(57)【要約】【課題】  従来の親有機化剤で親有機化された層状珪酸塩と同等以上の熱安定性及び分散性が得られる有機変性層状珪酸塩およびその組成物を提供すること。【解決手段】  含窒素複素環式化合物の４級塩を層間に含有した有機変性層状珪酸塩において、表面処理剤が珪酸塩と結合していることを特徴とする有機変性層状珪酸塩、およびその組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
含窒素複素環式化合物の４級塩を層間に含有した有機変性層状珪酸塩において、表面処理剤が珪酸塩と結合していることを特徴とする有機変性層状珪酸塩。
【請求項２】
請求項１に記載の有機変性層状珪酸塩と有機溶媒とからなる組成物。
【請求項３】
請求項１に記載の有機変性層状珪酸塩、または請求項２に記載の組成物と、熱可塑性樹脂とからなる組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた熱安定性と分散性を有する有機変性層状珪酸塩及びその組成物に関する。より詳しくは、食品・医薬品等の包装材、建築材料、電気機器、自動車などの部材に利用される難燃性材料、粘度調節剤、化粧品、医薬品、染料等への添加剤、コーティング剤、及び繊維などポリマーコンポジットの材料分野に含有される、有機変性層状珪酸塩及びその組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベンナイトやモンモリロナイトのような層状珪酸塩の層間に存在する無機カチオンを有機カチオンに置換することにより得られる、いわゆる「有機粘土（有機化層状珪酸塩）」に関する研究は、１９４５年以降、数多く報告されている。例えば、１９４７年に提出された特許文献１には、有機粘土を添加することによりポリマーの構造を強化できることが報告されている。また、特許文献２には、有機粘土を有機溶媒中に分散することによりグリースを作成できることが報告されている。
【０００３】
層状珪酸塩に含まれるイオン交換可能な親水性無機カチオンをイオン交換反応により有機カチオンへ置換すると、層状珪酸塩は親有機性（親油性）を帯びるようになる（以下、これを「親有機化」という）。このため、この性質を利用して親油性の重合体中に親有機化した層状珪酸塩（以下、これを「有機変性層状珪酸塩」ともいう）を容易に分散することができる。
近年、上記性質を利用して製造された有機変性層状珪酸塩とポリマーとのコンポジット材料に関する数多くの研究が報告されている（例えば、特許文献３、非特許文献１参照）。
【０００４】
有機カチオンによる層状珪酸塩の親有機化では、イオン交換により、層状珪酸塩の主平面が親有機化されるのに対し、層状珪酸塩の端面の水酸基は未反応のまま残存している。そのため層状珪酸塩の端面は、イオン交換後も親水性を示す。有機化層状珪酸塩のアスペクト比が大きい場合、親有機化された主平面に対する親水性端面の割合は小さいが、アスペクト比が小さくなるのに伴い、親水性端面の割合が相対的に大きくなる。非極性有機溶媒や疎水性ポリマーのような疎水性媒体が、親水性表面と接触することは、界面エネルギー的に不利なため、その接触面積を小さくするために、親水性表面同士が向き合う形で会合する傾向を持つことは、一般的に知られている事実である。このことは、低アスペクト比を有する有機変性層状珪酸塩、すなわち親水性端面の割合が大きな有機化層状珪酸塩は、非極性有機溶媒や疎水性ポリマーのごとき疎水性媒体中で、親水性端面同士が接触した構造、すなわち層状珪酸塩が凝集した構造をとり易いことを意味している。
【０００５】
これに対し、層状珪酸塩端面に存在する水酸基に対し、疎水性シランカップリング剤等を反応させることで疎水性媒体との親和性を持たせる技術が開示されており、例えば層状珪酸塩端面の水酸基とシランカップリング剤とを反応させた後に、４級アンモニウム塩により親有機化された有機変性層状珪酸塩が、優れたレオロジー特性を示すことが報告されている（特許文献４参照）。
【０００６】
しかし、従来用いられている４級アンモニウム塩を含有する有機変性層状珪酸は、熱安定性に乏しいという欠点があった。このため、前記４級アンモニウム塩を含有する有機変性層状珪酸塩は、高い融点を有する熱可塑性樹脂中で溶融混練を行った場合、混練中に４級アンモニウム塩の熱分解が進行するという問題が指摘されていた。また、この４級アンモニウム塩を含有する有機変性層状珪酸塩をグリースとして有機溶媒中に分散させた場合、高温状態（例えば、モーターの軸受けなどの発熱部位）での使用が制限されるという問題も指摘されていた。さらに、ポリアルキレンオキシド基はアルキル基と比較して熱安定性に劣るため、ポリアルキレンオキシド基を有する４級アンモニウム塩を親有機化剤として含有する有機変性層状珪酸塩は、アルキル基を有する４級アンモニウム塩を含有する場合と比較して、さらに熱安定性が劣るという問題があった。
【０００７】
したがって、予てから４級アンモニウム塩以外の構造を有する親有機化剤により、４級アンモニウム塩と同等以上に親有機化され、かつ、非極性有機溶媒や疎水性ポリマーのごとき疎水性媒体中での分散性に優れる層状珪酸塩の開発が望まれていた。
【特許文献１】米国特許第２，５３１，３６９号
【特許文献２】米国特許第２，５３１，４４０号
【特許文献３】特開２０００−２６６５５号公報（第２頁の請求項１、第５頁［００２３］〜第１０頁［００７４］）
【非特許文献１】Ｔ． Ｊ． Ｐｉｎｎａｖａｉａら， Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｃｌａｙ Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ， Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ltd社,(２０００年発行) Ｐ.９７〜１８９
【特許文献４】特開平５−２５４８２３号公報（第２頁の特許請求の範囲、第２頁［０００８］〜第３頁［００１２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来の親有機化剤で親有機化された層状珪酸塩と同等以上の熱安定性及び分散性が得られる有機変性層状珪酸塩を提供することにある。また、本発明のもう一つの課題は、前記有機変性層状珪酸塩を含む組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
４級アンモニウム塩は、ホフマン脱離と呼ばれる化学反応により熱分解され、３級アミンとオレフィンが生成するということが一般的に知られている。新有機化剤である４級アンモニウム塩は、融点が高い熱可塑性樹脂中において、このホフマン脱離に起因した熱分解が起こり、熱安定性が損なわれるものと推測される。
本発明者らは、この熱分解反応が窒素原子周辺の化学構造に依存すると考え、種々の含窒素化合物の４級塩について熱安定性を検討した。その結果、本発明者らは、含窒素複素環式化合物の４級塩を含有する有機変性層状珪酸塩が、４級アンモニウム塩を含有する有機変性層状珪酸塩と比較して耐熱性に優れることを見出した。すなわち、本発明者らは、キヌクリジン、Ｎ−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物の４級塩を含む有機変性層状珪酸塩が、４級アンモニウム塩を含む有機変性層状珪酸塩と比較して、分解開始温度が１０〜７０℃程度上昇し、含窒素複素環式化合物の４級塩を含む有機変性層状珪酸塩が耐熱性に優れることを見出した。
【００１０】
本発明者らはさらに、含窒素複素環式化合物の４級塩を含む有機変性層状珪酸塩の親水性端面を、シランカップリング剤のような表面処理剤と共有結合させることで、表面処理剤と共有結合していない有機変性層状珪酸塩と比較して、非極性有機溶媒や疎水性ポリマーような疎水性媒体中での分散性がより優れた有機変性層状珪酸塩が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の課題は、以下の有機変性層状珪酸塩により達成される。
