JP6915297B2 - Method for Producing Cyrilized Layered Inorganic Compound - Google Patents

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Description

本発明は、シリル化剤により層状無機化合物の層間を化学修飾するシリル化層状無機化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silylated layered inorganic compound, which chemically modifies the layers of the layered inorganic compound with a silylating agent.

層状無機化合物の層間をシリル化修飾する方法として、層間に存在する金属カチオンをアルキルオニウムなどの有機オニウム等で交換反応させて層間距離を広げた後、クロロシラン類[RSiCl4−n]またはアルコキシシラン類[R Si(OR4−n]を作用させて、層間に存在する水酸基または金属アルコキシラートと前記シラン類とを反応させる方法が知られている。 As a method of silylating and modifying the layers of the layered inorganic compound, the metal cations existing between the layers are exchanged with organic onium such as alkylonium to widen the interlayer distance, and then chlorosilanes [R n SiCl 4-n ] or A method is known in which alkoxysilanes [R 1 n Si (OR 2 ) 4-n ] are allowed to act to react the hydroxyl groups or metal alkoxylates existing between layers with the silanes.

例えば、非特許文献1には、層状無機化合物としてマガディアイトを用い、マガディアイトに塩化ドデシルトリメチルアンモニウムを作用させて層間カチオンであるナトリウムイオンをドデシルトリメチルアンモニウムで交換して層間距離を広げた後、シリル化剤として3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを作用させて、層間を3−メタクリロキシプロピルシリル化することが記載されている。 For example, in Non-Patent Document 1, magadiate is used as a layered inorganic compound, and dodecyltrimethylammonium chloride is allowed to act on the magadiate to exchange sodium ions, which are interlayer cations, with dodecyltrimethylammonium, and then the interlayer distance is widened. It has been described that 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane is allowed to act as a silylating agent to form 3-methacryloxypropyl silylation between layers.

また、非特許文献2には、層状無機化合物としてマガディアイトを用い、マガディアイトに塩化ドデシルトリメチルアンモニウムを作用させて層間カチオンであるナトリウムイオンをドデシルトリメチルアンモニウムで交換して層間距離を広げた後、シリル化剤としてオクチルトリクロロシランを作用させて、層間をオクチルシリル化することが記載されている。 Further, in Non-Patent Document 2, magadiaite is used as a layered inorganic compound, and dodecyltrimethylammonium chloride is allowed to act on the magadiaite to exchange sodium ion as an interlayer cation with dodecyltrimethylammonium, and then the interlayer distance is widened. It has been described that octyl trichlorosilane is allowed to act as a silylating agent to form octylsilylation between layers.

Chem.Mater.2000, 12,1702−1707Chem. Mater. 2000, 12,1702-1707 Chem.Mater.2003, 15,3134−3141Chem. Mater. 2003, 15,3134-3141

しかしながら、非特許文献1では層間シリル化反応を進行させるためには、アルコキシシラン類である3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを反応点に対して約35モル倍という大過剰の量を使用する必要があり、工業的に不向きである。
また、シリル化反応性の高いクロロシラン類である3−メタクリロキシプロピルジクロロメチルシランを用いると、副生する塩化水素の作用により、エステルの加水分解やビニル基への塩化水素のマイケル付加などの副反応が進行するため、クロロシラン類の使用は好ましくないことが記載されている。
However, in Non-Patent Document 1, in order to proceed with the interlayer silylation reaction, it is necessary to use a large excess amount of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, which is an alkoxysilane, about 35 mol times as much as the reaction site. It is industrially unsuitable.
In addition, when 3-methacryloxypropyldichloromethylsilane, which is a chlorosilane having a high silylation reactivity, is used, the action of hydrogen chloride produced as a by-product causes the hydrolysis of the ester and the addition of hydrogen chloride to the vinyl group by Michael. It is stated that the use of chlorosilanes is not preferable because the reaction proceeds.

また、非特許文献2では、シリル化剤としてクロロシラン類であるオクチルトリクロロシランを用いることにより、概ね定量的に層間のシリル化反応が進行することが記載されている。
しかしながら、クロロシランを用いると、大量の塩化水素が副生するため、製造装置が腐食する恐れがあり、特殊な製造装置を用いる必要があるうえ、大量の塩化水素を廃棄処理する必要があるため、工業的に不向きである。さらに、クロロシラン系のシリル化剤は市販されている種類に限りがあるため、これらを用いた無機層状化合物の層間修飾の種類が限られ、用途に応じた層間修飾が制限されるため、工業的には不利である。
Further, Non-Patent Document 2 describes that the silylation reaction between layers proceeds almost quantitatively by using octyltrichlorosilane which is a chlorosilane as a silylating agent.
However, when chlorosilane is used, a large amount of hydrogen chloride is produced as a by-product, which may corrode the manufacturing equipment. Therefore, it is necessary to use a special manufacturing equipment and to dispose of a large amount of hydrogen chloride. Industrially unsuitable. Further, since the types of chlorosilane-based silylating agents on the market are limited, the types of interlayer modification of inorganic layered compounds using these are limited, and the interlayer modification according to the application is limited, so that it is industrial. Is disadvantageous to.

本発明は、上記の状況を鑑み、層状無機化合物の層間を幅広い種類に亘って効率的にシリル化修飾するシリル化層状無機化合物の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a method for producing a silylated layered inorganic compound that efficiently silylates and modifies a wide variety of layers of layered inorganic compounds.

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、シリル化反応系に特定な範囲の量の水を添加することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by adding a specific range of water to the silylation reaction system, and completes the present invention. I arrived.

すなわち、本発明の第1発明は、有機溶媒存在下、層状無機化合物をシリル化剤によりシリル化修飾するにあたり、層状無機化合物中の水酸基およびアルコキシ基の合計量に対して、0.1〜3.0モル倍の水を添加してシリル化反応を行うことを特徴とするシリル化層状無機化合物の製造方法である。 That is, in the first invention of the present invention, when silylating and modifying a layered inorganic compound with a silylating agent in the presence of an organic solvent, 0.1 to 3 is applied to the total amount of hydroxyl groups and alkoxy groups in the layered inorganic compound. A method for producing a silylated layered inorganic compound, which comprises adding 0.0 mol times water to carry out a silylation reaction.

