JPH07242419A - Satisfactorily soluble germanium oxide powder - Google Patents

Satisfactorily soluble germanium oxide powder

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JPH07242419A
JPH07242419A JP3554994A JP3554994A JPH07242419A JP H07242419 A JPH07242419 A JP H07242419A JP 3554994 A JP3554994 A JP 3554994A JP 3554994 A JP3554994 A JP 3554994A JP H07242419 A JPH07242419 A JP H07242419A
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ethylene glycol
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勝実 小木
Keiji Nishinaka
啓二 西中
Kazuo Wakabayashi
和夫 若林
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Abstract

PURPOSE:To improve the solubility of water-soluble hexagonal GeO2 powder to ethylene glycol. CONSTITUTION:This GeO2 powder has >=5,000ppm surface OH groups measured by the Karl Fischer method and >=5X10<15>groups/cm<2> density of the surface OH groups to the specific surface area measured by the BET method. This GeO2 powder is obtd. by hydrolyzing GeCl4 kept at a low temp. of <0 deg.C. When this GeO2 powder is dissolved as a polyethylene terephthalate polymn. catalyst in ethylene glycol, dissolution is finished in a time corresponding to half or less of the time required to dissolve the conventional product.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエチレンテレフタ
レートの製造において重合触媒として使用される水溶性
の酸化ゲルマニウム(GeO2)粉に関し、特にエチレン
グリコールへの溶解速度が改善されたGeO2 粉に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water-soluble germanium oxide (GeO 2 ) powder used as a polymerization catalyst in the production of polyethylene terephthalate, and more particularly to a GeO 2 powder having an improved dissolution rate in ethylene glycol.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート(PET)
は合成繊維、フィルム、容器材料などとして広く使用さ
れている。ポリエチレンテレフタレートの工業的な製造
方法には、テレフタル酸ジメチルを原料とするエステル
交換法と、テレフタル酸を原料とする直接エステル化法
がある。いずれの場合も、まず、この原料1モルに対し
て2モルのエチレングリコールを作用させて、エステル
交換反応または直接エステル化反応によりビス(β−ヒ
ドロキシエチル)テレフタレート(即ち、テレフタル酸
のビスエチレングリコールモノエステル)モノマーを生
成させ、このモノマーを減圧下に溶融重縮合させる2段
階の反応工程により行われる。これらの反応はいずれ
も、通常は溶媒を使用せずに行う。
2. Description of the Related Art Polyethylene terephthalate (PET)
Is widely used as synthetic fiber, film, container material, etc. Industrial production methods of polyethylene terephthalate include a transesterification method using dimethyl terephthalate as a raw material and a direct esterification method using terephthalic acid as a raw material. In any case, first, 2 mol of ethylene glycol is allowed to act on 1 mol of this raw material, and bis (β-hydroxyethyl) terephthalate (that is, bisethylene glycol of terephthalic acid) is subjected to a transesterification reaction or a direct esterification reaction. Monoester) monomer is produced and this monomer is melt-polycondensed under reduced pressure in a two-step reaction process. All of these reactions are usually performed without the use of a solvent.

【0003】このうち、テレフタル酸とエチレングリコ
ールとのエステル化反応はテレフタル酸の自己触媒作用
により触媒を使用せずに反応が進行するが、テレフタル
酸ジメチルとエチレングリコールとのエステル交換反応
およびビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレートモ
ノマーの溶融重縮合反応は触媒の添加を必要とする。P
ETの重合触媒として使用されるGeO2 粉は、このエ
ステル交換反応および溶融重縮合反応のいずれに対して
も触媒作用を示す。
Of these, the esterification reaction between terephthalic acid and ethylene glycol proceeds without the use of a catalyst due to the autocatalytic action of terephthalic acid, but the transesterification reaction between dimethyl terephthalate and ethylene glycol and bis ( The melt polycondensation reaction of β-hydroxyethyl) terephthalate monomer requires the addition of a catalyst. P
The GeO 2 powder used as a polymerization catalyst for ET exhibits a catalytic action for both the transesterification reaction and the melt polycondensation reaction.

