WO2019146304A1 - 層間修飾層状無機化合物を含む徐放性複合剤およびその製造方法 - Google Patents

層間修飾層状無機化合物を含む徐放性複合剤およびその製造方法 Download PDF

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WO2019146304A1
WO2019146304A1 PCT/JP2018/045911 JP2018045911W WO2019146304A1 WO 2019146304 A1 WO2019146304 A1 WO 2019146304A1 JP 2018045911 W JP2018045911 W JP 2018045911W WO 2019146304 A1 WO2019146304 A1 WO 2019146304A1
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WO
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carbon atoms
unsaturated
saturated
magadiite
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PCT/JP2018/045911
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昭憲 北村
伸哉 熊谷
真由子 橋本
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東亞合成株式会社
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    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/36Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/38Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
    • C01B33/40Clays
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
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    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
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    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/20Two-dimensional structures

Definitions

  • the present invention relates to a sustained release complexing agent in which a compound is inserted between layers of an interlayer modified layered inorganic compound, and a method for producing the same.
  • an unmodified layered inorganic compound is used as a host compound, and an ionized functional compound is used as a guest compound and exists between layers of the host compound
  • the complexing agent which inserts the functional compound into the layer by ion exchange between the exchangeable ion and the ionized guest compound and releases the sustained release, and the exchangeable metal cation present between the layers of the layered inorganic compound is exchanged with the alkyl ammonium are known (hydrophobization), and functional agents are inserted between the layers to release agents for slow release.
  • Patent Document 1 a layered double hydroxide with no interlayer modification is used as a host compound, and capsaicin anionized as a guest compound is mixed therewith, and this is mixed with nitrate ion which is an anion existing between layers.
  • a composite agent for preparing a layered double hydroxide-anionized capsaicin (host-guest) composite agent by exchange, and from which the sustained release of the guest compound capsaicin, and a method for producing the same are described.
  • neutral simetryn is used as a guest compound using an organized bentonite in which the layer is organized by cation exchange between an exchangeable metal cation between the layers of the clay mineral montmorillonite and dimethyldioctadecyl ammonium as a host compound.
  • Mixed sustained release simetryn granules and methods for their preparation are described.
  • Patent No. 5688727 gazette JP, 2004-26705, A
  • any desired guest compound and layered inorganic material can be used according to the application. It is difficult to design and synthesize the interlayer environment so that the interaction with the compound can not be controlled, and the interlayer environment is designed and optimized such that the intercalation and the intercalation release rate become optimal, and compounds capable of sustained release It is limited. Furthermore, due to the interlayer modification with the alkyl ammonium, the cation exchange reaction between layers readily proceeds under the influence of the use environment such as acidic conditions, and the elimination of the alkyl ammonium group from the layers easily proceeds. For this reason, the conditions of use of the sustained release agent using such a modified organic host compound are limited, and the interlayer modified structure of the organized layered inorganic compound can be maintained in relatively long-term use. It becomes difficult and not practical as a sustained release agent.
  • the layers of the layered inorganic compound which is the host compound of Patent Document 1 and Patent Document 2 are not cross-linked, the layered structure collapses and peels depending on the use environment, and the inserted guest compound is released at once.
  • the applications and environments in which the composite agent is used as a sustained release agent are extremely limited, and are not versatile and industrially useful.
  • An object of the present invention is to provide a sustained release composite agent which releases over a relatively long period of time and a method for producing the same.
  • an interlayer-modified layered inorganic compound having an organic-inorganic composite group represented by the following formula (1) or the following formula (2) between layers of a layered inorganic compound and the interlayer modified inorganic compound A controlled release combination agent comprising:
  • M 1 and M 2 each independently represent Si, Al, Ti or Zr
  • R a and R b each independently represent a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms saturated or unsaturated alkylene group, branched good even saturated or unsaturated cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, show an arylene group or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms having a carbon number 6 to 20
  • R c Represents an organic group having 1 to 40 carbon atoms, and may contain a hetero atom, a straight chain structure, a branched structure, a cyclic structure, an unsaturated bond and an aromatic structure
  • R represents a straight chain having 1 to 20 carbon atoms or Indicates a branched saturated or unsaturated alkyl group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms which may be branched, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralky
  • R represents a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyl group optionally having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms, An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is shown, each having a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an ether group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, and 1 to 20 carbon atoms.
  • M represents Si, Al, Ti or Zr and Z Is a hydrogen atom, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having a branche
  • the present invention is a method for producing a controlled release composite agent, which comprises mixing an interlayer modified layered inorganic compound and a compound inserted between the layers of the interlayer modified layered inorganic compound.
  • the interlayer cross-linked layered inorganic compound having the organic-inorganic composite cross-linked structure represented by the above formula (1) between the layers has various cross-linked structures, and therefore various inter-layer distances are constructed. Since the appropriate space can be constructed between the layers according to the purpose, the insertion of the guest compound into the layers can be controlled, and furthermore, the release rate from the layers can be controlled. Furthermore, since the equal interlayer crosslinking agent having a long-chain alkylene structure itself has flexibility, even if the same interlayer cross-linked layered inorganic compound is used, the interlayer distance can be flexibly adjusted according to the various guest compounds to be controlled. Can be varied.
  • the cross-linked structure itself has various functional groups, the diversity of the interlayer environment (where it interacts with the guest compound) is very wide, and it is possible to intercalate and release various functional compounds as desired.
  • suitable interactive groups for example, hydrophobic groups such as saturated or unsaturated aliphatic groups and hydrophilic groups, hydrophilic groups, aromatic groups and heterocyclic structures, hydrogen bond-forming groups, coordination bond-forming groups and ion bond-forming groups
  • Functional groups can be selected to design an organic-inorganic hybrid cross-linked structure, which can be introduced between layers, and various desired functional compounds (guest compounds) according to the purpose can be inserted between the layers, guest The rate at which the compound is released can be controlled and can be slow release depending on the purpose.
  • an interlayer cross-linked layered inorganic compound having an organic-inorganic hybrid cross-linked structure between layers is M 1 or M 2 (M 1 or M 2 is Si, Ti, Zr or Al, respectively) -O-Si (Si is a layered inorganic compound) Origin) Because the layers are cross-linked via covalent bonds such as bonds, the chemical stability is very high in various environments such as acidic and alkaline conditions, and it is difficult to be cut off.
  • a crosslinked structure can be present between layers for a sufficiently long period practically practically without influence of the use environment.
  • the structure is broken and exfoliated, and the inserted guest compound is not released at a stretch and can be used in various environments and applications, and the compound inserted between the layers is held practically for a long period and controlled release can do.
  • the interlayer crosslinkable layered inorganic compound has very high chemical stability as described above, the compound inserted between the layers can be protected from the external environment, and the heat resistance, water resistance, UV resistance, etc.
  • the sustained release composite agent is kneaded and molded into resin etc., under water and humidified conditions. It is possible to use it in various environments, such as an environment where it is used or where outdoor sunlight is exposed. Therefore, since various cross-linked structures can be introduced between the layers, the inter-layer distance can be set widely according to the purpose, and it is a controlled release composite agent which can insert and release various compounds.
  • an interlayer modified layered inorganic compound in which the interlayer represented by the following formula (2) is modified with an organic-inorganic composite group is a silyl having various functional groups as an interlayer modifier.
  • the diversity of the interlayer environment is very broad, and the insertion and intercalation of the desired various compounds into the interlayer Interaction groups suitable for release, for example, hydrophobic or hydrophilic groups such as saturated or unsaturated aliphatic groups, aromatic groups or heterocyclic structures, hydrogen bond-forming groups, coordination bond-forming groups and ion bond-forming groups And so forth, to design and modify the interlayer, and various desired functional compounds (guest compounds) according to the purpose can be inserted between the layers and released slowly.
  • the interlayer modified layered inorganic compound is a functional group that interacts with the guest compound through a covalent bond such as M (M is Si, Ti, Zr or Al) -O-Si (Si is derived from the layered inorganic compound) bond.
  • M is Si, Ti, Zr or Al
  • Si is derived from the layered inorganic compound
  • the chemical stability is very high in various environments such as acidic and alkaline conditions. Therefore, the modifying group can be present between the layers for a sufficiently long period of practically without influence of the use environment, and the compound inserted between the layers is held for a long period of time for practical use be able to.
  • the interlayer modified layered inorganic compound has very high chemical stability as described above, the compound inserted between the layers can be protected from the external environment, and the heat resistance, water resistance, UV resistance, etc. Since it can be applied, not only slow release of compounds with low heat resistance, water resistance, UV resistance, etc., but also the sustained release composite agent is kneaded into a resin etc. and molded, or under water or humidified conditions It is possible to use it in various environments, such as an environment where it is used or where outdoor sunlight is exposed. Therefore, since various modifying groups can be introduced between the layers, the distance between layers can be set widely according to the purpose, and it is a controlled release composite agent capable of insertion and sustained release of various compounds.
  • the layered inorganic compound in the present invention is not particularly limited, but graphite, layered metal chalcogenide, layered metal oxide (eg, layered perovskite compound mainly composed of titanium oxide, niobium oxide, titanium niobate, molybdate) Etc.), layered metal oxyhalides, layered metal phosphates (eg layered antimony phosphate etc), layered clay minerals, layered silicates (eg mica, smectite family (montmorillonite, saponite, hectorite, fluorohect And the kaolin group (kaolinite etc.), magadiite, kenyaite, kanemite etc.) and layered double hydroxides.
  • layered silicates, layered clay minerals and layered metal oxides are preferably used from the viewpoint of availability and the like, and these may be either naturally produced or artificially synthe
  • One of the organic-inorganic hybrid groups in the present invention has an organic-inorganic hybrid crosslinked structure represented by the above formula (1).
  • M 1 and M 2 are metals capable of forming a covalent bond with an oxygen atom derived from a layered inorganic compound, and the covalent bond is unlikely to cause a decomposition reaction such as hydrolysis and is easily obtainable.
  • Si silicon
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • Zr zirconium
  • the organic-inorganic hybrid crosslinked structure represented by the formula (1) which is introduced between the layered inorganic compound and the interlayer via a covalent bond
  • the organic-inorganic hybrid crosslinked structure and the layered inorganic compound are bonded via a plurality of covalent bonds Is more preferable from the viewpoint of the chemical stability of the bond connecting the layers
  • M 1 and M 2 in the formula (1) are Si, Ti and Zr
  • n is 0 or 1 is more preferable
  • n is more preferably 0, and in any case, it is more preferable that at least one of Z contains an oxygen atom derived from the layered inorganic compound.
  • the interaction with the guest compound can be appropriately designed, so that a saturated or unsaturated aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic structure group, a hydrogen bond generation group, a coordination It is preferred to include either a bond forming group or an ion bond forming group.
  • the non-covalent interaction for example, van der Waals force, ⁇ - ⁇ interaction, hydrophobic interaction, hydrogen bond, coordination bond, ionic bond, etc.
  • Any compound can be inserted between the layers and can be slow release to suit the purpose.
  • the noncovalent interaction group is not particularly limited and, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, decyl group, A saturated or unsaturated alkyl group such as dodecyl group, octadecyl group, methylene group, ethylene group, propylene group, octamethylene group, cyclohexyl group, cyclohexyl group, vinyl group, allyl group, etc., alkylene group, cycloalkyl group and cyclo Aliphatic groups which are alkylene groups, styryl groups, phenyl groups, naphthyl groups, phenylene groups, naphthylene groups, biphenylene groups, aryl groups such as benzyl groups and benzyl groups, aralkyl groups, aromatic groups which are arylene groups
  • organic-inorganic hybrid crosslinked structure represented by the above formula (1) those which can be constructed by reacting crosslinkable functional groups of various coupling agents are versatile and preferred, and ease of introduction into interlayers
  • the compounds represented by the following formulas (3) to (17) are more preferable.
  • R 1 represents a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a saturated or non-saturated alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.
  • the organic-inorganic hybrid cross-linked structure can be constructed by treating the layer with a coupling agent and modifying it by silylation etc. and then crosslinking the crosslinkable functional group between the layers to form a cross-linking agent.
  • An organic-inorganic hybrid crosslinking agent having two or more hydrolyzable sites is prepared by previously crosslinking the functional group or reacting a Grignard reagent with a hydrolyzable metal compound, etc. It can also be constructed by a modification reaction with a hydroxyl group derived from a compound, but since there is no side reaction and no gel component is by-produced, a method of reacting a crosslinkable functional group derived from a coupling agent between the former layers is preferred.
  • the organic-inorganic hybrid crosslinked structure is more preferably the above formulas (3) to (7) and the above formulas (12) to (16), and the crosslinking reaction is easy under mild conditions.
  • the above formulas (3) to (7) and the above formulas (14) to (16) can be further advanced because various chemical structures, flexibility and rigidity can be introduced, and the length of the crosslink is also diverse. preferable.
  • interlayer cross-linked layered inorganic compound having the organic-inorganic composite group represented by the formula (1) in the present invention will be described in detail along the production method.
  • a part number represents a mass part and% represents the mass%.
  • an exchangeable cation such as an alkali metal such as sodium and potassium present in a layered inorganic compound and a metal cation such as an alkaline earth metal such as magnesium and calcium with an organic onium salt or the like.
  • a layered inorganic compound having a spread between layers is silylated with a coupling agent such as a silane coupling agent and a crosslinking agent having two or more hydrolyzable silyl sites (in the case of silylation, silylated layered inorganic substance Compounds) precursors.
  • the precursor is a compound substituted with an onium group in an arbitrary ratio as ion exchange capacity with respect to the exchangeable cation of the layered inorganic compound, and the ratio of the onium group when increasing the reaction rate such as silylation Is preferably 25 to 75 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, and still more preferably 35 to 70 mol%.
  • the ion exchange capacity represents the amount of ion exchange per unit weight of the ion exchanger, and usually, milliequivalent (meq / g) per 1 g of the ion exchanger or milliequivalent (meq / 100 g) per 100 g of the ion exchanger And the molar amount per mol of ion exchanger (mol c / kg), the centimolar amount per kg of ion exchanger (cmol c / kg), and the like.
  • the ion exchange capacity in this case can be expressed as 2.21 mol c / kg.
  • the interlayer modification rate silation rate in the case of a silane coupling agent
  • a coupling agent such as a silane coupling agent or a crosslinking agent
  • acid treatment It is preferred to reduce metal cations. Therefore, as a method of introducing an onium group between layers of a layered inorganic compound, a method of reacting an onium salt equivalent to or more than the cation exchange capacity and then acting an acid, and onium less than the equivalent of cation exchange capacity in advance.
  • a method such as reacting a salt but in order to further improve the interlayer modification rate, a method in which an acid is allowed to act after reacting the onium salt in an amount equal to or more than the equivalent of the former is more preferable.
  • a method of adjusting and introducing the amount of onium groups between the layers of the layered inorganic compound a mixture of an onium salt and an acid in an appropriate amount may be reacted with the layered inorganic compound, and the amount of acid is first adjusted After reacting (preferably less than the equivalent of cation exchange capacity), the onium salt may be reacted.
  • the onium salt used for producing the precursor is not particularly limited, but is preferably organic onium, for example, organic ammonium, organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium, organic oxonium, organic sulfonium, organic sulfoxonium And salts of organic selenonium, organic carbonium, organic diazonium, organic iodonium, organic pyrilinium, organic pyrrolidinium, organic carbenium, organic acylium, organic thiazolinium, organic arsonium, organic stibonium and organic telluronium etc., among them, organic ammonium, among them, Organic pyridinium, organic imidazolium, organic phosphonium and organic sulfonium salts are preferred, and these onium salts are used singly or in combination of two or more.
  • organic onium salts are used singly or in combination of two or more.
  • the organic group in the onium salt is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 22 carbon atoms, an aryl group having 6 to 22 carbon atoms,-(CH 2 -CH 2) (CH 3) O) p -H group, - (CH 2 -CH 2 -O ) q -H group, and the like, p and q is an integer from 1 to 20, a vinyl group, an epoxy group, an ether group, Oxetanyl group, acryloxy group, methacryloxy group, hydroxyl group, thiol group, isocyanate group, halogen atom, basic group such as amino group and alkylamino group, acidic group such as carboxyl group, photoacid generating group, thermal acid generating group, It may be substituted by functional groups such as a photobase generation group, a thermal base generation group, a photoradical generation group, and a thermal radical generation group.
  • organic onium salts represented by the following formula (18) are more preferable.
  • R 14 , R 15 , R 16 and R 17 N + X - (18) each independently represent an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 22 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 22 carbon atoms
  • And-(CH 2 -CH (CH 3 ) O) p -H group or-(CH 2 -CH 2 -O) q -H group is shown, p and q are integers of 1 to 20, and X - is Indicates halide ion.
  • the organic onium salt represented by the above formula (18) is not particularly limited, and examples thereof include dodecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, dihexadecyldimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, dimethyloctadecylphenylammonium chloride, Triethylbenzylammonium chloride, dodecylammonium chloride, dimethyldipolyethylene oxide chloride ammonium, dimethyldipropylene oxide ammonium chloride, dimethylpolyethylene oxide chloride chloride poly (ethylene oxide) polypropylene oxide ammonium chloride dimethylstearyl polyethylene oxide chloride ammonium, dimethyl stearyl chloride poly (ethylene chloride chloride) ammonium chloride chloride methylstearyldipoly chloride Ethylene oxide ammonium Methyl stearyl dipolypropylene oxide ammonium chlor
  • dodecyl trimethyl ammonium chloride hexadecyl trimethyl ammonium chloride, dihexadecyl dimethyl ammonium chloride, octadecyl trimethyl ammonium chloride, icosyl trimethyl ammonium chloride, dimethyl octadecyl phenyl ammonium chloride, triethylbenzyl ammonium chloride and dodecyl chloride It is ammonium.
  • the method of modifying the layer of the layered compound with the onium group by reacting with the onium salt there is no particular limitation on the method of modifying the layer of the layered compound with the onium group by reacting with the onium salt, and a known method can be used.
  • a salt such as organic onium and a halide ion such as chloride ion, bromide ion or iodide ion
  • a layered inorganic compound in a solvent such as water or an alcohol such as methanol or a polar solvent such as acetonitrile
  • the layer can be modified with an onium group by the cation exchange reaction of the exchangeable cation in the layered inorganic compound with the organic onium.
  • the amount of the organic onium salt in the cation exchange reaction is not particularly limited and may be set arbitrarily according to the purpose, but preferably 20 to 2000 mol% (based on the cation exchange capacity of the layered inorganic compound) 0.2 to 20 equivalents), more preferably 50 to 1000 mol% (0.5 to 10 equivalents), still more preferably 100 to 500 mol% (1 to 5 equivalents).
  • the reaction temperature in the cation exchange reaction is not particularly limited, but is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 10 to 60 ° C., and still more preferably 15 to 40 ° C.
  • the water used as a solvent for the cation exchange reaction may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but is preferably ion exchange water, distilled water, pure water and ultrapure water.
  • the amount of the solvent used in the cation exchange reaction is not particularly limited, but is 1 to 100 times by mass, more preferably 5 to 70 times by mass, still more preferably 10 times by mass with respect to the layered inorganic compound used as a raw material. It is ⁇ 50 mass times.
  • the organic onium salt is reacted with the layered inorganic compound
  • a portion of the onium group in the layered inorganic compound is further converted to a hydroxyl group by an acid.
  • the preferred method is
  • the amount of acid to be applied can be optionally set according to the purpose, but preferably 100 mol%-[organic onium group desired to be left between layers, when the cation exchange capacity of the layered inorganic compound is 100 mol% It is more preferable to set to the ratio (mol%) of], and to increase / decrease the quantity of an acid suitably.
  • the acid is not particularly limited, and hydrochloric acid (hydrogen chloride), hydrobromic acid (hydrogen bromide), carboxylic acid (for example, formic acid, acetic acid and oxalic acid etc.), phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid and methanesulfonic acid etc.
  • hydrochloric acid (hydrogen chloride) is preferable at the point which is excellent in reactivity among these.
  • an onium salt in an amount smaller than the equivalent of the cation exchange capacity is used, a metal cation such as sodium remains in the interlayer, so that an alkoxylate derived from a hydroxyl group such as silanol serving as a reaction point firmly bonds to the metal cation. There is a possibility that it may interfere with interlayer modification reactions such as silylation reactions.
  • the organic solvent used to convert a part of the onium salt to a hydroxyl group is not particularly limited, and methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2 Alcohols such as -propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, tetrahydrofuran etc.
  • Ethers ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, alkanes such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, ethyl acetate Esters such as Such as halogenated hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane can be exemplified.
  • alcohols, ethers which are aprotic polar solvents, nitriles and ketones are preferable, and methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2 Alcohols such as -propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol and 2-hexanol are more preferable, and high boiling point and high polarity Therefore, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol and 1-methoxy-2-propanol are more preferable.
  • the reaction temperature in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 0 to 200 ° C., more preferably 50 to 160 ° C., and still more preferably 70 to 150 ° C.
  • the reaction is preferably carried out at the boiling point (under heating and refluxing) of the organic solvent used as the reaction solvent.
  • the precursors obtained by the cation exchange reaction and the acid treatment are preferably dried after isolation and washing.
  • the methods for isolation, washing and drying are not particularly limited, and known methods for isolating, washing and drying layered inorganic compounds and inorganic fine particles can be used.
  • the reaction solution is allowed to stand or centrifuged to separate solid and liquid, and then the supernatant is removed by decantation or by filtration such as natural filtration, pressure filtration, vacuum filtration or the like.
  • filtering the layered inorganic compound may be mentioned.
  • the pressure at the time of pressure filtration is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 1 to 5 atm.
  • the pressure at the time of vacuum filtration is not particularly limited and may be in the range of 0 to 1 atm.
  • the solid obtained after decantation is re-dispersed in water, an organic solvent and the like, and then decantation and pouring the water and the organic solvent from the solid collected by filtration in the same manner to wash the solid.
  • Water used for washing may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but is preferably ion exchanged water, distilled water, pure water and ultrapure water.
  • the organic solvent used for washing is not particularly limited, and alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, alkanes such as hexane, aromatics such as toluene and the like can be mentioned.
  • an organic solvent such as an appropriate polar solvent can be used in combination.
  • the solid obtained above can also be air-dried at normal temperature and pressure, or the organic solvent can be removed while heating or cooling appropriately at normal temperature under reduced pressure.
  • the pressure at the time of pressure reduction is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 0 to 1 atm.
  • the temperature is also not particularly limited, and is preferably ⁇ 10 to 200 ° C., more preferably 0 to 150 ° C., and particularly preferably 10 to 100 ° C.
  • the precursor may be any compound substituted with an onium group in an arbitrary ratio relative to the exchangeable cation of the layered inorganic compound, but the ratio of the ion exchange capacity is 25 to 75% by mole, the onium It is preferable that it is a compound substituted by group. If the proportion of the onium salt of the precursor is 25 to 75 mol%, the hydroxyl group which is a reaction site for modification such as silylation increases, and the space is generated between the layers, and the silylating agent and the like are easily inserted between the layers. To improve the silylation rate etc.
  • the coupling agent is not particularly limited as long as it is an organic / inorganic composite agent having an organic functional group capable of crosslinking reaction with a hydrolyzable group in the same molecule, for example, a silane coupling agent, a titanium-based cup A ring agent, an aluminum type coupling agent, a zirconium type coupling agent etc. are mentioned, Preferably it is a compound represented by following formula (19).
  • R 1 represents a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyl group optionally having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms, An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is shown, each having a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an ether group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, and 1 to 20 carbon atoms.
  • A is a hydrogen atom, a straight chain having 1 to 20 carbon atoms or Indicates a branched saturated or unsaturated alkyl group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms
  • silane coupling agents are more preferable in view of the variety, availability, handling and ease of control of hydrolysis reaction.
  • the silane coupling agent is not particularly limited, but, for example, a compound represented by the following formula (20) is preferable.
  • R 1 represents a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a saturated or unsaturated cycloalkyl group optionally having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms And an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, each having a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an ether group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, 1 to 20 carbon atoms.
  • a branched saturated or unsaturated alkyl group a saturated or unsaturated cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms which may be branched, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms
  • An isocyanate group, a carboxyl group or a halogen atom, D is water Element, a saturated or unsaturated alkyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyloxy group having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms, a trimethylsilyloxy group, a dimethylsilyloxy group, a carbon number
  • a saturated or unsaturated heterocycloalkyloxy group optionally having 1 to 8 branched chain, a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a linear or branched saturated or unsaturated alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a linear or branched, saturated or unsaturated dialkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 2.
