JPH08319362A - Production of composite material of organic polymer and metal oxide - Google Patents

Production of composite material of organic polymer and metal oxide

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JPH08319362A
JPH08319362A JP12804495A JP12804495A JPH08319362A JP H08319362 A JPH08319362 A JP H08319362A JP 12804495 A JP12804495 A JP 12804495A JP 12804495 A JP12804495 A JP 12804495A JP H08319362 A JPH08319362 A JP H08319362A
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organic polymer
metal oxide
composite
metal
alkoxide
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一高 村田
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和敏 原口
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Abstract

PURPOSE: To produce a composite material of an organic polymer and a metal oxide which is useful as a variety of molding materials, electric and electronic parts, machine parts, sport goods, film, fiber and the 7 like because the organic polymer is improved in its thermal and mechanical characteristics such as stiffness by easily and arbitrarily micro-dispersing superfine particles of a metal oxide in a solid organic polymer that does not swell with the metal alkoxide. CONSTITUTION: An organic polymer of less than 1wt.% of swelling coefficient at equilibrium in tetraethoxysilane at 25 deg.C is swollen in a swelling solution such as an organic solvent or water, then the swollen organic polymer is impregnated with a solution containing a metal alkoxide. Then, the metal alkoxide is subjected to hydrolysis and condensation reaction to convert the alkoxide to the metal oxide whereby the objective composite material of an organic polymer and a metal oxide is obtained.

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、有機高分子固体内に金
属酸化物の微細粒子がマクロな凝集や相分離することな
く分散した有機高分子と金属酸化物からなる複合体の製
造法に関するものであり、詳しくは、耐熱性、耐薬品
性、接着性、高剛性などの力学特性に優れ、各種の成形
材料、フィルム、繊維等に有用な有機高分子と金属酸化
物からなる複合体の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide in which fine particles of a metal oxide are dispersed in an organic polymer solid without macroaggregation or phase separation. More specifically, it has excellent mechanical properties such as heat resistance, chemical resistance, adhesiveness, and high rigidity, and is useful for various molding materials, films, fibers, etc. of composites composed of organic polymers and metal oxides. It relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機高分子の耐熱性、剛性などの力学的
特性を向上させることを目的にシリカ、アルミナ、チタ
ニア、炭酸カルシウムなどの無機微粒子をブレンドする
方法は既に知られており、多くの有機高分子で実用化さ
れている。この方法によって補強を効率的に行うために
は有機高分子との密着性・親和性を高めることが重要で
ある。
2. Description of the Related Art A method for blending inorganic fine particles such as silica, alumina, titania, calcium carbonate, etc. for the purpose of improving mechanical properties such as heat resistance and rigidity of an organic polymer is already known, and many of them are known. It has been put to practical use as an organic polymer. In order to efficiently carry out the reinforcement by this method, it is important to enhance the adhesion and affinity with the organic polymer.

【0003】粒径の小さな微細粒子を用いた場合、表面
積の増大により界面の親和性が向上するなどの理由か
ら、できるだけ微細な粒子を均質分散させることが検討
されている。しかしながら、粒子が微細になるほど粒子
の凝集性は強まり、かえって粒径を大きくして、諸特性
を低下させるという問題があった。
When fine particles having a small particle size are used, it has been studied to uniformly disperse the finest particles as much as possible, because the affinity of the interface is improved by increasing the surface area. However, there is a problem that the finer the particles, the stronger the cohesiveness of the particles, and rather, the larger the particle size and the lower the various properties.

【0004】一方、金属アルコキシドを加水分解重縮合
反応させ金属酸化物とする、いわゆるゾル−ゲル反応を
利用した有機高分子と金属酸化物の複合化の方法が幾つ
かの有機高分子系で検討が成されている。この方法は有
機高分子中に金属アルコキシドを均質に分散させ、in-s
itu重合させる方法であり、ナノオーダーからミクロン
オーダーの金属酸化物粒子を均質分散させ、加えて樹脂
と金属酸化物の親和性を向上させうることが期待されて
いる。
On the other hand, a method of compounding an organic polymer and a metal oxide using a so-called sol-gel reaction, which is a metal oxide obtained by subjecting a metal alkoxide to a hydrolysis polycondensation reaction, has been studied in some organic polymer systems. Has been done. In this method, metal alkoxide is uniformly dispersed in organic polymer,
This is an in-situ polymerization method, and it is expected that the metal oxide particles of nano-order to micron-order can be homogeneously dispersed and the affinity between the resin and the metal oxide can be improved.

【0005】例えば、これまでに、ポリエチレングリコ
ール(J. Non-Cryst. Solids, 82巻, 210頁, 1986
年)、ポリテトラメチレンオキサイド(Polymer, 30巻,
2001頁 1989年)、ポリビニルアルコール(J. Appl. P
olym. Sci., 39巻, 371頁 1990年)、ポリエーテルケト
ン(J. Appl. Polym. Sci., 40巻, 1177頁, 1990年)、
ポリメチルメタクリレート(Polymer, 33巻, 1486頁, 1
992年)
For example, polyethylene glycol (J. Non-Cryst. Solids, Vol. 82, p. 210, 1986) has been reported so far.
Year), polytetramethylene oxide (Polymer, Volume 30,
2001 p. 1989), polyvinyl alcohol (J. Appl. P
olym. Sci., 39, 371, 1990), polyetherketone (J. Appl. Polym. Sci., 40, 1177, 1990),
Polymethylmethacrylate (Polymer, 33, 1486, 1
992)

【0006】、ポリ(p−フェニレンビニレン)前駆体
(Polymer, 32巻, 605頁, 1991年)、ポリイミド(Poly
mer J., 24巻, 107頁 1992年)、ポリウレタン樹脂(特
開平6−136321号公報)、ケトン樹脂(特開平5
−331353号公報)等が開示されている。
Poly (p-phenylene vinylene) precursor (Polymer, Volume 32, 605, 1991), Polyimide (Poly
mer J., Vol. 24, p. 107, 1992), polyurethane resin (JP-A-6-136321), and ketone resin (JP-A-5-36321).
-331353).

【0007】しかし、これらの方法はいずれも有機高分
子固体中に金属アルコキシドを均質分散させるため、有
機高分子と金属アルコキシドと有機溶媒からなる均質ゾ
ル溶液を調製することが必須であった。そのため、多量
の溶媒が必要であったり、ポリプロピレンのような溶解
性に乏しい有機高分子に対して適応が困難であるなどの
問題があった。
However, in all of these methods, since the metal alkoxide is homogeneously dispersed in the organic polymer solid, it is essential to prepare a homogeneous sol solution consisting of the organic polymer, the metal alkoxide and the organic solvent. Therefore, there are problems that a large amount of solvent is required and it is difficult to adapt to an organic polymer having poor solubility such as polypropylene.

【0008】一方、ブタジエンゴム(Polym. Pre., Jp
n., 43巻, 3151頁 1994年)やポリジメチルシロキサン
エラストマー(Makromol. Chem., 185巻, 2609頁 1984
年、Makromol. Chem., 187巻, 2861頁 1986年、Polyme
r, 26巻, 2069頁 1985年など)などのゴム系樹脂におい
ては、テトラエトキシシラン液にこれら有機高分子を浸
漬・浸漬させて、十分膨潤させた後、これを酸及び塩基
性触媒を含む水溶液中に保持して複合化する方法が開示
されている。
On the other hand, butadiene rubber (Polym. Pre., Jp
n., 43, 3151 1994) and polydimethylsiloxane elastomer (Makromol. Chem., 185, 2609 1984).
Chem., 187, 2861, 1986, Polyme.
r, Vol. 26, p. 2069 (1985 etc.) etc., the organic polymer is soaked in a tetraethoxysilane solution and sufficiently swelled, and then it is added with an acid and a basic catalyst. A method of holding in an aqueous solution to form a composite is disclosed.

【0009】しかしながら、この方法はテトラエトキシ
シランに対して膨潤性の良いゴムやエラストマーを対象
とした方法であり、テトラエトキシシランに対して膨潤
性を殆ど有しない他の熱可塑性有機高分子に一般的に適
応出来るものではなかった。
However, this method is intended for rubbers and elastomers having a good swelling property for tetraethoxysilane, and is generally used for other thermoplastic organic polymers having little swelling property for tetraethoxysilane. I couldn't adapt to it.

【0010】[0010]

【発明が解決しょうとする課題】本発明が解決しょうと
する課題は、予め調製された無機フィラーを混合充填す
る方法や、有機高分子と金属アルコキシドを有機溶媒に
溶解させて得られる均質溶液を経て複合化する方法を用
いることなく、金属アルコキシドによって膨潤する性質
を有しない有機高分子固体中に、容易、且つ任意に金属
酸化物の微細粒子をミクロに分散した複合体の製造方法
を提供することにある。
The problems to be solved by the present invention include a method of mixing and filling a pre-prepared inorganic filler, and a homogeneous solution obtained by dissolving an organic polymer and a metal alkoxide in an organic solvent. Provided is a method for producing a composite in which fine particles of a metal oxide are microscopically dispersed in an organic polymer solid that does not have a property of swelling with a metal alkoxide without using a method of forming a composite. Especially.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を行った結果、金属アルコキシ
ドに膨潤する性質を有しない有機高分子固体に対して、
有機高分子固体を有機溶媒で予め膨潤させた後、金属ア
ルコキシド類又はそれを含む溶液を含浸させ、次いで、
該金属アルコキシド類を有機高分子固体内で加水分解重
縮合反応させることにより、容易に有機高分子固体に金
属酸化物がミクロに分散した有機高分子と金属酸化物の
複合体が得られることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that an organic polymer solid that does not have the property of swelling with a metal alkoxide is
After pre-swelling the organic polymer solid with an organic solvent, it is impregnated with a metal alkoxide or a solution containing it, and then
By subjecting the metal alkoxides to a hydrolysis polycondensation reaction in an organic polymer solid, it is possible to easily obtain a composite of an organic polymer and a metal oxide in which a metal oxide is finely dispersed in an organic polymer solid. They have found the present invention and completed the present invention.