【0004】GeO2 粉をPET重合触媒として使用す
る場合、この粉末は液体反応成分であるエチレングリコ
ールに予め溶解させて反応に供される。そのため、触媒
がエチレングリコールに短時間で溶解するように、平均
一次粒子径が約1μmまたはそれ以下の微細なGeO2
粉末を触媒として使用する。
When GeO 2 powder is used as a PET polymerization catalyst, the powder is dissolved in ethylene glycol which is a liquid reaction component in advance and used for the reaction. Therefore, in order to dissolve the catalyst in ethylene glycol in a short time, fine GeO 2 particles having an average primary particle size of about 1 μm or less.
The powder is used as a catalyst.

【0005】GeO2 には、六方晶系のα−石英型構造
を持つ水溶性の結晶と、正方晶系のルチル型構造を持つ
不溶性の結晶とがある。水溶性結晶は、25℃で100 gの
水に0.453 g溶解するのに対し、不溶性結晶の同じ条件
での水溶解度は0.23 mg であり、1/1000以下である。P
ETの重合触媒として使用されるのは、GeO2 の水溶
性結晶の粉末である。以下では、この水溶性結晶の粉末
のことを単にGeO2粉という。
GeO 2 includes water-soluble crystals having a hexagonal α-quartz type structure and insoluble crystals having a tetragonal rutile type structure. The water-soluble crystals dissolve 0.453 g in 100 g of water at 25 ° C, whereas the water solubility of the insoluble crystals under the same conditions is 0.23 mg, which is 1/1000 or less. P
What is used as a polymerization catalyst for ET is a powder of water-soluble crystals of GeO 2 . In the following, this water-soluble crystal powder is simply referred to as GeO 2 powder.

【0006】PET重合触媒として用いる微細なGeO
2 粉(即ち、水溶性GeO2 粉)は、GeCl4(四塩化
ゲルマニウム) を水と反応させて加水分解することによ
り製造される。この加水分解反応は発熱反応であるた
め、反応を氷での冷却下に0〜10℃程度の温度で行うの
が普通である。具体的には、氷水中に攪拌しながら液体
のGeCl4 を数分間かけて滴下する。滴下開始時の温
度は0℃で、終了時も10℃を超えることがないような量
の氷を使用する。滴下終了後、さらに30〜60分程度の攪
拌を続けて、結晶の熟成を行う。それにより、加水分解
が完結し、析出したGeO2 結晶の粒径がより均一にな
る。その後、沈殿を十分に洗浄した後、濾別し、減圧乾
燥すると、GeO2 粉の製品が得られる。
Fine GeO used as a PET polymerization catalyst
Two powders (that is, water-soluble GeO 2 powders) are produced by reacting GeCl 4 (germanium tetrachloride) with water to hydrolyze it. Since this hydrolysis reaction is an exothermic reaction, it is usual to carry out the reaction at a temperature of about 0 to 10 ° C. while cooling with ice. Specifically, liquid GeCl 4 is added dropwise to the ice water over several minutes while stirring. The temperature at the start of dropping is 0 ° C., and the amount of ice is set so as not to exceed 10 ° C. at the end. After completion of the dropping, stirring is continued for about 30 to 60 minutes to ripen the crystals. As a result, the hydrolysis is completed, and the grain size of the precipitated GeO 2 crystal becomes more uniform. Then, the precipitate is thoroughly washed, filtered, and dried under reduced pressure to obtain a GeO 2 powder product.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうして製造
される従来のGeO2 粉は、エチレングリコールへの溶
解性 (溶解速度) が十分ではなく、触媒として必要な量
のGeO2 粉 (例、エチレングリコール50 mL に対して
GeO2 粉 0.1g) を溶解させるのに、通常は1時間以
上の溶解時間を要していた。この触媒溶解に長時間を要
することがPET製造の生産性を著しく阻害しているた
め、エチレングリコールに短時間で溶解可能な溶解性に
優れたGeO2 粉が望まれていた。
However, the conventional GeO 2 powder thus produced does not have sufficient solubility (dissolution rate) in ethylene glycol, and the amount of GeO 2 powder (eg ethylene Dissolution of GeO 2 powder 0.1 g) in 50 mL of glycol usually required a dissolution time of 1 hour or more. Since it takes a long time to dissolve the catalyst significantly impairs the productivity of PET production, a GeO 2 powder having excellent solubility that can be dissolved in ethylene glycol in a short time has been desired.

