JPH11268908A - 熱膨張性黒鉛の製造方法 - Google Patents
熱膨張性黒鉛の製造方法Info
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- JPH11268908A JPH11268908A JP10092761A JP9276198A JPH11268908A JP H11268908 A JPH11268908 A JP H11268908A JP 10092761 A JP10092761 A JP 10092761A JP 9276198 A JP9276198 A JP 9276198A JP H11268908 A JPH11268908 A JP H11268908A
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Abstract
を開始する熱膨張性黒鉛を製造する。 【解決手段】 ペルオキソ二硫酸アンモニウムと過酸化
水素を添加した濃硫酸で黒鉛を酸処理したのち、水洗、
中和、濾別し、尿素の水溶液に十分浸漬したのち濾別
し、乾燥することによって、200℃以下、例えば、1
70℃付近から膨張を開始する熱膨張性黒鉛が得られ
る。
Description
に低温(200℃以下)、例えば170℃に加熱すると
膨張を開始する熱膨張性黒鉛の製造方法に関する。
ウレタン樹脂等の化成品の難燃化処理されたものが使用
されている。化成品の難燃化処理には、従来ハロゲン系
難燃剤が使用されていたが、火災時にハロゲンの有毒ガ
スを発生する畏れがあるため、使用が避けられる傾向に
ある。このため、各方面においては、各種の難燃剤が開
発されており、熱膨張性黒鉛もその一つとして挙げられ
ている。
なり合った六方晶系結晶で、六角形の巨大な網目を有す
る層面が弱いファンデルワールス結合により積み重なっ
た層状構造を有し、層間に広い空間を有している。この
ため、適当な条件下で酸、アルカリ金属、ハロゲン等が
容易に黒鉛層間に挿入され、黒鉛層間化合物となる。こ
の黒鉛層間化合物は、挿入物質の種類によって適当な温
度に加熱することにより、挿入物質を活性化させて流体
圧を発生させ、黒鉛間の層間を大きく拡げて膨張させる
ことができる、いわゆる、熱膨張性黒鉛が得られる。
量%程度ポリウレタン等に混合して化成品を形成する
と、火災発生時に高温が化成品に作用した際に、その熱
で熱膨張性黒鉛が膨張する。この膨張した熱膨張性黒鉛
は、ポリウレタン等の樹脂の組織を覆って空気から遮断
すると共に、膨張した黒鉛の層間に溶融した樹脂が吸収
されて空気から遮断でき、化成品の樹脂成分の燃焼が防
止できる。さらに、膨張した黒鉛の層間には、高温で発
生した有毒ガスが吸収され、室内に充満するのが防止さ
れる。
黒鉛、キッシュ黒鉛等の黒鉛を、濃硫酸と強酸化剤との
混合液で処理(以下この処理を酸処理という)し、水
洗、濾別したのち乾燥することによって得られる。この
酸処理の方法としては、濃硫酸と強酸化剤として硝酸お
よびその塩を用いる方法(特公昭54−25913号公
報)、強酸化剤として過マンガン酸カリを用いる方法
(特開昭55−95609号公報)、強酸化剤として過
ハロゲン酸塩を用いる方法(特開昭51−96793号
公報)あるいは電解反応により黒鉛の陽極酸化を行なう
方法(特公昭56−18352号公報)、濃硫酸と強酸
化剤として過酸化水素を用いる方法(特公昭60−34
492号公報)等が提案されている。
は、硫酸ガスを発生させるに十分な温度である800℃
以上、好ましくは1000℃以上の高温で熱処理をする
ことによって膨張させることを前提としている。しか
し、熱膨張性黒鉛を難燃剤として用いる場合は、このよ
うな高温でしか熱膨張性黒鉛が膨張しないと、火災発生
時に十分に対応させることができない。特に初期消火対
策を考慮した場合は、より低温、例えば200℃程度で
膨張を開始する熱膨張性黒鉛が望まれる。
ては、過塩素酸、過塩素酸塩、ペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム(過硫酸アンモニウム)、ペルオキソ二硫酸水素
アンモニウム(過硫酸水素アンモニウム)のうちの少な
くとも1種を添加して濃硫酸および過酸化水素で黒鉛を
処理する方法(特開平6−16406号公報)が提案さ
れている。しかし、過塩素酸、過塩素酸塩のようなハロ
ゲンの酸素酸や酸素酸塩では、腐食性が激しく、また、
塩素ガスの拡散による公害等の問題がある。
06号公報に開示の方法により得られる熱膨張性黒鉛
は、実施例によれば300℃で約80倍に膨張する旨記
載されているが、本発明者らの実験によれば、ペルオキ
ソ二硫酸水素アンモニウムを添加して濃硫酸および過酸
化水素で黒鉛を処理した場合、200℃では膨張が認め
られなかった。
消し、200℃以下、例えば170℃付近から膨張を開
始する熱膨張性黒鉛の製造方法を提供することにある。
製造方法は、ペルオキソ二硫酸アンモニウムと過酸化水