（１）含窒素複素環式化合物の４級塩を層間に含有した有機変性層状珪酸塩において、表面処理剤が珪酸塩と結合していることを特徴とする有機変性層状珪酸塩。
（２）層状珪酸塩に含まれる無機イオンの１モル当量に対して、０．０５〜３モル当量の前記含窒素複素環式化合物の４級塩を含有する上記（１）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（３）前記含窒素複素環式化合物が、総炭素数９〜１００の分岐アルキル鎖を、少なくとも１つ有する含窒素複素環式化合物である上記（１）〜（２）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（４）前記分岐アルキル鎖が２位で分岐している上記（１）〜（３）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（５）前記分岐アルキル鎖を１つ有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（６）前記含窒素複素環式化合物が含窒素６員環芳香族化合物である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（７）前記含窒素複素環式化合物が含窒素５員環芳香族化合物である上記（１）〜（５）のいずれかに有機変性層状珪酸塩。
（８）前記含窒素５員環芳香族化合物がイミダゾール誘導体である上記（７）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（９）前記イミダゾール誘導体がＮ−メチルイミダゾール又は１，２，４，５−テトラメチルイミダゾールである上記（８）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（１０）前記含窒素複素環式化合物が含窒素飽和環状化合物である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（１１）前記含窒素飽和環状化合物がキヌクリジンである上記（１０）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（１２）  前記分岐アルキル鎖が総炭素数１２〜５０の分岐アルキル鎖である上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（１３）  前記分岐アルキル鎖が総炭素数１６〜３６の分岐アルキル鎖である上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の有機変性層状珪酸塩。
（１４）前記分岐アルキル鎖が２−ヘキサデシルイコシル基である上記（１）〜（１３）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（１５）前記表面処理剤がシラン系表面処理剤である上記（１）〜（１４）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（１６）前記表面処理剤がチタネート系表面処理剤である上記（１）〜（１４）に記載の有機変性層状珪酸塩。
（１７）前記表面処理剤がアルミナ系表面処理剤である上記（１）〜（１４）に記載の有機変性層状珪酸塩。
【００１２】
本発明の有機変性層状珪酸塩は、親有機化剤として含窒素複素環式化合物の４級塩を含有する。このため、本発明の有機変性層状珪酸塩は、親有機化剤として従来の４級アンモニウム塩を含有する有機変性層状珪酸塩と同等以上の効果、すなわち、良好な分散性と分解開始温度が２００℃以上であるという優れた耐熱性とを有する。
【００１３】
また、本発明の別の課題は、上記有機変性層状珪酸塩と有機溶媒とからなる組成物又は上記有機変性層状珪酸塩と熱可塑性樹脂とからなる組成物によって達成される。
【００１４】
本発明の有機変性層状珪酸塩は、有機溶媒中又は熱可塑性樹脂中に良好に分散し混合することができる。これにより本発明の組成物は、優れた熱安定性を有するコンポジット材料としての利用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下において、本発明の有機変性層状珪酸塩及びその組成物についてさらに詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００１６】
［本発明の有機変性層状珪酸塩］
本発明の有機変性層状珪酸塩は、層状珪酸塩の層間に親有機化剤である含窒素複素環式化合物の４級塩を含有し、かつ、端面が表面処理剤と共有結合している。
【００１７】
＜親有機化剤＞
本発明の親有機化剤として使用される含窒素複素環式化合物の４級塩は、特に限定されないが、好ましくは複素環を構成する窒素原子を４級化して得られる化合物である。複素環を構成する元素数は特に限定されないが、好ましくは４〜１０員環であり、さらに好ましくは５〜８員環である。また、複素環は、飽和でも不飽和であってもよく、また縮合したものであってもよく、さらに芳香族性を有していてもよい。また、複素環には窒素原子、炭素原子の他に酸素原子や硫黄原子が含まれていてもよい。
【００１８】
本発明で使用できる含窒素６員環芳香族化合物としては、例えば、ピリジン、２−ピコリン、３−ピコリン、４−ピコリン、２，３−ルチジン、２，４−ルチジン、２，５−ルチジン、２，６−ルチジン、３，５−ルチジン、２，４，６−コリジンなどを挙げることができ、１位以外の位置に置換基を有する含窒素６員環芳香族化合物であることが好ましい。
【００１９】
本発明で使用できる含窒素５員環芳香族化合物又は含窒素縮合複素環としては、例えば、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、イソオキサゾール、オキサゾール、チアゾール、インドール、イソインドール、インダゾール、１Ｈ−インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、キノリン、イソキノリン、フェナンスリジン、アクリジン、１，８−ナフタリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、フタラジン、プリン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジン等や、これらの誘導体を挙げることができる。
【００２０】
本発明で使用可能な含窒素非芳香族系化合物として、例えば、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、デカヒドロキノリン、デカヒドロイソキノリン、インドリン、イソインドリン、ピロリジジン、キノリジジン、キヌクリジン、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタンなどを挙げることができる。
【００２１】
本発明の有機変性層状珪酸塩が良好な熱安定性を示すようにするためには、前記含窒素複素環式化合物の置換基として、少なくとも１以上のアルキル鎖、好ましくは総炭素数が９以上の分岐アルキル鎖を有する。より好ましくは分岐アルキル鎖を窒素複素環式化合物の４級塩の窒素原子上に有する場合である。前記アルキル鎖は、総炭素数９〜１００の分岐アルキル鎖であることが好ましく、総炭素数１２〜５０の分岐アルキル鎖であることがより好ましく、総炭素数１６〜３６の分岐アルキル鎖であることがさらに好ましい。
【００２２】
本発明に含有される含窒素複素環式化合物の４級塩は、４級塩を形成する窒素原子及びそれ以外の原子の置換基については特に制限はなく、いかなる置換基を有していてもよいし、また置換基を有していなくてもよい。
