JP2012224509A - Method for producing porous body of metal oxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属酸化物多孔質体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal oxide porous body.
従来、ある種の界面活性剤等が溶液中で自己組織的にミセル集合体を形成する性質を利用し、それを鋳型として孔径2〜50nmのメソ孔を有する多孔質材料(メソポーラス材料)がシリカ系材料から合成されてきた。1992年、界面活性剤を鋳型として、直径2nm以上のメソ孔を有するシリカ多孔体がMobil社によって開発された(非特許文献1)。非特許文献1には、セチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)を鋳型とし、シリカ成分を反応させることにより直径2〜8nmの円筒状細孔が2次元−六方構造を形成したMCM−41型および細孔が3次元的に連結したMCM−48型の2種類のタイプのメソポーラスシリカを合成する方法が記載されている。 Conventionally, a porous material (mesoporous material) having a mesopore with a pore diameter of 2 to 50 nm using a property that a certain surfactant or the like forms a micelle aggregate in a solution in a self-organized manner is used as a template. It has been synthesized from system materials. In 1992, a porous silica material having a mesopore with a diameter of 2 nm or more was developed by Mobil Corporation using a surfactant as a template (Non-patent Document 1). Non-Patent Document 1 discloses MCM-41 type and pores in which cylindrical pores having a diameter of 2 to 8 nm have formed a two-dimensional hexagonal structure by reacting a silica component with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a template. Describes a method of synthesizing two types of mesoporous silica of the MCM-48 type in which are three-dimensionally linked.
さらに、界面活性剤として親水性のエチレンオキサイド(EO)と疎水性のプロピレンオキサイド(PO)からなるトリブロックコポリマーPluronic P123(EOmPOnEOm、m=17、n=56、BASF)を鋳型とする反応により、10nm以上の細孔径をもつ2次元−ヘキサゴナル構造メソポーラスシリカ(SBA−15)の製造方法が示されている。(非特許文献2)。 Furthermore, by a reaction using a triblock copolymer Pluronic P123 (EOmPOnEOm, m = 17, n = 56, BASF) composed of hydrophilic ethylene oxide (EO) and hydrophobic propylene oxide (PO) as a surfactant, as a template, A method for producing a two-dimensional hexagonal mesoporous silica (SBA-15) having a pore diameter of 10 nm or more is shown. (Non-patent document 2).
非シリカ系の材料、特に二酸化チタン等の結晶性金属酸化物多孔質体を得る方法としては、界面活性剤Pluronic P123がメソ孔中に存在する3次元−ヘキサゴナル構造二酸化チタン薄膜を形成後、焼成することによりアナターゼ型の結晶子とナノサイズの柱状構造を併せ持つ二酸化チタン薄膜を製造する方法が示されている。(非特許文献3) As a method for obtaining a non-silica-based material, particularly a crystalline metal oxide porous body such as titanium dioxide, a three-dimensional hexagonal structure titanium dioxide thin film in which a surfactant Pluronic P123 is present in mesopores is formed and fired Thus, a method for producing a titanium dioxide thin film having both anatase-type crystallites and nano-sized columnar structures is shown. (Non Patent Literature 3)
さらに、カチオン性界面活性剤と酸化硫酸チタンとを水中で混合し、結晶性二酸化チタンを析出させた後カチオン性界面活性剤を除去することを特徴とするメソポーラス二酸化チタンの製造方法、あるいは板状の結晶構造から構成されるチタン酸を含有する結晶性メソポーラス二酸化チタンの製造方法が開示されている(特許文献1,2)
このように、界面活性剤が自己組織的に形成するミセル構造を鋳型として形成するメソポーラス物質は広く検討されている。しかしながら、今日まで用いられてきた界面活性剤の場合、水中に於ける希釈濃度、pHや温度などの条件によりラメラ相から、2次元ヘキサゴナル相さらにはキュービック相へとダイナミックに相変化する特性があるため、均一な平均細孔径を有するキュービック相構造を有するメソポーラス材料を安定的に製造するのが難しいという問題があった。界面活性剤Pluronic P123を用いた場合、水中における濃度が29−32%の時にのみ、10nm程度のメソ孔を持つ、キュービック構造メソポーラスシリカまたは二酸化チタンの膜が形成されることが示されている(非特許文献4)。
Furthermore, a cationic surfactant and titanium oxide sulfate are mixed in water, the crystalline titanium dioxide is precipitated, and then the cationic surfactant is removed. A method for producing crystalline mesoporous titanium dioxide containing titanic acid composed of the above crystal structure is disclosed (Patent Documents 1 and 2)
As described above, mesoporous materials that are formed using a micelle structure formed by a surfactant in a self-organized manner as a template have been widely studied. However, surfactants that have been used to date have the property of dynamically changing from a lamellar phase to a two-dimensional hexagonal phase and then to a cubic phase depending on conditions such as dilution concentration in water, pH and temperature. Therefore, there has been a problem that it is difficult to stably produce a mesoporous material having a cubic phase structure having a uniform average pore diameter. When the surfactant Pluronic P123 is used, it is shown that a cubic mesoporous silica or titanium dioxide film having mesopores of about 10 nm is formed only when the concentration in water is 29-32% ( Non-patent document 4).
また、二酸化チタン等の結晶性金属酸化物多孔質体は非晶質(アモルファス)で構成された材料を結晶構造のものへ転移させるために加熱などを行うと、細孔の小さなメソポーラス材料ではその壁膜が非常に薄いため、非晶質でのメソポーラスの形状を保持することができないという問題がある。すなわち、メソポーラス材料の調製に通常用いられる金属アルコキシドを用いて、低温で合成を行った場合にはその細孔壁は非晶質となり、結晶構造を持たせる為には高温での焼成処理が必要となるが、高温での焼成処理を行うと、その過程でメソポーラスの形状が破壊されてしまう場合があるため、結晶構造を持った金属酸
化物多孔質体を形成するのが難しかった。あるいは、結晶成長等の手法を用い、直接結晶構造を有するメソポーラス二酸化チタンを製造しようとする場合、ナノオーダーでの結晶の大きさの制御が難しく、3次元的に規則的に整列した構造を持たせることが非常に困難である点、さらに結晶性の低い材料しか得られないなど結晶性金属酸化物が本来持つ特性を生かせないなどの課題が挙げられている。
In addition, a porous crystalline metal oxide such as titanium dioxide is heated in order to transfer an amorphous material into a crystalline structure. Since the wall film is very thin, there is a problem that the amorphous mesoporous shape cannot be maintained. That is, when synthesis is performed at low temperature using a metal alkoxide that is usually used for the preparation of mesoporous materials, the pore walls become amorphous, and a high temperature firing process is required to give a crystalline structure. However, when the baking treatment is performed at a high temperature, the mesoporous shape may be destroyed in the process, so that it is difficult to form a metal oxide porous body having a crystal structure. Alternatively, when it is intended to produce mesoporous titanium dioxide having a direct crystal structure using a technique such as crystal growth, it is difficult to control the crystal size in the nano order, and the structure has a three-dimensionally regularly aligned structure. There are problems such as the fact that it is very difficult to obtain a material and that only the material with low crystallinity can be obtained, and that the characteristics inherent to the crystalline metal oxide cannot be utilized.
多孔質(メソポーラス)材料は表面積を大きくできることで、その材料の持つ特性を飛躍的に延ばせること見込まれている。 Porous (mesoporous) materials are expected to greatly increase the properties of the materials by increasing the surface area.
本発明の目的は、均一な細孔径を有し、比表面積、細孔容積が大きい金属酸化物多孔質体、特に結晶性を有する金属酸化物多孔質体を安定的に、しかも細孔径を自由に制御できる製造する方法を提供することにある。 The object of the present invention is to stabilize a metal oxide porous body having a uniform pore diameter, a large specific surface area and a large pore volume, in particular, a metal oxide porous body having crystallinity, and to freely control the pore diameter. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that can be controlled.
即ち、本発明は以下の発明を包含する。
[1]下記工程(a)、(b)及び(c)を含む金属酸化物多孔質体の製造方法。
工程(a):水系媒体に分散可能な有機ポリマー粒子、金属酸化物ナノ粒子及び水系媒体を含有する混合液を調製する。
(ここで金属酸化物ナノ粒子の動的光散乱式粒度分布系で測定した体積50%平均粒径をκ、有機ポリマー粒子の動的光散乱式粒度分布系で測定した体積50%平均粒径をγとしたとき、κ<γである。)
工程(b):前記工程(a)において得られた混合液を乾燥し、有機無機複合体を得る。工程(c):前記有機無機複合体から前記有機ポリマー粒子を除去し、下記要件(i)、(ii)及び(iii)を満たす金属酸化物多孔質体を得る。
要件(i):α>β
(αは窒素吸着法によるBJH解析から求められる平均細孔径であり、βは粉末X線解析のデバイ・シェラー法で求められる細孔壁の金属酸化物の結晶子サイズである。)
要件(ii)窒素吸着法によるBET比表面積が50m2/g以上である。
要件(iii)空孔率が50体積%以上である。
That is, the present invention includes the following inventions.
[1] A method for producing a metal oxide porous body comprising the following steps (a), (b) and (c).
Step (a): A mixed liquid containing organic polymer particles dispersible in an aqueous medium, metal oxide nanoparticles, and an aqueous medium is prepared.
(Here, 50% volume average particle diameter measured by dynamic light scattering particle size distribution system of metal oxide nanoparticles is κ, and 50% volume average particle diameter measured by dynamic light scattering particle size distribution system of organic polymer particles. Where γ is γ <γ.)
Step (b): The mixed liquid obtained in the step (a) is dried to obtain an organic-inorganic composite. Step (c): The organic polymer particles are removed from the organic-inorganic composite to obtain a metal oxide porous body that satisfies the following requirements (i), (ii), and (iii).
Requirement (i): α> β
(Α is the average pore diameter determined from BJH analysis by nitrogen adsorption method, and β is the crystallite size of the metal oxide on the pore wall determined by Debye-Scherrer method of powder X-ray analysis.)
Requirement (ii) The BET specific surface area by nitrogen adsorption method is 50 m 2 / g or more.
Requirement (iii) The porosity is 50% by volume or more.
[2]前記γが10〜300nmであり、β<γである[1]に記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [2] The method for producing a porous metal oxide according to [1], wherein γ is 10 to 300 nm and β <γ.
[3]前記κが1〜50nmである[1]又は[2]に記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [3] The method for producing a metal oxide porous body according to [1] or [2], wherein the κ is 1 to 50 nm.
[4]前記αが10〜300nmであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [4] The method for producing a metal oxide porous body according to any one of [1] to [3], wherein α is 10 to 300 nm.
[5]金属酸化物多孔質体はメソ孔を有し、その細孔構造がキュービック相構造であることを特徴とする請求項[1]〜[4]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [5] The metal oxide porous body according to any one of [1] to [4], wherein the metal oxide porous body has mesopores, and the pore structure thereof is a cubic phase structure. A method for producing a mass.
[6]金属酸化物ナノ粒子は珪素(Si)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、アンチモン(Sb)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、リチウム(Li)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)からなる群から選択される金属を含有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [6] Metal oxide nanoparticles are silicon (Si), titanium (Ti), zirconium (Zr), yttrium (Y), barium (Ba), aluminum (Al), tin (Sn), hafnium (Hf), antimony Containing a metal selected from the group consisting of (Sb), zinc (Zn), indium (In), lead (Pb), cobalt (Co), lithium (Li), iron (Fe), and manganese (Mn). The method for producing a metal oxide porous body according to any one of [1] to [5].
[7]水系媒体に分散可能な有機ポリマー粒子が、ポリオレフィン系、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系、ポリスチレン系、ポリウレタン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリ酢酸ビニル系、ポリブタジエン系から選ばれる非水溶性ポリマー粒子であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [7] Organic polymer particles dispersible in an aqueous medium are polyolefin-based, poly (meth) acrylic ester-based, polystyrene-based, polyurethane-based, polyacrylonitrile-based, polyvinyl chloride-based, polyvinylidene chloride-based, polyvinyl acetate-based The method for producing a porous metal oxide according to any one of [1] to [6], which is a water-insoluble polymer particle selected from polybutadiene.
[8]水系媒体に分散可能な有機ポリマー粒子が、下記一般式(1)で表される数平均分子量が2.5×104以下の末端分岐型ポリオレフィン系共重合体粒子であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [8] The organic polymer particles dispersible in an aqueous medium are terminal branched polyolefin copolymer particles having a number average molecular weight of 2.5 × 10 4 or less represented by the following general formula (1): The method for producing a porous metal oxide material according to any one of [1] to [7].
(式中、Aはポリオレフィン鎖を表す。R1およびR2は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。X1およびX2は、同一または相異なり、直鎖または分岐のポリアルキレングリコール基を有する基を表す。)。 (In the formula, A represents a polyolefin chain. R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them is a hydrogen atom. X 1 and X 2 are the same. Or, differently, it represents a group having a linear or branched polyalkylene glycol group.
[9]一般式(1)で表される末端分岐型共重合体において、X1およびX2が、同一または相異なり、一般式(2) [9] In the terminal branched copolymer represented by the general formula (1), X 1 and X 2 are the same or different, and the general formula (2)
(式中、Eは酸素原子または硫黄原子を表す。X3はポリアルキレングリコール基、または下記一般式(3) (In the formula, E represents an oxygen atom or a sulfur atom. X 3 represents a polyalkylene glycol group or the following general formula (3).
(式中、R3はm+1価の炭化水素基を表す。Gは同一または相異なり、−OX4、−NX5X6(X4〜X6はポリアルキレングリコール基を表す。)で表される基を表す。mは、R3とGとの結合数であり1〜10の整数を表す。)で表される基を表す。)
または、一般式(4)
(In the formula, R 3 represents an m + 1 valent hydrocarbon group. G is the same or different and is represented by —OX 4 , —NX 5 X 6 (X 4 to X 6 represent a polyalkylene glycol group). M represents the number of bonds between R 3 and G, and represents an integer of 1 to 10). )
Or general formula (4)
(式中、X7,X8は同一または相異なり、ポリアルキレングリコール基または上記一般式(3)で表される基を表す。)であることを特徴とする[8]に記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 (Wherein X 7 and X 8 are the same or different and represent a polyalkylene glycol group or a group represented by the above general formula (3)). The metal oxidation according to [8] A method for producing a porous material.
[10]前記末端分岐型共重合体が下記一般式(1a)または一般式(1b)で表される[8]又は[9]に記載の金属酸化物多孔質体の製造方法: [10] The method for producing a metal oxide porous material according to [8] or [9], wherein the terminally branched copolymer is represented by the following general formula (1a) or general formula (1b):
(式中、R4およびR5は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。R6およびR7は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子であり、R8およびR9は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。l+mは2以上450以下の整数を表す。nは、20以上300以下の整数を表す。)。 (In the formula, R 4 and R 5 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them is a hydrogen atom. R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or a methyl group, At least one of them is a hydrogen atom, R 8 and R 9 represent a hydrogen atom or a methyl group, and at least one of them is a hydrogen atom, l + m represents an integer of 2 to 450, n is 20 Represents an integer of 300 or more.)
(式中、R4およびR5は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。R6およびR7は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子であり、R8およびR9は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子であり、R10およびR11は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。l+m+oは3以上450以下の整数を表す。nは、20以上300以下の整数を表す。)。 (In the formula, R 4 and R 5 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them is a hydrogen atom. R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or a methyl group, At least one of them is a hydrogen atom, R 8 and R 9 represent a hydrogen atom or a methyl group, at least one of them is a hydrogen atom, R 10 and R 11 represent a hydrogen atom or a methyl group, At least one of them is a hydrogen atom, l + m + o represents an integer of 3 to 450, and n represents an integer of 20 to 300.)
[11]前記有機ポリマー粒子が(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [11] The method for producing a metal oxide porous body according to any one of [1] to [7], wherein the organic polymer particles are (meth) acrylic acid ester polymer particles.
[12]前記工程(b)は、前記混合液をスプレードライヤー法により乾燥し、粒子状有機無機複合体を形成する工程である[1]〜[11]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [12] The metal oxide porous material according to any one of [1] to [11], wherein the step (b) is a step of drying the mixed solution by a spray dryer method to form a particulate organic-inorganic composite. A method for producing a mass.
[13]前記工程(b)は、前記混合液を基材上に塗布し乾燥して、膜状有機無機複合体を形成する工程である[1]〜[11]のいずれかに記載の金属酸化物多孔質体の製造方法。 [13] The metal according to any one of [1] to [11], wherein the step (b) is a step of forming the film-like organic-inorganic composite by applying the mixed liquid onto a substrate and drying it. A method for producing an oxide porous body.
本発明の製造方法によれば、均一な細孔径を有し、比表面積、細孔容積が大きい金属酸化物多孔質体、特に結晶性を有する金属酸化物多孔質体を安定的に製造できる。
また、細孔径を自由に制御できる。
According to the production method of the present invention, a metal oxide porous body having a uniform pore diameter, a large specific surface area and a large pore volume, particularly a metal oxide porous body having crystallinity, can be stably produced.
Moreover, the pore diameter can be freely controlled.
本発明においては平均細孔径(α)が、粉末X線解析のデバイ・シェラー法で計算される金属酸化物の結晶子サイズ(β)より大きな構造体にすることにより、均一な細孔径、高比表面積、高空孔率を有する多孔質材料を製造することが出来る。 In the present invention, the average pore diameter (α) is larger than the crystallite size (β) of the metal oxide calculated by the Debye-Scherrer method of powder X-ray analysis. A porous material having a specific surface area and a high porosity can be produced.
