JP6958631B2 - Interlayer cross-linked layered inorganic compound and its manufacturing method - Google Patents

Interlayer cross-linked layered inorganic compound and its manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、層間架橋された層状無機化合物およびその製造方法に関し、より詳しくは、層間をカップリング剤で修飾した後、層間で架橋性官能基を架橋反応させることにより、層間架橋された層状無機化合物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a layered inorganic compound crosslinked between layers and a method for producing the same. More specifically, the layered inorganic compound crosslinked between layers by modifying the layers with a coupling agent and then crosslinking a crosslinkable functional group between the layers. The present invention relates to a compound and a method for producing the same.

層状無機化合物の層間を架橋する方法としては、層間で金属アルコキシドを加水分解・重縮合反応させた後に焼成する方法や、加水分解性シリル部位を2個有するシリル化剤を、層間で相対する層状無機化合物由来の水酸基と修飾反応させて層間を架橋する方法が知られている。 As a method of cross-linking the layers of the layered inorganic compound, a method of hydrolyzing and polycondensing the metal alkoxide between the layers and then firing, or a silylating agent having two hydrolyzable silyl sites are layered so as to face each other between the layers. A method of cross-linking between layers by a modification reaction with a hydroxyl group derived from an inorganic compound is known.

例えば、非特許文献1には、層状無機化合物である層状チタン酸ナトリウムの層間を、プロピルアンモニウム等、アルキル鎖長の異なる数種のアンモニウムで修飾した後、架橋剤である正ケイ酸エチルを混合して層間に挿入し、ろ取した残さを焼成することにより層間を無機材料で架橋して、細孔径の異なる無機化合物であるモレキュラーシーブを作製する方法が記載されている。 For example, in Non-Patent Document 1, layers of layered sodium titanate, which is a layered inorganic compound, are modified with several types of ammonium having different alkyl chain lengths, such as propylammonium, and then ethyl orthosilicate, which is a cross-linking agent, is mixed. A method is described in which a molecular sieve, which is an inorganic compound having a different pore diameter, is produced by cross-linking the layers with an inorganic material by inserting the layers into layers and firing the stripped residue.

また、非特許文献2には、層状無機化合物としてアイアライトを用い、これを塩酸で処理してその層間をプロトン化し、さらに、ヘキシルアミンで2日間処理して層間を拡張させた後、架橋剤として有機部位に2個のアルコキシシリル部位を有する4,4’−ビス(トリエトキシシリル)ビフェニルを7日間作用させて遠心分離して得られた残さを5日間乾燥し、さらに塩化水素で5日間処理して有機無機複合材料で層間架橋された層状無機化合物を作製する方法について記載されている。 Further, in Non-Patent Document 2, ialite is used as a layered inorganic compound, which is treated with hydrochloric acid to protonate the layers, and further treated with hexylamine for 2 days to expand the layers, and then a cross-linking agent. As a result, 4,4'-bis (triethoxysilyl) biphenyl having two alkoxysilyl moiety was allowed to act on the organic moiety for 7 days, and the residue obtained by centrifugation was dried for 5 days, and further dried with hydrogen chloride for 5 days. A method of treating to produce a layered inorganic compound interlayer-crosslinked with an organic-inorganic composite material is described.

さらに、非特許文献3には、層状無機化合物としてゼオライトを用い、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムで層間を修飾して拡張させた後、架橋剤として有機部位に2個のアルコキシシリル部位を有する1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼンを作用させて層間を架橋し、さらに酸処理により不要なヘキサデシルトリメチルアンモニウムを除去することによる有機無機複合材料で層間架橋された層状無機化合物を作製する方法について記載されている。 Further, in Non-Patent Document 3, zeolite is used as a layered inorganic compound, the layers are modified with hexadecyltrimethylammonium to expand the layers, and then 1,4-, which has two alkoxysilyl moieties in the organic moiety as a cross-linking agent. Described is a method for producing a layered inorganic compound cross-linked with an organic-inorganic composite material by allowing bis (triethoxysilyl) benzene to act to crosslink the layers and further removing unnecessary hexadecyltrimethylammonium by acid treatment. ing.

J.Am.Chem.Soc.,1991,113,3189−3190J. Am. Chem. Soc. , 1991,113,3189-3190 J.Mater.Chem.,2005,15,551−553J. Mater. Chem. , 2005, 15, 551-553 J.Am.Chem.Soc.,2010,132,15011−15021J. Am. Chem. Soc. , 2010, 132, 15011-15021

しかしながら、非特許文献1では、焼成工程を必要とすることからエネルギー消費の観点から工業的に不利である上、有機成分が除去されることから、層間(細孔内)を有機基で修飾したり、架橋構造に柔軟性や官能基を導入した層間架橋された層状無機化合物を得ることはできない。従って、得られた化合物はいわゆるモレキュラーシーブであり、架橋構造が完全無機化合物のために柔軟性がなく、生成した細孔径のサイズに合致した化学物質のみを吸着する機能しか有さないため、汎用性に乏しい。さらに、層間架橋剤として正ケイ酸エチルなどの金属アルコキシドを使用することから、処理操作中に架橋剤の加水分解・重縮合が進行してシリカゲル等が副生することがあり、この副生成物は、溶剤等に不溶のゲルであるため、除去することができない。 However, in Non-Patent Document 1, since a firing step is required, it is industrially disadvantageous from the viewpoint of energy consumption, and since organic components are removed, the layers (inside the pores) are modified with organic groups. Alternatively, it is not possible to obtain an interlayer-crosslinked layered inorganic compound in which flexibility or a functional group is introduced into the crosslinked structure. Therefore, the obtained compound is a so-called molecular sieve, and the crosslinked structure is inflexible because it is a completely inorganic compound, and it has only a function of adsorbing only chemical substances matching the size of the generated pore diameter. Poor sex. Furthermore, since a metal alkoxide such as ethyl orthosilicate is used as the interlayer cross-linking agent, hydrolysis / polycondensation of the cross-linking agent may proceed during the treatment operation to form silica gel or the like as a by-product. Is a gel that is insoluble in a solvent or the like and cannot be removed.

また、非特許文献2記載の層間架橋型層状無機化合物の架橋構造は、ビフェニル基であるため強直で柔軟性がなく、層間距離の多様性がない上に、その性質も芳香族に由来するため、層間に吸着される化学物質が限定され、汎用性に乏しい。さらに、このような有機部位に2個のトリアルコキシシリル部位を有する架橋剤は、架橋処理中に架橋剤分子間で加水分解・重縮合が進行したゲル分が副生することがあり、この副生成物は、溶剤等に不溶のゲルであることから、除去することができない。 Further, since the crosslinked structure of the interlayer crosslinked type layered inorganic compound described in Non-Patent Document 2 is a biphenyl group, it is tough and inflexible, there is no variety of interlayer distances, and its properties are also derived from aromatics. , The chemical substances adsorbed between layers are limited, and the versatility is poor. Further, in such a cross-linking agent having two trialkoxysilyl sites in the organic site, a gel component in which hydrolysis / polycondensation has progressed between the cross-linking agent molecules may be produced as a by-product during the cross-linking treatment. Since the product is a gel insoluble in a solvent or the like, it cannot be removed.

また、非特許文献3では、架橋剤である1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン1分子が、層間の相対する層状無機化合物のシラノールと反応して架橋することができず、架橋剤2分子が縮合したものが架橋していることが記載されている。従って、当該層間架橋型層状無機化合物の架橋構造の中央部分には、必ずSi−O−Si(シロキサン)の単結合を有するが、この結合は、アルカリや酸などの共存下では切断され易い。そのため、強いアルカリ性および酸性条件下だけでなく、弱いアルカリ性および酸性条件下でも、比較的長期間の使用において、当該層間架橋型層状無機化合物の架橋構造を維持することが困難となり、実用的ではない。さらに、このような有機部位に2個のトリアルコキシシリル部位を有する架橋剤は、架橋処理中に架橋剤分子間で加水分解・重縮合が進行したゲル分が副生することがあり、この副生成物は溶剤等に不溶のゲルであることから、除去することができない。 Further, in Non-Patent Document 3, one molecule of 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene, which is a cross-linking agent, cannot react with silanol, which is a layered inorganic compound between layers, to cross-link, and the cross-linking agent 2 cannot be cross-linked. It is described that the condensed molecules are crosslinked. Therefore, the central portion of the crosslinked structure of the interlayer crosslinked type layered inorganic compound always has a single bond of Si—O—Si (siloxane), but this bond is easily broken in the coexistence of an alkali or an acid. Therefore, it is difficult to maintain the crosslinked structure of the interlayer crosslinked layered inorganic compound under relatively long-term use not only under strongly alkaline and acidic conditions but also under weak alkaline and acidic conditions, which is not practical. .. Further, in such a cross-linking agent having two trialkoxysilyl sites in the organic site, a gel component in which hydrolysis / polycondensation has progressed between the cross-linking agent molecules may be produced as a by-product during the cross-linking treatment. Since the product is a gel insoluble in a solvent or the like, it cannot be removed.

さらに、非特許文献2および3に記載されている有機部位に2個のアルコキシシリル部位等の反応性部位を有する有機無機複合材料(架橋剤)は、市販されているものが殆どなく、有機部位が、芳香族および脂肪族系のごく限られた炭化水素化合物に限定されるため、層間距離や層間環境に多様性を持った有機無機複合構造で共有結合を介して層間架橋された様々な層状無機化合物を得ることはできないうえ、これらを用いて層間架橋された層状無機化合物を製造することは、工業的には極めて不利である。 Further, there are almost no commercially available organic-inorganic composite materials (crosslinking agents) having reactive sites such as two alkoxysilyl sites in the organic sites described in Non-Patent Documents 2 and 3, and the organic sites. However, since it is limited to aromatic and aliphatic hydrocarbon compounds, various layers are cross-linked via covalent bonds in an organic-inorganic composite structure having a variety of interlayer distances and interlayer environments. Inorganic compounds cannot be obtained, and it is industrially extremely disadvantageous to use them to produce layered inorganic compounds cross-linked.

本発明は、上記の状況を鑑み、様々な化学構造を有する有機無機複合架橋構造を層間に導入することにより、層間距離が変動でき、層間に種々の化合物を吸着させることが可能であり、化学的に安定した架橋構造である層間架橋型層状無機化合物およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, in view of the above situation, by introducing an organic-inorganic composite crosslinked structure having various chemical structures between layers, the interlayer distance can be varied, and various compounds can be adsorbed between the layers. It is an object of the present invention to provide an interlayer crosslinked type layered inorganic compound having a substantially stable crosslinked structure and a method for producing the same.

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、層状無機化合物の層間をシランカップリング剤等のカップリング剤で修飾した後、その架橋性官能基を層間で架橋反応させることにより得られる層間架橋型層状無機化合物が、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 modifies the layers of the layered inorganic compound with a coupling agent such as a silane coupling agent, and then causes the crosslinkable functional group to undergo a cross-linking reaction between the layers. It has been found that the interlayer-crosslinked layered inorganic compound obtained in the above-mentioned method can solve the above-mentioned problems, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は層状無機化合物の層間に、下記式(1)で表される有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物である。 That is, the present invention is an interlayer crosslinked type layered inorganic compound having an organic-inorganic composite crosslinked structure represented by the following formula (1) between layers of the layered inorganic compound.

Figure 0006958631
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(式(1)において、M1およびM2は、それぞれ独立してSi、Al、TiまたはZrを示し、RaおよびRbは、それぞれ独立して炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基または炭素数7〜20のアラルキレン基を示し、Rcは、炭素数1〜40から成る有機基を示し、かつ、ヘテロ原子、直鎖構造、分岐構造、環状構造、不飽和結合および芳香族構造を含んでも良く、R1は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Zは水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、M1およびM2がSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは2で、かつnは0〜2の整数であり、M1およびM2がAlの場合には、それに対応するxは1で、かつnは0または1である。)(In the formula (1), M 1 and M 2 independently represent Si, Al, Ti or Zr, respectively, and R a and R b are independent linear or branched chains having 1 to 20 carbon atoms, respectively. Saturated or unsaturated alkylene group, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 20 carbon atoms, arylene group of 6 to 20 carbon atoms or aralkylene group of 7 to 20 carbon atoms, R c Indicates an organic group consisting of 1 to 40 carbon atoms and may contain a heteroatom, a linear structure, a branched structure, a cyclic structure, an unsaturated bond and an aromatic structure, and R 1 has 1 to 20 carbon atoms. Saturated or unsaturated alkyl group of straight or branched chain, saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have branched chain having 3 to 8 carbon atoms, aryl group having 6 to 20 carbon atoms or 7 to 20 carbon atoms. Indicates an aralkyl group, where Z is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and a carbon number of carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy groups from 1 to 8, halogen atoms, hydroxyl groups, amino groups, saturated or unsaturated alkylamino groups with 1 to 6 carbon atoms or branched chains, directly from 1 to 6 carbon atoms Indicates an oxygen atom derived from a saturated or unsaturated dialkylamino group or layered inorganic compound of a chain or branched chain, and when M 1 and M 2 are either Si, Ti or Zr, the corresponding x is 2. , And n is an integer from 0 to 2, and when M 1 and M 2 are Al, the corresponding x is 1 and n is 0 or 1.)

また、本発明は層状無機化合物の層間をカップリング剤で修飾した後、該カップリング剤由来の架橋性官能基を架橋反応させることを特徴とする層間架橋型層状無機化合物の製造方法である。 Further, the present invention is a method for producing an interlayer cross-linking type layered inorganic compound, which comprises modifying the layers of a layered inorganic compound with a coupling agent and then carrying out a cross-linking reaction of a crosslinkable functional group derived from the coupling agent.

本発明の層間架橋型層状無機化合物は、様々な架橋構造を有するため、様々な層間距離を有することができ、目的に合わせて層間に適切な空間を構築することができるだけでなく、長鎖のアルキレン構造を有する等層間架橋剤そのものが柔軟性を有するため、同一の層間架橋型層状無機化合物であっても用途や吸着される化合物に合わせて柔軟に層間距離を変動させることができる。
また、架橋構造そのものに様々な官能基を有することから、目的の化合物に合わせて適切に相互作用する有機無機複合架橋構造を層間に有しており、様々な化合物を、層間に吸着することができる。さらに、架橋構造の途中にSi−O−Si(シロキサン)の単結合を有さないため、アルカリや酸などの共存下でも切断され難い。そのため、強いアルカリ性および酸性条件下ではもちろんのこと、弱いアルカリ性および酸性条件下においても長期間の使用において、当該層間架橋型層状無機化合物の架橋構造を安定して維持することができ、汎用的で実用的である。
Since the interlayer-crosslinked layered inorganic compound of the present invention has various crosslinked structures, it can have various interlayer distances, and it is possible not only to construct an appropriate space between the layers according to the purpose, but also to form a long chain. Since the cross-linking agent itself having an alkylene structure has flexibility, the interlayer distance can be flexibly changed according to the application and the compound to be adsorbed even if the same interlayer cross-linking type layered inorganic compound is used.
Further, since the crosslinked structure itself has various functional groups, it has an organic-inorganic composite crosslinked structure between layers that appropriately interacts with the target compound, and various compounds can be adsorbed between the layers. can. Further, since it does not have a single bond of Si—O—Si (siloxane) in the middle of the crosslinked structure, it is difficult to be cleaved even in the coexistence of alkali or acid. Therefore, the crosslinked structure of the interlayer crosslinked layered inorganic compound can be stably maintained not only under strongly alkaline and acidic conditions but also under weak alkaline and acidic conditions for a long period of time, and is versatile. It is practical.

また、本発明の層間架橋型層状無機化合物の製造方法によれば、カップリング剤により層間修飾するため、層間への修飾率を高くすることができ、目的に合わせて架橋密度を幅広く設定することができる。また、シランカップリング剤をはじめとする様々なカップリング剤を利用できるため、目的に合わせて層間距離を幅広く設定したり、層間に、親水基や疎水基、芳香族基や複素環基、水素結合生成基などの様々な官能基を導入することができる。
さらに、カップリング剤を使用するため、従来の金属アルコキシドやアルコキシシリル部位を2個有する架橋剤を用いる方法とは異なり、製造時にゲルの副生がなく、目的の層間架橋型層状無機化合物を純度が高く、効率的に得ることができる。
したがって、本発明の層間架橋型層状無機化合物は、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極めて広範囲に利用可能である。
Further, according to the method for producing an interlayer cross-linking type layered inorganic compound of the present invention, since the interlayer is modified with a coupling agent, the modification rate between layers can be increased, and the cross-linking density can be widely set according to the purpose. Can be done. In addition, since various coupling agents such as silane coupling agents can be used, a wide range of interlayer distances can be set according to the purpose, and hydrophilic groups, hydrophobic groups, aromatic groups, heterocyclic groups, and hydrogen can be used between the layers. Various functional groups such as bond-forming groups can be introduced.
Furthermore, since a coupling agent is used, unlike the conventional method using a cross-linking agent having two metal alkoxides or alkoxysilyl sites, there is no gel by-product during production, and the desired interlayer-crosslinked layered inorganic compound is purified. Is high and can be obtained efficiently.
Therefore, the interlayer crosslinked layered inorganic compound of the present invention can be widely used as various fillers, adsorbents, host compounds of functional molecules, and the like.

