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JPH0641394B2 - Method for producing porous titania sintered body - Google Patents
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JPH0641394B2 - Method for producing porous titania sintered body - Google Patents

Method for producing porous titania sintered body

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JPH0641394B2
JPH0641394B2 JP1057166A JP5716689A JPH0641394B2 JP H0641394 B2 JPH0641394 B2 JP H0641394B2 JP 1057166 A JP1057166 A JP 1057166A JP 5716689 A JP5716689 A JP 5716689A JP H0641394 B2 JPH0641394 B2 JP H0641394B2
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titania
porous
resin
sintered body
spheres
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は多孔質チタニア焼結体及びその製造方法に関
する。さらに詳しくは、センサ、触媒、分離材、医療用
材料、断熱材、耐火材等の高温機能材料等多くの応用分
野が期待されているセラミックス多孔体としての多孔質
チタニア焼結体及びその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous titania sintered body and a method for producing the same. More specifically, a porous titania sintered body as a ceramic porous body, which is expected to have many application fields such as a sensor, a catalyst, a separating material, a medical material, a heat insulating material, a refractory material and the like, and a method for producing the same. Regarding

(ロ)従来の技術及び課題 センサ、触媒、分離材、医療用材料、断熱材、耐火材等
の高温機能材料としての多くの応用分野が期待されてい
るセラミックス多孔体の従来の製造方法としては、低温
で焼成して消失するもの(例えば樹脂)とセラミックス
粉末とを混練し、それを成形した後高温で焼成すること
によりセラミックスのみ残してこれを焼結して製造する
方法が一般的である。このとき、)ポリビニルアルコ
ール等の水溶性樹脂と水とセラミックス粉末を混ぜる、
)ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
熱可塑性樹脂とセラミックス粉末を熱を加えて練る、
)の樹脂とその溶剤とセラミックス粉末を混ぜる等
の組合せがある。
(B) Conventional technology and problems As a conventional method for producing a porous ceramic body, which is expected to have many application fields as high-temperature functional materials such as sensors, catalysts, separation materials, medical materials, heat insulating materials, and refractory materials, Generally, a method of kneading a material that disappears by firing at a low temperature (for example, a resin) and a ceramic powder, molding the mixture, and then firing at a high temperature to leave only the ceramics and sinter the ceramic powder is generally used. . At this time,) mixing water-soluble resin such as polyvinyl alcohol, water and ceramics powder,
) Thermoplastic resins such as polystyrene, polyethylene, polypropylene and ceramic powder are heated and kneaded,
) Resin, its solvent, and ceramic powder are mixed.

しかしながら、上記方法ではいずれも、混練によって混
合させるので、グリーン体の内部は樹脂分の多い部分と
少ない部分との不均一な状態にならざるを得ない。従っ
てこれを焼成して得られる焼結体は不均一な細孔しか有
しないこととなる。また気孔率を大きくしようとすると
樹脂分がさらに多くなり、上記問題はますます大きくな
る。
However, in any of the above methods, the green body is mixed by kneading, so that the inside of the green body is inevitably in a non-uniform state with a portion having a large amount of resin and a portion having a small amount of resin. Therefore, the sintered body obtained by firing this has only non-uniform pores. In addition, when the porosity is increased, the resin content is further increased, and the above problem becomes more serious.

この発明の発明者は、セラミックス多孔体を得る方法に
ついて鋭意検討した結果、微細なチタニア粉体を一旦微
小な樹脂被覆多孔質チタニア球体とし、この球体を集合
・焼結すれば均一さに優れた孔分布を有しうる多孔質チ
タニア焼結体が得られる事実を見いだし、この発明を完
成さるに至った。
The inventor of the present invention has earnestly studied about a method for obtaining a ceramics porous body, and as a result, fine titania powder was once made into a fine resin-coated porous titania sphere, and if the spheres were assembled and sintered, the uniformity was excellent. The fact that a porous titania sintered body having a pore distribution can be obtained was found, and the present invention was completed.

