JPH0328230A - Production of magnesium complex polymer and magnesia fiber or film - Google Patents
Production of magnesium complex polymer and magnesia fiber or filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はマグネシウム錯体ポリマに関し、さらに詳しく
は、該マネシウム錯体ポリマを用いて得られるマグネシ
ア繊維またはマグネシアフィルムの製法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a magnesium complex polymer, and more particularly to a method for producing magnesia fibers or magnesia films obtained using the magnesium complex polymer.
(従来の技術)
マグネシアは、工業化されている代表的な無機酸化物で
あるアルミナ、ジルコニアに比べ、軽<、耐熱性に優れ
るという特徴を有する。従って、マグネシアは耐熱材料
、補強材、充填材、絶縁材として好ましく使用できる。(Prior Art) Magnesia is characterized by being lighter and having better heat resistance than alumina and zirconia, which are typical industrialized inorganic oxides. Therefore, magnesia can be preferably used as a heat-resistant material, a reinforcing material, a filler, and an insulating material.
また、マグネシアの熱膨張係数は金属のそれとほぼ等し
いため、マグネシア繊維は、FRMとしても極めて有望
である。Furthermore, since the coefficient of thermal expansion of magnesia is almost equal to that of metal, magnesia fibers are extremely promising as FRM.
さらには高温下に於ける他物質との相互拡散反応が少な
い等の理由から酸化物超伝導体の基材としても好ましく
使用できる。Furthermore, it can also be preferably used as a base material for oxide superconductors because there is little interdiffusion reaction with other substances at high temperatures.
ここでは、1.マグネシア膜、および2.マグネシア繊
維を製造するにあたっての現状技術、およびその問題点
について言及する。Here, 1. magnesia film, and 2. This article will discuss the current technology and problems associated with producing magnesia fibers.
1.マグネシア膜
マグネシア膜を得るに当たっては、スバ・ソタリング、
真空蒸着、CvD1イオンプレーテイング、或いはマグ
ネシウム有機金属化合物やマグネシウムアルコキシドを
適当な液体と混合し、基材に塗布した後、熱処理する方
法などが考えられる。1. Magnesia film In order to obtain the magnesia film, Suba sotering,
Possible methods include vacuum evaporation, CvD1 ion plating, or a method in which a magnesium organometallic compound or magnesium alkoxide is mixed with a suitable liquid and applied to a substrate, followed by heat treatment.
スパッタリング、真空蒸着、CvD1イオンプレーティ
ングを行うには大掛かりな真空装置が必要である。更に
は成膜速度が著しく遅いため、これらの手法で作成され
た膜は、コスト的に高くついてしまうという欠点があっ
た。Sputtering, vacuum evaporation, and CvD1 ion plating require large-scale vacuum equipment. Furthermore, since the film formation rate is extremely slow, films produced by these methods have the disadvantage of being expensive.
一方、マグネシウム有機金属化合物やマグネシウムアル
コキシドを適当な液体と混合し、基材に塗布した後、熱
処理する方法に於いては、出発材料が高価であり、かつ
取扱いも比較的困難(大気中での自然発火、加水分解な
ど)であるという問題があった。On the other hand, in the method of mixing a magnesium organometallic compound or magnesium alkoxide with a suitable liquid, applying it to a substrate, and then heat-treating it, the starting material is expensive and is relatively difficult to handle (in the atmosphere). There were problems with spontaneous combustion, hydrolysis, etc.
2.マグネシア繊維
現在、実用に供されている代表的な無機酸化物繊維は、
アルミナ繊維とジルコニア繊維であり、商品化されてい
るマグネシア繊維は無い。マグネシア繊維に関しては、
特許公報に製造方法の提案が数件なされている程度に過
ぎない。このことは、マグネシアの繊維化がいかに困難
であるかを如実に物語っている。2. Magnesia fiber: Typical inorganic oxide fibers currently in practical use are:
They are alumina fiber and zirconia fiber, and there is no commercially available magnesia fiber. Regarding magnesia fiber,
There are only a few proposals for manufacturing methods in patent publications. This clearly shows how difficult it is to turn magnesia into fibers.
例えば特公昭48−567号公報の実施例1には、含水
酢酸マグネシウムとポリマーを含む水溶液を出発材料と
し、前駆体繊維を得、該前駆体繊維を焼成することによ
りマグネシア繊維を得る方法が開示されている。しかし
ながら、焼結後マグネシアとなる成分は、紡糸原液中に
高々、8.5w t ,%含まれるに過ぎない。従って
、前駆体繊維を焼成する過程での体積収縮は極めて大き
いものであり、繊維形態は必ずしも十分に保持されるも
のではなく、実用に耐え得るマグネシア繊維を得ること
は極めて困難であった。For example, Example 1 of Japanese Patent Publication No. 48-567 discloses a method for obtaining magnesia fibers by using an aqueous solution containing hydrous magnesium acetate and a polymer as a starting material, obtaining precursor fibers, and firing the precursor fibers. has been done. However, the component that becomes magnesia after sintering is contained in the spinning stock solution in an amount of only 8.5 w t % at most. Therefore, the volumetric shrinkage during the process of firing the precursor fibers is extremely large, and the fiber morphology is not necessarily maintained sufficiently, making it extremely difficult to obtain magnesia fibers that can withstand practical use.
また特開昭58−91823号公報には、金属アルコキ
シドと粘性付与剤から金属酸化物成形体を得る方法が提
案されている。残念ながら、この方法では粘性付与剤を
用いるため、どうしても焼成時に於ける前駆体繊維の体
積収縮が大きくなるという問題がある。Further, JP-A-58-91823 proposes a method for obtaining a metal oxide molded body from a metal alkoxide and a viscosity imparting agent. Unfortunately, since this method uses a viscosity-imparting agent, there is a problem in that the volumetric shrinkage of the precursor fiber during firing becomes large.
