JP6926517B2 - 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、エタノール存在下、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 in the presence of ethanol 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、トルエン存在下、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 ions, which are interlayer cations, with dodecyltrimethylammonium, and then the interlayer distance is widened. It has been described that octyl trichlorosilane is allowed to act as a silylating agent in the presence of toluene 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 the interlayer silylation reaction, it is necessary to use a large excess amount of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, which is an alkoxysilane, about 35 mol times with respect to 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。
また、上記非特許文献ではシリル化反応時の有機溶媒にエタノールまたはトルエンを用いているが、その他の有機溶剤に関する具体的な記載はない。
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. Furthermore, 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.
Further, in the above non-patent documents, ethanol or toluene is used as the organic solvent during the silylation reaction, but there is no specific description regarding other organic solvents.

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、特定な有機溶媒の存在下に、シリル化剤により層状無機化合物のシリル化反応を行うことで、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 carrying out a silylation reaction of a layered inorganic compound with a silylating agent in the presence of a specific organic solvent. , The present invention has been completed.

すなわち、本発明の第1発明は、沸点が90℃以上である第2級もしくは第3級アルコールの存在下、層状無機化合物をシリル化剤により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, the first invention of the present invention is characterized in that a layered inorganic compound is subjected to a silylation reaction with a silylating agent in the presence of a secondary or tertiary alcohol having a boiling point of 90 ° C. or higher. This is a method for producing an inorganic compound.

また、第2発明は、非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールの沸点が80℃以上である第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。 The second invention is the method for producing a silylated layered inorganic compound according to the first invention, wherein the aprotic polar solvent or the secondary or tertiary alcohol has a boiling point of 80 ° C. or higher.

また、第3発明は、シリル化剤が下記式(1)で表される化合物である第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。
[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 third invention is the method for producing a silylated layered inorganic compound according to the first invention or the second invention, wherein the silylating agent is a compound 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, methacryloxy 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. .)

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.

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, but for example, organic ammonium, organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium, organic oxonium, organic sulfonium, organic sulfoxonium, organic serenonium, organic carbonium, organic diazonium, and organic Salts such as iodonium, organic pyririnium, organic pyrrolidinium, organic carvenium, 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) In the n− H group, 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 an organic onium and a salt such as a halide ion such as a 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 interlayer can be modified with the organic bromide by the cation exchange reaction between the exchangeable metal cation and the organic bromide.
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はなく、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, 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 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, methacryloxy 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 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れることから、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 methoxy group, an ethoxy group and a propoxy group are preferable, and those having a methoxy group and an ethoxy group are particularly preferable, because they are excellent 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媒は、非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールであり、沸点が80℃以上のものが好ましく、より好ましくは90℃以上であり、さらに好ましくは100℃以上である。
非プロトン性極性溶媒としては、特に限定されないが、アセトニトリルおよびプロピオ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、エチルメチルケトン、ジエチルケトンおよびメチレンイソプロピ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が挙げられる。
また、第2級もしくは第3級アルコールとしては、特に限定されないが、2−プロパノール、2−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−プロポキシ−2−プロパノール、1−ブトキシ−2−プロパノール、2−メチル−2−プロパノールおよびフェノールなどの芳香族アルコール類などが挙げられる。
これらの中でもアセトニトリル、テトラヒドロフラン、メチルイソプリピルケトン、2−プロパノール、2−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノールおよび1−プロポキシ−2−プロパノールが好ましく、2−ブタノールおよび1−メトキシ−2−プロパノールがより好ましい。
The organic solvent used for the silylation reaction in the present invention is an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol, preferably having a boiling point of 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, and further. It is preferably 100 ° C. or higher.
The aprotonic polar solvent is not particularly limited, but is limited to nitriles such as acetonitrile and propionitrile, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, ethylmethyl ketone, diethyl ketone and methylene isopropyl ketone, N, N-. Examples thereof include amides such as dimethylformamide and sulfoxides such as dimethylsulfoxide.
The secondary or tertiary alcohol is not particularly limited, but 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3-. Examples include aromatic alcohols such as hexanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propanol-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, 2-methyl-2-propanol and phenol.
Of these, acetonitrile, tetrahydrofuran, methylisopropanolketone, 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and 1-propanol-2-propanol are preferable, and 2-butanol. And 1-methoxy-2-propanol are more preferred.