また、第2発明は、シリル化剤が下記式(1)で表されることを特徴とする第1発明に記載のシリル化層状無機化合物の製造方法である。
[R Si(OR4−n] (1)
(式(1)において、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数1〜8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数1〜20のアリール基、炭素数1〜20のアラルキル基であり、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボキシル基、ハロゲン原子で置換されていても良く、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、または炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキル基を示し、nは0〜4の整数を示す。)
The second invention is the method for producing a silylated layered inorganic compound according to the first invention, wherein the silylating agent is represented by the following formula (1).
[R 1 n Si (OR 2 ) 4-n ] (1)
(In the formula (1), R 1 is independently a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms, respectively. Saturated cycloalkyl groups, aryl groups with 1 to 20 carbon atoms, and aralkyl groups with 1 to 20 carbon atoms, which are vinyl groups, epoxy groups, oxetanyl groups, acryloxy groups, metharoxy groups, hydroxyl groups, amino groups, alkylamino groups, respectively. It may be substituted with an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group or a halogen atom, and R 2 is independently a hydrogen atom and a saturated or unsaturated alkyl having 1 to 8 carbon atoms, respectively. A group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyl group, a dimethylsilyl group, or a saturated or unsaturated heterocycloalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, where n represents an integer of 0 to 4. .)

また、第3発明は、有機溶媒が非プロトン性極性溶媒であって、エーテル類、ニトリル類又はケトン類である第1発明または第2発明に記載のシリル化層状無機化合物の製造方法である。 The third invention is, I organic solvent aprotic polar solvents der, in ethers, method for producing a nitrile or the first invention or silylated layered inorganic compound according to the second aspect Ru ketones der be.

さらに、第4発明は、層状無機化合物が層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物のいずれかを含む第1発明〜第3発明のいずれかに記載のシリル化層状無機化合物の製造方法である。 Further, the fourth invention is the method for producing a silylated layered inorganic compound according to any one of the first to third inventions, wherein the layered inorganic compound contains any one of a layered silicate, a layered clay mineral and a layered metal oxide. Is.

本発明のシリル化層状無機化合物の製造方法を用いれば、層状無機化合物の層間をアルコキシシラン類などの反応性の比較的低いシリル化剤でも効率的にシリル化修飾することができ、用途に応じて様々なシリル化層状無機化合物を得ることができる。シリル化層状無機化合物は、各種フィラー、吸着剤および機能分子のホスト化合物等として利用可能である。 By using the method for producing a silylated layered inorganic compound of the present invention, it is possible to efficiently silylate and modify the layers of the layered inorganic compound even with a silylating agent having a relatively low reactivity such as alkoxysilanes, depending on the application. Various silylated layered inorganic compounds can be obtained. The silylated layered inorganic compound can be used as various fillers, adsorbents, host compounds for functional molecules, and the like.

シリル化剤による層状無機化合物のシリル化修飾を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the silylation modification of a layered inorganic compound by a silylating agent. シリル化層状無機化合物の熱重量分析結果を示す図である。It is a figure which shows the thermogravimetric analysis result of the silylated layered inorganic compound.

以下、本発明について詳しく説明する。なお、特にことわりのない限り、部数
は質量部、%は質量%を表す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Unless otherwise specified, the number of copies represents parts by mass and% represents mass%.

本発明における層状無機化合物としては、特に限定されないが、グラファイト、層状金属カルコゲン化物、層状金属酸化物(例えば、酸化チタン、酸化ニオブを主体とする層状ペロブスカイト化合物、チタン・ニオブ酸塩、モリブデン酸塩等)、層状金属オキシハロゲン化物、層状金属リン酸塩(例えば、層状アンチモンリン酸塩等)、層状粘土鉱物、層状ケイ酸塩(例えば、雲母、スメクタイト族(モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、フルオロヘクトライト等)、カオリン族(カオリナイト等)、マガディアイト、ケニヤアイト、カネマイト等)および層状複水酸化物などが挙げられる。
これらの中でも入手の容易さ等から、層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物が好ましく用いられるが、これらは天然に産出されたものでも人工的に合成されたものでもいずれを用いてもよい。
The layered inorganic compound in the present invention is not particularly limited, but is graphite, a layered metal chalcogenide, a layered metal oxide (for example, titanium oxide, a layered perovskite compound mainly composed of niobide oxide, titanium niobate, molybdenate). Etc.), layered metal oxyhalides, layered metal phosphates (eg layered antimonate phosphates, etc.), layered clay minerals, layered silicates (eg mica, smectites (montmorillonite, saponite, hectolite, fluorohect) Wright, etc.), Kaolin (kaolinite, etc.), Magadite, Kenyaite, Kanemite, etc.) and layered compound hydroxides.
Among these, layered silicates, layered clay minerals and layered metal oxides are preferably used because of their availability, etc., but these may be either naturally produced or artificially synthesized. May be good.

