JP3488836B2 - 多孔質シリカ・ゴム複合材及びその製造方法 - Google Patents
多孔質シリカ・ゴム複合材及びその製造方法Info
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- JP3488836B2 JP3488836B2 JP03022699A JP3022699A JP3488836B2 JP 3488836 B2 JP3488836 B2 JP 3488836B2 JP 03022699 A JP03022699 A JP 03022699A JP 3022699 A JP3022699 A JP 3022699A JP 3488836 B2 JP3488836 B2 JP 3488836B2
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- porous silica
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、断熱材として使
用可能な、多孔質シリカ・ゴム複合材とその製造方法に
関する。
用可能な、多孔質シリカ・ゴム複合材とその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プラスチックフォームは断熱・保
冷材や吸音材、緩衝材などとして、主に室温付近以下の
温度域で幅広く使用されている。プラスチックフォーム
は無機系の多孔質体に比較して、柔軟性が高い、軽量で
ある、加工性がよい、粉塵が出ない、衝撃に強い等の利
点を持つ。しかし、プラスチックフォームが独立気泡構
造の場合には、気泡中に低熱伝導率の気体を満たすこと
で全体としての熱伝導率を小さくすることができるが、
この場合使用される気体は特定フロンや代替フロンが多
く、使用が規制されているか、今後規制される可能性の
高いものである。また、これらの気体は、長期的にはフ
ォームの膜を浸透して拡散するために、熱伝導率の経時
劣化が避けられないという問題もある。一方、プラスチ
ックフォームが連続気泡構造の場合には、気体は空気で
あるため、このような問題は起こらないが、発泡によっ
て形成された空孔は数μｍ〜数ｍｍと大きく、空気の流
通に伴って熱の移動が起こり、フォーム全体としての熱
伝導率が大きくなるという難点がある。
冷材や吸音材、緩衝材などとして、主に室温付近以下の
温度域で幅広く使用されている。プラスチックフォーム
は無機系の多孔質体に比較して、柔軟性が高い、軽量で
ある、加工性がよい、粉塵が出ない、衝撃に強い等の利
点を持つ。しかし、プラスチックフォームが独立気泡構
造の場合には、気泡中に低熱伝導率の気体を満たすこと
で全体としての熱伝導率を小さくすることができるが、
この場合使用される気体は特定フロンや代替フロンが多
く、使用が規制されているか、今後規制される可能性の
高いものである。また、これらの気体は、長期的にはフ
ォームの膜を浸透して拡散するために、熱伝導率の経時
劣化が避けられないという問題もある。一方、プラスチ
ックフォームが連続気泡構造の場合には、気体は空気で
あるため、このような問題は起こらないが、発泡によっ
て形成された空孔は数μｍ〜数ｍｍと大きく、空気の流
通に伴って熱の移動が起こり、フォーム全体としての熱
伝導率が大きくなるという難点がある。
【０００３】これに対して、近年新しいタイプの断熱材
としてエアロゲルと呼ばれる材料が開発されている。エ
アロゲルは、金属のアルコキシドやハロゲン化物、ある
いは有機化合物を加水分解、重合などの方法でゲル化さ
せてアルコゲルを生成させ、このアルコゲル中の有機相
をアルコールや炭酸ガスなどの溶媒に置換して、溶媒を
超臨界状態にして抜き去ることによって得られる物質
で、微細な粒子の集合体を骨格とする多孔質体である。
エアロゲルの製造方法は、1930年代のはじめにＳ．Ｓ．
キスラーによってはじめてネイチャー誌上に報告され
た。キスラーは珪酸ナトリウム水溶液に塩酸を加えてゲ
ル化させ、これを水とアルコールで洗浄し、アルコール
を超臨界状態にして抜き去る方法でエアロゲルを製造し
た。この方法は製造に数週間かかったが、1960年代のは
じめにＳ．Ｊ．テシュネらによってテトラメトキシシラ
ンを加水分解し、アルコゲルを作製する方法が報告され
製造時間は大幅に短縮された。その後Ａ．Ｊ．ハントら
によって有毒なテトラメトキシシランに変わってテトラ
エトキシシランを使用する方法と、超臨界乾燥時に爆発
性のあるアルコールに変わって炭酸ガスを使用する方法
