JP3478395B2 - Silica sol and silica powder - Google Patents

Silica sol and silica powder

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JP3478395B2
JP3478395B2 JP2002232466A JP2002232466A JP3478395B2 JP 3478395 B2 JP3478395 B2 JP 3478395B2 JP 2002232466 A JP2002232466 A JP 2002232466A JP 2002232466 A JP2002232466 A JP 2002232466A JP 3478395 B2 JP3478395 B2 JP 3478395B2
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silica
sio
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邦明 前島
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はシリカゾル及びシリカ粉
末に関し、詳しくはNaの少ないシリカゾルおよびその
シリカゾルから得られたシリカ粉末に関する。そのシリ
カゾルはセラミックスや触媒の分野の用途に有用であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silica sol and a silica powder, and more particularly to a silica sol low in Na and a silica powder obtained from the silica sol. The silica sol is useful for applications in the fields of ceramics and catalysts.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、珪酸ソーダ水溶液はシリカゾルの
原料としては最も安価なシリカ源であって、通常のシリ
カゾルはほとんど全て珪酸ソーダ水溶液を原料として製
造されており、Na+ がその性質上不可避的に存在して
いる。しかしながら、多くの場合、特にセラミックや触
媒の分野では、シリカゾル中のNa成分は物性の劣化を
もたらすことから、好ましくない。
2. Description of the Related Art Conventionally, an aqueous solution of sodium silicate is the cheapest silica source as a raw material for a silica sol, and almost all ordinary silica sols are produced from an aqueous solution of sodium silicate, and Na + is unavoidable in its nature. Exists in. However, in many cases, especially in the field of ceramics and catalysts, the Na component in the silica sol causes deterioration of the physical properties, which is not preferable.

【0003】シリカゾルを乾燥すると多孔質のシリカに
なり、この多孔質シリカはゾル中のシリカ粒子の粒径か
ら換算した比表面積とほとんど同じ比表面積を有してい
る。この多孔質シリカはNaが存在すると、500℃以
上の温度で結晶化、ガラス化し比表面積は1000℃近
くでは激減してゼロに近づく。多孔質シリカはNaの含
有量が多いほど低温で比表面積の低下が起こり、セラミ
ックスや触媒の分野に用いた場合、セラミックの収縮や
歪み、クラックの発生、触媒能の低下等が生じる。
When the silica sol is dried, it becomes porous silica, and this porous silica has a specific surface area which is almost the same as the specific surface area converted from the particle size of silica particles in the sol. In the presence of Na, this porous silica is crystallized and vitrified at a temperature of 500 ° C. or higher, and the specific surface area is drastically decreased near 1000 ° C. and approaches zero. As the content of Na in porous silica increases, the specific surface area decreases at low temperatures, and when used in the field of ceramics and catalysts, shrinkage and distortion of the ceramics, generation of cracks, deterioration of catalytic activity, and the like occur.

【0004】一方、アルカリで安定化したシリカゾル
は、SiO重量に対してNa2Oを1wt%含有して
おり、アルカリを除去した酸性のシリカゾルやアンモニ
アに置換したシリカゾルではNa2Oを0.1wt%含
有している。例えば、平均粒子径13nmのシリカゾル
を乾燥した多孔質シリカは約200m/gのBET比
表面積を有するが、1wt%のNa2Oが存在すると8
00℃のBET比表面積は1m/gになり、0.1w
t%のNa2Oが存在すると1000℃のBET比表面
積は1m/gになる。
On the other hand, the alkali-stabilized silica sol contains 1 wt% of Na 2 O with respect to the weight of SiO 2 , and the acidic silica sol from which alkali has been removed or the silica sol substituted with ammonia has a Na 2 O content of 0. Contains 1 wt%. For example, porous silica obtained by drying silica sol having an average particle diameter of 13 nm has a BET specific surface area of about 200 m 2 / g, but when 1 wt% of Na 2 O is present, 8
The BET specific surface area at 00 ° C. is 1 m 2 / g, 0.1 w
In the presence of t% Na 2 O, the BET specific surface area at 1000 ° C. becomes 1 m 2 / g.

【0005】したがって、セラミックスや触媒の分野で
は、Naの少ないシリカゾルを製造する試みが従来より
数多く行われてきた。基本的な方法としては、特公昭5
5−10535号公報に記載されているように、Naで
安定化したシリカゾルからイオン交換によりNaを除去
する方法がある。
Therefore, in the fields of ceramics and catalysts, many attempts have been made to produce silica sols containing less Na. The basic method is as follows:
As described in JP-A-5-10535, there is a method of removing Na from a silica sol stabilized with Na by ion exchange.

【0006】また、特開昭61−158810号公報の
様に、粒子の成長にアルカリイオンを使用する方法が挙
げられている。
Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-158810, a method of using alkali ions for grain growth is mentioned.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様なNaの少ないシリカゾルを製造する方法として、特
公昭55−10535号公報に記載されているように、
Naで安定化したシリカゾルからイオン交換によりNa
を除去する方法では、製造されたシリカゾルはSiO2
重量に対してNa2Oを0.1wt%以上含有してお
り、このようなシリカゾルは加熱焼成すると比表面積の
低下が著しく実用的ではない。
However, as a method for producing a silica sol containing a small amount of Na as described above, as described in JP-B-55-10535,
Na from silica sol stabilized with Na by ion exchange
In the method of removing the silica sol produced in SiO 2
It contains Na 2 O in an amount of 0.1 wt% or more based on the weight, and such a silica sol is not practical because the specific surface area remarkably decreases when heated and calcined.