実施例8および比較例2のチアゾール化合物の吸着試験におけるチアゾール化合物濃度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the thiazole compound concentration in the adsorption test of the thiazole compound of Example 8 and Comparative Example 2.

以下、本発明の層間架橋型層状無機化合物において、その共有結合を介して相対する層状無機化合物の層間を架橋する、有機無機複合架橋構造について説明する。 Hereinafter, in the interlayer cross-linked type layered inorganic compound of the present invention, an organic-inorganic composite cross-linked structure for cross-linking the layers of opposite layered inorganic compounds via covalent bonds will be described.

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, hectrite, fluorohect) Wright, etc.), Kaolin (kaolinite, etc.), Magadite, Kenyaite, Kanemite, etc.) and layered compound hydroxides.
Of these, layered silicates, layered clay minerals and layered metal oxides are preferably used because of their availability, etc., but either naturally produced or artificially synthesized ones are used. May be good.

本発明における有機無機複合架橋構造は、前記式(1)で表される構造である。
前記式(1)において、M1およびM2は、層状無機化合物由来の酸素原子と共有結合を生成できる金属であり、架橋構造が加水分解等の分解反応を起こしにくく、入手も容易であることから、Si(ケイ素)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)およびZr(ジルコニウム)が挙げられ、様々な架橋構造を構築するために、入手が容易なSiが好ましい。
The organic-inorganic composite crosslinked structure in the present invention is a structure represented by the above formula (1).
In the above formula (1), M 1 and M 2 are metals capable of forming a covalent bond with an oxygen atom derived from a layered inorganic compound, and the crosslinked structure is unlikely to cause a decomposition reaction such as hydrolysis and is easily available. Therefore, Si (silicon), Al (aluminum), Ti (titanium) and Zr (zylconium) are mentioned, and Si which is easily available is preferable in order to construct various crosslinked structures.

層状無機化合物と共有結合を介した前記式(1)で表される有機無機複合架橋構造において、架橋構造と層状無機化合物とが複数の共有結合を介して結合していることが、層間を繋ぐ架橋の化学的安定性の観点からより好ましく、M1およびM2が、Si、TiおよびZrの場合にはnは0又は1がより好ましく、Alの場合にはnは0がより好ましく、いずれの場合も、Zの少なくとも1つは層状無機化合物由来の酸素原子であるものを含んでいることがより好ましい。また、互いに近傍の有機無機複合架橋構造同士のZが加水分解・縮合して、M1−O−M1、M1−O−M2およびM2−O−M2を生成しても良い。In the organic-inorganic composite crosslinked structure represented by the above formula (1) via a covalent bond with the layered inorganic compound, the fact that the crosslinked structure and the layered inorganic compound are bonded via a plurality of covalent bonds connects the layers. More preferably from the viewpoint of chemical stability of cross-linking, when M 1 and M 2 are Si, Ti and Zr, n is more preferably 0 or 1, and when Al, n is more preferably 0. Also in the case of, it is more preferable that at least one of Z contains an oxygen atom derived from a layered inorganic compound. Further, Z of the organic-inorganic composite crosslinked structures in the vicinity of each other may be hydrolyzed and condensed to form M 1 −O −M 1 , M 1 −O−M 2 and M 2 −O−M 2. ..

前記式(1)で表される有機無機複合架橋構造の中でも、様々なカップリング剤の架橋性官能基を反応させて構築することができるものが汎用的で好ましく、下記式(4)〜式(18)で表されるものがより好ましい。 Among the organic-inorganic composite crosslinked structures represented by the above formula (1), those capable of being constructed by reacting the crosslinkable functional groups of various coupling agents are general and preferable, and the following formulas (4) to (4) to the following formulas are preferable. The one represented by (18) is more preferable.

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(式(4)〜(18)において、R1は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R2およびR13は、それぞれ独立して炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜8の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基または炭素数7〜20のアラルキレン基を示し、R3、R5、R6およびR7は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示し、R4は、炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基または炭素数7〜10のアラルキレン基を示し、R8、R9、R10およびR12は、それぞれ独立して水素原子、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R11は、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レン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基または炭素数6〜24のポリフェニレン基を示し、いずれのR11は、硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子ならびにそれを含む原子数1〜10個からなる置換基で置換されていても良く、Zは水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、Iは、重合開始剤由来の基で同一でも異なってもよく、Yは、酸由来の共役塩基由来の基であり、nは、0〜2の整数、mおよびhは、0または1の整数を示し、kは、0〜4の整数を示す。)(In formulas (4) to (18), R 1 may have a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms and a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. It represents a saturated cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and R 2 and R 13 are independently saturated or saturated linear or branched chains having 1 to 20 carbon atoms, respectively. An unsaturated alkylene group, a saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 8 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, R 3 , R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 4 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group or an aralkylene group having 7 to 10 carbon atoms. R 8 , R 9 , R 10 and R 12 are independent hydrogen atoms, linear or branched saturated or unsaturated alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and branched chains having 3 to 8 carbon atoms, respectively. There may be saturated or unsaturated cycloalkyl groups, aryl groups with 6 to 20 carbon atoms or aralkyl groups with 7 to 20 carbon atoms, where R 11 is the saturation of linear or branched chains with 1 to 20 carbon atoms. Alternatively, an unsaturated alkylene group, a saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have branches having 3 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, or an aralkylene group having 6 to 24 carbon atoms. It represents a polyphenylene group, and any R 11 may be substituted with a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a halogen atom and a substituent consisting of 1 to 10 atoms containing the sulfur atom, and Z is a hydrogen atom and a carbon atom. Saturated or unsaturated alkyloxy group of number 1-8, saturated or unsaturated cycloalkyloxy group of 3-8 carbon number, trimethylsilyloxy group, dimethylsilyloxy group, saturated or unsaturated heterocycloalkyl group of number 1-8 An oxygen atom derived from an oxy group, a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a saturated or unsaturated alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms or a branched chain or a layered inorganic compound, and I is derived from a polymerization initiator. The groups may be the same or different, where Y is a group derived from an acid-derived conjugated base, n is an integer of 0 to 2, m and h are integers of 0 or 1, and k is 0 to 0. Indicates an integer of 4.)

有機無機複合架橋構造は、層間をカップリング剤で処理してシリル化等で修飾した後、層間でその架橋性官能基を架橋反応させて構築することができるし、また、カップリング剤の架橋性官能基をあらかじめ架橋させておいて、加水分解性部位を2つ以上有する有機無機複合架橋剤を調製し、これを層間に挿入して層状無機化合物由来の水酸基との修飾反応により構築することもできるが、副反応がなく、ゲル分が副生しないことから前者の層間でカップリング剤由来の架橋性官能基を反応させる方法が好ましい。
層間をシリル化等で修飾した後、層間でその架橋性官能基を反応させて架橋構造を構築する上では、層間を同一のカップリング剤で修飾した後、架橋反応させると、製造工程がより少なく、工業的により有利なことから、有機無機複合架橋構造としては、前記式(4)〜(8)および前記式(13)〜(17)がより好ましく、架橋反応が温和な条件で容易に進行し、様々な化学構造、柔軟性および剛直性を導入可能で、架橋の長さも多様性に富むことから、前記式(4)〜(8)および前記式(15)〜(17)がさらに好ましい。
The organic-inorganic composite crosslinked structure can be constructed by treating the layers with a coupling agent, modifying the layers by silylation or the like, and then crosslinking the crosslinkable functional groups between the layers to form a crosslink of the coupling agent. An organic-inorganic composite cross-linking agent having two or more hydrolyzable sites is prepared by cross-linking a sex functional group in advance, and this is inserted between layers to be constructed by a modification reaction with a hydroxyl group derived from a layered inorganic compound. However, since there is no side reaction and no gel component is produced as a by-product, the former method of reacting the crosslinkable functional group derived from the coupling agent between the layers is preferable.
In order to construct a crosslinked structure by modifying the layers with silylation or the like and then reacting the crosslinkable functional groups between the layers, if the layers are modified with the same coupling agent and then subjected to a crosslink reaction, the manufacturing process becomes more complete. The above formulas (4) to (8) and the above formulas (13) to (17) are more preferable as the organic-inorganic composite crosslinked structure because the number is small and it is more industrially advantageous, and the crosslinking reaction can be easily carried out under mild conditions. The formulas (4) to (8) and the formulas (15) to (17) are further added because they can be advanced to introduce various chemical structures, flexibility and rigidity, and the length of the crosslinks is also diverse. preferable.

次に、本発明の層間架橋型層状無機化合物について、該化合物を製造する方法に沿って詳しく説明する。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。 Next, the interlayer crosslinked layered inorganic compound of the present invention will be described in detail along with the method for producing the compound. Unless otherwise specified, the number of copies represents parts by mass and% represents mass%.

本発明においては、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などの交換性陽イオンを有機オニウム塩などと反応させて得られる、層間を広げた層状無機化合物が、シランカップリング剤等のカップリング剤でシリル化等を行う(シリル化の場合にはシリル化層状無機化合物の)前駆体である。
前記前駆体は、層状無機化合物の交換性陽イオンに対して、イオン交換容量として任意の割合のオニウム基で置換された化合物であり、シリル化等の反応率を高める場合にはオニウム基の割合は25〜75モル%であることが好ましく、30〜70モル%であることがより好ましく、35〜70モル%であることがさらに好ましい。
In the present invention, it is obtained by reacting an alkali metal such as sodium and potassium present in a layered inorganic compound and an exchangeable cation such as a metal cation such as an alkaline earth metal such as magnesium and calcium with an organic onium salt or the like. The layered inorganic compound having wide layers is a precursor (in the case of silylation, the silylated layered inorganic compound) that undergoes silylation or the like with a coupling agent such as a silane coupling agent.
The precursor is a compound in which an exchangeable cation of a layered inorganic compound is substituted with an arbitrary ratio of onium groups as an ion exchange capacity, and the ratio of onium groups is used when increasing the reaction rate such as silylation. Is preferably 25 to 75 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, and even more preferably 35 to 70 mol%.

ここで、イオン交換容量とはイオン交換体の単位重量当たりのイオン交換量を表し、通常イオン交換体1g当たりのミリ当量(meq/g)やイオン交換体100g当たりのミリ当量(meq/100g)、およびイオン交換体1kg当たりのモル量(molc/kg)やイオン交換体1kg当たりのセンチモル量(cmolc/kg)等で表される。
例えば、ナトリウム−マガディアイトの化学式は、Na2Si1429・nH2Oであり、ここでn=0とすると、式量は903.2であり、ナトリウムは全て交換性陽イオンとみなすことができるので、この場合のイオン交換容量は2.21molc/kgと表すことができる。
Here, the ion exchange capacity represents the amount of ion exchange per unit weight of the ion exchanger, and is usually the milliequivalent per 1 g of the ion exchanger (meq / g) or the milliequivalent per 100 g of the ion exchanger (meq / 100 g). , And the molar amount per 1 kg of the ion exchanger (mol c / kg), the centimol amount per 1 kg of the ion exchanger (cmol c / kg), and the like.
For example, the chemical formula of sodium-magadiate is Na 2 Si 14 O 29 · nH 2 O, where n = 0, the formula quantity is 903.2, and all sodium is regarded as an exchange cation. In this case, the ion exchange capacity can be expressed as 2.21 mol c / kg.

交換性陽イオンとして、金属カチオンが層間に存在すると、シランカップリング剤等のカップリング剤による層間修飾率(シランカップリング剤の場合は、シリル化率)が低下するため、酸処理により金属カチオンを低減することが好ましい。
したがって、層状無機化合物の層間にオニウム基を導入する方法としては、陽イオン交換容量と当量以上のオニウム塩を反応させた後、酸を作用させる方法と、あらかじめ陽イオン交換容量の当量未満のオニウム塩を反応させるなどの方法があるが、より層間修飾率を向上させるために前者の当量以上のオニウム塩を反応させた後、酸を作用させる方法がより好ましい。
また、層状無機化合物の層間のオニウム基の量を調整導入する方法としては、オニウム塩と酸を適切な量で混合したものを層状無機化合物に反応させても良く、先に酸を適切な量(好ましくは陽イオン交換容量の当量未満)で反応させた後、オニウム塩を反応させても良い。
If a metal cation is present between layers as an exchangeable cation, the interlayer modification rate (silylation rate in the case of a silane coupling agent) by a coupling agent such as a silane coupling agent decreases. Therefore, the metal cation is treated with an acid. It is preferable to reduce.
Therefore, as a method of introducing an onium group between layers of a layered inorganic compound, a method of reacting an onium salt having an equivalent amount or more with a cation exchange capacity and then allowing an acid to act, and an onium having an equivalent amount less than the cation exchange capacity in advance. There are methods such as reacting with a salt, but in order to further improve the interlayer modification rate, a method in which an acid is allowed to act after reacting with an onium salt equal to or more than the former equivalent is more preferable.
Further, as a method for adjusting and introducing the amount of onium groups between the layers of the layered inorganic compound, a mixture of an onium salt and an acid in an appropriate amount may be reacted with the layered inorganic compound, and the acid may be added in an appropriate amount first. After the reaction (preferably less than the equivalent of the cation exchange capacity), the onium salt may be reacted.

本発明において、前駆体の製造に用いるオニウム塩としては、特に限定されないが、有機オニウムが好ましく、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、これらの中でも、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。
前記オニウム塩における有機基としては特に限定はないが、例えば、炭素数1〜22のアルキル基、炭素数7〜22のアラルキル基、炭素数6〜22のアリール基、−(CH2−CH(CH3)O)p−H基、−(CH2−CH2−O)q−H 基が挙げられ、pおよびqは1〜20の整数であり、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、チオール基、イソシアナート基、ハロゲン原子、アミノ基やアルキルアミノ基等の塩基性基、カルボキシル基等の酸性基、光酸発生基、熱酸発生基、光塩基発生基、熱塩基発生基、光ラジカル発生基、熱ラジカル発生基等の官能基で置換されていても良い。
In the present invention, the onium salt used for producing the precursor is not particularly limited, but organic onium is preferable, and for example, organic ammonium, organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium, organic oxonium, organic sulfonium, and organic sulfoxonium. , Organic selenonium, organic carbonium, organic diazonium, organic iodonium, organic pyrilinium, organic pyrrolidinium, organic carvenium, organic asylium, organic thiazolinium, organic alsonium, organic sulphonium, organic telluronium, etc. Salts of organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium and organic sulfonium are preferable, and these onium salts are used alone or in combination of two or more.
The organic group in the onium salt is not particularly limited, but for example, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 22 carbon atoms, an aryl group having 6 to 22 carbon atoms, and-(CH 2- CH (CH 2-CH). CH 3 ) O) p −H group, − (CH 2 −CH 2 −O) q −H group, p and q are integers from 1 to 20, vinyl group, epoxy group, oxetanyl group, acryloxy. Group, methacryloxy group, hydroxyl group, thiol group, isocyanato group, halogen atom, basic group such as amino group and alkylamino group, acidic group such as carboxyl group, photoacid generating group, thermoacid generating group, photobase generating group , It may be substituted with a functional group such as a thermal group generating group, a photoradical generating group or a thermal radical generating group.

有機オニウム塩としては、下記式(3)で表される有機オニウム塩がさらに好ましい。
13141516+- (3)
(式(3)において、R13、R14、R15およびR16は、それぞれ独立して炭素数1〜22のアルキル基、炭素数7〜22のアラルキル基、炭素数6〜22のアリール基および−(CH2−CH(CH3)O)p−H基または−(CH2−CH2−O)q−H 基を示し、pおよびqは1〜20の整数であり、X-はハロゲン化物イオンを示す。)
As the organic onium salt, an organic onium salt represented by the following formula (3) is more preferable.
R 13 R 14 R 15 R 16 N + X - (3)
(In the formula (3), R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are independently an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 22 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 22 carbon atoms, respectively. And − (CH 2 −CH (CH 3 ) O) p −H group or − (CH 2 −CH 2 −O) q −H group, p and q are integers from 1 to 20, and X - is Indicates a halide ion.)

前記式(3)で表される有機オニウム塩として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ジルアンモニウム、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。
これらの中でも、好ましくは、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、塩化イコ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および塩化ドデシルアンモニウムである。
The organic onium salt represented by the formula (3) is not particularly limited, and for example, dodecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, dihexadecyldimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, dimethyloctadecylphenylammonium chloride, and the like. Triethylbenzylammonium chloride, dodecylammonium chloride, dimethyldipolyethylene oxideammonium chloride, dimethyldipropylene oxideammonium chloride, dimethylpolyethylene oxidepolyoxideammonium chloride, dimethylstearylpolyethylene oxideammonium chloride, dimethylstearylpolypropylene oxideammonium chloride, methylstearyldipolychloride Ammonium ethylene oxide, methylstearyl dipolypropylene oxide ammonium chloride, benzylmethyl dipolyethylene oxide ammonium chloride, benzylmethyl dipolypropylene oxide ammonium chloride, 1-ethylpyridinium bromide, 1-octadecylpyridinium chloride, 3-methyl-1-propylimidazole bromide Examples thereof include ammonium, 3-methyl-1- (2-naphthyl) imidazolium, triphenyl (tetradecyl) phosphonium bromide, ethyldimethylsulfonium chloride, and triphenylsulfonium bromide.
Among these, preferably dodecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, dihexadecyldimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, icosyltrimethylammonium chloride, dimethyloctadecylphenylammonium chloride, triethylbenzylammonium chloride and dodecyl chloride. Ammonium.

