JPH0665610B2 - Method for producing zirconia sol - Google Patents

Method for producing zirconia sol

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JPH0665610B2
JPH0665610B2 JP1310560A JP31056089A JPH0665610B2 JP H0665610 B2 JPH0665610 B2 JP H0665610B2 JP 1310560 A JP1310560 A JP 1310560A JP 31056089 A JP31056089 A JP 31056089A JP H0665610 B2 JPH0665610 B2 JP H0665610B2
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sol
ammonium carbonate
reaction
zirconyl ammonium
zirconia sol
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重美 大坂
和男 秦
典 高橋
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ジルコニアゾルおよびその製造方法に関し、
詳しくは広いpH範囲、特に中性からアルカリ領域で安定
なジルコニアゾルおよびその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a zirconia sol and a method for producing the same,
More specifically, it relates to a zirconia sol stable in a wide pH range, particularly in a neutral to alkaline region, and a method for producing the same.

本発明のジルコニアゾルはコーティング剤,無機バイン
ダー、あるいは有機または無機化合物とジルコニアとの
複合化材料として使用される。特に塩基性物質を含有す
るセラミックス材料に好適に使用され、耐火性成形品や
鋳物の鋳型のバインダーとして使用される。
The zirconia sol of the present invention is used as a coating agent, an inorganic binder, or a composite material of an organic or inorganic compound and zirconia. Particularly, it is suitably used for a ceramic material containing a basic substance, and is used as a binder for a refractory molded article or a casting mold.

(従来の技術) 従来、ジルコニウム塩水溶液からジルコニアゾルを製造
する方法としては、ジルコニウム塩水溶液と塩基性物質
とを反応させ得られる沈澱物を酸によって解膠する方法
やジルコニウム塩水溶液に塩基性物質を沈澱が生じない
程度のpHまで注入,混合してゾルを生成させる方法が知
られている。さらに、ジルコニウム塩を含む水溶液を常
圧あるいは加圧下に加熱して加水分解することによりジ
ルコニア系コロイドゾルを得る方法も公知である。
(Prior Art) Conventionally, as a method of producing a zirconia sol from a zirconium salt aqueous solution, a method of peptizing a precipitate obtained by reacting the zirconium salt aqueous solution with a basic substance with an acid or a basic substance to the zirconium salt aqueous solution is used. A method is known in which sol is generated by injecting and mixing to a pH at which precipitation does not occur. Further, a method of obtaining a zirconia-based colloid sol by heating an aqueous solution containing a zirconium salt under normal pressure or under pressure to hydrolyze is also known.

しかし、上記従来の方法で製造されるジルコニアゾルは
いずれもpHが酸性領域のみで安定であり、中性ないしア
ルカリ性領域では粘度が上昇したり、あるいはゲル化し
てゾルとしての用途には使用できない。たとえば、酸化
カルシウムや酸化マグネシウム、その他の塩基性の粉体
やこれらを組成成分とする複合粉体あるいはこれらを不
純物として含有する粉体と従来の酸性領域のみで安定な
ジルコニアゾルとを混合して経時的に安定な、あるいは
低粘度のスラリーを調製することはできない。又、上記
従来のジルコニアゾルをコーティング剤等として金属系
材料に適用する場合ゾル中の酸による腐食の問題が起り
使用しにくく、中性あるいはアルカリ性領域で安定なジ
ルコニアゾルが望まれている。
However, all of the zirconia sols produced by the above-mentioned conventional methods are stable only in the acidic region of pH, the viscosity is increased in the neutral or alkaline region, or gelled and cannot be used as a sol. For example, by mixing calcium oxide, magnesium oxide, other basic powders, composite powders containing these as composition components, or powders containing these as impurities and a conventional zirconia sol stable only in the acidic region. It is not possible to prepare a slurry that is stable or has a low viscosity over time. Further, when the above-mentioned conventional zirconia sol is applied to a metallic material as a coating agent or the like, there is a problem of corrosion due to acid in the sol, which is difficult to use, and a zirconia sol stable in a neutral or alkaline region is desired.