本発明においては、最初に、上記層状無機化合物に存在するナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属、ならびにマグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属等の金属カチオンをアルキルオニウム等で交換反応させて、層状無機化合物の層間を広げる必要があるが、層間を広げる方法としては、長鎖アルキルアンモニウム塩で層間修飾を行うなど公知の方法が適用できる。
本発明におけるシリル化層状無機化合物は、図1に示すように、層状無機化合物の層間を有機オニウム等で修飾して広げた後、層状無機化合物の水酸基およびアルコキシ基の全部または一部をシリル化剤でシリル化修飾(シリル化反応)させてシリル化層状無機化合物を製造する。
本発明において用いられる有機オニウムは特に限定はないが、例えば、有機アンモニウム、有機ピリジニウム、有機イミダゾリウム、有機ホスホニウム、有機オキソニウム、有機スルホニウム、有機スルホキソニウム、有機セレノニウム、有機カルボニウム、有機ジアゾニウム、有機ヨードニウム、有機ピリリニウム、有機ピロリジニウム、有機カルベニウム、有機アシリウム、有機チアゾリニウム、有機アルソニウム、有機スチボニウム、有機テルロニウム等の塩が挙げられ、中でも、有機アンモニウム、有機ピリジニウム、有機イミダゾリウム、有機ホスホニウムおよび有機スルホニウムの塩が好ましく、これらのオニウム塩は単独または2種以上組み合わせて用いられる。
有機基としては特に限定はないが、例えば、C1〜C22のアルキル基、C7〜C22のアラルキル基、C6〜C22のアリール基、−(CH−CH(CH)O)−H基、−(CH−CH−O)−H 基で、mおよびnは1〜20の整数である。
層状化合物の層間を有機オニウムで修飾する方法は特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、有機オニウムと塩化物イオン、臭化物イオン、ヨー化物イオンなどのハロゲン化物イオン等の塩を水やメタノールなどのアルコール類等の溶媒中で層状無機化合物と混合することにより、層状無機化合物中の交換性金属カチオンと有機オニウムとのカチオン交換反応により、層間を有機オニウムで修飾することができる。
層間修飾に用いられる有機カチオン塩は特に限定されないが、例えば塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジメチルオクタデシルフェニルアンモニウム、塩化トリエチルベンシルアンモニウム、塩化ドデシルアンモニウム、塩化ジメチルジポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルジプロピレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルポリエチレンオキシドポリプロピレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルステアリルポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルステアリルポリプロピレンオキシドアンモニウム、塩化メチルステアリルジポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化メチルステアリルジポリプロピレンオキシドアンモニウム、塩化ベンジルメチルジポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化ベンジルメチルジポリプロピレンオキシドアンモニウム、臭化1−エチルピリジニウム、塩化1−オクタデシルピリジニウム、臭化3−メチル−1−プロピルイミダゾリウム、塩化3−メチル−1−(2−ナフチル)イミダゾリウム、臭化トリフェニル(テトラデシル)ホスホニウム、塩化エチルジメチルスルホニウム、臭化トリフェニルスルホニウムなどが挙げられる。
In the present invention, first, an alkali metal such as sodium and potassium existing in the layered inorganic compound and a metal cation such as an alkaline earth metal such as magnesium and calcium are exchanged with alkylonium or the like to cause a layered inorganic compound. It is necessary to widen the layers of the above, and as a method of widening the layers, a known method such as interlayer modification with a long-chain alkylammonium salt can be applied.
In the silylated layered inorganic compound in the present invention, as shown in FIG. 1, after the layers of the layered inorganic compound are modified with organic onium or the like and expanded, all or a part of the hydroxyl groups and alkoxy groups of the layered inorganic compound are silylated. A silylated layered inorganic compound is produced by silylation modification (silylation reaction) with an agent.
The organic onium used in the present invention is not particularly limited, and for example, organic ammonium, organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium, organic oxonium, organic sulfonium, organic sulfoxonium, organic selenonium, organic carbonium, organic diazonium, and organic Salts such as iodonium, organic pyririnium, organic pyrrolidinium, organic carbenium, organic asylium, organic thiazolinium, organic alsonium, organic stibonium, organic telluronium, etc., among others, of organic ammonium, organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium and organic sulfonium. Salts are preferable, and these onium salts are used alone or in combination of two or more.
Although there is no particular limitation on the organic group include an alkyl group of C1 to C22, aralkyl group C7~C22, aryl group C6~C22, - (CH 2 -CH ( CH 3) O) m -H group, -(CH 2- CH 2- O) n −H groups, m and n are integers from 1 to 20.
The method for modifying the layers of the layered compound with organic onium is not particularly limited, and a known method can be used. For example, by mixing organic onium and a salt such as a halide ion such as chloride ion, a bromide ion, or a cation ion with a layered inorganic compound in a solvent such as water or alcohols such as methanol, the layered inorganic compound can be mixed. The layers can be modified with organic onium by the cation exchange reaction between the exchangeable metal cation and the organic onium.
The organic cation salt used for interlayer modification is not particularly limited, and for example, dodecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, dihexadecyldimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, dimethyloctadecylphenylammonium chloride, triethylbenzylammonium chloride, etc. Dodecyl ammonium chloride, dimethyl dipolyethylene oxide ammonium chloride, dimethyl dipropylene oxide ammonium chloride, dimethyl polyethylene oxide polypropylene oxide ammonium chloride, dimethyl stearyl polyethylene oxide ammonium chloride, dimethyl stearyl polypropylene oxide ammonium chloride, methyl stearyl dipolyethylene oxide ammonium chloride, methyl chloride Stearyldipolypropylene oxide ammonium, benzylmethyldipolyethylene oxideammonium chloride, benzylmethyldipolypropylene oxideammonium chloride, 1-ethylpyridinium bromide, 1-octadecylpyridinium chloride, 3-methyl-1-propylimidazolium bromide, 3-chloride Examples thereof include methyl-1- (2-naphthyl) imidazolium, triphenyl (tetradecyl) phosphonium bromide, ethyldimethylsulfonium chloride, and triphenylsulfonium bromide.

本発明におけるシリル化剤は、シリル化反応を生じさせる化合物の全てを意味し、いわゆるシランカップリング剤も本発明におけるシリル化剤に含まれる。
本発明におけるシリル化剤としては、特に限定されないが、塩化水素を副生するクロロシラン類でなく、加水分解性基がアルコキシ基であるものが好ましく、例えば、下記式(1)で表される化合物が好ましい。
[R Si(OR4−n] (1)
(式(1)において、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数1〜8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数1〜20のアリール基、炭素数1〜20のアラルキル基であり、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボキシル基およびハロゲン原子で置換されていても良く、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、または炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキル基を示し、nは0〜4の整数を示す。)
The silylating agent in the present invention means all of the compounds that cause a silylation reaction, and so-called silane coupling agents are also included in the silylating agent in the present invention.
The silylating agent in the present invention is not particularly limited, but is preferably one in which the hydrolyzable group is an alkoxy group, not chlorosilanes as a by-product of hydrogen chloride, and for example, a compound represented by the following formula (1). Is preferable.
[R 1 n Si (OR 2 ) 4-n ] (1)
(In the formula (1), R 1 is independently a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyl group of a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated group of a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms, respectively. Saturated cycloalkyl group, aryl group having 1 to 20 carbon atoms, and aralkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which are vinyl group, epoxy group, oxetanyl group, acryloxy group, methacryloxy group, hydroxyl group, amino group, alkylamino group, respectively. It may be substituted with an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group and a halogen atom, and R 2 is independently a hydrogen atom and a saturated or unsaturated alkyl having 1 to 8 carbon atoms, respectively. A group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyl group, a dimethylsilyl group, or a saturated or unsaturated heterocycloalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, where n represents an integer of 0 to 4. .)

