JP2690982B2 - Thermally expandable graphite and method for producing the same - Google Patents

Thermally expandable graphite and method for producing the same

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は熱膨張性黒鉛に関する。本発明の熱膨張性黒
鉛はアルカリ金属によってpHが制御されているので、経
時安定性が高く、各種の用途に有利に使用される。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to thermally expandable graphite. Since the pH of the heat-expandable graphite of the present invention is controlled by the alkali metal, it has high stability over time and is advantageously used in various applications.

[従来の技術] 熱膨張性黒鉛は、高温に加熱すると瞬時にして元の体
積の数10〜数100倍に膨張し、この膨張した黒鉛はプレ
スすることにより、バインダーを使わず可撓性に優れた
黒鉛シートが得られることから、工業的に重要な素材と
して良く知られている。
[Prior Art] Heat-expandable graphite instantly expands to several tens to several hundred times its original volume when heated to a high temperature, and the expanded graphite is pressed to be flexible without using a binder. It is well known as an industrially important material because an excellent graphite sheet can be obtained.

この熱膨張性黒鉛は、通常、天然黒鉛、熱分解黒鉛、
キッシュ黒鉛などの黒鉛を、濃厚な硫酸と強い酸化剤と
の混合物で処理した後、水洗し、乾燥して得られるが、
黒鉛の層間に存在する硫酸の他の遊離硫酸を含有するた
め酸性を呈してる。
This thermally expandable graphite is usually natural graphite, pyrolytic graphite,
It is obtained by treating graphite such as quiche graphite with a mixture of concentrated sulfuric acid and a strong oxidizing agent, washing with water, and drying.
Since it contains free sulfuric acid other than sulfuric acid existing between graphite layers, it is acidic.

この酸性度は、水洗工程を繰り返して行い、遊離硫酸
を除去することにより、理論的には中性にすることが可
能と考えられるが、かかる処理を加えることは主として
経済性の観点から全く実用性が認められず、工業的に
は、通常、熱膨張性黒鉛の1重量%濃度の水分散液のpH
が2.5〜3.5程度のものが使用されている。熱膨張性黒鉛
は上記のような黒鉛シートに用いられる以外に、例えば
米国特許第3,574,644号に記載されているように、グリ
ース、タール、アスファルト、ポリエステル、ポリスチ
レン等の高分子化合物、或いはフィルム形成用ラテック
ス又はエマルジョンの難燃化剤として用いられている。
It is considered that this acidity can be theoretically neutralized by repeating the washing step to remove free sulfuric acid, but adding such a treatment is entirely practical in terms of economic efficiency. In general, the pH of an aqueous dispersion containing 1% by weight of thermally expandable graphite is not observed.
However, the thing of about 2.5-3.5 is used. In addition to being used for the graphite sheet as described above, the heat-expandable graphite is, for example, as described in US Pat. No. 3,574,644, a polymer compound such as grease, tar, asphalt, polyester, polystyrene, or for forming a film. Used as a flame retardant for latex or emulsion.

しかしながら、従来の方法で得られた熱膨張性黒鉛は
酸性が強いため、このものを水性エマルジョン製品、水
性ラテックス製品に添加した時、これらのものの安定性
を阻害したり、あるいはプラスチック製品に添加し、高
温で加工する際に成型加工用の機械部品を腐蝕させたり
するという問題があった。
However, since the heat-expandable graphite obtained by the conventional method has a strong acidity, when it is added to an aqueous emulsion product or an aqueous latex product, the stability of these substances is impaired or it is added to a plastic product. However, there is a problem in that the machine parts for molding are corroded when processed at high temperature.

この問題を解決する方法として、前記米国特許第3,57
4,644には熱膨張性黒鉛を添加する前のラテックスにア
ンモニアを添加するか熱膨張性黒鉛を予めアンモニアと
接触させてラテックスに添加する方法が記載れている。
しかしながら、この方法によってもエマルジョンやラテ
ックスの不安定化の防止、発錆の防止には必ずしも十分
でないばかりでなく、アンモニアで処理された熱膨張性
黒鉛は空気中に放置されたとき、経時的にその酸性度が
増す傾向があった。
As a method for solving this problem, US Pat.
No. 4,644 describes a method in which ammonia is added to the latex before adding the heat-expandable graphite or the heat-expandable graphite is brought into contact with ammonia in advance and added to the latex.
However, this method is not always sufficient for preventing destabilization of emulsions and latexes and for preventing rusting, and the heat-expandable graphite treated with ammonia does not change with time when left in air. Its acidity tended to increase.

