JP2003165717A - Silica gel - Google Patents

Silica gel

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JP2003165717A
JP2003165717A JP2001297457A JP2001297457A JP2003165717A JP 2003165717 A JP2003165717 A JP 2003165717A JP 2001297457 A JP2001297457 A JP 2001297457A JP 2001297457 A JP2001297457 A JP 2001297457A JP 2003165717 A JP2003165717 A JP 2003165717A
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silica
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芳雄 勝呂
Hanako Katou
波奈子 加藤
Takashi Yamaguchi
隆 山口
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孝幸 吉森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a new silica gel excellent in heat resistance, resistance to water and the like. <P>SOLUTION: The method for producing the silica gel comprises hydrolyzing a silicon alkoxide and subjecting to a hydrothermal treatment without substantilly aging a resultant hydrogel. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、耐水性な
どに優れた新規なシリカゲルに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel silica gel having excellent heat resistance and water resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリカゲルは古くより乾燥剤として広く
用いられてきたが、最近は、触媒担体、分離剤、吸着剤
等とその用途が広がっている。そこで、各用途に応じ
た、シリカゲルの性能に対する要求も多様化している。
シリカゲルの性能は、シリカゲルの表面積、細孔径、細
孔容積、細孔径分布等の物性に大きく影響されるが、こ
れらの物性はシリカゲルの製造条件に大きく影響され
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Silica gel has been widely used as a desiccant for a long time, but recently, its use has expanded to catalyst carriers, separating agents, adsorbents and the like. Therefore, the requirements for the performance of silica gel have been diversified according to each application.
The performance of silica gel is greatly affected by physical properties such as surface area, pore diameter, pore volume, and pore diameter distribution of silica gel, and these physical properties are greatly influenced by silica gel production conditions.

【0003】このシリカゲルの製造方法としては、最も
一般的には、ケイ酸ソーダ等のケイ酸アルカリ塩を鉱酸
で加水分解し、得られるシリカヒドロゾルをゲル化し、
乾燥する方法であるが、シリカゲルの性能を改良するた
め、製造方法の詳細につき多くの提案がなされている。
例えば、特開昭62−113713号公報では、ケイ酸
アルカリ水溶液と鉱酸との反応により生成したシリカヒ
ドロゾルをゲル化し、これをpH2.5以下の酸溶液で
処理し、水洗後、緩衝作用を有する水溶液中でpH4―
9に調整して水熱処理することにより、細孔分布の狭い
シリカゲルを製造する方法が提案されている。
The most common method for producing this silica gel is to hydrolyze an alkali silicate salt such as sodium silicate with a mineral acid to gelate the obtained silica hydrosol,
Although it is a drying method, many proposals have been made on the details of the production method in order to improve the performance of silica gel.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 62-113713, a silica hydrosol produced by the reaction of an alkaline silicate aqueous solution with a mineral acid is gelled, treated with an acid solution having a pH of 2.5 or less, washed with water and then subjected to a buffering action. PH in an aqueous solution containing
A method of producing silica gel having a narrow pore distribution by adjusting to 9 and performing hydrothermal treatment has been proposed.

【0004】また、特開平9−30809号公報では、
シリカヒドロゲルの乾燥を回分式流動乾燥、次いで水熱
処理する方法を提案している。この方法でも得られるシ
リカゲルの性能に変化は認められ、よりシャープな細孔
分布を有するシリカゲルが得られる。とは言いながら、
細孔容積、比表面積及び平均細孔径を十分変化できるま
でには至らず、所望の物性範囲のシリカゲルを得る方法
としては十分ではなかった。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-30809,
A method has been proposed in which the silica hydrogel is dried by batchwise fluidized drying, followed by hydrothermal treatment. A change in the performance of the silica gel obtained by this method is recognized, and silica gel having a sharper pore distribution is obtained. However,
It has not been possible to sufficiently change the pore volume, the specific surface area, and the average pore diameter, which is not a sufficient method for obtaining silica gel having a desired physical property range.

【0005】一方、上記で説明したケイ酸アルカリ塩を
原料として得られるシリカゲルには、通常、原料に由来
するナトリウム、カルシウム、マグネシウム、チタン、
アルミニウム、ジルコニウムなどの不純物が相当量含ま
れている。シリカゲル中の金属不純物の合計は、その含
有量がたとえ数百ppm程度の微量であっても、シリカ
ゲルの性能に大きな影響を与える。例えば、1)高温下
においてはシリカゲルの結晶化を促進する、2)水存在
下ではシリカゲルの水熱反応を促進して、細孔径や細孔
容積の拡大、比表面積の低下、細孔分布の拡大をもたら
す、3)これらの不純物は、焼結温度を低下させるの
で、これらを含むシリカゲルを加熱すると比表面積の低
下を促進させる、などが挙げられる。そして、かかる影
響は、アルカリ金属、アルカリ土類金属の不純物で、特
にその傾向が強い。更に、不純物としてチタンやアルミ
ニウムがシリカゲルの表面又はシロキサン結合中に存在
すると、酸性点が増加し、触媒担体や吸着剤として用い
た場合にシリカゲル自身が好ましからざる触媒作用を発
現することもありうる。
On the other hand, the silica gel obtained from the above-mentioned alkali silicate salt as a raw material usually contains sodium, calcium, magnesium, titanium,
It contains a considerable amount of impurities such as aluminum and zirconium. The total amount of metallic impurities in silica gel has a great influence on the performance of silica gel, even if the content thereof is a very small amount of several hundred ppm. For example, 1) promotes crystallization of silica gel at high temperature, and 2) promotes hydrothermal reaction of silica gel in the presence of water to increase pore diameter and pore volume, decrease specific surface area, and reduce pore distribution. 3) These impurities bring about expansion, and since these impurities lower the sintering temperature, heating the silica gel containing them accelerates the reduction of the specific surface area. And, such an influence is particularly strong in impurities of alkali metals and alkaline earth metals. Furthermore, if titanium or aluminum is present as an impurity on the surface of silica gel or in a siloxane bond, the number of acid points increases, and silica gel itself may exhibit an undesired catalytic action when used as a catalyst carrier or adsorbent.

【0006】KIMら(Ultrastable Mesostructured
Silica Vesicles Science,282,1302)(1998)に
は、電気的に中性のgemini界面活性剤とシリカの前駆体
との水素結合からなる超分子構造を形成後、gemini界面
活性剤を除去することによって、耐熱性(1000
℃)、耐水性(100℃で150時間以上)のメソポー
ラスのモレキュラーシーブの製造について記載されてい
る。
KIM et al. (Ultrastable Mesostructured
In Silica Vesicles Science, 282, 1302) (1998), removal of gemini surfactant after formation of supramolecular structure consisting of hydrogen bond between electrically neutral gemini surfactant and silica precursor. Depending on the heat resistance (1000
C.), water resistant (at 100.degree. C. for 150 hours or more), for the production of mesoporous molecular sieves.