前記式(1)で表されるシリル化剤において、加水分解性基が一分子中に複数存在する場合には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などの加水分解性基が単一で存在しても、複数のものが混在しても良く、ブトキシ基、ペントキシ基などの高級アルコキシ基で置換されていても良い。また、官能基が適切な保護基で保護されていても良い。
これらの中でもシリル化反応性に優ることから、加水分解性基がメトキシ基、エトキシ基およびプロポキシ基のものが好ましく、メトキシ基およびエトキシ基のものが特に好ましい。
In the silylating agent represented by the formula (1), when a plurality of hydrolyzable groups are present in one molecule, a single hydrolyzable group such as a methoxy group, an ethoxy group or a propoxy group is present. However, a plurality of them may be mixed, and may be substituted with a higher alkoxy group such as a butoxy group or a pentoxy group. Further, the functional group may be protected by an appropriate protecting group.
Among these, those having a hydrolyzable group of methoxy group, ethoxy group and propoxy group are preferable, and those of methoxy group and ethoxy group are particularly preferable, because they are superior in silylation reactivity.

前記式(1)で表されるシリル化剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(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、3−グリシドキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリ−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、8−グリシドキシオクチルトリメトキシシラン、8−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−8−アミノオクチルトリメトキシシラン、7−オクテニルトリメトキシシラン、4−(トリメトキシシリル)酪酸、4−(トリメトキシシリル)酪酸1,1−ジメチルエチル、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、トリメトキシメチルシラン、トリエトキシシラン、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランなどが挙げられる。 Examples of the silylating agent represented by the formula (1) include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, and the like. 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3- Methacryloxypropyl dimethylmethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltri Methoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltri Ethoxysilane, 3-triethoxysili-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-amino Hydrochloride of propyltrimethoxysilane, tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, 3-ureidopropyltrialkoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isocyandiapropyltriethoxysilane , 8-glycidoxyoctyltrimethoxysilane, 8-methacryloxyoctyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -8-aminooctyltrimethoxysilane, 7-octenyltrimethoxysilane, 4- (trimethoxy) Cyril) butyric acid, 4- (trimethoxysilyl) butyrate 1,1-dimethylethyl, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n- Propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, undecyltrimethoxysilane, Dodecyltrimethoxysilane, tetradecyltrimethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane, 1,4- Examples thereof include bis (trimethoxysilyl) benzene, trifluoropropyltrimethoxysilane, methoxytrimethylsilane, dimethoxydimethylsilane, trimethoxymethylsilane, triethoxysilane, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane.

また、特に限定されないが、アルコキシシラン以外のシリル化剤も使用することができる。例えば、ヘキサメチルジシラザン、クロロトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、トリエチルクロロシラン、ターシャリーブチルジメチルクロロシラン、クロロトリイソプロピルシラン、1,3−ジクロロ−1,1,3,3−テトライソプロピルジシロキサン、クロロメチルトリメチルシラン、トリエチルシラン、アリルトリメチルシラン、3−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジクロロシシラン、トリス(N,N−ジメチルアミノ)メチルシラン、ビス(N,N−ジメチルアミノ)ジメチルシランおよび(N,N−ジメチルアミノ)トリメチルシランなどが挙げられる。
これらのシリル化剤において、加水分解性基が一分子中に複数存在する場合には、アルコキシ基、ハロゲン原子、アルキルアミノ基などの加水分解性基が単一で存在しても、複数のものが混在しても良い。
Further, although not particularly limited, a silylating agent other than alkoxysilane can also be used. For example, hexamethyldisilazane, chlorotrimethylsilane, hexamethyldisilazane, trimethylsilyltrifluoromethanesulfonate, triethylchlorosilane, tertiarybutyldimethylchlorosilane, chlorotriisopropylsilane, 1,3-dichloro-1,1,3,3-tetra. Isopropyldisiloxane, chloromethyltrimethylsilane, triethylsilane, allyltrimethylsilane, 3-methacryloxypropyltrichlorosilane, 3-methacryloxypropylmethyldichlorosisilane, tris (N, N-dimethylamino) methylsilane, bis (N, N) -Dimethylamino) dimethylsilane and (N, N-dimethylamino) trimethylsilane and the like.
In these silylating agents, when a plurality of hydrolyzable groups are present in one molecule, even if a single hydrolyzable group such as an alkoxy group, a halogen atom or an alkylamino group is present, a plurality of hydrolyzable groups are present. May be mixed.

また、上記シリル化剤の代わりにチタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤およびジルコニア系カップリング剤などを使用しても、本発明と同様な効果を示す。 Further, even if a titanium-based coupling agent, an aluminum-based coupling agent, a zirconia-based coupling agent, or the like is used instead of the above silylating agent, the same effect as that of the present invention is exhibited.

本発明におけるシリル化反応に使用する有機溶剤としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、2−メチル−1−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノールおよび2−ヘキサノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンおよびエチルメチルケトンなどのケトン類、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類、ヘキサンなどのアルカン類、ベンゼンおよびトルエンなどの芳香族類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムおよびジクロロメタンなどのハロゲン系炭化水素類などが挙げられる。
これらの中でも、アルコール類や非プロトン性極性溶媒であるエーテル類、ニトリル類およびケトン類が好ましく、非プロトン性極性溶媒であるエーテル類、ニトリル類およびケトン類がより好ましい。
The organic solvent used for the silylation reaction in the present invention is not particularly limited, but is not particularly limited, but is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2-methyl. Alcohols such as -1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran, acetone and ethyl Ketones such as methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, alcohols such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, esters such as ethyl acetate, chloroform And halogen-based hydrocarbons such as dichloromethane.
Among these, ethers, nitriles and ketones which are alcohols and aprotonic polar solvents are preferable, and ethers, nitriles and ketones which are aprotonic polar solvents are more preferable.

