room temperature for 60 minutes to completely dissolve the aqueous solution of sodium zincate. Next, the same organic solvent solution (1-3) as in Example 1 was prepared.
Next, a transparent and uniform aqueous solution (2-3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.09 g of the aqueous solution of sodium zincate was used instead of sodium aluminate. This was mixed in the same manner as in Example 1 to obtain a slurry containing a white powdery composite. This was subjected to the same washing and drying treatment as in Example 1 to obtain a white reactant-3.

(実施例4)
(エチレングリコール/水ガラス3号/イソフタル酸クロリドの反応物の製造法)
アセトン52gを有機溶剤としてこれに、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)としてイソフタル酸クロライド6.70gと、ジオール(c)としてエチレングリコール2.05gを300cmの三口フラスコ中にいれ、アンカー翼により100rpmで10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、200cmのビーカーに中に水66gを入れた後、水ガラス3号22.6gを入れ10分間スターラーで攪拌することにより均一透明な水溶液(2−4)を得た。有機溶剤溶液(1−4)を150rpmで攪拌しつつ、水溶液(2−4)を10秒間かけて滴下した。水溶液の滴下に伴い白色物が速やかに析出した。水溶剤溶液の滴下が終了した時点で攪拌回転数を250rpmに上げ、室温下で30分間攪拌を継続することで白色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。得られたスラリーを実施例1と同様な方法で洗浄、乾燥処理を行うことで、白色の反応物−4を得た。
Example 4
(Method for producing a reaction product of ethylene glycol / water glass No. 3 / isophthalic acid chloride)
Acetone 52 g was used as an organic solvent, 6.70 g of isophthalic acid chloride as aromatic dicarboxylic acid halide (a), and 2.05 g of ethylene glycol as diol (c) were placed in a 300 cm 3 three-necked flask, and 100 rpm by an anchor blade. Was stirred for 10 minutes to obtain a transparent and uniform organic solvent solution (1-4). Next, 66 g of water was put into a 200 cm 3 beaker, 22.6 g of water glass No. 3 was added, and the mixture was stirred with a stirrer for 10 minutes to obtain a uniform transparent aqueous solution (2-4). While stirring the organic solvent solution (1-4) at 150 rpm, the aqueous solution (2-4) was added dropwise over 10 seconds. As the aqueous solution was dropped, a white product was quickly deposited. When the dropping of the aqueous solvent solution was completed, the stirring rotational speed was increased to 250 rpm, and stirring was continued for 30 minutes at room temperature to obtain a slurry containing a white powdery composite. The obtained slurry was washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a white reactant-4.

(実施例5)
(1,3−ベンゼンジメタノール/炭酸ジルコニウムカリウム/オルソフタル酸クロリドの反応物の製造法)
芳香族ジカルボン酸ハライド(a)としてオルソフタル酸クロリド6.70g、ジオール(c)として1,3−ベンゼンジメタノール4.56gを用いた以外は実施例4と同一の方法で有機溶剤溶液(1−5)を得た。金属化合物(b−1)として炭酸ジルコニウムカリウム水溶液のジルメル1000(日本軽金属株式会社)21.3gを用いた以外は実施例4と同様な方法で透明均一な水溶液(2−5)を得た。これらの2液を実施例4と同様な方法で混合することで白色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。これを実施例1と同様な洗浄、乾燥処理を行うことで、白色の反応物−5を得た。
(Example 5)
(Method for producing a reaction product of 1,3-benzenedimethanol / potassium zirconium carbonate / orthophthalic acid chloride)
An organic solvent solution (1-1) was prepared in the same manner as in Example 4 except that 6.70 g of orthophthalic acid chloride was used as the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and 4.56 g of 1,3-benzenedimethanol was used as the diol (c). 5) was obtained. A transparent and uniform aqueous solution (2-5) was obtained in the same manner as in Example 4 except that 21.3 g of zirconium carbonate aqueous solution Zirmel 1000 (Nihon Light Metal Co., Ltd.) was used as the metal compound (b-1). These two liquids were mixed in the same manner as in Example 4 to obtain a slurry containing a white powdery composite. This was washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a white reaction product-5.

