JP2013209488A - Hydrotalcite dispersion and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイドロタルサイト分散液およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hydrotalcite dispersion and a method for producing the same.
従来から、電気製品の筐体若しくはケーブルまたは建材を、高温になっても燃えにくいようにするため、ペンタブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールＡ等の臭素化合物を難燃剤として樹脂やゴム中に混ぜ、さらに難燃効果を高めるべくアンチモン化合物（五酸化アンチモンや三酸化アンチモン）を助剤として加える方法が用いられている。しかし、近年、環境安全性や健康への関心が高まるにつれ、臭素化合物やアンチモン化合物の毒性が問題視され、環境面や健康面において優位なハイドロタルサイトを上記難燃剤の代替品とすべく検討されてきている。 Conventionally, bromine compounds such as pentabromodiphenyl ether and tetrabromobisphenol A are mixed into resin and rubber as flame retardants so that the casing or cable of electrical products or building materials are difficult to burn even at high temperatures. In order to enhance the flame retardant effect, a method of adding an antimony compound (antimony pentoxide or antimony trioxide) as an auxiliary agent is used. However, as interest in environmental safety and health has increased in recent years, toxicity of bromine compounds and antimony compounds has been considered a problem, and hydrotalcite, which is superior in terms of environment and health, is being considered to replace the above flame retardants. Has been.
ハイドロタルサイトは、一般的に、Ｍｇ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２［ｘ／２ＣＯ３ ２−・ｍＨ２Ｏ］という構造式（０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表される化合物であって、天然にも産出される粘度鉱物として知られている。ハイドロタルサイトは、層状の結晶構造を有しており、各層は２価のＭｇイオンの一部を３価のＡｌイオンで置換した構造を持つ一方、層間に炭酸イオンを取り込むことにより、全体として静電気的な中性を保っている。ハイドロタルサイトは、通常、層間に水分子を有しており、加熱により、当該水分子が脱離することが知られている。このような層間水の脱離特性を利用したハイドロタルサイトの難燃剤としての応用が注目されている（例えば、特許文献１を参照）。 Hydrotalcite is generally a compound represented by the structural formula (0 <x <1, m> 0) of Mg 1-x Al x (OH) 2 [x / 2CO 3 2 −mH 2 O]. However, it is known as a naturally occurring viscous mineral. Hydrotalcite has a layered crystal structure, and each layer has a structure in which a part of divalent Mg ions is replaced with trivalent Al ions, while carbon dioxide is taken in between the layers, Maintains electrostatic neutrality. Hydrotalcite usually has water molecules between layers, and it is known that the water molecules are desorbed by heating. The application of hydrotalcite as a flame retardant utilizing such desorption characteristics of interlayer water has attracted attention (see, for example, Patent Document 1).
しかし、ハイドロタルサイトの持つ層間水を利用して難燃機能を発揮させる場合、ハイドロタルサイトの添加量をかなり多くする必要があり、ハイドロタルサイトを樹脂等に混ぜ、あるいは樹脂等の表面にコートさせた場合、当該樹脂等を、ハイドロタルサイト特有の白色に着色させることになる。これは、当該樹脂等の本来の色のままとし、あるいは透明な樹脂等についてはその透明性を確保したい場合には、大きな障害になる。 However, when using the intercalated water of hydrotalcite to exert its flame retardant function, the amount of hydrotalcite added needs to be considerably increased, and the hydrotalcite is mixed with resin or the like on the surface of resin, etc. When coated, the resin or the like is colored in a white color peculiar to hydrotalcite. This is a major obstacle when the original color of the resin or the like is left as it is or when it is desired to ensure the transparency of a transparent resin or the like.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、透明性に優れるハイドロタルサイト分散液およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a hydrotalcite dispersion excellent in transparency and a method for producing the same.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究開発を行ってきた結果、ハイドロタルサイトの層間水の脱離による難燃効果ではなく、ハイドロタルサイトを構成する各層の難燃作用に着目し、複層構造を持つハイドロタルサイトの各層を鱗片状に剥離させ、かつ当該層を微細化することによって、透明性の高い難燃剤が得られるという知見を得て、本発明を完成するに至った。具体的には、次のような手段により目的を達成した。 As a result of intensive research and development to achieve the above object, the present inventors have focused on the flame retardant action of each layer constituting the hydrotalcite, not the flame retardant effect caused by the desorption of interlayer water from the hydrotalcite. In order to complete the present invention, the knowledge that a highly transparent flame retardant can be obtained by exfoliating each layer of hydrotalcite having a multi-layered structure in a scaly manner and making the layer finer is obtained. It came. Specifically, the object was achieved by the following means.
