JPH0722695B2 - Alkoxide hydrolysis sol and / or gel and method for preparing the same - Google Patents
Alkoxide hydrolysis sol and / or gel and method for preparing the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、セラミック塗膜やセラミック繊維等の製造
に用いることのできるアルコキシドの加水分解ゾルおよ
び/またはゲルならびにその調製方法に関するものであ
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrolyzed sol and / or gel of an alkoxide that can be used for producing a ceramic coating film, ceramic fiber and the like, and a method for preparing the same.
[従来の技術] アルコキシドを出発原料とするゾルゲル法により、セラ
ミックを塗膜や繊維等の成形体に作製する技術が従来よ
り知られている。このようなゾルゲル法において、セラ
ミックを塗膜に成形する場合には、アルコキシドの加水
分解ゾルおよび/またはゲルを対象物表面に塗布した
後、加熱して成形されている。また、セラミックを繊維
状に成形する場合には、アルコキシドの加水分解ゾルお
よび/またはゲルを有機高分子の場合と同様の方法で紡
糸した後、加熱することによって作製されている。[Prior Art] A technique of forming a ceramic into a coating film, a molded article such as a fiber by a sol-gel method using an alkoxide as a starting material has been known. In such a sol-gel method, when a ceramic is formed into a coating film, a hydrolysis sol and / or gel of an alkoxide is applied to the surface of an object and then heated. Further, when the ceramic is formed into a fibrous shape, it is produced by spinning a hydrolyzed sol and / or gel of an alkoxide in the same manner as in the case of using an organic polymer and then heating it.
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、たとえば窯業協会誌,92,242−247(198
4)に報告されているように、アルコキシドの加水分解
ゾルおよび/またはゲルは重合により経時的に粘度が増
加する。上述の塗布や紡糸を行なうには、加水分解ゾル
および/またはゲルが適当な粘度の範囲内にあることが
必要であり、加水分解ゾルおよび/またはゲルの粘度が
経時的に増加する場合には、所定の粘度の範囲内にある
間だけしか使用ることができず、可使時間が制限される
という問題を有していた。したがって、制限された時間
内に加水分解ゾルおよび/またはゲルを使用しなければ
ならず、製造プロセスの面から多くの制約を受けてい
た。また、粘度が経時的に増加する場合には、製造行程
の初期で成形されたものと、終期で成形されたものとで
は、成形時の粘度が異なるため、塗布の厚みが異なると
か、あるいは繊維の径が異なるなどという問題も生じ
た。[Problems to be Solved by the Invention] However, for example, Journal of Ceramic Industry, 92 , 242-247 (198
As reported in 4), the hydrolysis sol and / or gel of alkoxide increases its viscosity with time due to polymerization. In order to carry out the above-mentioned coating and spinning, it is necessary that the hydrolyzed sol and / or gel is in an appropriate viscosity range, and if the hydrolyzed sol and / or gel viscosity increases with time. However, it can be used only while the viscosity is within a predetermined range, and there is a problem that the pot life is limited. Therefore, the hydrolyzed sol and / or gel must be used within a limited time, which is a great limitation in terms of the manufacturing process. When the viscosity increases with time, the viscosity at the time of molding is different between the one molded at the beginning of the manufacturing process and the one molded at the end of the manufacturing process. There was also the problem of different diameters.
この発明は、上述の問題を解消するためになされたもの
であり、この発明の目的は、経時的な粘度増加を抑制
し、粘度が安定したアルコキシドの加水分解ゾルおよび
/またはゲルならびにその調製方法を提供することにあ
る。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to suppress the increase of viscosity with time and to stabilize the viscosity of an alkoxide hydrolysis sol and / or gel and a method for preparing the same. To provide.
[問題点を解決するための手段および作用] この出願の第1の発明によるアルコキシドの加水分解ゾ
ルおよび/またはゲルは、有機アンモニウム塩を粘度安
定化剤として含むことを特徴としている。この出願にお
いて、有機アンモニウム塩とは、一般式R4N+X-で示され
る第四アンモニウム塩をいう。ここで、Rはアルキルや
アリールなどのような炭化水素基を示し、X-はアニオン
を示している。一般式においては、R4と単に表記してい
るが、1つの窒素に結合する炭化水素基はそれぞれ異な
る炭化水素基であってもよい。好ましくは、Rはアルキ
ル基であり、X-はハライドイオンである。[Means and Action for Solving Problems] The alkoxide hydrolysis sol and / or gel according to the first invention of this application is characterized by containing an organic ammonium salt as a viscosity stabilizer. In this application, the organic ammonium salt refers to a quaternary ammonium salt represented by the general formula R 4 N + X − . Here, R represents a hydrocarbon group such as alkyl and aryl, and X − represents an anion. In the general formula, R 4 is simply represented, but the hydrocarbon groups bonded to one nitrogen may be different hydrocarbon groups. Preferably, R is an alkyl group and X - is a halide ion.