本発明におけるシリル化反応時に添加する水としては、中性、酸性およびアルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
本発明におけるシリル化反応時に添加する水の量は、層状無機化合物の反応点である水酸基およびアルコキシル基の合計量に対して0.05〜4.0モル倍であり、0.1〜3.0モル倍であることが好ましい。
水の添加量が0.05モル倍未満であると添加効果が少なく、4.0モル倍を超えるとシリル化剤同士の加水分解・縮合等の副反応が進行する恐れがある。
The water added during the silylation reaction in the present invention may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but ion-exchanged water, distilled water, pure water and ultrapure water are preferable.
The amount of water added during the silylation reaction in the present invention is 0.05 to 4.0 mol times the total amount of the hydroxyl groups and the alkoxyl groups which are the reaction points of the layered inorganic compound, and is 0.1 to 3. It is preferably 0 mol times.
If the amount of water added is less than 0.05 mol times, the addition effect is small, and if it exceeds 4.0 mol times, side reactions such as hydrolysis and condensation between the silylating agents may proceed.

シリル化剤によるシリル化反応は、一般には禁水条件下での反応であり、先行文献(非特許文献1および2)においても、シリル化反応に供する前駆体、すなわち層間をアルキルアンモニウムで修飾した層状無機化合物を十分に乾燥した後、反応させている。この場合、反応点に対して約35モル倍という大過剰のシリル化剤(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)を反応させる必要がある。
このような禁水条件下で反応させるシリル化剤の量を非特許文献1の場合の5分の1に低減するとシリル化反応率が著しく低下するが、シリル化剤が失活しない程度に、上記範囲の水を添加すると、シリル化剤の副反応が殆ど進行することなく、層間のシリル化反応率を向上することができる。
The silylation reaction with a silylating agent is generally a reaction under water-free conditions, and even in the preceding documents (Non-Patent Documents 1 and 2), the precursor to be subjected to the silylation reaction, that is, the layers are modified with alkylammonium. The layered inorganic compound is sufficiently dried and then reacted. In this case, it is necessary to react a large excess of silylating agent (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) of about 35 mol times with respect to the reaction site.
If the amount of the silylating agent to react under such water-reactive conditions is reduced to one-fifth of that in Non-Patent Document 1, the silylation reaction rate is significantly reduced, but the silylating agent is not inactivated. When water in the above range is added, the silylation reaction rate between layers can be improved with almost no progress of side reactions of the silylating agent.

上記シリル化反応において使用するシリル化剤の量は、特に限定されないが、反応点である水酸基およびアルコキシ基の合計量に対して、好ましくは0.1〜30モル倍であり、より好ましくは1〜20モル倍であり、さらに好ましくは1〜10モル倍である。
シリル化剤の使用量が0.1モル倍より少ないとシリル化反応速度が小さくなり、一方、30モル倍を超えると原料コストの面で工業的に不利である。
The amount of the silylating agent used in the silylation reaction is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 30 mol times, more preferably 1 with respect to the total amount of the hydroxyl group and the alkoxy group which are the reaction points. It is ~ 20 mol times, more preferably 1-10 mol times.
If the amount of the silylating agent used is less than 0.1 mol times, the silylation reaction rate becomes low, while if it exceeds 30 mol times, it is industrially disadvantageous in terms of raw material cost.

層状無機化合物の層間における反応点のイオン交換容量に対するシリル化率は、目的に応じて選択されるため、特に限定はないが、シリル化率が0.7以上であることが好ましい。一方、シリル化率が2.0を超えると、層状無機化合物の層間がシリル化剤由来の成分で過剰に覆われる恐れがあり、好ましくない。本発明の特定の量の水を添加することにより、所望のシリル化率を達成するために必要なシリル化剤の使用量を、水を添加しない場合よりも低減することができる。 The silylation rate with respect to the ion exchange capacity of the reaction point between the layers of the layered inorganic compound is not particularly limited because it is selected according to the purpose, but the silylation rate is preferably 0.7 or more. On the other hand, if the silylation rate exceeds 2.0, the layers of the layered inorganic compound may be excessively covered with the silylating agent-derived component, which is not preferable. By adding a specific amount of water of the present invention, the amount of the silylating agent required to achieve the desired silylation rate can be reduced as compared with the case where no water is added.

上記シリル化反応における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは50〜160℃であり、さらに好ましくは70〜150℃である。通常は、反応溶媒として用いる有機溶剤の沸点(加熱還流下)で反応させることが好ましい。 The reaction temperature in the silylation reaction is not particularly limited, but is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 160 ° C, and even more preferably 70 to 150 ° C. Usually, it is preferable to react at the boiling point (under heating / reflux) of the organic solvent used as the reaction solvent.

上記シリル化反応で用いる有機溶剤の量は、特に限定されないが、原料として用いる層状無機化合物に対して、1〜30質量倍であり、より好ましくは5〜25質量倍であり、さらに好ましくは10〜20質量倍である。 The amount of the organic solvent used in the silylation reaction is not particularly limited, but is 1 to 30 times by mass, more preferably 5 to 25 times by mass, and further preferably 10 times the amount of the layered inorganic compound used as a raw material. ~ 20 times by mass.

本発明におけるシリル化反応は、触媒を使用してもしなくても良いが、塩化水素、ギ酸、酢酸およびシュウ酸等のカルボン酸、リン酸、硝酸、硫酸およびメチルスルホン酸等のスルホン酸類などの公知の酸、ならびにアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどの公知の塩基を触媒として添加することができる。
その場合、添加する触媒は反応点である水酸基およびアルコキシ基の合計量に対して0.01〜1モル倍であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.1モル倍である。
The silylation reaction in the present invention may or may not use a catalyst, but may include carboxylic acids such as hydrogen chloride, formic acid, acetic acid and oxalic acid, and sulfonic acids such as phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid and methyl sulfonic acid. Known acids and known bases such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide can be added as catalysts.
In that case, the catalyst to be added is preferably 0.01 to 1 mol times, more preferably 0.01 to 0.1 mol times, the total amount of the hydroxyl group and the alkoxy group which are the reaction points.

