JP3431197B2 - Method for producing porous silica body by sol-gel method - Google Patents

Method for producing porous silica body by sol-gel method

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JP3431197B2
JP3431197B2 JP02738393A JP2738393A JP3431197B2 JP 3431197 B2 JP3431197 B2 JP 3431197B2 JP 02738393 A JP02738393 A JP 02738393A JP 2738393 A JP2738393 A JP 2738393A JP 3431197 B2 JP3431197 B2 JP 3431197B2
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drying
sol
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alkoxysilane
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正博 森
和昭 下野
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明星工業株式会社
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    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/16Preparation of silica xerogels
    • C01B33/163Preparation of silica xerogels by hydrolysis of organosilicon compounds, e.g. ethyl orthosilicate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ゾル−ゲル法によるシ
リカ多孔質体の製造方法に関し、特に、乾燥工程が簡単
で得られる多孔質体にクラックが発生し難い、シリカ多
孔質体の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、高純度品の製造が可能でかつ低温
合成の可能なガラスの製造法の一つとしてゾル−ゲル法
がある。ゾル−ゲル法によりシリカガラスのバルク体
(板材や棒材)を製造するには、まずゾル−ゲル法によ
りシリカ多孔質体を製造し、これを加熱して無孔質シリ
カガラスのバルク体を得ている。そして、ゾル−ゲル法
によるシリカ多孔質体の製造法は、一般に、アルコキシ
シランを加水分解し、生成したシリカゾルを重縮合して
湿潤ゲルとし、これを乾燥してシリカ多孔質体としてい
る。このゾル−ゲル法によるシリカ多孔質体の製造方法
においては、ゲル化後の湿潤ゲルの乾燥工程で、溶媒の
蒸発によって多孔質体の体積収縮が起こり、得られた多
孔質体にクラックが発生しやすいという大きな問題があ
った。このため寸法の大きなものの製造は困難であっ
た。 【0003】かかる問題を解決するために、近年いくつ
かの方法が提案されている。その代表的な方法として、
溶媒の蒸発速度を抑えて数週間から数カ月の時間を費
やしてゆっくりと乾燥する方法、原料溶液にシリカ微
粉末を添加し、ゲルの細孔径の分布幅を広くしてゲルの
収縮率を小さくする方法、ホルムアミド等の乾燥抑制
剤を添加する方法、湿潤ゲル中に存在する気液界面を
なくして、ゲルの網状構造の収縮、破壊の原因となる気
液界面での表面張力を弱めて溶媒を除去すべく、超臨界
条件下で乾燥する方法がある。このうち、の超臨界条
件下で乾燥する方法は、シリカ粒子が微細でゲルの細孔
径が極めて小さい透明性シリカ多孔質体を製造する方法
としても用いられている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術乃至の方法では、製造に長期を要し生産性が
極めて悪い。また上記従来技術の方法では、超臨界条
件を達成するのにオートクレーブを用いなければなら
ず、多大の設備投資を要するという問題がある。 【0005】従って、本発明の目的は、得られる多孔質
体にクラックが発生し難く、しかも乾燥工程が簡単でか
つ短時間ですみ、安価に寸法の大きな多孔質体を製造す
