JPH09110473A - 表面にスルホン酸基を有する無機物質とその製法及び用途 - Google Patents
表面にスルホン酸基を有する無機物質とその製法及び用途Info
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- JPH09110473A JPH09110473A JP7273041A JP27304195A JPH09110473A JP H09110473 A JPH09110473 A JP H09110473A JP 7273041 A JP7273041 A JP 7273041A JP 27304195 A JP27304195 A JP 27304195A JP H09110473 A JPH09110473 A JP H09110473A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 無機粉末 (例、超微粒子シリカ、チタニア
等) の表面に、一般式(I)で示される末端にスルホン酸
エステル基を有するアルコキシシラン化合物の被覆を形
成し、次いで加水分解または熱分解により被覆中のエス
テル基 (−SO3R3)をスルホン酸基 (−SO3H) に分解し
て、粉末表面にスルホン酸基を導入する。 式中、R1は炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル
基、R2は炭素数１〜18のアルキル基、Ｙは塩素、臭素ま
たは炭素数１〜６のアルコキシル基、ｍは１〜３の整
数、ｎは０〜２の整数 (但し、ｍ＋ｎ＝３) である。 【効果】 粉末表面の親水性が向上し、粉末の水中や水
性樹脂液中での分散性が向上。塩基性捕捉剤、消臭剤、
金属イオン捕捉のためのカチオン交換体として有用。
等) の表面に、一般式(I)で示される末端にスルホン酸
エステル基を有するアルコキシシラン化合物の被覆を形
成し、次いで加水分解または熱分解により被覆中のエス
テル基 (−SO3R3)をスルホン酸基 (−SO3H) に分解し
て、粉末表面にスルホン酸基を導入する。 式中、R1は炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル
基、R2は炭素数１〜18のアルキル基、Ｙは塩素、臭素ま
たは炭素数１〜６のアルコキシル基、ｍは１〜３の整
数、ｎは０〜２の整数 (但し、ｍ＋ｎ＝３) である。 【効果】 粉末表面の親水性が向上し、粉末の水中や水
性樹脂液中での分散性が向上。塩基性捕捉剤、消臭剤、
金属イオン捕捉のためのカチオン交換体として有用。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末等の無機物質
の表面をスルホン酸基を有する被覆材で被覆した無機物
質とその製造方法および用途に関する。本発明の表面被
覆された無機物質は、表面被覆により高い親水性と塩基
性化合物および金属イオンの捕獲能が付与される。
の表面をスルホン酸基を有する被覆材で被覆した無機物
質とその製造方法および用途に関する。本発明の表面被
覆された無機物質は、表面被覆により高い親水性と塩基
性化合物および金属イオンの捕獲能が付与される。
【０００２】
【従来の技術】無機物質の表面に酸性官能基を導入する
方法として、シリカゲルをエポキシ基含有アルコキシシ
ラン化合物で表面処理し、次いでエポキシ基をアミノ基
を有する金属カルボン酸塩やカルボン酸エステル化合物
と開環反応させた後、このカルボン酸塩やエステル部分
をカルボン酸基に変換させてカルボン酸基を導入する方
法が知られており、これにより光学異性体の分割用カラ
ムが作製されている。
方法として、シリカゲルをエポキシ基含有アルコキシシ
ラン化合物で表面処理し、次いでエポキシ基をアミノ基
を有する金属カルボン酸塩やカルボン酸エステル化合物
と開環反応させた後、このカルボン酸塩やエステル部分
をカルボン酸基に変換させてカルボン酸基を導入する方
法が知られており、これにより光学異性体の分割用カラ
ムが作製されている。
【０００３】また、分子の末端に各種官能基を有するア
ルコキシシラン化合物はシランカップリング剤と呼ば
れ、ガラス繊維や充填材といった無機物質の表面処理に
用いて、樹脂との密着性を向上させることができること
は周知である。
ルコキシシラン化合物はシランカップリング剤と呼ば
れ、ガラス繊維や充填材といった無機物質の表面処理に
用いて、樹脂との密着性を向上させることができること
は周知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のエポキ
シ基の開環反応を利用したカルボン酸基の導入は、湿式
処理により実施されるため、無機物質が微粉末であると
凝集を生じ、処理後の微粉末の分散性が低下し、使用し
にくくなる。
シ基の開環反応を利用したカルボン酸基の導入は、湿式
処理により実施されるため、無機物質が微粉末であると
凝集を生じ、処理後の微粉末の分散性が低下し、使用し
にくくなる。
【０００５】また、酸性官能基がカルボン酸基では、酸
性が弱いため、用途によっては酸性官能基の導入による
目的が十分に達成されない。その意味では、カルボン酸
より酸性がはるかに高いスルホン酸を無機物質の表面に
導入することが望ましいが、これまでスルホン酸を無機
物質の表面に導入する効果的な方法は見出されていなか
った。
性が弱いため、用途によっては酸性官能基の導入による
目的が十分に達成されない。その意味では、カルボン酸
より酸性がはるかに高いスルホン酸を無機物質の表面に
導入することが望ましいが、これまでスルホン酸を無機
物質の表面に導入する効果的な方法は見出されていなか
った。
【０００６】本発明の目的は、各種の無機物質の表面に
スルホン酸基を導入するための手段を確立して、表面に
スルホン酸基を有する被覆が形成された無機物質とその
製造方法を提供することである。本発明の別の目的は、
このスルホン酸基を有する表面被覆無機物質を用いた各
種の有用材料を提供することである。
スルホン酸基を導入するための手段を確立して、表面に
スルホン酸基を有する被覆が形成された無機物質とその
製造方法を提供することである。本発明の別の目的は、
このスルホン酸基を有する表面被覆無機物質を用いた各
種の有用材料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】無機物質の表面にスルホ
ン酸基を導入する手段として、官能基としてスルホン酸
基を有するシランカップリング剤型の有機ケイ素化合物
(アルコキシシラン化合物) で無機物質を表面処理する
ことが考えられる。しかし、このようなスルホン酸基を
有する化合物は、それ自体の酸性が強いため、シランカ
ップリング剤の分解・縮合を生じ、安定には存在できな
いため、スルホン酸基を有するシランカップリング剤が
実際に合成・単離されたことはない。
ン酸基を導入する手段として、官能基としてスルホン酸
基を有するシランカップリング剤型の有機ケイ素化合物
(アルコキシシラン化合物) で無機物質を表面処理する
ことが考えられる。しかし、このようなスルホン酸基を
