JPH05247731A - 繊維状活性炭とその製造方法 - Google Patents
繊維状活性炭とその製造方法Info
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- JPH05247731A JPH05247731A JP4050848A JP5084892A JPH05247731A JP H05247731 A JPH05247731 A JP H05247731A JP 4050848 A JP4050848 A JP 4050848A JP 5084892 A JP5084892 A JP 5084892A JP H05247731 A JPH05247731 A JP H05247731A
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Abstract
を提供すること。 【構成】光学異方性相を５０体積％以上含有するピッチ
を溶融紡糸して製造される繊維状活性炭であって、ＢＥ
Ｔ法による比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上であり、か
つ水素元素の含有量が、０．５重量％以下であることを
特徴とする繊維状活性炭及び光学異方性相を５０体積％
以上含有するピッチを溶融紡糸して焼成して得た焼成繊
維に薬剤を添加し、３００〜１８００℃の温度で反応さ
せて繊維状活性炭を得ることを特徴とする繊維状活性炭
の製造方法。
Description
状活性炭及びその製造方法に関するものであり、従来の
ものと異なり高結晶性の炭素質から成っており導電性を
必要とする電子、電池材料に適するものである。
にガス吸着剤、水処理剤、触媒など主に化学材料として
用いられてきたが、炭素材料が比較的導電性に優れてい
ることから電池材料や電子部品材料のようなエレクトロ
ニクス材料として注目されつつある。更に小さな電極部
材で、活性炭の性能を十分に発揮させる為に、繊維状の
活性炭からなるフェルト状の布の形態にして用いられる
ことが一般的であってフェノール、レーヨン、ポリアク
リロニトリル系の原料から製造した活性炭繊維を用いて
いた。
も難黒鉛化性の材料であって、通常の方法で焼成して製
造した炭素化合物は、黒鉛結晶が十分発達することが難
しく、活性炭素繊維中の黒鉛化度はいたって低く、水素
元素や、特にポリアクリロニトリルの場合には窒素元素
が残有しており、通常水素元素含有量が０．６重量％以
上は含まれている。この為に電子部品や電池材料に用い
るには導電性の点で改良することが望まれていた。つま
り、高比表面積を有する繊維状の活性炭であって、高結
晶性の炭素質物質からなり、炭素元素含有量が多く水素
元素や、窒素元素をほとんど含まないものが望まれてい
た。又、一方、高結晶性の炭素質物質になることが従来
からよく知られている光学異方性のピッチいわゆるメソ
フェーズピッチから高比表面積の繊維状活性炭の製造に
成功した例は従来なく、せいぜい比表面積が７００ｍ 2
／ｇの例（公開特許公報昭６１−３４２２５号）や比表
面積が１５００ｍ2／ｇのものを製造し得ても、光学的
に等方性のピッチに紡糸ノズルで複合化して、複合化分
割０．５と、繊維全体が高結晶性のものとなる繊維状活
性炭にはなりえなかった。
意検討の結果、かかる課題が、光学異方質のピッチから
紡糸して焼成した焼成繊維を特定の方法で処理すること
により解決されることを見い出し本発明に到達した。す
なわち、本発明の目的は、高結晶性、高比表面積の活性
炭を提供することであり、かかる目的は、光学異方性相
を５０体積％以上含有するピッチを溶融紡糸して製造さ
れる繊維状活性炭であってＢＥＴ法による比表面積が１
０００ｍ2／ｇ以上であり、かつ水素元素の含有量が
０．５重量％以下であることを特徴とする繊維状活性
炭、及び光学異方性相を５０体積％以上含有するピッチ
を溶融紡糸して焼成して得た焼成繊維に薬剤を添加し、
３００〜１８００℃の温度で反応させて繊維状活性炭素
を得ることを特徴とする繊維状活性炭の製造方法、によ
り達成される。
で用いる光学異方性相を含有するピッチは、炭素質原料
を出発物質として製造する。例えば、石炭系のコールタ
ール、コールタールピッチ、石炭液化物、石油系の重質
油、ピッチ、石油樹脂の熱重縮合反応生成物、ナフタレ
ンやアントラセンの触媒反応による重合反応生成物さら
に低分子芳香族化合物のホルマリン架橋樹脂等が挙げら
れる。これらの炭素質原料にはフリーカーボン、未溶解
