JP2005133205A - Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material - Google Patents

Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material Download PDF

Info

Publication number
JP2005133205A
JP2005133205A JP2004293424A JP2004293424A JP2005133205A JP 2005133205 A JP2005133205 A JP 2005133205A JP 2004293424 A JP2004293424 A JP 2004293424A JP 2004293424 A JP2004293424 A JP 2004293424A JP 2005133205 A JP2005133205 A JP 2005133205A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
functional material
metal
particle
functional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004293424A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinori Ro
明哲 呂
Giichi Inoue
義一 井上
Keita Nagano
圭太 長野
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.)
Toyo Aluminum KK
Original Assignee
Toyo Aluminum KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Aluminum KK filed Critical Toyo Aluminum KK
Priority to JP2004293424A priority Critical patent/JP2005133205A/en
Publication of JP2005133205A publication Critical patent/JP2005133205A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle for a functional material, which composes the functional material and can improve easily functions imparted to the functional material, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The particle for the functional material is used for forming the functional material and contains metal particle having an outer surface, in which a first surface part containing a metal carbide and a second surface part extending outward from the first surface part are formed on at least a part of the outer surface of the metal particle. The manufacturing method of the particle for the functional material comprises a step of placing the metal particle inside a space containing a hydrocarbon-containing substance and a step of heating the metal particle to a temperature equal to or lower than the melting point of the metal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、機能材料用粒子、機能材料および機能材料用粒子の製造方法に関し、特定的には導電性塗料、導電性樹脂組成物、フィルタ材料、触媒担体、メタン発生材料、携帯用エネルギ発生材料、耐高温材の添加物、電極材料、センサ材料等の機能材料を形成するために用いられる機能材料用粒子とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to functional material particles, a functional material, and a method for producing functional material particles, and in particular, a conductive paint, a conductive resin composition, a filter material, a catalyst carrier, a methane generating material, and a portable energy generating material. The present invention relates to functional material particles used for forming functional materials such as additives for high temperature resistant materials, electrode materials, and sensor materials, and a method for producing the same.

近年、電気または電子を利用した機器、装置等には、これらの機器等に起因する電磁波をシールドすること、制電性、外部に対して静電気の発生を防止すること等の機能が要求されるようになってきている。これらの要求に対応するために電気・電子機器、装置等の構成部品の外表面に導電性塗料または導電性樹脂組成物等の導電性材料を付着することが行なわれている。これらの導電性材料には、所定の電磁波シールド効果等を確保できるだけの高い導電性が求められる。   2. Description of the Related Art In recent years, devices and devices that use electricity or electronics are required to have functions such as shielding electromagnetic waves caused by these devices, etc., anti-static properties, and preventing external static electricity generation. It has become like this. In order to meet these requirements, a conductive material such as a conductive paint or a conductive resin composition is attached to the outer surface of a component such as an electric / electronic device or apparatus. These conductive materials are required to have high conductivity sufficient to ensure a predetermined electromagnetic shielding effect.

たとえば、導電性材料の一つとして導電性塗料を構成するために、ゴムまたは樹脂よりなるバインダー中に散在し、銀、ニッケルまたは銅の金属材料よりなるフィラーと、バインダー中に散在し、フィラー同士に接触しうるステンレス鋼の金属ファイバーとを備えたものが特開平10−316901号公報(特許文献1)に開示されている。また、導電性材料の一つとして電波吸収体を構成するために、カーボンブラックと炭素繊維を樹脂中に配合した組成物からなるものが特開平10−27986号公報(特許文献2)に開示されている。   For example, in order to constitute a conductive paint as one of the conductive materials, a filler made of silver or nickel or copper is dispersed in a binder made of rubber or resin, and a filler made of a metal material of silver, nickel or copper is scattered between the fillers. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-316901 (Patent Document 1) discloses a stainless steel metal fiber that can come into contact with the metal. Also, Japanese Patent Laid-Open No. 10-27986 (Patent Document 2) discloses a composition in which carbon black and carbon fiber are blended in a resin to constitute a radio wave absorber as one of the conductive materials. ing.

しかしながら、導電性材料を構成するためにフィラーまたはファイバーの材料として金属材料、すなわち、金属粒子を用いると、金属粒子の平均粒子径が比較的大きいので、隣接する粒子間の接触面積が小さくなる。このため、絶縁性のバインダー中に断面積の大きな導電性の通路を形成することができない。これにより、金属粒子自身の導電性が優れているにもかかわらず、バインダーと混合して構成された導電性材料の導電性を向上させることができない。   However, when a metal material, i.e., metal particles, is used as the filler or fiber material to form the conductive material, the average particle diameter of the metal particles is relatively large, so that the contact area between adjacent particles is small. For this reason, a conductive passage having a large cross-sectional area cannot be formed in the insulating binder. Thereby, although the electrical conductivity of metal particle itself is excellent, the electroconductivity of the electroconductive material comprised by mixing with a binder cannot be improved.

また、フィラーの材料として銀を用いる場合には、銀の地金が比較的高価であるため、導電性材料を構成するために銀の粒子を工業的に用いることは困難である。銅を用いる場合には、銅粉が非常に酸化されやすいために種々の表面処理、たとえば、特開平3−68702号公報(特許文献3)で提案されているように、導電性塗料用に用いるためには銅粉を金属アルコキシド溶液で表面処理した後、金属アシレート化合物で被覆する等の表面処理が必要である。ニッケルまたはステンレス鋼を用いる場合には、酸化被膜による導電性の低下という問題はないが、比重が大きいため、バインダーと混合する際に粒子が下部に沈降しやすいという問題がある。さらに、アルミニウムを用いることが考えられるが、表面を覆う酸化被膜がアルミニウム粒子の導電性を著しく低下させるため、導電性材料を構成するためにアルミニウム粒子をそのまま用いても導電性材料の導電性を向上させることは困難である。   In addition, when silver is used as the filler material, it is difficult to industrially use silver particles for constituting the conductive material because silver ingot is relatively expensive. In the case of using copper, since the copper powder is very easily oxidized, it is used for various surface treatments, for example, conductive paints as proposed in JP-A-3-68702 (Patent Document 3). For this purpose, it is necessary to treat the copper powder with a metal alkoxide solution and then coat it with a metal acylate compound. When nickel or stainless steel is used, there is no problem of a decrease in conductivity due to an oxide film, but since the specific gravity is large, there is a problem that particles are likely to settle down when mixed with a binder. Furthermore, it is conceivable to use aluminum, but the oxide film covering the surface significantly reduces the conductivity of the aluminum particles. Therefore, even if the aluminum particles are used as they are to form the conductive material, the conductivity of the conductive material is reduced. It is difficult to improve.

一方、カーボンブラックは平均粒子径が金属粒子よりも小さいため、導電性材料を構成するために絶縁性の樹脂中に配合することにより、隣接するカーボンブラック間の接触面積を大きくすることができ、断面積の大きな導電性の通路が形成されることを期待することができる。しかしながら、カーボンブラックは平均粒子径が小さいために凝集しやいので、導電性材料を構成するためにバインダーまたは樹脂の中に分散させる方法または分散させる条件等によっては、所定の電磁波シールド等の機能を果たすことができるだけの導電性を得ることは困難であるという問題がある。また、カーボンブラック粒子自身の導電性は金属粒子よりも劣るため、導電性材料用粒子としては、その低い導電性によって実現される機能の程度に応じて用途が限定されるという問題がある。   On the other hand, since carbon black has an average particle size smaller than that of metal particles, the contact area between adjacent carbon blacks can be increased by blending in an insulating resin to form a conductive material, It can be expected that a conductive passage having a large cross-sectional area is formed. However, since carbon black has a small average particle size, it easily aggregates. Therefore, depending on the method of dispersing in the binder or resin or the conditions for the dispersion, etc. There is a problem that it is difficult to obtain conductivity sufficient to satisfy the above. In addition, since the conductivity of the carbon black particles themselves is inferior to that of metal particles, there is a problem that the use of the particles for conductive materials is limited depending on the degree of function realized by the low conductivity.

