JPH11310720A - 有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方法 - Google Patents
有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方法Info
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- JPH11310720A JPH11310720A JP11840898A JP11840898A JPH11310720A JP H11310720 A JPH11310720 A JP H11310720A JP 11840898 A JP11840898 A JP 11840898A JP 11840898 A JP11840898 A JP 11840898A JP H11310720 A JPH11310720 A JP H11310720A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】透明性を有した新規な有機・無機ハイブリッド
材料及び、このような材料を汎用性のある材料及び方法
にて容易に製造する方法を提供する。 【解決の手段】有機ポリマー１０〜９０重量％とシリカ
を主成分とする無機物９０〜１０重量％とからなる有機
・無機ハイブリッド材料であって、前記有機ポリマーと
前記無機物とがイオン結合を介して結合してなり、かつ
透明性を有することを特徴とする有機・無機ハイブリッ
ド材料及びその製造方法を用いる。
材料及び、このような材料を汎用性のある材料及び方法
にて容易に製造する方法を提供する。 【解決の手段】有機ポリマー１０〜９０重量％とシリカ
を主成分とする無機物９０〜１０重量％とからなる有機
・無機ハイブリッド材料であって、前記有機ポリマーと
前記無機物とがイオン結合を介して結合してなり、かつ
透明性を有することを特徴とする有機・無機ハイブリッ
ド材料及びその製造方法を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン間相互作用
を利用した有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方
法に関するものであり、さらに詳しくは従来のハイブリ
ッド材料の欠点を解決し、透明性を有した新規な有機・
無機ハイブリッド材料及びその製造方法に関するもので
ある。
を利用した有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方
法に関するものであり、さらに詳しくは従来のハイブリ
ッド材料の欠点を解決し、透明性を有した新規な有機・
無機ハイブリッド材料及びその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】有機ポリマーの高性能化、高機能化を達
成する手段としては、従来から有機ポリマーと無機物の
複合化が検討されてきた。例えば、有機ポリマーとガラ
ス繊維とを複合化することで有機ポリマーの強度、弾性
率が改善できることが知られている。しかし、このよう
な複合材料は衝撃強度、破断伸びの低下といった性能面
での欠点を有しているばかりでなく、複合化により不透
明となるため、透明性を要求される用途には使用できな
いといった機能面での欠点を有していた。
成する手段としては、従来から有機ポリマーと無機物の
複合化が検討されてきた。例えば、有機ポリマーとガラ
ス繊維とを複合化することで有機ポリマーの強度、弾性
率が改善できることが知られている。しかし、このよう
な複合材料は衝撃強度、破断伸びの低下といった性能面
での欠点を有しているばかりでなく、複合化により不透
明となるため、透明性を要求される用途には使用できな
いといった機能面での欠点を有していた。
【０００３】このような既存複合材料の欠点を克服する
手段として、近年、有機ポリマーと無機物とを分子レベ
ルで組み合わせた有機・無機ハイブリッド材料が注目さ
れている。（Ｙ．Ｃｈｕｊｏ，Ｔ．Ｓａｅｇｕｓａ，Ａ
ｄｖ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，１００巻，１１頁（１９
９２年））このハイブリッド材料は、両成分が分子レベ
ルで均一に複合化されているため、従来の既存複合材料
の性能面、機能面の欠点を克服することが可能である。
しかしながら、これまで検討されてきた有機・無機ハイ
ブリッド材料は、主に水素結合による相互作用を用いて
両成分の親和性を高める手法を採ってきたため、使用可
能な有機ポリマーはアミド基等の水素結合受容基を有す
るポリマーに限定され、汎用性に乏しいといった欠点
や、得られたハイブリッドが耐水性に劣るといった欠点
を有していた。
手段として、近年、有機ポリマーと無機物とを分子レベ
ルで組み合わせた有機・無機ハイブリッド材料が注目さ
れている。（Ｙ．Ｃｈｕｊｏ，Ｔ．Ｓａｅｇｕｓａ，Ａ
ｄｖ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，１００巻，１１頁（１９
９２年））このハイブリッド材料は、両成分が分子レベ
ルで均一に複合化されているため、従来の既存複合材料
の性能面、機能面の欠点を克服することが可能である。
しかしながら、これまで検討されてきた有機・無機ハイ
ブリッド材料は、主に水素結合による相互作用を用いて
両成分の親和性を高める手法を採ってきたため、使用可
能な有機ポリマーはアミド基等の水素結合受容基を有す
るポリマーに限定され、汎用性に乏しいといった欠点
や、得られたハイブリッドが耐水性に劣るといった欠点
を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のハイ
ブリッド材料の欠点を解決し、透明性を有した新規な有
機・無機ハイブリッド材料及び、このような材料を汎用