石炭、灰分、触媒等の不純物が含まれているが、これら
の不純物は、濾過、遠心分離、あるいは溶剤を使用する
静置沈降分離等の周知の方法であらかじめ除去しておく
ことが望ましい。
の製造法では前述の炭素質の出発物質を通常３５０〜５
００℃、好ましくは３８０〜４５０℃で、２分から５０
時間、好ましくは５分から５時間、窒素、アルゴン、水
蒸気等の不活性ガス雰囲気下、あるいは、吹き込み下に
加熱処理する。又更に必要に応じた処理を行ないピッチ
を製造する。この様にして得られた紡糸ピッチから製造
したピッチ繊維は酸化性雰囲気下で不融化を目的に焼成
して不融化繊維を得る不融化条件は１５０℃〜４００℃
の温度条件で５分〜１２０時間、好ましくは２０分〜１
０時間で行なう。
スの様な不活性ガス雰囲気下４００℃〜２０００℃、好
ましくは４００℃〜１５００℃の温度で炭化処理して炭
化繊維を得る。さらに必要に応じて１５００〜３０００
℃の温度で焼成して黒鉛結晶の発達した黒鉛繊維を得
る。次に、上述の様な方法で製造した不融化繊維、炭化
繊維、黒鉛繊維いずれかを好ましくは不融化繊維又は４
００℃〜１５００℃で不活性ガス雰囲気下焼成した炭化
繊維、より好ましくは不融化処理を３００℃以上の温度
条件が１００〜２００℃から一定の昇温速度で行った不
融化繊維、又はその後４００〜８００℃で不活性ガス雰
囲気下焼成した炭化繊維に、薬剤を、焼成繊維に対し、
０．０１〜５０重量部、好ましくは１〜２０重量部添加
し３００℃〜１８００℃好ましくは４００℃〜１００℃
の温度で、１分〜５０時間好ましくは１０分〜１０時間
処理して賦活する。用いる薬剤としてはＫＯＨ、ＮａＯ
Ｈ、ＣｓＯＨ等のアルカリ金属水酸化物、Ｍｇ（ＯＨ）
2、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｂａ（ＯＨ）2、等のアルカリ土類
金属水酸化物、ＺｎＣｌ2、ＣａＣｌ2 等の金属塩化
物、Ｈ2ＳＯ4、Ｈ3ＰＯ4等の酸、Ｋ2Ｓ、Ｋ2ＳＯ4等の
カリウム塩を単独又は２種以上混合して用いる。好まし
くはアルカリ金属の水酸化物を用いる。
ン、ヘリウムの様る不活性ガスを用いることが一般的で
あるが、アルカリ金属の水酸化物を薬剤とする場合に賦
活処理中に副生するアルカリ金属を再生し、発火等の異
常反応を防止する為に、処理中又は処理後半以降水蒸気
等の酸化性のガスを混入することがある。薬剤で処理す
る反応条件は、通常ピッチ焼成繊維に対する薬剤の量
比、処理温度、処理時間を調節して行うことが出来る
が、これらの反応条件を厳しくする方向つまり、薬剤の
量比、温度、時間を大きくすると細孔容量、比表面積が
例えば２０００ｍ2／ｇ以上と大きくなり、とくに、細
孔直径２０Å以上の細孔容量を例えば０．４ｃｍ2／ｇ
以上増加しうる。細孔直径２０Å以上の細孔は、特に大
きな分子サイズのものの吸着に有効な細孔であり、有機
分子、無機分子のイオンの吸着に適しており、電池用電
極等に好適なものが製造出来る。薬剤処理終了後、水洗
等の洗浄を行ない、残有する薬剤を除去し、必要に応じ
て乾燥して、高比表面積のピッチ繊維状活性炭を製造す
る。
状活性炭にはなり得ないとされてきた光学異方質のピッ
チ（メソフェーズピッチ）を使用して高性能、高結晶性
の繊維状活性炭を得られる。以下本発明を実施例を用い
てより詳細に説明する。
光顕微鏡下で観察した光学的異方性割合が９５％の紡糸
ピッチを調製した。これをノズル径０．１ｍｍ、孔約４
０００の紡糸口金を用い、口金温度３３０℃で溶融紡糸
し、得られた糸径１２μｍのピッチ繊維にシリコン系の
油剤を付着させ集束した。このピッチ繊維を室温からゆ
っくり３１０℃まで空気中で昇温し、焼成し、不融化繊
維を得た。更に、この不融化繊維を窒素ガス中５４５℃
で炭化し、炭素繊維を得た。この炭素繊維１０ｇに Ｋ
ＯＨ ４０ｇ、水２０ｍｌ、エチルアルコール ２０ｍ
ｌを加え、超音波で振とうした。
水とエチルアルコーロを留去し、さらに１２０℃で一昼
夜乾燥した。これを黒鉛のルツボに入れ窒素ガス気流下
電気炉中で４００℃から２℃／分で８００℃まで昇温
し、２時間８００℃で保持してＫＯＨによる賦活処理を
行った。反応終了後、室温まで冷却し、水蒸気を反応生
成的にさらし、さらにこのあと水を１２５ｍｌ加え副生
したアルカリ金属を処理し無害化し、さらに３回１２５
ｍｌの水で、ＫＯＨを洗浄除去した。さらに５％塩酸８
０ｍｌで洗浄し、微少量残るＫＯＨを洗浄除去した。こ
のあと塩酸を除去する目的で水、エチルアルコールで反
