DE2118487A1 - Verfahren zur Herstellung von porösen Kohlenstoff enthaltenden Formkörpern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von porösen Kohlenstoff enthaltenden FormkörpernInfo
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Description
2118487 FARBENFABRIKEN BAYER AG
LEVERK US EN-Bayerwerk , 15» ty. 1971
Zentralbereich.
Patente, Marken und Lizenzen
GB/HG
Verfahren zur Herstellung von porösen Kohlenstoff enthaltenden
Formkörpern
Formkörper aus Kohlenstoff mit hohem Porenvolumen, sogenannter
Schaumkohlenstoff, sind seit einiger Zeit im Handel erhältlich. Ihre Einsatzgebiete liegen vor allem
auf dem Gebiet der thermischen Isolation bis zu höchsten Temperaturen, der Eiltration von aggressiven und korrosiven
Gasen und Flüssigkeiten und schließlich der Katalyse als Trägermaterial mit hoher zugänglicher Oberfläche. Die
Herstellung erfolgt durch Carbonisieren von Kunstharz-Hartschäumen nach zwei Methoden ( 0. Vohler,et al., Angew.
Chem. 82 (1970) 406): Ein Schaum, der bei der Carbonisierung nur eine geringe Kohlenstoffausbeute liefert, wie z.B.
ein Polyurethanschaum, wird mit einem Kunstharz getränkt, das einen hohen Kohlenstoff-Rückstand ergibt, beispielsweise
mit einem Phenolharz, oder der zu carbonisierende Schaum besteht direkt aus einem Kunststoff, der eine genügende
Kohlenstoffausbeute ergibt, wie z.B. einem Phenolharzschaura.
In jedem Fall muß ein relativ teures organisches synthetisches Material verwendet werden, das überdies bei der
Erhitzung nicht erweichen oder schmelzen darf.
Le A 13 703 - 1 -
20984470966
2 ΓΙ 8 A 8
Demgegenüber wird nach der Methode der vorliegenden Erfindung
ein in großen Mengen anfallendes, billiges Abfallprodukt, nämlich Lignin als Ausgangsmaterial zur Herstellung
von porösen, Kohlenstoff enthaltenden Formkörpern verwendet. Lignin ist im Holz zu 20 - 30 i>
enthalten und fällt bei der Cellulosegewinnung in riesigen Mengen als
unerwünschtes Nebenprodukt an. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Lignin zu wirtschaftlich nutzbaren Produkten
weiterzuverarbeiten, doch muß immer noch der größte Teil des bei der Cellulosegewinnung anfallenden Lignins verbrannt
oder auf andere Weise beseitigt werden. Unter diesem Gesichtspunkt kommt der Möglichkeit, Lignin als besonders
billiges Ausgangsmaterial für Kohlenstoffschaum zu verwenden, große Bedeutung zu.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung poröser, im wesentlichen aus Kohlenstoff
bestehender Formkörper durch Verschäumen einer zu Kohlenstoff carbonisierbaren organischen Substanz, Verfestigen
des erhaltenen Schaums und gegebenenfalls Carbonisierung und Graphitierung, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Verschäumung eine wäßrige Lösung von Lignin verwendet
wird, die gegebenenfalls untergeordnete Mengen Polyäthylenoxid oder Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat mit einem
Polymerisationsgrad oberhalb etwa 2000 enthält.
Gemäß einem bisher nicht veröffentlichten Vorschlag kann
Lignin aus wäßriger Lösung durch Zusatz geringer Mengen linearer Hochpolymeren wie z.B. Polyäthylenoxid spinnbar gemacht
werden, so daß Ligninlösungen nach den Methoden der Synthesefaserindustrie zu Fasern versponnen werden können,
die durch eine anschließende Carbonisierung bzw.
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209844/0966
21184
Graphitierung in Kohlenstoffasern überführbar sind.