【００２３】
このような置換基としては、例えば、水素原子（無置換）、ハロゲン原子、アルキル基（シクロアルキル基、ビシクロアルキル基を含む）、アルケニル基（シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む）、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ、アミノ基（アニリノ基を含む）、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基などが挙げられる。
【００２４】
さらに詳しくは、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）；アルキル基（好ましくは総炭素数１〜３０のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、ｎ−オクチル基、エイコシル基、２−クロロエチル基、２−シアノエチル基、２―エチルヘキシル基）；シクロアルキル基（好ましくは総炭素数３〜３０の置換又は無置換のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、４−ｎ−ドデシルシクロヘキシル基）；ビシクロアルキル基（好ましくは総炭素数５〜３０の置換又は無置換のビシクロアルキル基（すなわち、総炭素数５〜３０のビシクロアルカンから水素原子を一個除去した一価の基）であり、例えば、ビシクロ［１，２，２］ヘプタン−２−イル、ビシクロ［２，２，２］オクタン−３−イルなどが挙げられ、さらに環構造が多いトリシクロ構造なども包含する。以下に説明する置換基の中のアルキル基（例えば、アルキルチオ基のアルキル基）もこのような概念のアルキル基を表す。）；
【００２５】
アルケニル基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換のアルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基、プレニル基、ゲラニル基、オレイル基）；シクロアルケニル基（好ましくは、総炭素数３〜３０の置換又は無置換のシクロアルケニル基（すなわち、総炭素数３〜３０のシクロアルケンから水素原子を一個除去した一価の基）であり、例えば、２−シクロペンテン−１−イル、２−シクロヘキセン−１−イルなどが挙げられる。）；ビシクロアルケニル基（置換又は無置換のビシクロアルケニル基、好ましくは、総炭素数５〜３０の置換又は無置換のビシクロアルケニル基（すなわち、二重結合を一個持つビシクロアルケンから水素原子を一個除去した一価の基）であり、例えば、ビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン−１−イル、ビシクロ［２，２，２］オクト−２−エン−４−イルなどである。）；アルキニル基（好ましくは、総炭素数２〜３０の置換又は無置換のアルキニル基、例えば、エチニル基、プロパルギル基、トリメチルシリルエチニル基などである）、アリール基（好ましくは総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリール基であり、例えば、フェニル基、ｐ−トリル基、ナフチル基、ｍ−クロロフェニル基、ｏ−ヘキサデカノイルアミノフェニル基などである。）；
【００２６】
ヘテロ環基（好ましくは５員若しくは６員の置換若しくは無置換を有する芳香族性又は非芳香族性のヘテロ環化合物から一個の水素原子を除去した一価の基）、さらに好ましくは、総炭素数３〜３０の５員又は６員の芳香族性のヘテロ環基であり、例えば、２−フリル基、２−チエニル基、２−ピリミジニル基、２−ベンゾチアゾリル基などである。）；シアノ基；ヒドロキシル基；ニトロ基；カルボキシル基；アルコキシ基（好ましくは、総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、２−メトキシエトキシ基などである。）；アリールオキシ基（好ましくは総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールオキシ基であり、例えば、フェノキシ、２−メチルフェノキシ、４−ｔ−ブチルフェノキシ、３−ニトロフェノキシ、２−テトラデカノイルアミノフェノキシなどである）；シリルオキシ基（好ましくは総炭素数３〜２０のシリルオキシ基であり、例えば、トリメチルシリルオキシ、ｔ−ブチルジメチルシリルオキシである。）；ヘテロ環オキシ基（好ましくは、総炭素数２〜３０の置換又は無置換のヘテロ環オキシ基であり、例えば、１−フェニルテトラゾール−５−オキシ基、２−テトラヒドロピラニルオキシ基などである）；
【００２７】
アシルオキシ基（好ましくはホルミルオキシ基、総炭素数２〜３０の置換又は無置換のアルキルカルボニルオキシ基、総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールカルボニルオキシ基、例えば、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、ｐ−メトキシフェニルカルボニルオキシ基などである）；カルバモイルオキシ基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のカルバモイルオキシ基であり、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイルオキシ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルバモイルオキシ基、モルホリノカルボニルオキシ基、Ｎ，Ｎ−ジ−ｎ−オクチルアミノカルボニルオキシ基、Ｎ−ｎ−オクチルカルバモイルオキシ基などである。）；アルコキシカルボニルオキシ基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換アルコキシカルボニルオキシ基であり、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、ｔ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｎ−オクチルカルボニルオキシ基である。）；アリールオキシカルボニルオキシ基（好ましくは、総炭素数７〜３０の置換又は無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基であり、例えば、フェノキシカルボニルオキシ基、ｐ−メトキシフェノキシカルボニルオキシ基、ｐ−ｎ−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ基などである）；
【００２８】
アミノ基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルキルアミノ基、総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアニリノ基であり、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、Ｎ−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基などである。）；アシルアミノ基（好ましくはホルミルアミノ基、総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルキルカルボニルアミノ基、総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールカルボニルアミノ基であり、例えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、３，４，５−トリ−ｎ−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ基）；アミノカルボニルアミノ基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアミノカルボニルアミノ基であり、例えば、カルバモイルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノカルボニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノカルボニルアミノ基、モルホリノカルボニルアミノ基などである）；