応生成的繊維状活性炭を洗浄し、最後に１２０℃で一昼
夜乾燥した。得られた繊維状活性炭は５．６ｇｒであ
り、これをＢＥＴ法で測定した比表面積は２５６０ｍ2
／ｇ、全細孔容積は１．１５５ｃｃ／ｇ、細孔径２０Å
以上の細孔容積は０．１７３ｃｃ／ｇ、元素分析では水
素元素は０．３重量％以下、であった。
アルコール２０ｍｌを加えた以外は実施例１と同様に処
理して繊維状活性炭３．４ｇｒを得た。 これをＢＥＴ
法で測定した比表面積は２５００ｍ2／ｇ、全細孔容積
は１．２５１ｃｃ／ｇ、細孔径３０Å以上の細孔容積は
０．４７０ｃｃ／ｇ、元素分析では水素元素は０．３重
量％以下であった。 実施例３ 実施例１で製造した繊維状活性炭を窒素ガス雰囲気中で
８００℃、２時間焼成した。このものの元素分析は、炭
素元素９５．４重量％、水素、窒素元素は０．３重量％
以下であった。さらにこれをアルゴン雰囲気中で２８０
０℃で３０分間焼成し、粉末Ｘ線法で調べたところ黒鉛
結晶の生成が見られ、黒鉛面間隔であるｄｏｏ２は３．
３９Å、黒鉛結晶子の厚さＬｃは１２０Åであった。
Claims (3)
- 【請求項１】 光学異方性相を５０体積％以上含有す
るピッチを溶融紡糸して製造される繊維状活性炭であっ
て、ＢＥＴ法による比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上で
あり、かつ水素元素の含有量が０．５重量％以下である
ことを特徴とする繊維状活性炭。 - 【請求項２】 ＢＥＴ法による比表面積が２０００ｍ
2／ｇ以上であり、かつ細孔直径２０Å以上の細孔容量
が０．４ｃｍ3／ｇ以上である請求項１記載の繊維状活
性炭。 - 【請求項３】 光学異方性相を５０体積％以上含有す
るピッチを溶融紡糸して焼成して得た焼成繊維に薬剤を
添加し、３００〜１８００℃の温度で反応させて繊維状
活性炭を得ることを特徴とする繊維状活性炭の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05084892A JP3149504B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 繊維状活性炭とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05084892A JP3149504B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 繊維状活性炭とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05247731A true JPH05247731A (ja) | 1993-09-24 |
| JP3149504B2 JP3149504B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=12870146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05084892A Expired - Lifetime JP3149504B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 繊維状活性炭とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149504B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001013390A1 (fr) * | 1999-08-10 | 2001-02-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede de production de carbone active pour electrode de condensateur electrique double couche |
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-
1992
- 1992-03-09 JP JP05084892A patent/JP3149504B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP3149504B2 (ja) | 2001-03-26 |
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