が報告されている。このエアロゲルはプラスチックフォ
ーム並の熱伝導率、軽量である、不燃性、粉塵が発生し
ない、透光性があるなどの特徴を有する新しい断熱材と
して知られている。
としてエアロゲルと呼ばれる材料が開発されている。エ
アロゲルは、金属のアルコキシドやハロゲン化物、ある
いは有機化合物を加水分解、重合などの方法でゲル化さ
せてアルコゲルを生成させ、このアルコゲル中の有機相
をアルコールや炭酸ガスなどの溶媒に置換して、溶媒を
超臨界状態にして抜き去ることによって得られる物質
で、微細な粒子の集合体を骨格とする多孔質体である。
エアロゲルの製造方法は、1930年代のはじめにＳ．Ｓ．
キスラーによってはじめてネイチャー誌上に報告され
た。キスラーは珪酸ナトリウム水溶液に塩酸を加えてゲ
ル化させ、これを水とアルコールで洗浄し、アルコール
を超臨界状態にして抜き去る方法でエアロゲルを製造し
た。この方法は製造に数週間かかったが、1960年代のは
じめにＳ．Ｊ．テシュネらによってテトラメトキシシラ
ンを加水分解し、アルコゲルを作製する方法が報告され
製造時間は大幅に短縮された。その後Ａ．Ｊ．ハントら
によって有毒なテトラメトキシシランに変わってテトラ
エトキシシランを使用する方法と、超臨界乾燥時に爆発
性のあるアルコールに変わって炭酸ガスを使用する方法
が報告されている。このエアロゲルはプラスチックフォ
ーム並の熱伝導率、軽量である、不燃性、粉塵が発生し
ない、透光性があるなどの特徴を有する新しい断熱材と
して知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エアロ
ゲルは脆くて加工性が悪く、製造コストが高いなどの問
題点があり、広く実用に供されてはいない。エアロゲル
が脆い理由としては、空隙率が90%以上と高く固体分が
少ないこと、エアロゲルの骨格を形成する-O-Si-O-の結
合が非晶質で比較的弱いこと、-O-Si-O-結合が三次元立
体構造をとるため格子間の拘束が強く柔軟性が低いこと
などが挙げられる。
ゲルは脆くて加工性が悪く、製造コストが高いなどの問
題点があり、広く実用に供されてはいない。エアロゲル
が脆い理由としては、空隙率が90%以上と高く固体分が
少ないこと、エアロゲルの骨格を形成する-O-Si-O-の結
合が非晶質で比較的弱いこと、-O-Si-O-結合が三次元立
体構造をとるため格子間の拘束が強く柔軟性が低いこと
などが挙げられる。
【０００５】本発明は上記の状況に鑑みてなされたもの
であり、断熱効果が高いことは勿論のこと、機械的特性
にも優れた多孔質シリカ・ゴム複合材を提供することを
目的とする。
であり、断熱効果が高いことは勿論のこと、機械的特性
にも優れた多孔質シリカ・ゴム複合材を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、珪素のアルコキシド又はその誘導体
と、エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチレン−ブタジ
エン−スチレンブロック共重合体、カルボキシル化ニト
リルゴム、カルボキシル化ポリブタジエン、アクリルゴ
ム及びそれらの誘導体から選択される反応性有機官能基
を持つゴムとのゲル化物を乾燥させて得られることを特
徴とする多孔質シリカ・ゴム複合材を提供する。また、
本発明は、珪素のアルコキシド又はその誘導体と、有機
溶媒に溶解した、エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、カルボ
キシル化ニトリルゴム、カルボキシル化ポリブタジエ
ン、アクリルゴム及びそれらの誘導体から選択される反
応性有機官能基を持つゴムとをゲル化させ、乾燥させる
ことを特徴とする多孔質シリカ・ゴム複合材の製造方法
を提供する。
めに、本発明は、珪素のアルコキシド又はその誘導体
と、エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチレン−ブタジ
エン−スチレンブロック共重合体、カルボキシル化ニト
リルゴム、カルボキシル化ポリブタジエン、アクリルゴ
ム及びそれらの誘導体から選択される反応性有機官能基
を持つゴムとのゲル化物を乾燥させて得られることを特
徴とする多孔質シリカ・ゴム複合材を提供する。また、
本発明は、珪素のアルコキシド又はその誘導体と、有機
溶媒に溶解した、エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、カルボ
キシル化ニトリルゴム、カルボキシル化ポリブタジエ