有する化合物は、それ自体の酸性が強いため、シランカ
ップリング剤の分解・縮合を生じ、安定には存在できな
いため、スルホン酸基を有するシランカップリング剤が
実際に合成・単離されたことはない。
【０００８】本発明者らは、官能基としてスルホン酸エ
ステル基を有するシラン化合物で無機物質の表面を被覆
し、次いで被覆を加水分解または熱分解反応条件下で好
ましくは乾式法により処理すると、被覆を保持したま
ま、被覆中のスルホン酸エステル基がスルホン酸基に変
化し、無機物質の表面にスルホン酸基を導入することが
できることを見出し、特願平７−１３５３５５として特
許出願した。本発明は、「スルホン酸エステル基を有す
るシラン化合物」として、本発明者らが新規に発明して
本出願と同時に特許出願したシラン化合物を用いている
点で、先願と異なる。
ステル基を有するシラン化合物で無機物質の表面を被覆
し、次いで被覆を加水分解または熱分解反応条件下で好
ましくは乾式法により処理すると、被覆を保持したま
ま、被覆中のスルホン酸エステル基がスルホン酸基に変
化し、無機物質の表面にスルホン酸基を導入することが
できることを見出し、特願平７−１３５３５５として特
許出願した。本発明は、「スルホン酸エステル基を有す
るシラン化合物」として、本発明者らが新規に発明して
本出願と同時に特許出願したシラン化合物を用いている
点で、先願と異なる。
【０００９】このようにしてスルホン酸基を表面に導入
した無機物質は、先願と同様、表面被覆が無機物質に強
固に結合され、表面に酸基を有している固体として、塩
基をこの固体に固定して除去するための塩基捕捉剤とし
て有用であり、従ってアンモニアやアミンに起因する臭
いを除去するための消臭剤としても使用できる。その
上、無機物質の表面に導入されたスルホン酸基は金属イ
オンの捕獲能が高く、この表面被覆無機物質はカチオン
交換体としても有用である。また、表面被覆を施す無機
物質が粉末であると、粉末表面のスルホン酸基の親水性
により、粉末の水中または水性樹脂液中での分散性が高
まる。
した無機物質は、先願と同様、表面被覆が無機物質に強
固に結合され、表面に酸基を有している固体として、塩
基をこの固体に固定して除去するための塩基捕捉剤とし
て有用であり、従ってアンモニアやアミンに起因する臭
いを除去するための消臭剤としても使用できる。その
上、無機物質の表面に導入されたスルホン酸基は金属イ
オンの捕獲能が高く、この表面被覆無機物質はカチオン
交換体としても有用である。また、表面被覆を施す無機
物質が粉末であると、粉末表面のスルホン酸基の親水性
により、粉末の水中または水性樹脂液中での分散性が高
まる。
【００１０】本発明は以上の知見に基づき完成したもの
であって、その要旨は次の通りである。 無機物質の表面に下記一般式（Ｉ）で示される構造
部分を持った被覆を有することを特徴とする、表面被覆
無機物質。
であって、その要旨は次の通りである。 無機物質の表面に下記一般式（Ｉ）で示される構造
部分を持った被覆を有することを特徴とする、表面被覆
無機物質。
【００１１】
【００１２】式中、ＸはＨ、アルカリ金属またはアンモ
ニウムである。
ニウムである。
【００１３】 無機物質の表面に、下記一般式（II）
で示される末端にスルホン酸エステル基を有するシラン
化合物の被覆を形成し、次いで加水分解または熱分解に
より被覆中のスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分
解することを特徴とする、表面にスルホン酸基を有する
被覆無機物質の製造方法。
で示される末端にスルホン酸エステル基を有するシラン
化合物の被覆を形成し、次いで加水分解または熱分解に
より被覆中のスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分
解することを特徴とする、表面にスルホン酸基を有する
被覆無機物質の製造方法。
【００１４】
【００１５】式中、Ｙは塩素、臭素または炭素数１〜６
のアルコキシル基、R1は炭素数１〜３のアルキル基また
はフェニル基、R2は炭素数１〜18のアルキル基、ｍは１
〜３の整数、ｎは０〜２の整数 (但し、ｍ＋ｎ＝３）で
ある。
のアルコキシル基、R1は炭素数１〜３のアルキル基また
はフェニル基、R2は炭素数１〜18のアルキル基、ｍは１
〜３の整数、ｎは０〜２の整数 (但し、ｍ＋ｎ＝３）で
ある。
【００１６】 上記の表面被覆 (但し、ＸはＨ) を
有する無機物質からなる塩基捕捉剤。 上記の表面被覆(但し、ＸはＨ)を有する無機物質
からなる消臭剤。 上記の表面被覆を有する無機物質からなるカチオ
ン交換体。 無機粉末の表面に上記の被覆を有する、水または
水性樹脂液中の分散性に優れた表面被覆無機粉末。
有する無機物質からなる塩基捕捉剤。 上記の表面被覆(但し、ＸはＨ)を有する無機物質
からなる消臭剤。 上記の表面被覆を有する無機物質からなるカチオ
ン交換体。 無機粉末の表面に上記の被覆を有する、水または
水性樹脂液中の分散性に優れた表面被覆無機粉末。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明では、無機物質の表面に上
記一般式（II）で示される末端にスルホン酸エステル基
を有するシラン化合物を被覆し、次いで加水分解または
熱分解によりスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分
解することにより、上記一般式（Ｉ）で示される構造部
分を持つ被覆を無機物質の表面に形成する。
記一般式（II）で示される末端にスルホン酸エステル基
を有するシラン化合物を被覆し、次いで加水分解または
熱分解によりスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分
解することにより、上記一般式（Ｉ）で示される構造部
分を持つ被覆を無機物質の表面に形成する。
【００１８】本発明により表面被覆が施される無機物質
は特に制限されないが、好ましくは水不溶性のものであ
る。具体例としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、
酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウムな
どの金属酸化物、これらの２種以上からなる複合酸化物
(ガラスを含む) 、水酸化アルミニウムなどの金属水酸
化物、硫化亜鉛などの硫化物、炭酸カルシウム、硫酸バ
リウム、硫酸カルシウム等の水不溶性の塩、などが挙げ
られる。好ましい無機粉末は金属酸化物であり、中でも
シリカ、酸化チタン、およびアルミナが特に好ましい。
は特に制限されないが、好ましくは水不溶性のものであ
る。具体例としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、
酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウムな
どの金属酸化物、これらの２種以上からなる複合酸化物
