JP3314184B2 - 膨潤性ケイ酸塩の製造方法 - Google Patents
膨潤性ケイ酸塩の製造方法Info
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Description
トとして知られている粘土鉱物に類似した構造を有する
ケイ酸塩の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、高性能で且つ高品質の膨潤性ケイ酸塩の製造方法に
関するものである。
ては従来より、各種の原料を用いた種々の反応方法が提
案されている。例えば、特開昭58−185431号公
報では、ケイ酸塩溶液に硝酸、塩酸、硫酸などの鉱酸を
添加して酸性とし、マグネシウム塩溶液と混合して均質
混合液とし、これにアルカリ溶液を加えてケイ酸・マグ
ネシウム共沈物を形成させ副生溶解質を水洗除去した
後、アルカリイオンおよびフッ素イオンを添加して水熱
反応を行なう方法が記載されている。上記方法では、最
初に得られるケイ酸・マグネシウム共沈物の濾過が非常
に困難であり、副生溶解質を完全に且つ短時間で能率良
く除去するのが困難であるという問題がある。この問題
の解決策として、限外濾過膜モジュールを用いて、選択
された特定の運転条件下で副生溶解質除去のための洗浄
および共沈物の分離・濃縮する方法が提案されている
(特開平5−279012号公報参照)。
ム共沈物の副生溶解質の除去が不充分である場合、次の
水熱反応により得られるケイ酸塩の性能、すなわち溶媒
中でのゲル形成能(増粘性、懸濁安定性、チクソトロピ
ィ付与性)が悪くなり、高品質の膨潤性ケイ酸塩が得ら
れないのでこの水洗除去工程は必須である。高品質のケ
イ酸塩を安定に能率よく製造するために、ケイ酸・マグ
ネシウム共沈物の溶解質を水洗除去および共沈物の分離
・濃縮を容易にできる対策が望まれている。
酸・マグネシウム共沈物中の溶解質の充分な水洗除去お
よび共沈物の分離・濃縮を容易に能率よく実施すること
を可能にし、高性能且つ高品質の膨潤性ケイ酸塩を安定
に生産性よく製造する方法を提供することにある。
酸塩の合成反応に注目して鋭意研究した結果、シリカ成
分の出発原料として鉱酸を添加していないケイ酸ナトリ
ウム溶液を用い、これにマグネシムウ塩溶液をアルカリ
性水性媒体中で反応させると、濾過・水洗が容易に実施
できるケイ酸・マグネシウム共沈物が得られることを見
い出し、さらに得られた共沈物に水酸化リチウムおよび
/または水酸化ナトリウムを添加して水熱反応を行なっ
て得られたケイ酸塩は高性能且つ高品質であることを見
出し本発明に到達した。
リ性水性媒体中で反応させてケイ酸・マグネシウム共沈
物を沈澱させる工程、 (2)該沈澱物を濾過および水洗して副生溶解質を除去
する工程、 (3)かくして得られた沈澱物に水酸化リチウムおよび
/または水酸化ナトリウムを添加し、さらに必要により
フッ素イオンを添加し100℃〜300℃の温度で水熱
反応せしめる工程および (4)得られた反応生成物を乾燥する工程、よりなるこ
とを特徴とする下記一般式
y≦4、M+は1価の陽イオンを示す]で表わされるヘ
クトライト型粘土鉱物に類似した構造を有する膨潤性ケ
イ酸塩の製造方法である。
ウムおよびマグネシウム塩をアルカリ性水性溶媒中で反
応させる場合、具体的方法としては例えば攪拌下に、マ
グネシウム塩の水溶液中に、ケイ酸ナトリウムおよびア
ルカリ水溶液を加えて沈澱させてもよく、またその逆の
順序に滴下してもよく、さらにまた3種類の溶液を同時
に滴下して混合してもよい。ケイ酸ナトリウムとマグネ
シウム塩の混合割合は前記一般式を満足するような化学
量論的割合であるのが好ましいがいずれか一方を過剰に
用いることもできる。また用いるアルカリ水溶液の量は
3種類の反応溶液を混合後の反応母液のpHが9.0か
ら11.0、特に好ましくは9.5から10.5の範囲に
あることが望ましい。生成したケイ酸・マグネシウム共
沈物は濾過・水洗により副生した溶解質不純物を除去す
る。
成したケイ酸・マグネシウム共沈物は、濾過が容易であ
り水洗により副生した溶解質不純物が簡単に除去され
る。前記ケイ酸・マグネシウム共沈物は、その中に副生
溶解質不純物が実質的存在しないものであることが望ま
しく、そのため水洗は、水洗濾過中の塩素イオン、硫酸
イオンなどのイオンが実質的に認められなくなるまで行
うのが適当である。
製・濃縮されたケイ酸・マグネシウム共沈物を得、これ
