JP2587876B2 - Method for producing glass from liquid phase - Google Patents

Method for producing glass from liquid phase

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JP2587876B2 JP28643989A JP28643989A JP2587876B2 JP 2587876 B2 JP2587876 B2 JP 2587876B2 JP 28643989 A JP28643989 A JP 28643989A JP 28643989 A JP28643989 A JP 28643989A JP 2587876 B2 JP2587876 B2 JP 2587876B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はゾルゲル法による液相からのガラスの製造方
法に関し,特に原料として金属アルコキシドを用いるガ
ラスの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing glass from a liquid phase by a sol-gel method, and more particularly to a method for producing glass using a metal alkoxide as a raw material.

(従来の技術) 高機能ないしは高品質のガラスの製造方法としては,
溶融法,化学気相反応法,ゾルゲル法などが知られてい
るが,溶融法には2200〜2300℃の高温を必要とし,ま
た,化学気相反応法にはガラス原料の相当部分が反応系
外に流出し,原料のガラスへの変換効率が低いという欠
点があった。
(Prior art) As a method for producing high-performance or high-quality glass,
The melting method, the chemical vapor reaction method, the sol-gel method, etc. are known. However, the melting method requires a high temperature of 2200 to 2300 ° C. It has a drawback that it flows out and the conversion efficiency of raw materials into glass is low.

これに対しゾルゲル法は,溶液あるいはゾルのゲル
化,ゲルの加熱によりガラスを製造するものであり,溶
融法或は化学気相法の難点を克服するために考案された
方法で,一般に比較的低温の加熱によりガラスの製造を
可能にし,原料のガラスへの変換効率が100%に近いと
いう長所があるが,出発溶液あるいは出発ゲルの乾燥ゲ
ル体への変換時,或は加熱による乾燥ゲル体のガラス体
への転化時に亀裂,破砕,異常膨張による変形が起こ
り,大きなガラス体を得るのが困難であるという欠点も
あった。
On the other hand, the sol-gel method is a method for producing glass by gelling a solution or sol and heating the gel, and is a method designed to overcome the difficulties of the melting method or the chemical vapor method. Low temperature heating enables the production of glass, and has the advantage that the conversion efficiency of raw materials to glass is close to 100%. However, when the starting solution or starting gel is converted to a dried gel, or when dried, the dried gel is heated. Cracking, crushing, and deformation due to abnormal expansion occur during the conversion to a glass body, which has the disadvantage that it is difficult to obtain a large glass body.

そこで,これらの欠点を補いつつ大きなガラス体を得
る方法として金属酸化物微粒子のゾルを出発原料とする
方法,金属酸化物微粒子を予め金属アルコキシドの溶液
に添加する方法が提案されている。しかしこれらの方法
では乾燥ゲル体を透明なガラス体に転化するのに1200℃
以上の加熱温度を必要とし,前述したゾルゲル法の長所
が損なわれるという欠点があった。
Therefore, as a method of obtaining a large glass body while compensating for these disadvantages, a method using a sol of metal oxide fine particles as a starting material, and a method of adding metal oxide fine particles to a metal alkoxide solution in advance have been proposed. However, in these methods, the dry gel body is converted to a transparent glass body at 1200 ° C.
The above-mentioned heating temperature is required, and the advantage of the sol-gel method described above is impaired.

一方,ガラス源として金属アルコキシドのみを含む出
発溶液を使用するガラスの製造方法も提案されており,
この方法では,乾燥ゲル体をガラスに転化するときの焼
結温度は低いが,特に,溶液がゲル化した当初の軟質ゲ
ルが乾燥によって乾燥ゲル体に変わるときに亀裂が破砕
が起き易い。
On the other hand, a method for producing glass using a starting solution containing only a metal alkoxide as a glass source has also been proposed.
In this method, although the sintering temperature when converting the dried gel body into glass is low, cracks are liable to be crushed particularly when the soft gel in which the solution is gelled is changed to the dried gel body by drying.