Nach diesem Verfahren werden beim Spinnprozeß dichte,
porenfreie Ligninfasern erhalten, die durch eine Temperaturbehandlung
ebenfalls dichte, porenfreie Kohlenstoffasern liefern. Es wurde nun gefunden, daß diese Spinnlösungen
zu stabilen, festen, dabei porösen Körpern aufgeschäumt werden können, wenn die Lösungen in etwas dickerer Schicht
erhitzt werden. Die Erscheinung des Aufschäumens ließ sich ab Schichtdicken von etwa einigen hundert u beobachten,
während darunter dichte Gelschichten erhalten wurden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll unter dem Begriff Carbonisierung die thermische Behandlung einer organischen
Substanz bis zu Temperaturen unterhalb 20000C, bevorzugt
um 10000C, verstanden werden, wobei die Erhitzung mindestens
oberhalb etwa 4000C unter Inertgas bei -Normaldruck oder
vermindertem Druck durchgeführt wird. Unter Graphitierung soll eine Temperaturbehandlung zwischen 2000 und etwa
30000C unter Schutzgas verstanden werden. Als Schaumkohlenstoff
werden in der vorliegenden Erfindung nicht nur Schäume, die zu 100 % aus Kohlenstoff bestehen, bezeichnet,
sondern auch solche, die neben dem Hauptanteil Kohlenstoff auch geringere Anteile an Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff,
Schwefel oder die den Ligninsulfonaten zugrunde liegenden Kationen, z.B. Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium,
Aluminium, Eisen oder Chrom enthalten können. Ferner
soll unter dem Begriff Lignin nicht nur ein von sonstigen Begleitstoffen, wie z.B. Zucker, gereinigtes Produkt
sondern auch ungereinigte Sulfitablauge verstanden werden.
Je nach der verwendeten Aufschlußmethode fällt das er-
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findungsgemäß zu verwendende Lignin entweder in Form von
Alkalilignin, Thiolignin oder Ligninaulfonsauren Salzen
(sogenannte Sulfitablauge) an, die sämtliche als solche
oder in aufbereiteter Form als Ausgangsmaterialien verwendet werden können.
Als Ligninausgangsmaterialien können daher sämtliche Ligninlösungen
des Sulfitaufschlusses verwendet werden; diese sogenannten Sulfitablaugen bestehen im wesentlichen je nach
angewandtem Verfahren aus Natrium-, Ammonium, Magnesiumoder Calciumligninsulfonaten neben wechselnden Mengen
Zucker (Glucose, Mannose, Xylose, Arabinose) sowie Essigsäure, Furfurol, Oxymethylfurfurol und aromatischen Stoffen.
Ebenso sind gereinigte, etwa durch Vergärung oder Verhefung von Kohlehydraten befreite Na-, NH.-, Mg- und
Ca-Ligninsulfonate oder Ligninsulfonsäure verwendbar. Ebenso können die daraus gewonnenen Kalium-», Aluminium-,
Eisen- oder Chromligninsulfonate eingesetzt werden.
Zur Herstellung möglichst reiner Kohlenstoffschäume eignen sich als Ausgangsmaterialien in besonderem Maße freie
Ligninsulfonsäure und Ammoniumligninsulfonat. Ammoniumligninsulfonat spaltet bei erhöhter Temperatur NH^ ab
und liefert bei der Carbonisierung bzw. Graphitierung metallionenfreien, reinen Schaumkohlenstoff.
Für die Herstellung möglichst kationenfreier Kohlenstoffschaumkörper
können aber auch die Ligninsulfonatlösungen durch Umsetzung mit Kationenaustauschern in der H+-Form
bequem in die freie Ligninsulfonsäure überführt werden. Verunreinigungen durch einen Zuckergehalt stören dabei
nicht.
