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JP4384801B2 - Method for producing polyacrylonitrile-based carbonized product - Google Patents
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JP4384801B2 - Method for producing polyacrylonitrile-based carbonized product - Google Patents

Method for producing polyacrylonitrile-based carbonized product Download PDF

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JP4384801B2 JP2000354636A JP2000354636A JP4384801B2 JP 4384801 B2 JP4384801 B2 JP 4384801B2 JP 2000354636 A JP2000354636 A JP 2000354636A JP 2000354636 A JP2000354636 A JP 2000354636A JP 4384801 B2 JP4384801 B2 JP 4384801B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
ポリアクリロニトリルを不炎化処理する技術は、これまで繊維の形態で不炎化繊維として取り組まれている。
【0002】
その得られた不炎化繊維をはまた、炭素繊維を製造する中間体として位置付けられ、不炎化繊維を更に焼成することより高性能な炭素繊維を得る目的で技術展開がなされて来た。
【0003】
なお、本願明細書において、不炎化処理とは、当該対象に自己消火性を付与する処理を意味し、通常、酸化、環化、架橋化等の各種の化学反応が関与する。また、このような自己消化性を有する物を不炎化体という。
【0004】
これまで取り組まれてきた炭素化繊維を製造する技術としては、例えば、特開平5−339813広報には、ポリアクリロニトリルのみからなるホモポリマーでは、酸化、環化および架橋化反応が遅いためにアクリル酸などのカルボン酸基含有ビニルモノマーを共重合させて反応を促進させ効率的に不炎化繊維を得る方法が記載されている。
【0005】
しかしながら、酸化反応には当然酸素あるいは空気を必要としており、依然300℃に近い高温が必要とされているし、アクリロニトリル以外の共重合成分により、繊維としての物性や、後の炭素繊維の物性に悪影響を及ぼすことが懸念されている。更には、酸素や空気の存在下での反応を必須とするために、後の炭素繊維化での収率を下げる要因になっている。
【0006】
上記と同様な目的で例えば、Carbon Vol.29,No.8,pp.1081−1090(1991)には、ポリアクリロニトリルに塩基性物質や求核剤を環化助剤として処理せしめ環化を促進する方法が紹介されている。
【0007】
例えば、J.Mats.Sci.Letts.7,pp.628(1988)には、過マンガン酸カリウム水溶液でポリアクリロニトリル繊維を処理し環化を促進することが報告されている。
【0008】
しかしながら、実用に到る効果的な方法が見出されていないのが実状である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、効率的にアクリロニトリル樹脂の炭素化体を製造する方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
我々は、ポリアクリロニトリルの不炎化、炭素化の一連の検討の中で、上記のような課題に対して鋭意検討した結果、まず、ポリアクリロニトリルのホモポリマーを従来よりも低い温度条件下においてすみやかに不炎化できる方法を見出した。更に該不炎化体を焼成することにより従来の炭素化体製造方法には無い特徴として炭化収率が高いことを見出し、本願発明に到った。
【0011】
すなわち本願発明は、下記のごとく、ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガスと接触させることを特徴とするポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法である。
【0012】
1. ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガスと接触せしめ不炎化体とした後、300〜3000℃の不活性ガスの雰囲気内で焼成することを特徴とするポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。
【0013】
2. ヨウ素ガスと酸素とを含むガスが実質的にヨウ素ガスと空気とよりなるガスであることを特徴とする上記1に記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。
【0014】
3. ポリアクリロニトリル樹脂中のアクリロニトリルモノマー成分が80〜100モル%であることを特徴とする上記1または2に記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。
【0015】
4. ポリアクリロニトリル樹脂の形態が繊維状であることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。
【0016】