本発明の一形態に係るハイドロタルサイト分散液は、液体中に、平均粒子径４００ｎｍ以下のハイドロタルサイトと、ハイドロタルサイトに対して１０〜５０倍の質量の乳酸と、を少なくとも含む。 The hydrotalcite dispersion according to one embodiment of the present invention contains at least hydrotalcite having an average particle diameter of 400 nm or less and lactic acid having a mass of 10 to 50 times that of hydrotalcite in the liquid.
本発明の別の形態に係るハイドロタルサイト分散液は、ハイドロタルサイトに対して２０〜１００倍の質量の乳酸塩を、さらに含む。 The hydrotalcite dispersion according to another embodiment of the present invention further includes a lactate having a mass of 20 to 100 times that of hydrotalcite.
本発明の別の形態に係るハイドロタルサイト分散液は、特に、乳酸塩として乳酸ナトリウムを含む。 The hydrotalcite dispersion according to another embodiment of the present invention particularly contains sodium lactate as a lactate.
本発明の一形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造方法は、液体中に、平均粒子径４００ｎｍ以下のハイドロタルサイトと、ハイドロタルサイトに対して１０〜５０倍の質量の乳酸とを少なくとも含むハイドロタルサイト分散液の製造方法であって、ハイドロタルサイトを液体に加える分散液作製工程と、分散液作製工程後の液と乳酸とを混合する乳酸混合工程とを少なくとも含む。 The method for producing a hydrotalcite dispersion according to one embodiment of the present invention includes at least hydrotalcite having an average particle diameter of 400 nm or less and lactic acid having a mass of 10 to 50 times that of hydrotalcite in the liquid. A method for producing a hydrotalcite dispersion, which includes at least a dispersion preparation step of adding hydrotalcite to a liquid and a lactic acid mixing step of mixing the liquid after the dispersion preparation step and lactic acid.
本発明の別の形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造方法は、分散液作製工程後の液を煮沸する煮沸工程を、さらに含む。 The method for producing a hydrotalcite dispersion according to another embodiment of the present invention further includes a boiling step of boiling the liquid after the dispersion preparation step.
本発明の別の形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造方法は、乳酸混合工程において、ハイドロタルサイトに対して２０〜１００倍の質量の乳酸塩を、さらに混合する。 In the method for producing a hydrotalcite dispersion according to another embodiment of the present invention, lactate having a mass of 20 to 100 times that of hydrotalcite is further mixed in the lactic acid mixing step.
本発明の別の形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造方法は、特に、乳酸塩として乳酸ナトリウムを用いる。 In particular, the method for producing a hydrotalcite dispersion according to another embodiment of the present invention uses sodium lactate as a lactate.
本発明によれば、透明性に優れるハイドロタルサイト分散液を提供できる。 According to the present invention, a hydrotalcite dispersion having excellent transparency can be provided.
次に、本発明に係るハイドロタルサイト分散液およびその製造方法の各実施の形態について説明する。 Next, each embodiment of the hydrotalcite dispersion and the production method thereof according to the present invention will be described.
＜１．ハイドロタルサイト分散液＞
本発明の実施の形態に係るハイドロタルサイト分散液は、液体中に、平均粒子径４００ｎｍ以下のハイドロタルサイトと、ハイドロタルサイトに対して１０〜５０倍の質量の乳酸と、を少なくとも含み、さらには乳酸塩をも含む。ここで、平均粒子径は、動的光散乱法により測定される粒子径のＤ５０値を意味する。ハイドロタルサイトの平均粒子径は、可視光域の光の波長の下限近傍若しくはそれ以下であるのが好ましく、４００ｎｍ以下、さらには３００ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下であるのがより好ましい。ハイドロタルサイト分散液の分散媒体である液体は、水の他、エタノール等に代表される有機溶媒でも良いが、水のみ、あるいは水を５質量％以上含む水と有機溶媒の混合液とするのが好ましい。ハイドロタルサイト分散液中のハイドロタルサイトの含有率は、分散液の透明性とハイドロタルサイトの難燃性の両特性を好適に発揮するため、好ましくは０．０１〜１ｗｔ％、さらに好ましくは０．０５〜０．５ｗｔ％とする。この実施の形態に係るハイドロタルサイト分散液は、スプレー噴霧、刷毛塗り、ディッピング等の手法により、対象物の表面にコートすることができる。ハイドロタルサイトは、Ｍｇ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２［ｘ／２ＣＯ３ ２−・ｍＨ２Ｏ］という構造式（０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表される化合物であれば、如何なる化合物でも良い。
<1. Hydrotalcite dispersion>
The hydrotalcite dispersion according to the embodiment of the present invention contains at least hydrotalcite having an average particle diameter of 400 nm or less and lactic acid having a mass of 10 to 50 times the hydrotalcite in the liquid, It also contains lactate. Here, an average particle diameter means D50 value of the particle diameter measured by a dynamic light scattering method. The average particle size of the hydrotalcite is preferably near or below the lower limit of the wavelength of light in the visible light region, more preferably 400 nm or less, more preferably 300 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. The liquid that is a dispersion medium of the hydrotalcite dispersion may be water or an organic solvent typified by ethanol, but only water or a mixture of water and an organic solvent containing 5% by mass or more of water is used. Is preferred. The content of hydrotalcite in the hydrotalcite dispersion is preferably 0.01 to 1 wt%, more preferably, in order to suitably exhibit both the transparency of the dispersion and the flame retardancy of hydrotalcite. 0.05 to 0.5 wt%. The hydrotalcite dispersion according to this embodiment can be coated on the surface of an object by a technique such as spraying, brushing or dipping. The hydrotalcite is a compound represented by a structural formula (0 <x <1, m> 0) of Mg 1-x Al x (OH) 2 [x / 2CO 3 2 −mH 2 O] Any compound may be used.