上記シリル化反応で得られるシリル化層状無機化合物は、単離、洗浄後に乾燥することが好ましい。単離、洗浄および乾燥する方法は、特に限定されることはなく、層状無機化合物および無機微粒子を単離、洗浄および乾燥する公知の方法を使用することができる。
例えば、単離方法としては、反応液を静置したり、遠心分離して固液分離した後、上澄み液をデカンテーションにより除去したり、自然ろ過、加圧ろ過、減圧ろ過などのろ過操作により層状無機化合物をろ取することなどが挙げられる。
加圧ろ過時の圧力は特に制限はなく、例えば1〜5気圧の範囲であれば良い。減圧ろ過時の圧力は特に制限はなく、0〜1気圧の範囲であれば良い。
The silylated layered inorganic compound obtained by the silylation reaction is preferably isolated, washed and then dried. The method for isolation, washing and drying is not particularly limited, and known methods for isolating, washing and drying layered inorganic compounds and inorganic fine particles can be used.
For example, as an isolation method, the reaction solution is allowed to stand, or after centrifugation to separate solid and liquid, the supernatant is removed by decantation, or by filtration operations such as natural filtration, pressure filtration, and reduced pressure filtration. Examples include filtering the layered inorganic compound.
The pressure during pressure filtration is not particularly limited, and may be in the range of 1 to 5 atm, for example. The pressure during vacuum filtration is not particularly limited and may be in the range of 0 to 1 atm.

洗浄方法としては、デカンテーション後に得られた固体を水や有機溶剤などに再分散させた後、同様にしてデカンテーションしたり、ろ取した固体の上から水や有機溶剤を注いで固体を洗浄する方法などが挙げられる。
洗浄に用いる水は中性、酸性、アルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
有機溶剤としては、特に限定はないが、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、エチルメチルケトン等のケトン類、ヘキサンなどのアルカン類、トルエン等の芳香族類などが挙げられる。このとき、層状無機化合物と水との接触を良好にするため、適切な極性溶媒などの有機溶剤を併用することもできる。
As a cleaning method, the solid obtained after decantation is redispersed in water or an organic solvent, and then decanted in the same manner, or water or an organic solvent is poured over the collected solid to wash the solid. How to do it.
The water used for cleaning may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but is preferably ion-exchanged water, distilled water, pure water and ultrapure water.
The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, alkanes such as hexane, and aromatics such as toluene. At this time, in order to improve the contact between the layered inorganic compound and water, an organic solvent such as an appropriate polar solvent can be used in combination.

上記で得られた固体の乾燥方法としては、常温常圧で風乾することもできるし、減圧下に常温、適宜加熱または冷却しながら有機溶剤を除去することもできる。
減圧時の圧力は特に制限はなく、0〜1気圧の範囲であれば良い。また、温度も特に制限はなく、好ましくは−10〜200℃であり、より好ましくは0〜150℃であり、特に好ましくは10〜100℃である。
As a method for drying the solid obtained above, the organic solvent can be air-dried at normal temperature and pressure, or the organic solvent can be removed while appropriately heating or cooling at room temperature under reduced pressure.
The pressure at the time of depressurization is not particularly limited and may be in the range of 0 to 1 atm. The temperature is also not particularly limited, preferably −10 to 200 ° C., more preferably 0 to 150 ° C., and particularly preferably 10 to 100 ° C.

以下、実施例および比較例により、本発明を具体的に説明する。
<合成例1>ナトリウムマガディアイト(以下、Na−マガディアイトと記す)の合成
珪酸ソーダ(富士化学株式会社製、商品名:4号珪酸ソーダ)18.34g、シリカゲル(和光純薬株式会社製、商品名:ワコーゲルQ―63)7.28gおよび純水54.37gを混ぜ合わせた後、高圧用反応分解容器(株式会社三愛科学製、商品名:HU-100)に封入し、170℃で30時間加熱した。生成物を吸引ろ取し、希NaOH水溶液(pH:9〜10)および純水で洗浄し、40℃で2日間乾燥することでNa−マガディアイト15.9gを得た。
X線回折装置(BRUKER製、商品名:D8 ADVANCE)を用いて得られたNa−マガディアイトの底面間隔を求めたところ1.54nmであった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
<Synthesis Example 1> Synthesis of sodium magadiate (hereinafter referred to as Na-magadiate) 18.34 g of sodium silicate (manufactured by Fuji Chemical Industries, Ltd., trade name: sodium silicate No. 4), silica gel (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Product name: Wakogel Q-63) 7.28 g and pure water 54.37 g are mixed, then sealed in a high-pressure reaction decomposition container (manufactured by San-ai Scientific Co., Ltd., product name: HU-100), and 30 at 170 ° C. Heated for hours. The product was collected by suction filtration, washed with a dilute aqueous NaOH solution (pH: 9-10) and pure water, and dried at 40 ° C. for 2 days to obtain 15.9 g of Na-magadiate.
The bottom spacing of Na-magadite obtained using an X-ray diffractometer (manufactured by BRUKER, trade name: D8 ADVANCE) was determined to be 1.54 nm.