(実施例6)
(エチレングリコール/粘土鉱物/イソフタル酸クロリドの反応物の製造法)
有機溶剤溶液(1−6)として、実施例4で用いたものと同一の有機溶剤溶液を調合した。次に、水溶液(2−6)として、水66gに粘土鉱物(b−3)として合成ヘクトライト(化学式Na0.33(Mg2.67Li0.33)Si410(OH)2 :コープケミカル株式会社製「ルーセンタイト SWN」)1.38gと水酸化ナトリウム2.84gを入れ常温下で15分間攪拌することにより、半透明均質透明な水溶液を得た。これらの2液を実施例4と同様な方法で混合することで白色の粉末状複合体を含有するスラリーを得た。これを実施例1と同様な洗浄、乾燥処理を行うことで、白色の反応物−6を得た。
(Example 6)
(Method for producing a reaction product of ethylene glycol / clay mineral / isophthalic acid chloride)
The same organic solvent solution as that used in Example 4 was prepared as the organic solvent solution (1-6). Next, as an aqueous solution (2-6), synthetic hectorite (chemical formula Na 0.33 (Mg 2.67 Li 0.33 ) Si 4 O 10 (OH) 2 : manufactured by Coop Chemical Co., Ltd. (Lucentite SWN ") 1.38 g and 2.84 g of sodium hydroxide were added and stirred at room temperature for 15 minutes to obtain a translucent homogeneous transparent aqueous solution. These two liquids were mixed in the same manner as in Example 4 to obtain a slurry containing a white powdery composite. This was subjected to the same washing and drying treatment as in Example 1 to obtain white reactant-6.

(比較例)
(比較例1:実施例1の金属化合物(b−1)無し)
実施例1での水溶液(2)中にアルミン酸ナトリウム粉末を含まない以外は実施例1と同様な方法で有機溶剤溶液(1)と水溶液(2)とをアンカー翼を持つ撹拌容器内で混合した。実施例1の時とは異なり固体状の生成物は全く得られず洗浄工程は実施できなかったため、以降の測定に供することはできなかった。
(Comparative example)
(Comparative Example 1: No metal compound (b-1) of Example 1)
The organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) are mixed in a stirring vessel having an anchor blade in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution (2) in Example 1 does not contain sodium aluminate powder. did. Unlike the case of Example 1, no solid product was obtained and the washing step could not be carried out, so that it could not be used for the subsequent measurement.

(比較例2:実施例1の芳香族ジカルボン酸ハライド(a)の脂肪族ジカルボン酸ハライドへの変更検討)
実施例1での有機溶剤溶液(1)中のイソフタル酸クロライド6.70gを、脂肪族カルボン酸ジハライドである塩化アジポイル6.10gに変更した以外は実施例1と同様な方法で有機溶剤溶液(1)と水溶液(2)とをアンカー翼を持つ撹拌容器内で混合した。実施例1の時とは異なり淡黄色の少量の生成物が発生した。生成物は攪拌を停止すると同時に沈降し、高比重であることが示唆された。本生成物を実施例1と同様な方法で洗浄した。
(Comparative Example 2: Examination of change of aromatic dicarboxylic acid halide (a) of Example 1 to aliphatic dicarboxylic acid halide)
In the same manner as in Example 1, except that 6.70 g of isophthalic acid chloride in the organic solvent solution (1) in Example 1 was changed to 6.10 g of adipoyl chloride, which is an aliphatic carboxylic acid dihalide, 1) and the aqueous solution (2) were mixed in a stirring vessel having an anchor blade. Unlike in the case of Example 1, a small amount of light yellow product was generated. The product settled as soon as stirring was stopped, suggesting a high specific gravity. This product was washed in the same manner as in Example 1.

比較例3に、半芳香族ポリエステルの代表であるポリエチレンテレフタレートに無機微粒子を直接溶融混練した際の、有機無機複合体の製造検討例を示す。
(比較例3:ポリエチレンテレフタレートと無機微粒子との溶融混練)
樹脂溶融混練装置である、ラボプラストミルCタイプ((株)東洋精機製作所)を用いて以下の条件で溶融混練法によりシリカ微粒子とポリエチレンテレフタレート樹脂を複合化する試験を行った。(加熱温度260℃、ミキサー回転数150rpm、混練時間10分、混合試験物:ポリエチレンテレフタレート樹脂35g、シリカ微粒子(日本アエロジェル製 品番#200、平均一次粒径12nm)15g。)本方法では無機微粒子の装置への導入が無機微粒子の飛散により困難であった上、溶融混練時におおきなトルク上昇が見られたが、白色の生成物を得た。生成物の一部には凝集したシリカが見られた。
Comparative Example 3 shows a production study example of an organic-inorganic composite when inorganic fine particles are directly melt-kneaded with polyethylene terephthalate, which is a representative semi-aromatic polyester.
(Comparative Example 3: Melt kneading of polyethylene terephthalate and inorganic fine particles)
Using a lab plast mill C type (Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), which is a resin melt kneading apparatus, a test was conducted to combine silica fine particles and polyethylene terephthalate resin by the melt kneading method under the following conditions. (Heating temperature 260 ° C., mixer rotation speed 150 rpm, kneading time 10 minutes, mixed specimen: polyethylene terephthalate resin 35 g, silica fine particles (Nippon Aerogel product number # 200, average primary particle size 12 nm) 15 g.) In this method, inorganic fine particles Introduction into the apparatus was difficult due to the scattering of inorganic fine particles, and a large increase in torque was observed during melt kneading, but a white product was obtained. Agglomerated silica was seen in part of the product.