  • the crosslinkable functional group may be protected by a suitable protecting group.
  • the hydrolyzable group is extremely unlikely to cause a side reaction with the crosslinkable functional group because it does not by-produce acid such as hydrogen chloride, and does not cause corrosion of the reaction apparatus, It is preferable that it is an alkoxysilane which does not require the disposal treatment of the acid, more preferably a methoxy group, an ethoxy group and a propoxy group which are excellent in silylation reactivity, particularly preferably a methoxy group and an ethoxy group.
  • examples of the alkoxysilanes include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, divinyldimethoxysilane, trivinylmethoxysilane, 2- (3,4-epoxy) Cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3- Glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane
  • silane coupling agents other than alkoxysilanes can also be used.
  • silane coupling agents when a plurality of hydrolyzable groups are present in one molecule, a single hydrolyzable group such as an alkoxy group, a halogen atom, an alkylamino group or a dialkylamino group is present. Also, a plurality of things may be mixed.
  • silane coupling agent instead of the silane coupling agent, a titanium-based coupling agent, an aluminum-based coupling agent, a zirconium-based coupling agent, and the like can be similarly used.
  • the organic solvent used for the reaction with the coupling agent is not particularly limited, but methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2-methyl -1-Propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, alcohols such as 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran, acetone and ethyl Ketones such as methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, alkanes such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, esters such as ethyl acetate, chloroform And Zicro Such as halogenated hydrocarbons such as methane.
  • ethers are alcohols and aprotic polar solvents, nitriles and ketones are preferable. More preferably, it is an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol, and one having a boiling point of 80 ° C. or higher is preferable, more preferably 90 ° C. or higher, and still more preferably 100 ° C. or higher.
  • aprotic polar solvents examples include nitriles such as acetonitrile and propionitrile, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone and methylene isopropyl ketone, and amides such as N, N-dimethylformamide And sulfoxides such as dimethylsulfoxide.
  • the secondary or tertiary alcohol is not particularly limited, but 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3- Hexanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, 2-methyl-2-propanol and aromatic alcohols such as phenol and the like can be mentioned.
  • O-alkylation reaction which is a side reaction of hydroxyl group and alkoxylate derived from layered inorganic compound hardly occurs, and Since the boiling point of the organic solvent used is high, it is inferred that the silylation reaction temperature rises, the interlayer modification reaction such as the silylation reaction is accelerated, and the interlayer modification ratio such as the silylation ratio is increased.
  • water is preferably added to the reaction system.
  • the water to be added may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but is preferably ion exchange water, distilled water, pure water and ultrapure water.
  • the addition amount of water is preferably 0.05 to 4.0 times the total amount of the alkoxylate which is the counter anion of the hydroxyl group and the onium group which is the reaction point of the layered inorganic compound, that is, the ion exchange capacity It is particularly preferable that the molar ratio is 0.1 to 3.0. If the amount of water added is less than 0.05 molar times, the addition effect is small, and if it exceeds 4.0 molar times, side reactions such as hydrolysis and condensation of coupling agents such as silane coupling agents proceed. There is a fear.
  • the amount of the coupling agent such as a silane coupling agent in the reaction is not particularly limited, but preferably the total amount of the alkoxylate which is the counter anion of the hydroxyl group and the onium group which is a reaction point, ie, ion exchange capacity. It is 0.1 to 30 molar times, more preferably 0.05 to 20 molar times, and still more preferably 1.0 to 10 molar times. If the amount of coupling agent used is less than 0.1 mol times, the silylation reaction rate will be low, while if it is more than 30 mol times, it is industrially disadvantageous in terms of raw material cost.
  • the reaction point between the layers of the layered inorganic compound that is, the interlayer modification ratio such as the silylation ratio with respect to the ion exchange capacity is selected according to the purpose, and is not particularly limited.
  • the interlayer modification ratio such as the silylation ratio is 15 moles % Or more is preferable, and 25% by mol or more is more preferable.
  • the interlayer modification ratio such as the silylation ratio exceeds 200 mol%, the interlayer of the layered inorganic compound may be excessively covered with the component derived from the coupling agent, which is not preferable.
  • the reaction temperature in the interlayer modification reaction is not particularly limited, but is preferably 0 to 200 ° C., more preferably 50 to 180 ° C., and still more preferably 70 to 170 ° C.
  • the reaction is carried out at the boiling point (under heating and refluxing) of the organic solvent used as the reaction solvent.
  • the amount of the organic solvent used in the interlayer modification reaction is not particularly limited, but is 1 to 30 times by mass, more preferably 5 to 25 times by mass, still more preferably 10 times by mass with respect to the layered inorganic compound used as a raw material. It is ⁇ 20 mass times.
  • the interlayer modification reaction such as silylation reaction with the coupling agent of the present invention may or may not use a catalyst, but hydrogen chloride, formic acid, carboxylic acid such as acetic acid and oxalic acid, phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid and Known acids such as sulfonic acids such as methanesulfonic acid and known bases such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide can be added as catalysts.
  • a catalyst but hydrogen chloride, formic acid, carboxylic acid such as acetic acid and oxalic acid, phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid and Known acids such as sulfonic acids such as methanesulfonic acid and known bases such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide can be added as catalyst
  • the amount of the catalyst to be added is not particularly limited, but it is the total amount of alkoxylates which are counter anions of hydroxyl groups and onium groups which are reaction points, ie, 0.001 to 1.0 mol with respect to ion exchange capacity It is preferably double, more preferably 0.01 to 0.1 molar times.
  • the interlayer modified layered inorganic compound obtained by the interlayer modification reaction such as the silylation reaction is preferably isolated and washed and then dried.
  • the methods for isolation, washing and drying are not particularly limited, and known methods for isolating, washing and drying layered inorganic compounds and inorganic fine particles can be used.
  • the reaction solution is allowed to stand or centrifuged to separate solid and liquid, and then the supernatant is removed by decantation or by filtration such as natural filtration, pressure filtration, vacuum filtration or the like.
  • filtering the layered inorganic compound may be mentioned.
  • the pressure during pressure filtration is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 1 to 5 atm.
  • the pressure at the time of vacuum filtration is not particularly limited and may be in the range of 0 to 1 atm.
  • the solid obtained after decantation is re-dispersed in water, an organic solvent and the like, and then decantation and pouring the water and the organic solvent from the solid collected by filtration in the same manner to wash the solid.
  • Water used for washing may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but is preferably ion exchanged water, distilled water, pure water and ultrapure water.
  • the organic solvent used for washing is not particularly limited, and alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, alkanes such as hexane, aromatics such as toluene and the like can be mentioned.
  • an organic solvent such as an appropriate polar solvent can be used in combination.
  • the solid obtained above can also be air-dried at normal temperature and pressure, or the organic solvent can be removed while heating or cooling appropriately at normal temperature under reduced pressure.
  • the pressure at the time of pressure reduction is not particularly limited, and may be in the range of 0 to 1 atm.
  • the temperature is also not particularly limited, and is preferably ⁇ 10 to 200 ° C., more preferably 0 to 150 ° C., and particularly preferably 10 to 100 ° C.
  • acid treatment can be performed using known acids and solvents as described above. .
  • the crosslinking reaction by the crosslinkable functional group derived from the coupling agent is not particularly limited, and addition reaction, substitution reaction, condensation reaction, ionic reaction, electrophilic reaction, nucleophilic reaction, pericyclic ring
  • a variety of generally known chemical reactions such as reactions and radical reactions can be used, and so-called click reactions can also be used.
  • a radical is generated from an alkyl group to cause crosslinking reaction, or a halogenated alkyl group is converted to an anionic species using a Grignard reagent to cause a nucleophilic reaction, or a hydroxyl group, an alkoxy group or an amino group to the halogenated alkyl group And the like to cause a nucleophilic substitution reaction by causing a nucleophilic species to act, etc.
  • the coupling agent is easily obtained and the crosslinking reaction proceeds under relatively mild conditions
  • the following formula (21) to The reaction represented by (35) is preferable, and after modifying the layers with the same coupling agent, the crosslinking reaction involves fewer production steps and is more industrially advantageous, and therefore the formulas (21) to (25) and
  • the crosslinking reaction represented by the formulas (30) to (34) is more preferable, and the crosslinking reaction proceeds easily under mild conditions, and can introduce various chemical structures, flexibility and rigidity, and crosslinking Since even length can have diversity, the crosslinking reaction of the formula (2
  • the functional groups to be crosslinked have the same or similar structure, and the crosslinked structure to be reacted or formed is relatively simple and According to the structures of R 2 , R 4 and R 13 , it is relatively easy to control the interlayer distance and interlayer environment (hydrophobicity, hydrophilicity, aromaticity, etc.) of the layered inorganic compound.
  • R 1 represents a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a branched or branched chain having 3 to 8 carbon atoms.
  • a cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is shown, each having a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an ether group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, a carbon number 1 to 20 linear or branched, saturated or unsaturated mono or dialkylamino group, mono to diarylamino group having 6 to 20 carbon atoms, mono or diaralkylamino group having 7 to 20 carbon atoms, primary, Secondary, tertiary or quaternary ammonium group, thiol group, isocyanurate group, ureido group, isocyan
  • the crosslinking agent derived from the coupling agent is composed of titanium (Ti), aluminum (Al), zirconium (Zr) or the like instead of silicon atom (Si). It is possible to utilize the cross-linking reaction of the functional groups.
  • the crosslinking point in the crosslinking reaction of the carbon-carbon double bond may be either the head or tail of the double bond, and the crosslinking point in the ring-opening crosslinking reaction of the epoxy group and the oxetanyl group is a cyclic ether group And any of the two carbon atoms adjacent to the oxygen atom of
  • a thermal radical generator, a photo radical generator, a thermal anion generator, a photo cation generator, a thermal acid generator, a photo acid generator which are known polymerization initiators, Thermal base generator and photo base generator, known inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid, citric acid, known organic acids such as methanesulfonic acid and paratoluene sulfonic acid, ammonia, water
  • Well-known inorganic bases such as sodium oxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide, organic bases such as well-known organic amines such as methylamine, diethylamine and triethylamine, well-known ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxy and succinic anhydride, anhydride
  • a known catalyst such as a known acid anhydride such as phthalic acid or maleic anhydride
  • the polymerization initiator is not particularly limited, and known polymerization initiators used in the polymerization reaction of the polymerizable monomer are used, and a thermal polymerization initiator and / or a photopolymerization initiator is used.
  • the thermal polymerization initiator is more preferable because the crosslinking reaction system containing the layered inorganic compound in which the interlayer is modified with the coupling agent may be suspended and it may be difficult to transmit light such as ultraviolet light.
  • thermal polymerization initiator Various compounds can be used as the thermal polymerization initiator, and in the case where the polymerizable group is a radical polymerizable group, for example, in the case of the formulas (21) and (31), Oxides and azo initiators are preferred.
  • peroxides include hydrogen peroxide; inorganic peroxides such as sodium persulfate, ammonium persulfate and potassium persulfate; 1,1-bis (t-butylperoxy) 2-methylcyclohexane, 1,1 -Bis (t-hexylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-hexylperoxy) cyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3, 5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, 2,2-bis (4,4-di-butylperoxycyclohexyl) propane, 1,1-bis (t-butylperoxy) Cyclododecane, t-hexylperoxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxymaleic acid, t-butylperoxy-3,5,
  • azo initiator examples include 2,2'-azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile, 2- And azo compounds such as phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azodi-t-octane, azodi-t-butane, etc., which may be used alone or in combination of two or more. Also good.
  • peroxides ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium erythorbate, tartaric acid, citric acid, metal salts of formaldehyde sulfoxylate, sodium thiosulfate, sodium sulfite, sodium bisulfite, sodium metabisulfite, secondary chloride It is also possible to make it a redox reaction by combining it with a redox polymerization initiation system in combination with a reducing agent such as iron.
  • the amount of the thermal polymerization initiator to be used is selected according to the type, polymerization conditions and the like, but usually it is 1 to 1000 molar amount, more preferably 5 to 500 molar amount per 100 molar amount of the polymerizable functional group More preferably, it is 50 to 200 molar amount.
  • the photopolymerization initiator when the polymerizable group is a radical polymerizable group, benzyldimethyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- [4-1- (methyl) Vinyl) phenyl] propanone, 2-hydroxy-1- [4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) benzyl] phenyl] -2-methylpropan-1-one, 2-methyl-1- [ 4- (Methylthio)] phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) bu Acetophenone compounds such as cin-1-one and 2-dimethylamino-2- (4-
  • Examples of compounds other than the above include benzyl, ethyl (2,4,6-trimethyl benzoyl) phenyl phosphinate, methyl phenylglyoxyate, ethyl anthraquinone, phenanthrene quinone and camphor quinone.
  • the amount of the photopolymerization initiator used is selected according to the type and polymerization conditions, etc., and is 1 to 1000 molar amount, more preferably 5 to 500 molar amount with respect to 100 molar amount of the polymerizable functional group. More preferably, it is 50 to 200 molar amount.
  • the polymerizable group is a cationic polymerizable group
  • various known cationic polymerization initiators are used in the cases of the above-mentioned formula (22), the above-mentioned formula (23) and the above-mentioned formula (32).
  • the thermal cationic polymerization initiator may, for example, be a sulfonium salt, a phosphonium salt or a quaternary ammonium salt. Among these, sulfonium salts are preferred.
  • the counter anion in the thermal cationic polymerization initiator include AsF 6 ⁇ , SbF 6 ⁇ , PF 6 ⁇ , B (C 6 F 5 ) 4 ⁇ and the like.
  • sulfonium salt examples include triphenylsulfonium boron tetrafluoride, triphenylsulfonium antimony antimony hexafluoride, triphenylsulfonium arsenic arsenic hexafluoride, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium arsenic arsenic hexafluoride, diphenyl (4-phenylthiophenyl) And sulfone hexafluoride arsenic and the like.
  • a commercial item can also be used for the said sulfonium salt, Specifically, “ADECAOPTON CP-66” (brand name) and “ADEKA OPTON CP-77” (brand name) by Adeka company, three new chemical Examples thereof include “San Aid SI-60L” (trade name) manufactured by Kogyo Co., Ltd., “San Aid SI-80L” (trade name), and “San Aid SI-100L” (trade name).
  • Examples of the phosphonium salt include ethyl triphenyl phosphonium antimony hexafluoride, tetrabutyl phosphonium antimony hexafluoride and the like.
  • As the quaternary ammonium salt N, N-dimethyl-N-benzylanilinium antimony hexafluoride, N, N-diethyl-N-benzylanilinium boron tetrafluoride, N, N-dimethyl-N-benzyl Pyridinium hexafluoride antimony, N, N-diethyl-N-benzylpyridinium trifluoromethanesulfonic acid, N, N-dimethyl-N- (4-methoxybenzyl) pyridinium antimony hexafluoride, N, N-diethyl-N- ( 4-methoxybenzyl) pyridinium antimony hexafluoride, N, N-dieth
  • Examples of the cationic photopolymerization initiator include onium salts such as iodonium salts, sulfonium salts, diazonium salts, selenium salts, pyridinium salts, ferrocenium salts, and phosphonium salts. Among these, iodonium salts and sulfonium salts are preferred.
  • examples of the counter anion include BF 4 ⁇ , AsF 6 ⁇ , SbF 6 ⁇ , PF 6 ⁇ , B (C 6 F 5 ) 4 ⁇ and the like.
  • Examples of the above-mentioned iodonium salts include (tricicyl) iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl iodonium hexafluoro phosphate, diphenyl iodonium hexafluoro antimonate, diphenyl iodonium tetra fluoroborate, diphenyl iodonium tetrakis (penta fluoro phenyl) Borates, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (dodecylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate ,
  • UV-9380C brand name
  • PPHOTOINITIATOR 2074 by Solvay Japan
  • WPI-116 trade name
  • Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and “WPI-113” (trade name).
  • sulfonium salts include bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide / bishexafluorophosphate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide / bishexafluoroantimonate, bis [4- (diphenylsulfone) Nio) phenyl] sulfide ⁇ bistetrafluoroborate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide ⁇ tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl-4- (phenylthio) phenylsulfonium ⁇ hexafluorophosphate, diphenyl-4- (Phenylthio) phenylsulfonium • hexafluoroantimonate, diphenyl-4- (phenylthio)
  • a sulfonium salt can also use a commercial item, Specifically, for example, Dow Chemical Japan Ltd. "Cyracure UVI-6990” (trade name), “Cyracure UVI-6992” (trade name) and Cyracure UVI-6974, "ADEKA OPTOMER SP-150” (trade name) manufactured by ADEKA, "ADEKA OPTOMER SP-152" (trade name), “ADEKA OPTOMER SP-170” (trade name), and “ADEKA Optomer SP-172 (trade name), “WPAG-370” (trade name) manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., “WPAG-638” (trade name) and the like.
  • diazonium salt examples include benzene diazonium hexafluoroantimonate, benzene diazonium hexafluorophosphate, benzene diazonium hexafluoroborate and the like.
  • the polymerizable group is an anionic polymerizable group
  • various known anionic polymerization initiators can be used, and as the thermal cationic polymerization initiator,
  • amines, thiols, imidazoles and the like can be used.
  • amines include diethylenetriamine, triethylenetetramine, isophoronediamine, xylylenediamine, diaminodiphenylmethane, 1,3,4,6-tetrakis (3-aminopropyl) glycoluril and the like
  • examples of thiols include trimethylol.
  • Propane tris (3-mercaptopropionate), tris (2-mercaptoethyl) isocyanurate, 1,3,4,6-tetrakis (2-mercaptoethyl) glycoluril and the like can be mentioned, and as imidazoles, Methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole and the like can be mentioned.
  • photoanion polymerization initiator examples include acetophenone O-benzoyloxime, nifedipine, 2- (9-oxoxanthen-2-yl) propionic acid 1,5,7-triazabicyclo [4,4,0] deca- 5-ene, 2-nitrophenylmethyl 4-methacryloyloxypiperidine-1-carboxylate, 1,2-diisopropyl-3- [bis (dimethylamino) methylene] guanidinium 2- (3-benzoylphenyl) propionate, 1,2 Di-cyclohexyl-4,4,5,5-tetramethylbiguanidinium n-butyl triphenyl borate and the like.
  • crosslinking of the epoxy group represented by said Formula (24) and said Formula (33) is not specifically limited, For example, ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, Alkylamines such as butylamine, pentylamine, hexylamine, octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, icosylamine, isopropylamine, allylamine, 2-cyclohexylethylamine, etc., cyclopentylamine, cyclohexylamine, cyclooctylamine, 3-cyclo Cyclic alkylamines such as hexenylamine, phenylamine, 1-naphthylamine, 2-naphthylamine, 2-aminoanthracene, 1-aminopyrene, arylamines
  • R 8 represents a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkenyl having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms Represents an alkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • crosslinking of the epoxy group represented by said Formula (25) and said Formula (34) is not specifically limited, For example, diaminomethane, a urea, thiourea, 1,2-diaminoethane, 1,2-bis (methylamino) ethane, N-methylmethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,2-diaminopropane, 1,2-diamino-2-methylpropane, 1 2,4-diaminobutane, 1,4-bis (methylamino) -2-butene, 1,6-diaminohexane, 1,8-dimethyloctane, N, N-bis (2-aminoethyl) methylamine, 1,3 -Diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 3-aminopyrrolidine, 4,4'-methylenebis (2-methylcyclo
  • R 9 HR 11 NHR 10 (37)
  • R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a branched chain having 3 to 8 carbon atoms
  • R 11 represents a linear or branched saturated or unsaturated C 1 to C 20 saturated or unsaturated cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • an oxidizing agent can be used in combination, for example, using a known oxidizing agent that promotes a disulfide forming reaction, such as using bromine or iodine under basic conditions Can.
  • the reaction temperature is not particularly limited and may be appropriately selected. For example, 0 to 200 ° C. is preferable, 25 to 180 ° C. is more preferable, and 40 to 170 ° C is more preferred. At this time, it is preferable to appropriately contain a thermal polymerization initiator in the reaction system from the viewpoint of ease of crosslinking and cost.
  • an active energy ray for carrying out the crosslinking reaction between layers by irradiating an active energy ray an ultraviolet ray, a visible ray, an electron beam and the like can be mentioned.
  • ultraviolet light or visible light it is preferable to contain a photopolymerization initiator from the viewpoint of ease of crosslinking and cost.
  • the ultraviolet irradiation device examples include a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an ultraviolet electrodeless lamp, an ultraviolet light emitting diode (UV-LED) and the like.
  • the irradiation energy may be appropriately set according to the type and composition of the active energy ray, and varies depending on the thickness and illuminance of the reaction system, but when using a high pressure mercury lamp, for example, irradiation energy in the UV-A region For example, 5 to 10,000 mJ / cm 2 is preferable.
  • a UV-LED When a UV-LED is used, its emission peak wavelength is preferably 350 to 420 nm, and the irradiation energy is preferably 5 to 10,000 mJ / cm 2 , for example.
  • an electron beam As the active energy ray, it is possible not to contain a photopolymerization initiator and to cure it by an electron beam, but a small amount may be blended if necessary to improve the curability.
  • the electron beam irradiation apparatus various apparatuses can be used, and examples thereof include a Cockcroft-Walton type, a Van de Graaff type, and a resonant transformer type apparatus.
  • the absorbed dose of the electron beam is preferably, for example, 1 to 1000 kGy.
  • the oxygen concentration in the electron beam irradiation atmosphere is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less.
  • a reaction solvent can be used.
  • a solvent is not particularly limited and may be appropriately selected, and methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2- Methyl-1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, alcohols such as 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran, acetone and the like Ketones such as ethyl methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, alkanes such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, esters such as ethyl acetate, etc.
  • Chloroform and dichloromethane Emissions include such halogenated hydrocarbons such as, among these, ethers are alcohols and aprotic polar solvents, nitriles and ketones are preferable. More preferably, it is an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol, and one having a boiling point of 80 ° C. or higher is preferable, more preferably 90 ° C. or higher, and still more preferably 100 ° C. or higher.
  • the aprotic polar solvent is not particularly limited, but nitriles such as acetonitrile and propionitrile, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone and methylene isopropyl ketone, N, N- Amides such as dimethylformamide and sulfoxides such as dimethylsulfoxide are mentioned.
  • the secondary or tertiary alcohol is not particularly limited, but 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3- Hexanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, 2-methyl-2-propanol and aromatic alcohols such as phenol and the like can be mentioned.
  • acetonitrile, tetrahydrofuran, methyl isopropyl ketone, 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol and 1-butoxy-2- Propanol is preferred, and 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol and 1-butoxy-2-propanol are more preferred.
  • the reaction concentration in the crosslinking reaction between the layers is not particularly limited and may be appropriately selected, but for example, it is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 40% by mass as the mass% of the interlayer modified layered inorganic compound. Preferably, 5 to 30% by mass is more preferable.
  • any functional group or modifying group may be present between the layers of the interlayer-crosslinked layered inorganic compound of the present invention.
  • exchangeable metal cations such as sodium, potassium and calcium may be present, may be modified with organic onium groups such as alkyl ammonium and alkyl phosphonium, and even if hydroxyl groups derived from layered inorganic compounds are present
  • the hydroxyl group may be sealed or converted by an alkoxy group such as a methoxy group, an organic silyl group such as an alkylsilyl group, an arylsilyl group, an aralkylsilyl group and a group derived from an uncrosslinked silane coupling agent, It may be modified by an organic-inorganic hybrid modifying group containing a metal such as titanium, aluminum and zirconium.
  • the optional functional group or modifying group other than the organic-inorganic hybrid crosslinked structure present between the layers may be introduced before, after or simultaneously with the interlayer modification with the coupling agent for constructing the crosslinked structure.
  • it may be before or after the interlayer crosslinking reaction of the crosslinkable functional group derived from the coupling agent introduced between the layers, and is arbitrarily selected in consideration of the reactivity of various functional groups, modifying groups and coupling agents, etc. be able to.
  • a coupling agent may be used for the above-mentioned precursor.
  • the organic-inorganic hybrid crosslinking agent may be reacted in the same manner.
  • the organic-inorganic hybrid crosslinking agent having two or more hydrolyzable metal sites is not particularly limited, and examples thereof include 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene and 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane. .
  • M is a metal capable of forming a covalent bond with an oxygen atom derived from a layered inorganic compound, and the covalent bond is less likely to cause a decomposition reaction such as hydrolysis and is easy to obtain.
