JPS6140351A - Preparation of mixture of polyacetylene and graphite - Google Patents
Preparation of mixture of polyacetylene and graphiteInfo
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- JPS6140351A JPS6140351A JP16199484A JP16199484A JPS6140351A JP S6140351 A JPS6140351 A JP S6140351A JP 16199484 A JP16199484 A JP 16199484A JP 16199484 A JP16199484 A JP 16199484A JP S6140351 A JPS6140351 A JP S6140351A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は新規なポリアセチレン・黒鉛混成体(ポリアセ
チレン・グラファイト・ハイブリ、ラド・マテリアル)
の製造法に関するものであって、本発明品は導電材料、
電磁波遮蔽材料、プラスチックス電池の極板、酸素吸着
剤、イオン吸着剤、浄水用材バッキング、ガスケット等
として産業用資材ならびに日用雑貨品素材に広く用いら
れるものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention is a novel polyacetylene/graphite hybrid (polyacetylene/graphite hybrid, RAD material).
The product of the present invention relates to a method for producing a conductive material,
It is widely used in industrial materials and materials for daily miscellaneous goods, such as electromagnetic shielding materials, polar plates for plastic batteries, oxygen adsorbents, ion adsorbents, backing materials for water purification, and gaskets.
最近、ポリアセチレンをはじめとする各種の導電性高分
子材料が発表されており、また導電性フィラーを混入し
た電磁波遮蔽塗料もかなり市場に提供されている。その
中には複合材料として低次元導電性物質を各種の無機粉
体、炭素材料、炭素繊維等に簡単に混合しただけの導電
性材料とか竜磁波遮蔽材料とかが二、三見られるのであ
る。Recently, various conductive polymer materials such as polyacetylene have been announced, and a number of electromagnetic shielding paints containing conductive fillers are also available on the market. Among them, there are a few conductive materials and dragon magnetic wave shielding materials that are simply mixed low-dimensional conductive substances with various inorganic powders, carbon materials, carbon fibers, etc. as composite materials.
本発明者らはこれらの複合体に関する従来技術について
追試検討を行なったところ、ポリアセチレン複合体に関
しては単なる機械的被覆とか機械的混合に相当する程度
の複合体が得られたにすぎず、その複合体は一般に化学
的な安定性に欠け、また機械的性質とか物理的性質も充
分とは言えず、各種の用途に対応できるものではなかっ
たのである。The present inventors conducted a follow-up study on the conventional techniques related to these composites, and found that with respect to polyacetylene composites, composites equivalent to mere mechanical coating or mechanical mixing were obtained; The body generally lacked chemical stability, and its mechanical and physical properties were not sufficient, so it could not be used for a variety of purposes.
ここにおいて本発明者らは上記のような欠点を克服する
方法の一つとして、各種の基体上において直接に重合等
の化学反応を惹起せしめる方法について研究を進めた。Here, the present inventors have conducted research on a method of directly inducing chemical reactions such as polymerization on various substrates as one method for overcoming the above-mentioned drawbacks.
そして多数の実験を行なった結果、基体として特殊な層
状構造を有する黒鉛(グラファイト)の性質を巧みに利
用して、遂に本発明を完成するに至り、本発明の方法を
通じて従来から問題となっているポリアセチレン・フィ
ルムとかポリアセチレン複合体の欠点なるものをついし
遂次改善し、而も各種の用途に適合する新規なるポリア
セチレン・黒鉛混成体を製造することに成功するに至っ
たものである。As a result of numerous experiments, the present invention was finally completed by skillfully utilizing the properties of graphite, which has a special layered structure, as a base material. We have successively improved upon the deficiencies of existing polyacetylene films and polyacetylene composites, and have succeeded in producing a new polyacetylene/graphite composite suitable for a variety of uses.
〔問題点を解決するための手段〕と〔作用〕本発明者ら
はアセチレンの重合を黒鉛の表面上で行なわせることに
よりポリアセチレンと黒鉛とが一体となった混成体が生
成し、この生成物は従来のポリアセチレン・フィルムと
かポリアセチレン複合体の欠点を解消したすぐれた品質
のものであることを多くの実験を通じて究明し本発明を
完成するに至った。[Means for Solving the Problem] and [Operation] The present inventors polymerized acetylene on the surface of graphite, thereby producing a hybrid body in which polyacetylene and graphite were integrated. Through many experiments, it was discovered that the polyacetylene film and polyacetylene composite are of excellent quality, eliminating the drawbacks of conventional polyacetylene films and polyacetylene composites, and the present invention was completed.
更には、本発明者らは精製した炭化水素又はエーテル中
で灰分が1.0重量%以下である黒鉛を処理したものに
重合触媒を付着させたのちアセチレンと接触させるとき
には品質の良いポリアセチレン・黒鉛混成体が製造でき
、このものは各種の口約、用途に充分適するものである
ことを知ったのである。精製した炭化水素とは水、硫黄
化合物、アルコール、アミン、塩素化合物のごとき活性
水素原子またはへテロ元素を構成要素とする不純物を可
及的に含まない溶剤であって、この炭化水素は単体であ
っても混合物であっても差支えないのである。代表的な
ものはプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタ
ン。Furthermore, the present inventors applied a polymerization catalyst to graphite treated with ash content of 1.0% by weight or less in purified hydrocarbon or ether, and then brought it into contact with acetylene. It was discovered that a hybrid product could be produced and that this product was well suited for a variety of applications. Refined hydrocarbons are solvents that contain as little impurities as possible, such as water, sulfur compounds, alcohols, amines, chlorine compounds, and other active hydrogen atoms or heteroelements. There is no problem even if it is a mixture. Typical examples are propane, butane, pentane, hexane, and heptane.