ることのできるゾル−ゲル法によるシリカ多孔質体の製
造方法を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】ところで、ゲルの乾燥工
程においてゲルにクラックを発生させる力は、気−液−
固界面で生ずる毛細管力であり、この毛細管力は次式
(I)で示される。 ΔP=2γ cosθ/r (I) ここで、ΔPは毛細管力、rはゲルの細孔半径、γは細
孔を満たしている液体の表面張力、θはゲルと細孔を満
たしている液体のぬれ角度である。 【0007】乾燥工程におけるゲルのクラック発生を抑
制するためには、ゲルを柔軟にする、以外に上記式
(I)より、rを大きくする、すなわち、ゲルの細孔
半径を大きくする、γを小さくする、すなわち、細孔
を満たしている液体の表面張力を下げる、 cosθを
さくする、すなわち、ゲルと細孔を満たしている液体の
ぬれを悪くする、ことが有効と考えられる。 【0008】そこで、上記方策を鋭意検討の結果、アル
コキシシランとして3官能アルコキシシラン又はその重
縮合物(以下、アルコキシシランの重縮合物を含め、単
に「アルコキシシラン」ということがある。)を用いる
ことが、乾燥工程でのゲルのクラック発生防止に最も有
効な手段である、ことを見出した。3官能アルコキシシ
ラン又はその重縮合物を用いることにより、従来用いら
れている4官能アルコキシシラン又はその重縮合物を用
いた場合に比べて、三次元網状構造の発達を一部阻害
し、ゲルに柔軟性を付与することができ、またゲルの細
孔半径を大きくすると考えられる。すなわち、3官能ア
ルコキシシラン又はその重縮合物を用いた場合でも、各
官能基が完全に反応するわけではなく、部分的には未反
応の状態でゲル化し、ゲルに鎖状部分を形成してゲルに
柔軟性を付与することができるのである。さらに、ゲル
骨格にアルキル基が導入されているためゲルを疎水性に
することができるのである。 【0009】このように、ゲルのクラック発生防止に極
めて有効な3官能アルコキシシラン又はその重縮合物を
用いれば、従来のような長時間を費やす乾燥法や超臨界
乾燥条件下での乾燥法を用いる必要はなく、湿潤ゲルの
乾燥法として簡易な設備でかつ短時間に行うことのでき
る風乾又は加熱乾燥による方法が極めて有利である。 【0010】従って、上記課題を解決するために、本発
明のゾル−ゲル法によるシリカ多孔質体の製造方法は、
下記一般式(I)で示される3官能アルコキシシラン又
は該3官能アルコキシシランの重縮合物を加水分解して
シリカゾルとし、該シリカゾルを静置してゲル化した
後、風乾又は加熱乾燥により乾燥してシリカ多孔質体を
得ること、を特徴としている。 【化2】 (式中、R1 及びR2 はそれぞれ同種又は異種の炭素数
1〜5のアルキル基又はフェニル基を表し、nは1〜1
0の整数を表す。) 【0011】一般式(I)中、R1 及びR2 は、同一で
も異なっていてもよく、具体的にはメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、フェニル基等が挙げられる
が、炭素数が大きくなると反応が遅くなる傾向にあると
考えられるため、メチル基又はエチル基が好ましい。ま
た、nの好ましい範囲は1〜6の整数である。 【0012】上記一般式(I)の3官能アルコキシシラ
ン又は該3官能アルコキシシランの重縮合物の具体例と
しては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキ
シシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエト
キシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルト
リエトキシシラン又はこれらの重縮合物が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。なお、これらの
3官能アルコキシシラン又は該3官能アルコキシシラン
の重縮合物は、同種のものを単独で使用するのが、加水
分解及び重縮合反応を制御して所望の三次元網状構造を
得やすいが、場合によっては異種のものの混合物を用い
ることもできる。 【0013】アルコキシシランとして3官能アルコキシ
シラン又はその重縮合物に代えて2官能アルコキシシラ
ン又はその重縮合物を用いた場合には、三次元網状構造
が形成されないためゲル化し難く、一方、4官能アルコ
キシシラン又はその重縮合物を用いた場合には、三次元
網状構造が緻密に形成され過ぎてゲルに柔軟性を付与す