まず、平均細孔径(α)を金属酸化物の結晶子サイズ(β)より大きくすることにより、均一な細孔径、高比表面積、高空孔率を有する多孔質材料を製造することが出来る理由について説明する。二酸化チタン等の結晶性金属酸化物多孔質体形成する際、まず非晶質(アモルファス)状態で鋳型となる有機材料との複合体を形成した後、鋳型材料を加熱により焼成除去し、さらに加熱処理を行うことにより多孔質体の壁部分を結晶化させる方法が取られる。その際、細孔の小さな多孔質材料ではその壁膜が非常に薄いため、非晶質での多孔質構造を保持することができないという問題がある。一般的に界面活性剤を鋳型材料として用いた多孔質材料は細孔径が4nm程度であるが、金属酸化物の結晶子サイズは、充分に結晶化された状態では5nm以上であり、細孔径とほぼ同じかそれ以上のサイズである。そのためアモルファスから結晶状態に転移する過程で構造変化が起き、細孔は潰され非晶質の状態での均一な細孔が得られなくなり、そのため比表面積、空孔率は非常に低いものとなる。平均細孔径(α)、金属酸化物の結晶子サイズ(β)の関係により得られる多孔質構造の規則性が変化することを図1の模式図で示す。非特許文献3においては、非晶質の状態では均一なヘキサゴナル構造体の二酸化チタン多孔質体が得られているが、細孔径が小さいため、結晶化させることにより細孔同士が結合し柱状構造の細孔へと変化している。細孔の崩壊を抑制するには、予め細孔径より小さな金属酸化物ナノ粒子を用い、鋳型となる有機材料と有機無機複合体を形成後、鋳型材料を加熱により焼成除去すれば、アモルファスから結晶状態に転移し壁の構造が著しく変化しないため、細孔の崩壊を抑制することが出来る。 First, the reason why a porous material having a uniform pore diameter, a high specific surface area and a high porosity can be produced by making the average pore diameter (α) larger than the crystallite size (β) of the metal oxide. explain. When forming a crystalline metal oxide porous body such as titanium dioxide, first, after forming a complex with an organic material to be a template in an amorphous state, the template material is baked and removed by heating, and further heated. A method of crystallizing the wall portion of the porous body by performing the treatment is employed. At that time, a porous material having small pores has a problem that the wall film is very thin, so that an amorphous porous structure cannot be maintained. In general, a porous material using a surfactant as a template material has a pore diameter of about 4 nm, but the crystallite size of the metal oxide is 5 nm or more in a sufficiently crystallized state. They are about the same size or larger. Therefore, structural change occurs in the process of transition from amorphous to crystalline state, the pores are crushed and uniform pores in the amorphous state cannot be obtained, so the specific surface area and porosity are very low. . The schematic diagram of FIG. 1 shows that the regularity of the porous structure obtained varies depending on the relationship between the average pore diameter (α) and the crystallite size (β) of the metal oxide. In Non-Patent Document 3, a titanium dioxide porous body having a uniform hexagonal structure is obtained in an amorphous state. However, since the pore diameter is small, the pores are bonded to each other by crystallization to form a columnar structure. The pores have changed. In order to suppress the collapse of the pores, metal oxide nanoparticles smaller than the pore diameter are used in advance. After forming the organic material and the organic-inorganic composite as the template, the template material is baked and removed by heating. Since the transition to the state and the wall structure does not change significantly, the collapse of the pores can be suppressed.
多孔質材料の平均細孔径(α)は窒素吸着によって求めることができる。粒子の窒素吸脱着測定から、比表面積をBET(Brunauer−Emmett−Teller)法で、全細孔容積をBJH(Barrett−Joyner−Halenda)法により算出することが出来る。さらに空孔率は全細孔容積から算出することが出来る。細孔壁の結晶子径は粉末X線解析のデバイ・シェラー法で算出することが出来る。 The average pore diameter (α) of the porous material can be determined by nitrogen adsorption. From the nitrogen adsorption / desorption measurement of particles, the specific surface area can be calculated by BET (Brunauer-Emmett-Teller) method and the total pore volume can be calculated by BJH (Barrett-Joyner-Halenda) method. Furthermore, the porosity can be calculated from the total pore volume. The crystallite diameter of the pore wall can be calculated by the Debye-Scherrer method of powder X-ray analysis.
平均細孔径(α)は10〜300nmが好ましい。また、細孔はキュービック相構造を呈していることが好ましい。 The average pore diameter (α) is preferably 10 to 300 nm. The pores preferably have a cubic phase structure.
平均細孔径(α)を10〜300nmとするためには、水系媒体に分散可能で体積50%平均粒子径が10から300nmである有機ポリマー粒子を鋳型として用い、金属酸化物ナノ粒子との有機無機複合体を形成後、有機ポリマー粒子を除去すれば良い。
水系媒体に分散可能な有機ポリマー粒子としては、ポリオレフィン系、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系、ポリスチレン系、ポリウレタン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリ酢酸ビニル系、ポリブタジエン系から選ばれる非水溶性ポリマー粒子を挙げることができる。
In order to set the average pore diameter (α) to 10 to 300 nm, organic polymer particles that can be dispersed in an aqueous medium and have a volume of 50% and an average particle diameter of 10 to 300 nm are used as a template. After forming the inorganic composite, the organic polymer particles may be removed.
Organic polymer particles that can be dispersed in an aqueous medium include polyolefin, poly (meth) acrylic acid ester, polystyrene, polyurethane, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, and polybutadiene. Mention may be made of water-insoluble polymer particles selected from the system.
特に10-30nmの平均細孔径(α)を持つキュービック相構造の金属酸化物多孔質体は、水系媒体に分散したポリオレフィン系末端分岐型共重合体粒子を用いることにより安定的に製造することが出来る。 In particular, a metal oxide porous body having a cubic phase structure having an average pore diameter (α) of 10-30 nm can be stably produced by using polyolefin-based terminally branched copolymer particles dispersed in an aqueous medium. I can do it.
また30nmを超え300nm以下の平均細孔径(α)を持つキュービック相構造の金属酸化物多孔質体は、例えば水系媒体に分散したポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子を用いることにより安定的に製造することができる。 In addition, a metal oxide porous body having a cubic phase structure having an average pore diameter (α) of more than 30 nm and not more than 300 nm is stable by using, for example, poly (meth) acrylate polymer particles dispersed in an aqueous medium. Can be manufactured.
まず、末端分岐型共重合体粒子について説明する。 First, the terminal branched copolymer particles will be described.
[ポリオレフィン系末端分岐型共重合体]
本発明で用いる重合体粒子を構成するポリオレフィン系末端分岐型共重合体は、下記の一般式(1)で表される構造を有する。
[Polyolefin end-branched copolymer]
The polyolefin terminal branched copolymer constituting the polymer particles used in the present invention has a structure represented by the following general formula (1).
(式中、Aはポリオレフィン鎖を表す。R1およびR2は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基でありかつ少なくともどちらか一方は水素原子であり、X1およびX2は、同一または相異なり、直鎖または分岐のポリアルキレングリコール基を有する基を表す。) (In the formula, A represents a polyolefin chain. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them is a hydrogen atom, and X 1 and X 2 are the same. Or, differently, it represents a group having a linear or branched polyalkylene glycol group.)
一般式(1)で表される末端分岐型共重合体の数平均分子量は2.5×104以下、好ましくは5.5×102〜1.5×104、より好ましくは8×102〜4.0×103である。その数平均分子量は、Aで表されるポリオレフィン鎖の数平均分子量とX1およびX2で表されるポリアルキレングリコール基を有する基の数平均分子量とR1,R2およびC2H分の分子量の和で表される。 The number average molecular weight of the terminal branched copolymer represented by the general formula (1) is 2.5 × 10 4 or less, preferably 5.5 × 10 2 to 1.5 × 10 4 , more preferably 8 × 10. 2 to 4.0 × 10 3 . The number average molecular weight is the number average molecular weight of the polyolefin chain represented by A, the number average molecular weight of the group having a polyalkylene glycol group represented by X 1 and X 2 , and R 1 , R 2 and C 2 H min. It is expressed as the sum of molecular weights.
ポリオレフィン系末端分岐型共重合体の数平均分子量が上記範囲にあると、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体を分散質とした際の分散液中の粒子の安定性、水および/または水と親和性を有する有機溶媒への分散性が良好となる傾向があり、かつ分散液の調製が容易になるため好ましい。 When the number average molecular weight of the polyolefin end-branched copolymer is in the above range, the stability of the particles in the dispersion when the polyolefin end-branched copolymer is used as a dispersoid, water and / or affinity with water This is preferable because the dispersibility of the organic solvent in the organic solvent tends to be good and the preparation of the dispersion becomes easy.
一般式(1)のAであるポリオレフィン鎖は、炭素数2〜20のオレフィンを重合したものである。炭素数2〜20のオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンなどのα−オレフィンが挙げられる。本発明においては、これらのオレフィンの単独重合体又は共重合体であってもよく、特性を損なわない範囲で他の重合性の不飽和化合物と共重合したものであってもよい。これらのオレフィンの中でも特にエチレン、プロピレン、1−ブテンが好ましい。 The polyolefin chain which is A in the general formula (1) is obtained by polymerizing an olefin having 2 to 20 carbon atoms. Examples of the olefin having 2 to 20 carbon atoms include α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene and 1-hexene. In the present invention, it may be a homopolymer or copolymer of these olefins, and may be copolymerized with other polymerizable unsaturated compounds as long as the properties are not impaired. Among these olefins, ethylene, propylene, and 1-butene are particularly preferable.
一般式(1)中、Aで表されるポリオレフィン鎖の、GPCにより測定された数平均分子量は、400〜8000であり、好ましくは500〜4000、さらに好ましくは500〜2000である。ここで数平均分子量はポリスチレン換算の値である。 In general formula (1), the number average molecular weight measured by GPC of the polyolefin chain represented by A is 400 to 8000, preferably 500 to 4000, and more preferably 500 to 2000. Here, the number average molecular weight is a value in terms of polystyrene.
Aで表されるポリオレフィン鎖の数平均分子量が上記範囲にあると、ポリオレフィン部分の結晶性が高く、分散液の安定性が良好になる傾向があり、かつ溶融粘度が低く分散液の調製が容易になる傾向があるため好ましい。 When the number average molecular weight of the polyolefin chain represented by A is in the above range, the polyolefin portion has high crystallinity, the dispersion tends to be stable, and the melt viscosity is low and the preparation of the dispersion is easy. This is preferable.
一般式(1)においてAで表されるポリオレフィン鎖の、GPCにより測定された重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比、すなわち分子量分布(Mw/Mn)は、特に制限はなく、通常1.0〜数十であるが、より好ましくは4.0以下、さらに好ましくは3.0以下である。
一般式(1)においてAで表される基の分子量分布(Mw/Mn)が上記範囲にあると、分散液中の粒子の形状や粒子径の均一性などの点で好ましい。
The ratio of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) measured by GPC of the polyolefin chain represented by A in the general formula (1), that is, the molecular weight distribution (Mw / Mn) is not particularly limited. However, it is usually 1.0 to several tens, more preferably 4.0 or less, and still more preferably 3.0 or less.
When the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the group represented by A in the general formula (1) is in the above range, it is preferable in terms of the shape of the particles in the dispersion and the uniformity of the particle diameter.
GPCによる、Aで表される基の数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)は、例えば、ミリポア社製GPC−150を用い以下の条件の下で測定できる。 The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the group represented by A by GPC can be measured under the following conditions using, for example, GPC-150 manufactured by Millipore.
分離カラム:TSK GNH HT(カラムサイズ:直径7.5mm,長さ:300mm)
カラム温度:140℃
移動相:オルトジクロルベンゼン(和光純薬社製)
酸化防止剤:ブチルヒドロキシトルエン(武田薬品工業社製)0.025質量%
移動速度:1.0ml/分
試料濃度:0.1質量%
試料注入量:500マイクロリットル
検出器:示差屈折計。
Separation column: TSK GNH HT (column size: diameter 7.5 mm, length: 300 mm)
Column temperature: 140 ° C
Mobile phase: Orthodichlorobenzene (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Antioxidant: Butylhydroxytoluene (manufactured by Takeda Pharmaceutical Company Limited) 0.025% by mass
Movement speed: 1.0 ml / min Sample concentration: 0.1% by mass
Sample injection volume: 500 microliters Detector: differential refractometer.
なお、Aで表されるポリオレフィン鎖の分子量は、後述の、一方の末端に不飽和基を有するポリオレフィンの分子量を測定し、末端の分子量相当を差し引くことで測定できる。 The molecular weight of the polyolefin chain represented by A can be measured by measuring the molecular weight of a polyolefin having an unsaturated group at one terminal, which will be described later, and subtracting the molecular weight corresponding to the terminal.
R1,R2としては、Aを構成するポリオレフィンの2重結合に結合した置換基である水素原子または炭素数1〜18の炭化水素基であり、好ましくは水素原子または炭素数1〜18のアルキル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基が好ましい。 R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, which is a substituent bonded to a double bond of the polyolefin constituting A, and preferably a hydrogen atom or a carbon group having 1 to 18 carbon atoms. It is an alkyl group. As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group are preferable.
一般式(1)において、X1,X2は同一または相異なり、直鎖または分岐の数平均分子量がそれぞれ50〜10000のポリアルキレングリコール基を有する基を表す。分岐アルキレングリコール基の分岐態様は、多価の炭価水素基あるいは窒素原子を介した分岐等である。例えば、主骨格の他に2つ以上の窒素原子または酸素原子または硫黄原子に結合した炭化水素基による分岐や、主骨格の他に2つのアルキレン基と結合した窒素原子による分岐等が挙げられる。 In the general formula (1), X 1 and X 2 are the same or different and each represents a linear or branched group having a polyalkylene glycol group having a number average molecular weight of 50 to 10,000. The branching mode of the branched alkylene glycol group includes a branching via a polyvalent hydrocarbon group or a nitrogen atom. For example, branching by a hydrocarbon group bonded to two or more nitrogen atoms, oxygen atoms or sulfur atoms in addition to the main skeleton, branching by a nitrogen atom bonded to two alkylene groups in addition to the main skeleton, and the like can be given.
ポリアルキレングリコール基を有する基の数平均分子量が上記範囲にあると、分散液の分散性が良好になる傾向があり、かつ溶融粘度が低く分散液の調製が容易になるため好ましい。 It is preferable that the number average molecular weight of the group having a polyalkylene glycol group is in the above range because the dispersibility of the dispersion tends to be good and the melt viscosity is low and the preparation of the dispersion is easy.
一般式(1)のX1,X2が上記の構造を有することにより、界面活性剤を用いることなく、体積50%平均粒子径が10nmから30nmの粒子径を有する、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体からなる重合体粒子が安定的に得られる。 Since X 1 and X 2 in the general formula (1) have the above-described structure, a polyolefin end-branched copolymer having a 50% volume average particle diameter of 10 nm to 30 nm without using a surfactant is used. Polymer particles made of a polymer can be obtained stably.
一般式(1)において、X1およびX2の好ましい例としては、それぞれ同一または相異なり、一般式(2)、 In the general formula (1), preferred examples of X 1 and X 2 are the same or different from each other, and the general formula (2),
(式中、Eは酸素原子または硫黄原子を表し、X3はポリアルキレングリコール基、または下記一般式(3) (In the formula, E represents an oxygen atom or a sulfur atom, X 3 represents a polyalkylene glycol group, or the following general formula (3)
(式中、R3はm+1価の炭化水素基を表し、Gは同一または相異なり、−OX4、−NX5X6(X4〜X6はポリアルキレングリコール基を表す。)で表される基を表し、mはR3とGとの結合数であり1〜10の整数を表す。)で表される基を表す。)
または、一般式(4)
(Wherein R 3 represents an m + 1 valent hydrocarbon group, G is the same or different, and is represented by —OX 4 , —NX 5 X 6 (X 4 to X 6 represent a polyalkylene glycol group). M represents the number of bonds between R 3 and G, and represents an integer of 1 to 10.). )
Or general formula (4)
(式中、X7,X8は同一または相異なり、ポリアルキレングリコール基または上記一般式(3)で表される基を表す。)で表される基である。 (Wherein X 7 and X 8 are the same or different and represent a polyalkylene glycol group or a group represented by the above general formula (3)).
一般式(3)において、R3で表される基としては、炭素数1〜20のm+1価の炭化水素基である。mは1〜10であり、1〜6が好ましく、1〜2が特に好ましい。 In the general formula (3), the group represented by R 3 is an m + 1 valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. m is 1-10, 1-6 are preferable and 1-2 are especially preferable.
一般式(1)の好ましい例としては、一般式(1)中、X1、X2のどちらか一方が、一般式(4)で表される基であるポリオレフィン系末端分岐型共重合体が挙げられる。さらに好ましい例としては、X1、X2のどちらか一方が一般式(4)で表され、他方が、一般式(2)で表される基であるポリオレフィン系末端分岐型共重合体が挙げられる。 As a preferred example of the general formula (1), there is a polyolefin terminal branched copolymer in which either X 1 or X 2 is a group represented by the general formula (4) in the general formula (1). Can be mentioned. More preferable examples include polyolefin-based terminally branched copolymers in which one of X 1 and X 2 is represented by the general formula (4) and the other is a group represented by the general formula (2). It is done.
一般式(1)の別の好ましい例としては、一般式(1)中、X1およびX2の一方が、一般式(2)で表される基であり、さらに好ましくはX1およびX2の両方が一般式(2)で表される基であるポリオレフィン系末端分岐型共重合体が挙げられる。 As another preferable example of the general formula (1), one of X 1 and X 2 in the general formula (1) is a group represented by the general formula (2), and more preferably X 1 and X 2. And polyolefin-based terminally branched copolymers in which both are groups represented by the general formula (2).
一般式(4)で表されるX1およびX2のさらに好ましい構造としては、一般式(5) As a more preferable structure of X 1 and X 2 represented by the general formula (4), the general formula (5)
(式中、X9、X10は同一または相異なり、ポリアルキレングリコール基を表し、Q1、Q2は同一または相異なり、それぞれ2価の炭化水素基を表す。)で表される基である。 (Wherein X 9 and X 10 are the same or different and represent a polyalkylene glycol group, and Q 1 and Q 2 are the same or different and each represents a divalent hydrocarbon group). is there.
一般式(5)においてQ1,Q2で表される2価の炭化水素基は、2価のアルキレン基であることが好ましく、炭素数2〜20のアルキレン基であることがより好ましい。炭素数2〜20のアルキレン基は、置換基を有していてもいなくてもよく、例えば、エチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基、ジメチルエチレン基、フェニルエチレン基、クロロメチルエチレン基、ブロモメチルエチレン基、メトキシメチルエチレン基、アリー
ルオキシメチルエチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。好ましいアルキレン基としては、炭化水素系のアルキレン基であり、特に好ましくは、エチレン基、メチルエチレン基であり、さらに好ましくは、エチレン基である。Q1,Q2は1種類のアルキレン基でもよく2種以上のアルキレン基が混在していてもよい。
The divalent hydrocarbon group represented by Q 1 and Q 2 in the general formula (5) is preferably a divalent alkylene group, and more preferably an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms. The alkylene group having 2 to 20 carbon atoms may or may not have a substituent, for example, ethylene group, methylethylene group, ethylethylene group, dimethylethylene group, phenylethylene group, chloromethylethylene group, bromo Examples thereof include a methylethylene group, a methoxymethylethylene group, an aryloxymethylethylene group, a propylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a hexamethylene group, and a cyclohexylene group. A preferable alkylene group is a hydrocarbon-based alkylene group, particularly preferably an ethylene group or a methylethylene group, and still more preferably an ethylene group. Q 1 and Q 2 may be one kind of alkylene group, or two or more kinds of alkylene groups may be mixed.