(ハ)課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、多孔質チタニア球体を集合
・焼結してなる多孔質チタニア焼結体、並びに、親油化
剤で表面処理されたチタニア粉体と、重合性ビニル系モ
ノマと、必要に応じて添加される上記モノマと相溶性で
かつ水と実質的に相溶性を有しない有機溶剤とからなる
混合物を、水系に分散し、上記モノマを懸濁重合により
重合させることにより、樹脂で被覆されたチタニア粉体
の集合体からなる多孔質チタニア球体を得、次いでこの
樹脂被覆多孔質球体を集合して加圧成形した後、該球体
を焼結しうるが隔着しえない温度下で加熱処理すること
により上記被覆樹脂を除去して多孔質焼結体を得ること
をを特徴とする多孔質チタニア焼結体の製造方法が提供
される。
(C) Means for Solving the Problems Thus, according to the present invention, a porous titania sintered body obtained by assembling and sintering porous titania spheres, and a titania powder surface-treated with a lipophilic agent And a polymerizable vinyl-based monomer, and a mixture of an organic solvent that is compatible with the above-mentioned monomer and that is not substantially compatible with water, if necessary, are dispersed in an aqueous system to suspend the monomer. By polymerizing by turbid polymerization, a porous titania sphere consisting of an aggregate of titania powder coated with a resin is obtained, and then the resin-coated porous sphere is assembled and pressure-molded, and then the sphere is sintered. There is provided a method for producing a porous titania sintered body, characterized in that the coating resin is removed to obtain a porous sintered body by heat treatment at a temperature at which it can be separated.

この発明は、チタニア粉体から一旦製造される樹脂被覆
多孔質チタニア球体を構成要素として集合し、これをさ
らに加圧・焼結して構成される多孔質チタニア焼結体に
関するものである。この発明の焼結体は下記方法により
製造することができる。すなわち、親油化剤で表面処理
されたチタニア粉体と、重合性ビニル系モノマの混合物
を調製し、また場合によっては上記モノマと相溶性でか
つ水と実質的に相溶性を有しない有機溶剤を上記混合物
に添加し、上記混合物におけるチタニア粉体の増量に伴
う粘度の上昇を抑え、チタニア粉体の添加量範囲を拡大
すると共に、水系での上記混合物の油滴状分散におい
て、個々の油滴を球状に分散保持することを可能とさ
せ、これらにより個々の油滴内において分散されたチタ
ニア粉体(一次粒子)を球状に集合して、一旦、樹脂被
覆多孔質チタニア球体を製造し、これをさらに所定の形
状に集合して加圧成形した後、加熱して被覆樹脂を除去
すると共に焼結して多孔体化しうる方法である。
The present invention relates to a porous titania sintered body which is formed by assembling resin-coated porous titania spheres once produced from titania powder as constituent elements, and further pressing and sintering them. The sintered body of the present invention can be manufactured by the following method. That is, a mixture of titania powder surface-treated with a lipophilic agent and a polymerizable vinyl-based monomer is prepared, and in some cases, an organic solvent that is compatible with the monomer and is substantially incompatible with water. Is added to the mixture to suppress an increase in viscosity with an increase in the amount of titania powder in the mixture, and to expand the amount range of the titania powder added, and in the oily dispersion of the mixture in an aqueous system, individual oils are added. It is possible to hold the droplets spherically dispersed, by which the titania powder (primary particles) dispersed in each oil droplet is aggregated into a spherical shape, and once, a resin-coated porous titania sphere is produced, This is a method in which the particles are further assembled into a predetermined shape, pressure-molded, and then heated to remove the coating resin and sinter to form a porous body.

上記方法において、表面処理されたチタニア粉体とは、
チタニア粉体が、使用する重合性ビニル系モノマの重合
以前に表面処理されていれさえすればよいことを意味す
る。従って、チタニア粉体が、重合性ビニル系モノマ中
に、または該モノマと所定の有機溶剤との混合物中に添
加される以前に、予め表面処理されていてもよく、ま
た、重合性ビニル系モノマと所定の有機溶剤と表面処理
に用いる親油化剤との混合物中に、チタニア粉体を添加
して表面処理するものであってもよい。上記表面処理と
は、チタニア粉体を上記親油化剤と接触させて該粉体表
面に上記親油化剤を吸着または結合させる処理をいう。
該処理は通常の機械的方法等により達成される。すなわ
ち、親油化剤とチタニア粉体とからなる混合物、又は親
油化剤とチタニア粉体と重合性ビニル系モノマとからな
る混合物を、常温又は冷却下で、例えばプロペラ翼又は
ホモジナイザ等で高速攪拌することにより達成される。
In the above method, the surface-treated titania powder is
It means that the titania powder only has to be surface-treated before the polymerization of the polymerizable vinyl-based monomer used. Therefore, the titania powder may be surface-treated in advance before being added to the polymerizable vinyl-based monomer or the mixture of the monomer and the predetermined organic solvent, and the polymerizable vinyl-based monomer may be added. Alternatively, titania powder may be added to a mixture of a predetermined organic solvent and a lipophilic agent used for surface treatment for surface treatment. The surface treatment is a treatment in which titania powder is brought into contact with the lipophilic agent to adsorb or bond the lipophilic agent on the surface of the powder.
The treatment is achieved by a usual mechanical method or the like. That is, a mixture composed of a lipophilic agent and titania powder, or a mixture composed of a lipophilic agent, titania powder and a polymerizable vinyl-based monomer, at room temperature or under cooling, for example, a propeller blade or a homogenizer at high speed. It is achieved by stirring.

