JP2957390B2 - 特殊形状の炭素質微粒子、その成形体及びその製造方法 - Google Patents
特殊形状の炭素質微粒子、その成形体及びその製造方法Info
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Description
マー微粒子を高温で炭素化させることで得られた、特殊
な規則的構造の炭素質平面状構造物の集合体となった炭
素質微粒子あるいはその成形体及び製造方法に関する。
面積が大きく、電気伝導性に優れ、耐熱性と耐薬品性に
優れているので、電池の電極、記録ディスク材料、磁気
テープ、電磁波シールド材、高導電材料、高温潤滑材、
磁気ヘッド、核融合炉材、発熱体、放射性廃棄物固定
材、精密機械部品等の充填材あるいは補強材、細胞培養
地、人工心臓弁等の生体材料、酵素担体、触媒、細菌の
保持材あるいは殺菌用材料、吸着材、電池活物質、水素
貯蔵材、分離膜、レーザー等の光学材料、潤滑剤、静電
防止用材料、印刷インク、トナー、着色剤、塗料、磁性
材料、エレクトロニクス素子等の分野に有用性が期待さ
れるものである。
性、電気伝導性等から、電極材料、発熱体、断熱材等の
構造材等に広く使用されてきた。炭素質の微粒子におい
ても、黒鉛粉末やカーボンブラックに代表されるよう
に、古くから印刷用インキ、トナー、電池の電極、充填
材、着色剤、制電剤、活性炭など、種々の用途に使用さ
れてきた。
然産のグラファイトから作製される他、気相炭化水素の
高温分解で製造する方法、有機物あるいは炭素物質を高
温処理して製造する方法等がある。これらの粒子状の炭
素あるいはそれらの製造法や用途に関して多くの技術報
告、特許出願がなされている。粒子状の炭素のうちで
も、特に、比表面積の大きい炭素質の微粒子を作製する
場合、気相炭化水素の高温分解で製造する方法が多く、
種々のカーボンブラックはこの方法により作製されてい
る。
製する方法として、「炭素」1988(No.13
4),175〜187に、ポリエチレンとポリ塩化ビニ
ルとの混合物を30MPa程度の加圧下で、400℃〜
700℃で炭素微小球を得たこと、及びこの炭素微小球
を1800℃〜3000℃で黒鉛化処理することによ
り、放射状の組織で、面間隔が0.3382nmで、形
が球状となって、大きなクラックがあるものが得られた
ことが示されている。
素質のフィルムなどの成形体を提供する技術が、特開昭
53−139676号、特開昭60−11215号、特
開昭60−235709号、特開昭62−91414
号、特開平01−105199号公報等に開示されてい
る。高分子フィルムを1000℃以上の高温で炭素化
(焼成)処理して得られた炭化物は、炭素化の過程で熱
分解による分子鎖の解裂・再結合を繰り返し、分解生成
物として種々のガスを発生しつつ、最終的には六員環網
状平面分子を形成し黒鉛化へ進むものが多い。
ィルムを炭素化する方法においては、前駆体となるポリ
マーの化学構造、結晶構造等の物理化学的性質が、熱分
解により最終的に得られた炭素フィルムの黒鉛化の度合
いや機械的性質等の物理的性質に大きく影響を及ぼすこ
とが明らかとなりつつある。ところで、ポリマーフィル
ムを炭素フィルムとするだけではなく、微粉状のポリマ
ーの熱分解過程においても同様の熱分解反応や黒鉛化プ
ロセスで炭素化が進むものと考えられ、前駆体ポリマー
の化学構造、結晶構造を特定することにより、全く新し
い炭素質の構造体が創出できる可能性は考えられるが、
従来、そのような検討は殆どなされていない。
ーの微粒子を原料とし、800℃以上の高温で熱分解す
ることで、新規な構造を有し、比表面積が大きく、黒鉛
化度が高く、耐熱性や電気電導性に優れた、新規な炭素
質微粒子、その成形体及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
るために、本発明は、X線回析によるポリマーの結晶化