更にこの方法では金属アルコキシドは、いわば粘性付与
剤の中に練り込まれているのみであり、金属アルコキシ
ド、もしくは金属アルコキシドの加水分解物同士が何ら
かの化学的結合により前駆体繊維の形態をとるのでは無
い。故にこの方法により得られた繊維は、必ずしも緻密
ではなく、繊維の屈曲、ボイドなどをも往々にして有す
るものであり、実用に供することは難しかった。Furthermore, in this method, the metal alkoxide is merely kneaded into the viscosity imparting agent, and it is possible that the metal alkoxide or the hydrolyzate of the metal alkoxide takes the form of precursor fibers through some kind of chemical bonding. None. Therefore, the fibers obtained by this method are not necessarily dense and often have fiber bends and voids, making it difficult to put them into practical use.
更に特開昭62−230643号公報には、金属アルコ
キシドと置換金属アルコキシドの混合物からなる水溶性
溶液を加水分解してゾルとした後に濃縮し、該濃縮ゾル
の粘度が10〜500ポアズの範囲で紡糸して前駆体繊
維を得る方法が開示されている。Furthermore, JP-A No. 62-230643 discloses that an aqueous solution consisting of a mixture of a metal alkoxide and a substituted metal alkoxide is hydrolyzed to form a sol, and then concentrated, and the viscosity of the concentrated sol is in the range of 10 to 500 poise. A method of spinning to obtain precursor fibers is disclosed.
しかしながら、この方法では金属アルコキシドに加え、
置換金属アルコキシドを用いる必要があるために工程は
複雑になり、コスト高になってしまうという問題があっ
た。また濃縮ゾルの粘度を10〜500ポアズとするだ
けでは、必ずしも紡糸可能な粘稠な液体とはならないか
ら、前駆体繊維そのもの自体を得ることが極めて困難で
あった。However, in this method, in addition to the metal alkoxide,
The need to use a substituted metal alkoxide makes the process complicated and increases the cost. Furthermore, simply setting the viscosity of the concentrated sol to 10 to 500 poise does not necessarily result in a viscous liquid that can be spun, so it has been extremely difficult to obtain the precursor fiber itself.
従ってこの方法では実用に供することが可能なマグネシ
ア繊維を得ることは望むべくも無かったのである。Therefore, with this method, it was impossible to obtain magnesia fibers that could be put to practical use.
以」二、マグネシア繊維の製造方法に関する問題点を指
摘してきたが、実用に供することが可能な特性を有する
マグネシア繊維の製造方法は、未だ確立されていないの
が現状である。Although the problems related to the method for producing magnesia fibers have been pointed out above, the present situation is that a method for producing magnesia fibers with characteristics that can be put to practical use has not yet been established.
(発明が解決しようとする課題)
本発明の目的はかかる従来技術の問題点を解決せんとす
るものであり、実用に供することが可能なマグネシア膜
またはマグネシア繊維を安価に製造する方法およびその
原料となるマグネシウム錯体ポリマ、さらに成形用原液
およびその製法を提供することにある。(Problems to be Solved by the Invention) The purpose of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a method for inexpensively producing a practically usable magnesia membrane or magnesia fiber, and a raw material thereof. The purpose of the present invention is to provide a magnesium complex polymer, a stock solution for molding, and a method for producing the same.
(課題を解決するための手段)
係る目的に対し、本発明者は、長年に亘り鋭意検討した
結果、遂に本発明に到達した。その骨子は次の通りであ
る。(Means for Solving the Problems) To achieve the above object, the inventors of the present invention have finally arrived at the present invention after many years of intensive study. The outline is as follows.
(1)式[ [Mg (OOCCH3 )・4L] (
CH,COO)] で表されるマグネシウム錯体n
ポリマ。(1) Formula [ [Mg (OOCCH3)・4L] (
CH,COO)] Magnesium complex n polymer.
但し、Lは水、またはアルコールより選択される中性の
配位子である。However, L is a neutral ligand selected from water or alcohol.
■式[ [Mg (OOCCH3 )・4L] (CH
3COO)]n で表されるマグネシウム錯体n
ポリマーを含有し、かつ粘度が2ないし10000ポア
ズである成形用原液。■Formula [[Mg (OOCCH3)・4L] (CH
3COO)] n A stock solution for molding containing a magnesium complex n polymer and having a viscosity of 2 to 10,000 poise.
但し、Lは水、またはアルコールより選択される中性の
配位子である。However, L is a neutral ligand selected from water or alcohol.
(3)酢酸マグネシウムの溶液および/又はマグネシウ
ム化合物の酢酸溶液を濃縮して、粘度を2〜10000
ポアズとすることを特徴とする成形用原液の製法。(3) Concentrate the magnesium acetate solution and/or the magnesium compound acetic acid solution to a viscosity of 2 to 10,000.
A method for producing a stock solution for molding characterized by forming it into poise.
<4) 酢酸マグネシウムの溶液および/又はマグネ
シウム化合物の酢酸溶液を濃縮して、粘度を2〜100
00ポアズとした液体を、紡糸または成膜して得た成形
物を熱処理することを特徴とするマグネシア繊維または
フィルムの製法。<4) Concentrate the magnesium acetate solution and/or the magnesium compound acetic acid solution to a viscosity of 2 to 100
1. A method for producing magnesia fibers or films, which comprises heat-treating a molded product obtained by spinning or forming a film using a liquid made to 00 poise.
(5)酢酸マグネシウムの溶液が酢酸マグネシウム水溶
液および/又は酢酸マグネシウムアルコール溶液である
(3)または(4)に記載のマグネシア繊維またはフィ
ルムの製法。(5) The method for producing magnesia fibers or films according to (3) or (4), wherein the magnesium acetate solution is an aqueous magnesium acetate solution and/or an alcoholic magnesium acetate solution.
e)マグネシウム化合物が、水酸化マグネシウム、塩化
マグネシウム、酢酸マグネシウムから選ばれた少なくと
も1種である(3)または(4)に記載のマグネシア繊
維またはフィルムの製法。e) The method for producing magnesia fibers or films according to (3) or (4), wherein the magnesium compound is at least one selected from magnesium hydroxide, magnesium chloride, and magnesium acetate.
以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.
酢酸マグネシウムの飽和水溶液が高い粘度を有すること
は、公知である。It is known that saturated aqueous solutions of magnesium acetate have a high viscosity.