オクタン、ガソリン、リグロイン2石油エーテル。Octane, gasoline, ligroin 2 petroleum ether.
灯油、軽油、流動パラフィン、シクロヘキサン、テトラ
リン、デカリン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ポリ
アルキルベンゼン、アルキルナフタレン。Kerosene, light oil, liquid paraffin, cyclohexane, tetralin, decalin, benzene, toluene, xylene, polyalkylbenzene, alkylnaphthalene.
ボリア゛ルキルナフタレン、芳香族炭化水素混合油等で
ある。These include polyalkylnaphthalene, aromatic hydrocarbon mixed oil, etc.
また、精製したエーテルとは水、アルコール、硫黄化合
物のごときエーテル合成に際して副生ずる不純物が可及
的に除去されたエーテルであって、このエーテルは単体
であっても混合物でも差支えなく、また上記の炭化水素
との混合物であっても差支えないのである。代表的なも
のはジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチ
ルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテ
ル、シアミルエーテル、ジベンジルエーテル、テトラヒ
ドロフラン。In addition, purified ether is an ether from which impurities produced by-product during ether synthesis, such as water, alcohol, and sulfur compounds, have been removed as much as possible, and this ether can be a single substance or a mixture, and the above-mentioned There is no problem even if it is a mixture with hydrocarbons. Typical examples are dimethyl ether, methyl ethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyamyl ether, dibenzyl ether, and tetrahydrofuran.
ジオキサン、ジオキソラン、メチルジオキソラン。Dioxane, dioxolane, methyldioxolane.
アニゾール、フェネトール、ジフェニルエーテル。Anisole, phenethol, diphenyl ether.
ジシクロヘキシルエーテル、珪酸エステル、シリコーン
油等である。These include dicyclohexyl ether, silicate ester, silicone oil, etc.
黒鉛は、全く灰分の含まれていないものが最もよいので
あるが、このようなものは天然には仲々得がたいので、
天然黒鉛を化学的に精製し灰分を1.0重量%以下とく
に好ましくは0.8重量%以下にしたものが本発明の方
法に適切である。大体において天然黒鉛中には灰分が1
.5〜8.0重量%含まれているものが多く、それらの
灰分を分析したところ、主たる成分は5iOz40〜7
0重量%、 Al2O315〜30重量%、 Fe2O
35〜20重量%、 Ti0z O,3〜2.0重量%
、 Ca00゜2〜5.0重量%+ MgO1〜5.0
重量%、 K2O0,4〜4.5重量%、 Na、00
.5〜3.5重量%のごときものである。これらの灰分
の成分のうちとくに本発明の方法にとって都合の悪いも
のはSiO□、 CaO、K2O、Na2Oであること
が本発明者らの多くの実験を通じて確かめられた。本発
明に用いる好ましい黒鉛としては化学的な方法によって
鉱物黒鉛から灰分を予め除去したものであるか、あるい
は灰分の少ない炭化水素原料等を用いて人工的に調整さ
れた黒鉛を使用するのがよいのである。さらに黒鉛中に
含まれている上記のごとき金属の酸化物もしくは珪酸塩
以外の非金属系不純物としては水分、ハロゲン化合物、
イオウ化合物、リン化合物、有機酸類、タール類等があ
るがこれらの不純物の存在量は合計量にして3.0重量
%以下である場合が多い゛。これらの不純物を可及的に
上手に除去することが極めて好ましい。これらの非金属
系不純物を除去する方法について本発明者らは洗浄法、
抽出法、真空処理法、焼成法等種々試みたのであるが、
もっとも良い結果は精製した炭化水素又はエーテル中で
黒鉛を処理してこれらの非金属系不純物を抽出法あるい
は留出法により除去する場合に得られた。この溶剤処理
は加圧下、常圧下または減圧下で行なわれるもので大体
80〜380℃とくに好ましくは100〜300℃で0
.5〜50時間行なわれる。The best graphite is one that does not contain any ash, but such materials are difficult to obtain naturally, so
Natural graphite that has been chemically purified to have an ash content of 1.0% by weight or less, particularly preferably 0.8% by weight or less, is suitable for the method of the present invention. Generally speaking, natural graphite has an ash content of 1
.. Many of them contain 5-8.0% by weight, and when their ash content was analyzed, the main component was 5iOz40-7
0% by weight, Al2O3 15-30% by weight, Fe2O
35-20% by weight, TiOzO, 3-2.0% by weight
, Ca00°2~5.0% by weight + MgO1~5.0
Weight%, K2O0.4-4.5% by weight, Na, 00
.. It is about 5 to 3.5% by weight. The present inventors have confirmed through many experiments that among these ash components, SiO□, CaO, K2O, and Na2O are particularly inconvenient for the method of the present invention. The preferred graphite used in the present invention is mineral graphite from which ash has been removed in advance by a chemical method, or graphite artificially prepared using a hydrocarbon raw material with a low ash content. It is. Furthermore, non-metallic impurities other than the above-mentioned metal oxides or silicates contained in graphite include water, halogen compounds,
Although there are sulfur compounds, phosphorus compounds, organic acids, tars, etc., the amount of these impurities present is often 3.0% by weight or less in total. It is highly desirable to remove these impurities as efficiently as possible. Regarding methods for removing these non-metallic impurities, the present inventors have developed a cleaning method,
I tried various extraction methods, vacuum treatment methods, firing methods, etc.