オニウム塩と反応させて、層状無機化合物の層間をオニウム基で修飾する方法は、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、ヨウ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、アセトニトリルなどの極性溶媒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陽イオンと有機オニウムとの陽イオン交換反応により、層間をオニウム基で修飾することができる。 The method of reacting with an onium salt to modify the layers of the layered inorganic compound with an onium group is not particularly limited, and a known method can be used. For example, by mixing organic onium and salts such as halide ions such as chloride ion, bromide ion, and cation ion with layered inorganic compounds in a solvent such as water, alcohols such as methanol, and polar solvents such as acetonitrile. The layers can be modified with onium groups by a cation exchange reaction between exchangeable cations in the layered inorganic compound and organic onium.

前記陽イオン交換反応における有機オニウム塩の量に特に限定はなく、目的に応じて任意に設定することができるが、層状無機化合物の陽イオン交換容量に対して、好ましくは20〜2000モル%(0.2〜20当量)であり、より好ましくは50〜1000モル%(0.5〜10当量)であり、さらに好ましくは100〜500モル%(1〜5当量)である。
前記陽イオン交換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0〜100℃であり、より好ましくは10〜60℃であり、さらに好ましくは15〜40℃である。
The amount of the organic onium salt in the cation exchange reaction is not particularly limited and can be arbitrarily set depending on the intended purpose, but is preferably 20 to 2000 mol% (preferably 20 to 2000 mol%) based on the cation exchange capacity of the layered inorganic compound. 0.2 to 20 equivalents), more preferably 50 to 1000 mol% (0.5 to 10 equivalents), and even more preferably 100 to 500 mol% (1 to 5 equivalents).
The reaction temperature in the cation exchange reaction is not particularly limited, but is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 10 to 60 ° C, and even more preferably 15 to 40 ° C.

前記陽イオン交換反応の溶媒として用いる水としては、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。
前記陽イオン交換反応で用いる溶媒の量は、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、1〜100質量倍であり、より好ましくは5〜70質量倍であり、さらに好ましくは10〜50質量倍である。
The water used as the solvent for the cation exchange reaction 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 the solvent used in the cation exchange reaction is not particularly limited, but is 1 to 100 times by mass, more preferably 5 to 70 times by mass, still more preferably 10 times by mass with respect to the layered inorganic compound used as a raw material. ~ 50 times by mass.

前記有機オニウム基を有する前駆体におけるオニウム基の割合を調整するために、層状無機化合物に有機オニウム塩を反応させた後、さらに、酸により層状無機化合物中のオニウム基の一部を水酸基に変換させる方法が好ましい。
作用させる酸の量は、目的に応じて任意に設定することができるが、層状無機化合物の陽イオン交換容量を100モル%とした場合、100モル%−[層間に残したい有機オニウム基の割合(モル%)]に設定し、適宜、酸の量を増減するのがより好ましい。
In order to adjust the proportion of onium groups in the precursor having an organic onium group, the layered inorganic compound is reacted with an organic onium salt, and then a part of the onium groups in the layered inorganic compound is converted into a hydroxyl group by an acid. The method of causing is preferable.
The amount of acid to act can be arbitrarily set according to the purpose, but when the cation exchange capacity of the layered inorganic compound is 100 mol%, 100 mol%-[ratio of organic onium groups to be left between layers (Mol%)] is set, and the amount of acid is more preferably increased or decreased as appropriate.

前記酸としては、特に限定はなく、塩酸(塩化水素)、臭酸(臭化水素)、カルボン酸(例えば、ギ酸、酢酸およびシュウ酸など)、リン酸、硝酸、硫酸およびメタンスルホン酸等のスルホン酸類などの公知の酸が挙げられるが、これらの中でも、反応性に優れる点で、塩酸(塩化水素)が好ましい。
これらの酸を用いて層間のオニウム塩と反応させることによって、層間に存在するオニウム塩の量を特定な範囲に調整すると、層間シラノール等の水酸基が生成してシリル化等の修飾反応点が増えるため好ましい。
陽イオン交換容量の当量よりも少ない量のオニウム塩を用いた場合は、層間にナトリウムなどの金属カチオンが残存するため、反応点となるシラノール等の水酸基由来のアルコシラートが強固に金属カチオンと結合して、シリル化反応等の層間修飾反応を妨げる恐れがある。
The acid is not particularly limited, and includes hydrochloric acid (hydrogen chloride), bromide (hydrogen bromide), carboxylic acid (for example, formic acid, acetic acid and oxalic acid), phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid and the like. Known acids such as sulfonic acids can be mentioned, and among these, hydrochloric acid (hydrogen chloride) is preferable because of its excellent reactivity.
When the amount of onium salt existing between layers is adjusted to a specific range by reacting with the onium salt between layers using these acids, hydroxyl groups such as interlayer silanol are generated and the number of modification reaction points such as silylation increases. Therefore, it is preferable.
When an onium salt in an amount smaller than the equivalent of the cation exchange capacity is used, a metal cation such as sodium remains between the layers, so that the alkylate derived from a hydroxyl group such as silanol, which is the reaction point, is firmly bonded to the metal cation. Therefore, it may interfere with the interlayer modification reaction such as the silylation reaction.

前記オニウム塩の一部を水酸基に変換する際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、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、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、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。 The organic solvent used when converting a part of the onium salt into a hydroxyl group is not particularly limited, but is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2. -Alcohols such as propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, tetrahydrofuran and the like. Ethers, ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, alcohols such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, ethyl acetate. Examples thereof include esters such as, and halogen-based hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane.

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、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がより好ましく、高沸点で高極性であることから、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−1−プロパノールおよび1−メトキシ−2−プロパノールがさらに好ましい。 Among these, alcohols and ethers, nitriles and ketones which are aprotonic polar solvents are preferable, and methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and 2-methyl-2 are preferable. Alcohols such as -propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol and 2-hexanol are more preferred, with higher boiling points and higher polarity. Therefore, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol and 1-methoxy-2-propanol are more preferable.

前記酸処理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 acid treatment 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.

前記陽イオン交換反応および酸処理で得られる前駆体は、単離および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などを単離、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 precursor obtained by the cation exchange reaction and the acid treatment is preferably dried after isolation and washing. The method for isolation, washing and drying is not particularly limited, and known methods for isolating, washing and drying layered inorganic compounds, inorganic fine particles and the like can be used.
For example, as an isolation method, the reaction solution is allowed to stand, or after centrifugation to separate the solid solution, the supernatant solution is removed by decantation, or filtration operations such as natural filtration, pressure filtration, and reduced pressure filtration are performed. 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や、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 the solid is washed by pouring water or an organic solvent over the decantation or the solid that has been filtered. 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、例えば、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, for example. 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.

前記のとおり、本発明における前駆体は、層状無機化合物の交換性陽イオンに対して任意の割合のオニウム基で置換させた化合物であればよいが、イオン交換容量で25〜75モル%の割合で、オニウム基で置換させた化合物であることが好ましい。
前駆体のオニウム塩の割合が25〜75モル%であれば、シリル化等の修飾反応点である水酸基が増えると共に、層間に空間が生じることでシリル化剤等が層間に挿入されやすくなる効果があり、シリル化率等が向上する。
As described above, the precursor in the present invention may be a compound obtained by substituting an arbitrary ratio of onium groups with respect to the exchangeable cations of the layered inorganic compound, but the ratio of the ion exchange capacity is 25 to 75 mol%. Therefore, it is preferable that the compound is substituted with an onium group.
When the ratio of the onium salt of the precursor is 25 to 75 mol%, the number of hydroxyl groups, which are modification reaction points for silylation and the like, increases, and a space is created between the layers, which makes it easier for the silylating agent and the like to be inserted between the layers. The silylation rate and the like are improved.

次に、前記前駆体の水酸基およびオニウム基の対アニオン(アルコキシラート)の全部または一部を、シランカップリング剤等のカップリング剤で層間修飾反応させて、層間に共有結合を介して架橋性官能基を有する層状無機化合物を製造する。 Next, all or a part of the counter anion (alkoxylate) of the hydroxyl group and the onium group of the precursor is subjected to an interlayer modification reaction with a coupling agent such as a silane coupling agent, and the layers are crosslinked via a covalent bond. A layered inorganic compound having a functional group is produced.

前記カップリング剤は、特に限定されることはなく、同一分子内に加水分解性基と架橋反応可能な有機官能基を有する有機無機複合剤であればよく、例えば、シランカップリング剤、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ウム系カップリング剤などが挙げられ、好ましくは下記式(19)で表される化合物である。 The coupling agent is not particularly limited as long as it is an organic-inorganic composite agent having an organic functional group capable of cross-linking with a hydrolyzable group in the same molecule. For example, a silane coupling agent or a titanium-based coupling agent. Examples thereof include a coupling agent, an aluminum-based coupling agent, a zirconium-based coupling agent, and the like, and a compound represented by the following formula (19) is preferable.

Figure 0006958631
Figure 0006958631

(式(19)において、R1は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Aは、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、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、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、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、カルボキシル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Dは、水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、MはSi、Al、TiまたはZrを示し、MがSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、pは3で、かつnは0〜2の整数であり、MがAlの場合には、pは2で、かつnは0または1である。)(In the formula (19), R 1 is a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cycloalkyl group having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. , An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, where A is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 20 carbon atoms. It represents a saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have 8 branched chains, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an acryloxy group, respectively. It may be substituted with a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, an aralkylamino group, an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group or a halogen atom. D is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and 1 to 8 carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy group, halogen atom, hydroxyl group, amino group, linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Saturated or unsaturated alkylamino group or linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Indicates a saturated or unsaturated dialkylamino group of, M represents Si, Al, Ti or Zr, and when M is any of Si, Ti or Zr, p is 3 and n is 0-2. When M is Al, p is 2 and n is 0 or 1.)

さらに、カップリング剤の中でも種類の豊富さ、入手、取扱いおよび加水分解反応制御の容易さから、シランカップリング剤がより好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されることはないが、例えば、下記式(2)で表される化合物が好ましい。 Further, among the coupling agents, the silane coupling agent is more preferable because of the abundance of types, availability, handling and controllability of the hydrolysis reaction. The silane coupling agent is not particularly limited, but for example, a compound represented by the following formula (2) is preferable.

Figure 0006958631
Figure 0006958631

(式(2)において、R1は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Aは、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、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、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、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、カルボキシル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Dは、水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、nは0〜2の整数を示す。)(In the formula (2), R 1 is a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cycloalkyl group having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. , An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, where A is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 20 carbon atoms. It represents a saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have 8 branched chains, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an acryloxy group, respectively. It may be substituted with a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, an aralkylamino group, an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group or a halogen atom. D is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and 1 to 8 carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy group, halogen atom, hydroxyl group, amino group, linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Saturated or unsaturated alkylamino group or linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Indicates a saturated or unsaturated dialkylamino group of, and n represents an integer of 0 to 2.)

前記式(2)で表されるシランカップリング剤において、架橋性官能基が適切な保護基で保護されていても良い。
シランカップリング剤の中でも、加水分解性基は、塩化水素などの酸を副生しないために架橋性官能基に対して副反応をする恐れが極めて低く、反応装置の腐食を起こさず、副生した酸の廃棄処理も必要としないアルコキシシランであることが好ましく、シリル化反応性に優れるメトキシ基、エトキシ基およびプロポキシ基のものがより好ましく、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 silane coupling agent represented by the formula (2), the crosslinkable functional group may be protected by an appropriate protecting group.
Among the silane coupling agents, the hydrolyzable group has an extremely low risk of causing a side reaction with the crosslinkable functional group because it does not generate an acid such as hydrogen chloride as a by-product, and does not cause corrosion of the reactor and is a by-product. Alkoxysilanes that do not require the disposal treatment of the acid are preferable, those having a methoxy group, an ethoxy group and a propoxy group having excellent silylation reactivity are more preferable, and those having a methoxy group and an ethoxy group are particularly preferable.

前記式(2)で表されるシランカップリング剤としては、アルコキシシラン類としては、例えば、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−トリエトキシシリル−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、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などが挙げられる。 Examples of the silane coupling agent represented by the formula (2) include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epylcyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and 3 -Glycydoxypropyl dimethylmethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltri Ethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyl Trimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) -2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, 3-ureidopropyltrialkoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxy Silane, 3-Ixionpropyltriethoxysilane, 8-glycidoxyoctyltrimethoxysilane, 8-methacryloxyoctyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -8-aminooctyltrimethoxysilane, 7-octenyl Trimethoxysilane, 4- (trimethoxysilyl) butyric acid, 4- (trimethoxysilyl) butyrate 1,1-dimethylethyl, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxy Silane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decylt Remethoxysilane, undecyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tetradecyltrimethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, methoxytrimethylsilane, dimethoxydimethylsilane, trimethoxymethyl Examples thereof include silane and triethoxysilane.

また、アルコキシシラン類以外のシランカップリング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、(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。
これらのシランカップリング剤において、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、ジ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, silane coupling agents other than alkoxysilanes 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, (N, N-dimethylamino) trimethylsilane and the like can be mentioned.
In these silane coupling agents, when a plurality of hydrolyzable groups are present in one molecule, a single hydrolyzable group such as an alkoxy group, a halogen atom, an alkylamino group, or a dialkylamino group is present. However, a plurality of things may be mixed.

また、前記シランカップリング剤の代わりに同様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、ジルコニウム系カップリング剤などを使用することができる。 Further, instead of the silane coupling agent, a titanium-based coupling agent, an aluminum-based coupling agent, a zirconium-based coupling agent, or the like can be used in the same manner.

前記カップリング剤との反応に使用する有機溶媒は、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、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、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、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、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い。
より好ましくは、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。
The organic solvent used for the reaction with the coupling agent 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, 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 , Halogen-based hydrocarbons such as dichloromethane, and among these, alcohols and ethers, nitriles, and ketones which are aprotonic polar solvents are preferable.
More preferably, it is an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol having a boiling point of 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher.

非プロトン性極性溶媒としては、アセトニトリル、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、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。 Examples of the aprotonic polar solvent include nitriles such as acetonitrile and propionitrile, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, ethylmethyl ketone, diethyl ketone and methylene isopropyl ketone, and amides such as N, N-dimethylformamide. Examples include sulfoxides such as dimethyl sulfoxide.

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、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、メチルイソプロピルケトン、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−プロパノールがさらに好ましい。
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 thereof include aromatic alcohols such as hexanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propanol-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, 2-methyl-2-propanol and phenol.
Among these, acetonitrile, tetrahydrofuran, methyl isopropyl ketone, 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and 1-propanol-2-propanol are preferable, 2-butanol and 1-Methyl-2-propanol is more preferred.

前記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と、層状無機化合物に由来する水酸基およびアルコキシラートの副反応である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、シリル化反応等の層間修飾反応が加速され、シリル化率等の層間修飾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、後述するシランカップリング剤等のカップリング剤の加水分解によるシラノール等の水酸基の副生やシランカップリング剤等のカップリング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。
When an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol is used as the organic solvent for the reaction, the O-alkylation reaction, which is a side reaction of the hydroxyl group and the alkoxylate derived from the layered inorganic compound, is unlikely to occur, and the O-alkylation reaction is unlikely to occur. It is inferred that since the boiling point of the organic solvent used is high, the silylation reaction temperature rises, the interlayer modification reaction such as the silylation reaction is accelerated, and the interlayer modification rate such as the silylation rate increases.
Further, when secondary or tertiary alcohols are used, hydroxyl groups such as silanol are produced by hydrolysis of the coupling agent such as the silane coupling agent described later, and the coupling agents such as the silane coupling agent are condensed with each other. It is preferable because side reactions such as are suppressed. It is inferred that this is the solvent effect due to the alcoholic hydroxyl group.

前記反応時、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オニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して0.05〜4.0モル倍であることが好ましく、0.1〜3.0モル倍であることが特に好ましい。
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ランカップリング剤等のカップリング剤同士の加水分解・縮合等の副反応が進行する恐れがある。
During the reaction, 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 0.05 to 4.0 mol times the total amount of the hydroxyl group, which is the reaction point of the layered inorganic compound, and the alkoxylate, which is the counter anion of the onium group, that is, the ion exchange capacity. , 0.1 to 3.0 mol times is particularly preferable.
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 coupling agents such as silane coupling agents may proceed. There is.

前記反応におけるシランカップリング剤等のカップリング剤の量は、特に限定されないが、反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して、好ましくは0.1〜30モル倍であり、より好ましくは0.05〜20モル倍であり、さらに好ましくは1.0〜10モル倍である。
カップリング剤の使用量が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 coupling agent such as the silane coupling agent in the reaction is not particularly limited, but is preferably with respect to the total amount of the hydroxyl group as the reaction point and the alkoxylate as the counter anion of the onium group, that is, the ion exchange capacity. It is 0.1 to 30 mol times, more preferably 0.05 to 20 mol times, and even more preferably 1.0 to 10 mol times.
If the amount of the coupling 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、すなわちイオン交換容量に対するシリル化率等の層間修飾率は、目的に応じて選択されるため、特に限定はないが、シリル化率等の層間修飾率が15モル%以上であることが好ましく、さらに、25モル%以上であることがより好ましい。
一方、シリル化率等の層間修飾率が200モル%を超えると、層状無機化合物の層間がカップリング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。
The reaction point between the layers of the layered inorganic compound, that is, the interlayer modification rate such as the silylation rate with respect to the ion exchange capacity is selected according to the purpose and is not particularly limited, but the interlayer modification rate such as the silylation rate is 15 mol. % Or more, more preferably 25 mol% or more.
On the other hand, if the interlayer modification rate such as the silylation rate exceeds 200 mol%, the layers of the layered inorganic compound may be excessively covered with the components derived from the coupling agent, which is not preferable.