  • the organic-inorganic hybrid group represented by the formula (2) which is introduced between the layered inorganic compound and the layer via a covalent bond
  • the organic-inorganic hybrid group and the layered inorganic compound are bonded via a plurality of covalent bonds Is more preferable from the viewpoint of the chemical stability of the bond connecting the layers
  • M in the formula (2) is Si, Ti and Zr
  • n is more preferably 1 or 2
  • Al N is more preferably 1
  • Z in organic / inorganic composite groups in the vicinity of each other may be hydrolyzed / condensed to form M—O—M bond.
  • the non-covalent interaction for example, van der Waals force, ⁇ - ⁇ interaction, hydrophobic interaction, hydrogen bond, coordination bond, ionic bond, etc.
  • Any compound can be inserted between the layers and can be slow release to suit the purpose.
  • the noncovalent interaction group is not particularly limited and, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, decyl group, Saturated or unsaturated aliphatic groups such as dodecyl, octadecyl, methylene, propylene, cyclohexyl, vinyl and allyl, aromatic groups such as styryl, phenyl, naphthyl and phenylene, pyridinyl And azole groups such as piperidinyl group, pyrrolidinyl group, pyrimidinyl group, imidazolyl group, epoxy group, oxetanyl group, tetrahydrofuryl group, tetrahydrothiophenyl group, dioxanyl group, morpholinyl group, thiazinyl group, in
  • Structural group acryloxy group, methacryloxy group, acetyl group, benzoyl group, Nzyl group, hydroxyl group, thiol group, aldehyde group, carboxyl group, methyl group of carboxylic acid, phosphoric acid group, ethyl group of phosphoric acid, sulfonic acid group, methyl group of sulfonic acid group, amino group, methylamino group, dimethylamino group, isocyanurate Hydrogen bond and coordination bond generation group such as ureido group and isocyanate group, ion bond formation group of ethyl ammonium group, dimethyl ammonium group and trimethyl ammonium group, etc., and methyl group or ethyl group in view of availability Group, n-propyl group, n-hexyl group, decyl group, octadecyl group, methylene group, propylene group, cyclohexyl group, vinyl
  • the method for producing a precursor from the layered inorganic compound, which is a layered inorganic compound in which the layers are spread and which is silylated, is the same as the method described in the above paragraphs 0047 to 0064.
  • the modifying agent for introducing the organic-inorganic hybrid group represented by the formula (2) into the layer is an organic-inorganic hybrid having a hydrolyzable group and a functional group capable of interacting with the functional compound in the same molecule.
  • Any modifier may be used, and examples thereof include a silylating agent containing a silane coupling agent, a titanium-based coupling agent, an aluminum-based coupling agent, a zirconium-based coupling agent and the like, preferably a table of the following formula (38) Compound.
  • R represents a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyl group optionally having a branched chain having 3 to 8 carbon atoms, An aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is shown, each having a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an ether group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a hydroxyl group, an amino group, and 1 to 20 carbon atoms.
  • the functional group represented by R may be protected by a suitable protecting group.
  • silylating agents in which M is Si are more preferable in view of the variety, availability, handling and ease of control of hydrolysis reaction.
  • hydrolyzable groups are extremely unlikely to cause side reactions with functional groups because they do not by-produce acids such as hydrogen chloride, and corrosion of the reaction equipment does not occur, and It is preferable that it is an alkoxysilane which does not require waste disposal, more preferable is a thing of the methoxy group which is excellent in silylation reactivity, an ethoxy group, and a propoxy group, and a thing of a methoxy group and an ethoxy group is especially preferable.
  • examples of the alkoxysilanes include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, divinyldimethoxysilane, trivinylmethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxy.
  • Silane 3-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane Ethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacrylo Cyclopropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminoprop
  • silylating agents other than alkoxysilanes can also be used.
  • silylating agents when a plurality of hydrolyzable groups are present in one molecule, a single hydrolyzable group such as an alkoxy group, a halogen atom, an alkylamino group or a dialkylamino group may be present. A plurality of things may be mixed.
  • titanium-based coupling agents instead of the silylating agent, titanium-based coupling agents, aluminum-based coupling agents, zirconium-based coupling agents, and the like can be similarly used.
  • the organic solvent used for the reaction with the silylating agent is not particularly limited, and methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2-methyl -1-Propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, alcohols such as 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran, acetone and ethyl Ketones such as methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, alkanes such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, esters such as ethyl acetate, chloroform And dichlorome Emissions include such halogenated hydrocarbons such as, among these
  • it is an aprotic polar solvent or a secondary or tertiary alcohol, and one having a boiling point of 80 ° C. or higher is preferable, more preferably 90 ° C. or higher, and still more preferably 100 ° C. or higher.
  • aprotic polar solvents examples include nitriles such as acetonitrile and propionitrile, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone and methylene isopropyl ketone, and amides such as N, N-dimethylformamide And sulfoxides such as dimethylsulfoxide.
  • the secondary or tertiary alcohol is not particularly limited, but 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3- Hexanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, 2-methyl-2-propanol and aromatic alcohols such as phenol and the like can be mentioned.
  • acetonitrile, tetrahydrofuran, methyl isopropyl ketone, 2-propanol, 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol and 1-butoxy-2- Propanol is preferred, and 2-butanol, 1-methoxy-2-propanol and 1-butoxy-2-propanol are more preferred.
  • O-alkylation reaction which is a side reaction of hydroxyl group and alkoxylate derived from layered inorganic compound hardly occurs, and Since the boiling point of the organic solvent used is high, it is inferred that the silylation reaction temperature rises, the interlayer modification reaction such as the silylation reaction is accelerated, and the interlayer modification ratio such as the silylation ratio is increased.
  • secondary or tertiary alcohols by-production of hydroxyl groups such as silanols by hydrolysis of organic / inorganic composite modifiers such as silylating agents described later, coupling agents such as silane coupling agents, etc. It is preferable because side reactions such as condensation are suppressed. It is inferred that this is the solvent effect due to the alcoholic hydroxyl group.
  • water is preferably added to the reaction system.
  • the water to be added may be neutral, acidic or alkaline, and is not particularly limited, but is preferably ion exchange water, distilled water, pure water and ultrapure water.
  • the addition amount of water is preferably 0.05 to 4.0 times the total amount of the alkoxylate which is the counter anion of the hydroxyl group and the onium group which is the reaction point of the layered inorganic compound, that is, the ion exchange capacity It is particularly preferable that the molar ratio is 0.1 to 3.0.
  • the amount of water added is less than 0.05 molar times, the addition effect is small, and if it exceeds 4.0 molar times, there is a fear that side reactions such as hydrolysis and condensation of coupling agents such as silane coupling agents proceed. There is.
  • the amount of organic-inorganic hybrid modifier such as silylating agent in the above reaction is not particularly limited, but preferably the total amount of alkoxylate which is a counter anion of hydroxyl group and onium group which is a reaction point, ie, ion exchange capacity. Is 0.1 to 30 moles, more preferably 0.05 to 20 moles, and still more preferably 1.0 to 10 moles. If the amount of coupling agent used is less than 0.1 mol times, the silylation reaction rate will be low, while if it is more than 30 mol times, it is industrially disadvantageous in terms of raw material cost.
  • the reaction point between the layers of the layered inorganic compound that is, the interlayer modification ratio such as the silylation ratio with respect to the ion exchange capacity is selected according to the purpose, and is not particularly limited.
  • the interlayer modification ratio such as the silylation ratio is 15 moles % Or more is preferable, and 25% by mol or more is more preferable.
  • the interlayer modification ratio such as the silylation ratio exceeds 200 mol%, the interlayer of the layered inorganic compound may be excessively covered with the component derived from the organic-inorganic composite modifier, which is not preferable.
  • the reaction temperature in the interlayer modification reaction is not particularly limited, but is preferably 0 to 200 ° C., more preferably 50 to 180 ° C., and still more preferably 70 to 170 ° C.
  • the reaction is carried out at the boiling point (under heating and refluxing) of the organic solvent used as the reaction solvent.
  • the amount of the organic solvent used in the interlayer modification reaction is not particularly limited, but is 1 to 30 times by mass, more preferably 5 to 25 times by mass, more preferably 1 to 30 times by mass with respect to the layered inorganic compound used as a raw material. It is 10 to 20 mass times.
  • the interlayer modification reaction such as silylation reaction with organic-inorganic composite modifier in the present invention may or may not use a catalyst, but hydrogen chloride, formic acid, carboxylic acid such as acetic acid and oxalic acid, phosphoric acid, nitric acid, Well-known acids such as sulfuric acid and sulphonic acids such as methanesulphonic acid, and well-known bases such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide can be added as catalysts.
  • a catalyst but hydrogen chloride, formic acid, carboxylic acid such as acetic acid and oxalic acid, phosphoric acid, nitric acid.
  • Well-known acids such as sulfuric acid and sulphonic acids such as methanesulphonic acid
  • well-known bases such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide and
  • the amount of the catalyst to be added is not particularly limited, but it is the total amount of alkoxylates which are counter anions of hydroxyl groups and onium groups which are reaction points, ie, 0.001 to 1.0 mol with respect to ion exchange capacity It is preferably double, more preferably 0.01 to 0.1 molar times.
  • the interlayer modified layered inorganic compound obtained by the interlayer modification reaction such as the silylation reaction is preferably isolated and washed and then dried.
  • the methods for isolation, washing and drying are not particularly limited, and known methods for isolating, washing and drying layered inorganic compounds and inorganic fine particles can be used, for example, methods for the aforementioned precursors, etc. Can be used.
  • Z present in the organic-inorganic hybrid group represented by the formula (2) can also be involved in the interaction with the guest compound.
  • a hydrogen bond with a guest compound can be generated to participate in insertion and sustained release, and the interaction with a guest compound depending on the type of Z, eg, hydroxyl group, methoxy group, etc. It can also be involved in control.
  • any functional group or modifying group may be present in the interlayer of the interlayer modified layered inorganic compound in the present invention.
  • exchangeable metal cations such as sodium, potassium and calcium may be present, may be modified with organic onium groups such as alkyl ammonium and alkyl phosphonium, and even if hydroxyl groups derived from layered inorganic compounds are present
  • the hydroxyl group may be sealed or converted by an alkoxy group such as a methoxy group.
  • a compound which is inserted into an interlayer modified layered inorganic compound having an organic-inorganic composite group represented by the above formula (1) or the above formula (2)
  • it may be optionally selected according to the intended use, but for example, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched chain having 3 to 8 carbon atoms in the compound A saturated or unsaturated cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, each of which is a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a hydroxyl group, Amino group, linear or branched, saturated or unsaturated mono- or dialkylamino group having 1 to 20 carbon atoms, mono- or diaryl having 6 to 20 carbon atoms Mino group, mono
  • a saturated or unsaturated aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic structure group, a hydrogen bond forming group, a coordination bond forming group or an ionic bond is formed Those containing any of the groups are more preferable, and there is no particular limitation.
  • the molecular weight of the compound is not particularly limited and may be arbitrarily selected according to the intended application, but it is easy to be inserted into the layer and the host-guest complex agent structure is stably maintained.
  • the molecular weight is preferably 2,000 or less, more preferably 1,000 or less, and still more preferably 500 or less.
  • the method for producing the sustained release composite agent in which the functional compound is inserted between the layers of the interlayer modified layered inorganic compound for example, a method of mixing the interlayer modified layered inorganic compound and the compound in the absence of a solvent And a method of mixing the layer-to-layer modified layered inorganic compound in the presence of a solvent in which the compound is soluble or insoluble.
  • the compound is a gas or liquid
  • the method of mixing in the absence of a solvent is economical and preferable.
  • the compound when the compound is a highly viscous liquid or solid, it is preferable to use a method in which the compound is mixed with the interlayer modified layered inorganic compound in the presence of a solvent in which the compound is soluble because the compound is efficiently intercalated.
  • the method of heating to a temperature above its melting point to make it liquid and mixing it with the interlayer modified layered inorganic compound does not require a solvent and is efficient.
  • the temperature at which the interlayer modified layered inorganic compound and the compound are mixed is not particularly limited, and generally, may be in the range of 0 to 200 ° C., preferably 10 to 150 ° C., and more preferably 15 to 100 ° C.
  • the solvent used when producing the sustained release complexing agent there are no particular restrictions on the solvent used when producing the sustained release complexing agent, and methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2-methyl -1-Propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, alcohols such as 1-hexanol and 2-hexanol, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran, acetone and ethyl Ketones such as methyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, alkanes such as hexane, aromatics such as benzene and toluene, esters such as ethyl acetate, chloroform And dichloromethane What halogenated
  • the mixing ratio of the interlayer modified layered inorganic compound which is the host compound and the compound which is the guest compound when producing the sustained release complexing agent is not particularly limited and may be arbitrarily set according to the purpose, but over a long period of time
  • a maximum amount of the compound that can be inserted between the layers of the layered inorganic compound For example, when 10 parts of a functional compound can be inserted between layers to 100 parts of the interlayer modified layered inorganic compound, it is preferable to mix with 10 parts or more.
  • the sustained release composite agent obtained by mixing the interlayer modified layered inorganic compound and the compound can be used as it is as a sustained release agent, or can be used as a sustained release agent after removing excess compound and solvent.
  • the excess compound or solvent can be removed by filtration by a known filtration operation such as natural filtration, vacuum filtration, pressure filtration or the like.
  • the compound is a liquid or a sublimable solid, it can be removed by air drying, heating and evaporation, distillation under reduced pressure or the like.
  • unnecessary solvent can also be removed by air drying, heating evaporation, or distillation under reduced pressure.
  • the sustained release composite agent containing the interlayer modified layered inorganic compound and the compound inserted between the layers of the interlayer modified layered inorganic compound in the present invention can also be used as an agent, or it can be mixed with a resin and used as a structural material, coating agent, fiber, film, sheet, plate, particle, block, etc., and further dispersed in a solvent, a polymerizable monomer, etc. It can also be used as a paint.
  • the sustained release composite agent of the present invention can be blended in various materials to impart an effect corresponding to the function of the guest compound.
  • materials that can be blended for example, rubbers such as silicone and acrylic, polyvinyl chloride, polyolefin, polyurethane, ABS, polystyrene, polyvinyl acetate, polycarbonate, polyester, polyurethane, various plastics such as polyacrylic acid and the like can be mentioned.
  • the sustained-release composite agent of the present invention may be obtained by spray coating, coater coating, dipping, brushing, suspension in liquid medium such as water or organic solvent in the presence or absence of a binder. It can also be applied to the surface of various metals, plastics, ceramics, etc. by ordinary application means such as roll coating to form a film, and in this way the effect corresponding to the function of the guest compound can be applied to articles of various materials. It can be granted.
  • sustained release composite agent of the present invention and the sustained release composite agent are compounded or coated, etc.
  • textile products such as towels, carpets, curtains, clothes, mosquito nets, bedding, leather, Refrigerators, washing machines, dishes and dryers, vacuum cleaners, air conditioners, TVs, telephones, personal computers and other electrical appliances, wallpaper, tiles, bricks, concrete, screws, joints, etc.
  • Example 1 Synthesis and sustained release of a sustained release composite agent in which 2-methyl-2-thiazoline (hereinafter referred to as 2MT) is inserted between layers of methacryloyl type cross-linked and interlayer modified magadiite with phenylsilyl group Evaluation.
  • 2MT 2-methyl-2-thiazoline
  • 1 Synthesis of sodium-magadiite (hereinafter referred to as Na-magadiite). 18.24 g of sodium silicate (Fuji Chemical Co., Ltd., trade name: No.
  • Atomic absorption spectrometer manufactured by Shimadzu Corporation, AA-6200
  • thermogravimetric analyzer Hagachi High-Tech Science Inc., TG / DTA6300
  • the bottom spacing of Na-magadiite obtained using an X-ray diffractometer (trade name: D8 ADVANCE, manufactured by BRUKER) was 1.54 nm.
  • P-MACPS-magadiite magadiite in which methacryloxy groups were crosslinked.
  • P-MACPS-magadiite magadiite
  • P-MACPS-magadiite methacryloyloxypropyl group
  • Example 2 Synthesis of sustained release composite agent in which 2MT is inserted between the layers of magadiite interlayer-modified with phenylsilyl group and its sustained release evaluation (1) Partially protonated DTMA by treating DTMA-magadiite with hydrochloric acid -Synthesis of magadiite (silylated precursor). 100 g of DTMA-magadiite obtained as in Example 1 (2) and 655 g of 0.1 mol ⁇ dm ⁇ 3 hydrochloric acid were mixed and stirred at room temperature for 1 day. Thereafter, the solid was collected by suction filtration, washed with pure water, and dried at 60 ° C.
  • PhS-magadiite-PPMe PhS-magadiite in which the magadiite-derived silanol is O-methylated I got As before, the result of calculating the composition of the resulting PhS- magadiite -PPMe, a PhS 1.13 DTMA 0.04 Me 0.83 Si 14 O 29 ⁇ nH 2 O, basal spacing was 1.69Nm.
  • Example 3 Synthesis of sustained release composite agent in which 2MT is inserted between layers of magadiite (MACPS-magadiite) modified with 3-methacryloyloxypropylsilyl group, and sustained release evaluation thereof.
  • MACPS-magadiite magadiite modified with 3-methacryloyloxypropylsilyl group
  • MACPS-magadiite and 2 MT in the same manner as in Example 1 (6) except that 30 g of P-MACPS-PhS-magadiite was changed to 30 g of MACPS-magadiite obtained as in Example 1 (3) 31 g of a complexing agent (hereinafter referred to as MACPS-magadiite / 2MT complexing agent) of The base spacing was 2.20 nm. In the same manner as described above, the weight of 2MT adsorbed in 1 g of the obtained composite agent was calculated to be 46.2 mg.
  • Comparative Example 1 Preparation of a sustained release composite agent in which 2MT is inserted between the layers of unmodified Na-magadiite.
  • Example 1 (6) In the same manner as in Example 1 (6) except that 30 g of P-MACPS-PhS-magadiite was changed to 30 g of Na-magadiite obtained as in Example 1 (1), Na-magadiite and 30 g of a 2MT complexing agent (hereinafter referred to as Na-magadiite / 2MT complexing agent) was obtained.
  • the base spacing was 1.56 nm.
  • the weight of 2MT adsorbed in 1 g of the obtained composite agent was calculated to be 12.9 mg. The results are shown in Table 1.
  • 30 g of P-MACPS-PhS-magadiite was changed to 30 g of DTMA-magadiite obtained as in Example 1 (2) 30 g of a 2MT complexing agent (hereinafter referred to as a DTMA-magadiite / 2MT complexing agent) was obtained.
  • the base spacing was 2.89 nm.
  • the weight of 2MT adsorbed in 1 g of the obtained composite agent was calculated, and it was 12.0 mg.
  • Example 1 to Example 3 the release rate of 2MT is slowly increased with the passage of time, which indicates that the guest compound is released in a controlled manner into octane which is the test solvent.
  • DTMA alkyl ammonium
  • Example 1 uses a layered inorganic compound in which the layer is cross-linked by the organic-inorganic composite cross-linked structure as a host compound, while Example 2 and Example 3 modify the layer with a phenylsilyl group or a methacryloxy group It is a case where a layered inorganic compound which is not interlayer-crosslinked is used as a host compound. Focusing on the release rate (slope of the release rate) of 2MT in Example 2, 21.9% is released by one hour later, and is larger than Example 1 thereafter. Also in Example 3, focusing on the release rate (slope of the release rate) of 2MT, 38.7% has already been released by 1 hour, and is larger than Example 1 thereafter.
  • Example 1 is a case where an interlayer-crosslinked layered inorganic compound is used as a host compound by introducing methacryloxy into interlayers and subjecting them to a crosslinking reaction, but the release rate (slope of release rate) of 2MT In particular, it is very small at only 1.9% even after one hour, and it is very small thereafter, and 2MT is slowly released slowly. That is, since the interaction between the guest compounds can be controlled by appropriately maintaining the interlayer distance by interlayer crosslinking, the release rate can be appropriately controlled, and the function derived from the guest compound can be lengthened. It shows that it can be expressed over a period of time (the life can be extended).
  • desired guest compounds can be stored more efficiently than the conventional methods, and the release rate thereof Can be controlled effectively over a long period of time.
  • Example 4 Synthesis of a sustained release composite agent in which 2,3,5-trimethylpyrazine (hereinafter referred to as "235TMP") is inserted between the layers of magadiite modified with 3-methacryloyloxypropylsilyl group, and its progress Evaluation.
  • 235TMP 2,3,5-trimethylpyrazine
  • a combination agent of MACPS-magadiite and 235TMP (hereinafter referred to as MACPS-magadiite / 235TMP combination agent) in the same manner as Example 3 (2) except that 150 g of 2MT is changed to 150 g of 235TMP (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) ) I obtained 49g.
  • the base spacing was 3.20 nm.
  • the weight of 235 TMP adsorbed in 1 g of the obtained composite agent was 381.5 mg as a result of calculation.
  • the base spacing was 3.83 nm.
  • the weight of 235 TMP adsorbed in 1 g of the obtained complexing agent was calculated to be 126.8 mg.
  • Example 4 when the interlayer-modified layered inorganic compound modified with the organic-inorganic composite group of the present invention shown in Example 4 is used as a host compound, the conventional alkyl ammonium shown in Comparative Example 3 is used.
  • the guest compound 235TM can be adsorbed and held more effectively than the interlayer organic compound, and in Example 4, 4.2 times as many guest compounds as in Comparative Example 3 per unit host compound. It can be adsorbed.
  • the bottom spacing of the layered inorganic compound is expanded after complexation of the guest compound, it is indicated that most of the adsorbed guests are intercalated between the layers.
  • the ratio of the guest compound released from the host-guest complexing agent is calculated as the release rate and is represented over time as shown in Table 4.
  • Example 4 the release rate of 235TMP gradually increases with the passage of time, and indicates that the guest compound is slowly released in octane which is a test solvent.
  • the prior art of Comparative Example 3 after a large amount of guest compound is released by 1 hour, the guest compound is not released as adsorbed in the layered inorganic compound and can not be released slowly.
  • a desired guest compound can be efficiently stored, and the release rate is controlled to control the sustained release.
  • Example 5 Synthesis of a sustained release composite agent in which 2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one (hereinafter referred to as OIT) is inserted between the layers of magadiite modified with a phenylsilyl group between layers Sustained release evaluation.
  • OIT 2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one
  • PhS-magadiite-PPMe / OIT combined agent a combined agent of PhS-magadiite-PPMe and OIT
  • the active ingredient concentration of OIT 10 wt%) 99 g was obtained.
  • the base spacing was 2.77 nm.
  • Example 6 Synthesis of a sustained release complexing agent in which OIT is inserted between the layers of magadiite modified with a phenylsilyl group and a hexylsilyl group and its sustained release evaluation.
  • Interlayer silylation introduction of phenyl group and hexyl group
  • Hx-TRIMS hexylsilyltrimethoxysilane
  • the composition of the obtained PhS-HxS-magadiite was calculated using the above elemental analyzer, thermogravimetric analyzer and nuclear magnetic resonance apparatus (JNM-ECA400 manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.). PhS 0.45 HxS 0.24 DTMA It was 0.71 Me 0.60 Si 14 O 29 ⁇ nH 2 O. Further, in the same manner as described above, the bottom spacing of the obtained PhS-HxS-magadiite was calculated to be 2.35 nm.
  • PhS-HxS PhS-HxS-magadiite-PPMe and OIT.
  • a combined agent of PhS-HxS-magadiite-PPMe and OIT hereinafter PhS-HxS
  • PhS-HxS PhS-HxS
  • the base spacing was 2.66 nm.
  • Example 7 Synthesis of a sustained release complexing agent in which OIT is inserted between the layers of magadiite modified with a phenylsilyl group and a 3-mercaptopropylsilyl group and its sustained release evaluation.
  • Interlayer silylation introduction of phenyl group and mercaptopropyl group
  • MP-TRIMS 3-mercaptopropylsilyltrimethoxysilane
  • PhS-MPS-Magadia Silylated magadiite (hereinafter referred to as PhS-MPS-Magadia) by performing interlayer silylation in the same manner as in Example 6 (1) except that Hx-TRIMS 137 g was changed to MP-TRIMS (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 123 g. It is noted that it is 104g).
  • PhS 0.62 mercaptopropylsilyl (MPS) 0.61 DTMA 0.27 Me 0.50 Si 14 O 29 .nH 2 O, and the bottom surface spacing is 2. It was 15 nm.
  • PhS-MPS PhS-magadiite-PPMe and OIT.