性のある材料及び方法にて容易に製造する方法を提供す
るものである。
ブリッド材料の欠点を解決し、透明性を有した新規な有
機・無機ハイブリッド材料及び、このような材料を汎用
性のある材料及び方法にて容易に製造する方法を提供す
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は有機
ポリマー１０〜９０重量％とシリカを主成分とする無機
物９０〜１０重量％とからなる有機・無機ハイブリッド
材料であって、前記有機ポリマーと前記無機物とがイオ
ン結合を介して結合してなり、かつ透明性を有すること
を特徴とする有機・無機ハイブリッド材料及びその製造
方法に関するものである。以下、本発明を詳細に説明す
る。
ポリマー１０〜９０重量％とシリカを主成分とする無機
物９０〜１０重量％とからなる有機・無機ハイブリッド
材料であって、前記有機ポリマーと前記無機物とがイオ
ン結合を介して結合してなり、かつ透明性を有すること
を特徴とする有機・無機ハイブリッド材料及びその製造
方法に関するものである。以下、本発明を詳細に説明す
る。
【０００６】本発明で用いられる有機ポリマーは、無機
物とイオン結合を形成しうる官能基を有していることが
必要である。官能基の具体例としては、カルボキシル
基、スルホン酸基、フェノール性水酸基等の酸性官能基
や、アミノ基、ピリジル基等の塩基性官能基が挙げら
れ、これら官能基の少なくとも１種が有機ポリマーに導
入されていれば、有機ポリマーの種類に特に制限はな
い。
物とイオン結合を形成しうる官能基を有していることが
必要である。官能基の具体例としては、カルボキシル
基、スルホン酸基、フェノール性水酸基等の酸性官能基
や、アミノ基、ピリジル基等の塩基性官能基が挙げら
れ、これら官能基の少なくとも１種が有機ポリマーに導
入されていれば、有機ポリマーの種類に特に制限はな
い。
【０００７】使用可能な有機ポリマーの具体例として
は、上記官能基が導入されたポリエチレン、ポリプロピ
レン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＳ、ＡＢ
Ｓ、ＳＢＳ等のスチレン系のポリマー、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン等のハ
ロゲン系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリアク
リル酸エチル等の（メタ）アクリル系ポリマー、ポリウ
レタン、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系ポリ
マー、ナイロン−６、ナイロン−６６等のポリアミド、
ＰＥＴ、ＰＢＴ等のポリエステル、ポリカーボネート、
ポリフェニレンオキサイド系ポリマー、ポリスルホン、
ポリフェニレンスルフィド等のイオウ系ポリマー、ポリ
イミド等が挙げられる。これらのうち、好ましい有機ポ
リマーとしては、官能基の導入が容易であることと無機
物とのハイブリッド化が比較的容易である点から、ポリ
オレフィン、スチレン系ポリマー、ハロゲン系ポリマ
ー、（メタ）アクリル系ポリマーが挙げられる。
は、上記官能基が導入されたポリエチレン、ポリプロピ
レン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＳ、ＡＢ
Ｓ、ＳＢＳ等のスチレン系のポリマー、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン等のハ
ロゲン系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリアク
リル酸エチル等の（メタ）アクリル系ポリマー、ポリウ
レタン、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系ポリ
マー、ナイロン−６、ナイロン−６６等のポリアミド、
ＰＥＴ、ＰＢＴ等のポリエステル、ポリカーボネート、
ポリフェニレンオキサイド系ポリマー、ポリスルホン、
ポリフェニレンスルフィド等のイオウ系ポリマー、ポリ
イミド等が挙げられる。これらのうち、好ましい有機ポ
リマーとしては、官能基の導入が容易であることと無機
物とのハイブリッド化が比較的容易である点から、ポリ
オレフィン、スチレン系ポリマー、ハロゲン系ポリマ
ー、（メタ）アクリル系ポリマーが挙げられる。
【０００８】これら有機ポリマーの分子量に関しては特
に制限はないが、１，０００〜１，０００，０００の分
子量を有する有機ポリマーを用いることが好ましい。こ
の範囲の分子量であれば、得られる有機・無機ハイブリ
ッド材料の機械的特性が低下したり、その加工性に制約
が生じてくるようなことを避けることができるからであ
る。
に制限はないが、１，０００〜１，０００，０００の分
子量を有する有機ポリマーを用いることが好ましい。こ
の範囲の分子量であれば、得られる有機・無機ハイブリ
ッド材料の機械的特性が低下したり、その加工性に制約
が生じてくるようなことを避けることができるからであ
る。
【０００９】有機ポリマーに導入される官能基の量は、
有機ポリマーの繰り返し単位に対して０．５〜５０モル
％、好ましくは１〜３０モル％の範囲が好ましい結果を
与える。導入官能基量がこの範囲にあれば、有機ポリマ
ーと無機物との親和性は十分であり、これらの分散が十
分となり機械的特性が低下するのを避けることができ、
また、得られる有機・無機ハイブリット材料の透明性も
維持できる。一方、導入官能基量が５０モル％を越える
と、有機ポリマーの本来有している優れた特性が低下す
ることがある。
有機ポリマーの繰り返し単位に対して０．５〜５０モル
％、好ましくは１〜３０モル％の範囲が好ましい結果を
与える。導入官能基量がこの範囲にあれば、有機ポリマ
ーと無機物との親和性は十分であり、これらの分散が十
分となり機械的特性が低下するのを避けることができ、
また、得られる有機・無機ハイブリット材料の透明性も
