JPS6353154B2 - - Google Patents

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JPS6353154B2
JPS6353154B2 JP55124948A JP12494880A JPS6353154B2 JP S6353154 B2 JPS6353154 B2 JP S6353154B2 JP 55124948 A JP55124948 A JP 55124948A JP 12494880 A JP12494880 A JP 12494880A JP S6353154 B2 JPS6353154 B2 JP S6353154B2
Authority
JP
Japan
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porous body
resin
carbon
phenol
porous
Prior art date
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Expired
Application number
JP55124948A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5751109A (en
Inventor
Chiaki Marumo
Takashi Ito
Shizukuni Yada
Masao Hayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kanebo Ltd filed Critical Kanebo Ltd
Priority to JP55124948A priority Critical patent/JPS5751109A/en
Publication of JPS5751109A publication Critical patent/JPS5751109A/en
Publication of JPS6353154B2 publication Critical patent/JPS6353154B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

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

本発明は、フエノール樹脂とポリビニルアルコ
ールを気孔形成材とともに混合し、架橋剤の存在
下で反応硬化させて得られた、連続気孔を有する
フエノール/ポリビニルアセタール系合成樹脂多
孔体を、非酸化性雰囲気中で焼成し、少なくとも
部分的にガラス状炭素よりなる連続気孔を有する
炭素多孔体を製造する方法に関する。 従来、炭素多孔体を製造する方法としては不定
形あるいは球状の炭素または黒鉛を、樹脂または
タール、ピツチ類と混合し、成形焼成する方法が
取られていた。(特開昭48−67188号公報等)しか
し、これらの方法によつて製造される炭素多孔体
は、見掛比重が比較的大きく(1.00〜1.30)、従
つて気孔率も小さい。 また、炭素質微小中空体を結合剤を用いて成形
後、焼成する多孔体の製法(特公昭49−19999号
公報)も提案されているが、この方法では見掛比
重は比較的小さいが(0.05〜1.00)、気孔の大部
分は独立気孔であり、通気度は極めて小さい。 更にまた、繊維状構造物に熱硬化性樹脂を付着
させた後成型及び焼成を行なう炭素多孔体の製造
法(特公昭49−26196号公報等)も提案されてい
るが、この場合には、気孔率を所望の大きさに自
由にコントロールし気孔径分布の狭い連続気孔を
有する炭素多孔体を製造することが困難であつ
た。 これら従来の炭素多孔体の製造法の欠点を改良
し、気孔率が大きい連続気孔を有する多孔体の製
造法として、ポリウレタン発泡体に加熱するとガ
ラス状炭素に転化しうる樹脂を含浸、硬化させた
後、高温で炭化焼成する方法が提案されている。 米国特許第3922334号明細書には、ポリウレタ
ン発泡体の薄い隔壁を除去した連続気孔の網状ポ
リウレタン構造物にテトラハイドロフランを溶剤
としたフエノール樹脂溶液を浸透処理し、次いで
比較的長時間をかけて炭化焼成し、基材の網状ポ
リウレタンの構造物の骨格がそのまま炭素骨格と
なる炭素多孔体が開示されている。また、米国特
許第3927186号明細書には、網状ポリウレタン構
造物に液状のフラン樹脂を含浸させて炭化するこ
とにより網状ポリウレタン構造物の骨格を活かし
た炭素多孔体が開示されている。 これら米国特許明細書に記載のポリウレタン発
泡体を利用する方法は極めて優れてはいるが、樹
脂含浸後にポリウレタンの表面から過剰に浸透し
た樹脂を取除くのに多大の注意を必要としてい
る。またポリウレタン発泡体は、溶媒によつては
樹脂含浸を行なうと樹脂が発泡体を溶解し始め、
加熱硬化時に発泡体が崩壊する場合があり、この
傾向は特に軟質ポリウレタン発泡体で著るしい。 この為、特開昭51−70207号公報では樹脂含浸
に先立つてポリウレタン発泡体に液状エポキシド
樹脂又は、水性ポリビニルアルコール溶液を含浸
するという煩雑な工程を導入している。 更に、特開昭53−125289号公報には、ポリイソ
シアネートとフエノール樹脂またはフラン樹脂あ
るいはその前駆物質との混合物を直接的に反応し
て得られる熱硬化性樹脂発泡体に可撚性ガスを導
入し、可撚性ガスに点火して細胞膜を破壊した
後、炭化焼成することにより連続気孔を有する炭
素多孔体を製造する方法が開示されているが、製
造工程が煩雑であるという欠点を有している。 ポリウレタン発泡体は、本来独立気孔の発泡体
であり、完全なる連続気孔を有する網状構造物を
得るにはあらかじめ気孔隔壁を除去するための特
別な処理を行なうか、樹脂含浸後に同様の処理を
必要とする。上述の通りポリウレタン発泡体を利
用した炭素多孔体は、優れた特性を有しているの
にもかかわらず並べて製造法が煩雑であるという
欠点を有している。 ところで、ポリビニルアセタール系多孔体は、
ポリビニルアルコールと架橋剤のアルデヒド類の