ン、アクリルゴム及びそれらの誘導体から選択される反
応性有機官能基を持つゴムとをゲル化させ、乾燥させる
ことを特徴とする多孔質シリカ・ゴム複合材の製造方法
を提供する。
【０００７】上記多孔質シリカ・ゴム複合材は、シリカ
の骨格中に柔軟性のある変成ゴムが複合されたものであ
り、エアロゲルと同等の断熱性能を備えるとともに、ゴ
ムの作用によりエアロゲルよりも格段に優れた機械的特
性、特に柔軟性を有し、加工性にも優れる。
の骨格中に柔軟性のある変成ゴムが複合されたものであ
り、エアロゲルと同等の断熱性能を備えるとともに、ゴ
ムの作用によりエアロゲルよりも格段に優れた機械的特
性、特に柔軟性を有し、加工性にも優れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に関して詳細に説明
する。本発明の多孔質シリカ・ゴム複合材は、珪素のア
ルコキシド又はその誘導体と、反応性有機官能基を持つ
ゴム（以下、単に「ゴム」と略す）とを出発原料とす
る。珪素のアルコキシドとしては、一般式 Si(OR1)
4（R1はアルキル基）、その誘導体としては、一般式 R
2Si(OR1)3 または R2R3Si(OR1)2 またはR2R3R4SiOR
1（R2、R3、R4はそれぞれ独立にアルキル基、ビニル
基、エポキシ基、アミノ基、アクリル基、メタクリロキ
シ基、クロロプロピル基、メルカプト基、イソシアネー
ト基、ハロゲン原子などを表す）で表される化合物を好
適に使用することができる。上記一般式で表される化合
物の具体例としては、例えばテトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テ
トラｎ−ブチルシラン及びこれらの重合物などが、その
誘導体としてはビニルトリメトキシシラン、ビニルトリ
エトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）
シラン、β-（3,4エポキシシクロヘキシル）エチルトリ
メトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシ
シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、
γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、
γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N
-β（アミノエチル）γ-アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、N-β（アミノエチル）γ-アミノプロピルト
リメトキシシラン、N-β（アミノエチル）γ-アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン、γ-イソシアネート
プロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。また、
これら珪素のアルコキシド及びその誘導体は、親水性の
有機溶媒で希釈して使用される。その際使用される親水
性の有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロ
パノール、ブタノールなどのアルコール類やテトラヒド
ロフラン、ジオキサンなどが好適である。
する。本発明の多孔質シリカ・ゴム複合材は、珪素のア
ルコキシド又はその誘導体と、反応性有機官能基を持つ
ゴム（以下、単に「ゴム」と略す）とを出発原料とす
る。珪素のアルコキシドとしては、一般式 Si(OR1)
4（R1はアルキル基）、その誘導体としては、一般式 R
2Si(OR1)3 または R2R3Si(OR1)2 またはR2R3R4SiOR
1（R2、R3、R4はそれぞれ独立にアルキル基、ビニル
基、エポキシ基、アミノ基、アクリル基、メタクリロキ
シ基、クロロプロピル基、メルカプト基、イソシアネー
ト基、ハロゲン原子などを表す）で表される化合物を好
適に使用することができる。上記一般式で表される化合
物の具体例としては、例えばテトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テ
トラｎ−ブチルシラン及びこれらの重合物などが、その
誘導体としてはビニルトリメトキシシラン、ビニルトリ
エトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）
シラン、β-（3,4エポキシシクロヘキシル）エチルトリ
メトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシ
シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、
γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、
γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N
-β（アミノエチル）γ-アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、N-β（アミノエチル）γ-アミノプロピルト
リメトキシシラン、N-β（アミノエチル）γ-アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン、γ-イソシアネート
プロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。また、
これら珪素のアルコキシド及びその誘導体は、親水性の
有機溶媒で希釈して使用される。その際使用される親水
性の有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロ
パノール、ブタノールなどのアルコール類やテトラヒド
ロフラン、ジオキサンなどが好適である。
【０００９】 一方、本発明で使用されるゴムは上記し
た珪素のアルコキシドとの反応性を有するものであり、
エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチレン−ブタジエン
−スチレンブロック共重合体、カルボキシル化ニトリル
ゴム、カルボキシル化ポリブタジエン、アクリルゴム及
びそれらの誘導体から選択される。
た珪素のアルコキシドとの反応性を有するものであり、
エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチレン−ブタジエン
−スチレンブロック共重合体、カルボキシル化ニトリル
ゴム、カルボキシル化ポリブタジエン、アクリルゴム及
びそれらの誘導体から選択される。
【００１０】本発明の多孔質シリカ・ゴム複合材の製造
に際して、先ず、珪素のアルコキシド又はその誘導体の
希釈溶液に、有機溶剤に溶解したゴムを添加し、水を加
えて加水分解する。このとき加水分解の化学反応を促進
するために、必要に応じて触媒を添加する。触媒として
塩基性触媒、酸性触媒ともに使用できる。塩基性触媒と
しては例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウムやこれらと弱酸との塩などが、酸性触媒としては
塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸やこれらと弱アルカリとの塩
などがあげられる。
に際して、先ず、珪素のアルコキシド又はその誘導体の
希釈溶液に、有機溶剤に溶解したゴムを添加し、水を加
えて加水分解する。このとき加水分解の化学反応を促進
するために、必要に応じて触媒を添加する。触媒として
塩基性触媒、酸性触媒ともに使用できる。塩基性触媒と
しては例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウムやこれらと弱酸との塩などが、酸性触媒としては
塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸やこれらと弱アルカリとの塩
などがあげられる。
【００１１】各成分の配合量は任意であり特に限定しな
いが、珪素のアルコキシド又はその誘導体30〜99wt%、
ゴム１〜70wt%程度が好ましい。有機溶媒の量は、珪素
のアルコキシド又はその誘導体とゴムとの合計量が全混
合液の１〜40wt%程度になるように希釈するのが好まし
い。水の量は、加水分解に必要な理論量以上が好まし
い。また、触媒を使用する場合は、珪素のアルコキシド
又はその誘導体の配合量の1/10000 〜1/10が好ましい。
いが、珪素のアルコキシド又はその誘導体30〜99wt%、
ゴム１〜70wt%程度が好ましい。有機溶媒の量は、珪素
のアルコキシド又はその誘導体とゴムとの合計量が全混
合液の１〜40wt%程度になるように希釈するのが好まし
い。水の量は、加水分解に必要な理論量以上が好まし
い。また、触媒を使用する場合は、珪素のアルコキシド
又はその誘導体の配合量の1/10000 〜1/10が好ましい。
【００１２】上記の加水分解反応により、湿潤ゲルが生