その理由として、アンモニアによる中和により生成す
るとみなされる硫酸アンモニウムが、プラスチック加工
の際の温度条件下で分解するため、あるいは空気中でア
ンモニウムを放出するために中和の効果を低減するため
に引き起されると考えられる。
The reason for this is that ammonium sulfate, which is considered to be produced by neutralization with ammonia, is caused to decompose under the temperature conditions during plastic processing or to reduce the effect of neutralization by releasing ammonium in the air. It is thought to be done.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記遊離硫酸の含有量が少なく、かつ、経
時的にその酸性度が変化することがなく水性エマルジョ
ン製品、水性ラテックス製品に添加した時にそれらの安
定性を阻害することのない熱膨張性黒鉛を提供しようと
するものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has a low content of the above-mentioned free sulfuric acid, and its acidity does not change over time, and their stability when added to an aqueous emulsion product or an aqueous latex product. The present invention aims to provide a thermally expandable graphite that does not impair the properties.

[課題を解決するための手段] 本発明は、熱膨張性黒鉛中の遊離硫酸に対してアルカ
リ金属化合物を作用させ、該熱膨張性黒鉛に含まれる遊
離硫酸とアルカリ金属の量を制御することにより、上記
の課題を解決しようとするものである。即ち本発明は、 (1)熱膨張性黒鉛がアルカリ金属を含有しており、該
熱膨張性黒鉛に含有される層間化合物を形成している硫
酸以外の硫酸根に対するアルカリ金属のモル比が1以上
であることを特徴とする熱膨張性黒鉛。
[Means for Solving the Problem] The present invention is to control the amounts of free sulfuric acid and alkali metal contained in the thermally expandable graphite by causing an alkali metal compound to act on the free sulfuric acid in the thermally expandable graphite. Therefore, the above problems are to be solved. That is, according to the present invention, (1) the thermally expandable graphite contains an alkali metal, and the molar ratio of the alkali metal to the sulfate radicals other than sulfuric acid forming the intercalation compound contained in the thermally expandable graphite is 1 The above is the thermally expansive graphite characterized by the above.

(2)アルカリ金属がNaまたKであることを特徴とする
上記(1)項記載の熱膨張性黒鉛。
(2) The thermally expansive graphite according to the item (1), wherein the alkali metal is Na or K.

(3)黒鉛を濃硫酸と酸化剤の混合物で処理した後、反
応した黒鉛を水で洗浄し、ついで乾燥させる際、被洗浄
物固形分に対する遊離硫酸の量が1mol/kg以下となるま
で洗浄した後、遊離硫酸に対してアルカリ金属のモル比
が2以上となるようにアルカリ金属化合物の水溶液で中
和せしめ、ついで乾燥することを特徴とする熱膨張性黒
鉛の製造方法。
(3) After treating the graphite with a mixture of concentrated sulfuric acid and an oxidizing agent, the reacted graphite is washed with water and then dried until the amount of free sulfuric acid with respect to the solid content of the substance to be washed is 1 mol / kg or less. After that, a method for producing heat-expandable graphite is characterized in that it is neutralized with an aqueous solution of an alkali metal compound so that the molar ratio of alkali metal to free sulfuric acid is 2 or more, and then dried.

(4)アルカリ金属がNa、Kであることを特徴とする上
記(3)項記載の熱膨張性黒鉛の製造方法。
(4) The method for producing thermally expandable graphite according to the above item (3), wherein the alkali metal is Na or K.

(5)アルカリ金属化合物が水酸化物、酸化物、炭酸
塩、有機酸塩から選ばれた1種またはそれ以上のもので
あることを特徴とする上記(3)項または(4)項記載
の熱膨張性黒鉛の製造方法 を要旨とするものである。
(5) The above (3) or (4), wherein the alkali metal compound is one or more selected from hydroxides, oxides, carbonates and organic acid salts. The gist of the invention is a method for producing thermally expandable graphite.

[発明の具体的な構成] 熱膨張性黒鉛は、広義には種々の方法でつくられ、多
様な組成物をあげることができるが、本発明に於いて
は、天然黒鉛、熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛などの黒鉛
を、濃厚な硫酸と強い酸化剤との混合物で処理した後、
水洗し、乾燥することにより熱膨張性黒鉛を製造する。
[Specific Structure of the Invention] The heat-expandable graphite can be produced by various methods in a broad sense and various compositions can be mentioned. In the present invention, natural graphite, pyrolytic graphite, and quiche are used. After treating graphite, such as graphite, with a mixture of concentrated sulfuric acid and a strong oxidant,
Heat-expandable graphite is manufactured by washing with water and drying.

