JPH0429602B2 - - Google Patents

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JPH0429602B2
JPH0429602B2 JP59191581A JP19158184A JPH0429602B2 JP H0429602 B2 JPH0429602 B2 JP H0429602B2 JP 59191581 A JP59191581 A JP 59191581A JP 19158184 A JP19158184 A JP 19158184A JP H0429602 B2 JPH0429602 B2 JP H0429602B2
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graphite
intercalation compound
tetrahydrofuran
compound
compounds
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は膨張黒鉛の製造方法に関する。更に詳
細には、シート状、テープ状、リング状、ブロツ
ク状などの形状を有する黒鉛製品の材料に適した
膨張黒鉛の製造方法に関する。 従来、膨張黒鉛は、特公昭44−23966号明細書
にあるように、一般に天然黒鉛、キツシユ黒鉛ま
たは熱分解黒鉛を濃硫酸および濃硝酸より成る酸
化浴中に適当な時間、温度で浸漬処理して得られ
る湿潤した黒鉛粒子(以下しばしば単に湿潤黒鉛
粒子と呼ぶ)すなわち黒鉛層間化合物を水洗し、
温度1000℃まで加熱し、C軸方向(炭素層に垂直
な方向)に100〜300倍に膨張させて得られる。こ
うして得られる低嵩密度の膨張黒鉛は、黒鉛本来
の耐熱性、耐薬品性、潤滑性をそなえており、
又、何らの接着剤または膠着剤を使用せずに圧縮
成形又はロール成形されてシート状あるいはリン
グ状等に成形することができるので、ガスケツト
やパツキング等に賞用されていることは周知であ
る。 一般に、湿潤黒鉛粒子は、95−98%という極め
て高い濃度に濃硫酸を含む酸化媒体、例えば、濃
硫酸と硝酸、過塩素酸、クロム酸、過マンガン酸
カリウム、沃素酸、または過沃素酸などとを組合
せた酸化剤、特に典型的な酸化剤として濃硝酸あ
るいは過塩素酸と濃硫酸よりなる酸化媒体で酸化
処理して得られることが多い。これらの方法では
いずれも高濃度の濃硫酸を用いるために作業上
種々の危険を伴ない、又使用した高濃度の酸化媒
体の処理が難しく、コスト的にも負担が大きく、
経済性も悪い。 又、上記の濃硫酸、硝酸、過塩素酸を用いる方
法で得られる湿潤黒鉛粒子を加熱膨張せしめた芋
虫状の膨張黒鉛を加圧成形してなる可撓性黒鉛製
品は、硫黄、窒素又は塩素の化合物の残留を避け
られない。これは酸化処理された湿潤黒鉛粒子の
膨張工程が高温ではあるが、短時間で急速になさ
れることに帰因しており、そのままではかなりの
硫黄化合物、窒素化合物あるいは塩素化合物が残
留、固定化される。これら化合物を除去するた
め、膨張黒鉛が空気中の酸素で酸化されない温度
領域で長時間熱処理しても、完全な除去は困難で
あり、経済的ではない。しかも黒鉛に残留する硫
黄、窒素又は塩素の化合物は該黒鉛成形製品がシ
ール材などに適用された場合、接触する金属、例
えばステンレス鋼の耐食性不動態皮膜を破壊、溶
解して孔食あるいは隙間腐食を惹起、助長し、実
用上問題がある。また、これら残留元素は黒鉛製
品を電極など電気化学的用途に応用するとき、好
ましくない結果をもたらす欠点がある。 上述の化学薬品浸漬法に伴なう諸欠点を改善す
る方法として、濃硫酸又は濃硝酸を電解液とする
電解槽内において、黒鉛を陽極として電解酸化す
ることにより黒鉛層間化合物である黒鉛重硫酸塩
又は硝酸塩を得て、これを加熱膨張させることに
より膨張黒鉛を得る方法が提案されている。この
方法においては硫酸等の濃度が浸漬法に比べて低
濃度で済み、又、種々の問題をはらむ強力な酸化
剤の付加使用を必要としない。又、特公昭56−
18532号明細書に開示されているように、黒鉛と
反応して黒鉛層間化合物を作る酸を含む電解液中
で、黒鉛を陰極として一旦黒鉛層間化合物を生成
させた後、生じた黒鉛層間化合物を陰極として電
解還元して過剰の酸を黒鉛層間から追い出して得
られた化合物を、膨張化のための加熱処理を施す
ことにより膨張黒鉛を製造する方法が提案されて
いる。しかし、上記2つの、電解によつて得られ