【0008】シリカゾルのシリカ粒子径は一般に10〜
20nmであって、粒子の成長のためにはアルカリイオ
ンを必要とし、通常はNaOHが使用され、最終製品に
もコロイドの安定化剤としてNaOHが残存している。
粒子の成長工程でNaイオンの一部はシリカ粒子内部に
取り込まれる。取り込まれたNaはイオン交換などの処
理では除くことが不可能である。
The silica particle size of the silica sol is generally from 10 to 10.
It has a thickness of 20 nm and requires alkali ions for grain growth, and NaOH is usually used, and NaOH remains as a colloid stabilizer in the final product.
Part of Na ions is taken into the silica particles during the particle growth process. The incorporated Na cannot be removed by a treatment such as ion exchange.

【0009】また、特開昭61−158810号公報の
ように、シリカの粒子の成長にアルカリイオンとしてア
ンモニウムイオンを使用すればNaの含有量を少なくす
ることが出来るが、この場合には粒子径は5nm以下ま
でしか成長しない。そして、粒子径が5Nmのシリカゾ
ルはSiO2濃度10wt%までしか濃縮できず、市販
品のような20wt%以上のシリカゾルが得られない。
Further, as disclosed in JP-A-61-158810, the content of Na can be reduced by using ammonium ions as alkali ions for the growth of silica particles. Grows to less than 5 nm . Further, the silica sol having a particle diameter of 5 Nm can be concentrated only up to a SiO 2 concentration of 10 wt%, and a silica sol of 20 wt% or more like a commercial product cannot be obtained.

【0010】このように、珪酸ソーダを原料としてNa
の少ないシリカゾルを製造することは非常に難しいこと
から、特開昭60−127216号公報のように珪酸ソ
ーダ以外の原料に頼らなくてはならないのが現状であ
る。
Thus, using sodium silicate as a raw material, Na
Since it is very difficult to produce a silica sol having a low content, it is necessary to rely on raw materials other than sodium silicate as in JP-A-60-127216.

【0011】本発明は、この様な従来技術の欠点を改善
するためになされたものであり、Naの少ないシリカゾ
ルおよびシリカ粉末を提供することを目的とするもので
ある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object thereof is to provide a silica sol and a silica powder having a low content of Na.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明が提供しよ
うとするものは、珪酸ソーダ水溶液から得られた珪酸溶
液にテトラエタノールアンモニウム水酸化物またはモノ
メチルトリエタノールアンモニウム水酸化物を添加して
生成したシリカゾルであって、ゾル中のシリカ粒子の粒
子径が10〜20nmで、かつNa成分の含有量がSi
2に対しNa2Oとして0.011wt%以下で、Al
成分の含有量がSiO 2 に対しAl 2 3 として0.05
〜2wt%であることを特徴とするシリカゾルに係わ
る。
[Means for Solving the Problems] That is, what is intended to be provided by the present invention is to produce by adding tetraethanolammonium hydroxide or monomethyltriethanolammonium hydroxide to a silicic acid solution obtained from an aqueous sodium silicate solution. The silica sol has a particle size of silica particles in the sol of 10 to 20 nm and a Na component content of Si.
O 2 to 0.011Wt% below as Na 2 O, Al
The content of the component is 0.05 as Al 2 O 3 with respect to SiO 2.
It relates to a silica sol characterized in that the content is ˜2 wt% .

【0013】また、本発明は、珪酸ソーダ水溶液から得
られた珪酸溶液にテトラエタノールアンモニウム水酸化
物またはモノメチルトリエタノールアンモニウム水酸化
物を添加して生成したシリカ粒子の粒子径が10〜20
nmのシリカゾルを乾燥して得られたシリカ粉末であっ
て、Na成分の含有量がSiO2に対しNa2Oとして
0.011wt%以下で、Al成分の含有量がSiO 2
に対しAl 2 3 として0.05〜2wt%であることを
特徴とするシリカ粉末に係わる。
Further, according to the present invention, silica particles produced by adding tetraethanolammonium hydroxide or monomethyltriethanolammonium hydroxide to a silicic acid solution obtained from an aqueous sodium silicate solution have a particle size of 10 to 20.
The nm silica sol and a silica powder obtained by drying, the content of Na component is less than or equal 0.011Wt% to SiO 2 as Na 2 O, content of Al component SiO 2
That to a 0.05~2Wt% as Al 2 O 3
It relates to the characteristic silica powder.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
シリカゾルのシリカ粒子径は一般に10〜20nmであ
って、粒子の成長のためにはアルカリイオンを必要と
し、通常はNaOHが使用されており、LiやKのよう
なアルカリ金属でも良いが、LiやKを使用することは
通常は行われていない。しかしながら、本発明者らは、
粒子の成長工程でNaイオンの一部はシリカ粒子内部に
取り込まれるが、NaOHの代わりに第四級アンモニウ
ム水酸化物を使用すると、ナトリウム成分の含有量が極
めて少ない、実質的に含有しないシリカゾルが得られる
ことができることを見出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
The silica particle diameter of the silica sol is generally 10 to 20 nm , alkali ions are required for particle growth, and NaOH is usually used. Alkali metals such as Li and K may be used. The use of or K is not usually done. However, we have
In the particle growth step, some of the Na ions are taken into the silica particles, but when quaternary ammonium hydroxide is used instead of NaOH, a silica sol containing a very small amount of sodium component and containing substantially no silica component is obtained. It has been found that it can be obtained.