Le A 13 703 - 4 -
209844/09
Aus Calciumligninsulfonatlösungen kann Calcium teilweise
oder vollständig als schwerlösliches Calciumsalz entfernt werden. Geeignete schwerlösliche Salze sind z.B. Calciumsulfat,
Calciumcarbonat oder Calciumoxalat. Mit der entsprechenden
Säure als Fällungsmittel erhält man die freie Ligninsulfonsäure. Zur Herstellung metallionenfreier
Schaumkohlenstoffkörper kann aber auch das Calcium mit
den entsprechenden Ammoniumsalzen ausgefällt werden, wodurch eine Ammoniumligninsulfonatlösung resultiert. Die
Fällung schwerlöslicher Calciumsalze hat sich auch bewährt, um aus anderen Ligninsulfonatlösungen die häufig
Calcium als Nebenbestandteil enthalten, dieses zu entfernen. So läßt sich beispielsweise aus einer 50 #-igen
Ammoniumligninsulfonatlösung folgender Zusammensetzung: 45,9 # C; 2,9 $>
NH5; 6,6 # S; 0,3 # Ca mit Ammonoxalat das
Calcium bis auf einen Restgehalt von 10 ppm ausfällen.
Die Konzentration der ligninkomponente (als Trockensubstanz
gerechnet) kann in der lösung in weiten Grenzen variiert werden, beispielsweise zwischen 20 und 80 Gew.-^.
Bevorzugt werden Konzentrationen zwischen 30 und 60 Gew.-^.
Y/ährend sich Lignin lösung en ohne Zusatz von hochmolekularen
Zusatzstoffen nicht für einen Spinnprozeß eignen, wurde überraschend gefunden, daß Ligninlösungen in hochkonzentrierter
Form bereits ohne diese Zusatzstoffe ein genügendes Zusammenhaltvermögen, das für die Herstellung
eines Schaumkörpers erforderlich ist, aufweisen. Mit Polyäthylenoxid und Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat
(das Verhältnis Acrylamid zu Acrylsäure kann dabei beliebige Werte zwischen 0 : 1 und 1 : 0 annehmen) wurden zwei
Polymere gefunden, mit denen jedoch eine Verschäumbarkeit
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2118Λ87
bereits von verdünnteren Lösungen ermöglicht wird, wenn
ihr Polymerisationsgrad mit > 2000 genügend hoch liegt. Yerdünntere Lösungen können besonders dann interessant sein,
wenn in den zu verschäumenden Ligninlösungen noch festes Füllstoffmaterial dispergiert ist, da dann die Gesamtviskosität
niedriger gehalten werden kann. Die Konzentrationen der linearen, hochmolekularen Zusatzstoffe liegen
bezogen auf die zu verschäumende Lösung unter 5 Gew.-$, vorzugsweise zwischen 0,01 und 2 Gew.-$ Polymer.
In vielen Fällen enthalten die zu porösen Formkörpern zu verarbeitenden Ligninlösungen mehr oder weniger große
Mengen an festen Zusatzstoffen, vorzugsweise in feinverteiltem Zustand, wobei deren Anteil am Gesamtsystem bis
zu 80 fo betragen kann. So können beispielsweise neben
anorganischen Füllstoffen wie Calciumsulfat, Kaolin, Kieselgur, Asbest und andere Silicate, Ruß, gemahlener Graphit,
Koks, aber auch erst durch die Carbonisierungsbehandlung in Kohlenstoff überführbare Produkte, wie z.B. Holzmehl,
oder Ligninpulver, das beispielsweise durch eine Temperaturbehandlung
zwischen 80 und 4000C unlöslich gemacht wurde,
zugesetzt werden. Vorteilhaft können auch zur Erzielung verbesserter mechanischer Eigenschaften organische und anorganische
Fasern oder Kohlenstoffasern oder in Kohlenstoff überführbare, in der Ligninlösung unlösliche Fasern, z.B.
Cellulosefasern oder Ligninfasern angewandt werden. Gegebenenfalls
können die verschäumbaren, flüssigen Systeme noch geringe Zusätze an Netzmitteln und/oder Schaumstabilisatoren
sowie verfestigend wirkende Zusätze, wie z.B. A3.kalisilicatlö3ungen, Kieselsol, hydroly3ierte Kieselsäureester
u.a. enthalten.
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Die auf diese Weise gewonnenen verschäumbaren flüssigen Systeme sind sehr gut handhabbar. Sie können in einem breiten
Viskositatsbereioh hergestellt und mit guten Ergebnissen zu porösen Formkörpern verarbeitet werden. Bevorzugte
Viskositätswerte liegen zwischen etwa 1 und 1000 Poise.