乳酸には、Ｌ−（＋）−乳酸、Ｄ−（−）−乳酸の他、ＤＬ体（ラセミ体）があるが、これらの内のいずれでも用いることができる。特に、Ｌ−（＋）−乳酸を用いるのが好ましい。乳酸の添加量は、ハイドロタルサイトの質量の１０〜５０倍の質量であるのが好ましく、さらには、２０〜３５倍の質量であるのが好ましい。 In addition to L-(+)-lactic acid and D-(-)-lactic acid, lactic acid includes DL form (racemic form), and any of these can be used. In particular, L-(+)-lactic acid is preferably used. The addition amount of lactic acid is preferably 10 to 50 times the mass of hydrotalcite, and more preferably 20 to 35 times the mass.
乳酸塩は、乳酸イオンを持つ塩であり、乳酸ナトリウム、乳酸カリウム、乳酸カルシウム等のいずれでも良い。特に、乳酸ナトリウムが好ましい。乳酸塩の添加量は、ハイドロタルサイトの質量の２０〜１００倍の質量であるのが好ましく、さらには、２５〜８０倍の質量であるのが好ましい。 Lactate is a salt having lactate ions, and any of sodium lactate, potassium lactate, calcium lactate and the like may be used. In particular, sodium lactate is preferable. The amount of lactate added is preferably 20 to 100 times the mass of hydrotalcite, and more preferably 25 to 80 times the mass.
＜２．ハイドロタルサイト分散液の製造方法＞
次に、本発明の実施の形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造方法について説明する。
<2. Method for producing hydrotalcite dispersion>
Next, the manufacturing method of the hydrotalcite dispersion which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
図１は、本発明の実施の形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造工程を示す。 FIG. 1 shows a process for producing a hydrotalcite dispersion according to an embodiment of the present invention.
この実施の形態に係るハイドロタルサイト分散液の製造方法は、ハイドロタルサイトを液体に加える分散液作製工程と、分散液作製工程後の液と乳酸とを混合する乳酸混合工程と、を少なくとも含み、好ましくは、分散液作製工程後の液を煮沸する煮沸工程をさらに含む。乳酸混合工程では、乳酸の他に、乳酸塩（特に、乳酸ナトリウム）を加えることもできる。また、ハイドロタルサイトの平均粒子径が４００ｎｍを超える場合には、粉砕、特に湿式粉砕を行い、平均粒子径を４００ｎｍ以下に調整するのが好ましい。以下、粉砕工程、分散液作製工程、煮沸工程、および乳酸混合工程に分けて説明する。 The method for producing a hydrotalcite dispersion according to this embodiment includes at least a dispersion preparation step of adding hydrotalcite to a liquid, and a lactic acid mixing step of mixing the liquid after the dispersion preparation step and lactic acid. Preferably, it further includes a boiling step of boiling the liquid after the dispersion preparation step. In the lactic acid mixing step, lactate (particularly sodium lactate) can be added in addition to lactic acid. Moreover, when the average particle diameter of hydrotalcite exceeds 400 nm, it is preferable to grind | pulverize especially wet pulverization and to adjust an average particle diameter to 400 nm or less. Hereinafter, the pulverization step, the dispersion preparation step, the boiling step, and the lactic acid mixing step will be described separately.