素を添加した濃硫酸で黒鉛を処理したのち、水洗、中
和、濾別し、尿素水溶液に十分浸漬したのち濾別し、乾
燥することとしている。このように、ペルオキソ二硫酸
アンモニウムと過酸化水素を添加した濃硫酸で黒鉛を酸
処理したのち、水洗、中和、濾別し、尿素水溶液に十分
浸漬したのち濾別し、乾燥することによって、170℃
付近から膨張を開始する熱膨張性黒鉛を製造することが
できる。
たのち、水洗、中和、濾別した黒鉛の尿素水溶液への浸
漬は、濃度5〜50%の尿素水溶液に浸漬したのち濾別
し、乾燥することによって、170℃付近から膨張を開
始する熱膨張性黒鉛が得られる。
は、特に限定されるものではなく、例えば、天然黒鉛、
熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛等、通常の熱膨張性黒鉛の製
造に用いられるものを使用することができるが、入手の
容易な天然鱗状黒鉛が好ましい。また、黒鉛の粒度は、
20〜100メッシュに粉砕されたもの、特に粒度30
〜80メッシュのものが好ましい。濃硫酸、過酸化水素
およびペルオキソ二硫酸アンモニウムの量は、黒鉛10
0重量部に対して濃硫酸250〜400重量部、過酸化
水素1〜10重量部、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1
〜20重量部が好ましい。
素を添加した濃硫酸で黒鉛を酸処理するに当たっては、
先ず濃硫酸に過酸化水素を60℃以下、好ましくは20
℃以下に冷却しながら混合する。濃硫酸としては、濃度
90%以上、好ましくは95〜98%のものを用いる。
過酸化水素としては、濃度30%〜60%、好ましくは
60%のものを用いる。濃硫酸と過酸化水素との混合比
率は、濃硫酸100重量部に対して過酸化水素0.2重
量部〜5重量部の範囲が好ましい。このように濃硫酸に
過酸化水素を混合してペルオキソ一硫酸を生成させたの
ち、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを添加して混合す
る。ペルオキソ二硫酸アンモニウムの添加量は、濃硫酸
100重量部に対して0.1〜10重量部、好ましくは
1〜2重量部である。
ら原料黒鉛を投入し、スラリー状としたのち、さらに5
0℃以下で撹拌しながら約5分〜30分間、好ましくは
15分程度反応させると、濃硫酸と過酸化水素により生
成したペルオキソ一硫酸が黒鉛に作用し、黒鉛層間化合
物が生成される。そして、この黒鉛層間化合物のスラリ
ーを水中に投入して硫酸を希釈して濾過した後、濃度5
〜50%、好ましくは15%前後の尿素の水溶液に1〜
24時間、好ましくは8時間前後浸漬し、濾別して乾燥
することによって、低温、例えば170℃で膨張を開始
する熱膨張性黒鉛を得ることができる。
で90〜150分、好ましくは、120分程度で十分で
ある。
を入れ、20℃以下に冷却しながら60%濃度の過酸化
水素3重量部およびペルオキソ二硫酸アンモニウム9重
量部を混合した。これを撹拌しながら粒度80メッシュ
オンが90%を占める天然黒鉛100重量部を投入して
反応させた。そして60分後、反応が終了したスラリー
を1000重量部の水中に徐々に投入して濃硫酸を希釈
し、これをブフナー漏斗を用いて吸引濾過して生成した
黒鉛層間化合物を回収し、これを1000重量部の水で
洗浄すると共に、希アンモニア水で洗浄して残留する硫
酸を中和したのち、さらに少量の水で洗浄し、15%濃
度の尿素水溶液に8時間浸漬したのち、ブフナー漏斗を
用いて吸引濾別し、100℃で120分間乾燥して熱膨
張性黒鉛を得た。
を入れ、20℃以下に冷却しながら60%濃度の過酸化
水素4重量部およびペルオキソ二硫酸アンモニウム12
重量部を混合した。これを撹拌しながら粒度80メッシ
ュオンが90%を占める天然黒鉛100重量部を投入し
て反応させた。そして60分後、反応が終了したスラリ
ーを1000重量部の水中に徐々に投入して濃硫酸を希
釈し、これをブフナー漏斗を用いて吸引濾過して生成し
た黒鉛層間化合物を回収し、これを500重量部の水で
洗浄すると共に、希アンモニア水で洗浄して残留する硫
酸を中和したのち、さらに少量の水で洗浄し、15%濃
度の尿素水溶液に8時間浸漬したのち、ブフナー漏斗を
用いて吸引濾別し、100℃で120分間乾燥して熱膨
張性黒鉛を得た。
を入れ、20℃以下に冷却しながら60%濃度の過酸化
水素6重量部を混合した。これを撹拌しながら粒度80
メッシュオンが90%を占める天然黒鉛100重量部を
投入して反応させた。そして60分後、反応が終了した
スラリーを1000重量部の水中に徐々に投入して濃硫
酸を希釈し、これをブフナー漏斗を用いて吸引濾過して
生成した黒鉛層間化合物を回収し、これを500重量部
の水で洗浄すると共に、希アンモニア水で洗浄して残留
する硫酸を中和したのち、さらに少量の水で洗浄し、1
5%濃度の尿素水溶液に8時間浸漬したのち、ブフナー
漏斗を用いて吸引濾別し、100℃で120分間乾燥し