一方、アルカリ性領域でジルコニウム成分が必要な場合
はアルカリ性のジルコニウム塩、例えば炭酸ジルコニル
アンモニウム、炭酸ジルコニルカリウム等が使用されて
いる。この中で炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液それ
自体、または炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液を加熱
あるいは酸性物質の添加などによって加水分解して得ら
れる水溶液がある程度ジルコニアゾルとしての機能を有
していることから無機バインダー等に使用されている。
しかしながら、この炭酸ジルコニルアンモニウムゾルと
も称すべきゾルは、アンモニウムイオンと炭酸イオンが
多量に含有されていること、あるいは炭酸ジルコニルア
ンモニウム水溶液の加熱加水分解による方法のゾルにお
いては加熱時にゾルのゲル化が起り低濃度のゾルしか得
られないこと等から無機バインダーやコーティング剤と
しては強度が弱く、又熱処理後の収縮率が大きい等の欠
点を有していた。
On the other hand, when a zirconium component is required in the alkaline region, an alkaline zirconium salt such as zirconyl ammonium carbonate or potassium zirconyl carbonate is used. Among them, the zirconyl ammonium carbonate aqueous solution itself or the aqueous solution obtained by hydrolyzing the zirconyl ammonium carbonate aqueous solution by heating or addition of an acidic substance has a function as a zirconia sol to some extent, and thus is used as an inorganic binder or the like. Has been done.
However, this sol, which should also be referred to as zirconyl ammonium carbonate sol, contains a large amount of ammonium ions and carbonate ions, or a sol produced by heating and hydrolyzing an aqueous zirconyl ammonium carbonate solution causes gelation of the sol during heating. Since only a low concentration sol can be obtained, it has weaknesses as an inorganic binder and a coating agent, and has a large shrinkage rate after heat treatment.

(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は、上記炭酸ジルコニルアンモニウム水溶
液あるいはこのゾルの欠点を克服し、従来の酸性領域の
みで安定なジルコニアゾルでは使用不可能なpH領域、特
に中性ないしアルカリ性領域でも安定なジルコニアゾル
を提供するものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the above-mentioned aqueous zirconyl ammonium carbonate solution or this sol, and to prevent the use of a conventional zirconia sol which is stable only in an acidic range, in a pH range, particularly in a neutral range. Or to provide a zirconia sol which is stable even in an alkaline region.

本発明の他の目的は上記のジルコニアゾルの製造法を提
供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for producing the above zirconia sol.

(課題を解決するための手段) 本発明は、炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液とキレー
ト化剤とを混合し、炭酸ジルコニルアンモニウムを一旦
ジルコニウムキレート化合物となし、次いで該キレート
化合物を加熱加水分解し、次いで必要により限外過膜
を使用し過および洗滌することにより上記目的のジル
コニアゾルが得られるとの知見に基き完成するにいたっ
た。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, an aqueous zirconyl ammonium carbonate solution and a chelating agent are mixed, zirconyl ammonium carbonate is once made into a zirconium chelate compound, and then the chelate compound is heated and hydrolyzed, and then if necessary. The present invention was completed based on the finding that the desired zirconia sol can be obtained by using an ultrafiltration membrane and washing.

すなわち、本発明は、水媒体中で炭酸ジルコニルアンモ
ニウムとオキシフェノール類;アミノアルコール類;オ
キシ酸類、ポリカルボン酸およびそれらのエステル類;
オキシアルデヒド類;アミノ酸類;β−ジケトン類;並
びにα−、β−、γ−ケトン酸類およびそれらのエステ
ル類から選ばれる少なくとも1種のキレート化剤とを反
応させ、得られる反応生成物をゾル形成に必要な量の水
媒体の存在下に60〜300℃の範囲の温度で加熱加水
分解することを特徴とするジルコニアゾルの製造方法を
提供する。
That is, the present invention relates to zirconyl ammonium carbonate and oxyphenols in an aqueous medium; amino alcohols; oxy acids, polycarboxylic acids and their esters;
Oxyaldehydes; amino acids; β-diketones; and a reaction product obtained by reacting with at least one chelating agent selected from α-, β-, γ-ketone acids and their esters. Provided is a method for producing a zirconia sol, which comprises heating and hydrolyzing at a temperature in the range of 60 to 300 ° C in the presence of an amount of an aqueous medium required for formation.

さらに、本発明は炭酸ジルコニルアンモニウムとキレー
ト化剤との反応生成物を加熱加水分解することを特徴と
するジルコニアゾルの製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention provides a method for producing a zirconia sol, which comprises heating and hydrolyzing a reaction product of zirconyl ammonium carbonate and a chelating agent.