この発明に用いるチタニア粉体は、最終的に得られる焼
結体が、センサ、触媒、分離材、医療用材料、断熱材、
耐火材等の高温機能材料として好適に用いられるもので
あればよく、その粒子径は、大粒径の粒子を使用する場
合、水性懸濁重合時に、分散した油滴から、該チタニア
粉体が水相へ脱離し易く、樹脂被覆多孔質チタニア粒子
が球形を保つことが困難になる。一方超微小粒径の粒子
を使用する場合には、粘度低下剤として有機溶剤を多量
に添加しても、水性懸濁時に、球状の油滴として水中に
分散しうるまで、粘度を低下させることが困難であるこ
とから、チタニア粉体の粒子径としては0.01〜2.
0μmの間であることが好ましく、0.1〜1.5μm
が好ましい。
The titania powder used in this invention has a finally obtained sintered body as a sensor, a catalyst, a separating material, a medical material, a heat insulating material,
Any material that can be suitably used as a high temperature functional material such as a refractory material may be used, and the particle size is such that, when particles having a large particle size are used, the titania powder is obtained from dispersed oil droplets during aqueous suspension polymerization. It is easily desorbed to the aqueous phase, and it becomes difficult for the resin-coated porous titania particles to maintain a spherical shape. On the other hand, in the case of using particles having an ultrafine particle diameter, even if a large amount of an organic solvent is added as a viscosity reducing agent, the viscosity is lowered until it can be dispersed in water as spherical oil droplets during aqueous suspension. Therefore, the titania powder has a particle diameter of 0.01 to 2.
It is preferably between 0 μm and 0.1 to 1.5 μm
Is preferred.

この発明に用いる親油化剤は、上記チタニア粉体に強力
に吸着あるいは結合する官能基を有し、かつ、重合性ビ
ニル系モノマと親和性の高い炭化水素、あるいは該モノ
マと結合しうる官能基を有する物質を用いることができ
る。このようなものとしてはたとえば、オレイン酸、ス
テアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸、アクリル
酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸及び、アミノエ
チルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、シ
アノエチルアクリレート等の極性基を有するアクリル酸
エステル、チタネートカップリング剤、シランカップリ
ング剤等のカップリング剤等を挙げることができる。こ
の中でも、チタネートカップリング剤やシランカップリ
ング剤の様に、チタニア粉体と強力に結合する官能基を
有するものが好ましい。例えば、ピロホスフェート型の
チタネートカップリング剤であるイソプロピルトリス
(ジオクチルピロホスフェート)、ビス(ジオクチルピ
ロホスフェート)チタネート、あるいはホスフェート型
のチタネートカップリング剤であるテトラオクチルビス
(ジトリデシルホスフェート)チタネート等が挙げら
れ、シランカップリング剤であれば、ラジカル重合可能
な官能基を有するビニルトリクロルシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、−メタクリルオキシプロピルトリメ
トキシシラン等が挙げられる。
The lipophilic agent used in the present invention has a functional group capable of strongly adsorbing or binding to the titania powder, and a hydrocarbon having a high affinity for the polymerizable vinyl monomer, or a functional group capable of binding to the monomer. A substance having a group can be used. Examples thereof include higher fatty acids such as oleic acid, stearic acid and palmitic acid, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid, and polar groups such as aminoethyl acrylate, hydroxyethyl acrylate and cyanoethyl acrylate. Acrylic ester, a titanate coupling agent, a coupling agent such as a silane coupling agent and the like can be mentioned. Among these, those having a functional group that strongly binds to the titania powder, such as a titanate coupling agent and a silane coupling agent, are preferable. Examples include pyrophosphate-type titanate coupling agents such as isopropyl tris (dioctylpyrophosphate), bis (dioctylpyrophosphate) titanate, and phosphate-type titanate coupling agents tetraoctylbis (ditridecylphosphate) titanate. Examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, and -methacryloxypropyltrimethoxysilane having a radically polymerizable functional group.