(1)リベット、ジャーナル オブ ザ ケミカル ソ
サエティー 1063ページ 1926年;(2)グー
ドら、同 1950ページ 1928年(^.C.D,
Rivell,Journal ol the Che
mical Sociely 1063(1926);
E.A.Goode,el.al ibid. 1
950(1928))には、水に酢酸マグネシウム4水
和物を添加し、溶解度を調べる実験が開示されており、
過飽和の酢酸マグネシウム水溶液が約1.5ポアズの粘
度を示すという報告がある。(1) Rivette, Journal of the Chemical Society, page 1063, 1926; (2) Goode et al., page 1950, 1928 (^.C.D.
Ribell, Journal ol the Che
Mical Society 1063 (1926);
E. A. Goode, el. al ibid. 1
950 (1928)) discloses an experiment to investigate solubility by adding magnesium acetate tetrahydrate to water.
There are reports that supersaturated aqueous magnesium acetate solutions exhibit a viscosity of about 1.5 poise.
この刊行物は、粘度が高くなる理由について、酢酸マグ
ネシウムのポリマー化を提唱しており、下記式(I)の
モデルを提案している。This publication proposes polymerization of magnesium acetate as the reason for the increase in viscosity, and proposes a model of the following formula (I).
マグネシウム錯体は一般に6配位をとる。従って、式(
I)のモデルでは、H20が1個づつ紙面の上下に配位
すると考えられる。Magnesium complexes generally have hexacoordination. Therefore, the formula (
In the model I), it is thought that one H20 is arranged at the top and bottom of the paper.
勿論この酢酸マグネシウム過飽和溶液を熱処理すること
によりマグネシアを得ることは可能である。しかしなが
ら、溶液内に於けるマグネシウムと酸素の含有量が低く
、更に粘度も低く曳糸性も無いことから繊維或いは膜形
態に形成させることは困難であり、実用に耐え得るマグ
ネシア繊維またはフィルムを得ることは望むべくも無か
った。Of course, it is possible to obtain magnesia by heat-treating this supersaturated magnesium acetate solution. However, since the content of magnesium and oxygen in the solution is low, the viscosity is also low, and there is no spinnability, it is difficult to form it into a fiber or film form, and it is difficult to obtain a magnesia fiber or film that can withstand practical use. There was nothing I could hope for.
ところで、一般にある化合物が特定の液体に対し、溶解
する量は、温度に依存するのみであり、溶解の過程に依
存しないことは良く知られている。By the way, it is well known that the amount of a compound dissolved in a particular liquid depends only on the temperature and does not depend on the dissolution process.
例えば、NaCA’は20℃の水に対して最大26.3
8wt%まで溶解させることが出来る。For example, NaCA' is up to 26.3 for water at 20°C.
It is possible to dissolve up to 8 wt%.
この際、水にNaC/を徐々に添加しようが、NaCl
稀薄水溶液を濃縮しようが、溶解度は溶液を作成する過
程によらず一定である。At this time, whether NaC/ is gradually added to the water, NaCl
Even if a dilute aqueous solution is concentrated, solubility remains constant regardless of the process of creating the solution.
ところが驚くべきことに、本発明者が飽和していない酢
酸マグネシウム水溶液を濃縮したところ、前掲刊行物(
1)のFig,1から予想される飽和濃度を越えても、
濃縮液体に晶出物は現れなかった。例えば、25℃では
、60wt%以上の無水酢酸マグネシウムを含有する濃
縮溶液を得ることができた。前掲刊行物の実験結果に従
えば、44wt%以上に無水酢酸マグネシウムの含有量
を高くすると、晶出物が現れてくるはずである。However, surprisingly, when the present inventor concentrated an unsaturated aqueous magnesium acetate solution, the above publication (
Even if it exceeds the saturation concentration expected from Fig. 1 in 1),
No crystallized substances appeared in the concentrated liquid. For example, at 25° C., a concentrated solution containing 60 wt % or more of anhydrous magnesium acetate could be obtained. According to the experimental results of the above-mentioned publication, when the content of anhydrous magnesium acetate is increased to 44 wt% or more, crystallized substances should appear.
更に驚くべきことに、濃縮により、液体の粘度は、2ポ
アズ以上となり、かつ極めて良好な曳糸性を示したので
ある。Even more surprisingly, upon concentration, the viscosity of the liquid increased to 2 poise or more, and it exhibited extremely good stringability.
この実験結果は酢酸マグネシウムの溶解度が溶液を作成
する過程に依存することを示している。This experimental result shows that the solubility of magnesium acetate depends on the process of making the solution.
そして、この酢酸マグネシウム濃縮溶液の構造は稀薄溶
液のそれとは異なったものであることを強く示唆してい
る。This strongly suggests that the structure of this concentrated magnesium acetate solution is different from that of a dilute solution.
本発明者は、酢酸マグネシウム溶液が濃縮により、紡糸
または成膜に適した状態となることを見出し、さらには
、該液体を紡糸して得た前駆体繊維、または該液体をフ
ィルム形態に形成したものを熱処理することにより、緻
密で優れた力学的特性を有するマグネシア繊維またはフ
ィルムを得ることに成功した。The present inventors have discovered that concentration of a magnesium acetate solution brings it into a state suitable for spinning or film formation, and furthermore, the present inventors have discovered that a magnesium acetate solution can be made into a state suitable for spinning or film formation. By heat-treating the material, we succeeded in obtaining dense magnesia fibers or films with excellent mechanical properties.
本発明の思想は従来のものとは全く異なるものである。The idea of the present invention is completely different from conventional ones.