また、近年、触媒、電極等の機能材料の性能を向上させるための一つの特性として表面積を増大することが求められている。たとえば、燃料電池用白金触媒には、熱拡散によって白金粒子が集合するために使用中に比表面積が減少し、触媒性能が低下するという問題がある。このため、熱拡散によって容易に白金粒子が移動することができないような形状の触媒担体が求められている。
特開平10−316901号公報 特開平10−27986号公報 特開平3−68702号公報
In recent years, it has been required to increase the surface area as one characteristic for improving the performance of functional materials such as catalysts and electrodes. For example, the platinum catalyst for fuel cells has a problem that the specific surface area decreases during use because platinum particles aggregate due to thermal diffusion, and the catalyst performance deteriorates. For this reason, there is a demand for a catalyst carrier having a shape in which platinum particles cannot easily move due to thermal diffusion.
JP-A-10-316901 JP-A-10-27986 Japanese Patent Laid-Open No. 3-68702

そこで、この発明の一つの目的は、機能材料を構成する上で付与する機能を容易に高めることが可能な機能材料用粒子とその製造方法を提供することである。   Accordingly, one object of the present invention is to provide functional material particles and a method for producing the same that can easily enhance the function imparted when the functional material is constructed.

また、この発明のもう一つの目的は、付与する機能を容易に高めることが可能な粒子を備えた機能材料を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a functional material provided with particles that can easily enhance the function to be imparted.

本発明者は、背景技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、金属粒子に特定の処理を施すことによって、上記の目的を達成できる機能材料用粒子を得ることができることを見出した。このような発明者の知見に基づいて本発明はなされたものである。   As a result of intensive studies to solve the problems of the background art, the present inventor has found that functional material particles capable of achieving the above object can be obtained by performing specific treatment on metal particles. It was. The present invention has been made based on such knowledge of the inventors.

この発明の一つの局面に従った機能材料用粒子は、機能材料を形成するために用いられる機能材料用粒子であって、外表面を有する金属の粒子と、金属粒子の外表面の少なくとも一部の領域に形成された、金属の炭化物を含む第1の表面部分と、第1の表面部分から外側に向かって延びるように形成された第2の表面部分とを備える。   A functional material particle according to one aspect of the present invention is a functional material particle used to form a functional material, the metal particle having an outer surface, and at least a part of the outer surface of the metal particle. A first surface portion including a metal carbide and a second surface portion formed to extend outward from the first surface portion.

この発明の機能材料用粒子においては、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をする。これにより、粒子の外表面の表面積が増大するとともに、機能材料を構成する際に隣接する粒子間の接触面積が増大する。したがって、粒子に所定の機能を担保させて機能材料を構成する場合、その機能を容易に高めることが可能となる。   In the particles for functional materials of the present invention, the second surface portion acts to increase the specific surface area on the outer surface of the particles. This increases the surface area of the outer surface of the particles, and increases the contact area between adjacent particles when constituting the functional material. Therefore, when the functional material is constituted by ensuring the particles have a predetermined function, the function can be easily enhanced.

この発明の機能材料用粒子において、金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であるのが好ましい。通常、アルミニウムまたはアルミニウム合金粒子は、表面を覆う酸化被膜のために高い導電性を得ることが困難であった。しかし、この発明の機能材料用粒子において基材の粒子を構成する金属としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いても、金属粒子の外表面のすべてが酸化被膜で覆われることがないので、導電性を著しく向上させることが可能となる。   In the functional material particles of the present invention, the metal is preferably aluminum or an aluminum alloy. Usually, aluminum or aluminum alloy particles are difficult to obtain high conductivity because of the oxide film covering the surface. However, even if aluminum or an aluminum alloy is used as the metal constituting the base material particles in the functional material particles of the present invention, the entire outer surface of the metal particles is not covered with an oxide film, so that the conductivity is remarkably increased. It becomes possible to improve.

また、この発明の機能材料用粒子において、第2の表面部分は金属と炭素とを含むのが好ましい。この場合、第2の表面部分は金属の粒子自身と強固に結合することができる。   In the functional material particle of the present invention, the second surface portion preferably contains a metal and carbon. In this case, the second surface portion can be firmly bonded to the metal particles themselves.

この発明の機能材料用粒子において、第2の表面部分は金属の炭化物を含むのが好ましい。この場合、第1と第2の表面部分が金属の炭化物から形成されているだけでなく、基材の粒子の全部が金属の炭化物から形成されていてもよい。   In the functional material particle of the present invention, the second surface portion preferably contains a metal carbide. In this case, not only the first and second surface portions are formed of metal carbide, but also all of the base material particles may be formed of metal carbide.

この発明の機能材料用粒子は導電性材料用粒子であるのが好ましい。この場合、金属の粒子自身が導電性を高める作用をするとともに、金属の炭化物を含む第1の表面部分と、第2の表面部分とは導電性を損なうことがなく、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をする。これにより、導電性材料用粒子が導電性材料を構成する際に隣接する粒子間の接触面積が増大する。したがって、粒子に所定の導電性を担保させて導電性材料を構成する場合、粒子間に大きな断面積の導電性の通路を容易に形成することができる。さらに、バインダーとの接触面積も増大するため、比重の大きい粒子であっても下部に沈降しにくくなる。その結果、導電性材料の導電性を容易に高めることができる。   The functional material particles of the present invention are preferably conductive material particles. In this case, the metal particles themselves act to increase conductivity, and the first surface portion containing the metal carbide and the second surface portion do not impair the conductivity, and the second surface portion It acts to increase the specific surface area on the outer surface of the particles. Thereby, when the particle | grains for conductive materials comprise a conductive material, the contact area between adjacent particle | grains increases. Therefore, when the conductive material is formed by ensuring the particles have a predetermined conductivity, a conductive passage having a large cross-sectional area can be easily formed between the particles. Furthermore, since the contact area with the binder also increases, even particles having a large specific gravity are less likely to settle down. As a result, the conductivity of the conductive material can be easily increased.

この発明の機能材料用粒子は触媒担体用粒子であるのが好ましい。この場合、金属の粒子自身が放熱性に優れるとともに、金属の炭化物を含む第1の表面部分と、第2の表面部分とは放熱性を損なうことがなく、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をする。これにより、触媒担体用粒子が触媒担体を構成する際により多くの触媒を担持させることができる。   The functional material particles of the present invention are preferably catalyst carrier particles. In this case, the metal particles themselves are excellent in heat dissipation, and the first surface portion containing the metal carbide and the second surface portion do not impair the heat dissipation, and the second surface portion is outside the particles. It acts to increase the specific surface area on the surface. As a result, more catalyst can be supported when the catalyst support particles constitute the catalyst support.

この発明の機能材料用粒子は耐高温材の添加物用粒子、たとえば、高温耐熱レンガの強度増強添加物用粒子であるのが好ましい。この場合、比表面積を増大させる作用をする第2の表面部分はレンガ材との接触面積を増加させる作用する。これにより、添加物用粒子がレンガの強度増強添加物を構成する際により迅速かつ均一にレンガ材と反応することができる。   The particles for functional material of the present invention are preferably particles for additives of high temperature resistant materials, for example, particles for additives for enhancing strength of high temperature heat resistant bricks. In this case, the second surface portion that acts to increase the specific surface area acts to increase the contact area with the brick material. Thereby, when the particle | grains for additives comprise the brick strengthening additive, it can react with a brick material more rapidly and uniformly.

この発明の機能材料用粒子はメタン発生材料用粒子であるのが好ましい。この場合、比表面積を増大させる作用をする第2の表面部分は水との接触面積を増加させる作用する。これにより、メタン発生材料用粒子が水に漬けられる際により迅速かつ均一に水と反応し、メタンガス製造時間を短縮することができる。したがって、本発明の機能材料粒子としてのメタン発生材料用粒子を用いることにより、携帯用エネルギ源の生産性を向上させることができる。   The functional material particles of the present invention are preferably methane generating material particles. In this case, the second surface portion that acts to increase the specific surface area acts to increase the contact area with water. Thereby, when the particle | grains for methane generating material are immersed in water, it reacts with water more rapidly and uniformly, and methane gas manufacturing time can be shortened. Therefore, productivity of a portable energy source can be improved by using the particles for methane generating material as the functional material particles of the present invention.

この発明の機能材料用粒子はフィルタ材料用粒子であるのが好ましい。この場合、基材の粒子の一部または全部が金属の炭化物から形成され、比表面積を増大させる作用をする第2の表面部分が隣接する粒子の第2の表面部分との接触によって、比表面積が大きいフィルタ材料を形成することができる。これにより、高温環境に適用する高比表面積の金属炭化物フィルタを製造することができる。   The functional material particles of the present invention are preferably filter material particles. In this case, a part of or all of the particles of the substrate are formed from a metal carbide, and the second surface portion that acts to increase the specific surface area is brought into contact with the second surface portion of the adjacent particle, thereby causing the specific surface area. A large filter material can be formed. Thereby, the metal carbide filter of the high specific surface area applied to a high temperature environment can be manufactured.

