JP5288408B2 - 中空炭素微粒子およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、中空炭素微粒子およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、弾力性を有しており、かつ超軽量の中空炭素微粒子およびその製造方法に関するものである。
近年、多くの複合材料が様々な分野において重要な役割を担っており、その多くがプラスチックやゴム等のマトリックスと、フィラーと呼ばれる添加物との複合化により製造されている。フィラーに関しては、現在、地球温暖化や石油資源の高騰等が世界規模で問題となっており、これまでよりもさらに省資源や省エネルギーに寄与する、非常に軽量でかつ微細なフィラーの開発が望まれている。そして、軽量フィラーとしては、有機高分子、セラミックス、炭素等を素材とする中空バルーンが既に開発されている。
ここで、中空バルーン(中空炭素微粒子)の製造方法としては、特許文献1に示されている活性炭粉末を表面に付着させた熱可塑性樹脂微粒子の熱分解、特許文献2に示されている熱プラズマにより蒸発した炭素からの非黒鉛構造中空微小炭素の析出、特許文献3に示されている特殊な形状のカーボンブラックの2000℃以上での熱処理等がある。さらに、特許文献1〜3に示されている中空炭素微粒子の製造方法の他に、科学論文として、非特許文献1〜4が報告されている。
特開平07−187849(1995年7月25日公開) 特開平07−267618(1995年10月17日公開) 特開2005−281065(2005年10月13日公開)
Hisashi Tamai et. al., Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 177, 325-328 (1996) Jyongsik Jang et. al., Advanced Materials, Vol. 14, 1390-1393 (2002) Jyongsik Jang et. al., Chemistry of Materials, Vol. 15, 2109-2111 (2003) Minsuk Kim et. al., Microporous and Mesoporous Materials, Vol. 63, 1-9 (2003)
しかしながら、上記特許文献1〜3および上記非特許文献1〜4に示される中空炭素微粒子の製造方法は、製造プロセスが複雑である、得られた中空炭素微粒子の粒子サイズが大きくなる、中空炭素微粒子の軽量化とともに強度が著しく低下して他の材料と複合化するときに破壊されやすくなる等の問題点を有している。また、マトリックスとの混練等に耐えうる弾力性を有しており、かつ超軽量の中空炭素微粒子は、現在のところ開発されていない。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、弾力性を有しており、かつ超軽量の中空炭素微粒子およびその製造方法を提供することにある。
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液を微小液滴化し、微小液滴化された該混合溶液から該水溶性有機物と該炭酸リチウムとの複合微粒子を調製し、該複合微粒子を所定の温度で熱分解することで、弾力性を有しており、かつ超軽量の中空炭素微粒子が得られることを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の弾力性を有する中空炭素微粒子の製造方法は、上記の課題を解決するために、水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液を微小液滴化し、微小液滴化された該混合溶液を乾燥することにより該水溶性有機物と該炭酸リチウムとの複合微粒子を調製し、該複合微粒子を500℃〜900℃の範囲内で熱分解することを特徴としている。
上記の発明によれば、水溶性有機物を500℃〜900℃の範囲内で熱分解することにより、炭素を生成することができる。また、上記の発明によれば、水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液を微小液滴化することにより、最終的に得られる炭素を微粒子とすることができる。また、上記の発明によれば、炭酸リチウムを含有することにより、炭素壁(中空炭素微粒子を形成する殻の部分)の厚さを制御することができ、炭酸リチウムの含有割合が増加するにつれて、炭素微粒子の炭素壁の厚さが薄くなる。