【0012】本発明は、有機高分子固体に予め調製され
たシリカ等の無機フィラーを混合充填することなく、ま
た有機高分子と金属アルコキシドと有機溶媒からなる均
質溶液を調製する工程を経ることなしに、有機高分子固
体中に金属酸化物粒子がミクロに分散した有機高分子と
金属酸化物との複合体を製造する方法に関するものであ
り、特に、有機高分子固体として、非ゴム系樹脂などの
金属アルコキシドに殆ど膨潤しない有機高分子固体に対
して有効である。
According to the present invention, the organic polymer solid is not mixed and pre-prepared with an inorganic filler such as silica, and the process for preparing a homogeneous solution of the organic polymer, metal alkoxide and organic solvent is not performed. The present invention relates to a method for producing a composite of an organic polymer in which metal oxide particles are microscopically dispersed in an organic polymer solid and a metal oxide, and particularly, as the organic polymer solid, a non-rubber resin or the like. It is effective for organic polymer solids that hardly swell in the metal alkoxides.

【0013】即ち、本発明は、25℃のテトラエトキシ
シラン液中に浸漬させた際の平衡膨潤率が1重量%以下
である有機高分子を、有機溶媒及び/又は水からなる膨
潤液で膨潤させ、次いで、膨潤させた有機高分子中に金
属アルコキシド類を含む含浸液を含浸させた後、金属ア
ルコキシド類を加水分解重縮合反応させ、金属酸化物と
して固定化させることを特徴とする、有機高分子と金属
酸化物との複合体の製造方法である。
That is, the present invention swells an organic polymer having an equilibrium swelling rate of 1% by weight or less when immersed in a tetraethoxysilane solution at 25 ° C. with a swelling solution containing an organic solvent and / or water. And then impregnating an impregnating solution containing metal alkoxides into the swollen organic polymer, followed by hydrolytic polycondensation reaction of the metal alkoxides to fix as metal oxides. A method for producing a composite of a polymer and a metal oxide.

【0014】本発明の製造方法は、特に用いる有機高分
子が、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニリデン
樹脂、ポリプロピレン、ポリエステル、フェノキシ樹脂
から選ばれる有機高分子の固形物であること、用いる金
属アルコキシド類が、シリコンアルコキシドやシリコン
アルコキシドの部分加水分解縮合物またはそれらの混合
物を用いることを特徴とする有機高分子と金属酸化物と
の複合体の製造方法である。
In the production method of the present invention, the organic polymer used is particularly a solid organic polymer selected from polyamide, acrylic resin, polyvinylidene chloride resin, polypropylene, polyester and phenoxy resin, and metal alkoxides used. Is a method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide, which uses a silicon alkoxide, a partial hydrolysis-condensation product of a silicon alkoxide, or a mixture thereof.

【0015】更に本発明は、膨潤させた有機高分子を含
浸液中に浸漬させることにより、金属アルコキシド類を
有機高分子中に含浸させること、金属アルコキシド類を
含む含浸液の蒸気を、膨潤した有機高分子に接触させる
ことにより、金属アルコキシド類を有機高分子中に含浸
させることを特徴とする有機高分子と金属酸化物との複
合体の製造方法である。
Further, according to the present invention, the swollen organic polymer is dipped in the impregnating liquid to impregnate the organic polymer with the metal alkoxide, and the vapor of the impregnating liquid containing the metal alkoxide is swollen. The method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide is characterized in that the metal alkoxide is impregnated in the organic polymer by bringing it into contact with the organic polymer.

【0016】更に本発明の製造方法は、膨潤液中に、酸
性触媒もしくは塩基性触媒を含むこと、金属アルコキシ
ド類を含む含浸液に、水及び/又は酸性触媒もしくは塩
基性触媒を含むこと、及び有機高分子中に金属アルコキ
シド類を含浸させた後、該有機高分子を水蒸気雰囲気中
に保持して、金属アルコキシド類の加水分解重縮合反応
を促進させること、更に、水蒸気雰囲気中に、有機溶
媒、及び/又は酸性触媒もしくは塩基性触媒を含むこと
を特徴とする有機高分子と金属酸化物との複合体の製造
方法を含むものである。
Further, in the production method of the present invention, the swelling liquid contains an acidic catalyst or a basic catalyst, the impregnating liquid containing a metal alkoxide contains water and / or an acidic catalyst or a basic catalyst, and After impregnating an organic polymer with metal alkoxides, the organic polymer is held in a steam atmosphere to promote a hydrolysis polycondensation reaction of the metal alkoxide, and further, in a steam atmosphere, an organic solvent is added. And / or a method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide, which comprises an acidic catalyst or a basic catalyst.

【0017】更に、本発明は、25℃のテトラエトキシ
シラン液中に浸漬させた際の平衡膨潤率が1重量%以下
である有機高分子を、有機溶媒及び/又は水からなる膨
潤液と、シリコンアルコキシドやシリコンアルコキシド
の部分加水分解縮合物またはそれらの混合物から選ばれ
る、金属アルコキシド類を含む含浸液とで、有機高分子
の膨潤と金属アルコキシドの含浸操作を同時に行うと共
に、金属アルコキシド類が有機高分子の内部に均質に浸
透する前に同操作を中止し、金属アルコキシド類を固定
化することを特徴とする有機高分子と金属酸化物との複
合体の製造方法を含むものである。
Further, according to the present invention, an organic polymer having an equilibrium swelling ratio of 1% by weight or less when immersed in a tetraethoxysilane liquid at 25 ° C. is added with a swelling liquid containing an organic solvent and / or water. The swelling of the organic polymer and the impregnation operation of the metal alkoxide are simultaneously performed with the impregnating liquid containing the metal alkoxide, which is selected from the silicon alkoxide, the partial hydrolysis-condensation product of the silicon alkoxide, or a mixture thereof, and the metal alkoxide is not The method includes a method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide, which comprises fixing the metal alkoxides by stopping the same operation before homogeneously permeating the inside of the polymer.

【0018】本発明の製造方法は、得られる有機高分子
と金属酸化物との複合体中に含有される金属酸化物粒子
の粒径が0.01μm〜0.2μm未満である有機高分子
と金属酸化物との複合体の製造方法、また含有される金
属酸化物粒子の粒径が0.2〜5μmである有機高分子
と金属酸化物との複合体の製造方法である。
According to the production method of the present invention, an organic polymer in which the particle size of the metal oxide particles contained in the obtained composite of the organic polymer and the metal oxide is 0.01 μm to less than 0.2 μm. A method for producing a complex with a metal oxide, and a method for producing a complex with an organic polymer in which the particle diameter of the metal oxide particles contained is 0.2 to 5 μm.

【0019】更に本発明は、本発明の製造方法により得
られる、金属酸化物と有機高分子との複合化が有機高分
子固体の厚み方向で部分的に行われ、少なくとも一部に
金属酸化物と複合化されていない領域を含むことを特徴
とする有機高分子と金属酸化物との複合体、及び金属酸
化物との複合化領域での金属酸化物粒子の粒径が0.2
μm以上であり、複合化領域で不透明もしくは半透明
で、且つ金属酸化物と複合化されていない領域で透明で
ある形態を有することを特徴とする有機高分子と金属酸
化物との複合体を含むものである。
Further, according to the present invention, the composite of the metal oxide and the organic polymer obtained by the production method of the present invention is partially performed in the thickness direction of the organic polymer solid, and at least a part of the metal oxide is formed. A composite of an organic polymer and a metal oxide, characterized in that it contains a region not composited with the metal oxide, and the particle size of the metal oxide particles in the composite region of the metal oxide is 0.2.
A composite of an organic polymer and a metal oxide, wherein the composite has a size of at least μm, is opaque or semitransparent in the composite region, and is transparent in the region not composited with the metal oxide. It includes.

【0020】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
に用いられる有機高分子固体は、吸着される金属アルコ
キシドの含有量が少ない、一般に市販されている固体状
の有機高分子が使用可能である。特に、25℃のテトラ
エトキシシラン液中に浸漬させた際の平衡膨潤率が1重
量%以下である有機高分子固体に対して有効である。
The present invention will be described in detail below. As the organic polymer solid used in the present invention, a commercially available solid organic polymer having a small content of adsorbed metal alkoxide can be used. In particular, it is effective for organic polymer solids having an equilibrium swelling ratio of 1% by weight or less when immersed in a tetraethoxysilane solution at 25 ° C.

【0021】具体的には、ナイロン−6などのポリアミ
ド、ポリメタクリル酸メチルやポリメタクリル酸メチル
とポリメタクリル酸の共重合体などのアクリル樹脂、ポ
リ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン、ポリブチレン
テレフタレートなどのポリエステル、フェノキシ樹脂な
どの単体もしくはこれらの混合物もしくは共重合物から
なる有機高分子固体物が挙げられる。これら有機高分子
は、シート、フィルム、繊維、ロット、ペレット、微少
球状、粉末及び各種立体成形品などの固形形態で使用さ
れる。
Concretely, polyamide such as nylon-6, acrylic resin such as polymethylmethacrylate or a copolymer of polymethylmethacrylate and polymethacrylic acid, polyvinylidene chloride resin, polypropylene, polyester such as polybutylene terephthalate. Examples thereof include organic polymer solids composed of a simple substance such as a phenoxy resin, or a mixture or copolymer thereof. These organic polymers are used in solid forms such as sheets, films, fibers, lots, pellets, microspheres, powders and various three-dimensional molded products.

【0022】本発明における金属アルコキシド類として
は、一般式、R4-nM(OR)n(Mは珪素原子、Rは炭
素数1〜6のアルキル基、n は4または3)で示される
シリコンアルコキシド系モノマーや、重合度2〜10程
度のそれらの部分加水分解低縮合物またはそれらの混合
物が用いられる。その他、分子量2000〜10000
0のラダー型シリコーン化合物を用いることや金属水酸
化物を用いること、金属原子としてSi以外に、Ti、
Sn、Zr、Al、Br、Tl、In、Mg、Baなど
を単独または2種以上を混合して用いることも可能であ
る。
The metal alkoxides in the present invention are represented by the general formula R 4-n M (OR) n (M is a silicon atom, R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n is 4 or 3). A silicon alkoxide-based monomer, a partially hydrolyzed low condensate thereof having a degree of polymerization of about 2 to 10 or a mixture thereof is used. Others, molecular weight 2000-10000
No. 0 ladder type silicone compound or metal hydroxide is used.
It is also possible to use Sn, Zr, Al, Br, Tl, In, Mg, Ba and the like alone or in combination of two or more.