この熱膨張性黒鉛は、およそ500℃以上に急激に加熱
することによりC軸方向に数10〜数100倍に膨張する性
質を有するものである。
This thermally expandable graphite has the property of expanding several tens to several hundred times in the C-axis direction when it is rapidly heated to about 500 ° C. or higher.

本発明の熱膨張性黒鉛の、原料黒鉛、酸処理方法には
特に制限はないが、その特性としては、1000℃で10秒
間、急激に加熱するときの膨張度が50〜250m1/grである
ことが望ましい。
The heat-expandable graphite of the present invention, the raw material graphite, the acid treatment method is not particularly limited, as its characteristics, 1000 ° C. for 10 seconds, the expansion degree when rapidly heated is 50 ~ 250 m1 / gr. Is desirable.

このような熱膨張性黒鉛は、例えば、98%濃硫酸と60
%過酸化水素水の混合物中におよそ20〜100メッシュに
粉砕された黒鉛を、45℃以下で10分〜30分接触させ、つ
いで反応生成物を水洗し、濾別してから乾燥を行うこと
により製造されるが、このようにして得られた熱膨張性
黒鉛には、黒鉛層間化合物として黒鉛層の内部に取り込
まれた硫酸と固体表面に付着している少量の遊離硫酸が
存在する。そしてこの少量の遊離硫酸が酸性を呈し、前
記のような問題を引き起こすものと考えられる。
Such heat-expandable graphite is, for example, 98% concentrated sulfuric acid and 60%.
Produced by contacting graphite crushed to about 20-100 mesh with a mixture of 10% hydrogen peroxide solution at 45 ° C or less for 10-30 minutes, then washing the reaction product with water, filtering and drying. However, in the heat-expandable graphite thus obtained, there are sulfuric acid taken inside the graphite layer as a graphite intercalation compound and a small amount of free sulfuric acid adhering to the solid surface. It is considered that this small amount of free sulfuric acid exhibits acidity and causes the above problems.

本発明でいう「遊離硫酸」とは、層間化合物を形成し
ている硫酸以外の付着硫酸のことであり、この遊離硫酸
は熱膨張性黒鉛を水に分散させた状態で10分間程度保持
した後にアルカリ滴定によって測定される。アルカリ滴
定に際しては、1〜5%濃度程度に調整すると滴定操作
を行い易い。
The "free sulfuric acid" in the present invention is attached sulfuric acid other than sulfuric acid forming an intercalation compound, and this free sulfuric acid is a state in which the heat-expandable graphite is dispersed in water and is held for about 10 minutes. Measured by alkali titration. At the time of alkali titration, adjusting the concentration to about 1 to 5% facilitates the titration operation.

本発明の熱膨張性黒鉛は、そこに含有される層間化合
物を形成している硫酸以外の硫酸根(以下単に硫酸根と
いう)に対してアルカリ金属の量がモル比で1以上であ
ることを必要であり、該硫酸根の量及びアルカリ金属量
の測定方法は次のようにして行われる。
The heat-expandable graphite of the present invention has a molar ratio of the alkali metal to 1 or more with respect to sulfate radicals other than sulfuric acid (hereinafter simply referred to as sulfate radicals) forming the intercalation compound contained therein. It is necessary, and the method for measuring the amount of sulfate radical and the amount of alkali metal is performed as follows.

即ち、熱膨張性黒鉛1grを100m1のメスフラスコに採り
50m1の脱イオン水を加え、10分間振とうした後、脱イオ
ン水により100m1にメスアップし、濾紙で濾過する。濾
液の一部を取り、塩化バリウムの水溶液を加えて硫酸バ
リウムを生成させ、吸光光度計により比濁分析を行って
硫酸根の量を測定する。一方、濾液の一部に塩酸を加え
て常法に従い原子吸光分析によってアルカリ金属量を測
定する。
That is, 1gr of thermally expansive graphite was placed in a 100m1 volumetric flask.
After adding 50 ml of deionized water and shaking for 10 minutes, make up to 100 ml with deionized water and filter with filter paper. A part of the filtrate is taken, an aqueous solution of barium chloride is added to produce barium sulfate, and turbidimetric analysis is performed with an absorptiometer to measure the amount of sulfate radicals. On the other hand, hydrochloric acid is added to a part of the filtrate, and the amount of alkali metal is measured by atomic absorption spectrometry according to a conventional method.

