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JPH0455149B2 - - Google Patents
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JPH0455149B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0455149B2
JPH0455149B2 JP62153882A JP15388287A JPH0455149B2 JP H0455149 B2 JPH0455149 B2 JP H0455149B2 JP 62153882 A JP62153882 A JP 62153882A JP 15388287 A JP15388287 A JP 15388287A JP H0455149 B2 JPH0455149 B2 JP H0455149B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inorganic
compound
pillar
inorganic layered
porous material
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62153882A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63319277A (en
Inventor
Hiroshi Yokogawa
Shozo Hirao
Masaru Yokoyama
Takashi Kishimoto
Koichi Takahama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP15388287A priority Critical patent/JPS63319277A/en
Publication of JPS63319277A publication Critical patent/JPS63319277A/en
Publication of JPH0455149B2 publication Critical patent/JPH0455149B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/20Mica; Vermiculite
    • C04B14/206Mica or vermiculite modified by cation-exchange; chemically exfoliated vermiculate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔技術分野〕 この発明は、断熱性に優れた無機層状多孔体の
製法に関する。 〔背景技術〕 空隙を有する層状化合物として、膨潤性無機層
状化合物の層間に水酸化物等の異種物質を挿入反
応させたインターカレーシヨン物質がある(たと
えば、特開昭54−5884号公報および特開昭54−
16386号公報参照)。ところが、このものは、層間
距離が10Å以下と小さいため、吸着水の影響を受
けやすく、また、断熱性の点でもあまり優れてい
るとは言えないものである。 これに対し、微細多孔質粘土材料として、スメ
クタイト型鉱物に水溶性高分子化合物を混合した
ものを使用し、それに、陽イオン性酸化物あるい
は重合体状シリカをインターカレーシヨンするこ
とが、特開昭60−131878号公報、特開昭60−
137812号公報、特開昭60−137813号公報、特開昭
60−155526号公報ならびに特開昭60−166217号公
報等に示されている。 これらの方法によれば、層間距離を前述のイン
ターカレーシヨン物質の場合の10Å以下から、30
Å程度にまで拡げることができる。ところが、こ
うした多孔体は、固体部の接触が大きく、固定を
通しての熱伝導が大きいため、優れた断熱性を達
成するまでには至つていない。 〔発明の目的〕 この発明は、このような事情に鑑みてなされた
ものであつて、比較的きな微細空隙を有し、か
つ、固体部の接触も少なくて断熱性に優れた無機
層状多孔体を製造する方法を提供することを目的
としている。 〔発明の開示〕 以上の目的を達成するため、この発明は、膨潤
性無機層状化合物を溶媒に分散し膨潤させてその
層間に無機ピラーおよび有機ピラーのうち少なく
とも無機ピラーを挿入したあと、この分散液を凍
結乾燥して前記膨潤性無機層状化合物を分散状態
で固定し、微細な空隙を有する多孔体を得ること
を特徴とする無機層状多孔体の製を要旨としてい
る。 以下に、この発明を、その一実施例をあらわす
図面を参照しつつ詳しく説明する。 構造を模式化してあらわした第1図にみるよう
に、この発明の無機層状多孔体の製法によつて得
られる無機層状多孔体Aは、無機層状化合物の層
1間に無機化合物2が挿入固定されており、各層
間の空隙が30〜600Åに保持されている。また、
無機層状化合物の層の塊B,B間は、比較的大き
な空隙4を有する構造となつている。 膨潤性無機層状化合物としては、Na−モンモ
リロナイト、Ca−モンモリロナイト、酸性白土、
3−八面体合成スメクタイト、Na−ヘクトライ
ト、Li−ヘクトライト、Na−テニオライト、Li
−テニオライト、および、合成雲母(Naフツ素
四ケイ素雲母)等が挙げられるが、膨潤性無機層
状化合物でありさえすれば、これらに限られるも
のではない。Ca−モンモリロナイトおよび酸性
白土等のような膨潤性無機層状化合物を主材とし
て用いる場合には、強い剪断力を加えないと膨潤