この発明に用いる上記重合性ビニル系モノマとしては、
水系に分散された状態で球状の油滴として存在でき、か
つ重合条件下で重合体を形成しうるモノマであれば、公
知のものをそのまま使用することができる。また上記モ
ノマは、1種で用いられてもよく、2種以上で用いられ
てもよく、またさらに、公知の架橋剤と併用されて用い
られてもよい。上記モノマとしては、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エ
チルおよびスチレン等の芳香族ビニル化合物が好適なも
のとして挙げられる。上記架橋剤としては、例えば、エ
チレングリコールジメタクリレート、テトラエチレング
リコールジメタクリレートおよびトリメチロールプロパ
ントリメタクリレートの様な多価アルコールのメタクリ
ル酸エステルや、ジビニルベンゼン等が好適なものとし
て使用できる。また、前記重合開始剤としては、使用す
る重合性ビニル系モノマに可溶なものであればよく、例
えば通常使用される過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイ
ル、過酸化ジアセチル等の過酸化物およびアゾビスイソ
ブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等の
アゾ化合物等を挙げることができる。
As the polymerizable vinyl-based monomer used in this invention,
Any known monomer can be used as it is, as long as it can exist as spherical oil droplets in a state of being dispersed in an aqueous system and can form a polymer under the polymerization conditions. The monomers may be used alone or in combination of two or more, and may be used in combination with a known crosslinking agent. Preferred examples of the monomer include acrylic acid esters such as methyl acrylate and ethyl acrylate, ethyl methacrylate such as methyl methacrylate and ethyl methacrylate, and aromatic vinyl compounds such as styrene. Suitable examples of the cross-linking agent include methacrylic acid esters of polyhydric alcohols such as ethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate, and divinylbenzene. Further, the polymerization initiator may be any that is soluble in the polymerizable vinyl-based monomer used, for example, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, diacetyl peroxide and other commonly used peroxides and azobis. Examples thereof include azo compounds such as isobutyronitrile and azobisdimethylvaleronitrile.

この発明に用いる有機溶剤は、一旦得られる樹脂被覆多
孔質チタニア球体を球状性に優れたものとするために、
必要に応じて用いられる。該有機溶剤としては、上記重
合性ビニル系モノマと相溶性で、かつ水と実質的に相溶
性を有しないものが用いられる。水と実施的に相溶性を
有しないとは、水に不溶ないしは微溶性のものを意味す
る。またこの有機溶剤は、下記するチタニア粉体と重合
性ビニル系モノマとからなる混合物の粘度調整に用いら
れるものであり、従って常温で3.0センチポイズ(c
P)以下の粘度を有するものが好ましく、さらに用いら
れる重合性ビニル系モノマと親和性を有するものが好ま
しい。このような有機溶剤としては、酢酸メチル、酢酸
エチル等の酢酸エステル、ヘキサン、ヘプタン等の炭化
水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
のケトン類あるいはベンゼン、トルエン等の芳香族炭化
水素等が挙げられる。
The organic solvent used in the present invention, in order to make the resin-coated porous titania spheres once obtained excellent in spherical shape,
Used as needed. As the organic solvent, a solvent that is compatible with the polymerizable vinyl-based monomer and substantially not compatible with water is used. By "not practically compatible with water" is meant insoluble or slightly soluble in water. This organic solvent is used for adjusting the viscosity of the mixture of the titania powder and the polymerizable vinyl-based monomer described below, and is therefore 3.0 centipoise (c) at room temperature.
P) Those having a viscosity of the following or less are preferable, and those having an affinity with the polymerizable vinyl-based monomer used are more preferable. Examples of such organic solvents include acetic acid esters such as methyl acetate and ethyl acetate, hydrocarbons such as hexane and heptane, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene.