維持できる。一方、導入官能基量が５０モル％を越える
と、有機ポリマーの本来有している優れた特性が低下す
ることがある。
【００１０】なお、本明細書においては、「透明性」と
は有機・無機ハイブリッド材料が透明であることを意味
し、透明であることは、目視や、適当な波長の光の透過
性を適当な装置により測定することで確認できる。
は有機・無機ハイブリッド材料が透明であることを意味
し、透明であることは、目視や、適当な波長の光の透過
性を適当な装置により測定することで確認できる。
【００１１】本発明で用いられる無機物は、シリカを主
成分とする無機物である。ここでいう「シリカを主成分
とする」とは、無機物中のシリカ含有量が７０重量％以
上、好ましくは８０重量％以上であることを示すもので
ある。シリカ以外の成分としては、特に制限はないが、
例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア等が挙げられ
る。
成分とする無機物である。ここでいう「シリカを主成分
とする」とは、無機物中のシリカ含有量が７０重量％以
上、好ましくは８０重量％以上であることを示すもので
ある。シリカ以外の成分としては、特に制限はないが、
例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア等が挙げられ
る。
【００１２】また、本発明で用いられる無機物は、有機
ポリマーに導入された官能基とイオン結合しうる官能基
が導入されていなければならない。例えば、有機ポリマ
ーにカルボキシル基、スルホン酸基、フェノール性水酸
基等の酸性官能基が導入されている場合、無機物にはア
ミノ基、ピリジル基等の塩基性官能基が導入される。一
方、有機ポリマーにアミノ基、ピリジル基等の塩基性官
能基が導入されている場合、無機物にはカルボキシル
基、スルホン酸基、フェノール性水酸基等の酸性官能基
が導入される。
ポリマーに導入された官能基とイオン結合しうる官能基
が導入されていなければならない。例えば、有機ポリマ
ーにカルボキシル基、スルホン酸基、フェノール性水酸
基等の酸性官能基が導入されている場合、無機物にはア
ミノ基、ピリジル基等の塩基性官能基が導入される。一
方、有機ポリマーにアミノ基、ピリジル基等の塩基性官
能基が導入されている場合、無機物にはカルボキシル
基、スルホン酸基、フェノール性水酸基等の酸性官能基
が導入される。
【００１３】これら無機物に導入される官能基の量とし
ては、有機ポリマーに導入されている官能基のモル数に
対して０．３倍モル〜１０倍モルの導入が好ましい。導
入官能基量がこの範囲にあれば、有機ポリマーと無機物
との親和性は十分であり、これらの分散が十分となり機
械的特性が低下するのを避けることができ、また、得ら
れる有機・無機ハイブリット材料の透明性も維持でき
る。一方、導入官能基量が１０倍モルを越えると、シリ
カの網目構造の形成が不十分となり、シリカの本来有し
ている優れた特性が低下することがある。
ては、有機ポリマーに導入されている官能基のモル数に
対して０．３倍モル〜１０倍モルの導入が好ましい。導
入官能基量がこの範囲にあれば、有機ポリマーと無機物
との親和性は十分であり、これらの分散が十分となり機
械的特性が低下するのを避けることができ、また、得ら
れる有機・無機ハイブリット材料の透明性も維持でき
る。一方、導入官能基量が１０倍モルを越えると、シリ
カの網目構造の形成が不十分となり、シリカの本来有し
ている優れた特性が低下することがある。
【００１４】本発明の有機・無機ハイブリット材料の組
成は、有機ポリマー１０〜９０重量％とシリカを主成分
とする無機物９０〜１０重量％とからなるものであり、
組成が上記範囲を逸脱し有機ポリマー含有量が１０％未
満となると、得られるハイブリッド材料が脆弱となり柔
軟性がなくなるため好ましくない。一方、有機ポリマー
含有量が９０％を越えると、シリカによる補強効果が少
なくなり、機械的特性等が有機ポリマー単体と比較して
十分に改善されなくなるため好ましくない。
成は、有機ポリマー１０〜９０重量％とシリカを主成分
とする無機物９０〜１０重量％とからなるものであり、
組成が上記範囲を逸脱し有機ポリマー含有量が１０％未
満となると、得られるハイブリッド材料が脆弱となり柔
軟性がなくなるため好ましくない。一方、有機ポリマー
含有量が９０％を越えると、シリカによる補強効果が少
なくなり、機械的特性等が有機ポリマー単体と比較して
十分に改善されなくなるため好ましくない。
【００１５】次に、本発明の有機・無機ハイブリット材
料の製造方法について説明する。
料の製造方法について説明する。
【００１６】本発明の製造方法の特徴は、官能基が導入
された特定の有機ポリマー存在下、有機ポリマーに導入
された官能基とイオン結合しうる官能基を有するアルコ
キシシラン化合物を含むアルコキシシラン類とを加水分
解・縮合反応させる、いわゆるゾル−ゲル反応により、
系内でシリカを合成する点にある。
された特定の有機ポリマー存在下、有機ポリマーに導入
された官能基とイオン結合しうる官能基を有するアルコ
キシシラン化合物を含むアルコキシシラン類とを加水分
解・縮合反応させる、いわゆるゾル−ゲル反応により、
系内でシリカを合成する点にある。
【００１７】本発明のハイブリッド材料の製造に際して
は、反応は溶媒を用いないバルク状態で実施しても構わ
ないが、反応条件下で有機ポリマーが固体状態である場
合や有機ポリマーとアルコキシシラン類との相溶性が乏
しい場合には、適宜溶媒を選択し用いることもできる。
使用可能な溶媒としては、水、メタノール、エタノー
ル、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、テトラ
ヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル、ジメチル
アセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシ
ド、スルホラン等が挙げられ、これら溶媒を混合して用
いてもさしつかえない。とくに好ましい溶媒としては、
ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン等のアミド系溶媒やジメチルスル
ホキシドであり、これら溶媒と水との混合溶媒も好まし
く用いられる。溶媒の使用量としては、有機ポリマー及
びアルコキシシランが均一に溶解しうる範囲であれば特
に制限はないが、一般的には有機ポリマーの濃度が２〜
４０重量％となる範囲が好ましい。
は、反応は溶媒を用いないバルク状態で実施しても構わ
ないが、反応条件下で有機ポリマーが固体状態である場
合や有機ポリマーとアルコキシシラン類との相溶性が乏
しい場合には、適宜溶媒を選択し用いることもできる。
使用可能な溶媒としては、水、メタノール、エタノー
ル、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、テトラ
ヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル、ジメチル
アセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシ
ド、スルホラン等が挙げられ、これら溶媒を混合して用
いてもさしつかえない。とくに好ましい溶媒としては、
ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン等のアミド系溶媒やジメチルスル
ホキシドであり、これら溶媒と水との混合溶媒も好まし
く用いられる。溶媒の使用量としては、有機ポリマー及
びアルコキシシランが均一に溶解しうる範囲であれば特
に制限はないが、一般的には有機ポリマーの濃度が２〜
４０重量％となる範囲が好ましい。
【００１８】本発明で用いられるアルコキシシラン類と
しては、有機ポリマーに導入した官能基とイオン結合し
うる官能基を有するアルコキシシラン化合物（以下、
「イオン結合性アルコキシシラン化合物」という）を少
なくとも１種含んだアルコキシシラン類である。従っ
て、本発明で用いられるアルコキシシラン類としては、
イオン結合性アルコキシシラン化合物単独であっても、
以下に述べる有機ポリマーに導入した官能基とイオン結
合しうる官能基を有しないアルコキシシラン化合物（以
下、「非イオン結合性アルコキシシラン化合物」とい
う）との併用であってもよい。
しては、有機ポリマーに導入した官能基とイオン結合し
うる官能基を有するアルコキシシラン化合物（以下、
「イオン結合性アルコキシシラン化合物」という）を少
なくとも１種含んだアルコキシシラン類である。従っ
て、本発明で用いられるアルコキシシラン類としては、
イオン結合性アルコキシシラン化合物単独であっても、
以下に述べる有機ポリマーに導入した官能基とイオン結
合しうる官能基を有しないアルコキシシラン化合物（以
下、「非イオン結合性アルコキシシラン化合物」とい
う）との併用であってもよい。
【００１９】イオン結合性アルコキシシラン化合物の例
としては、４−アミノブチルトリエトキシシラン、（ア
ミノエチルアミノメチル）フェネチルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３
−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（６−アミ
ノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−
（ｍ−アミノフェノキシ）プロピルトリメトキシシラ
ン、ｍ−アミノフェニルトリメトキシシラン、ｐ−アミ
ノフェニルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルジ
イソプロピルエトキシシラン、３−アミノプロピルジメ
チルエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエト
キシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、
３−アミノプロピルトリメトキシシラン、（３−トリメ
トキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン、３−ジ
メチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ
−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、２−（ト
リメトキシシリルエチル）ピリジン、カルボキシエチル
トリメトキシシラン、３−（トリエトキシシリル）−２
−メチルプロピルコハク酸、Ｎ−（トリメトキシシリル
プロピル）エチレンジアミン三酢酸が挙げられる。
としては、４−アミノブチルトリエトキシシラン、（ア
ミノエチルアミノメチル）フェネチルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３
−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（６−アミ
ノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−
（ｍ−アミノフェノキシ）プロピルトリメトキシシラ
ン、ｍ−アミノフェニルトリメトキシシラン、ｐ−アミ
ノフェニルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルジ
イソプロピルエトキシシラン、３−アミノプロピルジメ
チルエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエト
キシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、