この製造法による亀裂や破砕の発生原因は,細孔が微
細で溶液中の水の蒸発によるゲル体の収縮時に加わる大
きい表面張力による圧縮に,ゲル体の骨格が耐えられな
いため,或はゲル体の自由表面に近い部分と自由表面か
ら遠い部分との間に乾燥収縮の差が大きくなって両部分
の間に大きい応力を生じるために起きると考えられる。
The cracks and fractures caused by this manufacturing method may be due to the fact that the skeleton of the gel body cannot withstand the compression due to the large surface tension applied when the gel body shrinks due to the evaporation of water in the solution due to the fine pores and the gel. It is believed that this occurs because the difference in drying shrinkage between the portion near the free surface of the body and the portion far from the free surface increases, causing a large stress between the two portions.

そこで,亀裂や破砕を防止する方法として,例えば,
超臨界条件でのオートクレーブ乾燥をする方法,緩やか
に加熱乾燥する方法,大量の塩酸を添加する方法,乾燥
制御剤としてホルムアミドやN,N−ジメチルホルムアミ
ドを使用する方法などの方策が講じられている。しか
し,オートクレーブ乾燥を行う方法,大量の塩酸を用い
る方法では,充分に大きい乾燥ゲル体を得ることが困難
であり,緩やかに乾燥する方法では,ガラス製造に長時
間を要し,実用的でない。また,乾燥制御剤としてホル
ムアミドやN,N−ジメチルホルムアミドを用いる場合
は,触媒としての塩基や酸の影響が大きく,条件が設定
しにくいという欠点があった。
Therefore, as a method to prevent cracks and fractures, for example,
Measures such as autoclave drying under supercritical conditions, gently heating drying, adding a large amount of hydrochloric acid, and using formamide or N, N-dimethylformamide as a drying control agent are being taken. . However, it is difficult to obtain a sufficiently large dried gel body by a method of performing autoclave drying or a method of using a large amount of hydrochloric acid, and a method of drying slowly requires a long time for glass production and is not practical. Further, when formamide or N, N-dimethylformamide is used as a drying control agent, there is a drawback that the influence of a base or an acid as a catalyst is large and conditions are difficult to set.

本発明では以上のごとき背景に鑑みてなされたもの
で,その目的とするところは乾燥ゲルへの変換時に於け
る亀裂ないしは破砕の発生を防止し,且つ,焼結の高温
化を回避しつつ,透明,大型なガラスが得られるゾルゲ
ル法によるガラスの製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above background, and its purpose is to prevent the occurrence of cracks or fractures at the time of conversion to a dry gel, and to avoid raising the temperature of sintering. It is an object of the present invention to provide a method for producing a glass by a sol-gel method that can obtain a transparent and large-sized glass.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は,金属アルコキシドの,更に必要に応じて他
の金属化合物を併用した溶液を,加水分解してゾルと
し,これをゲル化し,乾燥ゲル体とし,次いで焼結する
ガラスの製造方法において,該溶液としてポリアミック
酸,ポリアミック酸のN,N−ジメチルアセタミド溶液,
ポリアミック酸のN−メチルピロリドン溶液およびもし
くはマレイミド基を有する有機化合物を含む液相からの
ガラスの製造方法であり,さらには,他の金属化合物と
して,金属アセチルアセネート,金属カルボキシレー
ト,金属硝酸塩,金属オキシ塩酸塩または金属塩化物を
用いる液相からのガラスの製造方法に関する。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, a solution in which a metal alkoxide is further used, if necessary, in combination with another metal compound is hydrolyzed to form a sol, which is gelled to form a dried gel body, In a method for producing a glass to be sintered, a polyamic acid, an N, N-dimethylacetamide solution of the polyamic acid,
This is a method for producing glass from an N-methylpyrrolidone solution of a polyamic acid and / or a liquid phase containing an organic compound having a maleimide group. Further, other metal compounds include metal acetylacenate, metal carboxylate, metal nitrate, The present invention relates to a method for producing glass from a liquid phase using metal oxyhydrochloride or metal chloride.