この発明のもう一つの局面に従った機能材料は、上述のいずれかの特徴を有する機能材料用粒子を含有する。   The functional material according to another aspect of the present invention contains functional material particles having any of the above-described characteristics.

この発明のさらに別の局面によれば、機能材料を形成するために用いられる機能材料用粒子の製造方法であって、炭化水素含有物質を含む空間に金属の粒子を配置する工程と、金属の粒子を金属の融点以下に加熱する工程とを備える。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for producing functional material particles used for forming a functional material, the step of arranging metal particles in a space containing a hydrocarbon-containing substance, Heating the particles below the melting point of the metal.

この発明の製造方法では、炭化水素含有物質を含む空間に配置した金属の粒子を金属の融点以下に加熱することにより、金属の粒子の外表面に、金属の炭化物を含む第1の表面部分を形成するとともに、炭素を含み、粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をする第2の表面部分を第1の表面部分から外側に向かって延びるように容易に形成することができる。   In the manufacturing method of the present invention, the first surface portion containing the metal carbide is formed on the outer surface of the metal particle by heating the metal particle disposed in the space containing the hydrocarbon-containing substance to a temperature equal to or lower than the melting point of the metal. A second surface portion that includes carbon and acts to increase the specific surface area on the outer surface of the particle can be easily formed to extend outward from the first surface portion.

この発明の製造方法において、金属の粒子を配置する工程は、金属の粒子と炭素含有物質とを混合した後、炭化水素含有物質を含む空間に金属の粒子と炭素含有物質との混合物を配置するのが好ましい。この場合、厚い第2の表面部分を形成することができる。   In the production method of the present invention, the step of arranging the metal particles comprises mixing the metal particles and the carbon-containing material, and then arranging the mixture of the metal particles and the carbon-containing material in the space containing the hydrocarbon-containing material. Is preferred. In this case, a thick second surface portion can be formed.

以上のように、この発明によれば、粒子に所定の機能を担保させて機能材料を構成する場合、その機能を容易に高めることが可能な機能材料用粒子を得ることができる。特に、この発明では粒子の外表面における比表面積を増大させることができるので、導電性材料、フィルタ材料、触媒材料、メタン発生材料、携帯用エネルギ発生材料、耐高温材の添加物等の機能材料を構成するために本発明の機能材料用粒子を用いることにより、所定の機能を容易に高めることができる。   As described above, according to the present invention, when a functional material is configured by ensuring the particles have a predetermined function, functional material particles capable of easily enhancing the function can be obtained. In particular, since the specific surface area on the outer surface of the particles can be increased in this invention, functional materials such as conductive materials, filter materials, catalyst materials, methane generating materials, portable energy generating materials, additives for high temperature resistant materials, etc. By using the particles for a functional material of the present invention to constitute a predetermined function, a predetermined function can be easily enhanced.

この発明の一つの実施の形態として、金属の炭化物を含む第1の表面部分と炭素を含む第2の表面部分とが形成される基材としての粒子を形成する金属は、特に限定されず、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)またはステンレス鋼等を用いることができる。安価で比重が小さく、粒子の形態に製造することも容易であるので、アルミニウムが特に好適に用いられる。本発明で用いられる粒子を形成する金属は、その組成として、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、鉛(Pb)、珪素(Si)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)およびホウ素(B)からなる群より選ばれた少なくとも1種の合金元素を必要範囲内において添加した合金、または、上記の不可避的不純物元素を限定した含有量で含む金属も含む。   As one embodiment of the present invention, the metal forming the particles as the substrate on which the first surface portion containing metal carbide and the second surface portion containing carbon are formed is not particularly limited, Silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), titanium (Ti), stainless steel, or the like can be used. Aluminum is particularly preferably used because it is inexpensive, has a small specific gravity, and can be easily produced in the form of particles. The metal forming the particles used in the present invention is composed of silver, aluminum, copper, nickel, titanium, lead (Pb), silicon (Si), iron (Fe), manganese (Mn), magnesium (Mg). An alloy to which at least one alloy element selected from the group consisting of chromium (Cr), zinc (Zn), vanadium (V), gallium (Ga) and boron (B) is added within the necessary range, or Also included is a metal containing a limited content of these inevitable impurity elements.

金属粒子の形状は特に限定されず、不定形状、球状または鱗(りん)片状の粒子を用いることができる。金属粒子の平均粒子径は金属粒子を用いて構成される機能材料の厚みより小さければ特に限定されないが、一般的には0.01μm以上10000μm以下とするのが好ましい。平均粒子径が0.01μm未満になると、工業的に安定して生産することが困難になり、価格が著しく増大するので好ましくない。また、平均粒子径が10000μmを超えると、比表面積が大幅に減少するため、機能材料用粒子の機能が低下するので好ましくない。   The shape of the metal particle is not particularly limited, and an indefinite shape, a spherical shape, or a scale-like particle shape can be used. The average particle diameter of the metal particles is not particularly limited as long as it is smaller than the thickness of the functional material constituted by using the metal particles, but generally it is preferably 0.01 μm or more and 10,000 μm or less. When the average particle size is less than 0.01 μm, it is difficult to produce industrially stably, and the price is remarkably increased. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 10,000 μm, the specific surface area is greatly reduced, and therefore the function of the functional material particles is lowered, which is not preferable.

上記の金属粒子は、公知の方法によって製造されるものを使用することができる。たとえば、ステンレス鋼の粒子としては、ステンレス鋼の圧延材を粒界腐食して物理的に粉砕したもの、ステンレス鋼の溶湯を水アトマイズしたもの等を用いることができる。アルミニウム粒子としては、アルミニウムの溶湯をガスアトマイズして得られたもの等を用いればよい。さらに、得られた金属粒子をスタンプミルまたはボールミル等で物理的に偏平化したものも好適に用いられる。この発明に用いられる金属粒子は、特にボールミルで偏平化されたアルミニム粒子が好適に用いられる。   As said metal particle, what is manufactured by a well-known method can be used. For example, as the stainless steel particles, there can be used, for example, a material obtained by physically pulverizing a rolled stainless steel material by intergranular corrosion or a water atomized stainless steel melt. As the aluminum particles, those obtained by gas atomizing a molten aluminum may be used. Furthermore, the obtained metal particles that are physically flattened by a stamp mill or a ball mill are also preferably used. The metal particles used in the present invention are particularly preferably aluminum particles flattened by a ball mill.

本発明の機能材料用粒子の製造方法の一つの実施の形態では、用いられる炭化水素含有物質の種類は特に限定されない。炭化水素含有物質の種類としては、たとえば、メタン、エタン、プロパン、n‐ブタン、イソブタンおよびペンタン等のパラフィン系炭化水素、エチレン、プロピレン、ブテンおよびブタジエン等のオレフィン系炭化水素、アセチレン等のアセチレン系炭化水素等、またはこれらの炭化水素の誘導体が挙げられる。これらの炭化水素の中でも、メタン、エタン、プロパン等のパラフィン系炭化水素は、金属粒子を加熱する工程においてガス状になるので好ましい。さらに好ましいのは、メタン、エタンおよびプロパンのうち、いずれか一種の炭化水素である。最も好ましい炭化水素はメタンである。   In one embodiment of the method for producing functional material particles of the present invention, the type of the hydrocarbon-containing substance used is not particularly limited. The types of hydrocarbon-containing substances include, for example, paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, n-butane, isobutane and pentane, olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene, butene and butadiene, and acetylenes such as acetylene. Examples thereof include hydrocarbons and derivatives of these hydrocarbons. Among these hydrocarbons, paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, and propane are preferable because they become gaseous in the process of heating the metal particles. More preferred is any one of methane, ethane and propane. The most preferred hydrocarbon is methane.