【0008】従って、本発明の目的は、エチレングリコ
ールに対する溶解速度が大きい、PET重合触媒として
最適の良溶解性GeO2 粉を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a highly soluble GeO 2 powder which has a high dissolution rate in ethylene glycol and which is optimal as a PET polymerization catalyst.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
の達成を目指してGeO2 粉末の表面特性とエチレング
リコールへの溶解性との関係について研究を重ねた。そ
の結果、GeO2 粉の表面に存在している水酸基(OH
基) がエチレングリコールへの溶解に寄与しており、こ
の表面OH基の量と単位表面積当たりのその密度がそれ
ぞれ一定値以上の値をとると溶解速度が著しく高まるこ
とを見出した。このような、OH基の量と密度が高いG
eO2 粉はGeCl4 の加水分解を0℃より低温で行う
ことにより得ることができることも判明した。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have conducted repeated studies on the relationship between the surface characteristics of GeO 2 powder and the solubility in ethylene glycol in order to achieve the above object. As a result, the hydroxyl groups (OH) existing on the surface of the GeO 2 powder are
It was found that the group) contributes to the dissolution in ethylene glycol, and the dissolution rate is remarkably increased when the amount of the surface OH groups and the density thereof per unit surface area are above a certain value. Such high G and high density of OH groups
It was also found that the eO 2 powder can be obtained by hydrolyzing GeCl 4 at a temperature lower than 0 ° C.

【0010】ここに、本発明は、カールフィッシャー法
で測定した表面OH基量が5000 ppm以上、かつBET法
で測定した比表面積に対する表面OH基密度が5×1015
個/cm2以上であることを特徴とする、エチレングリコー
ルへの溶解性に優れた水溶性GeO2 粉を要旨とする。
According to the present invention, the surface OH group amount measured by the Karl Fischer method is 5000 ppm or more, and the surface OH group density relative to the specific surface area measured by the BET method is 5 × 10 15.
The gist is a water-soluble GeO 2 powder excellent in solubility in ethylene glycol, characterized in that the number of particles / cm 2 or more.

【0011】カールフィッシャー法は、一般に水の定量
方法として知られているが、本発明のGeO2 粉のよう
に無水酸化物に適用した場合には、表面OH基の量が測
定される。従って、本発明では、GeO2 粉の試料をカ
ールフィッシャー法で滴定した測定値から求めたOH基
量を表面OH基の量とする。この測定は、市販のカール
フィッシャー試薬を用いた滴定により実施でき、GeO
2 粉が無色であることから、終点の決定は視覚法 (赤褐
色への変化) または電流法のいずれも可能である。電流
法を利用したカールフィッシャー法自動滴定装置が市販
されているので、この装置を利用して簡便に測定を行う
こともできる。
The Karl Fischer method is generally known as a method for quantifying water, but when it is applied to an anhydrous oxide such as the GeO 2 powder of the present invention, the amount of surface OH groups is measured. Therefore, in the present invention, the amount of OH groups obtained from the measurement value obtained by titrating a sample of GeO 2 powder by the Karl Fischer method is used as the amount of surface OH groups. This measurement can be carried out by titration using a commercially available Karl Fischer reagent, and GeO
Since the two powders are colorless, the end point can be determined by either the visual method (change to reddish brown) or the electric current method. Since the Karl Fischer method automatic titrator utilizing the electric current method is commercially available, it is possible to easily perform the measurement using this apparatus.

【0012】本発明のGeO2 粉は、こうして求めた表
面OH基量が5000 ppm (=0.5 重量%) 以上ある。さら
に、BET法でGeO2 粉の比表面積(cm2/g) を求め、
単位表面積当たりの表面OH基密度を算出した時に、こ
の表面OH基密度が5×1015個/cm2以上であるという特
徴も有する。それにより、従来のGeO2 粉に比べて、
エチレングリコールへの溶解速度が倍以上 (溶解時間が
半分以下) になるという、エチレングリコールへの優れ
た溶解性を示す。このエチレングリコールへの溶解性の
改善は、表面OH基の総量とその密度のいずれもが上記
のように高くないと得られず、表面OH基の量と密度の
一方のみが上記条件を満足する場合には、エチレングリ
コールへの溶解性は改善されない。
The GeO 2 powder of the present invention has a surface OH group content thus determined of not less than 5000 ppm (= 0.5% by weight). Furthermore, the specific surface area (cm 2 / g) of the GeO 2 powder was calculated by the BET method,
When the surface OH group density per unit surface area is calculated, the surface OH group density is 5 × 10 15 / cm 2 or more. Therefore, compared to conventional GeO 2 powder,
It shows excellent solubility in ethylene glycol, which means that the dissolution rate in ethylene glycol is more than doubled (dissolution time is less than half). This improvement in solubility in ethylene glycol cannot be obtained unless both the total amount of surface OH groups and the density thereof are high as described above, and only one of the amount and density of surface OH groups satisfies the above condition. In some cases, the solubility in ethylene glycol is not improved.