【0023】金属アルコキシド類の使用量は、使用する
金属アルコキシド類や有機高分子固体の種類によって異
なるため一概には規定できないが、通常、有機高分子1
00重量部に対して、最終的に得られる金属酸化物が
0.5〜50重量部の範囲で用いられるのが好ましい。
金属酸化物が0.5重量部未満では複合体中の金属酸化
物濃度が小さくなり本発明の目的とする効果が明確では
なく、また50重量部を越える場合、複合体が脆くなる
などの短所が現れる。
The amount of the metal alkoxide used cannot be unconditionally specified because it varies depending on the type of the metal alkoxide used and the organic polymer solid, but the organic polymer 1 is usually used.
It is preferable to use the metal oxide finally obtained in an amount of 0.5 to 50 parts by weight based on 00 parts by weight.
If the amount of the metal oxide is less than 0.5 parts by weight, the concentration of the metal oxide in the composite will be small, and the effect of the present invention will not be clear. If the amount of the metal oxide exceeds 50 parts by weight, the composite will be fragile. Appears.

【0024】本発明に用いる有機溶媒としては、前処理
工程の膨潤液中で使用する場合、含浸液と相溶し、且つ
使用する有機高分子を膨潤させうる有機溶媒及び混合有
機溶媒が用いられる。また金属アルコキシド類を含む含
浸液中で使用する場合、金属アルコキシド類と均質に混
合し得る有機溶媒及び混合有機溶媒が用いられる。
As the organic solvent used in the present invention, when used in the swelling liquid in the pretreatment step, an organic solvent and a mixed organic solvent which are compatible with the impregnating liquid and can swell the used organic polymer are used. . When used in an impregnating solution containing metal alkoxides, organic solvents and mixed organic solvents that can be mixed homogeneously with metal alkoxides are used.

【0025】また、金属アルコキシド類の含浸量を増加
させる等の目的で、有機高分子を部分的に溶解させうる
有機溶媒を膨潤又は含浸処理工程で用いることも可能で
ある。これらの有機溶媒は使用する有機高分子や金属ア
ルコキシド類の種類によって異なるため一概に規程でき
ないが、例えば、ジエチルエーテル、ジオキサン、テト
ラヒドロフラン(THF)などのエーテル系、
Further, for the purpose of increasing the impregnation amount of the metal alkoxides, it is possible to use an organic solvent capable of partially dissolving the organic polymer in the swelling or impregnation treatment step. These organic solvents cannot be unconditionally specified because they vary depending on the type of organic polymer or metal alkoxide used, but for example, ethers such as diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran (THF),

【0026】ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチ
ルアセトアミド(DMA)、N−メチルピロリドン(N
MP)などのアミド系、酢酸エチルや酢酸メチルなどの
エステル系、アセトンや2−ブタノン(MEK)などの
ケトン系、メタノール、エタノール、2−プロパノー
ル、ブタノールなどのアルコール系、ヘキサンやシクロ
ヘキサンなどのハイドロカーボン系、トルエン、キシレ
ン、m−クレゾール、ベンゼン、ニトロベンゼンなどの
アロマティック系、
Dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMA), N-methylpyrrolidone (N
MP) etc., amides such as ethyl acetate and methyl acetate, ketones such as acetone and 2-butanone (MEK), alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol and butanol, hydrous such as hexane and cyclohexane. Carbon type, aromatic type such as toluene, xylene, m-cresol, benzene, nitrobenzene,

【0027】四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタ
ンやジクロロエタンなどのハロゲン系、ジメチルポリシ
ロキサンやサイクロメチコーンなどのシリコーン系、ト
リエチルアミン、ジエチルアミン、ピリジンなどのアミ
ン系、その他、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、
アセトニトリル、二硫化炭素、メチルエチルセルソルブ
などの有機溶媒や、或いはアセチルアセトン、
Carbon tetrachloride, chloroform, halogens such as dichloromethane and dichloroethane, silicones such as dimethylpolysiloxane and cyclomethicone, amines such as triethylamine, diethylamine and pyridine, dimethylsulfoxide (DMSO),
Acetonitrile, carbon disulfide, organic solvents such as methyl ethyl cellosolve, or acetylacetone,

【0028】2,4−ヘプタジオンなどのジケトン系、
アセト酢酸メチルやアセト酢酸エチルなどのケトエステ
ル、乳酸や乳酸メチルなどのヒドロキシカルボン酸系、
4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケ
トアルコール、モノエタノールアミンやジエタノールア
ミンなどのアミノアルコール類系溶媒を単独、もしくは
複数混合して用いることが可能である。
Diketone compounds such as 2,4-heptadione,
Ketoesters such as methyl acetoacetate and ethyl acetoacetate, hydroxycarboxylic acid compounds such as lactic acid and methyl lactate,
It is possible to use keto alcohols such as 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and amino alcohol solvents such as monoethanolamine and diethanolamine, alone or in combination.

【0029】また本発明における酸性触媒としては、ギ
酸、酢酸、塩酸などの各種有機酸や無機酸、また塩基性
触媒としては、アンモニア、トリエチルアミン、ジメチ
ルアミン、エチレンジアミン、ブチルアミンなどの各種
塩基性物質を用いることが可能である。
The acidic catalyst used in the present invention includes various organic and inorganic acids such as formic acid, acetic acid and hydrochloric acid, and the basic catalyst includes various basic substances such as ammonia, triethylamine, dimethylamine, ethylenediamine and butylamine. It can be used.

【0030】本発明は、予め調製された無機フィラーを
混合充填することなく、また、有機高分子と金属アルコ
キシド類を溶媒に溶解させて得られる均質溶液を用いる
方法によらないで、金属アルコキシド類を有機高分子内
で加水分解重縮合反応させることによって、金属酸化物
と有機高分子固体を複合化する製造法に関するものであ
る。本発明による金属酸化物と有機高分子を複合化する
方法についての概略を以下に示す。
In the present invention, metal alkoxides are prepared without mixing and filling preliminarily prepared inorganic fillers and without using a homogeneous solution obtained by dissolving an organic polymer and metal alkoxides in a solvent. The present invention relates to a method for producing a composite of a metal oxide and an organic polymer solid by subjecting a polymer to a hydrolysis polycondensation reaction in the organic polymer. The outline of the method for compounding the metal oxide and the organic polymer according to the present invention is shown below.

【0031】本発明では、前処理工程として有機高分子
固体を有機溶媒、及び/又は水からなる膨潤液で予め膨
潤させた後、該膨潤物中に金属アルコキシド類又は金属
アルコキシド類と有機溶媒をからなる含浸液を含浸させ
て、次いで、含有された金属アルコキシド類を加水分解
重縮合反応させることによって金属酸化物とすることに
よって、金属酸化物と有機高分子との複合体を得るもの
である。
In the present invention, the organic polymer solid is pre-swelled with a swelling liquid composed of an organic solvent and / or water as a pretreatment step, and then the metal alkoxide or the metal alkoxide and the organic solvent are added to the swollen product. A composite of a metal oxide and an organic polymer is obtained by impregnating an impregnating liquid consisting of (1) and then subjecting the contained metal alkoxides to a hydrolysis polycondensation reaction to form a metal oxide. .

【0032】ここで、膨潤液と金属アルコキシド類を含
む含浸液を一緒にして、膨潤と含浸を同時に行うことも
可能である。但し、この方法では最終的に得られる複合
体中の金属酸化物濃度が低下するといった問題が生じる
場合がある。なお、本発明における膨潤液とは、使用す
る有機高分子固体を膨潤させ、且つ含浸液と相溶する溶
液であり、有機溶媒、及び/又は水、更に酸性触媒もし
くは塩基性触媒を含むものが用いられる。該膨潤液は使
用する有機高分子固体を1重量%以上、特に5重量%以
上膨潤させうるものが好ましい。
Here, it is also possible to combine the swelling liquid and the impregnating liquid containing the metal alkoxide, and perform the swelling and the impregnation at the same time. However, this method may cause a problem that the metal oxide concentration in the finally obtained composite decreases. The swelling liquid in the present invention is a solution that swells the organic polymer solid used and is compatible with the impregnating liquid, and contains an organic solvent, and / or water, and further an acidic catalyst or a basic catalyst. Used. The swelling liquid is preferably one capable of swelling the organic polymer solid used by 1% by weight or more, particularly 5% by weight or more.

【0033】また、本発明における含浸液とは金属アル
コキシド類を含む均質な溶液であり、金属アルコキシド
類の他に有機溶媒、及び/又は水、及び/又は酸性触媒
もしくは塩基性触媒を含むことも可能である。前処理工
程は膨潤液によって予め有機高分子固体を膨潤させてお
く工程であり、この工程を行うことによって続く含浸工
程で含浸液の含浸操作が効率的に行われる。
The impregnating liquid in the present invention is a homogeneous solution containing metal alkoxides, and may contain an organic solvent and / or water, and / or an acidic catalyst or a basic catalyst in addition to the metal alkoxides. It is possible. The pretreatment step is a step of preliminarily swelling the organic polymer solid with the swelling liquid, and by performing this step, the impregnation operation of the impregnating liquid is efficiently performed in the subsequent impregnation step.

【0034】有機高分子固体の膨潤物は、有機高分子固
体を膨潤液中に浸漬させる方法や膨潤液の蒸気に有機高
分子固体を接触させる方法によって得ることが可能であ
る。また、膨潤液中に予め水、及び/又は触媒を添加す
ることで最終的に固定化される金属酸化物量を向上させ
ることが可能である。
The swollen product of the organic polymer solid can be obtained by a method of immersing the organic polymer solid in the swelling liquid or a method of bringing the organic polymer solid into contact with the vapor of the swelling liquid. Further, by adding water and / or a catalyst to the swelling liquid in advance, it is possible to improve the amount of metal oxide finally immobilized.