この発明において、上記した親油化剤で表面処理された
チタニア粉体、重合性ビニル系モノマ、必要に応じて添
加される有機溶剤等により、スラリ状の混合物が調製さ
れる。このスラリの調製に際して、チタニア粉体は、後
述する樹脂被覆多孔質チタニア球体においてチタニア粉
体同志の凝集による集合物が形成され、その結果樹脂被
覆多孔質チタニア球体が得られうるに充分な量で用いら
れる。この量は用いるチタニア粉体の比重、性質等に応
じて設定される。例えば重合性ビニル系モノマ100重
量部に対して、150重量部以上で用いられ、得られる
チタニア粒子の多孔質度および球形度の点から、230
〜1000重量部の範囲で用いられることが好ましい。
また親油化剤は、親油化剤の最小被覆面積および用いる
チタニア粉体の比表面積により決定されるが、通常チタ
ニア粉体に対して0.2〜3.0重量部の範囲で用いら
れる。また有機溶剤は、上記スラリ状混合物を、下記す
る水系中での分散時において、球状の油滴に維持できる
粘度に調製するための必要量で用いられる。該量として
は、重合性ビニル系モノマ100重量部に対して、1〜
200重量部の範囲で用いられることが適しており、1
〜150重量部の範囲で用いられることが好ましい。上
記量が200重量部以上の場合は、チタニア粉体同志を
結合する重合体の実質的強度を得ることが困難となる点
で好ましくない。また重合開始剤は、用いられる重合性
ビニル系モノマの0.1〜2.0重量%の範囲で通常用
いられる。上記調製のスラリ状混合物は、前述の表面処
理と同様の機械的方法等により、均一なスラリに調製さ
れる。
In the present invention, a slurry-like mixture is prepared from the titania powder surface-treated with the above lipophilic agent, the polymerizable vinyl-based monomer, the organic solvent added as necessary, and the like. In the preparation of this slurry, the titania powder is formed in the resin-coated porous titania spheres described below to form an aggregate by aggregation of the titania powders, and as a result, a resin-coated porous titania spheres can be obtained in an amount sufficient. Used. This amount is set according to the specific gravity and properties of the titania powder used. For example, from the viewpoint of porosity and sphericity of the titania particles obtained, used in an amount of 150 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the polymerizable vinyl-based monomer, 230
It is preferably used in the range of ˜1000 parts by weight.
Further, the lipophilic agent is determined by the minimum coating area of the lipophilic agent and the specific surface area of the titania powder used, but is usually used in the range of 0.2 to 3.0 parts by weight with respect to the titania powder. . Further, the organic solvent is used in an amount necessary to adjust the slurry mixture to a viscosity capable of maintaining spherical oil droplets when dispersed in an aqueous system described below. The amount is 1 to 100 parts by weight of the polymerizable vinyl monomer.
Suitably used in the range of 200 parts by weight, 1
It is preferably used in the range of 150 to 150 parts by weight. When the amount is 200 parts by weight or more, it is difficult to obtain the substantial strength of the polymer that binds the titania powders together, which is not preferable. Further, the polymerization initiator is usually used in the range of 0.1 to 2.0% by weight of the polymerizable vinyl monomer used. The slurry-like mixture prepared above is prepared into a uniform slurry by the same mechanical method as the above-mentioned surface treatment.

この発明において、上記のごとく調製されたスラリ状混
合物は、水系中に分散され、かつ該混合物中の重合性ビ
ニル系モノマがその重合条件に付される。上記分散は前
述と同様の機械的方法により達成される。このとき分散
条件は、後述する粒径範囲の樹脂被覆チタニア球体が得
られる油滴の大きさで分散されるように設定される。上
記重合は、用いる重合性ビニル系モノマの種類に応じて
調節することにより達成されるが、通常の懸濁重合の条
件がそのまま適用できる。
In the present invention, the slurry-like mixture prepared as described above is dispersed in an aqueous system, and the polymerizable vinyl-based monomer in the mixture is subjected to the polymerization conditions. The above dispersion is achieved by the same mechanical method as described above. At this time, the dispersion conditions are set so that the resin-coated titania spheres having a particle size range described later are dispersed by the size of the oil droplets. The above-mentioned polymerization can be achieved by adjusting it according to the kind of the polymerizable vinyl-based monomer used, but the usual suspension polymerization conditions can be applied as it is.

上記分散・重合により、水系中で、重合性ビニル系モノ
マの重合物からなる樹脂で被覆されたチタニア粉体の集
合体であって、1μm〜1mmの粒径を有する球状かつ多
孔質状の樹脂被覆チタニア球体が得られる。このチタニ
ア球体は、常法によりロ別、乾燥される。なお、上記粒
径は下記する最終生成物である焼結体の多孔質度または
密度に応じて適宜選択される。
An aggregate of titania powder coated with a resin composed of a polymer of a polymerizable vinyl monomer in an aqueous system by the above dispersion / polymerization, which is a spherical and porous resin having a particle size of 1 μm to 1 mm. A coated titania sphere is obtained. The titania spheres are filtered and dried by a conventional method. The particle size is appropriately selected depending on the porosity or density of the sintered product which is the final product described below.