（１）粉砕工程
この工程は、分散液作製工程に先立ち、ハイドロタルサイトを粉砕する必要が有る場合に行う工程である。ハイドロタルサイトは、低硬度であり、かつ鱗片状であるため、乾式粉砕よりも、湿式粉砕にて微細化するのが好ましい。ただし、微細化のレベルが低い場合、例えば、平均粒子径をわずかに小さくし、あるいは粗めのハイドロタルサイトを優先的に粉砕したい場合には、乾式粉砕を採用しても良い。湿式粉砕には、ボールミリング（ビーズミリングも含まれる）、ジェットミリング、アトライターミリング等の如何なる手法も含まれるが、その中でもボールミリングを好適に用いることができる。湿式粉砕にて用いる液体としては、水あるいは有機溶媒を用いることができるが、分散液作製工程にて用いる液体と同一種の液体とするのが好ましい。
(1) Pulverization step This step is a step performed when hydrotalcite needs to be pulverized prior to the dispersion preparation step. Since hydrotalcite is low in hardness and scaly, it is preferable to make it finer by wet pulverization than dry pulverization. However, when the level of refinement is low, for example, when the average particle size is slightly reduced, or when coarse hydrotalcite is preferentially pulverized, dry pulverization may be employed. The wet pulverization includes any method such as ball milling (including bead milling), jet milling, attritor milling, etc. Among them, ball milling can be preferably used. As the liquid used in the wet pulverization, water or an organic solvent can be used, but it is preferable to use the same type of liquid as that used in the dispersion preparation step.
（２）分散液作製工程
この工程は、粉砕後のハイドロタルサイトに液体を加えて、分散液を作製する工程である。液体の量は、適宜選択できるが、先に湿式粉砕を行った場合には、粉砕後のスラリーを希釈して、次の煮沸工程にて、ハイドロタルサイトの層間から炭酸イオンを抜くのに適したハイドロタルサイト濃度にする量を選択するのが好ましい。
(2) Dispersion preparation step This step is a step of adding a liquid to the hydrotalcite after pulverization to prepare a dispersion. The amount of liquid can be selected as appropriate, but if wet pulverization is performed first, it is suitable for diluting the pulverized slurry and removing carbonate ions from the hydrotalcite layer in the next boiling step. It is preferable to select the amount of hydrotalcite concentration.
（３）煮沸工程
この工程は、必須の工程ではないが、乳酸や乳酸塩がハイドロタルサイトの層間に入りやすくするため、上記工程までに作製した液を煮沸して、ハイドロタルサイトの層間に存在する炭酸イオンを効果的に抜く工程である。煮沸温度は、液体の沸点あるいはそれを超える温度とするのが好ましい。
(3) Boiling step This step is not an essential step, but in order to make lactic acid and lactate easily enter between the layers of hydrotalcite, the liquid prepared up to the above step is boiled and placed between the layers of hydrotalcite. This is a process of effectively removing carbonate ions present. The boiling temperature is preferably set to the boiling point of the liquid or higher.
（４）乳酸混合工程
この工程は、ハイドロタルサイトを構成する各層を剥離させる工程である。この工程では、上記煮沸工程後の液に少なくとも乳酸を添加し、あるいは乳酸と乳酸塩とを添加して攪拌する工程である。煮沸工程を行わない場合には、分散液作製工程の直後の液に少なくとも乳酸を添加する。乳酸および乳酸塩は、剥離剤としての役割を持つ。上記煮沸工程後の液が未だ十分に冷えていない場合、例えば７０℃を超える温度の場合には、冷却する工程を実行しても良い。冷却は、自然冷却の他、氷や液体窒素等を用いた強制的な冷却でも良い。乳酸および乳酸塩の各添加量は、前述のハイドロタルサイト分散液の構成を説明する中で説明した量の範囲であるため、ここでは重複した説明を省略する。攪拌方法は、攪拌子とマグネチックスターラを用いた方法、攪拌羽根を回転させる攪拌機を用いた方法など、如何なる方法でも良い。
(4) Lactic acid mixing step This step is a step of peeling each layer constituting the hydrotalcite. In this step, at least lactic acid is added to the liquid after the boiling step, or lactic acid and lactate are added and stirred. When the boiling process is not performed, at least lactic acid is added to the liquid immediately after the dispersion preparation process. Lactic acid and lactate have a role as a release agent. When the liquid after the boiling step is not yet sufficiently cooled, for example, at a temperature exceeding 70 ° C., a cooling step may be performed. The cooling may be forced cooling using ice, liquid nitrogen or the like in addition to natural cooling. Since each addition amount of lactic acid and lactate is in the range of the amount described in the description of the configuration of the hydrotalcite dispersion described above, redundant description is omitted here. The stirring method may be any method such as a method using a stirrer and a magnetic stirrer, or a method using a stirrer that rotates a stirring blade.