以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

炭酸ジルコニルアンモニウムは通常炭酸ジルコニルと炭
酸アンモニウムあるいは炭酸水素アンモニウムなどの炭
酸アルカリとの反応により得られる。
Zirconyl ammonium carbonate is usually obtained by reacting zirconyl carbonate with an alkali carbonate such as ammonium carbonate or ammonium hydrogen carbonate.

2ZrOCO3・8H2O+4NH4HCO3+(NH4)2CO3→ 2(NH4)3ZrOH(CO3)3・2H2O+5H2O この炭酸ジルコニルアンモニウムを純水に溶解し炭酸ジ
ルコニルアンモニウム水溶液となすが、上記反応におい
ては炭酸アルカリが過剰に使用されること、炭酸ジルコ
ニルアンモニウムの構造が複雑なことあるいは炭酸ジル
コニルアンモニウムの水溶液中での挙動につき不明な点
が多い等から炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液を一義
的に定義ずけることは困難であるが、本発明において
は、通常に呼称されている炭酸ジルコニルアンモニウム
水溶液であり、市販の炭酸ジルコニウムアンモニウム水
溶液が好適に使用される。
2ZrOCO 3・ 8H 2 O + 4NH 4 HCO 3 + (NH 4 ) 2 CO 3 → 2 (NH 4 ) 3 ZrOH (CO 3 ) 3・ 2H 2 O + 5H 2 O Dissolve this zirconyl ammonium carbonate in pure water. An aqueous solution of zirconyl ammonium carbonate is used.However, an excessive amount of alkali carbonate is used in the above reaction, the structure of zirconyl ammonium carbonate is complicated, and there are many unclear points about the behavior of zirconyl ammonium carbonate in an aqueous solution. Although it is difficult to uniquely define the zirconyl ammonium aqueous solution, in the present invention, it is a commonly called zirconyl ammonium carbonate aqueous solution, and a commercially available zirconium ammonium carbonate aqueous solution is preferably used.

そして、炭酸ジルコニルアンモニウムを加水分解する一
般的な方法としては、上記の水溶液を60℃以上で加熱
する方法あるいは上記の水溶液に酸類を添加する方法等
がある。上記加熱加水分解法では、アンモニアおよび二
酸化炭素等のガスの発生を伴いながら炭酸ジルコニルア
ンモニウムは加水分解され含水ジルコニアとなり、この
反応液はpHがアルカリ性で、ゾルとしての性質を示すよ
うになる。しかしながら該反応を継続すると比較的短時
間で反応液の粘度上昇・ゲル化が起り、炭酸ジルコニル
アンモニウムを少量しか加水分解できない。又、酸類に
よる加水分解法において得られるゾルは、ゾル中のイオ
ン類を除去する必要があり、そのため限外過膜が使用
されるが、ゾルの洗滌が進むにつれゾルが不安定とな
り、ゾルが増粘・ゲル化を起しゾルの洗滌が困難とな
る。それ故、ゾルの安定化剤としてキレート化剤を使用
してゾルの洗滌を行う方法もあるが、この方法では、ゾ
ル中にイオン類が多量に含有されているため洗滌に長時
間要する欠点がある。
As a general method for hydrolyzing zirconyl ammonium carbonate, there is a method of heating the above aqueous solution at 60 ° C. or higher, a method of adding an acid to the above aqueous solution, and the like. In the above-mentioned thermal hydrolysis method, zirconyl ammonium carbonate is hydrolyzed to form hydrous zirconia while generating gases such as ammonia and carbon dioxide, and this reaction solution has an alkaline pH and exhibits a sol property. However, if the reaction is continued, the viscosity of the reaction solution increases and gelation occurs in a relatively short time, and only a small amount of zirconyl ammonium carbonate can be hydrolyzed. Further, the sol obtained by the hydrolysis method with acids needs to remove the ions in the sol, and therefore, an ultrafiltration membrane is used, but the sol becomes unstable as the cleaning of the sol progresses, and the sol becomes It causes thickening and gelation, making it difficult to wash the sol. Therefore, there is also a method of washing the sol by using a chelating agent as a stabilizer of the sol, but this method has a drawback that it takes a long time for washing because the sol contains a large amount of ions. is there.