【0016】本発明のシリカゾルは、シリカゾル中のナ
トリウム成分がSiO2 に対しNa 2Oとして0.01
1wt%以下であり、アルカリ成分を実質的に含有しな
いシリカゾルである。
The silica sol of the present invention is a silica sol.
Thorium component is SiO2 Against Na 20.01 as O
It is 1 wt% or less and contains substantially no alkali component.
It is a silica sol.

【0017】また、本発明のシリカゾルを粉末化したと
き、次式(1)
When the silica sol of the present invention is pulverized, the following formula (1)

【0018】[0018]

【数3】 [Equation 3]

【0019】(式中、S1 はシリカゾルを150℃、3
時間乾燥した粉末及びS2 は乾燥粉末を1100℃、3
時間焼成した粉末のそれぞれのBET比表面積(m2
g)を表わす。但し、粉末は粒子径100〜500μm
の範囲のものである。)で示される比表面積変化率
(R)が50%以下、好ましくは40%以下であること
が望ましい。
(In the formula, S 1 is silica sol at 150 ° C., 3
The dried powder and S 2 are dried powder at 1100 ° C. for 3 hours.
Time calcined respective BET specific surface area of the powder (m 2 /
g). However, the powder has a particle size of 100 to 500 μm.
It is in the range of. It is desirable that the specific surface area change rate (R) represented by () is 50% or less, preferably 40% or less.

【0020】本発明のシリカゾルの濃度は、通常20〜
50wt%、好ましくは30〜40wt%である。ま
た、本発明のアルカリ成分が実質的に含有しないシリカ
ゾルは、耐熱性を付与するために、アルミナ成分がSi
2 に対しAl23 として多くとも2wt%、好まし
くは0.05〜1.0wt%含有するものが好ましい。
The concentration of the silica sol of the present invention is usually 20 to
It is 50 wt%, preferably 30-40 wt%. Further, in the silica sol of the present invention, which does not substantially contain the alkali component, the alumina component is Si in order to impart heat resistance.
It is preferable that the content of Al 2 O 3 is 2 wt% at most, preferably 0.05 to 1.0 wt% with respect to O 2 .

【0021】次に、本発明のシリカゾルの製造方法につ
いて説明する。本発明のシリカゾルを製造する始めの工
程は、希釈した珪酸ソーダ水溶液をイオン交換してNa
を除いた活性な珪酸溶液を得る工程であるが、工業的な
製造スケールでは、この工程ではNaは完全には抜けき
らず、SiO2 に対してNa2Oが0.04wt%程度
残存する。第四級アンモニウム水酸化物で粒子成長させ
たシリカゾルはイオン交換処理でこのNaの含有量を1
/3程度まで除去することが出来る。
Next, the method for producing the silica sol of the present invention will be described. The first step of producing the silica sol of the present invention is to ion-exchange the diluted aqueous sodium silicate solution to form Na.
The process is to obtain an active silicic acid solution except for the above. However, in an industrial manufacturing scale, Na cannot be completely removed in this process, and Na 2 O remains at about 0.04 wt% with respect to SiO 2 . Silica sol particles grown with quaternary ammonium hydroxide have an Na content of 1 after the ion exchange treatment.
It can be removed up to about / 3.

【0022】即ち、本発明は、シリカゾル製造工程に於
ける粒子成長工程で第四級アンモニウム水酸化物を使用
し、粒子成長後のシリカゾルからイオン交換によって第
四級アンモニウムイオンを除去する方法であり、Naや
その他のアルカリ金属の少ないシリカゾルを製造する方
法である。
That is, the present invention is a method of using a quaternary ammonium hydroxide in the particle growth step in the silica sol manufacturing step to remove the quaternary ammonium ions from the silica sol after particle growth by ion exchange. , A method of producing a silica sol containing little Na or other alkali metals.

【0023】本発明のシリカゾルの製造方法は、 珪酸ソーダ水溶液をイオン交換により脱Na+ して大
部分のNaを除いた活性な珪酸溶液を得る第1工程、 第1工程で得た活性珪酸溶液に第四級アンモニウム水
酸化物を添加しアルカリ性とした後、加熱熟成してコロ
イド状珪酸を形成する第2工程、 次いで該コロイド液を再びイオン交換により脱カチオ
ン処理を施し、必要に応じて限外瀘過により固形分の濃
縮を行い、あるいはNH3 成分を添加する第3工程 の各工程よりなる。
The method for producing a silica sol of the present invention comprises a first step for obtaining an active silicic acid solution from which most sodium is removed by removing Na + from an aqueous sodium silicate solution by ion exchange, and the active silicic acid solution obtained in the first step. In the second step of adding quaternary ammonium hydroxide to make the mixture alkaline and then aging it by heat to form colloidal silicic acid. Then, the colloidal solution is again subjected to decationization treatment by ion exchange and, if necessary, subjected to a definite treatment. The solid content is concentrated by external filtration, or the third step of adding the NH 3 component is included.