一般式(2)で表されるX1およびX2のさらに好ましい構造としては、一般式(6) As a more preferable structure of X 1 and X 2 represented by the general formula (2), the general formula (6)
(式中、X11はポリアルキレングリコール基を表す。)で表される基である。 (Wherein X 11 represents a polyalkylene glycol group).
X3〜X11で表されるポリアルキレングリコール基とは、アルキレンオキシドを付加重合することによって得られる基である。X3〜X11で表されるポリアルキレングリコール基を構成するアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中で、好ましくは、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドである。より好ましくはプロピレンオキシド、およびエチレンオキシドであり、特に好ましくは、エチレンオキシドである。X3〜X11で表されるポリアルキレングリコール基としては、これらのアルキレンオキシドの単独重合により得られる基でもよいし、もしくは2種以上の共重合により得られる基でもよい。好ましいポリアルキレングリコール基の例としては、ポリエチレングリコール基、ポリプロピレングリコール基、またはポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合により得られる基であり、特に好ましい基としては、ポリエチレングリコール基である。 The polyalkylene glycol group represented by X 3 to X 11 is a group obtained by addition polymerization of alkylene oxide. Examples of the alkylene oxide constituting the polyalkylene glycol group represented by X 3 to X 11 include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, cyclohexene oxide, epichlorohydrin, epibromohydrin, methyl glycidyl ether, allyl A glycidyl ether etc. are mentioned. Of these, propylene oxide, ethylene oxide, butylene oxide, and styrene oxide are preferable. More preferred are propylene oxide and ethylene oxide, and particularly preferred is ethylene oxide. The polyalkylene glycol group represented by X 3 to X 11 may be a group obtained by homopolymerization of these alkylene oxides or a group obtained by copolymerization of two or more kinds. Examples of preferred polyalkylene glycol groups are polyethylene glycol groups, polypropylene glycol groups, or groups obtained by copolymerization of polyethylene oxide and polypropylene oxide, and particularly preferred groups are polyethylene glycol groups.
一般式(1)においてX1、X2が上記構造を有すると、本発明のポリオレフィン系末端分岐型共重合体を分散質とした際の水および/または水と親和性を有する有機溶媒への分散性が良好となるため好ましい。 When X 1 and X 2 in the general formula (1) have the above structure, water and / or an organic solvent having an affinity for water when the polyolefin end-branched copolymer of the present invention is used as a dispersoid. Since dispersibility becomes favorable, it is preferable.
本発明で用いることができるポリオレフィン系末端分岐型共重合体としては、下記一般式(1a)または(1b)で表される重合体を用いることが好ましい。 As the polyolefin-based terminally branched copolymer that can be used in the present invention, a polymer represented by the following general formula (1a) or (1b) is preferably used.
式中、R4およびR5は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。アルキル基としては、炭素数1〜9のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がさらに好ましい。 In the formula, R 4 and R 5 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them is a hydrogen atom. As the alkyl group, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable.
R6およびR7は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。R8およびR9は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。
l+mは2以上450以下、好ましくは5以上200以下の整数を表す。
nは、20以上300以下、好ましくは25以上200以下の整数を表す
R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or a methyl group, and at least one of them is a hydrogen atom. R 8 and R 9 represent a hydrogen atom or a methyl group, and at least one of them is a hydrogen atom.
l + m represents an integer of 2 to 450, preferably 5 to 200.
n represents an integer of 20 or more and 300 or less, preferably 25 or more and 200 or less.
式中、R4およびR5は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。アルキル基としては、炭素数1〜9のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がさらに好ましい。 In the formula, R 4 and R 5 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them is a hydrogen atom. As the alkyl group, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable.
R6およびR7は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。R8およびR9は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。R10およびR11は、水素原子あるいはメチル基を表し、少なくともどちらか一方は水素原子である。
l+m+oは3以上450以下、好ましくは5以上200以下の整数を表す。
nは、20以上300以下、好ましくは25以上200以下の整数を表す。
R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or a methyl group, and at least one of them is a hydrogen atom. R 8 and R 9 represent a hydrogen atom or a methyl group, and at least one of them is a hydrogen atom. R 10 and R 11 represent a hydrogen atom or a methyl group, and at least one of them is a hydrogen atom.
l + m + o represents an integer of 3 to 450, preferably 5 to 200.
n represents an integer of 20 to 300, preferably 25 to 200.
一般式(1b)で表される重合体としては、下記一般式(1c)で表される重合体を用いることがさらに好ましい。 As the polymer represented by the general formula (1b), it is more preferable to use a polymer represented by the following general formula (1c).
式中、l+m+o、nは一般式(1b)と同様である。 In the formula, l + m + o and n are the same as those in the general formula (1b).
ポリエチレン鎖のエチレンユニット数(n)は、一般式(1)におけるポリオレフィン基Aの数平均分子量(Mn)をエチレンユニットの分子量で割ることにより算出できる。また、ポリエチレングリコール鎖のエチレングリコールユニット総数(l+mもしくはl+m+o)は、ポリエチレングリコール基付加反応時の重合体原料と使用したエチレンオキシドとの重量比が、重合体原料とポリエチレングリコール基の数平均分子量(Mn)との比に同じであると仮定して算出できる。 The number of ethylene units (n) of the polyethylene chain can be calculated by dividing the number average molecular weight (Mn) of the polyolefin group A in the general formula (1) by the molecular weight of the ethylene unit. Further, the total number of ethylene glycol units (l + m or l + m + o) of the polyethylene glycol chain is such that the weight ratio of the polymer raw material to the ethylene oxide used during the polyethylene glycol group addition reaction is the number average molecular weight of the polymer raw material and the polyethylene glycol group (Mn ) And the ratio can be calculated.
また、n、l+mもしくはl+m+oは1H−NMRによっても測定することができる。例えば本発明の実施例で用いたポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)およびそれを含む分散系粒子においては、一般式(1)におけるポリオレフィン基Aの末端メチル基(シフト値:0.88ppm)の積分値を3プロトン分とした際の、ポリオレフィン基Aのメチレン基(シフト値:1.06−1.50ppm)の積分値およびPEGのアルキレン基(シフト値:3.33−3.72ppm)の積分値から算出することできる。 N, l + m or l + m + o can also be measured by 1 H-NMR. For example, in the polyolefin-based terminally branched copolymer (T) used in the examples of the present invention and the dispersion particles containing the same, the terminal methyl group of the polyolefin group A in the general formula (1) (shift value: 0.88 ppm) ) And the integral value of the methylene group of polyolefin group A (shift value: 1.06-1.50 ppm) and the alkylene group of PEG (shift value: 3.33-3.72 ppm) when the integral value of 3 protons is taken. ) Can be calculated from the integral value.
具体的には、メチル基の分子量は15、メチレン基の分子量は14、エチレンオキサイド基の分子量は44であることから、各積分値の値よりポリオレフィン基Aおよびアルキレン基の数平均分子量が計算できる。ここで得られたポリオレフィン基Aの数平均分子量をエチレンユニットの分子量で割ることによりnを、アルキレン基の数平均分子量をエチレングリコールユニットの分子量で割ることで、PEG鎖のエチレングリコールユニット総数(l+mもしくはl+m+o)を算出することができる。 Specifically, since the molecular weight of the methyl group is 15, the molecular weight of the methylene group is 14, and the molecular weight of the ethylene oxide group is 44, the number average molecular weights of the polyolefin group A and the alkylene group can be calculated from the values of the integrated values. . By dividing the number average molecular weight of the polyolefin group A thus obtained by the molecular weight of the ethylene unit, n is divided by the number average molecular weight of the alkylene group by the molecular weight of the ethylene glycol unit, whereby the total number of ethylene glycol units (l + m Alternatively, l + m + o) can be calculated.
ポリオレフィン基Aがエチレン―プロピレン共重合体よりなる場合は、IR、13C−NMRなどで測定できるプロピレンの含有率と、1H−NMRにおける積分値の両者を用いることでnおよびl+mもしくはl+m+oを算出することができる。1H−NMRにおいて、内部標準を用いる方法も有効である。 When the polyolefin group A is composed of an ethylene-propylene copolymer, n and l + m or l + m + o can be obtained by using both the propylene content that can be measured by IR, 13 C-NMR, and the integral value in 1 H-NMR. Can be calculated. In 1 H-NMR, a method using an internal standard is also effective.
[ポリオレフィン系末端分岐型共重合体の製造方法]
ポリオレフィン系末端分岐型共重合体は、次の方法によって製造することができる。
最初に、目的とするポリオレフィン系末端分岐型共重合体中、一般式(1)で示されるAの構造に対応するポリマーとして、一般式(7)
[Production method of polyolefin end-branched copolymer]
The polyolefin-based terminally branched copolymer can be produced by the following method.
First, in the target polyolefin-based terminally branched copolymer, as a polymer corresponding to the structure of A represented by the general formula (1), the general formula (7)
(式中、Aはポリオレフィン鎖を表わし、R1およびR2は、水素原子あるいは炭素数1〜18のアルキル基でありかつ少なくともどちらか一方は水素原子を表す。)で示される、片末端に二重結合を有するポリオレフィンを製造する。 (Wherein A represents a polyolefin chain, R 1 and R 2 are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of them represents a hydrogen atom.) A polyolefin having a double bond is produced.
このポリオレフィンは、以下の方法によって製造することができる。
(1)特開2000−239312号公報、特開2001−2731号公報、特開2003−73412号公報などに示されているようなサリチルアルドイミン配位子を有する遷移金属化合物を重合触媒として用いる重合方法。
(2)チタン化合物と有機アルミニウム化合物とからなるチタン系触媒を用いる重合方法。
(3)バナジウム化合物と有機アルミニウム化合物とからなるバナジウム系触媒を用いる重合方法。
(4)ジルコノセンなどのメタロセン化合物と有機アルミニウムオキシ化合物(アルミノキサン)とからなるチーグラー型触媒を用いる重合方法。
This polyolefin can be produced by the following method.
(1) A transition metal compound having a salicylaldoimine ligand as shown in JP-A Nos. 2000-239312, 2001-27331, 2003-73412, etc. is used as a polymerization catalyst. Polymerization method.
(2) A polymerization method using a titanium catalyst comprising a titanium compound and an organoaluminum compound.
(3) A polymerization method using a vanadium catalyst comprising a vanadium compound and an organoaluminum compound.
(4) A polymerization method using a Ziegler-type catalyst comprising a metallocene compound such as zirconocene and an organoaluminum oxy compound (aluminoxane).
上記(1)〜(4)の方法の中でも、特に(1)の方法によれば、上記ポリオレフィンを収率よく製造することができる。(1)の方法では、上記サリチルアルドイミン配位子を有する遷移金属化合物の存在下で、前述したポリオレフィンを重合または共重合するこ
とで上記片方の末端に二重結合を有するポリオレフィンを製造することができる。
Among the above methods (1) to (4), particularly according to the method (1), the polyolefin can be produced with high yield. In the method (1), a polyolefin having a double bond at one end is produced by polymerizing or copolymerizing the above-described polyolefin in the presence of the transition metal compound having the salicylaldoimine ligand. Can do.
(1)の方法によるポリオレフィンの重合は、溶解重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれによっても実施できる。詳細な条件などは既に公知であり上記特許文献を参照することができる。 The polymerization of the polyolefin by the method (1) can be carried out by either a liquid phase polymerization method such as solution polymerization or suspension polymerization or a gas phase polymerization method. Detailed conditions and the like are already known and the above-mentioned patent documents can be referred to.
(1)の方法によって得られるポリオレフィンの分子量は、重合系に水素を存在させるか、重合温度を変化させるか、または使用する触媒の種類を変えることによって調節することができる。 The molecular weight of the polyolefin obtained by the method (1) can be adjusted by allowing hydrogen to be present in the polymerization system, changing the polymerization temperature, or changing the type of catalyst used.
次に、上記ポリオレフィンをエポキシ化して、すなわち上記ポリオレフィンの末端の二重結合を酸化して、一般式(8)で示される末端にエポキシ基を含有する重合体を得る。 Next, the polyolefin is epoxidized, that is, the double bond at the terminal of the polyolefin is oxidized to obtain a polymer containing an epoxy group at the terminal represented by the general formula (8).
(式中、A、R1およびR2は前述の通り。) (In the formula, A, R 1 and R 2 are as described above.)
かかるエポキシ化方法は特に限定されるものではないが、以下の方法を例示することができる。
(1)過ギ酸、過酢酸、過安息香酸などの過酸による酸化
(2)チタノシリケートおよび過酸化水素による酸化
(3)メチルトリオキソレニウム等のレニウム酸化物触媒と過酸化水素による酸化
(4)マンガンポルフィリンまたは鉄ポルフィリン等のポルフィリン錯体触媒と過酸化水素または次亜塩素酸塩による酸化
(5)マンガンSalen等のSalen錯体と過酸化水素または次亜塩素酸塩による酸化
(6)マンガン−トリアザシクロノナン(TACN)錯体等のTACN錯体と過酸化水素による酸化
(7)タングステン化合物などのVI族遷移金属触媒と相間移動触媒存在下、過酸化水素による酸化
上記(1)〜(7)の方法の中でも、活性面で特に(1)および(7)の方法が好ましい。
Although the epoxidation method is not particularly limited, the following methods can be exemplified.
(1) Oxidation with peracids such as performic acid, peracetic acid, perbenzoic acid (2) Oxidation with titanosilicate and hydrogen peroxide (3) Oxidation with rhenium oxide catalyst such as methyltrioxorhenium and hydrogen peroxide ( 4) Oxidation with a porphyrin complex catalyst such as manganese porphyrin or iron porphyrin and hydrogen peroxide or hypochlorite (5) Salen complex such as manganese Salen and oxidation with hydrogen peroxide or hypochlorite (6) Manganese- Oxidation with a TACN complex such as a triazacyclononane (TACN) complex and hydrogen peroxide (7) Oxidation with hydrogen peroxide in the presence of a group VI transition metal catalyst such as a tungsten compound and a phase transfer catalyst The above (1) to (7) Among these methods, the methods (1) and (7) are particularly preferable in terms of the active surface.
また、例えばMw400〜600程度の低分子量の末端エポキシ基含有重合体はVIKOLOXTM(登録商標、Arkema社製)を用いることができる。 For example, VIKOLOX ™ (registered trademark, manufactured by Arkema) can be used as a low molecular weight terminal epoxy group-containing polymer having a Mw of about 400 to 600.
上記方法で得られた一般式(8)で表される末端エポキシ基含有重合体に種々の反応試剤を反応させることにより、一般式(9)で表されるようなポリマー末端のα、β位に様々な置換基Y1、Y2が導入された重合体(重合体(I))を得ることが出来る。 By reacting the terminal epoxy group-containing polymer represented by the general formula (8) obtained by the above-mentioned method with various reaction reagents, the polymer terminal α, β-position represented by the general formula (9) A polymer (polymer (I)) into which various substituents Y 1 and Y 2 are introduced can be obtained.
(式中、A、R1,R2は前述の通り。Y1、Y2は同一または相異なり水酸基、アミノ基、または下記一般式(10a)〜(10c)を表す。) (In the formula, A, R 1 and R 2 are as described above. Y 1 and Y 2 are the same or different and represent a hydroxyl group, an amino group, or the following general formulas (10a) to (10c).)
(一般式(10a)〜(10c)中、Eは酸素原子または硫黄原子を表し、R3はm+1価の炭化水素基を表し、Tは同一または相異なり水酸基、アミノ基を表し、mは1〜10の整数を表す。) (In the general formulas (10a) to (10c), E represents an oxygen atom or a sulfur atom, R 3 represents an m + 1 valent hydrocarbon group, T represents the same or different hydroxyl group and amino group, and m represents 1 Represents an integer of 10 to 10.)
例えば、一般式(8)で表される末端エポキシ基含有重合体を加水分解することにより、一般式(9)においてY1、Y2が両方とも水酸基である重合体が得られ、アンモニアを反応させることによりY1、Y2の一方がアミノ基、他方が水酸基の重合体が得られる。 For example, by hydrolyzing the terminal epoxy group-containing polymer represented by the general formula (8), a polymer in which both Y 1 and Y 2 are hydroxyl groups in the general formula (9) is obtained, and ammonia is reacted. By doing so, a polymer in which one of Y 1 and Y 2 is an amino group and the other is a hydroxyl group is obtained.
また、一般式(8)で表される末端エポキシ基含有重合体と一般式(11a)で示される反応試剤Aとを反応させることにより、一般式(9)においてY1、Y2の一方が一般式(10a)に示される基で他方が水酸基の重合体が得られる。 Further, by reacting the terminal epoxy group-containing polymer represented by the general formula (8) with the reaction reagent A represented by the general formula (11a), one of Y 1 and Y 2 in the general formula (9) A polymer having a group represented by the general formula (10a) and the other hydroxyl group is obtained.
(式中、E、R3、T、mは前述の通りである。) (In the formula, E, R 3 , T and m are as described above.)
また、末端エポキシ基含有重合体と一般式(11b)、(11c)で示される反応試剤B
を反応させることにより、一般式(9)においてY1、Y2の一方が一般式(10b)または(10c)に示される基で他方が水酸基の重合体が得られる。
Further, the terminal epoxy group-containing polymer and the reaction reagent B represented by the general formulas (11b) and (11c)
To give a polymer in which one of Y 1 and Y 2 in the general formula (9) is a group represented by the general formula (10b) or (10c) and the other is a hydroxyl group.
(式中、R3、T、mは前述の通りである。) (Wherein R 3 , T and m are as described above.)
一般式(11a)で示される反応試剤Aとしては、グリセリン、ペンタエリスリトール、ブタントリオール、ジペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン等を挙げることができる。 Examples of the reaction reagent A represented by the general formula (11a) include glycerin, pentaerythritol, butanetriol, dipentaerythritol, polypentaerythritol, dihydroxybenzene, and trihydroxybenzene.
一般式(11b)、(11c)で示される反応試剤Bとしては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノフェノール、ヘキサメチレンイミン、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジエチレントリアミン、N−(アミノエチル)プロパンジアミン、イミノビスプロピルアミン、スペルミジン、スペルミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン等を挙げることができる。 Examples of the reaction reagent B represented by the general formulas (11b) and (11c) include ethanolamine, diethanolamine, aminophenol, hexamethyleneimine, ethylenediamine, diaminopropane, diaminobutane, diethylenetriamine, N- (aminoethyl) propanediamine, and imino. Bispropylamine, spermidine, spermine, triethylenetetramine, polyethyleneimine and the like can be mentioned.
