JP6416048B2 - グラファイト群、該グラファイト群を含む炭素粒子 - Google Patents
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Description
(1)2個以下のニトロ基を有する芳香族化合物を含む原料物質Aの周囲に爆速6300m/秒以上の爆発性物質Aを配置する工程と、前記爆発性物質Aを爆轟させる工程とを含む爆轟法。
(2)3個以上のニトロ基を有する芳香族化合物を含む原料物質Bの周囲に常温、常圧で液体である爆発性物質Bを配置する工程と、前記爆発性物質Bを爆轟させる工程とを含む爆轟法。
上記製造方法(1)では、まず、2個以下のニトロ基を有する芳香族化合物を含む原料物質Aの周囲に爆速6300m/秒以上の爆発性物質Aを配置する。2個以下のニトロ基を有する芳香族化合物は、爆轟法の炭素源である原料物質Aに含まれる非火薬系原料である。爆速6300m/秒以上の爆発性物質Aは、原料物質Aから炭素粒子を生成させるために安定した爆轟を起こさせる物質である。なお、爆発性物質Aを構成する分子が炭素原子を含む場合には、当該爆発性物質Aが原料物質Aと共に炭素源となることがある。
上記製造方法(2)では、まず、3個以上のニトロ基を有する芳香族化合物を含む原料物質Bの周囲に常温、常圧で液体である爆発性物質Bを配置する。3個以上のニトロ基を有する芳香族化合物は、爆轟法の炭素源である原料物質Bに含まれる火薬系原料である。常温、常圧で液体である爆発性物質Bは、原料物質Bから炭素粒子を生成させるために安定した爆轟を起こさせる物質である。なお、爆発性物質Bを構成する分子が炭素原子を含む場合には、当該爆発性物質Bが原料物質Bと共に炭素源となることがある。
本実験例では、原料物質としてジニトロトルエン(DNT)を用いて、かつ、爆発性物質としてヒドラジン系液体爆薬を用いて、爆轟法により炭素粒子を製造した。具体的には、原料物質としてDNT(工業級)を溶填して直径10cm、高さ48cmの円柱状に成型した。得られた成型体の質量は5.52kg、体積は3770cm3、密度は1.46g/cm3であった。また、爆発性物質として2.50kgの硝酸ヒドラジンの75%抱水ヒドラジン溶液を小分けして調製した。
本実験例では、上記実験例1に対して、爆発性物質であるヒドラジン系液体爆薬の使用量を2.50kgから2.49kgに変更したこと、冷却容器である容量100Lの容器を容量200Lの容器に変更したこと、冷却材である蒸留水の使用量を120Lから220Lに変更したこと以外は、上記実験例1と同様にして炭素粒子を製造した。その結果、16μm篩通過分534g、32μm篩通過分1315gおよび100μm篩通過分485gとして、合計2334gの炭素粒子を得た。本実験例における実験内容、炭素粒子の回収量および収率を下記表2に示す。
本実験例では、上記実験例1に対して、原料物質であるDNTの使用量を5.52kgから5.46kg、体積を3770cm3から3750cm3に変更したこと、冷却容器である容量100Lの容器を容量200Lの容器に変更したこと、冷却材である蒸留水の使用量を120Lから220Lに変更したこと、チャンバー内に残留する酸素ガス量(計算値)を279.9gから191.0gとしたこと、上澄み液にクエン酸を添加しなかったこと以外は、上記実験例1と同様にして炭素粒子を製造した。その結果、16μm篩通過分164g、32μm篩通過分801g、および100μm篩通過分680gとして、合計1645gの炭素粒子を得た。本実験例における実験内容、炭素粒子の回収量および収率を下記表2に示す。
本実験例では、原料物質として2,4−ジニトロトルエン(2,4−DNT)を用いて、かつ、爆発性物質としてヒドラジン系液体爆薬を用いて、爆轟法により炭素粒子を製造した。具体的には、原料物質として2,4−DNT(工業級)を溶填して直径10cm、高さ48cmの円柱状に成型した。得られた成型体の質量は5.48kg、体積は3785cm3、密度は1.45g/cm3であった。また、爆発性物質として2.49kgの硝酸ヒドラジンの75%抱水ヒドラジン溶液を小分けして調製した。
