JP6637792B2 - コンポジット粒子、その製造方法、ゲル化剤及び油水分離材 - Google Patents
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Description
また、本発明によれば、該コンポジット粒子を工業的に有利な方法で提供することができる。
本発明に係るコンポジット粒子は、前記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー(以下、「フルオロアルキル基含有オリゴマー」ということもある)を縮合させた縮合物とメチルトリメトキシシランの縮合物を含むことを特徴とするものである。
一般式(1)中のR1及びR2の−(CF2)p−Y基、又は−CF(CF3)−[OCF2CF(CF3)]q−OC3F7基のp及びqは、0〜10、好ましくは0〜3である。特にR1及びR2は、−CF(CF3)OC3F7であることが好ましい。
本発明に係る油水分離材と、水と油を含む混合液を接触させることにより水と油を分離することが出来る。
(1)水に不溶な基材を本発明のコンポジット粒子で改質する方法。
(2)本発明のコンポジット粒子自体をそのまま濾過材として用いる方法。
カラム(2b)には濾過材(2c)として本発明のコンポジット粒子が充填されて濾過材層(2a)が形成されている。カラム(2b)に水と油の混合液(1)を投入することにより、濾過材(2c)と混合液を接触させることが出来る。油(1')は濾過材層(2a)を通過し、水は濾過材層(2a)を通過することが出来ないので、水と油を分離することが出来る。なお、必要により分離効率を高めるため分離操作は圧力をかけたり、或いは減圧下に行うことができる。また、目詰まり等を抑制するため、濾過材層(2a)の上部及び/又は下部に濾過助剤を充填した層を必要により設けることが出来る。
<フルオロアルキル基含有オリゴマー試料>
フルオロアルキル基含有オリゴマー(以下、「VM」という)として下記表1のものを使用した。
VMをエタノール溶液に溶解し、メチルトリメトキシシランを添加し反応原料溶液を調製した。次いで酢酸を添加し、マグネチックスターラーにより室温(25℃)で48時間撹拌を行った。次に炭酸アンモニウムを添加し70℃で5時間反応を行い反応液試料を得た。なお、各試薬の仕込み量は、表2に通りである。
反応終了後、反応液試料から溶媒を減圧下で除去し、次いでメタノール中で再分散を行い、遠心分離させることにより、白色粉末として目的物(コンポジット粒子試料)を得た。
反応原料溶液にメチルトリメトキシシランを添加しない以外は実施例3と同様にして反応を行って、反応液試料及びコンポジット粒子試料を得た。
上記で調製したコンポジット粒子試料について平均粒子径を測定した。また、実施例2、実施例3、実施例4及び比較例1で得られたコンポジット粒子試料についてドデカンと水の接触角を測定した。また、実施例2、実施例3及び実施例4で得られたコンポジット粒子試料のFE−SEM写真を図3〜5にそれぞれ示す。
なお、平均粒子径とドデカンと水の接触角は下記のように測定した。
得られたコンポジット粒子を、メタノールに再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した。
実施例2、実施例3、実施例4及び比較例1で得られた反応液試料に、ガラス板を1分間、室温(25℃)で浸し、ガラス板を引き上げた後、自然乾燥、さらに一晩真空乾燥を行って改質ガラス板試料を調製した。この改質ガラス板試料の表面のドデカンと水の接触角を協和界面科学製のDrop Master.300を使用して評価した。その結果を表3に示した。
なお、接触角の評価は、水及びドデカンを滴下30分後の値として評価した。
前記で調製した実施例2〜4と比較例1のコンポジット粒子試料10mgを、表4に示す各種の溶媒及びイオン液体1gにそれぞれ添加し、発振周波数:42kHz:40wで5時間超音波をかけることによりゲルが形成(25℃)されるかどうかを目視で確認した。その結果を表4に示す。
表中の「○」ゲルが観察されたことを示す。また、表中の「×」はゲル化が観察されなかったことを示す。
クロマトグラフィー用カラム(内径10mm)に海砂を層厚が約1mmになるに充填し、次いで実施例3で得られたコンポジット粒子試料200mg(層厚約4mm)を充填し、更にその上に海砂を層厚が約1mmになるに充填した。
このクロマトグラフィー用カラムを用いて、下記の3種類の処理水について水−油の分離試験を行った。
処理水1については、実施例3のコンポジット粒子に代えて、SiO2(Wakogel C−500HG)及び比較例1のコンポジット粒子試料を用いたものを同様に試験した。
また、処理水2及び処理水3については、実施例3のコンポジット粒子に代えて、SiO2(Wakogel C−500HG)(比較例2)を用いたものを同様に試験した。
処理水1(混合液);
1,2−ジクロロエタンと水の混合液(1:1vol.)2mlを調製した。なお、混合液中の水は硫酸銅五水和物により青色に着色した。
処理水2(エマルション);
1,2−ジクロロエタン(5ml)と水(0・05ml)及び乳化剤としてSpan80(20mg)を混合し、エマルションを調製した。
処理水3(エマルション);