ることが難しくなりゲルにクラックが発生しやすくな
る。他に、組み合わせとして2官能アルコキシシラン又
はその重縮合物、3官能アルコキシシラン又はその重縮
合物及び4官能アルコキシシラン又はその重縮合物から
選ばれる2種以上を任意に組み合わせることも考えられ
る。しかし、官能基の数が多くなるに従い反応速度が速
くなる傾向にあるため官能基数の異なるアルコキシシラ
ンの混合物を用いる場合官能基数の少ないアルコキシシ
ランが未反応のままゲル中に残留してしまい、該アルコ
キシシランを混合した効果がほとんど現れなかったりし
て、所望の三次元網状構造を得ることが難しいか、或い
は所望の三次元網状構造を得るには反応条件等を厳密に
コントロールしなければならない。従って、かかる不具
合がなく反応条件のコントロールも容易な3官能アルコ
キシシラン又はその重縮合物を使用することが極めて重
要である。 【0014】上記一般式(I)のアルコキシシラン又は
その重縮合物の加水分解および重縮合は、加水分解が下
記反応式(II)、重縮合が下記反応式(III)で示される。 【化3】 【化4】 なお、上記反応式(II)及び(III)において、R1 、R2
及びnは、前記と同じである。これらの反応式は完全に
化学量論的な反応が完結した場合であるが、実際にはS
iに結合した各官能基が完全に反応するわけではなく、
部分的には未反応の状態でゲルが成長していく。 【0015】上記アルコキシシラン又はその重縮合物の
加水分解、重縮合反応における溶媒としてはアルコール
を用い、また、加水分解、重縮合反応の触媒としては、
酸触媒、塩基触媒を用いる。酸触媒としては、塩酸、フ
ッ化アンモニウム等が挙げられ、塩基触媒としては、ア
ンモニア、ピペリジン等が挙げられるが、特にこれらに
限定されるものではない。なお、アルコキシシラン又は
その重縮合物、水、溶媒、触媒などの使用比率は、特に
限定されず、所望の網状構造の多孔質体が得られるよう
に適宜設定すればよい。 【0016】上記アルコキシシラン又はその重縮合物を
加水分解してシリカゾルとし、該シリカゾルをゲル化後
乾燥するゲルの乾燥方法として、本発明では、風乾又は
加熱乾燥法を用いる。なお、加熱乾燥法は風乾より短時
間に乾燥工程が完了するので好ましい。加熱乾燥による
乾燥条件としては、溶媒の沸点以下の温度で乾燥後、余
剰水を除去する方法によるのが好ましい。他の乾燥方法
として、凍結乾燥法、真空乾燥法や超臨界乾燥法等が考
えられるが、乾燥に要する設備が大規模となるため好ま
しくない。 【0017】 【作用】ゾル−ゲル法によるシリカ多孔質体の製造方法
において、アルコキシシランとして、上記一般式(I)
で表される3官能アルコキシシランまたはその重縮合物
を用いるとともに、ゲルの乾燥方法として風乾又は加熱
乾燥を行うことにより、得られる多孔質体にクラックが
発生し難く、さらに乾燥工程が簡単かつ短時間となり、
安価なシリカ多孔質体を製造することができる。 【0018】 【実施例】以下の実施例は、本発明をさらに具体的に説
明するためのものである。これらの実施例は本発明を例
示的に示したものであって、本発明を制限するものでは
ない。 【0019】実施例1 1lのビーカーにメチルトリメトキシシラン(東京化成
工業株式会社製試薬)132g、メタノール(関東化学
株式会社製特級試薬)384g、3mol/l のアンモニア
水溶液108gをとり(この場合、メチルトリメトキシ
シラン:メタノール:アンモニア水溶液のモル比は、
1:12:6)、室温で10分間撹拌した。得られたゾ
ル液を内径200mm、深さ50mmのガラス容器に注ぎ込
んだ後、密閉状態で24時間静置し、直径194mm、厚
さ23mmの白色湿潤ゲル体を得た。蓋を取り60℃で2
4時間乾燥後、105℃で24時間乾燥し、直径188
mm、厚さ22mm、密度0.11g/cm3 、空孔率95
%、熱伝導率0.026kcal/mh ℃の白色多孔質体を得
た。 【0020】実施例2 1lのビーカーにメチルトリエトキシシラン(東京化成
工業株式会社製試薬)178g、エタノール(関東化学
株式会社製特級試薬)368g、0.5mol/lの塩酸1
08gをとり(この場合、メチルトリエトキシシラン:
エタノール:塩酸のモル比は、1:8:6)、室温で1
0分間撹拌した。得られたゾル液を内径200mm、深さ
50mmのガラス容器に注ぎ込んだ後、密閉状態で24時
間静置し、直径192mm、厚さ24mmの白色湿潤ゲル体
を得た。蓋を取り60℃で24時間乾燥後、105℃で
24時間乾燥し、直径184mm、厚さ23mm、密度0.