成する。そして、この生成したゲルを有機溶媒中に浸し
てエージングした後、乾燥して本発明の多孔質シリカ・
ゴム複合材が得られる。乾燥方法は、超臨界乾燥、真空
凍結乾燥、真空乾燥、熱風乾燥、高周波乾燥、自然乾燥
などの方法が可能である。しかし、本発明においては、
上記湿潤ゲルがシリカの骨格中に柔軟性のあるゴムが複
合されており、乾燥時の収縮等のひずみをゴムが吸収
し、割れが生じにくい特徴を有することから、エアロゲ
ルのように超臨界乾燥を行う必要がなく、凍結真空乾燥
や自然乾燥などによっても良好な多孔質体を得ることが
できる。これらの乾燥方法は、超臨界乾燥のように高圧
用の圧力容器を使用しない非常に簡易で安価な方法であ
り、製造コストの大幅な低減が可能となる。
成する。そして、この生成したゲルを有機溶媒中に浸し
てエージングした後、乾燥して本発明の多孔質シリカ・
ゴム複合材が得られる。乾燥方法は、超臨界乾燥、真空
凍結乾燥、真空乾燥、熱風乾燥、高周波乾燥、自然乾燥
などの方法が可能である。しかし、本発明においては、
上記湿潤ゲルがシリカの骨格中に柔軟性のあるゴムが複
合されており、乾燥時の収縮等のひずみをゴムが吸収
し、割れが生じにくい特徴を有することから、エアロゲ
ルのように超臨界乾燥を行う必要がなく、凍結真空乾燥
や自然乾燥などによっても良好な多孔質体を得ることが
できる。これらの乾燥方法は、超臨界乾燥のように高圧
用の圧力容器を使用しない非常に簡易で安価な方法であ
り、製造コストの大幅な低減が可能となる。
【００１３】上記した一連の製造方法において、珪素の
アルコキシド又はその誘導体のアルコキシ基や有機官能
基と、ゴムの有機官能基との組み合わせにより、生成す
るシリカとゴムとにより形成される骨格が異なる。以下
に代表的なものを例示する。例えば珪素のアルコキシド
誘導体の有機官能基がイソシアネート基で、ゴムがエポ
キシ変性天然ゴムの場合、次のような反応により骨格が
形成されると考えられる。
アルコキシド又はその誘導体のアルコキシ基や有機官能
基と、ゴムの有機官能基との組み合わせにより、生成す
るシリカとゴムとにより形成される骨格が異なる。以下
に代表的なものを例示する。例えば珪素のアルコキシド
誘導体の有機官能基がイソシアネート基で、ゴムがエポ
キシ変性天然ゴムの場合、次のような反応により骨格が
形成されると考えられる。
【００１４】
【化１】
【００１５】また、珪素のアルコキシド誘導体の有機官
能基がエポキシ基で、ゴムがカルボキシル変性ＮＢＲの
基の場合には、
能基がエポキシ基で、ゴムがカルボキシル変性ＮＢＲの
基の場合には、
【００１６】
【化２】
【００１７】の反応により骨格が形成される。この様に
して得られた多孔質シリカ・ゴム複合材は、シリカとゴ
ムとが化学結合した骨格が形成され、この骨格中のゴム
成分が多孔質体に柔軟性を付与しているものと考えられ
る。また、空孔の直径が数ｎｍ〜数百ｎｍと非常に小さ
いために空気の流通が起こり難く、それに伴う熱の移動
が抑えられる。また、かさ密度が0.01〜0.5g/cm3と小さ
いために固体部分が少なく、この部分を通じての熱伝導
も抑えられる。このように、本発明による多孔質シリカ
・ゴム複合材は、プラスチックフォームやエアロゲルの
問題点を解決した柔軟性が高く、加工性の良好な新しい
材料である。
して得られた多孔質シリカ・ゴム複合材は、シリカとゴ
ムとが化学結合した骨格が形成され、この骨格中のゴム
成分が多孔質体に柔軟性を付与しているものと考えられ
る。また、空孔の直径が数ｎｍ〜数百ｎｍと非常に小さ
いために空気の流通が起こり難く、それに伴う熱の移動
が抑えられる。また、かさ密度が0.01〜0.5g/cm3と小さ
いために固体部分が少なく、この部分を通じての熱伝導
も抑えられる。このように、本発明による多孔質シリカ
・ゴム複合材は、プラスチックフォームやエアロゲルの
問題点を解決した柔軟性が高く、加工性の良好な新しい
材料である。
【００１８】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるもの
ではない。 （実施例１）エポキシ変性天然ゴム（Maraysian Rubber
Producer's Research AssociationU.K.製「エポキシプ
レン50」） 2.0g に、1,4-ジオキサン38.0gを加えてよ
く撹拌して溶解させた。この溶液に、γ-イソシアネー
トプロピルトリエトキシシラン（日本ユニカー製「A-13
10」）4.0gと1,4-ジオキサン50.6gとを加えてよく攪拌