  • a combined agent of PhS-MPS-magadiite-PPMe and OIT hereinafter referred to as PhS-MPS
  • PhS-MPS PhS-magadiite-PPMe
  • the base spacing was 2.48 nm.
  • Example 8 Synthesis of sustained release composite agent having OIT inserted between the layers of magadiite modified with 3-mercaptopropylsilyl group and evaluation of the sustained release thereof.
  • Example 1 except that 100 g of DTMA-magadiite was changed to 100 g of partially protonated DTMA-magadiite obtained as in Example 2 (1), and 39.2 g of MAC-TRIMS was changed to MP-TRIMS 245 g Interlayer silylation was performed in the same manner as in 3) to obtain 97 g of silylated magadiite (hereinafter referred to as MPS-magadiite).
  • MPS-magadiite silylated magadiite
  • the composition of the obtained MPS-magadiite-PPMe was calculated to be MPS 0.95 DTMA 0.23 Me 0.82 Si 14 O 29 .nH 2 O, and the base spacing was 2.21 nm.
  • Comparative Example 4 Synthesis of a sustained release composite agent in which an OIT is inserted between the layers of magadiite which is interlayer-modified with DTMA group and its sustained release evaluation.
  • a combined agent of DTMA-magadiite and OIT Example 5 (1) except that 90 g of PhS-magadiite-PPMe was changed to 90 g of DTMA-magadiite obtained as in Example 1 (2).
  • 99 g of a combined agent of DTMA-magadiite and OIT hereinafter referred to as a DTMA-magadiite / OIT combined agent, effective concentration of OIT: 10 wt%) was obtained.
  • the bottom spacing was 3.99 nm.
  • comparison of Examples 5 to 8 shows that the sustained release rate of the guest compound can be changed by changing the interlayer modifying group of the host compound and combining a plurality of modifying groups as appropriate.
  • a desired guest compound can be efficiently stored, and the release rate is controlled to control the sustained release.
  • Example 9 (1-Methylpropoxycarbonyl) -2- (2-hydroxyethyl) piperidine (hereinafter referred to as icaridine) is inserted between layers of magadiite modified with a phenylsilyl group and a hexylsilyl group. Synthesis of Sustained Release Complex and Its Sustained Release Evaluation. (1) Preparation of a combined agent of PhS-HxS-magadiite-PPMe and icaridine.
  • PhS-HxS-magadiite-PPMe A combined agent of PhS-HxS-magadiite-PPMe and icarizine (hereinafter referred to as PhS-HxS-magadiite-PPMe) in the same manner as Example 6 (3) except that 10 g of OIT was changed to 10 g of Ikalysine (Combiblock).
  • the base spacing was 2.28 nm.
  • Comparative Example 5 Synthesis and sustained release evaluation of a sustained release complex agent in which ikarazine was inserted between the layers of Magadiaite modified with DTMA group.
  • (1) Preparation of a combined agent of DTMA-magadiite and icarizine.
  • a combined agent of DTMA-magadiite and icaridin hereinafter referred to as DTMA-magadiite / icuridine combined agent, active ingredient concentration of icuridine: 10 wt. %) 96 g obtained.
  • the base spacing was 3.55 nm.
  • Example 9 in Table 8 shows, a complexing agent using a layered inorganic compound which is interlayer-modified by an organic-inorganic hybrid group according to the present invention via a covalent bond as a host compound is also a guest compound in the acidic solution Slow release while effectively holding.
  • the guest compound icaridine is considerably more citric acid after 1 hour as compared with Example 7. It is released into the aqueous solution and is not thereafter slowly released, but rather the concentration in the aqueous citric acid solution is decreasing.
  • Comparative Example 5 the interlayer is modified with the alkyl ammonium through the ionic bond, so it is easily affected by the pH environment around the complexing agent, and desorption of the alkyl ammonium from the interlayer and re-adsorption of icaridine are possible. It is inferred that it is occurring, indicating that it is unsuitable as a sustained release material.
  • Example 10 Pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (hereinafter referred to as Irganox 1010) between layers of magadiite modified with a phenylsilyl group Synthesis of sustained release composite agent with inserted and its sustained release evaluation. (1) Preparation of a complex of PhS-magadiite-PPMe and Irganox 1010.
  • PhS-magadiite-PPMe / A combined agent of PhS-magadiite-PPMe and Irganox 1010 (hereinafter referred to as PhS-magadiite-PPMe /) in the same manner as Example 5 (1) except that 10 g of OIT was changed to 10 g of Irganox 1010 (manufactured by BASF Japan Ltd.).
  • the base spacing was 1.93 nm.
  • Irganox 1010 release test from PhS-magadiite-PPMe / Irganox 1010 complex Example except that 40 mg of P-MACPS-PhS-magadiite / 2MT combination agent was changed to 20 mg of the PhS-magadiite-PPMe / Irganox 1010 combination agent obtained above, and 2.8 g of octane was changed to 20 g of octane
  • the Irganox 1010 concentration in octane was analyzed as in 1 (7). The results are shown in Tables 9 and 10.
  • Irganox 1010 release test from DTMA-magadiite / Irganox 1010 combination agent Irganox 1010 release test from DTMA-magadiite / Irganox 1010 combination agent.
  • the results are shown in Tables 9 and 10.
  • the bottom surface spacing is expanded before and after adsorption of Irganox 1010 which is a guest compound. It can be seen that Irganox 1010 is intercalated between the layers.
  • the bottom spacing does not change before and after adsorption of Irganox 1010, which is a guest compound, It can not be determined that Irganox 1010 is intercalated, and it may not be intercalated.
  • Irganox 1010 was adsorbed in the initial host-guest complex based on the Irganox 1010 concentration in octane measured in the Irganox 1010 release test conducted using the combination of Example 10 and Comparative Example 6 of Table 9
  • the ratio of the guest compound released from the host-guest complexing agent to the amount of is calculated as the release rate, and is shown over time in Table 10.
  • Example 10 the release rate of Irganox 1010 gradually increases with the passage of time, and indicates that the guest compound is released in a controlled manner into octane which is a test solvent. On the other hand, in the prior art of Comparative Example 6, almost all guest compounds are released by 1 hour, and the sustained release has not been achieved.
  • the layered inorganic compound interlayer-modified with the organic-inorganic composite group of the present invention as a host compound, even a very large molecule such as Irganox 1010 can be efficiently stored in the interlayer
  • the release rate can be controlled to provide sustained release.
  • the water was replaced with pure water on the way, 24 hours after the warm water immersion start and 96 hours after.
  • Defense test halo test. Molds used for evaluation of mildew resistance were black mold (Cladosporium cladospolioides), blue mold (Penicillium funiculosum), and black mold (Aspergills niger), and spores were added to the mineral salt solutions having the compositions shown in Table 11, and the respective spores were used.
  • the spore mixture suspension was adjusted to have a number of about 10 5 cells / mL.
  • ⁇ Comparative example 8> A protection test of a resin into which PhS-HxS-magadiite-PPMe (interlayer-modified layered inorganic compound which is a host compound) is kneaded. Test pieces are prepared in the same manner as in Example 11 except that 0.4 g of the PhS-HxS-magadiite-PPMe / OIT combination agent is changed to 0.36 g of PhS-HxS-magadiite-PPMe, and accelerated deterioration treatment and hot water are performed. Immersion deterioration treatment was carried out to carry out a mildew test. The results are shown in Table 12.
  • the interlayer environment can be appropriately designed corresponding to the guest compound having various structures and molecular weights. Since it can be carried out, it is possible to intercalate the guest compound which is very widely applicable to the layers between layers and to control the sustained release rate depending on the purpose. Furthermore, since the layered inorganic compound in which the interlayer is modified by the organic-inorganic hybrid group through the covalent bond is used as a host compound, environmental resistance such as heat resistance, water resistance, acid resistance and the like can be imparted to the guest compound. According to the present invention, a function derived from a guest compound can be effectively expressed according to the conditions of use.

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Abstract

【課題】本発明は、層状無機化合物の層間に、様々な化学構造を有する化学的に安定な有機無機複合基を導入することにより、徐放化したい所望の機能性化合物と適切に相互作用する環境を層間に設計、構築し、機能性化合物を層間に挿入した後、長期間に亘って放出する徐放性複合剤およびその製造方法を提供することを目的とする。 【解決方法】層状無機化合物の層間に、下記式(1)または下記式(2)で表される有機無機複合基を有する層間修飾層状無機化合物と、前記層間修飾層状無機化合物の層間に挿入された化合物と、を含む徐放性複合剤。

Description

層間修飾層状無機化合物を含む徐放性複合剤およびその製造方法
 本発明は、層間修飾された層状無機化合物の層間に、化合物を挿入した徐放性複合剤およびその製造方法に関する。
 層状無機化合物の層間に挿入した機能性化合物を放出する徐放性材料としては、ホスト化合物として無修飾の層状無機化合物を用い、イオン化した機能性化合物をゲスト化合物として用い、ホスト化合物の層間に存在する交換性イオンとイオン化したゲスト化合物とのイオン交換により機能性化合物を層間に挿入し、徐放する複合剤、および層状無機化合物の層間に存在する交換性金属カチオンをアルキルアンモニウムで交換して層間を有機化(疎水化)し、層間に機能性化合物を挿入し、徐放する複合剤が知られている。
 例えば、特許文献1には、ホスト化合物として層間が無修飾の層状複水酸化物を用い、これにゲスト化合物として陰イオン化されたカプサイシンを混合し、層間に存在する陰イオンである硝酸イオンとの交換により層状複水酸化物-陰イオン化カプサイシン(ホスト-ゲスト)複合剤を調製し、そこからゲスト化合物であるカプサイシンを徐放する複合剤およびその製造方法が記載されている。
 また、特許文献2には、ホスト化合物として粘土鉱物モンモリロナイトの層間の交換性金属カチオンとジメチルジオクタデシルアンモニウムとのカチオン交換により層間を有機化した有機化ベントナイトを用い、ゲスト化合物として中性のシメトリンを混合した徐放性シメトリン粒剤およびその製造方法が記載されている。
特許第5688727号公報 特開2004-26705号公報
 しかし、特許文献1記載の無修飾で交換性金属カチオンを含有した層状無機化合物をホスト化合物として利用する場合には、徐放する化合物としてイオン化されたゲスト化合物しか適用できず、非イオン性の化合物を挿入し、徐放化することができない上、層間の環境をゲスト化合物に合わせて所望の通りに設計して徐放化を制御することできないため、任意の化合物を目的に合わせて放出速度を調節して徐放化することはできない。
 また、特許文献2記載のアルキルアンモニウムによる有機化修飾では、ホスト化合物の層間環境は疎水化するだけで多様性を持たせることができないため、使用用途に合わせて任意の所望のゲスト化合物と層状無機化合物との相互作用を制御することができず、層間への挿入と層間からの徐放速度が最適になるように層間環境を設計し、合成することが困難であり、徐放化できる化合物が限定される。
 さらに、アルキルアンモニウムによる層間修飾のため、酸性条件下などの使用環境の影響を容易に受けて層間でのカチオン交換反応が進行し、アルキルアンモニウム基の層間からの脱離が容易に進行する。このため、このような有機化修飾ホスト化合物を用いた徐放剤の使用条件が限定される上、比較的長期間の使用においては、当該有機化層状無機化合物の層間修飾構造を維持することが困難となり、徐放剤として実用的ではない。
 さらに、特許文献1および特許文献2のホスト化合物である層状無機化合物の層間は架橋されていないため、使用環境によっては層状構造が崩れて剥離し、挿入されたゲスト化合物を一気に放出するため、当該複合剤を徐放剤として用いる用途や環境は極めて限定され、汎用的ではなく、工業的に有用でない。
 本発明は、上記の状況に鑑み、共有結合を介して層間架橋された層状無機化合物または共有結合を介して層間修飾された層状無機化合物の層間に、徐放化したい所望の化合物を挿入した後、比較的長期間に亘って放出する徐放性複合剤およびその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、層状無機化合物の層間に有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物、または層状無機化合物の層間をシリル基等の有機無機複合基で修飾した層間修飾層状無機化合物をホスト化合物とし、その層間に機能性化合物がゲスト化合物として挿入された徐放性複合剤が、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、層状無機化合物の層間に、下記式(1)または下記式(2)で表される有機無機複合基を有する層間修飾層状無機化合物と、前記層間修飾無機化合物の層間に挿入された化合物と、を含む徐放性複合剤である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式(1)において、M1およびM2は、それぞれ独立してSi、Al、TiまたはZrを示し、RaおよびRbは、それぞれ独立して炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3~20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基または炭素数7~20のアラルキレン基を示し、Rcは炭素数1~40から成る有機基を示し、かつヘテロ原子、直鎖構造、分岐構造、環状構造、不飽和結合および芳香族構造を含んでも良く、Rは炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。Zは、水素原子、炭素数1~8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、M1およびM2がSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは2で、かつnは0~2の整数であり、M1およびM2がAlの場合には、それに対応するxは1で、かつnは0または1であり、nが2の場合には、Rは同一でも異なっても良く、p、qおよびrは0または1の整数で、これらのうち少なくとも1つは1である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式(2)において、Rは、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。Mは、Si、Al、TiまたはZrを示し、Zは水素原子、炭素数1~8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、MがSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは3で、かつnは1~3の整数であり、MがAlの場合には、それに対応するxは2で、かつnは1または2であり、nが2または3の場合には、Rは同一でも異なっても良い。)
 また、本発明は、層間修飾層状無機化合物と、該層間修飾層状無機化合物の層間に挿入される化合物と、を混合することを特徴とする徐放性複合剤の製造方法である。
 本発明の徐放性複合剤において、層間に前記式(1)で表される有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物は、様々な架橋構造を有するため、様々な層間距離を構築することができ、目的に合わせて層間に適切な空間を構築することができるため、ゲスト化合物の層間への挿入を制御し、さらに層間からの放出速度を制御することができる。さらに、長鎖のアルキレン構造を有する等層間架橋剤そのものが柔軟性を有するため、同一の層間架橋型層状無機化合物であっても目的の徐放化したい様々なゲスト化合物に合わせて柔軟に層間距離を変動させることができる。
 また、架橋構造そのものに様々な官能基を有することから層間環境(ゲスト化合物と相互作用する場)の多様性が非常に広く、所望の様々な機能性化合物の層間への挿入と徐放化に適した相互作用基、例えば飽和または不飽和の脂肪族基等の疎水基や親水基、芳香族基や複素環構造基、水素結合生成基、配位結合生成基およびイオン結合生成基などの様々な官能基を選択して有機無機複合架橋構造を設計し、層間に導入することができ、目的に応じた所望の様々な機能性化合物(ゲスト化合物)を層間に挿入し、用途に応じてゲスト化合物を放出する速度を制御することができ、目的に応じて徐放化することができる。
 さらに、架橋構造を介して共有結合により層間を架橋しているため、アルカリや酸などの共存下でも切断され難い。
 さらに、層間に有機無機複合架橋構造を有する層間架橋型層状無機化合物は、M1またはM2(M1またはM2はそれぞれSi、Ti,ZrまたはAl)-O-Si(Siは層状無機化合物由来)結合等の共有結合を介して層間が架橋されているため、酸性やアルカリ性条件下等の様々な環境において化学的安定性が非常に高く、切断され難い。そのため強いアルカリ性および酸性条件下ではもちろんのこと、弱いアルカリ性および酸性条件下においても使用環境の影響をほとんど受けることなく、実用的に十分長期間に亘り架橋構造が層間に存在することができ、層構造が崩れて剥離し、挿入されたゲスト化合物を一気に放出することがなく、さまざまな環境や用途で利用することができ、層間に挿入された化合物を実用的に長期間保持し、徐放化することができる。
 さらに、層間架橋型層状無機化合物は、上記の通り化学的安定性が非常に高いため、その層間に挿入された化合物を外部環境から保護することができ、耐熱性、耐水性や耐紫外線性等を付与することができるため、耐熱性、耐水性や耐紫外線性等が低い化合物の徐放化だけでなく、当該徐放性複合剤を樹脂等に混練・成形したり、水中や加湿条件下で使用したり、屋外の太陽光が当たる環境等の様々な環境下で使用することが可能である。
 したがって、種々の架橋構造を層間に導入することができるため、目的に合わせて層間距離を幅広く設定することができ、様々な化合物の挿入および徐放が可能な徐放性複合剤である。
 一方、本発明の徐放性複合剤において、前記下記式(2)で表される層間が有機無機複合基で修飾された層間修飾層状無機化合物は、層間修飾剤として様々な官能基を有するシリル化剤をはじめとする有機無機複合修飾剤が入手可能であるために、層間環境(ゲスト化合物と相互作用する場)の多様性が非常に広く、所望の様々な化合物の層間への挿入と徐放化に適した相互作用基、例えば飽和または不飽和の脂肪族基等の疎水基や親水基、芳香族基や複素環構造基、水素結合生成基、配位結合生成基およびイオン結合生成基などの様々な官能基を選択して層間を設計し、修飾することができ、目的に応じた所望の様々な機能性化合物(ゲスト化合物)を層間に挿入し、徐放化することができる。
 さらに、層間修飾層状無機化合物は、M(MはSi、Ti,ZrまたはAl)-O-Si(Siは層状無機化合物由来)結合等の共有結合を介して、ゲスト化合物と相互作用する官能基(層間修飾基)により修飾されているため、酸性やアルカリ性条件下等の様々な環境において化学的安定性が非常に高い。そのため、使用環境の影響をほとんど受けることなく、実用的に十分長期間に亘り修飾基が層間に存在することができ、層間に挿入された化合物を実用的に長期間保持し、徐放化することができる。
 さらに、層間修飾層状無機化合物は、上記の通り化学的安定性が非常に高いため、その層間に挿入された化合物を外部環境から保護することができ、耐熱性、耐水性や耐紫外線性等を付与することができるため、耐熱性、耐水性や耐紫外線性等が低い化合物の徐放化だけでなく、当該徐放性複合剤を樹脂等に混練して成形したり、水中や加湿条件下で使用したり、屋外の太陽光が当たる環境等の様々な環境下で使用することが可能である。
 したがって、種々の修飾基を層間に導入することができるため、目的に合わせて層間距離を幅広く設定することができ、様々な化合物の挿入・徐放が可能な徐放性複合剤である。
 以下、本発明の徐放性複合剤について説明する。
 本発明における層状無機化合物としては、特に限定されないが、グラファイト、層状金属カルコゲン化物、層状金属酸化物(例えば、酸化チタン、酸化ニオブを主体とする層状ペロブスカイト化合物、チタン・ニオブ酸塩、モリブデン酸塩等)、層状金属オキシハロゲン化物、層状金属リン酸塩(例えば、層状アンチモンリン酸塩等)、層状粘土鉱物、層状ケイ酸塩(例えば、雲母、スメクタイト族(モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、フルオロヘクトライト等)、カオリン族(カオリナイト等)、マガディアイト、ケニヤアイト、カネマイト等)および層状複水酸化物などが挙げられる。
 これらの中でも入手の容易さ等から、層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物が好ましく用いられるが、これらは天然に産出されたものでも人工的に合成されたものでもいずれを用いてもよい。
 次に、層状無機化合物の層間に存在する有機無機複合基について説明する。
 本発明における有機無機複合基の1つが、前記式(1)で表される有機無機複合架橋構造を有する。
 前記式(1)において、M1およびM2は層状無機化合物由来の酸素原子と共有結合を生成できる金属であり、その共有結合が加水分解等の分解反応を起こしにくく、入手も容易であることからSi(ケイ素)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)およびZr(ジルコニウム)のいずれかであり、様々な相互作用基を導入するために入手が容易なSiが好ましい。
 層状無機化合物と共有結合を介して層間に導入された前記式(1)で表される有機無機複合架橋構造において、該有機無機複合架橋構造と層状無機化合物とが複数の共有結合を介して結合していることが、層間を繋ぐ結合の化学的安定性の観点からより好ましく、前記式(1)におけるM1およびM2がSi、TiおよびZrの場合には、nは0または1がより好ましく、Alの場合にはnは0がより好ましく、いずれの場合もZの少なくとも1つは層状無機化合物由来の酸素原子を含むことがより好ましい。また互いに近傍の有機無機複合架橋構造同士のZが加水分解・縮合してM1-O-M1結合、M1-O-M2結合またはM2-O-M2結合を生成しても良い。
 前記有機無機複合架橋構造において、ゲスト化合物との相互作用を適切に設計することが出来ることから、飽和または不飽和の脂肪族基、芳香族基、複素環構造基、水素結合生成基、配位結合生成基およびイオン結合生成基のいずれかを含むことが好ましい。これによって、ゲスト化合物との非共有結合性相互作用(例えば、ファンデルワールス力、π―π相互作用、疎水性相互作用、水素結合、配位結合、イオン結合等)を適切に調節して付与することができ、任意の化合物を層間に挿入し、目的に合わせて徐放化することができる。
 前記非共有結合性相互作用基としては、特に制限はなく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、オクタメチレン基、シクロヘキシル基、シクロへキシレン基、ビニル基、アリル基等の飽和または不飽和のアルキル基、アルキレン基、シクロアルキル基およびシクロアルキレン基である脂肪族基、スチリル基、フェニル基、ナフチル基、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、ベンジル基、ベンジレン基等のアリール基、アラルキル基、アリーレン基およびアラルキレン基である芳香族基、ピリジニル基、ピペリジニル基、ピロジニル基、ピリミジニル基、イミダゾリル基等のアゾール基、エポキシ基、オキセタニル基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロチオフェニル基、ジオキサニル基、モルホリニル基、チアジニル基、インドール基、核酸塩基等の複素環構造基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸メチル基、リン酸基、リン酸エチル基、スルホン酸基、スルホン酸メチル基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基等の水素結合および配位結合生成基、エチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基およびトリメチルアンモニウム基のイオン結合生成基等、架橋主鎖骨格内のカルボン酸エステル構造、ウレタン構造、尿素構造、アミン構造、エーテル構造、チオエーテル構造、ジスルフィド構造が挙げられ、入手の容易さから、有機無機複合架橋構造を構成する主鎖骨格内に含まれる構造としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、オクタメチレン基、フェニレン基、ビフェニレン基、ベンジレン基、カルボン酸エステル構造、ウレタン構造、尿素構造、アミン構造、エーテル構造、チオエーテル構造およびジスルフィド構造を有することが好ましい。