に水、リチウムイオン、1価陽イオン要すればフッ素イ
オンを添加したスラリーをオートクレーブに仕込み10
0℃ないし300℃の温度条件下で水熱反応を行う。本
発明で用いる水熱反応条件として、反応温度は100℃
ないし300℃、特に好ましくは170℃ないし250
℃、圧力は0ないし100kg/cm2(ゲージ圧)、
特に好ましくは6〜40kg/cm2(ケージ圧)の圧
力下で行なうのがよく、反応時間は1ないし24時間で
充分である。本発明で用いられる出発原料のうち、ケイ
酸ナトリウムとしてはメタケイ酸ソーダおよび1号ない
し4号水ガラスを使用することができ、アルカリ性水性
媒体としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ア
ンモニア、炭酸ナトリウムまたは水酸化リチウム等の水
溶液を使用することができる。またマグネシウム塩とし
ては、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグ
ネシウム等のマグネシウムの鉱酸塩を使用することがで
きる。また水熱反応に用いるスラリーに添加するリチウ
ムイオンとしては水酸化リチウムまたは水酸化リチウム
・1水和物が用いられる。リチウムイオンの添加割合は
前記一般式における0<x≦2であれば本発明は達成で
きるが、好ましくは0.4≦x≦2の範囲にあるのがよ
い。反応に用いるナトリウムイオンとしては水酸化ナト
リウムが用いられる。 更にフッ素イオンは特に添加しな
くても目的とするケイ酸塩は得られるが、添加すること
によってケイ酸塩の特性を向上することができる。フッ
素イオンの添加割合は0≦y≦4、好ましくは2≦y≦
4の範囲である。フッ素イオンとしてはフッ化水素酸、
フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、
フッ化アンモニウム等が用いられる。
取り出し、乾燥・粉砕することにより最終製品である合
成膨潤性ケイ酸塩が得られる。本発明によって得られた
合成ケイ酸塩は3−八面体型スメクタイトであるヘクト
ライトに類似したX線回析パターンを持っている。また
大きな陽イオン交換容量を持っており、水中において優
れた膨潤性および分散性を示しほとんど着色しない水系
ゲルを生成する特徴があり、チクソトロピー的性質を有
している。そのため、増粘剤、チクソトロピー付与剤、
粘結剤、コロイド安定剤として水性塗料、インク、化粧
品、医薬品などに幅広く利用することができる。更に有
機物複合体とすることにより親油性粘土として用いるこ
ともできる。
実施例中、下記測定および試験はそれぞれ以下に説明す
る方法に従って行った。
純水99gを入れた200ml溶ビーカーに投入し、ホ
モミキサーで10分間分散させた後、室温で24時間放
置し、分光光度計を用いて波長500nmの光線透過率
を測定した。 (2)メチレンブルー吸着試験方法:JBAS−107
−77に準じて測定した。 (3)流動学的性質測定方法:試料8gを純粋392g
を入れた500ml溶ビーカーに投入し、ホモミキサー
で10分間分散させた後室温で24時間放置し、JBA
S−108−77の2.4直読式回転粘土計による流動
性質の測定法に準じて測定した。粘度計はFann V
Gメーターを用いた。 (4)洗浄速度測定法:直径11cmの磁製ヌッチェに
No.5濾紙をセットし吸引ビンに取付け吸引圧500
mmHgで各反応沈澱物スラリーを濾過し、ケーキ形成
後純水1000mlを通水し、その速度を測定する。
シウム六水和物一般試薬(純度98%)52gを溶解し
た。別の500mlのビーカーに3号水ガラス(SiO
2 29%、Na2O 9.4%)78.5gを入れ、水20
0mlを加えて希釈液とし、これに6NのNaOH液4
6mlを加えて均一な溶液として、この液を上記塩化マ
グネシウム溶液に攪拌下、10分間で注下した。
lの純粋で洗浄し、内容積1lのステンレス製オートク
レーブに移し、水酸化リチウム−水和物[LiOH・H
2O]1.4gを溶解した水溶液50mlおよび水酸化ナ
トリウム 1.3gを溶解した水溶液50mlを加えてス
ラリー状し、170℃、8kg/cm2ゲージ圧で12
時間反応させた。反応終了後、冷却し反応物を取り出
し、80℃で乾燥した後ラボミルにて粉砕した。オート
クレーブ処理前の反応沈澱物の洗浄速度を下記表1に示
した。本実施例で得た物質の粉末回析X線パターンはヘ