12g/cm3 、空孔率94%、熱伝導率0.027kcal
/mh ℃の白色多孔質体を得た。 【0021】実施例3 1lのビーカーにメチルトリメトキシシランの重縮合物
(コルコート株式会社製,商品名:MTMSP−1,平
均重合度n=4)102g、メタノール(関東化学株式
会社製特級試薬)480g、9mol/l のアンモニア水溶
液54gをとり(この場合、メチルトリメトキシシラン
の重縮合物:メタノール:アンモニア水溶液のモル比
は、1:60:12)、室温で10分間撹拌した。得ら
れたゾル液を内径200mm、深さ50mmのガラス容器に
注ぎ込んだ後、密閉状態で24時間静置し、直径190
mm、厚さ23mmの白色湿潤ゲル体を得た。蓋を取り60
℃で24時間乾燥後、105℃で24時間乾燥し、直径
180mm、厚さ22mm、密度0.12g/cm3 、空孔率
94%、熱伝導率0.027kcal/mh ℃の白色多孔質体
を得た。 【0022】比較例1 実施例1において、メチルトリメトキシシランの代わり
にテトラメトキシシラン(東京化成工業株式会社製試
薬)152g、3mol/l のアンモニア水溶液の代わりに
0.1mol/l のアンモニア水溶液108gを用いた(こ
の場合、テトラメトキシシラン:メタノール:アンモニ
ア水溶液のモル比は、1:8:6)以外は実施例1と同
様にして、直径190mm、厚さ21mmの無色透明湿潤ゲ
ル体を得た。蓋を取り該ゲル体を風乾したところ数時間
でクラックが入り、数日後には破砕して細片化した。 【0023】比較例2 実施例3において、メチルトリメトキシシランの重縮合
物の代わりにテトラメトキシシランの重縮合物(コルコ
ート株式会社製,商品名:メチルシリケート51,平均
重合度n=4)118g、9mol/l のアンモニア水溶液
の代わりに0.3mol/l のアンモニア水溶液54gを用
いた(この場合、テトラメトキシシランの重縮合物:メ
タノール:アンモニア水溶液のモル比は、1:60:1
2)以外は実施例3と同様にして、直径188mm、厚さ
23mmの無色透明湿潤ゲル体を得た。蓋を取り該ゲル体
を風乾したところ数時間でクラックが入り、数日後には
破砕して細片化した。 【0024】 【発明の効果】本発明によるゾル−ゲル法によるシリカ
多孔質体の製造方法によれば、アルコキシシランとし
て、所定の3官能アルコキシシランまたはその重縮合物
を用いるとともに、ゲルの乾燥方法として風乾又は加熱
乾燥を行うようにしたので、得られる多孔質体にクラッ
クが発生し難く、寸法の大きな多孔質体を簡単な設備で
かつ短時間に製造することができる。そして、得られた
多孔質体は、軽量で熱伝導率が小さくかつ耐水性乃至耐
湿性に優れ、断熱材、吸音材等の種々の用途に利用する
ことができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a porous silica material by a sol-gel method, and more particularly, to a method for producing a porous material having a simple drying step and having cracks. The present invention relates to a method for producing a porous silica material which hardly occurs. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a sol-gel method as one of the methods for producing a glass capable of producing a high-purity product and capable of being synthesized at a low temperature. In order to produce a bulk body of silica glass (plate or bar) by the sol-gel method, first, a porous silica body is produced by the sol-gel method, and this is heated to produce a bulk body of nonporous silica glass. It has gained. In a method for producing a porous silica material by a sol-gel method, generally, alkoxysilane is hydrolyzed, and the generated silica sol is polycondensed to form a wet gel, which is dried to obtain a porous silica material. In this method for producing a porous silica material by the sol-gel method, in the step of drying a wet gel after gelation, volumetric shrinkage of the porous material occurs due to evaporation of a solvent, and cracks occur in the obtained porous material. There was a big problem that it was easy to do. For this reason, it was difficult to manufacture products having large dimensions. In order to solve such a problem, several methods have been proposed in recent years. As a typical method,
Slow drying by spending several weeks to several months while suppressing the evaporation rate of the solvent, adding silica fine powder to the raw material solution, widening the distribution range of the pore size of the gel, and reducing the shrinkage of the gel Method, a method of adding a drying inhibitor such as formamide, eliminating the gas-liquid interface existing in the wet gel, weakening the surface tension at the gas-liquid interface causing shrinkage and destruction of the gel network, and removing the solvent. There is a method of drying under supercritical conditions to remove them. Of these methods, the method of drying under supercritical conditions is also used as a method of producing a transparent porous silica material having fine silica particles and an extremely small gel pore size. [0004] However, the above-mentioned conventional techniques and the above-mentioned methods require a long period of production and are extremely poor in productivity. In addition, the above-mentioned prior art method has a problem in that an autoclave must be used to achieve the supercritical condition, and a large capital investment is required. [0005] Accordingly, an object of the present invention is to provide a sol which is less likely to crack in the obtained porous body, can be dried in a simple and short time, and can produce a large-sized porous body at low cost. -To provide a method for producing a porous silica material by a gel method. Means for Solving the Problems In the process of drying a gel, the force for generating cracks in the gel is gas-liquid-
This is a capillary force generated at the solid interface, and this capillary force is represented by the following formula (I). ΔP = 2γ cos θ / r (I) where ΔP is the capillary force, r is the pore radius of the gel, γ is the surface tension of the liquid filling the pores, and θ is the surface tension of the liquid filling the pores. It is the wetting angle. In order to suppress the generation of cracks in the gel in the drying step, besides making the gel soft, in addition to increasing r, ie, increasing the pore radius of the gel, smaller, i.e., lower the surface tension of the liquid meets the pores, small and cosθ