本発明の熱膨張性黒鉛は、原料黒鉛と酸化剤を含んだ
硫酸との反応生成物を洗浄する際、被洗浄物固形分に対
する遊離酸の量が1mol/kg以下となるまで洗浄した後、
固形分を濾別し、アルカリ金属化合物の水溶液と接触せ
しめ、ついで過剰の水分を除去した後乾燥するか、ある
いは被洗浄物固形分に対して遊離硫酸の量が1mol/kg以
下となるまで洗浄した後、濾別して得られる湿潤状態の
ケーキをアルカリ金属化合物の水溶液と混合してから再
び濾別し、ついで乾燥することにより製造される。
Thermally expandable graphite of the present invention, when washing the reaction product of raw material graphite and sulfuric acid containing an oxidizing agent, after washing until the amount of free acid relative to the solid content of the object to be washed is 1 mol / kg or less,
The solid content is separated by filtration, brought into contact with an aqueous solution of an alkali metal compound, and then the excess water is removed, followed by drying, or washing is performed until the amount of free sulfuric acid becomes 1 mol / kg or less based on the solid content of the object to be washed. After that, the cake in a wet state obtained by filtration is mixed with an aqueous solution of an alkali metal compound, filtered again, and then dried.

乾燥は、気流乾燥器を用いるのが好適であり、乾燥の
程度としては水分が1%前後になるまで行うのが、種々
の用途に適用しやすいため望ましい。
It is preferable to use an air flow dryer for the drying, and it is preferable to perform the drying until the water content is about 1% because it can be easily applied to various uses.

洗浄を被洗浄固形分に対し遊離酸の量が1mol/kg以下
となるまで洗浄を行わずにアルカリ金属化合物の水溶液
と接触させると、原料黒鉛に含有されている各種元素
が、黒鉛の酸処理により酸処理液中に溶出し、アルカリ
金属化合物の水溶液との接触により水酸化物になるなど
の反応が起こり、除去しにくい不純物として熱膨張性黒
鉛に含有されることにより、熱膨張性黒鉛の特性を低下
させるばかりでなく、生成した水酸化物が濾過工程で濾
材の目詰まりを引き起こし、濾過性が極めて悪くなるの
で好ましくない。
When the washing is brought into contact with an aqueous solution of an alkali metal compound without washing until the amount of free acid becomes 1 mol / kg or less relative to the solid content to be washed, various elements contained in the raw material graphite are treated with the acid of the graphite. By elution in the acid treatment liquid, and a reaction such as a hydroxide occurs by contact with an aqueous solution of an alkali metal compound, and by being contained in the heat-expandable graphite as an impurity that is difficult to remove, Not only the characteristics are deteriorated, but also the produced hydroxide causes clogging of the filter material in the filtration step, resulting in extremely poor filterability, which is not preferable.

被洗浄固形分の遊離酸量の測定は、水洗工程または濾
過工程から湿潤状態のケーキを採取し、吸引濾過により
脱水した後、その5grを熱風循環式乾燥器中で105℃にお
いて2時間保持、乾燥した後、デシケーター中で冷却し
てからN/2〜N/10のアルカリ水溶液で滴定することによ
って測定される。
The amount of free acid of the solid content to be washed is measured by collecting a cake in a wet state from a water washing step or a filtration step and dehydrating it by suction filtration, and then keeping 5 gr of the same in a hot air circulation dryer at 105 ° C. for 2 hours. After drying, it is measured by cooling in a desiccator and titrating with an aqueous solution of N / 2 to N / 10.

本発明で使用されるアルカリ金属化合物は、Na,Kの水
酸化物、酸化物、炭酸塩、有機酸塩から選ばれた1種ま
たはそれ以上の組合せである。
The alkali metal compound used in the present invention is a combination of one or more selected from Na, K hydroxides, oxides, carbonates and organic acid salts.