【0035】含浸工程は金属アルコキシド類を有機高分
子固体膨潤物中に導入する工程である。金属アルコキシ
ド類を有機高分子固体膨潤物に含浸させる方法として
は、金属アルコキシド類を含む含浸液に、有機高分子固
体膨潤物を浸漬させる方法や、該含浸液の蒸気に有機高
分子固体膨潤物を接触させる方法によって行うことが可
能である。金属アルコキシド類の含浸量は膨潤液組成、
及び/又は含浸液の組成によって変化させられる他、浸
漬時間や浸漬温度などの含浸条件によっても調製が可能
である。
The impregnation step is a step of introducing metal alkoxides into the organic polymer solid swollen material. As a method of impregnating the organic polymer solid swollen material with the metal alkoxide, a method of immersing the organic polymer solid swollen material in an impregnating solution containing the metal alkoxide, or an organic polymer solid swollen material in the vapor of the impregnating solution. Can be carried out by a method of contacting. The amount of metal alkoxide impregnated depends on the composition of the swelling liquid,
And / or the composition can be changed depending on the composition of the impregnating liquid, and the preparation can be performed by the impregnation conditions such as the immersion time and the immersion temperature.

【0036】一方、有機高分子固体膨潤物中に含浸され
た金属アルコキシド類の重縮合反応を進め、金属酸化物
としての固定化を促進させる為に、金属アルコキシド類
を含浸させた後の後処理工程として、当該有機高分子固
体膨潤物を水溶液中に浸漬したり、霧状にした水溶液を
噴霧したり、或いは水蒸気雰囲気下で保持するなど方法
を行うことが可能である。
On the other hand, in order to promote the polycondensation reaction of the metal alkoxides impregnated in the organic polymer solid swollen material and promote the immobilization as a metal oxide, a post-treatment after impregnating the metal alkoxides As the step, a method such as immersing the organic polymer solid swollen material in an aqueous solution, spraying an atomized aqueous solution, or holding it in a steam atmosphere can be performed.

【0037】水溶液中に有機溶媒、及び/又は触媒を添
加することで金属酸化物の固定化率を向上させたり、金
属酸化物粒子の粒径を制御することが可能である。さら
に金属アルコキシド類の反応を促進させるために、加
熱、紫外線照射などの処理を反応途中に併用したり又は
最終処理工程として行うことは有効である。
By adding an organic solvent and / or a catalyst to the aqueous solution, it is possible to improve the immobilization rate of the metal oxide and control the particle size of the metal oxide particles. Furthermore, in order to accelerate the reaction of the metal alkoxides, it is effective to use a treatment such as heating or ultraviolet irradiation in combination during the reaction or to perform it as a final treatment step.

【0038】本発明に於いては、有機高分子固体中に金
属酸化物粒子がミクロに均質分散した複合体の他、膨潤
液や含浸液の組成、温度・時間などの含浸条件を変化さ
せることで、金属酸化物との複合化が有機高分子固体の
厚み方向に部分的に行われ、少なくとも一部が金属酸化
物と複合化されていない領域を含む形態の複合体を得る
ことが可能である。
In the present invention, in addition to a composite in which metal oxide particles are microscopically homogeneously dispersed in an organic polymer solid, the composition of the swelling liquid or the impregnating liquid, and the impregnation conditions such as temperature and time can be changed. Thus, it is possible to obtain a composite having a form in which the compounding with the metal oxide is partially performed in the thickness direction of the organic polymer solid and at least a part of the compound includes a region not compounded with the metal oxide. is there.

【0039】例えば、有機高分子固体に含浸液が目的と
する厚みまで含浸された時点で含浸操作を終了させる方
法や、膨潤液と金属アルコキシド類を含む含浸液を一緒
にして、膨潤と含浸操作を同時に行うと共に、金属アル
コキシド類が有機高分子内に均質に含浸する前に同操作
を中止し、金属アルコキシド類を固定化する方法などに
よって得られる。
For example, a method of terminating the impregnation operation when the organic polymer solid is impregnated with the impregnating liquid to a desired thickness, or a method of swelling and impregnating the swelling liquid and the impregnating liquid containing metal alkoxides together. Is performed simultaneously, the same operation is stopped before the metal alkoxides are uniformly impregnated in the organic polymer, and the metal alkoxides are immobilized.

【0040】更に本発明に於いては、金属アルコキシド
類を含浸させた後、アンモニアや塩酸などの触媒を含む
水溶液に接触させて金属酸化物に固定化する場合、触媒
の種類や濃度を変えることによって金属酸化物の粒径を
制御することが可能である。
Further, in the present invention, when the metal alkoxides are impregnated and then contacted with an aqueous solution containing a catalyst such as ammonia or hydrochloric acid to be immobilized on the metal oxide, the kind and concentration of the catalyst are changed. It is possible to control the particle size of the metal oxide.

【0041】これによって粒径の異なる金属酸化物と有
機高分子との複合体が調製できるほか、特に、アクリル
樹脂などの透明性樹脂を用いた場合において顕著である
が、金属酸化物の粒径を制御することで、複合化された
部分が不透明もしくは半透明で、複合化されていない部
分が透明な形態の有機高分子と金属酸化物との複合体を
得ることが可能となる。
As a result, a composite of a metal oxide and an organic polymer having different particle sizes can be prepared. In particular, when a transparent resin such as an acrylic resin is used, the particle size of the metal oxide is remarkable. It is possible to obtain a complex of an organic polymer and a metal oxide in which the complexed portion is opaque or translucent and the non-complexed portion is transparent by controlling the temperature.

【0042】本発明においてはアミノアルコキシシラ
ン、エポキシアルコキシシラン、ビニルアルコキシシラ
ン、メルカプトアルコキシシランなどの有機シラン化合
物を少量併用することで有機高分子と金属酸化物の親和
性を向上させることが可能である。
In the present invention, by using a small amount of an organic silane compound such as aminoalkoxysilane, epoxyalkoxysilane, vinylalkoxysilane, and mercaptoalkoxysilane, it is possible to improve the affinity between the organic polymer and the metal oxide. is there.

【0043】[0043]

【実施例】以下に本発明を実施例及び比較例により、よ
り具体的に説明するが、もとより本発明は、以下に示す
実施例にのみ限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the examples shown below.

【0044】(実施例1)厚さ0.5mmのフィルム状
のナイロン−6(宇部興産株式会社製:UBEナイロン
1022B)をメタノールと蒸留水(4:1、重量
比)からなる膨潤液中に浸漬して、室温で3日間放置し
た。16重量%の重量増加が見られた。更に、メタノー
ルとテトラメトキシシラン(以下、TMOSと略す。:
東京化成工業社製 特級試薬)(2:1、重量比)の含
浸液中に室温で6日間浸漬して、シリコンアルコキシド
を十分に含浸させた。重量増加は23重量%となった。
Example 1 A 0.5 mm thick film-shaped nylon-6 (manufactured by Ube Industries, Ltd .: UBE Nylon 1022B) was placed in a swelling liquid consisting of methanol and distilled water (4: 1, weight ratio). It was dipped and left at room temperature for 3 days. A weight gain of 16% by weight was seen. Further, methanol and tetramethoxysilane (hereinafter abbreviated as TMOS:
The silicon alkoxide was sufficiently impregnated by immersing it in an impregnation liquid of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (special grade reagent) (2: 1, weight ratio) at room temperature for 6 days. The weight increase was 23% by weight.

【0045】次いで、0.6モル/lのアンモニア水の
水蒸気雰囲気下(23℃)に1日間保持した後、80
℃、真空中で24時間熱処理を行い、ナイロン−6とシ
リカの複合体を得た。複合体の外観はナイロン−6単体
と全く代わりはなかった。
Then, after keeping in a steam atmosphere (23 ° C.) of ammonia water of 0.6 mol / l for 1 day,
Heat treatment was performed in vacuum at 24 ° C. for 24 hours to obtain a composite of nylon-6 and silica. The appearance of the composite was completely the same as that of nylon-6 alone.

【0046】蛍光X線により、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約8.
9重量%のシリカ残存量があった。電子線マイクロアナ
ライザー(EPMA)で断面の厚み方向のSiを検出し
たところシリカが均質分散しているのが判った。走査型
電子顕微鏡(SEM)により複合体断面のシリカ粒子を
観測したところ、粒径は20〜80nmであった。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, it was about 8.
There was 9% by weight of residual silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected with an electron beam microanalyzer (EPMA), it was found that silica was homogeneously dispersed. When the silica particles in the cross section of the composite were observed with a scanning electron microscope (SEM), the particle size was 20 to 80 nm.

【0047】また、動的粘弾性測定により、30℃と1
00℃でのヤング率を測定したところ、それぞれ400
0MPaと1000MPaであった。一方、ナイロン−
6単体の場合、ヤング率はそれぞれ3000MPaと7
00MPaであった。尚、蛍光X線はリガク株式会社製
の3030型を、EPMAは島津製作所株式会社製のE
PM−810を、SEMは日立製作所株式会社製のS−
800型を用いた。
The dynamic viscoelasticity was measured at 30 ° C. and 1
When Young's modulus at 00 ° C was measured, each was 400
It was 0 MPa and 1000 MPa. On the other hand, nylon-
In case of 6 units, Young's modulus is 3000 MPa and 7 respectively
It was 00 MPa. The fluorescent X-ray is model 3030 manufactured by Rigaku Corporation and EPMA is E manufactured by Shimadzu Corporation.
PM-810, SEM is S-manufactured by Hitachi Ltd.
Model 800 was used.