他に澱紛、水溶性塩類等を混合して架橋成型し、
固化後水溶性物質を水で溶出して連続気孔を賦与
させた多孔体であり、連続気孔率の極めて大きい
親水性の多孔体である。 上記多孔体の優れた特性を活かした炭素多孔体
の製造法として、該多孔体を非酸化性雰囲気中で
炭化焼成する方法が提案されている。(特願昭53
−70069号)しかしながら上記のポリビニルアセ
タール系多孔体を非酸化性雰囲気中で炭化焼成し
た場合には、焼成時の重量減少が極めて大きく、
また寸法の減少も著しく、収縮時に不均一なる変
形を生じるという重大なる欠点がある。また該多
孔体は易黒鉛化炭素よりなるため耐酸化性、耐薬
品性に劣るなどの欠点を有していた。 本発明者等は、既存の炭素多孔体の製造法にみ
られる上記欠点を改善すべく鋭意研究の結果本発
明を完成させたものであり、その目的とするとこ
ろは均一な孔径分布を有する連続気孔率の大きい
炭素多孔体の新規製造法を提供するにある。 本発明の他の目的及び利点は、以下の説明から
明らかにされよう。 上記の目的は、フエノール樹脂とポリビニルア
ルコールを気孔形成材とともに混合し、架橋剤の
存在下で反応硬化させた後、気孔形成材を洗浄除
去して得られた連続気孔を有するフエノール/ポ
リビニルアセタール系合成樹脂多孔体を非酸化性
雰囲気中で焼成することにより達成される。 本発明のフエノール/ポリビニルアセタール系
合成樹脂多孔体は、フエノール樹脂、ポリビニル
アルコールと架橋剤のアルデヒド類の他に、澱
粉、水溶性塩類等を混合して架橋成型し、固化後
水溶性物質を水で溶出して連続気孔を賦与するこ
とにより製造できる。 このフエノール/ポリビニルアセタール系合成
樹脂多孔体の製造に用いるフエノール樹脂として
は、水溶性レゾール樹脂が好適である。レゾール
樹脂は、フエノール類をアルデヒド類と塩基性触
媒の存在下で反応させることにより製造されると
ころの初期生成物であり、一般に、フエノール1
モルに対し、1.5〜3.5モルのアルデヒド類をやや
過剰のアルカリ触媒の存在下で反応させた初期縮
合物を安定な水溶性の状態に保たせることによ
り、水溶性レゾールが得られる。 レゾール樹脂の製造に用いられるフエノール類
としては、最も一般的には、フエノール及びクレ
ゾールが挙げられる。しかし、他のフエノール類
も使用することが出来、例えば該フエノール類と
しては、 フエノール、O―クレゾール、m―クレゾー
ル、p―クレゾール、2,3―キシレノール、
2,5―キシレノール、2,4―キシレノール、
2,6―キシレノール、3,4―キシレノール、
3,5―キシレノール、0―エチルフエノール、
m―エチルフエノール、p―エチルフエノール、
p―フエニルフエノール、p―tert―ブチルフエ
ノール、p―tert―アミノフエノール、ビスフエ
ノールA、レゾルシノール及びこれらフエノール
類の混合物等が挙げられる。 このフエノール類と重縮合するために用いるア
ルデヒド類としては、ホルムアルデヒドが最も一
般的である。しかし、バラホルムアルデヒド、ヘ
キサメチレンテトラミン、フルフラール並びにグ
ルタルアルデヒド、アジボアルデヒド及びグルオ
キザール等のモノアルデヒド及びジアルデヒドも
使用し得る。 レゾール樹脂合成反応に用いる塩基性触媒とし
ては、カセイアルカリ、炭酸アルカリ、水酸化バ
リウム、水酸化カルシウム、アンモニア、第4級
アンモニウム化合物、アミン類等の公知のものを
使用すればよく、カセイソーダあるいはアンモニ
アが最も一般的に用いられる。 また、本発明のフエノール/ポリビニルアセタ
ール系合成樹脂多孔体の製造に用いるポリビニル
アルコールは、好ましくは重合度100〜5000、け
ん化度70%以上のものであり、カルボキシル基等
で一部変性されものも好適に用いられる。 架橋剤のアルデヒド類としては、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒ
ド、o―ブチルアルデヒド、オクチルアルデヒ
ド、2―エチルヘキシルアルデヒド、グリオキザ
ール、アクロレイン、ベンズアルデヒド等が挙げ
られる。 連続気孔を賦与するための気孔形成材として
は、澱粉、その他の有機性の微粉末或は水溶性の
金属塩等を用いることができる。粉粒体の種類及
び大きさは、目的とする多孔体の孔径に応じて適
宜選べばよい。 上記のフエノール樹脂、ポリビニルアルコール
及び気孔形成材を用いてフエノール/ポリビニル
アセタール系合成樹脂多孔体を製造するには、ま
ず所定量のフエノール樹脂及びポリビニルアルコ
ールの混合水溶液を撹拌しながら加熱し、次にこ
の混合液に水溶液または水分散液とした小麦粉澱
粉等の気孔形成材を加えて更に撹拌し、40℃程度
まで冷却後更に架橋剤としてのアルデヒド類及び
触媒としての硫酸等を加えて均一に混合し、所望
の形状の形枠に移し、加熱して反応せしめる。触
媒としては、硫酸以外にも、塩酸、リン酸等の無
機酸類、しゆう酸、ぎ酸、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、乳酸、マレイン酸、マロン酸、ビニル酢
酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン
酸等の有機酸類を使用することができる。反応終
了後、型枠より取出した成型物を水で洗浄し、気
孔形成材と未反応のアルデヒド類及び酸を洗い流
せばよい。成形物の形状は、目的、用途、要求性
能に応じて、板状、波状円筒状等、自由に選択す
ることが可能である。 上記の方法により作成したフエノール/ポリビ
ニルアセタール系合成樹脂多孔体中のフエノール
樹脂の含有量は、通常10〜85重量%、好ましくは
30〜80重量%、最も好ましくは、40〜75重量%で
ある。 該合成樹脂多孔体中のフエノール樹脂の含有量
が極端に少ない場合には、非酸化性雰囲気中での
炭化焼成過程で、重量減少及び寸法の減少が大き
くなるため、不均一なる変化が生じ易く、強度も
低いので、用途によつては問題が生じる。フエノ
ール樹脂の含有量が85重量%を越えると、硬化反
応終了後の洗浄時に、気孔形成材及び未反応のア