る黒鉛層間化合物を膨張させる膨張黒鉛の製造法
においても、硫黄化合物、窒素化合物の膨張黒鉛
中への残留は避けられず、浸漬法で得られた膨張
黒鉛と同様に、シール材等に適用された場合、接
触金属を腐食するので好ましくない。 以上の説明から明らかなように上記いずれの従
来法においても濃硫酸、濃硝酸、過塩素酸等の強
酸を使用するため、湿潤黒鉛粒子製造後の酸の廃
液処理、加熱処理によつて膨張させる際に発生す
る廃ガス中のSOX、NOXあるいは塩素化合物ガス
の処理が公害対策上問題となる。従つて公害設備
等の附属設備の投資額が大きくコストが高くな
る。 上記の強酸を用いる方法の諸欠点を改善する方
法として、カリウム、リチウム、ルビジウム、セ
シウムから選ばれたアルカリ金属とテトラヒドロ
フラン等の有機分子と黒鉛からなる黒鉛三元層間
化合物を加熱膨張して膨張黒鉛を得る方法が特開
昭58−156515号明細書において提示されている。
この方法は金属の錆の原因となる硫黄化合物、塩
素化合物又は窒素化合物を含まない膨張黒鉛の製
造方法であり、また公害防止を必要としない製造
方法である。しかしながら、この方法で用いられ
ているアルカリ金属は市場価格が高く、製造のコ
スト高が避けられない。又上記の方法で用いられ
るカリウムとテトラヒドロフラン及び黒鉛からな
る層間化合物は大気中で製造することができず、
一般には窒素やアルゴン等の不活性ガス中で操作
を行なわなければならない。そのためやはり製造
のコスト高を避けられない。 そこで本発明者らは上記の問題を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果、本発明に到達したものであ
る。 従つて本発明の一つの目的は、金属の錆の要因
となる硫黄化合物、塩素化合物又は窒素化合物を
含まない膨張黒鉛が製造でき且つ製造コストの安
い経済的な製造方法を提供することである。 本発明の他の目的は、上記の方法にして、多大
な費用のかかる公害防止設備を必要としない膨張
黒鉛の製造方法を提供することである。 更にまた本発明の他の一つの目的は、従来の方
法よりも低い加熱温度でも製造可能であり、又黒
鉛層間に挿入された物質を回収して再利用するこ
とのできる膨張黒鉛の製造方法を提供することで
ある。 前記及びその他の諸目的、諸特徴及び諸利益
は、以下に記載する詳細な説明から明らかになろ
う。 本発明によれば、ナトリウムとテトラヒドロフ
ラン及び黒鉛からなる黒鉛三元層間化合物及び/
またはその残存化合物を加熱膨張せしめることを
特徴とする膨張黒鉛の製造方法が提供される。 本発明に用いられるナトリウムとテトラヒドロ
フラン及び黒鉛からなる黒鉛三元層間化合物(以
下、しばしば単に“三元層間化合物”と呼ぶ)及
びその残存化合物(以下、しばしば単に“残存化
合物”と呼ぶ)について説明する。 本発明に用いられる三元層間化合物及びその残
存化合物はCxNa(THF)yで表わされる。ここで
THFはテトラヒドロフランを表わす。xは一般
にx≧10、好ましくは72≧x≧10である。又yは
三元層間化合物の場合3≧y>0であり、三元層
間化合物の残存化合物の場合1>y>0である
が、1>y>0.1の残存化合物が好ましく用いら
れる。 本発明に用いられる三元層間化合物の製造方法
は次の通りである。まず第1段階としてアントラ
セン又はベンゾフエノンのいずれか一種と金属ナ
トリウムをテトラヒドロフラン中へ入れて反応を
行なわせる。この際、反応系は静置のままでも又
撹拌しても反応を行なわせることができる。この
時の反応温度は一般に−10〜50℃であり、反応は
空気中で行なわせることができ、圧力は一般には
0.8〜10atmである。反応時間は一般には静置の
場合で12〜24時間であるが、撹拌すればもつと短
かくすることができる。次に第2段階として得ら
れた反応液中に黒鉛を入れ、上記と同様の温度、
圧力、雰囲気条件で撹拌後12〜24時間静置させる
ことにより三元層間化合物を得る。この際撹拌を
充分行なうことにより静置時間を短かくすること
ができる。上記の反応において用いられる原料の
量は、黒鉛の炭素1モルに対して一般に金属ナト
リウムは0.014〜0.50モル、アントラセン又はベ
ンゾフエノンはいずれも0.014〜0.50モル、テト
ラヒドロフランは0.014〜10モルである。但し、
テトラヒドロフランについては0.056モル以上用
いることが好ましい。 三元層間化合物が生成する反応の機構は明確で
