JPH02248357A - ゾルの調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコロイド粒子が２つの異なった粒度分布を有す
るようにゾルを調製する方法に関するものである。

［従来の技術］ 一種又は二種以上の金属アルコキシドを加水分解し、こ
の加水分解生成物を解膠してゾルを調製すると、高純度
で均一な微粒のコロイド粒子が得られ、この加水分解の
速度を制御することによりコロイド粒子径を調整できる
ことが知られている。

従来、この加水分解速度を制御してコロイド粒子径を調
整方法には、金属アルコキシドに対する水量を増加する
ことによりコロイド粒子径を増大させる方法や、加水分
解液の酸の濃度を変えることによりコロイド粒子径を変
化させる方法や、加水分解温度を常温にしてコロイド粒
子径を増大させる方法等がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし上記コロイド粒子の粒径調整法では、得られたコ
ロイド粒子を単一の粒度分布を有するようにしか調整で
きず、２つの異なった粒度分布を有するようには調整で
きない。

本発明の目的は、金属アルコキシドの加水分解とこの加
水分解生成物の解膠の一連の処理の中でコロイド粒子が
２つの異なった粒度分布を有するように簡便にゾルを調
製することができるゾルの調製方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、金属アルコキシドを加水分解し始めた時
点で、コロイド粒子径がほぼ決定される点に着目し、金
属アルコキシドを加水分解した直後にその加水分解液の
ｐＨ（酸濃度又はアルカリ濃度）を変更し、ゾルのいわ
ゆる熟成過程で更に金属アルコキシドを追加して加水分
解させ、液温を上げれば、当初の加水分解でつくられた
ゾルのコロイド粒子径と異なった粒子径のコロイド粒子
が得られることを知見し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は一種又は二種以上の金属アルコキシ
ドを加水分解し、この加水分解生成物を解膠処理し、更
にこの処理物を熱処理してゾルを調製する方法において
、常温の水に前記アルコキシドの所定量の一部を添加し
て前記アルコキシドを加水分解し、この添加直後に一価
の酸又はアルカリを前記アルコキシド１モルに対して０
．１〜０．４モル添加して加水分解生成物を解膠し、続
いて前記アルコキシドの所定量の残量を添加し、加水分
解液温を常温より高く１００℃より低い温度に制御する
ことを特徴とする。

本発明のゾルは一種又は二種以上の金属アルコキシドを
加水分解した後、解膠処理して得られたゾルである。こ
こで金属アルコキシドとは、金属元素によりアルコール
類の水素を置換した化合物をいう。

金属アルコキシドの加水分解及び解膠は、２段階で行わ
れる。先ずＯ〜３０℃程度の常温の水に金属アルコキシ
ドをその所定量の一部だけ添加する。所定量の半分を添
加すれば、平均値の異なったほぼ等しい母集団の２つの
粒度分布が得られる。

所定量の添加比率を変えることにより、母集団の大きさ
を変えることができる。また加水分解液温が常温である
ため加水分解速度が低下し、比較的粒径の大きなコロイ
ド粒子を有する水酸化物又は水和物が得られる。

この金属アルコキシドの添加直後に、すなわち添加から
３０〜６０秒を経過した後で、−価の酸又はアルカリを
添加して水酸化物又は水和物を解膠する。この添加量は
アルコキシド１モルに対して０．１〜０．４モルの範囲
からアルコキシドの種類、或いはゾルの濃度等に応じて
選定される。このモル比が０．１未満になると、解膠が
困難となり生産性が低下する。また０　４を越えると、
高濃度のゾルとなり、次工程の熱処理時にゾルがゲル化
したり、或いはコロイド状態であっても経時安定性が悪
化し好ましくない。−価の酸は、上記金属に対して不溶
性塩を作らない酸であれば、特に限定されないが、例示
すれば酢酸、蟻酸等の有機酸、塩酸、硝酸等の無機酸が
挙げられる。また−価のアルカリとしては水酸化アンモ
ニウム、水酸化ナトリウム、メチルアミン等が挙げられ
る。

−価の酸又はアルカリの添加に続いて金属アルコキシド
の所定量の残量を添加する。この添加後、加水分解液温
を常温より高く、水の沸点１００℃より低い温度に制御
する。加水分解液温を高くすることにより、当初の加水
分解により作られたゾルのコロイド粒子より粒径の小さ
いコロイド粒子を有する水酸化物又は水和物が得られる
。

