JPS6246491B2 - - Google Patents
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- JPS6246491B2 JPS6246491B2 JP59065581A JP6558184A JPS6246491B2 JP S6246491 B2 JPS6246491 B2 JP S6246491B2 JP 59065581 A JP59065581 A JP 59065581A JP 6558184 A JP6558184 A JP 6558184A JP S6246491 B2 JPS6246491 B2 JP S6246491B2
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- Japan
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- water
- angstroms
- smectite
- soluble polymer
- silica sol
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、20オングストローム以上の細孔径を
有する多孔質粘土材料の製造法、さらに詳しくい
えばスメクタイト型鉱物の層間に、中性水溶性高
分子化合物及びシリカを含有させ、層間隔を20オ
ングストローム以上に維持させた多孔質粘土材料
の製造法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a porous clay material having a pore diameter of 20 angstroms or more, and more specifically, a method for producing a porous clay material having a pore diameter of 20 angstroms or more, and more specifically, a method for producing a porous clay material having a pore size of 20 angstroms or more, and more specifically, a method for producing a porous clay material having a pore size of 20 angstroms or more. , relates to a method for producing a porous clay material in which the interlayer spacing is maintained at 20 angstroms or more.
スメクタイト型鉱物にはモンモリロナイト、ベ
ントナイト、緑泥石、バイデライト、ヘクトライ
ト及び合成マイカがある。例えばモンモリロナイ
トの結晶構造は、ケイ酸四面体層―アルミナ八面
体層―ケイ酸四面体層が積重なつて結合し、一枚
の結晶層を形成している。また、八面体層の中心
金属であるアルミニウムがそれより陽電荷の小さ
いマグネシウムによつて一部置換されており、そ
のために層が負電荷を帯びている。この負電荷に
応じたアルカリ金属イオン(主としてNa+)が層
と層との間に介在し、結晶層の電荷を中和してい
る。従つてモンモリロナイトは大きなカチオン交
換能を有している。また、主としてこの交換性カ
チオンの水和性質によつて層間に著量の水を吸収
するので著しく大きな膨潤性を現わす。他のスメ
クタイト型鉱物もモンモリロナイトと同様の性質
を有している。そして、以上のスメクタイト型鉱
物はその層間構造を利用して断熱材或いは吸着剤
等に使用する試みがなされている。 Smectite-type minerals include montmorillonite, bentonite, chlorite, beidellite, hectorite, and synthetic mica. For example, in the crystal structure of montmorillonite, a silicate tetrahedral layer, an alumina octahedral layer, and a silicate tetrahedral layer are stacked and bonded to form a single crystal layer. In addition, aluminum, the central metal of the octahedral layer, is partially replaced by magnesium, which has a lower positive charge, which gives the layer a negative charge. Alkali metal ions (mainly Na + ) corresponding to this negative charge are interposed between the layers to neutralize the charge on the crystal layer. Therefore, montmorillonite has a large cation exchange capacity. Also, due to the hydration properties of the exchangeable cations, a significant amount of water is absorbed between the layers, resulting in extremely high swelling properties. Other smectite-type minerals also have properties similar to montmorillonite. Attempts have been made to use the above-mentioned smectite minerals as heat insulating materials, adsorbents, etc. by utilizing their interlayer structure.
従来の多孔質粘土材料、例えば特開昭54−5884
号及び特開昭54−16386号ではスメクタイト型鉱
物の層間に陽イオン性ヒドロキシ金属錯体、アル
ミニウムクロロヒドロキシド錯体、ケイ酸塩、リ
ン酸塩、ジルコニア等を含有した材料であり、層
間間隔は約10オングストローム以下である。 Conventional porous clay materials, such as JP-A-54-5884
No. 54-16386 and JP-A No. 16386/1986, the material contains a cationic hydroxy metal complex, aluminum chlorohydroxide complex, silicate, phosphate, zirconia, etc. between the layers of a smectite mineral, and the interlayer spacing is approximately 10 angstroms or less.
