JPH0967528A - 改質炭素材料 - Google Patents

改質炭素材料

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Publication number
JPH0967528A
JPH0967528A JP7225275A JP22527595A JPH0967528A JP H0967528 A JPH0967528 A JP H0967528A JP 7225275 A JP7225275 A JP 7225275A JP 22527595 A JP22527595 A JP 22527595A JP H0967528 A JPH0967528 A JP H0967528A
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JP
Japan
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sulfur trioxide
carbon material
gas
carbon
trioxide gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7225275A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Idokawa
浩幸 井戸川
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Mitsubishi Pencil Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Co Ltd
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Publication date
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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素材料表面を三酸化硫黄ガスで処理し、マ
トリックスとの親和性を向上させた改質炭素材料を提供
する。 【解決手段】 三酸化硫黄をガス化したものを不活性ガ
スで希釈した希釈三酸化硫黄ガス5aを炭素材料9表面
に接触反応させて得られる改質炭素材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、改質炭素材料に関
し、更に詳しくは、炭素材料表面を三酸化硫黄ガスで処
理し、マトリックスとの親和性を向上させた改質炭素材
料に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、炭素は、耐熱性・耐食性・伝熱
性・導電性など優れた性質を有し、その用途は極めて広
範囲であり、あらゆる工業分野にわたって利用されてお
り、それぞれの使用目的に応じて形状、形態とも多種多
様である。
【0003】これら炭素材料は、単独で用いるより、炭
素繊維、カーボンブラックに代表されるように、プラス
チック、ゴムなどに充填複合化して用いられることが非
常に多い。例えば、固体潤滑剤としてオイルなどに添加
する黒鉛、補強繊維としてプラスチック、ゴムなどに添
加するカーボンブラック、炭素繊維などがある。
【0004】しかしながら、炭素材料は、一般にマトリ
クスとの親和性に乏しく、このことは複合材料としての
性能の低下の原因となる。そのため、硝酸やリン酸など
による湿式処理、空気酸化、ポリマー被覆、シラン処理
などが行われているが、まだ完全な方法は見い出されて
いないのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、樹
脂、ゴム、オイル等と混合して炭素材料を使用する際、
マトリクスとの親和性を向上させた改質炭素材料を提供
することを目的とする。
【0006】
【問題を解決するための手段】本発明者は、炭素とマト
リクスとの親和性を向上させる目的で炭素について鋭意
検討した結果、特定のガスで処理することにより目的の
改質炭素材料が得られることを見い出し、本発明を完成
するに至ったのである。すなわち、本発明の改質炭素材
料は、炭素材料表面を三酸化硫黄ガスで処理したことを
特徴とする。前記三酸化硫黄ガス処理としては、三酸化
硫黄ガスを不活性ガスで希釈した希釈三酸化硫黄ガスを
炭素材料表面に接触反応させることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を詳しく説明
する。本発明によれば、炭素材料を三酸化硫黄ガスで処
理することにより目的の改質炭素材料が得られる。本発
明で規定する「炭素材料」とは、黒鉛、カーボンブラッ
ク、炭素繊維、活性炭など六角網目平面構造を有する炭
素で構成されるすべてのものを含む意味である。
【0008】これらの六角網目平面構造においては結晶
端面の炭素原子は、内側の炭素原子との結合で満たされ
ない遊離原子価を有し、これら炭素原子は他の異種原子
と結合して飽和されており、すべての炭素材料表面は−
C−H、−CHO、−COH、−COOH、−C=O等
の官能基を形成している。従って、本発明による三酸化
硫黄ガスの処理効果は、これらの官能基と反応した三酸
化硫黄が親和性の向上に寄与するものと考えられ、上記
で規定した炭素材料すべてのものに適用することができ
る。
【0009】本発明における三酸化硫黄ガスによる処理
は、三酸化硫黄(沸点44.8℃)を50〜100℃で
ガス化させたものを窒素、アルゴンなどの不活性ガスで
希釈した希釈三酸化硫黄ガスで、例えば、フロー法によ
り炭素材料表面に接触させ、反応させる方法である。
【0010】本発明における三酸化硫黄ガスによる処理
温度は、炭素材料の種類によって−80〜300℃の温
度範囲から任意に選択される。なぜなら、炭素材料と三
酸化硫黄との反応性は、炭素材料の種類によって異なる
からである。例えば、カーボンブラックや活性炭のよう
な表面積の大きいものに対しては、室温以下でも充分に
反応が進行するのに対して、黒鉛や炭素繊維のような表
面積の小さいものは50℃以上の温度域で処理しないと
充分に反応が進行しないためである。
【0011】本発明で用いられる三酸化硫黄ガスの濃度
は、特に制限はないが、好ましくは、0.1〜80vol
%が望ましい。また、45℃以下の温度域で処理すると
き、高濃度の三酸化硫黄ガスは液化してしまうので、窒
素、アルゴンなどの不活性ガスで希釈した希釈三酸化硫
黄ガスにより液化を防ぐことができる。
【0012】三酸化硫黄ガスのフロー量および処理時間
は、炭素材料に均一に三酸化硫黄ガスが供給されれば少
量かつ短時間でよく、多量で時間が長くてもそれ相応の
効果は期待できない。通常は、0.01〜10000
(ml/分)(100%三酸化硫黄ガスに換算して)の
フロー量で、0.5分〜1時間の処理時間である。0.
01(ml/分)未満のフロー量では処理時間が長くなっ
てしまい効率的でなく、10000(ml/分)を越える
フロー量では未反応の三酸化硫黄ガスが多量に出てしま
う。また、0.5分未満では均一に処理することが困難
であり、1時間を越えるとそれ相応の効果は期待できな
い。
【0013】このように本発明の改質炭素材料は、簡単
