JP2912719B2 - 透明性無機多孔体 - Google Patents

透明性無機多孔体

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JP2912719B2
JP2912719B2 JP3030173A JP3017391A JP2912719B2 JP 2912719 B2 JP2912719 B2 JP 2912719B2 JP 3030173 A JP3030173 A JP 3030173A JP 3017391 A JP3017391 A JP 3017391A JP 2912719 B2 JP2912719 B2 JP 2912719B2
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alkoxysilane
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supercritical
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弘 横川
勝 横山
孝一 高濱
百合子 上垣
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

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  • Silicon Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、可視光などの透過性
を有し、断熱性に優れた無機多孔体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光透過性を有する多孔体を製造す
る方法としては、金属水酸化物を縮重合して得られるゲ
ル状化合物を臨界点あるいはそれ以上の状態で乾燥する
方法(U.S.P.2,093,454 参照)がある。また、アルコキ
シシランを用いた方法としては、テトラメチルオルソシ
リケート(TMOS)を用い、超臨界状態で乾燥する方
法(U.S.P.4,327,065; U.S.P.4,432,956参照)、あるい
は、テトラエチルオルソシリケートを用い、超臨界状態
で乾燥する方法(U.S.P.4,610,863 参照)などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにして得ら
れた光透過性多孔体は、非常に微細な空隙を有している
ため、熱伝導率が非常に低いものとなっており、保温性
に優れているが、赤外線(特に波長3000〜5000
nm)が透過するため輻射による熱の伝達を遮断すること
はできない材料であった。
【0004】このような事情に鑑み、この発明は、可視
光を通す無機多孔体で、可視光透過性には優れている
が、赤外線を反射する断熱性に優れた透明性無機多孔体
を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明は、アルコキシシラン(シリコンアルコキ
シド、アルキルシリケートなどとも言う)を加水分解し
縮重合してなる湿潤ゲル体の超臨界乾燥物に金属を担持
させてなる透明性無機多孔体を提供する。この発明で
は、アルコキシシランの湿潤ゲル体の超臨界乾燥物への
金属の担持は、つぎの2通りのやり方で行われる。1つ
は、アルコキシシランのゾル中に金属酸などの金属イオ
ン供給源化合物を分散(溶解も含む)させておき、縮重
合によって生成するシリカ微粒子構造体に吸着させた状
態でゲル化を完成し、超臨界乾燥する方法であり、もう
1つは、アルコキシシランの湿潤ゲル体の超臨界乾燥物
に、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着の何れか一つ
の手段で金属を直接担持する方法である。1つめ方法で
は、余分な吸着成分などを除去するために、必要に応じ
て超臨界乾燥後、焼成することもある
【0006】この発明では、担持される金属としては、
たとえば、金、白金、アルミニウム等が挙げられ、赤外
線遮断効果を示す(たとえば、赤外線反射特性を有す
る)金属であれば特に限定はない。担持された金属の状
態は、たとえば、微粒子状、薄膜状など種々あり、特に
限定はない。担持は、たとえば、多孔体内部および/ま
たは表面に含有している状態を指し、より具体的には、
物理吸着、化学吸着、凝着などである。
【0007】金属の担持量は、特に限定されず、適宜設
定すればよい。金属の担持量が少なすぎると赤外線遮断
効果がみられなくなる傾向があり、多すぎると透明性、
断熱性の劣化傾向がみられるので、金属の担持量の設定
は、たとえば、それらの傾向を勘案して行うことができ
る。この発明では、アルコキシシランとして、たとえ
ば、下記一般式(I)、(II)および(III)であらわさ
れるアルコキシシランのうちの少なくとも1種が用いら
れる。これらの使用比率は特に限定されず、適宜設定す
ればよい。
【0008】
【化1】
【0009】
【化2】
【0010】
【化3】
【0011】これら多官能(2官能以上)のアルコキシ
シランは、縮重合しうるので、縮重合しない単官能アル
コキシシランよりも好ましい。この発明で用いられる前