また、炭化水素含有物質は、本発明の製造方法において液体、気体等のいずれの状態で用いてもよい。炭化水素含有物質は、金属粒子が存在する空間に存在するようにすればよく、金属粒子を配置する空間にどのような方法で導入してもよい。たとえば、炭化水素含有物質がガス状である場合(メタン、エタン、プロパン等)には、金属粒子の加熱処理が行なわれる密閉空間中に炭化水素含有物質を単独または不活性ガスとともに充填すればよい。また、炭化水素含有物質が液体である場合には、その密閉空間中で気化するように炭化水素含有物質を単独または不活性ガスとともに充填してもよい。   The hydrocarbon-containing substance may be used in any state such as liquid or gas in the production method of the present invention. The hydrocarbon-containing material may be present in the space where the metal particles are present, and may be introduced into the space where the metal particles are disposed by any method. For example, when the hydrocarbon-containing substance is gaseous (methane, ethane, propane, etc.), the hydrocarbon-containing substance may be filled alone or together with an inert gas in a sealed space where the heat treatment of the metal particles is performed. . Further, when the hydrocarbon-containing substance is a liquid, the hydrocarbon-containing substance may be filled alone or together with an inert gas so as to be vaporized in the sealed space.

金属粒子を加熱する工程において、加熱雰囲気の圧力は特に限定されず、常圧、減圧または加圧下であってもよい。また、圧力の調整は、ある一定の加熱温度に保持している間、ある一定の加熱温度までの昇温中、または、ある一定の加熱温度から降温中のいずれの時点で行なってもよい。   In the step of heating the metal particles, the pressure of the heating atmosphere is not particularly limited, and may be normal pressure, reduced pressure or increased pressure. Further, the pressure adjustment may be performed at any time during the temperature rise to a certain heating temperature or during the temperature lowering from the certain heating temperature while the pressure is maintained at a certain heating temperature.

金属粒子を配置する空間に導入される炭化水素含有物質の重量比率は、特に限定されないが、通常は金属粒子100重量部に対して炭素換算値で0.01重量部以上50重量部以下の範囲内にするのが好ましく、特に0.1重量部以上30重量部以下の範囲内にするのが好ましい。   The weight ratio of the hydrocarbon-containing substance introduced into the space in which the metal particles are arranged is not particularly limited, but is usually in the range of 0.01 to 50 parts by weight in terms of carbon with respect to 100 parts by weight of the metal particles. The content is preferably in the range of 0.1 to 30 parts by weight.

金属粒子を加熱する工程において、加熱温度は、加熱対象物である金属粒子の組成等に応じて適宜設定すればよいが、金属の融点未満の範囲内が好ましく、金属粒子がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合は、450℃以上で行なうのがより好ましい。ただし、本発明の製造方法において、450℃未満の温度でアルミニウム粒子を加熱することを排除するものではなく、少なくとも300℃を超える温度でアルミニウム粒子を加熱すればよい。   In the step of heating the metal particles, the heating temperature may be appropriately set according to the composition of the metal particles that are the object to be heated, but is preferably within the range below the melting point of the metal, and the metal particles are aluminum or an aluminum alloy. In some cases, it is more preferably performed at 450 ° C. or higher. However, in the production method of the present invention, heating the aluminum particles at a temperature lower than 450 ° C. is not excluded, and the aluminum particles may be heated at a temperature exceeding at least 300 ° C.

加熱時間は、加熱温度等にもよるが、一般的には30秒間以上100時間以下の範囲内である。   Although the heating time depends on the heating temperature or the like, it is generally in the range of 30 seconds to 100 hours.

加熱温度が400℃以上になる場合は、加熱雰囲気中の酸素濃度を1.0体積%以下とするのが好ましい。加熱温度が400℃以上で加熱雰囲気中の酸素濃度が1.0体積%を超えると、アルミニウム粒子の表面の熱酸化被膜が肥大し、金属粒子の表面における界面電気抵抗が増大するおそれがある。   When the heating temperature is 400 ° C. or higher, the oxygen concentration in the heating atmosphere is preferably 1.0% by volume or lower. When the heating temperature is 400 ° C. or higher and the oxygen concentration in the heating atmosphere exceeds 1.0% by volume, the thermal oxide film on the surface of the aluminum particles may be enlarged, and the interface electrical resistance on the surface of the metal particles may be increased.

また、加熱処理の前に金属粒子を造粒してもよい。造粒方法は、特に限定されず、スプレードライや転動造粒等の公知の技術を用いることができる。   Moreover, you may granulate a metal particle before heat processing. The granulation method is not particularly limited, and a known technique such as spray drying or rolling granulation can be used.

本発明の製造方法において、厚い第2の表面部分を形成する場合、金属粒子と炭素含有物質とを混合した後、炭化水素含有物質を含む空間に混合物を配置した後、混合物を金属の融点以下に加熱する。この場合、金属粒子と混合される炭素含有物質は、活性炭素繊維、活性炭クロス、活性炭フェルト、活性炭粉末、墨汁、カーボンブラックまたはグラファイト等のいずれを用いてもよい。混合方法は、バインダーまたは溶剤等を用いて、スラリー状又は液体状等に上記の炭素含有物質を調製したものに、金属粒子を添加すればよい。金属粒子と炭素含有物質とを混合した後、20℃以上300℃以下の範囲内の温度で乾燥させてもよい。   In the manufacturing method of the present invention, when forming the thick second surface portion, after mixing the metal particles and the carbon-containing substance, placing the mixture in the space containing the hydrocarbon-containing substance, the mixture is made below the melting point of the metal Heat to. In this case, the carbon-containing substance mixed with the metal particles may be any of activated carbon fiber, activated carbon cloth, activated carbon felt, activated carbon powder, black ink, carbon black or graphite. In the mixing method, metal particles may be added to the above-mentioned carbon-containing material prepared in a slurry or liquid form using a binder or a solvent. After mixing the metal particles and the carbon-containing substance, it may be dried at a temperature in the range of 20 ° C. or more and 300 ° C. or less.

この発明における炭素を含む第2の表面部分は金属の炭化物を含む第1の表面部分から外側に向かって延び、好ましくは多孔質状、フィラメント状または繊維状の形態で存在して高い比表面積を有するため、隣接粒子との接触面積を高める作用をする。その結果、本発明の機能材料用粒子を配合して構成される機能材料において、粒子に所定の機能を担保させる場合にその機能を容易に高めることができる。機能材料用粒子の比表面積は、粒子の比重、平均粒子径、形状等により異なるが、好ましくは2m/g以上、さらに好ましくは5m/g以上である。比表面積の上限値は特に限定されないが、10000m/g程度とすればよい。 The second surface portion containing carbon in the present invention extends outwardly from the first surface portion containing metal carbide, and preferably exists in a porous, filamentous or fibrous form and has a high specific surface area. Therefore, it acts to increase the contact area with adjacent particles. As a result, in the functional material constituted by blending the particles for functional material of the present invention, the function can be easily enhanced when the particles have a predetermined function. The specific surface area of the functional material particles varies depending on the specific gravity, average particle diameter, shape and the like of the particles, but is preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 5 m 2 / g or more. The upper limit value of the specific surface area is not particularly limited, but may be about 10,000 m 2 / g.

特に、この発明の金属粒子がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合は、金属粒子表面に酸化被膜に代わって第1および第2の表面部分が形成されるため、導電性が著しく改善される。酸化被膜の厚さは、比表面積(m/g)に対する酸素量(%)の比で相対的に評価することができる。 In particular, when the metal particles of the present invention are aluminum or an aluminum alloy, the first and second surface portions are formed on the surface of the metal particles instead of the oxide film, so that the conductivity is remarkably improved. The thickness of the oxide film can be relatively evaluated by the ratio of the oxygen amount (%) to the specific surface area (m 2 / g).

特に、この発明の粒子を配合して導電性材料が構成される場合、金属の粒子自身が導電性を高める作用をするとともに、金属の炭化物を含む第1の表面部分と炭素を含む第2の表面部分とが導電性を損なうことがなく、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をする。これにより、導電性材料を構成する際に隣接する粒子間の接触面積が増大する。したがって、粒子に所定の導電性を担保させて導電性材料を構成する場合、粒子間に大きな断面積の導電性の通路を容易に形成することができる。その結果、導電性材料の導電性を容易に高めることができる。   In particular, when the conductive material is configured by blending the particles of the present invention, the metal particles themselves act to increase the conductivity, and the first surface portion containing the metal carbide and the second surface containing carbon. The surface portion does not impair the conductivity, and the second surface portion acts to increase the specific surface area on the outer surface of the particle. This increases the contact area between adjacent particles when forming the conductive material. Therefore, when the conductive material is formed by ensuring the particles have a predetermined conductivity, a conductive passage having a large cross-sectional area can be easily formed between the particles. As a result, the conductivity of the conductive material can be easily increased.