【0024】この方法によって製造されたシリカゾル
は、SiO2 に対してNa2Oが0.011wt%以下
で、実質的に含有しないことを特徴とする。
The silica sol produced by this method is characterized in that it contains 0.012 wt% or less of Na 2 O with respect to SiO 2 , and does not substantially contain Na 2 .

【0025】第1工程で得られた活性珪酸にAl塩を添
加して第2工程及び第3工程を行うと得られるシリカの
耐熱性を向上させることができる。また、第2工程で得
られたコロイド状の活性珪酸にAl塩を添加して第3工
程を行うことによってもシリカの耐熱性を向上させるこ
とができる。Al塩にアルミン酸ソーダを使用するとこ
れに基因したNaが入るため、Alを添加する方法によ
って製造したシリカゾルではSiO2 に対してNa2
が0.05wt%以下である。即ち、Al塩を添加する
方法によって製造したシリカゾルは、SiO2 に対して
Na2Oが0.05wt%以下含有し、かつAl23
が0.05wt%以上で多くとも2wt%含有する。以
上の方法によって製造したシリカゾルの乾燥粉末は、1
50℃、3時間乾燥したものは100m2 /g以上の比
表面積を有し、かつ1100℃での比表面積変化率
(R)が50%以下であることが特徴である。
By adding an Al salt to the activated silicic acid obtained in the first step and performing the second step and the third step, the heat resistance of the silica obtained can be improved. The heat resistance of silica can also be improved by adding an Al salt to the colloidal activated silicic acid obtained in the second step and performing the third step. When sodium aluminate is used as the Al salt, Na resulting from this enters, so in the silica sol produced by the method of adding Al, Na 2 O is added to SiO 2 .
Is 0.05 wt% or less. That is, the silica sol produced by the method of adding an Al salt contains Na 2 O in an amount of 0.05 wt% or less with respect to SiO 2 , and has a composition of Al 2 O 3
Is 0.05 wt% or more and at most 2 wt%. The dry powder of silica sol produced by the above method is 1
The product dried at 50 ° C. for 3 hours is characterized by having a specific surface area of 100 m 2 / g or more and a specific surface area change rate (R) at 1100 ° C. of 50% or less.

【0026】原料の珪酸ソーダには、特に限定はなく市
販品のいずれでもよいが、通常は3号珪酸ソーダを用い
ることができる。第1工程では、珪酸ソーダ水溶液をイ
オン交換により脱Na+ して大部分のNaを除去する
が、イオン交換は、通常、H+ 型にしたカチオン交換樹
脂を充填したカラム中に希釈した珪酸ソーダ水溶液を通
過させることにより行なう。
The raw material sodium silicate is not particularly limited, and any commercially available product may be used, but normally, No. 3 sodium silicate can be used. In the first step, most of Na is removed by removing Na + from the aqueous solution of sodium silicate by ion exchange, but ion exchange is usually performed by diluting sodium silicate in a column packed with H + type cation exchange resin. This is done by passing an aqueous solution.

【0027】第2工程では、第1工程で得た珪酸溶液に
第四級アンモニウム水酸化物を添加しアルカリ性とした
後、加熱熟成してコロイド状珪酸を形成する。第四級ア
ンモニウム水酸化物にはごく一般的な工業薬品を用いる
ことができ、例えばテトラエタノールアンモニウム水酸
化物、モノメチルトリエタノールアンモニウム水酸化物
等を使用することができる。
In the second step, a quaternary ammonium hydroxide is added to the silicic acid solution obtained in the first step to make it alkaline, and then it is heat-aged to form colloidal silicic acid. As the quaternary ammonium hydroxide, very general industrial chemicals can be used, for example, tetraethanolammonium hydroxide, monomethyltriethanolammonium hydroxide and the like can be used.

【0028】第1工程,第2工程の後に添加するAl塩
としてはアルミン酸ソーダ溶液、塩化アルミニウムなど
が工業薬品グレードで使用できるが、周知のようにシリ
カのゲルの発生を防止するために希薄水溶液の形で添加
する方がよい。塩化アルミニウムを添加する時期は第1
工程の後がよく、アルミン酸ソーダ溶液の添加時期は第
1工程または第2工程の後がよい。Al塩の添加量はS
iO2 に対してAl23 が0.05wt%以上がよ
く、0.05wt%未満では顕著な耐熱性の向上がみら
れない。
As the Al salt added after the first step and the second step, sodium aluminate solution, aluminum chloride and the like can be used in industrial chemical grade, but as is well known, it is dilute to prevent the formation of silica gel. It is better to add it in the form of an aqueous solution. First time to add aluminum chloride
After the step, the sodium aluminate solution may be added after the first step or the second step. The amount of Al salt added is S
Al 2 O 3 is preferably 0.05 wt% or more with respect to iO 2, and if it is less than 0.05 wt%, no remarkable improvement in heat resistance is observed.