この発明において、上記のごとく得られる樹脂被覆多孔
質チタニア球体は、所定の形状に加圧成形される。この
ときの加圧条件は用いる上記樹脂被覆多孔質チタニア球
体の大きさにより異なるが、所望の成形体形状を保持し
得るに足る圧力で負荷される。上記成形の場合、所望形
状への保持のためバインダ等の接着剤を用いることも考
えられるが、後述する焼成時に炭化を生じて焼結体内に
残存することもあり得るので、あまり好ましくない、上
記加圧成形により所望の形状に保持された樹脂被覆チタ
ニア球体の集合体は、次いで加熱処理に付される。この
加熱処理は、上記集合体中の樹脂被覆チタニア球体を焼
結しうるが融着しえない温度下で行われる。ここで上記
融着とは、球体同志が溶融して実質的に多孔性を有しな
くなる状態を意味する。従って上記加熱処理は、被覆樹
脂が焼却除去されかつチタニア球体同志が集合したまま
焼結しうる条件でなされる。この場合、さらに個々のチ
タニア球体においてその多孔性が保持されていることが
好ましい。上記加熱処理においては、一方では被覆樹脂
が焼却される過程で炭化しなく、他方では焼結されるチ
タニア粉体が焼結に伴う結晶成長により融着し過ぎて多
孔質性が損なわれないように、加熱温度、加熱時間及び
加熱温度への昇温状態がそれぞれ選択される。上記加熱
温度は950〜1200℃程度に設定される。950℃
以下では焼結後の強度が小さく得られるチタニア球体が
破壊し、1200℃以上では焼結時に結晶が成長し過ぎ
て得られるチタニア球体の多孔質状態が保持できあい。
この場合好ましくは1000〜1100℃である。また
上記加熱温度への昇温状態としては、1000℃の昇温
までは、長時間(例えば5時間)かけることが、樹脂の
炭化を避ける点で必要である。
In the present invention, the resin-coated porous titania sphere obtained as described above is pressure-molded into a predetermined shape. The pressurizing condition at this time varies depending on the size of the resin-coated porous titania spheres used, but is applied with a pressure sufficient to maintain the desired shape of the molded body. In the case of the above-mentioned molding, it is possible to use an adhesive such as a binder for maintaining a desired shape, but it is not so preferable because it may remain in the sintered body due to carbonization during firing described later. The aggregate of resin-coated titania spheres held in a desired shape by pressure molding is then subjected to heat treatment. This heat treatment is carried out at a temperature at which the resin-coated titania spheres in the aggregate can be sintered but cannot be fused. Here, the above-mentioned fusion means a state in which spheres are melted and become substantially non-porous. Therefore, the heat treatment is performed under the condition that the coating resin is incinerated and removed and the titania spheres can be sintered together. In this case, it is preferable that the porosity of each individual titania sphere is maintained. In the above heat treatment, on the one hand, the coating resin is not carbonized in the process of being incinerated, and on the other hand, the titania powder to be sintered is not excessively fused due to the crystal growth accompanying sintering so that the porosity is not impaired. In addition, the heating temperature, the heating time, and the temperature rising state to the heating temperature are selected. The heating temperature is set to about 950 to 1200 ° C. 950 ° C
In the following, the titania spheres obtained with low strength after sintering are destroyed, and in the case of 1200 ° C. or more, crystals grow too much during sintering and the porous state of the titania spheres obtained can be maintained.
In this case, the temperature is preferably 1000 to 1100 ° C. Further, as the temperature rising state to the heating temperature, it is necessary to take a long time (for example, 5 hours) until the temperature rises to 1000 ° C. in order to avoid carbonization of the resin.

上記加熱処理により、多孔質チタニア球体が集合・焼結
して多孔質チタニア焼結体が得られることとなるが、こ
の発明において、得られる多孔質チタニア焼結体の強度
は、その用途に応じて適宜選択される。この強度は上記
加熱処理の条件を調節することにより行うことができ
る。
By the heat treatment, the porous titania spheres are aggregated and sintered to obtain a porous titania sintered body. In the present invention, the strength of the obtained porous titania sintered body depends on its application. Is appropriately selected. This strength can be achieved by adjusting the conditions of the heat treatment.

以上のごとき処理により、粒径1〜50μmの多孔質チ
タニア球体を構成単位として集合・焼結した多孔質チタ
ニア焼結体が得られることとなる。
By the treatment as described above, a porous titania sintered body obtained by assembling and sintering porous titania spheres having a particle diameter of 1 to 50 μm as a constitutional unit can be obtained.

この発明の方法において、上記樹脂被覆多孔質チタニア
球体の多孔質構造の細孔径は、用いるチタニア粉体の含
有量を調節することにより、コントロールできる。ま
た、多孔質チタニア球体粒径は、前記樹脂被覆多孔質チ
タニア球体の粒径を調節することによりコントロールで
きる。従って上記球体の粒径の調節により、最終的に得
られる多孔質チタニア焼結体の多孔質度または密度を調
整することができる。
In the method of the present invention, the pore diameter of the porous structure of the resin-coated porous titania sphere can be controlled by adjusting the content of the titania powder used. The particle size of the porous titania spheres can be controlled by adjusting the particle size of the resin-coated porous titania spheres. Therefore, the porosity or density of the finally obtained porous titania sintered body can be adjusted by adjusting the particle diameter of the spheres.