なお、炭酸リチウム以外の無機物質を含有しても脆い炭素微粒子しかできないが、炭酸リチウムを含有した場合には、唯一、生成した中空炭素微粒子が弾力性(柔軟性)を示す。
その結果、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、弾力性を有しており、かつ超軽量の中空炭素微粒子を製造することができる。それに伴い、安価で微細な超軽量の炭素フィラーを提供できるようになる。
また、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、熱分解後の中空炭素微粒子を水洗および乾燥することが好ましい。
これにより、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、純粋な中空炭素微粒子を製造することができる。
また、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、上記水溶性有機物と上記炭酸リチウムとの質量割合が1:3〜1:20であることが好ましい。
これにより、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、炭素壁の厚さをより一層制御することができ、生成した炭素微粒子は弾力性を示すようになる。
また、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、上記水溶性有機物がリグニンであることが好ましい。
リグニンは自然界、特に木材中に多量に存在するため、リグニンを含む原料から中空炭素微粒子を製造することができれば、化石資源から生物資源への移行に多大に寄与することが可能となる。
また、本発明の中空炭素微粒子は、上記中空炭素微粒子の製造方法により得られ、外径が0.1〜50μmであり、嵩密度が3〜30g/Lであり、かつ弾力性を有している。
これにより、本発明の中空炭素微粒子は、軽量であり、かつ弾力性を有しているので、軽量化とともに強度が低下して他の材料と複合化するときに破壊されやすくなるという問題点を解消することができる。
本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、以上のように、水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液を微小液滴化し、微小液滴化された該混合溶液を乾燥することにより該水溶性有機物と該炭酸リチウムとの複合微粒子を調製し、該複合微粒子を500℃〜900℃の範囲内で熱分解する方法である。
それゆえ、本発明の中空炭素微粒子の製造方法は、弾力性を有しており、かつ超軽量の中空炭素微粒子を製造することができるという効果を奏する。
本発明の実施例1に係る中空炭素微粒子のSEM(Scanning Electron Microscope/走査型電子顕微鏡、株式会社日立製作所製、商品名:「S-4300」)による外観を示す図である。 本発明の実施例1に係る中空炭素微粒子の圧力と見掛け密度との関係を示すグラフである。 本発明の実施例1に係る中空炭素微粒子のSEMによる外観を示す図である。 本発明の実施例2に係る中空炭素微粒子のSEMによる外観を示す図である。 本発明の実施例3に係る中空炭素微粒子のSEMによる外観を示す図である。 本発明の実施例4に係る中空炭素微粒子のSEMによる外観を示す図である。 本発明の比較例1に係る炭素微粒子のSEMによる外観を示す図である。
以下、本発明について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。具体的には、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書等において、便宜上、「質量%」を単に「%」と記載することがある。また、範囲を示す「A〜B」は、「A以上、B以下」であることを示す。
(I)本発明における中空炭素微粒子の製造方法に用いられる物質、処理等
[水溶性有機物]
本発明に用いられる水溶性有機物は、水溶性を有しておりかつ熱処理により炭素を生成するものであれば特に限定されず、例えばフェノール樹脂、セルロース類、リグニン、ポリビニルアルコール、糖等の有機物が挙げられる。さらに、本発明に用いられる水溶性有機物は、上記有機物の混合物でもよい。例えば、水溶性有機物として蔗糖を用いる場合、蔗糖は熱処理により溶融したのち炭素化するが、このような溶融する有機物を用いても、中空炭素微粒子を製造することが可能であり、多くの水溶性有機物を本発明の原料として用いることができる。