本発明者らは上記加熱加水分解法において、不要のイオ
ン類が反応によりガス化し系外に除去できることに着目
し、炭酸ジルコニルアンモニウムの加水分解反応を安定
に継続する方法につき鋭意検討した結果本発明にいたっ
た。即ち、本発明は炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液
とキレート化剤とを混合し、あらかじめ炭酸ジルコニル
アンモニウムとキレート化剤との反応生成物を形成せし
め、次いで、該生成物を含む水溶液を60℃以上に加熱
し加水分解反応を行ないジルコニアゾルを得る方法であ
る。具体的には、撹拌槽型反応器に炭酸ジルコニルアン
モニウム水溶液を入れついで撹拌下キレート化剤を添加
すると、室温で迅速に炭酸ジルコニルアンモニウムとキ
レート化剤が反応する。
In the above-mentioned heating hydrolysis method, the present inventors have paid attention to the fact that unnecessary ions can be gasified by the reaction and removed to the outside of the system, and as a result of diligent studies on a method for stably continuing the hydrolysis reaction of zirconyl ammonium carbonate. Came to That is, in the present invention, an aqueous zirconyl ammonium carbonate solution and a chelating agent are mixed to form a reaction product of the zirconyl ammonium carbonate and the chelating agent in advance, and then the aqueous solution containing the product is heated to 60 ° C. or higher. This is a method of obtaining a zirconia sol by performing a hydrolysis reaction. Specifically, when an aqueous zirconyl ammonium carbonate solution is placed in a stirred tank reactor and the chelating agent is added with stirring, the zirconyl ammonium carbonate and the chelating agent react rapidly at room temperature.

反応後、反応液を60℃以上に加熱すると二酸化炭素と
アンモニアを主体とするガスを発生しながら炭酸ジルコ
ニルアンモニウムとキレート化剤との反応物の加水分解
反応が進行する。該反応中には反応液が増粘することも
なく、反応液の透明性を保持したまま該反応を完了する
ことができる。反応後の反応液のpHは弱アルカリ性から
中性であり、この反応液にアルカリ性物質を添加しても
反応液の増粘ゲル化は起らず、該反応液は中性領域ない
しアルカリ領域においても安定なジルコニアゾルとして
使用される。
After the reaction, when the reaction solution is heated to 60 ° C. or higher, the hydrolysis reaction of the reaction product of the zirconyl ammonium carbonate and the chelating agent proceeds while generating a gas mainly containing carbon dioxide and ammonia. The reaction liquid does not thicken during the reaction, and the reaction can be completed while maintaining the transparency of the reaction liquid. The pH of the reaction solution after the reaction is weakly alkaline to neutral, and even if an alkaline substance is added to the reaction solution, thickening and gelation of the reaction solution does not occur, and the reaction solution is in a neutral region or an alkaline region. Also used as a stable zirconia sol.

なお、上記反応液中に残存する微少量の未反応物や炭酸
イオン、アンモニウムイオン等は限外過膜の使用によ
り効率よく短時間に過および洗滌することができ、さ
らに加熱や限外過膜による濃縮により高純度で高濃度
のジルコニアゾルを得ることができる。
It should be noted that minute amounts of unreacted substances, carbonate ions, ammonium ions, etc. remaining in the reaction solution can be efficiently passed and washed in a short time by using an ultrafiltration membrane, and further heating and ultrafiltration membrane can be performed. A high-purity and high-concentration zirconia sol can be obtained by concentrating with.

本発明において、炭酸ジルコニルアンモニウムの濃度に
は特に制限はなく高濃度の方が経済的に有利に製造でき
るが、炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液の経時的安定
性を考慮しZrO2として10〜25重量%が望ましい。
In the present invention, the concentration of zirconyl ammonium carbonate is not particularly limited and a higher concentration can be produced more economically, but in consideration of the stability of the aqueous zirconyl ammonium carbonate solution over time, 10 to 25% by weight as ZrO 2 is used. desirable.