この出願の第2の発明は、アルコキシドの加水分解ゾル
および/またはゲルの調製方法であって、アルコキシド
を加水分解し、この加水分解物を所定の粘度となるまで
重合させ後、有機アンモニウム塩を添加することを特徴
としている。この発明において、有機アンモニウム塩は
上記の発明と同様である。A second invention of this application is a method for preparing a hydrolyzed sol and / or gel of an alkoxide, which comprises hydrolyzing an alkoxide, polymerizing the hydrolyzate to a predetermined viscosity, and then adding an organic ammonium salt. The feature is that it is added. In this invention, the organic ammonium salt is the same as in the above invention.
この出願の第3の発明は、アルコキシドの加水分解ゾル
および/またはゲルの調製方法であって、アルコキシド
に所定量の有機アンモニウム塩を添加し、その後に加水
分解することを特徴としている。この発明においても、
有機アンモニウム塩は上記2発明と同様である。A third invention of this application is a method for preparing a hydrolyzed sol and / or gel of an alkoxide, which is characterized in that a predetermined amount of an organic ammonium salt is added to the alkoxide and then the hydrolysis is carried out. Also in this invention,
The organic ammonium salt is the same as in the above 2 invention.
アルコキシドの加水分解ゾルおよび/またはゲルは、溶
液中でHOSiO2nOH(アルコキシドシランの場合)の
ような構造を形成しており、末端のOH基同士が、互いに
脱水縮合して重合が進行する。このような加水分解ゾル
および/またはゲルの溶液中に、有機アンモニウム塩を
添加すると、加水分解ゾルおよび/またはゲルの末端の
OH基がO-N+R4のようになり保護される。このため、重合
に寄与するOH基は減少し、それ以後の重合が抑制され
る。The alkoxide hydrolysis sol and / or gel forms a structure such as HOSiO 2 nOH (in the case of alkoxide silane) in the solution, and the OH groups at the terminals are dehydrated and condensed with each other to proceed with the polymerization. When an organic ammonium salt is added to a solution of such a hydrolysis sol and / or gel, the end of the hydrolysis sol and / or gel is
The OH group is protected like O - N + R 4 . Therefore, the OH groups that contribute to the polymerization are reduced, and the subsequent polymerization is suppressed.
この出願の第1の発明は、このような有機アンモニウム
塩を粘度安定化材として含むことにより、加水分解ゾル
および/またはゲル中の末端のOH基が有機アンモニウム
塩によって保護され重合が抑制されている。したがっ
て、経時的な粘度増加がほとんどなく、長時間の使用や
保存が可能となる。The first invention of this application includes such an organic ammonium salt as a viscosity stabilizer, whereby the terminal OH group in the hydrolysis sol and / or gel is protected by the organic ammonium salt and polymerization is suppressed. There is. Therefore, there is almost no increase in viscosity with time, and long-term use and storage are possible.
この出願の第2の発明は、アルコキシドの加水分解物が
所定の粘度まで高められた段階で、有機アンモニウム塩
を添加して、それ以後の重合を抑制することによって、
用途に応じた安定な粘度を示す加水分解ゾルおよび/ま
たはゲルを調製することにある。The second invention of this application is to add an organic ammonium salt at the stage when the hydrolyzate of the alkoxide is increased to a predetermined viscosity to suppress the subsequent polymerization,
It is to prepare a hydrolyzed sol and / or gel showing a stable viscosity depending on the application.
また、この出願の第3の発明は、予めアルコキシドに所
定量に有機アンモニウム塩を添加しておき、その後に加
水分解して生成した加水分解ゾルおよび/またはゲル
に、この有機アンモニウム塩を作用させて、その重合を
抑制するものである。予め添加する有機アンモニウム塩
の添加量を調製することにより、所望の粘度で安定化し
た加水分解ゾルおよび/またはゲルを得ることができ
る。すなわち、有機アンモニウム塩の添加量を多くすれ
ば、相対的に低粘度のものが得られ、有機アンモニウム
塩の添加量を少なくすれば、相対的に高い粘度のものが
得られる。The third invention of this application is that an organic ammonium salt is added to an alkoxide in a predetermined amount in advance, and the organic ammonium salt is allowed to act on a hydrolyzed sol and / or gel produced by hydrolysis. And suppresses the polymerization. By adjusting the amount of the organic ammonium salt added in advance, a hydrolyzed sol and / or gel stabilized at a desired viscosity can be obtained. That is, if the addition amount of the organic ammonium salt is increased, a relatively low viscosity is obtained, and if the addition amount of the organic ammonium salt is reduced, a relatively high viscosity is obtained.