つまり,液相からのガラスの製造法において出発原料
としてポリアミック酸,ポリアミック酸のN,N−ジメチ
ルアセタミド溶液,ポリアミック酸のN−メチルピロリ
ドン溶液およびもしくはマレイミド基を有する有機化合
物を必須成分とする製造方法である。
That is, in the method for producing glass from the liquid phase, polyamic acid, N, N-dimethylacetamide solution of polyamic acid, N-methylpyrrolidone solution of polyamic acid, and / or an organic compound having a maleimide group are essential components as starting materials. Manufacturing method.

上記製造方法におけるポリアミック酸は,中性,また
は塩基性の親水性溶剤に対しよく混合するものである。
The polyamic acid in the above-mentioned production method is mixed well with a neutral or basic hydrophilic solvent.

本発明において,ポリアミック酸としては,原則とし
てジアミンとテトラカルボン酸2無水物との反応によっ
て得られる分子中にアミド基とカルボキシル基を持つポ
リマーであるが,必要に応じてアミノアセチレン,アリ
ルアミンなどのモノアミン,無水マレイン酸,ヘキサヒ
ドロ無水フタル酸,メチルシクロペンタジエンと無水マ
レイン酸のディールスアルダー付加物などのジカルボン
酸無水物,無水トリメリット酸などのトリカルボン酸無
水物を適当量樹脂合成時に加えもよい。
In the present invention, the polyamic acid is, in principle, a polymer having an amide group and a carboxyl group in a molecule obtained by reacting a diamine with tetracarboxylic dianhydride, and if necessary, such as aminoacetylene or allylamine. An appropriate amount of diamine anhydride such as monoamine, maleic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, Diels-Alder adduct of methylcyclopentadiene and maleic anhydride, and tricarboxylic anhydride such as trimellitic anhydride may be added at the time of resin synthesis.

上記ジアミンとしては例えば4,4′−ジアミノジフェ
ニルエーテル4,4′−ジアミノジフェニルメタン,4,4′
−ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ジアミン,
1,4−ジアミノブタン,ヘキサメチレンジアミンなどの
脂肪族ジアミンなどが挙げられる。
As the diamine, for example, 4,4'-diaminodiphenyl ether 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4 '
Aromatic diamines such as diaminodiphenyl sulfone,
Examples thereof include aliphatic diamines such as 1,4-diaminobutane and hexamethylenediamine.

上記テトラカルボン酸2無水物としては例えば無水ピ
ロメリット酸,ベンゾフェノンテトラカルボン酸2無水
物などの芳香族テトラカルボン酸2無水物などが挙げら
れる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride include aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as pyromellitic dianhydride and benzophenone tetracarboxylic dianhydride.

本発明においてマレイミド基を骨格中に有する有機化
合物としては,特に制限はなく,例えばビスマレイミ
ド,ポリマレイミドなどが挙げられる。
In the present invention, the organic compound having a maleimide group in the skeleton is not particularly limited, and examples include bismaleimide and polymaleimide.

本発明において,金属アルコキシドのアルキル基につ
いて,特に制限はなく,金属アルコキシドとしては,例
えばリチウムメトキシド,ナトリウムメトキシド,銅ジ
メトキシド,カルシウムジメトキシド,ストロンチウム
ジエトキシド,バリウムジエトキシド,亜鉛ジエトキシ
ド,ホウ素トリメトキシド,アルミニウムトリイソプロ
ポキシド,ガリウムトリエトキシド,イットリウムトリ
ブトキシド,テトラメトキシシラン,テトラエトキシシ
ラン,ゲルマニウムテトラエトキシド,テトラブトキシ
鉛,タングステンオクタエトキシドなどが挙げられる。
In the present invention, the alkyl group of the metal alkoxide is not particularly limited. Examples of the metal alkoxide include lithium methoxide, sodium methoxide, copper dimethoxide, calcium dimethoxide, strontium diethoxide, barium diethoxide, zinc diethoxide, and the like. Examples thereof include boron trimethoxide, aluminum triisopropoxide, gallium triethoxide, yttrium tributoxide, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, germanium tetraethoxide, tetrabutoxide lead, and tungsten octaethoxide.