以上各実施例、比較例で得られた反応物を、以下の方法で測定を行った。
(測定1)無機化合物の含有率の測定法
得られた反応物を150℃2時間の熱風乾燥による絶乾後に精秤(複合体質量)し、これをマッフル炉を用い空気中、600℃で2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。
The reactants obtained in the respective examples and comparative examples were measured by the following method.
(Measurement 1) Method for Measuring Content of Inorganic Compound The obtained reaction product was precisely dried (composite mass) after absolutely dried by hot air drying at 150 ° C. for 2 hours, and this was measured at 600 ° C. in air using a muffle furnace. After baking for 2 hours, the polymer component was completely burned off, and the mass after baking was measured to obtain the ash mass. The ash content was calculated from the following formula.

Figure 2012149207
Figure 2012149207

実施例1〜6及び比較例3では一定量が焼失し有機成分と無機成分との複合化物であることが明らかとなった。実施例1〜6では焼成前の形状を焼成後も概ね維持し、均一な複合材料であることが示唆されたが、比較例3では焼成物はバラバラで原型をとどめなかった。一方、比較例2では90質量%以上が灰分含有率として残り、実質的に有機成分が生成していない、つまりポリマー合成が生じていないことが明らかとなった。従って比較例2については以降の評価を実施しなかった。   In Examples 1 to 6 and Comparative Example 3, it was clarified that a certain amount burned out and was a composite of an organic component and an inorganic component. In Examples 1 to 6, it was suggested that the shape before firing was generally maintained after firing and was a uniform composite material, but in Comparative Example 3, the fired product was disjoint and did not remain in its original form. On the other hand, in Comparative Example 2, 90% by mass or more remained as the ash content, and it became clear that substantially no organic component was generated, that is, no polymer synthesis occurred. Accordingly, Comparative Example 2 was not evaluated thereafter.

(測定2)無機成分の検証
(蛍光X線での測定)
得られた反応物の粉末約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−タ(粉末、補正成分;セルロ−ス)を装置に与えることにより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-ray)
About 1 g of the obtained powder of the reaction product was set in a measurement holder having an opening having a diameter of 10 mm to obtain 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 obtained total element analysis, the sample data (powder, correction component; cellulose) of the measurement sample was given to the apparatus, and the element existence ratio in the complex was calculated.

いずれの実施例で得られた反応物も、金属化合物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)に由来する無機元素(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、珪酸ナトリウム(水ガラス)の場合はケイ素、亜鉛酸ナトリウムの場合は亜鉛が検出された。また、粘土鉱物(b−3)を用いた場合には合成ヘクトライト由来のマグネシウム、ケイ素が検出された。従って、これらの実施例では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、比較例3でも無機原料の微粒子シリカに対応する無機成分(ケイ素)が検出できた。   The reactants obtained in any of the examples are also derived from the metal compound (b-1) and the inorganic element derived from the alkali silicate (b-2) (in the case of sodium aluminate, aluminum, in the case of potassium zirconium carbonate, zirconium, silicic acid). Silicon was detected in the case of sodium (water glass), zinc was detected in the case of sodium zincate, and magnesium and silicon derived from synthetic hectorite were detected when the clay mineral (b-3) was used. Therefore, it was shown that the target inorganic compound was compounded in these examples, and also in Comparative Example 3, the inorganic component (silicon) corresponding to the fine particle silica of the inorganic raw material could be detected.

一方、アルカリ金属元素は、実施例1〜6で得た反応物は痕跡程度しか検出されなかった。これは、金属化合物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)、粘土鉱物(b−3)中のアルカリ金属化合物がモノマー中のハロゲン(塩素)と反応しハロゲン化アルカリ(NaCl、KCl)として洗浄工程中に系外に排出されたためであると考えられる。   On the other hand, only traces of the alkali metal element were detected in the reactants obtained in Examples 1-6. This is because the alkali metal compound in the metal compound (b-1), alkali silicate (b-2), and clay mineral (b-3) reacts with halogen (chlorine) in the monomer to give an alkali halide (NaCl, KCl). It is thought that this is because it was discharged out of the system during the cleaning process.