(ガラスを含む) 、水酸化アルミニウムなどの金属水酸
化物、硫化亜鉛などの硫化物、炭酸カルシウム、硫酸バ
リウム、硫酸カルシウム等の水不溶性の塩、などが挙げ
られる。好ましい無機粉末は金属酸化物であり、中でも
シリカ、酸化チタン、およびアルミナが特に好ましい。
【００１９】無機物質の形態も、粉末、繊維状、粉末焼
結体など任意の形態でよいが、表面積の大きい粉末状が
好ましい。無機粉末としては、平均粒径が１μｍ未満
（例、0.01〜１μｍ) の超微粒子状のものも使用でき、
比表面積が大きく多量のスルホン酸基を導入できること
から好ましい材料である。
結体など任意の形態でよいが、表面積の大きい粉末状が
好ましい。無機粉末としては、平均粒径が１μｍ未満
（例、0.01〜１μｍ) の超微粒子状のものも使用でき、
比表面積が大きく多量のスルホン酸基を導入できること
から好ましい材料である。
【００２０】無機物質の表面被覆に用いる化合物は、末
端にスルホン酸エステル基を有する上記一般式（II）で
示されるシラン化合物である。この化合物は新規化合物
であるが、この末端基を除けば従来よりシランカップリ
ング剤として利用されてきたハロゲン化シランまたはア
ルコキシシラン化合物と類似の構造を有しており、その
詳細については本出願と同時の特許出願において開示し
た。
端にスルホン酸エステル基を有する上記一般式（II）で
示されるシラン化合物である。この化合物は新規化合物
であるが、この末端基を除けば従来よりシランカップリ
ング剤として利用されてきたハロゲン化シランまたはア
ルコキシシラン化合物と類似の構造を有しており、その
詳細については本出願と同時の特許出願において開示し
た。
【００２１】例えば、一般式（II）の化合物は、次の式
Ａに示すように、出発物質のアリルスルホニルクロライ
ドをエステル化し、得られたアリルスルホン酸エステル
をトリクロロシランまたはアルキルクロロシランと反応
させる方法で合成され、さらにこのクロロシリル基をア
ルコキシ化する方法によりアルコキシシラン化合物が合
成できる。またこのとき、アルコキシ化に用いるアルコ
ールがR2基と同じアルキル基である場合には、式Ｂに示
すように、アリルスルホニルクロライドとトリクロロシ
ランまたはアルキルトリクロロシランとを直接反応さ
せ、次いでクロロシリル基のアルコキシ化と同時に末端
のスルホニルクロライド基をエステル化する方法により
合成できる。以上の化合物のハロゲンは、塩素ではなく
臭素であってもよい。
Ａに示すように、出発物質のアリルスルホニルクロライ
ドをエステル化し、得られたアリルスルホン酸エステル
をトリクロロシランまたはアルキルクロロシランと反応
させる方法で合成され、さらにこのクロロシリル基をア
ルコキシ化する方法によりアルコキシシラン化合物が合
成できる。またこのとき、アルコキシ化に用いるアルコ
ールがR2基と同じアルキル基である場合には、式Ｂに示
すように、アリルスルホニルクロライドとトリクロロシ
ランまたはアルキルトリクロロシランとを直接反応さ
せ、次いでクロロシリル基のアルコキシ化と同時に末端
のスルホニルクロライド基をエステル化する方法により
合成できる。以上の化合物のハロゲンは、塩素ではなく
臭素であってもよい。
【００２２】 式Ａ CH2=CHCH2SO2Cl ＋ ROH → CH2＝CHCH2SO3R ＋ HCl CH2=CHCH2SO3R ＋ HSiX3 → X3Si(CH2)3SO3R 式Ｂ CH2=CHCH2SO2Cl ＋ HSiCl3 → Cl3Si(CH2)3SO2Cl Cl3Si(CH2)3SO2Cl ＋ 4ROH → (RO)3Si(CH2)3SO3R ＋ 4HCl
【００２３】トリクロロシランまたはアルキルクロロシ
ラン[HSi(Cl)m (R2)n ] の付加反応は、一般に塩化白金
酸等の触媒を必要とする。また、クロロシリル基のアル
コキシ化反応およびスルホニルクロライド基のエステル
化は、対応するアルコールまたは金属アルコキドを反応
させることにより行われる。アルコールを反応させる場
合には、副生する塩化水素を除去するために、環式アミ
ン等の酸捕捉剤と有機溶媒の存在下で反応を行う。使用
するアルコールや溶媒に水分が混入すると、生成物の分
解あるいは縮合を生じるので、十分に脱水したものを用
いることが好ましい。有機溶媒としてはエーテルなどの
極性溶媒が適当である。
ラン[HSi(Cl)m (R2)n ] の付加反応は、一般に塩化白金
酸等の触媒を必要とする。また、クロロシリル基のアル
コキシ化反応およびスルホニルクロライド基のエステル
化は、対応するアルコールまたは金属アルコキドを反応
させることにより行われる。アルコールを反応させる場
合には、副生する塩化水素を除去するために、環式アミ
ン等の酸捕捉剤と有機溶媒の存在下で反応を行う。使用
するアルコールや溶媒に水分が混入すると、生成物の分
解あるいは縮合を生じるので、十分に脱水したものを用
いることが好ましい。有機溶媒としてはエーテルなどの
極性溶媒が適当である。
【００２４】被覆に用いるアルコキシシラン化合物とし
て好ましいのは、上記一般式（II）において、Ｙのアル
コキシ基がメチル、エチルまたはプロピルであり、R1が
メチルまたはエチルであり、R2が炭素数１〜18のアルキ
ル基である化合物である。
て好ましいのは、上記一般式（II）において、Ｙのアル
コキシ基がメチル、エチルまたはプロピルであり、R1が
メチルまたはエチルであり、R2が炭素数１〜18のアルキ
ル基である化合物である。
【００２５】一般式（II）において、Ｙのアルコキシル
基およびR1〜R2の各アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよ
い。R1は、ハロゲンなどの置換基を有していてもよい。
基およびR1〜R2の各アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよ
い。R1は、ハロゲンなどの置換基を有していてもよい。
【００２６】本発明に従って、上記一般式（II）で示さ
れる、末端にスルホン酸エステル基を有するシラン化合
物で無機物質を表面処理すると、従来のシランカップリ
ング剤と同様に、ハロゲノシリル基あるいはアルコキシ
シリル基が無機物質の表面に存在する水酸基と相互作用
し、水分 (例、大気中の湿気) の存在下で、ケイ素原子
に結合したハロゲノシリル基あるいはアルコキシル基
(RO−基) が加水分解してヒドロキシル基になり、この
ヒドロキシル基が無機物質の表面の水酸基と縮合反応す
ることにより、シラン化合物が無機物質の表面に結合す
る。周囲環境に水分が全く存在しない場合、または無機
物質が水酸基を有していない場合には、ハロゲノシリル
基あるいはアルコキシル基またはその加水分解で生じた
水酸基が無機物質の表面に吸着されることにより被覆が
行われる。
れる、末端にスルホン酸エステル基を有するシラン化合
物で無機物質を表面処理すると、従来のシランカップリ
ング剤と同様に、ハロゲノシリル基あるいはアルコキシ
シリル基が無機物質の表面に存在する水酸基と相互作用
