JPH04270109A

JPH04270109A - 透明性無機多孔体

Info

Publication number: JPH04270109A
Application number: JP3030173A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Masaru Yokoyama; 勝横山; Koichi Takahama; 孝一高濱; Yuriko Kamigaki; 百合子上垣
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1992-09-25
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JP2912719B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、可視光などの透過性
を有し、断熱性に優れた無機多孔体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光透過性を有する多孔体を製造す
る方法としては、金属水酸化物を縮重合して得られるゲ
ル状化合物を臨界点あるいはそれ以上の状態で乾燥する
方法（Ｕ．Ｓ．Ｐ．２，０９３，４５４　参照）がある
。また、アルコキシシランを用いた方法としては、テト
ラメチルオルソシリケート（ＴＭＯＳ）を用い、超臨界
状態で乾燥する方法（Ｕ．Ｓ．Ｐ．４，３２７，０６５
；　Ｕ．Ｓ．Ｐ．４，４３２，９５６参照）、あるいは
、テトラエチルオルソシリケートを用い、超臨界状態で
乾燥する方法（Ｕ．Ｓ．Ｐ．４，６１０，８６３　参照
）などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして得ら
れた光透過性多孔体は、非常に微細な空隙を有している
ため、熱伝導率が非常に低いものとなっており、保温性
に優れているが、赤外線（特に波長３０００〜５０００
ｎｍ）が透過するため輻射による熱の伝達を遮断するこ
とはできない材料であった。

【０００４】このような事情に鑑み、この発明は、可視
光を通す無機多孔体で、可視光透過性には優れているが
、赤外線を反射する断熱性に優れた透明性無機多孔体を
提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、この発明は、アルコキシシラン（シリコンアルコキシ
ド、アルキルシリケートなどとも言う）を加水分解し縮
重合してなる湿潤ゲル体の超臨界乾燥物に金属を担持さ
せてなる透明性無機多孔体を提供する。この発明では、
アルコキシシランの湿潤ゲル体の超臨界乾燥物への金属
の担持は、たとえば、つぎの２通りのやり方で行われる
。１つは、アルコキシシランのゾル中に金属酸などの金
属イオン供給源化合物を分散（溶解も含む）させておき
、縮重合によって生成するシリカ微粒子構造体に吸着さ
せた状態でゲル化を完成し、超臨界乾燥する方法であり
、もう１つは、アルコキシシランの湿潤ゲル体の超臨界
乾燥物に真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着などの気
相めっきなどによって金属を直接担持する方法である。１つめ方法では、余分な吸着成分などを除去するために
、必要に応じて超臨界乾燥後、焼成することもある。し
かし、必ずしも上記方法で金属を担持させる必要はなく
、他の方法によってもシリカ微細多孔体内部および／ま
たは表面のシリカ構造体の微粒子表面に金属がついた無
機多孔体を得るのであればよい。

【０００６】この発明では、担持される金属としては、
たとえば、金、白金、アルミニウム等が挙げられ、赤外
線遮断効果を示す（たとえば、赤外線反射特性を有する
）金属であれば特に限定はない。担持された金属の状態
は、たとえば、微粒子状、薄膜状など種々あり、特に限
定はない。担持は、たとえば、多孔体内部および／また
は表面に含有している状態を指し、より具体的には、物
理吸着、化学吸着、凝着などである。

【０００７】金属の担持量は、特に限定されず、適宜設
定すればよい。金属の担持量が少なすぎると赤外線遮断
効果がみられなくなる傾向があり、多すぎると透明性、
断熱性の劣化傾向がみられるので、金属の担持量の設定
は、たとえば、それらの傾向を勘案して行うことができ
る。この発明では、アルコキシシランとして、たとえば
、下記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）であら
わされるアルコキシシランのうちの少なくとも１種が用
いられる。これらの使用比率は特に限定されず、適宜設
定すればよい。