本発明の熱膨張性黒鉛は、熱膨張性黒鉛に含まれる遊
離硫酸とアルカリ金属化合物との反応により形成される
塩を含有しているが、一部は中和に使用した過剰の水酸
化物、あるいは炭酸塩などの形でアルカリ金属を含有し
ていても良い。層間化合物を形成している硫酸以外の硫
酸根に対するアルカリ金属のモル比が1未満では黒鉛中
に残存する遊離硫酸により熱膨張性黒鉛の酸性度の改善
が不十分となり、これを水性エマルジョン等の添加した
ときの該エマルジョンの安定性を維持できない。即ち本
発明の熱膨張性黒鉛は、熱膨張性黒鉛の1重量%濃度の
水分散液のpHが4.5以上であることが望ましい。例えば
遊離硫酸をアルカリ金属塩水溶液で処理する際、遊離硫
酸に対するアルカリ金属のモル比が2の場合、反応系の
液のpHは概ねpH7となるが、乾燥後の熱膨張性黒鉛の1
重量%濃度の水分散液のpHは4.5程度となる。該熱膨張
性黒鉛のpHが4.5より低い場合、水性エマルジョン製
品、水性ラテックス製品に添加した時、これらのものの
安定性阻害を改善する効果が低く、所望の効果が十分期
待できない。
The heat-expandable graphite of the present invention contains a salt formed by the reaction of free sulfuric acid contained in the heat-expandable graphite and an alkali metal compound, but a part of the excess hydroxide used for neutralization. Alternatively, it may contain an alkali metal in the form of a carbonate or the like. If the molar ratio of the alkali metal to the sulfate radicals other than sulfuric acid forming the intercalation compound is less than 1, the acidity of the heat-expandable graphite is not sufficiently improved due to the free sulfuric acid remaining in the graphite. The stability of the emulsion when added cannot be maintained. That is, in the heat-expandable graphite of the present invention, the pH of the 1% by weight concentration of the heat-expandable graphite in the aqueous dispersion is preferably 4.5 or more. For example, when treating free sulfuric acid with an aqueous solution of an alkali metal salt and the molar ratio of the alkali metal to the free sulfuric acid is 2, the pH of the liquid in the reaction system is approximately pH 7, but the pH of the thermally expandable graphite after drying is 1
The pH of the aqueous dispersion having a concentration of wt% is about 4.5. When the pH of the heat-expandable graphite is lower than 4.5, when added to an aqueous emulsion product or an aqueous latex product, the effect of improving the stability inhibition of these is low, and the desired effect cannot be expected sufficiently.

なお、pHの上限は特にないが、例えばpHが12を超える
ような場合は、過剰なアルカリ金属を含むことになるの
で、通常pH値として4.5〜11が好ましい範囲である。
There is no particular upper limit to the pH, but in the case where the pH exceeds 12, for example, an excessive amount of alkali metal is contained, so that the pH value is usually 4.5 to 11 as a preferable range.

本発明の熱膨張性黒鉛の1重量%濃度の水分散液のpH
は、測定すべき熱膨張性黒鉛1grを99grの脱イオン水に
投入し、10分間攪拌した後、pH電極により測定される。
尚、この測定に際して使用される脱イオン水はそれ自体
のpHが5.5〜7.0の範囲になければならない。
PH of 1% by weight aqueous dispersion of thermally expandable graphite of the present invention
Is measured with a pH electrode after pouring 1 gr of the thermally expansive graphite to be measured into 99 gr of deionized water and stirring for 10 minutes.
The pH of the deionized water used in this measurement must be in the range of 5.5 to 7.0.

本発明の熱膨張性黒鉛は、熱膨張させた後、従来公知
の工業材料として用いられることはいうまでもないが、
難燃化剤としても有用であり、特に、ポリアクル酸、ポ
リ塩化ビニル等の合成樹脂エマルジョンに添加したと
き、そのエマルジョンの安定性を損うようなことがな
い。
Needless to say, the thermally expandable graphite of the present invention is used as a conventionally known industrial material after being thermally expanded.
It is also useful as a flame retardant, and particularly when added to a synthetic resin emulsion such as polyacrylic acid or polyvinyl chloride, it does not impair the stability of the emulsion.

更に、設備等の腐蝕を起こしにくいという利点を有す
るものである。
Further, it has an advantage that corrosion of equipment and the like is unlikely to occur.

[実施例] 以下本発明を実施例等により更に詳細に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like.
The present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

尚、実施例中の「部」はずべて重要部である。 The "part" in the examples is an important part.

実施例1〜4 <熱膨張性黒鉛の製造> 固定炭素分90%、灰分8%であるカナダ産出の天然燐
片状黒鉛(粒度;36メッシュ〜80メッシュ)400部を98%
硫酸1500部、60%過酸化水素水20部の混合液に加えて、
30〜35度で15分間反応させた。ついで反応物に1500部の
30%硫酸を加えて希釈した後、ガラス繊維濾紙(GA10
0)を用いてヌッチェで吸引濾過し残さをとりだした。
この濾過残さの50部づつを4回に分け採り、それぞれを
下記第1表に示す量の水中に投入し、30秒間かき混ぜ洗
浄した後、再び吸引濾過により残さを分離した。4種類
の残さの各々から、5grをとり、これらを熱風循環式乾
燥器で105℃、2時間乾燥したものについてアルカリ滴
定しそれぞれの遊離硫酸の含有量を測定した。
Examples 1 to 4 <Production of thermally expandable graphite> 400 parts of natural scaly graphite (particle size; 36 mesh to 80 mesh) produced in Canada with fixed carbon content of 90% and ash content of 8% is 98%.
In addition to 1500 parts of sulfuric acid, 20 parts of 60% hydrogen peroxide water,
The reaction was carried out at 30 to 35 degrees for 15 minutes. Then 1500 parts of reactant
After diluting with 30% sulfuric acid, filter the glass fiber (GA10
0) was used to suction-filter with a Nutsche and the residue was taken out.
50 parts of this filtration residue was divided into 4 portions, each of which was put into water of the amount shown in Table 1 below, and after stirring and washing for 30 seconds, the residue was again separated by suction filtration. From each of the four types of residue, 5 gr was taken, dried at 105 ° C. for 2 hours with a hot air circulation dryer, and alkali titrated to measure the content of each free sulfuric acid.