【００２９】
アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換アルコキシカルボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、ｔ−ブトキシカルボニルアミノ基、ｎ−オクタデシルオキシカルボニルアミノ基、Ｎ−メチルーメトキシカルボニルアミノ基である。）；アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは総炭素数７〜３０の置換又は無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基であり、例えばフェノキシカルボニルアミノ基、ｐ−クロロフェノキシカルボニルアミノ基、ｍ−ｎ−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ基などである。）；スルファモイルアミノ基（好ましくは総炭素数０〜３０の置換又は無置換のスルファモイルアミノ基、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノスルホニルアミノ基、Ｎ−ｎ−オクチルアミノスルホニルアミノ基などである。）、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルキルスルホニルアミノ基、総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールスルホニルアミノ基であり、例えばメチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、２，３，５−トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、ｐ−メチルフェニルスルホニルアミノ基などである）；
【００３０】
メルカプト基；アルキルチオ基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルキルチオ基であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、ｎ−ヘキサデシルチオ基などが該当する。）、アリールチオ基（好ましくは総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールチオ基であり、例えば、フェニルチオ基、ｐ−クロロフェニルチオ基、ｍ−メトキシフェニルチオ基などである。）；ヘテロ環チオ基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換のヘテロ環チオ基であり、例えば、２−ベンゾチアゾリルチオ基、１−フェニルテトラゾール−５−イルチオ基などである。）；スルファモイル基（好ましくは総炭素数０〜３０の置換又は無置換のスルファモイル基であり、例えば、Ｎ−エチルスルファモイル基、Ｎ−（３−ドデシルオキシプロピル）スルファモイル基、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファモイル基、Ｎ−アセチルスルファモイル基、Ｎ−ベンゾイルスルファモイル基、Ｎ−（Ｎ'−フェニルカルバモイル）スルファモイル基などである。）；スルホ基；アルキル及びアリールスルフィニル基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルキルスルフィニル基、６〜３０の置換又は無置換のアリールスルフィニル基であり、例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ｐ−メチルフェニルスルフィニル基などである。）；
【００３１】
アルキル及びアリールスルホニル基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のアルキルスルホニル基、総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールスルホニル基であり、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ｐ−メチルフェニルスルホニル基などである。）；アシル基（好ましくはホルミル基、総炭素数２〜３０の置換又は無置換のアルキルカルボニル基、総炭素数７〜３０の置換又は無置換のアリールカルボニル基であって、例えば、アセチル基、ピバロイル基、２−クロロアセチル基、ステアロイル基、ベンゾイル基、ｐ−ｎ−オクチルオキシフェニルカルボニル基などである。）；アリールオキシカルボニル基（好ましくは総炭素数７〜３０の置換又は無置換のアリールオキシカルボニル基であり、例えば、フェノキシカルボニル基、ｏ−クロロフェノキシカルボニル基、ｍ−ニトロフェノキシカルボニル基、ｐ−ｔ−ブチルフェノキシカルボニル基などである。）；アルコキシカルボニル基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換アルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ｔ−ブトキシカルボニル基、ｎ−オクタデシルオキシカルボニル基などである。）；
【００３２】
カルバモイル基（好ましくは総炭素数１〜３０の置換又は無置換のカルバモイル基であり、例えばカルバモイル基、Ｎ−メチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジ−ｎ−オクチルカルバモイル基、Ｎ−（メチルスルホニル）カルバモイル基などである。）、アリール及びヘテロ環アゾ基（好ましくは総炭素数６〜３０の置換又は無置換のアリールアゾ基、総炭素数３〜３０の置換又は無置換のヘテロ環アゾ基であり、例えば、フェニルアゾ基、ｐ−クロロフェニルアゾ基、５−エチルチオ−１，３，４−チアジアゾール−２−イルアゾ基などである。）；イミド基（好ましくはＮ−スクシンイミド基、Ｎ−フタルイミド基などである。）、ホスフィノ基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換のホスフィノ基であり、例えば、ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、メチルフェノキシホスフィノ基などである。）；ホスフィニル基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換のホスフィニル基であり、例えば、ホスフィニル基、ジオクチルオキシホスフィニル基、ジエトキシホスフィニル基などである。）；
【００３３】
ホスフィニルオキシ基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換のホスフィニルオキシ基であり、例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ基、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ基などである。）；ホスフィニルアミノ基（好ましくは総炭素数２〜３０の置換又は無置換のホスフィニルアミノ基であり、例えばジメトキシホスフィニルアミノ基、ジメチルアミノホスフィニルアミノ基などである。）；シリル基（好ましくは総炭素数３〜３０の置換又は無置換のシリル基であり、例えばトリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基である。）を挙げることができる。