はないが、次のように推定される。まず一般にそ
れぞれ下記の式: で表わされるナトリウム−アントラセン錯体、ナ
トリウム−ベンゾフエノン錯体が形成され、その
後ナトリウムとテトラヒドロフランが黒鉛層間に
侵入すると考えられる。 本発明に用いられる三元層間化合物の別の製造
方法として、アントラセン又はベンゾフエノンの
いずれか一種と金属ナトリウム及び黒鉛を大気中
で殆んど同時にテトラヒドロフラン中に投入し、
空気中、温度−10〜50℃、圧力0.8〜10atmで撹
拌して反応させる方法もある。一般には撹拌後12
〜24時間放置して目的物を得るが、撹拌条件を適
当に選ぶことにより放置時間は短かくできる。原
料の量は上記の方法と同様である。この方法にお
いては、アントラセン又はベンゾフエノン、金属
ナトリウム及び黒鉛が殆んど同時にテトラヒドロ
フラン中へ投入されるが、反応の順序としては上
記と同様にして反応が進むと考えられる。 本発明の方法に用いる三元層間化合物を製造す
るのに用いられる黒鉛としては、天然黒鉛、石油
コークス又は石炭コークス、ピツチコークスなど
の易黒鉛化炭素を黒鉛化のための加熱処理に付し
て得られる通常の人造黒鉛、キヤシユ黒鉛、ある
いは熱分解黒鉛などが用いられる。製造する際に
は黒鉛粉の形で用いられ、その形状は鱗片状、粒
状のどちらでも良く粒径は、20メツシユ(タイラ
ー)より細かいもの、好ましくは20〜500メツシ
ユ(タイラー)のものを用いることができる。 本発明の方法に用いる三元層間化合物の製造原
料である金属ナトリウム、アントラセン、ベンゾ
フエノン、テトラヒドロフランはいずれも市販の
ものを用いることができる。 本発明の方法に用いる前記した残存化合物は、
ナトリウムとテトラヒドロフラン及び黒鉛からな
る黒鉛三元層間化合物を室温で空気中に自然放置
することによつて得られる。残存化合物は三元層
間化合物が空気中の水分によつて徐々に分解して
得られるものであり組成は一定していない。空気
中の湿度などに依存するが、一般に自然放置して
一週間程度までのものが本発明の方法に好ましく
用いられる。残存化合物を得る別の方法として
は、三元層間化合物が生成した後、更に空気中、
−10〜50℃の温度で、三元層間化合物の得られた
溶液を撹拌して残存化合物を得る方法がある。こ
の方法は空気中の水分が溶液中に入つてやはり水
分の影響で三元層間化合物が分解し残存化合物に
なると思われる。残存化合物を得る更に別の方法
としては、三元層間化合物となつた後、水を加え
て空気中−10〜50℃の温度で撹拌して残存化合物
を得る方法もある。 本発明に用いられる三元層間化合物の好ましい
例としては、C32Na(THF)3、C64Na(THF)及
びC72Na(THF)が挙げられ、残存化合物の好ま
しい例としては上記の三元層間化合物の残存化合
物が挙げられる。 本発明における加熱温度は100〜1400℃好まし
くは200〜1000℃である。加熱装置は上記の温度
が得られるものであればどのようなものでも良
い。一般には電気炉を使用する。又加熱時間は2
〜60秒、好ましくは10〜30秒であり、常圧で加熱
を行なうことができる。 本発明における黒鉛の膨張度は10倍以上好まし
くは80〜400倍である。 本発明においては適当な加熱温度条件等を選ぶ
ことによつて加熱膨張の際に発生するナトリウム
の蒸気、テトラヒドロフラン蒸気をコールドトラ
ツプを用いて回収し再利用することができる。 本発明に用いられるナトリウムの市販価格は従
来のカリウムに比較し10〜20分の1と安く製造コ
ストは安くなり、従つてカリウムより高価格のリ
チウム、ルビジウム、セシウムを用いるより製造
コストの面ではるかに有利と言える。また本発明
に用いられる三元層間化合物は、従来のように
N2やアルゴンのような不活性ガス下で反応させ
て得る必要はなく空気中で製造可能である。 以下実施例により更に詳細に説明するが、本発
明は実施例の範囲に限定されるものではない。 参考例 1 細かくきざんだ金属ナトリウム1.2gとアント
ラセン9.3gを共にモレキユラーシーブで十分脱
水したテトラヒドロフラン50ml中へ加え、大気下
開放状態で24時間室温で静置した。その後空気中
110℃で乾燥した50〜80メツシユ(タイラー)に
粒度分布のブロードなピークを有する24〜200メ
ツシユ(タイラー)のマダガスカル産鱗片状黒鉛
10gを添加し、反応容器に栓をした状態で軽く撹
拌後24時間室温で静置してC32Na(THF)3