Als Verfahrensweisen zur Herstellung der porösen Formkörper aus den beschriebenen flüssigen Medien kommen
prinzipiell die von Kunststoffschäumen bekannten Methoden
in Präge. Beim Lösungsmittelverfahren dient das beim Erwärmen verdampfende Lösungsmittel als Treibgas. Dabei
verfestigt sich durch die Entfernung des Wassers und den Temperatureinfluß die Ligninlösung, so daß ein poröser
Körper entsteht. Ebenfalls anwendbar ist das Treibgasverfahren. Dabei wird ein Gas unter Druck gelöst, beim
Entspannen bildet sich durch die Expansion ein Schaum, der beispielsweise durch Temperaturerhöhung verfestigt
wird. Es kann aber auch das Treibgas aus dem Zerfall eines der Mischung zugesetzten Treibmittels, z.B. Ammoniumcarbonat,
Ammoniumnitrit, Ammoniumnitrat oder organischer, Np-abspaltender Chemikalien, herrühren. Nach dem Schaumschlagverfahren
wird die zu verschäumende Mischung kräftig geschlagen und anschließend z.B. durch Trocknung verfestigt,
Auch mit Hilfe des Salzlöseverfahrens, bei dem eine im flüssigen, zu verschäumenden Medium unlösliche Verbindung
gleichmäßig dispergiert, die Masse verfestigt, der Ligninanteil unlöslich gemacht und anschließend die zugesetzte
Verbindung z.B. mit Säure herausgelöst wird, ergeben sich poröse Formkörper.
Die Verfestigung des Schaumes erfolgt allgemein durch Lösungsmittelentzug und/oder Temperaturerhöhung.
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209844/Ό966
In manchen Fällen kann die Verfestigung des Schaumes durch
eine pH-Änderung beschleunigt werden. So ist z.B. eine ammoniakalische Lösung eines Ammoniumligninsulfonats, die
mit Polyäthylenoxid versetzt wurde, gut verschäumbar, ■während dieselbe Lösung im neutralen Bereich ein viskoelastisches
Gel bildet. Beim Verschäumen der ammoniakalischen Lösung sinkt durch verdampfendes NH^ der pH-Wert im
Schaumkörper rasch ab, so daß dieser geliert.
Die auf diese Weise erhaltenen, in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial
hell-bis dunkelbraunen Schaumkörper sind noch wasserlöslich. Daher werden sie einer Vorbehandlung
unterworfen, wobei sie gleichzeitig getrocknet und wasserunlöslich werden. Die Ligninschaumkörper verfärben sich
dabei nach tiefschwarz. Zweckmäßig wird die Ligninsubstanz
durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen 80 und etwa 4000C
unlöslich gemacht. Die benötigte Endtemperatur hängt etwas von der Art des Ausgangsmaterials ab und liegt für reine
Ligninsulfonsäure niedriger (ca. 100 - 1500C) als für
Ligninsulfonate (ca. 200 - 25O0C) oder für Sulfitablaugen
(ca. 300 - 4000C). Bis. ca. 25O0C wird im allgemeinen unter
Luft, darüber aus Sicherheitsgründen unter Inertgas, insbesondere unter Stickstoff gearbeitet. Es ist aber auch
möglich, die Vorbehandlung vollständig unter Inertgas durchzuführen.
Die Wirksamkeit der Vorbehandlung läßt sich leicht prüfen: Eine kleine Menge des Schaums wird mit Wasser
aufgekocht; kleinste Anteile löslicher Substanzen können durch ihre intensive Verfärbung des Wassers sofort erkannt
werden. Die Trocknung und Unlöslichmachung der Ligninschaumkörper kann als eigener Verfahrens chritt durchgeführt
werden, braucht es jedoch nicht. Es ist vielmehr auch möglich, sie in den Verfahrensschritt der Carbonisierung mit
einzubeziehen.