The best results have been obtained when graphite is treated in purified hydrocarbons or ethers to remove these non-metallic impurities by extraction or distillation methods. This solvent treatment is carried out under pressure, normal pressure or reduced pressure, and is generally 80 to 380°C, preferably 100 to 300°C.
.. It is carried out for 5 to 50 hours.
この熱処理温度および時間は黒鉛の非金属系不純物の種
類や含有量によって左右されるので一義的に規定される
べきではない。しかも上記の溶剤以外の物質による溶剤
処理は本発明の方法を達成するために適しないものであ
ることが多くの実験から判明した。This heat treatment temperature and time are influenced by the type and content of nonmetallic impurities in graphite, and therefore should not be uniquely defined. Moreover, many experiments have shown that solvent treatment with substances other than the above-mentioned solvents is not suitable for achieving the method of the present invention.
とにかく、この処理によって黒鉛の眉間に含まれている
上記の金属酸化物もしくは珪酸塩以外の非金属系不純物
は徐々に外方に移動、抽出されこの際に黒鉛構造の層間
が若干拡大するようになる。もっともこの傾向は炭化水
素又はエーテルの種類によって幾分異なることも認めら
れているが、大体においてエーテルの方が炭化水素を用
いた場合よりも同じ条件下では層間が拡大され易いよう
である。In any case, through this treatment, non-metallic impurities other than the above-mentioned metal oxides or silicates contained between the graphite eyebrows are gradually moved outward and extracted, and at this time, the interlayers of the graphite structure are slightly expanded. Become. However, it is recognized that this tendency differs somewhat depending on the type of hydrocarbon or ether, but in general it appears that the interlayer expansion is more likely to occur with ethers than with hydrocarbons under the same conditions.
さて、このような処理黒鉛に重合触媒を付着させること
とは次のような操作を意味するものである。Now, attaching a polymerization catalyst to such treated graphite means the following operation.
まず黒鉛表面に付着させる重合触媒としてチーグラー・
ナック系触媒のような二元系の触媒を例にとって説明し
よう。低級炭化水素(ヘキサン、ヘプタン。First, as a polymerization catalyst attached to the graphite surface, Ziegler
Let's explain this using a binary catalyst such as a NAC catalyst as an example. Lower hydrocarbons (hexane, heptane.
あるいはトルエン等)にハロゲン化チタンCTlC14
又はTiC1s〕またはチタン酸エステル(Ti (O
R) a)と他の一成分であるトリアルキルアルミニウ
ム〔八] (OR) 3)を予め溶解した触媒溶液を作
り、これを黒鉛に付着させた場合には極く一部が黒鉛の
内部に吸蔵されるが大部分はその表面を濡らしているよ
う iにして付着しており、これは系を加
圧にするか減圧、−常圧をくり返えすことによ“って黒
鉛内部にかなり吸蔵せしめることができる。また、チタ
ン化合物溶液またはアルキルアルミニウム溶液のいずれ
かを先ず黒鉛に付着させる場合には、触媒溶液は黒鉛の
眉間内部に割合容易に侵入して黒鉛を若干膨張させるよ
うな働きをするもので、この作用はエーテル溶剤を用い
た場合に著しいようである。この黒鉛に対する触媒′溶
液の相互作用というのは黒鉛の形状とか比表面積、ある
いは加工具合等と関係するもので、とくに人造黒鉛の場
合には黒鉛の結晶化度とその微結晶の連続している状態
によって外観上かなり異なった様相を呈することが認め
られている。いずれにせよ触媒の一成分が黒鉛に挿入さ
れたのち、触媒のもう一つの成分を加えて黒鉛の表面を
濡らして上記と同じように操作してやると、これら触媒
成分同志の反応が黒鉛の表面から内部にかけて次第に拡
がり、黒鉛自身が大変活性を帯びたものになる。このよ
うな触媒の付着させ方は二元系触媒のみならず三元系以
上の触媒の場合にも容易に適用しうるものである。or toluene, etc.) to titanium halide CTlC14.
or TiC1s] or titanate ester (Ti(O
R) When a catalyst solution is prepared by dissolving a) and the other component trialkylaluminum [8] (OR) 3) in advance and this is attached to graphite, a small portion of it will be inside the graphite. The majority of the particles are occluded, but most of them are attached to the surface of the graphite as if it were wet, and this can be done by repeatedly pressurizing the system, reducing pressure, and then normal pressure. In addition, when either a titanium compound solution or an alkyl aluminum solution is first attached to graphite, the catalyst solution easily penetrates into the glabella of the graphite and has the effect of slightly expanding the graphite. This effect seems to be remarkable when an ether solvent is used.This interaction of the catalyst solution with graphite is related to the shape, specific surface area, and processing conditions of graphite. In the case of artificial graphite, it is recognized that its appearance varies considerably depending on the degree of crystallinity of the graphite and the state in which its microcrystals are continuous.In any case, one of the catalyst components is inserted into the graphite. Later, when another component of the catalyst was added to wet the surface of the graphite and operated in the same manner as above, the reaction between these catalyst components gradually spread from the surface of the graphite to the inside, and the graphite itself became highly active. This method of depositing the catalyst can be easily applied not only to binary catalysts but also to ternary or higher catalysts.