[実施例] 以下、この出願の発明を具体的な実施例で説明する。[Examples] Hereinafter, the invention of this application will be described with reference to specific examples.
実施例1 テトラt−ブトキシシラン[(t−C4H9O)4Si]5gに、
水[H2O]0.31g、硝酸[HNO3]9.83mgおよびイソプロパ
ノール[i−C3H7OH]95ccを添加し、加水分解した。こ
の加水分解ゾルを80℃、1時間攪拌した後、テトラブチ
ルアンモニウムブロマイド[(C4H9)4N+Br-]1.8gを添
加した。添加後、所定の時間ごとに、オストワルト粘度
計を用いて粘度を測定した(測定温度25℃±0.1℃)。
測定は、2〜10g/dlの範囲内で濃度を変化させて測定
し、極限粘度を算出した。各時間における極限粘度を第
1表に示す。この加水分解ゾルは、60日後でもゲル化し
なかった。Example 1 tetra t- butoxysilane [(t-C 4 H 9 O) 4 Si] 5g,
0.31 g of water [H 2 O], 9.83 mg of nitric acid [HNO 3 ] and 95 cc of isopropanol [i-C 3 H 7 OH] were added and hydrolyzed. After stirring this hydrolyzed sol for 1 hour at 80 ° C., 1.8 g of tetrabutylammonium bromide [(C 4 H 9 ) 4 N + Br − ] was added. After the addition, the viscosity was measured every predetermined time using an Ostwald viscometer (measurement temperature 25 ° C. ± 0.1 ° C.).
The measurement was performed by changing the concentration within the range of 2 to 10 g / dl to calculate the intrinsic viscosity. The intrinsic viscosity at each time is shown in Table 1. The hydrolyzed sol did not gel even after 60 days.
この加水分解ゾルを、石英ガラスにスピンコーティング
したところ、長時間の経過後も粘度は0.04以上にならな
かった。When this hydrolyzed sol was spin-coated on quartz glass, the viscosity did not exceed 0.04 even after a long time had passed.
実施例2 テトラt−ブトキシシラン5gに、テトラブチルアンモニ
ウムブロマイド1.5gを予め添加し、次に水0.31gおよび
イソプロパノール95ccを添加し、加水分解した。得られ
た加水分解ゾルについて、実施例1と同様にして極限粘
度を測定した。測定結果を第1表に併せて示す。Example 2 To 5 g of tetra-t-butoxysilane, 1.5 g of tetrabutylammonium bromide was added in advance, and then 0.31 g of water and 95 cc of isopropanol were added and hydrolyzed. The intrinsic viscosity of the obtained hydrolyzed sol was measured in the same manner as in Example 1. The measurement results are also shown in Table 1.
比較例 テトラt−ブトキシシラン5gに、水0.31g、硝酸9.83mg
およびイソプロパノール95ccを添加し加水分解した。こ
の加水分解ゾルについて実施例1と同様にして極限粘度
を測定した。なお、この加水分解ゾルは70日後にゲル化
した。Comparative Example Tetra t-butoxysilane 5g, water 0.31g, nitric acid 9.83mg
And 95 cc of isopropanol were added for hydrolysis. The intrinsic viscosity of this hydrolyzed sol was measured in the same manner as in Example 1. The hydrolyzed sol gelled after 70 days.
第1表の結果から明らかなように、実施例1および実施
例2で得られた加水分解ゾルは、経時的な粘度増加をほ
とんど示さず、粘度の安定化した加水分解ゾルであっ
た。これに対し、有機アンモニウム塩としてのテトラブ
チルアンモニウムブロマイドを含まない比較例の加水分
解ゾルは、時間の経過とともに粘度が増加し、70日後に
は完全にゲル化してスピンコーティング等の用途に使用
できない状態となった。 As is clear from the results shown in Table 1, the hydrolyzed sols obtained in Examples 1 and 2 showed almost no increase in viscosity with time, and were hydrolyzed sols having a stabilized viscosity. On the other hand, the hydrolyzed sol of Comparative Example not containing tetrabutylammonium bromide as the organic ammonium salt increases in viscosity with the passage of time and completely gels after 70 days and cannot be used for applications such as spin coating. It became a state.
以上、加水分解ゾルの実施例について説明したが、この
発明はゲルについても適用され得る。また、ゾルとゲル
の混合状態についても適用され得る。Although the embodiment of the hydrolyzed sol has been described above, the present invention can be applied to a gel. It can also be applied to a mixed state of sol and gel.