次に、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例の内容に限定されない。 Next, examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the contents of the following examples.
１．ハイドロタルサイト分散液の原料
１．１ ハイドロタルサイト
ハイドロタルサイトには、協和化学工業株式会社製のＤＨＴ−６（製品名）を用いた。ＤＨＴ−６の平均粒子径は、２．０μｍであった。
１．２ 液体
液体には、イオン交換水を用いた。
１．３ 乳酸
乳酸には、東京化成工業株式会社製のＬ−乳酸を用いた。
１．４ 乳酸塩
乳酸塩には、和光純薬工業株式会社製の乳酸ナトリウムを用いた。
1. 1. Raw material for hydrotalcite dispersion 1.1 Hydrotalcite For hydrotalcite, DHT-6 (product name) manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. was used. The average particle size of DHT-6 was 2.0 μm.
1.2 Liquid Ion exchange water was used as the liquid.
1.3 Lactic acid L-lactic acid manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used for lactic acid.
1.4 Lactate Sodium lactate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as the lactate.
２．評価方法
２．１ 透明性の評価
透明のビンにハイドロタルサイト分散液を入れ、目視にて濁り具合を比較して透明性を定性的に判断した。
2. Evaluation method 2.1 Evaluation of transparency The hydrotalcite dispersion liquid was put into a transparent bottle, and the turbidity was visually compared to judge the transparency qualitatively.
２．２ 粒度分布の測定
ハイドロタルサイト分散液中のハイドロタルサイトの粒度分布（平均粒子径も含まれる）は、シスメックス社製のゼータサイザーナノＺＳ（型式）を用いて測定した。
2.2 Measurement of Particle Size Distribution The particle size distribution of hydrotalcite in the hydrotalcite dispersion (including the average particle size) was measured using a Zetasizer Nano ZS (model) manufactured by Sysmex Corporation.
２．３ 層間剥離の評価
ハイドロタルサイト分散液中のハイドロタルサイトが層間剥離しているか否かは、粉末Ｘ線回折法により調べた。測定には、株式会社リガク製の高分解能Ｘ線回折装置であるＲＩＮＴ２５００（型式）を用いた。測定に際し、ハイドロタルサイト分散液を４０℃にて減圧下で２４時間乾燥し、水を揮発させた。次に、乳鉢を用いて乾燥体を軽く粉砕し、測定に供した。
2.3 Evaluation of delamination Whether or not the hydrotalcite in the hydrotalcite dispersion was delaminated was examined by a powder X-ray diffraction method. For the measurement, RINT2500 (model), which is a high-resolution X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation, was used. In the measurement, the hydrotalcite dispersion was dried at 40 ° C. under reduced pressure for 24 hours to volatilize water. Next, the dried product was lightly crushed using a mortar and subjected to measurement.
２．４ ハイドロタルサイト分散液中の各構成成分の存在状態の特定
ハイドロタルサイト分散液中の各構成成分の存在状態は、フーリエ変換赤外分光法により特定した。測定には、株式会社島津製作所製のフーリエ変換赤外分光光度計であるＩＲ Ｐｒｅｓｔｉｇｅ−２１（型式）を用いた。測定に際し、Ｘ線分析と同様の試料調整を行った。
2.4 Identification of Presence State of Each Component in Hydrotalcite Dispersion Liquid The existence state of each component element in the hydrotalcite dispersion liquid was identified by Fourier transform infrared spectroscopy. For the measurement, IR Prestige-21 (model) which is a Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by Shimadzu Corporation was used. In the measurement, the same sample preparation as in the X-ray analysis was performed.
２．５ 難燃性の評価
段ボール片にハイドロタルサイト分散液を塗布し、１３０℃で十分に乾燥後、火を付けて、その燃焼状況を評価した。
2.5 Evaluation of flame retardance A hydrotalcite dispersion was applied to a piece of corrugated cardboard, dried sufficiently at 130 ° C., and then ignited to evaluate the combustion state.