３−アミノプロピルトリメトキシシラン、（３−トリメ
トキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン、３−ジ
メチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ
−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、２−（ト
リメトキシシリルエチル）ピリジン、カルボキシエチル
トリメトキシシラン、３−（トリエトキシシリル）−２
−メチルプロピルコハク酸、Ｎ−（トリメトキシシリル
プロピル）エチレンジアミン三酢酸が挙げられる。
【００２０】また、上記イオン結合性アルコキシシラン
化合物と併用することのできる非イオン結合性アルコキ
シシラン化合物の例としては、テトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、
エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
化合物と併用することのできる非イオン結合性アルコキ
シシラン化合物の例としては、テトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、
エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００２１】これらアルコキシシラン類の添加量は、ゾ
ル−ゲル反応終了後得られる有機・無機ハイブリッド材
料中のシリカ含有量が１０〜９０重量％となるように反
応系に添加する。
ル−ゲル反応終了後得られる有機・無機ハイブリッド材
料中のシリカ含有量が１０〜９０重量％となるように反
応系に添加する。
【００２２】次に、本発明の有機・無機ハイブリッド材
料の製造における反応条件を具体的に説明する。
料の製造における反応条件を具体的に説明する。
【００２３】本反応は、無溶媒条件下でも実施可能であ
るが、一般的には有機ポリマーを溶解しうる溶媒中で行
う。まず、官能基が導入された有機ポリマーを溶媒に溶
解させ、その後アルコキシシラン類を添加して所定温度
でゾル−ゲル反応を行う。反応は、撹拌あるいは無撹拌
で進行させることができる。
るが、一般的には有機ポリマーを溶解しうる溶媒中で行
う。まず、官能基が導入された有機ポリマーを溶媒に溶
解させ、その後アルコキシシラン類を添加して所定温度
でゾル−ゲル反応を行う。反応は、撹拌あるいは無撹拌
で進行させることができる。
【００２４】ここで、ゾル−ゲル反応を加速させるため
に、触媒である酸又はアルカリを添加してもよく、反応
触媒としては、一般的な酸又はアルカリが使用できる。
例えば、酸触媒としては塩酸、硫酸等が使用可能であ
り、アルカリ触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等が使用できる。また、触媒の量は反応を加速で
きる範囲であれば任意の量を用いることができる。
に、触媒である酸又はアルカリを添加してもよく、反応
触媒としては、一般的な酸又はアルカリが使用できる。
例えば、酸触媒としては塩酸、硫酸等が使用可能であ
り、アルカリ触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等が使用できる。また、触媒の量は反応を加速で
きる範囲であれば任意の量を用いることができる。
【００２５】反応温度、時間は幅広い範囲で設定可能で
あり、温度に関しては室温〜１５０℃の範囲で任意に設
定できる。また、反応時間についても１時間から数十日
の間で任意に設定できる。
あり、温度に関しては室温〜１５０℃の範囲で任意に設
定できる。また、反応時間についても１時間から数十日
の間で任意に設定できる。
【００２６】このようにして得られた有機・無機ハイブ
リッド材料は、溶液キャスト法により、フィルム、繊維
等に成形可能であるばかりでなく、射出成形、押出成
形、圧縮成形等の溶融成形により各種成形品、フィル
ム、シート、パイプ、繊維等に成形することができる。
リッド材料は、溶液キャスト法により、フィルム、繊維
等に成形可能であるばかりでなく、射出成形、押出成
形、圧縮成形等の溶融成形により各種成形品、フィル
ム、シート、パイプ、繊維等に成形することができる。
【００２７】また、本発明の目的、効果を損なわない範
囲において、離型剤、滑剤、安定剤、核剤、発泡剤、難
燃剤、難燃助剤、染料、顔料等を必要に応じて添加して
もよい。
囲において、離型剤、滑剤、安定剤、核剤、発泡剤、難
燃剤、難燃助剤、染料、顔料等を必要に応じて添加して
もよい。
【００２８】
【実施例】以下に本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。
【００２９】実施例１ スルホン酸変性ポリスチレンの製造例 ポリスチレン（分子量１００，０００）１０ｇを塩化メ
チレン２００ｍｌに溶解し、０℃にてクロロスルホン酸
０．６３８ｍｌを１０分間かけて滴下、反応させた。反
応終了後、溶液をヘキサン２リットルに滴下、ポリマー
を沈殿させ、濾過によりポリマーを回収し、ヘキサンで
再度洗浄後、減圧下５０℃で２４時間乾燥してポリマー
を単離した。スルホン化率は、元素分析、1Ｈ−ＮＭＲ
よりスチレン繰り返し単位を基準として１０．４モル％
と算出された。
チレン２００ｍｌに溶解し、０℃にてクロロスルホン酸
０．６３８ｍｌを１０分間かけて滴下、反応させた。反
応終了後、溶液をヘキサン２リットルに滴下、ポリマー
を沈殿させ、濾過によりポリマーを回収し、ヘキサンで
再度洗浄後、減圧下５０℃で２４時間乾燥してポリマー
を単離した。スルホン化率は、元素分析、1Ｈ−ＮＭＲ
よりスチレン繰り返し単位を基準として１０．４モル％
と算出された。
【００３０】ハイブリッド材料の製造例 上記製造例で得られたスルホン酸変性ポリスチレン０．
５ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をジメチルホルムアミド８ｍｌに溶解し、テトラメ
トキシシラン０．１１５ｇ（１．９×１０-3モル）、３
−アミノプロピルトリメトキシシラン０．０３４ｇ
（３．１×１０-4モル）、０．１Ｎ塩酸２ｇを加え、１
００℃にて１６８時間反応を行った。反応終了後、減圧
力下１００℃で乾燥し、ガラス状のハイブリッドを単離
した。得られたハイブリッドは透明、均一であり、その
元素分析により得られた組成はポリスチレン８０重量
％、シリカ２０重量％であった。
５ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をジメチルホルムアミド８ｍｌに溶解し、テトラメ
トキシシラン０．１１５ｇ（１．９×１０-3モル）、３
−アミノプロピルトリメトキシシラン０．０３４ｇ
（３．１×１０-4モル）、０．１Ｎ塩酸２ｇを加え、１
００℃にて１６８時間反応を行った。反応終了後、減圧
力下１００℃で乾燥し、ガラス状のハイブリッドを単離
した。得られたハイブリッドは透明、均一であり、その
元素分析により得られた組成はポリスチレン８０重量
％、シリカ２０重量％であった。
【００３１】実施例２ ハイブリッド材料の製造例 実施例１で得られたスルホン酸変性ポリスチレン０．５
ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をＮ−メチル−２−ピロリドン１５ｍｌに溶解し、
水０．６６１ｍｌ、テトラメトキシシラン０．５２２ｇ
（８．７×１０-3モル）、３−アミノプロピルトリメト
キシシラン０．０２５ｇ（２．２×１０-4モル）、０．
１Ｎ塩酸２ｇを加え、１００℃にて１６８時間反応を行
った。反応終了後、減圧力下１００℃で乾燥し、ガラス
状のハイブリッドを単離した。得られたハイブリッドは
透明、均一であり、その元素分析により得られた組成は
ポリスチレン５０重量％、シリカ５０重量％であった。
ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をＮ−メチル−２−ピロリドン１５ｍｌに溶解し、
水０．６６１ｍｌ、テトラメトキシシラン０．５２２ｇ
（８．７×１０-3モル）、３−アミノプロピルトリメト
キシシラン０．０２５ｇ（２．２×１０-4モル）、０．
１Ｎ塩酸２ｇを加え、１００℃にて１６８時間反応を行
った。反応終了後、減圧力下１００℃で乾燥し、ガラス
状のハイブリッドを単離した。得られたハイブリッドは
透明、均一であり、その元素分析により得られた組成は
ポリスチレン５０重量％、シリカ５０重量％であった。
【００３２】比較例１ 実施例１で得られたスルホン酸変性ポリスチレン０．５
ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をジメチルホルムアミド１０ｍｌに溶解し、水０．
１６６ｍｌ、テトラメトキシシラン０．１３４ｇ（２．
２×１０-3モル）、０．１Ｎ塩酸２ｇを加え、１００℃
にて１６８時間反応を行った。反応終了後、減圧力下１
００℃で乾燥し、ガラス状のハイブリッドを単離した。
得られたハイブリッドは不透明であり、ポリスチレンに
導入したスルホン酸基とイオン結合を形成するアミノ基
をシリカに導入しないと、均一かつ透明なハイブリッド
は得られなかった。なお、本比較例で得られたハイブリ
ットの元素分析により得られた組成はポリスチレン８０
重量％、シリカ２０重量％であった。
ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をジメチルホルムアミド１０ｍｌに溶解し、水０．
１６６ｍｌ、テトラメトキシシラン０．１３４ｇ（２．
２×１０-3モル）、０．１Ｎ塩酸２ｇを加え、１００℃
にて１６８時間反応を行った。反応終了後、減圧力下１
００℃で乾燥し、ガラス状のハイブリッドを単離した。
得られたハイブリッドは不透明であり、ポリスチレンに
導入したスルホン酸基とイオン結合を形成するアミノ基
をシリカに導入しないと、均一かつ透明なハイブリッド
は得られなかった。なお、本比較例で得られたハイブリ
ットの元素分析により得られた組成はポリスチレン８０
重量％、シリカ２０重量％であった。
【００３３】比較例２ 実施例１で得られたスルホン酸変性ポリスチレン０．５
ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をＮ−メチル−２−ピロリドン１５ｍｌに溶解し、
水０．６６５ｍｌ、テトラメトキシシラン０．５３４ｇ
（８．９×１０-3モル）、０．１Ｎ塩酸２ｇを加え、１
００℃にて１６８時間反応を行った。反応終了後、減圧
力下１００℃で乾燥し、ガラス状のハイブリッドを単離
した。得られたハイブリッドは不透明であり、ポリスチ
レンに導入したスルホン酸基とイオン結合を形成するア
ミノ基をシリカに導入しないと、均一かつ透明なハイブ
リッドは得られなかった。なお、本比較例で得られたハ
イブリットの元素分析により得られた組成はポリスチレ
ン５０重量％、シリカ５０重量％であった。
ｇ（スチレン繰り返し単位として４．４５×１０-3モ
ル）をＮ−メチル−２−ピロリドン１５ｍｌに溶解し、
水０．６６５ｍｌ、テトラメトキシシラン０．５３４ｇ
（８．９×１０-3モル）、０．１Ｎ塩酸２ｇを加え、１
００℃にて１６８時間反応を行った。反応終了後、減圧
力下１００℃で乾燥し、ガラス状のハイブリッドを単離
した。得られたハイブリッドは不透明であり、ポリスチ
レンに導入したスルホン酸基とイオン結合を形成するア
ミノ基をシリカに導入しないと、均一かつ透明なハイブ
リッドは得られなかった。なお、本比較例で得られたハ
イブリットの元素分析により得られた組成はポリスチレ
ン５０重量％、シリカ５０重量％であった。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のハイブリッド材料は、有機ポリマーと無機物とが分子