【0013】エチレングリコールへの溶解速度は、表面
OH基量とその密度が高いほど大きくなる傾向があるの
で、本発明のGeO2 粉は、好ましくは表面OH基量が
8000ppm以上、特に10000 ppm 以上、表面OH基密度は
好ましくは8×1015個/cm2以上である。BET法による
比表面積の測定は、N2 ガスなどを使用した市販のBE
T法測定装置を利用して実施できる。
Since the rate of dissolution in ethylene glycol tends to increase as the amount of surface OH groups and the density thereof increase, the GeO 2 powder of the present invention preferably has a surface OH group content.
8,000 ppm or more, particularly 10,000 ppm or more, and the surface OH group density is preferably 8 × 10 15 pieces / cm 2 or more. The specific surface area is measured by the BET method using commercially available BE using N 2 gas or the like.
It can be carried out using a T method measuring device.

【0014】一般に粉末が微細になるほど比表面積が増
すため、表面OH基の量も増大する傾向がある。そのた
め、従来のGeO2 粉でも、例えば平均一次粒径が0.3
μm以下の非常に微細な粉末では、表面OH基量が5000
ppmを超えることがあった。しかし、このように微細で
比表面積の大きい粉末では、逆に単位表面積当たりの表
面OH基密度は低くなり、5×1015個/cm2に達すること
はなかった。一方、平均一次粒径が1μmを超える従来
の比較的粗大なGeO2 粉では、比表面積が相対的に小
さいため、表面OH基密度が5×1015個/cm2を超えるこ
とはあったが、表面OH基の量が5000 ppmに達すること
はなかった。そのため、従来のGeO2粉では、粒径の
大小に関わらずエチレングリコールの溶解に時間がかか
った。
Generally, the finer the powder, the larger the specific surface area, and therefore the amount of OH groups on the surface tends to increase. Therefore, even with the conventional GeO 2 powder, for example, the average primary particle size is 0.3
With very fine powder of less than μm, the surface OH group content is 5000
Sometimes exceeded ppm. However, with such a fine powder having a large specific surface area, on the contrary, the surface OH group density per unit surface area was low and did not reach 5 × 10 15 / cm 2 . On the other hand, in the conventional relatively coarse GeO 2 powder having an average primary particle size of more than 1 μm, the surface OH group density may exceed 5 × 10 15 particles / cm 2 because the specific surface area is relatively small. However, the amount of surface OH groups never reached 5000 ppm. Therefore, with the conventional GeO 2 powder, it took time to dissolve ethylene glycol regardless of the particle size.

【0015】本発明によれば、後述するように、従来よ
り低温でGeCl4 の加水分解を行うことにより、表面
OH基量が5000 ppm以上あり、かつ単位表面積に対する
表面OH基密度も5×1015個/cm2以上という、多量かつ
高密度の表面OH基を有するGeO2 粉が得られ、エチ
レングリコールへの溶解性が改善されるのである。この
ように低温で加水分解を行うことにより表面OH基の量
と密度がいずれも高まる理由は十分には解明されていな
いが、反応温度が低いほど、加水分解後の熱による脱水
が抑えられ、GeO2 結晶中に構造水あるいはGe(O
H)4相としてOH基が多く残るためではないかと推測さ
れる。また、表面OH基の量と密度が高いとエチレング
リコールへの溶解性が良好となるのは、水溶性GeO2
結晶の溶解が表面OH基へのエチレングリコールの溶媒
和を経て起こり、表面OH基が多量かつ高密度で存在し
ているとより多量のエチレングリコールが溶媒和し、溶
解速度が速くなるものとと考えられる。
According to the present invention, as described later, by hydrolyzing GeCl 4 at a lower temperature than before, the surface OH group amount is 5000 ppm or more and the surface OH group density per unit surface area is 5 × 10 5. GeO 2 powder having a large amount and high density of surface OH groups of 15 / cm 2 or more is obtained, and the solubility in ethylene glycol is improved. The reason why the amount and density of the surface OH groups are both increased by carrying out hydrolysis at a low temperature in this way has not been fully clarified, but the lower the reaction temperature, the more the dehydration due to heat after hydrolysis is suppressed, structure water or Ge (O to GeO 2 in the crystal
It is speculated that this is because a large amount of OH groups remain as the H) 4 phase. Further, when the amount and density of surface OH groups are high, the solubility in ethylene glycol is good because water-soluble GeO 2
Dissolution of crystals occurs through the solvation of ethylene glycol to the surface OH groups, and if the surface OH groups are present in a large amount and at a high density, a larger amount of ethylene glycol will be solvated and the dissolution rate will be faster. Conceivable.