本発明の製造方法によれば、新規な機能材料用粒子を工業的規模で提供することが可能となる。また、本発明により得られる機能材料用粒子は、全体的には従来の材料よりも優れた特性を発揮することができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to provide new functional material particles on an industrial scale. Moreover, the particles for functional materials obtained by the present invention can exhibit characteristics superior to conventional materials as a whole.

なお、本発明では、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をするので、大きな比表面積を有する粒子として種々の応用分野が存在し、たとえば、導電性材料用粒子としての利用の他に、所定の機能を粒子に担保させるようにして用いられるフィルタ材料用粒子、触媒材料用粒子、メタン発生材料用粒子、携帯用エネルギ発生材料用粒子、耐高温材の添加物用粒子、電極材料用粒子、センサ材料用粒子等としても利用することができる。   In the present invention, since the second surface portion acts to increase the specific surface area on the outer surface of the particles, there are various application fields as particles having a large specific surface area. For example, as particles for conductive materials In addition to the use of, for filter material particles, particles for catalyst materials, particles for methane generating materials, particles for portable energy generating materials, and additives for high temperature resistant materials that are used in such a way that the particles have a predetermined function. It can also be used as particles, particles for electrode materials, particles for sensor materials, and the like.

たとえば、この発明の機能材料用粒子を触媒担体用粒子に用いた場合、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させ、触媒を担持する作用をする。さらに、金属の粒子自身が放熱性を高める作用をすることにより、この発明の機能材料用粒子を高温で好適に使用することができる。   For example, when the functional material particles of the present invention are used as catalyst carrier particles, the second surface portion increases the specific surface area on the outer surface of the particles and acts to support the catalyst. Furthermore, since the metal particles themselves act to enhance heat dissipation, the functional material particles of the present invention can be suitably used at high temperatures.

また、たとえば、この発明の機能材料用粒子を用いてフィルタ材料が構成される場合、炭素を含む第2の表面部分は金属の炭化物を含む第1の表面部分から外側に向かって延び、フィラメント状または繊維状の形態で存在して高い比表面積を有するため、隣接粒子との接触面積を高める作用によって、隣接粒子が強く結合され、比表面積が極めて大きいフィルタ材料を容易に形成することができる。特に、機能性粒子の第1と第2の表面部分が金属の炭化物から形成されているだけでなく、基材の粒子の一部または全部が金属の炭化物から形成されている場合、極めて高い温度で使用することができるフィルタ材料を容易に形成することができる。   In addition, for example, when the filter material is configured using the functional material particles of the present invention, the second surface portion containing carbon extends outward from the first surface portion containing metal carbide, and is in the form of a filament. Or since it exists in a fibrous form and has a high specific surface area, adjacent particles are strongly bonded by the action of increasing the contact area with the adjacent particles, and a filter material having a very large specific surface area can be easily formed. In particular, when not only the first and second surface portions of the functional particles are formed of metal carbide, but also part or all of the base material particles are formed of metal carbide, an extremely high temperature is obtained. The filter material that can be used in the above can be easily formed.

さらに、たとえば、この発明の機能材料用粒子は、水と反応してメタンを生成する特性を持つ。この特性を利用して、特に、第1と第2の表面部分がアルミニウム等の金属の炭化物から形成されているだけでなく、基材の粒子の一部または全部がアルミニウム等の金属の炭化物から形成されている場合、第2の表面部分が粒子の外表面における比表面積を増大させる作用をするため、水との接触面積が大きく、メタンの生成反応が速くなる。この場合、本発明の機能材料粒子を用いて携帯用エネルギ発生材料を構成することができる。   Further, for example, the functional material particles of the present invention have a property of reacting with water to generate methane. Utilizing this characteristic, in particular, the first and second surface portions are not only formed from a carbide of metal such as aluminum, but also part or all of the particles of the substrate are formed from a carbide of metal such as aluminum. When formed, the second surface portion acts to increase the specific surface area of the outer surface of the particle, so that the contact area with water is large and the methane production reaction is accelerated. In this case, a portable energy generating material can be constituted using the functional material particles of the present invention.

たとえば、この発明の機能材料用粒子を用いて電極材料を構成することができる。この場合、電極としては、リチウムイオン電池、燃料電池、電気二重層コンデンサ、電解コンデンサ等に適用することができる。   For example, an electrode material can be configured using the functional material particles of the present invention. In this case, the electrodes can be applied to lithium ion batteries, fuel cells, electric double layer capacitors, electrolytic capacitors, and the like.

たとえば、この発明の機能材料用粒子を用いてセンサ材料を構成することができる。この場合、センサとしては、電流センサ、接触センサ、触覚センサ、高温センサ、圧力センサ、輻射線センサ、赤外線センサ、圧電センサ等に適用することができる。   For example, a sensor material can be configured using the functional material particles of the present invention. In this case, the sensor can be applied to a current sensor, a contact sensor, a tactile sensor, a high temperature sensor, a pressure sensor, a radiation sensor, an infrared sensor, a piezoelectric sensor, and the like.

また、本発明の機能材料用粒子を壊砕して、新たな機能材料用粒子を得てもよい。機能材料用粒子の壊砕方法は公知の方法に従えばよく、例えば、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、ジョークラッシャー、ロールクラッシャー、サンドミル等による壊砕が挙げられる。本発明の機能材料用粒子を壊砕して、その一部を分別して、新たな機能材料用粒子を得てもよい。   Further, the functional material particles of the present invention may be crushed to obtain new functional material particles. The functional material particles may be crushed by a known method, and examples thereof include ball mill, rod mill, vibration mill, jaw crusher, roll crusher, sand mill and the like. The functional material particles of the present invention may be crushed and a part thereof may be separated to obtain new functional material particles.

また、本発明の機能材料用粒子に対して、その用途に応じて、耐水性、耐酸性を付与する表面処理を行ってもよい。表面処理方法としては公知の方法に従って行なえばよく、たとえば、表面を樹脂等の有機物、または、シリカ等の無機物で化学的に被覆する処理、高温酸化処理が挙げられる。表面処理方法としてカーボン等を真空蒸着法する物理的方法も好適に使用される。   Moreover, you may perform the surface treatment which provides water resistance and acid resistance with respect to the particle | grains for functional materials of this invention according to the use. The surface treatment method may be carried out according to a known method, and examples thereof include a treatment for chemically coating the surface with an organic substance such as a resin or an inorganic substance such as silica, and a high-temperature oxidation treatment. As the surface treatment method, a physical method of vacuum deposition of carbon or the like is also preferably used.

機能材料の成形方法において、炭化水素含有物質を含む空間に予備成形した金属の粒子を配置する工程と、この金属の粒子を金属の融点以下に加熱する工程とを備えてもよい。   The method for forming a functional material may include a step of placing preformed metal particles in a space containing a hydrocarbon-containing substance, and a step of heating the metal particles to a temperature equal to or lower than the melting point of the metal.

また、機能材料の成形方法としては、機能材料用粒子をインキ化し、塗布する方法で行ってもよい。インキ化は、公知の方法で行なえばよく、たとえば、機能材料用粒子を樹脂および架橋剤等と混合した後、溶剤に溶解または分散させることによって行なってもよい。この場合、塗布の方法としては、公知の方法を採用することができ、はけ塗り、スプレー塗装、ロールコーター、バーコーター、ドクターブレード等で塗布することができる。これらの方法以外にも、単に機能材料用粒子を含むインキに、機能材料の支持体を浸漬する等の方法でもよい。   In addition, as a method for forming the functional material, the functional material particles may be converted into ink and applied. Inking may be performed by a known method. For example, the functional material particles may be mixed with a resin and a crosslinking agent and then dissolved or dispersed in a solvent. In this case, a known method can be adopted as a coating method, and it can be applied by brush coating, spray coating, roll coater, bar coater, doctor blade or the like. In addition to these methods, a method of simply immersing a functional material support in ink containing functional material particles may be used.

機能材料を成形する際に、機能材料用粒子とともに公知の添加物を添加してもよい。たとえば、沈降防止剤、酸化防止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、可塑剤、分散剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、表面調整剤、タレ止め剤、レベリング剤、タックファイヤー、カップリング剤等を必要に応じて添加してもよい。   When molding the functional material, known additives may be added together with the functional material particles. For example, anti-settling agent, antioxidant, corrosion inhibitor, antifoaming agent, thickener, plasticizer, dispersant, curing catalyst, UV absorber, surface conditioner, sagging agent, leveling agent, tack fire, cup A ring agent or the like may be added as necessary.