【0007】不純物を含まないシリカゲルの製造方法と
して、珪酸アルカリ塩を中和して得るゲルを精製する方
法や、シリコンアルコキシドを加水分解する方法が知ら
れているが、特に、後者の方法は、シリコンアルコキシ
ドは蒸留等により精製することができるため、比較的容
易に高純度のシリカゲルを得ることが可能である。しか
しながら、シリコンアルコキシドからゾル−ゲル法によ
り得られるシリカゲルは、一般に、平均細孔径が小さ
く、かつ細孔分布も広い。また、このシリカゲルに水熱
処理を施しても目立った性能の改良は殆ど報告されてい
ない。
As a method of producing silica gel containing no impurities, a method of purifying a gel obtained by neutralizing an alkali silicate salt and a method of hydrolyzing a silicon alkoxide are known. In particular, the latter method is Since silicon alkoxide can be purified by distillation or the like, it is possible to obtain highly pure silica gel relatively easily. However, the silica gel obtained from the silicon alkoxide by the sol-gel method generally has a small average pore diameter and a wide pore distribution. Further, even if the silica gel is subjected to hydrothermal treatment, no remarkable improvement in performance has been reported.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の従来技術の問題点を踏まえ、細孔容積と比表面積が大
きいだけでなく、細孔分布が狭く、耐熱性、耐水性など
に優れたシリカゲルの製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, the object of the present invention is not only to have a large pore volume and specific surface area but also to have a narrow pore distribution, heat resistance and water resistance. It is to provide an excellent method for producing silica gel.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、シリコ
ンアルコキシドを加水分解し、得られたヒドロゲルを実
質的に熟成することなく水熱処理するシリカゲルの製造
方法に関する。
The object of the present invention relates to a method for producing silica gel in which a silicon alkoxide is hydrolyzed and the resulting hydrogel is hydrothermally treated without substantially aging it.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。本発明のシリカゲルは、細孔容積と比表面積が通常
のものより大きい範囲のものであり、細孔容積は、窒素
ガス吸・脱着法で測定して0.6〜1.6ml/g、好
ましくは0.8〜1.6ml/gである。また、比表面
積は、300〜1000m2/g、更に好ましくは30
0〜900m2/g、特に好ましくは400〜900m2
/gである。これら細孔容積と比表面積は窒素ガス吸脱
着によるBET法で測定される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. The silica gel of the present invention has a pore volume and a specific surface area in a range larger than usual, and the pore volume is 0.6 to 1.6 ml / g, preferably measured by a nitrogen gas adsorption / desorption method. Is 0.8 to 1.6 ml / g. The specific surface area is 300 to 1000 m 2 / g, more preferably 30.
0 to 900 m 2 / g, particularly preferably 400 to 900 m 2
/ G. These pore volume and specific surface area are measured by the BET method by adsorption and desorption of nitrogen gas.

【0011】更に、本発明のシリカゲルは、窒素ガス吸
脱着法で測定した等温脱着曲線から、E.P.Barr
ett,L.G.Joyner,P.H.Haklen
da,J.Amer.Chem.Soc.,vol.7
3,373(1951)に記載のBJH法により算出さ
れる細孔分布曲線、即ち、細孔直径d(nm)に対して
微分窒素ガス吸着量(ΔV/Δ(logd);Vは窒素
ガス吸着容積)をプロットした図上での最頻直径(Dma
x)が20nm未満であり、下限は特に制限はないが、
好ましくは2nm以上である。このことは、本発明のシ
リカゲルの最頻直径(Dmax)が、通常のシリカゲルよ
り小さい範囲のものであることを意味する。
Furthermore, the silica gel of the present invention was characterized by E.V. based on the isothermal desorption curve measured by the nitrogen gas adsorption / desorption method. P. Barr
ett, L .; G. Joyner, P.M. H. Haklen
da, J .; Amer. Chem. Soc. , Vol. 7
3,373 (1951), the pore distribution curve calculated by the BJH method, that is, the differential nitrogen gas adsorption amount (ΔV / Δ (logd); V is the nitrogen gas adsorption with respect to the pore diameter d (nm). The most frequent diameter (Dma
x) is less than 20 nm and the lower limit is not particularly limited,
It is preferably 2 nm or more. This means that the mode diameter (Dmax) of the silica gel of the present invention is in a range smaller than that of ordinary silica gel.

【0012】本発明のシリカゲルは、上記の最頻直径
(Dmax)の値の±20%の範囲にある細孔の容積が、
全細孔容積の通常50%以上、好ましくは60%以上で
ある点においても特徴づけられる。また、上記の最頻直
径(Dmax)の値の±20%の範囲にある細孔の容積
は、全細孔容積の通常90%以下である。このことは、
本発明のシリカゲルが、最頻直径(Dmax)付近の細孔
で揃っていることを意味する。
In the silica gel of the present invention, the volume of pores in the range of ± 20% of the above-mentioned mode diameter (Dmax) value is
It is also characterized in that it is usually at least 50%, preferably at least 60% of the total pore volume. Further, the volume of pores within the range of ± 20% of the value of the mode diameter (Dmax) is usually 90% or less of the total pore volume. This is
It means that the silica gel of the present invention is uniform in pores near the mode diameter (Dmax).

【0013】かかる特徴に関連して、本発明のシリカゲ
ルは、上記のBJH法により算出された最頻直径(Dma
x)における微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が、通
常2.0〜20.0ml/g、特に5.0〜12.0m
l/gであることが好ましい(なお、上式において、d
は細孔直径(nm)であり、Vは窒素ガス吸着容積であ
る。)。微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が前記範囲
に含まれるものは、最頻直径(Dmax)の付近に揃って
いる細孔の絶対量が極めて多いものと言える。
With respect to such characteristics, the silica gel of the present invention has a mode diameter (Dma) calculated by the above BJH method.
The differential pore volume ΔV / Δ (logd) in x) is usually 2.0 to 20.0 ml / g, especially 5.0 to 12.0 m.
1 / g is preferable (in the above formula, d
Is the pore diameter (nm), and V is the nitrogen gas adsorption volume. ). When the differential pore volume ΔV / Δ (logd) is included in the above range, it can be said that the absolute amount of pores aligned near the mode diameter (Dmax) is extremely large.

【0014】本発明の製造方法により得られるシリカゲ
ルは、以上の細孔構造の特徴に加えて、その三次元構造
を見るに、非結晶質であること、即ち、結晶性構造が認
められないという特徴を有する。このことは、本発明の
製造方法で得られるシリカゲルをX線回折で分析した場
合に、結晶性ピークが実質的に認められないことを意味
する。本発明において非結晶質ではないシリカゲルと
は、X線回折パターンで6オングストローム(Å Un
its d−spacing)を越えた位置に、少なく
とも一つの結晶構造のピークを示すものを指す。非結晶
質のシリカゲルは、結晶性のシリカゲルに較べて、極め
て耐水性に優れている。
The silica gel obtained by the production method of the present invention is amorphous, that is, no crystalline structure is observed, in view of its three-dimensional structure in addition to the characteristics of the pore structure described above. It has characteristics. This means that when the silica gel obtained by the production method of the present invention is analyzed by X-ray diffraction, substantially no crystalline peak is observed. In the present invention, silica gel that is not amorphous means 6 angstrom (Å Un
It indicates at least one peak of the crystal structure at a position beyond its ds-pacing). Amorphous silica gel is much more excellent in water resistance than crystalline silica gel.