<合成例2>シリル化修飾マガディアイトの前駆体であるDTMA−マガディアイトの合成(Na−マガディアイトのドデシルトリメチルアンモニウム(以下、DTMAと記す)による層関修飾)
合成例1で得られたNa−マガディアイト(化学式:NaSi1429・nHO)50g、純水3250gおよび塩化ドデシルトリメチルアンモニウム87.7gを混合し、室温で7日間撹拌した。その後、固体を吸引ろ取して、メタノール洗浄した後、60℃で乾燥してDTMA−マガディアイト47gを得た。
原子吸光分析装置(株式会社島津製作所製、AA‐6200)を用いて、得られたDTMA−マガディアイト中のNa質量を測定した結果、Na含有率は0.04質量%未満で、ほとんどカチオン交換されたことを確認した。
元素分析装置(ヤナコ分析工業株式会社製、CHNコーダーMT-5)および熱重量分析装置(株式会社日立ハイテクサイエンス、TG/DTA6300)を用いて得られたDTMA-マガディアイトの組成を算出したところDTMA1.570.35Si1429・nHOであった。
また、X線回折装置(BRUKER製、D8 ADVANCE)を用いて得られたDTMA−マガディアイトの底面間隔を求めたところ2.80nmであった。
<Synthesis Example 2> Synthesis of DTMA-magadiate, which is a precursor of silylated-modified magadiate (layer-related modification of Na-magadiate with dodecyltrimethylammonium (hereinafter referred to as DTMA))
Obtained in Synthesis Example 1 Na-magadiite (Formula: Na 2 Si 14 O 29 · nH 2 O) 50g, mixed pure water 3250g and dodecyltrimethylammonium chloride 87.7 g, and stirred at room temperature for 7 days. Then, the solid was sucked and collected, washed with methanol, and dried at 60 ° C. to obtain 47 g of DTMA-magadiate.
As a result of measuring the mass of Na in the obtained DTMA-magadite using an atomic absorption spectrometer (AA-6200, manufactured by Shimadzu Corporation), the Na content was less than 0.04% by mass, and almost all cations were exchanged. I confirmed that it was done.
The composition of DTMA-magadiate obtained using an elemental analyzer (Yanako Analytical Industry Co., Ltd., CHN coder MT-5) and a thermogravimetric analyzer (Hitachi High-Tech Science Corporation, TG / DTA6300) was calculated. It was 1.57 H 0.35 Si 14 O 29 · nH 2 O.
Further, the bottom surface interval of DTMA-magadite obtained by using an X-ray diffractometer (D8 ADVANCE manufactured by BRUKER) was determined to be 2.80 nm.

<実施例1>
合成例2で得られたDTMA−マガディアイト5.0gを100℃、約100Paで2時間減圧乾燥した後、モレキュラーシーブ3Aで乾燥したアセトニトリル78.2gに分散させた。ここに純水18mgおよび3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以後、MAC−TRIMSと記す)10.8g(反応点に対して7モル倍)を混合し、窒素雰囲気下で加熱還流しながら48時間撹拌した。その後、固体を吸引ろ取し、メタノール洗浄した後、60℃で乾燥し、シリル化マガディアイト(以下、MACPS−マガディアイトと記す)4.8gを得た。
CHN元素分析装置(ヤナコ分析工業株式会社製、CHNコーダー MT-5)、熱重量分析装置(株式会社日立ハイテクサイエンス製、TG/DTA6300)および原子吸光分析装置(株式会社島津製作所製、AA‐6200)を用いて得られたMACPS−マガディアイトの組成を算出したところ、3−メタクリロキシプロピルシリル(MACPS)1.65Me0.35Si1429・nHOであった。
X線回折装置(BRUKER製、D8 ADVANCE)を用いて得られたMACPS−マガディアイトの底面間隔を求めたところ、2.35nmであった。
また、29Si核磁気共鳴(NMR)(日本電子株式会社製、JNM-ECA 400型)によって分析したところ、シリル化修飾によって、マガディアイトのシラノール由来のQのピークがほぼQのそれにシフトしたことから、層間でシリル化反応が進行したことを確認した。
<Example 1>
5.0 g of DTMA-magadiate obtained in Synthesis Example 2 was dried under reduced pressure at 100 ° C. and about 100 Pa for 2 hours, and then dispersed in 78.2 g of acetonitrile dried with Molecular Sieve 3A. 18 mg of pure water and 10.8 g (hereinafter referred to as MAC-TRIMS) of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as MAC-TRIMS) were mixed thereto, and heated under reflux in a nitrogen atmosphere for 48 hours. Stirred. Then, the solid was collected by suction filtration, washed with methanol, and dried at 60 ° C. to obtain 4.8 g of silylated magadite (hereinafter referred to as MACPS-magadite).
CHN element analyzer (Yanako Analytical Industry Co., Ltd., CHN coder MT-5), thermogravimetric analyzer (Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., TG / DTA6300) and atomic absorption spectrometer (Shimadzu Corporation, AA-6200) The composition of MACPS-magadiate obtained using) was calculated to be 3-methacryloxypropylsilyl (MACPS) 1.65 Me 0.35 Si 14 O 29 · nH 2 O.
The bottom surface spacing of MACPS-magadite obtained using an X-ray diffractometer (D8 ADVANCE manufactured by BRUKER) was determined and found to be 2.35 nm.
Also, 29 Si nuclear magnetic resonance (NMR) (JEOL Ltd., JNM-ECA 400 type) was analyzed by the shift by silylation modification thereto peak of Q 3 from silanol magadiite is approximately Q 4 Therefore, it was confirmed that the silylation reaction proceeded between the layers.

<比較例1>
DTMA−マガディアイトのシリル化反応時に、純水を添加しなかった以外は実施例1と同様な処理を行い、MACPS−マガディアイトを得た。
<Comparative example 1>
During the silylation reaction of DTMA-magadiate, the same treatment as in Example 1 was carried out except that pure water was not added, to obtain MACPS-magadiate.

<実施例2〜6>
DTMA−マガディアイトのシリル化反応時に、純水の添加量を18mg(DTMA-マガディアイトのカチオン交換当量に対する0.125モル倍)から36mg(同0.25モル倍)、72mg(同0.5モル倍)、143mg(同1.0モル倍)、286mg(同2.0モル倍)および429mg(同3.0モル倍)に変更した以外は実施例1と同様な処理を行い、MACPS−マガディアイトを得た。
<Examples 2 to 6>
During the silylation reaction of DTMA-magadiate, the amount of pure water added was changed from 18 mg (0.125 mol times the cation exchange equivalent of DTMA-magadiaite) to 36 mg (0.25 mol times) and 72 mg (0.5 mol times). MACPS- Got Magadite.