即ち、本発明は、単純に水に過飽和となるまで酢酸マグ
ネシウムを添加し、酢酸マグネシウム含有量の高い溶液
を得るのではなく、溶液の濃縮により通常の飽和濃度以
上に酢酸マグネシウムを溶液中に含有させ、マグネシウ
ム同士の結合を得、濃縮液体の粘度を高め、マグネシウ
ム及び酸素の含有量を高め、更には曳糸性を持たせるも
のであり、前掲刊行物で述べられている実験とは原理、
着眼点、発想が異なるのである。勿論、特公昭48−5
67号公報の実施例1の如く、増粘剤としてポリマーを
添加したり、或いは、特開昭58−91823号公報、
特開昭61−230643号公報の如く、金属アルコキ
シドを用いるマグネシアの製造方法等とは、全く別個の
ものである。That is, the present invention does not simply add magnesium acetate to water until it becomes supersaturated to obtain a solution with a high magnesium acetate content, but rather concentrates the solution to contain magnesium acetate in a solution above the normal saturation concentration. The experiment described in the above-mentioned publication is based on the principle,
Their points of view and ideas are different. Of course, special public service
As in Example 1 of Japanese Patent Publication No. 67, a polymer may be added as a thickener, or as in JP-A No. 58-91823,
This method is completely different from the method for producing magnesia using a metal alkoxide, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-230643.
本発明による濃縮液体を用いて、極めて緻密な焼結体が
得られる理由は、1)マグネシウムが原子レベルで溶液
中に均一分散している、2)溶液中にマグネシアとなる
組成物(MgとO)が高濃度で含まれていることによる
。第1表に濃縮溶液を熱処理した場合に於ける、得られ
たマグネシア/a縮溶液のMgO収量(wt%)の一例
を示す。The reasons why an extremely dense sintered body can be obtained using the concentrated liquid according to the present invention are as follows: 1) Magnesium is uniformly dispersed in the solution at the atomic level, and 2) The composition that becomes magnesia (Mg and This is due to the high concentration of O). Table 1 shows an example of the MgO yield (wt%) of the magnesia/a condensed solution obtained when the concentrated solution was heat-treated.
第1表
注)
マグネシ7A : H2 0/M g (C2 H3
02 ) 2●4H20
マグネシ7B : CH3 0H/Mg (C2H3
0,)●4H20
第1表にみられるようにMgO収量は、15.0%ない
し17.5%であり、特公昭48−567公報の実施例
(8.5%)と比較しても高い収量であることがわかる
。Table 1 Note) Magnesium 7A: H2 0/M g (C2 H3
02) 2●4H20 Magnesium 7B: CH3 0H/Mg (C2H3
0,)●4H20 As shown in Table 1, the MgO yield is 15.0% to 17.5%, which is higher than the example (8.5%) in the Japanese Patent Publication No. 1987-567. It can be seen that the yield is
更に本発明者は、酢酸マグネシウム濃縮溶液に於けるポ
リマー化について、実験的にボリマーの構造を決定する
ことに成功した。Furthermore, the present inventor has succeeded in experimentally determining the structure of a polymer in polymerization in a concentrated magnesium acetate solution.
以下では、酢酸マグネシウム水溶液、酢酸マグネシウム
メタノール溶液を例にとり、マグネシウム錯体ポリマー
の構造を決定するに至った検討経緯について述べる。Below, we will discuss the investigation process that led to the determination of the structure of the magnesium complex polymer, using an aqueous magnesium acetate solution and a methanol solution of magnesium acetate as examples.
実験1
ビーカーに秤量したH2 0 180g (10mo
1)にMg (C2 H3 02 ) 2 ●4H2
0 21.44g (0.1mol)を溶解させ、加
熱することにより、溶液の濃縮を行った。この場合の濃
縮温度は90℃である。Experiment 1 180g of H20 (10mo
1) Mg (C2 H3 02 ) 2 ●4H2
The solution was concentrated by dissolving 21.44 g (0.1 mol) of 0.0 and heating. The concentration temperature in this case is 90°C.
溶液が非常に粘稠になった時点で加熱をやめた。Heating was discontinued when the solution became very viscous.
数時間後に溶液を観察したところ、ビーカーを傾けても
流動性を殆ど示さないほど、濃縮溶液の粘度は高いもの
であった。When the solution was observed several hours later, the viscosity of the concentrated solution was so high that it showed almost no fluidity even when the beaker was tilted.
フリーな水を飛ばす目的で濃縮溶液を大気中に静置した
。2日後、濃縮溶液の一部は晶出物に変化しており、3
日後には、濃縮溶液の殆ど全てが晶出物となってい゛た
。ビ〜カーに残留した液体(後には晶出物となる)に於
ける質量mの経時変?を第1図に示す。The concentrated solution was left standing in the atmosphere in order to drive off free water. After 2 days, a part of the concentrated solution had changed to crystallized material, and 3
After a few days, almost all of the concentrated solution had become a crystallized product. What is the change over time in the mass m of the liquid remaining in the beaker (later becoming a crystallized substance)? is shown in Figure 1.
実験2
Mg(C2H302)2・4H2021.44g (0
.1mo 1)をCH3 0H 1 2 8 g(4
mo l)に溶解させ、エバポレーターにて濃縮した。Experiment 2 Mg(C2H302)2.4H2021.44g (0
.. 1mo 1) to CH3 0H 1 2 8 g (4
mol) and concentrated using an evaporator.
濃縮温度は60℃である。フリーなメタノールを蒸発さ
せる目的で、濃縮した液体を大気中に1月間静置した。The concentration temperature is 60°C. The concentrated liquid was left standing in the atmosphere for one month in order to evaporate free methanol.
液体は固化せず粘稠であった。The liquid did not solidify and was viscous.
部分安定化ジルコニア基板に塗布した該液体を1050
℃で20時間焼成したところ、該液体に対し、1 5
w t%に相当するマグネシアが得られた。The liquid applied to the partially stabilized zirconia substrate was
When baked at ℃ for 20 hours, 15
Magnesia corresponding to wt% was obtained.
実験1(第1図)より、残留液体の質量は、濃縮してか
ら2〜5日後に多少の増加が観察されるものの、7日以
降はほぼ一定の値、約22.35gとなることが分かる
。From Experiment 1 (Figure 1), the mass of the residual liquid is observed to increase somewhat after 2 to 5 days after concentration, but after 7 days it remains almost constant at about 22.35 g. I understand.