エポキシ体とアルコール類、アミン類との付加反応は周知であり、通常の方法により容易に反応が可能である。 Addition reactions of epoxy compounds with alcohols and amines are well known and can be easily performed by ordinary methods.
一般式(1)は一般式(9)で示される重合体(I)を原料として、アルキレンオキシドを付加重合することにより製造することができる。アルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは2種以上併用してもよい。これらの中で、好ましくは、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドである。より好ましくはプロピレンオキシド、およびエチレンオキシドである。 The general formula (1) can be produced by addition polymerization of alkylene oxide using the polymer (I) represented by the general formula (9) as a raw material. Examples of the alkylene oxide include propylene oxide, ethylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, cyclohexene oxide, epichlorohydrin, epibromohydrin, methyl glycidyl ether, and allyl glycidyl ether. Two or more of these may be used in combination. Of these, propylene oxide, ethylene oxide, butylene oxide, and styrene oxide are preferable. More preferred are propylene oxide and ethylene oxide.
触媒、重合条件などについては、公知のアルキレンオキシドの開環重合方法を利用することができ、例えば、大津隆行著,「改訂高分子合成の化学」,株式会社化学同人,1971年1月,p.172−180には、種々の単量体を重合してポリオールを得る例が開示されている。開環重合に用いられる触媒としては、上記文献に開示されたように、カチオン重合向けにAlCl3、SbCl5、BF3、FeCl3のようなルイス酸、アニオン重合向けにアルカリ金属の水酸化物またはアルコキシド、アミン類、フォスファゼン触媒、配位アニオン重合向けにアルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩、アルコキシドあるいは、Al、Zn、Feなどのアルコキシドを用いることができる。ここで、ホスファゼン触媒としては、例えば、特開平10−77289号公報に開示された化合物、具体的には市販のテトラキス[トリス(ジメチルアミノ)フォスフォラニリデンアミノ]フォスフォニウムクロリドのアニオンをアルカリ金属のアルコキシドを用いてアルコキシアニオンとしたものなどが利用できる。 For the catalyst, polymerization conditions, etc., known ring-opening polymerization methods of alkylene oxides can be used. For example, Takayuki Otsu, “Chemistry of Revised Polymer Synthesis”, Kagaku Dojin, January 1971, p. . 172-180 discloses an example in which a polyol is obtained by polymerizing various monomers. Catalysts used for ring-opening polymerization include Lewis acids such as AlCl 3 , SbCl 5 , BF 3 , and FeCl 3 for cationic polymerization and alkali metal hydroxides for anionic polymerization as disclosed in the above document. Alternatively, alkaline earth metal oxides, carbonates, alkoxides, or alkoxides such as Al, Zn, and Fe can be used for alkoxides, amines, phosphazene catalysts, and coordination anionic polymerization. Here, as the phosphazene catalyst, for example, an anion of a compound disclosed in JP-A-10-77289, specifically, a commercially available tetrakis [tris (dimethylamino) phosphoranylideneamino] phosphonium chloride is alkalinized. The thing made into the alkoxy anion using the metal alkoxide etc. can be utilized.
反応溶媒を使用する場合は、重合体(I)、アルキレンオキシドに対して不活性なものが使用でき、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジオキサン等のエーテル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素などが挙げられる。 When a reaction solvent is used, the polymer (I) can be inert to the alkylene oxide, alicyclic hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. And ethers such as dioxane, and halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene.
触媒の使用量はホスファゼン触媒以外については原料の重合体(I)の1モルに対して、0.05〜5モルが好ましく、より好ましくは0.1〜3モルの範囲である。ホスファゼン触媒の使用量は、重合速度、経済性等の点から、重合体(I)の1モルに対して1×10−4〜5×10−1モルが好ましく、より好ましくは5×10−4〜1×10−1モルである。 Except for the phosphazene catalyst, the catalyst is used in an amount of preferably 0.05 to 5 mol, more preferably 0.1 to 3 mol, relative to 1 mol of the starting polymer (I). The amount of phosphazene catalyst, polymerization rate, in terms of economy and the like, preferably 1 × 10 -4 ~5 × 10 -1 moles per mole of the polymer (I), more preferably 5 × 10 - 4 to 1 × 10 −1 mol.
反応温度は通常25〜180℃、好ましくは50〜150℃とし、反応時間は使用する触媒の量、反応温度、ポリオレフィン類の反応性等の反応条件により変わるが、通常数分〜50時間である。 The reaction temperature is usually 25 to 180 ° C., preferably 50 to 150 ° C., and the reaction time varies depending on the reaction conditions such as the amount of catalyst used, reaction temperature, reactivity of polyolefins, etc., but is usually several minutes to 50 hours. .
一般式(1)の数平均分子量は、前述の通り一般式(8)で示される重合体(I)の数平均分子量と、重合させるアルキレンオキシドの重量から計算する方法や、NMRを用いる方法により算出することができる。 As described above, the number average molecular weight of the general formula (1) depends on the method of calculating from the number average molecular weight of the polymer (I) represented by the general formula (8) and the weight of the alkylene oxide to be polymerized, or a method using NMR. Can be calculated.
[重合体粒子]
このようなポリオレフィン系末端分岐型共重合体からなる本発明の重合体粒子は、一般式(1)のAで表されるポリオレフィン鎖部分が、内方向に配向した構造を有し、このポリオレフィン鎖部分が結晶性を有するリジットな粒子である。
[Polymer particles]
The polymer particles of the present invention comprising such a polyolefin end-branched copolymer have a structure in which the polyolefin chain portion represented by A in the general formula (1) is oriented in the inward direction. This is a rigid particle having a crystalline part.
本発明の重合体粒子は、ポリオレフィン鎖部分が結晶性を有するため、分散液の乾燥による粒子の取り出し後も再度溶媒等の液体中に分散することが可能である。本発明の重合体粒子は、粒子が含むポリオレフィン鎖部分の融点が好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上のリジッドな粒子である。 The polymer particles of the present invention can be dispersed again in a liquid such as a solvent even after removal of the particles by drying the dispersion because the polyolefin chain portion has crystallinity. The polymer particles of the present invention are rigid particles in which the melting point of the polyolefin chain portion contained in the particles is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher.
ポリオレフィン鎖部分の融点が上記の範囲にあると、結晶性が良好なリジッドな粒子になり、より高温で加熱した場合においても粒子の崩壊が抑制される。 When the melting point of the polyolefin chain portion is in the above range, it becomes a rigid particle having good crystallinity, and even when heated at a higher temperature, the particle collapse is suppressed.
このため、後述する製造工程や使用場面において、粒子の崩壊が抑制されるので、本発明の重合体粒子が有する特性を失うことがなく、製品の歩留まりや製品の品質がより安定する。
本発明の重合体粒子は、溶媒等に分散させたとしても、希釈濃度によらず粒子径が一定である。つまり、再分散性および均一な分散粒子径を有することから、液体中に分散しているミセル粒子とは異なるものである。
For this reason, in the manufacturing process and use scene which are mentioned later, since collapse of particle | grains is suppressed, the characteristic which the polymer particle of this invention has is not lost, and the yield of a product and the quality of a product are stabilized more.
Even when the polymer particles of the present invention are dispersed in a solvent or the like, the particle diameter is constant regardless of the dilution concentration. That is, since it has redispersibility and a uniform dispersed particle size, it is different from micelle particles dispersed in a liquid.
[ポリオレフィン系末端分岐型共重合体粒子分散液]
本発明の分散液は前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体を分散質に含み、該分散質を水および/または水と親和性を有する有機溶媒に粒子として分散している。
[Polyolefin end-branched copolymer particle dispersion]
The dispersion of the present invention contains the above-mentioned polyolefin-based terminally branched copolymer in a dispersoid, and the dispersoid is dispersed as particles in water and / or an organic solvent having an affinity for water.
本発明において、分散液とは、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体粒子が分散されてなる分散液であり、
(1)ポリオレフィン系末端分岐型共重合体粒子を製造する際に得られた、該重合体粒子を含む分散液、
(2)ポリオレフィン系末端分岐型共重合体粒子を製造する際に得られた該重合体粒子を含む分散液に、さらに他の分散質や添加剤等を分散または溶解してなる分散液、
(3)ポリオレフィン系末端分岐型共重合体粒子を水や水と親和性を有する有機溶媒に分散させるとともに、他の分散質や添加剤等を分散または溶解してなる分散液、
の何れをも含む。
In the present invention, the dispersion is a dispersion obtained by dispersing polyolefin terminal branched copolymer particles,
(1) A dispersion containing the polymer particles, which is obtained when producing polyolefin-based terminally branched copolymer particles,
(2) A dispersion obtained by dispersing or dissolving other dispersoids, additives, and the like in the dispersion containing the polymer particles obtained when the polyolefin-based terminally branched copolymer particles are produced,
(3) A dispersion obtained by dispersing polyolefin-based terminally branched copolymer particles in water or an organic solvent having an affinity for water, and dispersing or dissolving other dispersoids or additives,
Any of these are included.
本発明の分散液における前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体の含有割合は、全分散液を100質量%としたときに、好ましくは0.1〜50質量%、より好ましくは1〜40質量%、さらに好ましくは1〜20質量%である。 The content of the polyolefin-based terminally branched copolymer in the dispersion of the present invention is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 40% by mass when the total dispersion is 100% by mass. More preferably, it is 1-20 mass%.
ポリオレフィン系末端分岐型共重合体の含有割合が上記範囲にあると、分散液の実用性が良好であり、かつ粘度を適正に保つことができ、取り扱いが容易になるため好ましい。また、本発明の分散液中の粒子の体積50%平均粒子径は好ましくは10nm以上30nm以下である。 It is preferable that the content ratio of the polyolefin-based terminally branched copolymer is in the above range because the practicality of the dispersion is good, the viscosity can be kept appropriate, and handling becomes easy. The 50% volume average particle diameter of the particles in the dispersion of the present invention is preferably 10 nm or more and 30 nm or less.
粒子の体積50%平均粒子径は、前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体のポリオレフィン部分の構造および末端分岐部分の構造を変えることにより調節可能である。 The 50% volume average particle size of the particles can be adjusted by changing the structure of the polyolefin portion and the structure of the terminal branch portion of the polyolefin-based terminal branched copolymer.
なお、本発明における体積50%平均粒子径とは、全体積を100%としたときの累積体積が50%時の粒子の直径をいい、動的光散乱式粒子径分布測定装置やマイクロトラック粒度分布測定装置を使用して測定することができる。 The 50% volume average particle diameter in the present invention means the diameter of a particle when the total volume is 100% when the total volume is 100%, and is a dynamic light scattering particle size distribution measuring device or a microtrack particle size. It can be measured using a distribution measuring device.
また、その形状は、例えばリンタングステン酸によりネガティブ染色を施した後、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察することができる。
本発明における分散液は、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体を水および/または水と親和性を有する有機溶媒に分散化することにより得られる。
The shape can be observed with a transmission electron microscope (TEM) after negative staining with, for example, phosphotungstic acid.
The dispersion in the present invention can be obtained by dispersing the polyolefin-based terminally branched copolymer in water and / or an organic solvent having an affinity for water.
本発明における分散化は、機械的せん断力によりポリオレフィン系末端分岐型共重合体を水および/または水と親和性を有する有機溶媒に物理的に分散化する方法で行なうことができる。 Dispersion in the present invention can be carried out by a method of physically dispersing a polyolefin-based terminally branched copolymer in water and / or an organic solvent having an affinity for water by mechanical shearing force.
分散化方法としては特に限定されるものではないが、各種の分散化方法を利用することができる。具体的に言えば、一般式(1)で表されるポリオレフィン系末端分岐型共重合体と水および/または水と親和性を有する有機溶媒とを混合した後、溶融状態にして高圧ホモジナイザー、高圧ホモミキサー、押出混練機、オートクレーブ等で分散化する方法、高圧で噴射粉砕する方法、細孔より噴霧させる方法が挙げられる。また、前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体を水以外の溶媒に予め溶解した後、水および/または水と親和性を有する有機溶媒とを混合して高圧ホモジナイザー、高圧ホモミキサー等により分散化する方法も可能である。この際、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体の溶解に使用する溶媒は、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体が溶解するのであれば特に限定されないが、トルエン、シクロヘキサンや前記の水と親和性を有する有機溶媒などが挙げられる。水以外の有機溶媒が分散液に混入することが好ましくない場合には、蒸留等の操作により除去することが可能である。 The dispersion method is not particularly limited, but various dispersion methods can be used. Specifically, the polyolefin-based terminally branched copolymer represented by the general formula (1) and water and / or an organic solvent having an affinity for water are mixed and then melted to obtain a high-pressure homogenizer, Examples thereof include a method of dispersing with a homomixer, an extrusion kneader, an autoclave, a method of spraying and pulverizing at a high pressure, and a method of spraying from pores. In addition, after dissolving the polyolefin-based terminally branched copolymer in a solvent other than water in advance, it is mixed with water and / or an organic solvent having an affinity for water and dispersed with a high-pressure homogenizer, a high-pressure homomixer, or the like. A method is also possible. At this time, the solvent used for dissolving the polyolefin end-branched copolymer is not particularly limited as long as the polyolefin end-branched copolymer dissolves, but has an affinity for toluene, cyclohexane or the above water. An organic solvent etc. are mentioned. When it is not preferable that an organic solvent other than water is mixed in the dispersion, it can be removed by an operation such as distillation.
さらに具体的には、例えば、せん断力をかけることが可能な撹拌機付きのオートクレーブ中、100℃以上、好ましくは120〜200℃の温度でせん断力をかけながら加熱撹拌することによって分散液を得ることができる。 More specifically, for example, in an autoclave equipped with a stirrer capable of applying a shearing force, a dispersion is obtained by heating and stirring while applying a shearing force at a temperature of 100 ° C. or higher, preferably 120 to 200 ° C. be able to.
上記温度範囲にあると、前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体が溶融状態にあるため分散化が容易であり、かつ前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体が加熱により劣化しにくいため好ましい。 When the temperature is within the above temperature range, the polyolefin end-branched copolymer is in a molten state, so that it can be easily dispersed, and the polyolefin end-branched copolymer is not easily deteriorated by heating.
分散化に要する時間は、分散化温度やその他の分散化条件によっても異なるが、1〜300分程度である。 The time required for dispersion varies depending on the dispersion temperature and other dispersion conditions, but is about 1 to 300 minutes.
上記の撹拌時間では分散化を十分に行うことができ、かつ前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体が劣化しにくいため好ましい。反応後は、分散液中の温度が100℃以下になるまで、好ましくは60℃以下になるまでせん断力をかけた状態を保つことが好ましい。 The above stirring time is preferable because dispersion can be sufficiently performed and the polyolefin-based terminally branched copolymer is hardly deteriorated. After the reaction, it is preferable to maintain a state in which shearing force is applied until the temperature in the dispersion becomes 100 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or lower.
本発明に用いる分散液の製造において、界面活性剤の添加は不可欠ではないが、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤などを共存させても良い。 In the production of the dispersion used in the present invention, addition of a surfactant is not indispensable, but for example, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant and the like may coexist.
アニオン界面活性剤として、例えば、カルボン酸塩、単純アルキル・スルフォネート、変性アルキル・スルフォネート、アルキル・アリル・スルフォネート、アルキル硫酸エステル塩、硫酸化油、硫酸エステル、硫酸化脂肪酸モノグリセライド、硫酸化アルカノール・アミド、硫酸化エーテル、アルキル燐酸エステル塩、アルキル・ベンゼン・フォスフォン酸塩、ナフタレンスルホン酸・ホルマリン縮合物などが挙げられる。 Anionic surfactants include, for example, carboxylates, simple alkyl sulfonates, modified alkyl sulfonates, alkyl allyl sulfonates, alkyl sulfate esters, sulfated oils, sulfate esters, sulfated fatty acid monoglycerides, sulfated alkanol amides. Sulphated ethers, alkyl phosphate esters, alkyl benzene phosphonates, naphthalene sulfonic acid / formalin condensates.
カチオン界面活性剤として、例えば、単純アミン塩、変性アミン塩、テトラアルキル第4級アンモニウム塩、変性トリアルキル第4級アンモニウム塩、トリアルキル・ベンジル第4級アンモニウム塩、変性トリアルキル・ベンジル第4級アンモニウム塩、アルキル・ピリジニウム塩、変性アルキル・ピリジニウム塩、アルキル・キノリニウム塩、アルキル・フォスフォニウム塩、アルキル・スルフォニウム塩などが挙げられる。 Examples of cationic surfactants include simple amine salts, modified amine salts, tetraalkyl quaternary ammonium salts, modified trialkyl quaternary ammonium salts, trialkyl benzyl quaternary ammonium salts, and modified trialkyl benzyl quaternary salts. Examples include quaternary ammonium salts, alkyl pyridinium salts, modified alkyl pyridinium salts, alkyl quinolinium salts, alkyl phosphonium salts, and alkyl sulfonium salts.
両性界面活性剤として、例えば、ベタイン、スルフォベタイン、サルフェートベタインなどが挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include betaine, sulfobetaine, sulfate betaine and the like.
ノニオン界面活性剤として、例えば、脂肪酸モノグリセリン・エステル、脂肪酸ポリグリコール・エステル、脂肪酸ソルビタン・エステル、脂肪酸蔗糖エステル、脂肪酸アルカノール・アミド、脂肪酸ポリエチレン・グリコール縮合物、脂肪酸アミド・ポリエチレン・グリコール縮合物、脂肪酸アルコール・ポリエチレン・グリコール縮合物、脂肪酸アミン・ポリエチレン・グリコール縮合物、脂肪酸メルカプタン・ポリエチレン・グリコール縮合物、アルキル・フェノール・ポリエチレン・グリコール縮合物、ポリプロピレン・グリコール・ポリエチレン・グリコール縮合物などが挙げられる。
これら界面活性剤は、単独または2種以上を併用することができる。
Nonionic surfactants include, for example, fatty acid monoglycerin ester, fatty acid polyglycol ester, fatty acid sorbitan ester, fatty acid sucrose ester, fatty acid alkanol amide, fatty acid polyethylene glycol glycol condensate, fatty acid amide polyethylene glycol condensate, Examples include fatty acid alcohol / polyethylene / glycol condensate, fatty acid amine / polyethylene / glycol condensate, fatty acid mercaptan / polyethylene / glycol condensate, alkyl / phenol / polyethylene / glycol condensate, and polypropylene / glycol / polyethylene / glycol condensate. .