To fence, that is, poor wetting of the liquid meets the gel and pores, it is considered effective. Therefore, as a result of diligent study of the above-described measures, trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof (hereinafter, sometimes simply referred to as "alkoxysilane" including a polycondensate of alkoxysilane) is used as alkoxysilane. Has been found to be the most effective means for preventing the occurrence of cracks in the gel in the drying step. By using a trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof, the development of a three-dimensional network structure is partially inhibited as compared with the case of using a conventionally used tetrafunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof. It is considered that the gel can provide flexibility and increase the pore radius of the gel. That is, even when a trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof is used, each functional group does not completely react, and partially gels in an unreacted state to form a chain portion in the gel. It is possible to impart flexibility to the gel. Furthermore, the gel can be made hydrophobic because an alkyl group is introduced into the gel skeleton. As described above, by using a trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof which is extremely effective in preventing the occurrence of cracks in a gel, a conventional drying method which requires a long time or a drying method under supercritical drying conditions can be used. It is not necessary to use it, and a method by air drying or heat drying which can be performed in a short time with simple equipment as a method for drying a wet gel is extremely advantageous. Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a porous silica material by a sol-gel method according to the present invention comprises:
A trifunctional alkoxysilane represented by the following general formula (I) or
Hydrolyzes the polycondensate of the trifunctional alkoxysilane
As a silica sol, the silica sol was allowed to stand and gelled
Then, dried by air drying or heat drying to obtain a porous silica material
Gaining . Embedded image (Wherein, R 1 and R 2 each represent the same or different alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or phenyl group, and n represents 1 to 1
Represents an integer of 0. In the general formula (I), R 1 and R 2 may be the same or different and specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and a phenyl group. Since it is considered that the reaction tends to be slow when the number of carbon atoms is large, a methyl group or an ethyl group is preferable. Further, a preferable range of n is an integer of 1 to 6. Specific examples of the trifunctional alkoxysilane of the general formula (I) or a polycondensate of the trifunctional alkoxysilane include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, Examples include, but are not limited to, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, or polycondensates thereof. In addition, it is easy to obtain the desired three-dimensional network structure by controlling the hydrolysis and the polycondensation reaction when these trifunctional alkoxysilanes or polycondensates of the trifunctional alkoxysilanes are used alone. However, in some cases, a mixture of different types can be used. When a bifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof is used in place of a trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof as the alkoxysilane, a three-dimensional network structure is not formed, so that it is difficult to gel, while When an alkoxysilane or a polycondensate thereof is used, a three-dimensional network structure is formed too densely, so that it is difficult to impart flexibility to the gel, and cracks are easily generated in the gel. In addition, it is also possible to arbitrarily combine two or more selected from bifunctional alkoxysilanes or polycondensates thereof, trifunctional alkoxysilanes or polycondensates thereof, and tetrafunctional alkoxysilanes or polycondensates thereof. However, as the reaction rate tends to increase as the number of functional groups increases, when using a mixture of alkoxysilanes having different numbers of functional groups, the alkoxysilane having a smaller number of functional groups remains in the gel without reacting, It is difficult to obtain a desired three-dimensional network structure because the effect of mixing the alkoxysilane hardly appears, or reaction conditions and the like must be strictly controlled to obtain a desired three-dimensional network structure. Therefore, it is extremely important to use a trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof, which does not have such a problem and can easily control the reaction conditions. In the hydrolysis and polycondensation of the alkoxysilane of the general formula (I) or the polycondensate thereof, the hydrolysis is represented by the following reaction formula (II), and the polycondensation is represented by the following reaction formula (III). Embedded image Embedded image In the above reaction formulas (II) and (III), R 1 , R 2