【0048】EPMA測定は出力15kV−50nAと
し、SiのKα線7.124Åで検出した。SEMのサ
ンプルは液体窒素中に10分間浸漬させた後に破断した
断面をプラチナでスパッタリングしたものを使用した。
また、動的粘弾性測定はセイコー電子工業株式会社製の
DMA−200を用いて、2℃/分で昇温して1Hzで
測定した。
In the EPMA measurement, the output was 15 kV-50 nA, and the Si Kα ray was detected by 7.124Å. The SEM sample used was one in which the fractured cross section was sputtered with platinum after being immersed in liquid nitrogen for 10 minutes.
The dynamic viscoelasticity was measured by using DMA-200 manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd. at a temperature of 1 Hz after heating at 2 ° C./min.

【0049】(比較例1)実施例1で使用したナイロン
−6を25℃のTMOS及びテトラエトキシシラン(以
下、TEOSと略す。東京化成工業社製 特級試薬)溶
液に7日間浸漬させた。膨潤度は共に0.1重量%以下
であった。次いで、サンプルを蒸留水中に5時間浸漬さ
せた後、室温で24時間、更に、80℃、真空中で24
時間熱処理を行った。800℃で2時間焼成したが、両
者とも残存シリカは全くなく、ナイロン−6とシリカの
複合体を得ることができなかった。
Comparative Example 1 Nylon-6 used in Example 1 was immersed in a solution of TMOS and tetraethoxysilane (hereinafter abbreviated as TEOS, a special grade reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) at 25 ° C. for 7 days. The degree of swelling was less than 0.1% by weight. Then, the sample was immersed in distilled water for 5 hours, then at room temperature for 24 hours, and further at 80 ° C. in vacuum for 24 hours.
Heat treatment was performed for an hour. When baked at 800 ° C. for 2 hours, neither silica was left at all, and a composite of nylon-6 and silica could not be obtained.

【0050】(実施例2)実施例1で用いた厚さ0.5
mmのフィルム状のナイロン−6をメタノールとTMO
S(1:1、重量比)の含浸液中に室温で6日間浸漬さ
せ、シリコンアルコキシドを含浸させた。重量増加は1
0重量%であった。次いで、0.6モル/lのアンモニ
ア水の水蒸気雰囲気下(23℃)に1日間保持した後、
80℃、真空中で24時間熱処理を行い、ナイロン−6
とシリカの複合体を得た。複合体の外観はナイロン−6
単体と全く同等のものであった。
(Example 2) The thickness used in Example 1 is 0.5.
mm nylon-6 film with methanol and TMO
The silicon alkoxide was impregnated by immersing it in an impregnating liquid of S (1: 1, weight ratio) at room temperature for 6 days. Weight increase is 1
It was 0% by weight. Then, after keeping in a steam atmosphere (23 ° C.) of ammonia water of 0.6 mol / l for 1 day,
Heat treated in vacuum at 80 ° C for 24 hours to give nylon-6
A silica-silica composite was obtained. The appearance of the composite is nylon-6
It was exactly the same as the simple substance.

【0051】蛍光X線により、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約1.
3重量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚
み方向のSiを検出したところシリカが均質分散してい
るのが判った。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, it was about 1.
There was 3% by weight of residual silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that the silica was homogeneously dispersed.

【0052】(比較例2)実施例1で用いたナイロン−
6の1gを20gのm−クレゾールに溶解させた溶液
に、0.14gの蒸留水と0.3gのTMOSを順に滴下
した。60℃で7時間反応させた後、ガラス基盤上に塗
布して、80℃で24時間熱風乾燥、次いで200℃で
1時間真空乾燥して溶媒をキャストした。得られた塗膜
は不均質に白濁化した外観不良のフィルムであった。
(Comparative Example 2) Nylon used in Example 1
To a solution prepared by dissolving 1 g of 6 in 20 g of m-cresol, 0.14 g of distilled water and 0.3 g of TMOS were sequentially added dropwise. After reacting at 60 ° C. for 7 hours, it was coated on a glass substrate, dried with hot air at 80 ° C. for 24 hours, and then vacuum dried at 200 ° C. for 1 hour to cast the solvent. The obtained coating film was a film having an inferior appearance that was opaque and non-uniform.

【0053】一方、塗布前の溶液をメタノール中に沈殿
させた得た沈殿物を80℃で2時間熱風乾燥、200℃
で1時間真空乾燥してから260℃で溶融プレス成形を
行った。フィルムは濃茶色に着色し、良好な外観のフィ
ルムは得られなかった。
On the other hand, the precipitate obtained by precipitating the solution before coating in methanol was dried with hot air at 80 ° C. for 2 hours, and 200 ° C.
After vacuum drying for 1 hour, melt press molding was performed at 260 ° C. The film was colored dark brown, and a film having a good appearance was not obtained.

【0054】(実施例3)シート状のアクリル樹脂(三
菱レイヨン株式会社製、アクリライト001)をメタノ
ール、アセトン、蒸留水(5:1:2、重量比)の膨潤
液に室温で2日間浸漬した。約18重量%の重量増加が
あった。次いで、メタノール、アセトン、TMOS(1
0:1:6、重量比)の含浸液に2日間浸漬させシリコ
ンアルコキシドを十分に含浸させた。
Example 3 A sheet-shaped acrylic resin (Acrylite 001 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was immersed in a swelling solution of methanol, acetone and distilled water (5: 1: 2, weight ratio) at room temperature for 2 days. did. There was a weight gain of about 18% by weight. Then, methanol, acetone, TMOS (1
It was immersed in an impregnating solution (0: 1: 6, weight ratio) for 2 days to sufficiently impregnate the silicon alkoxide.

【0055】アクリル樹脂はゴム状となり、62重量%
の重量増加があった。更に、0.5モル/lのアンモニ
ア水の飽和水蒸気雰囲気下に1日間保持した後、80℃
で24時間熱処理して、アクリル樹脂とシリカとの複合
体を得た。複合体は透明性に優れ、平行光透過率は約9
8%であった。
Acrylic resin becomes rubbery, 62% by weight
There was an increase in weight. Furthermore, after keeping it in a saturated steam atmosphere of 0.5 mol / l ammonia water for 1 day,
After heat treatment for 24 hours, a composite of acrylic resin and silica was obtained. The composite has excellent transparency and a parallel light transmittance of about 9
It was 8%.

【0056】蛍光X線によって、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約7.
8重量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚
み方向のSiを検出したところ、シリカが均質分散して
いるのが判った。SEMを用いてシリカ粒子を観測した
ところ、シリカの粒径は50〜100nmであった。
尚、光透過率は日本電色工業株式会社製の濁度計NDH
−300型を用いて測定した。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, it was about 7.
There was a residual amount of silica of 8% by weight. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that the silica was homogeneously dispersed. When silica particles were observed using SEM, the particle size of silica was 50 to 100 nm.
The light transmittance is NDH turbidimeter manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
It was measured using a -300 model.

【0057】(比較例3)実施例3で用いたアクリル樹
脂を25℃のTEOS溶液に7日間浸漬させた。膨潤度
は0.1重量%以下であった。次いで、サンプルを蒸留
水中に5時間浸漬させた後、室温で24時間、更に、8
0℃で24時間熱処理を行った。800℃で2時間焼成
したが、残存シリカは全くなく、アクリル樹脂とシリカ
の複合体を得ることができなかった。
Comparative Example 3 The acrylic resin used in Example 3 was immersed in a TEOS solution at 25 ° C. for 7 days. The degree of swelling was less than 0.1% by weight. The sample was then immersed in distilled water for 5 hours, then at room temperature for 24 hours and then for 8 hours.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 24 hours. After firing at 800 ° C. for 2 hours, there was no residual silica and a composite of acrylic resin and silica could not be obtained.

【0058】(実施例4)実施例3で用いたシート状の
アクリル樹脂をメタノールとTMOS(1:1、重量
比)の含浸液に10日間浸漬し、シリケートを十分に含
浸させた。アクリル樹脂はゴム状となり、110重量%
の重量増加が見られた。次いで、0.35モル/lのア
ンモニア水の飽和水蒸気雰囲気下に1日間保持した後、
80℃で24時間熱処理して、アクリル樹脂とシリカと
の複合体を得た。複合体は透明性に優れ、光透過率は約
96%であった。
Example 4 The sheet-shaped acrylic resin used in Example 3 was immersed in an impregnating solution of methanol and TMOS (1: 1, weight ratio) for 10 days to sufficiently impregnate the silicate. Acrylic resin becomes rubber-like, 110% by weight
An increase in weight was observed. Then, after keeping in a saturated steam atmosphere of 0.35 mol / l of ammonia water for 1 day,
Heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite of acrylic resin and silica. The composite had excellent transparency and a light transmittance of about 96%.

【0059】蛍光X線によって、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約16
重量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚み
方向のSiを検出したところフィルム全体でシリカが均
質分散しているのが判った。図1にEPMAの結果を示
す。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, it was about 16
There was a residual amount by weight of silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that silica was homogeneously dispersed in the entire film. Figure 1 shows the EPMA results.

【0060】(実施例5)実施例3で用いたシート状の
アクリル樹脂をメタノールとTMOS(1:1、重量
比)の含浸液に3日間浸漬しシリコンアルコキシドを含
浸させた。17.5重量%の重量増加があった。次い
で、蒸留水中に5時間浸漬させた後、80℃で24時間
熱処理して、アクリル樹脂とシリカとの複合体を得た。
複合体の破断面を見たところ、表面部は白濁化していた
が、内部は透明であった。なお、得られた複合体フィル
ムの平行光透過率は約54%であった。
Example 5 The sheet-shaped acrylic resin used in Example 3 was immersed in an impregnating solution of methanol and TMOS (1: 1, weight ratio) for 3 days to impregnate the silicon alkoxide. There was a weight gain of 17.5% by weight. Then, after soaking in distilled water for 5 hours, heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite of an acrylic resin and silica.
When the fracture surface of the composite was observed, the surface was opaque but the inside was transparent. The parallel light transmittance of the obtained composite film was about 54%.