<比較例2>
純水の添加量を715mg(DTMA-マガディアイトのカチオン交換当量に対する5.0モル倍)に変更した以外は、実施例1と同様な処理を行い、MACPS−マガディアイトを得た。
<Comparative example 2>
The same treatment as in Example 1 was carried out except that the amount of pure water added was changed to 715 mg (5.0 mol times the cation exchange equivalent of DTMA-magadiate) to obtain MACPS-magadiate.

実施例1〜6および比較例1〜2で得られたシリル化層状無機化合物の組成は、CHN元素分析(ヤナコ分析工業株式会社製、商品名:CHNコーダー MT−5)、熱重量分析(株式会社日立ハイテクサイエンス、商品名:TG/DTA6300)およびNa元素分析(株式会社島津製作所製、商品名:元素吸光光度計AA−6200)によって算出し、その結果を表1に記載した。
また、表1におけるシリル化率は、層状無機化合物マガディアイトの主骨格部由来のSi1429に由来する水酸基およびアルコキシ基の合計量に対して、直接反応し得るシリル化剤が最大2個であるため、MACPSの分析値(Si1429に対するモル比)を2で除した値である。
The compositions of the silylated layered inorganic compounds obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 are CHN elemental analysis (manufactured by Yanaco Analytical Industry Co., Ltd., trade name: CHN coder MT-5), thermoweight analysis (stock). It was calculated by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., trade name: TG / DTA6300) and Na elemental analysis (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: elemental absorptiometer AA-6200), and the results are shown in Table 1.
Regarding the silylation rate in Table 1, a maximum of two silylating agents capable of directly reacting with the total amount of hydroxyl groups and alkoxy groups derived from Si 14 O 29 derived from the main skeleton of the layered inorganic compound magadite. Therefore, it is a value obtained by dividing the analysis value of MACPS ( molar ratio to Si 14 O 29 ) by 2.

表1における次の略号は以下を意味する。
MACPS:3−メタクリロキシプロピルシリル
DTMA:ドデシルトリメチルアンモニウム
Me:メチル
N.D:不検出
The following abbreviations in Table 1 mean:
MACPS: 3-methacryloxypropylsilyl DTMA: dodecyltrimethylammonium Me: methyl N. D: Not detected

Figure 0006915297
Figure 0006915297

表1からわかるように、水を添加してシリル化反応した実施例1〜6は、水を添加しない比較例1と比べて、シリル化率が高く、効率的にシリル化していることがわかる。
また、水の添加量の割合を変更させ、水を0.125〜3.0モル倍添加すると、添加量の増加に伴い、シリル化率は向上する。
一方、水を5.0モル倍添加した比較例2の場合、シリル化率が2.0を超え、一部シリル化剤同士がネットワークを形成することが熱重量分析結果(図2)から推定される。すなわち、比較例2では、約300℃〜400℃付近での熱重量減少が実施例1〜6に比べて、著しく少なく、シリル化剤同士が縮合したシロキサンネットワークが多く形成されていることが推定される。










As can be seen from Table 1, Examples 1 to 6 in which water was added and the silylation reaction was carried out had a higher silylation rate and were efficiently silylated as compared with Comparative Example 1 in which water was not added. ..
Further, when the ratio of the amount of water added is changed and water is added 0.125 to 3.0 mol times, the silylation rate improves as the amount of water added increases.
On the other hand, in the case of Comparative Example 2 in which water was added 5.0 mol times, it was estimated from the thermogravimetric analysis result (FIG. 2) that the silylation rate exceeded 2.0 and some silylating agents formed a network. Will be done. That is, in Comparative Example 2, it is presumed that the thermogravimetric reduction in the vicinity of about 300 ° C. to 400 ° C. was significantly smaller than that in Examples 1 to 6, and that many siloxane networks in which the silylating agents were condensed were formed. Will be done.










Claims (4)

有機溶媒存在下、層状無機化合物をシリル化剤によりシリル化修飾するにあたり、層状無機化合物中の水酸基およびアルコキシ基の合計量に対して、0.1〜3.0モル倍の水を添加してシリル化反応を行うことを特徴とするシリル化層状無機化合物の製造方法。 When silylating and modifying a layered inorganic compound with a silylating agent in the presence of an organic solvent, water of 0.1 to 3.0 mol times the total amount of hydroxyl groups and alkoxy groups in the layered inorganic compound was added. A method for producing a silylated layered inorganic compound, which comprises carrying out a silylation reaction. シリル化剤が下記式(1)で表されることを特徴とする請求項1に記載のシリル化層状無機化合物の製造方法。
[R1 nSi(OR24-n] (1)
(式(1)において、R1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数1〜8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数1〜20のアリール基、炭素数1〜20のアラルキル基であり、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボキシル基、ハロゲン原子で置換されていても良く、R2はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、または炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキル基を示し、nは0〜4の整数を示す。)
The method for producing a silylated layered inorganic compound according to claim 1, wherein the silylating agent is represented by the following formula (1).
[R 1 n Si (OR 2 ) 4-n ] (1)
(In the formula (1), R 1 is independently a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms, respectively. Saturated cycloalkyl groups, aryl groups with 1 to 20 carbon atoms, and aralkyl groups with 1 to 20 carbon atoms, which are vinyl groups, epoxy groups, oxetanyl groups, acryloxy groups, metharoxy groups, hydroxyl groups, amino groups, alkylamino groups, respectively. It may be substituted with an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group or a halogen atom, and R 2 is independently a hydrogen atom and a saturated or unsaturated alkyl having 1 to 8 carbon atoms, respectively. A group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyl group, a dimethylsilyl group, or a saturated or unsaturated heterocycloalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, where n represents an integer of 0 to 4. .)
有機溶媒が非プロトン性極性溶媒であって、エーテル類、ニトリル類又はケトン類である請求項1または請求項2に記載のシリル化層状無機化合物の製造方法。 Manufacturing method of the organic solvent is I aprotic polar solvents der, ethers, nitriles or ketones der Ru claim 1 or silylated layered inorganic compound according to claim 2. 層状無機化合物が層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物のいずれかを含む請求項1〜3のいずれかに記載のシリル化層状無機化合物の製造方法。 The method for producing a silylated layered inorganic compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the layered inorganic compound contains any one of a layered silicate, a layered clay mineral and a layered metal oxide.
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