本発明において用いられる黒鉛に付着させる重合触媒は
一元系触媒としてテトラベンジルチタニウムがあり、ま
た二元系触媒としては遷移金属化合物−トリ・アルギル
ホスフィン、遷移金属化合物−トリアリルホスフィン、
遷移金属化合物−トリアルキルアルミニウム、遷移金属
化合物−水素化ホウ素ナトリウム、遷移金属化合物−グ
リニャ−ル試薬、遷移金属化合物−有機スズ化合物等が
ある。この遷移金属元素としてはチタニウム、バナジウ
ム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、コ、
−ロピウム。The polymerization catalyst to be attached to graphite used in the present invention includes tetrabenzyl titanium as a single catalyst, and examples of binary catalysts include transition metal compound-tri-argylphosphine, transition metal compound-triallylphosphine,
Examples include transition metal compound-trialkyl aluminum, transition metal compound-sodium borohydride, transition metal compound-Grignard reagent, transition metal compound-organotin compound, and the like. These transition metal elements include titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, cobalt,
- Lopium.
ネオジウム、モリブデン、タングステン、−ルテニウム
等が有用である。これらの触媒のうち代表的な組成物を
化学式で示すとTi (CH2C6+(S) 4. N
1(Co) 3 P(C6Hう)3. TiC1
3−八] (CzHs)3. TiC] 4−八]
(C2H5)3.Ti(OCaHq)a−八1(CzH
s)s、 Ti(CHzCOCHzCOCH3)+
AI(CJs)+、Fe C1a C6)+5M
gBr、 EuC1z−^1(C2)15)3. N
d(CH3COO)3−八1(CzHs)*、 Mo1
ls (CJs)4Sn、WCl6 (C6H5
) asn等である。これらは単独であるいは不活性有
機溶剤溶液として用いられ、二元系触媒の場合には各々
の不活性有機溶剤溶液をも用いることができる。ここに
いう不活性有機溶剤としては例えばヘキサン、ヘプタン
、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、
ベンゼン、トルエツ、キシレン。Useful materials include neodymium, molybdenum, tungsten, and ruthenium. The chemical formula of a typical composition of these catalysts is Ti (CH2C6+(S) 4.N
1(Co) 3 P(C6H)3. TiC1
3-8] (CzHs)3. TiC] 4-8]
(C2H5)3. Ti(OCaHq)a-81(CzH
s)s, Ti(CHzCOCHzCOCH3)+
AI (CJs) +, Fe C1a C6) +5M
gBr, EuC1z-^1(C2)15)3. N
d(CH3COO)3-81(CzHs)*, Mo1
ls (CJs)4Sn, WCl6 (C6H5
) asn etc. These can be used alone or as a solution in an inert organic solvent, and in the case of a binary catalyst, a solution of each inert organic solvent can also be used. Examples of the inert organic solvent mentioned here include hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane,
Benzene, Toruez, Xylene.
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサン、ジオキソラン、エチレングリコール
ジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキル
エーテル、クラウンエーテル、珪酸エステル、オルトギ
酸メチル、オルトギ酸エチル、ジメチルホルマール、ジ
エチルホルマール、ジメチルアセクール、ジエチルアセ
クールとかが本発明に適していることが認められた。Dimethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, dioxolane, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, crown ether, silicate ester, methyl orthoformate, ethyl orthoformate, dimethyl formal, diethyl formal, dimethyl acecool, diethylacecool etc. It was recognized that it is suitable for the invention.
以上のごとき触媒が黒鉛に前記のごとく付着処理された
のち、この黒鉛は合成すべきポリアセチレン・黒鉛混成
体の形状を考慮して適宜な方法により反応容器内に存在
せしめられる。たとえばポリアセチレン・黒鉛混成体フ
ィルムを得ようとする場合には黒鉛フィルムまたは黒鉛
シートの表面に触媒を付着処理したのち反応容器内の適
当な場所において反応の温度制御が容易にできるように
載置する。また、黒鉛粉末を用いる場合についてはポリ
アセチレン・黒鉛混成体フィルムを得ようとするときに
は、触媒を付着処理した黒鉛ペーストを反応容器内面と
か適当な位置に置かれるプラスチックスフィルム面ある
いは金属板面に均一に塗布しておくことが必要である。After the catalyst described above is attached to graphite as described above, this graphite is made to exist in a reaction vessel by an appropriate method taking into account the shape of the polyacetylene/graphite hybrid to be synthesized. For example, when trying to obtain a polyacetylene/graphite hybrid film, a catalyst is attached to the surface of a graphite film or graphite sheet, and then placed at an appropriate location in a reaction vessel so that the temperature of the reaction can be easily controlled. . In addition, when graphite powder is used and a polyacetylene/graphite hybrid film is to be obtained, the graphite paste coated with a catalyst must be uniformly applied to the inner surface of the reaction vessel, the plastic film surface or the metal plate surface placed at an appropriate position. It is necessary to apply the
また懸濁重合もしくはゲル化重合を行なうには炭化水素
のごとき不活性’411中に触媒を付着処理した黒鉛を
懸濁しておいてやることが必要である。Further, in order to carry out suspension polymerization or gel polymerization, it is necessary to suspend graphite treated with a catalyst in inert '411 such as a hydrocarbon.