前記層間修飾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有機溶媒の沸点(加熱還流下)で反応させる。 The reaction temperature in the interlayer modification 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 the organic solvent used as the reaction solvent.

前記層間修飾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 interlayer modification 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.

本発明のカップリング剤によるシリル化反応等の層間修飾反応は、触媒を使用してもしなくても良いが、塩化水素、ギ酸、酢酸、シュウ酸等のカルボン酸、リン酸、硝酸、硫酸、メタン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、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、添加する触媒の量は、特に限定はないが、反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して0.001〜1.0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 interlayer modification reaction such as the silylation reaction with the coupling agent of the present invention may or may not use a catalyst, but carboxylic acids such as hydrogen chloride, formic acid, acetic acid and oxalic acid, phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, Known acids such as sulfonic acids such as methanesulfonic acid and known bases such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide can be added as catalysts.
In that case, the amount of the catalyst to be added is not particularly limited, but is 0.001 to 1.0 mol with respect to the total amount of the hydroxyl group as the reaction point and the alkoxylate as the counter anion of the onium group, that is, the ion exchange capacity. It is preferably double, more preferably 0.01 to 0.1 molar times.

前記シリル化反応等の層間修飾反応で得られる層間修飾層状無機化合物は、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 interlayer-modified layered inorganic compound obtained by the interlayer modification reaction such as 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 solution, the supernatant solution is removed by decantation, or filtration operations such as natural filtration, pressure filtration, and reduced pressure filtration are performed. 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や、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などのケトン類、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, after the solid obtained after decantation is redispersed in water or an organic solvent, the solid is washed by pouring water or an organic solvent over the decantation or the solid that has been filtered out in the same manner. The method etc. can be mentioned.
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。
シリル化反応等の層間修飾反応後に残存したオニウム基や金属カチオンといった交換性陽イオンを低減したり、除去する場合には、上記と同様に公知の酸および溶媒を用いて酸処理することができる。
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.
When reducing or removing commutative cations such as onium groups and metal cations remaining after an interlayer modification reaction such as a silylation reaction, acid treatment can be carried out using a known acid and solvent in the same manner as described above. ..

次に、層間をカップリング剤で修飾した層状無機化合物に、該カップリング剤由来の架橋性官能基を反応させて層間架橋型層状無機化合物を製造する方法を説明する。
シランカップリング剤等のカップリング剤由来の架橋性官能基による架橋反応は、特に限定されることはなく、付加反応、置換反応、縮合反応、イオン反応、求電子反応、求核反応、ペリ環状反応、ラジカル反応等、一般に知られている様々な化学反応を利用することができ、いわゆるクリック反応も利用することができる。アルキル基からラジカルを発生させて架橋反応させたり、ハロゲン化アルキル基などをグリニヤール試薬としてアニオン種に変換して求核反応させたり、ハロゲン化アルキル基等に対して、水酸基、アルコキシ基、アミノ基等の求核種を作用させて求核置換反応させる架橋方法等も挙げられるが、カップリング剤の入手が容易で、かつ架橋反応が比較的温和な条件で進行するため、下記式(20)〜(34)で表される反応が好ましく、層間を同一のカップリング剤で修飾した後、架橋反応させると製造工程がより少なく、工業的により有利なことから、式(20)〜(24)および式(29)〜(33)で表される架橋反応がより好ましく、架橋反応が温和な条件で容易に進行し、様々な化学構造、柔軟性および剛直性を導入可能で、架橋の長さも多様性を持たせることができることから、式(20)〜(24)および式(31)〜(33)で表される架橋反応がさらに好ましい。
Next, a method for producing an interlayer crosslinked type layered inorganic compound by reacting a layered inorganic compound having layers modified with a coupling agent with a crosslinkable functional group derived from the coupling agent will be described.
The cross-linking reaction by a cross-linking functional group derived from a coupling agent such as a silane coupling agent is not particularly limited, and is an addition reaction, a substitution reaction, a condensation reaction, an ionic reaction, an electron-forming reaction, a nucleophilic reaction, and a pericyclic reaction. Various generally known chemical reactions such as reactions and radical reactions can be used, and so-called click reactions can also be used. A radical is generated from an alkyl group for a cross-linking reaction, an alkyl halide group is converted into an anionic species as a greeninal reagent for a nucleophilic reaction, or a hydroxyl group, an alkoxy group, or an amino group is used with respect to the alkyl halide group. A cross-linking method in which a nucleophilic species such as the above is allowed to act to cause a nucleophilic substitution reaction can be mentioned, but since the coupling agent is easily available and the cross-linking reaction proceeds under relatively mild conditions, the following formula (20) to The reaction represented by (34) is preferable, and if the layers are modified with the same coupling agent and then crosslinked, the number of manufacturing steps is reduced, which is more industrially advantageous. Therefore, the formulas (20) to (24) and The cross-linking reactions represented by the formulas (29) to (33) are more preferable, the cross-linking reaction proceeds easily under mild conditions, various chemical structures, flexibility and rigidity can be introduced, and the length of the cross-linking varies. The cross-linking reactions represented by the formulas (20) to (24) and the formulas (31) to (33) are more preferable because they can have properties.

式(20)〜(22)および式(31)で表される架橋反応を用いた場合、架橋する官能基が、同様または類似の構造を有し、反応や生成する架橋構造が、比較的単純で、かつ、R2、R4およびR13の構造に応じて比較的容易に層状無機化合物の層間距離や層間の環境(疎水性や親水性、芳香族性等)を制御することができるという特長を有する。
また、式(23)、式(24)、式(32)および式(33)で表される架橋反応を用いた場合、R2、R4およびR13の構造に応じて、比較的容易に層状無機化合物の層間距離や柔軟性、層間の環境(疎水性や親水性、芳香族性、水素結合生成等)を制御することができるだけでなく、様々に入手可能なアミン類およびジアミン類を、架橋構造内に導入することが出来ることから、容易かつ自由に層状無機化合物の層間距離や柔軟性、層間の環境(疎水性や親水性、芳香族性、水素結合生成、複素環等)を制御することができるという特長を有する。
When the cross-linking reactions represented by the formulas (20) to (22) and the formula (31) are used, the cross-linking functional groups have a similar or similar structure, and the cross-linking structure to be reacted or produced is relatively simple. Moreover, it is possible to control the interlayer distance and the interlayer environment (hydrophobicity, hydrophilicity, aromaticity, etc.) of the layered inorganic compounds relatively easily according to the structures of R 2 , R 4 and R 13. It has features.
Further, when the cross-linking reactions represented by the formulas (23), (24), (32) and (33) are used, it is relatively easy depending on the structures of R 2 , R 4 and R 13. Not only can the interlayer distance and flexibility of layered inorganic compounds and the environment between layers (hydrophilicity, hydrophilicity, aromaticity, hydrogen bond formation, etc.) be controlled, but also various available amines and diamines can be used. Since it can be introduced into the crosslinked structure, the interlayer distance and flexibility of the layered inorganic compound and the environment between layers (hydrophilicity, hydrophilicity, aromaticity, hydrogen bond formation, heterocycle, etc.) can be easily and freely controlled. It has the feature that it can be used.

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(式(20)〜(34)において、R1は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R2およびR13は、それぞれ独立して炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜8の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基または炭素数7〜20のアラルキレン基を示し、R3、R5、R6およびR7は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示し、R4は、炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基または炭素数7〜10のアラルキレン基を示し、R8、R9、R10およびR12は、それぞれ独立して水素原子、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R11は炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基または炭素数6〜24のポリフェニレン基を示し、いずれのR11は硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子等ならびにそれを含む原子数1〜10個からなる置換基で置換されていても良く、Zは水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、Iは重合開始剤由来の基で同一でも異なってもよく、Yは酸由来の共役塩基由来の基であり、nは0〜2の整数、mおよびhは0または1の整数を示し、kは0〜4の整数を示す。(In formulas (20) to (34), R 1 may have a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms and a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. It represents a saturated cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and R 2 and R 13 are independently saturated or saturated linear or branched chains having 1 to 20 carbon atoms, respectively. An unsaturated alkylene group, a saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 8 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, R 3 , R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 4 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group or an aralkylene group having 7 to 10 carbon atoms. R 8 , R 9 , R 10 and R 12 are independent hydrogen atoms, linear or branched saturated or unsaturated alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and branched chains having 3 to 8 carbon atoms, respectively. There may be a saturated or unsaturated cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and R 11 is a saturated or branched linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms. Unsaturated alkylene group, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 20 carbon atoms, arylene group of 6 to 20 carbon atoms, aralkylene group of 7 to 20 carbon atoms or polyphenylene having 6 to 24 carbon atoms. A group is indicated, and any R 11 may be substituted with a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a halogen atom, etc. and a substituent consisting of 1 to 10 atoms containing the sulfur atom, and Z is a hydrogen atom and a carbon number of carbon atoms. Saturated or unsaturated alkyloxy groups 1 to 8, saturated or unsaturated cycloalkyloxy groups having 3 to 8 carbon atoms, trimethylsilyloxy groups, dimethylsilyloxy groups, saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy groups having 1 to 8 carbon atoms Group, halogen atom, hydroxyl group, amino group, saturated or unsaturated alkylamino group of linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms, saturated or unsaturated dialkylamino of linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Indicates an oxygen atom derived from a group or a layered inorganic compound, I is a group derived from a polymerization initiator and may be the same or different, Y is a group derived from a conjugated base derived from an acid, n is an integer of 0 to 2, m. And h represent an integer of 0 or 1, and k represents an integer of 0-4.

また、前記式(20)〜(34)で表される架橋反応において、ケイ素原子(Si)の代わりにチタン(Ti)、アルミニウム(Al)およびジルコニウム(Zr)などからなるカップリング剤由来の架橋性官能基の架橋反応を利用することができる。 Further, in the cross-linking reactions represented by the formulas (20) to (34), cross-linking derived from a coupling agent composed of titanium (Ti), aluminum (Al), zirconium (Zr) or the like instead of silicon atom (Si). Cross-linking reactions of sex functional groups can be utilized.

前記架橋反応において、炭素−炭素二重結合の架橋反応における架橋点は、二重結合の頭部または尾部の何れでも良く、エポキシ基およびオキセタニル基の開環架橋反応における架橋点は、環状エーテル基の酸素原子の隣接位に2つ存在する炭素原子上の何れでも良い。 In the above-mentioned cross-linking reaction, the cross-linking point in the carbon-carbon double bond cross-linking reaction may be either the head or the tail of the double bond, and the cross-linking point in the ring-opening cross-linking reaction of the epoxy group and the oxetanyl group is a cyclic ether group. It may be any of two carbon atoms existing adjacent to each other.

前記架橋反応を促進するために、必要に応じて公知の重合開始剤である熱ラジカル発生剤、光ラジカル発生剤、熱アニオン発生剤、光カチオン発生剤、熱酸発生剤、光酸発生剤、熱塩基発生剤ならびに光塩基発生剤、塩酸、硫酸、硝酸等の公知の無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の公知の有機酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の公知の無機塩基、メチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の公知の有機アミン等の有機塩基、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ等の公知のアンモニウム塩および無水コハク酸、無水フタル酸、無水マレイン酸等の公知の酸無水物等の公知の触媒や硬化剤、臭素やヨウ素等の酸化剤を併用することができる。 In order to promote the cross-linking reaction, if necessary, known polymerization initiators such as thermal radical generators, photoradical generators, thermal anion generators, photocation generators, thermoacid generators, photoacid generators, etc. Thermobase generators and photobase generators, known inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitrate, formic acids, acetic acid, oxalic acid, citric acid, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and other known organic acids, ammonia, water Known inorganic bases such as sodium oxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide, organic bases such as known organic amines such as methylamine, diethylamine and triethylamine, known ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxy and succinic anhydride, anhydrous. A known catalyst such as a known acid anhydride such as phthalic acid or maleic anhydride, a curing agent, or an oxidizing agent such as bromine or iodine can be used in combination.

重合開始剤としては、特に限定されることはなく、重合性単量体の重合反応時に用いられる公知の重合開始剤が使用され、熱重合開始剤および/または光重合開始剤が使用されるが、層間をカップリング剤で修飾された層状無機化合物を含む架橋反応系が懸濁して紫外線等の光を通しにくい場合があることから、熱重合開始剤がより好ましい。 The polymerization initiator is not particularly limited, and a known polymerization initiator used in the polymerization reaction of the polymerizable monomer is used, and a thermal polymerization initiator and / or a photopolymerization initiator is used. A thermal polymerization initiator is more preferable because a cross-linking reaction system containing a layered inorganic compound modified with a coupling agent may be suspended between layers, making it difficult for light such as ultraviolet rays to pass through.

前記熱重合開始剤としては、種々の化合物を使用することができ、重合性基がラジカル重合性基の場合には、例えば、前記式(20)および前記式(30)の場合には、過酸化物およびアゾ系開始剤が好ましい。 Various compounds can be used as the thermal polymerization initiator, and when the polymerizable group is a radically polymerizable group, for example, in the case of the above formula (20) and the above formula (30), it is excessive. Oxide and azo-based initiators are preferred.

過酸化物の具体例としては、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の無機過酸化物;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(m−トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ヘキシルハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物が挙げられる。 Specific examples of peroxides include hydrogen peroxide; inorganic peroxides such as sodium persulfate, ammonium persulfate, and potassium persulfate; 1,1-bis (t-butylperoxy) 2-methylcyclohexane, 1,1. -Bis (t-hexyl peroxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-hexyl peroxy) cyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3 5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, 2,2-bis (4,5-di-butylperoxycyclohexyl) propane, 1,1-bis (t-butylperoxy) Cyclododecane, t-hexyl peroxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxymaleic acid, t-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxylaurate, 2,5-dimethyl -2,5-di (m-toluole peroxy) hexane, t-butylperoxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxy2-ethylhexyl monocarbonate, t-hexyl peroxybenzoate, 2,5-dimethyl-2 , 5-Di (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxyacetate, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, t-butylperoxybenzoate, n-butyl-4,4-bis (t) -Butylperoxy) Valerate, di-t-butylperoxyisophthalate, α, α'-bis (t-butylperoxy) diisopropylbenzene, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di ( t-Butylperoxy) hexane, t-butylcumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, p-menthan hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexin- 3. Diisopropylbenzene hydroperoxide, t-butyltrimethylsilyl peroxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylhydroperoxide, cumenehydroperoxide, t-hexylhydroperoxide, t-butylhydroperoxide, etc. Includes organic peroxides.

アゾ系開始剤の具体例としては、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾジ−t−オクタン、アゾジ−t−ブタン等のアゾ化合物が挙げられ、これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
また、過酸化物と、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸ナトリウム、酒石酸、クエン酸、ホルムアルデヒドスルホキシラートの金属塩、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、塩化第二鉄等の還元剤とを併用したレドックス重合開始系と組み合わせることによりレドックス反応とすることも可能である。
Specific examples of the azo-based initiator include 2,2'-azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile, and 2-. Examples thereof include azo compounds such as phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azodi-t-octane, and azodi-t-butane, which may be used alone or in combination of two or more. Is also good.
In addition, peroxides, ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium erythorbicate, tartaric acid, citric acid, metal salts of formaldehyde sulfoxylate, sodium thiosulfite, sodium sulfite, sodium sulfite, sodium metabisulfite, quaternary chloride It is also possible to carry out a redox reaction by combining it with a redox polymerization initiation system in which a reducing agent such as iron is used in combination.

熱重合開始剤の使用量は、その種類および重合条件等により選択されるが、通常は、重合性官能基100モル量に対して1〜1000モル量であり、より好ましくは5〜500モル量であり、さらに好ましくは50〜200モル量である。 The amount of the thermal polymerization initiator used is selected depending on the type and polymerization conditions, but is usually 1 to 1000 mol, more preferably 5 to 500 mol, based on 100 mol of the polymerizable functional group. It is more preferably 50 to 200 mol.