しにくいので、膨潤時には混練する必要がある。 膨潤性無機層状化合物の層間に挿入される無機
ピラーとしては、金属アルコラート(以下、「金
属アルコラート)と記す)を加水分解してなる
重合物およびコロイド状無機化合物のうち少なく
とも一方が用いられる。 金属アルコラートとしては、Si(OR)4,Al
(OR)3、および、Ge(OR)4などが挙げられ、こ
れらが単独で、あるいは、2種以上混合して用い
られる。このような金属アルコラートは、前記
加水分解によつて金属−酸素結合を主鎖とする重
合体となり、それが、前記無機ピラーとなるので
ある。 このように金属アルコラートとしては、たと
えば、下記化合物があるが、これら以外のものを
使用することもできる。 Si(OC2H54,Si(OCH34, Ge(OC3H74,Ge(OC2H54。 コロイド状無機化合物としては、特に限定され
ないが、熱的に安定な酸化物や、加熱することに
より膨張するのが好ましい。このような化合物と
しては、たとえば、SiO2,Sb2O3,Fe2O3
Al2O3,TiO2およびZrO2などが挙げられ、これ
らが単独で、あるいは、2種以上混合して使用さ
れる。このようなコロイド状無機化合物の粒径
も、この発明では特に限定されないが、50〜150
Å程度であることが好ましい。 以上のような無機ピラーは、そのままで膨潤性
無機層状化合物の層間に挿入されてもよいが、そ
の表面が陽イオン性無機化合物および、前記金属
アルコラートとは別の金属アルコラート(以
下、「金属アルコラート」と記す)のうちの少
なくとも一方で修飾されてから、前記層間に挿入
されるようであつてもよい。 無機ピラーの表面を修飾するために用いられる
陽イオン性無機化合物としては、チタン系化合
物、ジルコニウム系化合物、ハフニウム系化合
物、鉄系化合物、銅系化合物、クロム系化合物、
ニツケル系化合物、亜鉛系化合物、アルミニウム
系化合物、マンガン系化合物、リン系化合物、ホ
ウ素系化合物等が挙げられる。このような陽イオ
ン系無機化合物としては、TiCl4等の金属塩化物
やZrOCl2等の金属オキシ塩合物、あるいは硝酸
塩化合物等があるが、それ以外のものを使用する
こともできる。 同じ用途に用いられる金属アルコラートとし
ては、Ti(OR)4,Zr(OR)4,PO(OR)3およびB
(OR)3等が挙げられる。そして、これらが単独
で、あるいは、2種以上混合して用いられる。 以上のような金属アルコラートとしては、た
とえば、下記化合物があるが、それ以外のものを
使用することもできる。 Ti(OC3H74,Zr(OC2H74, PO(OCH34,PO(OC2H54, B(OCH34,B(OC2H54。 また、この発明では、以上のような無機ピラー
とともに、水溶性高分子化合物、第4級アンモニ
ウム塩、両性界面活性剤およびコリン化合物のう
ちの少なくとも一つを、有機ピラーとして、前記
膨潤性無機層状化合物の層1,1間に挿入するこ
ともできる。 水溶性高分子化合物としては、種々のものが考
えられるが、たとえば、ポリビニルアルコール、
ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイ
ド、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、
ポリビニルピロリドン等が好ましいものとして挙
げられる。 第4級アンモニウム塩(陽イオン性界面活性
剤)にも、種々のものがあるが、その中でも、オ
クタデシル基、ヘキサデシル基、テトラデシル基
およびドデシル基等の基を有するものが好まし
い。このような第4級アンモニウム塩としては、
つぎのような化合物があるが、層間を押し拡げて
前記無機ピラーの挿入を助、焼成によつて気化し
て層間に空隙を残し、しかも、前記無機ピラーと
混合可能であれば、これら以外のものを使用する
こともできる。 オクタデシルトリメチルアンモニウム塩、ジオ
クタデシルメチルアンモニウム塩、ヘキサデシル
トリメチルアンモニウム塩、ジヘキサデシルジメ
チルアンモニウム塩、テトラデシルトリメチルア
ンモニウム塩、ジテトラデシルジメチルアンモニ
ウム塩。 コリン化合物も、種々のものが考えられるが、
たとえば、〔HOCH2CH2N(CH33+OH-
C5H14ClNO,C5H14NOC4H5O6
C5H14NOC6H7O7,C5H14NOC6H12O7等が好まし
いものとして挙げられる。 また、両性界面活性剤としても、種々のものが
考えられるが、その中でも、陽イオン部が脂肪族
アミン型で、かつ、陰イオン部がカルボキシル
基、硫酸エステル基、スルホン基およびリン酸エ
ステル基からなる群より選ばれた少なくとも1つ
の基を有するものが好ましい。 つぎに、この発明の無機層状多孔体の製法につ
いて、その一実施例を模式化して表した図面にも
とづいて、詳しく説明する。 膨潤性粘土鉱物のような物質は、第2図に示す
ように、膨潤性無機層状化合物A1の集まりでで
きている。主材たるこの化合物A1を水などの溶
媒中に分散させ、分散液を作成する。そうする
と、第3図にみるように、層1,1間に溶媒5が
含れ、膨潤性無機層状化合物は膨潤する。溶媒と
しては、一般に水が用いられるが、それ以外の極
性溶媒、たとえば、メタノール、DMF,DMSO
等を単独で、あるいは、2種以上混合して用いる
ようにしても構わない。 つぎに、無機ピラー21として、金属アルコラ
ートの重合物を使用する場合には、金属アルコ
ラートにエタノール、イソプロパノール等の溶
媒を加えて溶媒し、これに水と塩酸等の反応触媒
(加水分解触媒)を加えて混合し、加水分解反応
させる。この加水分解反応は、特に限定されない
が、70℃前後の温度で行うことが好ましい。ま