いずれにせよ触媒が付着処理された黒鉛が反応容器内に
適当な方法で存在せしめられたのちアセチレンがガス状
(単独あるいは不活性ガスとの混合ガスとして使用され
る)の形で、あるいは溶液状(不活性溶剤に溶解して使
用される)の形で反応容器内に送入される。反応温度は
一80℃〜+80℃であり、反応時間は数分間〜数日間
にわたるが、反応温度と反応時間の設定はアセチレンの
反応系中の濃度によって左右されることは当然である。In any case, after the catalyst-coated graphite is present in the reaction vessel in a suitable manner, acetylene is added in the form of a gas (used alone or as a mixture with an inert gas) or in the form of a solution. (used after being dissolved in an inert solvent) into the reaction vessel. The reaction temperature is -80°C to +80°C, and the reaction time ranges from several minutes to several days, but it goes without saying that the setting of the reaction temperature and reaction time depends on the concentration of acetylene in the reaction system.
本発明の方法によって得られるポリアセチレン・黒鉛混
成体は触媒が黒鉛の表面乃至眉間面乃至内部に存在して
いるためポリアセチレン鎖は黒鉛の拘束部から外部に向
かって生長してゆき、外観的には黒鉛表面が美しい金属
光沢のあるポリアセチレンの多結晶体で覆われることに
なる。そして触媒の付着具合を加減することによって、
例えば黒鉛面からポリアセチレン・黒鉛混成体を剥離し
易いような形にすることもできるし、また完全に密着さ
せた形にすることもできるのである。このポリアセチレ
ン・黒鉛混成体の特長はポリアセチレンフィルムによっ
て単に黒鉛の表面が覆われただけのような黒鉛複合体と
は異なり、黒鉛の結晶部分にポリアセチレン分子の末端
に強固にはさまったようになっており剥離し易い形のも
のでも美しいポリアセチレン・黒鉛混成体になっている
。これは黒鉛によって重合触媒が完全に捕捉固定された
状態、つまり微視的には固体床の形になったうえでアセ
チレンの重合反応が始まり、反応中に触媒が移動するこ
とがほとんどないので重合後の密着が保証されるのであ
る。勿論反応終了後、重合触媒を溶出除去するためとか
、ポリアセチレンのシス体構造からトランス体構造への
異性化を完成するために冷溶剤または熱溶剤で長時間接
触処理されるのであるが、触媒が完全に除去された場合
といえどもポリアセチレン・黒鉛混成体中には黒鉛微結
晶が密に存在している。このためそのドーピング物は従
来のポリアセチレンのドーピング物よりも優れた―電性
を示すこととか、爾後の成型加工の容易なこととか、機
械的性質等の向上等が約束されるのである。In the polyacetylene/graphite hybrid obtained by the method of the present invention, since the catalyst is present on the surface, glabellar surface, or inside of the graphite, the polyacetylene chains grow outward from the restricted part of the graphite, and the appearance is The graphite surface is covered with polyacetylene polycrystals that have a beautiful metallic luster. By adjusting the degree of adhesion of the catalyst,
For example, the polyacetylene/graphite hybrid can be shaped so that it can be easily peeled off from the graphite surface, or it can be shaped so that it is completely adhered to the graphite surface. The feature of this polyacetylene/graphite hybrid is that unlike a graphite composite where the surface of graphite is simply covered with a polyacetylene film, the ends of polyacetylene molecules are firmly sandwiched between the crystalline part of graphite. Even if it is easily peeled off, it is a beautiful polyacetylene/graphite hybrid. This is because the polymerization reaction of acetylene begins after the polymerization catalyst is completely captured and fixed by the graphite, in other words, it forms a microscopic solid bed, and the catalyst hardly moves during the reaction, so polymerization occurs. This ensures close adhesion later on. Of course, after the reaction is complete, contact treatment is carried out for a long time with a cold or hot solvent in order to elute and remove the polymerization catalyst or to complete the isomerization from the cis structure of polyacetylene to the trans structure. Even when completely removed, graphite microcrystals remain densely present in the polyacetylene/graphite hybrid. For this reason, the doped material promises better electrical properties than conventional polyacetylene doped materials, ease of subsequent molding, and improved mechanical properties.
本発明の方法は導電性材料等として非常に優れたポリア
セチレン・黒鉛混成体を製造する有利な方法であること
が本発明者らの多くの研究実験によって明らかにされた
のであるが、さらに本発明の技術的内容を解説するため
、二、三の実施例を上げて以下に説明することにする。It has been revealed through many research experiments by the present inventors that the method of the present invention is an advantageous method for producing polyacetylene/graphite hybrids that are excellent as conductive materials. In order to explain the technical content, a few examples will be given below.