一方、最初の濃縮前に仕込んだ Mg (C2 H30
■)2 ・4H20は約21.45gであり、残留液体
の質量と良い一致を示す。On the other hand, Mg (C2 H30
■) 2.4H20 is approximately 21.45 g, which shows good agreement with the mass of the residual liquid.
従って、酢酸マグネシウムポリマーにおいて、4個の水
分子がマグネシウム1個に対して配位していると考えら
れる。この場合約0.9gの差は晶出物中に閉じ込めら
れている水に起因するのであろう。Therefore, it is considered that in the magnesium acetate polymer, four water molecules are coordinated with one magnesium acetate polymer. In this case, the difference of about 0.9 g may be due to water trapped in the crystallized product.
前掲刊行物のモデルに従うならば、残留液体の質量は1
7.85gとなるべきであり、前掲刊行物のモデルで実
験結果を説明するのは極めて困難である。If we follow the model of the above-mentioned publication, the mass of the residual liquid is 1
It should be 7.85 g, and it is extremely difficult to explain the experimental results using the model in the above-mentioned publication.
実験2に於ける粘稠な液体がMg (C2 H3 02
)2・4 (CH30H)であるとすれば、焼成により
該液体に対し、l4.9%に相当するマグネシアが得ら
れる筈であり、実験結果と良い一致を示す。従ってこの
系に於いても4個のメタノル分子がマグネシウム1個に
対して配位していると考えるのが妥当である。The viscous liquid in Experiment 2 was Mg (C2 H3 02
)2.4 (CH30H), magnesia equivalent to 4.9% of the liquid should be obtained by calcination, which shows good agreement with the experimental results. Therefore, it is reasonable to assume that in this system as well, four methanol molecules are coordinated with one magnesium molecule.
中性の配位子Lが4個、マグネシウムに配位していると
き、マグネシウム錯体のボリマーは下記式(II)に示
す構造をとる。When four neutral ligands L are coordinated to magnesium, the polymer of the magnesium complex takes the structure shown in the following formula (II).
[ [Mg (OOCCH3)−4L] (CH3C
00)] に於いて、1個の酢酸イオンは主原n
子価、及び副原子価を満たすよう、Mgイオンの配位圏
内にあり、Mg−Mgを強固に結び付けている。もう1
個の酢酸イオンは配位圏外にある。[ [Mg (OOCCH3)-4L] (CH3C
00)], one acetate ion is within the coordination sphere of the Mg ion so as to satisfy the main atom n valence and the sub valence, and firmly binds Mg-Mg. One more
The acetate ions are outside the coordination sphere.
この配位圏外にある酢酸イオンもMg−Mgを結び付け
る役割を果たすが、その力は配位圏内にある酢酸イオン
のそれに比べ、ずっと弱いと考えられる。酢酸イオン中
に於ける2個のOは共鳴状態にある。この時、Mg−0
とMg・・・Oの結合も共鳴状態にあり等価であると考
えられる。マグネシウム錯体ポリマーが空気中で安定に
取り扱えることの理由は、この共鳴によるところが大き
いと思われる。Acetate ions outside the coordination sphere also play a role in binding Mg-Mg, but their force is thought to be much weaker than that of the acetate ions inside the coordination sphere. The two O's in the acetate ion are in a resonance state. At this time, Mg-0
The bond between Mg and Mg...O is also in a resonance state and is considered to be equivalent. This resonance is thought to be a major reason why magnesium complex polymers can be stably handled in air.
ところで、酢酸マグネシウムを液体に溶かした場合、マ
グネシウム錯体ボリマーの発現機構には次の2つの場合
が考えられる。By the way, when magnesium acetate is dissolved in a liquid, the following two cases can be considered for the development mechanism of a magnesium complex polymer.
1)一旦、酢酸イオンが解離してから、再びマグネシウ
ムイオンと結合し、ボリマーがを形成される。1) Once the acetate ion dissociates, it combines with the magnesium ion again to form a polymer.
2)酢酸イオンは解離せず、水分子2個が解離してポリ
マーが形成される。2) The acetate ion does not dissociate, but two water molecules dissociate to form a polymer.
本発明者はマグネシウム錯体ボリマーの発現機構が上述
のいずれであるかを決定するため、酢酸マグネシウム4
水和物の溶液、及び塩化マグネシウム6水和物の溶液に
ついて導電率を測定した。In order to determine which of the above-mentioned expression mechanisms of the magnesium complex polymer, the present inventors investigated magnesium acetate 4
The conductivity was measured for the hydrate solution and the magnesium chloride hexahydrate solution.
溶液濃度は酢酸マグネシウム4水和物(或いは塩化マグ
ネシウム6水和物)0.001molに対し、溶液を2
.5molとした。測定温度は28℃である。第2表に
測定結果を示す。The solution concentration is 2% of the solution per 0.001 mol of magnesium acetate tetrahydrate (or magnesium chloride hexahydrate).
.. The amount was set to 5 mol. The measurement temperature was 28°C. Table 2 shows the measurement results.
第2表
?)
マグネシアA : H20/Mg (C2H3 0■)
2・4H20
マグネシアB : CH30H/Mg (C2 H3
02 ),・4H20
マグネシアC : H,0/MgCQ2’ 6H20マ
グネシアD : CH30H/MgCQ2・6H20前
掲刊行物に示されている実験結果と同じく塩化マグネシ
ウム6水和物溶液の導電率が酢酸マグネシウム4水和物
の導電率よりも大きい。しかし、酢酸マグネシウム4水
和物(或いは塩化マグネシウム6水和物)溶液の導電率
に比べ、H201若しくはCH,OHのそれは3〜4桁
大きい。実験結果からは、塩化マグネシウム6水和物の
溶液同様、酢酸マグネシウム4水和物の稀薄な溶液に於
いては、酢酸イオンは解離していると考えられる。Table 2? ) Magnesia A: H20/Mg (C2H3 0■)
2.4H20 Magnesia B: CH30H/Mg (C2 H3
02),・4H20 Magnesia C: H,0/MgCQ2' 6H20 Magnesia D: CH30H/MgCQ2・6H20 Same as the experimental results shown in the above publication, the conductivity of the magnesium chloride hexahydrate solution is higher than that of magnesium acetate tetrahydrate. The electrical conductivity is higher than that of the hydrate. However, compared to the conductivity of magnesium acetate tetrahydrate (or magnesium chloride hexahydrate) solution, that of H201 or CH,OH is three to four orders of magnitude higher. From the experimental results, it is thought that acetate ions are dissociated in a dilute solution of magnesium acetate tetrahydrate, similar to a solution of magnesium chloride hexahydrate.