【0061】EPMAで断面の厚み方向のSiを検出し
たところ、表面から約60μmまではシリカがほぼ均質
な濃度で分散した層であり、それより内部ではシリカは
検出されなかった。SEMにより断面のシリカ粒子を観
測したところ、シリカの粒径は100〜500nmであ
った。また、複合体を800℃で2時間焼成したとこ
ろ、約2.4重量%のシリカ残存量があった。
When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was a layer in which silica was dispersed in a substantially uniform concentration up to about 60 μm from the surface, and silica was not detected inside the layer. When the silica particles in the cross section were observed by SEM, the particle size of silica was 100 to 500 nm. Further, when the composite was calcined at 800 ° C. for 2 hours, the amount of silica remaining was about 2.4% by weight.

【0062】(実施例6及び実施例7)実施例5におい
て、シリコンアルコキシドを含浸させた後、0.3モル
/lのアンモニア水(実施例6)と0.9モル/lのア
ンモニア水(実施例7)に5時間浸漬した場合につい
て、同様な検討を行った。複合体の破断面を見たとこ
ろ、実施例7は全体が透明であったが、実施例6では表
面部が乳白濁、内部が透明であった。得られた複合体フ
ィルムの平行光透過率を測定したところ、実施例6が約
85%、実施例7が約96%であった。
(Examples 6 and 7) In Example 5, after impregnating silicon alkoxide, 0.3 mol / l of ammonia water (Example 6) and 0.9 mol / l of ammonia water ( Similar examination was carried out for the case of immersion in Example 7) for 5 hours. When the fracture surface of the composite was examined, Example 7 was transparent in its entirety, but in Example 6, the surface was opalescent and the inside was transparent. When the parallel light transmittance of the obtained composite film was measured, it was about 85% in Example 6 and about 96% in Example 7.

【0063】EPMAで断面の厚み方向のSiを検出し
たところ、複合体は両者とも表面から約64μmまでは
シリカがほぼ均質な濃度で分散した層であり、それより
内部ではシリカは検出されなかった。SEMにより断面
のシリカ粒子を観測したところ、シリカの粒径は実施例
6では50〜300nm、実施例7では20〜100n
mであった。また、複合体を800℃で2時間焼成した
ところ、実施例6では約3.9重量%、実施例7では約
4.7重量%のシリカ残存量があった。
When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, both of the composites were layers in which silica was dispersed in a substantially uniform concentration up to about 64 μm from the surface, and silica was not detected in the inside. . When the silica particles of the cross section were observed by SEM, the particle size of silica was 50 to 300 nm in Example 6, and 20 to 100 n in Example 7.
It was m. Further, when the composite was calcined at 800 ° C. for 2 hours, the amount of residual silica was about 3.9% by weight in Example 6 and about 4.7% by weight in Example 7.

【0064】(実施例8)実施例4において、TMOS
とメタノールの含浸液への浸漬時間を5日とした場合に
ついて、同様な検討を行った。なお、含浸液を含浸後の
重量増加は約98重量%であった。得られた複合体は透
明性に優れており、平行光透過率は約97%であった。
(Embodiment 8) In the fourth embodiment, the TMOS
The same examination was performed when the immersion time of the methanol and the impregnating liquid was 5 days. The weight increase after impregnation with the impregnation liquid was about 98% by weight. The obtained composite had excellent transparency and the parallel light transmittance was about 97%.

【0065】EPMAで断面の厚み方向のSiを検出し
たところ、表面から約300μmまではシリカがほぼ均
質な濃度で分散した層であり、それより内部(約40μ
m)ではシリカは検出されなかった。EPMAの結果を
図2に示す。また複合体を800℃で2時間焼成したと
ころ、約17重量%のシリカ残存量があった。
When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was a layer in which silica was dispersed at a substantially uniform concentration up to about 300 μm from the surface, and from this, the inside (about 40 μm) was formed.
No silica was detected in m). The results of EPMA are shown in FIG. When the composite was baked at 800 ° C. for 2 hours, about 17% by weight of silica remained.

【0066】(実施例9)シート状のアクリル樹脂をメ
タノールとTMOS(1:1、重量比)の含浸液に30
℃で3日間浸漬し、シリコンアルコキシドを含浸させ
た。約50重量%の重量増加があった。次いで、0.0
4モル/lの塩酸水溶液中に5時間浸漬させた後、80
℃で24時間熱処理して、アクリル樹脂とシリカとの複
合体を得た。複合体の破断面を見たところ、表面部は白
濁化していたが、内部は透明であった。なお、得られた
複合体フィルムの平行光透過率は約16%であった。
Example 9 A sheet-shaped acrylic resin was impregnated with methanol and TMOS (1: 1, weight ratio) in an impregnating solution.
It was immersed at 3 ° C. for 3 days and impregnated with silicon alkoxide. There was a weight gain of about 50% by weight. Then 0.0
After immersing in a 4 mol / l hydrochloric acid aqueous solution for 5 hours, 80
It heat-processed at 24 degreeC for 24 hours, and the composite of acrylic resin and silica was obtained. When the fracture surface of the composite was observed, the surface was opaque but the inside was transparent. The parallel light transmittance of the obtained composite film was about 16%.

【0067】EPMAで断面の厚み方向のSiを検出し
たところ、表面から約170μmまではシリカがほぼ均
質な濃度で分散した層であり、それより内部ではシリカ
は検出されなかった。EPMAの結果を図3に示す。S
EMにより断面のシリカ粒子を観測したところ、シリカ
の粒径は200〜1000nmであった。複合体を80
0℃で2時間焼成したところ、約7.5重量%のシリカ
残存量があった。
When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was a layer in which silica was dispersed at a substantially uniform concentration up to about 170 μm from the surface, and silica was not detected inside the layer. The results of EPMA are shown in FIG. S
When the silica particles in the cross section were observed by EM, the particle size of silica was 200 to 1000 nm. 80 complex
When baked at 0 ° C. for 2 hours, there was about 7.5% by weight of residual silica.

【0068】(実施例10)0.5mm厚のポリプロピ
レン(ノーブレン MH−8)フィルムをメタノールと
蒸留水(2:1、重量比)からなる膨潤液に80℃で3
時間浸漬させた。約24重量%の重量増加が見られた。
次いで、TMOSとメタノール(1:1、重量比)の含
浸液に室温で約5時間浸漬させた後、25℃、35%の
室温中で5時間保持、更に、80℃で5時間、150℃
で2時間熱処理を行いポリプロピレンとシリカの複合体
を得た。
Example 10 A 0.5 mm thick polypropylene (Noblen MH-8) film was immersed in a swelling solution of methanol and distilled water (2: 1, weight ratio) at 80 ° C. for 3 days.
Let it soak for an hour. A weight gain of about 24% by weight was observed.
Then, it was immersed in an impregnating solution of TMOS and methanol (1: 1, weight ratio) at room temperature for about 5 hours, then kept at 25 ° C and 35% room temperature for 5 hours, and further at 80 ° C for 5 hours and 150 ° C.
Was heat-treated for 2 hours to obtain a composite of polypropylene and silica.

【0069】蛍光X線によりSiの存在が確認された。
複合体を800℃で2時間焼成したところ、約2.4重
量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚み方
向のSiを検出したところフィルム全体にシリカが均質
分散していることが判った。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray.
When the composite was calcined at 800 ° C. for 2 hours, there was about 2.4 wt% residual silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that silica was homogeneously dispersed throughout the film.

【0070】(比較例4)実施例10で用いたポリプロ
ピレンをTEOS溶液に7日間浸漬させたが、膨潤度は
0.1重量%以下であった。次いで、サンプルを蒸留水
中に5時間浸漬させた後、室温中で24時間放置、更
に、80℃で5時間、150℃で2時間熱処理を行っ
た。800℃で2時間焼成したが、残存シリカは全くな
く、ポリプロピレンとシリカの複合体は得られなかっ
た。
Comparative Example 4 The polypropylene used in Example 10 was immersed in the TEOS solution for 7 days, and the swelling degree was 0.1% by weight or less. Next, the sample was immersed in distilled water for 5 hours, left at room temperature for 24 hours, and further heat-treated at 80 ° C. for 5 hours and 150 ° C. for 2 hours. After firing at 800 ° C. for 2 hours, there was no residual silica and a composite of polypropylene and silica could not be obtained.

【0071】(実施例11)実施例10において、前処
理工程でメタノールと蒸留水(2:1、重量比)の膨潤
液を用いる代わりに、メタノールとアンモニア水(0.
74モル/l)(2:1、重量比)の膨潤液を用い、8
0℃で3時間浸漬させた。約25重量%の重量増加であ
った。次いで、実施例5と同様な処理を行いポリプロピ
レン/シリカの複合体を得た。
(Example 11) In Example 10, instead of using a swelling solution of methanol and distilled water (2: 1, weight ratio) in the pretreatment step, methanol and ammonia water (0.
74 mol / l) (2: 1, weight ratio) of swelling liquid
It was immersed at 0 ° C. for 3 hours. The weight increase was about 25% by weight. Then, the same treatment as in Example 5 was performed to obtain a polypropylene / silica composite.

【0072】蛍光X線によって、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約6.
1重量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚
み方向のSiを検出したところシリカが均質分散してい
るのが判った。EPMAの結果を図4に示す。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, it was about 6.
There was 1% by weight of residual silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that the silica was homogeneously dispersed. The results of EPMA are shown in FIG.

【0073】粘弾性測定を行ったところ、弾性率は25
℃で3.6GPa、100℃で863MPaであり、室
温域付近で観測されるtan δのピーク温度は59℃であ
った。なお、ポリプロピレン単体の25℃の弾性率は
2.1GPa、100℃では425MPa、tan δピー
クは40℃であった。弾性率、及び耐熱性が向上してい
るのが判る。
When the viscoelasticity was measured, the elastic modulus was 25.
The temperature was 3.6 GPa at 100 ° C and 863 MPa at 100 ° C, and the peak temperature of tan δ observed near the room temperature range was 59 ° C. The elastic modulus at 25 ° C. of the polypropylene alone was 2.1 GPa, 425 MPa at 100 ° C., and the tan δ peak was 40 ° C. It can be seen that the elastic modulus and heat resistance are improved.