実施例1
硫酸処理黒鉛シート(高比率0.40〜0.29.膨張
率20倍、天分0.7重量%、厚さQ、5mm、大きさ
70龍×50fl)を窒素気流中で150℃、1時間熱
処理を行なった後、この黒鉛シートをソックスレー抽出
器に入れて48時間精製トルエンで加熱抽出を行なう。Example 1 A sulfuric acid-treated graphite sheet (high ratio 0.40 to 0.29, expansion rate 20 times, natural content 0.7% by weight, thickness Q, 5 mm, size 70 x 50 fl) was heated at 150 ml in a nitrogen stream. After heat treatment for 1 hour at ℃, the graphite sheet was placed in a Soxhlet extractor and heated for 48 hours to be extracted with purified toluene.
処理された黒鉛シートをガラス製反応容器の底部に静置
させたのち精製トルエンを30m It入れ、減圧下に
て精製トルエン量が10mβになるまで濃縮する。つい
でこのトルエンにトリエチルアルミニウム0.60m1
l。After the treated graphite sheet was allowed to stand at the bottom of a glass reaction vessel, 30 mIt of purified toluene was added and concentrated under reduced pressure until the amount of purified toluene became 10 mβ. Next, add 0.60ml of triethylaluminum to this toluene.
l.
テトラ(n−ブチル)チタネート0.37mI!、を溶
解させる。次に減圧操作と常圧操作とを5回繰返した後
、反応容器を一78℃に冷却する。次いで反応容器に精
製アセチレンガスを導入し、30分間−78℃で放置し
たのち、窒素雰囲気中で0℃以下に冷却された精製トル
エ′ンで洗浄をくり返した。ついで生成物を乾燥すると
光沢のあるポリアセチレン・黒鉛混成体シートが得られ
る。このものは赤銅調の暗褐色金属光沢のある外観を有
するポリアセチレンで均一に被覆された混成体で黒鉛と
ポリアセチレンの密着は強固であり、折損に強く、プラ
スチックス・バッテリーの電極として好適であった。Tetra (n-butyl) titanate 0.37 mI! , dissolve. Next, after repeating the reduced pressure operation and the normal pressure operation 5 times, the reaction vessel is cooled to -78°C. Next, purified acetylene gas was introduced into the reaction vessel, and after being left at -78°C for 30 minutes, washing was repeated with purified toluene cooled to below 0°C in a nitrogen atmosphere. The product is then dried to yield a glossy polyacetylene/graphite hybrid sheet. This product is a composite uniformly coated with polyacetylene that has a red copper-like dark brown metallic luster appearance, and the adhesion between graphite and polyacetylene is strong and resistant to breakage, making it suitable as an electrode for plastic batteries. .
実施例2
膨張黒鉛シート(電比率0.012〜0.007.灰分
0.55重量刑、厚さ0.2鴎、大きさ70u+X25
龍)を窒素気流中の電気炉で300“C130分間焼成
を行なった後実施例1と同様な方法で50時間キシレン
抽出を行なう。ついで処理黒鉛シートをガラス製反応器
の底部に静置させたのち精製デカリン20m 12を加
えて浸漬させ、減圧、加熱下でデカリンを8mj!にな
るまで濃縮した。次に、窒素雰囲気中で常圧にもどして
トリエチルアルミニウム0.3mj!を溶解させて再度
減圧下にする。さらに窒素を吹き込み常圧にもどし、ま
た減圧にする。この繰作を3回繰返した後、テトラ(n
−ブチル)チタネート0.17mffを2mgのトルエ
ンに溶かした液に加える。そして再び減圧−常圧を3回
繰返したのち、これを−78°Cに冷却する。ついで精
製アセチレンガスを反応器に静かに導入し、2時間反応
を行なった後、窒素雰囲気中で0℃以下に冷却されたト
ルエン−メチルアルコール溶液で5時間洗浄して乾燥す
るとポリアセチレン・黒鉛混成体シートが得られた。こ
のものは実施例1の場合と同しく金属光沢物を有してお
り、セロハンテープを接着して極く表面の劣化部分を剥
離してやると新鮮な活性表面を有する混成体シートにな
る。このものはヨードで気相ドーピングすることにより
良好な導電性を示す。この混成体シートは真空系の脱酸
素素材として便利に用いられる。Example 2 Expanded graphite sheet (electrical ratio 0.012 to 0.007, ash content 0.55 weight, thickness 0.2, size 70u+X25
The graphite sheet was calcined for 30 minutes at 300" C in an electric furnace in a nitrogen stream, and extracted with xylene for 50 hours in the same manner as in Example 1. The treated graphite sheet was then left at the bottom of a glass reactor. After that, 20m12 of purified decalin was added and immersed, and the decalin was concentrated under reduced pressure and heating to 8mj!.Next, the pressure was returned to normal in a nitrogen atmosphere, and 0.3mj! of triethylaluminum was dissolved, and the pressure was reduced again. Further, nitrogen is blown in to return to normal pressure, and then the pressure is reduced again. After repeating this process three times, the tetra(n
-Butyl) titanate (0.17 mff) is added to a solution of 2 mg of toluene. After repeating the process between reduced pressure and normal pressure three times, this was cooled to -78°C. Next, purified acetylene gas was gently introduced into the reactor and reacted for 2 hours, then washed with a toluene-methyl alcohol solution cooled to below 0°C in a nitrogen atmosphere for 5 hours and dried to form a polyacetylene/graphite hybrid. A sheet was obtained. This product had a metallic luster as in Example 1, and by adhering cellophane tape and peeling off the deteriorated portion of the surface, a composite sheet with a fresh active surface was obtained. This material exhibits good electrical conductivity by doping with iodine in the vapor phase. This composite sheet is conveniently used as a deoxidizing material in vacuum systems.