し、水分 (例、大気中の湿気) の存在下で、ケイ素原子
に結合したハロゲノシリル基あるいはアルコキシル基
(RO−基) が加水分解してヒドロキシル基になり、この
ヒドロキシル基が無機物質の表面の水酸基と縮合反応す
ることにより、シラン化合物が無機物質の表面に結合す
る。周囲環境に水分が全く存在しない場合、または無機
物質が水酸基を有していない場合には、ハロゲノシリル
基あるいはアルコキシル基またはその加水分解で生じた
水酸基が無機物質の表面に吸着されることにより被覆が
行われる。
【００２７】それにより、下記一般式(Ia) (式中、R2は
前記と同じ意味) で示される構造部分を持った、スルホ
ン酸エステル基を末端に有するシラン化合物の被覆が無
機物質の表面に形成される。
前記と同じ意味) で示される構造部分を持った、スルホ
ン酸エステル基を末端に有するシラン化合物の被覆が無
機物質の表面に形成される。
【００２８】
【００２９】上記シラン化合物による無機物質の表面処
理は湿式と乾式のいずれも可能である。湿式の表面処理
は、使用するシラン化合物を適当な有機溶媒 (例、エー
テル、炭化水素、ハロゲン化炭化水素など) に溶解した
溶液に無機物質を浸漬し、次いで、必要であれば濾過に
より無機物質を溶液から分離した後、過剰の溶媒を蒸発
させることにより実施できる。
理は湿式と乾式のいずれも可能である。湿式の表面処理
は、使用するシラン化合物を適当な有機溶媒 (例、エー
テル、炭化水素、ハロゲン化炭化水素など) に溶解した
溶液に無機物質を浸漬し、次いで、必要であれば濾過に
より無機物質を溶液から分離した後、過剰の溶媒を蒸発
させることにより実施できる。
【００３０】乾式の表面処理は、例えば、無機粉末を攪
拌して浮遊状態にさせ、使用するシラン化合物を上記と
同様の適当な有機溶媒に溶解した溶液を、この粉末に滴
下または噴霧することにより実施できる。無機物質が平
均粒径１μｍ未満の超微粒子粉末である場合には、湿式
処理では粒子の凝集を生じ、粒子本来が有する分散性な
どの特性を損なう場合があるので、乾式処理が好まし
い。
拌して浮遊状態にさせ、使用するシラン化合物を上記と
同様の適当な有機溶媒に溶解した溶液を、この粉末に滴
下または噴霧することにより実施できる。無機物質が平
均粒径１μｍ未満の超微粒子粉末である場合には、湿式
処理では粒子の凝集を生じ、粒子本来が有する分散性な
どの特性を損なう場合があるので、乾式処理が好まし
い。
【００３１】その後この被覆をスルホン酸エステルの加
水分解または熱分解が起こる条件下で処理すると、被覆
物の分子末端に存在するスルホン酸エステル基 (−SO3R
2 ）がスルホン酸基 (−SO3H) に分解し、無機物質の表
面にスルホン酸が導入され。それにより、被覆の表面に
スルホン酸基による親水性が付与される。この分解反応
も、加水分解の場合には湿式と乾式のいずれでも実施で
きるが、無機物質が超微粒子粉末の場合にはやはり乾式
の処理が好ましい。熱分解は乾式で行う。
水分解または熱分解が起こる条件下で処理すると、被覆
物の分子末端に存在するスルホン酸エステル基 (−SO3R
2 ）がスルホン酸基 (−SO3H) に分解し、無機物質の表
面にスルホン酸が導入され。それにより、被覆の表面に
スルホン酸基による親水性が付与される。この分解反応
も、加水分解の場合には湿式と乾式のいずれでも実施で
きるが、無機物質が超微粒子粉末の場合にはやはり乾式
の処理が好ましい。熱分解は乾式で行う。
【００３２】湿式の加水分解は、上記のように被覆した
無機物質を、過剰の水の存在下で攪拌しながら加熱する
ことにより実施できる。このとき、加水分解触媒として
酸またはアルカリを用いることができる。触媒の酸は強
酸が好ましく、具体的には硫酸、塩酸等の無機酸、また
はｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸が適当である。ア
ルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等
が挙げられる。
無機物質を、過剰の水の存在下で攪拌しながら加熱する
ことにより実施できる。このとき、加水分解触媒として
酸またはアルカリを用いることができる。触媒の酸は強
酸が好ましく、具体的には硫酸、塩酸等の無機酸、また
はｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸が適当である。ア
ルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等
が挙げられる。
【００３３】乾式の加水分解は、上記のように表面被覆
した無機物質に粉末の凝集を生じない程度の少量の水を
添加し、不活性ガス気流下で加熱処理を行うか、或いは
被覆した無機物質に不活性ガス気流下で水蒸気を吹き込
むことにより行うことができる。不活性ガスとしては、
無機物質およびエステル基含有シラン化合物のいずれと
も反応しない、非酸化性の任意のガスが使用でき、具体
例としては窒素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。
添加する水は、これが酸素を含んでいるとエステル基含
有シラン化合物の酸化を生じる場合があるので、十分に
脱酸素したものを用いることが好ましい。水の脱酸素化
は、不活性ガスの吹き込みによる方法が効果的である。
した無機物質に粉末の凝集を生じない程度の少量の水を
添加し、不活性ガス気流下で加熱処理を行うか、或いは
被覆した無機物質に不活性ガス気流下で水蒸気を吹き込
むことにより行うことができる。不活性ガスとしては、
無機物質およびエステル基含有シラン化合物のいずれと
も反応しない、非酸化性の任意のガスが使用でき、具体
例としては窒素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。
添加する水は、これが酸素を含んでいるとエステル基含
有シラン化合物の酸化を生じる場合があるので、十分に
脱酸素したものを用いることが好ましい。水の脱酸素化
は、不活性ガスの吹き込みによる方法が効果的である。
【００３４】また、乾式加水分解を迅速に行うため、湿
式の場合と同様に、触媒として酸またはアルカリを水中
に溶解させて添加することも好ましい。乾式加水分解の
場合には、使用した触媒の沸点が高いと、生成物中に触
媒が残留するため、低沸点の酸またはアルカリを使用す
ることが好ましい。具体例としては、酸では塩化水素、
臭化水素等が、アルカリとしてはアンモニアが好まし
い。
式の場合と同様に、触媒として酸またはアルカリを水中
に溶解させて添加することも好ましい。乾式加水分解の
場合には、使用した触媒の沸点が高いと、生成物中に触
媒が残留するため、低沸点の酸またはアルカリを使用す
ることが好ましい。具体例としては、酸では塩化水素、
臭化水素等が、アルカリとしてはアンモニアが好まし
い。
【００３５】湿式および乾式の加水分解はいずれも加水
分解を促進させるために加熱下で反応を行うのが好まし
い。加熱温度は湿式の場合は60〜100 ℃、乾式の場合は
120〜230 ℃の範囲が好ましい。