【0016】本発明のGeO2 粉の平均一次粒子径は、
上記の表面OH基の量および密度の条件を満たす限り特
に制限されないが、普通にはBET法で求めた比表面積
から算出した平均一次粒子径で 0.1〜5.0 μmの範囲
内、好ましくは 0.5〜2.0 μmの範囲内である。
The average primary particle size of the GeO 2 powder of the present invention is
It is not particularly limited as long as the above-mentioned amount and density of surface OH groups are satisfied, but it is usually within the range of 0.1 to 5.0 μm in average primary particle diameter calculated from the specific surface area obtained by the BET method, preferably 0.5 to 2.0. It is in the range of μm.

【0017】本発明のGeO2 粉は、GeCl4 の加水
分解を0℃より低温で行うことを除けば、上述した従来
のGeO2 粉の製造方法と同様にGeCl4 を加水分解
することにより製造することができる。
The GeO 2 powder of the present invention is produced by hydrolyzing GeCl 4 in the same manner as the conventional method for producing GeO 2 powder described above except that the hydrolysis of GeCl 4 is performed at a temperature lower than 0 ° C. can do.

【0018】加水分解反応を0℃より低温で行うため、
使用するGeCl4(融点−51.8℃の液体) は、冷媒
(例、アルコール、フロン、塩化メチル、アンモニア、
液体窒素など) による間接冷却、あるいはドライアイス
による直接冷却により、0℃より低温に冷却しておく。
GeCl4 の冷却温度は、滴下により反応混合物を凝固
させない限りできるだけ低温とするのがよく、望ましく
は−10℃以下、さらに望ましくは−20℃以下とする。
Since the hydrolysis reaction is carried out at a temperature lower than 0 ° C.,
GeCl 4 (liquid with a melting point of -51.8 ° C) used is a refrigerant
(E.g. alcohol, freon, methyl chloride, ammonia,
Cool to below 0 ° C by indirect cooling with liquid nitrogen, etc. or direct cooling with dry ice.
The cooling temperature of GeCl 4 is preferably as low as possible unless the reaction mixture is solidified by dropping, and is preferably -10 ° C or lower, more preferably -20 ° C or lower.

【0019】一方、GeCl4 を滴下する水の方も、必
要であれば適当な凝固点降下剤 (例、エタノールなどの
アルコール、塩化ナトリウム) を加えて0℃より低温で
も凝固しないようにしておき、氷の添加や冷媒による外
部冷却により0℃またはそれ以下の温度に冷却してお
く。この冷却された水中に、攪拌下、上記の冷却された
GeCl4 を滴下する。この滴下中およびその後の熟成
中も、外部冷却または氷により反応混合物の温度を0℃
より低温に保持する。GeCl4 の滴下速度は、反応混
合物の温度が0℃以上に昇温しないような速度とする。
この時の反応温度が低いほど、生成するGeO2 粉の表
面OH基量が多くなる傾向がある。
On the other hand, the water to which GeCl 4 is dripped is also added with an appropriate freezing point depressant (eg alcohol such as ethanol, sodium chloride) so that it does not solidify even at a temperature lower than 0 ° C. Cool to a temperature of 0 ° C. or lower by adding ice or external cooling with a refrigerant. The cooled GeCl 4 is added dropwise to the cooled water with stirring. During the dropping and during the subsequent aging, the temperature of the reaction mixture was kept at 0 ° C. by external cooling or ice.
Keep it cooler. The dropping rate of GeCl 4 is set so that the temperature of the reaction mixture does not rise above 0 ° C.
The lower the reaction temperature at this time, the larger the amount of surface OH groups in the generated GeO 2 powder tends to be.