And n are the same as described above. These reaction equations are based on the case where the stoichiometric reaction is completed, but in practice, S
Each functional group attached to i does not completely react,
The gel grows in a partially unreacted state. An alcohol is used as a solvent in the hydrolysis and polycondensation reaction of the alkoxysilane or the polycondensate thereof, and a catalyst for the hydrolysis and polycondensation reaction is
An acid catalyst and a base catalyst are used. Examples of the acid catalyst include hydrochloric acid and ammonium fluoride, and examples of the base catalyst include ammonia and piperidine, but are not particularly limited thereto. The ratio of the alkoxysilane or its polycondensate, water, solvent, catalyst and the like is not particularly limited, and may be appropriately set so as to obtain a porous body having a desired network structure. In the present invention, air drying or heat drying is used as a method for drying a gel obtained by hydrolyzing the above alkoxysilane or its polycondensate to form a silica sol, gelling the silica sol and then drying the gel. The heat drying method is preferable because the drying step is completed in a shorter time than air drying. As the drying conditions by heating and drying, it is preferable to employ a method of removing excess water after drying at a temperature equal to or lower than the boiling point of the solvent. As other drying methods, a freeze drying method, a vacuum drying method, a supercritical drying method, or the like can be considered, but it is not preferable because the equipment required for drying becomes large-scale. In the method for producing a porous silica material by a sol-gel method, the alkoxysilane is represented by the above general formula (I)
By using a trifunctional alkoxysilane represented by or a polycondensate thereof and performing air drying or heat drying as a method for drying the gel, the porous body obtained is hardly cracked, and the drying step is simple and short. Time
An inexpensive porous silica material can be manufactured. The following examples are provided to further illustrate the present invention. These examples illustrate the present invention by way of example and do not limit the present invention. Example 1 In a 1- liter beaker, 132 g of methyltrimethoxysilane (reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 384 g of methanol (special-grade reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 108 g of a 3 mol / l aqueous ammonia solution were added. The molar ratio of methyltrimethoxysilane: methanol: aqueous ammonia solution is
1: 12: 6) and stirred at room temperature for 10 minutes. The obtained sol solution was poured into a glass container having an inner diameter of 200 mm and a depth of 50 mm, and allowed to stand in a sealed state for 24 hours to obtain a white wet gel body having a diameter of 194 mm and a thickness of 23 mm. Remove the lid and set at 60 ° C for 2
After drying for 4 hours, drying at 105 ° C. for 24 hours, a diameter of 188
mm, thickness 22 mm, density 0.11 g / cm 3 , porosity 95
%, And a white porous body having a thermal conductivity of 0.026 kcal / mh ° C. Example 2 In a 1-liter beaker, 178 g of methyltriethoxysilane (reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 368 g of ethanol (special-grade reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), 0.5 mol / l hydrochloric acid 1
08 g (in this case, methyltriethoxysilane:
The molar ratio of ethanol: hydrochloric acid is 1: 8: 6) and 1 at room temperature.
Stirred for 0 minutes. The obtained sol solution was poured into a glass container having an inner diameter of 200 mm and a depth of 50 mm, and was allowed to stand in a sealed state for 24 hours to obtain a white wet gel body having a diameter of 192 mm and a thickness of 24 mm. After taking off the lid and drying at 60 ° C. for 24 hours, drying at 105 ° C. for 24 hours, the diameter is 184 mm, the thickness is 23 mm, and the density is 0.
