WO2023074224A1 - 炭素質フィラー含有ポリオール類分散液 - Google Patents

炭素質フィラー含有ポリオール類分散液 Download PDF

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carbonaceous
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孝陽 金井
洋之 内野
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三洋貿易株式会社
日本微粒子材料株式会社
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    • C09D17/00—Pigment pastes, e.g. for mixing in paints

Definitions

  • the present invention disperses carbonaceous fillers in polyols, which are raw materials for resins such as polyurethane or intermediates for resins, without impairing the properties such as electrical properties and coloring properties possessed by carbonaceous fillers, and without using dispersants. It relates to a polyol dispersion liquid formed by.
  • Polyols in the present invention are polyhydric alcohols that serve as raw materials or intermediates for resins, and raw materials or intermediates for phenol resins, urea resins, melamine resins, modified unsaturated polyester resins, alkyd resins, and epoxy resins in addition to polyurethanes.
  • Polyurethane is a reaction product of polyols and polyisocyanates.It has excellent moldability, various forms, and a wide range of mechanical properties.It is used for gravure ink, synthetic leather, elastomers, paints, adhesives, and coatings. It is widely used as a cushioning material.
  • polyurethane has disadvantages such as being easily decomposed by light, heat, etc., and being easily charged.
  • the present inventors have found a carbonaceous filler that exhibits good dispersibility in polyols without chemically changing the surface or using a dispersant, which may impair the original properties of the carbonaceous filler.
  • the purpose can be achieved by blending a specific carbonaceous filler with polyols, and have completed the present invention.
  • the present invention provides a carbonaceous filler-containing polyols dispersion obtained by blending a carbonaceous filler with polyols. Furthermore, the present invention provides a thermosetting resin in which a carbonaceous filler is dispersed. Further, the present invention provides a polyurethane having a carbonaceous filler dispersed therein.
  • the carbonaceous filler may have a component content (dry basis weight) of 80% or more fixed carbon content, less than 8% volatile content, and less than 4% ash content as defined in JIS-M 8812:2004.
  • the carbonaceous filler may have 0.005 mmol/m 2 or more of phenolic hydroxy groups per external specific surface area.
  • the carbonaceous filler may be a carbonaceous material having an average particle size (D50) of 0.1-100 ⁇ m.
  • the carboxyl group per external specific surface area of the carbonaceous filler may be 0.001 mmol/m 2 or less.
  • the true specific gravity of the carbonaceous filler may be 1.5 or less.
  • the carbonaceous filler may be dispersed in polyols without using a dispersant.
  • the carbonaceous filler may be a carbonaceous material selected from biocarbons.
  • the carbonaceous filler may be a biomaterial mainly composed of lignin/cellulose/hemicellulose or a carbonaceous material obtained by carbonizing low-carbonized lignite at 1000° C. or lower.
  • the carbonaceous filler may carry carbon black on the carbonaceous material.
  • 1 to 80 parts by weight of the carbonaceous filler may be contained with respect to 100 parts by weight of the polyols.
  • the present invention may further provide a polyurethane obtained by reacting the above polyols dispersion with polyisocyanates.
  • the present invention may further provide a thermosetting resin obtained by reacting the above polyol dispersion as a raw material.
  • the polyol dispersion is selected from the group consisting of polyester polyols, polyether polyols, polycarbonate polyols, polymer polyols, modified products or mixtures thereof, or prepolymers obtained by partially polymerizing them. It may be a polyurethane mixed with one or more polyols and reacted with polyisocyanates.
  • the present invention uses the above polyol dispersion as a phenol resin, modified products thereof and intermediates thereof, intermediates of urea resins and melamine resins, intermediates of modified unsaturated polyester resins, raw materials of alkyd resins and bisphenols as raw materials of epoxy resins. It may be an A-type prepolymer or a urethane prepolymer.
  • the carbonaceous filler-containing polyols dispersion exhibits good dispersibility in polyols because the carbonaceous filler contains a large number of phenolic hydroxyl groups in the surface functional groups.
  • a large amount of carbonaceous filler can be easily blended without using a dispersant, and expectations are high for carbonaceous fillers such as mechanical properties, weather resistance, antistatic properties, colorability, and conductivity as thermosetting resins such as polyurethane. It is possible to express various characteristics to be more strongly.
  • the carbonaceous filler-containing polyols dispersion of the present invention can be handled in the same manner as single polyols without any special improvement in the process, can be diluted without limitation and used, and contains carbonaceous fillers. It is suitably used as a raw material for thermosetting resins, particularly as a raw material for carbonaceous filler-containing polyurethane.
  • the carbonaceous filler has a component content (anhydrous basis) with a fixed carbon content of 80% or more, a volatile content of less than 8%, and an ash content of less than 4% by industrial analysis, It is a carbon-based material having a phenolic hydroxy group (Ph OH) per external specific surface area of 0.005 mmol/m 2 or more and an average particle size (D50) of 0.1 to 100 ⁇ m.
  • the carbonaceous filler is a carbonaceous material that satisfies the physical properties described above. That is, in the present invention, the carbonaceous filler may be one that does not support carbon black or one that supports carbon black.
  • the carbon-based particles used as the carbonaceous filler in the present invention have a six-membered carbon ring structure that has developed to some extent in its chemical structure, and the hydroxy group, which has a high affinity for polyols, is directly bonded to the six-membered carbon ring. is valid. This is completely different from the technology in which the carboxyl group (COOH) is effective as a surface property for dispersing in water.
  • the external surface area herein In the book, the abundance (mmol/m 2 ) of phenolic hydroxy groups (Ph-type OH) per surface area is referred to as “external specific surface area”.
  • the amount of functional groups per external specific surface area is an index showing the amount of functional groups on the surface of the carbonaceous filler. This index is calculated from the measurement of the total amount of acidic functional groups and the amount of strongly acidic functional groups using the Boehm method of acid-base titration, and the measurement of the external specific surface area STSA.