【0029】第3工程では第四級アンモニウムとNaの
除去のためカチオン交換を行う。カチオン交換は如何な
る方法でも良いが、H+ 型にしたカチオン交換樹脂を充
填したカラム中にシリカゾルを通過させる方法が一般的
である。カチオン交換樹脂はポリスチレン−DVB共重
合体のスルホン基型強酸性樹脂が一般的に用いられる
が、特にこれらに限定するものではない。不純物のアニ
オンを除去するために、OH- 型にしたアニオン交換樹
脂によってアニオン交換を行っても良く、アニオン交換
後に再度カチオン交換を行ってもよい。
In the third step, cation exchange is performed to remove quaternary ammonium and Na. Although any method may be used for the cation exchange, a method in which silica sol is passed through a column packed with an H + -type cation exchange resin is general. As the cation exchange resin, a sulfonic acid group-type strongly acidic resin of polystyrene-DVB copolymer is generally used, but the cation exchange resin is not particularly limited thereto. In order to remove the anion as an impurity, the anion exchange resin may be an OH - type anion exchange resin, or the anion exchange may be performed again after the anion exchange.

【0030】カチオンを除去したシリカゾルは限外ロ過
法などの常法によって目的濃度まで濃縮する。得られる
シリカゾルはPH2〜5の酸性であって、用途目的によ
ってはこのままでもよく、アルカリ性が好ましい場合に
はアンモニア、アミン、4級アンモニウムなどの揮発性
のアルカリ剤を添加すればよい。
The silica sol from which cations have been removed is concentrated to a desired concentration by a conventional method such as the ultrafiltration method. The silica sol obtained is acidic with a pH of 2 to 5, and may be left as it is depending on the purpose of use. If alkaline is preferable, a volatile alkaline agent such as ammonia, amine, or quaternary ammonium may be added.

【0031】[0031]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0032】実施例1および比較例1 市販の3号珪酸ソーダ(SiO2 =29.0wt%、N
2O=9.5wt%)を水で希釈してSiO2 =4.
0wt%の希釈珪酸ソーダを調製した。あらかじめ希硫
酸でH+ 型にしたカチオン交換樹脂を充填したカラム中
に希釈珪酸ソーダを通して、SiO2 =3.3wt%の
活性珪酸液を回収した。交換樹脂はポリスチレン−DV
B共重合体のスルホン基型強酸性樹脂を使用した。この
活性珪酸液1.12kgに、撹拌下モノメチルトリエタ
ノールアンモニウム水酸化物の20wt%水溶液を12
0g添加しPH9.0とし、100℃に加熱して15分
間保持した。液温を100℃に保持したまま活性珪酸液
を22g/分で9.0kg添加した。放冷後このシリカ
ゾルは限外ロ過によりSiO2 =30wt%に濃縮し、
分析と比表面積の測定を行った。シリカゾルの組成、B
ET比表面積を表1に比較例1として示す。
Example 1 and Comparative Example 1 Commercially available No. 3 sodium silicate (SiO 2 = 29.0 wt%, N
a 2 O = 9.5 wt%) and diluted with water to obtain SiO 2 = 4.
0 wt% diluted sodium silicate was prepared. An active silicic acid solution with SiO 2 = 3.3 wt% was recovered by passing diluted sodium silicate through a column packed with a cation exchange resin which was previously made into H + type with dilute sulfuric acid. Exchange resin is polystyrene-DV
A sulfonic acid group-type strongly acidic resin of B copolymer was used. To 1.12 kg of this activated silicic acid solution, a 20 wt% aqueous solution of monomethyltriethanolammonium hydroxide was added with stirring to 12
0 g was added to adjust the pH to 9.0, and the mixture was heated to 100 ° C. and kept for 15 minutes. While maintaining the liquid temperature at 100 ° C., 9.0 kg of active silicic acid liquid was added at 22 g / min. After cooling, this silica sol was concentrated to SiO 2 = 30 wt% by ultrafiltration,
Analysis and measurement of specific surface area were performed. Composition of silica sol, B
The ET specific surface area is shown in Table 1 as Comparative Example 1.

【0033】上記と同じ操作でモノメチルトリエタノー
ルアンモニウム水酸化物で安定化したシリカゾルを作成
し、H+ 型のカチオン交換樹脂(ポリスチレン−DVB
共重合体のスルホン基型強酸性樹脂)を充填したカラム
中にシリカゾルを通してカチオンを除去し、限外ロ過に
よりSiO2 =31wt%に濃縮後、28wt%アンモ
ニア水を添加してPHを9.4とした。これを正確にS
iO2 =30wt%に調整し、分析と比表面積の測定を
行った。シリカゾルの組成、BET比表面積を表1に実
施例1として示す。
A silica sol stabilized with monomethyltriethanolammonium hydroxide was prepared by the same procedure as above, and an H + type cation exchange resin (polystyrene-DVB) was prepared.
Cations are removed by passing silica sol through a column filled with a copolymer sulfonic acid group-type strongly acidic resin), concentrated by SiO 2 = 31 wt% by ultrafiltration, and 28 wt% ammonia water is added to adjust pH to 9. It was set to 4. This is exactly S
After adjusting to iO 2 = 30 wt%, analysis and measurement of specific surface area were performed. The composition of the silica sol and the BET specific surface area are shown in Table 1 as Example 1.