実施例3
鱗片状黒鉛粉末(炭素分99.9重量%、灰分0.1重
量%、比表面積1.50mm/g 、平均粒径1μ)I
gを精製トルエン500m jl!に分散させたのち、
24時間煮沸して不純物の抽出を行なった後捕集し、1
00℃で10分間減圧乾燥する。ついでこれをフラスコ
に入れ精製トルエン81Ilβを加えて分散させたのち
、トリエチルアルミニウム0.3mβ、テトラ(n−ブ
チル)チタネート0.17n+7!を加えてよく混合し
て、減圧−常圧操作を5回繰返しし、得られたペースト
を反応容器内面に均一に塗布し一60℃〜−50℃に冷
却する。ついで反応容器に精製アセチレンガスを導入し
、60分間反応を続けたのち窒素雰囲気中で0℃以下に
冷却した精製トルエン中で10時間洗浄し乾燥すればポ
リアセチレン・黒鉛混成体の金属光沢を有するフィルム
が得られた。このものは乾電池の電極としてすぐれた性
能を有している。Example 3 Scale-like graphite powder (carbon content 99.9% by weight, ash content 0.1% by weight, specific surface area 1.50mm/g, average particle size 1μ) I
g to purified toluene 500m jl! After dispersing into
After boiling for 24 hours to extract impurities, collect
Dry under reduced pressure at 00°C for 10 minutes. Next, this was put into a flask and after adding purified toluene 81Ilβ and dispersing it, triethylaluminum 0.3mβ and tetra(n-butyl) titanate 0.17n+7! The paste is added and mixed well, and the reduced pressure-atmospheric pressure operation is repeated 5 times, and the resulting paste is uniformly applied to the inner surface of the reaction vessel and cooled to -60°C to -50°C. Next, purified acetylene gas was introduced into the reaction vessel, the reaction was continued for 60 minutes, and then washed in purified toluene cooled to below 0°C in a nitrogen atmosphere for 10 hours, and dried to form a polyacetylene/graphite hybrid film with metallic luster. was gotten. This material has excellent performance as an electrode for dry batteries.
実施例4
実施例1に用いた硫酸処理黒鉛シート(大きさ50wX
5Qm)を窒素気流中において350℃で2時間焼成を
行なった後、n−へキサンを用いて12時間熱時抽出を
行ない乾燥する。ガラス製反応器にこの黒鉛シートを移
し、n−ヘキサンで浸漬する。ついでn−ヘキサン5+
*j2にN1(GO):+−P(CJs)z 0.5
m#を溶かした液を添加する。以後、減圧−常圧操作を
4回繰返してn−ヘキサンを除去したのち、−78℃に
冷却して精製アセチレン混合ガス(アセチレン/窒素=
1/3)を導入し、3時間反応を行なった後、冷精製ト
ルエンで充分洗浄する。生成物を乾燥したのち100℃
で5時間減圧処理すると暗青色の金属光沢を有するポリ
アセチレン・黒鉛混成体シー1−が得られた。このもの
はシート状のポリアセチレン二次電池の電極として好適
であった。Example 4 Sulfuric acid treated graphite sheet used in Example 1 (size 50w
5Qm) was calcined at 350° C. for 2 hours in a nitrogen stream, followed by hot extraction using n-hexane for 12 hours and dried. The graphite sheet is transferred to a glass reactor and soaked in n-hexane. Then n-hexane 5+
*N1(GO) to j2:+-P(CJs)z 0.5
Add the solution containing m#. Thereafter, the operation under reduced pressure and normal pressure was repeated four times to remove n-hexane, and then cooled to -78°C and purified acetylene mixed gas (acetylene/nitrogen =
1/3) was introduced and the reaction was carried out for 3 hours, followed by thorough washing with cold purified toluene. After drying the product, 100℃
When treated under reduced pressure for 5 hours, a polyacetylene/graphite hybrid C1- having a dark blue metallic luster was obtained. This product was suitable as an electrode for a sheet-shaped polyacetylene secondary battery.