光重合開始剤の具体例としては、重合性基がラジカル重合性基の場合には、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−1−(メチルビニル)フェニル]プロパノン、2−ヒドロキシ−1−[4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)ベンジル]フェニル]−2−メチルプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)]フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)ブタン−1−オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン化合物;ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾフェノン、1−[4−(4−ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルフォニル)プロパン−1−オン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;
ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド化合物;ならびにチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロピルチオキサントン、3−[3,4−ジメチル−9−オキソ−9H−チオキサントン−2−イル−オキシ]−2−ヒドロキシプロピル−N,N,N―トリメチルアンモニウムクロライド、フルオロチオキサントン等のチオキサントン系化合物等が挙げられる。
前記以外の化合物としては、ベンジル、エチル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィネート、フェニルグリオキシ酸メチル、エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、カンファーキノン等が挙げられる。
Specific examples of the photopolymerization initiator include benzyl dimethyl ketal, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one when the polymerizable group is a radically polymerizable group. , 1- [4- (2-Hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one, oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- [4-1- (methyl) Vinyl) Phenyl] Propanone, 2-Hydroxy-1- [4- [4- (2-Hydroxy-2-methyl-propionyl) benzyl] Phenyl] -2-Methylpropan-1-one, 2-Methyl-1- [ 4- (Methylthio)] Phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butane-1-one, 2-dimethylamino-2-one Acetphenone compounds such as (4-methylbenzyl) -1- (4-morpholin-4-yl-phenyl) butane-1-one; benzoin compounds such as benzoin, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether; Benzophenone, 2-methylbenzophenone, 3-methylbenzophenone, 4-methylbenzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4-phenylbenzophenone, methyl-2-benzophenone, 1- [4- (4-benzoylphenylsulfanyl) phenyl ] -2-Methyl-2- (4-methylphenylsulfonyl) propan-1-one, 4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, 4-methoxy-4' -Benzophenyl compounds such as dimethylaminobenzophenone;
Acyls such as bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide Phosphine oxide compounds; as well as thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 1-chloro-4-propylthioxanthone, 3- [3,4-dimethyl-9-oxo-9H-thioxanthone-2- Il-oxy] -2-hydroxypropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride, fluorothioxanthone and other thioxanthone compounds can be mentioned.
Examples of the compound other than the above include benzyl, ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinate, methyl phenylglioxyate, ethyl anthraquinone, phenanthrenequinone, camphorquinone and the like.

光重合開始剤の使用量は、その種類および重合条件等により選択されるが、重合性官能基100モル量に対して1〜1000モル量であり、より好ましくは5〜500モル量であり、さらに好ましくは50〜200モル量である。 The amount of the photopolymerization initiator used is selected depending on the type and polymerization conditions, but is 1 to 1000 mol, more preferably 5 to 500 mol, based on 100 mol of the polymerizable functional group. More preferably, the amount is 50 to 200 mol.

また、重合性基がカチオン重合性基の場合には、例えば、前記式(21)、前記式(22)および前記式(31)の場合には、種々の公知のカチオン重合開始剤を使用することができ、熱カチオン重合開始剤としては、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、スルホニウム塩が好ましい。
熱カチオン重合開始剤における対アニオンとしては、例えば、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、B(C654 -等が挙げられる。
When the polymerizable group is a cationically polymerizable group, for example, in the cases of the above formula (21), the above formula (22) and the above formula (31), various known cationic polymerization initiators are used. Examples of the thermal cationic polymerization initiator include sulfonium salts, phosphonium salts, and quaternary ammonium salts. Among these, a sulfonium salt is preferable.
Examples of the counter anion in the thermal cationic polymerization initiator include AsF 6 , SbF 6 , PF 6 , B (C 6 F 5 ) 4 − and the like.

前記スルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウム四フッ化ホウ素、トリフェニルスルホニウム六フッ化アンチモン、トリフェニルスルホニウム六フッ化ヒ素、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウム六フッ化ヒ素、ジフェニル(4−フェニルチオフェニル)スルホニウム六フッ化ヒ素等が挙げられる。
また、上記スルホニウム塩は、市販品を用いることもでき、具体的には、例えば、ADEKA社製「アデカオプトンCP−66」(商品名)および「アデカオプトンCP−77」(商品名)、三新化学工業社製「サンエイドSI−60L」(商品名)、「サンエイドSI−80L」(商品名)および「サンエイドSI−100L」(商品名)等が挙げられる。
Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium boron tetrafluoride, triphenylsulfonium hexafluoride antimony, triphenylsulfonium arsenide hexafluoride, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium arsenide hexafluoride, and diphenyl (4-phenylthiophenyl). ) Sulfonium arsenic hexafluoride and the like.
Commercially available products can also be used as the sulfonium salt. Specifically, for example, "ADEKA OPTON CP-66" (trade name) and "ADEKA OPTON CP-77" (trade name) manufactured by ADEKA, Sanshin Chemical Co., Ltd. Examples thereof include "Sun Aid SI-60L" (trade name), "Sun Aid SI-80L" (trade name) and "Sun Aid SI-100L" (trade name) manufactured by Kogyo Co., Ltd.

前記ホスホニウム塩としては、エチルトリフェニルホスホニウム六フッ化アンチモン、テトラブチルホスホニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。
前記第四級アンモニウム塩としては、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジエチル−N−ベンジルアニリニウム四フッ化ホウ素、N,N−ジメチル−N−ベンジルピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジエチル−N−ベンジルピリジニウムトリフルオロメタンスルホン酸、N,N−ジメチル−N−(4−メトキシベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジエチル−N−(4−メトキシベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジエチル−N−(4−メトキシベンジル)トルイジニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジメチル−N−(4−メトキシベンジル)トルイジニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。
Examples of the phosphonium salt include ethyltriphenylphosphonium hexafluoride antimony and tetrabutylphosphonium hexafluoride antimony.
Examples of the quaternary ammonium salt include N, N-dimethyl-N-benzylanilinium hexafluoride antimony, N, N-diethyl-N-benzylanilinium tetrafluoride boron, and N, N-dimethyl-N-benzyl. Pyridinium hexafluoride antimony, N, N-diethyl-N-benzylpyridinium trifluoromethanesulfonic acid, N, N-dimethyl-N- (4-methoxybenzyl) pyridinium hexafluoride antimony, N, N-diethyl-N-( 4-methoxybenzyl) pyridinium hexafluoride antimony, N, N-diethyl-N- (4-methoxybenzyl) toluidinium hexafluoride antimony, N, N-dimethyl-N- (4-methoxybenzyl) toluidinium hexafluoride antimony And so on.

光カチオン重合開始剤としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩が挙げられる。これらの中でも、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が好ましい。
光カチオン重合開始剤がヨードニウム塩またはスルホニウム塩である場合、対アニオンとしては、例えば、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、B(C654 -等が挙げられる。
Examples of the photocationic polymerization initiator include onium salts such as iodonium salt, sulfonium salt, diazonium salt, selenium salt, pyridinium salt, ferrosenium salt and phosphonium salt. Among these, iodonium salt and sulfonium salt are preferable.
When the cationic photopolymerization initiator is an iodonium salt or sulfonium salt, as a counter anion, for example, BF 4 -, AsF 6 - , SbF 6 -, PF 6 -, B (C 6 F 5) 4 - and the like include Be done.

上記ヨードニウム塩としては、(トリクミル)ヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニルヨードニウム・ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウム・テトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロホスフェート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・テトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウム・ヘキサフルオロホスフェート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウム・テトラフルオロボレート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
また、上記ヨードニウム塩は、市販品を用いることもでき、具体的には、例えば、GE東芝シリコーン社製「UV−9380C」(商品名)、ローディア社製「RHODOSIL PHOTOINITIATOR2074」(商品名)、和光純薬工業社製「WPI−016」(商品名)、「WPI−116」(商品名)および「WPI−113」(商品名)等が挙げられる。
Examples of the iodonium salt include (tricmil) iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl iodonium hexafluorophosphate, diphenyl iodonium hexafluoroantimonate, diphenyl iodonium tetrafluoroborate, and diphenyl iodonium tetrakis (pentafluorophenyl). Borate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (dodecylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate , 4-Methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyliodonium hexafluorophosphate, 4-methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyliodonium hexafluoroantimonate, 4-methylphenyl-4-( Examples thereof include 1-methylethyl) phenyliodonium tetrafluoroborate and 4-methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate.
As the iodonium salt, a commercially available product can be used. Specifically, for example, GE Toshiba Silicone Co., Ltd. "UV-9380C" (trade name), Rhodia Co., Ltd. "RHODOSIL PHOTOINITIATOR 2074" (trade name), Japanese Examples thereof include "WPI-016" (trade name), "WPI-116" (trade name) and "WPI-113" (trade name) manufactured by Kojun Yakuhin Kogyo Co., Ltd.

上記スルホニウム塩としては、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビステトラフルオロボレート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・テトラフルオロボレート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビステトラフルオロボレート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
また、スルホニウム塩は、市販品を用いることもでき、具体的には、例えば、ダウ・ケミカル日本社製「サイラキュアUVI−6990」(商品名)、「サイラキュアUVI−6992」(商品名)および「サイラキュアUVI−6974」、ADEKA社製「アデカオプトマーSP−150」(商品名)、「アデカオプトマーSP−152」(商品名)、「アデカオプトマーSP−170」(商品名)および「アデカオプトマーSP−172」(商品名)、和光純薬工業社製「WPAG−593」(商品名)、「WPAG−596」(商品名)、「WPAG−640」(商品名)および「WPAG−641」(商品名)等が挙げられる。
Examples of the sulfonium salt include bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluorophosphate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluoroantimonate, and bis [4- (diphenylsulfonio). Nio) phenyl] sulfide bistetrafluoroborate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl-4- (phenylthio) phenylsulfonium hexafluorophosphate, diphenyl-4- (Phenylthio) phenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyl-4- (phenylthio) phenylsulfonium tetrafluoroborate, diphenyl-4- (phenylthio) phenylsulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, Triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] Sulfide bishexafluorophosphate, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] Sulfide bishexafluoroantimonate, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) Ethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] sulfide bistetrafluoroborate, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] sulfide tetrakis (pentafluorophenyl) borate, etc. Be done.
Commercially available products can also be used as the sulfonium salt. Specifically, for example, "Cyracure UVI-6990" (trade name), "Cyracure UVI-6992" (trade name) and "Cyracure UVI-6992" (trade name) manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd. Cyracure UVI-6974 ", ADEKA's" Adeka Putmer SP-150 "(trade name)," Adeka Putmer SP-152 "(trade name)," Adeka Putmer SP-170 "(trade name) and" Adeka Optomer SP-172 (trade name), Wako Pure Chemical Industries, Ltd. "WPAG-593" (trade name), "WPAG-596" (trade name), "WPAG-640" (trade name) and "WPAG-" 641 ”(trade name) and the like.

前記ジアゾニウム塩としては、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロボーレート等が挙げられる。 Examples of the diazonium salt include benzenediazonium hexafluoroantimonate, benzenediazonium hexafluorophosphate, benzenediazonium hexafluoroborate and the like.

また、重合性基がアニオン重合性基の場合には、例えば、前記式(20)の場合には、種々の公知のアニオン重合開始剤を使用することができ、熱カチオン重合開始剤としては、例えば、アミン類、チオール類、イミダゾール類等を使用することができる。アミン類としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、1,3,4,6−テトラキス(3−アミノプロピル)グリコールウリル等が挙げられ、チオール類としては、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス(2−メルカプトエチル)イソシアヌレート、1,3,4,6−テトラキス(2−メルカプトエチル)グリコールウリル等が挙げられ、イミダゾール類としては、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール等が挙げられる。 When the polymerizable group is an anionic polymerizable group, for example, in the case of the above formula (20), various known anionic polymerization initiators can be used, and the thermal cationic polymerization initiator may be used. For example, amines, thiols, imidazoles and the like can be used. Examples of amines include diethylenetriamine, triethylenetetramine, isocyanateolonediamine, xylylenediamine, diaminodiphenylmethane, 1,3,4,6-tetrakis (3-aminopropyl) glycoluryl and the like, and examples of thiols include trimethylol. Propyltris (3-mercaptopropionate), tris (2-mercaptoethyl) isocyanurate, 1,3,4,6-tetrakis (2-mercaptoethyl) glycoluryl and the like can be mentioned, and imidazoles include 2-. Examples thereof include methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole and the like.

光アニオン重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン O−ベンゾイルオキシム、ニフェジピン、2−(9−オキソキサンテン−2−イル)プロピオン酸1,5,7−トリアザビシクロ[4,4,0]デカ−5−エン、2−ニトロフェニルメチル4−メタクリロイルオキシピペリジン−1−カルボキシラート、1,2−ジイソプロピル−3−〔ビス(ジメチルアミノ)メチレン〕グアニジウム2−(3−ベンゾイルフェニル)プロピオナート、1,2−ジシクロヘキシル−4,4,5,5−テトラメチルビグアニジウム n−ブチルトリフェニルボラート等が挙げられる。 Examples of the photoanionic polymerization initiator include acetphenone O-benzoyloxime, nifedipine, and 2- (9-oxoxanthen-2-yl) propionic acid 1,5,7-triazabicyclo [4,4,0] deca-. 5-ene, 2-nitrophenylmethyl 4-methacryloyloxypiperidine-1-carboxylate, 1,2-diisopropyl-3- [bis (dimethylamino) methylene] guanidium 2- (3-benzoylphenyl) propionate, 1,2 -Dicyclohexyl-4,4,5,5-tetramethylbiguanidium n-butyltriphenylborate and the like can be mentioned.

前記式(23)および前記式(32)で表させるエポキシ基の架橋に用いることができる下記式(35)で表さるアミンは特に限定されないが、例えば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、イコシルアミン、イソプロピルアミン、アリルアミン、2−シクロヘキシルエチルアミン等のアルキルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、3−シクロヘキセニルアミン等の環状アルキルアミン、フェニルアミン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、2−アミノアントラセン、1−アミノピレン、3−アミノビフェニル等のアリールアミン、ベンジルアミン、2−フェニルエチル基、1−(1−ナフチル)エチルアミン、1−(2−ナフチル)エチルアミン、2−(7−メトキシ−1−ナフチル)エチルアミン等のアラルキルアミン等が挙げられる。 The amine represented by the following formula (35) that can be used for cross-linking the epoxy group represented by the formula (23) and the formula (32) is not particularly limited, but for example, ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, etc. Butylamine, pentylamine, hexylamine, octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, icosylamine, isopropylamine, allylamine, alkylamines such as 2-cyclohexylethylamine, cyclopentylamine, cyclohexylamine, cyclooctylamine, 3-cyclo Cyclic alkylamines such as hexenylamine, phenylamines, 1-naphthylamines, 2-naphthylamines, 2-aminoanthracenes, 1-aminopyrene, 3-aminobiphenyls and other arylamines, benzylamines, 2-phenylethyl groups, 1- (1) Examples thereof include aralkylamines such as −naphthyl) ethylamine, 1- (2-naphthyl) ethylamine, and 2- (7-methoxy-1-naphthyl) ethylamine.

2NR8 (35)
(式(35)において、R8は水素原子、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示す。)
H 2 NR 8 (35)
(In formula (35), R 8 is 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 cyclo having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. It indicates an alkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.)

前記式(24)および前記式(33)で表させるエポキシ基の架橋に用いることができる下記式(36)で表されるジアミンは特に限定されないが、例えば、ジアミノメタン、尿素、チオ尿素、1,2−ジアミノエタン、1,2−ビス(メチルアミノ)エタン、N−メチルメチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジアミノプロパン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,4−ビス(メチルアミノ)−2−ブテン、1,6−ジアミヘキサン、1,8−ジメチルオクタン、N,N−ビス(2−アミノエチル)メチルアミン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、3−アミノピロリジン、4,4’−メチレンビス(2−メチルシクロヘキシルアミン)、ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、1,2,4−トリアミノベンゼン、N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン、2−クロロ−1,4−フェニレンジアミン、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルビフェニル、3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニル、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノアントラキノン、1,6−ジアミノピレン、1,8−ジアミノピレン、3−(アミノメチル)ベンジルアミン、4−(アミノメチル)ベンジルアミン等が挙げられる。 The amine represented by the following formula (36) that can be used for cross-linking the epoxy group represented by the formula (24) and the formula (33) is not particularly limited, but for example, diaminomethane, urea, thiourea, 1 , 2-Diaminoethane, 1,2-bis (methylamino) ethane, N-methylmethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,2-diaminopropane, 1,2-diamino-2-methylpropane, 1, 4-Diaminobutane, 1,4-bis (methylamino) -2-butene, 1,6-diamihexane, 1,8-dimethyloctane, N, N-bis (2-aminoethyl) methylamine, 1,3- Diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 3-aminopyrrolidin, 4,4'-methylenebis (2-methylcyclohexylamine), bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 1,3-phenylenediamine , 1,4-phenylenediamine, 1,2,4-triaminobenzene, N, N'-diphenyl-1,4-phenylenediamine, 2-chloro-1,4-phenylenediamine, 2,7-diaminofluorene, 4,4'-Diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylbiphenyl, 3,3', 4,4'-tetraaminobiphenyl, 1,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminoanthraquinone , 1,6-diaminopyrene, 1,8-diaminopyrene, 3- (aminomethyl) benzylamine, 4- (aminomethyl) benzylamine and the like.

9HR11NHR10 (36)
(式(36)において、R9およびR10はそれぞれ独立して、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R11は、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レン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基または炭素数6〜24のポリフェニレン基を示し、いずれのR11は、硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子ならびにそれを含む原子数1〜10個からなる置換基で置換されていても良い。)
R 9 HR 11 NHR 10 (36)
(In the formula (36), R 9 and R 10 each independently have a hydrogen atom, a linear or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. Saturated or unsaturated cycloalkyl groups may be represented, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and R 11 is a saturated or unsaturated linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms. Saturated alkylene group, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have branching of 3 to 20 carbon atoms, arylene group of 6 to 20 carbon atoms, aralkylene group of 7 to 20 carbon atoms or polyphenylene group of 6 to 24 carbon atoms. , And any R 11 may be substituted with a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a halogen atom and a substituent consisting of 1 to 10 atoms containing the same.)