分解を促進させるために加熱下で反応を行うのが好まし
い。加熱温度は湿式の場合は60〜100 ℃、乾式の場合は
120〜230 ℃の範囲が好ましい。
【００３６】乾式熱分解は、上記のように被覆した無機
物質を不活性ガス気流下で加熱することによって行われ
る。不活性ガスは上記と同様でよい。熱分解に必要な加
熱温度は、被覆に用いたスルホン酸エステル基含有シラ
ン化合物の分子構造によって異なるが、一般には 150〜
300 ℃の範囲、好ましくは 120〜250 ℃の範囲である。
加熱温度がが120 ℃より低いと、効果的に熱分解反応が
進行せず、300 ℃を超えるとエステル結合以外の結合の
分解を生じる恐れがある。
物質を不活性ガス気流下で加熱することによって行われ
る。不活性ガスは上記と同様でよい。熱分解に必要な加
熱温度は、被覆に用いたスルホン酸エステル基含有シラ
ン化合物の分子構造によって異なるが、一般には 150〜
300 ℃の範囲、好ましくは 120〜250 ℃の範囲である。
加熱温度がが120 ℃より低いと、効果的に熱分解反応が
進行せず、300 ℃を超えるとエステル結合以外の結合の
分解を生じる恐れがある。
【００３７】この熱分解温度は、スルホン酸エステル基
の種類、即ち、一般式(II)におけるR2基の種類により大
きく変動し、R2基の嵩が大きいと、熱分解温度が低くな
り、有利である。その意味で好ましいR2基はイソプロピ
ル基のような分岐アルキルである。R2基がイソプロピル
基であるシラン化合物は、熱分解温度が低く、熱分解収
率も高いため、特に好ましい。
の種類、即ち、一般式(II)におけるR2基の種類により大
きく変動し、R2基の嵩が大きいと、熱分解温度が低くな
り、有利である。その意味で好ましいR2基はイソプロピ
ル基のような分岐アルキルである。R2基がイソプロピル
基であるシラン化合物は、熱分解温度が低く、熱分解収
率も高いため、特に好ましい。
【００３８】上記のようにして加水分解または熱分解に
より被覆のスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分解
すると、表面にスルホン酸基を有する無機物質が得られ
る。また、スルホン酸エステル基の分解と同時に、ハロ
ゲノシリル基部分のハロゲノシリル基及びアルコキシシ
リル基部分のアルコキシル基の加水分解または熱分解が
同時にさらに進行し、被覆のアルコキシシラン化合物の
無機粉末への結合が強化される。そのため、本発明の方
法により形成されたスルホン酸基を有する被覆は、無機
物質の表面に強固に結合しており、耐久性に優れてい
る。
より被覆のスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分解
すると、表面にスルホン酸基を有する無機物質が得られ
る。また、スルホン酸エステル基の分解と同時に、ハロ
ゲノシリル基部分のハロゲノシリル基及びアルコキシシ
リル基部分のアルコキシル基の加水分解または熱分解が
同時にさらに進行し、被覆のアルコキシシラン化合物の
無機粉末への結合が強化される。そのため、本発明の方
法により形成されたスルホン酸基を有する被覆は、無機
物質の表面に強固に結合しており、耐久性に優れてい
る。
【００３９】こうして得られた表面にスルホン酸基を有
する無機物質は、スルホン酸基の強い酸性により、塩基
性化合物と高い反応性を示し、塩基性化合物を固定化し
て除去するための捕捉剤として有用である。水中に溶解
した塩基性化合物とガス中の塩基性化合物のいずれも捕
捉できる。不快臭を生じるアンモニアやアミン系化合物
の捕捉効果に優れているので、消臭にも有効であり、消
臭剤としても利用できる。単位体積当たりの塩基性化合
物の捕捉能や消臭能は、表面積が大きいほど高くなるの
で、無機物質は粉末、より好ましくは平均粒径10μｍ以
下の微粉末、特に好ましくは平均粒径１μｍ未満の超微
粒子状の粉末であることが好ましい。
する無機物質は、スルホン酸基の強い酸性により、塩基
性化合物と高い反応性を示し、塩基性化合物を固定化し
て除去するための捕捉剤として有用である。水中に溶解
した塩基性化合物とガス中の塩基性化合物のいずれも捕
捉できる。不快臭を生じるアンモニアやアミン系化合物
の捕捉効果に優れているので、消臭にも有効であり、消
臭剤としても利用できる。単位体積当たりの塩基性化合
物の捕捉能や消臭能は、表面積が大きいほど高くなるの
で、無機物質は粉末、より好ましくは平均粒径10μｍ以
下の微粉末、特に好ましくは平均粒径１μｍ未満の超微
粒子状の粉末であることが好ましい。
【００４０】本発明の表面にスルホン酸基を有する無機
物質は、表面の親水性が向上している。そのため、無機
物質が粉末である場合には、水または水性樹脂液 (水溶
性樹脂液とエマルジョンなどの水分散性樹脂液を含む)
への粉末の分散性が改善される。例えば、無機粉末とし
て塗料に使用される充填材または顔料を本発明の方法に
より被覆して表面にスルホン酸基を導入すると、水性塗
料中での充填材または顔料の分散安定性が高まる。この
場合、被覆中のスルホン酸基を、中和反応を利用して、
遊離のスルホン酸から塩の形態にしてもよい。塩として
は、例えば、アンモニウム塩、またはナトリウム塩、カ
リウム塩等のアルカリ金属塩が適当である。塩の形成
は、無機粉末を水中に懸濁させ、所定のアルカリ水溶液
を添加することにより実施できる。アンモニウム塩の場
合には、無機粉末をアンモニアガスと接触させることに
よっても塩を形成できる。
物質は、表面の親水性が向上している。そのため、無機
物質が粉末である場合には、水または水性樹脂液 (水溶
性樹脂液とエマルジョンなどの水分散性樹脂液を含む)
への粉末の分散性が改善される。例えば、無機粉末とし
て塗料に使用される充填材または顔料を本発明の方法に
より被覆して表面にスルホン酸基を導入すると、水性塗
料中での充填材または顔料の分散安定性が高まる。この
場合、被覆中のスルホン酸基を、中和反応を利用して、
遊離のスルホン酸から塩の形態にしてもよい。塩として
は、例えば、アンモニウム塩、またはナトリウム塩、カ
リウム塩等のアルカリ金属塩が適当である。塩の形成
は、無機粉末を水中に懸濁させ、所定のアルカリ水溶液
を添加することにより実施できる。アンモニウム塩の場
合には、無機粉末をアンモニアガスと接触させることに
よっても塩を形成できる。
【００４１】さらに、本発明の表面にスルホン酸 (塩)
基を有する無機物質は、スルホン酸基に特有の金属イオ
ンとのイオン交換能力を示し、それによって金属イオン
を捕捉することができる。即ち、本発明の表面被覆無機
物質は、カチオン交換体としても機能し、特にスルホン
酸型カチオン交換体に特有のNa、Ｋ、Liに対する高い捕
捉能を示す。このようなカチオン交換体の応用例として
は、水中に溶解している上記金属イオンの除去等が挙げ
られる。なお、この場合も、表面のスルホン酸基は塩の
形態であってもよく、その場合には複塩交換反応により
他のカチオンとのイオン交換が行われる。
基を有する無機物質は、スルホン酸基に特有の金属イオ
ンとのイオン交換能力を示し、それによって金属イオン