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Die Ligninschaumkörper sind nach der Vorbehandlung bereits
praktisch verwertbare Produkte, die gegenüber zahlreichen Lösungsmitteln unempfindlich sind. Überraschend ist ihre
geringe Brennbarkeit. Die scheinbaren Dichten liegen
zwischen etwa 0,05 und 1, vorzugsweise zwischen etwa 0,1 und 0,5 g/cm . Auf Grund dieser Eigenschaften können sie als besonders billiges Isoliermaterial verwendet werden.
zwischen etwa 0,05 und 1, vorzugsweise zwischen etwa 0,1 und 0,5 g/cm . Auf Grund dieser Eigenschaften können sie als besonders billiges Isoliermaterial verwendet werden.
Bei Temperatursteigerung über 4000C gehen die Ligninschaumkörper
unter Inertgas in Kohlenstoffschaumkörper { über. Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die
Aufheizrate sehr hoch sein kann, ohne daß die Qualität
der resultierenden Schäume darunter leidet. Zweckmäßig
wählt man als Heizrate 100 bis 1000°/h. Bei der Herstellung von Schaumkohlenstoff wird gewöhnlich die Stufe der Vorbehandlung der Ligninschaumkörper mit in den Carbonisierungsprosseß einbezogen. Wenn erforderlich kann sich an die Carbonisierung eine Graphitierungsbehandlung anschließen.
der resultierenden Schäume darunter leidet. Zweckmäßig
wählt man als Heizrate 100 bis 1000°/h. Bei der Herstellung von Schaumkohlenstoff wird gewöhnlich die Stufe der Vorbehandlung der Ligninschaumkörper mit in den Carbonisierungsprosseß einbezogen. Wenn erforderlich kann sich an die Carbonisierung eine Graphitierungsbehandlung anschließen.
Die Kohlenstoffschaumkörper enthalten einen von Ausgangsmaterial
und der Endtemperatur ihrer thermischen Behandlung , abhängigen Kohlenstoffgehalt, der bei gleicher Endtemperatur "
für Schäume aus Ligninsulfonsäure höher liegt als bei
solchen aus Ammoniumligninsulfonat und bei diesen wieder höber als bei solchen aus metallionenhaltigen Ligninsulfonaten. Praktisch zu 100 # aus Kohlenstoff bestehen die Schaumkörper, die einer Grapbitierungabehandlung unterworfen wurden, da bei diesen Temperaturen auch die Metalle zum großen Teil verdampfen. In Tabelle 1 sind die analytischen Werte in Abhängigkeit von der Endtemperatur für Kohlenstoffschaum aus Ammoniumligninsulfonat (mit 43 5^C;
solchen aus Ammoniumligninsulfonat und bei diesen wieder höber als bei solchen aus metallionenhaltigen Ligninsulfonaten. Praktisch zu 100 # aus Kohlenstoff bestehen die Schaumkörper, die einer Grapbitierungabehandlung unterworfen wurden, da bei diesen Temperaturen auch die Metalle zum großen Teil verdampfen. In Tabelle 1 sind die analytischen Werte in Abhängigkeit von der Endtemperatur für Kohlenstoffschaum aus Ammoniumligninsulfonat (mit 43 5^C;
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82 | 1, | 3 | 2 | ,4 | 1,2 |
92 | ο, | 5 | <o | ,5 | 0,9 |
97 | - | <o | ,5 | 0,6 | |
99 | 40 | 5 | <0,3 |
7,6 Gesamt-S; 4,8 % NH,) zusammengestellt:
Tabelle 1
Endtemperatur (0C) ι
Ein Kohlenstoffschaumkörper, hergestellt aus Calciumligninsulfonat
enthält bei einer Carbonisierungs-Endtemperatur von 10000C demgegenüber nur 62 bis 68 f? Kohlenstoff,
während eine aus dem gleichen Ligninausgangsmaterial durch Ionenaustausch hergestellte, kationenfreie ligninsulfonsäure
ebenfalls bei 10000C bereits 88,5 $ Kohlenstoff
aufweist.