C64Na(THF)、C72Na(THF)が主成分となつ
ている三元層間化合物の混合物を得た。その後、
得られた三元層間化合物の混合物を過・分離し
た。 参考例 2 細かくきざんだ金属ナトリウム1gをベンゾフ
エノン4gと共にモレキユラーシーブで十分脱水
したテトラヒドロフラン100ml中に加え大気中開
放の状態室温で24時間静置した。その後、空気中
110℃で乾燥した50〜80メツシユ(タイラー)に
粒度分布のブロードなピークを有する24〜200メ
ツシユ(タイラー)のマダガスカル産鱗片状黒鉛
5gを添加し、反応容器に栓をした状態で軽く撹
拌後、24時間室温で静置してC32Na(THF)3
C64Na(THF)、C72Na(THF)を主成分とする
三元層間化合物の混合物を得た。その後、得られ
た三元層間化合物の混合物を過・分離した。 参考例 3 細かくきざんだ金属ナトリウム1gとベンゾフ
エノン10gを、空気中110℃で乾燥した50〜80メ
ツシユ(タイラー)に粒度分布のブロードなピー
クを有する24〜200メツシユ(タイラー)のマダ
ガスカル産鱗片状黒鉛5gと一緒に、CaH2で十
分脱水したテトロヒドロフラン100ml中に加え、
反応容器に栓をした状態で軽く撹拌後室温で24時
間放置した。こうしてC32Na(THF)3、C64Na
(THF)、C72Na(THF)を主成分とする三元層
間化合物の混合物を得た。得られた三元層間化合
物の混合物を過・分離した。 実施例 1 参考例1で得られた三元層間化合物を石英管に
入れて、それを1000℃に加熱した電気炉中へ常圧
で30秒間入れると充分に膨張した膨張黒鉛を得
た。得られた膨張黒鉛の膨張係数を第1表に示
す。 実施例 2 参考例2で得られた三元層間化合物を用いた以
外は実施例1と同様にして膨張黒鉛を得た。得ら
れた膨張黒鉛の膨張係数を第1表に示す。 実施例 3 参考例3で得られた三元層間化合物を用いた以
外は実施例1と同様にして膨張黒鉛を得た。得ら
れた膨張黒鉛の膨張係数を第1表に示す。
The present invention relates to a method for producing expanded graphite. More specifically, the present invention relates to a method for producing expanded graphite suitable for use as a material for graphite products having shapes such as sheet, tape, ring, and block shapes. Conventionally, expanded graphite is produced by immersing natural graphite, hardwood graphite, or pyrolytic graphite in an oxidizing bath consisting of concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid at an appropriate temperature for an appropriate period of time, as described in Japanese Patent Publication No. 44-23966. The wet graphite particles (hereinafter often referred to simply as wet graphite particles), that is, the graphite intercalation compound, obtained by
It is obtained by heating to a temperature of 1000°C and expanding it 100 to 300 times in the C-axis direction (direction perpendicular to the carbon layer). The low bulk density expanded graphite obtained in this way has the heat resistance, chemical resistance, and lubricity inherent to graphite.