た、このような金属アルコラートの加水分解反
応がある程度進行し、核が成長した段階で、この
反応液中に金属アルコラートまたは陽イオン性
無機化合物を加え、これらの化合物を前記核の表
面に付加反応させれば、第4図bにみるように、
その表面がプラスにチヤージした反応物21′が
得られる。 無機ピラー21として、第4図aにみるよう
な、コロイド状無機化合物を使用する場合には、
そのままで使用してもよいし、あるいは、このコ
ロイド状無機化合物の分散液中に、前記金属アル
コラートまたは陽イオン性無機化合物を加え、
これらの化合物を先の場合と同様に、前記無機ピ
ラー21の表面に付加反応させて、同様に反応物
21′を得る。 以上のような反応物21′あるいは無機ピラー
21を、前記膨潤した膨潤性無機層状化合物が分
散された分散液中に添加、混合する。そうする
と、層状化合物の層1,1間にこれら反応物2
1′あるいは無機ピラー21が挿入(インターカ
レーシヨン)される。混合時の温度は、この発明
では特に限定されないが、60〜70℃前後であるこ
とが好ましい。 なお、水溶性高分子化合物、第4級アンモニウ
ム塩、両性界面活性剤あるいはコリン化合物が有
機ピラー6として配合された場合には、第5図
a,bにみるように、この有機ピラー6が、層
1,1間を押し拡げて保持し、それとともに、無
機ピラー21や反応物21′の動きを鈍くして、
この層1,1間にとどめる働きをする。とどめら
れた無機ピラー21や反応物21′は、それによ
つて層1,1間を押し拡げたまま保持する。ま
た、この無機ピラー21が、その表面を修飾され
た反応物21′である場合には、第5図bみるよ
うに、その表面の正電荷が層1表面のマイナス部
分と電気的に結合し、それによつて層1,1間を
より拡げたままで保持できるようになるものと考
えられる。 以上のような分散液をそのままで、あるいは、
濃縮してから、凍結乾燥によつて乾燥させる。そ
うすると、分散液中の膨潤性無機層状化合物や各
種ピラー6,21,21′等は、分散状態のまま
固定される。このあと、さらに必要に応じて、
300〜900℃、好ましくは450〜550℃で焼成する
と、前記無機ピラー21や反応物21′に含まれ
ていた微量の有機物、あるいは、有機ピラー6等
は、CO2,NH3,H2O等に変化して除去される。
そして、第1図に示したように、無機層状化合物
の層1,1間に無機化合物2が挿入されて空隙3
が形成されるとともに、塊B,B間に比較的大き
な空隙4を有する無機層状多孔体を得ることがで
きる。 このようにして得られた無機層状多孔体は、そ
の全体の40%以上が層間隔30〜600Åを保持して
おり、固体部分の占める比率が非常に小さいた
め、固体部接触が極めて少なく、断熱性に優れた
ものとなる。 前述した従の法では、層間距離を拡げれば拡げ
る程、焼成時にひび割れや層間剥離が発生しやす
くなつていた。これに対し、この発明の無機層状
多孔体の製法よれば、乾燥後の多孔体構造が、焼
成時に発生するCO2,NH3,H2O等を自由に逃が
すことのできる大きな空隙を有するものであるた
め、焼成しても、ひび割れや層間剥離の発生しな
いものとなる。 なお、以上の実施例では、無機ピラーあるいは
反応物と有機ピラーとを別々に、膨潤性無機層状
化合物の層間に挿入していたが、これらは、あか
じめ混合された状態で、前記層間に挿入されるよ
うであつても構わない。また図の実施例は、有機
ピラーが配合されている場合をあらわしていた
が、前述したように、この発明では、有機ピラー
は配合されなくてもよい。そして、その場合には
上記焼成を行わなくても、無機層状多孔体を得る
ことができる。もちろん、有機ピラーが配合され
ていなくても、焼成する分には一向差支えない。 つぎに、この発明の実施例について、比較例と
あわせて説明する。 実施例 1 無機ピラーとして、コロイド状無機化合物であ
るシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテツクス
OXS、平均粒径60Å)の10重量%水溶液を使用
し、これに、陽イオン性無機化合物である、
TiCl4(半井化学薬品(株)製)の25重量%水溶液を
添加して充分に混合し、反応を行つて反応物が分
散された反応液を得た。このとき、シリカゾルと
TiCl4の配合比は、SiO2とTiO2に換算して、モル
比で、SiO2:TiO2=10:1であつた。 この反応液に対し、第4級アンモニウム塩であ
るオクタデシルトリメチルアンモニウムクロライ
ド(日本油脂(株)製ニツサンカチオンAB)を充分
混合させて混合液を得た。この混合液を、あらか
じめ水で膨潤させておいた膨潤性無機層状化合物
たるNa−モンモリロナイト(クニミネ工業(株)製
クニピアF)の2重量%水溶液に混合し、60℃で
1.5時間の挿入反応を行い、分散液を得た。得ら
れた分散液を凍結させ、真空乾燥器によつて真空
乾燥させたあと、電気炉中450℃の焼成を行つて、
無機層状多孔体試料を得た。 なお、Na−モンモリロナイト、SiO2,TiO2
よび第4級アンモニウム塩の配合比は、重量比
で、1:0.6:0.08:1であつた。 実施例 2 金属アルコラートであるSi(OC2H54(半井化
学薬品(株)製)にエタノール(半井化学薬品(株)製特
級試薬)を加え、充分に混合して溶液とした。こ
の溶液に、2N塩酸を加え、70℃に加熱して加水
分解反応を行い、無機ピラーの核を作成した。 つぎに、この反応液に、陽イオン性無機化合物
であるTiCl4(半井化学薬品(株)製)の4M水溶液を
添加して充分に混合し、反応を行つて反応物が分
散された反応液を得た。 このようにして得られた反応液を使用し、以下