【0074】引張試験を行い降伏応力と弾性率を測定し
た。降伏応力は8.3Kg/mm2、弾性率は202Kg/mm2
あった。なお、ポリプロピレン単体の降伏応力は6.7K
g/mm 2、弾性率が147Kg/mm2であった。また、エポキ
シ樹脂(チバガイギー株式会社製 アラルダイト)に対
する接着性を測定したところ、剥離するに必要なせん断
力は、60〜80Kgであった。なお、ポリプロピレン
単体の場合は、14Kgであった。エポキシ系接着剤に
対する接着性が著しく向上しているのが判る。
A tensile test was conducted to measure the yield stress and elastic modulus.
Was. Yield stress is 8.3Kg / mm2, The elastic modulus is 202 kg / mm2so
there were. The yield stress of polypropylene alone is 6.7K.
g / mm 2, Modulus of elasticity is 147 Kg / mm2Met. Also, epoki
For Si resin (Chiragaigi Co., Ltd. Araldite)
When the adhesiveness was measured, the shear required for peeling
The force was 60-80 Kg. In addition, polypropylene
In the case of a single substance, it was 14 kg. For epoxy adhesive
It can be seen that the adhesiveness to it is significantly improved.

【0075】なお、引張試験と接着性試験は、島津製作
所株式会社製のオートグラフを用いた。引張試験は長さ
を10mm、幅3mm、厚み0.5mmとして、5mm
/分の速度で測定した。接着性試験は幅10mmの2枚
の試験片を用意して、20mmにエポキシ樹脂を付けて
重ね合わせ接着したサンプルのせん断剥離強度を測定し
た。接着後、3日間室温で放置した後、80℃で5時間
熱処理して硬化させたサンプルを用いた。
For the tensile test and the adhesion test, an autograph manufactured by Shimadzu Corporation was used. The tensile test is 5 mm with a length of 10 mm, a width of 3 mm and a thickness of 0.5 mm.
It was measured at a speed of / minute. For the adhesion test, two test pieces having a width of 10 mm were prepared, and the shear peel strength of a sample in which an epoxy resin was attached to 20 mm and which was superposed and adhered was measured. After adhering, the sample was left at room temperature for 3 days and then heat-treated at 80 ° C. for 5 hours to be cured.

【0076】(実施例12)0.5mmのポリ塩化ビニ
ル(三菱樹脂株式会社製 3001)のシートをアセト
ンと蒸留水(2:1、重量比)の膨潤液に30℃で1日
間浸漬させた。約20重量%の重量増があった。次い
で、TMOSとアセトン(1:1、重量比)の含浸液に
6時間(30℃)浸漬させた後、20℃、35%の室温
中で5時間保持し更に80℃で24時間熱処理を行いポ
リ塩化ビニルとシリカの複合体を得た。
Example 12 A 0.5 mm sheet of polyvinyl chloride (3001 manufactured by Mitsubishi Plastics Co., Ltd.) was immersed in a swelling solution of acetone and distilled water (2: 1, weight ratio) at 30 ° C. for 1 day. . There was a weight gain of about 20% by weight. Then, after soaking in an impregnating solution of TMOS and acetone (1: 1, weight ratio) for 6 hours (30 ° C.), it is kept at 20 ° C. and 35% room temperature for 5 hours, and further heat treated at 80 ° C. for 24 hours. A composite of polyvinyl chloride and silica was obtained.

【0077】蛍光X線によって、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約15
重量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚み
方向のSiを検出したところシリカが均質分散している
のが判った。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, it was about 15
There was a residual amount by weight of silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that the silica was homogeneously dispersed.

【0078】(比較例5)実施例12で用いたポリ塩化
ビニルをTEOS溶液に7日間浸漬させたが、膨潤度は
0.1重量%以下であった。次いで、サンプルを蒸留水
中に5時間浸漬させた後、室温中で24時間放置、更
に、80℃で24時間熱処理を行った。800℃で2時
間焼成したが、残存シリカは全くなかった。ポリ塩化ビ
ニルとシリカの複合体は得られなかった。
Comparative Example 5 The polyvinyl chloride used in Example 12 was immersed in a TEOS solution for 7 days, but the swelling degree was 0.1% by weight or less. Then, the sample was immersed in distilled water for 5 hours, left at room temperature for 24 hours, and further heat-treated at 80 ° C. for 24 hours. It was calcined at 800 ° C. for 2 hours, but no residual silica was found. No composite of polyvinyl chloride and silica was obtained.

【0079】(実施例13)ナイロン−6フィルムをメ
タノールと蒸留水(2:1、重量比)の膨潤液に80℃
で3時間浸漬させた。約24重量%の重量増加が見られ
た。次いで、TMOSとメタノール(5:1、重量比)
の含浸液に30℃で約5時間浸漬させた後、更に、0.
5モル/lのアンモニア水の飽和水蒸気雰囲気下に1日
間保持させた。次いで、25℃、35%の室温中で5時
間、80℃で24時間真空乾燥を行いナイロン−6とシ
リカの複合体を得た。
(Example 13) A nylon-6 film was immersed in a swelling solution of methanol and distilled water (2: 1, weight ratio) at 80 ° C.
And soaked for 3 hours. A weight gain of about 24% by weight was observed. Then TMOS and methanol (5: 1, weight ratio)
After being immersed in the impregnating liquid of above at 30 ° C. for about 5 hours, the solution is further added to 0.1.
It was kept for 1 day in a saturated steam atmosphere of 5 mol / l ammonia water. Then, it was vacuum dried at room temperature of 25 ° C. and 35% for 5 hours and at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite of nylon-6 and silica.

【0080】蛍光X線によって、Siの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約5.
4重量%のシリカ残存量があった。EPMAで断面の厚
み方向のSiを検出したところフィルム全体にシリカが
均質分散しているのが判った。EPMAの結果を図5に
示す。
The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was baked at 800 ° C for 2 hours, about 5.
There was 4% by weight of residual silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that silica was homogeneously dispersed in the entire film. The EPMA results are shown in FIG.

【0081】(実施例14)ポリブチレンテレフタレー
ト(PBT;大日本インキ化学工業社製、プラナック−
128)のシートをクロロホルムに60℃で3時間浸漬
させた。約28重量%の重量増加が見られた。次いで、
TMOSとクロロホルム(10:1、重量比)の含浸液
に30℃で約10時間浸漬させた後、更に、0.6モル
/lのアンモニア水の飽和水蒸気雰囲気下に1日間保持
させた。
Example 14 Polybutylene terephthalate (PBT; manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., PLANAC-
The sheet of 128) was immersed in chloroform at 60 ° C. for 3 hours. A weight gain of about 28% was seen. Then
After immersing in an impregnating solution of TMOS and chloroform (10: 1, weight ratio) at 30 ° C. for about 10 hours, it was further kept for 1 day in a saturated steam atmosphere of 0.6 mol / l ammonia water.

【0082】次いで、25℃、35%の室温中で5時間
放置し、80℃で24時間、150℃で2時間熱処理を
行いPBTとシリカの複合体を得た。蛍光X線によっ
て、Siの存在が確認された。複合体を800℃で2時
間焼成したところ、約3重量%のシリカ残存量があっ
た。EPMAで断面の厚み方向のSiを検出したところ
フィルム全体にシリカが均質分散しているのが判った。
Then, the mixture was allowed to stand at room temperature of 25 ° C. and 35% for 5 hours, and heat-treated at 80 ° C. for 24 hours and at 150 ° C. for 2 hours to obtain a PBT / silica composite. The presence of Si was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was calcined at 800 ° C. for 2 hours, there was about 3% by weight of residual silica. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that silica was homogeneously dispersed in the entire film.

【0083】(比較例6)実施例14で用いたPBTを
TEOS溶液に7日間浸漬させたが、膨潤度は0.1重
量%以下であった。次いで、サンプルを蒸留水中に5時
間浸漬させた後、室温中で24時間放置、更に、80℃
で5時間、150℃で2時間熱処理を行った。800℃
で2時間焼成したが、残存シリカは全くなかった。PB
Tとシリカの複合体は得られなかった。
(Comparative Example 6) The PBT used in Example 14 was immersed in the TEOS solution for 7 days, and the swelling degree was 0.1% by weight or less. Then, the sample is immersed in distilled water for 5 hours, left at room temperature for 24 hours, and then at 80 ° C.
Heat treatment was performed for 5 hours at 150 ° C. for 2 hours. 800 ° C
After firing for 2 hours, there was no residual silica at all. PB
No composite of T and silica was obtained.

【0084】(実施例15)ポリ塩化ビニルのシートを
アセトンと蒸留水(2:1、重量比)の膨潤液に50℃
で3時間浸漬させた。約20重量%の重量増があった。
次いで、トルエンとテトラエトキシスズ(関東化学株式
会社製、特級試薬)(2:1、重量比)の含浸液に6時
間(30℃)浸漬させた後、20℃、35%の室温中で
5時間保持し、更に、80℃で24時間、更に150℃
で2時間熱処理を行いポリ塩化ビニルと酸化錫との複合
体を得た。
(Example 15) A polyvinyl chloride sheet was immersed in a swelling solution of acetone and distilled water (2: 1, weight ratio) at 50 ° C.
And soaked for 3 hours. There was a weight gain of about 20% by weight.
Then, after immersing in an impregnating liquid of toluene and tetraethoxytin (special grade reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) (2: 1, weight ratio) for 6 hours (30 ° C.), 5 ° C. at 20 ° C. and 35% room temperature. Hold for 80 hours at 80 ℃, then 150 ℃
Heat treatment was performed for 2 hours to obtain a composite of polyvinyl chloride and tin oxide.