前記式(29)で表される反応の場合には、酸化剤を併用することができ、例えば、塩基性条件下で臭素やヨウ素を用いる等、ジスルフィド生成反応を促進する公知の酸化剤を用いることができる。 In the case of the reaction represented by the above formula (29), an oxidizing agent can be used in combination, and for example, a known oxidizing agent that promotes the disulfide formation reaction, such as using bromine or iodine under basic conditions, is used. be able to.

層間での架橋反応を加熱より行う場合には、反応温度は特に制限されることはなく、適宜選択すれば良いが、例えば0〜200℃が好ましく、25〜180℃がより好ましく、40〜150℃がさらに好ましい。このとき、架橋の容易性やコストの観点から、適宜、熱重合開始剤を反応系に含有することが好ましい。 When the cross-linking reaction between layers is carried out by heating, the reaction temperature is not particularly limited and may be appropriately selected. For example, 0 to 200 ° C. is preferable, 25 to 180 ° C. is more preferable, and 40 to 150 ° C. is preferable. ° C is more preferred. At this time, from the viewpoint of ease of crosslinking and cost, it is preferable to appropriately contain a thermal polymerization initiator in the reaction system.

層間での架橋反応を、活性エネルギー線を照射して行うための活性エネルギー線としては、紫外線、可視光線および電子線等が挙げられる。活性エネルギー線として紫外線または可視光線を使用する場合は、架橋の容易性やコストの観点から、光重合開始剤を含有することが好ましい。 Examples of the active energy ray for irradiating the active energy ray to carry out the cross-linking reaction between the layers include ultraviolet rays, visible light, and electron beam. When ultraviolet rays or visible rays are used as the active energy rays, it is preferable to contain a photopolymerization initiator from the viewpoint of ease of cross-linking and cost.

紫外線照射装置としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、紫外線無電極ランプ、紫外線発光ダイオード(UV−LED)等が挙げられる。
照射エネルギーは、活性エネルギー線の種類や配合組成に応じて適宜設定すれば良く、反応系の厚みや照度等により異なるが、例えば、高圧水銀ランプを使用する場合、UV−A領域の照射エネルギーで例えば5〜10,000mJ/cm2が好ましい。また、UV−LEDを使用する場合、その発光ピーク波長は350〜420nmであるものが好ましく、照射エネルギーで例えば5〜10,000mJ/cm2が好ましい。
Examples of the ultraviolet irradiation device include a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an ultraviolet electrodeless lamp, and an ultraviolet light emitting diode (UV-LED).
The irradiation energy may be appropriately set according to the type of active energy ray and the compounding composition, and varies depending on the thickness and illuminance of the reaction system. For example, when a high-pressure mercury lamp is used, the irradiation energy in the UV-A region is used. For example, 5 to 10,000 mJ / cm 2 is preferable. When a UV-LED is used, its emission peak wavelength is preferably 350 to 420 nm, and the irradiation energy is preferably 5 to 10,000 mJ / cm 2 .

活性エネルギー線として電子線を使用する場合は、光重合開始剤を含有させず、電子線により硬化させることも可能であるが、硬化性を改善させるため必要に応じて少量配合することもできる。
電子線照射装置としては種々の装置が使用でき、例えばコッククロフト・ワルトン型、バンデグラーフ型および共振変圧器型の装置等が挙げられる。
電子線の吸収線量としては、例えば1〜1000kGyが好ましい。
電子線照射雰囲気の酸素濃度としては、500ppm以下が好ましく、より好ましくは300ppm以下である。
When an electron beam is used as the active energy ray, it can be cured by an electron beam without containing a photopolymerization initiator, but it can also be added in a small amount if necessary in order to improve the curability.
Various devices can be used as the electron beam irradiation device, and examples thereof include Cockcroft-Walton type, Van de Graaff type, and resonance transformer type devices.
The absorbed dose of the electron beam is preferably 1 to 1000 kGy, for example.
The oxygen concentration in the electron beam irradiation atmosphere is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less.

層間での架橋反応を行う場合には、反応溶媒を用いることができるが、このような溶媒は特に制限されることはなく、適宜選択すれば良いが、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、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、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、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、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、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い。
より好ましくは、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。
When carrying out the cross-linking reaction between layers, a reaction solvent can be used, but such a solvent is not particularly limited and may be appropriately selected, but methanol, ethanol, 1-propanol, 2-. Propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 2- Alcohols such as hexanol, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone and ethylmethylketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, hexane, etc. Alcans, aromatics such as benzene and toluene, esters such as ethyl acetate, halogen-based hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane, etc. Among these, alcohols and ethers which are aprotonic polar solvents. Classes, nitriles and ketones are preferred.
More preferably, it is an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol having a boiling point of 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher.

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。 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.

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、メチルイソプロピルケトン、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−プロパノールがさらに好ましい。
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.
Among these, acetonitrile, tetrahydrofuran, methyl isopropyl ketone, 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and 1-propanol-2-propanol are preferable, 2-butanol and 1-Methyl-2-propanol is more preferred.

層間での架橋反応における反応濃度は特に制限されることはなく、適宜選択すれば良いが、例えば、層間修飾層状無機化合物の質量%として、1〜50質量%が好ましく、3〜40質量%がより好ましく、5〜30質量%がさらに好ましい。 The reaction concentration in the cross-linking reaction between layers is not particularly limited and may be appropriately selected. For example, the mass% of the interlayer-modified layered inorganic compound is preferably 1 to 50% by mass, preferably 3 to 40% by mass. More preferably, 5 to 30% by mass is further preferable.

また、本発明の層間架橋型層状無機化合物の層間は、有機無機複合架橋構造に加えて任意の官能基や修飾基が存在しても良い。例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム等の交換性金属カチオンが存在してもよく、アルキルアンモニウムやアルキルホスホニウム等の有機オニウム基で修飾されていてもよく、層状無機化合物由来の水酸基が存在していてもよく、該水酸基がメトキシ基等のアルコキシ基に封止・変換されていてもよく、アルキルシリル基、アリールシリル基、アラルキルシリル基および未架橋のシランカップリング剤由来の基等の有機シリル基、チタン、アルミニウム、ジルコニウム等の金属を含む有機無機複合修飾基で修飾されていても良い。 Further, any functional group or modifying group may be present between the layers of the interlayer crosslinked type layered inorganic compound of the present invention in addition to the organic-inorganic composite crosslinked structure. For example, an exchangeable metal cation such as sodium, potassium or calcium may be present, may be modified with an organic onium group such as alkylammonium or alkylphosphonium, or a hydroxyl group derived from a layered inorganic compound may be present. Often, the hydroxyl group may be sealed and converted to an alkoxy group such as a methoxy group, and an organic silyl group such as an alkylsilyl group, an arylsilyl group, an aralkylsilyl group and a group derived from an uncrosslinked silane coupling agent, It may be modified with an organic-inorganic composite modifying group containing a metal such as titanium, aluminum or zirconium.

前記の層間に存在する有機無機複合架橋構造以外の任意の官能基や修飾基を層間に導入する時期は、架橋構造を構築するためのカップリング剤による層間修飾の前でも後でも同時でも良く、また、層間に導入されたカップリング剤由来の架橋性官能基の層間架橋反応の前でも後でも良く、各種官能基、修飾基およびカップリング剤の反応性等を考慮して、任意に選択することができる。 The time for introducing any functional group or modifying group other than the organic-inorganic composite crosslinked structure existing between the above layers may be before, after, or at the same time as the interlayer modification with the coupling agent for constructing the crosslinked structure. Further, it may be before or after the interlayer cross-linking reaction of the cross-linking functional group derived from the coupling agent introduced between the layers, and it may be arbitrarily selected in consideration of the reactivity of various functional groups, modifying groups and the coupling agent. be able to.

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。
<実施例1>メタクリロキシの反応により架橋されたP−MACPS(メタクリロイルオキシプロピル)−マガディアイトの合成(前記式(4)の有機無機複合架橋構造に相当)。
(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(富士化学社製、商品名:4号珪酸ソーダ)18.34g、シリカゲル(和光純薬社製、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(三愛科学社製、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。
原子吸光分析装置(島津製作所社製、AA−6200)および熱重量分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、TG/DTA6300)を用いてNa−マガディアイトの組成を算出した結果、Na2Si1429・nH2Oであり、n=0として算出したイオン交換容量は2.21molc/kgであった。
また、X線回折装置(BRUKER社製、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結果、1.54nmであった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
<Example 1> Synthesis of P-MACPS (methacryloyloxypropyl) -magadiate crosslinked by a reaction of methacryloxy (corresponding to the organic-inorganic composite crosslinked structure of the above formula (4)).
(1) Synthesis of sodium-magadiate (hereinafter referred to as Na-magadiate).
After mixing 18.34 g of sodium silicate (manufactured by Fuji Chemical Industries, Ltd., trade name: No. 4 sodium silicate), 7.28 g of silica gel (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: Wakogel Q-63) and 54.37 g of pure water. , It was sealed in a high-pressure reaction decomposition container (manufactured by San-ai Kagaku Co., Ltd., trade name: HU-100) and heated at 170 ° C. for 30 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.
As a result of calculating the composition of Na-magadiate using an atomic absorption spectrometer (AA-6200, manufactured by Shimadzu Corporation) and a thermogravimetric analyzer (TG / DTA6300, manufactured by Hitachi High-Tech Science), Na 2 Si 14 O 29 -NH 2 O, and the ion exchange capacity calculated assuming n = 0 was 2.21 mol c / kg.
Further, as a result of determining the bottom surface spacing of Na-magadite obtained by using an X-ray diffractometer (manufactured by BRUKER, trade name: D8 ADVANCE), it was 1.54 nm.

(2)ドデシルトリメチルアンモニウム(以後、DTMAと記す)−マガディアイトの合成(Na−マガディアイトの塩化ドデシルトリメチルアンモニウム処理による層間アンモニウム化によるシリル化前駆体の合成)。
前記で得られたNa−マガディアイト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(島津製作所社製、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、ほとんど陽イオン交換されたことを確認した。
元素分析装置(ヤナコ分析工業社製、CHNコーダーMT−5)および熱重量分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、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結果、DTMA1.660.34Si1429・nH2Oであった。
また、前記と同様に、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。
(2) Synthesis of dodecyltrimethylammonium (hereinafter referred to as DTMA) -magadiate (synthesis of silylation precursor by interlayer ammonium formation by dodecyltrimethylammonium chloride treatment of Na-magadiate).
100 g of Na-magadiate, 6500 g of pure water and 175 g of dodecyltrimethylammonium chloride obtained above 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.
As a result of calculating the composition of DTMA-magadiate obtained by using an elemental analyzer (manufactured by Yanako Analytical Industry Co., Ltd., CHN coder MT-5) and a thermogravimetric analyzer (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., TG / DTA6300), DTMA It was 1.66 H 0.34 Si 14 O 29 · nH 2 O.
Further, in the same manner as described above, the bottom surface spacing of the obtained DTMA-magadiaite was determined to be 2.80 nm.

(3)DTMA−マガディアイトの3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、MAC−TRIMSと記す)処理による層間シリル化(メタクリロキシ架橋性官能基の導入)。
前記で得られた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1−メトキシ−2−プロパノール(以下、PGMと記す)1850g、純水2.8g、MAC−TRIMS39.1g(反応点に対して等モル倍)を混合し、窒素雰囲気下で加熱還流を行いながら2日間攪拌した。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(以後、MACPS−マガディアイトと記す)を得た。
前記と同様に、得られたMACPS−マガディアイトの組成を算出した結果、3−メタクリロキシプロピルシリル(MACPS)0.52DTMA0.51Me0.97Si1429・nH2Oであった。
前記と同様に、得られたMACPS−マガディアイトの底面間隔を求めた結果、2.16nmであった。
(3) Interlayer silylation of DTMA-magadiaite by 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as MAC-TRIMS) treatment (introduction of metharoxy-crosslinkable functional group).
100 g of DTMA-magadiate obtained above was dried under reduced pressure at 100 ° C. and about 100 Pa for 2 hours, and then 1850 g of 1-methoxy-2-propanol (hereinafter referred to as PGM) dried with molecular sieve 3A, pure water 2. 8 g and 39.1 g of MAC-TRIMS (equal to the reaction point) were mixed, and the mixture was stirred for 2 days while heating under reflux in a nitrogen atmosphere. Then, the solid was collected by suction filtration, washed with methanol, and dried at 60 ° C. to obtain silylated magadite (hereinafter referred to as MACPS-magadite).
As a result of calculating the composition of the obtained MACPS-magadiate in the same manner as described above, it was 3-methacryloxypropylsilyl (MACPS) 0.52 DTMA 0.51 Me 0.97 Si 14 O 29 · nH 2 O.
As a result of determining the bottom surface spacing of the obtained MACPS-magadiaite in the same manner as described above, it was 2.16 nm.

(4)MACPS−マガディアイトの架橋反応による層間架橋型層状無機化合物の合成。
前記で得られたMACPS−マガディアイト100gおよびトルエン1450gを混合し、氷浴で冷却しながら窒素ガスを1時間バブリングして系内の酸素を除いた。その後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(以後、AIBN)を7.88g加え、60℃で24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、メタクリロキシ基が架橋されたマガディアイト(以後、P−MACPS−マガディアイトと記す)を得た。
前記と同様に得られたP−MACPS−マガディアイトの組成を算出した結果、架橋されたメタクリロイルオキシプロピル基(P−MACPS)0.13MACPS0.39DTMA0.42Me1.06Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.11nmであった。
(4) Synthesis of interlayer cross-linked layered inorganic compound by cross-linking reaction of MACPS-magadiate.
100 g of MACPS-magadiate and 1450 g of toluene obtained above were mixed, and nitrogen gas was bubbled for 1 hour while cooling in an ice bath to remove oxygen in the system. Then, 7.88 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 24 hours. Then, the solid was collected by suction filtration, washed with methanol, and dried at 60 ° C. to obtain a magadite having a crosslinked methacryloxy group (hereinafter referred to as P-MACPS-magadite).
As a result of calculating the composition of the P-MACPS-magadiaite obtained in the same manner as above, the crosslinked methacryloyloxypropyl group (P-MACPS) was 0.13 MACPS 0.39 DTMA 0.42 Me 1.06 Si 14 O 29 · nH 2 O. The bottom spacing was 2.11 nm.

<実施例2>メタクリロキシの反応により架橋されたP−MACOS(メタクリロイルオキシオクチル)−マガディアイトの合成
実施例1(3)で使用したシリル化剤をMAC-TRIMS39.1gから3−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン(以下、MAC−O−TRIMSと記す)50.1gに変更した以外は、実施例1と同様な処理を行い、メタクリロキシ基が架橋されたマガディアイト(以後、P−MACOS−マガディアイトと記す)を得た。
前記と同様に得られたP−MACOS−マガディアイトの組成を算出した結果、架橋されたメタクリロイルオキシオクチル基(P−MACOS)0.52MACOS0.42DTMA0.49Me0.57Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.85nmであった。
<Example 2> Synthesis of P-MACOS (methacryloyloxyoctyl) -magadiaite crosslinked by a reaction of methacryloxy The silylating agent used in Example 1 (3) was used from 39.1 g of MAC-TRIMS to 3-methacryloxyoctylli. The same treatment as in Example 1 was carried out except that the amount was changed to 50.1 g of methoxysilane (hereinafter referred to as MAC-O-TRIMS), and the methacryloxy group was crosslinked with the magadiate (hereinafter referred to as P-MACOS-magadiate). I will write).
As a result of calculating the composition of the P-MACOS-magadiite obtained in the same manner as above, the crosslinked methacryloyloxyoctyl group (P-MACOS) 0.52 MACOS 0.42 DTMA 0.49 Me 0.57 Si 14 O 29 · nH 2 O. The bottom spacing was 2.85 nm.

<実施例3>P−MACPS−マガディアイトの3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(以下、MP−TRIMSと記す)処理による層間シリル化修飾化合物(チオール基を層間に有する層間架橋型層状無機化合物)の合成(前記式(4)の有機無機複合架橋構造に相当)。
実施例1(4)で得られたP−MACPS−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PGM1850g、純水3.3g、MP−TRIMS920g(反応点に対して25モル倍)を混合し、窒素雰囲気下で加熱還流させながら2日間攪拌した。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、メルカプトプロピルシリル基を導入したP−MACPS−マガディアイト(以後、P−MACPS−MPS−マガディアイトと記す)を得た。
実施例1と同様に、得られたP−MACPS−MPS―マガディアイトの組成を算出した結果、P−MACPS0.13MACPS0.39DTMA0.07、メルカプトプロピルシリル(MPS)0.35Me1.06Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.29nmであった。
<Example 3> An interlayer silylation-modified compound (interlayer crosslinked layered inorganic compound having a thiol group between layers) by treatment with 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as MP-TRIMS) of P-MACPS-magadiate. Synthesis (corresponding to the organic-inorganic composite crosslinked structure of the above formula (4)).
100 g of P-MACPS-magadiate obtained in Example 1 (4) was dried under reduced pressure at 100 ° C. and about 100 Pa for 2 hours, and then dried with Molecular Sieve 3A, PGM 1850 g, pure water 3.3 g, MP-TRIMS 920 g (reaction). (25 mol times with respect to the point) was mixed, and the mixture was stirred for 2 days while heating under reflux in a nitrogen atmosphere. Then, the solid was collected by suction filtration, washed with methanol, and dried at 60 ° C. to obtain P-MACPS-magadiate (hereinafter referred to as P-MACPS-MPS-magadiate) into which a mercaptopropylsilyl group was introduced. ..
As a result of calculating the composition of the obtained P-MACPS-MPS-magadite in the same manner as in Example 1, P-MACPS 0.13 MACPS 0.39 DTMA 0.07 , mercaptopropylsilyl (MPS) 0.35 Me 1.06 Si 14 O 29 · nH 2 It was O and the bottom spacing was 2.29 nm.