は実施例1と同様にして無機層状多孔体試料を得
た。 なお、各成分の配合比は、モル比で、 Si(OC2H54:エタノール:TiCl4:2N塩酸=
17:18:1.7:65であつた。 実施例 3 TiCl4のかわりに、金属アルコラートである
Ti(OC3H74を2N塩酸で加水分解した液を使用し
た以外は、実施例1と同様にして無機層状多孔体
試料を得た。 なお、Tiと塩酸の配合比は、重量比で、0.07:
1であつた。 実施例 4 第4級アンモニウム塩のかわりに、両性界面活
性剤(ライオン(株)製リポミン)を使用した以外
は、実施例1と同様にして無機層状多孔体試料を
得た。 実施例 5 膨潤性無機層状化合物として、合成雲母(トピ
ー工業(株)製ダイモナイトHG)を使用した以外
は、水分解したものを使用した以外は、実施例1
と同様にして、無機層状多孔体試料を得た。 比較例 1 真空凍結乾燥を行うかわりに、60℃の温風で
徐々に乾燥を行つた以外は、実施例1と同様にし
て、成形体を得た。 比較例 2 コロイド状無機化合物としてコロイダルシリカ
(平均粒径130Å、20重量%水溶液)を、膨潤性無
機層状化合物としてNa−モンモリロナイト(ク
ニミネ工業(株)性クニピアF)を、それぞれ使用
し、これを水溶性高分子化合物であるポリエチレ
ンオキサイド(明成化学(株)製アルコツクスE75、
平均分子量150万〜220万)および水とともに70℃
で40分間混合した。この混合物をヘラ等で板状に
配向させて々に乾燥後、400℃、2時間の焼成を
行い、無機層状多孔体試料を得た。 なお、Na−モンモリロナイト、水、コロイダ
ルシリカ、ポリエチレンオキサイドの配合比は、
重量比で、1:10:3:0.1あつた。 これら実施例ならびに比較例で得られた無機層
状多孔体試料の開孔率、層間距離、密度、熱伝導
率を測定し、その結果を、石膏ボードの比較例と
併せて第1表に示す。なお、開孔率はつぎのよう
な式 開孔率=〔試料の表面積〕−〔層間の無機化合物の
表面積〕−〔試料中の層状化合物の外表面積〕〔試料
中の層状化合物の重さ〕×〔層状化合物の全層開孔時の
理論的比表面積〕 によつて得られる。比表面積は窒素吸着法におけ
るBETの方法を、平均層間距離(細孔分布)は
窒素吸着法におけるCI法を、それぞれ、用いて
得た。窒素吸着装置はカンタクローム社のオート
ソーブ6を用いた。熱伝導率測定は、キセノンフ
ラツシユ法よる熱伝導率測定装置を用いた。
[Technical Field] The present invention relates to a method for producing an inorganic layered porous body with excellent heat insulation properties. [Background Art] As a layered compound having voids, there is an intercalation material in which a different substance such as a hydroxide is inserted and reacted between layers of a swellable inorganic layered compound (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 54-5884 and 1977-
(See Publication No. 16386). However, since this material has a small interlayer distance of 10 Å or less, it is susceptible to the effects of adsorbed water, and it cannot be said to have very good thermal insulation properties. On the other hand, it has been proposed in Japanese Patent Publication No. 2006-11111 to use a mixture of smectite minerals and water-soluble polymer compounds as a microporous clay material, and intercalate the mixture with cationic oxides or polymeric silica. Publication No. 131878, 1983, Japanese Patent Application Publication No. 1983-
Publication No. 137812, Japanese Unexamined Patent Publication No. 137813, Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-137813
This is disclosed in JP-A No. 60-155526 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 166217-1984. According to these methods, the interlayer distance can be reduced from 10 Å or less in the case of the above-mentioned intercalation material to 30 Å or less.