5. ポリアクリロニトリル樹脂の形態がフィルム状であることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本願発明を詳述する。
【0018】
本願発明においては、まず、ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガス中に存在せしめて不炎化処理することによって、炭素化体の前駆体であるポリアクリロニトリル系不炎化体を低温で効率よく製造することができる。
【0019】
本願発明に用いられるポリアクリロニトリル樹脂は、公知の方法で調製される、アクリロニトリルモノマー成分が80〜100モル%からなるポリマーを用いることができる。また、従来技術の酸化促進効果を持たせるためにアクリロニトリルモノマー以外に他のモノマーを20〜0モル%を共重合せしめて得られる共重合ポリアクリロニトリルも用いることができる。
【0020】
好ましくはアクリロニトリル100モル%から重合せしめて調整されるポリアクリロニトリル樹脂である。
【0021】
本願発明においては、上記ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガスと接触処理する。
【0022】
本願発明に用いられるヨウ素ガスは、公知の方法で調製されるガスを用いることができるが、純度の高いヨウ素を用いることが望ましい。
【0023】
純度が低いと目的の不炎化体が得られなくなったり、不炎化体の力学物性が低下するため、好ましくない。好ましくは99重量%以上、より好ましくは99.5重量%以上、更に好ましくは99.9重量%以上の純度のヨウ素を使用する。
【0024】
固体ヨウ素を加熱することによりガス化せしめポリアクリロニトリル樹脂が存在する系内へ導入することが望ましい。
【0025】
なお、本願発明における「ヨウ素ガスと酸素とを含むガス」はヨウ素ガスと酸素を含むガスとを混合して作製してもよいが、酸素を含むガス中でヨウ素を気化する方法によっても良い。
【0026】
また、「酸素を含むガス」には窒素、アルゴン、炭酸ガス等の他のガスを共存させても良い。
【0027】
「酸素を含むガス」として最も簡便なものは空気である。すなわち、空気中でヨウ素を気化する方法が、本願発明に係る「ヨウ素ガスと酸素とを含むガス」を作製する方法として好ましい。
【0028】
なお、本願発明に用いることのできる「空気」とは、通常の環境下における大気を意味する。ただし、窒素ガスを更に加える等の修正を加えても良い。
【0029】
空気としては、乾燥空気すなわち、湿気・水分をあまり含んでいない空気が望ましい。水分を含んでいると、目的の不炎化体が得られなくなったり、不炎化体の力学物性が低下するため、好ましくない。水分は少なければ少ないほど好ましい。
【0030】
以下、ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガスにて処理する条件を詳述する。
【0031】
不炎化処理の温度条件としては、0〜500℃の温度条件が好ましい。温度がこの範囲を外れると、目的の不炎化体が得られなくなったり、不炎化体の力学物性が低下するため好ましくない。より好ましくは100〜450℃の範囲である。更に好ましくは200〜400℃の範囲である。
【0032】
ヨウ素ガスは、気体全体のモル量に対して、1〜100モル%の間に保つことが好ましい。濃度がこの範囲を外れると、目的の不炎化体が得られなくなったり、不炎化体の力学物性が低下するため好ましくない。
【0033】
また、その際の圧力条件としては、用いる混合ガスの種類にもよるが、実質的には、全圧として1Pa〜100MPaの範囲である。接触時間は特に制限はないが、好ましくは1秒から10時間である。
【0034】
なお、上記温度は、ポリアクリロニトリル樹脂とガスとの双方の温度を意味するが、両者が同一である必要はなく、また、たとえば一方の温度が両者の接触前に好ましい温度範囲を逸脱していても、両者の接触の結果、好ましい温度範囲に入れば十分である。むしろ、たとえば一方の温度が両者の接触前に好ましい温度範囲を逸脱していても両者の接触の結果、不炎化体が得られれば、好ましい温度範囲に入ったものと推察することができる。故に、加熱されたヨウ素ガスを加熱されていないポリアクリロニトリルと接触させることによって、優れた不炎化体を得ることも可能である。
【0035】
本願発明では、上記のようにして得られたポリアクリロニトリル不炎化体を300〜3000℃の不活性ガスの雰囲気内で焼成することにより、炭素化体を得る。
【0036】
焼成温度は、300〜3000℃が好ましい。より好ましくは400〜2900℃,更に好ましくは500〜2800℃の範囲が焼成温度としては望ましい。また昇温の方法は、段階的に上げても、連続的に上げても何ら問題が無い。なお、より均一な炭素化体を得るには連続的に上げた方が好ましい場合が多い。
【0037】
目的とする炭素化体の形態が繊維の場合には、昇温の際に引張応力を作用させて収縮あるいは伸張の具合を制御することは、何ら問題無く行うことができる。焼成に用いる不活性ガスとしては、アルゴン,窒素などを用いることが好ましい。
【0038】
本願発明の炭素化体の製造における形態には制限はないが、本願発明は、形態が繊維状あるいはフィルム状のポリアクリロニトリル系炭素化体を得るための製造方法として有効である。
【0039】
すなわち、ポリアクリロニトリル樹脂を一度可溶性の有機溶媒に溶解せしめたのち、繊維状、フィルム状あるいは他の形態に成形せしめ、これをヨウ素ガス処理することで、目的の繊維状あるいはフィルム状の炭素化体を得ることができる。
【0040】