以下の実施例1〜4に従って機能材料用粒子の一つの適用例として導電性材料用粒子を作製し、その粒子を用いて導電性材料として導電性塗料を作製した。なお、実施例1〜4と比較するために従来例1では、アルミニウム粒子をそのまま導電性材料用粒子として用いて導電性塗料を作製した。   According to the following Examples 1-4, the particle | grains for electroconductive materials were produced as one application example of the particle | grains for functional materials, and the electroconductive coating material was produced as an electroconductive material using the particle | grains. For comparison with Examples 1 to 4, in Conventional Example 1, a conductive paint was produced using aluminum particles as particles for conductive material as they were.

(実施例1)
平均粒子径が18μm、比表面積が5.4m/gのりん片状アルミニウム粒子(商品名「P0100」東洋アルミニウム株式会社製)をメタンガス中にて630℃の温度で10時間加熱することにより、導電性材料用粒子を作製した。この導電性材料用粒子を用いて導電性材料用粒子の固形分が45%になるようにシンナーを加えて調製したスラリーを200重量部、アクリルラッカー(商品名「アクリディック A-165」;固形分45%)を50重量部の割合でディスパーを用いて均一分散することによって導電性塗料を作製した。
(Example 1)
By heating flaky aluminum particles (trade name “P0100” manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 18 μm and a specific surface area of 5.4 m 2 / g in methane gas at a temperature of 630 ° C. for 10 hours, Particles for conductive material were prepared. Using this conductive material particle, 200 parts by weight of a slurry prepared by adding thinner so that the solid content of the conductive material particle is 45%, acrylic lacquer (trade name “Acridic A-165”; solid The conductive coating material was prepared by uniformly dispersing 50% by weight) at a ratio of 50 parts by weight using a disper.

(実施例2)
平均粒子径が61μm、比表面積が1.9m/gのりん片状アルミニウム粒子(商品名「P1415」東洋アルミニウム株式会社製)をメタンガス中にて630℃の温度で10時間加熱することにより、導電性材料用粒子を作製した。この導電性材料用粒子を用いて実施例1と同様にして導電性塗料を作製した。
(Example 2)
By heating flaky aluminum particles (trade name “P1415” manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 61 μm and a specific surface area of 1.9 m 2 / g in methane gas at a temperature of 630 ° C. for 10 hours, Particles for conductive material were prepared. A conductive paint was produced in the same manner as in Example 1 using the particles for conductive material.

(実施例3)
平均粒子径が18μm、比表面積が5.4m/gのりん片状アルミニウム粒子(商品名「P0100」東洋アルミニウム株式会社製)を10重量部、平均粒子径が0.0018μmのカーボンブラックを10重量部の割合で混合し、その混合物をメタンガス中にて630℃の温度で10時間加熱することにより、導電性材料用粒子を作製した。この導電性材料用粒子を用いて実施例1と同様にして導電性塗料を作製した。
(Example 3)
10 parts by weight of scaly aluminum particles (trade name “P0100” manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 18 μm and a specific surface area of 5.4 m 2 / g, and 10 carbon blacks having an average particle diameter of 0.0018 μm. Particles for conductive material were prepared by mixing at a weight part ratio and heating the mixture in methane gas at a temperature of 630 ° C. for 10 hours. A conductive paint was produced in the same manner as in Example 1 using the particles for conductive material.

(実施例4)
平均粒子径が78μm、比表面積が0.3m/gの球状アルミニウム粒子(東洋アルミニウム株式会社製)をメタンガス中にて630℃の温度で10時間加熱することにより、導電性材料用粒子を作製した。この導電性材料用粒子を用いて実施例1と同様にして導電性塗料を作製した。
Example 4
Conductive material particles are produced by heating spherical aluminum particles (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 78 μm and a specific surface area of 0.3 m 2 / g in methane gas at a temperature of 630 ° C. for 10 hours. did. A conductive paint was produced in the same manner as in Example 1 using the particles for conductive material.

(従来例1)
平均粒子径が18μm、比表面積が5.4m/gのりん片状アルミニウム粒子(商品名「P0100」東洋アルミニウム株式会社製)を導電性材料用粒子とした。この導電性材料用粒子を用いて実施例1と同様にして導電性塗料を作製した。
(Conventional example 1)
Flaky aluminum particles (trade name “P0100” manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 18 μm and a specific surface area of 5.4 m 2 / g were used as conductive material particles. A conductive paint was produced in the same manner as in Example 1 using the particles for conductive material.

上記の実施例1〜4と従来例1で得られた導電性材料用粒子の特性と導電性材料(導電性塗料)の特性は次のようにして測定した。   The characteristics of the particles for conductive material and the characteristics of the conductive material (conductive paint) obtained in Examples 1 to 4 and Conventional Example 1 were measured as follows.

[元素分析]
粉末X線回折装置(リガク社製RINT2000)により、導電性材料用粒子表面の炭化物の有無を確認した。また、不活性ガス中溶解−赤外線吸収法により導電性材料用粒子中の酸素量を測定した。
[Elemental analysis]
With a powder X-ray diffractometer (RINT2000, RINT2000), the presence or absence of carbides on the surface of the conductive material particles was confirmed. Further, the amount of oxygen in the particles for the conductive material was measured by dissolution in an inert gas-infrared absorption method.

[平均粒子径]
レーザー回折式粒度分布測定装置(ハネウェル(Honeywell)社製、マイクロトラックHRA)を用いて、導電性材料用粒子の平均粒子径を測定した。なお、分散媒としては水を用いた。
[Average particle size]
The average particle diameter of the particles for conductive material was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (Honeywell, Microtrac HRA). Note that water was used as the dispersion medium.

[比表面積]
比表面積測定装置(商品名「Micrometritics Flow Sorb II 2003」株式会社島津製作所製)を用いて、BET一点法により導電性材料用粒子の比表面積を測定した。
[Specific surface area]
Using a specific surface area measuring device (trade name “Micrometritics Flow Sorb II 2003” manufactured by Shimadzu Corporation), the specific surface area of the particles for conductive material was measured by the BET single point method.

[表面抵抗率]
ドクターブレード9ミルを用いて導電性塗料をガラス板上に塗布し、50℃の温度で20分間乾燥することによって形成した塗膜の表面抵抗率を高抵抗率計(商品名「Hiresta-UP」三菱化学株式会社製)で測定した。
[Surface resistivity]
The surface resistivity of the coating film formed by applying conductive paint on a glass plate using a doctor blade 9 mil and drying for 20 minutes at a temperature of 50 ° C. is a high resistivity meter (trade name “Hiresta-UP” (Mitsubishi Chemical Corporation).

これらの測定結果を表1に示す。   These measurement results are shown in Table 1.

これらの測定結果からわかるように、実施例1〜4の導電性材料用粒子においては、平均粒子径が相対的に大きいにもかかわらず、大きな比表面積を得ることができた。また、実施例1〜4の導電性材料においては、従来例1のアルミニウム粒子をそのまま用いて構成した導電性材料よりも低い表面抵抗率を得ることができた。 As can be seen from these measurement results, in the particles for conductive materials of Examples 1 to 4, a large specific surface area could be obtained although the average particle diameter was relatively large. In addition, in the conductive materials of Examples 1 to 4, it was possible to obtain a surface resistivity lower than that of the conductive material configured using the aluminum particles of Conventional Example 1 as they are.

また、実施例2で用いた導電性材料用粒子と実施例4で用いた導電性材料用粒子の走査型電子顕微鏡写真をそれぞれ図1と図2に示す。図1に示すように、3つのりん片状粒子の一部の外表面を観察しており、繊維状、フィラメント状または薄片状の形態で第2の表面部分が粒子の外表面から外側に延びていることがわかる。図2に示すように、1つの球状粒子の外表面を観察しており、その外表面から繊維状またはフィラメント状の形態で第2の表面部分が外側に延びていることがわかる。このように見える繊維状、フィラメント状または薄片状の形態の第2の表面部分が粒子の比表面積を増大させるとともに、導電性材料中において隣接する粒子間の接触面積を増大させる役割を果たす。   Further, scanning electron micrographs of the conductive material particles used in Example 2 and the conductive material particles used in Example 4 are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. As shown in FIG. 1, the outer surface of a part of three flaky particles is observed, and the second surface portion extends outward from the outer surface of the particle in the form of a fiber, a filament, or a flake. You can see that As shown in FIG. 2, the outer surface of one spherical particle is observed, and it can be seen that the second surface portion extends outward from the outer surface in the form of a fiber or filament. The second surface portion in the form of a fiber, filament, or flake that looks like this serves to increase the specific surface area of the particles and increase the contact area between adjacent particles in the conductive material.