It can be expanded up to about 100 Å. However, such porous bodies have not achieved excellent heat insulation properties because the solid parts have a large contact and heat conduction through fixation is large. [Object of the Invention] The present invention was made in view of the above circumstances, and provides an inorganic layered porous material that has relatively large microscopic voids, has little contact between solid parts, and has excellent heat insulation properties. The purpose is to provide a method for manufacturing the body. [Disclosure of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention involves dispersing a swellable inorganic layered compound in a solvent to swell it, inserting at least an inorganic pillar out of an inorganic pillar and an organic pillar between the layers, and then The gist of this invention is to freeze-dry a liquid to fix the swelling inorganic layered compound in a dispersed state to obtain a porous body having fine voids. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings showing one embodiment thereof. As shown in FIG. 1, which schematically shows the structure, the inorganic layered porous material A obtained by the inorganic layered porous material manufacturing method of the present invention has an inorganic compound 2 inserted and fixed between the layers 1 of the inorganic layered compound. The gap between each layer is maintained at 30 to 600 Å. Also,
The structure has relatively large voids 4 between the lumps B and B of the layers of the inorganic layered compound. Swellable inorganic layered compounds include Na-montmorillonite, Ca-montmorillonite, acid clay,
3-octahedral synthetic smectite, Na-hectolite, Li-hectolite, Na-teniolite, Li
- teniolite, synthetic mica (Na-fluorine-tetrasilicon mica), etc., but are not limited to these as long as they are swellable inorganic layered compounds. When a swellable inorganic layered compound such as Ca-montmorillonite or acid clay is used as the main material, it is difficult to swell unless a strong shearing force is applied, so it is necessary to knead it during swelling. As the inorganic pillar inserted between the layers of the swellable inorganic layered compound, at least one of a polymer obtained by hydrolyzing a metal alcoholate (hereinafter referred to as "metal alcoholate") and a colloidal inorganic compound is used. Metal Alcoholates include Si(OR) 4 , Al
Examples include (OR) 3 and Ge(OR) 4 , and these may be used alone or in combination of two or more. Such a metal alcoholate becomes a polymer having a metal-oxygen bond as a main chain by the above-mentioned hydrolysis, and this becomes the above-mentioned inorganic pillar. Examples of metal alcoholates include the following compounds, but compounds other than these may also be used. Si ( OC2H5 ) 4 , Si( OCH3 ) 4 , Ge( OC3H7 ) 4 , Ge( OC2H5 ) 4 . The colloidal inorganic compound is not particularly limited, but it is preferably a thermally stable oxide or one that expands when heated. Examples of such compounds include SiO 2 , Sb 2 O 3 , Fe 2 O 3 ,
Examples include Al 2 O 3 , TiO 2 and ZrO 2 , and these may be used alone or in a mixture of two or more. The particle size of such a colloidal inorganic compound is also not particularly limited in this invention, but is between 50 and 150.
It is preferable that it is about Å. The above-mentioned inorganic pillars may be inserted between the layers of the swellable inorganic layered compound as they are, but the surface of the inorganic pillars may be mixed with a cationic inorganic compound and a metal alcoholate other than the metal alcoholate (hereinafter referred to as "metal alcoholate"). ) may be modified and then inserted between the layers. Cationic inorganic compounds used to modify the surface of the inorganic pillars include titanium compounds, zirconium compounds, hafnium compounds, iron compounds, copper compounds, chromium compounds,
Examples include nickel-based compounds, zinc-based compounds, aluminum-based compounds, manganese-based compounds, phosphorus-based compounds, and boron-based compounds. Examples of such cationic inorganic compounds include metal chlorides such as TiCl 4 , metal oxysalt compounds such as ZrOCl 2 , and nitrate compounds, but other compounds may also be used. Metal alcoholates used for the same purpose include Ti(OR) 4 , Zr(OR) 4 , PO(OR) 3 and B
(OR) 3 etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the above-mentioned metal alcoholates include the following compounds, but other compounds can also be used. Ti( OC3H7 ) 4 , Zr(OC2H7 ) 4 , PO ( OCH3) 4 , PO( OC2H5 ) 4 , B( OCH3 ) 4 , B ( OC2H5 ) 4 . Further, in this invention, in addition to the above inorganic pillars, at least one of a water-soluble polymer compound, a quaternary ammonium salt, an amphoteric surfactant, and a choline compound is used as an organic pillar to form the swellable inorganic layer. It can also be inserted between the layers 1, 1 of the compound. Various water-soluble polymer compounds can be considered, such as polyvinyl alcohol,
Polyethylene glycol, polyethylene oxide, methylcellulose, carboxymethylcellulose, polyacrylic acid, sodium polyacrylate,
Preferred examples include polyvinylpyrrolidone. There are various kinds of quaternary ammonium salts (cationic surfactants), but among them, those having groups such as octadecyl group, hexadecyl group, tetradecyl group and dodecyl group are preferable. As such quaternary ammonium salts,
There are the following compounds, but other compounds may be used as long as they expand the space between layers to help insert the inorganic pillars, vaporize during firing to leave voids between the layers, and can be mixed with the inorganic pillars. You can also use things. Octadecyltrimethylammonium salt, dioctadecylmethylammonium salt, hexadecyltrimethylammonium salt, dihexadecyldimethylammonium salt, tetradecyltrimethylammonium salt, ditetradecyldimethylammonium salt. Various choline compounds are possible, but
For example, [HOCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 ] + OH - ,
C 5 H 14 ClNO, C 5 H 14 NOC 4 H 5 O 6 ,