用いる有機溶媒としては、ポリアクリロニトリルが可溶であれば特に制限はないが、以下に挙げる有機溶媒、すなわち、ハロゲン化炭化水素、非プロトン性極性溶媒を好ましく用いることができる。1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、ジメチルクロライド、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドがより好ましく、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドがさらに好ましい。
【0041】
【発明の効果】
本願発明によれば、まず、ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガスと接触させることによって、低温においても効率的に不炎化体を得ることができ、従来一般に用いられている不炎化温度においては、その処理時間に比してより短時間に不炎化体とすることが可能である。
【0042】
これは、ヨウ素ガスと酸素とを含むガスが、ポリアクリロニトリル樹脂を速やかに酸化、環化および架橋化反応を進行せしめているからと考えられる。
【0043】
更に、得られたポリアクリロニトリル不炎化体を経て焼成して得られた炭素化体は、従来の方法に比べて炭化収率が高く、強度的に優れた炭素繊維が安定して得られ、プリプレグ、複合材料へ展開することによって従来より機械的強度に優れた製品を安価に得ることができる。
【0044】
【実施例】
以下に本願発明の実施例を詳述する。ただし、本願発明はこれらに限定されるものではない。
【0045】
<燃焼試験>
ガスバーナーの炎を2センチ大の大きさに調製し、そこへ切り取った不炎化体試験サンプルをピンセットで挟み込んで、炎に近づける。
【0046】
炎が試験サンプルに燃え移ったことを確認した後、炎からサンプルを遠ざけ、その後の様子を観察し、自然に炎が消え、自己消火性を示した場合は「○」とし、遠ざけてもそのまま炎が燃えつづける場合を「×」とした。
【0047】
ポリアクリロニトリル樹脂は、アルドリッチ社製のものを使用した。
【0048】
ヨウ素は、関東化学製のもの(純度99.8重量%)を、昇華精製等で精製して使用した。
【0049】
<炭化収率>
不炎化処理に至る前の乾燥処理したポリアクリロニトリル樹脂の重量に対する焼成後に得られた炭素化体の重量を「炭化収率」として100分率で示した。
【0050】
[参考例1]
ポリアクリロニトリル粉末34Kgを、N−メチルピロリドン166Kgに溶解させ、17重量%の溶液を調製した。得られた溶液を湿式紡糸し、単糸0.11テックス,繊維束333テックスのポリアクリロニトリル繊維を得た。
【0051】
[参考例2]
ポリアクリロニトリル粉末34gを、N−メチルピロリドン166gに溶解させ、17重量%の溶液を調製した。得られた溶液をフィルムキャスト法により製膜し、乾燥させることにより、厚さ50μmのポリアクリロニトリルフィルムを得た。
【0052】
[実施例1,2]
参考例1,2で得られたポリアクリロニトリル繊維およびフィルムをそれぞれ耐圧ガラス瓶(容量420mL)の中に入れ、固体ヨウ素1.066gを入れた後、空気置換をして密閉した。その耐圧瓶ごと200℃の熱風乾燥機の中に入れ,2時間後、取りだし放冷した。
【0053】
取り出したサンプルを、燃焼試験を行った結果、いずれの繊維、フィルムも自己消火性を示した不炎化体であった。
【0054】
上記で得られた不炎化体について、窒素ガス流量100mL/分で充填された焼成炉(シリコニット製電気炉「1800SpUSH」)内で700℃,次いで1300℃の条件で段階的に焼成し、それぞれの焼成後に得られた炭素化体の結果を表1にまとめた。
【0055】
[実施例3〜6]
200℃,2時間の条件に代えて、表1記載の条件とした以外は実施例1と同様な処置を行った。それぞれ燃焼試験結果と焼成後に得られた炭素化体の結果とを表1にまとめた。
【0056】
[比較例1,2]
参考例1,2で得られたポリアクリロニトリル繊維およびフィルムを、それぞれそのまま(すなわち固体ヨウ素を入れるという操作をせずに)200℃の熱風乾燥機の中に入れた以外は実施例1,2と同様な処置を行った。結果を表1にまとめた。
【0057】
[比較例3〜5]
参考例1,2で得られたポリアクリロニトリル繊維およびフィルムをそれぞれ耐圧ガラス瓶(容量420mL)の中に入れ、固体ヨウ素を入れずに空気のみ、あるいは窒素のみで置換をして密閉した。それ以外は実施例3,4,5と同様な処置を行った。結果を表1にまとめた。
【0058】
なお、表の炭化収率の欄中「―」で示したものは、燃焼試験時に、断糸、サンプル破損、焼失が起こり、炭素化体が得られなかったか、得られたがサンプル破損が著しいことなどにより、後の測定が不可能であったことを示す。
【0059】
【表1】

Figure 0004384801
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The technology for flame-retardant treatment of polyacrylonitrile has been addressed as a flame-retardant fiber in the form of fibers.
[0002]
The obtained flame-retardant fiber is also positioned as an intermediate for producing carbon fiber, and technical development has been made for the purpose of obtaining higher-performance carbon fiber by further firing the flame-retardant fiber.