ルデヒド類や酸を除去することが困難となり、連
続気孔率の大きい多孔体を得ることがむずかしく
なる。該多孔体中のフエノール樹脂の含有量が40
〜75重量%の場合には炭化焼成時の収縮量が小さ
く、かつ連続気孔率の大きい、高強度の炭素多孔
体を得ることができる。 また、上記のフエノール/ポリビニルアセター
ル系合成樹脂多孔体の作成時に、フエノール樹
脂、フラン樹脂等の樹脂粉末、繊維状物、あるい
は、シリカ、アルミナ、グラフアイト、シリコン
カーバード等の無機物粉末、銅、ニツケル等の金
属粉末を適当量混合することにより、連続気孔を
有する多孔体としての特性を損うことなく、焼成
時の変形を抑制して形態保持性を向上させること
ができる。 上記の如くして得られたフエノール/ポリビニ
ルアセタール系合成樹脂多孔体に、更にレゾール
樹脂、ノボラツク樹脂等のフエノール樹脂、フラ
ン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ビニル重
合物とジビニル化合物との混合液、ユリア系樹
脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ピツチ,タール
等を含浸,付着させてもよい。これらの合成樹脂
を施与するには公知の種々の方法が適用可能であ
るが、最も一般的には、前述の方法により製造さ
れた所定の形状、寸法、気孔径、気孔率で連続気
孔を有するフエノール/ポリビニルアセタール系
合成樹脂多孔体を、前述の合成樹脂を溶媒に溶か
して作成した溶液に浸漬後、乾燥、硬化させれば
よい。 このようにして作成されたフエノル/ポリビニ
ルアセタール系合成樹脂多孔体は、次いで非酸化
性雰囲気下、すなわち減圧、又は、アルゴンガ
ス、ヘリウムガス等の不活性ガス水素ガス、窒素
ガス、ハロゲンガス等の中で少なくとも800℃、
好ましくは1000℃以上に加熱し、炭化焼成する。
焼成温度の上限には制限はなく必要に応じて3000
℃程度まで加熱してもよい。 本発明者らの研究によれば、炭化焼成時200℃
近傍より、主としてガス状の化合物、例えば
H2O、HCHO,CO,CH4などが該多孔体より放
出され始めるが、この熱分解ガスの発生は350〜
600℃の温度域で最も顕著であり、この温度範囲
で樹脂組成物の重量減少及び収縮が顕著に進行す
る。しかし本発明の炭化焼成工程に於ては、その
昇温速度には特に制限はなく、通常50℃/hr〜
500℃/hr程度で比較的短時間に焼成することが
可能である。 以上の方法に従つて得られた炭素多孔体はフエ
ノール/ポリビニルアセタール系合成樹脂多孔体
の網状構造を構成する骨格がそのまま炭素骨格と
なつている少なくとも部分的にガラス状炭素より
なる網状炭素構造物でありこの多孔体は、孔径分
布が均一な連続気孔を有し、気孔率が高く、耐酸
化性、耐薬品性に優れている。また、該炭素多孔
体は、フエノール/ポリビニルアセタール系合成
樹脂多孔体の網状構造がそのまま残るので剛性に
して高強度のものとなる。 かかる優れた特性を有する炭素多孔体は、下記
の用途として好適である。即ち、気体中の粉塵や
不純物などの固体の分離、液体中の固体の分離等
の各種フイルター、特に耐蝕性または耐熱性の優
れたフイルターに適している。また、良好なる通
気性を活かした触媒担体として好適である。ま
た、導電性を利用し多孔体に電流を流してパネル
ヒーターとして利用することもできる。更に、水
蒸気賦活処理、薬品賦活処理等の処理を行なつ
て、活性炭化することにより、網状構造を有する
活性炭、あるいは吸着剤として使用出来る。 該炭素多孔体は、上記の用途の他に、軽量構造
材、断熱材、電池の電極、曝気装置、化学吸着
剤、面発熱体、電波シールド材等にも使用でき
る。 次に実施例により本発明をより具体的に説明す
る。 実施例 1 重合度1700、けん化度99%のポリビニルアルコ
ールを水に分散させ、次いで加熱溶解後、60℃に
なつたところで所定の粒径の小麦粉澱粉の水分散
液を加えて均一に混合した。更に、水溶性レゾー
ル(住友デユレズ製,RP961A)を所定量加え、
撹拌しながら70〜80℃に加熱した。この混合液を
40℃に冷却後、37%のホルマリン及び硫酸を加え
て均一に混合し、フエノールとポリビニルアルコ
ールを合わせて8%、澱粉4%、ホルマリン10
%、硫酸10%からなる溶液を調整した。該溶液を
外径70mmφ、内径30mmφ、高さ300mmの中空円筒
状の型に流し込み、60℃で18時間加熱した後水洗
し澱粉及び末反応物を溶出せしめ、連続気孔を有
するフエノール/ポリビニルホルマール多孔体を
得た。該多孔体の平均孔径は100μであつた。 上記の如くして得られた合成樹脂多孔体を電気
炉に入れ窒素雰囲気中で150℃/hrで昇温して炭
化焼成し、1000℃に1時間保持した後冷却した。
得られた炭素多孔体の特性を第1表に示す。 第1表に示す如く、フエノール含有量が10%未
満の場合には、重量減少及び寸法変化とも極めて
大きく、得られた炭素多孔体は円筒形より著しく
歪だ形状となつた。また、フエノール含有量が85
%を越えると、連続気孔率が著じるしく低下し、
気孔形成材や末反応物の除去が困難となり、良好
な炭素多孔体を得ることはできなかつた。フエノ
ール含有量が10〜85重量%の範囲では、連続気孔
率50%以上で焼成時の形態保持性も良好な炭素多
孔体が得られた。