３．実験
（実施例１）
ハイドロタルサイト１００質量部とイオン交換水１９００質量部とを、三井鉱山株式会社製のビーズミル（型式：１００１の容器内に入れ、そこに、粒径約０．３ｍｍのアズワン社製のビーズを８００ｇ入れ、容器の蓋を締めた。粉砕条件を、６０℃を超えない温度条件下にて５Ｐａｓｓとし、湿式粉砕を行った。粉砕後、ミル内からハイドロタルサイトが０．０４質量部含むだけのスラリーを分取し、１９．２質量部のイオン交換水と混合して分散液を作製した。次に、当該分散液を１３０℃になるまで加熱し、煮沸し、５分間煮沸状態を保持した。次に、自然冷却を行い、６０℃を維持し、当該分散液中に乳酸０．９質量部を添加して２４時間の攪拌を行った。攪拌には、柴田科学株式会社製の有機合成装置（型式：ケミストプラザＣＰ−１００）を用いた。こうして、ハイドロタルサイト分散液の作製を完了した。
3. Experiment (Example 1)
100 parts by mass of hydrotalcite and 1900 parts by mass of ion-exchanged water were put into a bead mill (model: 1001) manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., and 800 g of beads made by ASONE with a particle size of about 0.3 mm were put there. The container lid was closed and the wet grinding was carried out by setting the grinding condition to 5 Pass under a temperature condition not exceeding 60 ° C. After grinding, the hydrotalcite contained only 0.04 parts by mass from the inside of the mill. The slurry was collected and mixed with 19.2 parts by mass of ion-exchanged water to prepare a dispersion, and then the dispersion was heated to 130 ° C. and boiled, and kept in a boiling state for 5 minutes. Next, the mixture was naturally cooled, maintained at 60 ° C., and 0.9 parts by mass of lactic acid was added to the dispersion, followed by stirring for 24 hours. Equipment (Model: Chemist Plaza CP 100) was used. Thus, to complete the preparation of hydrotalcite dispersion.
（実施例２）
実施例１の乳酸混合工程の際に、乳酸０．９質量部の他に乳酸ナトリウム２．２質量部も添加した以外、実施例１と同一手順にてハイドロタルサイト分散液を作製した。
(Example 2)
In the lactic acid mixing step of Example 1, a hydrotalcite dispersion was prepared in the same procedure as in Example 1 except that 2.2 parts by mass of sodium lactate was added in addition to 0.9 parts by mass of lactic acid.
（比較例１）
ハイドロタルサイト（ＤＨＴ−６）の粉砕を行わずに、分散液作製工程、煮沸工程を行い、乳酸混合工程では実施例２と同様、乳酸０．９質量部の他に乳酸ナトリウム２．２質量部も添加した。それ以外の工程を実施例１と同一手順にて、比較試料としてのハイドロタルサイト分散液を作製した。
(Comparative Example 1)
Without pulverizing hydrotalcite (DHT-6), a dispersion preparation step and a boiling step were performed. In the lactic acid mixing step, as in Example 2, in addition to 0.9 parts by mass of lactic acid, 2.2 parts by mass of sodium lactate Part was also added. The hydrotalcite dispersion liquid as a comparative sample was produced in the same procedure as Example 1 except for the other steps.
（比較例２）
実施例１の乳酸混合工程の際に、乳酸を加えずに、乳酸ナトリウム２．２質量部のみを添加した以外、実施例１と同一手順にて、比較試料としてのハイドロタルサイト分散液を作製した。
(Comparative Example 2)
In the lactic acid mixing step of Example 1, a hydrotalcite dispersion liquid as a comparative sample was prepared in the same procedure as Example 1 except that only 2.2 parts by mass of sodium lactate was added without adding lactic acid. did.
（微粒化ＤＨＴ−６）
実施例１の乳酸混合工程を行わず、粉砕工程および煮沸工程を行った状態のハイドロタルサイト分散液を、比較のため用意した。このサンプルを「微粒化ＤＨＴ−６」と称する。
(Atomized DHT-6)
A hydrotalcite dispersion in a state where the lactic acid mixing step of Example 1 was not performed and the pulverization step and the boiling step were performed was prepared for comparison. This sample is referred to as “micronized DHT-6”.
４．評価
図２は、実施例１，２および比較例１，２の合計４種類のハイドロタルサイト分散液を入れた各サンプルビンを並べて横から見た状態を示す。なお、各サンプルビンの底に沈んでいる白色柱状体は、攪拌子である。
4). Evaluation FIG. 2 shows a state in which sample bottles containing a total of four types of hydrotalcite dispersions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are arranged and viewed from the side. In addition, the white columnar body sinking to the bottom of each sample bottle is a stirrer.
４種のサンプルビンの内容物を比較すると、実施例１，２の溶液は、極めて透明度が高いのに対して、比較例１，２の溶液は白濁していた。特に、乳酸ナトリウムのみを加えた比較例２は、未粉砕のハイドロタルサイトの分散液に乳酸と乳酸ナトリウムを添加した比較例１に比べても、低い透明度であった。この結果から、乳酸は、ハイドロタルサイト分散液の透明化には必須であると考えられる。 When the contents of the four types of sample bottles were compared, the solutions of Examples 1 and 2 were extremely clear, whereas the solutions of Comparative Examples 1 and 2 were cloudy. In particular, Comparative Example 2 in which only sodium lactate was added had a lower transparency than Comparative Example 1 in which lactic acid and sodium lactate were added to a dispersion of unground hydrotalcite. From this result, it is considered that lactic acid is essential for the transparency of the hydrotalcite dispersion.