さらに上記の水洗後吸引濾過した4種類の濾過残さの
残部各40部を乾燥処理を施さずに、これに100部の水と
上記熱膨張性黒鉛の固形分中の遊離硫酸の量に基づき、
未乾燥の熱膨張性黒鉛の遊離硫酸の量を算出し、この遊
離硫酸に対するアルカリ金属のモル比が2以上となるよ
うにN/5水酸化アルカリ水溶液を加えて10分間攪拌した
後、ガラス繊維濾紙(GA100)を用いてヌツチェで吸引
濾過を行い、取り出した濾過残さを105℃の熱風循環式
乾燥器中で約90分乾燥し、4種類の熱膨張性黒鉛を得
た。
Further, the remaining 40 parts of each of the four types of filtration residue obtained by suction filtration after washing with water were not subjected to a drying treatment, and based on 100 parts of water and the amount of free sulfuric acid in the solid content of the heat-expandable graphite,
Calculate the amount of free sulfuric acid in the undried heat-expandable graphite, add an aqueous solution of alkali N / 5 hydroxide so that the molar ratio of alkali metal to the free sulfuric acid is 2 or more, and stir for 10 minutes. Suction filtration was performed using Nuttsu using filter paper (GA100), and the taken out filter residue was dried in a hot air circulation dryer at 105 ° C. for about 90 minutes to obtain four types of thermally expandable graphite.

また、このようにして得られた熱膨張性黒鉛について
は、別途、その1grを100m1のメスフラスコに採り、50m1
の脱イオン水を加えて、10分間振とうした後、脱イオン
水により100m1にメスアップし、No.131濾紙で濾過し、
濾液の一部を取り、塩化バリウムの水溶液を加えて硫酸
バリウムを生成させ、吸光光度計により比濁分析を行な
って、硫酸根の量を測定した。また、濾液の別の一部に
は塩酸を加えて常法に従い原子吸光分析によってアルカ
リ金属量を測定した。
Further, for the heat-expandable graphite obtained in this way, separately, 1gr was taken into a 100m1 volumetric flask, 50m1
Deionized water was added, and after shaking for 10 minutes, the volume was increased to 100 m1 with deionized water and filtered with No. 131 filter paper.
A part of the filtrate was taken, barium chloride aqueous solution was added to produce barium sulfate, and nephelometry was performed by an absorptiometer to measure the amount of sulfate radical. Hydrochloric acid was added to another part of the filtrate, and the amount of alkali metal was measured by atomic absorption spectrometry according to a conventional method.

水及び水酸化アルカリ水溶液の量、遊離硫酸の測定
値、中和に用いたアルカリ金属水酸化物の種類、中和時
遊離硫酸とアルカリ金属とのモル比、中和後の濾過性、
並びに得られた熱膨張性黒鉛の硫酸根含量、アルカリ金
属含量及びそのモル比を、まとめて第1表に示した。
Amount of water and alkali hydroxide aqueous solution, measured value of free sulfuric acid, type of alkali metal hydroxide used for neutralization, molar ratio of free sulfuric acid and alkali metal at the time of neutralization, filterability after neutralization,
The sulfate group content, alkali metal content and the molar ratio of the obtained heat-expandable graphite are collectively shown in Table 1.

また、ここで得た熱膨張性黒鉛の1重量%水分散液の
pH及びここで得た熱膨張性黒鉛50grを直径20cm、深さ4c
mのシャーレ中に入れて室温で開放下で1週間保存した
後のpHの測定値を併せて第1表に示す。
In addition, a 1 wt% aqueous dispersion of the thermally expandable graphite obtained here
pH and thermal expansion graphite 50gr obtained here is 20 cm in diameter, 4 c in depth
Table 1 also shows the measured pH values after the cells were placed in a petri dish of m and stored at room temperature under open condition for 1 week.