In addition, it is well known that it is used for gaskets, packing, etc. because it can be compression molded or roll molded into sheets or rings without using any adhesives or adhesives. . Generally, wet graphite particles are prepared using oxidizing media containing concentrated sulfuric acid at very high concentrations of 95-98%, such as concentrated sulfuric acid and nitric acid, perchloric acid, chromic acid, potassium permanganate, iodic acid, or periodic acid. It is often obtained by oxidation treatment with an oxidizing agent that is a combination of the above, particularly a typical oxidizing agent that is an oxidizing medium consisting of concentrated nitric acid or perchloric acid and concentrated sulfuric acid. All of these methods involve various operational hazards because they use highly concentrated sulfuric acid, and it is difficult to dispose of the highly concentrated oxidizing medium used, resulting in a large cost burden.
Economic efficiency is also bad. In addition, flexible graphite products made by pressure-molding caterpillar-shaped expanded graphite obtained by heating and expanding wet graphite particles obtained by the above method using concentrated sulfuric acid, nitric acid, or perchloric acid do not contain sulfur, nitrogen, or chlorine. Remaining compounds cannot be avoided. This is due to the fact that the expansion process of the oxidized wet graphite particles is carried out rapidly in a short period of time, albeit at a high temperature. be done. Even if expanded graphite is heat-treated for a long time in a temperature range where it is not oxidized by oxygen in the air in order to remove these compounds, complete removal is difficult and uneconomical. Moreover, when the graphite molded product is applied to a sealing material, the sulfur, nitrogen, or chlorine compounds remaining in graphite destroy or dissolve the corrosion-resistant passive film of the metal it comes into contact with, such as stainless steel, resulting in pitting corrosion or crevice corrosion. This causes and promotes problems, which poses a practical problem. In addition, these residual elements have the disadvantage of causing unfavorable results when graphite products are applied to electrochemical applications such as electrodes. As a method to improve the various drawbacks associated with the above-mentioned chemical immersion method, graphite bisulfate, which is a graphite intercalation compound, is electrolytically oxidized in an electrolytic bath using concentrated sulfuric acid or concentrated nitric acid as an electrolyte, using graphite as an anode. A method has been proposed in which expanded graphite is obtained by obtaining a salt or nitrate and heating and expanding it. In this method, the concentration of sulfuric acid, etc., can be lower than that in the immersion method, and there is no need to additionally use a strong oxidizing agent, which causes various problems. Also, special public service in 1982-
As disclosed in the specification of No. 18532, a graphite intercalation compound is generated by using graphite as a cathode in an electrolytic solution containing an acid that reacts with graphite to form a graphite intercalation compound, and then the generated graphite intercalation compound is A method has been proposed for producing expanded graphite by subjecting a compound obtained by electrolytic reduction as a cathode to expel excess acid from between graphite layers to heat treatment for expansion. However, even in the above two methods of manufacturing expanded graphite in which graphite intercalation compounds obtained by electrolysis are expanded, residual sulfur compounds and nitrogen compounds in the expanded graphite cannot be avoided, and the expanded graphite obtained by the dipping method cannot be avoided. Like graphite, when applied to sealing materials, etc., it is undesirable because it corrodes contact metals. As is clear from the above explanation, in all of the above conventional methods, strong acids such as concentrated sulfuric acid, concentrated nitric acid, and perchloric acid are used. The treatment of SO x , NO x or chlorine compound gases in the waste gas generated during this process is a problem in terms of pollution control. Therefore, the investment amount for auxiliary equipment such as pollution equipment is large and the cost becomes high. As a method to improve the various drawbacks of the method using strong acids described above, a graphite ternary intercalation compound consisting of an alkali metal selected from potassium, lithium, rubidium, and cesium, an organic molecule such as tetrahydrofuran, and graphite is heated and expanded to form expanded graphite. A method for obtaining is presented in Japanese Patent Application Laid-Open No. 156515/1983.