本発明の製造方法は、シリル化反応の有機溶媒として非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールを用いるため、層状無機化合物に由来する水酸基およびアルコキシ基の副反応であるO−アルキル化反応が起こり難く、また、用いる有機溶媒の沸点が高いため、シリル化反応温度が上昇し、シリル化反応が加速され、シリル化率が高くなると推論する。
さらに、第2級もしくは第3級アルコール類を用いると、後述するシリル化剤の加水分解によるシラノールの副生やシリル化剤同士の縮合等の副反応が抑制されるため好ましい。これは、アルコール性水酸基による溶媒効果であると推論する。
Since the production method of the present invention uses an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol as the organic solvent for the silylation reaction, O-alkyl is a side reaction of hydroxyl groups and alkoxy groups derived from the layered inorganic compound. It is inferred that the silylation reaction is unlikely to occur and that the boiling point of the organic solvent used is high, so that the silylation reaction temperature rises, the silylation reaction is accelerated, and the silylation rate increases.
Further, it is preferable to use secondary or tertiary alcohols because side reactions such as by-production of silanol due to hydrolysis of the silylating agent described later and condensation between the silylating agents are suppressed. It is inferred that this is the solvent effect due to the alcoholic hydroxyl group.

本発明におけるシリル化反応時、反応系に水を添加することが好ましい。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。
水の添加量は、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0.1〜3モル倍であることが好ましく、1〜2モル倍であることが特に好ましい。
水の添加量が0.1モル倍未満であると添加効果が少なく、3モル倍を超えるとシリル化剤の加水分解によるシラノールの副生やシリル化剤同士の縮合等の副反応が進行する恐れがある。
During the silylation reaction in the present invention, it is preferable to add water to the reaction system. The water to be added 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 is preferably 0.1 to 3 mol times, particularly preferably 1 to 2 mol times, with respect to the total amount of the hydroxyl group and the alkoxyl group which are the reaction points of the layered inorganic compound.
If the amount of water added is less than 0.1 mol times, the addition effect is small, and if it exceeds 3 mol times, side reactions such as silanol by-product due to hydrolysis of silanol agents and condensation between silylating agents proceed. There is a fear.

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0.15以上であることが好ましく、さらに0.25以上であることがより好ましい。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。
反応溶媒として本発明の特定の非プロトン性極性溶媒、第2級もしくは第3級アルコールを用いると、層状無機化合物に由来する水酸基およびアルコキシ基の副反応である、反応溶媒に起因するO−アルキル化反応を抑制することができるため、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、従来の第1級アルコールであるエタノールを使用した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 0.15 or more, and further 0. More preferably, it is 25 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.
When the specific aprotonic polar solvent of the present invention, secondary or tertiary alcohol, is used as the reaction solvent, O-alkyl caused by the reaction solvent, which is a side reaction of hydroxyl groups and alkoxy groups derived from the layered inorganic compound. Since the chemical reaction can be suppressed, the amount of the silylating agent required to achieve the desired silylation rate can be reduced as compared with the case of using ethanol, which is a conventional primary alcohol. ..

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、反応溶媒として使用する非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールの沸点(加熱還流下)で反応させる。 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, the reaction is carried out at the boiling point (under heating / reflux) of an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol used as a reaction solvent.

上記シリル化反応で用いる非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールの量は、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 aprotic polar solvent or the secondary or tertiary alcohol used in the silylation reaction is not particularly limited, but is 1 to 30 times by mass, more preferably 1 to 30 times the mass of the layered inorganic compound used as a raw material. It is 5 to 25 times by mass, more preferably 10 to 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 the 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。
洗浄に用い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 used for cleaning 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(以後、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 Co., 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 and then sealed in a high-pressure reaction decomposition container (manufactured by San-Ai Kagaku 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(以後、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)100g、純水6500gおよび塩化ドデシルトリメチルアンモニウム175g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94g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 magadiate (layer-related modification of Na-magadiate with dodecyltrimethylammonium (hereinafter referred to as DTMA))
100 g of Na-magadiate (chemical formula: Na 2 Si 14 O 29 · nH 2 O) obtained in Synthesis Example 1, 6500 g of pure water and 175 g of dodecyltrimethylammonium chloride were mixed 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 94 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-magadiite obtained by using an X-ray diffractometer (manufactured by BRUKER, D8 ADVANCE) was determined to be 2.80 nm.