  • it is the phenolic hydroxyl group, not the alkyl hydroxyl group, that is sought by the Boehm method.
  • the amount of phenolic hydroxy groups (Ph OH) should be 0.005 mmol/m 2 or more per external specific surface area, and the amount of carboxyl groups (COOH) should be 0.001 mmol/m 2 or less per external specific surface area. is desirable.
  • the amount of phenolic hydroxy groups per external specific surface area is preferably 0.010 mmol/m 2 or more. Although the upper limit is not particularly limited from the standpoint of affinity with polyols, it is expected that production will be difficult if it exceeds about 0.10 mmol/m 2 in terms of mass production.
  • the external specific surface area (STSA) of the carbonaceous material may be 0.01-100 m 2 /g, preferably 0.1-10 m 2 /g. More desirably, it may be 0.3 to 5 m 2 /g.
  • the carbon-based particles used as the carbonaceous filler in the present invention have an average particle diameter (D50) of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, which is a 50% integrated value of volume-based particle diameters measured with a disc centrifugal particle size distribution measuring device. It is preferably 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. When the average particle size (D50) is smaller than this, aggregation tends to occur, and when it is larger than this, uniformity is impaired.
  • the average particle size (D50) may be measured, for example, with a CPS Instruments disc centrifugal particle size distribution analyzer, Model DC24000UHR.
  • the carbon-based particles used as the carbonaceous filler should have a dry weight of 80% or more fixed carbon and 8% volatile content as defined by JIS-M 8812: 2004 in terms of industrial analysis in order to fully demonstrate the performance as a filler. It is desirable to be less than The ash content is desirably less than 4% because it does not contribute to performance as a filler. A material with a volatile content of 8% or more cannot be applied because the six-membered carbon ring is underdeveloped and there are many hydrocarbon (CH) moieties that do not exhibit properties as a carbonaceous filler. It is preferably 85% or more fixed carbon, more preferably 90% or more fixed carbon. Considering dispersion in polyols, the true specific gravity is preferably 1.50 or less because the closer it is to the specific gravity of polyols (about 1.00 to 1.30), the better the long-term dispersion stability.
  • carbonaceous materials can be used as the carbonaceous filler in the present invention as long as it has the properties described above.
  • it is selected from charcoal, graphite, graphene, Biochar or coal.
  • Biocarbon is a carbonaceous material obtained by carbonizing organic matter (biomass) such as agricultural and forestry waste, waste wood, and food waste.
  • biomass organic matter
  • carbonaceous materials obtained by low-temperature carbonization at 1000° C. or less, preferably 800° C. or less can be cited from biomaterials or low-carbonized lignite coal (Australian lignite, etc.) mainly composed of lignin, cellulose, and hemicellulose.
  • a carbonaceous material may also be obtained by introducing a phenolic hydroxy group into a relatively high-purity carbon material such as coal, graphite, or graphene.
  • a relatively high-purity carbon material such as coal, graphite, or graphene.
  • methods for introducing phenolic hydroxy groups include oxygen plasma irradiation, UV and/or ozone oxidation treatment, ion beam irradiation, gas phase oxidation using gas, and liquid phase oxidation using acid, hydrogen peroxide, or the like. Law, etc. may be used.
  • the method of low-temperature carbonization of bio-raw materials or low-carbonized lignite coal which are organic substances already having oxygen-containing groups, relatively easily controls the formation of functional groups to produce the carbonaceous material of the present invention. It is usually preferred because it gives you material.
  • the carbon black when the carbonaceous filler supports carbon black, the carbon black is not particularly limited, and any of furnace black, thermal black, channel black and the like can be used.
  • the carbonaceous material can impart basic physical properties as a carbonaceous filler, such as weather resistance, antistatic properties, reinforcing properties, and coloring properties, and can also impart various properties of each carbon black, such as electrical conductivity.
  • Carbon black having an average particle diameter (arithmetic mean diameter by microscopic observation) of preferably 0.01 to 0.3 ⁇ m (10 to 300 nm) is used. In the measurement using an electron microscope, the diameter may be measured by irradiating a circular spotlight capable of changing the circular diameter onto the peripheral portion of the particle in the image measured by the electron microscope.
  • the number of particles to be measured is 500 or more, preferably 1000 or more, so that multiple images are selected and measured. good.
  • Carbon black having a primary particle size of less than 0.01 ⁇ m is difficult to support due to the large cohesive force acting between particles. becomes difficult. It is more preferably 0.015 to 0.20 ⁇ m (15 to 200 nm).
  • Other physical properties are also not particularly limited, but for example, nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) 10 to 200 m 2 /g, DBP absorption 20 to 200 mL/100 g, volatile content less than 10%, ash content less than 1.0% is.
  • the ratio of carbon black to be supported is preferably 1 part by weight or more and 200 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or more and 100 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the carbonaceous material as a support.
  • it is more preferably in the range of 1 part by weight or more and 50 parts by weight or less. If the content of carbon black is less than this, the effect of adding carbon black will be insufficient. On the other hand, if it exceeds this range, it becomes difficult to carry, and there is a concern that unsupported carbon black may cause poor dispersion.
  • Whether or not carbon black is supported on the carbonaceous filler can be easily visually confirmed by, for example, whether or not the carbon black precipitates or aggregates in the polyol liquid when the carbonaceous filler is dispersed in the polyol liquid. can.
  • the carbon black is supported by mechanically contacting the carbonaceous material as a support with the carbon black.
  • carbon-based particles in which six-membered carbon rings are developed are brought into contact with each other, strong irreversible bonds are formed between the particles.
  • it can be carried out by mechanically applying a strong pressure to the particles using an automatic mortar, ball mill, crusher, or the like.
  • the carbonaceous filler-containing polyols dispersion of the present invention is obtained by blending the carbonaceous filler described above with polyols.