【0015】その他、本発明の製造方法で得られるシリ
カゲルの構造に関しては、固体Si−NMRによる分析
でも特徴ある結果が得られる。即ち、固体Si−NMR
では、本発明の製造方法で得られるシリカゲルの、−O
Siが3個結合したSi(Q 3)と−OSiが4個結合
したSi(Q4)とのモル比を示す「Q4/Q3」 の値が
通常1.3以上、好ましくは1.5以上である。一般的
に、「Q4/Q3」の値が大きいほど、その熱安定性が高
いものと言われている。「Q4/Q3」の値は、通常10
以下である。
In addition, a series obtained by the manufacturing method of the present invention
The structure of kagel was analyzed by solid-state Si-NMR.
But you can get characteristic results. That is, solid-state Si-NMR
Then, in the silica gel obtained by the production method of the present invention, -O
Si (Q 3) And -OSi bond four
Si (QFour) And "QFour/ Q3Value of
It is usually 1.3 or more, preferably 1.5 or more. general
To "QFour/ Q3The higher the value of, the higher its thermal stability.
It is said to be good. "QFour/ Q3Is usually 10
It is the following.

【0016】本発明の製造方法で得られるシリカゲルを
特定する最後の特徴は、シリカゲルの骨格を構成するケ
イ素を除いた、金属不純物の合計含有量が通常500p
pm以下、好ましくは100ppm以下、更に好ましく
は10ppm以下、最も好ましくは1ppm以下という
ように、極めて高純度であることである。このように不
純物の影響が少ないことは、本発明の製造方法により得
られるシリカゲルにおける耐熱性、耐水性などの優れた
性質を発現させることができる大きな要因の一つであ
る。
The final characteristic of the silica gel obtained by the production method of the present invention is that the total content of metal impurities excluding silicon constituting the skeleton of the silica gel is usually 500 p.
pm or less, preferably 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, most preferably 1 ppm or less, which is extremely high purity. The fact that the influence of impurities is small is one of the major factors that allow silica gel obtained by the production method of the present invention to exhibit excellent properties such as heat resistance and water resistance.

【0017】以上説明してきたような物性を有する本発
明のシリカゲルは、実質的に水熱処理の前に熟成しない
以外はその製造方法が制限されるべきものではなく、珪
酸アルカリ塩を加水分解して得られるシリカヒドロゲ
ル、またはシリコンアルコキシドを加水分解して得られ
るシリカヒドロゲルを水熱処理する方法を応用して製造
することができ、好ましくは、シリコンアルコキシドを
加水分解する方法である。
The production method of the silica gel of the present invention having the physical properties as described above should not be limited except that it is not aged substantially before the hydrothermal treatment, and an alkali silicate salt is hydrolyzed. The obtained silica hydrogel or the silica hydrogel obtained by hydrolyzing a silicon alkoxide can be produced by applying a hydrothermal treatment, and preferably a method of hydrolyzing a silicon alkoxide.

【0018】本発明のシリカゲルの原料として使用され
るシリコンアルコキシドとしては、トリメトキシシラ
ン、テトラメトキシシラン、トリエトキシシラン、テト
ラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブ
トキシシラン等の炭素数1〜4の低級アルキル基を有す
るトリまたはテトラアルコキシシラン或いはそれらのオ
リゴマーが挙げられるが、好ましくはテトラメトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン及びそれらのオリゴマーで
ある。以上のシリコンアルコキシドは蒸留により容易に
精製し得るので、高純度のシリカゲルの原料として好適
である。シリコンアルコキシド中の金属不純物の総含有
量は、通常好ましくは100ppm以下、更に好ましく
は10ppm以下である。金属不純物の含有量は、シリ
カゲル中の不純物の測定法と同じ方法で測定できる。
The silicon alkoxide used as a raw material for the silica gel of the present invention is a lower one having 1 to 4 carbon atoms such as trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane. Examples thereof include tri- or tetra-alkoxysilanes having an alkyl group or oligomers thereof, but tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and oligomers thereof are preferable. Since the above silicon alkoxides can be easily purified by distillation, they are suitable as a raw material for high-purity silica gel. The total content of metal impurities in the silicon alkoxide is usually preferably 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less. The content of metal impurities can be measured by the same method as the method for measuring impurities in silica gel.

【0019】シリコンアルコキシドの加水分解は、シリ
コンアルコキシド1モルに対して、通常2〜20モル、
好ましくは3〜10モル、特に好ましくは4〜8モルの
水を用いて行う。シリコンアルコキシドの加水分解によ
り、シリカのヒドロゲルとアルコールが生成する。この
加水分解反応は、通常、室温から100℃程度である
が、加圧下で液相を維持することでより高い温度で行う
ことも可能である。反応時間は反応液組成(シリコンア
ルコキシドの種類や、水とのモル比)並びに反応温度に
依存し、ゲル化するまでの時間が異なるので、一概には
規定されない。反応時間はヒドロゲルの破壊応力が6M
Paを越えない時間である。なお、反応系に、触媒とし
て、酸、アルカリ、塩類などを添加することで加水分解
を促進させることができる。しかしながら、かかる添加
物の使用は、後述のように、生成したヒドロゲルの熟成
を引き起こすことになるので、本発明のシリカゲルの製
造においてはあまり好ましいことではない。
The hydrolysis of silicon alkoxide is usually 2 to 20 mol per mol of silicon alkoxide.
It is preferably carried out using 3 to 10 mol, particularly preferably 4 to 8 mol of water. Hydrolysis of silicon alkoxides produces silica hydrogels and alcohols. This hydrolysis reaction is usually from room temperature to about 100 ° C., but it can be carried out at a higher temperature by maintaining the liquid phase under pressure. The reaction time depends on the composition of the reaction solution (the type of silicon alkoxide and the molar ratio with water) and the reaction temperature, and the time until gelation differs, so it is not unconditionally specified. The reaction time is 6M hydrogel fracture stress
It is a time that does not exceed Pa. In addition, hydrolysis can be promoted by adding an acid, an alkali, a salt, or the like as a catalyst to the reaction system. However, the use of such additives is not very preferable in the production of the silica gel of the present invention, as it will cause aging of the hydrogel formed, as will be described later.

