(57)【要約】【課題】水を基本的に結合水の形に固定して、帯電防止性、埃付着防止性など、自然界の材料の持つ長所を付与した新しい材料を提供すること。【解決手段】結合水を含む金属酸化物３次元架橋体由来の、結合水の形に固定した水を含むことを特徴とする複合材料。吸水性ポリマーの存在下、金属アルコキシドを加水分解重縮合させて得た結合水を含むバルク体である。複合材料を粉砕して得た複合材料粉末。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合水を含む金属酸化物３次元架橋体由来の、結合水の形に固定した水を含むことを特徴とする複合材料。
【請求項２】
吸水性ポリマーの存在下、金属アルコキシドを加水分解重縮合させて得た結合水を含むバルク体である請求項１の複合材料。
【請求項３】
請求項１または２の複合材料を粉砕して得た複合材料粉末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業の属する技術分野】
本発明は、結合水を含み、帯電防止性、埃付着防止性が格段に優れ、日用品、農業用資材、工業製品など広い範囲に利用できる材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックは優れた成形性、機械的性質があり、しかも安価であるので工業製品、日用品などに大量に使用されている。ガラスも優れた透明性などの特性によって装飾品、日用品、建材、工業製品などに大量に用いられている。
しかしながらプラスチック、ガラスは帯電しやすく、また埃付着汚染が日常的に起こる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、木材、貝殻などの自然界の材料は帯電しにくく、埃も付着しにくい。その理由として、自然界の材料に含まれている結合水が帯電を防ぐ作用をしていることが考えられる。結合水は水素結合などによって他の物質（セルロースやタンパク質など）と相互作用して固定されたもので、１００℃でもかなりの部分が揮発せずに残存する。
【０００４】
本発明は、水を基本的に結合水の形に固定して、帯電防止性、埃付着防止性など、自然界の材料の持つ長所を付与した新しい材料を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、結合水を含む金属酸化物３次元架橋体由来の、結合水の形に固定した水を含むことを特徴とする複合材料を要旨としている。
【０００６】
また本発明は、吸水性ポリマーの存在下、金属アルコキシドを加水分解重縮合させて得た結合水を含むバルク体、またはそれを粉砕して得た粉末である結合水を含む金属酸化物３次元架橋体由来の、結合水の形に固定した水を含むことを特徴とする複合材料を要旨としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
結合水を含む金属酸化物３次元架橋体について説明する。
本発明で用いる金属アルコキシドは、次式（１）または（２）で示される化合物である。
【化１】
Ｍ（ＯＲ）ａ          （１）
【化２】
Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｘ）ａ−ｎ      （２）
ここでＭはＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｂｅ、ＢおよびＰからなる群から選択される原子であり、Ｒはアルキル基であり、Ｘはアルキル基、官能基を含むアルキル基、またはハロゲンであり、ａはＭの原子価であり、ｎは１からａまでの整数である。上記Ｘとしては、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、ビニル基、またはエポキシ基を有するアルキル基が好適である。
特に好ましい金属アルコキシドとしては、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４  、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ａｌ（Ｏ−ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ７）３、Ｔｉ（Ｏ−ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ７）４  などが挙げられる。
【０００８】
金属アルコキシドの加水分解重縮合反応は一般にゾル・ゲル法と呼ばれる反応の常法に従って行う。すなわち、金属アルコキシドを水とエタノールなどのアルコールとの混合溶媒に溶かし、触媒としての塩酸などの酸、またはアンモニアなどのアルカリを添加して、室温〜８０℃の温度で撹拌しながら反応させる。
【０００９】
本発明において、金属アルコキシドを加水分解重縮合させた反応生成物を得る際に吸水性ポリマーを存在させることによって、結合水を含むバルク体である複合材料を得ることができる。