[0003]
In the specification of the present application, the flameproofing process means a process for imparting self-extinguishing properties to the target, and usually involves various chemical reactions such as oxidation, cyclization, and crosslinking. Moreover, the thing which has such a self-digestibility is called an incombustible body.
[0004]
As a technique for producing carbonized fibers that have been addressed so far, for example, in JP-A-5-339813, a homopolymer consisting only of polyacrylonitrile has a slow oxidation, cyclization and crosslinking reaction, and thus acrylic acid. And a method of efficiently obtaining an incombustible fiber by copolymerizing a carboxylic acid group-containing vinyl monomer such as the above to promote the reaction.
[0005]
However, the oxidation reaction naturally requires oxygen or air, and still requires a high temperature close to 300 ° C., and the physical properties of the fiber and the physical properties of the subsequent carbon fiber are due to copolymer components other than acrylonitrile. There are concerns about adverse effects. Furthermore, since the reaction in the presence of oxygen or air is essential, it is a factor for lowering the yield in the subsequent carbon fiber formation.
[0006]
For the same purpose as described above, for example, Carbon Vol. 29, no. 8, pp. 1081-1090 (1991) introduces a method for promoting cyclization by treating polyacrylonitrile with a basic substance or a nucleophilic agent as a cyclization aid.
[0007]
For example, J. et al. Mats. Sci. Letts. 7, pp. 628 (1988) reports that polyacrylonitrile fiber is treated with an aqueous potassium permanganate solution to promote cyclization.
[0008]
However, the actual situation is that no effective method for practical use has been found.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a carbonized product of acrylonitrile resin.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research on the above-mentioned issues in a series of studies on the incombustibility and carbonization of polyacrylonitrile, first, polyacrylonitrile homopolymer was promptly developed under a lower temperature condition than before. I found a way to make it flame-retardant. Furthermore, by calcining the flame retardant, it has been found that the carbonization yield is high as a characteristic that the conventional carbonized material production method does not have, and the present invention has been reached.