<実施例4>P−MACPS−マガディアイトのフェニルトリメトキシシラン(以下、Ph−TRIMSと記す)処理による層間シリル化修飾化合物(フェニル基を層間に有する層間架橋型層状無機化合物)の合成(前記式(4)の有機無機複合架橋構造に相当)。
シリル化剤をMP-TRIMS920gからPh-TRMIS1810g(反応点に対して50モル倍)に変更した以外は、実施例3と同様な処理を行い、フェニルシリル基を導入したP−MACPS−マガディアイト(以後、P−MACPS−PhS−マガディアイトと記す)を得た。
実施例1と同様に、得られたP−MACPS−PhS―マガディアイトの組成を算出した結果、P−MACPS0.13MACPS0.39DTMA0.02PhS0.38Me1.08Si1429・nH2Oであり、底面間隔は1.95nmであった。
<Example 4> Synthesis of an interlayer silylation-modified compound (interlayer-crosslinked layered inorganic compound having a phenyl group between layers) by treatment with phenyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as Ph-TRIMS) of P-MACPS-magadiate (described above). Corresponds to the organic-inorganic composite crosslinked structure of formula (4)).
The same treatment as in Example 3 was carried out except that the silylating agent was changed from MP-TRIMS 920 g to Ph-TRMIS 1810 g (50 mol times relative to the reaction site), and P-MACPS-magadiate (P-MACPS-magadiate) into which a phenylsilyl group was introduced. Hereinafter, P-MACPS-PhS-magadiate) was obtained.
As a result of calculating the composition of the obtained P-MACPS-PhS-magadite in the same manner as in Example 1, P-MACPS 0.13 MACPS 0.39 DTMA 0.02 PhS 0.38 Me 1.08 Si 14 O 29 · nH 2 O, and the bottom surface spacing Was 1.95 nm.

<実施例5>架橋密度が比較的多いP−MACPS−マガディアイト(M)の合成(前記式(4)の有機無機複合架橋構造に相当)。
(1)MACPS導入量の多いMACPS−マガディアイト(M)の合成
反応溶媒をPGM1850gからアセトニトリル1560g、MAC−TRIMSの使用量を39.1gから274g(反応点に対して7モル倍)、純水の使用量を2.8gから1.4gに変更した以外は、実施例1(3)と同様な処理を行い、MACPS−マガディアイト(M)を得た。
実施例1と同様に、得られたMACPS−マガディアイト(M)の組成を算出した結果、MACPS1.94Me0.06Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.53nmであった。
<Example 5> Synthesis of P-MACPS-magadiate (M) having a relatively high crosslink density (corresponding to the organic-inorganic composite crosslinked structure of the above formula (4)).
(1) Synthesis of MACPS-magadiate (M) with a large amount of MACPS introduced The reaction solvent was 1850 g to 1560 g of acetonitrile, the amount of MAC-TRIMS used was 39.1 g to 274 g (7 mol times with respect to the reaction site), and pure water. The same treatment as in Example 1 (3) was carried out except that the amount used was changed from 2.8 g to 1.4 g, to obtain MACPS-magadiate (M).
As a result of calculating the composition of the obtained MACPS-magadiate (M) in the same manner as in Example 1, MACPS 1.94 Me 0.06 Si 14 O 29 · nH 2 O was obtained, and the bottom surface spacing was 2.53 nm.

(2)MACPS−マガディアイト(M)の架橋反応による層間架橋型層状無機化合物の合成。
AIBNの使用量を7.88gから26.0g、トルエンの使用量を1450gから2600gに変更した以外は、実施例1(4)と同様な処理を行い、P−MACPS−マガディアイト(M)を得た。
実施例1と同様に、得られたMACPS−マガディアイトの組成を算出した結果、P−MACPS0.22MACPS1.72Me0.06Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.52nmであった。
(2) Synthesis of an interlayer cross-linked layered inorganic compound by a cross-linking reaction of MACPS-magadiate (M).
The same treatment as in Example 1 (4) was carried out except that the amount of AIBN used was changed from 7.88 g to 26.0 g and the amount of toluene used was changed from 1450 g to 2600 g. Obtained.
As a result of calculating the composition of the obtained MACPS-magadiite in the same manner as in Example 1, P-MACPS 0.22 MACPS 1.72 Me 0.06 Si 14 O 29 · nH 2 O, and the bottom spacing was 2.52 nm.

<実施例6>エポキシ基の反応により架橋されたP−GPS−A−マガディアイトの合成(前記式(6)の有機無機複合架橋構造に相当)
(1)DTMA−マガディアイトの塩酸処理による部分プロトン化DTMA−マガディアイト(シリル化前駆体)の合成。
実施例1(2)で得られたDTMA−マガディアイト100gと0.1mol・dm-3塩酸655gを混合し、室温で1日攪拌した。その後、固体を吸引ろ取して、純水洗浄した後、60℃で乾燥して部分プロトン化DTMA−マガディアイトを得た。
実施例1と同様に、得られた部分プロトン化DTMA−マガディアイトの組成を算出したところDTMA1.110.89Si1429・nH2Oであり、アンモニウム基の割合はイオン交換容量に対して56モル%であった。
実施例1と同様に、部分プロトン化DTMA−マガディアイトの底面間隔を分析した結果、明確な回折ピークが観測されなかった。これは得られた部分プロトン化DTMA−マガディアイトの層状構造の大部分が崩れているためと推測される。
<Example 6> Synthesis of P-GPS-A-magadiate crosslinked by reaction of epoxy group (corresponding to the organic-inorganic composite crosslinked structure of the above formula (6))
(1) Synthesis of partially protonated DTMA-magadiate (silylation precursor) by hydrochloric acid treatment of DTMA-magadiate.
100 g of DTMA-magadiate obtained in Example 1 (2) and 655 g of 0.1 mol · dm- 3 hydrochloric acid were mixed and stirred at room temperature for 1 day. Then, the solid was sucked and collected, washed with pure water, and then dried at 60 ° C. to obtain a partially protonated DTMA-magadiate.
As in Example 1, the composition of the obtained partially protonated DTMA-magadite was calculated to be DTMA 1.11 H 0.89 Si 14 O 29 · nH 2 O, and the ratio of ammonium groups to the ion exchange capacity was 56. It was mol%.
As a result of analyzing the bottom spacing of the partially protonated DTMA-magadiate in the same manner as in Example 1, no clear diffraction peak was observed. It is presumed that this is because most of the layered structure of the obtained partially protonated DTMA-magadiaite is broken.

(2)部分プロトン化DTMA−マガディアイトの3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GP−TRIMSと記す)処理による層間シリル化(エポキシ架橋性官能基の導入)。
前記で得られた部分プロトン化DTMA−マガディアイト100gに対して、使用するシリル化剤をMAC−TRIMS39.1gからGP−TRMIS300g(反応点に対して7モル倍)、純水を2.8gから3.3gに変更した以外は、実施例1(3)と同様な処理を行い、グリシジルオキシプロピルシリル化されたマガディアイト(以後、GPS−マガディアイトと記す)を得た。
実施例1と同様に、得られたGPS−マガディアイトの組成を算出した結果、グリシジルオキシプロピル(GPS)0.96DTMA0.40Me0.64Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.23nmであった。
(2) Interlayer silylation of partially protonated DTMA-magadiaite by 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as GP-TRIMS) treatment (introduction of epoxy crosslinkable functional group).
With respect to 100 g of the partially protonated DTMA-magadiaite obtained above, the silylating agent to be used is from 39.1 g of MAC-TRIMS to 300 g of GP-TRMIS (7 mol times with respect to the reaction site), and from 2.8 g of pure water. The same treatment as in Example 1 (3) was carried out except that the amount was changed to 3.3 g, to obtain glycidyloxypropylsilylated magadite (hereinafter referred to as GPS-magadite).
As a result of calculating the composition of the obtained GPS-magadite in the same manner as in Example 1, glycidyloxypropyl (GPS) 0.96 DTMA 0.40 Me 0.64 Si 14 O 29 · nH 2 O, and the bottom surface spacing was 2.23 nm. there were.

(3)GPS−マガディアイトの塩化水素を用いた架橋反応による層間架橋型層状無機化合物の合成。
前記で得られたGPS−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PGM2000g、5%塩化水素メタノール溶液255gを混合し、窒素雰囲気下で加熱還流させながら1日間攪拌した。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、エポキシ基同士が反応して架橋されたGPS−マガディアイト(以後、P−GPS−A−マガディアイトと記す)を得た。
走査型蛍光X線分析装置(株式会社リガク製、ZSX PrimusII)を用いて得られたP−GPS−A−マガディアイトの塩素含有率を測定した結果、0.273%であったことから、さらに実施例1と同様に、組成を算出した結果、架橋されたグリシジルオキシプロピル基(P−GPS−A)0.08GPS0.88DTMA0.150.25Me0.64Si1429・nH2Oであり、底面間隔は1.99nmであった。
(3) Synthesis of an interlayer cross-linked layered inorganic compound by a cross-linking reaction using GPS-magadiate hydrogen chloride.
100 g of the GPS-magadiate obtained above was dried under reduced pressure at 100 ° C. and about 100 Pa for 2 hours, then 2000 g of PGM dried with molecular sieve 3A and 255 g of a 5% hydrogen chloride methanol solution were mixed and heated to reflux under a nitrogen atmosphere. While stirring for 1 day. Then, the solid was sucked and collected, washed with methanol, and then dried at 60 ° C. to obtain GPS-magadite (hereinafter referred to as P-GPS-A-magadite) in which epoxy groups reacted with each other and crosslinked. rice field.
As a result of measuring the chlorine content of P-GPS-A-magadite obtained using a scanning fluorescent X-ray analyzer (ZSX PrimusII manufactured by Rigaku Co., Ltd.), it was 0.273%. As a result of calculating the composition in the same manner as in Example 1, the crosslinked glycidyloxypropyl group (P-GPS-A) 0.08 GPS 0.88 DTMA 0.15 H 0.25 Me 0.64 Si 14 O 29 · nH 2 O, and the bottom spacing is It was 1.9 nm.

<実施例7>GPS−マガディアイトのエチレンジアミンを用いた架橋反応による層間架橋型層状無機化合物の合成(前記式(8)の有機無機複合架橋構造に相当)。
5%塩化水素メタノール溶液255gをエチレンジアミン2.63gに変更した以外は、実施例6(3)と同様な処理を行い、エチレンジアミンを介してエポキシ基が反応して架橋されたGPS−マガディアイト(以後、P−GPS−EDA−マガディアイトと記す)を得た。
実施例1と同様に組成を算出した結果、エチレンジアミンを介して架橋されたグリシジルオキシプロピル基(P−GPS−EDA)0.12GPS0.85DTMA0.26Me0.77Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.15nmであった。
<Example 7> Synthesis of an interlayer cross-linked layered inorganic compound by a cross-linking reaction using ethylenediamine of GPS-magadiate (corresponding to the organic-inorganic composite cross-linked structure of the above formula (8)).
The same treatment as in Example 6 (3) was carried out except that 255 g of the 5% hydrogen chloride methanol solution was changed to 2.63 g of ethylenediamine, and the epoxy group was reacted and crosslinked via ethylenediamine (hereinafter, GPS-magadiate). , P-GPS-EDA-Magadiaite).
As a result of calculating the composition in the same manner as in Example 1, the glycidyloxypropyl group (P-GPS-EDA) crosslinked via ethylenediamine was 0.12 GPS 0.85 DTMA 0.26 Me 0.77 Si 14 O 29 · nH 2 O, and the bottom spacing was Was 2.15 nm.

<実施例8>GPS−マガディアイトの4,4'−メチレンジアニリンを用いた架橋反応による層間架橋型層状無機化合物の合成(前記式(8)の有機無機複合架橋構造に相当)。
5%塩化水素メタノール溶液255gを4,4'−メチレンジアニリン8.66gに変更した以外は実施例6(3)と同様な処理を行い、4,4'−メチレンジアニリンを介してエポキシ基が反応して架橋されたGPS−マガディアイト(以後、P−GPS−44MDA−マガディアイトと記す)を得た。
実施例1と同様に、組成を算出した結果、4,4'−メチレンジアニリンを介して架橋されたグリシジルオキシプロピル基(P−GPS−44MDA)0.09GPS0.87DTMA0.25Me0.79Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.15nmであった。
<Example 8> Synthesis of an interlayer cross-linking type layered inorganic compound by a cross-linking reaction using 4,4'-methylene dianiline of GPS-magadiate (corresponding to the organic-inorganic composite cross-linking structure of the above formula (8)).
The same treatment as in Example 6 (3) was carried out except that 255 g of the 5% hydrogen chloride methanol solution was changed to 8.66 g of 4,4'-methylene dianiline, and the epoxy group was passed through 4,4'-methylene dianiline. Reacted to obtain a crosslinked GPS-magadite (hereinafter referred to as P-GPS-44MDA-magadite).
As a result of calculating the composition in the same manner as in Example 1, the glycidyloxypropyl group (P-GPS-44MDA) crosslinked via 4,4'-methylenedianiline 0.09 GPS 0.87 DTMA 0.25 Me 0.79 Si 14 O 29. It was nH 2 O and the bottom spacing was 2.15 nm.

<比較例1>メルカプトプロピルシリル(MPS)−マガディアイト(非架橋型)の合成(部分プロトン化DTMA−マガディアイトのMP−TRIMS処理による層間シリル化)。
実施例6(1)で得られた部分プロトン化DTMA−マガディアイト100gに対して、使用するシリル化剤をMAC−TRIMS39.1gからMP−TRMIS249gに変更した以外は、実施例1(3)と同様な処理を行い、層間がメルカプトプロピルシリル化され、層間架橋されていないマガディアイト(以後、MPS−マガディアイトと記す)を得た。
実施例1と同様に、組成を算出した結果、MPS1.49DTMA0.20Me0.31Si1429・nH2Oであった。
また、実施例1と同様にして得られたMPS−マガディアイトの底面間隔を分析したところ、明確な回折ピークが観測されなかった。これは得られたMPS−マガディアイトの層状構造の大部分が崩れているためと推測される。
<Comparative Example 1> Synthesis of mercaptopropylsilyl (MPS) -magadiate (non-crosslinked type) (interlayer silylation of partially protonated DTMA-magadiaite by MP-TRIMS treatment).
With respect to 100 g of the partially protonated DTMA-magadiate obtained in Example 6 (1), the silylating agent used was changed from MAC-TRIMS 39.1 g to MP-TRMIS 249 g, except that the silylating agent was changed to Example 1 (3). The same treatment was carried out to obtain a magadite (hereinafter referred to as MPS-magadite) in which the layers were mercaptopropyl silylated and the layers were not crosslinked.
As a result of calculating the composition in the same manner as in Example 1, it was MPS 1.49 DTMA 0.20 Me 0.31 Si 14 O 29 · nH 2 O.
Moreover, when the bottom surface interval of MPS-magadiate obtained in the same manner as in Example 1 was analyzed, no clear diffraction peak was observed. It is presumed that this is because most of the layered structure of the obtained MPS-magadiaite is broken.

実施例1〜実施例8および比較例1の結果を、下記表1にまとめた。 The results of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 are summarized in Table 1 below.

Figure 0006958631
Figure 0006958631

層状無機化合物へのチアゾール化合物の吸着試験を行った。
<実施例9>P−MACPS−MPS−マガディアイト(層間架橋型)を用いた2,4,5−トリメチルチアゾール(以後、TMTOと記す)の吸着試験。
純水1500gにTMTO19.1gを加えてよく撹拌し、0.1mol・dm-3のTMTO水溶液を得た。
前記0.1mol・dm-3TMTO水溶液250gに実施例3で得られたP−MACPS−MPS−マガディアイト2.5gを加えて、25℃で96時間撹拌した。試験途中および試験終了時の上澄み水溶液中のTMTO濃度を、ガスクロマトグラフィ(アジレント・テクノロジー社製7820A、カラム:CP−Sil 5 CB)を用いて分析した。その結果を図1に示す。
試験終了時の上澄み水溶液中TMTO濃度は0.084mol・dm-3であり、P−MACPS−MPS−マガディアイト1g当たりのTMTO吸着量は50.9mgであった。
An adsorption test of the thiazole compound on the layered inorganic compound was carried out.
<Example 9> Adsorption test of 2,4,5-trimethylthiazole (hereinafter referred to as TMTO) using P-MACPS-MPS-magadiate (interlayer crosslinked type).
19.1 g of TMTO was added to 1500 g of pure water and stirred well to obtain a 0.1 mol · dm-3 TMTO aqueous solution.
2.5 g of P-MACPS-MPS-magadiate obtained in Example 3 was added to 250 g of the 0.1 mol · dm- 3 TMTO aqueous solution, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 96 hours. The TMTO concentration in the supernatant aqueous solution during the test and at the end of the test was analyzed using gas chromatography (Generent Technologies 7820A, column: CP-Sil 5 CB). The result is shown in FIG.
The TMTO concentration in the supernatant aqueous solution at the end of the test was 0.084 mol · dm -3 , and the amount of TMTO adsorbed per 1 g of P-MACPS-MPS-magadite was 50.9 mg.