【0020】上記のシリコンアルコキシドの加水分解反
応では、シリコンアルコキシドが加水分解してシリケー
トが生成するが、引き続いて該シリケートの縮合反応が
起こり、反応液の粘度が上昇し、最終的にゲル化してシ
リカヒドロゲルとなる。本発明のシリカゲルを製造する
ためには、上記の加水分解により生成したシリカのヒド
ロゲルの硬さが上昇しないように、実質的に熟成するこ
となく、直ちに水熱処理を行うことが重要である。シリ
コンアルコキシドを加水分解すると、軟弱なシリカのヒ
ドロゲルが生成するが、このヒドロゲルを安定した熟
成、あるいは乾燥させ、更にこれに水熱処理を施し、最
終的に細孔特性の制御されたシリカゲルとする従来の方
法では、本発明で規定する物性範囲のシリカゲルを製造
することができない。
In the above hydrolysis reaction of the silicon alkoxide, the silicon alkoxide is hydrolyzed to produce a silicate, and subsequently, the condensation reaction of the silicate occurs, the viscosity of the reaction solution increases, and finally the gelation occurs. It becomes silica hydrogel. In order to produce the silica gel of the present invention, it is important to perform hydrothermal treatment immediately without substantially aging so that the hardness of the silica hydrogel produced by the above hydrolysis does not increase. Hydrolysis of silicon alkoxide produces a soft silica hydrogel. Stable aging or drying of this hydrogel is followed by hydrothermal treatment to finally obtain silica gel with controlled pore characteristics. According to the above method, it is not possible to produce silica gel having physical properties defined in the present invention.

【0021】上記にある、加水分解により生成したシリ
カのヒドロゲルを、実質的に熟成することなく、直ちに
水熱処理を行うということは、シリカのヒドロゲルが生
成した直後の軟弱な状態が維持されたままで、次の、水
熱処理に供するようにするということを意味する。シリ
コンアルコキシドの加水分解反応系に酸、アルカリ、塩
類等を添加すること、または該加水分解反応の温度を厳
しくし過ぎることなどは、ヒドロゲルの熟成を進行させ
るため好ましくない。また、加水分解後の後処理におけ
る水洗、乾燥、放置などにおいて、必要以上に温度や時
間をかけるべきではない。
Immediately performing hydrothermal treatment on the hydrogel of silica produced by hydrolysis without substantially aging means that the soft state immediately after the hydrogel of silica is maintained is maintained. , Which means to be subjected to the following hydrothermal treatment. It is not preferable to add an acid, an alkali, a salt or the like to the hydrolysis reaction system of the silicon alkoxide, or to make the temperature of the hydrolysis reaction too strict, because the aging of the hydrogel proceeds. Further, in the post-treatment after the hydrolysis, washing, drying, leaving and the like should not take more temperature and time than necessary.

【0022】ヒドロゲルの熟成状態を具体的に確認する
手段としては、後述の実施例に示すような方法で測定し
たヒドロゲルの硬度を参考にすることができる。即ち、
破壊応力が、通常6MPa以下、好ましくは3MPa以
下、更に好ましくは2MPa以下の柔らかい状態のヒド
ロゲルを水熱処理することで、本発明で規定する物性範
囲のシリカゲルを得ることができる。
As a means for specifically confirming the aging state of the hydrogel, the hardness of the hydrogel measured by the method as described in Examples below can be referred to. That is,
By subjecting a hydrogel in a soft state having a breaking stress of usually 6 MPa or less, preferably 3 MPa or less, more preferably 2 MPa or less to hydrothermal treatment, silica gel having physical properties defined by the present invention can be obtained.

【0023】この水熱処理の条件としては、水の状態が
液体、気体のいずれでもよく、溶媒や他の気体によって
希釈されていてもよいが、好ましくは液体の水が使われ
る。シリカのヒドロゲルに対して、通常0.1〜10重
量倍、好ましくは0.5〜5重量倍、特に好ましくは1
〜3重量倍の水を加えてスラリー状とし、通常40〜2
50℃、好ましくは50〜200℃の温度で、通常0.
1〜100時間、好ましくは1〜10時間実施される。
水熱処理に使用される水には低級アルコール類、メタノ
ール、エタノール、プロパノールなどが含まれてもよ
い。また、メンブランリアクターなどを作る目的で、シ
リカゲルを膜状あるいは層状に粒子、基板、あるいは管
などの基体上に形成させた材料の場合にも、この水熱処
理方法は適用される。なお、加水分解反応の反応器を用
い、続けて温度条件変更により水熱処理を行うことも可
能であるが、加水分解反応とその後の水熱処理では最適
条件が通常は異なっているため、この方法で本発明のシ
リカゲルを得ることは一般的には難しい。
As the conditions for this hydrothermal treatment, the state of water may be liquid or gas, and may be diluted with a solvent or other gas, but liquid water is preferably used. The silica hydrogel is usually 0.1 to 10 times by weight, preferably 0.5 to 5 times by weight, particularly preferably 1 times.
~ 3 times by weight of water is added to form a slurry, usually 40 ~ 2
At a temperature of 50 ° C., preferably 50 to 200 ° C., usually 0.
It is carried out for 1 to 100 hours, preferably 1 to 10 hours.
Water used for hydrothermal treatment may include lower alcohols, methanol, ethanol, propanol and the like. Further, this hydrothermal treatment method is also applied to a material in which silica gel is formed in a film or layer form on a substrate such as particles, a substrate, or a tube for the purpose of producing a membrane reactor or the like. It is also possible to carry out hydrothermal treatment by changing the temperature conditions using a reactor for hydrolysis reaction, but the optimum conditions are usually different between the hydrolysis reaction and the subsequent hydrothermal treatment. Obtaining the silica gel of the present invention is generally difficult.

【0024】以上の水熱処理条件において、温度を高く
すると得られるシリカゲルの細孔径、細孔容積が大きく
なる傾向がある。また、処理時間とともに、得られるシ
リカゲルの比表面積は、一度極大に達した後、緩やかに
減少する傾向がある。以上の傾向を踏まえて、所望の物
性値に応じて条件を適宜選択する必要があるが、水熱処
理は、シリカゲルの物性を変化させる目的なので、通
常、前記の加水分解の反応条件より高温条件とすること
が好ましい。
Under the above hydrothermal treatment conditions, when the temperature is raised, the resulting silica gel tends to have a large pore size and a large pore volume. Further, with the treatment time, the specific surface area of the obtained silica gel tends to gradually decrease after reaching the maximum once. Based on the above tendency, it is necessary to appropriately select the conditions according to the desired physical property values, but since hydrothermal treatment is for the purpose of changing the physical properties of silica gel, it is usually higher temperature conditions than the above hydrolysis reaction conditions. Preferably.