した。これに、アンモニア水（2.0mol/l）とフッ化アン
モニウム水（0.2mol/l）とを各2.7g滴下してさらに攪拌
した後、50℃雰囲気中に静置してゲル化させた。できあ
がった湿潤ゲルを容器からはずし、1,4-ジオキサン中に
浸して50℃で養生した。湿潤ゲル中の水分を2wt%以下に
なるように脱水した後に、試料を-30℃のフリーザー中
で凍結させた。凍結した試料を真空乾燥器中に静置し、
5℃に加熱しながら1,4-ジオキサンを昇華させ、多孔質
シリカ・ゴム複合材を得た。このようにして作製した多
孔質シリカ・ゴム複合材は、微細な空孔を持つ柔軟な材
料で、かさ密度が0.07g/cm3、熱伝導率（平板比較法で
測定）が0.028W/mKであった。
に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるもの
ではない。 （実施例１）エポキシ変性天然ゴム（Maraysian Rubber
Producer's Research AssociationU.K.製「エポキシプ
レン50」） 2.0g に、1,4-ジオキサン38.0gを加えてよ
く撹拌して溶解させた。この溶液に、γ-イソシアネー
トプロピルトリエトキシシラン（日本ユニカー製「A-13
10」）4.0gと1,4-ジオキサン50.6gとを加えてよく攪拌
した。これに、アンモニア水（2.0mol/l）とフッ化アン
モニウム水（0.2mol/l）とを各2.7g滴下してさらに攪拌
した後、50℃雰囲気中に静置してゲル化させた。できあ
がった湿潤ゲルを容器からはずし、1,4-ジオキサン中に
浸して50℃で養生した。湿潤ゲル中の水分を2wt%以下に
なるように脱水した後に、試料を-30℃のフリーザー中
で凍結させた。凍結した試料を真空乾燥器中に静置し、
5℃に加熱しながら1,4-ジオキサンを昇華させ、多孔質
シリカ・ゴム複合材を得た。このようにして作製した多
孔質シリカ・ゴム複合材は、微細な空孔を持つ柔軟な材
料で、かさ密度が0.07g/cm3、熱伝導率（平板比較法で
測定）が0.028W/mKであった。
【００１９】（実施例２〜４、比較例１）実施例１と同
じ方法で、珪素のアルコキシド誘導体とゴムの種類と量
を変えた場合を実施例２〜４として表１に示す。また、
珪素のアルコキシド誘導体を含まないで作製した場合を
比較例１として同表に示す。
じ方法で、珪素のアルコキシド誘導体とゴムの種類と量
を変えた場合を実施例２〜４として表１に示す。また、
珪素のアルコキシド誘導体を含まないで作製した場合を
比較例１として同表に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】（実施例５）カルボキシル変性ＮＢＲ（日
本ゼオン製「Nipol 1072」）2.0gに、テトラヒドロフラ
ン38.0gを加えてよく撹拌して溶解させた。これに、γ-
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコ
ーン製「KBM 403」）5.0g と、テトラヒドロフラン46.6
gとを加えてよく撹拌した。これに、アンモニア水（2.0
mol/l）とフッ化アンモニウム水（0.2mol/l）とを各10.
2g滴下してさらに攪拌した後、50℃雰囲気中に静置して
ゲル化させた。できあがった湿潤ゲルを容器からはず
し、テトラヒドロフラン中に浸して50℃で養生した。湿
潤ゲル中の水分を2wt%以下になるように脱水した後に、
試料を臨界点乾燥器中に静置し、装置を密閉した。次い
で、この中にCO2を導入して加圧液化させ、テトラヒド
ロフランをCO2中に拡散させてCO2とともに臨界点乾燥器
外へ排出した。排出が終わってから、臨界点乾燥器を密
閉し、加熱するとともに加圧し、温度圧力をCO2の臨界
点以上にした。その後降圧、降温し、常圧常温に戻って
から乾燥ゲルを取り出し、多孔質シリカ・ゴム複合材を
得た。このようにして作製した多孔質シリカ・ゴム複合
材は、微細な空孔を持つ柔軟な材料で、かさ密度が0.08
g/cm3、熱伝導率（平板比較法で測定）が0.028W/mKであ
った。
本ゼオン製「Nipol 1072」）2.0gに、テトラヒドロフラ
ン38.0gを加えてよく撹拌して溶解させた。これに、γ-
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコ
ーン製「KBM 403」）5.0g と、テトラヒドロフラン46.6
gとを加えてよく撹拌した。これに、アンモニア水（2.0
mol/l）とフッ化アンモニウム水（0.2mol/l）とを各10.