本発明において,他の金属化合物については,特に制
限はないが,金属アセチルアセトネートとしては,例え
ば亜鉛アセチルアセトネート,インジウムアセチルアセ
トネートなどが挙げられ,また,金属カルボキシレート
としては,例えば酢酸鉛,ステアリン酸イットリウム,
シュウ酸バリウムなどが挙げられ,また金属硝酸塩とし
ては,例えば硝酸イットリウム,硝酸ニッケルなどが挙
げられ,また金属オキシ塩化物としては,例えばオキシ
塩化ジルコニウム,オキシ塩化アルミニウムなどが挙げ
られ,また金属塩化物としては,例えば四塩化チタンな
どが挙げられる。
In the present invention, other metal compounds are not particularly limited. Examples of the metal acetylacetonate include zinc acetylacetonate and indium acetylacetonate, and examples of the metal carboxylate include lead acetate. , Yttrium stearate,
Examples of barium oxalate include metal nitrates such as yttrium nitrate and nickel nitrate. Examples of metal oxychlorides include zirconium oxychloride and aluminum oxychloride. Examples include titanium tetrachloride.

また,加水分解を行わせるための水の添加量について
も特に制限はないが,好ましくは金属アルコキシド100
重量部に対して5〜500重量部である。また,金属アル
コキシド,水,ポリアミック酸またはポリアミック酸溶
液の相溶性を増すためにアルコール類,塩基性物質を加
えてもよい。
There is no particular limitation on the amount of water to be used for the hydrolysis.
It is 5 to 500 parts by weight based on parts by weight. Further, alcohols and basic substances may be added to increase the compatibility of the metal alkoxide, water, polyamic acid or polyamic acid solution.

乾燥ゲル生成工程に於いては,例えばガラス製容器中
でこれを行うと,ガラス壁にゲル体が接着し,収縮時に
乾燥ゲルに亀裂が生じるので,乾燥ゲル体生成のための
温度である150℃程度の耐熱性のあるふっ素系樹脂など
の容器,あるいはふっ素樹脂によりコーティングされた
容器,もしくはポリメチルペンテン樹脂等の容器を使用
することが望ましい。
In the step of forming a dried gel, for example, if this is performed in a glass container, the gel adheres to the glass wall and cracks occur in the dried gel during shrinkage. It is desirable to use a container made of a fluororesin or the like having a heat resistance of about ℃, a container coated with a fluororesin, or a container made of a polymethylpentene resin or the like.

上記の容器中でゲルの乾燥を行うが,乾燥温度は120
〜150℃で行うことが望ましい。120℃よりも乾燥温度が
低い場合は,例えば100℃で低温乾燥させる場合は,ゲ
ルの乾燥終了直前に亀裂が発生し易く,また乾燥に長時
間を要する。
Dry the gel in the above container at a drying temperature of 120
It is desirable to carry out at ~ 150 ° C. When the drying temperature is lower than 120 ° C., for example, when the drying is performed at a low temperature of 100 ° C., cracks are easily generated immediately before the completion of the drying of the gel, and the drying takes a long time.

この様にして得た乾燥ゲルはナノメーターオーダーの
細孔を持つ多孔質であり,これを所定温度で焼結して微
細化,無孔化してガラスを得る。
The dried gel thus obtained is porous having pores on the order of nanometers, and is sintered at a predetermined temperature to be fine and non-porous to obtain glass.

(実施例) 以下に本発明の詳細について実施例により説明する。(Examples) The details of the present invention will be described below with reference to examples.