て熱膨張性黒鉛を得た。
を入れ、20℃以下に冷却しながら60%濃度の過酸化
水素3重量部およびペルオキソ二硫酸アンモニウム9重
量部を混合した。これを撹拌しながら粒度80メッシュ
オンが90%を占める天然黒鉛100重量部を投入して
反応させた。そして60分後、反応が終了したスラリー
を1000重量部の水中に徐々に投入して濃硫酸を希釈
し、これをブフナー漏斗を用いて吸引濾過して生成した
黒鉛層間化合物を回収し、これを500重量部の水で洗
浄すると共に、希アンモニア水で洗浄して残留する硫酸
を中和したのち、さらに少量の水で洗浄し、100℃で
120分間乾燥して熱膨張性黒鉛を得た。
2で得た熱膨張性黒鉛について、膨張開始温度を測定す
ると共に、加熱温度200℃、400℃、1000℃に
それぞれ調節した電気炉で加熱して各熱膨張性黒鉛を膨
張させた。この膨張させた膨張黒鉛の容積を測定し、容
積/重量比(cc/g)を算出した。その結果を表1に
示す。なお、膨張開始温度は、熱膨張性黒鉛を電気炉内
に装入して順次温度を上昇させ、目視観察により膨張を
開始した時点での温度を膨張開始温度とした。
性黒鉛は、加熱温度170℃で膨張が始まり、200℃
で既に膨張度5〜8cc/gになっている。これに対
し、比較例1、2の熱膨張性黒鉛は、加熱温度200℃
ではいずれも膨張度が1cc/gで、いずれも膨張して
いなかった。
ルオキソ二硫酸アンモニウムと過酸化水素を添加した濃
硫酸で黒鉛を酸処理したのち、水洗、中和、濾別し、尿
素の水溶液に十分浸漬したのち濾別し、乾燥することに
よって、170℃付近から膨張を開始する熱膨張性黒鉛
を安価に製造することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 ペルオキソ二硫酸アンモニウムと過酸化
水素を添加した濃硫酸で黒鉛を酸処理したのち、水洗、
中和、濾別し、尿素の水溶液に十分浸漬したのち濾別
し、乾燥することを特徴とする熱膨張性黒鉛の製造方
法。 - 【請求項2】 濃度5〜50%の尿素の水溶液に浸漬す
ることを特徴とする請求項1記載の熱膨張性黒鉛の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09276198A JP4129075B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 熱膨張性黒鉛の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09276198A JP4129075B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 熱膨張性黒鉛の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11268908A true JPH11268908A (ja) | 1999-10-05 |
JP4129075B2 JP4129075B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=14063421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09276198A Expired - Lifetime JP4129075B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 熱膨張性黒鉛の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4129075B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5130295B2 (ja) * | 2007-07-20 | 2013-01-30 | エア・ウォーター株式会社 | 熱膨張性黒鉛およびその製造方法 |
JP2021113143A (ja) * | 2020-01-17 | 2021-08-05 | 積水化学工業株式会社 | 熱膨張性黒鉛、難燃剤、熱膨張性樹脂組成物、耐火材、及び建具 |
CN114249480A (zh) * | 2021-12-25 | 2022-03-29 | 江苏同禾药业有限公司 | 一种6,8-二氯辛酸乙酯的生产废水处理方法 |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP09276198A patent/JP4129075B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114249480A (zh) * | 2021-12-25 | 2022-03-29 | 江苏同禾药业有限公司 | 一种6,8-二氯辛酸乙酯的生产废水处理方法 |
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