The present invention produces a porous phenol/polyvinyl acetal synthetic resin body with continuous pores obtained by mixing a phenol resin and polyvinyl alcohol with a pore-forming material and curing the mixture in the presence of a crosslinking agent in a non-oxidizing atmosphere. The present invention relates to a method for producing a porous carbon body having continuous pores which is at least partially made of glassy carbon. Conventionally, the method for producing porous carbon bodies has been to mix amorphous or spherical carbon or graphite with resin, tar, or pitch, and then mold and sinter the mixture. (JP-A-48-67188, etc.) However, the carbon porous bodies produced by these methods have a relatively large apparent specific gravity (1.00 to 1.30) and therefore a small porosity. In addition, a method for manufacturing porous bodies (Japanese Patent Publication No. 1999-1999) has been proposed in which carbonaceous micro hollow bodies are molded using a binder and then fired; however, although this method has a relatively small apparent specific gravity ( 0.05-1.00), most of the pores are independent pores, and the air permeability is extremely small. Furthermore, a method for manufacturing a carbon porous body (Japanese Patent Publication No. 49-26196, etc.) has been proposed in which a thermosetting resin is attached to a fibrous structure, followed by molding and firing. It has been difficult to freely control the porosity to a desired size and to produce a carbon porous body having continuous pores with a narrow pore size distribution. In order to improve the shortcomings of these conventional manufacturing methods for carbon porous bodies and to produce porous bodies with large porosity and continuous pores, we impregnated and hardened polyurethane foam with a resin that can be converted into glassy carbon when heated. A method has been proposed in which carbonization is then carried out at a high temperature. U.S. Pat. No. 3,922,334 discloses that an open-pore network polyurethane structure obtained by removing the thin partition walls of a polyurethane foam is infiltrated with a phenolic resin solution using tetrahydrofuran as a solvent, and then over a relatively long period of time. A carbon porous body that is carbonized and fired so that the skeleton of the network-like polyurethane structure of the base material becomes the carbon skeleton is disclosed. Further, US Pat. No. 3,927,186 discloses a carbon porous body that utilizes the skeleton of a network polyurethane structure by impregnating the network polyurethane structure with a liquid furan resin and carbonizing it. Although the methods using polyurethane foams described in these US patents are excellent, great care is required to remove excessively permeated resin from the surface of the polyurethane after resin impregnation. Also, depending on the solvent, when polyurethane foam is impregnated with resin, the resin begins to dissolve the foam.