[水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液]
本発明に用いられる水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液は、水溶性有機物および炭酸リチウムを主要成分としているものであることが好ましい。
また、本発明における中空炭素微粒子の製造方法は、上記水溶性有機物と上記炭酸リチウムとの質量割合が1:3〜1:20であることが好ましい。
ここで、混合溶液は、水溶液の他に、上記水溶性有機物以外の有機物を含む有機溶液、懸濁液等でもよい。
[微小液滴化]
本発明でいう「微小液滴化」とは、スプレー、超音波霧化等の手法により、溶液を直径が0.1〜100μm程度の微小液滴とすることをいう。
[水溶性有機物と炭酸リチウムとの複合微粒子]
本発明で調製される水溶性有機物と炭酸リチウムとの複合微粒子は、水溶性有機物および炭酸リチウムを含有していれば、水溶性有機物および炭酸リチウム以外の他の物質を含有していてもよい。上記複合微粒子は、水溶性有機物および炭酸リチウムを主要成分としていることが好ましい。
[熱分解]
本発明でいう「熱分解」とは、水溶性有機物と炭酸リチウムとの複合微粒子を500℃〜900℃、好ましくは600〜800℃で加熱して水溶性有機物を炭素化することをいう。なお、加熱は従来公知の方法で行う。
(II)本発明における中空炭素微粒子の製造方法
本発明では、まず、水溶性有機物と炭酸リチウムとの混合溶液を微小液滴化し、それを乾燥することによって水溶性有機物と炭酸リチウムとの複合微粒子を調製する。次に、その複合微粒子を500℃〜900℃の範囲で熱分解して放冷することにより炭素微粒子を製造する。さらに、必要であれば、熱分解生成物を水等で洗浄して無機物質を除去した後、乾燥する。このようにして製造される中空炭素微粒子は、直径が0.1〜50μmであり、嵩密度が3〜30g/Lと非常に軽量であり、かつ弾力性を有しているものである。
本発明では、微小液滴の乾燥と微粒子の熱分解とを別々に行ってもよいし、同じ反応器内で同時に行ってもよい。
(III)本発明における中空炭素微粒子の物性等
本発明における中空炭素微粒子は、上記製造方法により得られるものである。ここで、中空炭素微粒子とは、中空状の炭素微粒子をいう。本発明における中空炭素微粒子の外径は0.1〜50μmであり、嵩密度は3〜30g/Lである。さらに、本発明における中空炭素微粒子は、弾力性を有しているものである。
本発明の中空炭素微粒子の開発により、安価で微細な超軽量の炭素フィラーを提供することができるようになる。また、この素材が弾力性を有することから、複合材料の製造が容易になり、複合材料を効果的に軽量化することができる。これにより、省エネルギーにも寄与する。また、複合材料に電気伝導性や耐熱性等の優れた特性を付与することができる。
本発明における中空炭素微粒子の製造方法に関する実施例について、図1〜図6に基づいて説明すれば以下のとおりである。
[実施例1]
水溶性フェノール樹脂および炭酸リチウムのそれぞれの濃度が0.15w/v%および1w/v%の水溶液を超音波霧化器(本多電子株式会社製、商品名「UD-2000H」)を用いた超音波霧化により微小液滴とし、これを100℃程度に加熱した空気と混合して乾燥し、生成した複合微粒子をバグフィルターにより回収した。これを窒素雰囲気下、700℃で1時間熱処理して放冷した後、水洗および乾燥して、図1に示す中空炭素微粒子を製造した。この中空炭素微粒子は、直径が0.2〜0.8μm程度であり、嵩密度が12g/Lと非常に軽量であった。
なお、図1は、水溶性フェノール樹脂および炭酸リチウムの混合水溶液を超音波霧化により微細化し、それを乾燥、熱分解、洗浄、および乾燥することにより調製した中空炭素微粒子のSEM写真である。
ここで、中空炭素微粒子をフィラーとして用いる場合、混練時における粒子の破壊が問題となる。そこで、水銀ポロシメーター(株式会社島津製作所製、商品名「オートポア9520」)により試料にかかる圧力と試料の見掛け密度との関係を調べた結果、図2のような関係が得られた。なお、見掛け密度とは、サンプルが占有する単位容積当たりの重量を意味している。圧力を最大4200kg/cmまで加圧しても、そのときの試料の見掛け密度は0.34g/cmであった。そして、減圧した場合には、圧力が80kg/cmまでは見掛け密度はほとんど変化しないが、圧力がそれ以下になると見掛け密度は急激に低下し、中空炭素微粒子の容積が増加することがわかった。