【0025】水熱処理の温度、時間を上記範囲外に設定
すると本発明のシリカゲルを得ることが困難となる。例
えば、水熱処理の温度が高すぎると、シリカゲルの細孔
径、細孔容積が大きくなりすぎ、また、細孔分布も広が
る。逆に、水熱処理の温度が低過ぎると、生成するシリ
カゲルは、架橋度が低く、熱安定性に乏しくなり、細孔
分布にピークが発現しなくなったり、前述した固体Si
−NMRでのQ4/Q3値が極端に小さくなる。
If the temperature and time of hydrothermal treatment are set outside the above ranges, it will be difficult to obtain the silica gel of the present invention. For example, if the temperature of the hydrothermal treatment is too high, the pore size and pore volume of silica gel become too large, and the pore distribution also widens. On the other hand, if the temperature of the hydrothermal treatment is too low, the resulting silica gel has a low degree of cross-linking, poor thermal stability, no peak appears in the pore distribution, and the above-mentioned solid Si
Q 4 / Q 3 value becomes extremely small at -NMR.

【0026】なお、水熱処理をアンモニア水中で行う
と、純水中で行う場合よりも低温で同様の効果が得られ
る。また、アンモニア水中で水熱処理すると、純水中で
処理する場合と比較して、最終的に得られるシリカゲル
は一般に疎水性となるが、通常30〜250℃、好まし
くは40〜200℃という比較的高温で水熱処理する
と、特に疎水性が高くなる。ここでのアンモニア水のア
ンモニア濃度としては、好ましくは0.001〜10
%、特に好ましくは0.005〜5%である。
When the hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the same effect can be obtained at a lower temperature than when the hydrothermal treatment is performed in pure water. Further, when hydrothermal treatment is carried out in ammonia water, the silica gel finally obtained generally becomes hydrophobic as compared with the case of treatment in pure water, but it is usually 30 to 250 ° C., preferably 40 to 200 ° C. Hydrothermal treatment at high temperature makes it particularly hydrophobic. The ammonia concentration in the ammonia water here is preferably 0.001 to 10
%, Particularly preferably 0.005 to 5%.

【0027】水熱処理されたシリカヒドロゲルは、通常
40〜200℃、好ましくは60〜120℃で乾燥す
る。乾燥方法は特に限定されるものではなく、バッチ式
でも連続式でもよく、且つ、常圧でも減圧下でも乾燥す
ることができる。必要に応じ、原料のシリコンアルコキ
シドに由来する炭素分が含まれている場合には、通常4
00〜600℃で焼成除去することができる。また、表
面状態をコントロールするため、最高900℃の温度で
焼成することもある。更に、必要に応じて粉砕、分級す
ることで、最終的に目的としていた本発明のシリカゲル
を得る。
The hydrothermally treated silica hydrogel is usually dried at 40 to 200 ° C, preferably 60 to 120 ° C. The drying method is not particularly limited, and may be a batch type or a continuous type, and can be dried under normal pressure or reduced pressure. If necessary, when the carbon content derived from the raw material silicon alkoxide is contained, it is usually 4
It can be removed by firing at 00 to 600 ° C. Further, in order to control the surface condition, firing may be performed at a temperature of up to 900 ° C. Further, the silica gel of the present invention finally obtained is obtained by pulverizing and classifying as required.

【0028】結晶構造を有するシリカゲルは、水中熱安
定性に乏しくなる傾向にあり、ゲル中に細孔を形成する
のに用いられる界面活性剤等のテンプレートの存在下で
シリコンアルコキシドを加水分解すると、ゲルは容易に
結晶構造を含むものとなる。従って、本発明において
は、界面活性剤等のテンプレートの非存在下で、すなわ
ち、これらがテンプレートとしての機能を発揮するほど
の量は存在しない条件下で加水分解するのが好ましい。
Silica gel having a crystal structure tends to have poor thermal stability in water, and when the silicon alkoxide is hydrolyzed in the presence of a template such as a surfactant used to form pores in the gel, The gel easily contains a crystalline structure. Therefore, in the present invention, it is preferable to hydrolyze in the absence of a template such as a surfactant, that is, under the condition that they do not exist in an amount sufficient to exert the function as a template.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に制約されるものではない。 (1) シリカのヒドロゲルの硬度測定 5Lセパラブルフラスコ中でシリコンアルコキシドと6
モル倍の水を反応させ、反応液の温度が反応により生成
するアルコールの沸点に達した後に、反応液をフラスコ
より抜き取り、抜き出した反応液を50ccのガラス製
スクリュー管に一定量(液深で20mm程度)移し、密
栓して実質的に一定温度にコントロールされた水浴に保
持し、熟成時間の経過と共に破壊強度をデジタルフォー
スゲージ(株式会社エイ・アンド・ディー社製、型式:
AD−4935)にて測定した。該測定器にはプローブ
(ステンレス製直径5mmの丸棒)が装着されており、
ヒドロゲル中にゆっくりと押し込まれることにより、容
器中に保持されたヒドロゲルを圧縮破壊する。ヒドロゲ
ルが圧縮されて破壊される迄の間に示される最大の応力
値をもって破壊応力とした。測定結果を図1に示した。
図1は、シリカのヒドロゲルの熟成時間の常用対数を横
軸に、破壊応力を縦軸にプロットしたものである。図1
より、熟成時間の経過とともに破壊応力が大きくなるこ
と、熟成速度が温度に依存していることがわかる。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. (1) Hardness measurement of silica hydrogel 6 with silicon alkoxide in a 5 L separable flask
After reacting with a molar amount of water and the temperature of the reaction solution reached the boiling point of the alcohol produced by the reaction, the reaction solution was extracted from the flask, and the extracted reaction solution was put into a 50 cc glass screw tube at a certain amount (at the liquid depth). 20 mm), sealed and kept in a water bath controlled at a substantially constant temperature, and the puncture strength was measured by a digital force gauge (manufactured by A & D Co., Ltd., model:
AD-4935). A probe (a round bar made of stainless steel and having a diameter of 5 mm) is attached to the measuring instrument,
The hydrogel retained in the container is crushed by being pushed slowly into the hydrogel. The breaking stress was defined as the maximum stress value shown until the hydrogel was compressed and broken. The measurement results are shown in FIG.
FIG. 1 is a plot of the common logarithm of the aging time of silica hydrogel on the horizontal axis and the fracture stress on the vertical axis. Figure 1
It can be seen that the fracture stress increases with the aging time and that the aging rate depends on the temperature.

