JPH02188418A - 熱膨張性黒鉛 - Google Patents

熱膨張性黒鉛

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JPH02188418A
JPH02188418A JP1008343A JP834389A JPH02188418A JP H02188418 A JPH02188418 A JP H02188418A JP 1008343 A JP1008343 A JP 1008343A JP 834389 A JP834389 A JP 834389A JP H02188418 A JPH02188418 A JP H02188418A
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JP
Japan
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graphite
acid
alkaline earth
thermally expandable
earth metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP1008343A
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English (en)
Inventor
Takeshi Suzuki
鈴木 武嗣
Haruo Sakagami
坂上 春雄
Satoshi Ihata
井幡 聡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Nihon Kasei Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kasei Chemical Co Ltd
Nihon Kasei Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Kasei Chemical Co Ltd, Nihon Kasei Co Ltd filed Critical Nippon Kasei Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱膨張性黒鉛に関する。熱膨張性黒鉛は、高温
に加熱すると瞬時に元の体積の数十倍から数百倍に膨張
し、これをプレスすることによりバインダーを使用する
ことなく可撓性に優れた黒鉛シートか得られることから
工業的に重要な素材としてよ(知られている。
〔従来の技術〕
熱膨張性黒鉛は、通常、天然黒鉛、熱分解黒鉛、キッシ
ュ黒鉛などの黒鉛を、濃硫酸と強い酸化剤との混合物で
処理(以下、この処理を酸処理という)した後、水洗し
、乾燥することによって得られる。酸処理方法としては
、濃硫酸に硝酸及びその塩を併用する方法(特公昭54
−25913号)M他剤として過マンガン酸カリ(特開
昭55−95609号)、過ハロゲン酸塩(特開昭51
−96793号)を用いる方法、或は黒鉛を電解反応に
より陽極酸化を行なう方法(特公昭56−18352号
)が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
このようにして得られた熱膨張性黒鉛を加工するには、
黒鉛の膨張性を高め、さらに膨張時に発生する硫酸を含
む酸性ガスを除去するために熱膨張性黒鉛を800〜1
500℃の高温下に数秒〜数十秒間滞留させることが必
要であるが、その際、黒鉛成分の燃焼に起因すると考え
られる製品の歩留りの低下という問題が生じる。即ち、
熱膨張性黒鉛は500℃程度の温度では空気雰囲気中で
ゆるやかに酸化され、700℃程度になると明らかに重
量減少が認められる程度に燃焼する。本明細書では、こ
の重tX少の程度を「耐酸化性」といつO 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは高温処理の際に重量減少の少ない熱膨張性
黒鉛、即ち、耐酸化性の優れた熱膨張性黒鉛につき鋭意
検討を重ねた結果、熱膨張性黒鉛にアルカリ土類金属化
合物を含有させることにより上述の課題を解決しうろこ
とを見出した。即ち本発明はアルカリ土類金属の酸化物
、水酸化物、無機酸塩、有機酸塩よりなる群から選ばれ
た少なくとも一種のアルカリ土類金属化合物を含有して
いるこ上を特徴とする熱膨張性黒鉛を要旨とするもので
ある。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明の熱膨張性黒鉛はアルカリ土類金属化合物を含有