本発明で使用されるキレート化剤としては、カテコー
ル,ピロガロールなどのオキシフェノール類;ジエタノ
ールアミン,トリエタノールアミンなどのアミノアルコ
ール類;グリコール酸,クエン酸,酒石酸,乳酸,マン
デル酸,リンゴ酸、ヒドロキシアクリル酸などのオキシ
酸およびそれらのメチル,エチル,ヒドロキシエチルな
どのエステル類、グリコールアルデヒドなどのオキシア
ルデヒド類;シュウ酸,マロン酸等のポリカルボン酸
類;グリシン,アラニンなどのアミノ酸類;アセチルア
セトン,ベンゾイルアセトン,ステアロイルアセトン,
ステアロイルベンゾイルメタン,ジベンゾイルメタンな
どのβ−ジケトン類、ならびにアセト酢酸,プロピオニ
ル酢酸,ベンゾイル酢酸などのβ−ケトン酸およびそれ
らのメチル,エチル,n−プロピル,イソプロピル,n
−ブチル,t−ブチルなどのエステル類の1種または2
種以上を組み合せて使用することができる。これらのう
ち、グリコール酸,クエン酸,酒石酸,乳酸,マンデル
酸,リンゴ酸,ヒドロキシアクリル酸などのオキシ酸類
およびアセチルアセトンなどのβ−ジケトン類が好まし
く使用される。さらに好ましくは、α,β,およびγ−
オキシ酸類でそれぞれα,β,γの炭素上の酸素原子を
有する官能基をもつα−,β−,γ−ケトン酸類あるい
はそれらのエステル類である。
Examples of the chelating agent used in the present invention include oxyphenols such as catechol and pyrogallol; amino alcohols such as diethanolamine and triethanolamine; glycolic acid, citric acid, tartaric acid, lactic acid, mandelic acid, malic acid, and hydroxyacryl. Oxyacids such as acids and their esters such as methyl, ethyl and hydroxyethyl, oxyaldehydes such as glycolaldehyde; polycarboxylic acids such as oxalic acid and malonic acid; amino acids such as glycine and alanine; acetylacetone, benzoylacetone , Stearoyl acetone,
Β-diketones such as stearoylbenzoylmethane and dibenzoylmethane, and β-ketone acids such as acetoacetic acid, propionylacetic acid and benzoylacetic acid, and their methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n
One or two of esters such as -butyl and t-butyl
Combinations of more than one species can be used. Of these, oxy acids such as glycolic acid, citric acid, tartaric acid, lactic acid, mandelic acid, malic acid and hydroxyacrylic acid, and β-diketones such as acetylacetone are preferably used. More preferably, α, β, and γ-
The oxyacids are α-, β-, γ-ketone acids or their esters each having a functional group having an oxygen atom on the α, β, γ carbon atoms.

キレート化剤の使用量は使用するキレート化剤の種類に
より異ってくるが、キレート化剤(モル数)/ジルコニ
ア(モル数)が0.02/1〜4/1、好ましくは0.1/1
〜3/1さらに好ましくは0.5/1〜2/1の範囲にな
るように選択するのが良い。
The amount of chelating agent used depends on the type of chelating agent used, but chelating agent (mol number) / zirconia (mol number) is 0.02 / 1 to 4/1, preferably 0.1 / 1.
˜3 / 1, more preferably 0.5 / 1 to 2/1.

キレート化剤の使用量が少なすぎると、キレート化剤と
炭酸ジルコニルアンモニウムとの反応で生成するある種
の有機ジルコニウム塩は、本発明の方法により加水分解
を行うと、炭酸ジルコニルアンモニウム単独の場合と同
様な挙動を示し、加水分解反応を継続することができず
キレート化剤の使用の効果がなく、一方4/1を越える
割合で使用しても、特別な効果が得られず経済的ではな
い。
When the amount of the chelating agent used is too small, certain organic zirconium salts produced by the reaction of the chelating agent and zirconyl ammonium carbonate are hydrolyzed by the method of the present invention, and the zirconyl ammonium carbonate alone is used. The same behavior is exhibited, the hydrolysis reaction cannot be continued, and the effect of using a chelating agent is ineffective. On the other hand, even if it is used in a ratio exceeding 4/1, no special effect is obtained and it is not economical. .

本発明における加水分解反応は60〜300℃の範囲の
温度で行うが、反応を促進するため加圧雰囲気下での反
応も望ましい。
The hydrolysis reaction in the present invention is carried out at a temperature in the range of 60 to 300 ° C., but a reaction in a pressurized atmosphere is also desirable in order to accelerate the reaction.