【0030】(2)シリカゲルの分析方法 1)細孔容積、比表面積 カンタクローム社製AS−1にてBET窒素吸着等温線
を測定し、細孔容積、比表面積を求めた。具体的には細
孔容積は相対圧P/P0 =0.98のときの値を採用
し、比表面積はP/P0 =0.1,0.2,0.3の3
点の窒素吸着量よりBET多点法を用いて算出した。ま
た、BJH法で細孔分布曲線及び最頻直径(Dmax)に
おける微分細孔容積を求めた。測定する相対圧の各点の
間隔は0.025とした。 2)粉末X線回折 理学電機社製RAD-RB装置を用い、CuKαを線源
として測定を行った。発散スリット1/2deg、散乱
スリット1/2deg、受光スリット0.15mmとし
た。 3)金属不純物の含有量 試料2.5gにフッ酸を加えて加熱し、乾涸させたの
ち、水を加えて50mlとした。この水溶液を用いてI
CP発光分析を行った。なお、ナトリウム及びカリウム
はフレーム炎光法で分析した。 4)固体Si−NMR(Q4/Q3値) Bruker社製MSL300固体NMR装置を使用
し、共鳴周波数59.2MHz(7.05テスラ)、7
mmCP/MAS(Cross Polarizati
on/Magic Angle Spinning)プ
ローブにて、測定を行った。また、試料の回転数は50
00rpsとした。 (2) シリカゲルの製造、評価
(2) Silica gel analysis method 1) Pore volume and specific surface area The BET nitrogen adsorption isotherm was measured with AS-1 manufactured by Cantachrome to determine the pore volume and specific surface area. Specifically, the pore volume adopts a value when the relative pressure P / P0 = 0.98, and the specific surface area is 3 of P / P0 = 0.1, 0.2, 0.3.
It was calculated using the BET multipoint method from the nitrogen adsorption amount at each point. In addition, the BJH method was used to determine the pore distribution curve and the differential pore volume at the mode diameter (Dmax). The distance between the measured relative pressure points was 0.025. 2) Powder X-ray diffraction RAD-RB device manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. was used to perform measurement using CuKα as a radiation source. The divergence slit was 1/2 deg, the scattering slit was 1/2 deg, and the light receiving slit was 0.15 mm. 3) Content of Metal Impurity Hydrofluoric acid was added to 2.5 g of the sample, and the mixture was heated to dryness and then water was added to make 50 ml. Using this aqueous solution I
CP emission analysis was performed. In addition, sodium and potassium were analyzed by the flame flame method. 4) Solid-state Si-NMR (Q 4 / Q 3 value) Using MSL300 solid-state NMR apparatus manufactured by Bruker, resonance frequency 59.2 MHz (7.05 Tesla), 7
mmCP / MAS (Cross Polarizati)
on / Magic Angle Spinning) probe. The sample rotation speed is 50
00 rps. (2) Manufacturing and evaluation of silica gel

【0031】実施例1〜3 ガラス製で、上部に大気開放の水冷コンデンサが取り付
けてある5Lセパラブルフラスコ(ジャケット付き)
に、純水1000gを仕込んだ。80rpmで撹拌しな
がら、これにテトラメトキシシラン1400gを3分間
かけて仕込んだ。水/テトラメトキシシランのモル比は
約6である。セパラブルフラスコのジャケットには50
℃の温水を通水した。引き続き撹拌を継続し、内容物が
沸点に到達した時点で、撹拌を停止した。引き続き約
0.5時間、ジャケットに50℃の温水を通水して生成
したゾルをゲル化させた。その後、速やかにゲルを取り
出し、目開き600ミクロンのナイロン製網を通してゲ
ルを粉砕し、粉体状のウェットゲル(シリカヒドロゲ
ル)を得た。このヒドロゲル450gと純水450gを
1Lのガラス製オートクレーブに仕込み、表−1に示す
条件で水熱処理を実施した。所定時間水熱処理した後、
No.5A濾紙で濾過し、濾滓を水洗することなく10
0℃で恒量となるまで減圧乾燥した。
Examples 1 to 3 5 L separable flask (with jacket) made of glass and equipped with a water-cooled condenser open to the atmosphere
Then, 1000 g of pure water was charged. While stirring at 80 rpm, 1400 g of tetramethoxysilane was charged into this over 3 minutes. The water / tetramethoxysilane molar ratio is about 6. 50 in the separable flask jacket
Hot water at ℃ was passed. The stirring was continued, and when the contents reached the boiling point, the stirring was stopped. Subsequently, warm water of 50 ° C. was passed through the jacket for about 0.5 hours to gelate the sol produced. Then, the gel was immediately taken out, and the gel was crushed through a nylon net having an opening of 600 microns to obtain a powdery wet gel (silica hydrogel). 450 g of this hydrogel and 450 g of pure water were charged into a 1 L glass autoclave, and hydrothermal treatment was carried out under the conditions shown in Table-1. After hydrothermal treatment for a predetermined time,
No. Filter with 5A filter paper and wash the filter cake without washing with water.
It was dried under reduced pressure at 0 ° C. until a constant weight was obtained.

【0032】得られたシリカゲルの諸物性を表−1に示
す。細孔径分布を図2に、粉末X線回折スペクトルの低
角側を図3に、広角側を図4に示す。粉末X線回折図に
は結晶性のピークは出現しておらず、また周期的構造に
よる低角度側(2θ≦5deg)のピークも認められな
い。なお、得られたシリカゲルの不純物濃度は、実施例
1〜3のいずれのものも、ナトリウム0.2ppm、カ
リウム0.1ppm、カルシウム0.2ppmで、マグ
ネシウム、アルミニウム、チタン及びジルコニウムは検
出されなかった。
Table 1 shows the physical properties of the obtained silica gel. The pore size distribution is shown in FIG. 2, the low-angle side of the powder X-ray diffraction spectrum is shown in FIG. 3, and the wide-angle side is shown in FIG. No crystalline peak appears in the powder X-ray diffraction pattern, and no peak on the low angle side (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure is observed. The impurity concentration of the obtained silica gel was 0.2 ppm of sodium, 0.1 ppm of potassium and 0.2 ppm of calcium in all of Examples 1 to 3, and magnesium, aluminum, titanium and zirconium were not detected. .