【0020】この反応温度を除けば、他の反応条件は従
来と同様でよい。例えば、水/GeCl4 の重量比は通
常は1〜10の範囲内であり、滴下時間には制限はない
が、反応効率を考えると1〜30分程度であり、攪拌速度
は 100〜1000 rpm程度、反応後の熟成時間は2時間程度
までである。
Except for this reaction temperature, other reaction conditions may be the same as conventional ones. For example, the weight ratio of water / GeCl 4 is usually in the range of 1 to 10 and the dropping time is not limited, but considering the reaction efficiency, it is about 1 to 30 minutes and the stirring speed is 100 to 1000 rpm. The aging time after the reaction is up to about 2 hours.

【0021】その後、沈殿を十分に洗浄し、濾過した
後、加熱乾燥して完全に脱水すると、本発明のGeO2
粉が得られる。なお、溶解による損失を防止するため、
洗浄もできるだけ低温 (例、5℃またはそれ以下) で行
うことが好ましい。乾燥条件は、例えば、80 mmHg 、11
0 ℃での減圧乾燥により行う。
[0021] Thereafter, precipitate was washed thoroughly, after filtration, when completely dehydrated and dried by heating, GeO 2 of the present invention
A powder is obtained. In order to prevent loss due to melting,
It is also preferable to perform washing at the lowest possible temperature (eg, 5 ° C or lower). Drying conditions are, for example, 80 mmHg, 11
It is carried out by vacuum drying at 0 ° C.

【0022】[0022]

【実施例】以下に実施例を示すが、これらは本発明を限
定するものではない。
EXAMPLES Examples will be shown below, but these do not limit the present invention.

【0023】(実施例1) 0℃の水1L を300 rpm で攪
拌しながら、この水中にドライアイスによる冷却により
約−40℃に冷却したGeCl4 300 gを5分間かけて滴
下し、GeCl4の加水分解を行った。この滴下終了時
に反応混合物の温度は−15℃であった。その後、ドライ
アイスによる冷却で反応混合物を−10℃以下に保持しな
がら攪拌を30分間続けて、析出したGeO2 粉の熟成を
行い、GeO2 懸濁液を得た。次いで、GeO2 をブフ
ナー漏斗により濾過し、濾液の導電率が1000Ω・cm、p
Hが4になるまで5℃以下の水で水洗し、再び濾過し
て、生成物を回収した。その後、80 mm Hg、110 ℃で10
時間減圧乾燥して、乾燥GeO2 粉を得た。
Example 1 While stirring 1 L of water at 0 ° C. at 300 rpm, 300 g of GeCl 4 cooled to about −40 ° C. by cooling with dry ice was dropped into this water over 5 minutes, and GeCl 4 was added. Was hydrolyzed. At the end of this addition, the temperature of the reaction mixture was -15 ° C. Then, stirring was continued for 30 minutes while maintaining the reaction mixture at −10 ° C. or lower by cooling with dry ice to ripen the precipitated GeO 2 powder to obtain a GeO 2 suspension. Then, GeO 2 was filtered through a Buchner funnel, and the conductivity of the filtrate was 1000 Ω · cm, p
The product was recovered by washing with water at 5 ° C or lower until H became 4, and then filtering again. Then 10 mm at 80 mm Hg and 110 ° C.
After drying under reduced pressure for an hour, dried GeO 2 powder was obtained.

【0024】得られたGeO2 粉は、X線回折法で調べ
た結果、六方晶系α−石英型の結晶構造を有し、BET
法で求めた比表面積が3.0 m2/g、平均一次粒子径は0.5
μmであり、カールフィッシャー自動滴定装置で測定し
た表面OH基量は11,000 ppm、従って表面OH基密度は
13×1015個/cm2であった。このGeO2 粉1gをエチレ
ングリコール200 mLに加え、攪拌せずに液を加熱沸騰さ
せて、沸騰開始からGeO2 粉の溶解に要するまでの時
間 (以下、これをエチレングリコール溶解時間という)
を測定したところ、16分で全量が溶解した(全量溶解は
目視により判定) 。
The obtained GeO 2 powder had a hexagonal α-quartz type crystal structure as a result of examination by X-ray diffractometry.
Specific surface area of 3.0 m 2 / g, average primary particle size of 0.5
The surface OH group content measured by Karl Fischer automatic titrator is 11,000 ppm, and therefore the surface OH group density is
It was 13 × 10 15 pieces / cm 2 . 1 g of this GeO 2 powder was added to 200 mL of ethylene glycol, the liquid was heated and boiled without stirring, and the time from the start of boiling until the dissolution of the GeO 2 powder was required (hereinafter referred to as the ethylene glycol dissolution time).
The total amount was dissolved in 16 minutes (total amount dissolution was visually determined).