<比較例2>MPS−マガディアイト(非層間架橋型)を用いたTMTOの吸着試験。
P−MACPS−MPS−マガディアイトを比較例1で得られたMPS−マガディアイトに変更した以外は、実施例8と同様にしてTMTOの吸着試験を実施した。その結果を図1に示す。
試験終了時の液中TMTO濃度は0.090mol・dm-3であり、MPS−マガディアイト1g当たりのTMTO吸着量は31.8mgであった。
<Comparative Example 2> TMTO adsorption test using MPS-magadiate (non-interlayer crosslinked type).
The adsorption test of TMTO was carried out in the same manner as in Example 8 except that the P-MACPS-MPS-magadite was changed to the MPS-magadite obtained in Comparative Example 1. The result is shown in FIG.
The TMTO concentration in the liquid at the end of the test was 0.090 mol · dm -3 , and the amount of TMTO adsorbed per 1 g of MPS-magadiate was 31.8 mg.

Figure 0006958631
Figure 0006958631

図1から分かるように、層間架橋型MPS−マガディアイトであるP−MACPS−MPS−マガディアイト(実施例9)の方が、非層間架橋型のMPS−マガディアイト(比較例2)と比べて、液中のチアゾール濃度の継時的な低下が大きく、マガディアイトへのTMTOの吸着量が多いことを示しており、96時間後のマガディアイト1gへの吸着量は、非架橋型が31.8mgであったの対し、層間架橋型が50.9mgと多いことが分かる。
さらに、図1において、比較例2では液中チアゾール濃度が試験開始後24時間後に一旦低下したのち再び上昇する挙動を示しており、これは吸着試験の最中でTMTOを層間に吸着したMPS−マガディアイトが層剥離し、液中へTMTOを再放出していることを示しており、吸着剤として好ましくないことを示している。
一方、実施例9ではこのような挙動を示さず、吸着試験中に一貫してTMTO濃度の減少、すなわちTMTOの継続的な吸着を示していることから、層間架橋がマガディアイトの層剥離を防いでおり、層間架橋型層状無機化合物が非常に優れた吸着剤であることを示している。
なお、本開示は下記<1>〜<7>の態様も含む。
<1>
層状無機化合物の層間に、下記式(1)で表される有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物。

Figure 0006958631

(式(1)において、M およびM は、それぞれ独立してSi、Al、TiまたはZrを示し、R およびR は、それぞれ独立して炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基または炭素数7〜20のアラルキレン基を示し、R は、炭素数1〜40から成る有機基を示し、かつヘテロ原子、直鎖構造、分岐構造、環状構造、不飽和結合および芳香族構造を含んでも良く、R は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Zは、水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、M およびM がSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは2で、かつ、nは0〜2の整数であり、M およびM がAlの場合には、それに対応するxは1で、かつ、nは0または1である。)
<2>
前記層状無機化合物が、層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物からなる群より選択される、少なくとも1種の層状無機化合物である<1>に記載の層間架橋型層状無機化合物。
<3>
層状無機化合物の層間をカップリング剤で修飾した後、該カップリング剤由来の架橋性官能基を、架橋反応させることを特徴とする<1>または<2>に記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
<4>
カップリング剤が、シランカップリング剤であることを特徴とする<3>に記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
<5>
シランカップリング剤が、下記式(2)で表されるシランカップリング剤である<4>に記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
Figure 0006958631

(式(2)において、R は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Aは、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、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、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、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、カルボキシル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Dは、水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、nは0〜2の整数を示す。)
<6>
層状無機化合物が有する交換性陽イオンを、オニウム基で陽イオン交換して得た前駆体に対し、カップリング剤によりシリル化反応を行うことを特徴とする<3>〜<5>のいずれかに記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
<7>
前記前駆体が、層状無機化合物に下記式(3)で表される有機オニウム塩を反応させて得られるものである、<6>に記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
13 14 15 16 (3)
(式(3)において、R 13 、R 14 、R 15 およびR 16 は、それぞれ独立して炭素数1〜22のアルキル基、炭素数7〜22のアラルキル基、炭素数6〜22のアリール基、−(CH −CH(CH )O) −H基または−(CH −CH −O) −H 基を示し、pおよびqは1〜20の整数であり、X はハロゲン化物イオンを示す。) As can be seen from FIG. 1, the P-MACPS-MPS-magadite (Example 9), which is an interlayer crosslinked MPS-magadite, is compared with the non-interlayer crosslinked MPS-magadite (Comparative Example 2). , The concentration of thiazole in the liquid decreased significantly with time, indicating that the amount of TMTO adsorbed on magadite was large, and the amount adsorbed on 1 g of magadite after 96 hours was 31. It can be seen that the amount was 8 mg, whereas the amount of the interlayer crosslinked type was as large as 50.9 mg.
Further, in FIG. 1, in Comparative Example 2, the concentration of thiazole in the liquid decreased once 24 hours after the start of the test and then increased again, which was the MPS-in which TMTO was adsorbed between layers during the adsorption test. It is shown that the magadiate is layer-peeled and TMTO is re-released into the liquid, which indicates that it is not preferable as an adsorbent.
On the other hand, in Example 9, such behavior was not exhibited, and the TMTO concentration was consistently decreased during the adsorption test, that is, the continuous adsorption of TMTO was shown. This indicates that the interlayer crosslinked layered inorganic compound is a very excellent adsorbent.
The present disclosure also includes the following aspects <1> to <7>.
<1>
An interlayer crosslinked type layered inorganic compound having an organic-inorganic composite crosslinked structure represented by the following formula (1) between layers of the layered inorganic compound.
Figure 0006958631

(In the formula (1), M 1 and M 2 independently represent Si, Al, Ti or Zr , respectively, and Ra and R b independently represent a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, respectively. Saturated or unsaturated alkylene group, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 20 carbon atoms, arylene group of 6 to 20 carbon atoms or aralkylene group of 7 to 20 carbon atoms, R c. Indicates an organic group consisting of 1 to 40 carbon atoms and may contain a heteroatom, a linear structure, a branched structure, a cyclic structure, an unsaturated bond and an aromatic structure, and R 1 has 1 to 20 carbon atoms. Saturated or unsaturated alkyl groups of straight or branched chains, saturated or unsaturated cycloalkyl groups that may have branched chains with 3 to 8 carbon atoms, aryl groups with 6 to 20 carbon atoms or aralkyl with 7 to 20 carbon atoms Indicates a group, where Z is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and a carbon number of carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy groups from 1 to 8, halogen atoms, hydroxyl groups, amino groups, saturated or unsaturated alkylamino groups with 1 to 6 carbon atoms or branched chains, directly from 1 to 6 carbon atoms Indicates an oxygen atom derived from a saturated or unsaturated dialkylamino group or layered inorganic compound of a chain or branched chain, and when M 1 and M 2 are either Si, Ti or Zr, the corresponding x is 2. , And n is an integer of 0 to 2, and when M 1 and M 2 are Al, the corresponding x is 1 and n is 0 or 1.)
<2>
The interlayer cross-linked layered inorganic compound according to <1>, wherein the layered inorganic compound is at least one layered inorganic compound selected from the group consisting of layered silicates, layered clay minerals and layered metal oxides.
<3>
The interlayer-crosslinked layered inorganic compound according to <1> or <2>, wherein the layers of the layered inorganic compound are modified with a coupling agent, and then the crosslinkable functional group derived from the coupling agent is subjected to a cross-linking reaction. Manufacturing method.
<4>
The method for producing an interlayer crosslinked layered inorganic compound according to <3>, wherein the coupling agent is a silane coupling agent.
<5>
The method for producing an interlayer crosslinked layered inorganic compound according to <4>, wherein the silane coupling agent is a silane coupling agent represented by the following formula (2).
Figure 0006958631

(In the formula (2), R 1 is a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cycloalkyl group having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. , An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, where A is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 20 carbon atoms. It represents a saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have 8 branched chains, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an acryloxy group, respectively. It may be substituted with a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, an aralkylamino group, an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group or a halogen atom. D is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and 1 to 8 carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy group, halogen atom, hydroxyl group, amino group, linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Saturated or unsaturated alkylamino group or linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Indicates a saturated or unsaturated dialkylamino group of, and n represents an integer of 0 to 2.)
<6>
Any of <3> to <5>, wherein the precursor obtained by cation exchange of the exchangeable cation of the layered inorganic compound with an onium group is subjected to a silylation reaction with a coupling agent. The method for producing an interlayer crosslinked layered inorganic compound according to.
<7>
The method for producing an interlayer crosslinked layered inorganic compound according to <6>, wherein the precursor is obtained by reacting a layered inorganic compound with an organic onium salt represented by the following formula (3).
R 13 R 14 R 15 R 16 N + X - (3)
(In the formula (3), R 13 , R 14 , R 15 and R 16 independently have an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 22 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 22 carbon atoms, respectively. , - (CH 2 -CH (CH 3) O) p -H group or - indicates (CH 2 -CH 2 -O) q -H group, p and q is an integer of 1 to 20, X - is Indicates a halide ion.)

Claims (5)

層状無機化合物の層間に、下記式(4)〜式(12)及び式(14)〜式(18)の少なくとも1つで表される有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物。
Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

(式(4)〜式(12)及び式(14)〜式(18)において、R は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R およびR 13 は、それぞれ独立して炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜8の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基または炭素数7〜20のアラルキレン基を示し、R 、R 、R およびR は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示し、R は、炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基または炭素数7〜10のアラルキレン基を示し、R 、R 、R 10 およびR 12 は、それぞれ独立して水素原子、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、R 11 は、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レン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基または炭素数6〜24のポリフェニレン基を示し、いずれのR 11 は、硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子ならびにそれを含む原子数1〜10個からなる置換基で置換されていても良く、Zは水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、Iは、重合開始剤由来の基で同一でも異なってもよく、Yは、酸由来の共役塩基由来の基であり、nは、0〜2の整数、mおよびhは、0または1の整数を示し、kは、0〜4の整数を示す。)
An interlayer-crosslinked layered inorganic compound having an organic-inorganic composite crosslinked structure represented by at least one of the following formulas (4) to (12) and formulas (14) to (18) between layers of the layered inorganic compound.
Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

Figure 0006958631

(In formulas (4) to (12) and formulas (14) to (18), R 1 is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 8 carbon atoms. Indicates a saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have a branched chain of, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and R 2 and R 13 have independently 1 carbon atoms, respectively. Saturated or unsaturated alkylene group of a linear or branched chain of ~ 20, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 8 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms or 7 to 20 carbon atoms. R 3 , R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 4 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. It represents a phenylene group or an aralkylene group having 7 to 10 carbon atoms, and R 8 , R 9 , R 10 and R 12 are independently saturated or unsaturated with a hydrogen atom and a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, respectively. An alkyl group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have a branched chain having 3 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, where R 11 has carbon atoms. Saturated or unsaturated alkylene group of 1 to 20 linear or branched chains, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have branching of 3 to 20 carbon atoms, arylene group of 6 to 20 carbon atoms, 7 to 7 carbon atoms It represents 20 aralkylene groups or polyphenylene groups having 6 to 24 carbon atoms, and any R 11 is substituted with a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a halogen atom and a substituent consisting of 1 to 10 atoms including the sulfur atom. Z may be a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and a carbon number of carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy groups 1 to 8, halogen atoms, hydroxyl groups, amino groups, saturated or unsaturated alkylamino groups of linear or branched chains having 1 to 6 carbon atoms or oxygen atoms derived from layered inorganic compounds I is a group derived from a polymerization initiator and may be the same or different, Y is a group derived from a conjugated base derived from an acid, n is an integer of 0 to 2, and m and h are 0 or An integer of 1 is indicated, and k is an integer of 0 to 4.)
前記層状無機化合物が、層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物からなる群より選択される、少なくとも1種の層状無機化合物である請求項1に記載の層間架橋型層状無機化合物。 The interlayer cross-linked layered inorganic compound according to claim 1, wherein the layered inorganic compound is at least one layered inorganic compound selected from the group consisting of layered silicates, layered clay minerals and layered metal oxides. 層状無機化合物の層間に、下記式(1)で表される有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物の製造方法であって、
層状無機化合物の層間をカップリング剤で修飾した後、前記カップリング剤由来の架橋性官能基を、架橋反応させることを含み、
前記カップリング剤がシランカップリング剤であり、前記シランカップリング剤が下記式(2)で表されるシランカップリング剤である、
層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
Figure 0006958631

(式(1)において、M およびM は、それぞれ独立してSi、Al、TiまたはZrを示し、R およびR は、それぞれ独立して炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3〜20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基または炭素数7〜20のアラルキレン基を示し、R は、炭素数1〜40から成る有機基を示し、かつヘテロ原子、直鎖構造、分岐構造、環状構造、不飽和結合および芳香族構造を含んでも良く、R は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Zは、水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、M およびM がSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは2で、かつ、nは0〜2の整数であり、M およびM がAlの場合には、それに対応するxは1で、かつ、nは0または1である。)
Figure 0006958631

(式(2)において、R は、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、Aは、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3〜8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示し、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、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、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、カルボキシル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Dは、水素原子、炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3〜8の飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、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オキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、nは0〜2の整数を示す。)
A method for producing an interlayer crosslinked type layered inorganic compound having an organic-inorganic composite crosslinked structure represented by the following formula (1) between layers of the layered inorganic compound.
After modifying the layers of a layered inorganic compound with a coupling agent, the method comprising the crosslinkable functional group derived from the coupling agent, the crosslinking reaction,
The coupling agent is a silane coupling agent, and the silane coupling agent is a silane coupling agent represented by the following formula (2).
A method for producing an interlayer crosslinked layered inorganic compound.
Figure 0006958631

(In the formula (1), M 1 and M 2 independently represent Si, Al, Ti or Zr , respectively, and Ra and R b independently represent a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, respectively. Saturated or unsaturated alkylene group, saturated or unsaturated cycloalkylene group which may have a branch of 3 to 20 carbon atoms, arylene group of 6 to 20 carbon atoms or aralkylene group of 7 to 20 carbon atoms, R c. Indicates an organic group consisting of 1 to 40 carbon atoms and may contain a heteroatom, a linear structure, a branched structure, a cyclic structure, an unsaturated bond and an aromatic structure, and R 1 has 1 to 20 carbon atoms. Saturated or unsaturated alkyl groups of straight or branched chains, saturated or unsaturated cycloalkyl groups that may have branched chains with 3 to 8 carbon atoms, aryl groups with 6 to 20 carbon atoms or aralkyl with 7 to 20 carbon atoms Indicates a group, where Z is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and a carbon number of carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy groups from 1 to 8, halogen atoms, hydroxyl groups, amino groups, saturated or unsaturated alkylamino groups with 1 to 6 carbon atoms or branched chains, directly from 1 to 6 carbon atoms Indicates an oxygen atom derived from a saturated or unsaturated dialkylamino group or layered inorganic compound of a chain or branched chain, and when M 1 and M 2 are either Si, Ti or Zr, the corresponding x is 2. , And n is an integer of 0 to 2, and when M 1 and M 2 are Al, the corresponding x is 1 and n is 0 or 1.)
Figure 0006958631

(In the formula (2), R 1 is a saturated or unsaturated alkyl group having a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cycloalkyl group having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. , An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, where A is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 20 carbon atoms. It represents a saturated or unsaturated cycloalkyl group which may have 8 branched chains, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an acryloxy group, respectively. It may be substituted with a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, an aralkylamino group, an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanato group, a carboxyl group or a halogen atom. D is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, and 1 to 8 carbon atoms. Saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy group, halogen atom, hydroxyl group, amino group, linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Saturated or unsaturated alkylamino group or linear or branched chain with 1 to 6 carbon atoms Indicates a saturated or unsaturated dialkylamino group of, and n represents an integer of 0 to 2.)
層状無機化合物が有する交換性陽イオンを、オニウム基で陽イオン交換して得た前駆体に対し、カップリング剤によりシリル化反応を行うことを特徴とする請求項3に記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。 The crosslinked layered layer according to claim 3, wherein the precursor obtained by cation exchange of the exchangeable cation of the layered inorganic compound with an onium group is subjected to a silylation reaction with a coupling agent. Method for producing an inorganic compound. 前記前駆体が、層状無機化合物に下記式(3)で表される有機オニウム塩を反応させて得られるものである、請求項に記載の層間架橋型層状無機化合物の製造方法。
13141516 (3)
(式(3)において、R13、R14、R15およびR16は、それぞれ独立して炭素数1〜22のアルキル基、炭素数7〜22のアラルキル基、炭素数6〜22のアリール基、−(CH−CH(CH)O)−H基または−(CH−CH−O)−H 基を示し、pおよびqは1〜20の整数であり、Xはハロゲン化物イオンを示す。)
The method for producing an interlayer crosslinked layered inorganic compound according to claim 4 , wherein the precursor is obtained by reacting a layered inorganic compound with an organic onium salt represented by the following formula (3).
R 13 R 14 R 15 R 16 N + X - (3)
(In the formula (3), R 13 , R 14 , R 15 and R 16 independently have an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 22 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 22 carbon atoms, respectively. , - (CH 2 -CH (CH 3) O) p -H group or - indicates (CH 2 -CH 2 -O) q -H group, p and q is an integer of 1 to 20, X - is Indicates a halide ion.)
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