酢酸マグネシウム4水和物の水溶液系と塩化マグネシウ
ム6水和物の水溶液系に於ける電気伝導率の差異は塩化
イオンと酢酸イオンの大きさによると解釈すべきであろ
う。酢酸マグネシウム4水和物の稀薄な水液系では、マ
グネシウムは[Mg・6 (H20)] 2”の形で存
在し、濃縮が進むにつれ2(H20)が脱離すると本発
明者は推測している。The difference in electrical conductivity between the aqueous solution system of magnesium acetate tetrahydrate and the aqueous solution system of magnesium chloride hexahydrate should be interpreted as being due to the sizes of chloride ions and acetate ions. In a dilute aqueous system of magnesium acetate tetrahydrate, magnesium exists in the form of [Mg 6 (H20)] 2'', and the inventor speculates that 2(H20) is eliminated as the concentration progresses. ing.
Mg (OH)2 /CH3 COOHの系についても
、本発明者は、濃縮により粘稠な液体を得ることに成功
した。但し、そのポリマーの構造については、必ずしも
明らかでない。これは、濃縮後の溶液は一昼夜も大気中
に静置すれば、乾燥し、粉末状となるが、更に長時間放
置すると粘稠な液体となるという複雑な挙動による。The present inventors also succeeded in obtaining a viscous liquid by concentrating the Mg (OH) 2 /CH 3 COOH system. However, the structure of the polymer is not necessarily clear. This is due to the complex behavior of a concentrated solution in that if it is left standing in the air for a day or night, it dries and becomes powdery, but if it is left standing for an even longer period of time it becomes a viscous liquid.
酢酸マグネシウムの溶液を作成するにあたり、用いる溶
剤に特別な限定は無い。酢酸マグネシウムが容易にとけ
る水、或いはアルコールを好ましく使用することが可能
である。アルコールの中ではメタノールがマグネシアの
収量を高く出来るので特に好ましい。例えば、室温下で
は、酢酸マグネシウム10gに対し、水(またはアルコ
ール)を100gも加えれば酢酸マグネシウムを十分に
溶解させることが出来る。There are no particular limitations on the solvent used in preparing the magnesium acetate solution. It is possible to preferably use water or alcohol in which magnesium acetate can be easily dissolved. Among alcohols, methanol is particularly preferred since it can increase the yield of magnesia. For example, at room temperature, magnesium acetate can be sufficiently dissolved by adding 100 g of water (or alcohol) to 10 g of magnesium acetate.
本発明を実施するにあたり、マグネシウム化合物の酢酸
溶液を用いる場合、用いるマグネシウム化合物に特別な
限定は無い。酢酸に可溶なマグネシウム化合物であれば
良く、例えば、安価な水酸化マグネシウム、塩化マグネ
シウム、酢酸マグネシウムを好ましく用いることができ
る。また、濃縮を行う前の濃度に関しては、濃度が高い
ほうが、効率良く、濃縮溶液を得ることができるので望
ましい。勿論、濃縮を行う前に、マグネシウム化合物を
十分に溶解させておくことが望ましい。例えば、室温下
では、水酸化マグネシウム1gに対して、100gの酢
酸で十分に溶解させることが出来る。In carrying out the present invention, when an acetic acid solution of a magnesium compound is used, there is no particular limitation on the magnesium compound used. Any magnesium compound can be used as long as it is soluble in acetic acid, and for example, inexpensive magnesium hydroxide, magnesium chloride, and magnesium acetate can be preferably used. Furthermore, regarding the concentration before concentration, a higher concentration is desirable because a concentrated solution can be obtained more efficiently. Of course, it is desirable to sufficiently dissolve the magnesium compound before concentration. For example, at room temperature, 1 g of magnesium hydroxide can be sufficiently dissolved in 100 g of acetic acid.
溶液を濃縮し、粘度の高い濃縮溶液を得るに当っては、
公知のいかなる方法を用いても構わない。When concentrating a solution to obtain a highly viscous concentrated solution,
Any known method may be used.
該液体を大気中に放置し、該液体の一部を自然蒸発させ
てもよいが、エバポレーター、或いはガスバーナーによ
る加熱等により液体を濃縮すれば、より速やかに濃縮を
行うことが可能である。尚、濃縮するにあたっての液温
にも特別な限定は無い。The liquid may be left in the atmosphere and a portion of the liquid may naturally evaporate, but it is possible to concentrate more quickly by concentrating the liquid by heating with an evaporator or gas burner. Note that there is no particular limitation on the liquid temperature for concentration.
室温下で濃縮を行っても一向に差支えない。There is no problem even if the concentration is performed at room temperature.
マグネシウム錯体ポリマーをフィルム原料、或いは、紡
糸原液こして用いるのに際し、マグネシウム錯体ポリマ
ーを濃縮溶液中、5Qwt%以上含有させることが好ま
しい。マグネシアの収量が高くなり、緻密で平滑なマグ
ネシアが得られるからである。更に、濃縮溶液の粘度を
2ないし10000ボアズ、好ましくは100ないし2
000ボアズとすれば、濃縮溶液によるフィルム形成、
紡糸はより容易なものとなり好ましい。特に紡糸?つい
ては、上述の粘度内に調節することにより、紡糸原液に
曳糸性をもたせることができるので非常に好ましい。勿
論、濃縮溶液の粘度を調節する目的で、水、アルコール
、酢酸等の溶液を濃縮後の溶液に添加することは何等差
支えない。When using the magnesium complex polymer as a film raw material or after straining the spinning dope, it is preferable that the concentrated solution contains 5 Qwt% or more of the magnesium complex polymer. This is because the yield of magnesia increases and dense and smooth magnesia can be obtained. Furthermore, the viscosity of the concentrated solution is adjusted to 2 to 10,000 boads, preferably 100 to 2
000 bores, film formation by concentrated solution,
This is preferred because spinning becomes easier. Especially spinning? In this case, by adjusting the viscosity within the above-mentioned range, it is possible to impart spinnability to the spinning dope, which is very preferable. Of course, there is no problem in adding a solution of water, alcohol, acetic acid, etc. to the concentrated solution for the purpose of adjusting the viscosity of the concentrated solution.