しかるに、以上のような層間距離の短いスメク
タイト型鉱物を断熱材材料として使用する場合な
どにおいては十分な効果を得られないことがあ
る。例えば、これを使用して断熱材を作製した場
合、約10%の相対湿度でもつて層間が水で詰まつ
てしまう。従つて十分な断熱効果を挙げることが
できない。 However, when a smectite mineral with a short interlayer distance as described above is used as a heat insulating material, sufficient effects may not be obtained. For example, when this material is used to make insulation materials, the layers become clogged with water even at a relative humidity of about 10%. Therefore, a sufficient heat insulation effect cannot be achieved.
本発明者らは、先にスメクタイト型鉱物に、中
性水溶性高分子化合物、シリカゾル、陽イオン供
給物質及び水を加え、十分に混合したのち、乾燥
することにより、20オングストローム以上の細孔
径を有する微細多孔質粘土を得る方法を開発した
が(特開昭60−200822号公報)、さらに研究を重
ねた結果、陽イオン供給物質を使用しなくても20
オングストローム以上の細孔径を有する微細多孔
質粘土材料が得られることを見出し、この発明を
なすに至つた。 The present inventors first added a neutral water-soluble polymer compound, silica sol, a cation supplying substance, and water to a smectite mineral, mixed them thoroughly, and then dried them to create a pore size of 20 angstroms or more. However, as a result of further research, we have developed a method to obtain microporous clay with
It was discovered that a microporous clay material having a pore diameter of angstroms or more can be obtained, and the present invention was completed.
すなわち、この発明は、スメクタイト鉱物に、
中性水溶性高分子化合物、シリカゾル及び水を加
え十分混合したのち、乾燥することを特徴とする
微細多孔質粘土材料の製造法を提供するものであ
る。この発明の微細多孔質粘土材料の構造の断面
図を第1図に示す。aはスメクタイト型鉱物の結
晶層であり、その厚さd1は約10オングストローム
である。螺線及びbは層間に挿入された中性水溶
性高分子化合物及びシリカであり、層間を支える
柱になつている。そしてd2の層間間隔を出現す
る。この発明の微細多孔質粘土材料はd2が20オン
グストローム以上である。 That is, this invention provides smectite minerals with
The present invention provides a method for producing a microporous clay material, which is characterized in that a neutral water-soluble polymer compound, silica sol, and water are added, thoroughly mixed, and then dried. A cross-sectional view of the structure of the microporous clay material of this invention is shown in FIG. a is a crystalline layer of smectite-type mineral, and its thickness d1 is about 10 angstroms. Spirals and b are a neutral water-soluble polymer compound and silica inserted between the layers, and serve as pillars that support the interlayers. And an interlayer spacing of d 2 appears. The microporous clay material of this invention has a d 2 of 20 angstroms or more.
この発明におけるスメクタイト型鉱物は、例え
ばモンモリロナイト、ベントナイト、緑泥石、バ
イデライト、ヘクトライト、合成マイカ及び置換
せしめたこれ等の類似体の1種又は2種以上の混
合物より選択することができる。 The smectite type mineral in this invention can be selected from, for example, montmorillonite, bentonite, chlorite, beidellite, hectorite, synthetic mica and substituted analogs thereof, or a mixture of two or more thereof.
また、中性水溶性高分子化合物は、水に溶けた
状態で電荷が中性を示すものであればよく、例え
ばポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド
などが使用される。 Further, the neutral water-soluble polymer compound may be one having a neutral charge when dissolved in water, and for example, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, etc. are used.
本発明の微細多孔質粘土材料の層間間隔を窒素
吸脱着法で調べた結果、第2図で示した通り主と
して20オングストローム以上、60オングストロー
ム以下の層間間隔を有している。また、層間間隔
が20オングストローム以上の表面積は約210m2/
g、全表面積は約320m2/gであり、窒素容量は
約0.21ml/g、比容は約0.61cm3/g、空孔率は約
0.35である。 As a result of examining the interlayer spacing of the microporous clay material of the present invention by a nitrogen adsorption/desorption method, as shown in FIG. 2, the interlayer spacing is mainly 20 angstroms or more and 60 angstroms or less. In addition, the surface area with an interlayer spacing of 20 angstroms or more is approximately 210 m 2 /
g, total surface area is approximately 320 m 2 /g, nitrogen capacity is approximately 0.21 ml/g, specific volume is approximately 0.61 cm 3 /g, porosity is approximately
It is 0.35.