  • Polyols are generally used as raw materials for polyurethanes and other thermosetting resins, and are not particularly limited. Examples of polyols for urethane include polyester polyols, polyether polyols, polycarbonate polyols, and polymer polyols. Modified or mixed products thereof, or prepolymers obtained by partially polymerizing them may be used.
  • Polyols include phenolic resins, their modified products and their intermediates, intermediates of urea resins and melamine resins, intermediates of modified unsaturated polyester resins, bisphenol A prepolymers and urethane prepolymers which are raw materials for alkyd resins and epoxy resins. may be When a large amount of the carbonaceous filler of the present invention is mixed with polyols, it is preferable to select one having a viscosity that takes workability into consideration.
  • the carbonaceous filler-containing polyol dispersion of the present invention can be obtained by mixing a carbonaceous filler with a polyol in an arbitrary ratio.
  • the content of carbonaceous filler is preferably in the range of 1 to 80% by weight, more preferably in the range of 5 to 70% by weight. If it is less than this, it may be diluted when mixed with the polyols and isocyanates of the polyurethane raw material, and the content of the carbonaceous filler and carbon black may further decrease, making it difficult to develop the properties of the carbonaceous filler and carbon black. be. On the other hand, if this is exceeded, uniform mixing becomes difficult and may not be practical.
  • Phenol resins, urea resins, melamine resins, modified unsaturated polyester resins, alkyd resins and epoxy resins are also diluted by mixing with other raw materials. It is preferably blended in the range of 5 to 70% by weight.
  • the carbonaceous filler-containing polyol dispersion of the present invention can be used as it is as a polyol for a resin raw material such as polyurethane, a predetermined amount of raw materials such as polyisocyanates, and optionally auxiliary raw materials such as a catalyst, a foam stabilizer, and a foaming agent. , a cross-linking agent, etc., and cured to form a resin product such as polyurethane having a high carbonaceous filler content.
  • flame retardants, fillers, colorants, stabilizers, release agents, and the like may be added depending on the purpose and application. Solvents may be used for dilution and the like.
  • the carbonaceous filler-containing polyols dispersion of the present invention is used as a masterbatch, and this masterbatch dispersion is mixed with polyols, blended with raw materials such as polyisocyanates, and then cured to obtain the desired carbonaceous filler. Resin products such as content polyurethane products can also be obtained.
  • Resin products such as polyurethane obtained in this way have a high carbonaceous filler content due to fine and uniform dispersion, and have sufficient properties such as weather resistance, antistatic properties, colorability, conductivity and reinforcing properties due to the carbonaceous filler content. Since it can be expressed, it can be suitably used in various applications such as inks, synthetic leathers, elastomers, paints, adhesives, coatings, and cushioning materials.
  • Carbonaceous material CC1 Pulverized charcoal product derived from pine wood carbonized at 550°C (manufactured by CarbonNeat, Sanyo Trading Sales “Neat90”) Average particle size (D50) 5 ⁇ m External specific surface area (STSA) 1 m 2 /g True specific gravity 1.12 Industrial analysis 96.1% fixed carbon, 1.8% volatiles, 2.1% ash (dry basis weight) Ph-type OH group amount per external specific surface area: 0.080 mmol/m 2 Amount of COOH groups per external specific surface area: Below measurement limit External specific surface area (STSA) 0.5 m 2 /g True specific gravity 1.1 Industrial analysis 90.3% fixed carbon, 2.5% volatiles, 7.2% ash (dry basis weight) Ph OH group amount per external specific surface area 0.005mmol/m 2 COOH group amount per external specific surface area: below measurement limit
  • Carbon black CB1 "N220" grade equivalent product Average particle size (D50) 0.02 ⁇ m (20 nm) True specific gravity 1.8-1.9 Volatile content 1.0%, ash content 0.03% Nitrogen adsorption specific surface area (N2SA) 120m 2 /g External specific surface area (STSA) 106m 2 /g DBP absorption 114mL/100g Ph-type OH group amount per external specific surface area: 0.00085 mmol/m 2 COOH group amount per external specific surface area: 0.00028 mmol/m 2 Carbon black CB2: "N990" grade equivalent product Average particle size (D50) 0.3 ⁇ m (300 nm) True specific gravity 1.9 Volatile content 0.5%, ash content 0.1% Nitrogen adsorption specific surface area (N2SA) 8m 2 /g External specific surface area (STSA) 8m 2 /g DBP absorption 40mL/100g Ph-type OH group amount per external specific surface area: 0.00025
  • Synthesis example 1 20 g of carbonaceous material "CC2" and 4 g of carbon black “CB1” were placed in a mortar, and the particles were brought into contact with each other under a pressure of 2 kg for 10 minutes to obtain a carbon black-carrying carbonaceous filler used in Example 9.
  • Synthesis example 2 40 g of carbonaceous material "CC1” and 8 g of carbon black “CB2” were placed in a mortar, and the particles were brought into contact with each other under a pressure of 2 kg for 10 minutes to obtain a carbon black-carrying carbonaceous filler used in Example 10.
  • Polyol B2 Casting foaming urethane resin manufactured by Nisshin Resin Co., Ltd.
  • Polyol B3 Casting urethane resin “Gummy Cast” manufactured by Nisshin Resin Co., Ltd.
  • Liquid A polyol polyisocyanate C1 Casting foaming manufactured by Nisshin Resin Co., Ltd.
  • Urethane resin B liquid diisocyanate polyisocyanate C2 Urethane resin for casting "Gummy Cast” B liquid modified isocyanate manufactured by Nissin Resin Co., Ltd.
  • the polyol and the carbonaceous filler were put into a 500 ml polyethylene beaker in that order and stirred with a glass rod for 3 minutes.
  • a predetermined amount of polyisocyanate was added, further stirred for 1 minute, and allowed to stand at room temperature.
  • the dispersibility of the carbonaceous filler in polyols was evaluated according to the following criteria.
  • x A gel-like undispersed lump is generated and is not dispersed.
  • XX Separated and precipitated from polyols, not dispersed.