濃縮溶液をフィルム形態に形成するに当たっては、特別
な限定は無いが、バーコート、ロールコート、スプレー
コート、グラビアコート等の方法を好ましく使用するこ
とが出来る。基材については、焼結時に炭化し、最終的
には燃え尽きてしまう材料、例えばPET,ナイロン等
のフィルムを用いれば、マグネシア単独のフィルムを得
ることが出来る。There are no particular limitations on forming the concentrated solution into a film, but methods such as bar coating, roll coating, spray coating, and gravure coating can be preferably used. As for the base material, a film made of magnesia alone can be obtained by using a material that is carbonized during sintering and eventually burns out, such as a film of PET or nylon.
或いは、高い融点を有するThO2、UO■等を基材と
すれば、基村上にマグネシアフィルムが形成された複合
材料を得ることが可能である。Alternatively, if ThO2, UO2, etc. having a high melting point are used as the base material, it is possible to obtain a composite material in which a magnesia film is formed on the base layer.
濃縮溶液を紡糸するにあたり、紡糸方法に特別な限定は
無い。口金より前駆体繊維を押し出したり、圧空流によ
りノズルから短前駆体繊維を吹き出させること等が可能
である。When spinning a concentrated solution, there are no particular limitations on the spinning method. It is possible to extrude the precursor fibers from a die or to blow out short precursor fibers from a nozzle using a compressed air flow.
尚、粘稠で紡糸可能な液体は市販の酢酸マグネシウム4
水和物を大気中に長時間(例えば、室温下で2週間前後
)静置することによっても得られる。この場合も酢酸マ
グネシウム4水和物のボリマ化が起こっていると考えら
れるが、粘度の調節は必ずしも容易ではなく、粘稠な液
体となるまでに時間もかかるので、酢酸マグネシウム4
水和物を大気中に静置することにより、粘稠な液体を得
る方法はあまり好ましくない。The viscous and spinnable liquid is commercially available magnesium acetate 4.
It can also be obtained by leaving the hydrate in the atmosphere for a long time (for example, about two weeks at room temperature). In this case as well, it is thought that bolimerization of magnesium acetate tetrahydrate occurs, but adjusting the viscosity is not always easy and it takes time to become a viscous liquid.
A method of obtaining a viscous liquid by leaving the hydrate in the atmosphere is not very preferable.
更に付け加えるならば、アルミナ、シリカ、カルシア等
を含有するマグネシアを得る目的で、アルミ、シリコン
、カルシウム、及びそれらの化合物等を濃縮溶液に添加
することは一向に構わない。Furthermore, for the purpose of obtaining magnesia containing alumina, silica, calcia, etc., it is perfectly acceptable to add aluminum, silicon, calcium, compounds thereof, etc. to the concentrated solution.
濃縮溶液からの形成物を熱処理するに当たっては、マグ
ネシアを得る通常の温度、或いはマグネシア粉末を焼結
するよりも、やや低い温度で焼成すれば良い。比較的低
温で焼成可能な理由は、マグネシウムが極めて均一に溶
液内に分散していることによる。具体的には、500℃
以上、2800℃以下で焼成することが好ましい。When heat-treating the product formed from the concentrated solution, it may be fired at a temperature slightly lower than the usual temperature for producing magnesia or at a temperature slightly lower than that at which magnesia powder is sintered. The reason why firing is possible at a relatively low temperature is that magnesium is extremely uniformly dispersed in the solution. Specifically, 500℃
As mentioned above, it is preferable to perform the firing at 2800°C or lower.
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、
本発明の有効性や権利の範囲はこれによって限定された
り、制限を受けるものではない。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using Examples.
The validity of the present invention and the scope of rights are not limited or restricted thereby.
むしろ次の応用や展開をもたらすものである。Rather, it brings about the next application and development.
(実施例)
実施例1
水 H 2 0 1 8 0 gをビーカに秤量し、
酢酸マグネシウム4水和物 Mg (C2 f{302
) 2・4H20 22.4gを溶かした。ガスバ
ーナで加熱し、粘度が300ポアズとなるまで濃縮し、
紡糸原液とした。該紡糸原液は粘稠であり、良好な曳糸
性を示した。窒素加圧により、径100μmのモノホー
ル口金から紡糸原液を吐出した。ドラフト温度は150
℃とした。引き取った前駆体繊維を150℃で2時間、
保持した後、2000℃まで昇温し、10時間保持する
ことにより、白色のマグネシア連続繊維を得た。繊維は
多結晶であり、直径が10μm.極めて緻密で、屈曲が
無く、表面は平滑で、かつ力学的特性に優れるものであ
った。(Example) Example 1 Weighed 180 g of water in a beaker,
Magnesium acetate tetrahydrate Mg (C2 f{302
) 22.4g of 2.4H20 was dissolved. Heat with a gas burner and concentrate until the viscosity becomes 300 poise.
It was used as a spinning stock solution. The spinning dope was viscous and exhibited good spinnability. The spinning stock solution was discharged from a monohole mouthpiece with a diameter of 100 μm under nitrogen pressure. Draft temperature is 150
℃. The taken precursor fibers were heated at 150°C for 2 hours.
After holding, the temperature was raised to 2000°C and held for 10 hours to obtain white magnesia continuous fibers. The fibers are polycrystalline and have a diameter of 10 μm. It was extremely dense, had no bends, had a smooth surface, and had excellent mechanical properties.