Foams may collapse during heat curing, and this tendency is particularly noticeable in flexible polyurethane foams. For this reason, JP-A-51-70207 introduces a complicated process of impregnating a polyurethane foam with a liquid epoxide resin or an aqueous polyvinyl alcohol solution prior to resin impregnation. Furthermore, JP-A-53-125289 discloses that a flexing gas is introduced into a thermosetting resin foam obtained by directly reacting a mixture of a polyisocyanate and a phenol resin or a furan resin or a precursor thereof. However, a method for manufacturing a porous carbon material having continuous pores by igniting a flexible gas to destroy cell membranes and then performing carbonization firing has been disclosed, but this method has the drawback that the manufacturing process is complicated. ing. Polyurethane foam is originally a closed-cell foam, and to obtain a network structure with completely open pores, special treatment must be performed to remove the pore partition walls in advance, or a similar treatment must be performed after resin impregnation. shall be. As mentioned above, although the carbon porous body using polyurethane foam has excellent properties, it has the disadvantage that the manufacturing method is complicated. By the way, the polyvinyl acetal porous material is
In addition to polyvinyl alcohol and aldehydes as a crosslinking agent, starch, water-soluble salts, etc. are mixed and crosslinked.
This is a porous body in which continuous pores are imparted by eluting water-soluble substances with water after solidification, and it is a hydrophilic porous body with extremely high continuous porosity. As a method for producing a carbon porous body that takes advantage of the excellent properties of the porous body, a method has been proposed in which the porous body is carbonized and fired in a non-oxidizing atmosphere. (Special request 1973)
-70069) However, when the above polyvinyl acetal porous material is carbonized and fired in a non-oxidizing atmosphere, the weight loss during firing is extremely large.
In addition, the size is significantly reduced and non-uniform deformation occurs during shrinkage, which is a serious drawback. Furthermore, since the porous body is made of easily graphitizable carbon, it has drawbacks such as poor oxidation resistance and chemical resistance. The present inventors have completed the present invention as a result of intensive research to improve the above-mentioned drawbacks found in existing methods for producing porous carbon materials. The object of the present invention is to provide a new method for producing a porous carbon material having a high porosity. Other objects and advantages of the invention will become apparent from the description below. The above purpose is to create a phenol/polyvinyl acetal system with continuous pores obtained by mixing phenolic resin and polyvinyl alcohol with a pore-forming material, reacting and curing the mixture in the presence of a cross-linking agent, and then washing and removing the pore-forming material. This is achieved by firing the synthetic resin porous body in a non-oxidizing atmosphere. The phenol/polyvinyl acetal-based synthetic resin porous body of the present invention is cross-linked by mixing starch, water-soluble salts, etc. in addition to phenol resin, polyvinyl alcohol, and aldehydes as cross-linking agents, and after solidification, water-soluble substances are It can be manufactured by eluating with water to provide continuous pores. A water-soluble resol resin is suitable as the phenol resin used for producing this phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body. Resol resins are initial products produced by reacting phenols with aldehydes in the presence of a basic catalyst, and are generally
A water-soluble resol can be obtained by keeping an initial condensate obtained by reacting 1.5 to 3.5 moles of aldehydes in the presence of a slightly excess alkaline catalyst in a stable water-soluble state. Phenols used in the production of resol resins most commonly include phenols and cresols. However, other phenols can also be used, such as phenol, O-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol,
2,5-xylenol, 2,4-xylenol,
2,6-xylenol, 3,4-xylenol,
3,5-xylenol, 0-ethylphenol,
m-ethylphenol, p-ethylphenol,