  • carbon black did not precipitate or aggregate in the polyol liquid, indicating that carbon black was supported on the carbonaceous material. It could be confirmed.
  • the polyurethanes produced in Examples 5-8 were molded and evaluated for appearance according to the following criteria. ⁇ : Aggregation derived from carbon black or the like was not confirmed at all, and the appearance was good. ⁇ : Aggregation was confirmed slightly, but there was no problem in practical use and appearance. x: Aggregation of carbon black or the like occurred.

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Abstract

炭素質フィラーをポリオール類に配合してなる炭素質フィラー含有ポリオール類分散液であって、炭素質フィラーは、工業分析の固定炭素８０％以上、揮発分８％未満、灰分４％未満の成分含有量（無水ベース重量）であり、外部比表面積あたりのフェノール性ヒドロキシ基が０．００５ｍmol/ｍ２以上であり、平均粒子径（D50）が０．１～１００μｍである炭素系材料であり、ポリオール類１００重量部に対して、炭素質フィラーを１～８０重量部含有することを特徴とする炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。

Description

炭素質フィラー含有ポリオール類分散液
　本発明は、炭素質フィラーが保有する電気的特性や着色性などの特性を損なわず、分散剤を用いることなくポリウレタンなどの樹脂の原料あるいは樹脂の中間体であるポリオール類に炭素質フィラーを分散してなるポリオール類分散液に関する。
　本発明におけるポリオール類とは、樹脂の原料あるいは中間体となる多価アルコールであり、ポリウレタンのほかフェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂、変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂の原料あるいは中間体として用いられている。
　ポリウレタンは、ポリオール類とポリイソシアネート類を反応させたもので、成形性に優れ、様々な形態と幅広い機械特性を持つことから、その用途はグラビアインキ、合成皮革、エラストマー、塗料、接着剤、コーティング、緩衝材など幅広く用いられている。一方で、ポリウレタンは、光や熱等により分解されやすく、また帯電しやすい等の短所も持ち合わせている。これらの短所を補うために、あるいは導電性や補強性等の諸特性を付与するために炭素質フィラーを配合する手法が、各種用途において実施されている。
　また、フェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂、変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂原料、エポキシ樹脂についてもポリウレタンと同様な目的で、炭素質フィラーを配合する手法が、各種用途において実施されている。
　しかし、例えばポリウレタンに炭素質フィラーとして代表的なカーボンブラックを多量に配合しようとしても、カーボンブラックとポリオール類の分散性が悪いことから、通常、配合量は１％程度が上限とされている。これは、カーボンブラック表面には、ポリオール類との親和性を高める官能基が少なく、ポリオール類との親和性が良くない上に、粒子径が数十～数百ｎｍと小さく、ポリオール類中ではカーボンブラック同士が凝集するためである。
　こうした事情から、ポリオール類に炭素質フィラーとして代表的なカーボンブラックをより多く分散させるために、種々の提案がなされている。
　カーボンブラックと馴染みが良いジエン系共重合体（ゴム）やジエンポリオールを配合する手法が提案されている（例えば、特許文献１、３）。
　顔料樹脂分散技術に基づいた界面活性剤などの分散剤や変性成分や活性成分をポリウレタン原料に添加する手法も提案されている（例えば、特許文献２、４、５、６、８）。しかし、分散液などをポリオール類で希釈した場合やイソシアネート類と混合した場合に分散性が保持されず、ポリウレタン中での安定性が損なわれる恐れがある。また分散剤などの影響により、カーボンブラックを添加することにより期待する耐候性、導電性及び微細均一分散により得られる補強性などの特性が十分発現しない恐れがあり、ブリードアウトによる表面の曇りの懸念もある。
　カーボンブラックを表面改質する手法も提案されている（例えば、特許文献７）。しかし、本来反応性が低く不活性なカーボンブラックの表面と化学的な反応を起こさせる必要があることから、大幅なコスト高となる他、カーボンブラック表面の一部が改質されるだけであることから、ポリオール中に均一分散させうるカーボンブラック量に依然として限界がある。
　なお、一般のカーボンブラックは、ポリオール類の１．５倍以上の比重であり、比重差を考慮した混合・撹拌操作や貯蔵安定性の配慮も必要となる。
特公平１－３７４０７号公報 特公昭６１－２３９３９号公報 特公平３－６９３０１号公報 特許第３０９２５３３号公報 特許第４３４３０６４号公報 特許第４９２５７４４号公報 特許第５１２０７４７号公報 特許第６７９５０４０号公報
　そこで、本発明者らは、炭素質フィラー本来の特性を損なう可能性がある表面の化学的変化を施したり、分散剤などを用いたりすることなく、ポリオール類中で良好な分散性を示す炭素質フィラーの形態について鋭意研究を行ったところ、特定の炭素質フィラーをポリオール類に配合することによって、その目的を達成することを見出し、本発明を完成した。
一般的開示
　すなわち、本発明は、炭素質フィラーをポリオール類に配合してなる炭素質フィラー含有ポリオール類分散液を提供する。更に、本発明は、炭素質フィラーを分散した熱硬化性樹脂を提供する。更に、本発明は、炭素質フィラーを分散したポリウレタンを提供する。炭素質フィラーは、JIS-M 8812：2004で定義される工業分析の固定炭素量が８０％以上、揮発分８％未満、灰分４％未満の成分含有量（無水ベース重量）であってよい。炭素質フィラーは、外部比表面積あたりのフェノール性ヒドロキシ基が０．００５ｍmol/ｍ２以上であってよい。炭素質フィラーは、平均粒子径（D50）が０．１～１００μｍである炭素系材料であってよい。