第3図はスメクタイト型鉱物を水と混合した場
合の状態を示し、aは結晶層、d1は結晶層の厚さ
(約10オングストローム)であり、この場合層間
に水を含んだ状態における層間距離d3はスメクタ
イト型鉱物と水との混合比によつて変化し、水が
多量に存在すれば最大500オングストローム程度
の値をとり得る。しかしスメクタイト型鉱物を
Ca2+、Al3+などの陽イオンを含んだ水と混合し
た場合は、層間の陽電荷が高まつてd3は小さくな
る。そして陽イオン量が多くなればd3は遂には約
10オングストロームになる。 Figure 3 shows the state when a smectite mineral is mixed with water, where a is the crystal layer and d 1 is the thickness of the crystal layer (approximately 10 angstroms). The distance d 3 changes depending on the mixing ratio of smectite minerals and water, and can take a maximum value of about 500 angstroms if a large amount of water is present. However, smectite minerals
When mixed with water containing cations such as Ca 2+ and Al 3+ , the positive charge between the layers increases and d 3 decreases. And if the amount of cations increases, d 3 will finally be about
It becomes 10 angstroms.
この発明の製造に際しては、先ずスメクタイト
型鉱物、水、中性水溶性高分子化合物及びシリカ
ゾルを混合する。水の量はスメクタイト型鉱物1
gあたり0.4ml以上とする。また、中性水溶性高
分子化合物の水溶液濃度は液を傾けてわずかに流
れる程度の粘度以下で流動性を示す範囲とする。
シリカゾルはスメクタイト型鉱物1gあたり0.05
g〜1gの範囲であり、0.05g以下では層間隙を
拡げるのに十分な大きさの柱にならない、1g以
上では空孔率が減少する等の理由から使用するこ
とは不利である。混合の順序は中性水溶性高分子
化合物とシリカゾルの混合水溶液をスメクタイト
型鉱物と混合する、或いはスメクタイト型鉱物と
中性水溶性高分子化合物水溶液の混合物にシリカ
ゾルを混合する方法のいずれでもよい。混合後の
状態を第4図に示す。ここでCはシリカゾルであ
る。この発明で用いるシリカゾルは、負に帯電し
た無定形シリカ粒子が水中に分散してコロイド状
になつており、粒子の形状は球形である。粒子の
表面は―SiOH基及び―OH-イオンが存在し、安
定剤として添加してあるアルカリイオンにより電
気二重層が形成され、粒子間の反発により安定化
されている。乾燥により粒子間距離が短くなれば
増粘、ゲル化、凝集等が起こる。ゲル化物を乾燥
すると含水ゲルから乾燥ゲルに変化するが、この
場合ゆるやかに乾燥したほど、また粒子が小さい
ほど、且つ粒子の充填度を高める粒子分布を与え
るほど(大粒子、中粒子、小粒子の組合せ)強固
な乾燥ゲル固型物が得られる。 In the production of this invention, first, a smectite mineral, water, a neutral water-soluble polymer compound, and silica sol are mixed. The amount of water is smectite mineral 1
0.4ml or more per gram. Further, the concentration of the aqueous solution of the neutral water-soluble polymer compound is set within a range where the solution exhibits fluidity at a viscosity below the level where the solution slightly flows when tilted.
Silica sol is 0.05 per gram of smectite mineral.
If the amount is less than 0.05 g, the column will not be large enough to widen the interlayer gap, and if it is more than 1 g, the porosity will decrease, so it is disadvantageous to use it. The order of mixing may be either mixing a mixed aqueous solution of a neutral water-soluble polymer compound and silica sol with a smectite mineral, or mixing a silica sol with a mixture of a smectite mineral and a neutral water-soluble polymer compound aqueous solution. The state after mixing is shown in FIG. Here, C is silica sol. The silica sol used in this invention has negatively charged amorphous silica particles dispersed in water to form a colloid, and the particles have a spherical shape. -SiOH groups and -OH - ions exist on the surface of the particles, and an electric double layer is formed by the alkali ions added as a stabilizer, which is stabilized by repulsion between the particles. When the distance between particles becomes shorter due to drying, thickening, gelation, aggregation, etc. occur. When a gel is dried, it changes from a water-containing gel to a dry gel. combination) A strong dry gel solid is obtained.