This method is a method for producing expanded graphite that does not contain sulfur compounds, chlorine compounds, or nitrogen compounds that cause metal rust, and also does not require pollution prevention. However, the alkali metal used in this method has a high market price, and high manufacturing costs are unavoidable. Furthermore, the intercalation compound consisting of potassium, tetrahydrofuran and graphite used in the above method cannot be produced in the atmosphere;
Generally, the operation must be carried out under an inert gas such as nitrogen or argon. Therefore, high manufacturing costs cannot be avoided. Therefore, the present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, they have arrived at the present invention. Therefore, one object of the present invention is to provide an economical manufacturing method that can produce expanded graphite that does not contain sulfur compounds, chlorine compounds, or nitrogen compounds that cause metal rust, and that is inexpensive. Another object of the present invention is to provide a method for producing expanded graphite that does not require expensive pollution control equipment. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for producing expanded graphite that can be produced at a lower heating temperature than conventional methods and that can recover and reuse substances inserted between graphite layers. It is to provide. These and other objects, features and benefits will become apparent from the detailed description provided below. According to the present invention, a graphite ternary intercalation compound consisting of sodium, tetrahydrofuran and graphite and/or
Alternatively, there is provided a method for producing expanded graphite, which comprises heating and expanding the residual compound thereof. The graphite ternary intercalation compound (hereinafter often simply referred to as the "ternary intercalation compound") made of sodium, tetrahydrofuran, and graphite used in the present invention and its residual compound (hereinafter often simply referred to as the "residual compound") will be explained. . The ternary intercalation compound used in the present invention and its residual compounds are represented by C x Na (THF) y . here
THF stands for tetrahydrofuran. x is generally x≧10, preferably 72≧x≧10. Further, y is 3≧y>0 in the case of a ternary intercalation compound, and 1>y>0 in the case of a residual compound of the ternary intercalation compound, and a residual compound with 1>y>0.1 is preferably used. The method for producing the ternary intercalation compound used in the present invention is as follows. First, in the first step, either anthracene or benzophenone and metallic sodium are placed in tetrahydrofuran to cause a reaction. At this time, the reaction can be carried out either by leaving the reaction system stationary or by stirring it. The reaction temperature at this time is generally -10 to 50℃, the reaction can be carried out in air, and the pressure is generally
It is 0.8~10 atm. The reaction time is generally 12 to 24 hours when left standing, but can be shortened by stirring. Next, graphite was added to the reaction solution obtained in the second step, and the temperature was the same as above.