【0025】(実施例2)GeCl4 の冷却温度を−20℃
に変更した以外は実施例1と同様の方法によりGeO2
粉を得た。反応混合物の温度は、滴下終了時が−10℃、
熟成中は−5℃であった。得られたGeO2 粉は、比表
面積が3.5 m2/g、平均一次粒子径が0.4μm、表面OH
基量が9,000 ppm 、表面OH基密度が 9.1×1015個/cm2
であり、エチレングリコール溶解時間は28分であった。
(Example 2) The cooling temperature of GeCl 4 was -20 ° C.
GeO 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that
Got the powder. The temperature of the reaction mixture is -10 ° C at the end of dropping,
During aging, the temperature was -5 ° C. The obtained GeO 2 powder has a specific surface area of 3.5 m 2 / g, an average primary particle size of 0.4 μm and a surface OH.
Base amount is 9,000 ppm, surface OH group density is 9.1 × 10 15 units / cm 2
And the ethylene glycol dissolution time was 28 minutes.

【0026】(実施例3)GeCl4 の冷却温度を−10℃
に変更した以外は実施例1と同様の方法によりGeO2
粉を得た。反応混合物の温度は、滴下終了時が−8℃、
熟成中は−5℃であった。得られたGeO2 粉は、比表
面積が3.1 m2/g、平均一次粒子径が0.46μm、表面OH
基量が7,000 ppm 、表面OH基密度が 8.0×1015個/cm2
であり、エチレングリコール溶解時間は34分であった。
(Example 3) The cooling temperature of GeCl 4 was -10 ° C.
GeO 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that
Got the powder. The temperature of the reaction mixture is -8 ° C at the end of dropping,
During aging, the temperature was -5 ° C. The obtained GeO 2 powder has a specific surface area of 3.1 m 2 / g, an average primary particle size of 0.46 μm and a surface OH.
Base amount is 7,000 ppm, surface OH group density is 8.0 × 10 15 units / cm 2
And the ethylene glycol dissolution time was 34 minutes.

【0027】(実施例4)GeCl4 の冷却温度を−4℃
に変更した以外は実施例1と同様の方法によりGeO2
粉を得た。反応混合物の温度は、滴下終了時が−4℃、
熟成中は−5℃であった。得られたGeO2 粉は、比表
面積が3.1 m2/g、平均一次粒子径が0.56μm、表面OH
基量が5,400 ppm 、表面OH基密度が 6.1×1015個/cm2
であり、エチレングリコール溶解時間は41分であった。
(Example 4) The cooling temperature of GeCl 4 was -4 ° C.
GeO 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that
Got the powder. The temperature of the reaction mixture is -4 ° C at the end of the dropping,
During aging, the temperature was -5 ° C. The obtained GeO 2 powder has a specific surface area of 3.1 m 2 / g, an average primary particle size of 0.56 μm and a surface OH.
Base amount is 5,400 ppm, surface OH group density is 6.1 × 10 15 units / cm 2
And the ethylene glycol dissolution time was 41 minutes.

【0028】(比較例1)GeCl4 の冷却温度を0℃に
変更した以外は実施例1と同様にしてGeO2粉を得
た。反応混合物の温度は、滴下終了時が5℃、熟成中は
9℃であった。得られたGeO2 粉は、比表面積が3.7
m2/g、平均一次粒子径が0.38μm、表面OH基量が3,80
0 ppm 、表面OH基密度が 3.6×1015個/cm2であり、エ
チレングリコール溶解時間は71分であった。
(Comparative Example 1) A GeO 2 powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cooling temperature of GeCl 4 was changed to 0 ° C. The temperature of the reaction mixture was 5 ° C. at the end of dropping and 9 ° C. during aging. The obtained GeO 2 powder has a specific surface area of 3.7.
m 2 / g, average primary particle size 0.38 μm, surface OH group content 3,80
The surface OH group density was 0 ppm, the concentration was 3.6 × 10 15 groups / cm 2 , and the ethylene glycol dissolution time was 71 minutes.