度が少なくとも50%以上の高結晶性の芳香族ポリマー
の微粒子が焼成されることにより得られた炭素質微粒子
であり、比表面積が50m2/g以上であり、広角X線
回折で求めた(002)面の面間隔が、焼成温度によっ
て、3.59〜3.35Åの範囲の任意の値を潜在的に
とることができる炭素質微粒子であって、かつ、その炭
素質微粒子の構造が、長さ(L)対厚さ(d)の比L/
dが4以上のウイスカー状及び/または鱗片状の炭素質
平面状構造体が配列して集まって構成された平均粒子径
100μm以下の粒子であることを特徴とする炭素質微
粒子とするものである。
中心から放射状に配列して粒子が形成されていることを
特徴とする。本発明の炭素質平面状構造体の広角X線回
折で求めた(002)面の面間隔は3.4Å以下の高黒
鉛化したものとすることができる。本発明の炭素質微粒
子は、凝集または微粒子界面の一部が接着することによ
って、集合された形状を持つ成形体となっていてもよ
い。
下、X線回析によるポリマーの結晶化度が少なくとも5
0%以上の高結晶性の芳香族ポリマーの微粒子を、真空
または不活性ガス雰囲気中で500〜800℃の温度で
熱処理せしめ、さらに800℃以上の温度で熱処理せし
めることにより、前記した特徴を有する炭素質微粒子を
得ることを特徴とする炭素質微粒子の製造方法とするも
のである。
は、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン
の重付加反応で得られたポリアミド酸を良溶媒中100
℃〜300℃で加熱処理して得られる芳香族ポリイミド
微粒子を使用することができる。
下、X線回析によるポリマーの結晶化度が50%以上の
高結晶性の芳香族ポリマーの微粒子を、特定形状の成形
型に入れ、200℃以上の温度と1kg/cm2 以上の
圧力で成形体とした後、真空または不活性ガス雰囲気中
で500〜800℃の温度で熱処理せしめ、さらに80
0℃以上の温度で熱処理せしめることにより、前記した
特徴を有する炭素質微粒子の成形体を得ることを特徴と
する炭素質微粒子の成形体の製造方法とするものであ
る。
質微粒子及びその成形体は、比表面積が50m2 /g以
上と大きく、電気伝導性に優れ、耐熱性と耐薬品性に優
れているので、電池の電極、記録ディスク材料、磁気テ
ープ、電磁波シールド材、高導電材料、高温潤滑材、磁
気ヘッド、核融合炉材、発熱体、放射性廃棄物固定材、
精密機械部品等の充填材あるいは補強材、細胞培養地、
人工心臓弁等の生体材料、酵素担体、触媒、細菌の保持
材あるいは殺菌用材料、吸着材、電池活物質、水素貯蔵
材、分離膜、レーザー等の光学材料、潤滑剤、静電防止
用材料、印刷インク、トナー、着色剤、塗料、磁性材
料、エレクトロニクス素子等に有用性が期待されるもの
である。
高耐熱性の芳香族ポリマーは熱分解を起こす。この際、
ポリマー分子鎖は熱による鎖の解裂と再結合を繰り返
し、隣接した分子鎖同士での橋架け・グラファイト化が
進む。したがって、前駆体ポリマーの化学構造や分子の
配向性・結晶性が、最終的に得られる炭素物質の構造に
大きく影響する。
より溶液流延法にて作製されたポリマーフィルムや、貧
溶媒に沈澱・析出させて得られたポリマー類は、結晶化
度が低く規則性が低いため、熱分解過程での分子鎖同士
での橋架け・グラファイト化が不規則でランダムに起こ
り、ポリマーの炭素化によって規則的な構造の炭素物質
が得られにくい。
として高結晶性の芳香族ポリマーの微粒子が用いられ
る。本発明に用いられる芳香族ポリマーの微粒子は、広
角X線回析により、単結晶ではなく微結晶の集合体より
構成されていることが示唆される。このような結晶性の
高いポリマーの微粒子を熱分解した場合、隣接分子鎖間
での橋架け・グラファイト化が方向性を持ち、特定の規
則性を持って炭素質平面が配列されるため、1500℃
以下の熱処理条件においてもポリマー微粒子中にウイス