[0011]
That is, the present invention is a method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product characterized by bringing a polyacrylonitrile resin into contact with a gas containing iodine gas and oxygen as described below.
[0012]
1. Production of a polyacrylonitrile-based carbonized product, which is obtained by bringing a polyacrylonitrile resin into contact with a gas containing iodine gas and oxygen to form an incombustible material, and then firing in an inert gas atmosphere at 300 to 3000 ° C. Method.
[0013]
2. 2. The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product as described in 1 above, wherein the gas containing iodine gas and oxygen is substantially composed of iodine gas and air.
[0014]
3. 3. The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product according to 1 or 2 above, wherein the acrylonitrile monomer component in the polyacrylonitrile resin is 80 to 100 mol%.
[0015]
4). 4. The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product according to any one of 1 to 3 above, wherein the polyacrylonitrile resin has a fibrous form.
[0016]
5. 4. The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product as described in any one of 1 to 3 above, wherein the polyacrylonitrile resin is in the form of a film.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
[0018]
In the present invention, first, the polyacrylonitrile resin is present in a gas containing iodine gas and oxygen and subjected to an incombustible treatment, so that the polyacrylonitrile-based incombustible material that is a precursor of the carbonized product is obtained at a low temperature. It can be manufactured efficiently.
[0019]
As the polyacrylonitrile resin used in the present invention, a polymer prepared by a known method and having an acrylonitrile monomer component of 80 to 100 mol% can be used. Moreover, in order to give the oxidation promotion effect of a prior art, the copolymerization polyacrylonitrile obtained by copolymerizing 20-0 mol% of another monomer other than an acrylonitrile monomer can also be used.
[0020]
A polyacrylonitrile resin prepared by polymerization from 100 mol% of acrylonitrile is preferred.
[0021]
In the present invention, the polyacrylonitrile resin is contact-treated with a gas containing iodine gas and oxygen.
[0022]
The iodine gas used in the present invention can be a gas prepared by a known method, but it is desirable to use iodine with high purity.
[0023]
If the purity is low, the intended flame retardant cannot be obtained, and the mechanical properties of the flame retardant are not preferred. Preferably, iodine having a purity of 99% by weight or more, more preferably 99.5% by weight or more, and further preferably 99.9% by weight or more is used.
[0024]
It is desirable to introduce the solid iodine into the system in which the polyacrylonitrile resin is present by gasification by heating.
[0025]
The “gas containing iodine gas and oxygen” in the present invention may be prepared by mixing iodine gas and gas containing oxygen, but may be produced by a method of vaporizing iodine in a gas containing oxygen.
[0026]
In addition, other gases such as nitrogen, argon and carbon dioxide may coexist in the “gas containing oxygen”.
[0027]
The simplest “gas containing oxygen” is air. That is, a method of vaporizing iodine in the air is preferable as a method for producing the “gas containing iodine gas and oxygen” according to the present invention.
[0028]
The “air” that can be used in the present invention means the atmosphere in a normal environment. However, a modification such as further adding nitrogen gas may be added.
[0029]
The air is preferably dry air, that is, air that does not contain much moisture and moisture. If it contains moisture, the target flame-retardant cannot be obtained, or the mechanical properties of the flame-retardant are reduced, which is not preferable. The less moisture, the better.
[0030]
Hereinafter, conditions for treating the polyacrylonitrile resin with a gas containing iodine gas and oxygen will be described in detail.
[0031]
As a temperature condition for the flame-retardant treatment, a temperature condition of 0 to 500 ° C. is preferable. If the temperature is outside this range, the target flame-retardant cannot be obtained, or the mechanical properties of the flame-retardant are reduced, which is not preferable. More preferably, it is the range of 100-450 degreeC. More preferably, it is the range of 200-400 degreeC.
[0032]
It is preferable to keep iodine gas between 1 to 100 mol% with respect to the molar amount of the whole gas. If the concentration is outside this range, the target flame-retardant cannot be obtained, or the mechanical properties of the flame-retardant are reduced, which is not preferable.