2g滴下してさらに攪拌した後、50℃雰囲気中に静置して
ゲル化させた。できあがった湿潤ゲルを容器からはず
し、テトラヒドロフラン中に浸して50℃で養生した。湿
潤ゲル中の水分を2wt%以下になるように脱水した後に、
試料を臨界点乾燥器中に静置し、装置を密閉した。次い
で、この中にCO2を導入して加圧液化させ、テトラヒド
ロフランをCO2中に拡散させてCO2とともに臨界点乾燥器
外へ排出した。排出が終わってから、臨界点乾燥器を密
閉し、加熱するとともに加圧し、温度圧力をCO2の臨界
点以上にした。その後降圧、降温し、常圧常温に戻って
から乾燥ゲルを取り出し、多孔質シリカ・ゴム複合材を
得た。このようにして作製した多孔質シリカ・ゴム複合
材は、微細な空孔を持つ柔軟な材料で、かさ密度が0.08
g/cm3、熱伝導率（平板比較法で測定）が0.028W/mKであ
った。
【００２２】（実施例６〜８、比較例２）実施例５と同
じ方法で、珪素のアルコキシド誘導体とゴムの種類と量
を変えた場合を実施例６〜８として表２に示す。また、
珪素のアルコキシド誘導体を含まない場合を比較例２と
して同表に示す。
じ方法で、珪素のアルコキシド誘導体とゴムの種類と量
を変えた場合を実施例６〜８として表２に示す。また、
珪素のアルコキシド誘導体を含まない場合を比較例２と
して同表に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】（実施例９）エチレン・アクリルゴム（住
友化学工業製「エスプレン 2752 」）1.0gに1,4-ジオキ
サン19.0gを加えてよく攪拌して溶解させた。これに、
アルコキシド誘導体としてγ-イソシアネートプロピ
ルトリエトキシシラン（日本ユニカー製「A-1310」)4.0
g と、アルコキシドとしてテトラエトキシシラン（コ
ルコート製「エチルシリケート 28」）2.0gに、1,4-ジ
オキサン69.8gを加えてよく撹拌した。これに、アンモ
ニア水（2.0mol/l）とフッ化アンモニウム水（0.2mol/
l）とを各2.1g滴下してさらに撹拌した後、50℃雰囲気
中に静置してゲル化させた。できあがった湿潤ゲルを容
器からはずし、1,4-ジオキサン中に浸して50℃で養生し
た。湿潤ゲル中の水分を2wt%以下になるように脱水した
後に、試料を溶液から取り出し、大気圧下に静置して1,
4-ジオキサンを気化させ、多孔質シリカ・ゴム複合材を
得た。このようにして作製した多孔質シリカ・ゴム複合
材は、微細な空孔を持つ柔軟な材料で、かさ密度が0.12
g/cm3、熱伝導率（平板比較法で測定）が0.032W/mKであ
った。
友化学工業製「エスプレン 2752 」）1.0gに1,4-ジオキ
サン19.0gを加えてよく攪拌して溶解させた。これに、
アルコキシド誘導体としてγ-イソシアネートプロピ
ルトリエトキシシラン（日本ユニカー製「A-1310」)4.0
g と、アルコキシドとしてテトラエトキシシラン（コ
ルコート製「エチルシリケート 28」）2.0gに、1,4-ジ
オキサン69.8gを加えてよく撹拌した。これに、アンモ
ニア水（2.0mol/l）とフッ化アンモニウム水（0.2mol/
l）とを各2.1g滴下してさらに撹拌した後、50℃雰囲気
中に静置してゲル化させた。できあがった湿潤ゲルを容
器からはずし、1,4-ジオキサン中に浸して50℃で養生し
た。湿潤ゲル中の水分を2wt%以下になるように脱水した
後に、試料を溶液から取り出し、大気圧下に静置して1,
4-ジオキサンを気化させ、多孔質シリカ・ゴム複合材を
得た。このようにして作製した多孔質シリカ・ゴム複合
材は、微細な空孔を持つ柔軟な材料で、かさ密度が0.12
g/cm3、熱伝導率（平板比較法で測定）が0.032W/mKであ
った。
【００２５】（実施例１０〜１２、比較例３）実施例９
と同じ方法で、珪素のアルコキシド誘導体とゴムの種類
と量を変えた場合を実施例１０〜１２として表３に示
す。また、珪素のアルコキシド誘導体を使用しない場合
を比較例３として同表に示す。
と同じ方法で、珪素のアルコキシド誘導体とゴムの種類
と量を変えた場合を実施例１０〜１２として表３に示
す。また、珪素のアルコキシド誘導体を使用しない場合
を比較例３として同表に示す。
【００２６】
【表３】
【００２７】各実施例の多孔質シリカ・ゴム複合材は、
何れも柔軟性を有し、熱伝導率も低い。
何れも柔軟性を有し、熱伝導率も低い。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多孔質シ
リカ・ゴム複合材は、シリカの骨格中に柔軟性のあるゴ
ムが複合されたものであり、エアロゲルと同等の断熱性
能を備えるとともに、エアロゲルよりも格段に優れた機
械的特性、特に柔軟性を有し、加工性にも優れており、
例えば断熱材とした時に良好な施工性が得られる。
リカ・ゴム複合材は、シリカの骨格中に柔軟性のあるゴ
ムが複合されたものであり、エアロゲルと同等の断熱性
能を備えるとともに、エアロゲルよりも格段に優れた機
械的特性、特に柔軟性を有し、加工性にも優れており、