カー状あるいは鱗片状の規則性のある炭素質平面の配列
を可能にする。このような構造の炭素質微粒子は、天然
あるいは人工の炭素材料を顧みても他に例がなく、新規
なものである。
明で用いられる高結晶性の芳香族ポリマーとしては、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾー
ル、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、
アラミド等が挙げられ、X線回析によるポリマーの結晶
化度が50%以上の高結晶性の微粒子の形状で用いられ
る。
ポリマーあるいはポリマーの前駆体を良溶媒に溶解させ
た均一溶液中で、100℃以上の熱処理を施し、目的の
ポリマーを微粒子の形で析出・結晶化させることによ
り、高結晶化された微粒子を得ることができる。
または二種以上のポリマー溶液を混合後、上記方法で微
粒子状にするか、あるいは単独ポリマーの微粒子を二種
以上混合して炭素質微粒子の前駆体として用いても構わ
ない。
ない程度にセラミックス、グラファイト等の無機物の微
粉体、金属あるいは金属化合物の微粉体、低分子有機化
合物、上記以外の高分子化合物等を含ませることができ
る。
式(1)で示される一般式の芳香族ポリイミドを用いる
ことが、規則性のある炭素質平面の成長がよく、特徴あ
る構造の炭素質微粒子を与える上で好ましい。これは、
下記ポリイミドが分子鎖が剛直で結晶性が高く、且つ非
常に耐熱性が高いため熱分解過程で分子鎖の運動が少な
く、規則的な隣接分子鎖間での橋架け・グラファイト化
に方向性がでるためと推察される。
0μmを越える高結晶性のポリマー微粒子を作製するこ
とは容易ではない。これは、芳香族ポリマーの良溶媒中
で熱処理・結晶化させて高結晶の微粒子を得る方法で
は、物理的に粒子径が大きく成長せず、粒子径200μ
m以上の高結晶性の微粒子を得ることは難しいからであ
る。
をさらに特定形状の成形型に入れ、200℃以上の温度
と1kg/cm2 以上の圧力で成形して、成形体に固め
ることが可能で、この成形体を熱分解することで炭素質
微粒子の成形体とすることができる。
った成形体においては、通常500〜800℃の温度範
囲で予め熱処理し、更に800℃以上の温度で熱処理せ
しめることにより、目的とする炭素質微粒子あるいは炭
素質微粒子の成形体とすることができる。ポリマーから
炭素質微粒子へ転化する際の収率は、40〜70%の範
囲内となる。
う際の雰囲気としては、不活性ガスまたは真空下が好ま
しい。不活性ガスには、アルゴン、ヘリウム及び窒素が
用いられる。
条件としては、500〜800℃の温度範囲で熱処理し
た後、更に800℃以上の熱処理する。この処理によっ
てポリマーは炭素質に転化し、微粒子中にウイスカー状
あるいは鱗片状の炭素質平面構造が放射状に配列された
特殊形状の炭素質微粒子を作製することができる。ま
た、前もって不活性ガスまたは真空下で500〜800
℃の温度範囲で処理した芳香族ポリマー微粒子を室温ま
で冷却し、更に不活性ガスまたは真空下で、室温から一
定の昇温速度で800℃以上の温度まで加熱し、熱処理
するような方法でも構わない。
好ましくは10℃/分以下である。昇温速度が20℃/
分以上では、ポリマー分子鎖の急激な熱分解により規則
性のある炭素質平面の成長が損なわれる場合があるので
好ましくない。熱処理温度が3000℃を越える温度で
の処理は、方法あるいは装置上の問題が多くでてくる。
処理温度が3500℃を越える場合は、炭素質微粒子の
中の炭素成分が分解、昇華するなどの著しい化学変化が
起こるため好ましくない。
理した炭素質微粒子あるいは炭素質微粒子の成形体にお
いては、構成する炭素質平面の黒鉛化度が高くなり、比
表面積の大きい黒鉛微粒子として特徴のあるものであ
る。特に、高結晶性の芳香族ポリマーとして、前記ポリ