を捕捉することができる。即ち、本発明の表面被覆無機
物質は、カチオン交換体としても機能し、特にスルホン
酸型カチオン交換体に特有のNa、Ｋ、Liに対する高い捕
捉能を示す。このようなカチオン交換体の応用例として
は、水中に溶解している上記金属イオンの除去等が挙げ
られる。なお、この場合も、表面のスルホン酸基は塩の
形態であってもよく、その場合には複塩交換反応により
他のカチオンとのイオン交換が行われる。
【００４２】本発明の無機物質における表面被覆の量
は、この無機物質の使用目的や形態および被覆に用いた
アルコキシシラン化合物の種類に応じて変動するが、無
機物質が粉末状の場合には一般に粉末重量の１〜60重量
％、好ましくは５〜40重量％の範囲である。１重量％未
満であると、表面の被覆量が少なく、十分な効果が得ら
れない。一方、60重量％を超えると、粒子の凝集を生じ
たり、被覆の全部が無機粉末の表面に結合しない等の問
題が生じる恐れがある。
は、この無機物質の使用目的や形態および被覆に用いた
アルコキシシラン化合物の種類に応じて変動するが、無
機物質が粉末状の場合には一般に粉末重量の１〜60重量
％、好ましくは５〜40重量％の範囲である。１重量％未
満であると、表面の被覆量が少なく、十分な効果が得ら
れない。一方、60重量％を超えると、粒子の凝集を生じ
たり、被覆の全部が無機粉末の表面に結合しない等の問
題が生じる恐れがある。
【００４３】一方、本発明の化合物と同様に、例えば、
(Y) m (R1)n Si(CH2) x SO3R2 のXが３以外の化合物
も、類似の反応を利用して合成することができる。具体
的な例としては、ビニルスルホニルクロライドから合成
した(RO)3SiCH2CH 2SO3R2または２−ブテンスルホニルク
ロライドから合成する(CH3CH2)(RO)2Si(CH 2)4SO3R2等(R
は炭素数１〜６のアルキル基）があげられる。
(Y) m (R1)n Si(CH2) x SO3R2 のXが３以外の化合物
も、類似の反応を利用して合成することができる。具体
的な例としては、ビニルスルホニルクロライドから合成
した(RO)3SiCH2CH 2SO3R2または２−ブテンスルホニルク
ロライドから合成する(CH3CH2)(RO)2Si(CH 2)4SO3R2等(R
は炭素数１〜６のアルキル基）があげられる。
【００４４】
【実施例】次に実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例で粉末の表面被覆に用いたスルホン酸エステ
ル基を有するアルコキシシラン化合物の構造を次に示
す。 化合物Ａ： Cl3Si(CH2)3SO3CH(CH3)2 化合物Ｂ： (CH3O)3Si(CH2)3SO3C(CH3)3 化合物Ｃ： (CH3CH2O)2(CH3)Si(CH2)3SO3CH2CH3 化合物Ｄ： (CH3O)3Si(CH2)3SO3CH2(CH2)8CH3 なお、これらの化合物の代表例について、その合成法と
同定データを次に示す。残りの化合物も同様に合成でき
る。
る。実施例で粉末の表面被覆に用いたスルホン酸エステ
ル基を有するアルコキシシラン化合物の構造を次に示
す。 化合物Ａ： Cl3Si(CH2)3SO3CH(CH3)2 化合物Ｂ： (CH3O)3Si(CH2)3SO3C(CH3)3 化合物Ｃ： (CH3CH2O)2(CH3)Si(CH2)3SO3CH2CH3 化合物Ｄ： (CH3O)3Si(CH2)3SO3CH2(CH2)8CH3 なお、これらの化合物の代表例について、その合成法と
同定データを次に示す。残りの化合物も同様に合成でき
る。
【００４５】化合物Ａ： イソプロパノールをジイソプ
ロピルエーテル中にてピリジンの存在下でアリルスルホ
ニルクロライド[CH2=CHCH2SO2Cl]と反応させてエステル
化し、アリルスルホン酸イソプロピルエステル[CH2=CHC
H2SO3CH(CH3)2]を得る。次いで、これを塩化白金酸の存
在下でトリクロロシラン[HSiCl3]と反応させ淡黄色油状
の化合物Ａが得られる。
ロピルエーテル中にてピリジンの存在下でアリルスルホ
ニルクロライド[CH2=CHCH2SO2Cl]と反応させてエステル
化し、アリルスルホン酸イソプロピルエステル[CH2=CHC
H2SO3CH(CH3)2]を得る。次いで、これを塩化白金酸の存
在下でトリクロロシラン[HSiCl3]と反応させ淡黄色油状
の化合物Ａが得られる。
【００４６】 IR：2980〜2840, 1350cm-1 1H-NMR：δ(ppm)=0.85(t,2H), 1.34 (d,6H), 1.90 (m,2
H), 3.03 (t,2H),4.88 (m,1H)
H), 3.03 (t,2H),4.88 (m,1H)
【００４７】化合物Ｂ： 化合物Ａをさらにジイソジイ
ソプロピルエーテル中トリエチルアミンの存在下でメタ
ノールと反応させてアルコキシ化すると、淡黄色油状の
化合物Ｂが得られる。 IR：2980〜2840, 1350, 1095cm-1 1H-NMR：δ(ppm)=0.82(t,2H), 1.37 (d,6H), 1.93 (m,2
H), 3.00 (t,2H),3.51 (s,9H), 4.91 (m,1H) 同様の方法で化合物Ｄも合成できる。
ソプロピルエーテル中トリエチルアミンの存在下でメタ
ノールと反応させてアルコキシ化すると、淡黄色油状の
化合物Ｂが得られる。 IR：2980〜2840, 1350, 1095cm-1 1H-NMR：δ(ppm)=0.82(t,2H), 1.37 (d,6H), 1.93 (m,2
H), 3.00 (t,2H),3.51 (s,9H), 4.91 (m,1H) 同様の方法で化合物Ｄも合成できる。
【００４８】化合物Ｃ：アリルスルホニルクロライドを
塩化白金酸の存在下でメチルジクロルシランH(CH3)SiCl
2 と反応させて、クロロスルホニルプロピルメチルジク
ロロシラン Cl2(CH3)Si(CH2)3SO2Cl2 を得た。これをテ
トラヒドロフラン中でピリジンの存在下でエタノールと
反応させてエステル化とアルコキシ化を同時に行うと、
化合物Ｃが得られる。 IR：2980〜2840, 1350, 1095cm-1 1H-NMR：δ(ppm)=0.10(s,3H), 0.82 (t,2H), 1.35
(d,6H), 1.91 (m,2H),3 .02 (t,2H), 3.79 (q,4H), 4.
22 (q,2H)
塩化白金酸の存在下でメチルジクロルシランH(CH3)SiCl
2 と反応させて、クロロスルホニルプロピルメチルジク
ロロシラン Cl2(CH3)Si(CH2)3SO2Cl2 を得た。これをテ
トラヒドロフラン中でピリジンの存在下でエタノールと
反応させてエステル化とアルコキシ化を同時に行うと、
化合物Ｃが得られる。 IR：2980〜2840, 1350, 1095cm-1 1H-NMR：δ(ppm)=0.10(s,3H), 0.82 (t,2H), 1.35
(d,6H), 1.91 (m,2H),3 .02 (t,2H), 3.79 (q,4H), 4.
