JP4537809B2 - カーボン・フェノール樹脂複合材料、カーボン・フェノール樹脂複合硬化材料、カーボン・フェノール樹脂複合炭化材料、燃料電池用セパレータ、導電性樹脂組成物、電池用電極、電気二重層キャパシター - Google Patents
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Description
攪拌装置を備えた反応容器にフェノールを385質量部、37質量%のホルマリンを499質量部、ヘキサメチレンテトラミンを40質量部仕込み、さらにカーボン粉末として平均粒径が5μmの鱗片状黒鉛粉末を1918質量部、平均直径150nm、平均長さ15μm、アスペクト比が100の気相炭素繊維からなるカーボンナノファイバ(昭和電工株式会社製「VGCF」)を10質量部、水を2000質量部仕込み、これを攪拌しつつ60分を要して90℃まで昇温し、そのまま3時間反応を行なった。次に、これを冷却した後、濾別して乾燥することによって、粒状のカーボン・フェノール樹脂複合材料(フェノール樹脂は未硬化)を得た。
鱗片状黒鉛粉末の仕込み量を1817質量部、カーボンナノファイバの仕込み量を111質量部に変更するようにした他は、実施例1と同様にして、粒状のカーボン・フェノール樹脂複合材料(フェノール樹脂は未硬化)を得た。
37質量%のホルマリンの仕込み量を638質量部に変更し、ヘキサメチレンテトラミンの代りにトリエチルアミンを7.7質量部仕込むようにした他は、実施例1と同様にして、粒状のカーボン・フェノール樹脂複合材料(フェノール樹脂は未硬化)を得た。このカーボン・フェノール樹脂複合材料の、フェノール樹脂含有率は14.9質量%、カーボン粉末含有率は84.6質量%、カーボンナノファイバの含有率は0.5質量%、フェノール樹脂中の窒素含有率は0.02質量%であった。
37質量%のホルマリンの仕込み量を638質量部に変更し、ヘキサメチレンテトラミンの代りにトリエチルアミンを7.7質量部仕込むようにした他は、実施例2と同様にして、粒状のカーボン・フェノール樹脂複合材料(フェノール樹脂は未硬化)を得た。このカーボン・フェノール樹脂複合材料の、フェノール樹脂含有率は14.9質量%、カーボン粉末含有率は80.0質量%、カーボンナノファイバの含有率は5.1質量%、フェノール樹脂中の窒素含有率は0.02質量%であった。
カーボンナノファイバを用いず、鱗片状黒鉛粉末の仕込み量を1928質量部に変更した他は、実施例2と同様にして、粒状のカーボン・フェノール樹脂複合材料(フェノール樹脂は未硬化)を得た。このカーボン・フェノール樹脂複合材料の、フェノール樹脂含有率は15.0質量%、カーボン粉末含有率は85.0質量%、フェノール樹脂中の窒素含有率は4.2質量%であった。
疎充填かさ密度(g/cm3)
=(試料の重量:g)/(試料容器の容量:100cm3)
また粒度の測定は、(株)飯田製作所製の振動ふるい器を用いて行なった。
実施例2で得たカーボン・フェノール樹脂複合材料をステンレス製バットに広げ、95℃の乾燥機中に48時間入れて加熱してフェノール樹脂を硬化させることによって、粒状のカーボン・フェノール樹脂複合硬化材料を得た。
比較例1で得たカーボン・フェノール樹脂複合材料を用い、他は実施例5と同様にしてカーボン・フェノール樹脂複合硬化材料を得た。このカーボン・フェノール樹脂複合硬化材料を用いて、他は実施例5と同様にして導電性樹脂組成物を得た。
実施例5で得たカーボン・フェノール樹脂複合硬化粒子を、窒素ガス雰囲気中で2800℃まで昇温し、75時間焼成することによってフェノール樹脂を炭化させた。そしてこれを粉砕して粒径が10μm以下になるように粉砕し、カーボン・フェノール樹脂複合炭化材料を得た。
比較例2で得たカーボン・フェノール樹脂硬化材料を用い、他は実施例6と同様にしてカーボン・フェノール樹脂複合炭化材料を得た。このカーボン・フェノール樹脂複合炭化材料を用いて、他は実施例6と同様にして電極を作製した。
2 カーボンナノファイバ
3 フェノール樹脂層
Claims (9)
- フェノール類とアルデヒド類とを、カーボン粉末及びカーボンナノファイバと混合しつつ、反応触媒の存在下で付加縮合反応させることによって得られたカーボン・フェノール樹脂複合材料であって、粒径が0.1〜200μmのカーボン粉末の粒子に、カーボンナノファイバとフェノール樹脂からなる層が被覆され、この被覆層の外周からカーボンナノファイバの一部が突出したものであることを特徴とするカーボン・フェノール樹脂複合材料。
- カーボンナノファイバの直径は1000nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のカーボン・フェノール樹脂複合材料。
- カーボンナノファイバの含有量が0.05質量%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のカーボン・フェノール樹脂複合材料。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のカーボン・フェノール樹脂複合材料のフェノール樹脂を硬化させたものであることを特徴とするカーボン・フェノール樹脂複合硬化材料。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のカーボン・フェノール樹脂複合材料のフェノール樹脂を硬化させ、さらに非酸化性雰囲気で熱処理してフェノール樹脂を炭化させたものであることを特徴とするカーボン・フェノール樹脂複合炭化材料。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のカーボン・フェノール樹脂複合材料によって、所定の流路パターンを備えた薄板状成形体に成形されたものであることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
- 請求項4に記載のカーボン・フェノール樹脂複合硬化材料と、請求項5のカーボン・フェノール樹脂複合炭化材料の少なくとも一方を、導電性フィラーとして樹脂に配合して成ることを特徴とする導電性樹脂組成物。
- 請求項5に記載のカーボン・フェノール樹脂複合炭化材料を電極材料として用いて形成されたことを特徴とする電池用電極。
- 請求項8に記載の電極を用いて形成されたことを特徴とする電気二重層キャパシター。
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