(ニ)作用 この発明によれば、親油化剤で表面処理されたチタニア
粉体と、重合性ビニル系モノマと、必要に応じて添加さ
れる有機溶剤とからなる混合物において、チタニア粉体
の処理表面に重合性ビニル系モノマの薄層が形成され
る。この状態の混合物が水系中に油滴として分散される
と、油滴は球状に保持され、その状態で各油滴内の上記
重合性ビニル系モノマが重合に付されることにより、チ
タニア粉体が重合体により被覆され、かつチタニア粉体
同志が該粉体同志の接触点で重合体により結合され、そ
の結果一旦、多孔質状でかつ球状の樹脂被覆チタニア球
体が得られることとなる。次いでこの樹脂被覆多孔質チ
タニア球体は、所定の形状に加圧成形されて集合され、
さらに加熱処理に付されると、被覆樹脂は焼却除去さ
れ、この結果1つの球体内で球状に集合されたチタニア
粉体同志が融着されて多孔質焼結球体となると共に、こ
れらの多孔質焼結球体同志が球状の接触部で融着され
て、多孔質チタニア焼結体が得られることとなる。
(D) Action According to the present invention, a titania powder surface-treated with a lipophilic agent, a polymerizable vinyl-based monomer, and an organic solvent which is added as the case requires, A thin layer of polymerizable vinyl-based monomer is formed on the treated surface. When the mixture in this state is dispersed as an oil droplet in a water system, the oil droplet is held in a spherical shape, and the polymerizable vinyl-based monomer in each oil droplet is subjected to polymerization in that state, thereby giving a titania powder. Are coated with a polymer, and the titania powders are bound by the polymer at the contact points of the powders, so that a porous and spherical resin-coated titania sphere is obtained once. Next, the resin-coated porous titania spheres are pressed and assembled into a predetermined shape,
When it is further subjected to heat treatment, the coating resin is incinerated and removed, and as a result, the titania powder particles that have been aggregated into a spherical shape in one spherical body are fused to form a porous sintered spherical body, and at the same time, these porous bodies are formed. The sintered spheres are fused at the spherical contact portion to obtain a porous titania sintered body.

以下、実施例によりこの発明を説明するが、これにより
この発明は限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(ホ)実施例 実施例1 樹脂被覆チタニア球体の調製 1のビーカーに、メチルメタクリレート279g、シ
ランカップリング剤[−メタクリルオキシプロピルト
リメトキシシラン、東レシリコーン(株)製SZ603
0]]21.0g、アゾビスイソブチロニトリル0.6
0gを入れ、完全に溶解させた後、酸化チタン(ルチル
型、粒径0.2μm、帝国化工(株)製JR−600
A)700gを加え、プロペラ翼を備えた攪拌装置で2
000rpm.で30分間、表面処理した。
(E) Examples Example 1 Preparation of resin-coated titania spheres In a beaker of 1, 279 g of methyl methacrylate, a silane coupling agent [-methacryloxypropyltrimethoxysilane, Toray Silicone Co., Ltd. SZ603.
0]] 21.0 g, azobisisobutyronitrile 0.6
After adding 0 g and completely dissolving, titanium oxide (rutile type, particle size 0.2 μm, JR-600 manufactured by Teikoku Kako Co., Ltd.)
A) Add 700 g, and use a stirrer equipped with a propeller blade to
000 rpm. Surface treatment for 30 minutes.

5オートクレーブに複分解ピロリン酸マグネシウム6
0gとドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ2.6kgを
含む水2.6gを入れ、次いで上記スラリーを加えて懸
濁させ、窒素置換した後、攪拌速度を500rpm.に
設定し、60℃で重合した。重合終了後、室温まで冷却
し、分散剤を塩酸で分解した後、ロ過分離した。得られ
た粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したとこ
ろ、約10μmの中心径を持つ、球状の粒子で、ポリメ
チルメタクリレート(PMMA)樹脂により被覆された
酸酸化チタン(チタニア)が複数個集合することによる
多孔質構造を形成していた。
5 Metathesis magnesium pyrophosphate 6 in autoclave 6
0 g and 2.6 g of water containing 2.6 kg of sodium dodecylbenzene sulfonate were added, and then the above slurry was added to suspend the mixture, and after nitrogen substitution, the stirring speed was 500 rpm. And was polymerized at 60 ° C. After the polymerization was completed, the mixture was cooled to room temperature, the dispersant was decomposed with hydrochloric acid, and then separated by filtration. When the obtained particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), they were spherical particles having a central diameter of about 10 μm and contained a plurality of titanium oxide oxides (titania) coated with polymethylmethacrylate (PMMA) resin. It formed a porous structure by assembling.

多孔質チタニア焼結体の製造 上記のようにして得られたPMMA被覆チタニア球体1
gを成形用金型(直径11.8φ×深さ20mm)に充填
し、1t/cm2の圧力において加圧した。加圧後の成形体
の密度は、0.5g/cm3であった。
Production of Porous Titania Sintered Body PMMA-coated titania sphere 1 obtained as described above
g was filled in a molding die (diameter 11.8φ × depth 20 mm) and pressurized at a pressure of 1 t / cm 2 . The density of the molded body after pressing was 0.5 g / cm 3 .