【００３４】
上記の置換基の中で、水素原子を有するものは、これを除去して、上記の基で置換されていてもよい。そのような置換基の例としては、例えば、アルキルカルボニルアミノスルホニル基、アリールカルボニルアミノスルホニル基、アルキルスルホニルアミノカルボニル基、アリールスルホニルアミノカルボニル基などが挙げられる。具体的には、メチルスルホニルアミノカルボニル基、ｐ−メチルフェニルスルホニルアミノカルボニル基、アセチルアミノスルホニル基、ベンゾイルアミノスルホニル基などが挙げられる。
【００３５】
上記に挙げた置換基のうち、好ましくはハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アリールチオ基、アリールスルホニル基、シアノ基、カルバモイル基、スルファモイル基であり、さらに好ましくは、アルキル基及びアリール基である。
【００３６】
上記含窒素複素環式化合物の４級塩の置換基として好ましい総炭素数９以上の分岐アルキル鎖は、例えば、２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルドデシル基、２−デシルテトラデシル基、２−ドデシルヘキサデシル基、２−テトラデシルオクタデシル基、２−ヘキサデシルイコシル基、３，５，５−トリメチルヘキシル基、３，７−ジメチルオクチル基、３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデシル基などを用いることができ、好ましくは２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルドデシル基、２−デシルテトラデシル基、２−ドデシルヘキサデシル基、２−テトラデシルオクタデシル基、２−ヘキサデシルイコシル基など２位で分岐したアルキル鎖であり、さらに好ましくは２−ヘキサデシルイコシル基を用いることができる。
また、上記分岐アルキル鎖は、アルキル基の一部に不飽和結合（二重結合や三重結合）、エステル基、アミド基、エーテル基、フェニレン基などを含むこともできる。
上記総炭素数が９以上の分岐アルキル鎖を有する含窒素複素環式化合物の４級塩は、単独で使用することができ、また複数を組み合わせて使用することもできる。
さらに、分岐アルキル鎖の数は特に限定されないが、１つであることが好ましい。
【００３７】
上記含窒素複素環式化合物の４級塩は、４級塩を形成する窒素原子（Ｎ+）とアニオン（Ｘ-）とからなる。この４級塩を構成するアニオンは特に限定されず、例えば、ハロゲン原子、ｐ−トルエンスルホン酸、ＢＦ4、ＣｌＯ4、ＰＦ6、ＮＯ3などのアニオンを挙げることができる。
【００３８】
本発明で用いられる含窒素複素環式化合物の４級塩は、含窒素複素環式化合物の窒素原子にハロゲン化アルキルを反応させることにより得られる。前記含窒素複素環式化合物の４級塩の原料となる含窒素複素環式化合物は、市販の化合物を用いることができる。
【００３９】
本発明で使用できる含窒素複素環式化合物の４級塩の具体的例を以下に示す。但し、本発明で使用可能な含窒素複素環式化合物の４級塩はこれらの化合物に限定されるものではない。
【００４０】
【化１】
2005097027.tif 000002
【００４１】
【化２】
2005097027.tif 000003
【００４２】
＜層状珪酸塩＞
本発明で使用できる層状珪酸塩は、特に限定されるものではないが、膨潤性及び／又は劈開性を有する粘土鉱物やハイドロタルサイト類化合物及びその類似化合物が好ましい。これら粘土鉱物としては、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、アンチゴライト、クリソタイル、パイロフィライト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ソーコナイト、スチブンサイト、ヘクトライト、テトラシリリックマイカ、ナトリウムテニオライト、白雲母、マーガライト、タルク、バーミキュライト、金雲母、ザンソフィライト、緑泥石などを挙げることができる。前記層状珪酸塩は、天然物であっても合成物であってもよい。また、これらの層状珪酸塩は、単独で用いることができ、また複数を併用することもできる。
【００４３】
上記層状珪酸塩の形状は、特に限定されるものではないが、層状珪酸塩が多層に重なっていると有機化した後に劈開することが困難になることから、親有機化されていない層状珪酸塩の厚さは、可能な限り１層における厚み（約１ｎｍ）であることが好ましい。また、平均長さは０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．０５〜１０μｍ、アスペクト比は２０〜５００、好ましくは５０〜２００であるものを好適に用いることができる。
【００４４】
上記層状珪酸塩は、その層間にイオン交換可能な無機カチオンを有する。イオン交換可能な無機カチオンとは、層状珪酸塩の結晶表面上に存在するナトリウム、カリウム、リチウムなどの金属イオンのことである。これらのイオンは、親有機化剤とのイオン交換性を有し、イオン交換反応によりカチオン性を有する種々の物質を上記層状珪酸塩の層間に挿入（インターカレート）できるものが好ましい。
なお、上述した親有機化剤は、有機変性層状珪酸塩の表面及び層間に存在すると考えられ、特に層間に存在することは親有機化された層状珪酸塩の層間隔の拡張をＸ線を用いて解析することにより容易に確認することができる。
【００４５】
上記層状珪酸塩のカチオン交換容量（ＣＥＣ）は、特に限定されるものではないが、例えば１０〜２００ｍｅｑ／１００ｇであることが好ましく、５０〜１５０ｍｅｑ／１００ｇであることがより好ましく、９０〜１３０ｍｅｑ／１００ｇであることがさらに好ましい。層状珪酸塩のカチオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｇ未満であると、イオン交換により層状珪酸塩の層間に挿入（インターカレート）される含窒素複素環式化合物の４級塩の量が少なくなるために、層間が十分に親有機化されないことがある。一方、カチオン交換容量が２００ｍｅｑ／１００ｇを超えると、層状珪酸塩の層間の結合力が強固になりすぎて、結晶薄片が剥離しにくくなり、分散性が悪くなることがある。
【００４６】
上記条件を満たす層状珪酸塩の具体例としては、例えば、クニミネ工業のスメクトンＳＡ、クニミネ工業のクニピアＦ、コープケミカル社のソマシフＭＥ−１００、コープケミカル社のルーセンタイトＳＷＮなどの商品を挙げることができる。
【００４７】
上記層状珪酸塩の層間に含窒素複素環式化合物の４級塩を含有させる方法は、特に限定されないが、合成操作が容易であるという観点から、イオン交換反応で無機カチオンを含窒素複素環式化合物の４級塩に交換することにより含有させる方法が好ましい。上記層状珪酸塩のイオン交換可能な無機カチオンを窒素含有複素環式化合物の４級塩とイオン交換する手法は、特に限定されるものではなく、既知の方法を用いることができる。具体的には、水中におけるイオン交換、アルコール中におけるイオン交換、水／アルコール混合溶媒中におけるイオン交換等の手法を用いることができる。例えば、水中におけるイオン交換は、含窒素複素環式化合物の４級塩を水に加えて均一に溶解した水溶液に層状珪酸塩を加えてイオン交換を行う操作を示す。
【００４８】
水中におけるイオン交換における含窒素複素環式化合物の４級塩と水との混合比は特に限定されるものではないが、１：１〜１：１００００の範囲であることが好ましく、１：１０〜１：１０００の範囲であることがより好ましく、１：２０〜１：２００の範囲であることがさらに好ましい。