【0085】蛍光X線によって、Snの存在が確認され
た。複合体を800℃で2時間焼成したところ、約3重
量%の酸化錫残存量があった。EPMAで断面の厚み方
向のSiを検出したところ酸化錫が均質分散しているの
が判った。図6にEPMA測定の結果を示す。尚、EP
MA測定は出力15kV−50nAとし、SnのLα線
3.600で検出した。
The presence of Sn was confirmed by fluorescent X-ray. When the composite was calcined at 800 ° C. for 2 hours, the amount of remaining tin oxide was about 3% by weight. When Si in the thickness direction of the cross section was detected by EPMA, it was found that tin oxide was homogeneously dispersed. FIG. 6 shows the result of EPMA measurement. Incidentally, EP
The MA measurement was performed with an output of 15 kV-50 nA and was detected by Sn Lα ray 3.600.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明は、金属アルコキシドによって膨
潤する性質を有しない有機高分子固体中に容易に、且つ
任意に、金属酸化物の微細粒子をミクロに分散すること
により、該有機高分子の耐熱特性、剛性等の力学的特性
を向上せしめ、各種の成形材料、電気・電子部品、機械
部品、スポーツ用品、フィルム、繊維等に有用な、有機
高分子と金属酸化物の複合体の製造方法を提供できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can easily and optionally disperse finely divided metal oxide fine particles into an organic polymer solid that does not have the property of swelling with a metal alkoxide to give the organic polymer. A method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide, which improves mechanical properties such as heat resistance and rigidity and is useful for various molding materials, electric / electronic parts, mechanical parts, sports equipment, films, fibers, etc. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例4で得られた有機高分子と金属酸化物の
複合体のEPMA(電子線マイクロアナライザー)での
測定結果を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a measurement result of a composite of an organic polymer and a metal oxide obtained in Example 4 by EPMA (electron beam microanalyzer).

【図2】実施例8で得られた有機高分子と金属酸化物の
複合体のEPMA(電子線マイクロアナライザー)での
測定結果を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a result of measurement by a EPMA (electron beam microanalyzer) of a composite of an organic polymer and a metal oxide obtained in Example 8.

【図3】実施例9で得られた有機高分子と金属酸化物の
複合体のEPMA(電子線マイクロアナライザー)での
測定結果を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a result of measurement with a EPMA (electron beam microanalyzer) of a composite of an organic polymer and a metal oxide obtained in Example 9.

【図4】実施例11で得られた有機高分子と金属酸化物
の複合体のEPMA(電子線マイクロアナライザー)で
の測定結果を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a result of measurement with a EPMA (electron beam microanalyzer) of a composite of an organic polymer and a metal oxide obtained in Example 11.

【図5】実施例13で得られた有機高分子と金属酸化物
の複合体のEPMA(電子線マイクロアナライザー)で
の測定結果を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a result of measurement with a EPMA (electron beam microanalyzer) of a composite of an organic polymer and a metal oxide obtained in Example 13.

【図6】実施例15で得られた有機高分子と金属酸化物
の複合体のEPMA(電子線マイクロアナライザー)で
の測定結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the results of measurement by an EPMA (electron beam microanalyzer) of the composite of organic polymer and metal oxide obtained in Example 15.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 25℃のテトラエトキシシラン液中に浸
漬させた際の平衡膨潤率が1重量%以下である有機高分
子を、有機溶媒及び/又は水からなる膨潤液で膨潤さ
せ、次いで、膨潤させた有機高分子中に金属アルコキシ
ド類を含む含浸液を含浸させた後、金属アルコキシド類
を加水分解重縮合反応させ、金属酸化物として固定化さ
せることを特徴とする、有機高分子と金属酸化物との複
合体の製造方法。
1. An organic polymer having an equilibrium swelling rate of 1% by weight or less when immersed in a tetraethoxysilane solution at 25 ° C. is swollen with a swelling solution containing an organic solvent and / or water, and then, An organic polymer and a metal, wherein the swollen organic polymer is impregnated with an impregnating solution containing metal alkoxides, and then the metal alkoxides are hydrolyzed and polycondensed to be immobilized as metal oxides. A method for producing a complex with an oxide.
【請求項2】 有機高分子が、ポリアミド、アクリル樹
脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン、ポリエ
ステル、フェノキシ樹脂から選ばれる有機高分子の固形
物であることを特徴とする請求項1記載の有機高分子と
金属酸化物との複合体の製造方法。
2. The organic polymer according to claim 1, wherein the organic polymer is a solid substance of an organic polymer selected from polyamide, acrylic resin, polyvinylidene chloride resin, polypropylene, polyester and phenoxy resin. And a method for producing a complex of a metal oxide.
【請求項3】 金属アルコキシド類が、シリコンアルコ
キシドやシリコンアルコキシドの部分加水分解縮合物ま
たはそれらの混合物を用いることを特徴とする請求項1
又は2に記載の有機高分子と金属酸化物との複合体の製
造方法。
3. The metal alkoxide is a silicon alkoxide, a partial hydrolysis-condensation product of a silicon alkoxide, or a mixture thereof.
Or a method for producing a composite of the organic polymer and the metal oxide according to 2 above.
【請求項4】 膨潤させた有機高分子を含浸液中に浸漬
させることにより、金属アルコキシド類を有機高分子中
に含浸させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
一つに記載の有機高分子と金属酸化物との複合体の製造
方法。
4. The organic polymer is impregnated with a metal alkoxide by immersing the swollen organic polymer in an impregnation liquid. A method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide.
【請求項5】 金属アルコキシド類を含む含浸液の蒸気
を、膨潤した有機高分子に接触させることにより、金属
アルコキシド類を有機高分子中に含浸させることを特徴
とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機高分子
と金属酸化物との複合体の製造方法。
5. The organic polymer is impregnated with the metal alkoxide by bringing the vapor of the impregnating liquid containing the metal alkoxide into contact with the swollen organic polymer. 3. A method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide as described in 1.
【請求項6】 膨潤液中に、酸性触媒もしくは塩基性触
媒を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つ
に記載の有機高分子と金属酸化物との複合体の製造方
法。
6. The method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide according to claim 1, wherein the swelling liquid contains an acidic catalyst or a basic catalyst. .
【請求項7】 金属アルコキシド類を含む含浸液に、水
及び/又は酸性触媒もしくは塩基性触媒を含むことを特
徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の有機高分
子と金属酸化物との複合体の製造方法。
7. The organic polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the impregnating liquid containing the metal alkoxide contains water and / or an acidic catalyst or a basic catalyst. A method for producing a complex with an object.
【請求項8】 有機高分子中に金属アルコキシド類を含
浸させた後、水蒸気雰囲気中に保持して、金属アルコキ
シド類の加水分解重縮合反応を促進させることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機高分子と
金属酸化物との複合体の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the organic alkoxide is impregnated in the organic polymer and then held in a steam atmosphere to accelerate the hydrolysis polycondensation reaction of the metal alkoxide. A method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide according to any one of the above.
【請求項9】 水蒸気雰囲気中に、有機溶媒、及び/又
は酸性触媒もしくは塩基性触媒を含むことを特徴とする
請求項8記載の有機高分子と金属酸化物との複合体の製
造方法。
9. The method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide according to claim 8, wherein the steam atmosphere contains an organic solvent and / or an acidic catalyst or a basic catalyst.
【請求項10】 25℃のテトラエトキシシラン液中に
浸漬させた際の平衡膨潤率が1重量%以下である有機高
分子を、有機溶媒及び/又は水からなる膨潤液と、シリ
コンアルコキシドやシリコンアルコキシドの部分加水分
解縮合物またはそれらの混合物から選ばれる、金属アル
コキシド類を含む含浸液とで、有機高分子の膨潤と金属
アルコキシドの含浸操作を同時に行うと共に、金属アル
コキシド類が有機高分子の内部に均質に浸透する前に同
操作を中止し、金属アルコキシド類を固定化することを
特徴とする有機高分子と金属酸化物との複合体の製造方
法。
10. An organic polymer having an equilibrium swelling ratio of 1% by weight or less when immersed in a tetraethoxysilane liquid at 25 ° C., a swelling liquid consisting of an organic solvent and / or water, and a silicon alkoxide or silicon. The swelling of the organic polymer and the impregnation operation of the metal alkoxide are simultaneously performed with the impregnating liquid containing the metal alkoxide, which is selected from the partial hydrolyzed condensate of the alkoxide or a mixture thereof, and the metal alkoxide is contained inside the organic polymer A method for producing a complex of an organic polymer and a metal oxide, characterized in that the same operation is stopped before the metal is uniformly permeated into the solution to immobilize the metal alkoxide.
【請求項11】 含有される金属酸化物粒子の粒径が
0.01μm〜0.2μm未満であることを特徴とする請
求項1〜10のいずれか1つに記載の有機高分子と金属
酸化物との複合体の製造方法。
11. The organic polymer according to any one of claims 1 to 10, wherein the metal oxide particles contained have a particle size of 0.01 μm to less than 0.2 μm. A method for producing a complex with an object.
【請求項12】 含有された金属酸化物粒子の粒径が
0.2〜5μmであることを特徴とする請求項1〜10
のいずれか1つに記載の有機高分子と金属酸化物との複
合体の製造方法。
12. The particle size of the contained metal oxide particles is 0.2 to 5 μm.
A method for producing a composite of an organic polymer and a metal oxide according to any one of 1.
【請求項13】 請求項1〜10のいずれか1つに記載
の製造方法により得られる、金属酸化物と有機高分子と
の複合化が有機高分子固体の厚み方向で部分的に行わ
れ、少なくとも一部に金属酸化物と複合化されていない
領域を含むことを特徴とする有機高分子と金属酸化物と
の複合体。
13. A composite of a metal oxide and an organic polymer, which is obtained by the production method according to claim 1, is partially performed in a thickness direction of the organic polymer solid, A composite of an organic polymer and a metal oxide, comprising at least a part of a region that is not composited with a metal oxide.
【請求項14】 金属酸化物との複合化領域での金属酸
化物粒子の粒径が0.2μm以上であり、複合化領域で
不透明もしくは半透明で、且つ金属酸化物と複合化され
ていない領域で透明である形態を有することを特徴とす
る請求項13記載の有機高分子と金属酸化物との複合
体。
14. The metal oxide particles in the composite area with the metal oxide have a particle size of 0.2 μm or more, are opaque or semitransparent in the composite area, and are not composite with the metal oxide. The composite of an organic polymer and a metal oxide according to claim 13, which has a morphology that is transparent in the region.
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