Preferred examples include C5H14NOC6H7O7 and C5H14NOC6H12O7 . _ _ _ In addition, various types of amphoteric surfactants can be considered, but among them, the cation part is an aliphatic amine type, and the anion part is a carboxyl group, sulfate ester group, sulfone group, or phosphate ester group. Those having at least one group selected from the group consisting of are preferred. Next, a method for producing an inorganic layered porous body according to the present invention will be explained in detail based on drawings schematically showing one embodiment thereof. Substances such as swellable clay minerals are made of a collection of swellable inorganic layered compounds A1 , as shown in Figure 2. This compound A 1 , which is the main material, is dispersed in a solvent such as water to create a dispersion. Then, as shown in FIG. 3, the solvent 5 is contained between the layers 1, 1, and the swellable inorganic layered compound swells. Water is generally used as a solvent, but other polar solvents such as methanol, DMF, DMSO
These may be used alone or in combination of two or more. Next, when using a polymer of metal alcoholate as the inorganic pillar 21, a solvent such as ethanol or isopropanol is added to the metal alcoholate to form a solvent, and a reaction catalyst (hydrolysis catalyst) such as water and hydrochloric acid is added to this. Add and mix to cause a hydrolysis reaction. Although this hydrolysis reaction is not particularly limited, it is preferably carried out at a temperature of about 70°C. In addition, when the hydrolysis reaction of the metal alcoholate has progressed to some extent and the nucleus has grown, the metal alcoholate or a cationic inorganic compound is added to the reaction solution, and these compounds are subjected to an addition reaction on the surface of the nucleus. As shown in Figure 4b,
A reactant 21' whose surface is positively charged is obtained. When using a colloidal inorganic compound as shown in FIG. 4a as the inorganic pillar 21,
It may be used as is, or the metal alcoholate or cationic inorganic compound may be added to the colloidal inorganic compound dispersion,
As in the previous case, these compounds are subjected to an addition reaction on the surface of the inorganic pillar 21 to obtain a reactant 21'. The reactant 21' or inorganic pillar 21 as described above is added and mixed into the dispersion liquid in which the swollen swellable inorganic layered compound is dispersed. Then, these reactants 2 are formed between the layers 1 and 1 of the layered compound.
1' or an inorganic pillar 21 is inserted (intercalation). Although the temperature during mixing is not particularly limited in the present invention, it is preferably around 60 to 70°C. In addition, when a water-soluble polymer compound, a quaternary ammonium salt, an amphoteric surfactant, or a choline compound is blended as the organic pillar 6, as shown in FIG. 5a and b, the organic pillar 6 becomes The space between the layers 1 and 1 is expanded and held, and at the same time, the movement of the inorganic pillars 21 and the reactants 21' is slowed down.
It functions to stay between layers 1 and 1. The retained inorganic pillars 21 and reactants 21' thereby hold the gap between the layers 1 and 1 while being expanded. In addition, when this inorganic pillar 21 is a reactant 21' whose surface is modified, the positive charge on its surface is electrically coupled with the negative portion on the surface of layer 1, as shown in FIG. 5b. It is thought that this makes it possible to maintain the gap between the layers 1 and 1 more widely. The above dispersion can be used as is, or
Concentrate and then dry by lyophilization. Then, the swellable inorganic layered compound and the various pillars 6, 21, 21', etc. in the dispersion are fixed in a dispersed state. After this, if necessary,
When fired at 300 to 900°C, preferably 450 to 550°C, trace amounts of organic substances contained in the inorganic pillars 21 and reactants 21', or organic pillars 6, etc. are converted into CO 2 , NH 3 , H 2 O. etc. and is removed.
As shown in FIG.
is formed, and an inorganic layered porous body having relatively large voids 4 between the masses B can be obtained. The inorganic layered porous material obtained in this way has a layer spacing of 30 to 600 Å in more than 40% of the total, and the ratio of the solid part is very small, so there is very little contact with the solid part, and the insulation is Becomes excellent in sex. In the above-mentioned conventional method, the wider the interlayer distance, the more likely cracks and delamination would occur during firing. On the other hand, according to the method for producing an inorganic layered porous body of the present invention, the porous body structure after drying has large voids from which CO 2 , NH 3 , H 2 O, etc. generated during firing can freely escape. Therefore, even when fired, no cracking or delamination occurs. In the above examples, the inorganic pillar or the reactant and the organic pillar were separately inserted between the layers of the swellable inorganic layered compound, but these were mixed in advance and inserted between the layers. It doesn't matter if it looks like it's being inserted. Furthermore, although the illustrated embodiment shows a case in which organic pillars are blended, as described above, in this invention, organic pillars may not be blended. In that case, an inorganic layered porous body can be obtained without performing the above-mentioned firing. Of course, even if organic pillars are not blended, there is no problem in firing. Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples. Example 1 Silica sol (Snowtex manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), which is a colloidal inorganic compound, was used as an inorganic pillar.
A 10% by weight aqueous solution of OXS (average particle size 60 Å) was used, and in this, a cationic inorganic compound,
A 25% by weight aqueous solution of TiCl 4 (manufactured by Hanui Chemical Co., Ltd.) was added and thoroughly mixed, and a reaction was carried out to obtain a reaction liquid in which the reactants were dispersed. At this time, silica sol and
The blending ratio of TiCl 4 was SiO 2 :TiO 2 =10:1 in molar ratio in terms of SiO 2 and TiO 2 . This reaction solution was sufficiently mixed with octadecyltrimethylammonium chloride (Nitsusan Cation AB, manufactured by NOF Corporation), which is a quaternary ammonium salt, to obtain a mixed solution. This mixed solution was mixed with a 2% by weight aqueous solution of Na-montmorillonite (Kunipia F manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.), which is a swellable inorganic layered compound, which had been swollen with water in advance, and heated at 60°C.