なお、図2は、水銀ポロシメーターを用いて、図1に示す中空炭素微粒子にかかる圧力を増減させたときの見掛け密度を測定した結果である。
水銀ポロシメーターでは減圧側は3kg/cmまでしか計測することができないが、測定終了後の試料を再びSEM観察した結果を図3に示す。この中空炭素微粒子は、測定前の形状をほぼ保っており、この中空炭素微粒子が弾力性を有していることがわかる。
なお、図3は、水銀ポロシメーターによる測定終了後、常圧に戻したときの中空炭素微粒子のSEM写真である。
[実施例2]
アルカリリグニンおよび炭酸リチウムのそれぞれの濃度が0.1w/v%および1w/v%の水溶液を超音波霧化により微小液滴とし、これを100℃程度に加熱した空気と混合して乾燥し、生成した複合微粒子をバグフィルターにより回収した。これを窒素雰囲気下、700℃で1時間熱処理した後、水洗および乾燥することにより、図4に示す中空炭素微粒子を製造した。この中空炭素微粒子は、直径が0.2〜0.8μm程度であり、嵩密度が9g/Lと非常に軽量であった。そして、この中空炭素微粒子の場合も、実施例1と同様に、水銀ポロシメーターによる測定後の中空炭素微粒子は、測定前の形状をほぼ保っていた。
なお、図4は、アルカリリグニンおよび炭酸リチウムの混合水溶液を超音波霧化により微細化し、それを乾燥、熱分解、洗浄、および乾燥することにより調製した中空炭素微粒子のSEM写真である。
[実施例3]
リグニンスルホン酸ナトリウムおよび炭酸リチウムのそれぞれの濃度が0.1w/v%および1w/v%の水溶液をスプレードライヤー(EYELA東京理化器械株式会社製、商品名「SD-1000」)を用いたスプレードライにより90℃で乾燥し、生成した複合微粒子をサイクロンにより回収した。これを窒素雰囲気下、700℃で1時間熱処理した後、水洗および乾燥することにより、図5に示す中空炭素微粒子を製造した。この中空炭素微粒子は、直径が1〜5μm程度であり、嵩密度が9g/Lと非常に軽量であった。
なお、図5は、リグニンスルホン酸ナトリウムおよび炭酸リチウムの混合水溶液をスプレーにより微細化し、それを乾燥、熱分解、洗浄、および乾燥することにより調製した中空炭素微粒子のSEM写真である。
[実施例4]
蔗糖および炭酸リチウムのそれぞれの濃度が0.3w/v%および1w/v%の水溶液をスプレードライにより90℃で乾燥し、生成した複合微粒子をサイクロンにより回収した。これを窒素雰囲気下、700℃で1時間熱処理した後、水洗および乾燥することにより、図6に示す中空炭素微粒子を製造した。この炭素微粒子は、直径が1〜2μm程度であり、嵩密度が18g/Lと軽量であった。蔗糖は熱処理により溶融したのち炭素化するが、このような溶融する有機原料を用いても、中空炭素微粒子を製造することが可能であり、多くの水溶性有機物を本発明の原料として用いることができる。
なお、図6は、蔗糖および炭酸リチウムの混合水溶液をスプレーにより微細化し、それを乾燥、熱分解、洗浄、および乾燥することにより調製した中空炭素微粒子のSEM写真である。
[比較例1]
アルカリリグニンおよび炭酸ナトリウムのそれぞれの濃度が0.1w/v%および1w/v%の水溶液をスプレードライにより微小液滴とし、これを90℃で乾燥し、生成した複合微粒子をサイクロンにより回収した。これを窒素雰囲気下、700℃で1時間熱処理した後、水洗および乾燥することにより、図7に示す炭素微粒子を製造した。炭酸ナトリウムを用いた場合には、炭素微粒子は中空構造を保つことができずに崩壊しており、そしてその炭素は炭酸リチウムを用いた場合のような柔軟性を示すことはなかった。
[実施例1〜4および比較例1]
実施例では水溶性有機物と炭酸リチウムとの質量割合はおよそ1:3〜1:10の範囲で製造を行っているが、この質量割合は水溶性有機物が炭素を生成する割合に依存しており、およそ1:3〜1:20の範囲で製造を行うことが望ましい。
実施例では微小液滴化の手段として、実施例1,2では超音波霧化を、実施例3,4および比較例1ではスプレーを用いているが、これらに限らず他の微細化の手段を用いてもよい。また、実施例では、微小液滴の乾燥と微粒子の熱分解とを別々に行っているが、同じ反応器内で同時に行ってもよい。また、熱分解後の生成物の洗浄および乾燥を必要に応じて行ってもよい。
[中空炭素微粒子の比表面積]
実施例1〜3の中空炭素微粒子および市販の活性炭における比表面積および細孔容積を測定した結果を表1に示す。
実施例1〜3の中空炭素微粒子は、市販の活性炭に比べて比表面積が大きく、ミクロ孔が少なく、かつメソ孔が非常に多いのが特徴である。このように、実施例1〜3の中空炭素微粒子は、比表面積が非常に大きいことから、活性炭微粒子であると言うこともでき、様々な用途に適用することができる。