　上記において、炭素質フィラーの外部比表面積あたりのカルボキシル基が０．００１ｍmol/ｍ２以下であってよい。
　上記において、炭素質フィラーの真比重が１．５以下であってよい。
　上記において、炭素質フィラーを、分散剤を用いることなく、ポリオール類に分散してよい。
　上記において、炭素質フィラーが、バイオ炭素から選択される炭素質材料であってよい。
　上記において、炭素質フィラーがリグニン・セルロース・ヘミセルロースを主体とするバイオ原料又は低炭化度褐炭を１０００℃以下の炭化で得られる炭素質材料であってよい。
　上記において、炭素質フィラーが、炭素質材料にカーボンブラックを担持してよい。
　上記において、ポリオール類１００重量部に対して、炭素質フィラーは１～８０重量部含有されてよい。
　本発明は、上記のポリオール類分散液をポリイソシアネート類と反応してなるポリウレタンを更に提供するものであってよい。
　本発明は、上記のポリオール類分散液を原料として反応してなる熱硬化性樹脂を更に提供するものであってよい。
　本発明は、上記のポリオール類分散液を、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリマーポリオールおよびそれらの変性品又は混合品あるいはそれらを部分的に重合させたプレポリマーからなる群から選択されるポリオール類一種以上と混合し、ポリイソシアネート類と反応してなるポリウレタンであってよい。
　本発明は、上記のポリオール類分散液を、フェノール樹脂やその変性物およびそれらの中間体、ユリア樹脂やメラミン樹脂の中間体、変性不飽和ポリエステル樹脂中間体、アルキド樹脂原料およびエポキシ樹脂原料のビスフェノールＡ型プレポリマーやウレタンプレポリマーであってよい。
　本発明によれば、炭素質フィラー含有ポリオール類分散液は、炭素質フィラーが表面の官能基にフェノール性ヒドロキシ基を多く含むことから、ポリオール類に対して良好な分散性を示し、ポリウレタン中に分散剤を用いることなく容易に炭素質フィラーを多量に配合することができ、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂として機械特性、耐候性、帯電防止性、着色性、導電性等の炭素質フィラーに期待する諸特性をより強く発現することができる。また、本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液は、工程上特段の改良を施すことなく単体のポリオール類と同様な取り扱いができ、制限なく希釈して使用することもでき、炭素質フィラー含有熱硬化性樹脂の原料として、特に炭素質フィラー含有ポリウレタンの原料として好適に用いられる。
　本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液において、炭素質フィラーは、工業分析の固定炭素量が８０％以上、揮発分８％未満、灰分４％未満の成分含有量（無水ベース）であり、外部比表面積あたりのフェノール性ヒドロキシ基（Ph性OH）が０．００５ｍmol/ｍ２以上であり、平均粒子径（D50）が０．１～１００μｍである炭素系材料である。
　本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液において、炭素質フィラーは、上述した物性を満たす炭素系材料であり、この炭素系材料を担体とし、カーボンブラックを担持してなるものも用いられる。すなわち、本発明において、炭素質フィラーは、カーボンブラックを担持していないもの、又はカーボンブラックを担持したもののいずれであってもよい。
　本発明で炭素質フィラーとして用いる炭素系粒子は、その化学構造として炭素六員環構造がある程度発達しており、ポリオール類と親和性が高いヒドロキシ基が炭素六員環に直接結合していることが有効である。これは水などに分散させるための表面性状としてカルボキシル基（COOH）が有効であるとする技術とは全く異なる。
　本発明においては、JIS　K6217-7、ISO18852、ASTM　D6556のいずれの規格でも定義されている統計的厚さ比表面積（STSA）として定義されるミクロ孔の比表面積を除いた外部の表面積（本明細書において、「外部比表面積」という。）あたりのフェノール性ヒドロキシ基（Ph性OH）の存在量（ｍmol/ｍ２）を指標とする。
　この外部比表面積あたりの官能基量は、炭素質フィラー表面の官能基量を示す指標である。この指標は、酸塩基滴定法のボーム（Boehm）法を用いた全酸性官能基量及び強酸性官能基量の測定、並びに外部比表面積STSAの測定から算出される。ここで、ボーム（Boehm）法で求められるのは、厳密にはアルキル性ヒドロキシル基ではなく、フェノール性ヒドロキシル基である。すなわち、強酸性官能基量をカルボキシル基（COOH）量とし、全酸性官能基量と強酸性官能基量の差をフェノール性ヒドロキシ基量とし、外部比表面積STSAで除した値である。
　そのフェノール性ヒドロキシ基（Ph性OH）量は、外部比表面積あたり、０．００５ｍmol/ｍ２以上でなければならず、カルボキシル基（COOH）量は、外部比表面積あたり０．００１ｍmol/ｍ２以下であることが望ましい。
　外部比表面積あたりのフェノール性ヒドロキシ基量は、好ましくは０．０１０ｍmol/ｍ２以上である。ポリオール類との親和性の見地から上限は特に限定されるものではないが、量産上、０．１０ｍmol/ｍ２程度を超えるものは製造困難が予想される。
　炭素質材料の外部比表面積（STSA）は、０．０１～１００ｍ２／ｇ、好ましくは０．１～１０ｍ２／ｇであってよい。より望ましくは０．３～５ｍ２／ｇであってよい。
　本発明で炭素質フィラーとして用いる炭素系粒子は、ディスク遠心式粒子径分布測定装置で測定した体積基準の粒径の５０％積算値である平均粒子径（D50）が０．１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下である。平均粒子径（D50）がこれより小さい場合には凝集が起こりやすく、これより大きい場合には、均一性を損なう。平均粒子径（D50）は、例えば、CPS Instruments社ディスク遠心式粒子径分布測定装置　Model DC24000UHRにより測定してよい。
　炭素質フィラーとして用いる炭素系粒子は、フィラーとしての性能を十分に発揮させるために、無水ベース重量として、JIS-M 8812：2004で定義される工業分析の固定炭素８０％以上、揮発分８％未満であることが望ましい。灰分はフィラーとしての性能に寄与しないため４％未満であることが望ましい。揮発分が８％以上の材料は、炭素六員環が未発達であり、炭素質フィラーとしての特性を示さない炭化水素（CH）部分が多いことから、適用できない。好ましくは固定炭素８５％以上、より好ましくは固定炭素９０％以上である。
　真比重は、ポリオール類への分散を考慮すると、ポリオール類の比重（１．００～１．３０程度）に近いほど長期の分散安定性が良く、１．５０以下であることが望ましい。