なお、この出願の一連の発明において、加水分解ゾルお
よび/またはゲルに含まれる有機アンモニウム塩は、塗
膜等の成形体に成形した後の加熱によって、蒸発または
分解する。したがって、加熱後は重合がさらに進行し、
セラミックス化することができる。In addition, in the series of inventions of this application, the organic ammonium salt contained in the hydrolyzed sol and / or gel is evaporated or decomposed by heating after molding into a molded article such as a coating film. Therefore, the polymerization proceeds further after heating,
It can be made into ceramics.
この出願の一連の発明が適用されるアルコキシドとして
は、実施例で示したテトラt−ブトキシシランに限定さ
れることがなく、ゾルゲル法により加水分解ゾルおよび
/またはゲルを生成するアルコキシドはすべて含まれ
る。The alkoxide to which the series of inventions of this application is applied is not limited to tetra-t-butoxysilane shown in the examples, and includes all alkoxides that form a hydrolyzed sol and / or gel by the sol-gel method. .
[発明の効果] 以上説明したように、この出願の発明によるアルコキシ
ドの加水分解ゾルおよび/またはゲルは、経時的な粘度
増加がほとんどないため、従来のように制限された可使
時間で使用する必要はない。さらに、粘度が安定してい
るため、作製した塗膜の厚みや、繊維の径が均一である
という利点も有している。[Effects of the Invention] As described above, the alkoxide hydrolysis sol and / or gel according to the invention of this application is used with a limited pot life as in the prior art, because the viscosity hardly increases with time. No need. Furthermore, since the viscosity is stable, it has an advantage that the thickness of the coating film produced and the diameter of the fibers are uniform.
また、この出願の発明の調製方法によれば、加水分解ゾ
ルおよび/またはゲルを所望の粘度に調製することがで
きるので、塗膜や繊維等の作製に最適な粘度を有した加
水分解ゾルおよび/またはゲルとすることができる。Further, according to the preparation method of the invention of this application, the hydrolyzed sol and / or gel can be prepared to have a desired viscosity. It can be / or a gel.
Claims (6)
含むことを特徴とする、アルコキシドの加水分解ゾルお
よび/またはゲル。1. A hydrolyzed sol and / or gel of an alkoxide, which comprises an organic ammonium salt as a viscosity stabilizer.
アンモニウムハライドであることを特徴とする、特許請
求の範囲第1項記載のアルコキシドの加水分解ゾルおよ
び/またはゲル。2. The alkoxide hydrolysis sol and / or gel according to claim 1, wherein the organic ammonium salt is a tetraalkylammonium halide.
物を所定の粘度となるまで重合させた後、有機アンモニ
ウム塩を添加することを特徴とする、アルコキシドの加
水分解ゾルおよび/またはゲルの調製方法。3. Preparation of hydrolyzed sol and / or gel of alkoxide, which comprises hydrolyzing an alkoxide, polymerizing the hydrolyzate to a predetermined viscosity, and then adding an organic ammonium salt. Method.
アンモニウムハライドであることを特徴とする、特許請
求の範囲第3項記載のアルコキシドの加水分解ゾルおよ
び/またはゲルの調製方法。4. The method for preparing a hydrolyzed sol and / or gel of an alkoxide according to claim 3, wherein the organic ammonium salt is a tetraalkylammonium halide.
塩を添加し、その後に加水分解することを特徴とする、
アルコキシドの加水分解ゾルおよび/またはゲルの調製
方法。5. A method of adding a predetermined amount of an organic ammonium salt to an alkoxide, followed by hydrolysis.
Method for preparing hydrolysis sol and / or gel of alkoxide.
モニウムハライドであることを特徴とする、特許請求の
範囲第5項記載のアルコキシドの加水分解ゾルおよび/
またはゲルの調製方法。6. An alkoxide hydrolyzed sol according to claim 5, wherein the organic ammonium salt is a tetraalkylammonium halide, and / or
Or a method of preparing the gel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5581187A JPH0722695B2 (en) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Alkoxide hydrolysis sol and / or gel and method for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5581187A JPH0722695B2 (en) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Alkoxide hydrolysis sol and / or gel and method for preparing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63221836A JPS63221836A (en) | 1988-09-14 |
JPH0722695B2 true JPH0722695B2 (en) | 1995-03-15 |
Family
ID=13009312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5581187A Expired - Lifetime JPH0722695B2 (en) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Alkoxide hydrolysis sol and / or gel and method for preparing the same |
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JP (1) | JPH0722695B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
KR102205327B1 (en) * | 2013-06-10 | 2021-01-19 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | Silica sol and method for producing silica sol |
JP6376077B2 (en) * | 2015-08-19 | 2018-08-22 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Silica powder |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP5581187A patent/JPH0722695B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPS63221836A (en) | 1988-09-14 |
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