12g / cm 3 , porosity 94%, thermal conductivity 0.027kcal
A white porous body having a temperature of / mh ° C was obtained. Example 3 In a 1 l beaker, 102 g of a polycondensate of methyltrimethoxysilane (manufactured by Colcoat Co., Ltd., trade name: MTMSP-1, average degree of polymerization n = 4), methanol (special grade reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 480 g of a 9 mol / l aqueous ammonia solution (54 g) was taken (in this case, the molar ratio of polycondensate of methyltrimethoxysilane: methanol: aqueous ammonia solution was 1:60:12), and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. The obtained sol solution was poured into a glass container having an inner diameter of 200 mm and a depth of 50 mm, and was allowed to stand in a sealed state for 24 hours.
A white wet gel having a thickness of 23 mm and a thickness of 23 mm was obtained. Remove the lid 60
After drying at 105 ° C for 24 hours, drying at 105 ° C for 24 hours, a white porous material having a diameter of 180 mm, a thickness of 22 mm, a density of 0.12 g / cm 3 , a porosity of 94%, and a thermal conductivity of 0.027 kcal / mh ° C I got COMPARATIVE EXAMPLE 1 In Example 1, 152 g of tetramethoxysilane (a reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of methyltrimethoxysilane, and 108 g of a 0.1 mol / l aqueous ammonia solution was used instead of a 3 mol / l aqueous ammonia solution. (In this case, the molar ratio of tetramethoxysilane: methanol: aqueous ammonia solution is 1: 8: 6) in the same manner as in Example 1 to obtain a colorless transparent wet gel having a diameter of 190 mm and a thickness of 21 mm. Was. When the lid was taken off and the gel body was air-dried, a crack was formed in a few hours, and after several days, it was crushed and fragmented. Comparative Example 2 In Example 3, 118 g of a polycondensate of tetramethoxysilane (trade name: methyl silicate 51, average polymerization degree n = 4, manufactured by Colcoat Co., Ltd.) instead of the polycondensate of methyltrimethoxysilane 54 g of a 0.3 mol / l aqueous ammonia solution was used instead of the 9 mol / l aqueous ammonia solution (in this case, the molar ratio of the polycondensate of tetramethoxysilane: methanol: aqueous ammonia solution was 1: 60: 1).
A colorless transparent wet gel having a diameter of 188 mm and a thickness of 23 mm was obtained in the same manner as in Example 3 except for 2). When the lid was taken off and the gel body was air-dried, a crack was formed in a few hours, and after several days, it was crushed and fragmented. According to the method for producing a porous silica material by the sol-gel method according to the present invention, a predetermined trifunctional alkoxysilane or a polycondensate thereof is used as an alkoxysilane, and a method for drying a gel is used. Since air drying or heat drying is performed as described above, cracks are less likely to occur in the obtained porous body, and a large-sized porous body can be manufactured with simple equipment in a short time. The obtained porous body is lightweight, has low thermal conductivity, is excellent in water resistance or moisture resistance, and can be used for various uses such as a heat insulating material and a sound absorbing material.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−172830(JP,A) 特開 昭62−279840(JP,A) 特開 昭62−223029(JP,A) 特開 昭62−278106(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/12 C03B 8/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-172830 (JP, A) JP-A-62-279840 (JP, A) JP-A-62-223029 (JP, A) JP-A-62-278106 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 33/12 C03B 8/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】下記一般式(I)で示される3官能アルコ
キシシラン又は該3官能アルコキシシランの重縮合物を
加水分解してシリカゾルとし、該シリカゾルを静置して
ゲル化した後、風乾又は加熱乾燥により乾燥してシリカ
多孔質体を得ることを特徴とする、ゾル−ゲル法による
シリカ多孔質体の製造方法。 【化1】 (式中、R1 及びR2 はそれぞれ同種又は異種の炭素数
1〜5のアルキル基又はフェニル基を表し、nは1〜1
0の整数を表す。)
(57) [Claims 1] Trifunctional alcohol represented by the following general formula (I)
Xysilane or a polycondensate of the trifunctional alkoxysilane
Hydrolyze to silica sol, and leave the silica sol to stand
After gelation, dry by air drying or heat drying
A method for producing a porous silica material by a sol-gel method, comprising obtaining a porous material. Embedded image (Wherein, R 1 and R 2 each represent the same or different alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or phenyl group, and n represents 1 to 1
Represents an integer of 0. )
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