 前記式(1)で表される有機無機複合架橋構造の中でも、様々なカップリング剤の架橋性官能基を反応させて構築することができるものが汎用的で好ましく、層間への導入の容易さから下記式(3)~式(17)で表されるものがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 (式(3)~(17)において、R1は、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。R2およびR13は、それぞれ独立して炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数1~8の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基または炭素数7~20のアラルキレン基を示し、R3、R5、R6およびR7は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示し、R4は炭素数1~6のアルキレン基、フェニレン基または炭素数7~10のアラルキレン基を示し、R8、R9、R10およびR12は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、R11は炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3~20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、炭素数7~20のアラルキレン基または炭素数6~24のポリフェニレン基を示し、いずれのR11は硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子ならびにそれを含む原子数1~10個からなる置換基で置換されていても良く、Zは水素原子、炭素数1~8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、Iは重合開始剤由来の基で同一でも異なってもよく、Yは酸由来の共役塩基由来の基であり、nは0~2の整数、mおよびhは0または1の整数を示し、kは0~4の整数を示す。)
 有機無機複合架橋構造は、層間をカップリング剤で処理してシリル化等で修飾した後、層間でその架橋性官能基を架橋反応させて構築することができるし、また、カップリング剤の架橋性官能基をあらかじめ架橋させたり、グリニヤール試薬と加水分解性金属化合物とを反応させる等により加水分解性部位を2つ以上有する有機無機複合架橋剤を調製し、これを層間に挿入して層状無機化合物由来の水酸基との修飾反応により構築することもできるが、副反応がなく、ゲル分が副生しないことから前者の層間でカップリング剤由来の架橋性官能基を反応させる方法が好ましい。
 層間をシリル化等で修飾した後、層間でその架橋性官能基を反応させて架橋構造を構築する上では、層間を同一のカップリング剤で修飾した後、架橋反応させると、製造工程がより少なく、工業的により有利なことから、有機無機複合架橋構造としては、前記式(3)~(7)および前記式(12)~(16)がより好ましく、架橋反応が温和な条件で容易に進行し、様々な化学構造、柔軟性および剛直性を導入可能で、架橋の長さも多様性に富むことから、前記式(3)~(7)および前記式(14)~(16)がさらに好ましい。
 次に、本発明における、前記式(1)で表される有機無機複合基を有する層間架橋型層状無機化合物について、製造方法に沿って詳しく説明する。なお、特にことわりのない限り、部数は質量部、%は質量%を表す。
 本発明においては、層状無機化合物に存在するナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属、ならびにマグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属等の金属カチオンなどの交換性陽イオンを有機オニウム塩などと反応させて得られる、層間を広げた層状無機化合物が、シランカップリング剤等のカップリング剤および2つ以上の加水分解性シリル部位を有する架橋剤でシリル化等を行う(シリル化の場合にはシリル化層状無機化合物の)前駆体である。
 前記前駆体は、層状無機化合物の交換性陽イオンに対して、イオン交換容量として任意の割合のオニウム基で置換された化合物であり、シリル化等の反応率を高める場合にはオニウム基の割合は25~75モル%であることが好ましく、30~70モル%であることがより好ましく、35~70モル%であることがさらに好ましい。
 ここで、イオン交換容量とはイオン交換体の単位重量当たりのイオン交換量を表し、通常イオン交換体1g当たりのミリ当量(meq/g)やイオン交換体100g当たりのミリ当量(meq/100g)、およびイオン交換体1kg当たりのモル量(molc/kg)やイオン交換体1kg当たりのセンチモル量(cmolc/kg)等で表される。
 例えば、ナトリウム-マガディアイトの化学式はNa2Si1429・nH2Oであり、ここでn=0とすると、式量は903.2であり、ナトリウムは全て交換性陽イオンとみなすことができるので、この場合のイオン交換容量は2.21molc/kgと表すことができる。
 交換性陽イオンとして、金属カチオンが層間に存在すると、シランカップリング剤等のカップリング剤や架橋剤による層間修飾率(シランカップリング剤の場合はシリル化率)が低下するため、酸処理により金属カチオンを低減することが好ましい。
 したがって、層状無機化合物の層間にオニウム基を導入する方法としては、陽イオン交換容量と当量以上のオニウム塩を反応させた後、酸を作用させる方法と、あらかじめ陽イオン交換容量の当量未満のオニウム塩を反応させるなどの方法があるが、より層間修飾率を向上させるために前者の当量以上のオニウム塩を反応させた後、酸を作用させる方法がより好ましい。
 また、層状無機化合物の層間のオニウム基の量を調整導入する方法としては、オニウム塩と酸を適切な量で混合したものを層状無機化合物に反応させても良く、先に酸を適切な量(好ましくは陽イオン交換容量の当量未満)で反応させた後、オニウム塩を反応させても良い。
 本発明において、前駆体の製造に用いるオニウム塩としては、特に限定されないが、有機オニウムが好ましく、例えば、有機アンモニウム、有機ピリジニウム、有機イミダゾリウム、有機ホスホニウム、有機オキソニウム、有機スルホニウム、有機スルホキソニウム、有機セレノニウム、有機カルボニウム、有機ジアゾニウム、有機ヨードニウム、有機ピリリニウム、有機ピロリジニウム、有機カルベニウム、有機アシリウム、有機チアゾリニウム、有機アルソニウム、有機スチボニウムおよび有機テルロニウム等の塩が挙げられ、これらの中でも、有機アンモニウム、有機ピリジニウム、有機イミダゾリウム、有機ホスホニウムおよび有機スルホニウムの塩が好ましく、これらのオニウム塩は単独または2種以上組み合わせて用いられる。
 前記オニウム塩における有機基としては、特に限定はないが、例えば、炭素数1~22のアルキル基、炭素数7~22のアラルキル基、炭素数6~22のアリール基、-(CH2-CH(CH3)O)p-H基、-(CH2-CH2-O)q-H 基が挙げられ、pおよびqは1~20の整数であり、ビニル基、エポキシ基、エーテル基、オキセタニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、チオール基、イソシアナート基、ハロゲン原子、アミノ基やアルキルアミノ基等の塩基性基、カルボキシル基等の酸性基、光酸発生基、熱酸発生基、光塩基発生基、熱塩基発生基、光ラジカル発生基および熱ラジカル発生基等の官能基で置換されていても良い。
 有機オニウム塩としては、下記式(18)で表される有機オニウム塩がさらに好ましい。
14151617+- (18)
(式(18)において、R14、R15、R16およびR17は、それぞれ独立して炭素数1~22のアルキル基、炭素数7~22のアラルキル基、炭素数6~22のアリール基および-(CH2-CH(CH3)O)p-H基または-(CH2-CH2-O)q-H 基を示し、pおよびqは1~20の整数であり、X-はハロゲン化物イオンを示す。)
 前記式(18)で表される有機オニウム塩としては特に限定されないが、例えば、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジメチルオクタデシルフェニルアンモニウム、塩化トリエチルベンジルアンモニウム、塩化ドデシルアンモニウム、塩化ジメチルジポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルジプロピレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルポリエチレンオキシドポリプロピレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルステアリルポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化ジメチルステアリルポリプロピレンオキシドアンモニウム、塩化メチルステアリルジポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化メチルステアリルジポリプロピレンオキシドアンモニウム、塩化ベンジルメチルジポリエチレンオキシドアンモニウム、塩化ベンジルメチルジポリプロピレンオキシドアンモニウム、臭化1-エチルピリジニウム、塩化1-オクタデシルピリジニウム、臭化3-メチル-1-プロピルイミダゾリウム、塩化3-メチル-1-(2-ナフチル)イミダゾリウム、臭化トリフェニル(テトラデシル)ホスホニウム、塩化エチルジメチルスルホニウム、臭化トリフェニルスルホニウムなどが挙げられる。
 これらの中でも、好ましくは、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化イコシルトリメチルアンモニウム、塩化ジメチルオクタデシルフェニルアンモニウム、塩化トリエチルベンシルアンモニウムおよび塩化ドデシルアンモニウムである。
 オニウム塩と反応させて、層状化合物の層間をオニウム基で修飾する方法は特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、有機オニウムと塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン等の塩を水やメタノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどの極性溶媒等の溶媒中で層状無機化合物と混合することにより、層状無機化合物中の交換性陽イオンと有機オニウムとの陽イオン交換反応により、層間をオニウム基で修飾することができる。
 前記陽イオン交換反応における有機オニウム塩の量に特に限定はなく、目的に応じて任意に設定することができるが、層状無機化合物の陽イオン交換容量に対して、好ましくは20~2000モル%(0.2~20当量)であり、より好ましくは50~1000モル%(0.5~10当量)であり、さらに好ましくは100~500モル%(1~5当量)である。
 前記陽イオン交換反応における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは0~100℃であり、より好ましくは10~60℃であり、さらに好ましくは15~40℃である。
 前記陽イオン交換反応の溶媒として用いる水としては、中性、酸性、アルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
 前記陽イオン交換反応で用いる溶媒の量は、特に限定されないが、原料として用いる層状無機化合物に対して、1~100質量倍であり、より好ましくは5~70質量倍であり、さらに好ましくは10~50質量倍である。
 前記有機オニウム基を有する前駆体におけるオニウム基の割合を調整するために、層状無機化合物に有機オニウム塩を反応させた後、さらに、酸により層状無機化合物中のオニウム基の一部を水酸基に変換させる方法が好ましい。
 作用させる酸の量は、目的に応じて任意に設定することができるが、好ましくは層状無機化合物の陽イオン交換容量を100モル%とした場合、100モル%-[層間に残したい有機オニウム基の割合(モル%)]に設定し、適宜、酸の量を増減するのがより好ましい。
 前記酸としては、特に限定はなく、塩酸(塩化水素)、臭酸(臭化水素)、カルボン酸(例えば、ギ酸、酢酸およびシュウ酸など)、リン酸、硝酸、硫酸およびメタンスルホン酸等のスルホン酸類などの公知の酸が挙げられるが、これらの中でも反応性に優れる点で、塩酸(塩化水素)が好ましい。
 これらの酸を用いて層間のオニウム塩と反応させることによって、層間に存在するオニウム塩の量を特定な範囲に調整すると、層間シラノール等の水酸基が生成してシリル化等の修飾反応点が増えるため好ましい。
 陽イオン交換容量の当量よりも少ない量のオニウム塩を用いた場合は、層間にナトリウムなどの金属カチオンが残存するため、反応点となるシラノール等の水酸基由来のアルコシラートが強固に金属カチオンと結合して、シリル化反応等の層間修飾反応を妨げる恐れがある。
 前記オニウム塩の一部を水酸基に変換する際に使用する有機溶剤としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび2-ヘキサノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンおよびエチルメチルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類、ヘキサンなどのアルカン類、ベンゼンおよびトルエンなどの芳香族類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムおよびジクロロメタンなどのハロゲン系炭化水素類などが挙げられる。
 これらの中でも、アルコール類や非プロトン性極性溶媒であるエーテル類、ニトリル類およびケトン類が好ましく、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび2-ヘキサノールなどのアルコール類がより好ましく、高沸点で高極性であることから1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノールおよび1-メトキシ-2-プロパノールがさらに好ましい。
 前記酸処理における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは0~200℃であり、より好ましくは50~160℃であり、さらに好ましくは70~150℃である。通常は、反応溶媒として用いる有機溶剤の沸点(加熱還流下)で反応させることが好ましい。
 前記陽イオン交換反応および酸処理で得られる前駆体は、単離および洗浄後に乾燥することが好ましい。単離、洗浄および乾燥する方法は、特に限定されることはなく、層状無機化合物および無機微粒子などを単離、洗浄および乾燥する公知の方法を使用することができる。
 例えば、単離方法としては、反応液を静置したり、遠心分離して固液分離した後、上澄み液をデカンテーションにより除去したり、自然ろ過、加圧ろ過、減圧ろ過などのろ過操作により層状無機化合物をろ取することなどが挙げられる。
 加圧ろ過時の圧力は特に制限はなく、例えば、1~5気圧の範囲であれば良い。減圧ろ過時の圧力は特に制限はなく、0~1気圧の範囲であれば良い。
 洗浄方法としては、デカンテーション後に得られた固体を水や有機溶剤などに再分散させた後、同様にしてデカンテーションや、ろ取した固体の上から水や有機溶剤を注いで固体を洗浄する方法などが挙げられる。
 洗浄に用いる水は中性、酸性、アルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
 洗浄に用いる有機溶剤としては、特に限定はないが、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、エチルメチルケトン等のケトン類、ヘキサンなどのアルカン類、トルエン等の芳香族類などが挙げられる。このとき、層状無機化合物と水との接触を良好にするため、適切な極性溶媒などの有機溶剤を併用することもできる。
 上記で得られた固体の乾燥方法としては、常温常圧で風乾することもできるし、減圧下に常温、適宜加熱または冷却しながら有機溶剤を除去することもできる。 
 減圧時の圧力は特に制限はなく、例えば、0~1気圧の範囲であれば良い。また、温度も特に制限はなく、好ましくは-10~200℃であり、より好ましくは0~150℃であり、特に好ましくは10~100℃である。
 前記のとおり、前駆体は、層状無機化合物の交換性陽イオンに対して任意の割合のオニウム基で置換させた化合物であればよいが、イオン交換容量で25~75モル%の割合で、オニウム基で置換させた化合物であることが好ましい。
 前駆体のオニウム塩の割合が25~75モル%であれば、シリル化等の修飾反応点である水酸基が増えると共に、層間に空間が生じることでシリル化剤等が層間に挿入されやすくなる効果があり、シリル化率等が向上する。
 次に、前記前駆体の水酸基およびオニウム基の対アニオン(アルコキシラート)の全部または一部をシランカップリング剤等のカップリング剤で層間修飾反応させて、層間に共有結合を介して架橋性官能基を有する層状無機化合物を製造する。
 前記カップリング剤は特に限定されることはなく、同一分子内に加水分解性基と架橋反応可能な有機官能基を有する有無無機複合剤であればよく、例えば、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤などが挙げられ、好ましくは下記式(19)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 
(式(19)において、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。Aは水素原子、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボキシル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Dは水素原子、炭素数1~8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、MはSi、Al、TiまたはZrを示し、MがSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、pは3で、かつnは0~2の整数であり、MがAlの場合には、pは2で、かつnは0または1である。)
 さらに、カップリング剤の中でも種類の豊富さ、入手、取扱いおよび加水分解反応制御の容易さから、シランカップリング剤がより好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されることはないが、例えば、下記式(20)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(20)において、R1は、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。Aは、水素原子、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボキシル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Dは水素原子、炭素数1~8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基または炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、nは0~2の整数を示す。)
 前記式(20)で表されるシランカップリング剤において、架橋性官能基が適切な保護基で保護されていても良い。
 シランカップリング剤の中でも、加水分解性基は、塩化水素などの酸を副生しないために架橋性官能基に対して副反応をする恐れが極めて低く、反応装置の腐食を起こさず、副生した酸の廃棄処理も必要としないアルコキシシランであることが好ましく、シリル化反応性に優れるメトキシ基、エトキシ基およびプロポキシ基のものがより好ましく、メトキシ基およびエトキシ基のものが特に好ましい。
 前記式(20)で表されるシランカップリング剤としては、アルコキシシラン類としては、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジビニルジメトキシシラン、トリビニルメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピ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、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、8-グリシドキシオクチルトリメトキシシラン、8-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-8-アミノオクチルトリメトキシシラン、7-オクテニルトリメトキシシラン、4-(トリメトキシシリル)酪酸、4-(トリメトキシシリル)酪酸1,1-ジメチルエチル、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、トリメトキシメチルシランおよびトリエトキシシランなどが挙げられる。
 また、アルコキシシラン類以外のシランカップリング剤も使用することができる。例えば、ヘキサメチルジシラザン、クロロトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、トリエチルクロロシラン、ターシャリーブチルジメチルクロロシラン、クロロトリイソプロピルシラン、1,3-ジクロロ-1,1,3,3-テトライソプロピルジシロキサン、クロロメチルトリメチルシラン、トリエチルシラン、アリルトリメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジクロロシシラン、トリス(N,N-ジメチルアミノ)メチルシラン、ビス(N,N-ジメチルアミノ)ジメチルシランおよび(N,N-ジメチルアミノ)トリメチルシランなどが挙げられる。
 これらのシランカップリング剤において、加水分解性基が一分子中に複数存在する場合には、アルコキシ基、ハロゲン原子、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基などの加水分解性基が単一で存在しても、複数のものが混在しても良い。
 また、前記シランカップリング剤の代わりに同様にチタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤などを使用することができる。
 前記カップリング剤との反応に使用する有機溶媒は、特に限定されないが、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび2-ヘキサノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンおよびエチルメチルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類、ヘキサンなどのアルカン類、ベンゼンおよびトルエンなどの芳香族類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムおよびジクロロメタンなどのハロゲン系炭化水素類などが挙げられ、これらの中でも、アルコール類や非プロトン性極性溶媒であるエーテル類、ニトリル類およびケトン類が好ましい。
 より好ましくは、非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールであり、沸点が80℃以上のものが好ましく、より好ましくは90℃以上であり、さらに好ましくは100℃以上である。
 非プロトン性極性溶媒としては、アセトニトリルおよびプロピオニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトンおよびメチレンイソプロピルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類が挙げられる。
 また、第2級もしくは第3級アルコールとしては、特に限定されないが、2-プロパノール、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノール、1-ブトキシ-2-プロパノール、2-メチル-2-プロパノールおよびフェノールなどの芳香族アルコール類などが挙げられる。
 これらの中でもアセトニトリル、テトラヒドロフラン、メチルイソプロピルケトン、2-プロパノール、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノールおよび1-ブトキシ-2-プロパノールが好ましく、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノールおよび1-ブトキシ-2-プロパノールがさらに好ましい。
 前記反応の有機溶媒として非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールを用いると、層状無機化合物に由来する水酸基およびアルコキシラートの副反応であるO-アルキル化反応が起こり難く、また、用いる有機溶媒の沸点が高いため、シリル化反応温度が上昇し、シリル化反応等の層間修飾反応が加速され、シリル化率等の層間修飾率が高くなると推論する。
 さらに、第2級もしくは第3級アルコール類を用いると、後述するシランカップリング剤等のカップリング剤の加水分解によるシラノール等の水酸基の副生や、シランカップリング剤等のカップリング剤同士の縮合等の副反応が抑制されるため好ましい。これは、アルコール性水酸基による溶媒効果であると推論する。
 前記反応時、反応系に水を添加することが好ましい。添加する水としては、中性、酸性およびアルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
 水の添加量は、層状無機化合物の反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して0.05~4.0モル倍であることが好ましく、0.1~3.0モル倍であることが特に好ましい。
 水の添加量が0.05モル倍未満であると添加効果が少なく、4.0モル倍を超えると、シランカップリング剤等のカップリング剤同士の加水分解・縮合等の副反応が進行する恐れがある。
 前記反応におけるシランカップリング剤等のカップリング剤の量は、特に限定されないが、反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して、好ましくは0.1~30モル倍であり、より好ましくは0.05~20モル倍であり、さらに好ましくは1.0~10モル倍である。
 カップリング剤の使用量が0.1モル倍より少ないとシリル化反応速度が小さくなり、一方、30モル倍を超えると原料コストの面で工業的に不利である。
 層状無機化合物の層間における反応点、すなわちイオン交換容量に対するシリル化率等の層間修飾率は、目的に応じて選択されるため、特に限定はないが、シリル化率等の層間修飾率が15モル%以上であることが好ましく、さらに、25モル%以上であることがより好ましい。
 一方、シリル化率等の層間修飾率が200モル%を超えると、層状無機化合物の層間がカップリング剤由来の成分で過剰に覆われる恐れがあり、好ましくない。
 前記層間修飾反応における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは0~200℃であり、より好ましくは50~180℃であり、さらに好ましくは70~170℃である。通常は、反応溶媒として使用する有機溶媒の沸点(加熱還流下)で反応させる。
 前記層間修飾反応で用いる有機溶剤の量は、特に限定されないが、原料として用いる層状無機化合物に対して、1~30質量倍であり、より好ましくは5~25質量倍であり、さらに好ましくは10~20質量倍である。
 本発明のカップリング剤によるシリル化反応等の層間修飾反応は、触媒を使用してもしなくても良いが、塩化水素、ギ酸、酢酸およびシュウ酸等のカルボン酸、リン酸、硝酸、硫酸およびメタンスルホン酸等のスルホン酸類などの公知の酸、ならびにアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどの公知の塩基を触媒として添加することができる。
 その場合、添加する触媒の量は、特に限定はないが、反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して0.001~1.0モル倍であることが好ましく、より好ましくは0.01~0.1モル倍である。
 前記シリル化反応等の層間修飾反応で得られる層間修飾層状無機化合物は、単離、洗浄後に乾燥することが好ましい。単離、洗浄および乾燥する方法は、特に限定されることはなく、層状無機化合物および無機微粒子を単離、洗浄および乾燥する公知の方法を使用することができる。
 例えば、単離方法としては、反応液を静置したり、遠心分離して固液分離した後、上澄み液をデカンテーションにより除去したり、自然ろ過、加圧ろ過、減圧ろ過などのろ過操作により層状無機化合物をろ取することなどが挙げられる。
 加圧ろ過時の圧力は特に制限はなく、例えば1~5気圧の範囲であれば良い。減圧ろ過時の圧力は特に制限はなく、0~1気圧の範囲であれば良い。
 洗浄方法としては、デカンテーション後に得られた固体を水や有機溶剤などに再分散させた後、同様にしてデカンテーションや、ろ取した固体の上から水や有機溶剤を注いで固体を洗浄する方法などが挙げられる。
 洗浄に用いる水は中性、酸性、アルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
 洗浄に用いる有機溶剤としては、特に限定はないが、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、エチルメチルケトン等のケトン類、ヘキサンなどのアルカン類、トルエン等の芳香族類などが挙げられる。このとき、層状無機化合物と水との接触を良好にするため、適切な極性溶媒などの有機溶剤を併用することもできる。
 上記で得られた固体の乾燥方法としては、常温常圧で風乾することもできるし、減圧下に常温、適宜加熱または冷却しながら有機溶剤を除去することもできる。 
 減圧時の圧力は特に制限はなく、0~1気圧の範囲であれば良い。また、温度も特に制限はなく、好ましくは-10~200℃であり、より好ましくは0~150℃であり、特に好ましくは10~100℃である。
 シリル化反応等の層間修飾反応後に残存したオニウム基や金属カチオンといった交換性陽イオンを低減したり、除去する場合には、上記と同様に公知の酸および溶媒を用いて酸処理することができる。
 次に、層間をカップリング剤で修飾した層状無機化合物に、該カップリング剤由来の架橋性官能基を反応させて層間架橋型層状無機化合物を製造する方法を説明する。
 シランカップリング剤等のカップリング剤由来の架橋性官能基による架橋反応は、特に限定されることはなく、付加反応、置換反応、縮合反応、イオン反応、求電子反応、求核反応、ペリ環状反応、ラジカル反応等、一般に知られている様々な化学反応を利用することができ、いわゆるクリック反応も利用することができる。アルキル基からラジカルを発生させて架橋反応させたり、ハロゲン化アルキル基などをグリニヤール試薬としてアニオン種に変換して求核反応させたり、ハロゲン化アルキル基等に対して、水酸基、アルコキシ基やアミノ基等の求核種を作用させて求核置換反応させる架橋方法等も挙げられるが、カップリング剤の入手が容易で、かつ架橋反応が比較的温和な条件で進行するため、下記式(21)~(35)で表される反応が好ましく、層間を同一のカップリング剤で修飾した後、架橋反応させると製造工程がより少なく、工業的により有利なことから、式(21)~(25)および式(30)~(34)で表される架橋反応がより好ましく、架橋反応が温和な条件で容易に進行し、様々な化学構造、柔軟性および剛直性を導入可能で、架橋の長さも多様性を持たせることができるので、式(21)~(25)および式(32)~(34)で表される架橋反応がさらに好ましい。
 式(21)~(23)および式(32)で表される架橋反応を用いた場合、架橋する官能基が同様または類似の構造を有し、反応や生成する架橋構造が比較的単純でかつR2、R4およびR13の構造に応じて比較的容易に層状無機化合物の層間距離や層間の環境(疎水性や親水性、芳香族性等)を制御することができるという特長を有する。
 また、式(24)、式(25)、式(33)および式(34)で表される架橋反応を用いた場合、R2、R4およびR13の構造に応じて比較的容易に層状無機化合物の層間距離や柔軟性、層間の環境(疎水性や親水性、芳香族性、水素結合生成等)を制御することができるだけでなく、様々に入手可能なアミン類およびジアミン類を架橋構造内に導入することが出来ることから、容易かつ自由に層状無機化合物の層間距離や柔軟性、層間の環境(疎水性や親水性、芳香族性、水素結合生成、複素環構造、イオン結合、配位共有結合等)を制御することができるという特長を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
(式(21)~(35)において、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。R2およびR13は、それぞれ独立して炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3~8の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基または炭素数7~20のアラルキレン基を示し、R3、R5、R6およびR7は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示し、R4は炭素数1~6のアルキレン基、フェニレン基または炭素数7~10のアラルキレン基を示し、R8、R9、R10およびR12は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、R11は、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3~20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、炭素数7~20のアラルキレン基または炭素数6~24のポリフェニレン基を示し、いずれのR11は、硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子等ならびにそれを含む原子数1~10個からなる置換基で置換されていても良く、Zは、水素原子、炭素数1~8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、Iは重合開始剤由来の基で同一でも異なってもよく、Yは酸由来の共役塩基由来の基であり、nは0~2の整数、mおよびhは0または1の整数を示し、kは0~4の整数を示す。
