JPS61270213A - 改質マグネシアおよびその製造方法 - Google Patents

改質マグネシアおよびその製造方法

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JPS61270213A
JPS61270213A JP11212885A JP11212885A JPS61270213A JP S61270213 A JPS61270213 A JP S61270213A JP 11212885 A JP11212885 A JP 11212885A JP 11212885 A JP11212885 A JP 11212885A JP S61270213 A JPS61270213 A JP S61270213A
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JP
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magnesia
acid
carboxylic acid
organic solvent
modified
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JP11212885A
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English (en)
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Isao Yamoto
功 八本
Takao Fukuda
福田 隆生
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Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
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Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00Compounds of magnesium
    • C01F5/02Magnesia

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐消化性と有機物との親和性に優れた改質マ
グネシアおよびその製造方法に関する。
[従来の技術] マグネシア(酸化マグネシウム)は、高い熱伝導性、電
気絶縁性を有し、各種セラミックス原料のみならず、複
合材料として樹脂等への充填剤として使用されている。
しかしながら、マグネシアには消化性(水と反応して水
酸化物となる性質)があるため、その寿命を保つこと、
あるいは原料として保存することは困難である。
例えば、マグネシアを樹脂に混入した場合、特に高温高
湿の条件下においてマグネシアの消化が起き、樹脂の寸
法安定性や絶縁性が低下したり、クラックが発生すると
いった現象がみられる。また消化性という問題を除いて
も、マグネシアは水と親和性が強いために、有機物であ
る樹脂中での分散性が悪く、マグネシアを樹脂に単に混
入しただけでは、樹脂は優れた性能を示さず、逆に引張
強度、衝撃強度等の著しい低下といった欠点が現われる
場合がある。
こういった欠点を改善する手段として、マグネシア表面
を有機物等で被覆するといった方法がとられている。例
えば、特開昭49−99347号にみられるように、オ
キシンまたはその誘導体を溶解している含水有機溶媒で
マグネシアを処理し、オキシンまたはその誘導体を表面
に吸着させたマグネシアや、特開昭49−1656号に
みられるように、反応性有機酸くエポキシ基、水酸基、
アミン基、ビニール基を有する有機カルボン酸)とマグ
ネシアとを加熱高速混合し、反応性有機酸塩で表面を被
覆したマグネシアなどが知られている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、マグネシアを湿式(液体中での処理)で
表面改質する場合、水あるいは含水溶液を用いると、処
理中および乾燥過程でマグネシアの消和が起き、マグネ
シアの一部または大部分が水酸化マグネシウムとなって
しまう。
マグネシアの表面改質を乾式で行なうと、マグネシアと
表面改質剤(有機酸等)とを機械的に混合するだけなの
で、表面改質剤で一様に粉体表面を被覆することは難し
く、表面改質剤を溶解した液体を用いる湿式法に比べて