トルエン(5ml)と水(0.05ml)及び乳化剤としてSpan80(80mg)を混合し、エマルションを調製した。
処理水1;
処理水1を分離処理した結果を表5に示す。なお表5中の記号は下記のことを示す。
◎;目視的に濾液に水が観察されなく、また油の回収率も高い。
○;目視的に濾液に水が観察されなく、また油の回収率が低い。
△;目視的に濾液に若干の水の混入が観察される。
×;目視的に濾液に多くの水の混入が観察される。
一方、処理水1を比較例1の粒子を濾過材として用いて処理した場合は、僅かに水と1,2−ジクロロエタンの分離が行えたが、1,2−ジクロロエタンの回収率は低かった。処理水1をSiO2(比較例2)を用いて処理した場合は、濾過後の濾液に1,2−ジクロロエタンに加えて若干水が混入していることが目視でも確認できた。
処理水2を分離処理した結果を表6に示す。なお表6中の記号は下記のことを示す。
◎;目視的に濾液に水が観察されなく、また油の回収率も高い。
○;目視的に濾液に水が観察されなく、また油の回収率が低い。
△;目視的に濾液に若干の水の混入が観察される。
×;目視的に濾液にエマルションが観察される。
図7(a)に示すように、本発明のコンポジット粒子を濾過材として用いて減圧下において処理水2を濾過することにより、濾過材層を1,2−ジクロロエタンのみが通過し、エマルションから水と1,2−ジクロロエタンを分離することができた。また、濾過後の濾液中に含まれる溶剤の溶剤回収率を濾過前の溶剤の質量に対する濾過後の溶剤の質量として求めた結果、回収率は90%であった。
一方、図7(b)に示すように、処理水2をSiO2を濾過材として用いて処理した場合は、濾過材層をエマルションごと通過し、エマルションから水と1,2−ジクロロエタンを分離することができなかった。
処理水3を分離処理した結果を表7に示す。なお表7中の記号は下記のことを示す。
◎;目視的に濾液に水が観察されなく、また油の回収率も高い。
○;目視的に濾液に水が観察されなく、また油の回収率が低い。
△;目視的に濾液に若干の水の混入が観察される。
×;目視的に濾液にエマルションが観察される。
図8(a)に示すように、本発明のコンポジット粒子を濾過材として用いて減圧下において処理水3を濾過することにより、濾過材層をトルエンのみが通過し、エマルションから水とトルエンを分離することができた。また、濾過後の濾液中に含まれる溶剤の溶剤回収率を濾過前の溶剤の質量に対する濾過後の溶剤の質量として求めた結果、回収率は87%であった。
一方、図8(b)に示すように、処理水3をSiO2を濾過材として用いて処理した場合は、濾過材層をエマルションごと通過し、エマルションから水とトルエンを分離することができなかった。
Claims (9)
- 下記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマーとメチルトリメトキシシランとの共縮合物を含むことを特徴とするコンポジット粒子。
(式中、R1及びR2は、−CF(CF3)−[OCF2CF(CF3)]q−OC3F7基を示し、R1及びR2は、同一の基であっても異なる基であってもよく、qは0〜10の整数である。R3、R4及びR5は同一の基であっても異なる基であってもよく、R3、R4及びR5は炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。) - 一般式(1)の式中のR1及びR2が、−CF(CF3)OC3F7であることを特徴とする請求項1記載のコンポジット粒子。
- 平均粒子径が10〜500μmであることを特徴とする請求項1乃至2の何れか一項に記載のコンポジット粒子。
- 下記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー及びメチルトリメトキシシランを含む反応原料溶液に、酸を加えて、加水分解反応を行う反応工程を有することを特徴とするコンポジット粒子の製造方法。
(式中、R1及びR2は、−CF(CF3)−[OCF2CF(CF3)]q−OC3F7基を示し、R1及びR2は、同一の基であっても異なる基であってもよく、qは0〜10の整数である。R3、R4及びR5は同一の基であっても異なる基であってもよく、R3、R4及びR5は炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。) - 反応工程は、酸を加えて、加水分解反応を行った後、更に塩基を添加し加水分解反応を引き続き行うことを特徴とする請求項4記載のコンポジット粒子の製造方法。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載のコンポジット粒子からなることを特徴とするゲル化剤。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載のコンポジット粒子を用いたことを特徴とする油水分離材。
- 請求項7記載の油水分離材に、水と油を含む混合液を接触させることを特徴とする油水分離方法。
- 請求項7記載の油水分離材に、水と油を含むエマルションを接触させることを特徴とする油水分離方法。
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