本発明の中空炭素微粒子は、タイヤ等のゴムの補強剤として利用することができる。また、本発明の中空炭素微粒子は、非常に軽量であり、かつ比表面積が市販の活性炭よりも大きいことから、タイヤ等のゴムの補強剤としての利用の他、超軽量フィラー、断熱材、活性炭、徐放材、導電材料、静電防止剤等としての利用が期待されている。

Claims (5)

  1. 水溶性有機物および炭酸リチウムを含有する混合溶液を微小液滴化し、微小液滴化された該混合溶液を乾燥することにより該水溶性有機物と該炭酸リチウムとの複合微粒子を調製し、該複合微粒子を500℃〜900℃の範囲内で熱分解することを特徴とする弾力性を有する中空炭素微粒子の製造方法。
  2. 熱分解後の中空炭素微粒子を水洗および乾燥することを特徴とする請求項1に記載の中空炭素微粒子の製造方法。
  3. 上記水溶性有機物と上記炭酸リチウムとの質量割合が1:3〜1:20であることを特徴とする請求項1または2に記載の中空炭素微粒子の製造方法。
  4. 上記水溶性有機物がリグニンであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空炭素微粒子の製造方法。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の中空炭素微粒子の製造方法により得られ、
    外径が0.1〜50μmであり、嵩密度が3〜30g/Lであり、かつ弾力性を有していることを特徴とする中空炭素微粒子。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5062593B2 (ja) 2007-12-03 2012-10-31 独立行政法人産業技術総合研究所 リグニンを原料とする炭素微粒子及びその製造方法
JP4890623B2 (ja) 2010-02-26 2012-03-07 国立大学法人群馬大学 水素吸蔵炭素材料
JP5405438B2 (ja) * 2010-11-05 2014-02-05 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 多孔質カーボン粒子の製造方法と該粒子からなる多孔質カーボン材料
JP2014080327A (ja) * 2012-10-16 2014-05-08 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ナノ構造から成る炭素微粒子の製造方法
JP6331995B2 (ja) * 2014-03-11 2018-05-30 新日鐵住金株式会社 炭酸化物からの遊離炭素製造方法
JP6384775B2 (ja) * 2014-03-31 2018-09-05 大王製紙株式会社 電子写真トナー用炭素微粒子の製造方法
KR101783446B1 (ko) * 2014-09-30 2017-09-29 주식회사 엘지화학 중공형 탄소 캡슐의 제조 방법
JP6547633B2 (ja) * 2015-09-04 2019-07-24 日本製鉄株式会社 炭酸化物からの膜状遊離炭素製造方法
JP6263218B2 (ja) * 2016-03-28 2018-01-17 太平洋セメント株式会社 非水電解質二次電池用電極の導電助剤及びその製造方法
JP2021042106A (ja) * 2018-09-14 2021-03-18 株式会社日本触媒 炭素材料含有材料の製造方法および炭素材料含有材料
JP2020122132A (ja) * 2018-09-14 2020-08-13 株式会社日本触媒 可溶性有機無機複合体
US20220055907A1 (en) 2018-09-14 2022-02-24 Nippon Shokubai Co., Ltd. Carbon matter-containing material production method, carbon matter-containing material, and soluble organic-inorganic composite
JP7454352B2 (ja) * 2019-10-16 2024-03-22 株式会社日本触媒 炭素材料含有材料の製造方法
CN110803703A (zh) * 2019-11-13 2020-02-18 广东工业大学 一种磁性碳包覆碳化铁纳米材料及其制备方法和应用