レベルで均一に組み合わされているため、既存の複合材
料の欠点を克服するのみならず、材料の特性を飛躍的に
向上させる可能性を秘めた革新的材料として産業上重要
である。さらに、本発明の方法で得られるハイブリッド
材料は、従来のハイブリット材料の欠点であった耐水性
を改善できうるばかりでなく、使用可能な有機ポリマー
の範囲を大幅に拡大可能であるといった点で汎用性に優
れたものであり、その利用価値は極めて高い。
のハイブリッド材料は、有機ポリマーと無機物とが分子
レベルで均一に組み合わされているため、既存の複合材
料の欠点を克服するのみならず、材料の特性を飛躍的に
向上させる可能性を秘めた革新的材料として産業上重要
である。さらに、本発明の方法で得られるハイブリッド
材料は、従来のハイブリット材料の欠点であった耐水性
を改善できうるばかりでなく、使用可能な有機ポリマー
の範囲を大幅に拡大可能であるといった点で汎用性に優
れたものであり、その利用価値は極めて高い。
Claims (3)
- 【請求項１】有機ポリマー１０〜９０重量％とシリカを
主成分とする無機物９０〜１０重量％とからなる有機・
無機ハイブリッド材料であって、前記有機ポリマーと前
記無機物とがイオン結合を介して結合してなり、かつ透
明性を有することを特徴とする有機・無機ハイブリッド
材料。 - 【請求項２】有機ポリマーがカルボキシル基、スルホン
酸基、フェノール性水酸基、アミノ基及びピリジル基か
らなる群より選ばれた少なくとも１種の官能基を有し、
かつ無機物が前記有機ポリマーの官能基とイオン結合し
うる官能基を有することを特徴とする請求項１に記載の
有機・無機ハイブリッド材料。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の有機・無機
ハイブリッド材料の製造方法において、有機ポリマー存
在下、前記有機ポリマーの有する官能基とイオン結合し
うる官能基を有するアルコキシシラン化合物を含むアル
コキシシラン類をゾル−ゲル反応させることを特徴とす
る有機・無機ハイブリッド材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11840898A JP4022639B2 (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11840898A JP4022639B2 (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11310720A true JPH11310720A (ja) | 1999-11-09 |
| JP4022639B2 JP4022639B2 (ja) | 2007-12-19 |
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ID=14735916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11840898A Expired - Fee Related JP4022639B2 (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 有機・無機ハイブリッド材料及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4022639B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6620516B1 (en) * | 1999-08-13 | 2003-09-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Organic domain/inorganic domain composite material |
| WO2007145172A1 (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Central Glass Company, Limited | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| JP2008031235A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| JP2009173701A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 有機・無機ハイブリッド材料の製造方法及び有機・無機ハイブリッド材料 |
| WO2010113656A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 東レ株式会社 | 複合半透膜およびその製造方法 |
| WO2011122560A1 (ja) | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
| US8330045B2 (en) | 2005-12-26 | 2012-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Fire-resistant wire/cable |
| US8329819B2 (en) | 2005-12-26 | 2012-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Organic/inorganic composite and fire-resistant plate utilizing the same |
| US9382362B2 (en) | 2010-04-02 | 2016-07-05 | Solvay Specialty Polymers Italy S.Pa. | Fluoropolymer-based hybrid organic/inorganic composites |