クトライトにほぼ一致した。一方、本物質のメチレンブ
ルー吸着量(JBAS−107−77)および蒸留水を
用いて2%の懸濁液となした分散液の流動学的性質を回
転粘土計の一種であるFann VGメーターで測定し
た結果を下記表2に示した。
l内容積のオートクレーブに移し、水酸化リチウム・1
水和物[LiOH・H2O]1.4gを溶解した水溶液5
0mlおよび46%フッ化水素酸6.2gを水50ml
に希釈した液を加えてスラリー状とし、150℃、5k
g/cm2ゲージ圧で10時間反応させた。反応終了後
冷却し、反応物を取り出し、80℃で乾燥した後、ラボ
ミルにて粉砕した。
クトライトにほぼ一致し、一方メチレンブルー吸着量
(JBAS−107−77)および蒸留水を用いて2%
懸濁液となした分散液の流動学的性質を表2に示した。
2 29%、Na2O 9.4%)78.5gおよび12N
NH4OH 179mlを投入した。別に硫酸マグネシウ
ム7水塩(純度98%)68.5gを200mlに溶解
した。この液を上記水ガラス・アンモニア水混液中に5
分間で滴下した。得られた反応沈澱物を直ちに濾過、洗
浄し、内容積1lのステンレス製オートクレーブに移
し、水酸化リチウム1水和物(LiOH・H2O)1.4
gを溶解した水溶液50mlおよび水酸化ナトリウム
1.8gを溶解した水溶液50mlを加えてスラリー状
とし、200℃、24kg/cm2ゲージ圧で5時間反
応させた。反応終了後、冷却し反応物を取り出し、80
℃で乾燥した後、ラボミルにて粉砕した。オートクレー
ブ処理前の反応沈澱物の洗浄速度を表1に示した。得ら
れた物質の粉末回析X線パターンはヘクトライトにほぼ
一致した。一方、メチレンブルー吸着量および2%分散
液の流動学的性質を表2に示した。
とした(原料−1)。別に塩化マグネシウム6水和物、
1級試薬(純度98%)52gを水 200mlに溶解
した(原料−2)。更に別に1N NaOH276ml
を調製した(原料−3)。2lのビーカーに水500m
lを投入し攪拌下で上記3種類の原料を同時に10分間
で注加した。得られた反応沈澱物を直ちに濾過・洗浄し
内容積1lのステンレス製オートクレーブに移し、水酸
化リチウム1水和物(LiOH・H2O)1.4gを溶解
した水溶液50mlおよび水酸化ナトリウム1.8gを
溶解した水溶液50mlを加えてスラリー状とし250
℃、42kg/cm2ゲージ圧で2時間反応させた。反
応終了後冷却し、反応物を取り出し80℃で乾燥した
後、ラボミルにて粉砕した。オートクレーブ処理前の反
応沈澱物の洗浄速度を表1に示した。得られた物質の粉
末回析X線パターンはヘクトライトにほぼ一致した。メ
チレンブルー吸着量および2%分散液の流動学的性質を
表2に示した。
iO2 29%、Na2O 9.4%)78.5gを溶解し1
2規定の塩酸20mlを攪拌しながら一度に加えてケイ
酸溶液を得た。次に水100mlに塩化マグネシウム6
水和物、試薬1級(純度98%)52gを溶解した溶液
を加えてケイ酸−マグネシウム塩均質溶液を得た。この
ケイ酸−マグネシウム塩均質溶液を2規定の水酸化ナト
リウム溶液260ml中に攪拌しながら5分間で滴下し
た。得られた反応沈澱物を直ちに濾過洗浄し内容積1l
のステンレス製オートクレーブに移し、水酸化リチウム
水和物(LiOH・H2O)1.4gを溶解した水溶液5
0mlおよび水酸化ナトリウム1.3gを溶解した水溶
液50mlを加えてスラリー状とし、200℃、16k
g/cm2で3時間反応させた。冷却後、反応物を取り
出し、80℃で乾燥した後ラボミルにて粉砕した。オー
トクレーブ処理前の反応沈澱物の洗浄速度を表1に示し
た。一方、本比較例で得られた物質の粉末回析X線パタ
ーンはヘクトライトにほぼ一致した。メチレンブルー吸
着量および蒸留水を用いて2%懸濁液とした分散液の流
動学的性質を表2に示した。
l内容積のオートクレーブに移し、水酸化リチウム1水
和物(LiOH・H2O)1.4gを溶解した水溶液50
mlおよび水酸化ナトリウム1.3gを溶解した水溶液
50mlを加えてスラリー状とし、200℃、16kg
/cm2ゲージ圧で10時間反応させた。反応終了後冷
却し、反応物を3lのビーカーに移し、水を加えて全量
を1,500mlとした。別に1lのビーカーに80℃
の熱水700mlを入れ、第四級アンモニウム塩(ジメ
チル・ジアルキルアンモニウムクロライド、アルキル基
の炭素数16〜18個)32.5gを溶解した。この第