【0033】実施例4 実施例1と同様にしてシリカヒドロゲルを製造した。1
Lのオートクレーブにこのシリカゲル450gと1重量
%アンモニア水450gを加え、60℃で3時間撹拌す
ることなく、水熱処理を行った。乾燥後のシリカゲルの
諸物性を表−1に、その細孔径分布を図2に示す。 比較例1 実施例1で製造したシリカヒドロゲルを密封容器に入
れ、冷暗所(10〜15℃)に2週間放置して熟成した
後、実施例1と同様にして60℃で3時間水熱処理し
た。乾燥後のシリカゲルの諸物性を表−1に示す。 比較例2〜4 富士シリシア化学(株)製の触媒担体用シリカゲルCA
RIACT Gシリーズ(破砕状)の諸物性を表−1
に、それらの細孔径分布を図5に示す。また、G−6の
金属不純物濃度を測定したところ、ナトリウム170p
pm、マグネシウム31ppm、アルミニウム15pp
m、カリウム23ppm、カルシウム160ppm、チ
タン260ppm、ジルコニウム44ppmであった。 比較例5 実施例1で使用したシリカヒドロゲルの一部を、60℃
で48時間真空乾燥させた後、実施例1と同様にして、
150℃で3時間水熱処理した。乾燥後のシリカゲルの
諸物性を表−1に示す。
Example 4 A silica hydrogel was produced in the same manner as in Example 1. 1
450 g of this silica gel and 450 g of 1% by weight aqueous ammonia were added to an L autoclave, and hydrothermal treatment was performed at 60 ° C. for 3 hours without stirring. Various physical properties of the dried silica gel are shown in Table 1, and its pore size distribution is shown in FIG. Comparative Example 1 The silica hydrogel produced in Example 1 was placed in a hermetically sealed container, left to stand in a cool dark place (10 to 15 ° C.) for 2 weeks for aging, and then hydrothermally treated at 60 ° C. for 3 hours in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the dried silica gel. Comparative Examples 2 to 4 Silica gel CA for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.
Table 1 shows various physical properties of RIACT G series (crushed)
FIG. 5 shows the pore size distribution of these. Moreover, when the metal impurity concentration of G-6 was measured, it was found that sodium 170p
pm, magnesium 31ppm, aluminum 15pp
m, potassium 23 ppm, calcium 160 ppm, titanium 260 ppm, and zirconium 44 ppm. Comparative Example 5 A part of the silica hydrogel used in Example 1 was treated at 60 ° C.
After vacuum drying for 48 hours in the same manner as in Example 1,
It was hydrothermally treated at 150 ° C. for 3 hours. Table 1 shows the physical properties of the dried silica gel.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】(シリカゲルの耐熱性試験)実施例1、
2、比較例2,3のシリカゲル試料を各々5gを石英ビ
ーカーに入れ、電気炉中で空気雰囲気下に200℃/分
で所定の熱処理温度まで昇温させた。所定の熱処理温度
に1時間保持したのち、直ちにビーカーを室温に取出
し、放冷した。この試料につき窒素吸脱着によるBET
法で比表面積を測定した結果を図6に示す。図6より実
施例のシリカゲルの方が、比較例のシリカゲルより、熱
処理をした際の比表面積の変化が小さいことがわかる。
(Heat resistance test of silica gel) Example 1,
2, 5 g of each of the silica gel samples of Comparative Examples 2 and 3 was placed in a quartz beaker and heated to a predetermined heat treatment temperature at 200 ° C./minute in an electric furnace in an air atmosphere. After holding at the predetermined heat treatment temperature for 1 hour, the beaker was immediately taken out to room temperature and allowed to cool. BET by nitrogen adsorption and desorption for this sample
The result of measuring the specific surface area by the method is shown in FIG. It can be seen from FIG. 6 that the silica gel of the example has a smaller change in the specific surface area upon heat treatment than the silica gel of the comparative example.

【0036】(シリカゲルの水中熱安定性試験)実施例
1〜3、比較例2〜4のシリカゲルに、各々純水を加え
て40重量%のスラリーを調製した。容積60mlのス
テンレススチール製のミクロボンベに、上記で調製した
スラリー約40mlを入れて密封し、280±1℃のオ
イルバス中に3日間浸漬した。ミクロボンベからスラリ
ーの一部を抜出し、5A濾紙で濾過した。濾滓は100
℃で5時間真空乾燥した。この試料について比表面積を
測定した結果を表−2に示す。
(Test of thermal stability of silica gel in water) Pure water was added to each of the silica gel of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 4 to prepare a 40 wt% slurry. About 40 ml of the slurry prepared above was placed in a stainless steel micro bomb having a volume of 60 ml, sealed, and immersed in an oil bath at 280 ± 1 ° C. for 3 days. A part of the slurry was extracted from the micro bomb and filtered through 5A filter paper. Filter cake is 100
It was vacuum dried at ℃ for 5 hours. The results of measuring the specific surface area of this sample are shown in Table 2.

【0037】また、上記の試料について、発散スリット
1deg、散乱スリット1degとした以外は前記と同
様にして粉末X線パターンを測定した。実施例1〜3、
比較例2のシリカゲルではいずれもピークが発現せず、
非晶質パターンのままであった。これに対し、比較例
3,4のシリカゲルでは、非晶質パターンの中に2θ=
20.9°及び26.6°に明瞭なピークが発現した。
このピークはα−Quartzのピークと一致するの
で、比較例3,4のシリカゲルは一部結晶化していると
考えられる。これらのシリカゲルが高温・高圧の水熱条
件下で結晶化を起し、かつ比表面積の著しい減少を起し
たのは、これらのシリカゲルがアルカリ金属などを高濃
度に含んでいて構造や形状の変化を起しやすいことによ
るものと考えられる。
The powder X-ray pattern of the above sample was measured in the same manner as above except that the divergence slit 1 deg and the scattering slit 1 deg were used. Examples 1-3,
No peak was developed in the silica gel of Comparative Example 2,
It remained an amorphous pattern. On the other hand, in the silica gels of Comparative Examples 3 and 4, 2θ = in the amorphous pattern.
Clear peaks appeared at 20.9 ° and 26.6 °.
Since this peak coincides with the peak of α-Quartz, it is considered that the silica gels of Comparative Examples 3 and 4 are partially crystallized. The fact that these silica gels caused crystallization under high temperature and high pressure hydrothermal conditions and that the specific surface area decreased remarkably was due to the fact that these silica gels contained alkali metal at high concentration and changed in structure and shape. It is thought that this is because it is easy to cause.

【0038】(シリカゲルの圧壊強度試験)IR用錠剤
成形器(錠剤直径20mm)を圧壊機として使用し、圧
壊前後の試料について、BET法により比表面積と細孔
容積を測定する。そして、圧壊前後の測定値の変化の大
きさを評価する。圧壊前後の測定値に大きな変化がない
ことは、シリカゲルの比表面積と細孔容積に関する構造
的要素の強度が大きいと判断される。上記の試料の圧壊
は、試料1.4±0.2gを使用し、常温にて4.0t
on/cm2の圧力を3分間加圧することによって行っ
た。実施例1,比較例2のシリカゲルについて試験を行
った結果を、表−3に示す。実施例1のシリカゲルは比
表面積、細孔容積共に大きな変化がなかったのに対し、
比較例2の市販のシリカゲルは、試験後に大きく低下し
た。
(Silica gel crushing strength test) An IR tablet press (tablet diameter 20 mm) is used as a crusher, and the specific surface area and pore volume of the samples before and after crushing are measured by the BET method. Then, the magnitude of change in measured values before and after crushing is evaluated. The fact that the measured values before and after crushing do not change significantly is considered to indicate that the strength of the structural element related to the specific surface area and pore volume of silica gel is high. For the crushing of the above sample, 1.4 ± 0.2 g of the sample was used, and 4.0 t at normal temperature
It was carried out by applying a pressure of on / cm 2 for 3 minutes. The results of tests conducted on the silica gels of Example 1 and Comparative Example 2 are shown in Table-3. Whereas the silica gel of Example 1 showed no significant change in specific surface area and pore volume,
The commercially available silica gel of Comparative Example 2 greatly deteriorated after the test.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】工業的に得られるシリカゲルには高い機械
的強度が要求される。そのまま用いられる場合は、粒子
同士、または機器との接触により粒子が壊れて微粉が発
生し、それによりシリカゲルが関与する設備の運転に問
題をきたしうる。また、成型体として用いられる場合
は、成型時にかけられる圧力に耐えられることが重要で
あり、十分な強度を持たないものは、元々のシリカゲル
の細孔特性が生かされない成型体となってしまう。従来
のシリカゲルは、十分な強度ではなかった。表−3から
も明らかなように、本発明のシリカゲルは十分は圧壊強
度を有するものである。
High mechanical strength is required for industrially obtained silica gel. If they are used as they are, particles may be broken by contact with each other or with equipment to generate fine powder, which may cause a problem in the operation of equipment involving silica gel. Further, when used as a molded body, it is important that it can withstand the pressure applied at the time of molding, and if it does not have sufficient strength, it will be a molded body in which the original pore characteristics of silica gel are not utilized. Conventional silica gel is not strong enough. As is clear from Table 3, the silica gel of the present invention has sufficient crush strength.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の新規なシリカゲルは、従来から
のシリカゲルと比較して、耐熱性、耐水性に優れ、安定
性が高いうえ、高純度である。また、本発明のシリカゲ
ルは、シリコンアルコキシドを原料とした比較的簡単な
工程で、且つ、所望の物性範囲に制御されたシリカゲル
を製造することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The novel silica gel of the present invention has excellent heat resistance and water resistance, high stability, and high purity as compared with conventional silica gel. In addition, the silica gel of the present invention can be manufactured using a silicon alkoxide as a raw material in a relatively simple process and in which the silica gel is controlled in a desired physical property range.