実施例1 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及びピロメリッ
ト酸2無水物から合成されたポリアミック酸の5%(重
量)N,N−ジメチルアセタミド溶液3g(グラム)に0.1%
アンモニア水10g,メタノール10gを加え撹拌し,均一溶
液とした後テトラメトキシシラン10gを撹拌しながら10
分で滴下した。その後ポリメチルペンテン樹脂製シリン
ダーにいれ,アルミ箔で蓋をし密閉して40℃に保温し
た。この様にしてゲル化した後80℃まで48時間で昇温
し,80℃でピンホール(直径約1mm)を10個開け乾燥を開
始した。その後,150℃まで96時間かけて昇温することに
より直径約17mm,長さ約40mmの褐色を帯びたほぼ透明な
乾燥ゲルロッドとなった。乾燥ゲルは電気炉中で空気組
成の雰囲気中により15℃/時間の速度で1050℃まで昇温
し焼結させた。これにより,直径約12mm,長さ28mmの透
明なシリカガラスロッドが得られた。このガラスの密度
は2.2g/cm3で,市販の石英ガラスと同じ密度であった。
Example 1 0.1% in 3 g (gram) of 5% (weight) N, N-dimethylacetamide solution of polyamic acid synthesized from 4,4'-diaminodiphenyl ether and pyromellitic dianhydride
10 g of ammonia water and 10 g of methanol are added and stirred to form a homogeneous solution. Then, 10 g of tetramethoxysilane is stirred while stirring.
Dropped in minutes. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and ten pinholes (about 1 mm in diameter) were opened at 80 ° C to start drying. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel was sintered in an electric furnace at a rate of 15 ° C./hour up to 1050 ° C. in an atmosphere of air composition. As a result, a transparent silica glass rod having a diameter of about 12 mm and a length of 28 mm was obtained. The density of this glass was 2.2 g / cm 3 , the same density as commercially available quartz glass.

実施例2 4,4′−ジアミノジフェニルメタン及びベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸2無水物から合成されたポリアミッ
ク酸の5%N−メチルピロリドン溶液3gに0.1%アンモ
ニア水10g,メタノール10gを加え撹拌し,均一溶液とし
た後テトラメトキシシラン10gを撹拌しながら10分で滴
下した。その後ポリメチルペンテン樹脂製シリンダーに
いれ,アルミ箔で蓋をし密閉して40℃に保温した。この
様にしてゲル化した後80℃まで48時間で昇温し,80℃で
ピンホール(直径約1mm)を10個開け乾燥を開始した。
その後,150℃まで96時間かけて昇温することにより直径
約17mm,長さ約40mmの褐色を帯びたほぼ透明な乾燥ゲル
ロッドとなった。乾燥ゲルは電気炉中で空気組成の雰囲
気中により15℃/時間の速度で1050℃まで昇温し焼結さ
せた。これにより,直径約12mm,長さ28mmの透明なシリ
カガラスロッドが得られた。このガラスの密度は2.2g/c
m3で,市販の石英ガラスと同じ密度であった。
Example 2 10 g of 0.1% ammonia water and 10 g of methanol were added to 3 g of a 5% N-methylpyrrolidone solution of polyamic acid synthesized from 4,4'-diaminodiphenylmethane and benzophenonetetracarboxylic dianhydride, and the mixture was stirred. After that, 10 g of tetramethoxysilane was added dropwise over 10 minutes while stirring. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and ten pinholes (about 1 mm in diameter) were opened at 80 ° C to start drying.
Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel was sintered in an electric furnace at a rate of 15 ° C./hour up to 1050 ° C. in an atmosphere of air composition. As a result, a transparent silica glass rod having a diameter of about 12 mm and a length of 28 mm was obtained. The density of this glass is 2.2g / c
m 3 and the same density as commercial quartz glass.

実施例3 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及びピロメリッ
ト酸2無水物,テトラヒドロ無水フタル酸から合成され
た両末端に二重結合を有するポリアミック酸3gに0.1%
アンモニア水10g,メタノール10gを加え撹拌し,均一溶
液とした後テトラメトキシシラン10gを撹拌しながら10
分で滴下した。その後ポリメチルペンテン樹脂製シリン
ダーにいれ,アルミ箔で蓋をし密閉して40℃に保温し
た。この様にしてゲル化した後80℃まで48時間で昇温
し,80℃でピンホール(直径約1mm)を10個開け乾燥を開
始した。その後,150℃まで96時間かけて昇温することに
より直径約17mm,長さ約40mmの褐色を帯びたほぼ透明な
乾燥ゲルロッドとなった。乾燥ゲルは電気炉中で空気組
成の雰囲気中により15℃/時間の速度で1050℃まで昇温
し焼結させた。これにより,直径約12mm,長さ28mmの透
明なシリカガラスロッドが得られた。このガラスの密度
は2.2g/cm3で,市販の石英ガラスと同じ密度であった。
Example 3 0.1% in 3 g of polyamic acid having double bonds at both ends synthesized from 4,4'-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride and tetrahydrophthalic anhydride
10 g of ammonia water and 10 g of methanol are added and stirred to form a homogeneous solution. Then, 10 g of tetramethoxysilane is stirred while stirring.
Dropped in minutes. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and ten pinholes (about 1 mm in diameter) were opened at 80 ° C to start drying. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel was sintered in an electric furnace at a rate of 15 ° C./hour up to 1050 ° C. in an atmosphere of air composition. As a result, a transparent silica glass rod having a diameter of about 12 mm and a length of 28 mm was obtained. The density of this glass was 2.2 g / cm 3 , the same density as commercially available quartz glass.