【0034】参考例1および比較例2 市販の3号珪酸ソーダ(SiO2 =29.0wt%、N
2O=9.5wt%)を水で希釈してSiO2 =4.
0wt%の希釈珪酸ソーダを調製した。あらかじめ希硫
酸でH+ 型にしたカチオン交換樹脂を充填したカラム中
に希釈珪酸ソーダを通して、SiO2 =3.3wt%の
活性珪酸液を回収した。交換樹脂はポリスチレン−DV
B共重合体のスルホン基型強酸性樹脂を使用した。この
活性珪酸液1.12kgに撹拌下モノメチルトリエタノ
ールアンモニウム水酸化物の20wt%水溶液を120
g添加してPH9.0とし、100℃に加熱して15分
間保持した。液温を100℃に保持したまま活性珪酸液
を22g/分で9.0kg添加した。活性珪酸液の添加
後、アルミン酸ソーダ水溶液(Al23 =20wt
%、Na2O=19wt%)9.5gを水160gで希
釈して添加した。放冷後、このシリカゾルは限外ロ過に
よりSiO2 =30wt%に濃縮し、分析とBET比表
面積の測定を行った。シリカゾルの組成、BET比表面
積を表1に比較例2として示す。
Reference Example 1 and Comparative Example 2 Commercially available No. 3 sodium silicate (SiO 2 = 29.0 wt%, N
a 2 O = 9.5 wt%) and diluted with water to obtain SiO 2 = 4.
0 wt% diluted sodium silicate was prepared. An active silicic acid solution with SiO 2 = 3.3 wt% was recovered by passing diluted sodium silicate through a column packed with a cation exchange resin which was previously made into H + type with dilute sulfuric acid. Exchange resin is polystyrene-DV
A sulfonic acid group-type strongly acidic resin of B copolymer was used. 120 wt% aqueous solution of monomethyltriethanolammonium hydroxide was added to 1.12 kg of this activated silicic acid solution with stirring.
After adding g to pH 9.0, the mixture was heated to 100 ° C. and kept for 15 minutes. While maintaining the liquid temperature at 100 ° C., 9.0 kg of active silicic acid liquid was added at 22 g / min. After adding the active silicic acid solution, a sodium aluminate aqueous solution (Al 2 O 3 = 20 wt
%, Na 2 O = 19 wt%) was diluted with 160 g of water and added. After cooling, this silica sol was concentrated to SiO 2 = 30 wt% by ultrafiltration, and analyzed and BET specific surface area was measured. The composition of the silica sol and the BET specific surface area are shown in Table 1 as Comparative Example 2.

【0035】上記と同じ操作でAlを添加したモノメチ
ルトリエタノールアンモニウム水酸化物で安定化シリカ
ゾルを作成し、H+ 型のカチオン交換樹脂(ポリスチレ
ン−DVB共重合体のスルホン基型強酸性樹脂)を充填
したカラム中にシリカゾルを通してカチオンを除去し、
限外ロ過によりSiO2 =31wt%に濃縮後、28w
t%アンモニア水を添加してPHを9.4とした。これ
を正確にSiO2 =30wt%に調整し、分析と比表面
積の測定を行った。シリカゾルの組成、BET比表面積
を表1に参考例1として示す。
By the same operation as above, a stabilized silica sol was prepared from Al-added monomethyltriethanolammonium hydroxide, and an H + type cation exchange resin (polystyrene-DVB copolymer sulfonic acid group-type strongly acidic resin) was prepared. Remove the cations by passing the silica sol through the packed column,
28w after concentrated to SiO 2 = 31wt% by ultrafiltration
The pH was adjusted to 9.4 by adding t% aqueous ammonia. This was accurately adjusted to SiO 2 = 30 wt%, and analyzed and measured for the specific surface area. The composition of the silica sol and the BET specific surface area are shown in Table 1 as Reference Example 1.

【0036】比較例3 モノメチルトリエタノールアンモニウム水酸化物の代わ
りに10wt%NaOH水溶液を使用した以外は実施例
1と同様にして、Naで安定化したSiO2 =30wt
%のシリカゾルを作成した。シリカゾルの組成、BET
比表面積を表1に比較例3として示す。
Comparative Example 3 Na-stabilized SiO 2 = 30 wt in the same manner as in Example 1 except that 10 wt% NaOH aqueous solution was used instead of monomethyltriethanolammonium hydroxide.
% Silica sol was prepared. Composition of silica sol, BET
The specific surface area is shown in Table 1 as Comparative Example 3.

【0037】比較例4 比較例3と同じ操作でNaで安定化したシリカゾルを作
成し、H+ 型のカチオン交換樹脂を充填したカラム中に
シリカゾルを通してカチオンを除去し、限外ロ過により
SiO2 =30wt%に濃縮後、分析とBET比表面積
の測定を行った。シリカゾルの組成、BET比表面積を
表1に比較例4として示す。
[0037] Comparative Example 4 to create a stabilized silica sol with Na in the same procedure as Comparative Example 3, the cations through silica sol was removed in a column filled with H + type cation exchange resin, SiO 2 by excessive ultrafiltration After concentration to 30 wt%, analysis and BET specific surface area measurement were performed. The composition of the silica sol and the BET specific surface area are shown in Table 1 as Comparative Example 4.