After stirring under pressure and atmospheric conditions, the mixture is allowed to stand for 12 to 24 hours to obtain a ternary intercalation compound. At this time, the standing time can be shortened by sufficiently stirring. The amounts of raw materials used in the above reaction are generally 0.014 to 0.50 mol of sodium metal, 0.014 to 0.50 mol of anthracene or benzophenone, and 0.014 to 10 mol of tetrahydrofuran per mol of carbon in graphite. however,
It is preferable to use 0.056 mol or more of tetrahydrofuran. Although the mechanism of the reaction that generates the ternary intercalation compound is not clear, it is presumed as follows. First of all, each of the following formulas: It is thought that a sodium-anthracene complex and a sodium-benzophenone complex represented by these are formed, and then sodium and tetrahydrofuran invade between the graphite layers. Another method for producing the ternary intercalation compound used in the present invention is to introduce either anthracene or benzophenone, metallic sodium and graphite into tetrahydrofuran almost simultaneously in the atmosphere,
There is also a method of stirring and reacting in air at a temperature of -10 to 50°C and a pressure of 0.8 to 10 atm. Generally after stirring 12
The desired product is obtained by leaving for ~24 hours, but the standing time can be shortened by appropriately selecting stirring conditions. The amount of raw materials is the same as in the above method. In this method, anthracene or benzophenone, metallic sodium, and graphite are introduced into tetrahydrofuran almost simultaneously, but the reaction is thought to proceed in the same order as described above. The graphite used to produce the ternary intercalation compound used in the method of the present invention is obtained by subjecting graphitizable carbon such as natural graphite, petroleum coke, coal coke, pitch coke, etc. to heat treatment for graphitization. Ordinary artificial graphite, cache graphite, or pyrolytic graphite is used. When manufacturing, it is used in the form of graphite powder, and its shape can be either scaly or granular, and the particle size is finer than 20 meshes (Tyler), preferably 20 to 500 meshes (Tyler). be able to. Commercially available sodium metal, anthracene, benzophenone, and tetrahydrofuran, which are raw materials for producing the ternary intercalation compound used in the method of the present invention, can be used. The above-mentioned residual compounds used in the method of the present invention are:
It is obtained by leaving a graphite ternary intercalation compound consisting of sodium, tetrahydrofuran and graphite in air at room temperature. The residual compound is obtained by the gradual decomposition of the ternary intercalation compound by moisture in the air, and its composition is not constant. Although it depends on the humidity in the air, in general, it is preferably used in the method of the present invention if it is allowed to stand for up to about one week. Another method for obtaining residual compounds is to further in air after the ternary intercalation compound is formed.
There is a method of stirring the obtained solution of the ternary intercalation compound at a temperature of -10 to 50°C to obtain the residual compound. In this method, moisture in the air enters the solution, and it is thought that the ternary intercalation compound decomposes and becomes a residual compound under the influence of the moisture. Still another method for obtaining the residual compound is to obtain the residual compound by adding water and stirring in air at a temperature of -10 to 50° C. after forming the ternary intercalation compound. Preferred examples of the ternary intercalation compound used in the present invention include C 32 Na (THF) 3 , C 64 Na (THF) and C 72 Na (THF), and preferred examples of the remaining compounds include the above three Examples include residual compounds of the original intercalation compound. The heating temperature in the present invention is 100 to 1400°C, preferably 200 to 1000°C. Any heating device may be used as long as the above temperature can be obtained. Generally, an electric furnace is used. Also, the heating time is 2
The heating time is 60 seconds, preferably 10 to 30 seconds, and heating can be carried out at normal pressure. The degree of expansion of graphite in the present invention is 10 times or more, preferably 80 to 400 times. In the present invention, by selecting appropriate heating temperature conditions, etc., sodium vapor and tetrahydrofuran vapor generated during heating expansion can be recovered and reused using a cold trap. The commercial price of the sodium used in the present invention is 10 to 20 times lower than that of conventional potassium, and the manufacturing cost is low. Therefore, the manufacturing cost is lower than using lithium, rubidium, and cesium, which are more expensive than potassium. It's much more advantageous. Furthermore, the ternary intercalation compound used in the present invention is
It is not necessary to react under an inert gas such as N 2 or argon, and it can be produced in air. The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the scope of the Examples. Reference Example 1 1.2 g of finely chopped metallic sodium and 9.3 g of anthracene were added together to 50 ml of tetrahydrofuran which had been thoroughly dehydrated with a molecular sieve, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 24 hours in an open atmosphere. then in the air
Scaly graphite from Madagascar with a broad peak in particle size distribution between 50 and 80 meshes (Tyler), dried at 110°C, with a size of 24 to 200 meshes (Tyler)
Add 10 g of C 32 Na (THF) 3 , stir gently with the reaction container stoppered, and leave it at room temperature for 24 hours.