 また、前記式(21)~(35)で表される架橋反応において、ケイ素原子(Si)の代わりにチタン(Ti)、アルミニウム(Al)およびジルコニウム(Zr)などからなるカップリング剤由来の架橋性官能基の架橋反応を利用することができる。
 前記架橋反応において、炭素-炭素二重結合の架橋反応における架橋点は、二重結合の頭部または尾部の何れでも良く、エポキシ基およびオキセタニル基の開環架橋反応における架橋点は、環状エーテル基の酸素原子の隣接位に2つ存在する炭素原子上の何れでも良い。
 前記架橋反応を促進するために、必要に応じて公知の重合開始剤である熱ラジカル発生剤、光ラジカル発生剤、熱アニオン発生剤、光カチオン発生剤、熱酸発生剤、光酸発生剤、熱塩基発生剤ならびに光塩基発生剤、塩酸、硫酸、硝酸等の公知の無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の公知の有機酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の公知の無機塩基、メチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の公知の有機アミン等の有機塩基、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ等の公知のアンモニウム塩および無水コハク酸、無水フタル酸、無水マレイン酸等の公知の酸無水物等の公知の触媒や硬化剤、臭素やヨウ素等の酸化剤を併用することができる。
 重合開始剤としては、特に限定されることはなく、重合性単量体の重合反応時に用いられる公知の重合開始剤が使用され、熱重合開始剤および/または光重合開始剤が使用されるが、層間をカップリング剤で修飾された層状無機化合物を含む架橋反応系が懸濁して紫外線等の光を通しにくい場合があることから、熱重合開始剤がより好ましい。
 前記熱重合開始剤としては、種々の化合物を使用することができ、重合性基がラジカル重合性基の場合には、例えば、前記式(21)および前記式(31)の場合には、過酸化物およびアゾ系開始剤が好ましい。
 過酸化物の具体例としては、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の無機過酸化物;1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2-ビス(4,4-ジ-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシマレイン酸、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(m-トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアセテート、2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t-ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t-ヘキシルハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物が挙げられる。
 アゾ系開始剤の具体例としては、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、2-フェニルアゾ-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾジ-t-オクタン、アゾジ-t-ブタン等のアゾ化合物が挙げられ、これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
 また、過酸化物と、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸ナトリウム、酒石酸、クエン酸、ホルムアルデヒドスルホキシラートの金属塩、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、塩化第二鉄等の還元剤とを併用したレドックス重合開始系と組み合わせることによりレドックス反応とすることも可能である。
 熱重合開始剤の使用量は、その種類および重合条件等により選択されるが、通常は、重合性官能基100モル量に対して1~1000モル量であり、より好ましくは5~500モル量であり、さらに好ましくは50~200モル量である。
 光重合開始剤の具体例としては、重合性基がラジカル重合性基の場合には、ベンジルジメチルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、オリゴ[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-1-(メチルビニル)フェニル]プロパノン、2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)ベンジル]フェニル]-2-メチルプロパン-1-オン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)]フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタン-1-オン及び2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)ブタン-1-オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルおよびベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン化合物;ベンゾフェノン、2-メチルベンゾフェノン、3-メチルベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、メチル-2-ベンゾフェノン、1-[4-(4-ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル]-2-メチル-2-(4-メチルフェニルスルフォニル)プロパン-1-オン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンおよび4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;
ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、及びビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド化合物;ならびにチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1-クロロ-4-プロピルチオキサントン、3-[3,4-ジメチル-9-オキソ-9H-チオキサントン-2-イル-オキシ]-2-ヒドロキシプロピル-N,N,N―トリメチルアンモニウムクロライド及びフルオロチオキサントン等のチオキサントン系化合物等が挙げられる。
 前記以外の化合物としては、ベンジル、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィネート、フェニルグリオキシ酸メチル、エチルアントラキノン、フェナントレンキノンおよびカンファーキノン等が挙げられる。
 光重合開始剤の使用量は、その種類および重合条件等により選択されるが、重合性官能基100モル量に対して1~1000モル量であり、より好ましくは5~500モル量であり、さらに好ましくは50~200モル量である。
 また、重合性基がカチオン重合性基の場合には、例えば、前記式(22)、前記式(23)および前記式(32)の場合には、種々の公知のカチオン重合開始剤を使用することができ、熱カチオン重合開始剤としては、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらのなかでも、スルホニウム塩が好ましい。
 熱カチオン重合開始剤における対アニオンとしては、例えば、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、B(C654 -等が挙げられる。
 前記スルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウム四フッ化ホウ素、トリフェニルスルホニウム六フッ化アンチモン、トリフェニルスルホニウム六フッ化ヒ素、トリ(4-メトキシフェニル)スルホニウム六フッ化ヒ素、ジフェニル(4-フェニルチオフェニル)スルホニウム六フッ化ヒ素等が挙げられる。
 また、上記スルホニウム塩は、市販品を用いることもでき、具体的には、例えば、ADEKA社製「アデカオプトンCP-66」(商品名)および「アデカオプトンCP-77」(商品名)、三新化学工業社製「サンエイドSI-60L」(商品名)、「サンエイドSI-80L」(商品名)および「サンエイドSI-100L」(商品名)等が挙げられる。
 前記ホスホニウム塩としては、エチルトリフェニルホスホニウム六フッ化アンチモン、テトラブチルホスホニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。
 前記第四級アンモニウム塩としては、N,N-ジメチル-N-ベンジルアニリニウム六フッ化アンチモン、N,N-ジエチル-N-ベンジルアニリニウム四フッ化ホウ素、N,N-ジメチル-N-ベンジルピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N-ジエチル-N-ベンジルピリジニウムトリフルオロメタンスルホン酸、N,N-ジメチル-N-(4-メトキシベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N-ジエチル-N-(4-メトキシベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N-ジエチル-N-(4-メトキシベンジル)トルイジニウム六フッ化アンチモン、N,N-ジメチル-N-(4-メトキシベンジル)トルイジニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。
 光カチオン重合開始剤としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩が挙げられる。これらのなかでも、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が好ましい。
 光カチオン重合開始剤がヨードニウム塩またはスルホニウム塩である場合、対アニオンとしては、例えば、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、B(C654 -等が挙げられる。
 上記ヨードニウム塩としては、(トリクミル)ヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニルヨードニウム・ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウム・テトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロホスフェート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・テトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウム・ヘキサフルオロホスフェート、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウム・テトラフルオロボレート、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
 また、上記ヨードニウム塩は、市販品を用いることもでき、具体的には、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製「UV-9380C」(商品名)、ソルベイジャパン社製「PHOTOINITIATOR2074」(商品名)、富士フイルム和光純薬社製「WPI-116」(商品名)および「WPI-113」(商品名)等が挙げられる。
 上記スルホニウム塩としては、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビステトラフルオロボレート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニル-4-(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル-4-(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル-4-(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・テトラフルオロボレート、ジフェニル-4-(フェニルチオ)フェニルスルホニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウム・ヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウム・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス[4-(ジ(4-(2-ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4-(ジ(4-(2-ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4-(ジ(4-(2-ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・ビステトラフルオロボレート、ビス[4-(ジ(4-(2-ヒドロキシエトキシ))フェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド・テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
 また、スルホニウム塩は、市販品を用いることもでき、具体的には、例えば、ダウ・ケミカル日本社製「サイラキュアUVI-6990」(商品名)、「サイラキュアUVI-6992」(商品名)および「サイラキュアUVI-6974」、ADEKA社製「アデカオプトマーSP-150」(商品名)、「アデカオプトマーSP-152」(商品名)、「アデカオプトマーSP-170」(商品名)および「アデカオプトマーSP-172」(商品名)、富士フイルム和光純薬社製「WPAG-370」(商品名)、「WPAG-638」(商品名)等が挙げられる。
 前記ジアゾニウム塩としては、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロボーレート等が挙げられる。
 また、重合性基がアニオン重合性基の場合には、例えば、前記式(21)の場合には、種々の公知のアニオン重合開始剤を使用することができ、熱カチオン重合開始剤としては、例えば、アミン類、チオール類、イミダゾール類等を使用することができる。アミン類としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、1,3,4,6-テトラキス(3-アミノプロピル)グリコールウリル等が挙げられ、チオール類としては、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、トリス(2-メルカプトエチル)イソシアヌレート、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル等が挙げられ、イミダゾール類としては、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール等が挙げられる。
 光アニオン重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン O-ベンゾイルオキシム、ニフェジピン、2-(9-オキソキサンテン-2-イル)プロピオン酸1,5,7-トリアザビシクロ[4,4,0]デカ-5-エン、2-ニトロフェニルメチル4-メタクリロイルオキシピペリジン-1-カルボキシラート、1,2-ジイソプロピル-3-〔ビス(ジメチルアミノ)メチレン〕グアニジウム2-(3-ベンゾイルフェニル)プロピオナート、1,2-ジシクロヘキシル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム n-ブチルトリフェニルボラート等が挙げられる。
 前記式(24)および前記式(33)で表させるエポキシ基の架橋に用いることができる下記式(36)で表さるアミンは特に限定されないが、例えば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、イコシルアミン、イソプロピルアミン、アリルアミン、2-シクロヘキシルエチルアミン等のアルキルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、3-シクロヘキセニルアミン等の環状アルキルアミン、フェニルアミン、1-ナフチルアミン、2-ナフチルアミン、2-アミノアントラセン、1-アミノピレン、3-アミノビフェニル等のアリールアミン、ベンジルアミン、2-フェニルエチル基、1-(1-ナフチル)エチルアミン、1-(2-ナフチル)エチルアミン、2-(7-メトキシ-1-ナフチル)エチルアミン等のアラルキルアミン等が挙げられる。
 H2NR8 (36)
(式(36)において、R8は水素原子、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示す。)
 前記式(25)および前記式(34)で表させるエポキシ基の架橋に用いることができる下記式(37)で表されるジアミンは、特に限定されないが、例えば、ジアミノメタン、尿素、チオ尿素、1,2-ジアミノエタン、1,2-ビス(メチルアミノ)エタン、N-メチルメチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,2-ジアミノプロパン、1,2-ジアミノ-2-メチルプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,4-ビス(メチルアミノ)-2-ブテン、1,6-ジアミヘキサン、1,8-ジメチルオクタン、N,N-ビス(2-アミノエチル)メチルアミン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、3-アミノピロリジン、4,4’-メチレンビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)、ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3-フェニレンジアミン、1,4-フェニレンジアミン、1,2,4-トリアミノベンゼン、N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン、2-クロロ-1,4-フェニレンジアミン、2,7-ジアミノフルオレン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、1,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノアントラキノン、1,6-ジアミノピレン、1,8-ジアミノピレン、3-(アミノメチル)ベンジルアミン、4-(アミノメチル)ベンジルアミン等が挙げられる。
 R9HR11NHR10 (37)
(式(37)において、R9およびR10は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、R11は、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3~20の分岐があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、炭素数7~20のアラルキレン基または炭素数6~24のポリフェニレン基を示し、いずれのR11は、硫黄原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子ならびにそれを含む原子数1~10個からなる置換基で置換されていても良い。)
 前記式(30)で表される反応の場合には、酸化剤を併用することができ、例えば塩基性条件下で臭素やヨウ素を用いる等、ジスルフィド生成反応を促進する公知の酸化剤を用いることができる。
 層間での架橋反応を加熱より行う場合には、反応温度は特に制限されることはなく、適宜選択すれば良いが、例えば0~200℃が好ましく、25~180℃がより好ましく、40~170℃がさらに好ましい。このとき、架橋の容易性やコストの観点から、適宜、熱重合開始剤を反応系に含有することが好ましい。
 層間での架橋反応を、活性エネルギー線を照射して行うための活性エネルギー線としては、紫外線、可視光線および電子線等が挙げられる。活性エネルギー線として紫外線または可視光線を使用する場合は、架橋の容易性やコストの観点から、光重合開始剤を含有することが好ましい。
 紫外線照射装置としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、紫外線無電極ランプおよび紫外線発光ダイオード(UV-LED)等が挙げられる。
 照射エネルギーは、活性エネルギー線の種類や配合組成に応じて適宜設定すれば良く、反応系の厚みや照度等により異なるが、例えば、高圧水銀ランプを使用する場合、UV-A領域の照射エネルギーで例えば5~10,000mJ/cm2が好ましい。また、UV-LEDを使用する場合、その発光ピーク波長は350~420nmであるものが好ましく、照射エネルギーで例えば5~10,000mJ/cm2が好ましい。
 活性エネルギー線として電子線を使用する場合は、光重合開始剤を含有させず、電子線により硬化させることも可能であるが、硬化性を改善させるため必要に応じて少量配合することもできる。
 電子線照射装置としては種々の装置が使用でき、例えば、コッククロフト・ワルトン型、バンデグラーフ型および共振変圧器型の装置等が挙げられる。
 電子線の吸収線量としては、例えば1~1000kGyが好ましい。
 電子線照射雰囲気の酸素濃度としては、500ppm以下が好ましく、より好ましくは300ppm以下である。
 層間での架橋反応を行う場合には、反応溶媒を用いることができる。このような溶媒は特に制限されることはなく、適宜選択すれば良いが、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび2-ヘキサノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンおよびエチルメチルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類、ヘキサンなどのアルカン類、ベンゼンおよびトルエンなどの芳香族類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムおよびジクロロメタンなどのハロゲン系炭化水素類などが挙げられ、これらの中でも、アルコール類や非プロトン性極性溶媒であるエーテル類、ニトリル類およびケトン類が好ましい。
 より好ましくは、非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールであり、沸点が80℃以上のものが好ましく、より好ましくは90℃以上であり、さらに好ましくは100℃以上である。
 非プロトン性極性溶媒としては、特に限定されないが、アセトニトリルおよびプロピオニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトンおよびメチレンイソプロピルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類が挙げられる。
 また、第2級もしくは第3級アルコールとしては、特に限定されないが、2-プロパノール、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノール、1-ブトキシ-2-プロパノール、2-メチル-2-プロパノールおよびフェノールなどの芳香族アルコール類などが挙げられる。
 これらの中でも、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、メチルイソプロピルケトン、2-プロパノール、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノールおよび1-ブトキシ-2-プロパノールが好ましく、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノールおよび1-ブトキシ-2-プロパノールがさらに好ましい。
 層間での架橋反応における反応濃度は特に制限されることはなく、適宜選択すれば良いが、例えば層間修飾層状無機化合物の質量%として、1~50質量%が好ましく、3~40質量%がより好ましく、5~30質量%がさらに好ましい。
 また、本発明の層間架橋型層状無機化合物の層間は、有機無機複合架橋構造に加えて任意の官能基や修飾基が存在しても良い。例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム等の交換性金属カチオンが存在してもよく、アルキルアンモニウムやアルキルホスホニウム等の有機オニウム基で修飾されていてもよく、層状無機化合物由来の水酸基が存在していてもよく、該水酸基がメトキシ基等のアルコキシ基により封止・変換されていてもよく、アルキルシリル基、アリールシリル基、アラルキルシリル基および未架橋のシランカップリング剤由来の基等の有機シリル基、チタン、アルミニウムおよびジルコニウム等の金属を含む有機無機複合修飾基で修飾されていても良い。
 前記の層間に存在する有機無機複合架橋構造以外の任意の官能基や修飾基を層間に導入する時期は、架橋構造を構築するためのカップリング剤による層間修飾の前でも後でも同時でも良く、また、層間に導入されたカップリング剤由来の架橋性官能基の層間架橋反応の前でも後でも良く、各種官能基、修飾基およびカップリング剤の反応性等を考慮して、任意に選択することができる。
 2つ以上の加水分解性金属部位を有する有機無機複合架橋剤を用いて層状無機化合物の層間に共有結合を介して架橋構造を導入する場合には、上述の前駆体に対し、カップリング剤の代わりに同様にして有機無機複合架橋剤を反応させれば良い。
 2つ以上の加水分解性金属部位を有する有機無機複合架橋剤は特に制限はなく、例えば1,4-ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンなどが挙げられる。
 次に、前記式(2)で表される有機無機複合基を有する層間修飾層状無機化合物について説明する。
 前記式(2)において、Mは層状無機化合物由来の酸素原子と共有結合を生成できる金属であり、その共有結合が加水分解等の分解反応を起こしにくく、入手も容易であることから、Si(ケイ素)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)およびZr(ジルコニウム)のいずれかであり、様々な相互作用基を導入するために入手が容易なSiが好ましい。
 層状無機化合物と共有結合を介して層間に導入された前記式(2)で表される有機無機複合基において、該有機無機複合基と層状無機化合物とが複数の共有結合を介して結合していることが、層間を繋ぐ結合の化学的安定性の観点からより好ましく、前記式(2)におけるMが、Si、TiおよびZrの場合には、nは1または2がより好ましく、Alの場合には、nは1がより好ましく、いずれの場合も、Zの少なくとも1つは層状無機化合物由来の酸素原子を含むことがより好ましい。また互いに近傍の有機無機複合基同士のZが加水分解・縮合してM-O-M結合を生成しても良い。
 前記有機無機複合基において、ゲスト化合物との相互作用を適切に設計することが出来ることから、飽和または不飽和の脂肪族基、芳香族基、複素環構造基、水素結合生成基、配位結合生成基およびイオン結合生成基のいずれかを含むことが好ましい。これによって、ゲスト化合物との非共有結合性相互作用(例えば、ファンデルワールス力、π―π相互作用、疎水性相互作用、水素結合、配位結合、イオン結合等)を適切に調節して付与することができ、任意の化合物を層間に挿入し、目的に合わせて徐放化することができる。
 前記非共有結合性相互作用基としては、特に制限はなく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、メチレン基、プロピレン基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基等の飽和または不飽和の脂肪族基、スチリル基、フェニル基、ナフチル基、フェニレン基等の芳香族基、ピリジニル基、ピペリジニル基、ピロジニル基、ピリミジニル基、イミダゾリル基等のアゾール基、エポキシ基、オキセタニル基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロチオフェニル基、ジオキサニル基、モルホリニル基、チアジニル基、インドール基、核酸塩基等の複素環構造基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、ベンジル基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸メチル基、リン酸基、リン酸エチル基、スルホン酸基、スルホン酸メチル基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基等の水素結合および配位結合生成基、エチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基およびトリメチルアンモニウム基のイオン結合生成基等が挙げられ、入手のし易さからメチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ヘキシル基、デシル基、オクタデシル基、メチレン基、プロピレン基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、フェニル基、フェニレン基、エポキシ基、オキセタニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、ベンジル基、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、トリメチルアンモニウム基、イソシアヌレート基、ウレイド基およびイソシアナート基が好ましい。
 これらの非共有結合性相互作用基は層間で架橋反応によって架橋構造を生成していても良い。
 次に、本発明における層間修飾層状無機化合物について、製造方法に沿って詳しく説明する。
 なお、層状無機化合物から、層間を広げた層状無機化合物であるシリル化等を行う前駆体の製造方法は、上記段落0047~0064に記載の方法と同じである。
 次に、前記前駆体の水酸基およびオニウム基の対アニオン(アルコキシラート)の全部または一部を、例えば、下記式(38)で表されるシリル化剤等の有機無機複合修飾剤で層間修飾反応させて、層間に共有結合を介して前記式(2)で表される有機無機複合基を有する層間修飾層状無機化合物を製造する。
 前記式(2)で表される有機無機複合基を、層間に導入するための修飾剤は、同一分子内に、加水分解性基と機能性化合物と相互作用し得る官能基を有する有機無機複合修飾剤であればよく、例えば、シランカップリング剤を含むシリル化剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤などが挙げられ、好ましくは下記式(38)で表される化合物である。
 RnMDy-n  (38)
 (式(38)において、Rは、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数1~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数1~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良く、Mは、Si、Al、TiまたはZrを示し、Dは、水素原子、炭素数1~8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基を示し、MはSi、Al、TiまたはZrを示し、MがSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するyは4で、かつnは1~3の整数であり、MがAlの場合には、それに対応するyは3で、かつnは1または2であり、nが2または3の場合には、Rは同一でも異なっても良い。)
 前記式(38)で表される有機無機複合修飾剤において、Rで表される官能基が適切な保護基で保護されていても良い。
 前記有機無機複合修飾剤の中でも種類の豊富さ、入手、取扱いおよび加水分解反応制御の容易さから、MがSiであるシリル化剤がより好ましい。
 シリル化剤の中でも、加水分解性基は、塩化水素などの酸を副生しないために官能基に対して副反応をする恐れが極めて低く、反応装置の腐食を起こさず、副生した酸の廃棄処理も必要としないアルコキシシランであることが好ましく、シリル化反応性に優れるメトキシ基、エトキシ基およびプロポキシ基のものがより好ましく、メトキシ基およびエトキシ基のものが特に好ましい。
 前記シリル化剤は特に限定されないが、アルコキシシラン類としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジビニルジメトキシシラン、トリビニルメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピ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、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、8-グリシドキシオクチルトリメトキシシラン、8-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-8-アミノオクチルトリメトキシシラン、7-オクテニルトリメトキシシラン、4-(トリメトキシシリル)酪酸、4-(トリメトキシシリル)酪酸1,1-ジメチルエチル、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、トリメトキシメチルシランおよびトリエトキシシランなどが挙げられる。
 また、アルコキシシラン類以外のシリル化剤も使用することができる。例えば、ヘキサメチルジシラザン、クロロトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、トリエチルクロロシラン、ターシャリーブチルジメチルクロロシラン、クロロトリイソプロピルシラン、1,3-ジクロロ-1,1,3,3-テトライソプロピルジシロキサン、クロロメチルトリメチルシラン、トリエチルシラン、アリルトリメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジクロロシシラン、トリス(N,N-ジメチルアミノ)メチルシラン、ビス(N,N-ジメチルアミノ)ジメチルシランおよび(N,N-ジメチルアミノ)トリメチルシランなどが挙げられる。