するものである。アルカリ土類金属化合物としてはMg
、Ca、Baの酸化物、水酸化物、硫酸、硝酸、塩酸、
炭酸、リン酸、珪酸等の無機酸の塩、ギ酸、酢酸、シュ
ウ酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸等の有機酸の塩が挙
げられる。これらの中ではCa及びBaの水酸化物、硫
酸塩、炭酸塩、硝酸塩が好ましい。
本発明の熱膨張黒鉛は、例えば、約20〜100メツシ
ユに粉砕された黒鉛を、98%硫酸と60%過酸化水素
水の混合物中に添加し、45℃以下の温度で10〜30
分接触させて酸処理を行ない、生成物を水洗し、濾別し
た後乾燥する際、水洗工程或は水洗してから濾別後にア
ルカリ土類金属化合物を黒鉛と接触させることにより製
造される。即ち、酸処理後の黒鉛を水洗する際、水洗の
最終工程で、アルカリ土類金属化合物を添加するか、水
洗後濾過した湿潤状態の黒鉛のケーキに、粒状或は粉砕
したアルカリ土類金属化合物を添加混合することにより
、アルカリ土類金属化合物を黒鉛に含有させる。
アルカリ土類金属化゛合物は上記のような粒状あるいは
粉状のものをそのまま、或は水と混合したもの、または
メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、
メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸メチル等のエス
テル類、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素等の有機
溶媒に溶解或は分散させて黒鉛と接触させる。
この際、アルカリ土類金属化合物は、熱膨張性黒鉛に含
まれる遊離硫酸との反応により形成されるアルカリ土類
金属の硫酸塩として黒鉛に付着した状態で含有されるが
、一部は過剰のアルカリ土類金属化合物が付着物として
含有されていてもよい。なお、本発明でいう「′t1離
硫酸」とは黒鉛の内部にとりこまれ黒鉛層間化合物を形
成している硫酸以外の付着硫酸を意味する。
本発明の熱膨張性黒鉛の製造法の好ましい態様としては
、原料黒鉛を酸処理後、酸処理生成物を洗浄する際、被
洗浄物固形分に対し、遊離硫酸の量がI mol/kg
以下となるまで洗浄し、濾別して得られる湿潤状のケー
キをアルカリ土類金属水酸化物と水との混合物と混合し
た後濾別し、次いで乾燥するか、或はアルカリ土類金属
水酸物と水との混合物を添加後、濾別せずに撹拌しなが
ら乾燥させる方法が挙げられる。
この際、酸処理生成物の洗浄を、被洗浄物固形分に対す
る遊離硫酸の量が1mol/kg以下となるまで行なわ
ずにアルカリ土類金属水酸化物と接触させると、原料黒
鉛に含有されていたFe等の各種元素が、黒鉛の酸処理
により酸処理液中に溶出し、これらがアルカリ土類金属
水酸化物と反応して、水酸化物を形成し、熱膨張性黒鉛
の特性を低下させるばかりでなく、酸処理生成物を水洗
後濾過する際に濾材の目づまりを引き起こし、濾過性を
低下させることがあるので好ましくない。
アルカリ土類金属化合物の含有量は、元素の種類或いは
熱膨張黒鉛中に含有される遊離硫酸の量によっても異な
るが、アルカリ土類金属として0゜1〜lO重量%の範
囲で含有されていることが好ましい。
アルカリ土類金属の含有量が0.1重世%未満では熱膨
張性黒鉛の耐酸化性の向上が十分でなく、一方、10重
量%を超えても含有量に見合う効果が発現されないこと
があり、かつ、経済性の点からも好ましくない。
本発明において、熱膨張性黒鉛中の遊離硫酸の量、アル
カリ土類金属の量及び耐酸化性の測定は次のようにして
行なった。
〔遊離硫酸の測定〕
熱膨張性黒鉛5gを熱風循環式乾燥器中で105℃で2
時間乾燥後、デシケーク−中で冷却したものを水に分散
させた状態で約10分間保持した後、アルカリ滴定によ
り測定する。水分散液の濃度は1〜5重量%にすること
がアルカリ滴定操作上好ましい。
〔アルカリ土類金属の含有量の測定〕
(llBa元素の場合 試料約1gを容量100mlの白金皿にとり、精秤した
後電気マツフル炉中に400℃で5〜10分間保持し、
次いで炉温を800℃に昇温しで約5時間保持して燃焼
、灰化する。灰化物を放冷後、これに濃硫酸2〜3滴及
びフン酸約10mlを加え加熱乾固させ、天分中のシリ
カ分をSiF4として揮発させて除去する。この操作を
3回くり返した後、得られた固形物に18N塩酸を約2
0ml加えて加熱し、塩酸可溶分を溶出させ、1k5−
Cの濾紙を用いて濾別する。残渣を18N塩酸及び温水
で洗浄後、濾紙とともに磁性坩堝に入れて燃焼し、常法
に従って硫酸バリウムとして分析し、Baの量を測定す
る。