次に、上記PMMA被覆チタニア球体集合物からなる加
圧成形物を、電気炉に入れて1000℃において2時間
焼成して、0.81gの多孔質チタニア焼結体を得た。
この焼結体は、直径11.0mm、厚み5mm、密度1.7
0g/cm3であった。またこの焼結体を電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、多孔質チタニア球体同志が緊密
に焼結されて孔径の揃ったかつ細孔分布が均一な多孔性
焼結体に構成されていることが観察された。
Next, the pressure-molded product composed of the above-mentioned PMMA-coated titania sphere aggregate was put into an electric furnace and fired at 1000 ° C. for 2 hours to obtain 0.81 g of a porous titania sintered body.
This sintered body has a diameter of 11.0 mm, a thickness of 5 mm, and a density of 1.7.
It was 0 g / cm 3 . In addition, this sintered body was
As a result of observation in (M), it was observed that the porous titania spheres were intimately sintered to form a porous sintered body having a uniform pore size and a uniform pore distribution.

実施例2,3及び比較例 電気炉における焼成温度を変更する以外は実施例1と同
様の方法で行った。結果を[表1]に示す。
Examples 2 and 3 and Comparative Example The same method as in Example 1 was performed except that the firing temperature in the electric furnace was changed. The results are shown in [Table 1].

上記[表1]における密度の値から、PMMA被覆チタ
ニア球体の加圧成形体を1000〜1200℃の温度に
おいて焼成した場合には、多孔性焼結体に成形されてい
ることがわかる。このうち、実施例3の焼成温度が12
00℃の場合に得られた焼結体をSEMで観察したとこ
の、1000℃の場合に比べて構成単位である個々のチ
タニア球体の多孔性は、結晶成長により損なわれている
ものの、球体同士の焼結による多孔性は保持されてお
り、かつ細孔分布が均一であった。
From the density values in [Table 1] above, it can be seen that when the pressure-molded body of PMMA-coated titania spheres is fired at a temperature of 1000 to 1200 ° C., it is molded into a porous sintered body. Of these, the firing temperature in Example 3 was 12
When the sintered body obtained at 00 ° C. was observed by SEM, the porosity of the individual titania spheres, which is a structural unit, was impaired by crystal growth as compared with the case at 1000 ° C. The porosity obtained by sintering was maintained, and the pore distribution was uniform.

(ヘ)発明の効果 この発明によれば、重合法により得られる樹脂被覆多孔
質チタニア球体から直接、細孔分布の均一な多孔質チタ
ニア焼結体を簡便にかつ再現性良好に製造することがで
き、工業用医療用材料、化粧品等の高機能性材料、さら
にはセンサ、触媒、耐火材等の高機能性材料として多く
の応用分野で利用できるセラミック多孔体を簡便に供給
することができる。
(F) Effect of the Invention According to the present invention, a porous titania sintered body having a uniform pore distribution can be easily produced with good reproducibility directly from a resin-coated porous titania sphere obtained by a polymerization method. Therefore, it is possible to easily supply a ceramic porous body that can be used in many application fields as a highly functional material such as industrial medical materials and cosmetics, and also as a highly functional material such as a sensor, a catalyst, and a refractory material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】親油化剤で表面処理されたチタニア粉体
と、重合性ビニル系モノマと、必要に応じて添加される
上記モノマと相溶性でかつ水と実質的に相溶性を有しな
い有機溶剤とからなる混合物を、水系に分散し、上記モ
ノマを懸濁重合により重合させることにより、樹脂で被
覆されたチタニア粉体の集合体からなる多孔質チタニア
球体を得、次いでこの樹脂被覆多孔質球体を集合して加
圧成形した後、該球体を焼結しうるが融着しえない温度
下で加熱処理することにより上記被覆樹脂を除去して多
孔質焼結体を得ることを特徴とする多孔質チタニア焼結
体の製造方法。
1. A titania powder surface-treated with a lipophilic agent, a polymerizable vinyl-based monomer, and the above-mentioned monomer, which is optionally added, are compatible with each other and are substantially incompatible with water. A mixture comprising an organic solvent is dispersed in an aqueous system, and the above monomer is polymerized by suspension polymerization to obtain a porous titania sphere consisting of an aggregate of titania powder coated with a resin, and then the resin-coated porous A characteristic is that a porous sintered body is obtained by collecting the spherical spheres, press-molding the spheres, and then heat-treating the spheres at a temperature at which they can be sintered but cannot be fused to remove the coating resin. And a method for producing a porous titania sintered body.
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