 これらのシリル化剤において、加水分解性基が一分子中に複数存在する場合には、アルコキシ基、ハロゲン原子、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基などの加水分解性基が単一で存在しても、複数のものが混在しても良い。
 また、前記シリル化剤の代わりに同様にチタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤などを使用することができる。
 前記シリル化剤との反応に使用する有機溶媒は、特に限定されないが、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび2-ヘキサノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンおよびエチルメチルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類、ヘキサンなどのアルカン類、ベンゼンおよびトルエンなどの芳香族類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムおよびジクロロメタンなどのハロゲン系炭化水素類などが挙げられ、これらの中でも、アルコール類や非プロトン性極性溶媒であるエーテル類、ニトリル類およびケトン類が好ましい。
 より好ましくは、非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールであり、沸点が80℃以上のものが好ましく、より好ましくは90℃以上であり、さらに好ましくは100℃以上である。
 非プロトン性極性溶媒としては、アセトニトリルおよびプロピオニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトンおよびメチレンイソプロピルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類が挙げられる。
 また、第2級もしくは第3級アルコールとしては、特に限定されないが、2-プロパノール、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノール、1-ブトキシ-2-プロパノール、2-メチル-2-プロパノールおよびフェノールなどの芳香族アルコール類などが挙げられる。
 これらの中でも、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、メチルイソプロピルケトン、2-プロパノール、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノールおよび1-ブトキシ-2-プロパノールが好ましく、2-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノールおよび1-ブトキシ-2-プロパノールがさらに好ましい。
 前記反応の有機溶媒として非プロトン性極性溶媒または第2級もしくは第3級アルコールを用いると、層状無機化合物に由来する水酸基およびアルコキシラートの副反応であるO-アルキル化反応が起こり難く、また、用いる有機溶媒の沸点が高いため、シリル化反応温度が上昇し、シリル化反応等の層間修飾反応が加速され、シリル化率等の層間修飾率が高くなると推論する。
 さらに、第2級もしくは第3級アルコール類を用いると、後述するシリル化剤等の有機無機複合修飾剤の加水分解によるシラノール等の水酸基の副生やシランカップリング剤等のカップリング剤同士の縮合等の副反応が抑制されるため好ましい。これは、アルコール性水酸基による溶媒効果であると推論する。
 前記反応時、反応系に水を添加することが好ましい。添加する水としては、中性、酸性およびアルカリ性の何れでも良く、特に限定はないが、好ましくはイオン交換水、蒸留水、純水および超純水である。
 水の添加量は、層状無機化合物の反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して0.05~4.0モル倍であることが好ましく、0.1~3.0モル倍であることが特に好ましい。
 水の添加量が0.05モル倍未満であると添加効果が少なく、4.0モル倍を超えるとシランカップリング剤等のカップリング剤同士の加水分解・縮合等の副反応が進行する恐れがある。
 前記反応におけるシリル化剤等の有機無機複合修飾剤の量は、特に限定されないが、反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して、好ましくは0.1~30モル倍であり、より好ましくは0.05~20モル倍であり、さらに好ましくは1.0~10モル倍である。
 カップリング剤の使用量が0.1モル倍より少ないとシリル化反応速度が小さくなり、一方、30モル倍を超えると原料コストの面で工業的に不利である。
 層状無機化合物の層間における反応点、すなわちイオン交換容量に対するシリル化率等の層間修飾率は、目的に応じて選択されるため、特に限定はないが、シリル化率等の層間修飾率が15モル%以上であることが好ましく、さらに、25モル%以上であることがより好ましい。
 一方、シリル化率等の層間修飾率が200モル%を超えると、層状無機化合物の層間が有機無機複合修飾剤由来の成分で過剰に覆われる恐れがあり、好ましくない。
 前記層間修飾反応における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは0~200℃であり、より好ましくは50~180℃であり、さらに好ましくは70~170℃である。通常は、反応溶媒として使用する有機溶媒の沸点(加熱還流下)で反応させる。
 前記層間修飾反応で用いる有機溶剤の量は、特に限定されないが、原料として用いる層状無機化合物に対して、1~30質量倍であり、より好ましくは、5~25質量倍であり、さらに好ましくは10~20質量倍である。
 本発明における有機無機複合修飾剤によるシリル化反応等の層間修飾反応は、触媒を使用してもしなくても良いが、塩化水素、ギ酸、酢酸およびシュウ酸等のカルボン酸、リン酸、硝酸、硫酸およびメタンスルホン酸等のスルホン酸類などの公知の酸、ならびにアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどの公知の塩基を触媒として添加することができる。
 その場合、添加する触媒の量は、特に限定はないが、反応点である水酸基およびオニウム基の対アニオンであるアルコキシラートの合計量、すなわちイオン交換容量に対して0.001~1.0モル倍であることが好ましく、より好ましくは0.01~0.1モル倍である。
 前記シリル化反応等の層間修飾反応で得られる層間修飾層状無機化合物は、単離、洗浄後に乾燥することが好ましい。単離、洗浄および乾燥する方法は、特に限定されることはなく、層状無機化合物および無機微粒子を単離、洗浄および乾燥する公知の方法を使用することができ、例えば、前記前駆体における方法等を使用することができる。
 前記式(2)で表される有機無機複合基に存在するZは、ゲスト化合物との相互作用に関与することもできる。例えば、水酸基であればゲスト化合物との水素結合を生成し、挿入と徐放に関与することができるし、Zの種類、例えば、水酸基、メトキシ基等や存在量によってゲスト化合物との相互作用の制御に関与することもできる。
 また、本発明における層間修飾層状無機化合物の層間は、有機無機複合基に加えて任意の官能基や修飾基が存在しても良い。例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム等の交換性金属カチオンが存在してもよく、アルキルアンモニウムやアルキルホスホニウム等の有機オニウム基で修飾されていてもよく、層状無機化合物由来の水酸基が存在していてもよく、該水酸基がメトキシ基等のアルコキシ基により封止・変換されていても良い。これらの存在量によってゲスト化合物との相互作用の制御に関与することもできる。
 本発明における、前記式(1)または前記式(2)で表される有機無機複合基を有する層間修飾層状無機化合物に挿入され、徐放化される化合物(ゲスト化合物とも言う)に特に制限はなく、目的の用途に合わせて任意に選択することができるが、例えば、化合物内に炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、ケトン基、エーテル基の官能基や酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子で置換されていても良く、種々の複素環構造基を有していても良い。
 これらの中でも有機無機複合基との相互作用を制御しやすいことから、飽和または不飽和の脂肪族基、芳香族基、複素環構造基、水素結合生成基、配位結合生成基またはイオン結合生成基のいずれかを含むものがより好ましく、特に制限はないが、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、メチレン基、プロピレン基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基等の飽和または不飽和の脂肪族基、スチリル基、フェニル基、フェノール基、ナフチル基、フェニレン基等の芳香族基、ピリジニル基、ピペリジニル基、ピロジニル基、ピリミジニル基、ピラジニリル基、イミダゾリル基等のアゾール基、チアゾリニル基、チアゾール基、チアゾリノン基、イソチアゾリノン基、エポキシ基、オキセタニル基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロチオフェニル基、ジオキサニル基、モルホリニル基、チアジニル基、インドール基、核酸塩基等の複素環構造基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、ベンジル基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸メチル基、リン酸基、リン酸エチル基、スルホン酸基、スルホン酸メチル基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基等の水素結合および配位結合生成基、エチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基およびトリメチルアンモニウム基のイオン結合生成基等を含むものが挙げられる。これらの官能基は同一化合物内に組み合わせて存在しても良い。
 前記化合物の分子量に特に制限はなく、目的の用途に合わせて任意に選択することができるが、層間への挿入が容易で、かつホスト-ゲスト複合剤構造が安定に保たれることから、その分子量は2,000以下が好ましく、1,000以下がより好ましく、500以下がさらに好ましい。
 層間修飾層状無機化合物の層間に、機能性化合物を挿入した徐放性複合剤の製造方法に特に制限はなく、例えば、溶媒の非存在下で、層間修飾層状無機化合物と化合物とを混合する方法や、化合物が可溶または不溶の溶媒の存在下で、層層間修飾層状無機化合物を混合する方法等が挙げられる。
 化合物が気体もしくは液体の場合には、溶媒が非存在下で混合する方法が経済的であり好ましい。一方、化合物が高粘性の液体もしくは固体の場合には、化合物が可溶な溶媒の存在下、層間修飾層状無機化合物と混合する方法を用いると、化合物が効率的に層間に挿入するので好ましい。また、化合物が固体の場合には、その融点以上に加温して液体化させて層間修飾層状無機化合物と混合する方法は、溶媒を必要とせず、効率的である。
 層間修飾層状無機化合物と化合物を混合する温度は、特に制限はなく、通常は0~200℃の範囲であればよく、10~150℃が好ましく、15~100℃がより好ましい。
 徐放性複合剤を製造するときに用いる溶媒は、特に制限はなく、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび2-ヘキサノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンおよびエチルメチルケトンなどのケトン類、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシオドなどのスルホキシド類、ヘキサンなどのアルカン類、ベンゼンおよびトルエンなどの芳香族類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムおよびジクロロメタンなどのハロゲン系炭化水素類などが挙げられ、ゲスト化合物の溶解性やホスト化合物の層間修飾基の親水性や疎水性といった性質との兼ね合いで適切に選択すれば良い。
 徐放性複合剤を製造するときのホスト化合物である層間修飾層状無機化合物と、ゲスト化合物である化合物の混合比は特に制限されず、目的に応じて任意に設定されるが、長期間に亘って徐放剤とする場合には、層状無機化合物の層間に挿入され得る化合物の最大量以上と混合することが望ましい。例えば、層間修飾層状無機化合物100部に対し、10部の機能性化合物を層間に挿入することができる場合には、10部以上と混合することが好ましい。
 層間修飾層状無機化合物と化合物を混合して得られた徐放性複合剤は、そのまま徐放剤として用いることもできるし、過剰な化合物や溶媒を除去した後に徐放剤として用いることもできる。過剰な化合物や溶剤は、化合物が液体である場合や化合物の可溶性溶媒を併用した場合は、例えば、自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過等の公知のろ過操作によりろ別して除去することができる。化合物が液体や昇華性のある固体の場合には風乾や加熱蒸発、減圧留去操作等により除去することもできる。化合物が固体で、溶媒を併用した場合には、不要な溶媒を風乾や加熱蒸発、減圧留去操作により除去することもできる。
 本発明における層間修飾層状無機化合物と、前記層間修飾層状無機化合物の層間に挿入された化合物と、を含む徐放性複合剤の使用方法は特に制限はなく、例えば、当該複合剤をそのまま徐放剤として用いることもできるし、また、樹脂に混合して構造材料、コーティング剤、繊維、フィルム、シート、板、粒子、ブロック等として用いることもでき、さらに、溶媒や重合性モノマー等に分散させて塗料として用いることもできる。
 本発明の徐放性複合剤は、各種材料に配合してゲスト化合物の機能に対応した効果を付与することができる。配合することができる材料として、例えばシリコーン、アクリル等のゴム、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリウレタン、ABS、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリル酸等の様々なプラスチックス等が挙げられる。
 また、本発明の徐放性複合剤は、バインダーの存在下、または非存在下に、水または有機溶剤等の液状媒体に懸濁させたものを、スプレーコーティング、コーターコーティング、ディッピング、刷毛塗り、ロールコーティング等の通常の塗布手段によって、各種金属やプラスチックス、セラミックス等の表面に塗布し、被膜を形成することもでき、そのようにして各種材質の物品にゲスト化合物の機能に対応した効果を付与することができる。
 本発明の徐放性複合剤を各種材料に配合するときの好ましい割合は、特に制限はなく、使用環境や目的に応じて任意に選択することができる。
 本発明の徐放性複合剤および徐放性複合剤を配合や塗布する等した材料または成形体の具体的な用途として、タオル、カーペット、カーテン、衣類、蚊帳、寝具等の繊維製品、皮革、冷蔵庫、洗濯機、食器乾燥機、掃除機、空調機、テレビ、電話、パソコン等の電化製品、壁紙、タイル、煉瓦、コンクリート、ネジ、目地等の建築材料、洗顔器、歯ブラシ、ほうき、ホース、スリッパ、ごみ箱、たわし等の日用雑貨品、まな板、三角コーナー、包丁等の台所用品、トイレタリー用品、自動車、航空機、船舶等のモビリティ用品、農薬や植物ホルモン等の農業用品、医薬品、医薬部外品等の医療および保健衛生用品、ドラッグデリバリー、化粧品、芳香剤、酸化防止剤、潤滑剤、保湿剤、虫や動物等の忌避剤、殺虫剤、殺菌剤、防虫剤、防腐剤、防黴剤、抗ウイルス剤等の生理活性剤、食品添加剤等の食品、各種コーティング剤、塗料および接着剤等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
 以下、実施例および比較例により、本発明を具体的に説明する。
<実施例1>メタクリロイル型架橋およびフェニルシリル基で層間修飾したマガディアイトの層間に2-メチル-2-チアゾリン(以後、2MTと記す)を挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)ナトリウム-マガディアイト(以下、Na-マガディアイトと記す)の合成。
 珪酸ソーダ(富士化学社製、商品名:4号珪酸ソーダ)18.34g、シリカゲル(富士フイルム和光純薬社製、商品名:ワコーゲルQ―63)7.28gおよび純水54.37gを混ぜ合わせた後、高圧用反応分解容器(三愛科学社製、商品名:HU-100)に封入し、170℃で30時間加熱した。生成物を吸引ろ取し、希NaOH水溶液(pH:9~10)および純水で洗浄し、40℃で2日間乾燥することでNa-マガディアイト15.9gを得た。
 原子吸光分析装置(島津製作所社製、AA-6200)および熱重量分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、TG/DTA6300)を用いてNa-マガディアイトの組成を算出した結果、Na2Si1429・nH2Oであり、n=0として算出したイオン交換容量は2.21molc/kgであった。
 また、X線回折装置(BRUKER社製、商品名:D8 ADVANCE)を用いて得られたNa-マガディアイトの底面間隔を求めた結果、1.54nmであった。
(2)ドデシルトリメチルアンモニウム(以後、DTMAと記す)-マガディアイトの合成(Na-マガディアイトの塩化ドデシルトリメチルアンモニウム処理による層間アンモニウム化によるシリル化前駆体の合成)。
 前記のようにして得られたNa-マガディアイト100g、純水6500gおよび塩化ドデシルトリメチルアンモニウム(富士フイルム和光純薬社製)175gを混合し、室温で7日間撹拌した。その後、固体を吸引ろ取して、メタノール洗浄した後、60℃で乾燥してDTMA-マガディアイト94gを得た。
 原子吸光分析装置(島津製作所社製、AA-6200)を用いて、得られたDTMA-マガディアイト中のNa質量を測定した結果、Na含有率は0.04質量%未満で、ほとんど陽イオン交換されたことを確認した。
 元素分析装置(ヤナコ分析工業社製、CHNコーダーMT-5)および熱重量分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、TG/DTA6300)を用いて得られたDTMA-マガディアイトの組成を算出した結果、DTMA1.720.28Si1429・nH2Oであった。
 また、前記と同様に、得られたDTMA-マガディアイトの底面間隔を求めたところ2.89nmであった。
(3)DTMA-マガディアイトの3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(以下、MAC-TRIMSと記す)処理による層間シリル化(メタクリロイルオキシプロピル基の導入)。
 前記のようにして得られたDTMA-マガディアイト100gを100℃、約100Paで2時間減圧乾燥した後、モレキュラーシーブ3Aで乾燥した1-メトキシ-2-プロパノール(以下、PGMと記す)1850g、純水3.4g、MAC-TRIMS39.2g(反応点に対して0.5モル倍、信越化学工業社製)を混合し、窒素雰囲気下で加熱還流を行いながら4日間攪拌した。その後、固体を吸引ろ取し、メタノール洗浄した後、60℃で乾燥し、シリル化マガディアイト(以後、MACPS-マガディアイトと記す)105gを得た。
 前記と同様に、得られたMACPS-マガディアイトの組成を算出した結果、メタクリロイルオキシプロピルシリル(MACPS)0.43DTMA0.56Me1.01Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.12nmであった。
(4)MACPS-マガディアイトの架橋反応による層間架橋型層状無機化合物の合成。
 前記のようにして得られたMACPS-マガディアイト100gおよびトルエン1450gを混合し、氷浴で冷却しながら窒素ガスを1時間バブリングして系内の酸素を除いた。その後、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(以後、AIBNと記す)を7.88g加え、60℃で24時間撹拌した。その後、固体を吸引ろ取し、メタノール洗浄した後、60℃で乾燥し、メタクリロキシ基が架橋されたマガディアイト(以後、P-MACPS-マガディアイトと記す)95gを得た。
 前記と同様に得られたP-MACPS-マガディアイトの組成を算出した結果、架橋されたメタクリロイルオキシプロピル基(P-MACPS)0.06MACPS0.38DTMA0.56Me1.00Si1429・nH2Oであり、底面間隔は1.94nmであった。
(5)P-MACPS-マガディアイトのフェニルトリメトキシシラン(以下、Ph-TRIMSと記す)処理による層間シリル化(フェニル基の導入)。
 DTMA-マガディアイト100gを前記のP-MACPS-マガディアイト100gに変更し、MAC-TRIMS39.2gをPh-TRIMS263g(反応点に対して7モル倍、信越化学工業社製)に変更した以外は、実施例1(3)と同様にして層間シリル化を行うことによりシリル化マガディアイト(以後、P-MACPS-PhS-マガディアイトと記す)96gを得た。
 前記と同様に、得られたP-MACPS-PhS-マガディアイトの組成を算出した結果、P-MACPS0.06MACPS0.38PhS0.38DTMA0.02Me1.16Si1429・nH2Oであり、底面間隔は1.95nmであった。
(6)P-MACPS-PhS-マガディアイトと2MTの複合剤の調製。
 前記で得られたP-MACPS-PhS-マガディアイト30gを2MT(東京化成化学工業社製)150gと混合し、25℃で2日間撹拌した。その後、固体を吸引ろ取し、25℃で乾燥させ、P-MACPS-PhS-マガディアイトと2MTの複合剤(以後、P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤と記す)33gを得た。その底面間隔は1.98nmであった。
 元素分析装置(ヤナコ分析工業社製、CHNコーダーMT-5)および熱重量分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、TG/DTA6300)を用いて得られた複合剤1g中に吸着された2MT重量を算出した結果、83.4mgであった。
(7)P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤からの2MT放出試験。
 前記で得られたP-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgをオクタン(富士フイルム和光純薬社製)2.8gと混合し、25℃で撹拌した。
 撹拌開始後、経時的にサンプリングを行い、サンプリング液を遠心分離し、その上澄み液中の2MT濃度を、ガスクロマトグラフィ(アジレント・テクノロジー社製7820A、カラム:CP-Sil 5 CB)を用いて分析した。
 その結果を表1および表2に示す。
<実施例2>フェニルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間に2MTを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価
(1)DTMA-マガディアイトの塩酸処理による部分プロトン化DTMA-マガディアイト(シリル化前駆体)の合成。
 実施例1(2)のようにして得られたDTMA-マガディアイト100gと0.1mol・dm-3塩酸655gを混合し、室温で1日攪拌した。その後、固体を吸引ろ取して、純水洗浄した後、60℃で乾燥して部分プロトン化DTMA-マガディアイト86gを得た。
 前記と同様に、得られた部分プロトン化DTMA-マガディアイトの組成を算出したところDTMA1.110.89Si1429・nH2Oであり、アンモニウム基の割合はイオン交換容量に対して56モル%であった。
 前記と同様に、部分プロトン化DTMA-マガディアイトの底面間隔を分析した結果、明確な回折ピークが観測されなかった。これは得られた部分プロトン化DTMA-マガディアイトの層状構造の大部分が崩れているためと推測される。
(2)部分プロトン化DTMA-マガディアイトのPh-TRIMS処理による層間シリル化(フェニル基の導入)。
 P-MACPS-マガディアイト100gを、前記のようにして得られた部分プロトン化DTMA-マガディアイト100gにした以外は実施例1(5)と同様にして層間シリル化を行うことによりシリル化マガディアイト(以後、PhS-マガディアイトと記す)102gを得た。
 前記と同様に、得られたPhS-マガディアイトの組成を算出した結果、フェニルシリル(PhS)1.13DTMA0.40Me0.47Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.16nmであった。
(3)塩化水素およびメタノールを用いたPhS―マガディアイトの残存DTMA基の除去およびメチル基の導入(シラノールの封止)。
 前記のようにして得られたPhS-マガディアイト100gを100℃、約100Paで2時間減圧乾燥した後、モレキュラーシーブ3Aで乾燥したPGM1650g、5%塩化水素メタノール溶液78.5gを混合し、窒素雰囲気下で加熱還流させながら3日間攪拌した。その後、固体を吸引ろ取し、メタノール洗浄した後、60℃で乾燥させた。
 得られた固体の全量をメタノール1980gと混合し、窒素雰囲気下で加熱還流させながら2日間攪拌した。その後、固体を吸引ろ取し、60℃で乾燥させ、DTMA基が除去され、マガディアイト由来のシラノールがO-メチル化されたPhS-マガディアイト(以後、PhS-マガディアイト-PPMeと記す)76gを得た。
 前記と同様に、得られたPhS-マガディアイト-PPMeの組成を算出した結果、PhS1.13DTMA0.04Me0.83Si1429・nH2Oであり、底面間隔は1.69nmであった。
(4)PhS-マガディアイト-PPMeと2MTの複合剤の調製。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト30gを前記で得られたPhS-マガディアイト-PPMe30gに変更した以外は、実施例1(6)と同様にして、PhS-マガディアイト-PPMeと2MTの複合剤(以後、PhS-マガディアイト-PPMe/2MT複合剤と記す)34gを得た。その底面間隔は2.11nmであった。
 前記と同様に、得られた複合剤1g中に吸着された2MT重量を算出した結果、122.6mgであった。
(5)PhS-マガディアイト-PPMe/2MT複合剤からの2MT放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを、前記で得られたPhS-マガディアイト-PPMe/2MT複合剤40mgに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中の2MT濃度を分析した。
 その結果を表1および表2に示す。
<実施例3>3-メタクリロイルオキシプロピルシリル基で層間修飾したマガディアイト(MACPS-マガディアイト)の層間に2MTを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)MACPS-マガディアイトと2MTの複合剤の調製。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト30gを実施例1(3)のようにして得られたMACPS-マガディアイト30gに変更した以外は、実施例1(6)と同様にしてMACPS-マガディアイトと2MTの複合剤(以後、MACPS-マガディアイト/2MT複合剤と記す)31gを得た。その底面間隔は2.20nmであった。
 前記と同様に、得られた複合剤1g中に吸着された2MT重量を算出した結果、46.2mgであった。
(2)MACPS-マガディアイト/2MT複合剤からの2MT放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを、前記で得られたMACPS-マガディアイト/2MT複合剤40mgに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中の2MT濃度を分析した。
 その結果を表1および表2に示す。
<比較例1>無修飾型であるNa-マガディアイトの層間に2MTを挿入した徐放性複合剤の調製。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト30gを、実施例1(1)のようにして得られたNa-マガディアイト30gに変更した以外は、実施例1(6)と同様にしてNa-マガディアイトと2MTの複合剤(以後、Na-マガディアイト/2MT複合剤と記す)30gを得た。その底面間隔は1.56nmであった。
 前記と同様に、得られた複合剤1g中に吸着された2MT重量を算出した結果、12.9mgであった。その結果を表1に示す。
<比較例2>DTMA基で層間修飾されたマガディアイトの層間に2MTを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)DTMA-マガディアイトと2MTの複合剤の調製。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト30gを、実施例1(2)のようにして得られたDTMA-マガディアイト30gに変更した以外は、実施例1(6)と同様にしてDTMA-マガディアイトと2MTの複合剤(以後、DTMA-マガディアイト/2MT複合剤と記す)30gを得た。その底面間隔は2.89nmであった。
 前記と同様に、得られた複合剤1g中に吸着された2MT重量を算出した結果、12.0mgであった。
(2)DTMA-マガディアイト/2MT複合剤からの2MT放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを、前記で得たDTMA-マガディアイト/2MT複合剤40mgに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中の2MT濃度を分析した。その結果を表1および表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
 表1に示すように、比較例1および2で示した無修飾型および従来のアルキルアンモニウムで層間有機化されたホスト化合物は、いずれもゲスト化合物との相互作用を制御できないため、2MTをわずかしか吸着できていない。これに対し、実施例1~実施例3で示した本発明の有機無機複合基を層間に有する層間修飾層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、ゲスト化合物である2MTを効果的に吸着して保持することができる。単位ホスト化合物当たりで、実施例2は、比較例2の11.5倍のゲスト化合物を吸着することができる。
 また、ゲスト化合物との複合化後に層状無機化合物の底面間隔が拡大していることから、吸着されたゲスト化合物の多くが層間にインターカレーションされていることを示している。
 表1の実施例1~実施例3および比較例2の複合剤を用いて実施した2MT放出試験において、測定したオクタン中の2MT濃度に基づき、初期のホスト-ゲスト複合剤中に吸着されていた2MTの量に対し、ホスト-ゲスト複合剤から放出されたゲスト化合物の割合を放出率として算出し、継時的に表したものを表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 実施例1~実施例3のいずれの場合も、時間の経過とともに2MTの放出率がゆっくりと増加しており、試験溶媒であるオクタン中にゲスト化合物が徐放されていることを示している。
 一方、比較例2で示した従来技術であるアルキルアンモニウム(DTMA)で有機化された層状無機化合物をホスト化合物として用いた場合には、1時間後までに18.5%のゲスト化合物が放出されたものの、その後、ゲスト化合物は層状無機化合物中に吸着されたままで放出されておらず、徐放化できていない。
 また、実施例1は層間が有機無機複合架橋構造によって架橋された層状無機化合物をホスト化合物として用いているのに対し、実施例2および実施例3は、層間がフェニルシリル基またはメタクリロキシ基で修飾され、層間架橋されていない層状無機化合物をホスト化合物して用いた場合である。実施例2では2MTの放出速度(放出率の傾き)に着目すると、1時間後までに21.9%が放出され、その後も実施例1よりも大きい。実施例3においても、2MTの放出速度(放出率の傾き)に着目すると、1時間後までに既に38.7%が放出され、その後も実施例1よりも大きい。
 一方、実施例1は層間にメタクリロキシを導入してそれを架橋反応することにより、層間架橋された層状無機化合物をホスト化合物として用いた場合であるが、2MTの放出速度(放出率の傾き)に着目すると、1時間後まででも1.9%と非常に小さい上、その後も非常に小さく、2MTは非常にゆっくりと徐放化されている。すなわち、層間架橋によって層間距離を適切に保持することによっても、ゲスト化合物の層間での相互作用を制御することができるため、放出速度を適切に制御することができ、ゲスト化合物由来の機能を長期間に亘って発現させることができる(長寿命化できる)ことを示している。
 このように本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とすることにより、所望のゲスト化合物を従来既存の方法よりも効率的に格納することができる上、その放出速度を制御して長い期間に亘って効果的に徐放化することができる。
<実施例4>3-メタクリロイルオキシプロピルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間に2,3,5-トリメチルピラジン(以後、235TMPと記す)を挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)MACPS-マガディアイトと235TMPの複合剤の調製。
 2MT150gを235TMP(東京化成化学工業社製)150gに変更した以外は、実施例3(2)と同様にしてMACPS-マガディアイトと235TMPの複合剤(以後、MACPS-マガディアイト/235TMP複合剤と記す)49gを得た。その底面間隔は3.20nmであった。
 前記と同様に、得られた複合剤1g中に吸着された235TMP重量を算出した結果、381.5mgであった。
(2)MACPS-マガディアイト/235TMP複合剤からの235TMP放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを前記で得られたMACPS-マガディアイト/235TMP複合剤40mgに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中の235TMP濃度を分析した。
 その結果を表3および表4に示す。
<比較例3>DTMA基で層間修飾されたマガディアイトの層間に235TMPを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)DTMA-マガディアイトと235TMPの複合剤の調製。
 MACPS-マガディアイト30gを、実施例1(2)のようにして得られたDTMA-マガディアイト30gに変更した以外は、実施例4(1)と同様にしてDTMA-マガディアイトと235TMPの複合剤(以後、DTMA-マガディアイト/235TMP複合剤と記す)34gを得た。その底面間隔は3.83nmであった。