比較例2
合成例2で得られたDTMA−マガディアイト100g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2−プロパノール1560gに分散させた。ここに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)257g(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)90g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)0.45DTMA0.50Me1.05Si1429・nH2O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、2.31nm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Q3のピークがほぼQ4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。
< Comparative example 2 >
100 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 1560 g of 2-propanol dried with molecular sieve 3A. Here, 257 g (7 mol times of the reaction site) of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as MAC-TRIMS) was mixed, and the mixture was stirred under a nitrogen atmosphere while heating under reflux for 48 hours. Then, the solid was collected by suction filtration, washed with methanol, and dried at 60 ° C. to obtain 90 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) 0.45 DTMA 0.50 Me 1.05 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 2.31 nm.
In addition, when analyzed by 29 Si nuclear magnetic resonance (NMR) (JNM-ECA 400 type, manufactured by JEOL Ltd.), the peak of Q 3 derived from silanol of magadiate shifts to that of Q 4 due to silylation modification. Therefore, it was confirmed that the silylation reaction proceeded between the layers.

<実施例
2−プロパノールを1−メトキシ−2−プロパノール(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM))に変更した以外は比較例2と同様な処理を行い、MACPS−マガディアイトを得た。
<Example 1 >
The same treatment as in Comparative Example 2 was carried out except that 2-propanol was changed to 1-methoxy-2-propanol (propylene glycol monomethyl ether (PGM)) to obtain MACPS-magadiate.

参考例1
2−プロパノールをアセトニトリル(AN)に変更した以外は比較例2と同様な処理を行い、MACPS−マガディアイトを得た。
< Reference example 1 >
The same treatment as in Comparative Example 2 was carried out except that 2-propanol was changed to acetonitrile (AN) to obtain MACPS-magadiate.

<比較例1>
2−プロパノールをエタノール(EtOH)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 1>
The same treatment as in Example 1 was carried out except that 2-propanol was changed to ethanol (EtOH) to obtain MACPS-magadiate.

実施例1、比較例1および2、ならびに参考例1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 Example 1 , Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example 1 are CHN elemental analysis (manufactured by Yanaco Analytical Industry Co., Ltd., trade name: CHN coder MT-5), thermal weight. It was calculated by analysis (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.
In addition, the silylation rate in Table 1 is determined by a maximum of two silylating agents that can directly react 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。
IPA:2−プロパノール
PGM:1−メトキシ−2−プロパノール
AN:アセトニトリル
EtOH:エタノール
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:
IPA: 2-propanol PGM: 1-methoxy-2-propanol AN: acetonitrile EtOH: ethanol MACPS: 3-methacryloxypropylsilyl DTMA: dodecyltrimethylammonium Me: methyl N. D. : Not detected

Figure 0006926517
Figure 0006926517

表1からわかるように、従来技術と同様にエタノールを反応溶媒に用いた比較例1及び2−プロパノールを反応溶媒に用いた比較例2と比べて、反応溶媒に1−メトキシ−2−プロパノール(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM))用いた実施例は、副反応であるO−アルキル化反応が抑制され、シリル化率が向上し、効率的に層状無機化合物がシリル化されていることがわかる。 As can be seen from Table 1, 1-methoxy-2-propanol (1-methoxy-2 -propanol) as the reaction solvent was compared with Comparative Example 1 in which ethanol was used as the reaction solvent and Comparative Example 2 in which 2-propanol was used as the reaction solvent, as in the prior art. propylene glycol monomethyl ether (PGM)) example 1 using is the side reaction is O- alkylation reaction is suppressed, that improved silylation rate, effectively layered inorganic compound is silylated Recognize.

Claims (3)

沸点が90℃以上である第2級もしくは第3級アルコールの存在下、層状無機化合物をシリル化剤により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。 A method for producing a silylated layered inorganic compound, which comprises carrying out a silylation reaction of a layered inorganic compound with a silylating agent in the presence of a secondary or tertiary alcohol having a boiling point of 90 ° C. or higher. シリル化剤が下記式(1)で表される化合物である請求項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 a compound 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 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 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. .)
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又は2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 claim 1 or 2 , 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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