【０００８】

【化１】

【０００９】

【化２】

【００１０】

【化３】

【００１１】これら多官能（２官能以上）のアルコキシ
シランは、縮重合しうるので、縮重合しない単官能アル
コキシシランよりも好ましい。この発明で用いられる前
記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）でそれぞれ
表される２官能、３官能および４官能の各アルコキシシ
ランとしては、特に限定されない。それらの具体例を挙
げると、２官能アルコキシシランとしては、たとえば、
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン
、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシ
シラン、メチルフェニルジエトキシシラン、メチルフェ
ニルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジ
エチルジエトキシシラン等が用いられる。３官能アルコ
キシシランとしては、たとえば、メチルトリメトキシシ
ラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシ
シラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリエト
キシシラン、フェニルトリメトキシシラン等が用いられ
る。４官能アルコキシシランとしては、たとえば、テト
ラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等が用いられ
る。

【００１２】この発明で前記アルコキシシランを効率良
く加水分解し、縮重合を行うためには、同アルコキシシ
ランを含む反応系にあらかじめ触媒を添加しておくこと
が好ましい。このような触媒としては、特に限定されな
いが、たとえば、酸触媒、塩基触媒等が挙げられる。具
体的に述べると、酸触媒としては、塩酸、クエン酸、硝
酸、硫酸、フッ化アンモニウム等が用いられ、塩基触媒
としては、アンモニア、ピペリジン等が用いられるが、
それらに限定されるものではない。

【００１３】この発明で超臨界乾燥を行う際に用いられ
る媒体としては、特に限定されないが、たとえば、二酸
化炭素、エタノール、メタノール、水、ジクロロジフル
オロメタン等の単独系または２種以上の混合系を挙げる
ことができる。この発明にかかる透明性無機多孔体の製
造方法は、特に限定されるわけではないが、たとえば、
以下のようにして行われる。

【００１４】まず、前記アルコキシシランにアルコール
、水および前記触媒を混合したものを加え、混合し、ア
ルコキシシランを加水分解し、縮重合させる。なお、こ
の際にアルコールは、たとえばアルコキシシランと水が
混ざりにくいため溶剤として用いられたり、あるいは、
部分的な加水分解や重合反応が起こるのを防止するため
に使用されたりする。アルコールとしては、たとえば、
メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノー
ル等でよく、特に限定されない。

【００１５】縮重合反応が充分に進行すると、前記反応
混合物がゲル化する。アルコキシシラン、水、触媒、ア
ルコールなどの使用比率は、ゲル体が生成するように適
宜設定すればよく、特に限定はされない。次に、湿潤ゲ
ル体の超臨界乾燥を行う。必要に応じて、ゲル化物にア
ルコールを添加した状態で加熱する、いわゆる熟成を行
った後、超臨界乾燥する。

【００１６】超臨界乾燥を行う方法としては、特に限定
されないが、たとえば、前記のようにして得られたアル
コキシシランのゲル化物を液化炭酸（５０〜６０気圧程
度）中に浸漬した後、二酸化炭素を超臨界状態にして乾
燥する方法、あるいは、溶媒として使用しているアルコ
ールの超臨界状態で乾燥する方法等が挙げられる。この
発明では、超臨界乾燥は、臨界点での乾燥も含むものと
する。

【００１７】このような超臨界乾燥を行い、前記ゲル化
物から含有する流体を除去することにより、超臨界乾燥
物（光透過性無機多孔体）が得られる。

【００１８】

【作用】アルコキシシランを加水分解し、縮重合して得
られたゲル化物を超臨界乾燥するようにすると、溶媒が
液体から気体に変化して前記ゲル化物の構造体中から除
去される際に起こる溶媒の表面張力が弱くなり、前記構
造体の破壊、凝集が妨げられるため、得られる多孔体は
光透過性を有する。

【００１９】しかも、この多孔体に、金属微粒子が分散
されていることなどにより金属が担持されているので、
赤外線を遮断することができる。上記のような超臨界乾
燥によって得られる多孔体は微細な空隙を有するため、
熱伝導率が低く、断熱性に優れたものである。

