耐火化聚苯醚成形体、耐火化聚苯醚纤维成形体、碳成形体、活性碳成形体及它们的制造方法与流程

本发明涉及一种耐火化聚苯醚成形体、耐火化聚苯醚纤维成形体、碳成形体、活性碳成形体及它们的制造方法。

背景技术：

1、酚醛树脂因其耐热性、阻燃性以及耐化学品性优异，由酚醛树脂形成的成形体被应用于以产业材料领域为首的广泛的领域。此外，通过将由酚醛树脂形成的酚醛系纤维碳化而得到的酚醛系碳纤维、以及酚醛系纤维进行赋活而得到的酚醛系活性碳纤维在特定的领域中作为功能性材料使用。

2、一般而言，酚醛系纤维(novoloid纤维)通过对酚醛清漆(novolak)型酚醛树脂进行溶融纺丝，然后在酸性催化剂下使其与甲醛等醛类反应，通过三维交联进行不熔融化而制造。

3、此外，专利文献1中提出了一种酚醛系碳纤维的制造方法，其特征在于，使通过酚醛系纤维的制造方法制造的酚醛系纤维在酸性催化剂下与甲醛等醛类反应，进行三维交联，使之不熔融化，进而碳化，所述酚醛系纤维的制造方法包括将酚醛树脂和脂肪酸胺类混合的原料混合工序，和将上述原料混合工序中得到的原料混合物进行纺丝而得到丝条的纺丝工序；以及一种酚醛系活性碳纤维的制造方法，其特征在于，对通过上述方法制造的酚醛系碳纤维进行赋活。

4、此外，专利文献2中提出了一种碳质纤维的制造方法，其特征在于，将以聚苯醚(polyphenylene oxide)作为原料得到的纤维在150℃～300℃的温度范围中进行不熔融化处理，然后进一步在高温中非活性气体气氛中或真空中烧制。

5、【现有技术文献】

6、【专利文献】

7、【专利文献1】日本国专利公开公报“特开2012-52283号”

8、【专利文献2】日本国专利公开公报“特开昭49-013431号”

技术实现思路

1、【发明要解决的课题】

2、酚醛系纤维是成为碳纤维或活性碳纤维的前驱体的有用物质，但酚醛系纤维的制造使用有害的醛类。从呼吸系统致敏性或皮肤致敏性、致癌性、水生环境急性危害性等观点出发，甲醛等醛类的使用存在对人体、环境带来不良影响的问题。因此，寻求开发一种替代酚醛系纤维的新前驱体。

3、此外，将酚醛系纤维用于过滤器等用途的情况时，为了减少压力损失，要求纤维径粗(粗径化)的酚醛系纤维。然而，使用醛类固化(三维交联而不熔融化)的酚醛系纤维缺乏挠性，极其脆。因此，将酚醛系纤维粗径化时，存在织布、无纺布、毛毡等的制作、纺织缺少必要的机械强度、加工性变差的问题。

4、专利文献1中，将酚醛系纤维粗径化时，为了提高机械强度，在酚醛树脂中混合有脂肪酸酰胺类。

5、然而，含有脂肪酸酰胺类的酚醛系纤维在燃烧时、碳化处理时或赋活处理时，存在产生hcn和nox等有害分解气体的问题。

6、此外，专利文献2中记载的碳质纤维的制造方法中，对以聚苯醚作为原料得到的纤维进行不熔融化处理时，存在干热收缩率大、加工性差的问题，以及纤维之间发生熔融粘着的问题。

7、此外，对于将由聚苯醚成形体、聚苯醚纤维和聚苯醚纤维组成的聚苯醚纤维成形体赋活得到的活性碳成形体、活性碳纤维、和活性碳纤维成形体，尚未进行任何研究。特别是，现状是还没有满足对于活性碳成形体、活性碳纤维、和活性碳纤维成形体重要的吸附性能、赋活收率的物质。特别是赋活收率低时，活性碳成形体、活性碳纤维、和活性碳纤维成形体的制造中，存在需要大量的由聚苯醚成形体、聚苯醚纤维和聚苯醚纤维组成的聚苯醚纤维成形体的问题，以及赋活处理时会向大气放出大量多余的分解气体、二氧化碳等的问题。

8、本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种赋活处理时的赋活收率高、可安全制造的耐火化聚苯醚成形体、碳成形体、活性碳成形体及它们的制造方法。