(2)Ca元素及びMg元素の場合 試料約1gを精秤し、50mlの5N塩酸を加えて10
分間加熱し、冷却後容1100mlのメスフラスコでメ
スアップする。次いで階131濾祇で濾過した濾液を水
で希釈し、原子吸光分析によりCa及びMgの濃度を測
定する。
〔耐酸化性の測定〕
(1)熱膨張性黒鉛5gを105℃に設定された熱風循
環式乾燥器中に2時間保持する。
(21(1)の処理を施した熱膨張性黒鉛1gを容ff
1lQ Qmj!の白金皿にとり、400℃に設定され
た電気マツフル炉中に45分間保持した後、炉よりとり
出し、デシケータ−中で30分間放冷する。
(3)  (21の処理後の熱膨張性黒鉛を750℃に
設定された電気マツフル炉に5分間保持した後、炉より
とり出し、デシケータ−中で1時間放冷する。このよう
に熱膨張性黒鉛を5分間加熱し、1時間放冷する操作を
繰返し、加熱時間の積算時間が15分(加熱回数が3回
目)のときの放冷後の重量(m、)及び30分(加熱回
数が6回目)のときの放冷後の重M (mz )を測定
し、次式のように加熱積算時間が15分から30分に至
る15分間の重量減少速度を計算し、耐酸化性を示すパ
ラメーターとする。
重量減少速度が小さいほど耐酸化性が優れていることを
表わす。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はその要旨をこえない限り以下の実施例に限定され
るものではない。なお、実施例中、部は重量部を示す。
実施例1〜6、比較例1〜3 固定炭素分90%、灰分8%のカナダ産出の天然鱗片状
黒鉛(粒度:36〜80メツシユ)400部を、98%
硫酸1500部と60%過酸化水素水20部の混合液に
加えて30〜35℃で15分間反応させた。次いで反応
生成物に30%硫酸1500部を加えて希釈した後、ガ
ラス繊維濾紙(GAloo)を用いて吸引濾過した。得
られた残渣から50部づつを6回に分けてとり、それぞ
れを600部の水中に加えて30秒間攪拌し洗浄した後
吸引濾過した。得られた6種類の残渣の各々からそれぞ
れ5部をとり、これらを熱風循環式乾燥器中で105℃
で2時間乾燥したものについてアルカリ滴定を行ない、
遊離硫酸の含有量を測定した。
5部を分取した残りの残渣6種類のうち、4種類につい
てそれぞれ40部をとり、乾燥処理を施さずにこれに1
000部の水と第1表に示す種類及び量のアルカリ土類
金属化合物との混合物を加えて10分間攪拌した後、ガ
ラス繊維濾紙(GAloo)を用いて吸引濾過し、得ら
れた残渣を熱風wi環式乾燥器中で105℃で90分間
乾燥して熱膨張性黒鉛を得た。(実施例1〜4)また、
前記6種類の残渣の残りの2種類に対しては乾燥処理を
施さずに、それぞれに第1表に示す量の硝酸カルシウム
・4水塩(実施例5)及び炭酸カルシウム(実施例6)
を各々20部のメタノール中ですりつぶして得られたス
ラリーを添加し、約100℃のホットプレート上で攪拌
しながら乾燥した後、さらに熱風循環式乾燥話中で10
5℃で2時間加熱して熱膨張性黒鉛を得た。
一方、実施例1〜6と同様に原料黒鉛を酸処理後水洗、
濾過した残渣に、アルカリ土類金属化合物を添加せずに
乾燥させるか(比較例工)、或はアルカリ土類金属化合
物の代りにN15苛性ソーダ水溶液(比較例2)又はN
15アンモニア水(比較例3)を添加して熱膨張性黒鉛
を得た。
得られた熱膨張性黒鉛について、前述の方法に従ってア
ルカリ土類金属の含有量及び耐酸化性を測定した。結果
を第1表に示す。
なお、比較例2の熱膨張性黒鉛については、その1gを
100m1のメスフラスコにとり、50m2の脱イオン
水を加えて10分間振盪した後、脱イオン水を加えて1
00mlにメスアップし、隘131の濾紙で濾過し、濾
液に塩酸を加えて常法に従い原子吸光分析によりNaの
含有量を測定した。
〔発明の効果〕
本発明の熱膨張性黒鉛は、高温下で膨張させる際、酸化
燃焼による重量減少が少なく、これを可撓性黒鉛シート
等に加工する際の製品の歩留りが向上する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、無機酸塩及
    び有機酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも1種のア
    ルカリ土類金属化合物を含有していることを特徴とする
    熱膨張性黒鉛。
JP1008343A 1989-01-17 1989-01-17 熱膨張性黒鉛 Pending JPH02188418A (ja)

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