(実施例5)
平均粒子径が1μmの粒状アルミニウム粒子(東洋アルミニウム株式会社製)をメタンガス中にて630℃の温度で10時間加熱することにより、機能材料用粒子を得た。その後、真空中でカーボンを20nmの厚みで蒸着した。耐酸性を評価したところ98mgであった。
(Example 5)
Particles for functional material were obtained by heating granular aluminum particles (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 1 μm in methane gas at a temperature of 630 ° C. for 10 hours. Thereafter, carbon was deposited in a thickness of 20 nm in a vacuum. The acid resistance was evaluated to be 98 mg.

(従来例2)
平均粒子径が1μmの粒状アルミニウム粒子(東洋アルミニウム株式会社製)に真空中でカーボンを20nmの厚みで蒸着した。耐酸性を評価したところすべて溶解した。
(Conventional example 2)
Carbon was vapor-deposited with a thickness of 20 nm in vacuum on granular aluminum particles having an average particle diameter of 1 μm (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.). When acid resistance was evaluated, all were dissolved.

なお、上記の実施例5と従来例2で得られた機能材料用粒子の耐酸性は次のようにして測定した。   The acid resistance of the functional material particles obtained in Example 5 and Conventional Example 2 was measured as follows.

[耐酸性]
ブロムメチルアルコール100ミリリットルに機能材料用粒子100mgを入れて、24時間後の重量を測定し、耐酸性の評価とした。
[Acid resistance]
100 mg of bromomethyl alcohol was charged with 100 mg of functional material particles, and the weight after 24 hours was measured to evaluate acid resistance.

(実施例6)
平均粒子径が1μmの粒状アルミニウム粒子(東洋アルミニウム株式会社製)5重量部とアクリル樹脂1重量部を混合し、スラリーを作製した。その後、ドクターブレード法でスラリーをポリエチレンテレフタレートのシート上に塗布し、乾燥、剥離して、厚み0.5mmのシートを作製した。このシートを300℃で40時間乾燥した後、メタンガス中630℃で48時間加熱することにより、フィルタを得た。フィルタの比表面積を測定したところ50m/gであった。
(Example 6)
5 parts by weight of granular aluminum particles (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 1 μm and 1 part by weight of an acrylic resin were mixed to prepare a slurry. Then, the slurry was apply | coated on the sheet | seat of the polyethylene terephthalate with the doctor blade method, it dried and peeled, and the sheet | seat of thickness 0.5mm was produced. The sheet was dried at 300 ° C. for 40 hours and then heated in methane gas at 630 ° C. for 48 hours to obtain a filter. It was 50 m < 2 > / g when the specific surface area of the filter was measured.

(従来例3)
平均粒子径が1μmのアルミナ粒子5重量部とアクリル樹脂1重量部を混合し、スラリーを作製した。その後、ドクターブレード法でスラリーをポリエチレンテレフタレートのシート上に塗布し、乾燥、剥離して、厚み0.2mmのシートを作製した。このシートを200℃で1時間乾燥した後、アルゴンガス中1700℃で焼結することによりフィルタを得た。フィルタの比表面積を測定したところ1m/gであった。
(Conventional example 3)
A slurry was prepared by mixing 5 parts by weight of alumina particles having an average particle diameter of 1 μm and 1 part by weight of acrylic resin. Then, the slurry was apply | coated on the sheet | seat of the polyethylene terephthalate with the doctor blade method, it dried and peeled, and the sheet | seat of thickness 0.2mm was produced. The sheet was dried at 200 ° C. for 1 hour and then sintered in argon gas at 1700 ° C. to obtain a filter. It was 1 m < 2 > / g when the specific surface area of the filter was measured.

(実施例7)
平均粒子径が2μm、比表面積が15m/gのりん片状アルミニウム粒子(東洋アルミニウム株式会社製)5重量部とアクリル樹脂2重量部を混合し、スラリーを作製した。その後、ドクターブレード法でスラリーをポリエチレンテレフタレートのシート上に塗布し、乾燥、剥離して、厚み0.2mmのシートを作製した。このシートを300℃で40時間乾燥した後、メタンガス雰囲気中、630℃で40時間加熱することにより、触媒担体を得た。触媒担体の比表面積を測定したところ100m/gであった。
(Example 7)
A slurry was prepared by mixing 5 parts by weight of scaly aluminum particles (Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle diameter of 2 μm and a specific surface area of 15 m 2 / g, and 2 parts by weight of an acrylic resin. Then, the slurry was apply | coated on the sheet | seat of the polyethylene terephthalate with the doctor blade method, it dried and peeled, and the sheet | seat of thickness 0.2mm was produced. The sheet was dried at 300 ° C. for 40 hours and then heated at 630 ° C. for 40 hours in a methane gas atmosphere to obtain a catalyst carrier. The specific surface area of the catalyst support was measured and found to be 100 m 2 / g.

(従来例4)
平均粒子径が0.5μmのアルミナ粒子5重量部とアクリル樹脂1重量部を混合し、スラリーを作製した。その後、ドクターブレード法でスラリーをポリエチレンテレフタレートのシート上に塗布し、乾燥、剥離して、厚み0.2mmのシートを作製した。このシートを200℃で1時間乾燥した後、アルゴンガス中1700℃で焼結することにより触媒担体を得た。触媒担体の比表面積を測定したところ2.8m/gであった。
(Conventional example 4)
A slurry was prepared by mixing 5 parts by weight of alumina particles having an average particle size of 0.5 μm and 1 part by weight of acrylic resin. Then, the slurry was apply | coated on the sheet | seat of the polyethylene terephthalate with the doctor blade method, it dried and peeled, and the sheet | seat of thickness 0.2mm was produced. The sheet was dried at 200 ° C. for 1 hour and then sintered in argon gas at 1700 ° C. to obtain a catalyst carrier. The specific surface area of the catalyst support was measured and found to be 2.8 m 2 / g.

なお、上記の実施例6および7と従来例3および4で得られたフィルタまたは触媒担体の比表面積は次のようにして測定した。   The specific surface areas of the filters or catalyst carriers obtained in Examples 6 and 7 and Conventional Examples 3 and 4 were measured as follows.

[比表面積]
比表面積測定装置(商品名「Micrometritics Flow Sorb II 2003」株式会社島津製作所製)を用いて、BET一点法により比表面積を測定した。
[Specific surface area]
The specific surface area was measured by the BET single point method using a specific surface area measuring device (trade name “Micrometritics Flow Sorb II 2003” manufactured by Shimadzu Corporation).

(実施例8)
平均粒子径が10μmの粒状アルミニウム粒子(東洋アルミニウム株式会社製)をメタンガス中にて630℃の温度で20時間加熱して得られた機能材料用粒子をビーズミルで壊砕し、平均粒子径が0.1μmの強度増強添加物用粒子を得た。アルミナ90重量%とシリコンカーバイド10重量%からなる耐熱レンガ材50重量部に強度増強添加物用粒子を1重量部添加し、アルゴンガス中1300℃で焼成して、耐高温材を得た。その圧縮強度を測定したところ253MPaであった。
(Example 8)
Particles for functional material obtained by heating granular aluminum particles (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having an average particle size of 10 μm in methane gas at a temperature of 630 ° C. for 20 hours are crushed by a bead mill, and the average particle size is 0. Particles for strength enhancing additive of 1 μm were obtained. One part by weight of particles for strength-enhancing additives was added to 50 parts by weight of heat-resistant brick material consisting of 90% by weight of alumina and 10% by weight of silicon carbide, and fired at 1300 ° C. in argon gas to obtain a high-temperature resistant material. The compressive strength was measured and found to be 253 MPa.

(従来例5)
実施例8で用いた耐熱レンガ材50重量部に、強度増強添加物用粒子として平均粒子経20μmの市販の炭化アルミニウムを1重量部添加し、アルゴンガス中1300℃で焼成して、耐高温材を得た。その圧縮強度を測定したところ189MPaであった。
(Conventional example 5)
1 part by weight of commercially available aluminum carbide having an average particle diameter of 20 μm as a particle for strength enhancing additive was added to 50 parts by weight of the heat-resistant brick material used in Example 8, and fired at 1300 ° C. in an argon gas. Got. The compressive strength was measured and found to be 189 MPa.