イオン交換は、０〜１００℃の温度で行うことが好ましく、１０〜９０℃の温度範囲で行うことがより好ましく、２０〜８０℃の温度範囲で行うことがさらに好ましい。さらに、反応終了後に溶媒、未反応の原料、副成される無機塩をろ過して取り除くことにより、イオン交換された層状珪酸塩を単離することができる。
【００４９】
上記イオン交換の進行状況は、既知の方法で確認することができる。例えば、濾液のＩＣＰ発光分析法により交換された無機イオンを確認する方法、Ｘ線解析により層状珪酸塩の層間隔が拡張したことを確認する方法、熱天秤により昇温過程の質量減少から親有機化剤の存在を確認する方法等により、層状珪酸塩のイオン交換可能な無機イオンが含窒素複素環式化合物と置換されたことを確認することができる。イオン交換は、層状珪酸塩のイオン交換可能な無機イオン１当量に対し、０．０５当量（５％）〜３当量（３００％）の範囲であることが好ましく、０．１当量（１０％）〜２．５当量（２５０％）の範囲であることがより好ましく、０．５当量（５０％）〜２当量（２００％）の範囲であることがさらに好ましい。
【００５０】
本発明の有機変性層状珪酸塩は、４級アンモニウム塩で親有機化された層状珪酸塩と同等以上の分解開始温度を有する。この分解開始温度は、１８０〜４００℃の範囲であり、２００〜３５０℃であることが好ましく、２２０〜３００℃であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において分解開始温度とは、アルゴン雰囲気下における１０℃／ｍｉｎの昇温過程において親有機化剤の質量が有機変性層状珪酸塩の全質量に対して１％減少する温度をいう。
【００５１】
＜表面処理剤＞
本発明で用いられる表面処理剤としては、シラン系表面処理剤、チタネート系表面処理剤、アルミナ系表面処理剤などがあげられるが、反応性、取扱性、経済性、安定性の点から、シラン系表面処理剤が好ましく使用される。
【００５２】
前記シラン系表面処理剤の好ましい例としては、一般式（I）：
ＹnＳｉＸ4-n （I）
【００５３】
（Ｘは加水分解性基または水酸基、Ｘが複数個存在する場合、それらは互いに異なっていてもよい。Ｙは置換基を有していても良い炭素数１〜３０の炭化水素基であって、該置換基としては、たとえばエポキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、メルカプト基、水酸基、ハロゲン原子、炭素数２〜８のアシルオキシ基、カルボキシル基が炭素数１〜２２のアルキルアルコールでエステル化された基、水酸基が炭素数１〜２２のアルキルアルコールでエーテル化された基よりなる群から選ばれた１種以上であり、Ｙが複数個存在する場合、それらは互いに異なっていてもよい。ｎは１〜３の整数）で表わされるシランカップリング剤があげられる。
【００５４】
一般式（I）の加水分解性基Ｘとしては、たとえば炭素数１〜８のアルコキシ基（たとえばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基など）、炭素数３〜８のアルケニルオキシ基（たとえばイソプロペノキシ基、１−エチル−２−メチルビニルオキシム基など）、炭素数３〜８のケトオキシム基（ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基など）、炭素数２〜８のアシルオキシ基（アセトキシ基、プロピオノキシ基、ブチロイロキシ基、ベンゾイルオキシム基など）、アミノ基（ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基など）、アミノキシ基（ジメチルアミノキシ基、ジエチルアミノキシ基など）、アミド基（Ｎ−メチルアセトアミド基、Ｎ−エチルアセトアミド基、Ｎ−メチルベンズアミド基など）、ハロゲン原子（塩素原子、臭素原子など）などがあげられる。これらの中で、炭素数１〜４のアルコキシ基および塩素原子が、反応性の点から好ましい。
【００５５】
一般式（I）の炭化水素基Ｙとしては、置換基を有さない炭素数１〜２５のアルキル基（たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、ドコシル基など）、置換基を有さない炭素数２〜２５のアルケニル基（たとえばビニル基、１−プロペニル基、１−ブテニル基、１−ヘキセニル基、２−ヘキセニル基、１−オクテニル基、３−オクテニル基、シクロヘキセニル基など）、置換基を有さない炭素数６〜２５の芳香族基（たとえばフェニル基、ナフチル基など）、置換基を有さない炭素数７〜２５のアラルキル基（ベンジル基、フェネチル基など）、置換基を有さない炭素数６〜２５のシクロアルキル基（シクロヘキシル基、シクロオクチル基など）、置換基（たとえばエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基、水酸基、ハロゲン原子、炭素数２〜８のアシルオキシ基、カルボキシル基が炭素数１〜１０のアルキルアルコールでエステル化された基、水酸基が炭素数１〜１０のアルキルアルコールでエーテル化された基など、以下、単に置換基という）を有する炭素数１〜２５のアルキル基（たとえばγ−（２−アミノエチル）アミノプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メルカプトプロピル基、γ−クロロプロピル基、γ−アミノプロピル基など）、置換基を有する炭素数２〜２５のアルケニル基（たとえばγ−メタクリロキシプロピル基、４−メチル−４−アミノ−１−ヘキセニル基など）、置換基を有する炭素数２〜２５のアルキニル基（たとえばγ−アミノプロピニル基など）、置換基を有する炭素数６〜２５の芳香族基（たとえばγ−アニリノプロピル基など）、置換を有する炭素数７〜２５のアラルキル基（たとえばＮ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピル基など）、置換基を有する炭素数６〜２５のシクロアルキル基（たとえば２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基など）などがあげられる。これらの中で、置換基を有さない炭素数１〜２５のアルキル基（たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、ドコシル基など）が好ましい。
【００５６】
一般式（I）中のＸ、Ｙ、ｎは前記のごときものであるが、これらを組み合わせた一般式（I）で表わされるシラン系カップリング処理剤などのシラン系表面処理剤の具体例としては、たとえばデシルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルメトキシシランのようにＹがポリメチレン鎖を有するもの、メチルトリメトキシシラン、トリメチルエトキシシランのようにＹが低級アルキル基であるもの、２−ヘキセニルトリメトキシシランのようにＹが不飽和炭化水素基を有するもの、２−エチルヘキシルトリメトキシシランのようにＹが側鎖を有するもの、フェニルトリエトキシシランのようにＹがフェニル基を有するもの、３−β−ナフチルプロピルトリメトキシシランのようにＹがアラルキル基を有するもの、ｐ−ビニルベンジルトリメトキシシランのようにＹがフェニレン基を有するもの、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシランのようにＹがビニル基を有するもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのようにＹがエステル基を有するもの、γ−ポリオキシエチレンプロピルトリメトキシシラン、２−エトキシエチルトリメトキシシランのようにＹがエーテル基を有するもの、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのようにＹがエポキシ基を有するもの、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランのようにＹがアミノ基を有するもの、γ−ユレイドプロピルトリエトキシシランのようにＹがカルボニル基を有するもの、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランのようにＹがメルカプト基を有するもの、γ−クロロプロピルトリエトキシシランのようにＹがハロゲンを有するもの、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）アミノ−３−プロピルトリエトキシシランのようにＹが水酸基を有するものがあげられる。