イミドを用いることが、規則性のある炭素質平面の成長
がよく、特殊形状の黒鉛微粒子を与える上で好ましい。
粒子あるいは炭素質微粒子の成形体は、平均粒子径10
0μm以下、比表面積が50m2 /g以上の粒子あるい
は粒子の集合体である。その形状は、ウイスカー状ある
いは鱗片状の炭素質平面構造体が微粒子の中心から放射
状に配列したような構造である。ひとつの炭素質平面構
造体は、長さ10nm以上で、長さ(L)対厚さ(d)
の比L/dが4以上の構造体である。この炭素質微粒子
の構造は、走査型電子顕微鏡で確認することができる
が、前駆体ポリマーの化学構造の種類、結晶化度、粒子
の形状や大きさの違い、あるいは熱処理条件の違いなど
の要因によって、その形状や構造が種々変化する。
状結晶のようなウイスカー状の炭素質平面の集まったも
の、あるいは放射状に配列したものや、薄肉の比較的大
面積の炭素質平面が放射状にヒダのように集まって多孔
質の球状微粒子を形成しているもの、あるいは薄肉の炭
素質平面が放射状に積み重なった形をしたものなど様々
である。これらの構造が混在して観察される場合もあ
る。
処理によって破壊される場合があるが、電気伝導性等の
性能面で変化は殆どないので、用途によって粉砕処理し
て使用しても構わない。
晶化度が少なくとも50%以上の高結晶性の芳香族ポリ
マー微粒子を不活性ガスまたは真空下で、少なくとも8
00℃以上の温度で熱処理することで得られる。得られ
た炭素質微粒子あるいは炭素質微粒子の成形体は、元素
分析の結果、炭素成分の含有率が80重量%以上のもの
である。
の熱処理の温度によって殆ど決定される。800〜10
00℃の熱処理温度で得られた炭素質微粒子は、前述の
ような特殊形状の炭素物質となっているが、広角X線回
析による炭素の(002)面からのピークはブロード
で、面間隔も大きいことから黒鉛化度は未だ低い。この
炭素質微粒子の黒鉛化度は熱処理温度と共に上昇し、2
000〜3000℃の処理においては黒鉛化度の高い微
粒子が作製できる。本発明においては、熱処理温度によ
って、炭素質微粒子のX線回析による(002)面の面
間隔が3.59〜3.35Åの範囲内にある任意の値の
炭素質微粒子及び炭素質微粒子の成形体を与えることが
できる。3000℃近くの高温処理では、殆ど黒鉛質の
微粒子となる。
場合は焼成温度を上げて黒鉛化を進めても面間隔を3.
4Å以下とすることができない。本発明の炭素質微粒子
の場合は、焼成温度を上げることによって黒鉛化度を上
げ、面間隔を3.4Å以下とすることができ、この点に
おいてもカーボンブラックと異なる。
微粒子の成形体は、電気伝導率1S/cm以上を示す。
また、リチウム等の金属を吸蔵して層間化合物を形成す
ることにより、比表面積の大きい特殊形状の炭素質微粒
子として、電極材料、発熱体、制電材料、電気粘性流体
用材料、触媒物質に有用である。
いは鱗片状物のL/dが大きいことにより、ポリマー、
金属、セラミックス材料等の強化材、充填材としても期
待される。
と無水のピロメリット酸二無水物(略称:PMDA)の
等モル反応生成物であるポリアミド酸溶液より、加熱処
理によりPMDA/PPDポリイミドの微粒子を得た。
均粒子径は1.3μm、BET法による窒素の吸着量か
ら評価した比表面積は150m2 /gであった。また、
ポリイミド微粒子の透過法による広角X線回析プロフィ
ールより、結晶領域からの回析強度と非晶領域からの回
析強度を分離し、全回析強度に対する結晶領域からの強
度の比より結晶化度を求めたところ、結晶化度は85%
であった。
を磁性るつぼに100g採取し、るつぼに入れたまま高
温用の電気炉で熱処理した。熱処理は、窒素ガス雰囲気
の下、0.5℃/分の昇温速度で室温から600℃まで
上げ、600℃から800℃までは1.5℃/分の昇温
速度で上げ、更に2.0℃/分で1000℃まで上げ
て、1000℃で90分間処理した。冷却は、平均2.