記一般式(I)、(II)および(III)でそれぞれ表され
る2官能、3官能および4官能の各アルコキシシランと
しては、特に限定されない。それらの具体例を挙げる
と、2官能アルコキシシランとしては、たとえば、ジメ
チルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジ
フェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラ
ン、メチルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニル
ジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチ
ルジエトキシシラン等が用いられる。3官能アルコキシ
シランとしては、たとえば、メチルトリメトキシシラ
ン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシ
ラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキ
シシラン、フェニルトリメトキシシラン等が用いられ
る。4官能アルコキシシランとしては、たとえば、テト
ラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等が用いられ
る。
【0012】この発明で前記アルコキシシランを効率良
く加水分解し、縮重合を行うためには、同アルコキシシ
ランを含む反応系にあらかじめ触媒を添加しておくこと
が好ましい。このような触媒としては、特に限定されな
いが、たとえば、酸触媒、塩基触媒等が挙げられる。具
体的に述べると、酸触媒としては、塩酸、クエン酸、硝
酸、硫酸、フッ化アンモニウム等が用いられ、塩基触媒
としては、アンモニア、ピペリジン等が用いられるが、
それらに限定されるものではない。
【0013】この発明で超臨界乾燥を行う際に用いられ
る媒体としては、特に限定されないが、たとえば、二酸
化炭素、エタノール、メタノール、水、ジクロロジフル
オロメタン等の単独系または2種以上の混合系を挙げる
ことができる。この発明にかかる透明性無機多孔体の製
造方法は、特に限定されるわけではないが、たとえば、
以下のようにして行われる。
【0014】まず、前記アルコキシシランにアルコー
ル、水および前記触媒を混合したものを加え、混合し、
アルコキシシランを加水分解し、縮重合させる。なお、
この際にアルコールは、たとえばアルコキシシランと水
が混ざりにくいため溶剤として用いられたり、あるい
は、部分的な加水分解や重合反応が起こるのを防止する
ために使用されたりする。アルコールとしては、たとえ
ば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタ
ノール等でよく、特に限定されない。
【0015】縮重合反応が充分に進行すると、前記反応
混合物がゲル化する。アルコキシシラン、水、触媒、ア
ルコールなどの使用比率は、ゲル体が生成するように適
宜設定すればよく、特に限定はされない。次に、湿潤ゲ
ル体の超臨界乾燥を行う。必要に応じて、ゲル化物にア
ルコールを添加した状態で加熱する、いわゆる熟成を行
った後、超臨界乾燥する。
【0016】超臨界乾燥を行う方法としては、特に限定
されないが、たとえば、前記のようにして得られたアル
コキシシランのゲル化物を液化炭酸(50〜60気圧程
度)中に浸漬した後、二酸化炭素を超臨界状態にして乾
燥する方法、あるいは、溶媒として使用しているアルコ
ールの超臨界状態で乾燥する方法等が挙げられる。この
発明では、超臨界乾燥は、臨界点での乾燥も含むものと
する。
【0017】このような超臨界乾燥を行い、前記ゲル化
物から含有する流体を除去することにより、超臨界乾燥
物(光透過性無機多孔体)が得られる。
【0018】
【作用】アルコキシシランを加水分解し、縮重合して得
られたゲル化物を超臨界乾燥するようにすると、溶媒が
液体から気体に変化して前記ゲル化物の構造体中から除
去される際に起こる溶媒の表面張力が弱くなり、前記構
造体の破壊、凝集が妨げられるため、得られる多孔体は
光透過性を有する。
【0019】しかも、この多孔体に、前記した手段によ
り金属が担持されているので、赤外線を遮断することが
できる。上記のような超臨界乾燥によって得られる多孔
体は微細な空隙を有するため、熱伝導率が低く、断熱性
に優れたものである。
【0020】
【実施例】以下に、この発明の具体的な実施例および比
較例を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。 −実施例1− テトラメトキシシラン(コルコート社製、メチルシリケ
ート39)、エタノールおよび0.01mol/l のアンモ
ニア水を、テトラメトキシシラン:エタノール:アンモ
ニア水=1:5:4(モル比)となるよう混合した。こ
の混合溶液を室温下で一昼夜静置することでゲル化さ
せ、湿潤ゲルを得た。この湿潤ゲルにエタノールを添加
した後、50℃に加熱し、エタノールを交換しながら6
時間いわゆる熟成を行った。その後、この湿潤ゲルを取
り出し、18℃、55気圧の二酸化炭素中に入れ、ゲル
内のエタノールを二酸化炭素に置換する操作を2〜3時