むらになるおそれがある。またこの方法ではマグネシア
と有機酸との反応で形成したマグネシウムの有機酸塩で
マグネシア表面を被覆するが、多くのマグネシウムの塩
は結晶水をもつものが多く、処理模のマグネシアが結晶
水の形で水を保持する場合もあり、例えば樹脂と混練す
るときには、この水分は問題となる。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、かかる欠点を改善した改質マグネシアおよび
その製造方法を提供することにある。
本発明者らは、マグネシアの表面改質剤および処理方法
を検討した結果、上記問題を解決するに至った。前記目
的を達成する改質マグネシアは、マグネシア表面に表面
改質剤として1分子中に1個以上のカルボキシル基を有
する脂肪族カルボン酸および/または芳香族カルボン酸
が吸着していることを特徴とするものである。
また、この改質マグネシアの製造方法は、上記表面改質
剤を添加した有機溶媒中にマグネシアを接触させること
を特徴とする。
本発明に用いるマグネシアは、酸化マグネシウムを主成
分とするものであれば、その形状、粒度、物性等に特に
制限はない。また処理する際のマグネシアの有機溶媒中
の濃度は、通常の攪拌機を用いて攪拌可能な濃度であれ
ば良く、これについても特に制限はない。
ここr脂肪族カルボン酸というのは、酢酸、ブ0ピオン
酸、ステアリン酸等のパラフィン系炭化水素のカルボン
酸、アクリル酸、クロトン酸等のオレフィン系炭化水素
のカルボン酸、プロピオール酸等のアセチレン系炭化水
素のカルボン酸、およびこれらの誘導体(ただし少なく
とも1個以上のカルボキシル基を有する)を示し、芳香
族カルボン酸といつは、安息香酸、ケイ皮酸、フタル酸
、ナフトエ酸等の分子中にベンゼン核をもつカルボン酸
、およびこれらの誘導体(ただし少なくとも1個以上の
ルカボキシル基を有する)を示す。特に表面改質剤とし
て用いるカルボン酸が、疎水性(水との相互作用の小さ
い)であればあるほど、生成する改質マグネシアも疎水
性となる。
上記表面改質剤の有機溶媒中への添加量は、処理するマ
グネシアの滑、比表面積および表面に吸着してできる層
の厚さによって異なる。実際使用する表面改質剤のおお
よその重量は次式で計算できる。
ω−8XWXぶ×d 02表面改質剤の重量<a ) S:処理するマグネシアの比表面積 (c+e’/a) W:処理するマグネシアのII((J)β:表面改質剤
が吸着してできる層の厚さくcm) d:表面改質剤の比重(Q/cs3 )例えば平均粒径
が0.1〜10μ−程度のマグネシアの表面を10人〜
100人の厚さに覆うとすれば、必要とする表面改質剤
の量は最も一般的には、マグネシアに対して1〜10重
量%の範囲内にある。ただし本発明によれば、溶液中の
表面改質剤をマグネシアが吸着していくことから、溶媒
の種類、表面改質剤の種類、処理温度、処理時間等によ
って吸着量は異なり、必ずしも添加した表面改質剤がす
べて吸着されるわけではない。例えば、溶媒をキシレン
、処理時間を2時間、処理温度を20℃としたとき、表
面改質剤がアクリル酸の場合の吸着量は添加量の17%
、安息香酸の場合は60%であり、同条件で処理温度が
138℃としたときは、アクリル酸の場合は69%、安
息香酸の場合は89%である。
処理に用いる有機溶媒は、表面改質剤自身を除いて特に
制限はない。しかし、水と親和性の強い有機溶媒(例、
メタノール)は、マグネシアとも親和性のある場合が多
く、溶媒自体がマグネシア表面を覆ってしまい、表面改
質剤の吸着量が少ない。また、処理温度は室温(〜20
℃程度でも吸着はみられるが、加熱すると吸M@も増加
するため、溶媒としては、水に不溶(水との親和性の弱
い)で沸点の高い有機溶媒を選ぶことが望ましい。
処理温度、処理時間についても、他の処理条件(溶媒、
改質剤の種類等)、および希望とする吸@齢とから任意
に決めることができる。一般的に処理温度が高いほど、
処理時間が長いほど表面改質剤のマグネシアへの吸着量
は多くなる。
吸着した表面改質剤のmは、熱分析によって求めること
ができる。改質マグネシアの熱分析結果[示差熱分析(
DIA)曲線、熱M量分析(TG)曲線」の−例を図に
示す。この改質マグネシアは、粒度分布が771tra
以下99.1重量%、15μ裁以下57.3重量%で、
溶媒をキシレン、表面改質剤を安息香酸、処理温度を2
0℃とし、表面改質剤添加量4.3重量%(対マグネシ
ア)、マグネシア濃度100g/ぶの条件下で、2時間
攪拌後、濾過、洗浄、乾燥(150℃、12時間)した
ものである。またこの測定は、真空理工社製1、示差熱