(測定3)ポリマー成分の検証
(フ−リエ変換型赤外分光分析:FT−IRの測定)
得られた反応物の粉末を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。いずれの実施例でも1700cm−1のエステル結合を示す領域に非常に強い吸収ピークが見られた。また、1800cm−1に酸無水物由来の僅かなピークがみられた。これらのピーク強度比に関しては各実施例とも概ねエステル:酸無水=95:5であった。
酸無水物は、酸ハロゲン化物とアルカリ金属イオン成分とが反応しC−ONaが生成した後、これが他の酸ハロゲン化物と化合した副反応が由来であると予測される。しかしこれらの量は僅かであったため、本発明の方法により概ね設計通りのポリエステルが生成していることが確認できた。
(Measurement 3) Verification of polymer components (Fliers conversion type infrared spectroscopic analysis: measurement of FT-IR)
A sample obtained by mixing and pulverizing the obtained powder of the reaction product 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 any of the examples, a very strong absorption peak was observed in a region showing an ester bond of 1700 cm −1 . In addition, a slight peak derived from the acid anhydride was observed at 1800 cm −1 . With respect to these peak intensity ratios, ester: acid anhydride = 95: 5 was obtained in each example.
The acid anhydride is expected to be derived from a side reaction in which an acid halide and an alkali metal ion component react to form C-ONa and then combine with another acid halide. However, since these amounts were very small, it was confirmed that the polyester as designed was produced by the method of the present invention.

(測定4)透過型電子顕微鏡(TEM)用サンプルの作製
得られた反応物を、170℃、20MPaの条件で2時間熱プレスを行い、厚さ約1mmの反応物からなる薄片を得た。これを収束イオンビ−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無機粒径、形状の観察を行った。
また、同様に比較例3で得られた試料を250℃、10MPaの条件で2分間熱プレスを行い、厚さ約1mmの反応物からなる薄片を得た後、各実施例と同様な方法でTEM用サンプルを得た。
(Measurement 4) Preparation of Sample for Transmission Electron Microscope (TEM) The obtained reaction product was hot-pressed for 2 hours under the conditions of 170 ° C. and 20 MPa to obtain a flake made of the reaction product 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. The obtained slices were observed for inorganic particle size and shape based on TEM photographs of 500,000 times each using “JEM-2010EFE” (manufactured by JEOL Ltd.) which is an energy filter TEM.
Similarly, the sample obtained in Comparative Example 3 was hot-pressed at 250 ° C. and 10 MPa for 2 minutes to obtain a flake made of a reaction product having a thickness of about 1 mm, and then the same method as in each Example. A sample for TEM was obtained.

(測定5)無機主成分の粒径測定
無機成分の粒径は、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。無機成分がシリカ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛の場合、この方法で測定した。
(粒子が2以上のアスペクト比を持つ場合):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。無機主成分が酸化アルミニウム、粘土鉱物の場合は、この方法で測定した。
(Measurement 5) Measurement of particle size of inorganic main component As for the particle size of the inorganic component, 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 component was silica, zirconium oxide, or zinc oxide, measurement was performed 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 main component was aluminum oxide or clay mineral, the measurement was performed by this method.

以下、表1に実施例1〜6の結果及び比較例3の測定結果をまとめた。   Table 1 below summarizes the results of Examples 1 to 6 and the measurement results of Comparative Example 3.