　本発明で炭素質フィラーは、上述した性状を有する限り、各種の炭素質材料を使用できる。好ましくは、木炭、黒鉛、グラフェン、バイオ炭素（Biochar）又は石炭から選択される。バイオ炭素は、農林業の廃棄物や廃木材、食品廃棄物などの有機物（Biomass）を炭化した炭素質材料である。
　例えば、リグニン・セルロース・ヘミセルロースを主体とするバイオ原料又は低炭化度褐炭石炭（豪州褐炭等）を１０００℃以下、望ましくは８００℃以下の低温炭化で得られる炭素質材料が挙げられる。
　また、石炭、黒鉛又はグラフェン等の比較的高純度の炭素素材にフェノール性ヒドロキシ基を導入することにより、炭素質材料を得てもよい。例えば、フェノール性ヒドロキシ基を導入する方法として、酸素プラズマ照射、ＵＶ及び／又はオゾンによる酸化処理、イオンビーム照射、ガスを用いた気相酸化法、酸や過酸化水素等を用いた液相酸化法等を用いてよい。
　カーボンブラックなど高純度の炭素素材を酸化する方法では、カルボキシル基の生成を抑えて選択的にフェノール性ヒドロキシ基を生成させることは難しく、また、酸化反応によって炭素素材の特性を損なう恐れがある。従って、既に含酸素基を有する有機物であるバイオ原料又は低炭化度褐炭石炭（豪州褐炭等）を低温炭化する方法の方が、比較的容易に官能基の生成を制御して本発明の炭素質素材を得ることができるため、通常は好ましい。
　本発明において、炭素質フィラーがカーボンブラックを担持してなる場合、カーボンブラックは、特に制限はなく、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックなどいずれも使用することができる。炭素質材料によって耐候性、帯電防止性、補強性、着色性などの炭素質フィラーとしての基本物性を付与できると共に、それぞれのカーボンブラックがもつ導電性などの各種特性も付与できる。
　平均粒子径（顕微鏡観察による算術平均径）が好ましくは０．０１～０．３μｍ（１０～３００ｎｍ）のカーボンブラックが用いられる。電子顕微鏡を用いた測定は、円直径が変化できる円形のスポットライトを電顕で測定した画像の粒子円周部分に当てて直径を測定してよい。例えば、誤差除くため、画像で円周の１／３が表れているものをすべて取り込み、粒子測定個数は５００個以上、望ましくは１０００個以上になるように複数の画像を選択して測定してよい。一次粒子径が０．０１μｍ未満のカーボンブラックでは粒子間に作用する凝集力が大きいために担持しにくくなり、一方、０．３μｍを越える場合にも担体炭素質材料との接点が少なくなり担持が困難となる。より好ましくは０．０１５～０．２０μｍ（１５～２００ｎｍ）である。
　その他の物性についても、特に限定されないが、例えば、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）１０～２００ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸収量２０～２００ｍＬ/100g、揮発分１０％未満、灰分１．０％未満である。
　本発明の炭素質フィラーにおいて、担持するカーボンブラックの比率は、担体としての炭素質材料１００重量部に対して、好ましくは１重量部以上２００重量部以下、より好ましくは１重量部以上１００重量部以下、さらに好ましくは１重量部以上５０重量部以下の範囲である。カーボンブラックの含有割合がこれ未満であると、カーボンブラックの添加効果が不十分となる。一方、これを超えると担持が困難になり、担持されないカーボンブラックが分散不良を引き起こす懸念がある。
　炭素質フィラーにおいてカーボンブラックが担持されているか否かは、例えば炭素質フィラーをポリオール液に分散したとき、カーボンブラックがポリオール液中で沈降や凝集を起こすか否かなどによって、目視で容易に確認できる。
　本発明の炭素質フィラーにおいて、カーボンブラックの担持は、担体としての炭素質材料とカーボンブラックとを機械的に接触させることで行う。炭素六員環が発達した炭素系の粒子同士を接触させると、粒子同士に不可逆的な強い結合ができる。例えば自動乳鉢、ボールミル、擂潰機などを用いて機械的に粒子に強い圧力をかけることで実施できる。
　本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液は、上述した炭素質フィラーをポリオール類に配合してなる。
　ポリオール類は、ポリウレタン用やその他熱硬化性樹脂の原料として一般に用いられるものであり、特に制限はなく、ウレタン用としてはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリマーポリオールなどである。それらの変性品又は混合品あるいはそれらを部分的に重合させたプレポリマーであってもよい。
　ポリオール類は、フェノール樹脂やその変性物およびそれらの中間体、ユリア樹脂やメラミン樹脂の中間体、変性不飽和ポリエステル樹脂中間体、アルキド樹脂原料およびエポキシ樹脂原料のビスフェノールＡ型プレポリマーやウレタンプレポリマーであってもよい。
　本発明の炭素質フィラーをポリオール類に多量に混合する場合、作業性を考慮した粘度のものを選ぶことが好ましい。
　本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液は、炭素質フィラーをポリオール類に任意の比率で混合して得ることができる。実用上、炭素質フィラーの含有率が好ましくは１～８０重量％の範囲、より好ましくは５～７０重量％の範囲である。これ未満であると、ポリウレタン原料のポリオール類およびイソシアネート類と混合した場合に希釈されて炭素質フィラーやカーボンブラックの含有率がさらに下がり、炭素質フィラーやカーボンブラックの特性が発現しにくくなる恐れがある。一方、これを超えると均一混合が困難になり実用的ではない場合がある。
　フェノール樹脂類、ユリア樹脂やメラミン樹脂類、変性不飽和ポリエステル樹脂類、アルキド樹脂類およびエポキシ樹脂においても、他原料との混合により希釈されることを考慮して１～８０重量％の範囲、より好ましくは５～７０重量％の範囲で配合する。
　本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液は、そのままポリウレタンなどの樹脂原料のポリオール類として、所定量のポリイソシアネート類などの原料、必要に応じて副原料、例えば触媒、整泡剤、発泡剤、架橋剤などと混合され硬化させて、炭素質フィラー含有率が高いポリウレタンなどの樹脂製品とすることができる。その他、目的や用途に応じて、難燃剤、充填剤、着色剤、安定剤、離型剤などを配合してもよい。希釈などのために溶剤を使用してもよい。
　本発明の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液をマスターバッチとし、このマスターバッチ分散液を、ポリオール類と混合し、これらをポリイソシアネート類などの原料と配合した後、硬化させ、所望の炭素質フィラー含有量のポリウレタン製品などの樹脂製品を得ることもできる。
