[其他]石墨层间化合物的制造方法

说明书

提供石墨层间化合物的制造方法，其特征在于，将石墨粒子分散在浓硫酸中形成泥浆，在温度低于５℃时使该泥浆和浓度为２０（重量）％以上３０（重量）％以下的过氧化氢水起作用。这种方法的优点是：避免了使用硝酸时产生ＮＯｘ气体以及其它含有重金属的氧化剂所带来的环境污染问题，而且避免了使用高浓度过氧化氢水所引起的危险性和不均匀性问题。该石墨层间化台物可用于垫片、衬板等。

本发明涉及石墨层间化合物的制造方法。详细地说，该方法能简易而稳定地生产出反应物的层间插入率高的石墨层间化合物

石墨的碳原子六角环网状平面具有多层叠置结构，面内结合是σ结合，为140千卡/摩尔（Kcal/mol）的坚固的结合，而层间的结合是借助于π电子的结合，结合力弱，为4千卡/摩尔（Kcal/mol），在适合条件下，和酸、碱金属，囟素等反应，在层间形成引入这些反应物的石墨层间化合物。

众所周知，将该层间化合物急剧加热，使层间的反应物气体化，以其体积膨胀力，向结合力弱的层方向膨胀，即可得到重量轻、虫状形的膨胀物。

众所周知，能形成石墨层间化合物的反应剂，是浓硫酸和硝酸或发烟硝酸、浓硫酸和氯酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾、高氯酸、磷酸、碘酸、过硫酸及其化合物、过氧化氢等多种物质的组合剂，一般都是以浓硫酸为主体的混合酸（例如，参见日本专利特开昭58-156515号公报）。

这种硫酸酸性石墨层间化合物的一般制法，是将石墨浸渍在上述混合酸中使之反应，或者予先将浓硫酸和石墨做成泥浆状，再使其和氧化剂作用，以形成反应物，然后将反应物投入水中，反复进行水洗、脱水，得到所希望的石墨层间化合物（例如，参看日本专利特公昭44-23966号公报）。

这样制得的石墨层间化合物在石墨粒子层间引入5%～30%（按重量）反应物。将该数值称为层间插入率（简称Ic），该值高的物质，膨胀处理时可成为高起泡剂，可得到10～400倍高倍率的膨胀石墨。众所周知，将该膨胀石墨作为原料，单独地或与适当结合剂一起压缩成形，则可得到柔软性相当好的石墨板、石墨片、石墨带等（例如，参看日本专利特开昭54-141396号公报和美国专利第3，404，061号说明书）。这种石墨板、石墨片、石墨带可用作垫片、衬板等密封材料。

膨胀石墨一般在加压滚筒间通过，形成片状，供给垫片材料等作坯材料。膨胀石墨的膨胀倍率对该石墨片的特性有很大影响，众所周知，使用高倍率的膨胀石墨，可以得到具有良好特性的石墨片。为此，反应物层间插入率高的石墨层间化合物制取方法具有重要的意义。

一般，插入反应物的量，如果使用强氧化剂，例如氯酸钾、高氯酸等，则插入率高。但是这些氧化剂发生的反应极为急剧，常有爆炸的危险，由于含有氯元素，还有腐蚀问题，因而不适于实际生产。

高锰酸钾，重铬酸钾，过硫酸等也可获得较高的插入率，但它们都是固体粉末状，不易得到均质的反应物，而且有锰、铬等元素，从环境方面考虑也不利。

根据西德专利2，608，866号说明书，日本专利特开昭54-38292号公报等，以硫酸和过氧化氢组成的反应处理剂为主，以防止NOx气体发生为目的，提供处理剂。但是前者需要的氧化剂约2＊1，为多余量大，而且水洗时反应物流出，难说是一种能获得满意石墨层间化合物的方法。后者是使用浓度为30（重量）%以上的过氧化氢水，将它加到硫酸和石墨里，将此时的温度保持在15℃-60℃使之反应，该方法存在以下问题：过氧化氢水的浓度是在30（重量）%以上，一旦超过35（重量）%则变成危险物，处理时必须注意;如果是高浓度，反应快则难以得到稳定的反应物;如果添加过氧化氢水，则产生反应热，为了将温度保持在60℃以下，需要一边强冷却反应容器一边进行反应，作为生产时的设备，将会带来故障。

本发明的目的是，解决上述问题，稳定地提供反应物的层间插入率高的石墨层间化合物。

本发明是有关石墨层间化合物的制造方法，将石墨粒子分散在浓硫酸里，形成泥浆，使该泥浆和浓度为20（重量）%以上30（重量）%以下的过氧化氢水在低于5℃的温度发生作用。