【００２０】

【実施例】以下に、この発明の具体的な実施例および比
較例を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。 −実施例１− テトラメトキシシラン（コルコート社製、メチルシリケ
ート３９）、エタノールおよび０．０１ｍｏｌ／ｌ　の
アンモニア水を、テトラメトキシシラン：エタノール：
アンモニア水＝１：５：４（モル比）となるよう混合し
た。この混合溶液を室温下で一昼夜静置することでゲル
化させ、湿潤ゲルを得た。この湿潤ゲルにエタノールを
添加した後、５０℃に加熱し、エタノールを交換しなが
ら６時間いわゆる熟成を行った。その後、この湿潤ゲル
を取り出し、１８℃、５５気圧の二酸化炭素中に入れ、
ゲル内のエタノールを二酸化炭素に置換する操作を２〜
３時間行った。その後、系内を二酸化炭素の超臨界条件
である４０℃、８０気圧にし、超臨界乾燥を約２４時間
行うことによって超臨界乾燥物（これも多孔体であるが
、目的とする多孔体ではない。以下同様）を得た。得ら
れた乾燥物に真空蒸着法によってアルミニウムを吸着さ
せて目的とする多孔体を得た。アルミニウムの着量は多
孔体（担持した金属を除外したエアロゲル体）に対し重
量比で５０：１であった。

【００２１】−実施例２− 実施例１において、テトラエトキシシラン（コルコート
社製、エチルシリケート２８）、エタノールおよび水を
モル比でテトラエトキシシラン：エタノール：水＝１：
５．５：５になるよう混合し、ＮＨ４　Ｆ水溶液を加え
ＮＨ４　Ｆの濃度が０．００１ｍｍｏｌ／ｌとなるよう
調製し、これを一昼夜静置させることでゲル化させたこ
と以外は実施例１と同様にして多孔体を得た。

【００２２】−実施例３− 実施例１において、テトラメトキシシランを用いる代わ
りにテトラメトキシシランとメチルトリメトキシシラン
（東レダウコーニングシリコーン株式会社製）の９：１
（モル比）混合物を用いたこと以外は実施例１と同様に
して多孔体を得た。

【００２３】−実施例４− 実施例１において、超臨界条件を８０℃、１６０気圧に
し、４８時間超臨界乾燥を行ったこと以外は実施例１と
同様にして多孔体を得た。 −実施例５− 実施例１における、テトラメトキシシランの溶液（溶媒
：アルコールと水）にＨ２　ＰｔＣｌ６　水溶液を添加
混合した。このとき、テトラメトキシシラン：Ｐｔは重
量比で２０：１であった。この混合溶液を一昼夜静置し
てゲル化した後、このゲルを実施例１と同様に熟成し、
超臨界乾燥した。ここで得られた超臨界乾燥物を４００
℃で１時間焼成した後、さらに水素還元雰囲気下で４０
０℃で１時間焼成を行い、白金が担持された多孔体試料
を得た。

【００２４】−比較例１− 実施例１と同様にして混合溶液を調製し、その後、ゲル
化、熟成を経た後、超臨界乾燥を行って多孔体を得た。アルミニウムの蒸着は行わなかった。 −比較例２− 実施例２と同様にして混合溶液を調製し、その後、ゲル
化、熟成を経た後、超臨界乾燥を行って多孔体を得た。アルミニウムの蒸着は行わなかった。

【００２５】上記実施例および比較例では、いずれも多
孔体試料は、直径５０ｍｍ、厚み５ｍｍであった。上記
実施例および比較例で最終的に得られた多孔体について
、温度２０℃および２００℃における熱伝導率、可視光
の透過率を調べ、表１に示した。光透過率は、可視光域
の分光分布を測定し、可視光透過率をＪＩＳ−Ｒ３１０
６に基づいて求めた。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１にみるように、実施例の多孔体試料は
、高温でも低い熱伝導率を維持しており、輻射による熱
伝導を防いでいることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】この発明の透明性無機多孔体は、アルコ
キシシランを加水分解、縮重合してなる湿潤ゲル体の超
臨界乾燥物に金属を担持させてなるので、熱伝導率が低
く、しかも、赤外線を遮断する。このため、この発明の
透明性無機多孔体は、非常に断熱性に優れ、しかも、可
視光の透過性に優れており、かつ、多孔質材料に特有の
機能性を有している。

【００２９】この多孔体は、たとえば、断熱材、音響材
料、チェレンコフ素子等の様々な用途に用いることがで
きるが、これらに限定されるわけではなく、可視光を透
過し、かつ、赤外線遮断、保温性を要するような様々な
用途が考えられる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　アルコキシシランを加水分解し縮重合
してなる湿潤ゲル体の超臨界乾燥物に金属を担持させて
なる透明性無機多孔体。
【請求項２】　　超臨界乾燥物が二酸化炭素を用いた超
臨界乾燥により得られたものである請求項１記載の透明
性無機多孔体。