Examples include p-phenylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-aminophenol, bisphenol A, resorcinol, and mixtures of these phenols. Formaldehyde is the most common aldehyde used for polycondensation with this phenol. However, monoaldehydes and dialdehydes such as paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, furfural and glutaraldehyde, azibaldehyde and gluoxal may also be used. As the basic catalyst used in the resol resin synthesis reaction, known catalysts such as caustic alkali, alkali carbonate, barium hydroxide, calcium hydroxide, ammonia, quaternary ammonium compounds, and amines may be used. is most commonly used. Further, the polyvinyl alcohol used for producing the phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body of the present invention preferably has a degree of polymerization of 100 to 5000 and a degree of saponification of 70% or more, and may also be partially modified with carboxyl groups or the like. Suitably used. Examples of aldehydes used as crosslinking agents include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, o-butyraldehyde, octylaldehyde, 2-ethylhexylaldehyde, glyoxal, acrolein, and benzaldehyde. As the pore-forming material for providing continuous pores, starch, other organic fine powders, water-soluble metal salts, etc. can be used. The type and size of the powder may be appropriately selected depending on the pore diameter of the intended porous body. To produce a phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body using the above-mentioned phenolic resin, polyvinyl alcohol, and pore-forming material, first, a predetermined amount of a mixed aqueous solution of phenolic resin and polyvinyl alcohol is heated while stirring, and then A pore-forming material such as wheat flour starch in an aqueous solution or aqueous dispersion is added to this mixture, and the mixture is further stirred. After cooling to about 40°C, aldehydes as a crosslinking agent and sulfuric acid as a catalyst are added and mixed uniformly. Then, it is transferred to a mold of the desired shape and heated to cause a reaction. In addition to sulfuric acid, catalysts include inorganic acids such as hydrochloric acid and phosphoric acid, oxalic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid,
Organic acids such as butyric acid, lactic acid, maleic acid, malonic acid, vinyl acetic acid, para-toluenesulfonic acid, and benzenesulfonic acid can be used. After the reaction is completed, the molded product taken out from the mold is washed with water to wash away the aldehydes and acid that have not reacted with the pore-forming material. The shape of the molded product can be freely selected, such as a plate shape or a wavy cylindrical shape, depending on the purpose, use, and required performance. The content of phenolic resin in the phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body prepared by the above method is usually 10 to 85% by weight, preferably
30-80% by weight, most preferably 40-75% by weight. If the content of phenolic resin in the synthetic resin porous body is extremely low, the weight loss and size decrease will be large during the carbonization firing process in a non-oxidizing atmosphere, and non-uniform changes will likely occur. However, since the strength is low, problems may arise depending on the application. If the content of the phenolic resin exceeds 85% by weight, it becomes difficult to remove the pore-forming material and unreacted aldehydes and acids during washing after the curing reaction is completed, making it difficult to obtain a porous body with a large continuous porosity. becomes difficult. The content of phenolic resin in the porous body is 40
When the amount is 75% by weight, a high-strength carbon porous body with a small amount of shrinkage during carbonization firing and a high continuous porosity can be obtained. In addition, when creating the above-mentioned phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body, resin powders such as phenol resin and furan resin, fibrous materials, or inorganic powders such as silica, alumina, graphite, and silicon carbide, copper, By mixing an appropriate amount of metal powder such as nickel, it is possible to suppress deformation during firing and improve shape retention without impairing the characteristics of a porous body having continuous pores. In addition to the phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body obtained as described above, a mixed solution of a phenol resin such as a resol resin or a novolak resin, a furan resin, a melamine resin, an epoxy resin, a vinyl polymer and a divinyl compound, It is also possible to impregnate or adhere urea resin, unsaturated polyester resin, pitch, tar, etc. Various known methods can be applied to apply these synthetic resins, but the most common method is to apply continuous pores with a predetermined shape, size, pore diameter, and porosity manufactured by the above-mentioned method. The phenol/polyvinyl acetal-based synthetic resin porous body having the above-mentioned material may be immersed in a solution prepared by dissolving the above-mentioned synthetic resin in a solvent, and then dried and cured. The porous phenol/polyvinyl acetal synthetic resin material thus prepared is then heated under a non-oxidizing atmosphere, that is, under reduced pressure, or in an inert gas such as argon gas or helium gas, hydrogen gas, nitrogen gas, or halogen gas. at least 800℃ inside,
Preferably, it is heated to 1000°C or higher and carbonized and fired.
There is no limit to the upper limit of the firing temperature, and it can be set to 3000 as needed.
It may be heated to about ℃. According to the research of the present inventors, 200℃ during carbonization firing
From the vicinity, mainly gaseous compounds, e.g.