実施例4 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及びピロメリッ
ト酸2無水物から合成されたポリアミック酸の5%N,N
−ジメチルアセタミド溶液3gに0.1%アンモニア水10g,
メタノール10gを加え撹拌し,均一溶液とした後テトラ
メトキシシラン8g,テトライソプロポキシジルコニウム2
gの混合物を撹拌しながら10分で滴下した。その後ポリ
メチルペンテン樹脂製シリンダーにいれ,アルミ箔で蓋
をし密閉して40℃に保温した。この様にしてゲル化した
後80℃まで48時間で昇温し,80℃でピンホール(直径約1
mm)を10個開け乾燥を開始した。その後,150℃まで96時
間かけて昇温することにより直径約17mm,長さ約40mmの
褐色を帯びたほぼ透明な乾燥ゲルロッドとなった。乾燥
ゲルは電気炉中で空気組成の雰囲気中により15℃/時間
の速度で1050℃まで昇温し焼結させた。これにより,直
径約12mm,長さ28mmの透明なガラスロッドが得られた。
Example 4 5% N, N of polyamic acid synthesized from 4,4'-diaminodiphenyl ether and pyromellitic dianhydride
-10 g of 0.1% ammonia water in 3 g of dimethylacetamide solution,
After adding 10 g of methanol and stirring to make a homogeneous solution, 8 g of tetramethoxysilane and 2 g of tetraisopropoxyzirconium
g of the mixture was added dropwise over 10 minutes with stirring. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and a pinhole (about 1 mm in diameter) was obtained at 80 ° C.
mm) and drying was started. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel was sintered in an electric furnace at a rate of 15 ° C./hour up to 1050 ° C. in an atmosphere of air composition. As a result, a transparent glass rod having a diameter of about 12 mm and a length of 28 mm was obtained.

実施例5 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及びピロメリッ
ト酸2無水物から合成されたポリアミック酸の5%N,N
−ジメチルアセタミド溶液3gに0.1%アンモニア水10g,
メタノール10gを加え撹拌し,均一溶液とした後テトラ
メトキシシラン9g,テトライソプロポキシジルコニウム1
gの混合物を撹拌しながら10分で滴下した。その後ポリ
メチルペンテン樹脂製シリンダーにいれ,アルミ箔で蓋
をし密閉して40℃に保温した。この様にしてゲル化した
後80℃まで48時間で昇温し,80℃でピンホール(直径約1
mm)を10個開け乾燥を開始した。その後,150℃まで96時
間かけて昇温することにより直径約17mm,長さ約40mmの
褐色を帯びたほぼ透明な乾燥ゲルロッドとなった。乾燥
ゲルは電気炉中で空気組成の雰囲気中により15℃/時間
の速度で1050℃まで昇温し焼結させた。これにより,直
径約12mm,長さ28mmの透明なガラスロッドが得られた。
Example 5 5% N, N of polyamic acid synthesized from 4,4'-diaminodiphenyl ether and pyromellitic dianhydride
-10 g of 0.1% ammonia water in 3 g of dimethylacetamide solution,
After adding 10 g of methanol and stirring to make a homogeneous solution, 9 g of tetramethoxysilane and 1 g of tetraisopropoxyzirconium
g of the mixture was added dropwise over 10 minutes with stirring. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and a pinhole (about 1 mm in diameter) was obtained at 80 ° C.
mm) and drying was started. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel was sintered in an electric furnace at a rate of 15 ° C./hour up to 1050 ° C. in an atmosphere of air composition. As a result, a transparent glass rod having a diameter of about 12 mm and a length of 28 mm was obtained.