図３は、実施例２および比較例１の各条件で作製したハイドロタルサイト分散液の粒度分布を比較して示す。図４は、実施例１、実施例２、比較例２および微粒化ＤＨＴ−６の各条件で作製したハイドロタルサイト分散液の粒度分布を比較して示す。 FIG. 3 shows a comparison of the particle size distributions of the hydrotalcite dispersions produced under the conditions of Example 2 and Comparative Example 1. FIG. 4 shows a comparison of the particle size distributions of hydrotalcite dispersions prepared under the conditions of Example 1, Example 2, Comparative Example 2 and atomized DHT-6.
図３から明らかなように、粉砕工程を行った実施例２のハイドロタルサイトは、平均粒子径が約１８０ｎｍの粒子径が揃った粒度分布を有しているのに対し、粉砕工程を行わなかった比較例１のハイドロタルサイトは、平均粒子径が約２０００ｎｍの粒度分布を有していた。前述の透明性の評価とを合わせて考察すると、乳酸と乳酸ナトリウムを添加しても、粉砕工程を行わないと、透明度の高いハイドロタルサイト分散液は得られないということがわかる。 As is clear from FIG. 3, the hydrotalcite of Example 2 that had undergone the pulverization process had a particle size distribution with an average particle diameter of about 180 nm, whereas the pulverization process was not performed. The hydrotalcite of Comparative Example 1 had a particle size distribution with an average particle size of about 2000 nm. Considering together with the above-described evaluation of transparency, it can be seen that even when lactic acid and sodium lactate are added, a hydrotalcite dispersion with high transparency cannot be obtained unless a pulverization step is performed.
また、図４から明らかなように、粉砕工程を行った上で乳酸のみを添加した実施例１のハイドロタルサイトと、粉砕工程を行った上で乳酸と乳酸ナトリウムの両方を添加した実施例２のハイドロタルサイトは、共に平均粒子径が小さくかつ粒子径が揃った粒度分布を有していた。このような粒度分布は、前述の実施例１および実施例２の各分散液の透明度の高さに関連すると考えられる。一方、比較例２のハイドロタルサイトは、粉砕工程を経ているにもかかわらず、乳酸ナトリウムのみの添加によって、平均粒子径が大きくなった。また、粉砕工程を行い乳酸も乳酸ナトリウムも添加しなかった「微粒化ＤＨＴ−６」も比較例２と同程度の粒度分布であった。この結果から、平均粒子径が小さくかつ狭い粒度分布を持つハイドロタルサイトを作製するには、粉砕工程と、少なくとも乳酸を添加する乳酸混合工程が必須であると考えられる。 Further, as is apparent from FIG. 4, the hydrotalcite of Example 1 in which only lactic acid was added after performing the grinding step, and Example 2 in which both lactic acid and sodium lactate were added after performing the grinding step. Both hydrotalcites had a particle size distribution with a small average particle size and uniform particle size. Such a particle size distribution is considered to be related to the high transparency of the dispersions of Examples 1 and 2 described above. On the other hand, the hydrotalcite of Comparative Example 2 had an average particle size increased by the addition of sodium lactate alone, despite the pulverization process. Further, “micronized DHT-6” in which pulverization step was performed and neither lactic acid nor sodium lactate was added also had a particle size distribution similar to that of Comparative Example 2. From these results, it is considered that a pulverization step and a lactic acid mixing step of adding at least lactic acid are essential for producing hydrotalcite having a small average particle size and a narrow particle size distribution.
図５は、実施例２および微粒化ＤＨＴ−６の各ハイドロタルサイトのＸＲＤを比較して示す。 FIG. 5 shows the XRD of each hydrotalcite of Example 2 and atomized DHT-6 in comparison.
粉砕工程を行い、かつ乳酸と乳酸ナトリウムを添加した実施例２のハイドロタルサイトは、粉砕工程のみを行った「微粒化ＤＨＴ−６」のハイドロタルサイトに比べて結晶性が低かった。この結果から、乳酸と乳酸ナトリウムの添加によって、ハイドロタルサイトの層間剥離が促進されたものと考えられる。 The hydrotalcite of Example 2 in which the pulverization step was performed and lactic acid and sodium lactate were added had lower crystallinity than the hydrotalcite of “micronized DHT-6” in which only the pulverization step was performed. From this result, it is considered that the delamination of hydrotalcite was promoted by the addition of lactic acid and sodium lactate.