These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
本発明に用いる分散液の製造にあたっては、異物などを除去する目的で、工程中に濾過工程を設けてもよい。このような場合には、たとえば、300メッシュ程度のステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)を設置し、加圧濾過(空気圧0.2MPa)をおこなえばよい。 In the production of the dispersion used in the present invention, a filtration step may be provided in the process for the purpose of removing foreign substances and the like. In such a case, for example, a stainless steel filter (wire diameter 0.035 mm, plain weave) of about 300 mesh may be installed and pressure filtration (air pressure 0.2 MPa) may be performed.
上記の方法で得られる分散液は、各種の酸や塩基、例えば塩酸、硫酸、リン酸などの酸や、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどの塩基を添加することによりpHを1から13まで変化させても、凝集、沈殿を起こさない。また、この分散液を常圧下で加熱還流もしくは凍結解凍を繰り返すような、幅広い温度範囲においても凝集、沈殿を起こさない。 The dispersion obtained by the above method has a pH of 1 by adding various acids and bases, for example, acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, and bases such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and calcium hydroxide. No change or aggregation occurs from 13 to 13. In addition, the dispersion does not aggregate or precipitate even in a wide temperature range in which heating and refluxing or freezing and thawing are repeated under normal pressure.
上記方法における水については特に制限されず、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水などを使用可能であるが、蒸留水やイオン交換水を使用することが好ましい。 The water in the above method is not particularly limited, and distilled water, ion exchange water, city water, industrial water, and the like can be used, but it is preferable to use distilled water or ion exchange water.
また、上記方法における水と親和性を有する有機溶媒は、ポリオレフィン系末端共重合体粒子、界面活性剤等の分散質が分散可能なものであれば特に限定されないが、例えばエチレングリコール、テトラエチレングリコール、イソプロピルアルコール、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられる。分散液中への有機溶媒の混入が好ましくない場合には、該分散質を含有した分散液を調製した後、蒸留等により、前記有機溶媒を除去することが可能である。 In addition, the organic solvent having an affinity for water in the above method is not particularly limited as long as the dispersoid such as polyolefin-based terminal copolymer particles and surfactant can be dispersed. For example, ethylene glycol, tetraethylene glycol Isopropyl alcohol, acetone, acetonitrile, methanol, ethanol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone and the like. When mixing of the organic solvent into the dispersion is not preferred, the organic solvent can be removed by distillation or the like after preparing a dispersion containing the dispersoid.
本発明における分散液は、前記ポリオレフィン系末端分岐型共重合体を100質量部としたときに、ポリオレフィン系末端共重合体粒子以外の分散質を0.001質量部〜20質量部、好ましくは0.01質量部〜10質量部、さらに好ましくは0.1質量部〜5質量部含有することができる。 In the dispersion in the present invention, when the polyolefin-based terminal branched copolymer is 100 parts by mass, the dispersoid other than the polyolefin-based terminal copolymer particles is 0.001 to 20 parts by mass, preferably 0. 0.01 parts by mass to 10 parts by mass, more preferably 0.1 parts by mass to 5 parts by mass.
該分散質の含有量が上記範囲にあると、分散液の物性が実用面で良好であり、且つ分散液が凝集、沈殿を生じにくいため好ましい。
30nmを超え300nm以下の平均細孔径(α)を持つキュービック相構造の金属酸化物多孔質体は、例えば水系媒体に分散したポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子を用いることにより製造することが出来る。次にポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子について説明する。
It is preferable that the content of the dispersoid be in the above range since the physical properties of the dispersion are good in practical use and the dispersion is less likely to aggregate and precipitate.
A metal oxide porous body having a cubic phase structure having an average pore diameter (α) of more than 30 nm and not more than 300 nm is produced, for example, by using poly (meth) acrylate polymer particles dispersed in an aqueous medium. I can do it. Next, the poly (meth) acrylate polymer particles will be described.
[(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子水分散液]
ポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、アクリル酸エステル及び/又はメタアクリル酸エステル由来の繰り返し単位を有する単独重合体または共重合体である。
[(Meth) acrylic acid ester polymer particle aqueous dispersion]
The poly (meth) acrylate polymer is a homopolymer or copolymer having a repeating unit derived from an acrylate ester and / or a methacrylic ester.
ポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子の水分散液は一般的にアクリルエマルジョンと呼ばれ、公知の乳化重合法により得ることができる。例えば、不飽和単量体(不飽和ビニルモノマー等)を重合開始剤、及び界面活性剤を存在させた水中において乳化重合することによって得ることができる。 An aqueous dispersion of poly (meth) acrylic acid ester polymer particles is generally called an acrylic emulsion and can be obtained by a known emulsion polymerization method. For example, it can be obtained by emulsion polymerization of an unsaturated monomer (such as an unsaturated vinyl monomer) in water containing a polymerization initiator and a surfactant.
アクリル酸エステルの具体例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n−へキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルアクリレート等が挙げられる。 Specific examples of the acrylic ester include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, Examples include decyl acrylate, dodecyl acrylate, octadecyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, benzyl acrylate, and glycidyl acrylate.
メタアクリル酸エステルの具体例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。 Specific examples of the methacrylic acid ester include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, decyl methacrylate. , Dodecyl methacrylate, octadecyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, glycidyl methacrylate and the like.
本発明のポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル以外の不飽和単量体が共重合されていてもよい。
併用できる不飽和単量体としては、酢酸ビニル等のビニルエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルシアン化合物類;塩化ビニリデン、塩化ビニル等のハロゲン化単量体類;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、4−t−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体類
;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;ブタジエン、クロロプレン等のジエン類;ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルピロリドン等のビニル単量体類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸類;アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N’−ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミド類;2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有単量体類等が挙げられ、これらを単独または二種以上混合して使用することができる。
The poly (meth) acrylic acid ester polymer of the present invention may be copolymerized with an unsaturated monomer other than acrylic acid ester and methacrylic acid ester.
Unsaturated monomers that can be used in combination include vinyl esters such as vinyl acetate; vinylcyan compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile; halogenated monomers such as vinylidene chloride and vinyl chloride; styrene, α-methylstyrene , Vinyltoluene, 4-t-butylstyrene, chlorostyrene, vinylanisole, vinylnaphthalene and other aromatic vinyl monomers; ethylene, propylene and other olefins; butadiene, chloroprene and other dienes; vinyl ether, vinyl ketone and vinyl Vinyl monomers such as pyrrolidone; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid and maleic acid; acrylamides such as acrylamide, methacrylamide and N, N′-dimethylacrylamide; 2-hydroxy Ethyl acrylate 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxyl group-containing monomers such as 2-hydroxypropyl methacrylate and the like, can be used as a mixture thereof alone or two or more.
また、重合可能な二重結合を二つ以上有する架橋性単量体も使用することができる。重合可能な二重結合を二つ以上有する架橋性単量体の例としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−アクリロキシプロピロキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジアクリレート化合物、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート等のトリアクリレート化合物、ジトリメチロールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等のテトラアクリレート化合物、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のヘキサアクリレート化合物、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリブチレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジメタクリレート化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート化合物、メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらを単独または二種以上混合して使用することができる。 A crosslinkable monomer having two or more polymerizable double bonds can also be used. Examples of the crosslinkable monomer having two or more polymerizable double bonds include polyethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, 2,2′-bis (4-acryloxypropyloxyphenyl) propane, 2,2 ′ -Diacrylate compounds such as bis (4-acryloxydiethoxyphenyl) propane, triacrylate compounds such as trimethylolpropane triacrylate, trimethylolethane triacrylate, tetramethylolmethane triacrylate , Tetraacrylate compounds such as ditrimethylol tetraacrylate, tetramethylol methane tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, hexaacrylate compounds such as dipentaerythritol hexaacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol Dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, dipropylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, polybutylene glycol Dimethacrylate, , 2′-bis (4-methacryloxydiethoxyphenyl) propane and other dimethacrylate compounds, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate and other trimethacrylate compounds, methylenebisacrylamide, divinylbenzene and the like. Can be used alone or in admixture of two or more.
また、乳化重合の際に使用される重合開始剤及び界面活性剤の他に、連鎖移動剤、さらには中和剤等も常法に準じて使用してよい。特に中和剤としては、アンモニア、無機アルカリの水酸化物、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が好ましい。 In addition to the polymerization initiator and surfactant used in emulsion polymerization, a chain transfer agent, further a neutralizing agent, and the like may be used according to a conventional method. In particular, ammonia and inorganic alkali hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferred as the neutralizing agent.
ポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子の粒径は水中での分散安定性の観点から、その体積50%平均粒子径(γ)が30nmを超え300nm以下が好ましく、40〜250nmがより好ましく、特に50〜200nmであることが好ましい。
また、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系重合体粒子としては、単相構造及び複相構造(コアシェル型)の何れのものも使用できる。
From the viewpoint of dispersion stability in water, the poly (meth) acrylate polymer particles preferably have a volume 50% average particle diameter (γ) of more than 30 nm and not more than 300 nm, more preferably 40 to 250 nm. In particular, the thickness is preferably 50 to 200 nm.
Moreover, as a poly (meth) acrylic-ester type polymer particle, any of a single phase structure and a multiphase structure (core shell type) can be used.
なお、「アクリルエマルジョン」というときは、ディスパージョン、ラテックス、サスペンジョンと呼ばれる固/液の分散体をも包含したものを意味するものとする。
アクリルエマルジョンは、例えば、次のようにして製造される。
The term “acrylic emulsion” is intended to include a solid / liquid dispersion called dispersion, latex, or suspension.
An acrylic emulsion is manufactured as follows, for example.
〔アクリルエマルジョンの製造方法例〕
滴下装置、温度計、水冷式還流コンデンサー及び攪拌機を備えた反応容器に、イオン交換水100部を入れ、窒素雰囲気下、温度70℃で攪拌しながら、重合開始剤0.2部を添加する。これに、別途調製したモノマー溶液を滴下し重合反応させて、1次物質を調製する。その後、温度70℃で、該1次物質に、重合開始剤の10%水溶液2部を添加して
攪拌し、更に別途調製した反応液を添加し攪拌して重合反応させ、重合反応物を得る。該重合反応物はそのまま用いても良いし、中和剤で中和してpHが8〜8.5になるように調整しても良い。その後フィルターでろ過し粗大粒子を除去して、樹脂粒子を分散質とするアクリルエマルジョンを得る。
[Example of production method of acrylic emulsion]
In a reaction vessel equipped with a dropping device, a thermometer, a water-cooled reflux condenser and a stirrer, 100 parts of ion-exchanged water is added, and 0.2 part of a polymerization initiator is added while stirring at a temperature of 70 ° C. in a nitrogen atmosphere. To this, a separately prepared monomer solution is dropped and subjected to a polymerization reaction to prepare a primary substance. Thereafter, at a temperature of 70 ° C., 2 parts of a 10% aqueous solution of a polymerization initiator is added to the primary substance and stirred, and a separately prepared reaction solution is added and stirred to cause a polymerization reaction to obtain a polymerization reaction product. . The polymerization reaction product may be used as it is, or it may be neutralized with a neutralizing agent and adjusted to have a pH of 8 to 8.5. Thereafter, it is filtered through a filter to remove coarse particles, and an acrylic emulsion having resin particles as a dispersoid is obtained.
重合開始剤としては、通常のラジカル重合に用いられるものと同様のものが用いられ、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化ジブチル、過酢酸、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロキシパーオキシド、パラメンタンヒドロキシパーオキシド等が挙げられる。特に、前述の如く、重合反応を水中で行う場合には、水溶性の重合開始剤が好ましい。
また、重合反応で用いられる乳化剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウムの他、一般にアニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤又は両性界面活性剤として用いられているもの等が挙げられる。
As the polymerization initiator, those used for normal radical polymerization are used, for example, potassium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, dibutyl peroxide, Examples include peracetic acid, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroxy peroxide, paramentane hydroxy peroxide, and the like. In particular, as described above, when the polymerization reaction is performed in water, a water-soluble polymerization initiator is preferable.
Moreover, as an emulsifier used by a polymerization reaction, what is generally used as an anionic surfactant, a nonionic surfactant, or an amphoteric surfactant other than sodium lauryl sulfate is mentioned, for example.
また、重合反応で用いられる連鎖移動剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、キサントゲン類であるジメチルキサントゲンジスルフィド、ジイソブチルキサントゲンジスルフィド、ジペンテン、インデン、1,4−シクロヘキサジエン、ジヒドロフラン、キサンテン等が挙げられる。
アクリルエマルジョンは、溶剤として、水以外に、有機溶剤を併用することもできる。このような有機溶剤としては、水と相溶性を有するものが好ましく、例えば、エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの炭素数1〜4のアルキルアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテルなどのグリコールエーテル類、2−ピロリドン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホラン等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the chain transfer agent used in the polymerization reaction include t-dodecyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, n-octyl mercaptan, xanthogens such as dimethylxanthogen disulfide, diisobutylxanthogen disulfide, dipentene, indene, 1,4- Examples include cyclohexadiene, dihydrofuran, and xanthene.
The acrylic emulsion can be used in combination with an organic solvent in addition to water. As such an organic solvent, those having compatibility with water are preferable. For example, alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as ethanol, methanol, butanol, propanol, isopropanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl, and the like. Ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-iso-propyl ether, diethylene glycol mono-iso-propyl ether, ethylene glycol mono -N-butyl ether, ethylene glycol mono-t-butyl ether, polyethylene Glycol mono-t-butyl ether, 1-methyl-1-methoxybutanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-t-butyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-iso- Glycol ethers such as propyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, dipropylene glycol mono-iso-propyl ether, 2-pyrrolidone, formamide, acetamide, dimethyl Examples include sulfoxide, sorbit, sorbitan, acetin, diacetin, triacetin, and sulfolane. It can be used alone or in combination of two or more of al.
以下、前記に説明した非水溶性有機ポリマー粒子を用いた金属酸化物多孔質体の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for producing a metal oxide porous body using the water-insoluble organic polymer particles described above will be described.
<金属酸化物多孔質体の製造方法>
本発明の金属酸化物多孔体は、非水溶性有機ポリマー粒子と金属酸化物の有機無機複合体を形成した後、鋳型である非水溶性有機ポリマー粒子を除去することにより製造される。
<The manufacturing method of a metal oxide porous body>
The metal oxide porous body of the present invention is produced by forming a water-insoluble organic polymer particle and an organic-inorganic composite of a metal oxide and then removing the water-insoluble organic polymer particle as a template.
具体的には、以下の工程を含む。
工程(a):上述の非水溶性有機ポリマー粒子、金属酸化物ナノ粒子及び水系媒体を含有する混合液を調製する。
工程(b):前記工程(a)において得られた混合液を乾燥し、有機無機複合体を得る。
工程(c):前記有機無機複合体から非水溶性有機ポリマー粒子を除去し、金属酸化物多孔質体を調製する。
Specifically, the following steps are included.
Step (a): A mixed solution containing the above-mentioned water-insoluble organic polymer particles, metal oxide nanoparticles and an aqueous medium is prepared.
Step (b): The mixed liquid obtained in the step (a) is dried to obtain an organic-inorganic composite.
Step (c): The water-insoluble organic polymer particles are removed from the organic-inorganic composite to prepare a metal oxide porous body.
以下、各工程を順に説明する。
[工程(a)]
工程(a)においては、例えば金属酸化物ナノ粒子の水分散体を調整し、上述の非水溶性有機ポリマー粒子の水分散液と混合、あるいは反応させ液を調製することができる。本発明において選ばれる金属酸化物ナノ粒子は、具体的には、二酸化珪素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、イットリア安定化ジルコニウム(YSZ)、酸化アルミニウム(Al2O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化アンチモン(Sb2O5)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)を1成分以上含有する金属酸化物ナノ粒子が挙げられる。
Hereinafter, each process is demonstrated in order.
[Step (a)]
In step (a), for example, an aqueous dispersion of metal oxide nanoparticles can be prepared and mixed or reacted with the aqueous dispersion of water-insoluble organic polymer particles described above to prepare a liquid. Specifically, the metal oxide nanoparticles selected in the present invention are silicon dioxide (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), yttria stabilized zirconium (YSZ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), antimony oxide (Sb 2 O 5 ), tin oxide (SnO), zinc oxide (ZnO), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium manganese phosphate (LiMnPO 4) ) And metal oxide nanoparticles containing one or more components.
2成分以上含有する金属酸化物ナノ粒子とは、具体的には1種類の無機超微粒子の表面に他の無機物を1種類以上被覆した構造(コアーシェル構造)、2種類以上の成分により結晶構造を形成するものなどである。 More specifically, the metal oxide nanoparticles containing two or more components are a structure in which one or more inorganic ultrafine particles are coated with one or more other inorganic substances (core-shell structure) and a crystal structure with two or more components. Such as to be formed.
金属酸化物ナノ粒子の体積50%平均粒子径(κ)は有機ポリマー粒子の体積50%平均粒子径(γ)よりも小さい。κ/γは好ましくは0.003〜0.99であり、0.005〜0.9が特に好ましい。 The volume 50% average particle diameter (κ) of the metal oxide nanoparticles is smaller than the volume 50% average particle diameter (γ) of the organic polymer particles. κ / γ is preferably 0.003 to 0.99, particularly preferably 0.005 to 0.9.
このような金属ナノ粒子、有機ポリマー粒子を用いることにより、後述する要件(i)、(ii)及び(iii)を満たす金属酸化物多孔質体を安定的に製造することができる。 By using such metal nanoparticles and organic polymer particles, a metal oxide porous body satisfying requirements (i), (ii) and (iii) described later can be stably produced.
金属酸化物ナノ粒子の体積50%平均粒子径(κ)は、好ましくは1〜50nm、より好ましくは1〜20nm、さらに好ましくは1〜10nmである。この範囲であるとナノ粒子としての性質が保たれ、かつ、得られる多孔質体の細孔の規則性が良好であり好ましい。 The 50% volume average particle diameter (κ) of the metal oxide nanoparticles is preferably 1 to 50 nm, more preferably 1 to 20 nm, and still more preferably 1 to 10 nm. Within this range, the properties as nanoparticles are maintained, and the regularity of the pores of the resulting porous body is good, which is preferable.
また金属酸化物ナノ粒子の製造方法として、大きくは粉砕法と合成法に分けられる。さらに合成法としては蒸発凝縮法、気相反応法などの気相法、コロイド法、均一沈殿法、水熱合成法、マイクロエマルション法などの液相法などがある。 In addition, the method for producing metal oxide nanoparticles can be roughly divided into a pulverization method and a synthesis method. Further, as synthesis methods, there are vapor phase methods such as evaporation condensation method and gas phase reaction method, liquid phase methods such as colloid method, homogeneous precipitation method, hydrothermal synthesis method and microemulsion method.
