[发明专利]无机氧化物成形体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在低温下制造无机氧化物的玻璃状、连续体的成形体的无机氧化物成形体的制造方法。

背景技术

无机氧化物的成形体在生活或产业中被大量使用，发挥重要的作用。代表性的例子之一为玻璃，由以二氧化硅、包含其的化合物为主体的无机氧化物形成，被用于建筑物的窗、杯子、瓶等容器、光通信用的玻璃纤维、纤维强化塑料(FRP)等结构体、眼镜、光学设备的透镜、镜子等。这些玻璃的用途中，发挥透过光即有透明性、致密且有阻隔性的用途较多。例如，对水分、氧气要求高度的阻隔性，且需要为透明的有机EL元件的显示面使用有玻璃。玻璃由于具有透光性，因此，要求为连续体(无晶界)、或构成颗粒小于光的波长。另外，对于致密性，也必须为连续体、或微细的构成颗粒致密地粘结。

作为以往使用的玻璃原材料另一个较大特征为能通过加热而成形。为了制造期望形状的成形体，一般采用如下方法：进行加热使其软化或熔融，使其具有流动性。为了使玻璃原材料软化或熔融，需要在700～1500℃的高温下进行处理。然而，能在1500℃以下软化的物质在无机氧化物中相当有限，目前使用的玻璃原材料可以说是通过加热而容易软化成形的特别的情况。

如以往的玻璃原材料那样，在较低温下软化、熔融的无机氧化物相当少，大多如实用上难以经过熔融工序而成形那样，熔点、软化点高。这样的高熔点的无机成形体也在生活、产业中使用，但其大多是将无机氧化物的粉末固化并成形而得到的。代表性的例子是通过将无机氧化物的粉末在高温下加热并烧结而成形的，有：铁氧体磁铁、电容器中使用的钛酸钡、氧化锌半导体压敏电阻、氧化铝等研磨材料、或高温超电导体、假牙等。一般，被称为陶瓷者的大多数属于此。

作为功能材料，例如作为高温工作型的燃料电池即固体氧化物型燃料电池(SOFC)的电解质，主要使用有氧化锆、详细而言钇稳定化氧化锆(YSZ)。对于燃料电池，通过下述(1)、(2)的反应，电子从以电解质隔开的氢向氧移动，从而电流流过。此时，电解质中，氧离子从供给氧的正极向供给氢的正极传导。

H₂+O^2-→H₂O+2e^-………(1)

1/2O₂+2e^-→O^2-……………(2)

因此，对电解质要求将氧(空气)与氢隔开而不混合、传导氧离子这两个功能。

作为使无机氧化物的粉末固化并成形而得到的物质，除此之外，有水泥成形体、建筑用硅酸钙板等，但它们通过与水的反应在颗粒表面生成新的化合物，从而颗粒间被粘结。

作为在更低温下制造无机氧化物的成形体、特别是玻璃状、连续体的成形体的方法，有溶胶凝胶法。该方法使用金属醇盐作为原料，利用将其水解而产生的无机氧化物分子自发地相互结合而形成成形体的性质。即，是由分子状的小的无机氧化物构成成形体的方法。根据该方法，由于不经过熔融的工序，因此可以制造高熔点的无机氧化物的玻璃状的成形体。

另一方面，作为与纯粹的无机氧化物不同、但包含无机氧化物的成形体，有无机/有机复合材料。例如提出了：硅酸化合物、钨酸化合物、钼酸化合物、锡酸化合物、锆酸化合物与聚乙烯醇结合而成的无机/有机复合材料等(参照专利文献1～专利文献6)。这些无机/有机复合材料以通常的无机盐或含氧酸盐、廉价的聚乙烯醇等为原料，不太耗费原料成本。另外，能以利用水溶液系的反应的简单的制法制作，因此，也不耗费制造成本而且也对环境良好。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4832670号说明书

专利文献2：日本专利第3889605号说明书

专利文献3：日本专利第3856699号说明书

专利文献4：日本专利第3848882号说明书

专利文献5：日本专利第4081343号说明书

专利文献6：日本专利第5095249号说明书

发明内容

发明要解决的问题