実施例6 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及びピロメリッ
ト酸2無水物から合成されたポリアミック酸の5%N,N
−ジメチルアセタミド溶液3gに0.1%アンモニア水10g,
メタノール10gを加え撹拌し,均一溶液とした後テトラ
メトキシシラン9g,亜鉛アセチルアセトネート1gの混合
物を撹拌しながら10分で滴下した。その後ポリメチルペ
ンテン樹脂製シリンダーにいれ,アルミ箔で蓋をし密閉
して40℃に保温した。この様にしてゲル化した後80℃ま
で48時間で昇温し,80℃でピンホール(直径約1mm)を10
個開け乾燥を開始した。その後,150℃まで96時間かけて
昇温することにより直径約17mm,長さ約40mmの褐色を帯
びたほぼ透明な乾燥ゲルロッドとなった。乾燥ゲルは電
気炉中で空気組成の雰囲気中により15℃/時間の速度で
1050℃まで昇温し焼結させた。これにより,直径約12m
m,長さ28mmの透明なガラスロッドが得られた。
Example 6 5% N, N of polyamic acid synthesized from 4,4'-diaminodiphenyl ether and pyromellitic dianhydride
-10 g of 0.1% ammonia water in 3 g of dimethylacetamide solution,
After adding 10 g of methanol and stirring to form a homogeneous solution, a mixture of 9 g of tetramethoxysilane and 1 g of zinc acetylacetonate was added dropwise with stirring for 10 minutes. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and a pinhole (about 1 mm in diameter) was formed at 80 ° C for 10 hours.
Opening and drying were started. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel is heated at a rate of 15 ° C / hour in an atmosphere of air composition in an electric furnace.
The temperature was raised to 1050 ° C. for sintering. By this, about 12m in diameter
A transparent glass rod with a length of 28 mm and a length of 28 mm was obtained.

実施例7 4,4′−ジアミノジフェニルメタン及び無水マレイン
酸から合成されたビスマレイミドの5%N,N−ジメチル
アセタミド溶液3gに0.1%アンモニア水10g,メタノール1
0gを加え撹拌し,均一溶液とした後テトラメトキシシラ
ン10gを撹拌しながら10分で滴下した。その後ポリメチ
ルペンテン樹脂製シリンダーにいれ,アルミ箔で蓋をし
密閉して40℃に保温した。この様にしてゲル化した後80
℃まで48時間で昇温し,80℃でピンホール(直径約1mm)
を10個開け乾燥を開始した。その後,150℃まで96時間か
けて昇温することにより直径約17mm,長さ約40mmの褐色
を帯びたほぼ透明な乾燥ゲルロッドとなった。乾燥ゲル
は電気炉中で空気組成の雰囲気中により15℃/時間の速
度で1050℃まで昇温し焼結させた。これにより,直径約
12mm,長さ28mmの透明なシリカガラスロッドが得られ
た。このガラスの密度は2.2g/cm3で,市販の石英ガラス
と同じ密度であった。
Example 7 3 g of a 5% N, N-dimethylacetamide solution of bismaleimide synthesized from 4,4'-diaminodiphenylmethane and maleic anhydride was added to 10 g of 0.1% aqueous ammonia and 10 g of methanol.
After adding 0 g and stirring to form a homogeneous solution, 10 g of tetramethoxysilane was added dropwise with stirring for 10 minutes. Then, it was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this way 80
Temperature rise to ℃ in 48 hours, pinhole at 80 ° C (diameter about 1mm)
, And drying was started. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a brown-colored almost transparent dried gel rod having a diameter of about 17 mm and a length of about 40 mm. The dried gel was sintered in an electric furnace at a rate of 15 ° C./hour up to 1050 ° C. in an atmosphere of air composition. As a result, the diameter
A transparent silica glass rod of 12 mm and length of 28 mm was obtained. The density of this glass was 2.2 g / cm 3 , the same density as commercially available quartz glass.