例えば断熱材とした時に良好な施工性が得られる。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−302152（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−48880（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C08J 9/28
C08K 5/541
C08L 15/02
Claims (5)
- 【請求項１】 珪素のアルコキシド又はその誘導体と、
エポキシ化天然ゴム、エポキシ化スチレン−ブタジエン
−スチレンブロック共重合体、カルボキシル化ニトリル
ゴム、カルボキシル化ポリブタジエン、アクリルゴム及
びそれらの誘導体から選択される反応性有機官能基を持
つゴムとのゲル化物を乾燥させて得られることを特徴と
する多孔質シリカ・ゴム複合材。 - 【請求項２】 珪素のアルコキシド又はその誘導体が、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
ｎ−プロポキシシラン、テトラｎ−ブチルシラン及びこ
れらの重合物、γ - グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、γ - グリシドキシプロピルメチルジエトキシシ
ラン、 N- β（アミノエチル）γ - アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン、 N- β（アミノエチル）γ - アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、 N- β（アミノエチル）γ -
アミノプロピルトリエトキシシラン、γ - アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ - アミノプロピルトリエトキ
シシラン、 N- フェニル - γ - アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ - クロロプロピルトリメトキシシラン及びγ -
イソシアネートプロピルトリエトキシシランから選択さ
れることを特徴とする請求項１記載の多孔質シリカ・ゴ
ム複合材。 - 【請求項３】 珪素のアルコキシド又はその誘導体 30 〜
99 重量部に対し、反応性有機官能基を持つゴム１〜 70 重
量部を配合することを特徴とする請求項１又は２に記載
の多孔質シリカ・ゴム複合材。 - 【請求項４】 かさ密度が 0.01 〜 0.5g/cm 3 であることを
特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の多孔質シ
リカ・ゴム複合材。 - 【請求項５】 珪素のアルコキシド又はその誘導体と、
有機溶媒に溶解した、エポキシ化天然ゴム、エポキシ化
スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、カ
ルボキシル化ニトリルゴム、カルボキシル化ポリブタジ
エン、アクリルゴム及びそれらの誘導体から選択される
反応性有機官能基を持つゴムとをゲル化させ、乾燥させ
ることを特徴とする多孔質シリカ・ゴム複合材の製造方
法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03022699A JP3488836B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 多孔質シリカ・ゴム複合材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03022699A JP3488836B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 多孔質シリカ・ゴム複合材及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP2000230073A JP2000230073A (ja) | 2000-08-22 |
| JP3488836B2 true JP3488836B2 (ja) | 2004-01-19 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03022699A Expired - Fee Related JP3488836B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 多孔質シリカ・ゴム複合材及びその製造方法 |
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| JP2005080927A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Jms Co Ltd | 医療用多孔質体の製造方法 |
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-
1999
- 1999-02-08 JP JP03022699A patent/JP3488836B2/ja not_active Expired - Fee Related
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