本実験例では、上記実験例3に対して、原料物質であるDNTの体積を3750cm3から3800cm3に変更し、密度を1.46g/cm3から1.44g/cm3に変更したこと、爆発性物質であるヒドラジン系液体爆薬の使用量を2.50kgから2.43kgに変更したこと、チャンバー内に残留する酸素ガス量(計算値)を191.0gから25.52gとしたこと以外は、実験例3と同様にして炭素粒子を製造した。その結果、16μm篩通過分177g、32μm篩通過分678g、および100μm篩通過分610gとして、合計1465gの炭素粒子を得た。本実験例における実験内容、炭素粒子の回収量および収率を下記表2に示す。
本実験例では、原料物質としてTNTを用いて、かつ、爆発性物質としてヒドラジン系液体爆薬を用いて、爆轟法により炭素粒子を製造した。具体的には、TNTは、市販されている円柱状の成型体(中国化薬製TNTの円柱形溶填物、直径10cm×長さ20cm)を用いた。TNT成型体の質量は2.52kg、密度は1.60g/cm3であった。また、硝酸ヒドラジンと抱水ヒドラジンを質量比3:1で混合して、0.93kgのヒドラジン系液体爆薬を調製した。
本実験例では、上記実験例6に対して、原料物質として、質量2.52kg、密度1.60g/cm3のTNT成型体を質量3.82kg、密度1.61g/cm3のTNT成型体(中国化薬製TNTの円柱形溶填物、直径10cm×長さ30cm)に変更したこと、爆発性物質であるヒドラジン系液体爆薬の使用量を0.93kgから1.29kgに変更したこと以外は、上記実験例6と同様にして炭素粒子を製造した。その結果、16μm篩通過分192.1g、32μm篩通過分356.5gおよび100μm篩通過分222.2gとして、合計770.8gの炭素粒子を得た。本実験例における実験内容、炭素粒子の回収量および収率、ならびに、下記XRD定量法により求めたダイヤモンドの合計回収量および収率を下記表3に示す。
本実験例では、上記実験例6に対して、原料物質として、質量2.52kg、密度1.60g/cm3のTNT成型体を質量6.30kg、密度1.59g/cm3のTNT成型体(中国化薬製TNTの円柱形溶填物、直径10cm×長さ50cm)に変更したこと、爆発性物質であるヒドラジン系液体爆薬の使用量を0.93kgから2.17kgに変更したこと、冷却材である蒸留水の使用量を200Lから220Lに変更したこと以外は、上記実験例6と同様にして炭素粒子を製造した。その結果、16μm篩通過分257.4g、32μm篩通過分531.8gおよび100μm篩通過分336.4gとして、合計1125.6gの炭素粒子を得た。本実験例における実験内容、炭素粒子の合計回収量および収率、ならびに、下記XRD定量法により求めたダイヤモンドの合計回収量および収率を下記表3に示す。
ダイヤモンドと積層構造をもったグラファイト群の格子像が観察できるCCDカメラと撮影倍率を有するTEMを用いて得られた炭素粒子を観察した。TEMの具体的な測定条件は次の通りである。
・TEMの装置名:日本電子製透過型電子顕微鏡JEM−ARM200F
・測定方法:懸濁法、分散溶媒:メタノール
・加速電圧:200kV
・CCDカメラ:Gatan製UltraScan
・撮影倍率:30万倍、80万倍
・写真倍率:220万倍、A4サイズに印刷時は590万倍
まず、実験例3(3#6)で得られた炭素粒子のうち、100μm篩通過分のX線回折チャートを図7に示す。
・X線回折装置の装置名:リガク製水平型X線回折装置SmartLab
・測定方法:θ−2θ
・X線源:Cu−Kα線
・励起電圧−電流:45kV−200mA
・発散スリット:2/3°
・散乱スリット:2/3°
・受光スリット:0.6mm
12 爆発性物質
20 爆発容器
22 伝爆薬
24 ***や導爆線
30 冷却容器
32 冷却材
34 架台
36 穴あき円板
Claims (2)
- 透過型電子顕微鏡で観察したときに、
積層面間隔が0.2〜1nmであり、
積層方向に対して垂直な方向の寸法が1.5〜10nmであるグラファイト片を含むグラファイト群であり、
各々のグラファイト片の積層方向が不規則であることを特徴とするグラファイト群。 - 請求項1に記載のグラファイト群とダイヤモンドとの混合物である炭素粒子であって、
前記炭素粒子は爆轟法炭素粒子であり、かつ、
該炭素粒子におけるダイヤモンドの質量Dに対するグラファイト群の質量Gの比G/Dが0.7〜20であることを特徴とする炭素粒子。
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