実施例5
実施例3に用いた鱗片状黒鉛粉末2gを窒素気流中で1
20℃、10時間、乾燥を行なった後、熱精製シクロヘ
キサンを用いて20時間ソックスレー抽出を行ない可溶
物を除去する。次にこの黒鉛粉末を反応器中に移し、精
製シクロヘキサン7mAおよびNd(CH3C00)3
− AI(CJs)s−C&H++OH触媒0.1m1
l加えて混合する。次に減圧−常圧操作を5回繰返した
後、得られた黒色ペーストを反応器内面に均一に塗布し
食塩−氷寒剤で冷却する。ついで精製アセチレンガスを
反応器内に流通させ、4時間反応を行なわせゲル化物を
生成せしめる。このゲル化物をトルエン−メチルアルコ
ール混液で10時間洗浄して乾燥すると反応器内面にポ
リアセチレン・黒鉛混成体フィルムが形成される。この
もののポリアセチレンと黒鉛との界面の接着は極めて良
好で、原料黒鉛の量を増加してやると嵩高い多孔性の混
成体フィルムを得ることができる。このような混成体フ
ィルムはその多孔性の程度により、各種の電池の電極、
バッキングとし用いられる。Example 5 2 g of the flaky graphite powder used in Example 3 was dissolved in a nitrogen stream at 1
After drying at 20° C. for 10 hours, Soxhlet extraction was performed using heat-purified cyclohexane for 20 hours to remove soluble materials. Next, this graphite powder was transferred into a reactor, purified cyclohexane 7mA and Nd(CH3C00)3
- AI(CJs)s-C&H++OH catalyst 0.1ml
Add l and mix. Next, after repeating the reduced pressure-atmospheric pressure operation five times, the obtained black paste was uniformly applied to the inner surface of the reactor and cooled with a salt-ice cold agent. Next, purified acetylene gas is passed through the reactor, and a reaction is carried out for 4 hours to form a gelled product. When this gelled product is washed with a toluene-methyl alcohol mixture for 10 hours and dried, a polyacetylene/graphite hybrid film is formed on the inner surface of the reactor. The adhesion at the interface between polyacetylene and graphite in this product is extremely good, and by increasing the amount of raw material graphite, a bulky porous hybrid film can be obtained. Depending on the degree of porosity, such hybrid films can be used for various battery electrodes,
Used as a backing.
炭素系材料と導電性高分子とを複合する方法はこれまで
も行なわれているが、原料ならびに製造条件を限定しな
いと単なる混合物とか貼合せ物という程度の製品しか得
られず、割合に高価な導電性高分子の特性を上手に生か
すことができなかったのである。Methods of combining carbon-based materials and conductive polymers have been used in the past, but unless the raw materials and manufacturing conditions are limited, only a simple mixture or bonded product can be obtained, which is relatively expensive. It was not possible to take advantage of the properties of conductive polymers.
本発明はこの点を打破すべく研究された成果であって、
特定の黒鉛に触媒を付着処理させたのちポリアセチレン
の生長を行なわせ、ポリアセチレン−黒鉛間に均密な混
成が行なわれることを確かめたものである。その混成具
合も製造条件を工夫することによって種々変化させるこ
とが明らかにされたのである。The present invention is the result of research to overcome this problem,
After applying a catalyst to a specific type of graphite, polyacetylene was allowed to grow, and it was confirmed that a homogeneous mixture was formed between polyacetylene and graphite. It has been revealed that the degree of mixing can be varied by modifying the manufacturing conditions.
本発明の方法によって得られた製品は電極、導電材料、
バンキング、イオン吸着剤、浄水用材、ペースト、塗料
等に加工することが容易であり、本発明の完成によって
経済的に有利な条件でポリアセチレン・黒鉛混成体を実
用化することができるようになったので本発明は産業利
用される効果は大きいものといいうる。Products obtained by the method of the present invention include electrodes, conductive materials,
It is easy to process into banking, ion adsorbents, water purification materials, pastes, paints, etc., and the completion of this invention has made it possible to put polyacetylene/graphite hybrids into practical use under economically advantageous conditions. Therefore, it can be said that the present invention has great effects when used industrially.
Claims (5)
触させることを特徴とするポリアセチレン・黒鉛混成体
の製造法。(1) A method for producing a polyacetylene/graphite hybrid, which comprises adhering a polymerization catalyst to graphite and then contacting it with acetylene.
鉛よりなる群から選ばれた少なくとも一つの材料である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のポリアセ
チレン・黒鉛混成体の製造法。(2) The polyacetylene/graphite hybrid according to claim 1, wherein the graphite is at least one material selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, pyrolytic graphite, and expanded graphite. Manufacturing method.
物、繊維状物あるいは粉状物のいずれかの形態であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項または特許請求の
範囲第2項記載のポリアセチレン・黒鉛混成体の製造法
。(3) Claim 1 or Claims characterized in that the graphite is in the form of a solid, granular, flake, sheet, fibrous, or powder. 2. A method for producing a polyacetylene/graphite hybrid according to item 2.
とする特許請求の範囲第1項乃至特許請求の範囲第3項
記載のいずれかのポリアセチレン・黒鉛混成体の製造法
。(4) The method for producing a polyacetylene/graphite hybrid according to any one of claims 1 to 3, wherein the ash content of the graphite is 1.0% by weight or less.
されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至特許請求の範囲第4項記載のいずれかのポリアセ
チレン・黒鉛混成体の製造法。(5) Claim 1, characterized in that the graphite is treated in purified hydrocarbon or ether.
A method for producing a polyacetylene/graphite hybrid according to any one of claims 4 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16199484A JPS6140351A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Preparation of mixture of polyacetylene and graphite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16199484A JPS6140351A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Preparation of mixture of polyacetylene and graphite |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6140351A true JPS6140351A (en) | 1986-02-26 |
Family
ID=15746012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16199484A Pending JPS6140351A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Preparation of mixture of polyacetylene and graphite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6140351A (en) |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16199484A patent/JPS6140351A/en active Pending
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