本発明に用いる金属酸化物ナノ粒子の製造法は特に制限されるものではないが、粒径、組成の均一性、不純物などの点から、合成法により製造したものが好ましい。 The method for producing the metal oxide nanoparticles used in the present invention is not particularly limited, but those produced by a synthesis method are preferable from the viewpoints of particle size, composition uniformity, impurities, and the like.
それぞれの金属酸化物ナノ粒子は、水などにコロイド状あるいはスラリー状に分散するのが好ましく、分散を安定に保つため、γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランやメタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、カルボン酸などの有機酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニールアルコールなどの高分子を添加、またはそれらを微粒子表面に化学的結合(表面修飾)させるなどの方法により分散安定化しても構わない。 Each metal oxide nanoparticle is preferably dispersed in water or the like in a colloidal or slurry form. In order to keep the dispersion stable, a silane such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane or methacryloyloxypropyltrimethoxysilane is used. The dispersion may be stabilized by adding a coupling agent, an organic acid such as a carboxylic acid, a polymer such as polyvinyl pyrrolidone or polyvinyl alcohol, or chemically bonding (surface modification) them to the surface of the fine particles.
金属酸化物ナノ粒子を分散させる水系媒体としては、水および/または水の一部または全部を任意の割合で溶解する溶媒が挙げられる。 Examples of the aqueous medium in which the metal oxide nanoparticles are dispersed include water and / or a solvent that dissolves part or all of water in an arbitrary ratio.
水については特に制限されず、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水などを使用可能であるが、蒸留水やイオン交換水を使用することが好ましい。 The water is not particularly limited, and distilled water, ion exchange water, city water, industrial water, and the like can be used, but it is preferable to use distilled water or ion exchange water.
水の一部または全部を任意の割合で溶解する溶媒としては、水と親和性を有する有機溶媒であって、非水溶性有機ポリマーが分散可能なものであれば特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−メトキシエタノール(メチルセルソルブ)、2−エトキシエタノール(エチルセルソルブ)、酢酸エチルなどが挙げられる。中でも、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトン、テトラヒドロフラン、ジオキサンは、水との親和性が高いため、好ましい。 The solvent for dissolving a part or all of water in an arbitrary ratio is not particularly limited as long as it is an organic solvent having an affinity for water and can disperse the water-insoluble organic polymer. Ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, ethylene glycol, tetraethylene glycol, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclo Examples include pentanone, 2-methoxyethanol (methyl cellosolve), 2-ethoxyethanol (ethyl cellosolve), and ethyl acetate. Among these, methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, acetone, tetrahydrofuran, and dioxane are preferable because of their high affinity with water.
金属酸化物ナノ粒子の水分散体は、前記非水溶性有機ポリマー粒子と混合され、混合組成物の形態で使用することが出来る。
金属酸化物ナノ粒子の体積50%平均粒径(κ)、有機ポリマー粒子の体積50%平均粒径(γ)は、透過型電子顕微鏡(TEM)により直接観察することが出来る。また、水中での分散粒径は、動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」で測定することができる。
有機ポリマー粒子の使用量は特に制限されるものではないが、例えば有機ポリマー粒子/金属酸化物ナノ粒子(重量比)を10/90〜90/10、好ましくは20/80〜80/20とすることができる。
The aqueous dispersion of metal oxide nanoparticles can be mixed with the water-insoluble organic polymer particles and used in the form of a mixed composition.
The 50% average particle diameter (κ) of the metal oxide nanoparticles and the 50% average particle diameter (γ) of the organic polymer particles can be directly observed by a transmission electron microscope (TEM). The dispersed particle size in water can be measured with a dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrack UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)”.
The amount of the organic polymer particles used is not particularly limited. For example, the organic polymer particles / metal oxide nanoparticles (weight ratio) is 10/90 to 90/10, preferably 20/80 to 80/20. be able to.
[工程(b)]
工程(b)においては、前記工程(a)において得られた混合液を乾燥して有機無機複合体を得る。有機無機複合体は粒子状でも膜状でもよい。
[Step (b)]
In the step (b), the liquid mixture obtained in the step (a) is dried to obtain an organic-inorganic composite. The organic-inorganic composite may be in the form of particles or a film.
複合体粒子の製造方法としては、本発明の反応溶液、混合組成物を所定温度で加熱乾燥し水または溶媒を除去した後、得られた固体を粉砕や分級等の処理により成形する方法、あるいは凍結乾燥法のように低温度で水または溶媒除去して乾燥した後、さらに所定の温度で加熱乾燥させ、得られた固体を粉砕や分級の処理により成形する方法、さらにはスプレードライヤーにより、10μm以下の複合体微粒子を噴霧乾燥装置(スプレードライヤー)により噴霧し、溶媒を揮発させることにより粉体を得る方法などがある。
膜状の複合体の製造方法は、目的とする用途、基材の種類さらに形状等に応じて、ディップコート、スピンコート、スプレーコート、流下塗布、ブレードコート、バーコート、ダイコート、その他の適宜な方法を用いることができる。基材は金属、ガラス、セラミックス、ポリマーなどの成形物、シート、フィルムなどの他、多孔質支持体を用いることができる。
As a method for producing composite particles, the reaction solution of the present invention, a mixed composition is heated and dried at a predetermined temperature to remove water or a solvent, and then the obtained solid is molded by a treatment such as pulverization or classification, or After drying by removing water or solvent at a low temperature as in the freeze-drying method, it is further dried by heating at a predetermined temperature, and the resulting solid is formed by pulverization or classification, and further by a spray dryer, 10 μm There is a method of obtaining powder by spraying the following composite fine particles with a spray dryer (spray dryer) and volatilizing the solvent.
According to the intended use, the type of substrate and the shape, etc., the film-like composite can be produced by dip coating, spin coating, spray coating, flow coating, blade coating, bar coating, die coating, or other appropriate methods. The method can be used. As the substrate, a porous support can be used in addition to a molded product such as metal, glass, ceramics, and polymer, a sheet, a film, and the like.
多孔質支持体と膜状の複合体の製造方法としては、多孔質支持体を混合組成物中に浸漬し、多孔質支持体を所定温度で保持して乾燥する方法を例示することができる。
多孔質支持体としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア等のセラミックス、ステンレス、アルミニウム等の金属、紙、樹脂等の多孔質体を挙げることができる。
As a method for producing a porous support and a membrane-like composite, a method of immersing the porous support in a mixed composition, holding the porous support at a predetermined temperature, and drying can be exemplified.
Examples of the porous support include porous materials such as ceramics such as silica, alumina, zirconia, and titania, metals such as stainless steel and aluminum, paper, and resins.
[工程(c)]
工程(c)においては、工程(b)で得られた有機無機複合体から非水溶性有機ポリマーを除去し、金属酸化物多孔質体を調製する。
[Step (c)]
In the step (c), the water-insoluble organic polymer is removed from the organic-inorganic composite obtained in the step (b) to prepare a metal oxide porous body.
非水溶性有機ポリマー粒子を除去する方法としては、焼成により分解除去する方法、VUV光(真空紫外光)、遠赤外線、マイクロ波、プラズマを照射して分解除去する方法、
溶剤や水を用いて抽出除去する方法などが挙げられる。焼成により分解除去する場合、好ましい温度は300℃〜2000℃、より好ましくは400℃〜1000℃、さらに好ましくは500℃〜800℃である。焼成温度が低すぎる場合、非水溶性有機ポリマー粒子が除去されず、一方高すぎる場合、結晶子サイズが増大し、細孔径より大きくなるため構造の規則性が失われたり、金属酸化物の融点に近くなるため細孔が崩れる場合がある。焼成は、一定温度で行っても良いし、室温から除々に昇温しても構わない。焼成の時間は、温度に応じて変えられるが、1時間から24時間の範囲で行うのが好ましい。焼成は空気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガス中で行ってもよい。また、減圧下、または真空中で行っても構わない。VUV光を照射して分解除去する場合、VUVランプ、エキシマレーザー、エキシマランプを使用することが出来る。空気中でVUV光を照射する際に発生するオゾン(O3)の酸化作用を併用しても構わない。マイクロ波としては、2.45GHzまたは28GHzの周波数いずれでも構わない。マイクロ波の出力は特に制限されず非水溶性有機ポリマー粒子が除去される条件が選ばれる。
As a method of removing the water-insoluble organic polymer particles, a method of decomposing and removing by firing, a method of decomposing and removing by irradiating with VUV light (vacuum ultraviolet light), far infrared rays, microwaves, plasma,
Examples of the method include extraction and removal using a solvent and water. When decomposing and removing by firing, a preferable temperature is 300 ° C to 2000 ° C, more preferably 400 ° C to 1000 ° C, and still more preferably 500 ° C to 800 ° C. If the firing temperature is too low, the water-insoluble organic polymer particles are not removed, while if too high, the crystallite size increases and becomes larger than the pore diameter, so that the regularity of the structure is lost or the melting point of the metal oxide In some cases, the pores collapse. Firing may be performed at a constant temperature, or may be gradually raised from room temperature. The firing time can be changed according to the temperature, but it is preferably performed in the range of 1 hour to 24 hours. Firing may be performed in air or in an inert gas such as nitrogen or argon. Moreover, you may carry out under reduced pressure or in a vacuum. In the case of irradiating and removing by VUV light, a VUV lamp, an excimer laser, or an excimer lamp can be used. May be used in combination with oxidation action of ozone (O 3) generated at the time of irradiating the VUV light in air. As the microwave, any frequency of 2.45 GHz or 28 GHz may be used. The output of the microwave is not particularly limited, and a condition for removing the water-insoluble organic polymer particles is selected.
溶剤や水を用いて抽出を行う場合、例えば、溶剤としてはエチレングリコール、テトラエチレングリコール、イソプロピルアルコール、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、シクロヘキサン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、キシレン、トルエン、クロロホルム、ジクロロメタンなどを使用することができる。抽出の操作は、加温下で行っても良い。また超音波(US)処理を併用しても良い。なお、抽出操作を行った後は細孔に残存する水分、溶剤を取り除くため減圧下、熱処理を行うのが好ましい。 When extraction is performed using a solvent or water, for example, ethylene glycol, tetraethylene glycol, isopropyl alcohol, acetone, acetonitrile, methanol, ethanol, cyclohexane, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, xylene, toluene , Chloroform, dichloromethane and the like can be used. The extraction operation may be performed under heating. Further, ultrasonic (US) treatment may be used in combination. In addition, after performing extraction operation, in order to remove the water | moisture content and solvent which remain | survive in a pore, it is preferable to perform heat processing under reduced pressure.
本発明の金属酸化物多孔質体は均一な細孔を有するメソポーラス構造体であり、好ましくはキュービック構造を有する。 The metal oxide porous body of the present invention is a mesoporous structure having uniform pores, and preferably has a cubic structure.
なお、本発明における非水溶性有機ポリマー粒子を鋳型として用いることにより、細孔がキュービック相構造を形成している金属酸化物多孔質体が得られる理由については明らかでないが、以下のように推察される。 Although the reason why a porous metal oxide having pores forming a cubic phase structure is obtained by using the water-insoluble organic polymer particles in the present invention as a template is not clear, it is presumed as follows: Is done.
上述した「金属酸化物多孔質体の製造方法」の工程(a)において、金属酸化物ナノ粒子の水分散体に複数の非水溶性有機ポリマー粒子を添加すると、複数の非水溶性有機ポリマー粒子は所定の表面電荷により互いに反発し合い、所定の距離をおいた熱力学的に安定した状態、すなわちFm3mなどのキュービック構造に分散される。 In step (a) of the above-mentioned “metal oxide porous body production method”, when a plurality of water-insoluble organic polymer particles are added to the aqueous dispersion of metal oxide nanoparticles, a plurality of water-insoluble organic polymer particles are obtained. Repel each other by a predetermined surface charge, and are dispersed in a thermodynamically stable state with a predetermined distance, that is, a cubic structure such as Fm3m.
よって、このように分散された非水溶性有機ポリマー粒子を焼成により除去することで形成される金属酸化物多孔質粒子の細孔は、キュービック相を形成する。
本発明の金属酸化物多孔質体は、下記要件(i)、(ii)及び(iii)を満たす。
要件(i):α>β
(αは窒素吸着法によるBJH解析から求められる平均細孔径であり、βは粉末X線解析のデバイ・シェラー法で求められる細孔壁の金属酸化物の結晶子サイズである。)
αは20〜300nmが好ましく、20〜250nmがより好ましく、特に20〜200nmであることが好ましい。
βはαより小さければよく、0.1〜18nmが好ましい。β/αは0.003〜0.99が好ましく、0.005〜0.9がより好ましい。なお、βは前述のγより小さい。
要件(ii)窒素吸着法によるBET比表面積が50m2/g以上である。好ましくは50〜300m2/gであり、50〜200m2/gが特に好ましい。
要件(iii)空孔率が50体積%以上である。好ましくは50〜95体積%であり、60〜90体積%が特に好ましい。
Therefore, the pores of the metal oxide porous particles formed by removing the water-insoluble organic polymer particles dispersed in this way by calcination form a cubic phase.
The metal oxide porous body of the present invention satisfies the following requirements (i), (ii) and (iii).
Requirement (i): α> β
(Α is the average pore diameter determined from BJH analysis by nitrogen adsorption method, and β is the crystallite size of the metal oxide on the pore wall determined by Debye-Scherrer method of powder X-ray analysis.)
α is preferably 20 to 300 nm, more preferably 20 to 250 nm, and particularly preferably 20 to 200 nm.
β only needs to be smaller than α, and is preferably 0.1 to 18 nm. β / α is preferably 0.003 to 0.99, and more preferably 0.005 to 0.9. Β is smaller than γ described above.
Requirement (ii) The BET specific surface area by nitrogen adsorption method is 50 m 2 / g or more. Preferably it is 50-300 m < 2 > / g, and 50-200 m < 2 > / g is especially preferable.
Requirement (iii) The porosity is 50% by volume or more. Preferably it is 50-95 volume%, and 60-90 volume% is especially preferable.
工程(a)〜(c)により得られた金属酸化物多孔質体の細孔の規則性は透過型電子顕
微鏡(TEM)により確認できる。α>βの場合は規則的な構造が得られる。一方、α<βの場合は不規則な構造になる。前述のように、κ<γを満たす金属酸化物ナノ粒子、有機ポリマー粒子を用いて製造することによりα>βとすることができる。また工程(c)で、原料に応じて焼成温度を調整することにより結晶子サイズ(β)をα>βになるようにすることができる。
The regularity of the pores of the metal oxide porous body obtained by the steps (a) to (c) can be confirmed by a transmission electron microscope (TEM). When α> β, a regular structure is obtained. On the other hand, when α <β, the structure is irregular. As described above, α> β can be achieved by using metal oxide nanoparticles and organic polymer particles satisfying κ <γ. Further, in the step (c), the crystallite size (β) can be set to α> β by adjusting the firing temperature according to the raw material.
また、本発明の金属酸化物多孔質体は細孔径が均一であるので、例えば原料となる金属酸化物ナノ粒子と有機ポリマー粒子の重量比を変更するとか、有機ポリマー粒子の粒径を変更することにより、比表面積、空孔率を所望の範囲に制御することが可能である。
こうして得られた本発明の金属酸化物多孔質体は、例えば触媒、触媒担体、固体酸化物燃料電池(SOFC)用の固体電解質または電極材料、圧電材料、色素増感太陽電池用電極材料などに用いることができる。
In addition, since the metal oxide porous body of the present invention has a uniform pore size, for example, the weight ratio of the metal oxide nanoparticles as a raw material and the organic polymer particles is changed, or the particle size of the organic polymer particles is changed. Thus, it is possible to control the specific surface area and the porosity to a desired range.
The metal oxide porous body of the present invention thus obtained can be used as, for example, a catalyst, a catalyst carrier, a solid electrolyte or electrode material for a solid oxide fuel cell (SOFC), a piezoelectric material, and an electrode material for a dye-sensitized solar cell. Can be used.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
<非水溶性有機ポリマー粒子−1>
<ポリオレフィン系末端分岐型共重合体の合成>
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)はGPCを用い、本文中に記載した方法で測定した。また、融点(Tm)はDSCを用い、測定して得られたピークトップ温度を採用した。なお、測定条件によりポリアルキレングリコール部分の融点も確認されるが、ここでは特に断りのない場合ポリオレフィン部分の融点のことを指す。1H−NMRについては、測定サンプル管中で重合体を、ロック溶媒と溶媒を兼ねた重水素化−1,1,2,2−テトラクロロエタンに完全に溶解させた後、120℃において測定した。ケミカルシフトは、重水素化−1,1,2,2−テトラクロロエタンのピークを5.92ppmとして、他のピークのケミカルシフト値を決定した。分散液中の粒子の粒子径はマイクロトラックUPA(HONEYWELL社製)にて、体積50%平均粒子径を測定した。分散液中の粒子の形状観察は、試料を200倍から500倍に希釈し、リンタングステン酸によりネガティブ染色した後、透過型電子顕微鏡(TEM/日立製作所製H−7650)で100kVの条件にて行なった。
<Water-insoluble organic polymer particles-1>
<Synthesis of polyolefin end-branched copolymer>
Number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), and molecular weight distribution (Mw / Mn) were measured by GPC using the method described in the text. Moreover, the peak top temperature obtained by measuring using DSC was employ | adopted for melting | fusing point (Tm). In addition, although melting | fusing point of a polyalkylene glycol part is also confirmed by measurement conditions, here, unless there is particular notice, it refers to melting | fusing point of a polyolefin part. 1 H-NMR was measured at 120 ° C. after completely dissolving the polymer in deuterated 1,1,2,2-tetrachloroethane serving as a lock solvent and a solvent in a measurement sample tube. . The chemical shift was determined by setting the peak of deuterated 1,1,2,2-tetrachloroethane to 5.92 ppm and determining the chemical shift value of other peaks. As for the particle diameter of the particles in the dispersion, a 50% volume average particle diameter was measured with Microtrac UPA (manufactured by HONEYWELL). The shape of the particles in the dispersion was observed by diluting the sample 200 to 500 times, negatively staining with phosphotungstic acid, and then using a transmission electron microscope (TEM / H-7650 manufactured by Hitachi, Ltd.) under the condition of 100 kV. I did it.