【0038】実施例2 市販の3号珪酸ソーダ(SiO2 =29.0wt%、N
2O=9.5wt%)を水で希釈してSiO2 =4.
0wt%の希釈珪酸ソーダを調製した。あらかじめ希硫
酸でH+ 型にしたカチオン交換樹脂を充填したカラム中
に希釈珪酸ソーダを通して、SiO2 =3.3wt%の
活性珪酸液を回収した。交換樹脂はポリスチレン−DV
B共重合体のスルホン基型強酸性樹脂を使用した。1.
3gのAlCl3 ・6H2 Oを水100gに溶解し、活
性珪酸液10.12kgに撹拌下添加した。このAlを
添加した活性珪酸液1.12kgに撹拌下モノメチルト
リエタノールアンモニウム水酸化物の20wt%水溶液
を120g添加しPH9.0とし、100℃に加熱して
15分間保持した。液温を100℃に保持したままAl
を添加した活性珪酸液を22g/分で9.0kg添加し
た。放冷後H+ 型のカチオン交換樹脂(ポリスチレン−
DVB共重合体のスルホン基型強酸性樹脂)を充填した
カラム中にシリカゾルを通してカチオンを除去し、28
%アンモニア水を添加してpHを9.4とし、限外ロ過
によりSiO2 =30wt%に濃縮後、このシリカゾル
の分析とBET比表面積の測定を行った。シリカゾルの
組成、BET比表面積を表1に実施例2として示す。
Example 2 Commercially available No. 3 sodium silicate (SiO 2 = 29.0 wt%, N
a 2 O = 9.5 wt%) and diluted with water to obtain SiO 2 = 4.
0 wt% diluted sodium silicate was prepared. An active silicic acid solution with SiO 2 = 3.3 wt% was recovered by passing diluted sodium silicate through a column packed with a cation exchange resin which was previously made into H + type with dilute sulfuric acid. Exchange resin is polystyrene-DV
A sulfonic acid group-type strongly acidic resin of B copolymer was used. 1.
3 g of AlCl 3 .6H 2 O was dissolved in 100 g of water and added to 10.12 kg of active silicic acid solution with stirring. 120 g of a 20 wt% aqueous solution of monomethyltriethanolammonium hydroxide was added to 1.12 kg of the activated silicic acid solution containing Al to PH 9.0, and the mixture was heated to 100 ° C. and kept for 15 minutes. Al keeping the liquid temperature at 100 ° C
The activated silicic acid solution added with was added at 9.0 g at 22 g / min. After cooling, H + type cation exchange resin (polystyrene-
The cation was removed by passing silica sol through a column packed with a sulfonic group-type strongly acidic resin of DVB copolymer,
% Ammonia water was added to adjust the pH to 9.4, and the silica sol was concentrated to SiO 2 = 30 wt% by ultrafiltration, and the silica sol was analyzed and the BET specific surface area was measured. The composition of the silica sol and the BET specific surface area are shown in Table 1 as Example 2.

【0039】実施例3 実施例2と同じ操作でモノメチルトリエタノールアンモ
ニウム水酸化物で安定化したシリカゾルを作成し、放冷
後H+ 型のカチオン交換樹脂を充填したカラム中にシリ
カゾルを通してカチオンを除去し、アンモニアは添加せ
ずに限外ロ過によりSiO2 =30wt%に濃縮し酸性
のシリカゾルを得た。このシリカゾルの分析とBET比
表面積の測定を行った。シリカゾルの組成、BET比表
面積を表1に実施例3として示す。
Example 3 A silica sol stabilized with monomethyltriethanolammonium hydroxide was prepared by the same procedure as in Example 2, and after cooling, the cation was removed by passing the silica sol through a column filled with an H + type cation exchange resin. Then, without adding ammonia, it was concentrated to SiO 2 = 30 wt% by ultrafiltration to obtain an acidic silica sol. The silica sol was analyzed and the BET specific surface area was measured. The composition of the silica sol and the BET specific surface area are shown in Table 1 as Example 3.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】(注) (1)BET比表面積の測定は、シリカゾルを150℃
で乾燥し乳鉢で粉砕したもの、及び電気炉中で所定温度
で3時間加熱した後、同じく粉砕したもの(いずれも粒
子径100〜500μmの範囲にあるもの)につき、フ
ローソープ2300型(島津製作所社製)を用いて測定
した。測定前の脱気条件は150℃、3時間である。 (2)%はwt%を示す。(3)粒径の「Nm」はnm(ナノメートル)を示す。
(Note) (1) BET specific surface area is measured by using silica sol at 150 ° C.
Flow Soap Model 2300 (Shimadzu Corporation) for those dried in a mortar and pulverized in a mortar, and those pulverized in an electric furnace at a predetermined temperature for 3 hours and pulverized (Manufactured by the company). The degassing condition before measurement is 150 ° C. for 3 hours. (2)% indicates wt%. (3) "Nm" of the particle size indicates nm (nanometer).

