JP7495726B2 - 酸触媒及び酸触媒の製造方法 - Google Patents
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Description
ポリオキソメタレート/高分子複合体を含有する酸触媒であって、
前記ポリオキソメタレート/高分子複合体は、
非イオン性のエーテル系高分子化合物と、
水溶性のポリオキソメタレートと、を含み、
前記ポリオキソメタレートに結合するプロトンと前記エーテル系高分子化合物のエーテル基の酸素との水素結合により、前記エーテル系高分子化合物と前記ポリオキソメタレートとが複合化しており、
前記酸触媒は水に不溶であり、使用後に分離回収することにより再利用が可能である、
ことを特徴とする。
ポリオキソメタレート/高分子複合体を含有する酸触媒の製造方法であって、
エーテル基を有するモノマーを含有する重合溶液と水溶性のポリオキソメタレートとを混合して前記モノマーを重合させ、
前記ポリオキソメタレートに結合するプロトンと前記エーテル基の酸素とが水素結合によって結合し、エーテル系高分子化合物と前記ポリオキソメタレートとを複合化させることで前記ポリオキソメタレート/高分子複合体を得る、
ことを特徴とする。
ポリオキソメタレートとしてリンタングステン酸(H3PW12O40;PTA)、モノマーとしてトリエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート(TEGMA)、及び、架橋剤としてトリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)の混合溶液を内径6mmのチューブに入れ、更に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を加えてラジカル重合を開始させた。45℃で24時間重合を行い、ポリオキソメタレート/高分子複合体を得た。
合成したそれぞれの複合体について、FTIR分析を行った。複合体のFTIRスペクトルを図2に示す。PTAに現れる796cm-1(W-Oc-W)のピークが複合体では820cm-1にシフトしている。これは、複合体内部において、PTAがW-Oc-Wの酸素とTEGMA分子のエーテル構造の酸素間でのプロトン(H+)を介した相互作用、即ち水素結合によって、PTAがTEGMAに担持されたことを示している。
合成したそれぞれの複合体について、XRD分析を行った。複合体のXRDスペクトルを図4に示す。複合体においては、PTA結晶で見られるピークがほぼ見られない。したがって、複合体中においては、PTAは、凝集して結晶を作ることがなく、複合体中に均一に分散していることがわかる。
合成したそれぞれの複合体について、熱重量分析を行い、粒子含有率(複合体中のPTAの重量割合)を測定した。この測定は、合成後の未洗浄の複合体、合成後に洗浄を1回行った複合体、洗浄を2回行った複合体について、それぞれ行った。なお、洗浄は、蒸留水に複合体を入れて24時間(25℃)攪拌することで行った。
チモールブルーを添加した水溶液に、TEGMAゲル、20wt%PTA複合体、40wt%PTA複合体をそれぞれ入れ、呈色反応を行った。その結果を図6に示す。図6において、(a)がチモールブルー水溶液、(b)がTEGMAゲルを添加したチモールブルー水溶液、(c)が20wt%PTA複合体を添加したチモールブルー水溶液、(d)が40wt%PTA複合体を添加したチモールブルー水溶液である。
5wt%の酢酸エチル水溶液(3mL)に、触媒として40%PTA複合体を0.05g添加した。25℃の反応温度を維持し、攪拌しながら酢酸エチルを酢酸とエタノールに分解し、24時間毎に未反応の酢酸エチルの残存量を定量した。
5wt%の酢酸エチル水溶液(3mL)を3つ準備し、未洗浄の40%PTA複合体(0.05g)をそれぞれの酢酸エチル水溶液に添加し、上記と同様にして酢酸エチルの分解を行った。1つについては24時間後に、また、1つについては48時間後に酢酸エチル水溶液から40%PTA複合体を取り除いた。残りの1つについては、40%PTA複合体を取り除かずに行った。
PTAの含有率が異なる複数種のTEGMAモノマー溶液を調製し、屈折率を測定した。そして、その分散液を用いて重合し、PTAを含有するPTA複合体(厚み1mm)を作製し、屈折率を測定した。その結果を図9に示す。
そして、PTA複合体は、光の透過を妨げないこと、重金属であるタングステン酸が複合化されることから、高分子の屈折率を制御でき、光学レンズへの応用も可能であることがわかった。
モノマーとして、エーテル基を有さない2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を用い、そして、架橋剤にエーテル基を有さないN,N’-メチレンビス(アクリルアミド)(MBAA)、また、エーテル基を有するジエチレングリコールジメタクリレート(DGDMA)を用い、表2に示す組成にて、複合体(MBAA複合体、DGDMA複合体)を合成した。
Claims (3)
- ポリオキソメタレート/高分子複合体を含有する酸触媒であって、
前記ポリオキソメタレート/高分子複合体は、
非イオン性のエーテル系高分子化合物と、
水溶性のポリオキソメタレートと、を含み、
前記ポリオキソメタレートに結合するプロトンと前記エーテル系高分子化合物のエーテル基の酸素との水素結合により、前記エーテル系高分子化合物と前記ポリオキソメタレートとが複合化しており、
前記酸触媒は水に不溶であり、使用後に分離回収することにより再利用が可能である、
ことを特徴とする酸触媒。 - 前記ポリオキソメタレートの含有率が55wt%以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の酸触媒。 - ポリオキソメタレート/高分子複合体を含有する酸触媒の製造方法であって、
エーテル基を有するモノマーを含有する重合溶液と水溶性のポリオキソメタレートとを混合して前記モノマーを重合させ、
前記ポリオキソメタレートに結合するプロトンと前記エーテル基の酸素とが水素結合によって結合し、エーテル系高分子化合物と前記ポリオキソメタレートとを複合化させることで前記ポリオキソメタレート/高分子複合体を得る、
ことを特徴とする酸触媒の製造方法。
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