 前記と同様に、得られた複合剤1g中に吸着された235TMP重量を算出した結果、126.8mgであった。
(2)DTMA-マガディアイト/235TMP複合剤からの235TMP放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを、前記で得られたDTMA-マガディアイト/235TMP複合剤40mに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中の235TMP濃度を分析した。その結果を表3および表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
 表3に示すように、実施例4で示した本発明の有機無機複合基で層間修飾された層間修飾層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、比較例3で示した従来のアルキルアンモニウムで層間有機化されたものに比べて、ゲスト化合物である235TMPを効果的に吸着して保持することができ、実施例4では単位ホスト化合物当たりで、比較例3の4.2倍のゲスト化合物を吸着することができる。また、ゲスト化合物の複合化後に層状無機化合物の底面間隔が拡大していることから、吸着されたゲストの多くが層間にインターカレーションされていることを示している。
 表3の実施例4および比較例3の複合剤を用いて実施した235TMP放出試験において、測定したオクタン中の235TMP濃度に基づき、初期のホスト-ゲスト複合剤中に吸着されていた235TMPの量に対し、ホスト-ゲスト複合剤から放出されたゲスト化合物の割合を放出率として算出し継時的に表したものを表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 
 表4において、実施例4では時間の経過とともに235TMPの放出率が徐々に増加しており、試験溶媒であるオクタン中にゲスト化合物が徐放されていることを示している。
 一方、比較例3の従来技術では1時間後までに多くのゲスト化合物が放出された後は、ゲスト化合物は層状無機化合物中に吸着されたまま放出されておらず、徐放化できていない。
 このように本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とすることにより、所望のゲスト化合物を効率的に格納することができる上、その放出速度を調節して徐放化することができる。
<実施例5>フェニルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間に2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン(以後、OITと記す)を挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)PhS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤の調製。
 実施例2(4)のようにして得られたPhS-マガディアイト-PPMe90gをメタノール200gおよびOIT10gと混合し、25℃で24時間撹拌した。その後、混合液をシャーレに移して25℃で16時間乾燥させ、溶剤であるメタノールを除去し、PhS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤(以後、PhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤と記す、OITの有効成分濃度:10wt%)99gを得た。その底面間隔は2.77nmであった。
(2)PhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤からのOIT放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを前記で得られたPhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgに変更し、オクタン2.8gをオクタン20gに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中のOIT濃度を分析した。
 その結果を表5および表6に示す。
<実施例6>フェニルシリル基およびヘキシルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間にOITを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)部分プロトン化DTMA-マガディアイトのPh-TRIMSおよびヘキシルシリルトリメトキシシラン(以後、Hx-TRIMSと記す)処理による層間シリル化(フェニル基およびヘキシル基の導入)。
 DTMA-マガディアイト100gを実施例2(1)のようにして得られた部分プロトン化DTMA-マガディアイト100gに変更し、MAC-TRIMS39.2gをPh-TRIMS132gおよびHx-TRIMS(東京化成化学工業社製)137gに変更した以外は、実施例1(3)と同様にして層間シリル化を行うことによりシリル化マガディアイト(以後、PhS-HxS-マガディアイトと記す)108gを得た。
 前記の元素分析装置、熱重量分析装置および核磁気共鳴装置(日本電子株式会社製、JNM-ECA400)を用いて得られたPhS-HxS-マガディアイトの組成を算出した結果、PhS0.45HxS0.24DTMA0.71Me0.60Si1429・nH2Oであった。
 また、前記と同様に、得られたPhS-HxS-マガディアイトの底面間隔を求めたところ2.35nmであった。
(2)塩化水素およびメタノールを用いたPh-HxS-マガディアイトの残存DTMA基の除去およびメチル基の導入(シラノールの封止)。
 PhS-マガディアイト100gをPhS-HxS-マガディアイト100gに変更した以外は、実施例2(3)と同様にしてDTMA基が除去され、マガディアイト由来のシラノールがO-メチル化されたPhS-HxS-マガディアイト(以後、PhS-HxS-マガディアイト-PPMeと記す)76gを得た。
 前記と同様に、得られたPhS-HxS-マガディアイト-PPMeの組成を算出した結果、PhS0.45HxS0.24DTMA0.18Me1.13Si1429・nH2Oであり、底面間隔は1.95nmであった。
(3)PhS-HxS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤の調製。
 PhS-マガディアイト-PPMe90gをPhS-HxS-マガディアイト-PPMe90gに変更した以外は、実施例5(1)と同様にしてPhS-HxS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤(以後、PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤と記す、OITの有効成分濃度:10wt%)95gを得た。その底面間隔は2.66nmであった。
(4)PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤からのOIT放出試験。
 PhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgを前記で得られたPhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgに変更した以外は、実施例5(2)と同様にしてオクタン中のOIT濃度を分析した。
 その結果を表5および表6に示す。
<実施例7>フェニルシリル基および3-メルカプトプロピルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間にOITを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)部分プロトン化DTMA-マガディアイトのPh-TRIMSおよび3-メルカプトプロピルシリルトリメトキシシラン(以後、MP-TRIMSと記す)処理による層間シリル化(フェニル基およびメルカプトプロピル基の導入)。
 Hx-TRIMS137gをMP-TRIMS(信越化学工業社製)123gに変更した以外は、実施例6(1)と同様にして層間シリル化を行うことによりシリル化マガディアイト(以後、PhS-MPS-マガディアイトと記す)104gを得た。
 前記と同様に、得られたPhS-MPS-マガディアイトの組成を算出した結果、PhS0.62メルカプトプロピルシリル(MPS)0.61DTMA0.27Me0.50Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.15nmであった。
(2)塩化水素およびメタノールを用いたPhS-MPS-マガディアイトの残存DTMA基の除去およびメチル基の導入(シラノールの封止)。
 PhS-マガディアイト100gをPhS-MPS-マガディアイト100gに変更した以外は、実施例2(3)と同様にしてDTMA基が除去され、マガディアイト由来のシラノールがO-メチル化されたPhS-MPS-マガディアイト(以後、PhS-MPS-マガディアイト-PPMeと記す)93gを得た。
 前記と同様に、得られたPhS-HxS-マガディアイト-PPMeの組成を算出した結果、PhS0.62MPS0.61DTMA0.19Me0.58Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.15nmであった。
(3)PhS-MPS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤の調製。
 PhS-マガディアイト-PPMe90gをPhS-MPS-マガディアイト-PPMe90gに変更した以外は、実施例5(1)と同様にしてPhS-MPS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤(以後、PhS-MPS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤と記す、OITの有効成分濃度:10wt%)98gを得た。その底面間隔は2.48nmであった。
(4)PhS-MPS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤からのOIT放出試験。
 PhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgを前記で得られたPhS-MPS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgに変更した以外は、実施例5(2)と同様にしてオクタン中のOIT濃度を分析した。
 その結果を表5および表6に示す。
<実施例8>3-メルカプトプロピルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間にOITを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)部分プロトン化DTMA-マガディアイトのMP-TRIMS処理による層間シリル化(メルカプトプロピル基の導入)。
 DTMA-マガディアイト100gを実施例2(1)のようにして得られた部分プロトン化DTMA-マガディアイト100gに変更し、MAC-TRIMS39.2gをMP-TRIMS245gに変更した以外は、実施例1(3)と同様にして層間シリル化を行うことによりシリル化マガディアイト(以後、MPS-マガディアイトと記す)97gを得た。
 
 前記と同様に、得られたMPS-マガディアイトの組成を算出した結果、MPS0.95DTMA0.30Me0.75Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.22nmであった。
(2)塩化水素およびメタノールを用いたMPS-マガディアイトの残存DTMA基の除去およびメチル基の導入(シラノールの封止)。
 PhS-マガディアイト100gをMPS-マガディアイト100gに変更した以外は、実施例2(3)と同様にしてDTMA基が除去され、マガディアイト由来のシラノールがO-メチル化されたMPS-マガディアイト(以後、MPS-マガディアイト-PPMeと記す)93gを得た。
 前記と同様に、得られたMPS-マガディアイト-PPMeの組成を算出した結果、MPS0.95DTMA0.23Me0.82Si1429・nH2Oであり、底面間隔は2.21nmであった。
(3)MPS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤の調製。
 PhS-マガディアイト-PPMe90gをMPS-マガディアイト-PPMe90gに変更した以外は、実施例5(1)と同様にしてMPS-マガディアイト-PPMeとOITの複合剤(以後、MPS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤と記す、OITの有効成分濃度:10wt%)95gを得た。その底面間隔は2.51nmであった。
(4)MPS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤からのOIT放出試験。
 PhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgを前記で得られたMPS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgに変更した以外は、実施例5(2)と同様にしてオクタン中のOIT濃度を分析した。
 その結果を表5および表6に示す。
<比較例4>DTMA基で層間修飾されたマガディアイトの層間にOITを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)DTMA-マガディアイトとOITの複合剤の調製
 PhS-マガディアイト-PPMe90gを実施例1(2)のようにして得られたDTMA-マガディアイト90gに変更した以外は、実施例5(1)と同様にしてDTMA-マガディアイトとOITの複合剤(以後、DTMA-マガディアイト/OIT複合剤と記す、OITの有効成濃度:10wt%)99gを得た。その底面間隔は3.99nmであった。
(2)DTMA-マガディアイト/OIT複合剤からのOIT放出試験。
 PhS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤20mgを前記で得られたDTMA-マガディアイト/OIT複合剤20mgに変更した以外は、実施例5(2)と同様にしてオクタン中のOIT濃度を分析した。
 その結果を表5および表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
 
 表5に示した通り、本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とした場合、および従来のアルキルアンモニウム基で層間有機化された層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、ゲスト化合物であるOITは、いずれもその層間にインターカレーションされたことがわかる。
 表5の実施例5~実施例8および比較例4の複合剤を用いて実施したOIT放出試験において、測定したオクタン中のOIT濃度に基づき、初期のホスト-ゲスト複合剤中に吸着されていたOITの量に対し、ホスト-ゲスト複合剤から放出されたゲスト化合物の割合を放出率として算出し継時的に表したものを表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
 
 表6において、実施例5~実施例8では時間の経過とともにゲスト化合物であるOITの放出率が徐々に増加しており、試験溶媒であるオクタン中にゲスト化合物が徐放されていることを示している。
 一方、比較例4の従来技術では、1時間後までにほぼすべてのゲスト化合物が放出され、徐放化できていない。
 さらに実施例5~実施例8を比較すると、ホスト化合物の層間修飾基を変更し、適宜、複数の修飾基を組み合わせることにより、ゲスト化合物の徐放化速度を変更できることを示している。
 このように本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とすることにより、所望のゲスト化合物を効率的に格納することができる上、その放出速度を調節して徐放化することができる。
<実施例9>フェニルシリル基およびヘキシルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間に1-(1-メチルプロポキシカルボニル)-2-(2-ヒドロキシエチル)ピペリジン(以後、イカリジンと記す)を挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)PhS-HxS-マガディアイト-PPMeとイカリジンの複合剤の調製。
 OIT10gをイカリジン(コンビブロック社製)10gに変更した以外は、実施例6(3)と同様にしてPhS-HxS-マガディアイト-PPMeとイカリジンの複合剤(以後、PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/イカリジン複合剤と記す、イカリジンの有効成分濃度:10wt%)97gを得た。その底面間隔は2.28nmであった。
(2)PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/イカリジン複合剤からのイカリジン放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを前記で得られたPhS-HxS-マガディアイト-PPMe/イカリジン複合剤20mgに変更し、オクタン2.8gを、2.4%クエン酸水溶液(クエン酸2.5gを純水100gに溶解して調製したもの)20gに変更し、攪拌温度を25℃から40℃に変更した以外は、実施例1(7)と同様にして2.4%クエン酸水溶液中のイカリジン濃度を分析した。
 その結果を表7および表8に示す。
<比較例5>
DTMA基で層間修飾されたマガディアイトの層間にイカリジンを挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)DTMA-マガディアイトとイカリジンの複合剤の調製。
 OIT10gをイカリジン10gに変更した以外は、実施例3(1)と同様にしてDTMA-マガディアイトとイカリジンの複合剤(以後、DTMA-マガディアイト/イカリジン複合剤と記す、イカリジンの有効成分濃度:10wt%)96gを得た。その底面間隔は3.55nmであった。
(2)DTMA-マガディアイト/イカリジン複合剤からのイカリジン放出試験。
 DTMA-マガディアイト/OIT複合剤20mgを前記で得られたDTMA-マガディアイト/イカリジン複合剤20mgに変更した以外は、実施例7(2)と同様にして、2.4%クエン酸水溶液中のイカリジン濃度を分析した。
 その結果を表7および表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 
 表7に示した通り、本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とした場合、および従来のアルキルアンモニウム基で層間有機化された層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、ゲスト化合物であるイカリジンは、いずれもその層間にインターカレーションされたことがわかる。
 表7の実施例9および比較例4の複合剤を用いて実施したイカリジン放出試験において、測定した2.4%クエン酸水溶液中のイカリジン濃度に基づき、初期のホスト-ゲスト複合剤中に吸着されていたイカリジンの量に対し、ホスト-ゲスト複合剤から放出されたゲスト化合物の割合を放出率として算出し継時的に表したものを表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 
 表8の実施例9が示すとおり、本発明の有機無機複合基により共有結合を介して層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とした複合剤は、酸性溶液中においてもゲスト化合物であるイカリジンを効果的に保持しつつ、徐放している。一方、比較例5の従来のアルキルアンモニウムで層間有機化された層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、ゲスト化合物であるイカリジンは、実施例7に比べて1時間後にはかなり多くのクエン酸水溶液中に放出され、その後は徐放化されておらず、むしろクエン酸水溶液中の濃度が減少している。これは、比較例5は層間がイオン結合を介してアルキルアンモニウムで修飾されているため、複合剤の周辺のpH環境の影響を受けやすく、アルキルアンモニウムの層間からの脱離やイカリジンの再吸着が生じているためと推論され、徐放材料として不適であることを示している。
<実施例10>フェニルシリル基で層間修飾されたマガディアイトの層間にペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](以後、Irganox 1010と記す)を挿入した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)PhS-マガディアイト-PPMeとIrganox 1010の複合剤の調製。
 OIT10gをIrganox 1010(BASFジャパン社製)10gに変更した以外は、実施例5(1)と同様にして、PhS-マガディアイト-PPMeとIrganox 1010の複合剤(以後、PhS-マガディアイト-PPMe/Irganox 1010複合剤と記す、Irganox 1010複合剤の有効成分濃度:10wt%)97gを得た。その底面間隔は1.93nmであった。
(2)PhS-マガディアイト-PPMe/Irganox 1010複合剤からのIrganox 1010放出試験。
 P-MACPS-PhS-マガディアイト/2MT複合剤40mgを前記で得られたPhS-マガディアイト-PPMe/Irganox 1010複合剤20mgに変更し、オクタン2.8gをオクタン20gに変更した以外は、実施例1(7)と同様にしてオクタン中のIrganox 1010濃度を分析した。その結果を表9および表10に示す。
<比較例6>
DTMA基で層間修飾されたマガディアイトの層間にIrganox 1010を複合化した徐放性複合剤の合成とその徐放性評価。
(1)DTMA-マガディアイトとIrganox 1010の複合剤の調製。
 OIT10gをIrganox 1010 10gに変更した以外は、実施例3(1)と同様にしてDTMA-マガディアイトとIrganox 1010の複合剤(以後、DTMA-マガディアイト/Irganox 1010複合剤と記す、Irganox 1010複合剤の有効成分濃度:10wt%)95gを得た。その底面間隔は2.86nmであった。
(2)DTMA-マガディアイト/Irganox 1010複合剤からのIrganox 1010放出試験。
 PhS-マガディアイト-PPMe/Irganox 1010複合剤20mgを前記で得られたDTMA-マガディアイト/Irganox 1010複合剤20mgに変更した以外は、実施例10(2)と同様にしてオクタン中のIrganox 1010濃度を分析した。その結果を表9および表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 表9に示した通り、実施例10の本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、ゲスト化合物であるIrganox 1010の吸着前後で底面間隔が拡大しており、その層間にIrganox 1010がインターカレーションされたことがわかる。
 一方、比較例6の従来のアルキルアンモニウムで層間有機化された層状無機化合物をホスト化合物とした場合には、ゲスト化合物であるIrganox 1010の吸着前後で底面間隔は変化しておらず、その層間にIrganox 1010がインターカレーションされたとは判断できず、インターカレーションされていない可能性がある。
 表9の実施例10および比較例6の複合剤を用いて実施したIrganox 1010放出試験において、測定したオクタン中のIrganox 1010濃度に基づき、初期のホスト-ゲスト複合剤中に吸着されていたIrganox 1010の量に対し、ホスト-ゲスト複合剤から放出されたゲスト化合物の割合を放出率として算出し継時的に表したものを表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
 表10において、実施例10では時間の経過とともにIrganox 1010の放出率が徐々に増加しており、試験溶媒であるオクタン中にゲスト化合物が徐放されていることを示している。
 一方、比較例6の従来技術では1時間後までにほぼすべてのゲスト化合物が放出され、徐放化できていない。
 このように本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とすることにより、Irganox 1010のように非常に大きな分子であっっても、その層間に効率的に格納することができる上、その放出速度を調節して徐放化することができる。
<実施例11>PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤(徐放性防黴剤)を練り込んだ樹脂の防黴試験。
(1)樹脂試験片の作製。
 ポリエチレン樹脂(宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンJ3519、以後、PP樹脂と記す)40gを加熱ミルで、140℃で攪拌しながら溶解させた。ここに実施例6で合成したPhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤0.4gを添加して15分間攪拌した後、得られた混合液を金型に入れ、160℃で5分間プレスしてから放冷し、2mmの厚さのプレートに成形した。ここから2.5cm×2.5cm×2mmの大きさの試験片を切り出した。
(2)樹脂試験片の加熱劣化処理。
 前記(1)で作製した試験片を、80℃の通風乾燥機内に96時間静置後、25℃で17日間静置した。
(3)樹脂試験片の温水浸漬劣化処理。
 前記(1)で作製した試験片に金属の重りを付け、純水1L入りの1Lポリ瓶に入れて、試験片を完全に水中に沈め、ポリ瓶の蓋を閉めて、60℃で120時間加熱した。途中、温水浸漬開始24時間後および96時間後にそれぞれ水を純水に入れ替えた。
(4)防黴試験(ハロー試験)。
 防黴性の評価に用いたカビは、黒カビ(Cladosporium cladospolioides)、青カビ(Penicillium funiculosum)および黒麹カビ(Aspergills niger)で、表11に示す組成の無機塩溶液に胞子を添加し、それぞれの胞子数が105個/mL前後となるように調整して胞子混合懸濁液とした。直径9cmのポテトデキストロース寒天培地上に上記胞子混合懸濁液150μLを一様に接種し、その上の中央付近に上記(1)~(3)で作製した試験片をそれぞれ置いて密着させた。これを25℃、湿度90%以上で3日間培養し、発育阻止帯の形成の有無を確認することにより、防黴性の評価を行った。評価結果を表12に示す。表中の記号は、〇:発育阻止帯の形成あり(防黴効果あり)、×:発育阻止帯の形成なし(防黴効果なし)を意味する。
<比較例7>OIT(ゲスト化合物である防黴性有機化合物)を練り込んだ樹脂の防黴試験。
 PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤0.4gをOIT0.04gに変更した以外は、実施例11と同様にして試験片を作製し、加速劣化処理および温水浸漬劣化処理を行って、防黴試験を実施した。その結果を表12に示す。
<比較例8>PhS-HxS-マガディアイト-PPMe(ホスト化合物である層間修飾層状無機化合物)を練り込んだ樹脂の防黴試験。
 PhS-HxS-マガディアイト-PPMe/OIT複合剤0.4gをPhS-HxS-マガディアイト-PPMe0.36gに変更した以外は、実施例11と同様にして試験片を作製し、加速劣化処理および温水浸漬劣化処理を行って、防黴試験を実施した。その結果を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
 表12に示すように、比較例7のOITを単独でPP樹脂に練り込んだ試験片は、初期には黴の阻止帯が観察され、防黴効果を示すが、加熱および温水浸漬による劣化試験後には、いずれも阻止帯が全く観察されず、防黴効果を示さなかった。一方、実施例11の本発明の徐放性防黴剤をPP樹脂に練り込んだ試験片は、初期だけでなく、加熱および温水浸漬による劣化処理後のいずれも阻止帯が観察され、防黴効果が確認された。これは、本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物として用いると、防黴性有機化合物に徐放性を付与した上に、耐熱性および耐温水性を付与できることを示しており、実用的な徐放性防黴剤とできることを示している。
 以上のように、本発明の有機無機複合基で層間修飾された層状無機化合物をホスト化合物とすることにより、様々な構造や分子量を有するゲスト化合物に対応して適切に層間環境を設計することができるため、非常に適用範囲が広く所望のゲスト化合物を層間にインターカレーションし、かつ目的に応じて徐放化速度を調節することができる徐放性複合剤とすることができる。さらに、共有結合を介して有機無機複合基によって層間修飾した層状無機化合をホスト化合物とするため、ゲスト化合物に対して耐熱性、耐水性、耐酸性等の耐環境性を付与することもできる。本発明によってゲスト化合物に由来する機能を、使用条件に応じて効果的に発現させることができる。

Claims (6)

  1.  層状無機化合物の層間に、下記式(1)または下記式(2)で表される有機無機複合基を有する層間修飾層状無機化合物と、前記層間修飾層状無機化合物の層間に挿入された化合物と、を含む徐放性複合剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)において、M1およびM2は、それぞれ独立してSi、Al、TiまたはZrを示し、RaおよびRbは、それぞれ独立して炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキレン基、炭素数3~20の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基または炭素数7~20のアラルキレン基を示し、Rcは、炭素数1~40から成る有機基を示し、かつ、ヘテロ原子、直鎖構造、分岐構造、環状構造、不飽和結合および芳香族構造を含んでも良く、Rは、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。Zは、水素原子、炭素数1~8の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、M1およびM2がSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは2で、かつnは0~2の整数であり、M1およびM2がAlの場合には、それに対応するxは1で、かつnは0または1であり、nが2の場合には、Rは同一でも異なっても良く、p、qおよびrは、0または1の整数で、これらのうち少なくとも1つは1である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)において、Rは、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和アルキル基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を示し、それぞれビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、エーテル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、水酸基、アミノ基、炭素数1~20の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のモノもしくはジアルキルアミノ基、炭素数6~20のモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数7~20のモノもしくはジアラルキルアミノ基、第1級、第2級、第3級もしくは第4級アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基またはハロゲン原子で置換されていても良い。Mは、Si、Al、TiまたはZrを示し、Zは水素原子、炭素数1~8の飽和もしくは不飽和アルキルオキシ基、炭素数3~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和シクロアルキルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、ジメチルシリルオキシ基、炭素数1~8の分岐鎖があっても良い飽和もしくは不飽和ヘテロシクロアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のアルキルアミノ基、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和のジアルキルアミノ基または層状無機化合物由来の酸素原子を示し、MがSi、TiまたはZrのいずれかの場合には、それに対応するxは3で、かつnは1~3の整数であり、MがAlの場合には、それに対応するxは2で、かつnは1または2であり、nが2または3の場合には、Rは同一でも異なっても良い。)
  2.  前記有機無機複合基において、前記式(1)におけるM1およびM2のいずれもがSiであるか、または前記式(2)におけるMがSiである請求項1に記載の徐放性複合剤。
  3.  前記式(1)で表される有機無機複合基中に、カルボン酸エステル構造、ウレタン構造、尿素構造、アミン構造、エーテル構造、チオエーテル構造、ジスルフィド構造および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む請求項1または請求項2に記載の徐放性複合剤。
  4.  前記層間修飾層状無機化合物の層間に挿入された化合物が、飽和または不飽和の脂肪族基、芳香族基、複素環構造基、水素結合生成基、配位結合生成基およびイオン結合生成基からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む化合物である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の徐放性複合剤。
  5.  前記層状無機化合物が層状ケイ酸塩、層状粘土鉱物および層状金属酸化物からなる群から選ばれる1つを含む請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の徐放性複合剤。
  6.  前記層間修飾層状無機化合物と、該層間修飾層状無機化合物の層間に挿入される化合物と、を混合することを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の徐放性複合剤の製造方法。
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