【００５７】
前記シラン系表面処理剤として、より好ましくは、一般式（II）：
Ｙ3ＳｉＸ（II）
【００５８】
（Ｘは加水分解性基または水酸基、Ｘが複数個存在する場合、それらは互いに異なっていてもよい。Ｙは置換基を有していても良い炭素数１〜３０の炭化水素基であって、該置換基としては、たとえばエポキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、メルカプト基、水酸基、ハロゲン原子、炭素数２〜８のアシルオキシ基、カルボキシル基が炭素数１〜２２のアルキルアルコールでエステル化された基、水酸基が炭素数１〜２２のアルキルアルコールでエーテル化された基よりなる群から選ばれた１種以上であり、Ｙが複数個存在する場合、それらは互いに異なっていてもよい）で表わされるシランカップリング剤があげられる。さらに好ましくは、一般式（II）において、Ｘがメトキシ基、エトキシ基、塩素原子のいずれか、Ｙは直鎖アルキル基であり、最も好ましくは、トリメチルメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシランのいずれかである。これらのシラン系表面処理剤は単独で用いてもよく、また複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００５９】
上記表面処理剤を有機変性層状珪酸塩に結合させる方法は、既知の方法を用いることができる。具体的には、溶媒中に有機変性層状珪酸塩を懸濁させた後、表面処理剤を加え、室温あるいは加熱条件下で反応を行うことにより、表面処理剤を有機変性層状珪酸塩に結合させることができる。層状珪酸塩と結合していない過剰の表面処理剤は、減圧留去、あるいは酢酸エチル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、エタノール等がごとき表面処理剤の良溶媒を用いて洗浄することにより、除去することが可能である。表面処理剤が有機変性層状珪酸塩に結合していることは、たとえば、赤外分光法（ＩＲ）で表面処理剤の官能基に由来する吸収帯を測定することによって確認することができる。
本発明において表面処理剤は、有機変性層状珪酸塩に存在する水酸基に対して１〜１００％の比率で結合していることが好ましく、２０〜１００％の比率で結合していることがより好ましく、５０〜１００％の比率で結合していることがさらに好ましい。有機化層状珪酸塩の水酸基に対する存在比率は、赤外吸収法やＮＭＲ法を用いて、表面処理剤有無の条件下で有機層状珪酸塩の水酸基を定量することによって求めることができる。
【００６０】
［本発明の組成物］
次に本発明の組成物について説明する。本発明の組成物は、有機変性層状珪酸塩と有機溶媒とからなる組成物である。
本発明の組成物に含まれる有機溶媒は、本発明の有機変性層状珪酸塩との親和性があるものであれば特に限定されるものではない。そのような有機溶媒として、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素；エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジグライム、メチルセロソルブのようなエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン類；ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、シクロヘキサン、スクワランのような脂肪族炭化水素；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールのようなアルコール類；四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、パークロロエチレン、クロロベンゼンのようなハロゲン系炭化水素；酢酸エチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチルのようなエステル類；ジメチルホルムアミドのようなアミド類；ジメチルスルホキシドのようなスルホキシド類などを挙げることができる。
【００６１】
本発明の組成物における有機変性層状珪酸塩と有機溶媒の含有量は、特に限定されるものではないが、有機溶媒中における有機変性層状珪酸塩の割合が０．０１〜３０質量／容積％であることが好ましく、０．１〜１０質量／容積％であることがさらに好ましい。
【００６２】
本発明の組成物は上記した組成物のみならず、有機変性層状珪酸塩と熱可塑性樹脂とからなる組成物であることもできる。該組成物に含まれる熱可塑性樹脂は、有機変性層状珪酸塩の熱分解温度と同等以下のものであれば特に制限されず、公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、スチレン／無水マレイン酸共重合体・ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ナイロン６、ナイロン６６、酢酸セルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを挙げることができる。
【００６３】
有機変性層状珪酸塩を熱可塑性樹脂中へ分散する方法は、特に限定されないが、好ましくは次の２つの方法である。すなわち、第一の方法は、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で熱可塑性樹脂と有機変性層状珪酸塩とを混練する方法である。第二の方法は、熱可塑性樹脂を有機溶媒中に均一溶解した後、この溶媒中に有機溶媒に分散した有機変性層状珪酸塩を加え、十分に混合・攪拌した後、有機溶媒を留去することで、熱可塑性樹脂中に有機変性層状珪酸塩を分散する方法である。
【００６４】
本発明の有機変性層状珪酸塩及びその組成物は、様々な分野で利用することができる。例えば、本発明の有機変性層状珪酸塩と有機溶媒からなる組成物は、有機溶媒のレオロジー特性を改良することが可能である。したがって、本発明の組成物は、化粧品、医薬品、染料、顔料、紫外線吸収剤等の分散媒として、好ましく用いることができる。また、本発明の組成物を塗布・乾燥することにより、薄膜状の形態として使用することもできる。
さらに、本発明の有機変性層状珪酸塩と熱可塑性樹脂とからなる組成物は、力学特性、帯電性、ガスバリアー性、抗菌性等に優れたコンポジット材料として利用可能である。特に耐熱性の高いプラスチック基板として好ましく用いることができる。
【００６５】
本発明の組成物で作製されたフィルム（以下「本フィルム」という）は、本発明の組成物のほかに、他の成分（例えば、帯電防止剤などの添加剤）を添加することができる。本フィルムは、本発明の組成物を通常の溶融押出法、カレンダー法、溶液流延法などを用いてフィルム状にすることにより得られる。また、本フィルムは、さらに一軸延伸又は二軸延伸したものであってもよい。本フィルムは、さらに塗布層との密着を向上させるために、コロナ処理、グロー処理、ＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面処理されているものであってもよい。