【0042】表1において、比較例1のNa2O成分の
含有量0.027wt%は初めのイオン交換で珪酸ソー
ダから抜けきらなかったNa2Oである。実施例1のよ
うに第四級アンモニウム水酸化物を使用して粒子成長工
程を行ったものは、2回目のイオン交換時にもNaが除
去され、Na2O成分の含有量は0.0079wt%に
なる。
In Table 1, the content of Na 2 O component of Comparative Example 1 of 0.027 wt% is Na 2 O which could not be completely removed from the sodium silicate by the first ion exchange. In the case where the particle growth step was performed using the quaternary ammonium hydroxide as in Example 1, Na was removed during the second ion exchange, and the content of Na 2 O component was 0.0079 wt%. become.

【0043】比較例4のようにNaを使用して粒子成長
工程を行ったものは、Naを大量に使用しているので、
当然2回目のイオン交換後にもNa2O成分の含有量は
0.092wt%になる。
The comparative example 4 in which the particle growth process is performed using Na uses a large amount of Na,
Naturally, the content of Na 2 O component becomes 0.092 wt% even after the second ion exchange.

【0044】参考例1と比較例2には、アルミン酸ソー
ダの添加によるAl成分の導入の耐熱性の向上が示され
ている。ただし、比較例2は2回目のイオン交換を行な
っていないためアルミン酸ソーダに基因するNaの存在
により、耐熱性は低い。実施例2と実施例3はAl源に
塩化アルミニウムを使用した例で、極めて高い耐熱性が
得られている。
Reference Example 1 and Comparative Example 2 show that the addition of sodium aluminate improves the heat resistance of the introduction of the Al component. However, in Comparative Example 2, since the second ion exchange was not performed, the heat resistance was low due to the presence of Na due to sodium aluminate. Examples 2 and 3 are examples in which aluminum chloride is used as the Al source, and extremely high heat resistance is obtained.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明のシリカゾル
は、ナトリウム成分がSiO2 に対しNa2Oとして
0.011wt%以下の実質的に含有しないために、1
50℃および1100℃で処理した焼成粉末の比表面積
変化率(R)が50%以下となり、セラミックや触媒な
どの分野に用いるシリカゾルとしての性能を一段と向上
させることが可能になる。
As described above, since the silica sol of the present invention does not substantially contain 0.011 wt% or less of Na 2 O as Na 2 O with respect to SiO 2.
The specific surface area change rate (R) of the calcined powder treated at 50 ° C. and 1100 ° C. is 50% or less, which makes it possible to further improve the performance as a silica sol used in fields such as ceramics and catalysts.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−123807(JP,A) 特開 昭62−3011(JP,A) 特開 平1−294515(JP,A) 特開 平1−317115(JP,A) 特開 平4−65314(JP,A) 特公 昭30−3527(JP,B1) 欧州特許出願公開464289(EP,A 1) 米国特許2680721(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/00 - 39/54 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-123807 (JP, A) JP-A-62-3011 (JP, A) JP-A-1-294515 (JP, A) JP-A-1-317115 (JP , A) JP-A-4-65314 (JP, A) Japanese Patent Publication No. 30-3527 (JP, B1) European Patent Application Publication 464289 (EP, A 1) US Patent 2680721 (US, A) (58) Research Fields (Int.Cl. 7 , DB name) C01B 33/00-39/54

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 珪酸ソーダ水溶液から得られた珪酸溶液
にテトラエタノールアンモニウム水酸化物またはモノメ
チルトリエタノールアンモニウム水酸化物を添加して生
成したシリカゾルであって、ゾル中のシリカ粒子の粒子
径が10〜20nmで、かつNa成分の含有量がSiO
2に対しNa2Oとして0.011wt%以下で、Al成
分の含有量がSiO 2 に対しAl 2 3 として0.05〜
2wt%であることを特徴とするシリカゾル。
1. A silica sol produced by adding tetraethanolammonium hydroxide or monomethyltriethanolammonium hydroxide to a silicic acid solution obtained from an aqueous solution of sodium silicate, wherein the silica particles in the sol have a particle size of 10 ~ 20 nm , and the content of Na component is SiO
2 to 0.011Wt% below as Na 2 O, Al formed
The content of the component is 0.05 to Al 2 O 3 with respect to SiO 2.
Silica sol characterized by being 2 wt% .
【請求項2】 珪酸ソーダ水溶液から得られた珪酸溶液
にテトラエタノールアンモニウム水酸化物またはモノメ
チルトリエタノールアンモニウム水酸化物を添加して生
成したシリカ粒子の粒子径が10〜20nmのシリカゾ
ルを乾燥して得られたシリカ粉末であって、Na成分の
含有量がSiO2に対しNa2Oとして0.011wt%
以下で、Al成分の含有量がSiO 2 に対しAl 2 3
して0.05〜2wt%であることを特徴とするシリカ
粉末。
2. A silica sol having a silica particle size of 10 to 20 nm produced by adding tetraethanolammonium hydroxide or monomethyltriethanolammonium hydroxide to a silicic acid solution obtained from an aqueous sodium silicate solution is dried. The silica powder obtained as described above, wherein the content of Na component is 0.011 wt% as Na 2 O based on SiO 2.
In the following, the content of Al component and Al 2 O 3 to SiO 2
The silica powder is characterized by being 0.05 to 2 wt% .
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