な処理によって炭素材料のマトリクスとの親和性を向上
することができ、その工業的意義は大きい。また、本発
明で改質できる炭素材料としては、上記で規定した炭素
材料すべてのものに適用することができ、例えば、黒
鉛、活性炭、補強材としてプラスチック、ゴムなどに添
加するカーボンブラック、炭素繊維等を挙げることがで
きる。
【0014】
【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例により更に
説明する。なお、本発明は以下に示される実施例に限定
されるものではない。
【0015】実施例及び比較例で使用した三酸化硫黄ガ
ス処理としては、図1に示される不活性ガスによる希釈
三酸化硫黄ガス処理システムAにより実施した。この処
理システムAは、図1に示されるように、まず、窒素ガ
ス、アルゴンガスなどの不活性ガスを濃硫酸1、グラス
ウールフィルター2に通して不活性ガスを処理し、該不
活性ガス2aを流量計3により流量を調整しながら、蒸
発器5により三酸化硫黄4をガス化した三酸化硫黄ガス
と混合することにより希釈三酸化硫黄ガス5aを製造
し、該希釈三酸化硫黄ガス5aをジョイント7を介し
て、恒温槽8中に配置した試料(炭素材料)9を入れた
フラスコ9a内に導入することにより、試料(炭素材
料)9を改質するものである。なお、6は不活性ガスバ
イパスであり、また、フラスコ9a内に残存するガスは
グラスウールフィルター10、濃硫酸11を通して廃ガ
スとして処理される。
【0016】実施例1〜2 市販のカーボンブラック(三菱化学(株)製、#230
0)10gを図1に示される三酸化硫黄ガス処理システ
ムAのフラスコ9a内に入れた後、下記表1に示す条件
で三酸化硫黄ガスをフローして処理を実施した。得られ
た改質カーボンブラックの水に対する親和性を吸着水分
量(温度25℃、相対湿度65%で5日間放置)から評
価した。その結果を下記表1に示す。
【0017】比較例1 実施例1〜2で用いた未処理のカーボンブラックを実施
例1〜2と同法により水に対する親和性を測定し、その
結果を下記表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】(表1の考察)上記表1から明らかなよう
に、カーボンブラックは三酸化硫黄ガスの処理により、
水に対する親和性は非常に(5倍以上)向上することが
判明した。
【0020】実施例3〜4 市販の炭素繊維(呉羽化学工業(株)製、C−106
F)10gを図1に示される処理システムAのフラスコ
9a内に入れた後、下記表2に示した条件で処理を実施
した。これら改質炭素繊維を使い以下の方法によってC
FRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)を作製し
た。市販のエポキシ樹脂(油化シェル(株)製、エピコ
ート828)100重量部を用い、硬化剤としてベンジ
ルジメチルアミン10重量部添加したものに、上記改質
炭素繊維60重量部を一方向に並べ、90℃・4時間、
150℃・18時間加熱して成形体とした。その曲げ強
度を万能材料試験機(島津製作所(株)製、オートグラ
フDCS−2000)で測定した。その測定結果を下記
表2に示す。
【0021】比較例2 実施例3〜4に用いた未処理の炭素繊維を用いて、実施
例3〜4の方法によりCFRPを作製し、その曲げ強度
を測定した。その測定結果を下記表2に示す。
【0022】比較例3 実施例3〜4に用いた未処理の炭素繊維を50%硝酸で
120℃、8時間酸処理を行った後、この改質炭素繊維
を実施例3〜4と同法によりCFRPを作製し、その曲
げ強度を測定した。その測定結果を下記表2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】(表2の考察)上記表2から明らかなよう
に、三酸化硫黄ガスで処理した炭素繊維を樹脂に添加し
たとき、その機械的強度(曲げ強度)は未処理ものに較
べて50%以上優れていることが判明した。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、炭素材料表面を三酸化
硫黄ガスで処理することにより、マトリックスとの親和
性を向上させることができる改質炭素材料が得られ、こ
れにより、水に対する親和性を向上させた炭素材料、ま
たは、機械的強度を増大した炭素材料を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の三酸化硫黄ガス処理システムの一例を
示す概略図である。
【符号の説明】
A 処理システム 1 濃硫酸 2 グラスウールフィルター 3 流量計 4 三酸化硫黄 5 蒸発器 8 恒温槽 9 試料(炭素材料)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素材料を三酸化硫黄ガスで処理したこ
    とを特徴とする改質炭素材料。
  2. 【請求項2】 前記三酸化硫黄ガス処理は、三酸化硫黄
    ガスを不活性ガスで希釈した希釈三酸化硫黄ガスを炭素
    材料表面に接触反応させる請求項1記載の改質炭素材
    料。
JP7225275A 1995-09-01 1995-09-01 改質炭素材料 Withdrawn JPH0967528A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008063580A (ja) * 2001-09-19 2008-03-21 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd カラーフィルター用着色剤
DE102007060307A1 (de) 2007-12-12 2009-06-18 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Nachbehandlung von Ruß
DE10242875B4 (de) * 2001-09-19 2014-02-27 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. Verfahren zum Herstellen sulfonierter fester Teilchen
US8852739B2 (en) 2010-02-23 2014-10-07 Evonik Carbon Black Gmbh Carbon black, method for the production thereof, and use thereof
US8915998B2 (en) 2008-11-27 2014-12-23 Evonik Carbon Black Gmbh Pigment granulate, method for producing the same and use thereof
JP2016193827A (ja) * 2008-02-05 2016-11-17 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ 官能化グラフェンシートを含有するコーティングおよびそれらのコーティングで被覆した物品

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