【００６６】
本フィルムの厚みは、用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは１０〜３００μｍの範囲であり、さらに好ましくは５０〜２５０μｍの範囲である。１０μｍより薄くなると強度不足や取扱いが困難になり、３００μｍより厚くなると、透明性の低下や可撓性が損なわれる傾向がある。
【００６７】
本フィルムを含む基板は、例えばディスプレイ用基板や電子回路用基板として用いることができる。本フィルムを含む基板をディスプレイ用基板として用いる場合、フィルム上に、電極、誘電体層、保護層、隔壁、蛍光体などを形成してディスプレイ用部材を得ることができ、さらにこれを用いてＰＤＰ、ＰＡＬＣ、ＦＥＤ、ＶＦＤ等のディスプレイを作製することができる。また、本フィルムを含む基板を電子回路用基板として用いる場合、フィルム上に回路を形成し、各種の電子機器、半導体素子に用いられる電子回路を作製することができる。その他、本フィルムを含む基板は太陽電池、電子ペーパー、その他、各種の携帯を目的とした商品などの基板として用いることができる。
【００６８】
本フィルムを含む画像表示素子は、液晶素子及び有機ＥＬ素子などが挙げられ、有機ＥＬ素子は、例えば、特開平１１−３３５６６１号公報、特開平１１−３３５３６８号公報、特開２００１−１９２６５１号公報、特開２００１−１９２６５２号公報、特開２００１−１９２６５３号公報、特開２００１−３３５７７６号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特願２００１-５８８３４号明細書、特願２００１-５８８３５号明細書、特願２００１-８９６６３号明細書、特願２００１-３３４８５８号明細書に記載された態様で用いることが好ましい。
すなわち、本フィルムを含む有機ＥＬ素子は、本フィルムを基材フィルム及び／又は保護フィルムとして用いることができる。
【実施例】
【００６９】
以下に本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００７０】
（実施例１〜６及び比較例１〜８）
本実施例では、総炭素数が９以上の分岐アルキル鎖を有する含窒素複素環式化合物の４級塩（化合物Ａ〜Ｄ）、総炭素数が９より小さい分岐アルキル鎖を有する含窒素複素環式化合物の４級塩（化合物Ｅ）、分岐アルキル基を有しない含窒素複素環式化合物の４級塩（化合物Ｆ）、及び分岐アルキル鎖を有するテトラアルキルアンモニウム塩（化合物Ｇ）を用いて、有機変性層状珪酸塩における分散性と耐熱性について比較した。
【００７１】
１．含窒素複素環式化合物の４級塩の調製
下記の化合物Ａ〜Ｃ及びＧは、エヌジェコールＣ３２−３６（新日本理化製）の水酸基を、四臭化炭素とトリフェニルホスフィンを用いて臭素化することにより合成した分岐ハロゲン化アルキル基（収率７６％）を、Ｎ−メチルイミダゾール（和光純薬製）、キナクリジン（東京化成製）、１，２，４，５−テトラメチルイミダゾール（東京化成製）又はトリメチルアミン（東京化成製）と反応させてそれぞれ合成した。また、下記の化合物Ｄは、ファインオキソコール１８００（日産化学）の水酸基を三臭化リンを用いて臭素化することにより合成した分岐ハロゲン化アルキル基（収率９８％）を、Ｎ−メチルイミダゾール（和光純薬製）と反応させて合成した。また、下記の化合物Ｅは、１−ブロモ−２エチルヘキサン（東京化成製）を、Ｎ−メチルイミダゾール（和光純薬製）と反応させて合成した。下記の化合物Ｆは、セチルブロマイド（東京化成製）をＮ−メチルイミダゾール（和光純薬製）と反応させて合成した。
【００７２】
【化３】
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【００７３】
２．有機変性層状珪酸塩の調製
前記化合物Ａ〜Ｇ（各１０ｇ）を、水／イソプロピルアルコール混合溶媒（１Ｋｇ：親有機化剤の溶解性により、水の割合を２０〜８０質量％まで変化させる）に室温で完全に溶解させた後、ルーセンタイトＳＷＮ（コープケミカル社製）（１０ｇ）を添加し、８０℃で１時間攪拌した。反応終了後、溶媒、未反応の原料、副成する無機塩をろ過して取り除き、さらに、反応溶媒と同一組成の水／イソプロピルアルコール混合溶媒で充分に洗浄することで、有機変性層状珪酸塩を単離した。
【００７４】
３．表面処理剤と共有結合した有機変性層状珪酸塩の調製
表面処理剤として、シランカップリング剤の一種であるトリメチルメトキシシランを用いて、層状珪酸塩端面の表面処理を行った。トルエン５０ｍLに対し、トリメチルメトキシシラン１０ｍL、酢酸１．５ｍLを溶解させた後、化合物Ａ〜Ｇにより有機化された有機変性層状珪酸塩の各々１０ｇを懸濁し、トリメチルメトキシシランの沸点以下である５５℃で８時間加熱した。トルエンを減圧留去し、残渣に酢酸エチルを加え懸濁攪拌した後、固形分を濾別し、さらに酢酸エチルで洗浄することにより、表面処理剤と共有結合した有機変性層状珪酸塩を単離した。
【００７５】
４．有機変性層状珪酸塩の層間隔及び分散性の測定
得られた有機変性層状珪酸塩の層間隔は、リガク株式会社製ＲＩＮＴ−２５００を用いて、ＣｕＫα線を線源としてθ−２θ法により、２θ＝１．２〜３０°の範囲のＸ線回折を室温で測定することにより決定した。クロロホルム及びシクロヘキサン中の分散性に関しては、得られた７種類の層状珪酸塩（各０．２５ｇ）を細かく砕いた後、クロロホルム（２０．０ｇ）又はシクロヘキサン（１０．０ｇ）とともにガラス製サンプル瓶に入れ、１０分間超音波照射した後、１晩静置し、分散性を目視で評価した。得られた結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１より、親有機化されていない層状珪酸塩（比較例８）と比較すると、化合物Ａ〜Ｇで親有機化された層状珪酸塩（実施例１〜６及び比較例１〜７）は、層間隔の拡張が認められており、親有機化剤が層状珪酸塩の層間にインターカレートしたことは明らかである。
【００７８】
比較例１〜６の層状珪酸塩と比較例７の層状珪酸塩の熱安定性を比較すると、層間に含窒素複素環式化合物の４級塩により親有機化された有機変性層状珪酸塩（実施例１〜６）の方が、４級アンモニウム塩を有する化合物Ｇで親有機化された層状珪酸塩（比較例７）よりも熱安定性に優れていることが分かる。
【００７９】
親有機化層状珪酸塩（比較例１〜７）の有機溶媒中における分散性を、親有機化されていない層状珪酸塩（比較例８）と比較すると、実施例１〜７の層状珪酸塩は、比較例８の層状珪酸塩よりも良好な分散性が得られた。分散性の効果は、特に総炭素数９以上の分岐アルキル鎖を有する化合物Ａ〜Ｄにより親有機化された層状珪酸塩（実施例１）において特に顕著であった。さらに、端面が表面処理剤と共有結合している親有機化層状珪酸塩（実施例１〜６）と、端面が表面処理剤と共有結合していない親有機化層状珪酸塩（比較例１〜６）の有機溶媒中における分散性を比較すると、端面が表面処理剤と共有結合している親有機化層状珪酸塩が、端面が表面処理剤と共有結合していない親有機化層状珪酸塩と比較して、層間隔と熱分解開始温度は同等であり、有機溶媒中における分散性が向上していることが結論される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の含窒素複素環式化合物の４級塩と、表面修飾剤とを含む有機変性層状珪酸塩は従来の有機変性層上珪酸塩以上の分散性及び熱安定性を有する。また、本発明の組成物は、上記有機変性層状珪酸塩を含む組成物であるため、レオロジー特性を改良し、力学特性、帯電性、ガスバリアー性、抗菌性に優れたコンポジット材料として応用可能である。