【0043】本発明のシリカゲルは、従来からのシリカ
ゲルの用途で利用できるが、特に、触媒担体、メンブラ
ンリアクターなどとして用いた場合、性能劣化が少な
く、より安定に長時間使用することができる。
The silica gel of the present invention can be used for conventional applications of silica gel, but particularly when it is used as a catalyst carrier, a membrane reactor, etc., performance deterioration is small and it can be used more stably for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 シリカのヒドロゲルを、35℃、45℃及び
55℃の各温度で熟成させた場合の、各熟成時間とその
際のヒドロゲルの破壊応力の関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between each aging time and the fracture stress of the hydrogel when the silica hydrogel is aged at each temperature of 35 ° C., 45 ° C. and 55 ° C.

【図2】 本発明の実施例のシリカゲルの細孔分布を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a pore distribution of silica gel according to an example of the present invention.

【図3】 本発明の実施例のシリカゲルの粉末X線回折
スペクトル(低角側)を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a powder X-ray diffraction spectrum (low-angle side) of silica gel of an example of the present invention.

【図4】 本発明の実施例のシリカゲルの粉末X線回折
スペクトル(広角側)を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a powder X-ray diffraction spectrum (wide-angle side) of silica gel of an example of the present invention.

【図5】 比較例(市販シリカゲル)の細孔分布を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a pore distribution of a comparative example (commercial silica gel).

【図6】 本発明の実施例のシリカゲル及び比較例のシ
リカゲルの、加熱による比表面積の変化を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing changes in specific surface area of silica gel of Example of the present invention and silica gel of Comparative Example due to heating.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 隆 北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱 化学株式会社内 (72)発明者 吉森 孝幸 北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱 化学株式会社内 Fターム(参考) 4G072 AA28 BB13 CC10 HH30 MM01 RR05 TT05 TT08 TT09 TT19 TT30    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takashi Yamaguchi             Kitakyushu City Hachiman Nishi Ward, Kurosaki Castle Stone No. 1-1 Mitsubishi             Inside Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Yoshimori             Kitakyushu City Hachiman Nishi Ward, Kurosaki Castle Stone No. 1-1 Mitsubishi             Inside Chemical Co., Ltd. F term (reference) 4G072 AA28 BB13 CC10 HH30 MM01                       RR05 TT05 TT08 TT09 TT19                       TT30

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の特徴を有するシリカゲル。 (a)細孔容積が0.6〜1.6ml/g、(b)比表
面積が300〜1000m2/g、(c)細孔の最頻直
径(Dmax)が20nm未満、(d)Dmaxの±20%の
範囲にある細孔の容積が全細孔容積の50%以上、
(e)非結晶質であること、(f)金属不純物の含有量
が500ppm以下。
1. A silica gel having the following characteristics. (A) Pore volume of 0.6 to 1.6 ml / g, (b) specific surface area of 300 to 1000 m 2 / g, (c) modal diameter (Dmax) of pores of less than 20 nm, (d) Dmax. The volume of pores within the range of ± 20% of 50% or more of the total pore volume,
(E) It is amorphous, and (f) the content of metal impurities is 500 ppm or less.
【請求項2】 細孔容積が0.8〜1.6ml/gであ
る請求項1のシリカゲル。
2. The silica gel according to claim 1, which has a pore volume of 0.8 to 1.6 ml / g.
【請求項3】 比表面積が400〜900m2/gであ
る請求項1または2のシリカゲル。
3. The silica gel according to claim 1, which has a specific surface area of 400 to 900 m 2 / g.
【請求項4】 最頻直径(Dmax)が2nm以上である
請求項1から3いずれかのシリカゲル。
4. The silica gel according to claim 1, which has a mode diameter (Dmax) of 2 nm or more.
【請求項5】 最頻直径(Dmax)の±20%の範囲に
ある細孔の容積が、全細孔容積の60%以上である請求
項1から4いずれかのシリカゲル。
5. The silica gel according to claim 1, wherein the volume of pores within a range of ± 20% of the mode diameter (Dmax) is 60% or more of the total pore volume.
【請求項6】 金属不純物の含有量が10ppm以下で
ある請求項1から5いずれかのシリカゲル。
6. The silica gel according to claim 1, wherein the content of metal impurities is 10 ppm or less.
【請求項7】 金属不純物の含有量が1ppm以下であ
る請求項1から6いずれかのシリカゲル。
7. The silica gel according to claim 1, wherein the content of metal impurities is 1 ppm or less.
【請求項8】 最頻直径(Dmax)における微分細孔容
積が2.0〜20.0ml/gである請求項1から7い
ずれかのシリカゲル。
8. The silica gel according to claim 1, which has a differential pore volume at a mode diameter (Dmax) of 2.0 to 20.0 ml / g.
【請求項9】 固体Si−NMRでのQ4 /Q3 の値が
1.3以上である請求項1から8いずれかのシリカゲ
ル。
9. The silica gel according to claim 1, which has a Q 4 / Q 3 value of 1.3 or more in solid-state Si-NMR.
【請求項10】 シリコンアルコキシドを加水分解する
工程を経て製造される請求項1から9いずれかのシリカ
ゲル。
10. The silica gel according to claim 1, which is produced through a step of hydrolyzing a silicon alkoxide.
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