CN110773214A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 广东工业大学 一种碳层嵌入式的碳化铁及其制备方法和碳层嵌入式的碳化铁作为费托合成催化剂的应用

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3775344A (en) 1970-11-14 1973-11-27 Kureha Chemical Ind Co Ltd Active carbon having a hollow microspherical structure
US3886093A (en) 1973-12-14 1975-05-27 Westvaco Corp Activated carbon with active metal sites and process for producing same
JP2788513B2 (ja) 1989-11-20 1998-08-20 昭和電工株式会社 ガラス状カーボン粉末及びその製造方法
JP3326942B2 (ja) 1993-12-27 2002-09-24 ぺんてる株式会社 中空状活性炭成形物の製造方法
JPH07267618A (ja) 1994-03-23 1995-10-17 Mitsubishi Chem Corp 新規な炭素微粒子
US5492870A (en) * 1994-04-13 1996-02-20 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Hollow ceramic microspheres by sol-gel dehydration with improved control over size and morphology
JP3633091B2 (ja) * 1996-04-09 2005-03-30 旭硝子株式会社 微小無機質球状中実体の製造方法
US5972537A (en) 1997-09-02 1999-10-26 Motorola, Inc. Carbon electrode material for electrochemical cells and method of making same
JPH11268907A (ja) * 1998-03-23 1999-10-05 Nikkiso Co Ltd 空洞炭素およびその製造方法
JP2001220114A (ja) 2000-02-14 2001-08-14 Tokai Carbon Co Ltd 球状炭素微粒子
KR100385574B1 (ko) 2001-02-10 2003-05-27 최만수 쉘 형상의 탄소 미세입자 제조방법
JP2002241116A (ja) 2001-02-13 2002-08-28 Akiya Kozawa 超微粒炭素の製造法
JP4386400B2 (ja) 2001-05-17 2009-12-16 独立行政法人科学技術振興機構 電磁波シールド材料及びその製法
JP4452773B2 (ja) 2003-08-05 2010-04-21 株式会社ナノクリエイツ 炭素微粒子の製造方法及び製造装置
JP4012516B2 (ja) 2004-03-30 2007-11-21 浩史 滝川 カーボンナノバルーン構造体の製造方法
JP2005289666A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Toyota Boshoku Corp 炭化物の製造方法
JP4762517B2 (ja) 2004-09-09 2011-08-31 株式会社オプトニクス精密 プリンター用トナーの製造方法
US7816007B2 (en) 2004-10-28 2010-10-19 Mitsubishi Chemical Corporation Spherical carbon particles and their aggregates
JP4740659B2 (ja) 2005-06-23 2011-08-03 機能性木質新素材技術研究組合 炭素材料の製造方法
JP4887489B2 (ja) * 2006-03-25 2012-02-29 国立大学法人 宮崎大学 レゾルシノール系ポリマーを前駆体とした中空状炭素粒子の製造方法
JP5062593B2 (ja) * 2007-12-03 2012-10-31 独立行政法人産業技術総合研究所 リグニンを原料とする炭素微粒子及びその製造方法

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