【0029】(参考例1)市販の2種類の水溶性GeO2
粉AおよびBについて、実施例1と同様に各種の測定を
行った。その結果、GeO2 粉Aでは、比表面積が7.79
m2/g 、平均一次粒子径が0.182 μm、表面OH基量が
5,400 ppm 、表面OH基密度が2.45×1015個/cm2であ
り、エチレングリコール溶解時間は93分であった。一
方、GeO2粉Bは、比表面積が1.36 m2/g 、平均一次
粒子径が1.043 μm、表面OH基量が3,200 ppm 、表面
OH基密度が8.28×1015個/cm2であり、エチレングリコ
ール溶解時間は 110分であった。即ち、これらの市販粉
末は、本発明で規定する表面OH基量とその密度の一方
の条件のみを満たしていたが、エチレングリコールへの
溶解には非常に長時間を要した。従って、エチレングリ
コールへの溶解性の改善には、表面OH基量とその密度
の両方が本発明で規定する条件を満たす必要があること
がわかる。
Reference Example 1 Two commercially available water-soluble GeO 2
With respect to the powders A and B, various measurements were performed in the same manner as in Example 1. As a result, GeO 2 powder A has a specific surface area of 7.79.
m 2 / g, average primary particle size 0.182 μm, surface OH group content
The surface OH group density was 5,400 ppm, 2.45 × 10 15 groups / cm 2 , and the ethylene glycol dissolution time was 93 minutes. On the other hand, GeO 2 powder B has a specific surface area of 1.36 m 2 / g, an average primary particle diameter of 1.043 μm, a surface OH group amount of 3,200 ppm, a surface OH group density of 8.28 × 10 15 particles / cm 2 , The glycol dissolution time was 110 minutes. That is, these commercially available powders satisfied only one condition of the amount of surface OH groups and the density thereof specified in the present invention, but it took a very long time to dissolve in ethylene glycol. Therefore, in order to improve the solubility in ethylene glycol, it is understood that both the amount of surface OH groups and the density thereof must satisfy the conditions defined in the present invention.

【0030】[0030]

【発明の効果】表面OH基量が5000 ppm以上、表面OH
基密度が5×1015個/cm2以上である本発明のGeO2
は、従来品に比べてエチレングリコールへの溶解時間が
半分以下になるという優れたエチレングリコールに対す
る溶解性を示す。それにより、GeO2 粉をPET重合
触媒として使用する場合に、エチレングリコールへの触
媒の溶解時間が半分以下に短縮され、PETの生産性が
向上する。なお、本発明のGeO2 粉は、エチレングリ
コール以外にも、水や各種アルコール溶媒に対して、従
来品より優れた溶解性を示す。従って、PET重合触媒
としてだけではなく、水またはアルコール溶媒に溶解し
て使用する他の用途に対しても本発明のGeO2 粉は有
用である。
EFFECT OF THE INVENTION Surface OH group content is 5000 ppm or more, surface OH
The GeO 2 powder of the present invention having a group density of 5 × 10 15 units / cm 2 or more exhibits excellent solubility in ethylene glycol, which is less than half the dissolution time in ethylene glycol compared to the conventional product. As a result, when GeO 2 powder is used as a PET polymerization catalyst, the dissolution time of the catalyst in ethylene glycol is reduced to half or less, and PET productivity is improved. In addition to the ethylene glycol, the GeO 2 powder of the present invention exhibits a higher solubility in water and various alcohol solvents than conventional products. Therefore, the GeO 2 powder of the present invention is useful not only as a PET polymerization catalyst but also for other uses in which it is dissolved in water or an alcohol solvent.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カールフィッシャー法で測定した表面O
H基量が5000 ppm以上、かつBET法で測定した比表面
積に対する表面OH基密度が5×1015個/cm2以上である
ことを特徴とする、エチレングリコールへの溶解性に優
れた水溶性酸化ゲルマニウム粉。
1. Surface O measured by the Karl Fischer method
Water solubility with excellent solubility in ethylene glycol, characterized by an H group content of 5000 ppm or more and a surface OH group density of 5 × 10 15 / cm 2 or more relative to the specific surface area measured by the BET method. Germanium oxide powder.
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