図６は、実施例１，２のハイドロタルサイト分散液、微粒化ＤＨＴ−６のハイドロタルサイト分散液、乳酸および乳酸ナトリウムの各ＦＴ−ＩＲを比較して示す。 FIG. 6 shows a comparison of hydrotalcite dispersions of Examples 1 and 2, FT-IR of micronized DHT-6, lactic acid and sodium lactate.
図６から明らかなように、実施例１のハイドロタルサイト分散液の赤外吸収ピークは、微粒化ＤＨＴ−６中に存在するハイドロタルサイトの赤外吸収ピークおよび乳酸の赤外吸収ピークをそれぞれ含んでいた。また、実施例２のハイドロタルサイト分散液の赤外吸収ピークは、微粒化ＤＨＴ−６中に存在するハイドロタルサイトの赤外吸収ピーク、乳酸の赤外吸収ピークおよび乳酸ナトリウムの赤外吸収ピークをそれぞれ含んでいた。この結果から、実施例１のハイドロタルサイト分散液は、ハイドロタルサイトと、乳酸との混合水溶液であり、実施例２のハイドロタルサイト分散液は、ハイドロタルサイトと、乳酸と、乳酸ナトリウムとの混合水溶液であると考えられる。 As is clear from FIG. 6, the infrared absorption peak of the hydrotalcite dispersion of Example 1 is an infrared absorption peak of hydrotalcite and an infrared absorption peak of lactic acid present in micronized DHT-6, respectively. Included. Moreover, the infrared absorption peak of the hydrotalcite dispersion liquid of Example 2 is the infrared absorption peak of hydrotalcite, the infrared absorption peak of lactic acid, and the infrared absorption peak of sodium lactate present in micronized DHT-6. Each included. From this result, the hydrotalcite dispersion of Example 1 is a mixed aqueous solution of hydrotalcite and lactic acid, and the hydrotalcite dispersion of Example 2 is hydrotalcite, lactic acid, and sodium lactate. It is thought that this is a mixed aqueous solution of
図７は、実施例２のハイドロタルサイト分散液を塗布した段ボール片、および水以外に何らの塗布もしなかった段ボール片の両方に火をつけて燃焼させた状況を比較して示す。 FIG. 7 shows a comparison of the situation in which both the corrugated cardboard piece coated with the hydrotalcite dispersion liquid of Example 2 and the corrugated cardboard piece not coated with anything other than water were ignited and burned.
図７に示す燃焼状況を比較すると明らかなように、実施例２のハイドロタルサイト分散液を塗布した段ボール片は、一旦火がついたが、その後、鎮火した。一方、水以外に何も塗布しなかった段ボール片は、火がついてそのまま勢いよく燃え上がった。このような燃焼状況の差から、本実施例にて作製したハイドロタルサイト分散液は、それを塗布してから液体成分を揮発させた後において高い難燃効果を発揮するものと考えられる。 As is clear from the comparison of the combustion conditions shown in FIG. 7, the cardboard piece coated with the hydrotalcite dispersion of Example 2 was once ignited, but then extinguished. On the other hand, the piece of cardboard on which nothing other than water was applied burned and burned vigorously. From such a difference in combustion conditions, it is considered that the hydrotalcite dispersion produced in this example exhibits a high flame retardancy after the liquid component is volatilized after being applied.
本発明は、例えば、透明性の高い難燃剤として利用可能である。 The present invention can be used, for example, as a highly transparent flame retardant.
Claims (7)
ハイドロタルサイトに対して１０〜５０倍の質量の乳酸と、
を少なくとも含むハイドロタルサイト分散液。 In the liquid, hydrotalcite having an average particle size of 400 nm or less,
10-50 times the mass of lactic acid with respect to hydrotalcite,
Hydrotalcite dispersion containing at least
上記ハイドロタルサイトを液体に加える分散液作製工程と、
上記分散液作製工程後の液と上記乳酸とを混合する乳酸混合工程と、
を少なくとも含むハイドロタルサイト分散液の製造方法。 In a liquid, a hydrotalcite dispersion liquid comprising at least hydrotalcite having an average particle diameter of 400 nm or less and lactic acid having a mass of 10 to 50 times the hydrotalcite,
A dispersion preparation step of adding the hydrotalcite to the liquid;
A lactic acid mixing step of mixing the liquid after the dispersion preparation step and the lactic acid,
The manufacturing method of the hydrotalcite dispersion liquid which contains at least.
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