0℃/分の降温速度で室温まで冷却させる条件で行なっ
た。
電気炉での熱処理により黒色粉体に変化し、粉体の重量
を測定したところ51.5gであった。
ろ、炭素成分の含有率が87重量%であり、炭素質の微
粒子であることが確認された。この炭素質微粒子の粒子
の構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図1に示す。本実
施例1の炭素質微粒子は、図1に示すように、一片の平
均の長さ100nm前後のほぼ直線的なウイスカー状の
炭素質平面状構造体が、炭素質微粒子の中心から放射状
に配列して成長し、中心で結わえたリボン状の構造の炭
素質微粒子であることがわかる。
機械的にほぐし、レーザー回析式の粒度分布測定装置に
より平均粒子径を測定したところ、1.0μmであっ
た。また、広角X線回析による炭素の(002)面の面
間隔を求めたところ、3.570Åであった。比表面積
は280m2 /gであった。
にポリテトラフロロエチレンの微粉体を混ぜ、よく混練
させた後、50kg/cm2 の圧力で室温でのプレスに
より直径10mm、厚さ500μmのペレットを成形し
た。このペレットの電気伝導率を測定したところ、1.
0S/cmであった。
気の下、室温から3.0℃/分で2600℃まで上げて
60分間熱処理した。室温まで冷却した後、広角X線回
折で(002)面の面間隔を求めたところ、3.362
Åとなり、さらに黒鉛化が進んでいることが分かった。
のPMDA/PPDポリイミドの微粒子ではあるが、平
均粒子径10μm、BET法による窒素の吸着量から評
価した比表面積が10m2 /g、広角X線回析より求め
た結晶化度が40%のポリイミドの微粒子を、前記実施
例1と同様な熱処理条件で高温用の電気炉にて熱処理を
した。このポリイミド微粒子は、ポリマー溶液より貧溶
媒でポリマーを沈澱・析出させ分離した後、熱イミド化
処理と機械的な微粉化処理により作製した。
を行なったところ、炭素成分の含有率が88重量%であ
り、炭素質の微粒子であることが確認された。比較例1
の炭素質の微粒子の走査型電子顕微鏡写真を図4に示
す。図4に示すように、比較例1の炭素質微粒子にはウ
イスカー状あるいは鱗片状の構造は観察されなかった。
比較例1の炭素質微粒子の比表面積は30m2 /gであ
った。
称:PPD)と無水の3,3’、4,4’−ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物(略称:BPDA)の等モル
反応生成物であるポリアミド酸溶液より、加熱処理によ
りBPDA/PPDポリイミドの微粒子を得た。
均粒子径は12μm、BET法による窒素の吸着量から
評価した比表面積は50m2 /gであった。また、広角
X線回析プロフィールより求めた結晶化度は、70%で
あった。
10.0gを黒鉛板で作られた容器の中に入れ、高温用
の電気炉で熱処理した。熱処理は、窒素ガス雰囲気の
下、3℃/分の昇温速度で室温から1500℃まで上
げ、1500℃で90分間熱処理した後、平均5.0℃
/分の降温速度で室温まで冷却した。
電気炉での熱処理により黒色粉体に変化し、粉体の重量
を測定したところ、5.2gであった。
ろ、炭素成分の含有率が95重量%の炭素質微粒子であ
ることが確認された。この炭素質微粒子の粒子の構造の
走査型電子顕微鏡写真を図2に示す。本実施例2の炭素
質微粒子は、図2に示すように、ウイスカー状または鱗
片状の炭素質平面構造体が放射状にヒダのように集まっ
た構造であり、多孔質の球状微粒子であることがわか
る。
し、レーザー回析式の粒度分布測定装置により平均粒子
径を測定したところ、3.7μmであった。また、広角
X線回折で炭素の(002)面の面間隔を求めたとこ
ろ、3.436Åであった。比表面積は150m2 /g
であった。
にポリテトラフロロエチレンの微粉体を混ぜ、よく混練
させた後、50kg/cm2 の圧力で室温でのプレスに
より直径10mm、厚さ500μmのペレットを成形し
た。このペレットの電気伝導率を測定したところ、1.