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)の合成)
以下の手順(例えば、特開2006−131870号公報の合成例2参照)に従って、末端エポキシ基含有エチレン重合体(E)を合成した。
(Synthesis of polyolefin end-branched copolymer (T))
A terminal epoxy group-containing ethylene polymer (E) was synthesized according to the following procedure (for example, see Synthesis Example 2 of JP-A-2006-131870).
充分に窒素置換した内容積2000mlのステンレス製オートクレーブに、室温でヘプタン1000mlを装入し、150℃に昇温した。続いてオートクレーブ内をエチレンで30kg/cm2G加圧し、温度を維持した。MMAO(東ソーファインケム社製)のヘキサン溶液(アルミニウム原子換算1.00mmol/ml)0.5ml(0.5mmol)を圧入し、次いで下記式の化合物のトルエン溶液(0.0002mmol/ml)0.5ml(0.0001mmol)を圧入し、重合を開始した。エチレンガス雰囲気下、150℃で30分間重合を行った後、少量のメタノールを圧入することにより重合を停止した。得られたポリマー溶液を、少量の塩酸を含む3リットルのメタノール中に加えてポリマーを析出させた。メタノールで洗浄後、80℃にて10時間減圧乾燥し、片末端二重結合含有エチレン系重合体(P)を得た。 A stainless steel autoclave with an internal volume of 2000 ml sufficiently purged with nitrogen was charged with 1000 ml of heptane at room temperature, and the temperature was raised to 150 ° C. Subsequently, 30 kg / cm 2 G was pressurized with ethylene in the autoclave to maintain the temperature. A hexane solution (1.00 mmol / ml of aluminum atom equivalent) of MMAO (manufactured by Tosoh Finechem) was injected with 0.5 ml (0.5 mmol), and then a toluene solution (0.0002 mmol / ml) of a compound of the following formula: 0.5 ml (0.0001 mmol) was injected to initiate the polymerization. After carrying out the polymerization at 150 ° C. for 30 minutes in an ethylene gas atmosphere, the polymerization was stopped by press-fitting a small amount of methanol. The obtained polymer solution was added to 3 liters of methanol containing a small amount of hydrochloric acid to precipitate a polymer. After washing with methanol, it was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 10 hours to obtain a single-end double bond-containing ethylene polymer (P).
500mlセパラブルフラスコに上記片末端二重結合含有エチレン系重合体(P)100g(Mn850として,ビニル基108mmol)、トルエン300g、Na2WO40.85g(2.6mmol)、CH3(nC8H17)3NHSO40.60g(1.3mmol)、およびリン酸0.11g(1.3mmol)を仕込み、撹拌しながら30分間加熱還流し、重合物を完全に溶融させた。内温を90℃にした後、30%過酸化水素水37g(326mmol)を3時間かけて滴下した後、内温90〜92℃で3時間撹拌した。その後、90℃に保ったまま25%チオ硫酸ナトリウム水溶液34.4g(54.4mmol)を添加して30分撹拌し、過酸化物試験紙で反応系内の過酸化物が完全に分解されたことを確認した。次いで、内温90℃でジオキサン200gを加え、生成物を晶析させ、固体をろ取しジオキサンで洗浄した。得られた固体を室温下、50%メタノール水溶液中で撹拌、固体をろ取しメタノールで洗浄した。更に当該固体をメタノール400g中で撹拌して、ろ取しメタノールで洗浄した。室温、1〜2hPaの減圧下乾燥させることにより、末端エポキシ基含有エチレン重合体(E)の白色固体96.3gを得た(収率99%,ポリオレフィン転化率100%)。 In a 500 ml separable flask, 100 g of the ethylene polymer (P) containing one end double bond (Mn850, vinyl group 108 mmol), 300 g of toluene, 0.85 g (2.6 mmol) of Na 2 WO 4 , CH 3 (nC 8 H 17 ) 3 NHSO 4 (0.60 g, 1.3 mmol) and phosphoric acid (0.11 g, 1.3 mmol) were charged, and the mixture was heated to reflux with stirring for 30 minutes to completely melt the polymer. After the internal temperature was set to 90 ° C., 37 g (326 mmol) of 30% hydrogen peroxide solution was added dropwise over 3 hours, and the mixture was stirred at an internal temperature of 90 to 92 ° C. for 3 hours. Thereafter, 34.4 g (54.4 mmol) of a 25% aqueous sodium thiosulfate solution was added while maintaining the temperature at 90 ° C., and the mixture was stirred for 30 minutes. The peroxide in the reaction system was completely decomposed with the peroxide test paper. It was confirmed. Subsequently, 200 g of dioxane was added at an internal temperature of 90 ° C. to crystallize the product, and the solid was collected by filtration and washed with dioxane. The obtained solid was stirred in a 50% aqueous methanol solution at room temperature, and the solid was collected by filtration and washed with methanol. Further, the solid was stirred in 400 g of methanol, collected by filtration and washed with methanol. By drying under reduced pressure of room temperature and 1-2 hPa, 96.3 g of white solid of terminal epoxy group-containing ethylene polymer (E) was obtained (yield 99%, polyolefin conversion rate 100%).
得られた末端エポキシ基含有エチレン重合体(E)は、Mw=2058、Mn=1118、Mw/Mn=1.84(GPC)であった。(末端エポキシ基含有率:90mol%)
1H-NMR : δ(C2D2Cl4) 0.88(t, 3H, J = 6.92 Hz), 1.18 - 1.66 (m), 2.38 (dd,1H, J = 2.64, 5.28 Hz), 2.66 (dd, 1H, J = 4.29, 5.28 Hz), 2.80-2.87 (m, 1H)
融点(Tm) 121℃
Mw=2058、Mn=1118、Mw/Mn=1.84(GPC)
The obtained terminal epoxy group-containing ethylene polymer (E) was Mw = 2058, Mn = 1118, Mw / Mn = 1.84 (GPC). (Terminal epoxy group content: 90 mol%)
1 H-NMR: δ (C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.92 Hz), 1.18-1.66 (m), 2.38 (dd, 1H, J = 2.64, 5.28 Hz), 2.66 (dd, 1H, J = 4.29, 5.28 Hz), 2.80-2.87 (m, 1H)
Melting point (Tm) 121 ℃
Mw = 2058, Mn = 1118, Mw / Mn = 1.84 (GPC)
1000mLフラスコに、末端エポキシ基含有エチレン重合体(E) 84重量部、ジエタノールアミン39.4重量部、トルエン150重量部 を仕込み、150℃にて4時間撹拌した。その後、冷却しながらアセトンを加え、反応生成物を析出させ、固体を濾取した。得られた固体をアセトン水溶液で1回、更にアセトンで3回撹拌洗浄した後、固体を濾取した。その後、室温にて減圧下乾燥させることにより、重合体(I)(Mn=1223、一般式(9)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mn=1075)、R1=R2=水素原子、Y1、Y2の一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)を得た。
1H-NMR : δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.95-1.92 (m), 2.38-2.85 (m, 6H), 3.54-3.71 (m, 5H)
融点 (Tm) 121℃
A 1000 mL flask was charged with 84 parts by weight of a terminal epoxy group-containing ethylene polymer (E), 39.4 parts by weight of diethanolamine, and 150 parts by weight of toluene, and stirred at 150 ° C. for 4 hours. Thereafter, acetone was added while cooling to precipitate the reaction product, and the solid was collected by filtration. The obtained solid was stirred and washed once with an aqueous acetone solution and further three times with acetone, and then the solid was collected by filtration. Thereafter, the polymer (I) (Mn = 1223, A: group formed by polymerization of ethylene (Mn = 1075) in the general formula (9) (Mn = 1075), R 1 = R 2 = by drying under reduced pressure at room temperature. A hydrogen atom, one of Y 1 and Y 2 was a hydroxyl group, and the other was a bis (2-hydroxyethyl) amino group).
1 H-NMR: δ (C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.95-1.92 (m), 2.38-2.85 (m, 6H), 3.54-3.71 (m, 5H)
Melting point (Tm) 121 ℃
窒素導入管、温度計、冷却管、撹拌装置を備えた500mLフラスコに、重合体(I)20.0重量部、トルエン100重量部を仕込み、撹拌しながら125℃のオイルバスで
加熱し、固体を完全に溶解した。90℃まで冷却後、予め5.0重量部の水に溶解した0.323重量部の85%KOHをフラスコに加え、還流条件で2時間混合した。その後、フラスコ内温度を120℃まで徐々に上げながら、水及びトルエンを留去した。さらに、フラスコ内にわずかな窒素を供給しながらフラスコ内を減圧とし、さらに内温を150℃まで昇温後、4時間保ち、フラスコ内の水及びトルエンをさらに留去した。室温まで冷却後、フラスコ内で凝固した固体を砕き、取り出した。
A 500 mL flask equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, a cooling tube, and a stirrer is charged with 20.0 parts by weight of polymer (I) and 100 parts by weight of toluene and heated in an oil bath at 125 ° C. while stirring to obtain a solid. Was completely dissolved. After cooling to 90 ° C., 0.323 parts by weight of 85% KOH previously dissolved in 5.0 parts by weight of water was added to the flask and mixed for 2 hours under reflux conditions. Thereafter, water and toluene were distilled off while gradually raising the temperature in the flask to 120 ° C. Further, while supplying a slight amount of nitrogen to the flask, the pressure in the flask was reduced, and the internal temperature was raised to 150 ° C. and maintained for 4 hours to further distill off water and toluene in the flask. After cooling to room temperature, the solidified solid in the flask was crushed and taken out.
加熱装置、撹拌装置、温度計、圧力計、安全弁を備えたステンレス製1.5L加圧反応器に、得られた固体のうち18.0重量部及び脱水トルエン200重量部を仕込み、気相を窒素に置換した後、撹拌しながら130℃まで昇温した。30分後、エチレンオキシド9.0重量部を加え、さらに5時間、130℃で保った後、室温まで冷却し、反応物を得た。得られた反応物より溶媒を乾燥して除き、ポリオレフィン系末端分岐型共重合(T)(Mn=1835、一般式(1)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mn=1075)、R1=R2=水素原子、X1、X2の一方が一般式(6)で示される基(X11=ポリエチレングリコール基)、他方が一般式(5)で示される基(Q1=Q2=エチレン基、X9=X10=ポリエチレングリコール基))を得た。
1H-NMR : δ(C2D2Cl4) 0.88(3H, t, J= 6.8 Hz), 1.06 - 1.50 (m), 2.80 - 3.20 (m), 3.33 - 3.72 (m)
融点(Tm) −16℃(ポリエチレングリコール)、116℃
A stainless steel 1.5 L pressure reactor equipped with a heating device, a stirring device, a thermometer, a pressure gauge, and a safety valve was charged with 18.0 parts by weight of the obtained solid and 200 parts by weight of dehydrated toluene. After substituting with nitrogen, the temperature was raised to 130 ° C. with stirring. After 30 minutes, 9.0 parts by weight of ethylene oxide was added, and the mixture was further maintained at 130 ° C. for 5 hours, and then cooled to room temperature to obtain a reaction product. Solvent is removed by drying from the obtained reaction product, and polyolefin-based terminally branched copolymerization (T) (Mn = 1835, in formula (1), A: group formed by polymerization of ethylene (Mn = 1975), R 1 = R 2 = hydrogen atom, one of X 1 and X 2 is a group represented by the general formula (6) (X 11 = polyethylene glycol group), and the other is a group represented by the general formula (5) (Q 1 = Q 2 = ethylene group, X 9 = X 10 = polyethylene glycol group)).
1 H-NMR: δ (C2D2Cl4) 0.88 (3H, t, J = 6.8 Hz), 1.06-1.50 (m), 2.80-3.20 (m), 3.33-3.72 (m)
Melting point (Tm) -16 ° C (polyethylene glycol), 116 ° C
<ポリオレフィン系末端分岐型共重合体水性分散体の調製例>
(10重量%ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)水性分散液の調製)
前記合成例で得られたポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)10重量部と蒸留水40重量部を100mlのオートクレーブに装入し、140℃、800rpmの速度で30分間加熱撹拌の後、撹拌を保ったまま室温まで冷却した。得られた分散系の体積50%平均粒子径は18nmであった。(体積10%平均粒子径14nm、体積90%平均粒子径22nm)得られた分散系の透過型電子顕微鏡観察結果から測定した粒子径は15〜30nmであった。更に、この(T)水性分散液(固形分20重量%)75重量部に対して蒸留水75重量部を加えることで10重量%ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)水性分散液を得た。
<Preparation Example of Polyolefin-Based Branched Copolymer Aqueous Dispersion>
(Preparation of 10% by weight polyolefin end-branched copolymer (T) aqueous dispersion)
10 parts by weight of the polyolefin end branched copolymer (T) obtained in the above synthesis example and 40 parts by weight of distilled water were charged into a 100 ml autoclave, heated and stirred at 140 ° C. and 800 rpm for 30 minutes, The mixture was cooled to room temperature while maintaining stirring. The obtained dispersion had a volume 50% average particle size of 18 nm. (Volume 10% average particle diameter 14 nm, volume 90% average particle diameter 22 nm) The particle diameter measured from the transmission electron microscope observation result of the obtained dispersion was 15 to 30 nm. Further, 75 parts by weight of distilled water is added to 75 parts by weight of this (T) aqueous dispersion (solid content: 20% by weight) to obtain a 10% by weight polyolefin-based terminally branched copolymer (T) aqueous dispersion. It was.
<非水溶性有機ポリマー粒子−2>
ポリメタアクリル酸エステル系共重合体の水性分散体(アクリルエマルジョン)として、三井化学社製PAN−6(動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」にて測定した体積50%平均粒子径:90−130nm、濃度:45.89重量%)を用いた。
<Water-insoluble organic polymer particles-2>
As an aqueous dispersion (acrylic emulsion) of a polymethacrylic acid ester copolymer, PAN-6 manufactured by Mitsui Chemicals (dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrack UPA-EX150 (made by Nikkiso Co., Ltd.)” 50% volume average particle diameter: 90-130 nm, concentration: 45.89% by weight) was used.
<非水溶性有機ポリマー粒子−3>
ポリメタアクリル酸エステル系共重合体の水性分散体(アクリルエマルジョン)として、三井化学社製PAN−9(動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」にて測定した体積50%平均粒子径:50nm、濃度:45.35重量%)を用いた。
<Water-insoluble organic polymer particles-3>
As an aqueous dispersion (acrylic emulsion) of a polymethacrylic ester copolymer, PAN-9 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. (dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrack UPA-EX150 (made by Nikkiso Co., Ltd.)”) (Volume 50% average particle diameter: 50 nm, concentration: 45.35% by weight) was used.
<金属酸化物ナノ粒子分散液の調製>
<二酸化チタンナノ粒子の合成と分散液の調製>
オキシ塩化チタン・塩酸水溶液(Fluka試薬 塩酸:38〜42%、Ti:約15%)を7.5ml(Ti:0.036mol相当)をイオン交換水1000mlに溶解させた。70℃の温度にて攪拌した。5時間後、青みを帯びた二酸化チタンコロイド水溶液を得た。
<Preparation of metal oxide nanoparticle dispersion>
<Synthesis of titanium dioxide nanoparticles and preparation of dispersion>
7.5 ml (equivalent to 0.036 mol of Ti) of titanium oxychloride / hydrochloric acid aqueous solution (Fluka reagent hydrochloric acid: 38 to 42%, Ti: about 15%) was dissolved in 1000 ml of ion-exchanged water. Stir at a temperature of 70 ° C. After 5 hours, a bluish titanium dioxide colloidal aqueous solution was obtained.
イオン透析によりコロイド水溶液のpHを2.5付近まで調節し、固形分濃度10重量%の二酸化チタンの水分散体を得た。得られた水分散液の一部をメッシュに滴下し、電子顕微鏡観察試料を作成し、観察したところ、平均粒子径が3nmの二酸化チタン結晶であることが確かめられた。動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」で測定した体積50%平均粒径(κ)も3nmであった。 The pH of the aqueous colloidal solution was adjusted to around 2.5 by ion dialysis to obtain an aqueous dispersion of titanium dioxide having a solid concentration of 10% by weight. A part of the obtained aqueous dispersion was dropped onto a mesh to prepare an electron microscope observation sample, which was observed and confirmed to be a titanium dioxide crystal having an average particle diameter of 3 nm. The 50% volume average particle diameter (κ) measured by a dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrack UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)” was also 3 nm.
<二酸化ジルコニウム被覆二酸化チタン超微粒子の合成と水分散体の調製>
二酸化チタンナノ粒子の合成と同様に青みを帯びた二酸化チタンコロイド溶液を得た。そのコロイド溶液にオキシ塩化ジルコニウム8水和物を6.4重量部(Zr:0.02mol相当)添加し、反応液の温度を70℃に保ち、2時間攪拌を行った。その結果、青白色を帯びたスラリー状のゾル液が得られた。イオン透析によりコロイド水溶液のpHを2.5付近まで調節し、固形分濃度10重量%の二酸化ジルコニウム被覆二酸化チタンの水分散体を得た。得られた水分散液の一部をメッシュに滴下し、電子顕微鏡観察試料を作成し、観察したところ、平均粒子径が3nmの二酸化チタン結晶であることが確かめられた。動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」で測定した体積50%平均粒径(κ)は4nmであった。
平均粒子径が3nmの二酸化チタン結晶格子間隔を示す二酸化チタン結晶の周辺に無定形被覆層が認められた。また、この無定形層被覆二酸化チタンはモル比1:1のTiとZrからなっていることがわかった。
<Synthesis of zirconium dioxide-coated titanium dioxide ultrafine particles and preparation of aqueous dispersion>
Similar to the synthesis of titanium dioxide nanoparticles, a bluish titanium dioxide colloidal solution was obtained. To the colloidal solution, 6.4 parts by weight of zirconium oxychloride octahydrate (Zr: equivalent to 0.02 mol) was added, and the temperature of the reaction solution was kept at 70 ° C. and stirred for 2 hours. As a result, a bluish white slurry-like sol solution was obtained. The pH of the aqueous colloidal solution was adjusted to around 2.5 by ion dialysis to obtain an aqueous dispersion of zirconium dioxide-coated titanium dioxide having a solid content concentration of 10% by weight. A part of the obtained aqueous dispersion was dropped onto a mesh to prepare an electron microscope observation sample, which was observed and confirmed to be a titanium dioxide crystal having an average particle diameter of 3 nm. The 50% volume average particle diameter (κ) measured by a dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrack UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)” was 4 nm.
An amorphous coating layer was observed around a titanium dioxide crystal having a titanium dioxide crystal lattice spacing with an average particle diameter of 3 nm. The amorphous layer-covered titanium dioxide was found to be composed of Ti and Zr at a molar ratio of 1: 1.
