メカノケミカル現象を利用した新規無機硬化体の創製とその硬化機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650891
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 塩野 剛司 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (30178850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩見 治久 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 講師 (60215952)
• Keywords: メカノケミストリー / 粉砕 / NMR / 微粉末 / 硬化体 / 水酸化アルミニウム / 水ガラス

Research Abstract

本研究は二酸化炭素による地球環境負荷を低減するために、メカノケミカル現象を利用した新規無機硬化体の可能性を明らかにすると共に、その反応機構を解明することを目的とする.本年度は水酸化アルミニウムへの機械的処理がメカノケミカル現象に及ぼす効果および水ガラスとの反応性について検討した.
出発原料にはメカノケミカル効果を顕著に示すことが明らかになってきた水酸化アルミニウムに注目し、媒体攪拌式ミルで乾式粉砕することにより、メカノケミカル処理を行なった.このメカノケミカル処理によりX線回折強度は著しく低下し、水酸化アルミニウムが短時間で微粒子化・アモルファス化することが分かった.さらにNMR分析から、本来六配位であるべきアルミニウムがわずかであるが四配位状態に変化して行くことも分かった.このような物理的変化に伴い化学的性質も大きく変化し、例えば種々のpH水溶液への溶解性は大きく向上した.特にアルカリ性溶液への溶解性の向上が著しく、1000倍以上高くなることが明らかになった.さらに熱的挙動も大きく変化した.
このように活性化させた水酸化アルミニウムをカリ系水ガラスと反応させることにより,硬化体の作製を試みた.粉砕する前の水酸化アルミニウムを用いた場合には、室温で数日放置しても硬化は起こらず粘度のような粘性を示していた.一方、粉砕により活性化させることにより、短時間で容易に硬化現象の発生することが観察された.この時,硬化体中のアルミニウムは四配位状態が著しく増加し,アルミニウムがガラスのネットワークを形成していることが明らかになった.すなわち,活性化されたカオリン粉末が水ガラスと反応し,アルミニウムが溶出,水ガラスのポリメリゼーションを促進させたものと推察された.得られた硬化体の耐水性・機械的特性はコンクリートより優れ,より実用的な新規無機硬化体を作製できる可能性が明らかになった.

Research Products

• [Publications] Takeshi Shiono: "Preparation of Inorganic Consolidated Body Using Aluminum Hydroxide Mechanically Activated by Dry Milling"Journal of Materials Synthesis and Processing. 8・5/6. 351-357 (2000)
• [Publications] 塩見治久: "メカノケミカル活性化処理したAl(OH)_3を用いたスピネルの合成"材料. 50・6. 634-638 (2001)
• [Publications] Takeshi Shiono: "Mg K-Edge XANES Study of Crystallization of MgAl_2O_4 Spinel Prepared from A Mixture of Al(OH)_3 and Mg(OH)_2 Activated Mechanically by Wet Milling"UVSOR Activity Report 2001. (2002)
• [Publications] 豊田光啓: "ガラスセラミックス/金属複合材料の作製と破壊抵抗性の評価"材料. 51・6. (2002)