7S/cmであった。
気の下、室温から3.0℃/分で2600℃まで上げて
60分間熱処理した。室温まで冷却した後、広角X線回
折で(002)面の面間隔を求めたところ、3.370
Åとなり、さらに黒鉛化が進んでいることが分かった。
のBPDA/PPDポリイミドの微粒子ではあるが、平
均粒子径15μm、BET法による窒素の吸着量から評
価した表面積が10m2 /g以下、広角X線回折より求
めた結晶化度が20%のポリイミドの微粒子を、前記実
施例2と同様な熱処理条件で高温用の電気炉にて熱処理
をした。このポリイミド微粒子は、ポリアミド酸溶液よ
り脱水剤による化学イミド化反応を経て調製されたもの
である。
を行なったところ、炭素成分の含有率が95重量%であ
り、炭素質の微粒子であることが確認された。しかしな
がら、走査型電子顕微鏡観察では、この炭素質微粒子に
はウイスカー状あるいは鱗片状の構造は観察されず、平
均粒子径4.2μmの粒状の炭素粒子であり、比表面積
も25m2 /gであった。
ルエーテル(略称:4,4’−DPE)とPMDAの等
モル反応生成物であるポリアミド酸溶液より、加熱処理
によりPMDA/4,4’−DPEポリイミドの微粒子
を得た。
微粒子の平均粒子径は6.2μm、BET法による窒素
の吸着量から評価した表面積は60m2 /gであった。
また、広角X線回析プロフィールより求めた結晶化度
は、65%であった。
ピロリドンを15wt%含ませた後、成形用の型の中に
入れ、成形温度400℃、圧力50kg/cm2 の条件
でホットプレス成形した。得られた成形体は、厚さ3m
mで5cm角の平板であった。
ドの微粒子の成形体を黒鉛板で作られた箱の中に入れ、
高温用の電気炉で熱処理した。熱処理は、窒素ガス雰囲
気の下、5℃/分の昇温速度で室温から1000℃まで
上げ、1000℃で90分間熱処理した後、平均5.0
℃/分の降温速度で室温まで冷却した。PMDA/4,
4’−DPEポリイミドの微粒子の成形体は、この電気
炉での熱処理により黒色粉体に変化し、その重量を測定
したところ48%減少していた。
ろ、炭素成分の含有率が89重量%となり、炭素質であ
ることが確認された。この炭素質微粒子の成形体を粉砕
して炭素質微粒子の粒子の構造を走査型電子顕微鏡で観
察した。その走査型電子顕微鏡写真を図3に示す。本実
施例3の炭素質微粒子は、図3に示すように、成形体を
構成しているひとつの炭素質微粒子は多孔質の微粒子
で、ややカールした炭素質平面構造体が放射状に積み重
なった構造になっていることがわかる。また、前記実施
例1で観察されたウイスカー状の構造体も数%の割合で
観察された。
の粒度分布測定装置により平均粒子径を測定したとこ
ろ、1.3μmであった。また、広角X線回折による炭
素の(002)面の面間隔を求めたところ、3.572
Åであった。比表面積は250m2 /gであった。
成形体の電気伝導率を測定したところ、1.2S/cm
であった。
気の下、室温から3.0℃/分で2600℃まで上げて
60分間熱処理した。室温まで冷却した後、広角X線回
折で(002)面の面間隔を求めたところ、3.366
Åとなり、さらに黒鉛化が進んでいることが分かった。
−DPEのモル比が100/60/40である共重合ポ
リアミド酸溶液より、加熱処理によりPMDA/PPD
/4,4’−DPEポリイミドの微粒子を得た。
イミドの微粒子の平均粒子径は8.4μm、BET法に
よる窒素の吸着量から評価した表面積は50m2 /gで
あった。また、広角X線回析プロフィールより求めた結
晶化度は55%であった。
作られた箱の中に入れ、高温用のカーボン炉で熱処理し
た。熱処理は、窒素ガス雰囲気の下、平均1.5℃/分
の昇温速度で室温から1000℃まで上げ、続いて平均
2.5℃/分の昇温速度で2300℃まで上げ、230
0℃で90分間熱処理した。2.0℃/分の降温速度で