Die röntgenographische Untersuchung der Kohlenstoffschaumkörper
zeigt nach der Carbonisierungsbehandlung nur ein völlig amorphes Diagramm. Nach der "Graphitierung" zeigt
das Röntgenogramm nicht die Interferenzen von Graphit,
sondern nur von stark gestörtem turbostratischem Kohlenstoff.
Die so hergestellten Schaumkohlenstoffkörper können gesägt,
genagelt und geklebt werden. Je nach den angewandten Verschäumungsbedingungen und dem Füllgrad mit festen Zuschlag-
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2Q98U/0966
stoffen werden Porositätswerte bis zu 95 % und Werte für
die scheinbare Dichte zwischen etwa 0,05 und 1, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 g/cm erhalten.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Beispielen weiter erläutert:
Eine 60 $-ige wäßrige Lösung von Ammoniumligninsulfonat .
(mit 43 I» C; 4,8 $ NH3; 7,6 % Gesamt-S; 0,6 $ Ca) wurde in
5 mm Schichtdicke in eine Glasform gegossen und in einen auf 1200C erhitzten Trockenschrank gestellt. Dabei wurde
das Lignin auf das fünffache Volumen aufgebläht. Der Schaum wurde innerhalb von 2 Stunden auf 2100C hochgeheizt
und 5 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Der Ligninschaumkörper hatte eine scheinbare Dichte von 0,08
g/cm^ und war gegen wäßrige Säuren und Ammoniak beständig.
Ein Teil des Ligninschaumkörpers wurde unter Stickstoff
mit einer Heizrate von 60°/h auf 4000C und mit 600°/h auf
10000C erhitzt. Der Rückstand, bezogen auf eingesetztes
Lignin betrug 37 #. Die scheinbare Dichte des Schaumkohlenstoffs
betrug 0,15 g/cm . Der Körper wies eine gute Festigkeit auf. Durch Erhitzen auf 26000C unter Argon
trat keine äußerlich sichtbare Veränderung am Körper ein; röntgenographisch war das Diagramm von turbostratischem
Kohlenstoff zu erkennen. Der Rückstand, bezogen auf eingesetztes Lignin, betrug nach der Graphitierung 35 %.
300 g wäßrige, 50 ^-ige Ammoniumligninsulfonatlösung, wie
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in Beispiel 1, wurden mit 10Og einer 2 $-igen wäßrigen
Polyäthylenoxidlösung mit einem Polymerisationsgrad von 100 000 und 45 g Wasser gemischt. Unter Einleiten von
Ammoniakgas bis zum pH-Wert 10 wurde die Lösung homogenisiert. Ihre Konzentration betrug 33,7 $ Ammoniumligninsulfonat
und 0,45 $> Polyäthylenoxid.
In 200 g dieser Lösung wurden 30 g 5 cm lange Ligninkohlenstoffasern
gleichmäßig verteilt. Die Dispersion wurde in ein, abgesehen von Entlüftungsschlitzen, allseitig
geschlossenes Stahlgefäß gefüllt und'in einen auf 1200C erhitzen Trockenschrank gebracht, wobei sich die
Masse zu einem porösen Körper der scheinbaren Dichte von 0,28 verfestigte. Der Formkörper wurde anschließend unter
Stickstoff auf 10000G erhitzt (Heiz^ate bis 4000G : 100°/h;
bis 6000C : 200°/h; bis 10000C : 500°/h). Dabei resultierte
ein sehr druckfester poröser Kohlenstoffkörper mit einer scheinbaren Dichte von 0,16 g/cm .
55 $-ige Calciumligninsulfonatlösung (bezogen auf Trockensubstanz
15 0Jo Glührückstand; 7 f« CaO; 1,5 ft MgO; 6 fo
Gesamt-S; 8 <fo reduzierende Substanz berechnet als Glucose)
wurde mit Wasser auf 43$ Peststoffgehalt verdünnt. Mit
Hilfe eines stark sauren Ionenaustauschers in der H+-Form
wurden die Kationen aus der Lösung entfernt und die freie Säure gewonnen. Der Calciumgehalt betrug nach dem Ionenaustausch
nur noch 0,01 fo. Zu 200 g dieser Lösung wurde
eine Suspension von 2,7 g Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat (Polymerisationsgrad 140 000, Acrylsäuregehalt 40 fo) in
15 g Methanol zugegeben und bis zur völligen Lösung gerührt.