【００１０】
用いる吸水性ポリマーは、ポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系、ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）系、ポリアミノ酸系、ポリアクリルアミド系、ポリビニルピロリドン系、ポリヒドロキシエチルアクリレート系、ポリビニルメチルエーテル系、ポリ（イソブチレン−マレイン酸）系、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパン−スルホン酸）系、ポリアクロキシプロパンスルホン酸系、ポリビニルホスホン酸系、ポリビニルピリジン系、ポリエチレングリコール系、ポリエチレンイミン系などの化学合成によって得られる吸水性ポリマーおよびアルギン酸、ポリグルタミン酸、ヒアルロン酸、カゼイン、コラーゲン、デンプン、ヒドロキシルセルロース、カルゲナンおよびこれらの金属塩、エステルなどの天然物由来の吸水性ポリマーのうちいずれか一つまたはその組み合わせである。なかでもポリアクリル酸系、ポリアミノ酸系、ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）系の吸水性ポリマーが好ましく、特に、ポリアクリル酸金属塩部分架橋体を主体とするポリアクリル酸系吸水性ポリマーが経済性の上でも好ましい。
【００１１】
本発明において、金属アルコキシドを加水分解重縮合させた反応生成物を含む水溶液を長時間室温で放置することによって、結合水を含む複合材料を得ることができる。また、金属アルコキシドを加水分解重縮合させた反応生成物を含む水溶液を室温〜６００℃で加熱処理することによって、結合水を含む複合材料をより短時間で得ることができる。
【００１２】
得られた複合材料バルク体を機械的に粉砕して結合水を含む複合材料の粉末を得ることができる。
【００１３】
【作用】
プラスチック、ガラスは帯電しやすく、埃付着汚染が日常的に起こる。一方、木材、貝殻などの自然界の材料は帯電しにくく、埃も付着しにくい。その理由として、自然界の材料に含まれている結合水が帯電を防ぐ作用をしていることが考えられる。結合水は水素結合などによって他の物質（セルロースやタンパク質など）と相互作用して固定されたもので、１００℃でもかなりの部分が揮発せずに残存する。本発明は、結合水を含む金属酸化物３次元架橋体を得て、帯電防止性、埃付着防止性が格段に優れた材料を提供するものであり、電気・電子機器、自動車、航空機などの工業製品や農業用資材、土木用資材、日用品など広い範囲に利用できる。
【００１４】
【実施例】
本願発明の詳細を実施例で説明する。本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００１５】
実施例１
１００ｍｌビーカーに純水１１．７５ｇ（０．６５ｍｏｌ）にポリアクリル酸系吸水性樹脂０．０２ｇを加え、常温で１０分間撹拌した。ここにさらにエチルアルコール１８．８ｇ（０．４１ｍｏｌ）、テトラエトキシシラン１２．５ｇ（０．０６ｍｏｌ）、塩酸０．７５ｇ（０．００４５ｍｏｌ）を加え、７５℃のホットスターラーで撹拌した。撹拌開始から３．５時間後に溶液からゲル体を生じた。生じたゲル体を室温にて１０日間、自然放置し、ガラス状の複合材料バルク体を得た。
【００１６】
得られた複合材料バルク体の熱分析結果［ＴＧ・ＤＴＡ曲線］を自由水と比較して図１に示した。ＴＧ曲線によって、自由水は約８０℃でほとんど全部減量してしまうのに対して、本複合材料バルク体は１００℃でも揮発せずに残存する水を含み、結合水を約２０％含むものであることがわかった。
【００１７】
得られた複合材料バルク体は優れた帯電防止性、埃付着防止性を示した。
【００１８】
実施例２
実施例１で得られた複合材料バルク体を機械粉砕して平均粒径２０μｍの粉末を得た。この粉末をポリプロピレン１００重量部に対して１重量部配合して２軸押出機を用いて２８０℃で混練してペレットを得た。得られたペレットを成形温度２８０℃で射出成形して平板状の試験片を得た。得られた試験片は優れた帯電防止性、埃付着防止性を示した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、結合水を含む金属酸化物３次元架橋体を得て、帯電防止性、埃付着防止性が格段に優れた材料を提供するものであり、電気・電子機器、自動車などの工業製品や農業用資材、土木用資材、日用品など広い範囲に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で得られた複合材料バルク体（ａ）の熱分析結果を自由水（ｂ）と比較して示したＴＧ・ＤＴＡ曲線である。
【図１】
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