A mixture of ternary intercalation compounds containing C 64 Na (THF) and C 72 Na (THF) as main components was obtained. after that,
The resulting mixture of ternary intercalation compounds was filtered and separated. Reference Example 2 1 g of finely chopped metallic sodium was added together with 4 g of benzophenone to 100 ml of tetrahydrofuran which had been sufficiently dehydrated with a molecular sieve, and the mixture was left standing at room temperature in the open air for 24 hours. then in the air
Add 5 g of Madagascar flaky graphite of 24 to 200 mesh (Tyler) having a broad peak in particle size distribution to 50 to 80 mesh (Tyler) dried at 110°C, and stir gently with the reaction vessel capped. , left standing at room temperature for 24 hours to form C 32 Na(THF) 3 ,
A mixture of ternary intercalation compounds containing C 64 Na (THF) and C 72 Na (THF) as main components was obtained. Thereafter, the resulting mixture of ternary intercalation compounds was filtered and separated. Reference Example 3 1 g of finely chopped sodium metal and 10 g of benzophenone were dried in air at 110°C to produce scaly graphite from Madagascar with a broad peak in particle size distribution of 24 to 200 mesh (Tyler) in the range of 50 to 80 mesh (Tyler). 5 g into 100 ml of tetrahydrofuran that had been sufficiently dehydrated with CaH2 ,
After stirring gently with the reaction container capped, the mixture was allowed to stand at room temperature for 24 hours. Thus C 32 Na (THF) 3 , C 64 Na
(THF), a mixture of ternary intercalation compounds containing C 72 Na (THF) as the main components was obtained. The resulting mixture of ternary intercalation compounds was filtered and separated. Example 1 The ternary intercalation compound obtained in Reference Example 1 was placed in a quartz tube and placed in an electric furnace heated to 1000°C for 30 seconds at normal pressure to obtain expanded graphite that had expanded sufficiently. Table 1 shows the expansion coefficient of the obtained expanded graphite. Example 2 Expanded graphite was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ternary intercalation compound obtained in Reference Example 2 was used. Table 1 shows the expansion coefficient of the obtained expanded graphite. Example 3 Expanded graphite was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ternary intercalation compound obtained in Reference Example 3 was used. Table 1 shows the expansion coefficient of the obtained expanded graphite.

【表】 上記の膨張係数は、原料黒鉛と膨張黒鉛のC軸
方向の厚みを電子顕微鏡写真で調べ下記の式によ
つて得た値である。又上記の膨張係数は各々のサ
ンプルの10個の平均測定値である。 膨張係数=膨張黒鉛のC軸方向の厚み/原料黒鉛の
C軸方向の厚み
[Table] The above expansion coefficient is a value obtained by examining the thickness of raw graphite and expanded graphite in the C-axis direction using electron micrographs and using the following formula. Also, the expansion coefficients listed above are the average of 10 measurements for each sample. Expansion coefficient = Thickness of expanded graphite in C-axis direction / Thickness of raw graphite in C-axis direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ナトリウムとテトラヒドロフラン及び黒鉛か
らなる黒鉛三元層間化合物及び/またはその残存
化合物を加熱膨張せしめることを特徴とする膨張
黒鉛の製造方法。 2 該黒鉛三元層間化合物が、ナトリウム、テト
ラヒドロフラン及び黒鉛を、ベンゾフエノン及び
アントラセンからなる群より選ばれた一種の存在
下で反応させて得られたものであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing expanded graphite, which comprises heating and expanding a graphite ternary intercalation compound consisting of sodium, tetrahydrofuran, and graphite and/or its residual compound. 2. The graphite ternary intercalation compound is obtained by reacting sodium, tetrahydrofuran, and graphite in the presence of one selected from the group consisting of benzophenone and anthracene. The manufacturing method according to item 1.
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