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2098U/O-966-
In dieser Lösung wurden 50 g gemahlener Koks dispergiert. Die Suspension wurde in eine Blechwanne gefüllt und bei 1500C
im Trockenschrank zu einem porösen Formkörper verfestigt. Die anschließende Erhitzung auf 1000° unter Stickstoff
erfolgte mit einer Heizrate von 200°/h bis 4000C und darüber mit 800°/h. Der resultierende poröse Kohlenstoffkörper
wies eine Dichte von 0,2 g/cnr auf.
Alkalilignin (folgender Analyse: 4,0 # Na; 10 $ Glührückstand;
12,7 # Methoxylgruppen; 1,4 # S; pH 10; Dichte
1»4 g/cnr) wurde bei 500C zu einer 50 $-igen lösung in
15 #-igem Ammoniakwasser gelöst. Die Lösung wurde unmittelbar danach in einer 1 cm hohen Schicht in einem auf
1200C erhitzten Trockenschrank aufgeschäumt und gleichzeitig
verfestigt. Die anschließende Erhitzung erfolgt wie in Beispiel 3. Dabei resultierte ein poröses Kohlenstoff
granulat mit einer scheinbaren Dichte von 0,09 g/cm . Die Granulatkörner wiesen eine Größe von etwa 8 bis 15 mm
auf.
In den Beispielen 1 und 2 wurde Ammoniumligninsulfonat
SAP/U; im Beispiel 3 CaIciumligninsulfonat Collex-Extrakt
CA/X der Firma Zellstoff Waldhof und in Beispiel 4 Alkalilignin Indulin B der Firma Vestvaco, North Charleston, USA
verwendet. Analoge Ergebnisse wurden mit ähnlichen Produkten des Handels erzielt.
Le A 13 703 - 13 -
209844/0966
Claims (12)
- PatentansprücheVerfahren zur Herstellung poröser, aus Kohlenstoff bestehender Formkörper durch Verschäumen einer zu Kohlenstoff carbonisierbaren organischen Substanz, Verfestigung des erhaltenen Schaums und gegebenenfalls Carbonisierung und Graphitierung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschäumung eine wäßrige Lösung von lignin verwendet wird, die gegebenenfalls untergeordnete Mengen Polyäthylenoxid oder Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat mit einem PoIymerisationsgrad oberhalb etwa 2000 gelöst enthält.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß Ligninsulfonsäure oder Ligninsulfonate verwendet werden.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Polyäthylenoxid oder Acryisäure-Acrylamid-Copolymerisat in der Ligninlösung 0,01 bis 5 Gew.-$, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.-^, beträgt.
- 4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung des Ligninschauma durch eine Verschiebung des pH-Wertes vom alkalischen zum neutralen bzw. sauren Bereich erfolgt.
- 5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschäumende Ligninlösung Füllstoffe und/oder Fasern enthält.
- 6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ligninschaumkörper durch eine Temperaturbehandlung zwischen 80 und 4000C unlöslich gemacht wird.Le A 13 703 - H -209844/0966
- 7} Ligninschaumkörper hergestellt nach einem der Ansprüche 1 - 6.
- 8) Verwendung der Ligninschaumkörper gemäß Anspruch 7
zur Herstellung von Kohlenstoffschaumkörpern. - 9) Verwendung der Ligninschaumkörper gemäß Anspruch 7
als Isoliermaterial. - 10) Kohlenstoffschaumkörper, hergestellt nach einem der
Ansprüche 1-5. - 11) Verwendung der Kohlenstoffschaumkörper nach Anspruch 10 als Isoliermaterial.
- 12) Verwendung der Kohlenstoffschaumkörper nach Anspruch 10 als Katalysatoren oder Katalysatorträger.Le A 13 703 - 15 -2Ü98U/09GU
Priority Applications (10)
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