22 (q,2H)
【００４９】(実施例１)無機物質として、平均粒径12 n
m のシリカ粉末 (アエロジル＃200 ：日本アエロジル社
製) 20ｇをジューサーミキサーに入れ、浮遊状態になる
ように攪拌しながら、化合物Ａ 2.8ｇをテトラヒドロフ
ラン 4.0ｇに溶解した溶液を２分間かけて滴下しするこ
とにより乾式で表面処理を行った。その後、この表面処
理した粉末を１リットルセパラブルフラスコに移し、窒
素気流下で60℃で２時間、次いで120 ℃で２時間加熱す
ることにより、スルホン酸エステル基の熱分解反応を行
って、スルホン酸基を有するシラン化合物で被覆された
シリカ粉末 (被覆量9.2 重量％) を得た。
m のシリカ粉末 (アエロジル＃200 ：日本アエロジル社
製) 20ｇをジューサーミキサーに入れ、浮遊状態になる
ように攪拌しながら、化合物Ａ 2.8ｇをテトラヒドロフ
ラン 4.0ｇに溶解した溶液を２分間かけて滴下しするこ
とにより乾式で表面処理を行った。その後、この表面処
理した粉末を１リットルセパラブルフラスコに移し、窒
素気流下で60℃で２時間、次いで120 ℃で２時間加熱す
ることにより、スルホン酸エステル基の熱分解反応を行
って、スルホン酸基を有するシラン化合物で被覆された
シリカ粉末 (被覆量9.2 重量％) を得た。
【００５０】得られた表面被覆粉末の赤外分光分析 (Ｉ
Ｒ分析) を行って、表面処理後 (熱分解前) の同じ被覆
粉末におけるＩＲ分析結果と比較した。その結果、熱分
解後は、2970cm-1に見られる特にCH3 基に由来するピー
ク強度の減少および1350cm-1に見られるスルホン酸エス
テル基に由来するピーク強度の減少が確認された。ま
た、この粉末を脱イオン水に懸濁させた５重量％懸濁液
の水性媒質のｐＨを測定すると、ｐＨ２以下の強酸性を
示し、この点からもスルホン酸基の生成が確認された。
Ｒ分析) を行って、表面処理後 (熱分解前) の同じ被覆
粉末におけるＩＲ分析結果と比較した。その結果、熱分
解後は、2970cm-1に見られる特にCH3 基に由来するピー
ク強度の減少および1350cm-1に見られるスルホン酸エス
テル基に由来するピーク強度の減少が確認された。ま
た、この粉末を脱イオン水に懸濁させた５重量％懸濁液
の水性媒質のｐＨを測定すると、ｐＨ２以下の強酸性を
示し、この点からもスルホン酸基の生成が確認された。
【００５１】(実施例２)化合物Ｂを5.72ｇ用いた以外は
実施例１と同様にして、スルホン酸基を有するシラン化
合物で被覆されたシリカ粉末（被覆量20重量％）を得
た。
実施例１と同様にして、スルホン酸基を有するシラン化
合物で被覆されたシリカ粉末（被覆量20重量％）を得
た。
【００５２】(実施例３)無機物質として平均粒径21 nm
のチタニア (酸化チタン) 粉末 (P-25：日本アエロジル
社製) 20ｇを使用し、これを実施例１と同様にして化合
物Ｃ8.6 ｇにより表面処理し、次いで窒素気流下60℃で
２時間、次いで150 ℃で１時間加熱してスルホン酸エス
テル基の熱分解を行い、スルホン酸基を有するシラン化
合物で被覆されたチタニア粉末 (被覆30重量％) を得
た。
のチタニア (酸化チタン) 粉末 (P-25：日本アエロジル
社製) 20ｇを使用し、これを実施例１と同様にして化合
物Ｃ8.6 ｇにより表面処理し、次いで窒素気流下60℃で
２時間、次いで150 ℃で１時間加熱してスルホン酸エス
テル基の熱分解を行い、スルホン酸基を有するシラン化
合物で被覆されたチタニア粉末 (被覆30重量％) を得
た。
【００５３】ＩＲ分析の結果、熱分解後は、2970cm-1に
見られる特にCH3 基に由来するピーク強度の減少が確認
された。また、この粉末を脱イオン水に懸濁させた５重
量％懸濁液の水性媒質のｐＨを測定すると、ｐＨ２以下
の強酸性を示し、この点からもスルホン酸基の生成が確
認された。
見られる特にCH3 基に由来するピーク強度の減少が確認
された。また、この粉末を脱イオン水に懸濁させた５重
量％懸濁液の水性媒質のｐＨを測定すると、ｐＨ２以下
の強酸性を示し、この点からもスルホン酸基の生成が確
認された。
【００５４】(実施例４)無機物質として平均粒径13 nm
のアルミナ粉末 (Aluminum Oxide C：日本アエロジル社
製) 20ｇを使用し、これを実施例１と同様にして化合物
Ｄ 3.0ｇにより表面処理し、次いでセパラブルフラスコ
に移した後、窒素ガスの吹き込みにより十分に脱酸素し
た水20ｇを、窒素気流下150 ℃で２時間かけて滴下し、
滴下終了後、同じ条件下でさらに１時間攪拌して、スル
ホン酸エステル基の加水分解を行い、スルホン酸基を有
するシラン化合物で被覆されたアルミナ粉末 (被覆量９
重量％) を得た。
のアルミナ粉末 (Aluminum Oxide C：日本アエロジル社
製) 20ｇを使用し、これを実施例１と同様にして化合物
Ｄ 3.0ｇにより表面処理し、次いでセパラブルフラスコ
に移した後、窒素ガスの吹き込みにより十分に脱酸素し
た水20ｇを、窒素気流下150 ℃で２時間かけて滴下し、
滴下終了後、同じ条件下でさらに１時間攪拌して、スル
ホン酸エステル基の加水分解を行い、スルホン酸基を有
するシラン化合物で被覆されたアルミナ粉末 (被覆量９
重量％) を得た。
【００５５】ＩＲ分析の結果、熱分解後は、2970cm-1に
見られる特にCH3 基に由来するピーク強度の減少が確認
された。また、この粉末を脱イオン水に懸濁させた５重
量％懸濁液の水性媒質のｐＨを測定すると、ｐＨ２以下
の強酸性を示し、この点からもスルホン酸基の生成が確
認された。
見られる特にCH3 基に由来するピーク強度の減少が確認
された。また、この粉末を脱イオン水に懸濁させた５重
量％懸濁液の水性媒質のｐＨを測定すると、ｐＨ２以下
の強酸性を示し、この点からもスルホン酸基の生成が確
認された。
【００５６】(実施例５〜８)実施例１〜４で得られた表
面にスルホン酸基を有する無機粉末５ｇを脱イオン水95
ml に懸濁させ、得られた懸濁液を10分間放置し、その
分散性を評価した。結果を表１に示す。
面にスルホン酸基を有する無機粉末５ｇを脱イオン水95
ml に懸濁させ、得られた懸濁液を10分間放置し、その
分散性を評価した。結果を表１に示す。
【００５７】(比較例１〜３)未処理の粉末を用いて実施
例５〜８と同様の操作を行った。結果を表１に併せて示
す。表１からわかるように、未処理の超微粒子無機粉末
は水中で凝集して沈降するが、本発明によりスルホン酸
基を有する表面被覆を施すと、親水性が高まり、水中に
分散可能となった。
例５〜８と同様の操作を行った。結果を表１に併せて示
す。表１からわかるように、未処理の超微粒子無機粉末
は水中で凝集して沈降するが、本発明によりスルホン酸
基を有する表面被覆を施すと、親水性が高まり、水中に
分散可能となった。
【００５８】
【００５９】(実施例９〜11)実施例２〜４で得られた表
面にスルホン酸基を有する無機粉末５ｇをジイソプロピ
ルエーテル95 ml と混合し、これにｎ−プロピルアミン
100 ｇを添加し、室温で１時間攪拌した。その後、上澄
みを加圧濾過して無機粉末を分離し、溶液中に残留する
ｎ−プロピルアミンの量をガスクロマトグラフを用いて
定量した。結果を表２に示す。
面にスルホン酸基を有する無機粉末５ｇをジイソプロピ
ルエーテル95 ml と混合し、これにｎ−プロピルアミン
100 ｇを添加し、室温で１時間攪拌した。その後、上澄
みを加圧濾過して無機粉末を分離し、溶液中に残留する
ｎ−プロピルアミンの量をガスクロマトグラフを用いて
定量した。結果を表２に示す。
【００６０】(比較例４〜６）未処理の無機粉末を用い
て実施例９〜11と同様の操作を行った。結果を表２に示
す。 表２からわかるように、未処理の無機粉末は塩基
性化合物の捕捉能が非常に低いのに対し、本発明により
表面にスルホン酸基を導入した無機粉末は、いずれも塩
基性化合物の高い捕捉能を示した。
て実施例９〜11と同様の操作を行った。結果を表２に示
す。 表２からわかるように、未処理の無機粉末は塩基
性化合物の捕捉能が非常に低いのに対し、本発明により
表面にスルホン酸基を導入した無機粉末は、いずれも塩
基性化合物の高い捕捉能を示した。
【００６１】
【００６２】(実施例12〜14)実施例２〜４で得られた、
表面にスルホン酸基を有する無機粉末１ｇを、1000ppm
の塩化カルシウムを含有する水溶液50 ml に分散させ、
室温で１時間攪拌した。その後、上澄みを加圧濾過して
無機粉末を分離し、得られた溶液中カルシウム量をキレ
ート滴定法により定量した。結果を表３に示す。
表面にスルホン酸基を有する無機粉末１ｇを、1000ppm
の塩化カルシウムを含有する水溶液50 ml に分散させ、
室温で１時間攪拌した。その後、上澄みを加圧濾過して
無機粉末を分離し、得られた溶液中カルシウム量をキレ
ート滴定法により定量した。結果を表３に示す。
【００６３】(比較例７〜９)未処理の無機粉末を用いて
実施例12〜14と同様の操作を行った。結果を表３に示
す。 表３からわかるように、未処理の無機粉末は金属
イオンの捕捉能が非常に低いのに対し、アミノ基とスル
ホン酸基を有する被覆を施した本発明の無機粉末は、高