更にこの水酸化物又は水和物で熱処理してコロイド粒子
径を均一に増大させる。この処理温度は２５〜９５℃、
好ましくは８０〜９０℃の温度範囲の中からゾルの濃度
に応じて設定される。固形分濃度が高くなるほど、処理
温度を高める必要がある。

［作　用］ 所定量の一部の金属アルコキシドを水に添加し加水分解
すると、添加直後にコロイド粒子径がほぼ決定される。

この添加直後にその加水分解液のｐＨを変更し、更に所
定量の残りの金属アルコキシドを追加して加水分解させ
、液温を上げれば、当初の加水分解液でつくられたゾル
のコロイド粒子径と異なった粒子径のコロイド粒子が得
られる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、金属アルコキシド
の加水分解を２段階で行い、加水分解速度を制御する要
素であるｐＨ及び加水分解液温をゾルの熟成過程で変更
することにより、一連の加水分解及び解膠処理操作の中
で、２つの異なった粒度分布を有するコロイド粒子が分
散したゾルを簡便にかつ効率的に調製することができる
。

このようにして調製されたゾルは、コロイド粒子が２種
類の粒度で分布しているため、■ゲル化してキセロゲル
（ｘｅｒｏｇｅｌ）にするときに分散媒を容易に除去で
き、■かつキセロゲルにしたときに、粒子の接触状態が
粒子により変化し、種々の充填構造を有する乾燥成形体
が得られ、■これにより乾燥成形体を低密度にでき、■
前記成形体を焼成した時の成形体の吸着物を容易に除去
でき、■有機バインダ、可塑剤等の添加剤を含むゾルか
らキセロゲルにしたときの乾燥成形体を焼成する場合に
、添加剤の分解ガスを容易に除去できる等の効果を奏す
る。

し実施例］ 水１００モルに対してアルミニウムイソプロポキシド［
Ａ１　（Ｃ，）１７０）　ｊ］　１モルを加水分解し、
解膠剤として塩酸をアルミニウムイソプロポキシド１モ
ルに対して０．３モル添加してゾルを調製する場合に、
先ず２５℃の水１００モルにアルミニウムイソプロポキ
シドを０．５モルだけ添加してアルミニウムイソプロポ
キシドを加水分解した。添加して６０秒経過した後、塩
酸を０，３モル添加し、加水分解生成物を解膠しながら
加水分解を続けた。

加水分解液のｐＨは約２であった。

塩酸を添加して１時間経過した後、残りのアルミニウム
イソプロポキシド０．５モルを添加し、液温を２０℃か
ら７０℃まで１時間かけて徐々に温度を上げ（昇温速度
約０．８℃／分）、７０°Ｃを保ちながら更に加水分解
を１時間行った。

加水分解後、得られたゾルを９０℃で２時間熱処理し、
コロイド粒子の粒径を均一に増大させた。

この方法により得られたゾルのコロイド粒子を電子顕微
鏡により観察した。第１図に示すように、得られたコロ
イド粒子は、初期の中性の水で加水分解して作られた針
状の粒子と、その後のｐＨが約２の水で加水分解して作
られた粒状の粒子の２種の粒子が明らかに混在していた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のコロイド粒子の構造を示す電子
顕微鏡写真図。 第１図 ００ｎｍ 手続補正書６．え、 平成１年４月１８日 ２、発明の名称　ゾルの調製方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所（居所）東京都千代田区丸の内−丁目５番１号氏名
（名称）　　　三菱鉱業セメント株式会社代 理 人 補正により増加する請求項の数 な し 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一種又は二種以上の金属アルコキシドを加水分解し、こ
   の加水分解生成物を解膠処理し、更にこの処理物を熱処
   理してゾルを調製する方法において、 常温の水に前記アルコキシドの所定量の一部を添加して
   前記アルコキシドを加水分解し、この添加直後に一価の
   酸又はアルカリを前記アルコキシド１モルに対して０．
   １〜０．４モル添加して加水分解生成物を解膠し、続い
   て前記アルコキシドの所定量の残量を添加し、加水分解
   液温を常温より高く１００℃より低い温度に制御するこ
   とを特徴とするゾルの調製方法。