H 2 O, HCHO, CO, CH 4 , etc. begin to be released from the porous body, but the generation of this thermal decomposition gas is
It is most noticeable in the temperature range of 600°C, and weight loss and shrinkage of the resin composition proceed significantly in this temperature range. However, in the carbonization firing process of the present invention, there is no particular restriction on the temperature increase rate, and it is usually 50℃/hr ~
It is possible to bake in a relatively short time at about 500°C/hr. The carbon porous material obtained according to the above method is a reticulated carbon structure consisting at least partially of glassy carbon, in which the skeleton constituting the reticulated structure of the phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous material remains the carbon skeleton. This porous body has continuous pores with a uniform pore size distribution, high porosity, and excellent oxidation resistance and chemical resistance. In addition, the carbon porous body retains the network structure of the phenol/polyvinyl acetal synthetic resin porous body, and therefore has high rigidity and strength. A carbon porous body having such excellent properties is suitable for the following uses. That is, it is suitable for various types of filters, such as those used to separate solids such as dust and impurities in gases and solids in liquids, particularly filters with excellent corrosion resistance or heat resistance. In addition, it is suitable as a catalyst carrier that takes advantage of its good air permeability. Furthermore, the porous material can be used as a panel heater by making use of its conductivity and passing an electric current through the porous material. Furthermore, by performing treatments such as steam activation treatment and chemical activation treatment to activate carbonization, it can be used as activated carbon having a network structure or as an adsorbent. In addition to the above-mentioned uses, the carbon porous body can also be used for lightweight structural materials, heat insulating materials, battery electrodes, aeration devices, chemical adsorbents, surface heating elements, radio wave shielding materials, and the like. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 Polyvinyl alcohol with a degree of polymerization of 1700 and a degree of saponification of 99% was dispersed in water, then heated and dissolved, and when the temperature reached 60°C, an aqueous dispersion of wheat flour starch having a predetermined particle size was added and mixed uniformly. Furthermore, a specified amount of water-soluble resol (manufactured by Sumitomo Durez, RP961A) was added,
Heat to 70-80°C with stirring. This mixture
After cooling to 40℃, 37% formalin and sulfuric acid were added and mixed uniformly, 8% phenol and polyvinyl alcohol combined, 4% starch, 10% formalin.
%, a solution consisting of 10% sulfuric acid was prepared. The solution was poured into a hollow cylindrical mold with an outer diameter of 70 mmφ, an inner diameter of 30 mmφ, and a height of 300 mm, heated at 60°C for 18 hours, and then washed with water to elute starch and terminal reactants. I got a body. The average pore diameter of the porous body was 100μ. The synthetic resin porous body obtained as described above was placed in an electric furnace and heated at a rate of 150°C/hr in a nitrogen atmosphere to be carbonized and fired, maintained at 1000°C for 1 hour, and then cooled.
Table 1 shows the properties of the obtained porous carbon material. As shown in Table 1, when the phenol content was less than 10%, both the weight loss and the dimensional change were extremely large, and the resulting carbon porous body had a shape that was significantly more distorted than the cylindrical shape. In addition, the phenol content is 85
%, the continuous porosity decreases significantly,
It became difficult to remove the pore-forming material and the end reactants, and it was not possible to obtain a good porous carbon material. When the phenol content was in the range of 10 to 85% by weight, a carbon porous body with a continuous porosity of 50% or more and good shape retention during firing was obtained.

【表】 実施例 2 実施例1と同様にして、ホルマリンのかわりに
ベンズアルデヒドを用いることにより10mm厚の板
状のフエノール/ポリビニルベンザール多孔体を
作成した。該多孔体の平均孔径は50μであつた。 上記のフエノール/ポリビニルベンザール多孔
体に下記の方法により、レゾール樹脂、フラン樹
脂及びメラミン樹脂を付着させた。即ち、レゾー
ル樹脂としては、市販の成型用レゾール樹脂(群
栄化学製AP―106GK)を用い、メタノール溶媒
で希釈して所定の濃度とした後、上記多孔体を浸
漬し、遠心分離機で過剰の溶液を除去後、150℃
で90分間硬化させた。 またフラン樹脂としては、2重量%のバラトル
エンスルホン酸を触媒として加えたフリフリルア
ルコール中に浸漬後取出し、遠心分離機で過剰の
溶液を除去後、150℃で90分間硬化させた。 メラミン樹脂としては、市販の水溶性メラミン
樹脂(住友化学製、スミテツクスレジンM3;硬
化触媒、スミテツクスACX)を用い同様にして、
合成樹脂多孔体に付着させた後140℃で2時間乾
燥した。 こうして得られた合成樹脂多孔体を電気炉に入
れて窒素雰囲気中で100℃/hrで昇温して炭化焼
成し、900℃に1時間保持してから冷却した。得
られた炭素多孔体の特性を第2表に示す。 第2表からわかる様に、フエノール/ポリビニ
ルアセタール系合樹脂多孔体に、更にフエノール
樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂を
付着させてから焼成することにより、焼成時の重
量保持率、寸法保持率が増加し、形態保持性を向
上させることができる。
[Table] Example 2 In the same manner as in Example 1, a 10 mm thick plate-shaped phenol/polyvinylbenzal porous body was prepared by using benzaldehyde instead of formalin. The average pore diameter of the porous body was 50μ. A resol resin, a furan resin, and a melamine resin were attached to the above phenol/polyvinylbenzal porous material by the following method. That is, a commercially available molding resol resin (AP-106GK manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) was used as the resol resin, and after diluting it with methanol solvent to a predetermined concentration, the above porous body was immersed, and the excess was removed using a centrifuge. After removing the solution, 150℃
and cured for 90 minutes. Further, the furan resin was immersed in frifuryl alcohol to which 2% by weight of balatoluenesulfonic acid was added as a catalyst, then taken out, and after removing excess solution with a centrifuge, it was cured at 150°C for 90 minutes. As the melamine resin, a commercially available water-soluble melamine resin (manufactured by Sumitomo Chemical, Sumitex Resin M3; curing catalyst, Sumitex ACX) was used in the same manner.