室温まで冷却させ、試料を取り出した。
イミドの微粒子は、カーボン炉での熱処理により黒色粉
体に変化し、粉体の重量を測定したところ24.8gで
あった。この黒色粉体の元素分析を行なったところ、炭
素成分の含有率が98重量%であり、炭素質の微粒子で
あることが確認された。この炭素質微粒子を走査型電子
顕微鏡観察したところ、前記実施例1と同様なウイスカ
ー状構造の集合体からなる微粒子であった。
ー回析式の粒度分布測定装置により平均粒子径を測定し
たところ、0.8μmであった。また、広角X線回折で
炭素の(002)面の面間隔を求めたところ、3.38
0Åであった。比表面積は100m2 /gであった。
うにポリテトラフロロエチレンの微粉体を混ぜ、よく混
練させた後、室温下で50kg/cm2 の圧力でプレス
することにより直径10mm、厚さ500μmのペレッ
トを成形した。このペレットの電気伝導率を測定したと
ころ、2.5S/cmであった。
新規な構造を有し、比表面積が大きく、黒鉛化度が高
く、耐熱性や電気電導性に優れたものであり、その炭素
質微粒子及びその成形体は、新たな用途が期待できる。
査型電子顕微鏡写真である。
査型電子顕微鏡写真である。
査型電子顕微鏡写真である。
査型電子顕微鏡写真である。
Claims (7)
- 【請求項1】 (1)X線回析によるポリマーの結晶化
度が少なくとも50%以上の高結晶性の芳香族ポリマー
の微粒子が焼成されることにより得られた炭素質微粒子
であり、 (2)比表面積が50m2/g以上であり、 (3)広角X線回折で求めた(002)面の面間隔が、
焼成温度によって、3.59〜3.35Åの範囲の任意
の値を潜在的にとることができる炭素質微粒子であっ
て、かつ、 (4)その炭素質微粒子の構造が、長さ(L)対厚さ
(d)の比L/dが4以上のウイスカー状及び/または
鱗片状の炭素質平面状構造体が配列して集まって構成さ
れた平均粒子径100μm以下の粒子であることを特徴
とする炭素質微粒子。 - 【請求項2】 前記炭素質平面状構造体が微粒子の中心
から放射状に配列して粒子が形成されている請求項1記
載の炭素質微粒子。 - 【請求項3】 前記炭素質平面状構造体の広角X線回折
で求めた(002)面の面間隔が3.4Å以下である請
求項1または2記載の炭素質微粒子。 - 【請求項4】 請求項1、2または3記載の炭素質微粒
子が凝集または微粒子界面の一部が接着することによっ
て、集合された形状を持つことを特徴とする炭素質微粒
子の成形体。 - 【請求項5】 平均粒子径が200μm以下、X線回析
によるポリマーの結晶化度が少なくとも50%以上の高
結晶性の芳香族ポリマーの微粒子を、真空または不活性
ガス雰囲気中で500〜800℃の温度で熱処理せし
め、さらに800℃以上の温度で熱処理せしめることに
より、請求項1、2または3記載の炭素質微粒子を得る
ことを特徴とする炭素質微粒子の製造方法。 - 【請求項6】 前記高結晶性の芳香族ポリマーの微粒子
が、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン
の重付加反応で得られたポリアミド酸を良溶媒中で10
0℃〜300℃で加熱処理して得られたポリイミドの微
粒子である請求項5記載の炭素質微粒子の製造方法。 - 【請求項7】 平均粒子径が200μm以下、X線回析
によるポリマーの結晶化度が50%以上の高結晶性の芳
香族ポリマーの微粒子を、特定形状の成形型に入れ、2
00℃以上の温度と1kg/cm2 以上の圧力で成形体
とした後、真空または不活性ガス雰囲気中で500〜8
00℃の温度で熱処理せしめ、さらに800℃以上の温
度で熱処理せしめることにより、請求項4記載の炭素質
微粒子の成形体を得ることを特徴とする炭素質微粒子の
成形体の製造方法。
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