Figure 2012149207
Figure 2012149207

表1に示したとおり、芳香族ジカルボン酸ハライド(a)とジオール(c)とを反応させ半芳香族ポリエステルを合成しつつ金属酸化物(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)、粘土鉱物(b−3)から選ばれる無機化合物(B)を原料とする無機成分の複合化を行うことで、有機無機複合体を製造することができた。得られた複合材料の無機粒径は何れも70nm以下と十分に小さい状態で、無機含有率を15〜53%と高くすることができた。さらに、無機原料の種類を変更することで多様な無機化合物を複合化することができた。
一方、比較例1は、半芳香族ポリエステルの重縮合反応を促進するアルカリ成分を供給する無機化合物(B)が系中に存在しない例であるが、半芳香族ポリエステルの重合反応は殆ど生じなかった。また、比較例2は脂肪族ジカルボン酸ハライドのみを使用した例であるが、有機ポリマーが実質的に生成しなかった。また、比較例3は半芳香族ポリエステルであるポリエチレンテレフタレート樹脂にシリカ微粒子を溶融混練した例であるが、一次粒径が12nmの微粒子を用いたにも係わらず凝集をほどくことが出来ず、無機粒径の小さい分散物は得られなかった。
As shown in Table 1, metal oxide (b-1), alkali silicate (b-2), clay while synthesizing semi-aromatic polyester by reacting aromatic dicarboxylic acid halide (a) and diol (c) An organic-inorganic composite could be produced by compositing inorganic components using an inorganic compound (B) selected from minerals (b-3) as a raw material. The resulting composite material had a sufficiently small inorganic particle size of 70 nm or less, and the inorganic content could be increased to 15 to 53%. Furthermore, various inorganic compounds could be compounded by changing the type of inorganic raw material.
On the other hand, Comparative Example 1 is an example in which the inorganic compound (B) that supplies the alkali component that accelerates the polycondensation reaction of the semiaromatic polyester does not exist in the system, but the polymerization reaction of the semiaromatic polyester hardly occurs. It was. Moreover, although the comparative example 2 is an example using only aliphatic dicarboxylic acid halide, the organic polymer was not produced | generated substantially. Comparative Example 3 is an example in which silica fine particles are melt-kneaded with polyethylene terephthalate resin, which is a semi-aromatic polyester. However, although fine particles having a primary particle size of 12 nm are used, aggregation cannot be unraveled and inorganic A dispersion having a small particle size was not obtained.

本発明で得られた有機無機複合体は加熱プレス等の処理で成型が可能であり、各種構造材料として使用することができる。また、得られた有機無機複合体を他の樹脂、特に類似構造を持つPET等の半芳香族ポリエステル類に溶融混練、添加することにより、該樹脂に対して本複合体中の無機成分による強度、弾性率、耐衝撃性、電子伝導性、帯電防止特性、ガスバリア特性等の性質を付与することができる。
The organic-inorganic composite obtained in the present invention can be molded by a treatment such as a hot press and can be used as various structural materials. Further, the obtained organic-inorganic composite is melt-kneaded and added to other resins, particularly semi-aromatic polyesters such as PET having a similar structure, so that the strength of the inorganic components in the composite is increased with respect to the resin. Properties such as elastic modulus, impact resistance, electronic conductivity, antistatic properties, gas barrier properties and the like can be imparted.

Claims (4)

芳香族ジカルボン酸ハライド(a)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(b−1)、珪酸アルカリ(b−2)、及び粘土鉱物(b−3)から成る群から選ばれる少なくとも1つの無機化合物(B)を含有する水溶液(2)と、
前記有機溶剤溶液(1)及び前記水溶液(2)のいずれか片方又は両方にジオール(c)を含有させた状態で、前記有機溶剤溶液(1)と前記水溶液(2)とが少なくとも一部相溶した状態に保ち又は分離した状態で共存させ、前記芳香族ジカルボン酸ハライド(a)と前記ジオール(c)とを反応させると同時に無機成分を析出させることを特徴とする有機無機複合体の製造方法。
An organic solvent solution (1) containing an aromatic dicarboxylic acid halide (a);
A metal compound (b-1) having two or more metal elements containing at least one alkali metal selected from the group consisting of a metal oxide, a metal hydroxide and a metal carbonate, an alkali silicate (b-2), and An aqueous solution (2) containing at least one inorganic compound (B) selected from the group consisting of clay minerals (b-3);
In a state where the diol (c) is contained in one or both of the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2), the organic solvent solution (1) and the aqueous solution (2) are at least partially in phase. Production of an organic-inorganic composite, characterized in that the aromatic dicarboxylic acid halide (a) and the diol (c) react with each other while being kept in a dissolved state or in a separated state, and at the same time, an inorganic component is precipitated. Method.
前記金属化合物(b−1)が、アルミン酸アルカリ、スズ酸アルカリ、亜鉛酸アルカリ、及び炭酸ジルコニウムアルカリからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項1に記載の有機無機複合体の製造方法。 The method for producing an organic-inorganic composite according to claim 1, wherein the metal compound (b-1) is at least one selected from the group consisting of alkali aluminate, alkali stannate, alkali zincate, and alkali alkali carbonate. 前記無機成分の平均粒径が5nm〜100nmである請求項1又は2に記載の有機無機複合体の製造方法。 The method for producing an organic-inorganic composite according to claim 1 or 2, wherein an average particle size of the inorganic component is 5 nm to 100 nm. 請求項1〜3のいずれかに記載の有機無機複合体の製造方法により得た、100質量%中の無機成分の含有率が10〜60質量%である有機無機複合体。 The organic-inorganic composite whose content rate of the inorganic component in 100 mass% obtained by the manufacturing method of the organic-inorganic composite in any one of Claims 1-3 is 10-60 mass%.
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