い金属イオンの捕捉能を示した。
実施例12〜14と同様の操作を行った。結果を表３に示
す。 表３からわかるように、未処理の無機粉末は金属
イオンの捕捉能が非常に低いのに対し、アミノ基とスル
ホン酸基を有する被覆を施した本発明の無機粉末は、高
い金属イオンの捕捉能を示した。
【００６４】
【００６５】(実施例15)実施例３で得られたスルホン酸
基を有するシラン化合物で被覆されたアルミナ粉末５ｇ
を１L のナスフラスコに入れ、これにトリメチルアミン
300 ppm を含んだ空気を入れて密栓し、２日間放置し
た。放置後、開栓してフラスコの内部の臭いをかいだと
ころ、アミン臭を感じなかった。
基を有するシラン化合物で被覆されたアルミナ粉末５ｇ
を１L のナスフラスコに入れ、これにトリメチルアミン
300 ppm を含んだ空気を入れて密栓し、２日間放置し
た。放置後、開栓してフラスコの内部の臭いをかいだと
ころ、アミン臭を感じなかった。
【００６６】(比較例10)未処理のアルミナ粉末を用い
て、上記実施例15と同様の操作を行った。２日間放置後
に開栓したところ、アミン臭は残ったままであった。
て、上記実施例15と同様の操作を行った。２日間放置後
に開栓したところ、アミン臭は残ったままであった。
【００６７】
【発明の効果】本発明によれば、無機物質の表面に強固
に結合したスルホン酸基を有する被覆を形成することに
よって、その表面に十分な量のスルホン酸基を付与する
ことができる。その結果、得られた表面被覆無機物質
は、微粉末状であれば、水中および水性樹脂液中で容易
に分散可能となる。従って、本発明は、例えば水性塗料
において、各種の無機粉末成分の分散安定性の向上に利
用することができる。
に結合したスルホン酸基を有する被覆を形成することに
よって、その表面に十分な量のスルホン酸基を付与する
ことができる。その結果、得られた表面被覆無機物質
は、微粉末状であれば、水中および水性樹脂液中で容易
に分散可能となる。従って、本発明は、例えば水性塗料
において、各種の無機粉末成分の分散安定性の向上に利
用することができる。
【００６８】また、本発明の無機物質は、表面に導入さ
れたスルホン酸基により強い酸性を示し、塩基性化合物
の捕捉剤、消臭剤、および金属イオンを捕捉するための
カチオン交換体として有効であり、ごく低濃度の塩基性
化合物や金属イオンを捕捉して除去できる。
れたスルホン酸基により強い酸性を示し、塩基性化合物
の捕捉剤、消臭剤、および金属イオンを捕捉するための
カチオン交換体として有効であり、ごく低濃度の塩基性
化合物や金属イオンを捕捉して除去できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｆ 7/02 Ｃ０１Ｆ 7/02 Ｚ Ｃ０１Ｇ 23/04 Ｃ０１Ｇ 23/04 Ｚ
Claims (8)
- 【請求項１】 無機物質の表面に下記一般式(I) で示さ
れる構造部分を持った被覆を有することを特徴とする、
表面被覆無機物質。 式中、ＸはＨ、アルカリ金属またはアンモニウムであ
る。 - 【請求項２】 無機物質の表面に、下記一般式(II)で示
される末端にスルホン酸エステル基を有するシラン化合
物の被覆を形成し、次いで加水分解または熱分解により
被覆中のスルホン酸エステル基をスルホン酸基に分解す
ることを特徴とする、表面にスルホン酸基を有する被覆
無機物質の製造方法。 式中、Ｙは塩素、臭素または炭素数１〜６のアルコキシ
ル基、R1は炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル
基、R2は炭素数１〜18のアルキル基、ｍは１〜３の整
数、ｎは０〜２の整数 (但し、ｍ＋ｎ＝３) である。 - 【請求項３】 請求項２記載の製造方法において、無機
物質が平均粒径１μｍ未満の粉末であり、加水分解また
は熱分解を乾式で行う方法。 - 【請求項４】 請求項２または３記載の製造方法におい
て、加水分解または熱分解により生成したスルホン酸基
をさらにアルカリ金属塩またはアンモニウム塩に変化す
る工程を包含する、表面にスルホン酸塩型の基を有する
被覆無機物質の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の表面被覆 (但し、Ｘは
Ｈ) を有する無機物質からなる塩基捕捉剤。 - 【請求項６】 請求項１記載の表面被覆 (但し、Ｘは
Ｈ) を有する無機物質からなる消臭剤。 - 【請求項７】 請求項１記載の表面被覆を有する無機物
質からなるカチオン交換体。 - 【請求項８】 無機粉末の表面に請求項１記載の被覆を
有する、水または水性樹脂液中の分散性に優れた表面被
覆無機粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27304195A JP3575136B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 表面にスルホン酸基を有する無機物質とその製法及び用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27304195A JP3575136B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 表面にスルホン酸基を有する無機物質とその製法及び用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110473A true JPH09110473A (ja) | 1997-04-28 |
| JP3575136B2 JP3575136B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=17522349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27304195A Expired - Lifetime JP3575136B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 表面にスルホン酸基を有する無機物質とその製法及び用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3575136B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052079A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corporation | 防曇処理液及びその製造方法、防曇性物品及びその製造方法 |
| JP2005224791A (ja) * | 2004-01-16 | 2005-08-25 | Seiko Epson Corp | 防曇性物品及びその製造方法 |
| JP2006188383A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Tokuyama Corp | 金属イオン担持無機粒子粉末 |
| JP2006290681A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Tokuyama Corp | 複合粉体 |
| JP2006306971A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Tokuyama Corp | スルホン酸塩基を有する無機粉体の製造方法 |
| JP2013103153A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Osaka Gas Co Ltd | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター |
| JP2013103154A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Osaka Gas Co Ltd | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP27304195A patent/JP3575136B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2013103153A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Osaka Gas Co Ltd | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター |
| JP2013103154A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Osaka Gas Co Ltd | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3575136B2 (ja) | 2004-10-13 |
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