比較例1 水10g,メタノール5.5g,の混合溶液にテトラメトキシ
シラン10gを1度に加え,室温で10分間撹拌の後ポリメ
チルペンテン樹脂製シリンダーにいれ,アルミ箔で蓋を
し密閉して40℃に保温した。この様にしてゲル化した後
80℃まで48時間で昇温し,80℃でピンホール(直径約1m
m)を10個開け乾燥を開始した。その後,150℃まで96時
間かけて昇温し,乾燥ゲル体を得たが,これは,無数の
小さな破片に粉砕されたものであった。
Comparative Example 1 To a mixed solution of 10 g of water and 5.5 g of methanol was added 10 g of tetramethoxysilane at a time, and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes, then placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and closed. It was kept at ° C. After gelation in this way
The temperature is raised to 80 ° C in 48 hours, and a pinhole (approx.
m) were opened and drying was started. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours to obtain a dried gel, which had been pulverized into countless small pieces.

比較例2 水10g,メタノール5.5g,N,N−ジメチルホルムアミド3g
の混合溶液にテトラメトキシシラン10gを1度に加え,
室温で10分間撹拌の後ポリメチルペンテン樹脂製シリン
ダーにいれ,アルミ箔で蓋をし密閉して40℃に保温し
た。この様にしてゲル化した後80℃まで48時間で昇温
し,80℃でピンホール(直径約1mm)を10個開け乾燥を開
始した。その後,150℃まで96時間かけて昇温したが,乾
燥ゲル体は無数の小さな破片に破砕されたものであっ
た。
Comparative Example 2 Water 10 g, methanol 5.5 g, N, N-dimethylformamide 3 g
10g of tetramethoxysilane at a time to the mixed solution of
After stirring at room temperature for 10 minutes, the mixture was placed in a polymethylpentene resin cylinder, covered with aluminum foil, sealed and kept at 40 ° C. After gelling in this manner, the temperature was raised to 80 ° C for 48 hours, and ten pinholes (about 1 mm in diameter) were opened at 80 ° C to start drying. Thereafter, the temperature was raised to 150 ° C over 96 hours, but the dried gel was broken into countless small pieces.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば,クラックや割れの無い大型のガラス
をゾルゲル法により容易に得られる。また本発明により
得られるガラスの前駆体である乾燥ゲル体は,多孔質ガ
ラスとポリイミドがナノサイズで複合化したコンポジッ
トであり,耐熱性,耐熱衝撃性に優れた軽量構造材料と
して使用できる。
According to the present invention, large-sized glass free from cracks and cracks can be easily obtained by the sol-gel method. The dried gel body, which is a precursor of glass obtained by the present invention, is a composite in which porous glass and polyimide are composited in a nano size, and can be used as a lightweight structural material having excellent heat resistance and thermal shock resistance.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属アルコキシドの,更に必要に応じて他
の金属化合物を併用した溶液を,加水分解してゾルと
し,これをゲル化し,乾燥ゲル体とし,次いで焼結する
ガラスの製造方法において,該溶液としてポリアミック
酸,ポリアミック酸のN,N−ジメチルアセタミド溶液,
ポリアミック酸のN−メチルピロリドン溶液およびもし
くはマレイミド基を有する有機化合物を含むことを特徴
とする液相からのガラスの製造方法。
1. A method for producing a glass in which a solution of a metal alkoxide, which is further used in combination with another metal compound as required, is hydrolyzed into a sol, which is gelled, dried, and then sintered. , A polyamic acid, an N, N-dimethylacetamide solution of the polyamic acid,
A method for producing glass from a liquid phase, comprising an N-methylpyrrolidone solution of a polyamic acid and / or an organic compound having a maleimide group.
【請求項2】他の金属化合物として,金属アセチルアセ
トネート,金属カルボキシレート,金属硝酸塩,金属オ
キシ塩酸塩または金属塩化物を用いる請求項1記載の液
相からのガラスの製造方法。
2. The method for producing glass from a liquid phase according to claim 1, wherein metal acetylacetonate, metal carboxylate, metal nitrate, metal oxyhydrochloride or metal chloride is used as the other metal compound.
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