さらにX線回折スペクトル測定より、二酸化チタンにアモルファス二酸化ジルコニウムが重畳していることが確認できた。 Further, X-ray diffraction spectrum measurement confirmed that amorphous zirconium dioxide was superimposed on titanium dioxide.
(実施例1)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタンナノ粒子混合液の調製)
前述の二酸化チタンナノ粒子分散液(固形分濃度10重量%)を50重量部(固形分5.0重量部)に攪拌しながら、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)の水性分散体(固形分10重量%)を27重量部(固形分:2.7重量部)、さらに水77.0重量部で希釈し、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2ナノ粒子混合液を調製した。(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2=35/65 重量比)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタンの複合微粒子を得た。
Example 1
(Preparation of polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide nanoparticle mixture)
While stirring the titanium dioxide nanoparticle dispersion liquid (solid content concentration 10% by weight) to 50 parts by weight (solid content 5.0 parts by weight), an aqueous dispersion (solid) of the polyolefin-based terminally branched copolymer (T) 10 wt%) was diluted with 27 parts by weight (solid content: 2.7 parts by weight) and further with 77.0 parts by weight of water to prepare a polyolefin end-branched copolymer / TiO 2 nanoparticle mixture. (Polyolefin end-branched copolymer / TiO2 = 35/65 weight ratio)
(Formation of polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles)
The composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin-based terminally branched copolymer / titanium dioxide composite fine particles.
(二酸化チタン多孔質粒子の形成)
得られたポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリオレフィン系末端分岐型共重合体を除去して二酸化チタン多孔質粒子を得た。
(Formation of titanium dioxide porous particles)
By heating the obtained polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles from room temperature to 600 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute using an electric furnace, and further firing at 600 ° C. for 2 hours. The polyolefin end-branched copolymer was removed to obtain porous titanium dioxide particles.
(実施例2)
(ポリメタアクリル酸エステル共重合体/二酸化チタンナノ粒子混合液の調製)
前述の二酸化チタンナノ粒子分散液(固形分濃度10重量%)を50重量部(固形分5.0重量部)に攪拌しながら、ポリメタアクリル酸エステル系共重合体(アクリルエマルション)PAN−6を5.87重量部(固形分:2.7重量部)、さらに水96.3重量部で希釈し、ポリメタアクリル酸エステル系共重合体/TiO2ナノ粒子混合液を調製した。(ポリメタアクリル酸エステル系共重合体/TiO2=35/65 重量比)
(ポリメタアクリル酸エステル系共重合体/二酸化チタン複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン複合微粒子を得た。
(Example 2)
(Preparation of polymethacrylate copolymer / titanium dioxide nanoparticle mixture)
While stirring the titanium dioxide nanoparticle dispersion liquid (solid content concentration: 10% by weight) to 50 parts by weight (solid content: 5.0 parts by weight), polymethacrylic acid ester copolymer (acrylic emulsion) PAN-6 was added. It was diluted with 5.87 parts by weight (solid content: 2.7 parts by weight) and further with 96.3 parts by weight of water to prepare a polymethacrylic acid ester copolymer / TiO 2 nanoparticle mixed solution. (Polymethacrylate copolymer / TiO2 = 35/65 weight ratio)
(Formation of polymethacrylate copolymer / titanium dioxide composite particles)
The composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite fine particles.
(二酸化チタン多孔質粒子の形成)
得られたポリメタアクリル酸エステル系共重合体/二酸化チタン複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリメタアクリル酸エステル系共重合体を除去して二酸化チタン多孔質粒子を得た。
(Formation of titanium dioxide porous particles)
The obtained polymethacrylic acid ester copolymer / titanium dioxide composite particles are heated from room temperature to 600 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute using an electric furnace, and further calcined at 600 ° C. for 2 hours. By removing the polymethacrylic acid ester copolymer, titanium dioxide porous particles were obtained.
(実施例3)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化ジルコニウム被覆二酸化チタンナノ粒子混合液の調製)
前述の二酸化ジルコニウム被覆二酸化チタンナノ粒子分散液(固形分濃度10重量%)を67.2重量部(固形分6.72重量部)に攪拌しながら、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)の水性分散体(固形分10重量%)を32.8重量部(固形分:3.28重量部)、さらに水77.0重量部で希釈し、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2系ナノ粒子混合液を調製した。(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2系=32.8/67.2 重量比)
(Example 3)
(Preparation of Polyolefin-based Branched Copolymer / Zirconium Dioxide-Coated Titanium Dioxide Nanoparticle Mixture)
While stirring the above-mentioned zirconium dioxide-coated titanium dioxide nanoparticle dispersion (solid content concentration: 10% by weight) to 67.2 parts by weight (solid content: 6.72 parts by weight), the polyolefin end-branched copolymer (T) The aqueous dispersion (solid content: 10% by weight) was diluted with 32.8 parts by weight (solid content: 3.28 parts by weight), and further with 77.0 parts by weight of water. A particle mixture was prepared. (Polyolefin end-branched copolymer / TiO2 system = 32.8 / 67.2 weight ratio)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン系複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン系複合微粒子を得た。
(Formation of polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles)
This composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin-based terminally branched copolymer / titanium dioxide composite fine particles.
(二酸化チタン系多孔質粒子の形成)
得られたポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン系複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリオレフィン系末端分岐型共重合体を除去して二酸化チタン系多孔質粒子を得た。
(Formation of titanium dioxide-based porous particles)
The resulting polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles are heated from room temperature to 600 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute using an electric furnace, and further calcined at 600 ° C. for 2 hours. By removing the polyolefin terminal branched copolymer, titanium dioxide porous particles were obtained.
(実施例4)
(ポリメタアクリル酸エステル系共重合体/二酸化ジルコニウム被覆二酸化チタンナノ粒子混合液の調製)
前述の二酸化ジルコニウム被覆二酸化チタンナノ粒子分散液(固形分濃度10重量%)を67.2重量部(固形分6.72重量部)に攪拌しながら、ポリメタアクリル酸エステル系共重合体(アクリルエマルション)PAN−9の水性分散体7.23重量部(固形分:3.28重量部)、さらに水77.0重量部で希釈し、ポリメタアクリル酸エステル系共重合体/TiO2系ナノ粒子混合液を調製した。(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2系=32.8/67.2 重量比)
Example 4
(Preparation of polymethacrylic acid ester copolymer / zirconium dioxide-coated titanium dioxide nanoparticle mixture)
While stirring the above-mentioned zirconium dioxide-coated titanium dioxide nanoparticle dispersion (solid content concentration 10% by weight) to 67.2 parts by weight (solid content 6.72 parts by weight), a polymethacrylate copolymer (acrylic emulsion) ) 7.23 parts by weight of an aqueous dispersion of PAN-9 (solid content: 3.28 parts by weight), further diluted with 77.0 parts by weight of water, and mixed with polymethacrylic acid ester copolymer / TiO 2 nanoparticles A liquid was prepared. (Polyolefin end-branched copolymer / TiO2 system = 32.8 / 67.2 weight ratio)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン系複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン系複合微粒子を得た。
(Formation of polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles)
This composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin-based terminally branched copolymer / titanium dioxide composite fine particles.
(二酸化チタン系多孔質粒子の形成)
得られたポリメタアクリル酸エステル系共重合体/二酸化チタン系複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリメタアクリル酸エステル系共重合体を除去して二酸化チタン系多孔
質粒子を得た。
(Formation of titanium dioxide-based porous particles)
The obtained polymethacrylic acid ester copolymer / titanium dioxide composite particles are heated from room temperature to 600 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute using an electric furnace, and further baked at 600 ° C. for 2 hours. As a result, the polymethacrylic ester copolymer was removed to obtain titanium dioxide porous particles.
(実施例5)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZナノ粒子混合液の調製)
YSZナノ粒子分散液(日産化学社製超微粒子ジルコニアゾル#1 動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」で測定した体積50%平均粒径(κ)は5nm 固形分濃度10重量%)を28.4重量部(固形分2.84重量部)に攪拌しながら、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)の水性分散体(固形分10重量%)を11.6重量部(固形分:1.16重量部)、さらに水40.0重量部で希釈し、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZナノ粒子混合液を調製した。(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ=29/71 重量比)
(Example 5)
(Preparation of polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ nanoparticle mixture)
YSZ Nanoparticle Dispersion (Nissan Chemical Co., Ltd. Ultra Fine Particle Zirconia Sol # 1 Dynamic Light Scattering Nanotrack Particle Size Analyzer “Microtrack UPA-EX150 (Nikkiso Co., Ltd.)” 50% volume average particle size (κ ) While stirring 5 nm solid content concentration of 10% by weight to 28.4 parts by weight (solid content of 2.84 parts by weight), an aqueous dispersion of polyolefin-based terminally branched copolymer (T) (solid content of 10% by weight) %) Was further diluted with 11.6 parts by weight (solid content: 1.16 parts by weight) and 40.0 parts by weight of water to prepare a polyolefin end-branched copolymer / YSZ nanoparticle mixed solution. (Polyolefin end-branched copolymer / YSZ = 29/71 weight ratio)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ複合微粒子を得た。
(Formation of polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ composite particles)
This composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ composite fine particles.
(YSZ多孔質粒子の形成)
得られたポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリオレフィン系末端分岐型共重合体を除去してYSZ多孔質粒子を得た。
(Formation of YSZ porous particles)
Polyolefin end-branched copolymer / YSZ composite particles obtained were heated at a rate of 5 ° C. per minute from room temperature to 600 ° C. using an electric furnace, and further baked at 600 ° C. for 2 hours. The system branched end copolymer was removed to obtain YSZ porous particles.
(比較例1)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZナノ粒子混合液の調製)
YSZナノ粒子分散液(日産化学社製 ナノ粒子SZ−58YB(#2)、2次粒子径:動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」で測定した体積50%平均粒径(κ)は100nm 固形分濃度10重量%)を28.4重量部(固形分2.84重量部)に攪拌しながら、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)の水性分散体(固形分10重量%)を11.6重量部(固形分:1.16重量部)、さらに水40.0重量部で希釈し、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZナノ粒子混合液を調製した。(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ=29/71 重量比)
(Comparative Example 1)
(Preparation of polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ nanoparticle mixture)
YSZ nanoparticle dispersion (Nanoparticle SZ-58YB (# 2), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), secondary particle size: measured with a dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrack UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)” The polyolefin end-branched copolymer (T) was stirred while stirring 28.4 parts by weight (solid content 2.84 parts by weight) of 50% average particle size (κ) of 100 nm solid content of 10% by weight). 11.6 parts by weight (solid content: 1.16 parts by weight) and further diluted with 40.0 parts by weight of water to obtain a polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ nano A particle mixture was prepared. (Polyolefin end-branched copolymer / YSZ = 29/71 weight ratio)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ複合微粒子を得た。
(Formation of polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ composite particles)
This composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin-based terminally branched copolymer / YSZ composite fine particles.
(YSZ多孔質粒子の形成)
得られたポリオレフィン系末端分岐型共重合体/YSZ複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリオレフィン系末端分岐型共重合体を除去してYSZ多孔質粒子を得た。
(Formation of YSZ porous particles)
Polyolefin end-branched copolymer / YSZ composite particles obtained were heated at a rate of 5 ° C. per minute from room temperature to 600 ° C. using an electric furnace, and further baked at 600 ° C. for 2 hours. The system branched end copolymer was removed to obtain YSZ porous particles.
(比較例2)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタンナノ粒子混合液の調製)
二酸化チタンナノ粒子分散液(NanoTeK社製 動的光散乱式ナノトラック粒度分析計「マイクロトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)」で測定した体積50%平均粒径(κ)は40nm 固形分濃度10重量%)を50重量部(固形分5.0重量部)に攪拌しながら、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体(T)の水性分散体(固形分10重量%)を27重量部(固形分:2.7重量部)、さらに水77.0重量部で希釈し、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2ナノ粒子混合液を調製した。(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/TiO2=35/65 重量比)
(Comparative Example 2)
(Preparation of polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide nanoparticle mixture)
Titanium dioxide nanoparticle dispersion (manufactured by NanoTeK Co., Ltd., dynamic light scattering nanotrack particle size analyzer “Microtrac UPA-EX150 (Nikkiso Co., Ltd.)”) 50% volume average particle size (κ) is 40 nm solid content concentration 10 27% by weight (solid content: 10% by weight) of an aqueous dispersion (solid content: 10% by weight) of the polyolefin-based end-branched copolymer (T) while stirring to 50 parts by weight (5.0% by weight of solid content). : 2.7 parts by weight), and further diluted with 77.0 parts by weight of water to prepare a polyolefin-based terminally branched copolymer / TiO2 nanoparticle mixed solution. (Polyolefin end-branched copolymer / TiO2 = 35/65 weight ratio)
(ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン複合粒子の形成)
この組成物をスプレードライヤー装置に流し込み、ノズル出口温度190℃で加圧(0.2MPa)し、噴霧することで、ポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタンの複合微粒子を得た。
(Formation of polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles)
The composition was poured into a spray dryer, pressurized (0.2 MPa) at a nozzle outlet temperature of 190 ° C., and sprayed to obtain polyolefin-based terminally branched copolymer / titanium dioxide composite fine particles.
(二酸化チタン多孔質粒子の形成)
得られたポリオレフィン系末端分岐型共重合体/二酸化チタン複合粒子を、電気炉を用いて、室温から600℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに600℃で2時間焼成することによってポリオレフィン系末端分岐型共重合体を除去して二酸化チタン多孔質粒子を得た。
以上のように実施例、比較例で得られた多孔質体について、以下の評価を行った。
(Formation of titanium dioxide porous particles)
By heating the obtained polyolefin end-branched copolymer / titanium dioxide composite particles from room temperature to 600 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute using an electric furnace, and further firing at 600 ° C. for 2 hours. The polyolefin end-branched copolymer was removed to obtain porous titanium dioxide particles.
The following evaluation was performed about the porous body obtained by the Example and the comparative example as mentioned above.
(1.粒径)
走査型電子顕微鏡(SEM/JEOL社製JSM−6701F型)を用い、1.5kVの条件で観察した。
(1. Particle size)
Using a scanning electron microscope (JSM-6701F type manufactured by SEM / JEOL), observation was performed under the condition of 1.5 kV.
(2.細孔構造)
収束イオンビーム(FIB)加工によって粒子の断面切片を切り出し、その断面の形状を、透過型電子顕微鏡(TEM/日立製作所製H−7650)を用い200kVの条件にて観察した。評価基準は以下の通りである。
◎ 細孔が規則構造(キュービック相構造)を呈し配列している。
○ 細孔は確認されるが不規則
× 細孔が結晶子により判別不可能
(2. Pore structure)
A cross-section of the particle was cut out by focused ion beam (FIB) processing, and the shape of the cross-section was observed using a transmission electron microscope (TEM / H-7650 manufactured by Hitachi, Ltd.) at 200 kV. The evaluation criteria are as follows.
◎ The pores have a regular structure (cubic phase structure) and are arranged.
○ Pore is confirmed but irregular × Pore cannot be identified by crystallites
(3.比表面積、細孔容積、平均細孔径分布)
オートソーブ3(カンタクローム社製)を使用し、液体窒素温度下(77K)における窒素ガス吸着法にて、比表面積(m2/g)(BET法)、細孔容積(ml/g)及び、平均細孔径分布(nm)(α)(BJH 法)の測定を行った。また、空孔率(体積%)は[細孔容積値/(細孔容積値+1/金属酸化物の密度)×100]により求めた。
(3. Specific surface area, pore volume, average pore size distribution)
Using autosorb 3 (manufactured by Kantachrome), nitrogen gas adsorption method at liquid nitrogen temperature (77K), specific surface area (m2 / g) (BET method), pore volume (ml / g) and average The pore size distribution (nm) (α) (BJH method) was measured. The porosity (volume%) was determined by [pore volume value / (pore volume value + 1 / metal oxide density) × 100].
(4.結晶子サイズ)
粉末X線解析装置(Rigaku MultiFrex、CuKα線:1.5418Å)により測定し、デバイ・シェラー法(Debye−Scherrer法)により結晶子サイズ(β)を計算した。
(4. Crystallite size)
The crystallite size (β) was calculated by the Debye-Scherrer method (Debye-Scherrer method) as measured by a powder X-ray analyzer (Rigaku MultiFrex, CuKα ray: 1.5418 mm).
Claims (13)
工程(a):水系媒体に分散可能な有機ポリマー粒子、金属酸化物ナノ粒子及び水系媒体を含有する混合液を調製する。
(ここで金属酸化物ナノ粒子の動的光散乱式粒度分布系で測定した体積50%平均粒径をκ、有機ポリマー粒子の動的光散乱式粒度分布系で測定した体積50%平均粒径をγとしたとき、κ<γである。)
工程(b):前記工程(a)において得られた混合液を乾燥し、有機無機複合体を得る。工程(c):前記有機無機複合体から前記有機ポリマー粒子を除去し、下記要件(i)、(ii)及び(iii)を満たす金属酸化物多孔質体を得る。
要件(i):α>β
(αは窒素吸着法によるBJH解析から求められる平均細孔径であり、βは粉末X線解析のデバイ・シェラー法で求められる細孔壁の金属酸化物の結晶子サイズである。)
要件(ii)窒素吸着法によるBET比表面積が50m2/g以上である。
要件(iii)空孔率が50体積%以上である。 The manufacturing method of the metal oxide porous body containing following process (a), (b) and (c).
Step (a): A mixed liquid containing organic polymer particles dispersible in an aqueous medium, metal oxide nanoparticles, and an aqueous medium is prepared.
(Here, 50% volume average particle diameter measured by dynamic light scattering particle size distribution system of metal oxide nanoparticles is κ, and 50% volume average particle diameter measured by dynamic light scattering particle size distribution system of organic polymer particles. Where γ is γ <γ.)
Step (b): The mixed liquid obtained in the step (a) is dried to obtain an organic-inorganic composite. Step (c): The organic polymer particles are removed from the organic-inorganic composite to obtain a metal oxide porous body that satisfies the following requirements (i), (ii), and (iii).
Requirement (i): α> β
(Α is the average pore diameter determined from BJH analysis by nitrogen adsorption method, and β is the crystallite size of the metal oxide on the pore wall determined by Debye-Scherrer method of powder X-ray analysis.)
Requirement (ii) The BET specific surface area by nitrogen adsorption method is 50 m 2 / g or more.
Requirement (iii) The porosity is 50% by volume or more.
または、一般式(4)
Or general formula (4)
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