9、本发明人深入研究，结果发现了能解决上述课题的耐火化聚苯醚成形体，并完成了本发明。本发明如以下所述。

10、本发明为一种耐火化聚苯醚成形体，其特征在于，在400℃至550℃的范围中的微分热重曲线的最小值(％/℃)为-0.40％/℃以上、-0.10％/℃以下。

11、上述耐火化聚苯醚成形体优选为在基于红外分光光度法的测定中，源自c＝o伸缩振动的波数1660cm-1的吸光度高度c与源自苯环的碳和碳之间的伸缩带来的骨架振动的波数1600cm-1的吸光度高度b的吸光度高度比(c/b)为0.40以上、0.75以下。

12、上述耐火化聚苯醚成形体优选为水分率为3.5％以下。

13、上述耐火化聚苯醚成形体优选为是耐火化聚苯醚纤维。

14、上述耐火化聚苯醚纤维优选为纤维径是10μm以上、200μm以下。

15、此外，本发明为含有上述耐火化聚苯醚纤维的耐火化聚苯醚纤维成形体。

16、上述耐火化聚苯醚纤维成形体优选为是耐火化聚苯醚无纺布。

17、此外，本发明为上述耐火化聚苯醚成形体或上述耐火化聚苯醚纤维成形体被碳化后的碳成形体。此处，上述耐火化聚苯醚成形体为上述耐火化聚苯醚纤维时，碳化的碳成形体也可以称为碳纤维。此外，上述耐火化聚苯醚纤维成形体被碳化后的碳成形体也可以称为碳纤维成形体。

18、此外，本发明为上述耐火化聚苯醚成形体、上述耐火化聚苯醚纤维成形体、或上述碳成形体被赋活后的活性碳成形体。此外，上述耐火化聚苯醚纤维或上述耐火化聚苯醚纤维被碳化后的碳纤维被赋活后的活性碳成形体也可以称为活性碳纤维。此外，上述耐火化聚苯醚纤维成形体或上述耐火化聚苯醚纤维成形体被碳化后的碳纤维成形体被赋活后的活性碳成形体也可以称为活性碳纤维成形体。

19、此外，本发明为一种耐火化聚苯醚成形体的制造方法，其特征在于，包括将聚苯醚成形体在空气中120℃～220℃下热处理1～30小时而不熔融化的工序，以及在空气中220～250℃下热处理0.1～20小时而耐火化的工序。

20、此外，本发明涉及一种碳成形体的制作方法，其包括将通过上述制造方法制造的耐火化聚苯醚成形体碳化的工序。此外，本发明涉及一种碳成形体的制造方法，其包括将上述耐火化聚苯醚成形体、上述耐火化聚苯醚纤维成形体碳化的工序。此处，耐火化聚苯醚纤维的情况时，也可以做成包括将上述耐火化聚苯醚纤维碳化的工序的碳纤维的制造方法。此外，耐火化聚苯醚纤维成形体的情况时，也可以做成包括将上述耐火化聚苯醚纤维成形体碳化的工序的碳纤维成形体的制造方法。

21、此外，本发明涉及一种活性碳成形体的制造方法，其包括对通过上述制造方法制造的耐火化聚苯醚成形体或通过上述制造方法制造的碳成形体进行赋活的工序。此外，本发明涉及一种活性碳成形体的制造方法，其包括对上述耐火化聚苯醚成形体、上述耐火化聚苯醚纤维成形体或上述碳成形体进行赋活的工序。

22、此处，上述耐火化聚苯醚纤维或上述碳纤维的情况时，也可以做成包括对上述耐火化聚苯醚纤维或上述碳纤维进行赋活的工序的活性碳纤维的制造方法。此外，上述耐火化聚苯醚纤维成形体或上述碳纤维成形体的情况时，也可以做成包括对上述耐火化聚苯醚纤维成形体或上述碳纤维成形体进行赋活的工序的活性碳纤维成形体的制造方法。

23、【发明的效果】

24、本发明的耐火化聚苯醚成形体在氮气气氛下的热重测定中，400℃至550℃的范围中的微分热重曲线的最小值(％/℃)为-0.40％/℃以上、-0.10％/℃以下。由于本发明的耐火化聚苯醚成形体具有上述特性，因而赋活处理时的赋活收率变高。进一步地，本发明的耐火化聚苯醚成形体具有燃烧时不产生有害分解气体这一优点。此外，本发明的耐火化聚苯醚成形体具有在其制造中不需要使用对人体、环境带来不良影响的醛类等有害物质的优点。本发明的耐火化聚苯醚成形体可适宜地用作为替代酚醛树脂和酚醛系纤维的具有优异吸附性能的碳成形体或活性碳成形体的新前驱体。此外，由于本发明的活性碳成形体在赋活处理时的赋活收率足够高，因而可从少量的耐火化聚苯醚成形体制造，且具有分解气体、二氧化碳等的排出量少这样的优点。