After adhering to a synthetic resin porous body, it was dried at 140°C for 2 hours. The synthetic resin porous body thus obtained was placed in an electric furnace, heated at a rate of 100° C./hr in a nitrogen atmosphere, carbonized and fired, maintained at 900° C. for 1 hour, and then cooled. Table 2 shows the properties of the obtained porous carbon material. As can be seen from Table 2, by attaching synthetic resin such as phenol resin, furan resin, melamine resin, etc. to the phenol/polyvinyl acetal resin porous body and then firing it, the weight retention rate and dimensions at the time of firing can be improved. The retention rate increases and shape retention can be improved.

【表】【table】

【表】 実施例 3 実施例1と同様にして、ホルマリンのかわり
に、n―ブチルアルデヒドを用い、フエノール/
ポリビニルブチラール多孔体を合成した。該多孔
体は20×200×200mmの型枠内でブチラール化反応
を行なうことにより平板状に成型した。該フエノ
ール/ポリビニルブチラール合成樹脂多孔体の平
均孔径は3μであつた。該合成樹脂多孔体を電気
炉に入れ窒素雰囲気中で300℃/hrで昇温し、所
定の温度に1時間保持した後冷却した。 こうして得られた炭素多孔体を濃硝酸/濃塩酸
=5/1(体積比)の混合液に80℃で96hrsに浸漬
した。その結果を第3表に示す。 第3表より、焼成温度が800℃以上の場合には、
得られた炭素多孔体の耐薬品性が優れていること
がわかる。
[Table] Example 3 In the same manner as in Example 1, n-butyraldehyde was used instead of formalin, and phenol/
A porous polyvinyl butyral material was synthesized. The porous body was molded into a flat plate by carrying out a butyralization reaction in a mold of 20 x 200 x 200 mm. The average pore diameter of the phenol/polyvinyl butyral synthetic resin porous body was 3 μm. The synthetic resin porous body was placed in an electric furnace, heated at a rate of 300° C./hr in a nitrogen atmosphere, maintained at a predetermined temperature for 1 hour, and then cooled. The carbon porous body thus obtained was immersed in a mixed solution of concentrated nitric acid/concentrated hydrochloric acid=5/1 (volume ratio) at 80° C. for 96 hours. The results are shown in Table 3. From Table 3, when the firing temperature is 800℃ or higher,
It can be seen that the obtained porous carbon material has excellent chemical resistance.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フエノール樹脂とポリビニルアルコールを気
孔形成材とともに混合し、架橋剤の存在下で反応
硬化させた後、気孔形成材を洗浄除去して得られ
た連続気孔を有するフエノール/ポリビニルアセ
タール系合成樹脂多孔体を、非酸化雰囲気中で焼
成し、少なくとも部分的にガラス状炭素よりなる
連続気孔を有する炭素多孔体の製造法。 2 フエノール樹脂が水溶性レゾールである特許
請求の範囲第1項記載の炭素多孔体の製造法。 3 架橋剤がホルムアルデヒド又はベンズアルデ
ヒドである特許請求の範囲第1項記載の炭素多孔
体の製造法。 4 フエノール樹脂の含有量10〜85重量%である
特許請求の範囲第1項記載の炭素多孔体の製造
法。 5 非酸化性雰囲気中で800℃以上で焼成する特
許請求の範囲第1項記載の炭素多孔体の製造法。
[Scope of Claims] 1. Phenol/polyvinyl having continuous pores obtained by mixing a phenolic resin and polyvinyl alcohol with a pore-forming material, reacting and curing the mixture in the presence of a cross-linking agent, and then washing and removing the pore-forming material. A method for producing a carbon porous body having continuous pores made at least partially of glassy carbon by firing an acetal-based synthetic resin porous body in a non-oxidizing atmosphere. 2. The method for producing a porous carbon material according to claim 1, wherein the phenolic resin is a water-soluble resol. 3. The method for producing a porous carbon material according to claim 1, wherein the crosslinking agent is formaldehyde or benzaldehyde. 4. The method for producing a carbon porous body according to claim 1, wherein the content of phenolic resin is 10 to 85% by weight. 5. The method for producing a carbon porous body according to claim 1, which comprises firing at 800° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere.
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