第4図の螺線は中性水溶性高分子化合物を表わ
している。この状態では中性水溶性高分子化合物
の構造粘性の出現により層間を押し拡げている。
これを更に詳しく説明すれば、一般に高分子水溶
液は高分子の分子量が大きくなり、また濃度が高
くなれば粘度が上昇して流れにくくなる。これは
高分子の糸まりどうしがもつれ合う、いわゆる
“からみ合い”現象から生ずる網目構造の形成に
よる構造粘性の出現による。そしてゴム弾性を示
すようになる。 The spiral line in FIG. 4 represents a neutral water-soluble polymer compound. In this state, the appearance of structural viscosity of the neutral water-soluble polymer compound causes the interlayer to expand.
To explain this in more detail, in general, in an aqueous polymer solution, as the molecular weight of the polymer increases and the concentration increases, the viscosity increases and becomes difficult to flow. This is due to the appearance of structural viscosity due to the formation of a network structure resulting from the so-called "entanglement" phenomenon in which polymer threads become entangled. Then, it begins to exhibit rubber elasticity.
この発明はこれらの中性水溶性高分子化合物の
特徴をスメクタイト型鉱物の層間に応用し、層間
距離がシリカゾルの挿入により小さくならないよ
うにした点に特徴を有している。 The present invention is characterized in that the characteristics of these neutral water-soluble polymer compounds are applied to the interlayers of smectite minerals so that the interlayer distance does not become smaller due to the insertion of silica sol.
次に第4図の状態にて室温或いは200℃までの
温度で乾燥することにより層間の水が排除され、
中性水溶性高分子化合物の拡がりは小さくなり、
層間にシリカの柱が出来上る(第1図)。 Next, water between the layers is removed by drying at room temperature or up to 200°C under the conditions shown in Figure 4.
The spread of neutral water-soluble polymer compounds becomes smaller,
Pillars of silica are formed between the layers (Figure 1).
したがつてこの発明の他の特徴は、これらの中
性水溶性高分子化合物及びシリカゾルをスメクタ
イト型鉱物の層間に固定し、ついで乾燥すること
により層間距離の長いスメクタイト型鉱物の微細
多孔質粘土材料が得られる点にある。 Therefore, another feature of the present invention is to fix these neutral water-soluble polymer compounds and silica sol between the layers of smectite minerals, and then dry them to create a microporous clay material of smectite minerals with long interlayer distances. It is at the point where it can be obtained.
これらの微細多孔質粘土材料は配向させること
により高性能断熱材に有用である。 These microporous clay materials, when oriented, are useful in high performance insulation materials.
以下、この発明の実施例を示す。 Examples of this invention will be shown below.
実施例 1
重合度39000〜50000のポリエチレンオキシド
0.036gを水9mlに溶解する。溶解した0.4重量パ
ーセントポリエチレンオキシド水溶液9ml中に31
重量パーセントシリカゾル水溶液(触媒化成工業
製、SI―350)0.9mlを添加し、撹拌、混合する。
混合水溶液中へナトリウムモンモリロナイト1.00
gを添加し、さらに撹拌、混合したのち50℃の乾
燥器中で2日間放置して乾燥した。生成物の細孔
径、表面積、窒素容量、比容、空孔率を窒素吸脱
着法で調べた結果、細孔分布がピークを示す細孔
径は31オングストローム、表面積は20オングスト
ローム以上の細孔径において170m2/g、また全
表面積は247m2/g、窒素容量は0.17ml/g、比
容は0.57cm3/g、空孔率は0.29であつた。Example 1 Polyethylene oxide with a degree of polymerization of 39,000 to 50,000
Dissolve 0.036g in 9ml of water. 31 in 9 ml of dissolved 0.4 weight percent polyethylene oxide aqueous solution.
Add 0.9 ml of a weight percent silica sol aqueous solution (SI-350, manufactured by Catalysts Kasei Kogyo), and stir and mix.
Sodium montmorillonite 1.00 into mixed aqueous solution
After further stirring and mixing, the mixture was left to dry in a dryer at 50°C for 2 days. As a result of investigating the pore size, surface area, nitrogen capacity, specific volume, and porosity of the product using the nitrogen adsorption/desorption method, the pore size at which the pore distribution peaks is 31 angstroms, and the surface area is 170 m for pore diameters of 20 angstroms or more. The total surface area was 247 m 2 /g, the nitrogen capacity was 0.17 ml/g, the specific volume was 0.57 cm 3 /g, and the porosity was 0.29.