?施例2
実施例1において得た紡糸原液を、PETフィルム上に
50μmの厚さで塗布し、乾燥した。塗布方法はバーコ
ート法である。該フィルムを1800℃で10時間焼成
した。得られたマグネシアフィルムは、緻密で表面が平
滑であった。? Example 2 The spinning dope obtained in Example 1 was applied onto a PET film to a thickness of 50 μm and dried. The coating method is a bar coating method. The film was fired at 1800°C for 10 hours. The obtained magnesia film was dense and had a smooth surface.
実施例3
酢酸マグネシウム4水和物 Mg (C2 H3 02
)2・4H,0 22、4gをメタノール 200g
に溶かし、エバボレータにて粘度が500ポアズとなる
まで濃縮し、紡糸原液とした。該紡糸原液を高速気流に
よりノズルから吹き出し、シート化した。得られたシー
ト状物質は短い前駆体繊維から成るものであった。該シ
ート状物質を焼成することにより、平均繊維長が30m
m,直径が20μmのマグネシア短繊維から構成される
布帛を得た。Example 3 Magnesium acetate tetrahydrate Mg (C2 H3 02
)2.4H,0 22.4g methanol 200g
The mixture was dissolved in water and concentrated using an evaporator until the viscosity reached 500 poise to obtain a spinning stock solution. The spinning stock solution was blown out from a nozzle with a high-speed air stream to form a sheet. The sheet-like material obtained consisted of short precursor fibers. By firing the sheet material, the average fiber length is 30 m.
A fabric composed of short magnesia fibers with a diameter of 20 μm was obtained.
実施例4
実施例3において得た紡糸原液をトリア ThO■ 基
板の上に20μmの厚さで塗布した。塗布方法はロール
コート法である。該基板を2000℃で20時間焼成す
ることにより、トリア基板上にマグネシアフィルムが形
成された複合材料を得た。Example 4 The spinning dope obtained in Example 3 was applied onto a ThO2 substrate to a thickness of 20 μm. The coating method is a roll coating method. By baking the substrate at 2000° C. for 20 hours, a composite material in which a magnesia film was formed on the thoria substrate was obtained.
実施例5
水酸化マグネシウム Mg (OH) 2 3 gを
酢酸 CH3COOH 180gに溶かし、エバボレ
ーターにて粘度が200ポアズとなるまで濃縮した。該
液体を、実施例2と同様な方法で、PETフィルム上に
塗布した後、該フィルムを1500℃で15時間焼成す
ることにより、緻密で平滑なマグネシアフィルムを得た
。Example 5 3 g of magnesium hydroxide Mg (OH) was dissolved in 180 g of acetic acid CH3COOH and concentrated in an evaporator until the viscosity reached 200 poise. The liquid was applied onto a PET film in the same manner as in Example 2, and then the film was baked at 1500° C. for 15 hours to obtain a dense and smooth magnesia film.
(発明の効果)
本発明によれば、緻密で平滑なマグネシアフィルム、お
よびマグネシア繊維を安価に製造することが可能である
。(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to produce dense and smooth magnesia films and magnesia fibers at low cost.
本発明により、得られたマグネシアフィルム、およびマ
グネシア繊維は耐熱材料、補強材、充填材、絶縁材、或
いは酸化物超伝導体の基材などとして好ましく用いるこ
とが出来る。The magnesia film and magnesia fiber obtained according to the present invention can be preferably used as a heat-resistant material, a reinforcing material, a filler, an insulating material, or a base material for an oxide superconductor.
第1図は濃縮した酢酸マグネシウム溶液における質量と
経日の関係図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between mass and time in a concentrated magnesium acetate solution.
Claims (6)
3COO)]nで表されるマグネシウム錯体ポリマ。 但し、Lは水、またはアルコールより選択される中性の
配位子である。(1) Formula [[Mg(OOCCH_3)・4L](CH_
3COO)] magnesium complex polymer represented by n. However, L is a neutral ligand selected from water or alcohol.
3COO)]nで表されるマグネシウム錯体ポリマーを
含有し、かつ粘度が2〜10000ポアズである成形用
原液。 但し、Lは水、またはアルコールより選択される中性の
配位子である。(2) Formula [[Mg(OOCCH_3)・4L](CH_
3COO)] A stock solution for molding containing a magnesium complex polymer represented by n and having a viscosity of 2 to 10,000 poise. However, L is a neutral ligand selected from water or alcohol.
ム化合物の酢酸溶液を濃縮して、粘度を2〜10000
ポアズとすることを特徴とする成形用原液の製法。(3) Concentrate the magnesium acetate solution and/or the magnesium compound acetic acid solution to a viscosity of 2 to 10,000.
A method for producing a stock solution for molding characterized by forming it into poise.
ム化合物の酢酸溶液を濃縮して、粘度を2〜10000
ポアズとした液体を、紡糸または成膜して得た成形物を
熱処理することを特徴とするマグネシア繊維またはフィ
ルムの製法。(4) Concentrate the magnesium acetate solution and/or the magnesium compound acetic acid solution to a viscosity of 2 to 10,000.
A method for producing magnesia fibers or films, which comprises heat-treating a molded product obtained by spinning or forming a film using a poised liquid.
溶液および/又は酢酸マグネシウムアルコール溶液であ
る請求項(3)または(4)に記載のマグネシア繊維ま
たはフィルムの製法。(5) The method for producing magnesia fibers or films according to claim (3) or (4), wherein the magnesium acetate solution is an aqueous magnesium acetate solution and/or an alcoholic magnesium acetate solution.
化マグネシウム、酢酸マグネシウムから選ばれた少なく
とも1種である請求項(3)または(4)に記載のマグ
ネシア繊維またはフィルムの製法。(6) The method for producing magnesia fibers or films according to claim (3) or (4), wherein the magnesium compound is at least one selected from magnesium hydroxide, magnesium chloride, and magnesium acetate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16314389A JPH0328230A (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Production of magnesium complex polymer and magnesia fiber or film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16314389A JPH0328230A (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Production of magnesium complex polymer and magnesia fiber or film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0328230A true JPH0328230A (en) | 1991-02-06 |
Family
ID=15768034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16314389A Pending JPH0328230A (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Production of magnesium complex polymer and magnesia fiber or film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0328230A (en) |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16314389A patent/JPH0328230A/en active Pending
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