[0033]
Further, the pressure condition at that time is substantially in the range of 1 Pa to 100 MPa as the total pressure, although it depends on the kind of the mixed gas to be used. The contact time is not particularly limited, but is preferably 1 second to 10 hours.
[0034]
In addition, although the said temperature means the temperature of both polyacrylonitrile resin and gas, both need not be the same, for example, one temperature has deviated from the preferable temperature range before both contact. However, it is sufficient to enter the preferred temperature range as a result of the contact between the two. Rather, for example, even if one temperature deviates from the preferred temperature range before the contact between the two, if an incombustible material is obtained as a result of the contact between the two, it can be inferred that the temperature has entered the preferred temperature range. Therefore, it is possible to obtain an excellent flame retardant by bringing heated iodine gas into contact with unheated polyacrylonitrile.
[0035]
In the present invention, the carbonized product is obtained by firing the polyacrylonitrile flame-retardant obtained as described above in an inert gas atmosphere at 300 to 3000 ° C.
[0036]
The firing temperature is preferably 300 to 3000 ° C. More preferably, the range of 400 to 2900 ° C., more preferably 500 to 2800 ° C. is desirable as the firing temperature. Moreover, there is no problem even if the temperature raising method is raised stepwise or continuously. In order to obtain a more uniform carbonized product, it is often preferable to raise it continuously.
[0037]
When the target carbonized form is fiber, it is possible to control the degree of shrinkage or expansion by applying a tensile stress at the time of temperature rise without any problem. As the inert gas used for firing, argon, nitrogen, or the like is preferably used.
[0038]
Although there is no restriction | limiting in the form in manufacture of the carbonization body of this invention, this invention is effective as a manufacturing method for obtaining the polyacrylonitrile type | system | group carbonization body in the form of a fiber or a film.
[0039]
That is, after the polyacrylonitrile resin is once dissolved in a soluble organic solvent, it is formed into a fibrous, film-like or other form, and this is treated with iodine gas to obtain the desired fibrous or film-like carbonized product. Can be obtained.
[0040]
The organic solvent to be used is not particularly limited as long as polyacrylonitrile is soluble, but the following organic solvents, that is, halogenated hydrocarbons and aprotic polar solvents can be preferably used. 1,1,2,2-Tetrachloroethane, chloroform, dimethyl chloride, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide are more preferable, and N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide are more preferable.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, first, by bringing the polyacrylonitrile resin into contact with a gas containing iodine gas and oxygen, an incombustible body can be obtained efficiently even at a low temperature, and a conventionally used incombustible flame. At the crystallization temperature, the flame retardant can be made in a shorter time than the treatment time.
[0042]
This is presumably because the gas containing iodine gas and oxygen causes the polyacrylonitrile resin to rapidly oxidize, cyclize and crosslink.
[0043]
Furthermore, the carbonized product obtained by calcining through the obtained polyacrylonitrile flame retardant has a high carbonization yield compared to conventional methods, and carbon fibers excellent in strength can be stably obtained, By developing to a prepreg or a composite material, it is possible to obtain a product excellent in mechanical strength at a low cost.
[0044]
【Example】
Examples of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to these.
[0045]
<Combustion test>
A flame of a gas burner is prepared to a size of 2 cm, and an incombustible test sample cut into the gas burner is sandwiched with tweezers and brought close to the flame.
[0046]
After confirming that the flame has been transferred to the test sample, move the sample away from the flame and observe the state after that. If the flame disappears naturally and shows self-extinguishing properties, it is indicated as “○”. The case where the flame continued to burn was designated as “x”.
[0047]
A polyacrylonitrile resin manufactured by Aldrich was used.
[0048]
Iodine manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. (purity 99.8% by weight) was used after purification by sublimation purification or the like.
[0049]
<Carbonization yield>
The weight of the carbonized product obtained after calcination with respect to the weight of the dried polyacrylonitrile resin before the incombustion treatment was shown as “carbonization yield” at 100 minutes.