　こうして得られるポリウレタンなどの樹脂製品は、微細均一分散により、炭素質フィラー含有率が高く、炭素質フィラー含有による耐候性、帯電防止性、着色性、導電性及び補強性などの諸特性を十分に発現できることから、インキ、合成皮革、エラストマー、塗料、接着剤、コーティング、緩衝材などの各種の用途において好適に利用できる。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
　炭素質フィラーとしては、以下の炭素質材料を使用した。
炭素質材料CC１：550℃で炭化させた松材由来の木炭粉砕品（CarbonNeat社製、三洋貿易販売「Neat90」）
　平均粒子径（D50）５μｍ
　外部比表面積（STSA）１ｍ２/ｇ
　真比重　１．１２
　工業分析の固定炭素９６．１％、揮発分１．８％、灰分２．１％（無水ベース重量）
　外部比表面積あたりのPh性OH基量：０．０８０ｍmol/ｍ２
　外部比表面積あたりのCOOH基量：測定限界以下
炭素質材料CC２：600℃で炭化させた混合木材由来の木炭粉砕品
　平均粒子径（D50）５μｍ
　外部比表面積（STSA）０．５ｍ２/ｇ
　真比重　１．１
　工業分析の固定炭素９０．３％、揮発分２．５％、灰分７．２％（無水ベース重量）
　外部比表面積あたりのPh性OH基量０．００５ｍmol/ｍ２
　外部比表面積あたりのCOOH基量：測定限界以下
　カーボンブラックとしては、以下の材料を使用した。
カーボンブラックCB１：「N220」グレード相当品
　平均粒子径（D50）０．０２μｍ（２０ｎｍ）
　真比重　１．８～１．９
　揮発分１．０％、灰分０．０３％
　窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）１２０ｍ２/ｇ
　外部比表面積（STSA）１０６ｍ２/ｇ
　ＤＢＰ吸収量１１４ｍＬ/100g
　外部比表面積あたりのPh性OH基量：０．０００８５ｍmol/ｍ２
　外部比表面積あたりのCOOH基量：０．０００２８ｍmol/ｍ２
カーボンブラックCB２：「N990」グレード相当品
　平均粒子径（D50）０．３μｍ（３００ｎｍ）
　真比重　１．９
　揮発分０．５％、灰分０．１％
　窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）８ｍ２/ｇ
　外部比表面積（STSA）８ｍ２/ｇ
　ＤＢＰ吸収量４０ｍＬ/100g
　外部比表面積あたりのPh性OH基量：０．０００２５ｍmol/ｍ２
　外部比表面積あたりのCOOH基量：測定限界以下
　合成例１
　炭素質材料「ＣＣ２」２０ｇ、カーボンブラック「ＣＢ１」４ｇを乳鉢に入れ、圧力2kg、10分間、粒子同士を接触させ、実施例９で使用するカーボンブラック担持炭素質フィラーを得た。
　合成例２
　炭素質材料「ＣＣ１」４０ｇ、カーボンブラック「ＣＢ２」８ｇを乳鉢に入れ、圧力2kg、10分間、粒子同士を接触させ、実施例１０で使用するカーボンブラック担持炭素質フィラーを得た。
　実施例１～１０、比較例１～４
　炭素質フィラー、及び比較のためカーボンブラックＣＢ１、ＣＢ２を使用し、ポリオール類に配合し、分散性を確認した後、実施例５～８についてはポリイソシアネート類と配合してポリウレタンを製造した。
　ポリオール類、ポリイソシアネート類としては、以下の材料を使用した。
ポリオールＢ１：ADECA社製ポリエーテルポリオール「P-3000」
ポリオールＢ２：日新レジン社製注型用発泡ウレタン樹脂A液ポリオール
ポリオールＢ３：日新レジン社製注型用ウレタン樹脂「グミーキャスト」A液ポリオールポリイソシアネートＣ１：日新レジン社製注型用発泡ウレタン樹脂B液ジイソシアネートポリイソシアネートＣ２：日新レジン社製注型用ウレタン樹脂「グミーキャスト」B液変性イソシアネート
　表１に示した配合処方に従って、500ｍｌポリエチレンビーカーにポリオール、炭素質フィラーの順に投入し、ガラス棒で3分間かき混ぜた。実施例８～１０については3分間かき混ぜた後、ポリイソシアネートを所定量投入し、更に1分間かき混ぜ、室温で放置した。
　炭素質フィラーのポリオール類への分散性については、下記基準で評価した。
◎：流動性があり、良好に分散している。
〇：粘度上昇があり流動性がないものの、分散している。
×：ゲル状の未分散塊が生成し、分散しない。
××：ポリオール類と分離・沈殿し、分散しない。
　実施例９、１０は、いずれも、炭素質フィラーをポリオール液に分散したとき、カーボンブラックがポリオール液中で沈降や凝集を起こしておらず、炭素質材料にカーボンブラックが担持されていることを確認できた。
　実施例５～８で製造したポリウレタンを成形し、外観を以下の基準で評価した。
　〇：カーボンブラック等に由来する凝集が全く確認できず、良好な外観であった。
　△：わずかに凝集が確認できたものの実用上、外観上問題がない程度であった。
　×：カーボンブラック等の凝集が発生した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (20)

  1. 　炭素質フィラーをポリオール類に配合してなる炭素質フィラー含有ポリオール類分散液であって、
    　前記炭素質フィラーは、固定炭素８０％以上、揮発分８％未満、灰分４％未満の成分含有量（無水ベース重量）であり、
    　前記炭素質フィラーは、外部比表面積あたりのフェノール性ヒドロキシ基が０．００５ｍmol/ｍ２以上であり、
    　前記炭素質フィラーは、平均粒子径（D50）が０．１～１００μｍである炭素系材料である、
    　炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  2. 　前記炭素質フィラーの外部比表面積あたりのカルボキシル基が０．００１ｍmol/ｍ２以下である請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  3. 　前記炭素質フィラーの真比重が１．５以下である請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  4. 　前記炭素質フィラーを、分散剤を用いることなく、ポリオール類に分散してなる請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  5. 　前記炭素質フィラーが、バイオ炭素から選択される炭素質材料である請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  6. 　前記炭素質フィラーがリグニン・セルロース・ヘミセルロースを主体とするバイオ原料又は低炭化度褐炭を１０００℃以下の炭化で得られる炭素質材料である請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  7. 　前記炭素質フィラーが、炭素質材料にカーボンブラックを担持してなる請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  8. 　前記ポリオール類１００重量部に対して、炭素質フィラーを１～８０重量部含有する、請求項１に記載の炭素質フィラー含有ポリオール類分散液。