| WO2020004361A1 (ja) * | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 住友化学株式会社 | 反応性ケイ素化合物の縮合物を含むゲル |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP11840898A patent/JP4022639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6620516B1 (en) * | 1999-08-13 | 2003-09-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Organic domain/inorganic domain composite material |
| US8330045B2 (en) | 2005-12-26 | 2012-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Fire-resistant wire/cable |
| US8329820B2 (en) | 2005-12-26 | 2012-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Fire-resistant coating material |
| US8329819B2 (en) | 2005-12-26 | 2012-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Organic/inorganic composite and fire-resistant plate utilizing the same |
| WO2007145172A1 (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Central Glass Company, Limited | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| JP2007332197A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| US8030416B2 (en) | 2006-06-13 | 2011-10-04 | Central Glass Company, Limited | Organic-inorganic hybrid vitreous material |
| JP2008031235A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| JP2009173701A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 有機・無機ハイブリッド材料の製造方法及び有機・無機ハイブリッド材料 |
| WO2010113656A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 東レ株式会社 | 複合半透膜およびその製造方法 |
| JP5459205B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2014-04-02 | 東レ株式会社 | 複合半透膜およびその製造方法 |
| US8739977B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-06-03 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane and method for producing the same |
| WO2011122560A1 (ja) | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
| US8672143B2 (en) | 2010-03-30 | 2014-03-18 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane |
| JP5776550B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2015-09-09 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
| US9382362B2 (en) | 2010-04-02 | 2016-07-05 | Solvay Specialty Polymers Italy S.Pa. | Fluoropolymer-based hybrid organic/inorganic composites |
| WO2020004361A1 (ja) * | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 住友化学株式会社 | 反応性ケイ素化合物の縮合物を含むゲル |
| JPWO2020004361A1 (ja) * | 2018-06-27 | 2021-08-05 | 住友化学株式会社 | 反応性ケイ素化合物の縮合物を含むゲル |
| US11767401B2 (en) | 2018-06-27 | 2023-09-26 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Gel containing condensation product of reactive silicon compound |
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