An insertion reaction was performed for 1.5 hours to obtain a dispersion. The obtained dispersion was frozen, vacuum dried in a vacuum dryer, and then calcined at 450°C in an electric furnace.
An inorganic layered porous material sample was obtained. The weight ratio of Na-montmorillonite, SiO 2 , TiO 2 and quaternary ammonium salt was 1:0.6:0.08:1. Example 2 Ethanol (special grade reagent, manufactured by Hanui Chemicals, Ltd.) was added to Si(OC 2 H 5 ) 4 (manufactured by Hansui Chemicals, Ltd.), which is a metal alcoholate, and thoroughly mixed to form a solution. 2N hydrochloric acid was added to this solution and heated to 70°C to perform a hydrolysis reaction to create inorganic pillar nuclei. Next, a 4M aqueous solution of TiCl 4 (manufactured by Hanui Chemical Co., Ltd.), which is a cationic inorganic compound, is added to this reaction solution and thoroughly mixed, and a reaction is carried out to form a reaction solution in which the reactants are dispersed. I got it. Using the reaction solution thus obtained, an inorganic layered porous material sample was obtained in the same manner as in Example 1. The compounding ratio of each component is a molar ratio: Si(OC 2 H 5 ) 4 : Ethanol : TiCl 4 : 2N Hydrochloric acid =
It was 17:18:1.7:65. Example 3 Metal alcoholate instead of TiCl 4
An inorganic layered porous material sample was obtained in the same manner as in Example 1, except that a solution obtained by hydrolyzing Ti(OC 3 H 7 ) 4 with 2N hydrochloric acid was used. The mixing ratio of Ti and hydrochloric acid is 0.07:
It was 1. Example 4 An inorganic layered porous material sample was obtained in the same manner as in Example 1, except that an amphoteric surfactant (Lipomin, manufactured by Lion Corporation) was used instead of the quaternary ammonium salt. Example 5 Same as Example 1 except that synthetic mica (Daimonite HG manufactured by Topy Industries, Ltd.) was used as the swellable inorganic layered compound, and a water-decomposed one was used.
In the same manner as above, an inorganic layered porous material sample was obtained. Comparative Example 1 A molded article was obtained in the same manner as in Example 1, except that instead of performing vacuum freeze-drying, drying was performed gradually with warm air at 60°C. Comparative Example 2 Colloidal silica (average particle size 130 Å, 20% aqueous solution) was used as a colloidal inorganic compound, and Na-montmorillonite (Kunipia F manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) was used as a swellable inorganic layered compound. Polyethylene oxide, which is a water-soluble polymer compound (Arcotox E75 manufactured by Meisei Chemical Co., Ltd.,
average molecular weight 1.5 million to 2.2 million) and 70℃ with water
and mixed for 40 minutes. This mixture was oriented into a plate shape using a spatula or the like, dried and then fired at 400° C. for 2 hours to obtain an inorganic layered porous material sample. The blending ratio of Na-montmorillonite, water, colloidal silica, and polyethylene oxide is as follows:
The weight ratio was 1:10:3:0.1. The porosity, interlayer distance, density, and thermal conductivity of the inorganic layered porous body samples obtained in these examples and comparative examples were measured, and the results are shown in Table 1 together with the comparative example of gypsum board. The porosity is determined by the following formula: Porosity = [Surface area of the sample] - [Surface area of the inorganic compound between the layers] - [Outer surface area of the layered compound in the sample] [Weight of the layered compound in the sample] x [Theoretical specific surface area when all layers of the layered compound are open] The specific surface area was obtained using the BET method in the nitrogen adsorption method, and the average interlayer distance (pore distribution) was obtained using the CI method in the nitrogen adsorption method. The nitrogen adsorption device used was Autosorb 6 manufactured by Quantachrome. Thermal conductivity was measured using a thermal conductivity measuring device based on the xenon flash method.