  9. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のポリオール類分散液が、原料の一部または全部として反応して得られる熱硬化性樹脂。
  10. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のポリオール類分散液が、原料の一部または全部として反応して得られるフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂原料またはエポキシ樹脂。
  11. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のポリオール類分散液を、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリマーポリオールおよびそれらの変性品又は混合品からなる群から選択されるポリオール類一種以上と混合し、ポリイソシアネート類と反応してなるポリウレタン。
  12. 　炭素質フィラーを分散した熱硬化性樹脂であって、
    　前記炭素質フィラーは、固定炭素８０％以上、揮発分８％未満、灰分４％未満の成分含有量（無水ベース重量）であり、
    　前記炭素質フィラーは、外部比表面積あたりのフェノール性ヒドロキシ基が０．００５ｍmol/ｍ２以上であり、
    　前記炭素質フィラーは、平均粒子径（D50）が０．１～１００μｍである炭素系材料である、熱硬化性樹脂。
  13. 　前記炭素質フィラーの外部比表面積あたりのカルボキシル基が０．００１ｍmol/ｍ２以下である請求項１２に記載の熱硬化性樹脂。
  14. 　前記炭素質フィラーの真比重が１．５以下である請求項１２に記載の熱硬化性樹脂。
  15. 　分散剤を含まない、請求項１２に記載の熱硬化性樹脂。
  16. 　前記炭素質フィラーが、バイオ炭素から選択される炭素質材料である請求項１２に記載の熱硬化性樹脂。
  17. 　前記炭素質フィラーがリグニン・セルロース・ヘミセルロースを主体とするバイオ原料又は低炭化度褐炭を１０００℃以下の炭化で得られる炭素質材料である請求項１２に記載の熱硬化性樹脂。
  18. 　前記炭素質フィラーが、バイオ炭素から選択される炭素質材料にカーボンブラックを担持してなる請求項１２に記載の熱硬化性樹脂。
  19. 　熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂原料またはエポキシ樹脂である請求項１２から１８のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂。
  20. 　熱硬化性樹脂がポリウレタンである請求項１２から１８のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10195166A (ja) * 1997-01-10 1998-07-28 Sanyo Chem Ind Ltd ポリオール組成物、ポリウレタン組成物およびウレタンフォーム
JPH10195167A (ja) * 1997-01-10 1998-07-28 Sanyo Chem Ind Ltd ポリオール組成物、ポリウレタン組成物、ウレタンフォーム
JP2007308582A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Tokai Carbon Co Ltd 表面改質カーボンブラックとその製造方法およびその分散体
CN102558828A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 华南理工大学 一种含羟基填料的聚氨酯杂化材料的制备方法
CN108793119A (zh) * 2017-05-03 2018-11-13 申广 一种炭黑和石墨烯微片复合材料制备技术
JP2019503954A (ja) * 2015-11-21 2019-02-14 サンコール インダストリーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＳｕｎｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｍｂｈ 再生可能な原料から製造することができる微粒子状炭素材料、およびその製造方法
KR20210092392A (ko) * 2020-01-16 2021-07-26 경상국립대학교산학협력단 리그닌 유래 활성탄의 제조방법 및 이에 따라 제조된 활성탄을 포함하는 고분자 복합재료

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10195166A (ja) * 1997-01-10 1998-07-28 Sanyo Chem Ind Ltd ポリオール組成物、ポリウレタン組成物およびウレタンフォーム
JPH10195167A (ja) * 1997-01-10 1998-07-28 Sanyo Chem Ind Ltd ポリオール組成物、ポリウレタン組成物、ウレタンフォーム
JP2007308582A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Tokai Carbon Co Ltd 表面改質カーボンブラックとその製造方法およびその分散体
CN102558828A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 华南理工大学 一种含羟基填料的聚氨酯杂化材料的制备方法
JP2019503954A (ja) * 2015-11-21 2019-02-14 サンコール インダストリーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＳｕｎｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｍｂｈ 再生可能な原料から製造することができる微粒子状炭素材料、およびその製造方法
CN108793119A (zh) * 2017-05-03 2018-11-13 申广 一种炭黑和石墨烯微片复合材料制备技术
KR20210092392A (ko) * 2020-01-16 2021-07-26 경상국립대학교산학협력단 리그닌 유래 활성탄의 제조방법 및 이에 따라 제조된 활성탄을 포함하는 고분자 복합재료

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