加水分解反応終了後の反応液は外観が透明性で、そのpH
がほぼ7であり本発明のジルコニアゾルとしての用途に
供されるが、該ゾル中に残存する微量の未反応やアンモ
ニウムイオン,炭酸イオン等の不純物を除去し高純度の
ジルコニアゾルを得るには反応後のゾルをさらに限外
過膜により過および洗滌することにより達成される。
ゾル中の上記不純物は水とともに系外に排出され、ゾル
に純水を追加しながら連続的洗滌を行うが、ゾルの安定
化がなされているため高濃度での洗滌が可能であり、効
率よく洗滌ができ、又、限外過膜を適切に選択するこ
とにより実質的にゾル粒子の損出なしにゾルの洗滌を行
うことができる。限外過膜によりゾルの濃度をZrO2
して35重量%までできるが、さらに高濃度にする場合
は、加熱濃縮することにより容易に行うことができZrO2
として45重量%までのゾルを製造することができる。
After the hydrolysis reaction, the reaction solution has a transparent appearance and its pH
Is about 7 and is used as the zirconia sol of the present invention. To obtain a high-purity zirconia sol by removing a trace amount of unreacted substances and impurities such as ammonium ion and carbonate ion remaining in the sol. This is achieved by further filtering and washing the sol after the reaction with an ultrafiltration membrane.
The above impurities in the sol are discharged out of the system together with water, and continuous washing is performed while adding pure water to the sol, but since the sol is stabilized, it is possible to wash at a high concentration and efficiently. The sol can be washed, and the sol can be washed substantially without loss of the sol particles by appropriately selecting the ultrafiltration membrane. Although the concentration of the sol by ultrafiltration filtration membrane can as ZrO 2 up to 35 wt%, to the even higher concentrations, ZrO 2 can be easily performed by heating concentrated
Can produce up to 45% by weight of sol.

(発明の効果) かくして得られるジルコニアゾルは長期間安定でありpH
が6〜14の範囲で使用してもゲル化が起らず中性ない
し塩基性タイプの無機バインダー,コーティング剤とし
て好適に使用され、又、酸化カルシウム,炭酸カルシウ
ム,酸化マグネシウム等の塩基性の粉末やこれらを含有
する粉末と混合することにより安定なスラリーを得るこ
とができ、鋳型の粘結剤、無機塗料等にも使用される。
(Effect of the invention) The zirconia sol thus obtained has a long-term stability and pH
It does not cause gelation even when used in the range of 6 to 14, and is suitable for use as a neutral or basic type inorganic binder and coating agent, and also for basic agents such as calcium oxide, calcium carbonate and magnesium oxide. A stable slurry can be obtained by mixing with a powder or a powder containing these, and it is also used as a binder for a mold, an inorganic paint, and the like.

〔実施例1〕 10のフラスコにZrO2として13重量%含有する市販
の炭酸ジルコニルアンモニウム水溶液13000gを入
れた。これに撹拌下グリコール酸1040gを徐々に添
加した。この際無臭性のガスが発生した。次いで、マン
トルヒーターにより該フラスコを加熱し加水分解反応を
行った。反応液温度が50〜60℃からアンモニア臭の
ガスが発生し始め、昇温するにつれ激しく発泡し、アン
モニアや炭酸ガスのごとき、ゾル中の不要イオン類から
生成するガスを系外に排出しながら反応が進行した。反
応液温度約100℃で約3時間反応することにより発泡
が鎮静し、フラスコ中に適宜純水を追加しながらさらに
12時間加熱を継続し、ZrO2として濃度35重量%で、
pHが7のジルコニアゾルが得られた。該ゾルは長期間安
定であった。
Example 1 A flask of 10 was charged with 13000 g of a commercially available aqueous zirconyl ammonium carbonate solution containing 13% by weight of ZrO 2 . To this, 1040 g of glycolic acid was gradually added with stirring. At this time, odorless gas was generated. Then, the flask was heated by a mantle heater to carry out a hydrolysis reaction. Ammonia odorous gas begins to be generated from the reaction solution temperature of 50 to 60 ° C., and foams violently as the temperature rises, while discharging gases generated from unnecessary ions in the sol such as ammonia and carbon dioxide gas to the outside of the system. The reaction proceeded. Foaming subsides by reacting for about 3 hours at a reaction liquid temperature of about 100 ° C., heating is continued for another 12 hours while appropriately adding pure water to the flask, and the concentration as ZrO 2 is 35% by weight.
A zirconia sol having a pH of 7 was obtained. The sol was stable for a long period of time.