<水性塗料に対する添加試験> 実施例1〜4で得た熱膨張性黒鉛を、市販の水性アル
カリ系塗料の固形分に対して40%添加し、室温でホモミ
キサーを用いて高速攪拌を行い均一なスラリーを得た。
配合処方は第2表に示した。
<Additional test for water-based paint> 40% of the thermally expansive graphite obtained in Examples 1 to 4 was added to the solid content of a commercially available water-based alkaline paint, and high-speed stirring was performed at room temperature using a homomixer to homogeneity. A solid slurry was obtained.
The compounding recipe is shown in Table 2.

このものを室温に放置して経時変化を調べた。 This was left to stand at room temperature and examined for changes over time.

室温で3日間放置し、そのときの状態を次の2段階で
表した。
It was left at room temperature for 3 days, and the state at that time was expressed in the following two stages.

1)スラリーをガラス棒で手動操作により攪拌したとき
の粘度、分散性が、試験開始時とほぼ同等のもの…安定 2)スラリーが、ゲル状を呈しているもの…ゲル化。
1) Viscosity and dispersibility when the slurry is manually agitated with a glass rod are almost the same as those at the start of the test ... Stable 2) Slurry is gel-like ... Gelation.

ゲル化しているものについては、ゲル化に至るまでの
およその時間を示した。
For those that gelled, the approximate time to gelation was shown.

この試験結果を第2表に示した。 The test results are shown in Table 2.

第2表に示されるように、本発明の熱膨張性黒鉛はアク
リル系塗料に添加しても安定性を損わないことが認めら
れる。
As shown in Table 2, it is recognized that the thermally expansive graphite of the present invention does not impair the stability when added to the acrylic paint.

<金属面に対する腐蝕性試験> 実施例1〜4で得た熱膨張性黒鉛を用いて、100℃、7
2時間に於いて軟鋼製テストピースによる腐蝕性試験を
実施した。
<Corrosion test for metal surface> Using the thermally expansive graphite obtained in Examples 1 to 4, 100 ° C, 7
A corrosion test was conducted using a mild steel test piece for 2 hours.

試験方法は次の通りである。 The test method is as follows.

実施例1〜4で得た熱膨張性黒鉛各3gr、水0.5grを良
く攪拌して直径70mm、容量100m1の18−8ステンレスカ
ップに入れその上部にステンレス製金網で作製した支持
台を起き、その支持台上に巾×長さ×厚さ=25mm×50mm
×1.5mmのテストピースを載せ、さらにステンレスカッ
プの上端を市販の家庭用ラップフィルムを覆い100℃に
保たれたオーブン中に72時間保持した。なお、熱膨張性
黒鉛と支持台との間隙は約15mm、テストピースの上面と
ラップフィルムとの間隙は20mmとし、熱膨張性黒鉛とテ
ストピースとは直接接触しない状態においた。
3gr of each of the heat-expandable graphite obtained in Examples 1 to 4 and 0.5gr of water were well stirred and placed in an 18-8 stainless steel cup having a diameter of 70mm and a volume of 100m1, and a support stand made of stainless steel wire mesh was erected above the cup. Width x length x thickness = 25mm x 50mm on the support
A test piece of × 1.5 mm was placed on the test piece, and the upper end of the stainless steel cup was covered with a commercially available household wrap film and kept in an oven kept at 100 ° C. for 72 hours. The gap between the thermally expandable graphite and the support was about 15 mm, the gap between the upper surface of the test piece and the wrap film was 20 mm, and the thermally expandable graphite and the test piece were not in direct contact with each other.

72時間後のテストピースの下面(熱膨張性黒鉛との対
向面)を目視観察し、試験結果は、++、+、±、−の
4段階で表し、第3表に示した。評価の基準は次のとお
りである。また試験は3回行った。
The lower surface of the test piece after 72 hours (the surface facing the heat-expandable graphite) was visually observed, and the test results are shown in four stages of ++, +, ±, and −, and shown in Table 3. The evaluation criteria are as follows. The test was repeated 3 times.

金属面が試験前とほぼ同等のもの…−金属面に数個の
点状の腐蝕、錆の見られるもの 金属面のほぼ5〜20%に、腐蝕の認められるもの…+ 金属のほぼ全面に腐蝕、錆の認められるもの …++ 比較例1〜3 <熱膨張性黒鉛の製造> 実施例1〜4と同様にして黒鉛を処理して、中和を行
わない例(比較例1)、アルカリ金属の代わりにアンモ
ニアを用いて中和した例(比較例2)及び遊離酸の量が
1mol/kgをこえた例(比較例3)について結果を第1表
にまとめて示した。
The metal surface is almost the same as before the test ...- Several point-like corrosion and rust can be seen on the metal surface. Corrosion is recognized on about 5 to 20% of the metal surface. Corrosion and rust are observed ... ++ Comparative Examples 1 to 3 <Production of Thermally Expandable Graphite> An example in which graphite is not treated to neutralize in the same manner as in Examples 1 to 4 (Comparative Example 1), alkali An example of neutralization using ammonia instead of metal (Comparative Example 2) and the amount of free acid
The results are summarized in Table 1 for the case of exceeding 1 mol / kg (Comparative Example 3).