なお、上記の実施例8と従来例5で得られた耐高温材の圧縮強度は次のようにして測定した。   The compressive strength of the high temperature resistant material obtained in Example 8 and Conventional Example 5 was measured as follows.

[圧縮強度]
60cm×250cm×5cmに焼成した耐高温材を、アムスラー式圧縮試験機を用いて圧縮試験を行ない、圧縮強度の評価とした。
[Compressive strength]
A high temperature resistant material fired to 60 cm × 250 cm × 5 cm was subjected to a compression test using an Amsler type compression tester, and the compression strength was evaluated.

以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。   It should be considered that the embodiments and examples disclosed above are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the scope of claims, and includes all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

この発明に従った機能材料用粒子を用いることにより、導電性塗料、導電性樹脂組成物、フィルタ材料、触媒担体、メタン発生材料、携帯用エネルギ発生材料、耐高温材の添加物、電極材料、センサ材料等の機能材料を形成することができる。   By using the particles for functional material according to the present invention, conductive paint, conductive resin composition, filter material, catalyst carrier, methane generating material, portable energy generating material, additive for high temperature resistant material, electrode material, A functional material such as a sensor material can be formed.

実施例2で用いた導電性材料用粒子の走査型電子顕微鏡写真を示す。The scanning electron micrograph of the particle | grains for electroconductive materials used in Example 2 is shown. 実施例4で用いた導電性材料用粒子の走査型電子顕微鏡写真を示す。で用いた導電性材料用粒子の走査型電子顕微鏡写真を示す。The scanning electron micrograph of the particle | grains for electroconductive materials used in Example 4 is shown. The scanning electron micrograph of the particle | grains for electroconductive materials used in is shown.

Claims (12)

機能材料を形成するために用いられる機能材料用粒子であって、
外表面を有する金属の粒子と、
前記金属粒子の外表面の少なくとも一部の領域に形成された、前記金属の炭化物を含む第1の表面部分と、
前記第1の表面部分から外側に向かって延びるように形成された第2の表面部分とを備えた、機能材料用粒子。
Functional material particles used to form a functional material,
Metal particles having an outer surface;
A first surface portion comprising a carbide of the metal formed in at least a region of the outer surface of the metal particles;
A functional material particle comprising: a second surface portion formed so as to extend outward from the first surface portion.
前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項1に記載の機能材料用粒子。   The particles for functional material according to claim 1, wherein the metal is aluminum or an aluminum alloy. 前記第2の表面部分は前記金属と炭素とを含む、請求項1または請求項2に記載の機能材料用粒子。   The functional material particle according to claim 1, wherein the second surface portion contains the metal and carbon. 前記第2の表面部分は前記金属の炭化物を含む、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子。   The particle for a functional material according to any one of claims 1 to 3, wherein the second surface portion includes a carbide of the metal. 前記機能材料は導電性材料である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子。   The functional material particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional material is a conductive material. 前記機能材料用粒子は触媒担体用粒子である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子。   The functional material particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional material particle is a catalyst carrier particle. 前記機能材料用粒子は耐高温材の添加物用粒子である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子。   The functional material particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional material particle is a particle for an additive of a high temperature resistant material. 前記機能材料用粒子はメタン発生材料用粒子である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子。   The functional material particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional material particle is a methane generating material particle. 前記機能材料用粒子はフィルタ材料用粒子である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子。   The functional material particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional material particle is a filter material particle. 請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の機能材料用粒子を含有する機能材料。   The functional material containing the particle | grains for functional materials of any one of Claim 1- Claim 9. 機能材料を形成するために用いられる機能材料用粒子の製造方法であって、
炭化水素含有物質を含む空間に金属の粒子を配置する工程と、
前記金属の粒子を前記金属の融点以下に加熱する工程とを備えた、機能材料用粒子の製造方法。
A method for producing functional material particles used to form a functional material,
Disposing metal particles in a space containing a hydrocarbon-containing substance;
And a step of heating the metal particles to a melting point or lower of the metal.
前記金属の粒子を配置する工程は、金属の粒子と炭素含有物質とを混合した後、炭化水素含有物質を含む空間に前記金属の粒子と炭素含有物質との混合物を配置することを含む、請求項11に記載の機能材料用粒子の製造方法。   The step of disposing the metal particles includes, after mixing the metal particles and the carbon-containing material, disposing a mixture of the metal particles and the carbon-containing material in a space containing the hydrocarbon-containing material. Item 12. A method for producing functional material particles according to Item 11.
JP2004293424A 2003-10-08 2004-10-06 Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material Pending JP2005133205A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004293424A JP2005133205A (en) 2003-10-08 2004-10-06 Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003350134 2003-10-08
JP2004293424A JP2005133205A (en) 2003-10-08 2004-10-06 Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005133205A true JP2005133205A (en) 2005-05-26

Family

ID=34656030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004293424A Pending JP2005133205A (en) 2003-10-08 2004-10-06 Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005133205A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006004023A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Canon Kabushiki Kaisha Catalyst layer for solid polymer electrolyte fuel cell and method of producing the same
JP2014086217A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Taiyo Holdings Co Ltd Conductive composition, electrode, plasma display panel and touch panel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006004023A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Canon Kabushiki Kaisha Catalyst layer for solid polymer electrolyte fuel cell and method of producing the same
US8603697B2 (en) 2004-06-30 2013-12-10 Canon Kabushiki Kaisha Catalyst layer for solid polymer electrolyte fuel cell including catalyst with dendritic structure and method of producing the same
JP2014086217A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Taiyo Holdings Co Ltd Conductive composition, electrode, plasma display panel and touch panel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Raagulan et al. An effective utilization of MXene and its effect on electromagnetic interference shielding: flexible, free-standing and thermally conductive composite from MXene–PAT–poly (p-aminophenol)–polyaniline co-polymer
Kumar et al. BN–Graphene Composites Generated by Covalent Cross‐Linking with Organic Linkers
Sarma et al. Oxygen incorporated WS 2 nanoclusters with superior electrocatalytic properties for hydrogen evolution reaction
Zhang et al. NiCo2O4/N-doped graphene as an advanced electrocatalyst for oxygen reduction reaction
US5750249A (en) Galvanically compatible conductive filler and methods of making same
Qian et al. Design and synthesis of palladium/graphitic carbon nitride/carbon black hybrids as high-performance catalysts for formic acid and methanol electrooxidation
JP5351228B2 (en) Silica-carbon composite porous body and method for producing the same
US9761346B2 (en) Method of preparing copper-based composite conductive powder
Li et al. Graphitic carbon nitride nanosheet coated carbon black as a high-performance PtRu catalyst support material for methanol electrooxidation
Wang et al. Carboxyl multiwalled carbon‐nanotube‐stabilized palladium nanocatalysts toward improved methanol oxidation reaction
Ohnishi et al. Titanium nitride nanoparticle electrocatalysts for oxygen reduction reaction in alkaline solution
Chachuli et al. Effects of MWCNTs/graphene nanoflakes/MXene addition to TiO2 thick film on hydrogen gas sensing
Qu et al. ZrC–C and ZrO2–C as novel supports of Pd catalysts for formic acid electrooxidation
Lei et al. Synthesis of porous N-rich carbon/MXene from MXene@ polypyrrole hybrid nanosheets as oxygen reduction reaction electrocatalysts
Abu-Zied et al. Cu-Cu2O@ graphene nanoplatelets nanocomposites: Facile synthesis, characterization, and electrical conductivity properties
Alonso-Lemus et al. Platinum nanoparticles synthesis supported in mesoporous silica and its effect in MCM-41 lattice
JP6151321B2 (en) Electrode material
CN113493619A (en) Graphene surface-coated silicon dioxide composite material and preparation method and application thereof
CN109742350B (en) Preparation method of nitrided ferroferric oxide/graphene composite material
Kim et al. Influence of silver-decorated multi-walled carbon nanotubes on electrochemical performance of polyaniline-based electrodes
Zhang et al. Electrophoretic co‐deposition of Bi2O3–multiwalled carbon nanotubes coating as supercapacitor electrode
JP2005133205A (en) Particle for functional material, and manufacturing method of functional material and particle for functional material
Yang et al. Co/N–C nanotubes with increased coupling sites by space-confined pyrolysis for high electrocatalytic activity
Tian et al. CN x-modified montmorillonite as support to immobilize Pd and its enhanced electrocatalytic activity for formic acid oxidation
Han et al. The fabrication of highly conductive and flexible Ag patterning through baking Ag nanosphere− nanoplate hybrid ink at a low temperature of 100 C