天秤T G D −5000を用いておこなった。
図のDTA曲線で560℃付近に発熱ピークがみられ、
吸着した表面改質剤が熱分解していることがわかる。こ
の発熱ピークと同時にTG曲線で重量変化(減量)がみ
られ、この変化量が表面改質剤の吸@量を表わしている
改質マグネシアは、マグネシア表面を有機物の層で覆っ
ているために、消化性が低いだけでなく、有機物との親
和性が強く、有機溶媒中の分散性が良い。そのため、各
種充填剤、重油添加剤等、有機物中での分散性が問題と
なるような用途に有用である。またこの処理方法を用い
ることによって様々な有機カルボン酸をマグネシア表面
に吸着させることができる。従って、この改質マグネシ
アを樹脂充填剤として用いる場合に、その樹脂と相溶性
の高い有機カルボン酸を選んでマグネシアの表面処理を
行なうことができ、特定の樹脂と馴染みやすい改質マグ
ネシアをつくることも可能である。
以下、実施例により説明する。
[実施例] ここで有機溶媒を用いて改質マグネシアを得た例を示す
。処理は、所定量の表面改質剤を含む有機溶媒にマグネ
シアを加え、恒温槽中で攪拌しながら行なった。処理後
、濾過、洗浄、乾燥を行ない試料とした。洗浄は、処理
に用いた有機溶媒(表面改質剤を含まない)にて行ない
、乾燥は150℃で12時間おこなった。表面改質剤の
吸11flは熱分析によって求め、マグネシアに対する
重量%で表わした。また第1表に処理に用いたマグネシ
アの比表面積化学組成を示す。
第1表 ”  1000’Cで1時間加熱したときの減量実施例
1 第1表に示した試料No、1〜N o、3のマグネシア
を所定量の表面改質剤を含むキシレン中で攪拌処理をお
こない、改質マグネシアを製造した。処理条件はマグネ
シア濃度が10h/ 12 、処理時間は2時間、処理
温度が20℃および138℃・である。表面改質剤とし
て、アクリル酸、ステアリン酸、安息香酸、ケイ皮酸を
用いた。表面改質剤の添加量は、それぞれ計算より、添
加量のすべてが吸着された場合に、マグネシア表面を1
00人の厚さに均−一様に被覆するに足る量である。こ
のときの表面改質剤の吸着量を第2表に示す。添加口、
吸着量はそれぞれマグネシアに対する重量%で示した。
第2表 第2表のつづき 実施例2 第1表に示した試料N083のマグネシアを、表面改質
剤としてステアリン酸を含む有機溶媒中で攪拌処理をお
こない、改質マグネシアを製造した。処理条件は、マグ
ネシア濃度が100g/p、処理・時間は2時間、処理
温度は20℃、50℃、および用いた有機溶媒の沸点で
ある。処理に用いた有機溶媒は、メチルアルコール(沸
点65℃)、ジオキサン(沸点101℃)、ベンゼン(
沸点80℃)、キシレン(138℃)である。ステアリ
ン酸の添加量は処理するマグネシアに対して0.34p
i 74%である。これは、マグネシア表面を100人
の厚さに均−一様に被覆するに足る量である。このとき
の表面改質剤の吸着間を第3表に示す。これより、水に
不溶の有機溶媒はど、また処理温度が^いほど吸着量の
多いことがわかる。また沸点が高い有機溶媒は、処理温
度を高くできるために、処理により適していることがわ
かる。
実施例3および比較例1 第1表に示した試料N002のマグネシアを所定量の表
面改質剤を含むキシレン中で攪拌処理をおこない改質マ
グネシアを製造した。処理条件は、マグネシア濃度が、
100G/l処理時間は2時間、処理温度は138℃で
ある。表面改質剤として、安息香酸、ラウリル酸、ステ
アリン酸を用いた。処理後の表面改質剤の吸着量を第4
表に示した。この3種類の改質マグネシアのトルエン中
での分散性を調べた。試験方法は改質マグネシア1.0
gとトルエン50m1とを、共栓付50m1メスシリン
ダー(高ざ13CO1)に仕込み、1分間振とう、次い
で5分間超音波分散し、さらに1分間振とう後、静置し
、沈降高さが6.50allになるまでの時間を測定し
た。また比較例として、未処理の試料N092のマグネ
シアについても同様の試験をおこなった。結果を第5表
に示す。これより、改質マグネシアの有機溶媒中への分
散性が未処理に比べて良いことがわかる。
第4表 第5表 実施例4および比較例2 第1表に示した試料NO,3のマグネシアを所定量の表
面改質剤を含むキシレン中で攪拌処理をおこない改質マ
グネシアを製造した。処理条件は、マグネシア濃度が1
00a/ J2 、処理時間は2時間、処理温度は13
8℃である。表面処理剤として、安息香酸、サリチル酸
、アクリル酸、ステアリン酸を用いた。処理後の表面改