<水性塗料に対する添加試験> 比較例1〜2で得た熱膨脹性黒鉛を用いて、実施例1
〜4と同様に試験を行った。また、ブランクテストとし
て熱膨張性黒鉛を添加しないで試験を行った。結果を第
2表にまとめて示した。
<Addition test for water-based paint> Using the heat-expandable graphite obtained in Comparative Examples 1 and 2, Example 1 was used.
The test was carried out in the same manner as ~ 4. In addition, as a blank test, the test was conducted without adding the thermally expansive graphite. The results are summarized in Table 2.

<金属面に対する腐蝕性試験> 比較例1〜2で得た熱膨脹性黒鉛を用いて、実施例1
〜4と同様に試験を行った。また、ブランクテストとし
て熱膨張性黒鉛を添加しないでテストを行った。結果を
第3表にまとめて示した。
<Corrosion Test for Metal Surface> Using the heat-expandable graphite obtained in Comparative Examples 1 and 2, Example 1 was used.
The test was carried out in the same manner as ~ 4. A blank test was conducted without adding thermally expansive graphite. The results are summarized in Table 3.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によって得られる熱膨張
性黒鉛はアルカリ金属によってpHがほぼ4.5以上に制御
されているので、その経時変化が少なく、水性ペイント
など酸性物質により安定性を損われやすい製品に直接添
加できるという効用がある。
[Effects of the Invention] As described above, since the pH of the thermally expandable graphite obtained by the present invention is controlled to about 4.5 or more by the alkali metal, its change with time is small, and it is stable by an acidic substance such as an aqueous paint. Has the effect that it can be added directly to products that are easily damaged.

更に、ポリオレフィン等の成型加工時に加工設備の腐
蝕を引き起こしにくいことから有利に使用できる。
Further, it can be advantageously used because it is unlikely to cause corrosion of processing equipment during molding of polyolefin or the like.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】熱膨張性黒鉛がアルカリ金属を含有してお
り、該熱膨張性黒鉛に含有される層間化合物を形成して
いる硫酸以外の硫酸根に対するアルカリ金属のモル比が
1以上であることを特徴とする熱膨張性黒鉛。
1. The heat-expandable graphite contains an alkali metal, and the molar ratio of the alkali metal to the sulfate radicals other than sulfuric acid forming the intercalation compound contained in the heat-expandable graphite is 1 or more. Thermally expandable graphite characterized by the above.
【請求項2】アルカリ金属がNaまたはKであることを特
徴とする上記請求項(1)記載の熱膨張性黒鉛。
2. The heat-expandable graphite according to claim 1, wherein the alkali metal is Na or K.
【請求項3】黒鉛を濃硫酸と酸化剤の混合物で処理した
後、反応した黒鉛を水で洗浄し、ついで乾燥させる際、
被洗浄物固形分に対する遊離硫酸の量が1mol/kg以下と
なるまで洗浄した後、遊離硫酸に対しアルカリ金属のモ
ル比が2以上となるようにアルカリ金属化合物の水溶液
で中和せしめ、ついで乾燥することを特徴とする熱膨張
性黒鉛の製造方法。
3. When the graphite is treated with a mixture of concentrated sulfuric acid and an oxidizing agent, and the reacted graphite is washed with water and then dried,
After washing until the amount of free sulfuric acid with respect to the solid content of the object to be washed is 1 mol / kg or less, neutralize with an aqueous solution of alkali metal compound so that the molar ratio of alkali metal to free sulfuric acid is 2 or more, and then dry. A method for producing thermally expansive graphite, comprising:
【請求項4】アルカリ金属がNa、Kであることを特徴と
する上記請求項(3)記載の熱膨張性黒鉛の製造方法。
4. The method for producing thermally expandable graphite according to claim 3, wherein the alkali metal is Na or K.
【請求項5】アルカリ金属化合物が水酸化物、酸化物、
炭酸塩、有機酸塩から選ばれた1種またはそれ以上のも
のであることを特徴とする上記請求項(3)または
(4)記載の熱膨張性黒鉛の製造方法。
5. The alkali metal compound is a hydroxide, an oxide,
The method for producing heat-expandable graphite according to claim (3) or (4) above, which is one or more selected from carbonates and organic acid salts.
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