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明の無機層状多孔体の製法は、以上のよ
うに構成されており、無機化合物よつて全体の40
%以上が層間隔を30〜600Åに保持されて開孔率
が40%以上になつていて、かつ、固体部の接触も
非常に小さいため、低熱伝導率であつて断熱材等
に有用な断熱性に非常に優れた無機層状多孔体を
確実に得ることができるようになる。 また、乾燥後の多孔体構造が、焼成時に発生す
るCO2,NH3,H2O等を自由に逃がすようになつ
ているため、焼成後にひび割れや層間剥離の発生
する恐れもなくなつてしまう。
The method for producing an inorganic layered porous material of the present invention is constructed as described above, and the inorganic compound makes up 40% of the total
% or more, the layer spacing is maintained at 30 to 600 Å, the porosity is 40% or more, and the contact between solid parts is also very small, so it has a low thermal conductivity and is useful as a heat insulating material. This makes it possible to reliably obtain an inorganic layered porous material with excellent properties. In addition, the porous structure after drying allows CO 2 , NH 3 , H 2 O, etc. generated during firing to escape freely, eliminating the risk of cracking or delamination after firing. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は無機層状多孔体の模式的側面図、第2
図は膨潤性無機層状化合物の模式的側面図、第3
図はその膨潤に至る状態を説明する説明図、第4
図aはコロイド状無機化合物または金属アルコラ
ートを加水分解して形成された無機ピラーを説
明する説明図、第4図bは無機ピラーとしてその
表面が修飾された反応物を説明する説明図、第5
図aは第4図aの無機ピラーと有機ピラーとを膨
潤性無機層状化合物の層間に挿入した状態を説明
する説明図、第5図bは第4図bの反応物と有機
ピラーとを膨潤性無機層状化合物の層間に挿入し
た状態を説明する説明図である。 A……無機層状多孔体、A1……膨潤性無機層
状化合物、B……膨潤性無機層状化合物の層の
塊、1……層、2……無機化合物、3……層間の
空隙、4……塊の間の空隙、5……溶媒、6……
有機ピラー、21,21′……無機ピラー。
Figure 1 is a schematic side view of an inorganic layered porous material, Figure 2 is a schematic side view of an inorganic layered porous material;
The figure is a schematic side view of a swellable inorganic layered compound.
The figure is an explanatory diagram explaining the state leading to the swelling.
Figure a is an explanatory diagram illustrating an inorganic pillar formed by hydrolyzing a colloidal inorganic compound or metal alcoholate, Figure 4 b is an explanatory diagram illustrating a reactant whose surface is modified as an inorganic pillar, and Figure 5
Figure a is an explanatory diagram illustrating the state in which the inorganic pillar and organic pillar of Figure 4 a are inserted between the layers of the swellable inorganic layered compound, and Figure 5 b is an explanatory diagram illustrating the state in which the inorganic pillar and organic pillar of Figure 4 a are inserted between the layers of the swelling inorganic layered compound, and Figure 5 b is the swelling of the reactant and organic pillar of Figure 4 b. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which a layered inorganic compound is inserted between layers. A... Inorganic layered porous material, A 1 ... Swellable inorganic layered compound, B... Mass of layers of swellable inorganic layered compound, 1... Layer, 2... Inorganic compound, 3... Voids between layers, 4 ...Void between lumps, 5...Solvent, 6...
Organic pillar, 21, 21'...inorganic pillar.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 膨潤性無機層状化合物を溶媒中に分散し膨潤
させてその層間に無機ピラーおよび有機ピラーの
うちの少なくとも無機ピラーを挿入したあと、こ
の分散液を凍結乾燥して前記膨潤性無機層状化合
物を分散状態で固定し、微細な空〓を有する多孔
体を得ることを特徴とする無機層状多孔体の製
法。 2 無機ピラーが、コロイド状無機化合物および
金属アルコラートの加水分解物のうちの少なくと
も一方である特許請求の範囲第1項記載の無機層
状多孔体の製法。 3 無機ピラーが、その表面を陽イオン性無機化
合物および金属アルコラートのうちの少なくとも
一方で修飾したものである特許請求の範囲第1項
または第2項記載の無機層状多孔体の製法。 4 有機ピラーが、水溶性高分子化合物、第4級
アンモニウム塩、両性界面活性剤およびコリン化
合物のうちの少なくとも一つである特許請求の範
囲第1項から第3項までのいずれかに記載の無機
層状多孔体の製法。 5 乾燥後、さらに、焼成を行う特許請求の範囲
第1項から第4項までのいずれかに記載の無機層
状多孔体の製法。 6 空〓が30〜600Åである特許請求の範囲第1
項から第5項までのいずれかに記載の無機層状多
孔体の製法。
[Scope of Claims] 1. A swellable inorganic layered compound is dispersed in a solvent and swollen, and at least an inorganic pillar of an inorganic pillar or an organic pillar is inserted between the layers, and then this dispersion is freeze-dried to swell the swellable inorganic layered compound. 1. A method for producing an inorganic layered porous material, which is characterized by fixing an inorganic layered compound in a dispersed state to obtain a porous material having fine voids. 2. The method for producing an inorganic layered porous material according to claim 1, wherein the inorganic pillar is at least one of a colloidal inorganic compound and a hydrolyzate of a metal alcoholate. 3. The method for producing an inorganic layered porous material according to claim 1 or 2, wherein the inorganic pillar has a surface modified with at least one of a cationic inorganic compound and a metal alcoholate. 4. The organic pillar according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic pillar is at least one of a water-soluble polymer compound, a quaternary ammonium salt, an amphoteric surfactant, and a choline compound. Manufacturing method of inorganic layered porous material. 5. The method for producing an inorganic layered porous body according to any one of claims 1 to 4, which further performs firing after drying. 6 Claim 1 in which the sky is 30 to 600 Å
A method for producing an inorganic layered porous body according to any one of Items 1 to 5.
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