質剤の吸IIIを第6表に示す。この改質マグネシアの
消化性の試験をおこなった。試験はオートクレーブを用
い、試料20(lを、ゲージ圧2kO/car2、温度
134℃± 1℃の条件下で2時間保持し、次式で示す
重量増加率を求めた。
重量増加率(%) −[(W−Wo > /Wo ] x100WO:オー
トクレープ処理前の試料重量W:オートクレープ処理俊
の試料型最 重量増加率の値の小さいものほど消化性が低い(耐消化
性が良い)ことを示す。また未処理の試料N003のマ
グネシアについても同様のオートクレーブ試験をおこな
い比較した。結果を第7表に示す。これより改質マグネ
シアの消化性が低い(耐消化性が良い)ことがわかる。
第6表 第7表 実施例5および比較例3 第1表に示した試料NO33のマグネシアを所定Mの表
面改質剤を含むキシレン中で攪拌処理をおこない、改質
マグネシアを製造した。処理条件は、マグネシア濃度が
、100!II/ j2 、処理時間は2時間、処理温
度は138℃である。用いた表面改質剤の種類、および
処理後の吸1量を第8表に示す。この改質マグネシアを
150℃で3時間乾燥後、気温20℃、湿度80%の空
気中に12時間放置した。これの熱分析をおこない、吸
着水の量を測定した。結果を第9表に示す。吸着水の量
は、改質マグネシアに対する重量%で表わした。また、
未処理の試料N093のマグネシア100重量部に対し
、酢酸を0.16重量部加え、ヘンシェルミキサー中で
130℃で15分間加加熱台した。この乾式で処理した
試料と、未処理の試料N003のマグネシアを改質マグ
ネシアと同様に150℃で3時間乾燥し、気温20℃、
湿度80%の空気中に12時間放置した。これらについ
ても吸着水の量を測定し、比較例として第9表に並記し
た。これより表面改質剤の種類によって吸着水の量が変
わることがわかる。特にここであげた芳香族カルボン酸
や、脂肪酸カルボン酸でカプリル酸以上の炭素数の酸に
ついては、未処理のマグネシアより吸着水の量が少ない
ことがわかる。また同じ酢酸を同じ量だけマグネシアに
吸着させた場合、乾式でおこなったほうが吸着水の量が
多い。
第8表 姦 一部、水酸化マグネシウムとなっていた。
発明の効果 本発明は以上のとおりであって、耐消化性と有機物との
親和性に優れた改質マグネシアが提供され、各種セラミ
ックス原料や複合材料として樹脂等への充填剤として有
用なものである。
【図面の簡単な説明】
図は改質マグネシアの熱分析結果の一例を示すグラフで
ある。 特許出願人 新日本化学工業株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭     宏 温度(’C)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1分子中に1個以上のカルボキシル基を有する脂
    肪族カルボン酸および/または芳香族カルボン酸をマグ
    ネシア表面に吸着した改質マグネシア。
  2. (2)脂肪族カルボン酸が分子式 CH_3(CH_2)_nCOOHで表わしてnの値が
    6以上であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項記載の改質マグシア。
  3. (3)脂肪族カルボン酸が、ラウリン酸、ミリスチン酸
    、パルミチン酸、ステアリン酸の中から選ばれる少なく
    とも 1種のカルボン酸であることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の改質マグネシア。
  4. (4)芳香族カルボン酸が、安息香酸、トルイル酸、ケ
    イ皮酸、フタル酸から選ばれる少なくとも1種のカルボ
    ン酸であることを特徴とする特許請求の範囲第(11項
    記載の改質マグネシア。
  5. (5)1分子中に1個以上のカルボキシル基を有する脂
    肪族カルボン酸および/また芳香族カルボン酸を、カル
    ボキシル基をもたない有機溶媒中に添加し、これにマグ
    ネシアを接触させることを特徴とする改質マグネシアの
    製造方法。
  6. (6)有機溶媒が実質的に水に不溶であることを特徴と
    する特許請求の範囲第(5)項記載の改質マグネシアの
    製造方法。
  7. (7)有機溶媒がキシレンであることを特徴とする特許
    請求の範囲第(5)項記載の改質マグネシアの製造方法
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