[0050]
[Reference Example 1]
34 kg of polyacrylonitrile powder was dissolved in 166 kg of N-methylpyrrolidone to prepare a 17% by weight solution. The obtained solution was wet-spun to obtain polyacrylonitrile fiber having a single yarn of 0.11 tex and a fiber bundle of 333 tex.
[0051]
[Reference Example 2]
34 g of polyacrylonitrile powder was dissolved in 166 g of N-methylpyrrolidone to prepare a 17% by weight solution. The obtained solution was formed into a film by a film casting method and dried to obtain a polyacrylonitrile film having a thickness of 50 μm.
[0052]
[Examples 1 and 2]
The polyacrylonitrile fibers and films obtained in Reference Examples 1 and 2 were each placed in a pressure-resistant glass bottle (capacity 420 mL), and 1.066 g of solid iodine was added, followed by air replacement and sealing. The pressure bottle was put in a 200 ° C. hot air dryer, and after 2 hours, it was taken out and allowed to cool.
[0053]
As a result of subjecting the sample taken out to a combustion test, all the fibers and films were non-flammables exhibiting self-extinguishing properties.
[0054]
The flame retardant obtained above was baked stepwise under conditions of 700 ° C. and then 1300 ° C. in a firing furnace (silicon furnace electric furnace “1800 SpUSH”) filled at a nitrogen gas flow rate of 100 mL / min, Table 1 summarizes the results of the carbonized product obtained after firing.
[0055]
[Examples 3 to 6]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the conditions shown in Table 1 were used instead of the conditions of 200 ° C. and 2 hours. Table 1 summarizes the results of the combustion test and the carbonized product obtained after firing.
[0056]
[Comparative Examples 1 and 2]
Examples 1 and 2 except that the polyacrylonitrile fibers and films obtained in Reference Examples 1 and 2 were placed in a hot air dryer at 200 ° C. as they were (that is, without the operation of adding solid iodine). Similar treatment was performed. The results are summarized in Table 1.
[0057]
[Comparative Examples 3 to 5]
Each of the polyacrylonitrile fibers and films obtained in Reference Examples 1 and 2 was put into a pressure-resistant glass bottle (capacity 420 mL), and sealed with air alone or nitrogen alone without solid iodine. Otherwise, the same treatment as in Examples 3, 4 and 5 was performed. The results are summarized in Table 1.
[0058]
In addition, in the table of carbonization yield in the table, those indicated with “-” indicate that during the combustion test, the yarn was broken, the sample was broken, or was burned out, and the carbonized product was not obtained or obtained, but the sample was severely damaged. This indicates that the later measurement was impossible.
[0059]
[Table 1]
Figure 0004384801

Claims (5)

ポリアクリロニトリル樹脂をヨウ素ガスと酸素とを含むガスと接触せしめ不炎化体とした後、300〜3000℃の不活性ガスの雰囲気内で焼成することを特徴とするポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。Production of a polyacrylonitrile-based carbonized product, which is obtained by bringing a polyacrylonitrile resin into contact with a gas containing iodine gas and oxygen to form an incombustible material, and then firing in an inert gas atmosphere at 300 to 3000 ° C. Method. ヨウ素ガスと酸素とを含むガスが実質的にヨウ素ガスと空気とよりなるガスであることを特徴とする請求項1に記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。2. The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product according to claim 1, wherein the gas containing iodine gas and oxygen is substantially composed of iodine gas and air. ポリアクリロニトリル樹脂中のアクリロニトリルモノマー成分が80〜100モル%であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product according to claim 1 or 2, wherein the acrylonitrile monomer component in the polyacrylonitrile resin is 80 to 100 mol%. ポリアクリロニトリル樹脂の形態が繊維状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyacrylonitrile resin has a fibrous form. ポリアクリロニトリル樹脂の形態がフィルム状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリアクリロニトリル系炭素化体の製造方法。The method for producing a polyacrylonitrile-based carbonized product according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyacrylonitrile resin is in the form of a film.
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