4級アンモニウム塩水溶液を上記反応物スラリーに加熱
攪拌しながら10分間で滴下し、滴下終了後90℃に加
熱して1時間保持した。生成物を濾過し熱水で充分水洗
し、80℃で乾燥後、ラボミルにて粉砕した。
〜18のアルキル基を有するジメチルジアルキルアンモ
ニウムとの有機複合体で親油性を示し、トルエン、キシ
レン、ベンゼン、四塩化炭素、クロロホルムなど各種有
機溶媒中で膨潤・分散した。その例としてトルエン系溶
媒へ4%分散させた時の流動学的性質(Fann VG
メーターによる測定結果)を表3に示した。
よび4で得られた本発明による製品の水系分散液は、比
較例1で得られた物および市販の純モンモリロナイトで
あるクニピアFの水系分散液に比較して極めて高い粘
性、降伏値およびゲル強度を有し、水系溶媒に対するゲ
ル化剤として優れた性能を有するのがわかる。
に有機溶媒中で膨潤、分散するので各種有機溶媒におけ
るゲル化剤、懸濁安定剤、チクソトロピィー付与剤など
として有用であることがわかる。
塩を主原料として膨潤性ケイ酸塩を製造する場合、中間
生成物であるケイ酸・マグネシウム共沈物からの溶解質
の水洗除去が最終製品である該ケイ酸塩の品質に大きく
影響を与えるが、本発明の製造方法によれば、この共沈
物の水洗除去が短時間で容易に達成できるため、ゲル形
成能に優れ、分散水溶液の透明性にも優れた高性能のケ
イ酸塩を能率良く生産できる。また、濾過速度が速いた
め特殊な濾過・水洗装置を使用する必要はなく、従来の
装置で通常の条件下で実施できる。またケイ酸塩溶液は
そのままで反応に用いるため鉱酸類は不必要で且つその
分必要なアルカリ量も少なくてよいので経済的である。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記工程、 (1)ケイ酸ナトリウムおよびマグネシウム塩をアルカ
リ性水性媒体中で反応させてケイ酸・マグネシウム共沈
物を沈澱させる工程、 (2)該沈澱物を濾過および水洗して副生溶解質を除去
する工程、 (3)かくして得られた沈澱物に水酸化リチウムおよび
/または水酸化ナトリウムを添加し、さらに必要により
フッ素イオンを添加し100℃〜300℃の温度で水熱
反応せしめる工程および (4)得られた反応生成物を乾燥する工程、 よりなることを特徴とする下記一般式 【数1】 [式中、xおよびyは、0≦x≦2、0≦y≦4、M+
は1価の陽イオンを示す] で表わされるヘクトライト型粘土鉱物に類似した構造を
有する膨潤性ケイ酸塩の製造方法。
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---|---|---|---|
JP18615094A JP3314184B2 (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 膨潤性ケイ酸塩の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP18615094A JP3314184B2 (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 膨潤性ケイ酸塩の製造方法 |
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JPH0848516A JPH0848516A (ja) | 1996-02-20 |
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Family
ID=16183263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18615094A Expired - Fee Related JP3314184B2 (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 膨潤性ケイ酸塩の製造方法 |
Country Status (1)
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-
1994
- 1994-08-08 JP JP18615094A patent/JP3314184B2/ja not_active Expired - Fee Related
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