実施例 2
重合度39000〜50000のポリエチレンオキシド
0.073gを水18mlに溶解する。溶解した0.4重量パ
ーセントポリエチレンオキシド水溶液18ml中に31
重量パーセントシリカゾル水溶液(触媒化成工業
製、SI―350)1.8mlを添加し、撹拌、混合する。
混合水溶液中へナトリウムモンモリロナイト1.00
gを添加し、さらに撹拌、混合したのち50℃の乾
燥器中で2日間放置して乾燥した。生成物の細孔
径、表面積、窒素容量、比容、空孔率を窒素吸脱
着法で調べた結果、細孔分布がピークを示す細孔
径は31オングストローム、表面積は20オングスト
ローム以上の細孔径において211m2/g、また全
表面積は321m2/g、窒素容量は0.21ml/g、比
容は0.61cm3/g、空孔率は0.35であつた。Example 2 Polyethylene oxide with a degree of polymerization of 39,000 to 50,000
Dissolve 0.073g in 18ml of water. 31 in 18 ml of dissolved 0.4 weight percent polyethylene oxide aqueous solution
Add 1.8 ml of a weight percent silica sol aqueous solution (SI-350, manufactured by Catalysts Kasei Kogyo), and stir and mix.
Sodium montmorillonite 1.00 into mixed aqueous solution
After further stirring and mixing, the mixture was left to dry in a dryer at 50°C for 2 days. As a result of investigating the pore size, surface area, nitrogen capacity, specific volume, and porosity of the product using the nitrogen adsorption/desorption method, the pore size at which the pore distribution peaks is 31 angstroms, and the surface area is 211 m for pore diameters of 20 angstroms or more. The total surface area was 321 m 2 / g, the nitrogen capacity was 0.21 ml/g, the specific volume was 0.61 cm 3 /g, and the porosity was 0.35.
第1図は本発明の微細多孔質粘土材料の構造の
断面図を示す。第2図は本発明の微細多孔質粘土
材料の窒素吸脱着法による細孔分布曲線である。
第3図はスメクタイト型鉱物の層間に水を含んで
膨潤している状態を示したものである。第4図は
スメクタイト型鉱物の層間に中性水溶性高分子化
合物及びシリカゾルを挿入して行う製造法の乾燥
前の状態を示したものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the structure of the microporous clay material of the present invention. FIG. 2 is a pore distribution curve obtained by the nitrogen adsorption/desorption method of the microporous clay material of the present invention.
Figure 3 shows a smectite-type mineral in a swollen state containing water between its layers. FIG. 4 shows the state before drying in a production method in which a neutral water-soluble polymer compound and silica sol are inserted between layers of smectite minerals.
Claims (1)
合物、シリカゾル及び水を加え、十分に混合した
のち、乾燥することを特徴とする微細多孔質粘土
材料の製造法。1. A method for producing a microporous clay material, which comprises adding a neutral water-soluble polymer compound, silica sol, and water to a smectite mineral, mixing thoroughly, and then drying.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6558184A JPS60210566A (en) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | Smectite type mineral fine porous clay material comprising smectite type mineral, neutral high molecule and silica and manufacture thereof |
| US06/691,765 US4629713A (en) | 1984-01-20 | 1985-01-16 | Finely porous clay formed preponderantly of spectite type mineral and method for manufacture of said clay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6558184A JPS60210566A (en) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | Smectite type mineral fine porous clay material comprising smectite type mineral, neutral high molecule and silica and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210566A JPS60210566A (en) | 1985-10-23 |
| JPS6246491B2 true JPS6246491B2 (en) | 1987-10-02 |
Family
ID=13291113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6558184A Granted JPS60210566A (en) | 1984-01-20 | 1984-04-02 | Smectite type mineral fine porous clay material comprising smectite type mineral, neutral high molecule and silica and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210566A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006348188A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Akebono Brake Ind Co Ltd | Porous functional filler and method for producing the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200822A (en) * | 1984-03-27 | 1985-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Microporous clayey material consisting of smectite type mineral, neutral polymer and silica and its production |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6558184A patent/JPS60210566A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60210566A (en) | 1985-10-23 |
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