〔実施例2〕 実施例1でグリコール酸に換え酒石酸840gを添加し
た以外、実施例1と同様な方法によりZrO2として濃度3
0重量%のジルコニアゾルを得た。ついで、該ゾルを全
過面積が約4,000cmの限外過膜がセットされ
た過装置に導き、ゾルに純水を追加しながら、膜を通
過した液を系外に排出しつつ連続的に過および洗滌
を行った。洗滌後、ZrO2として30重量%となるように
調整することにより、長期間安定なpHが6.9の高純度
ゾルが得られた。
Example 2 A ZrO 2 concentration of 3 was obtained by the same method as in Example 1 except that 840 g of tartaric acid was added instead of glycolic acid.
0% by weight of zirconia sol was obtained. Then, the sol was introduced into an ultrafiltration device with an ultrafiltration membrane having a total excess area of about 4,000 cm 2 , and while adding pure water to the sol, the liquid passing through the membrane was continuously discharged while being discharged from the system. And then washed. After washing, the ZrO 2 was adjusted to 30% by weight to obtain a high-purity sol having a stable pH of 6.9 for a long period of time.

〔実施例3〕 実施例1で調製したジルコニアゾル1重量部に200メ
ッシュの炭酸カルシウム2重量部を撹拌しながら添加し
てスラリーを調製した。このスラリーを撹拌下、室温で
保持し、該スラリーの経時的安定性を調べたところ、1
ケ月以上スラリーの増粘もなくきわめて安定であった。
[Example 3] To 1 part by weight of the zirconia sol prepared in Example 1, 2 parts by weight of 200-mesh calcium carbonate was added with stirring to prepare a slurry. The slurry was kept at room temperature under stirring to examine the stability of the slurry with time.
The slurry was extremely stable without thickening for more than a month.

〔比較実施例〕Comparative Example

ZrO2として18重量%の硝酸ジルコニウム水溶液30kg
と尿素3kgとを純水200に加えた。次いでこの水溶
液を加熱して透明性ジルコニアゾルを得た。このゾルを
冷却した後、限外過装置に導き、ZrO2として10重量
まで濃縮した。さらにこのゾルを真空下50℃以下に保
ちながら加熱濃縮して、25重量%濃度の透明性ジルコ
ニアゾルを得た。このジルコニアゾルのpHは1.5であ
り長期間安定であった。
30 kg of 18 wt% zirconium nitrate aqueous solution as ZrO 2
And 3 kg of urea were added to 200 pure water. Next, this aqueous solution was heated to obtain a transparent zirconia sol. After cooling this sol, it was introduced into an ultrafiltration device and concentrated to 10 weight as ZrO 2 . Further, the sol was heated and concentrated under vacuum at 50 ° C. or lower to obtain a transparent zirconia sol having a concentration of 25% by weight. The pH of this zirconia sol was 1.5 and was stable for a long period of time.

このゾル1重量部に200メッシュの炭酸カルシウム1
重量部を撹拌しながら添加してスラリーを調製した。こ
のスラリーは10分後に完全にゲル化し、スラリーとし
て使用不可能であった。
1 part by weight of this sol contains 1 part of 200 mesh calcium carbonate
A slurry was prepared by adding 1 part by weight with stirring. This slurry was completely gelated after 10 minutes and could not be used as a slurry.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本 輝之 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1 日本触媒化学工業株式会社触媒研究所 内 審査官 中田 とし子 (56)参考文献 特開 昭63−25205(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Teruyuki Honmoto, Inventor, Teruyuki 1 992, Nishioki, Nishihama, Aboshi-ku, Himeji-shi, Hyogo, Japan Toshiko Nakata, Examiner, Catalysis Laboratory, Nippon Catalysis Chemical Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-25205 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水媒体中で炭酸ジルコニルアンモニウムと
オキシフェノール類;アミノアルコール類;オキシ酸
類、ポリカルボン酸およびそれらのエステル類;オキシ
アルデヒド類;アミノ酸類;β−ジケトン類;並びにα
−、β−、γ−ケトン酸類およびそれらのエステル類か
ら選ばれる少なくとも1種のキレート化剤とを反応さ
せ、得られる反応生成物をゾル形成に必要な量の水媒体
の存在下に60〜300℃の範囲の温度で加熱加水分解
することを特徴とするジルコニアゾルの製造方法。
1. Zirconyl ammonium carbonate and oxyphenols in an aqueous medium; amino alcohols; oxy acids, polycarboxylic acids and their esters; oxy aldehydes; amino acids; β-diketones; and α
At least one chelating agent selected from-, β-, γ-ketone acids and their esters, and the resulting reaction product is added in an amount of 60 to 60% in the presence of an aqueous medium required for sol formation. A method for producing a zirconia sol, which comprises heating and hydrolyzing at a temperature in the range of 300 ° C.
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