間行った。その後、系内を二酸化炭素の超臨界条件であ
る40℃、80気圧にし、超臨界乾燥を約24時間行う
ことによって超臨界乾燥物(これも多孔体であるが、目
的とする多孔体ではない。以下同様)を得た。得られた
乾燥物に真空蒸着法によってアルミニウムを吸着させて
目的とする多孔体を得た。アルミニウムの着量は多孔体
(担持した金属を除外したエアロゲル体)に対し重量比
で50:1であった。
【0021】−実施例2− 実施例1において、テトラエトキシシラン(コルコート
社製、エチルシリケート28)、エタノールおよび水を
モル比でテトラエトキシシラン:エタノール:水=1:
5.5:5になるよう混合し、NH4 F水溶液を加えN
4 Fの濃度が0.001mmol/lとなるよう調製し、こ
れを一昼夜静置させることでゲル化させたこと以外は実
施例1と同様にして多孔体を得た。
【0022】−実施例3− 実施例1において、テトラメトキシシランを用いる代わ
りにテトラメトキシシランとメチルトリメトキシシラン
(東レダウコーニングシリコーン株式会社製)の9:1
(モル比)混合物を用いたこと以外は実施例1と同様に
して多孔体を得た。
【0023】−実施例4− 実施例1において、超臨界条件を80℃、160気圧に
し、48時間超臨界乾燥を行ったこと以外は実施例1と
同様にして多孔体を得た。 −実施例5− 実施例1における、テトラメトキシシランの溶液(溶
媒:アルコールと水)にH2 PtCl6 水溶液を添加混
合した。このとき、テトラメトキシシラン:Ptは重量
比で20:1であった。この混合溶液を一昼夜静置して
ゲル化した後、このゲルを実施例1と同様に熟成し、超
臨界乾燥した。ここで得られた超臨界乾燥物を400℃
で1時間焼成した後、さらに水素還元雰囲気下で400
℃で1時間焼成を行い、白金が担持された多孔体試料を
得た。
【0024】−比較例1− 実施例1と同様にして混合溶液を調製し、その後、ゲル
化、熟成を経た後、超臨界乾燥を行って多孔体を得た。
アルミニウムの蒸着は行わなかった。 −比較例2− 実施例2と同様にして混合溶液を調製し、その後、ゲル
化、熟成を経た後、超臨界乾燥を行って多孔体を得た。
アルミニウムの蒸着は行わなかった。
【0025】上記実施例および比較例では、いずれも多
孔体試料は、直径50mm、厚み5mmであった。上記実施
例および比較例で最終的に得られた多孔体について、温
度20℃および200℃における熱伝導率、可視光の透
過率を調べ、表1に示した。光透過率は、可視光域の分
光分布を測定し、可視光透過率をJIS−R3106に
基づいて求めた。
【0026】
【表1】
【0027】表1にみるように、実施例の多孔体試料
は、高温でも低い熱伝導率を維持しており、輻射による
熱伝導を防いでいることがわかる。
【0028】
【発明の効果】この発明の透明性無機多孔体は、アルコ
キシシランを加水分解、縮重合してなる湿潤ゲル体の超
臨界乾燥物に前記特定の手段により金属を担持させてな
るので、熱伝導率が低く、しかも、赤外線を遮断する。
このため、この発明の透明性無機多孔体は、非常に断熱
性に優れ、しかも、可視光の透過性に優れており、か
つ、多孔質材料に特有の機能性を有している。
【0029】この多孔体は、たとえば、断熱材、音響材
料、チェレンコフ素子等の様々な用途に用いることがで
きるが、これらに限定されるわけではなく、可視光を透
過し、かつ、赤外線遮断、保温性を要するような様々な
用途が考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上垣 百合子 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−46237(JP,A) 特開 平2−304299(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 33/12 - 33/193

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルコキシシランを加水分解し縮重合し
    てなる湿潤ゲル体の超臨界乾燥物に金属を担持させてな
    る透明性無機多孔体であって、 前記金属は、アルコキシシランのゾル中に分散させた金
    属イオン供給源化合物から供給された金属イオンが、ア
    ルコキシシランの加水分解および縮重合で生成するシリ
    カ微粒子構造体に吸着されてなるものである透明性無機
    多孔体
  2. 【請求項2】 アルコキシシランを加水分解し縮重合し
    てなる湿潤ゲル体の超臨界乾燥物に金属を担持させてな
    る透明性無機多孔体であって、 前記金属は、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着から
    なる群から選ばれる何れか一つの手段で前記超臨界乾燥
    物に担持されてなるものである 透明性無機多孔体。
JP3030173A 1991-02-25 1991-02-25 透明性無機多孔体 Expired - Lifetime JP2912719B2 (ja)

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