吸液体的制作方法

1.本发明涉及吸液体。


背景技术：

2.近年来，为了滑动构件和载体等用途，提出了能吸收油分、水分的各种吸液体。
3.专利文献1中公开了一种吸液性连续多孔体，其包含具有球状气泡的多孔体，油分和水分的吸液率均为100重量％以上。
4.专利文献2中公开了一种燃料电池，其特征在于，其将炭质多孔体作为基材，所述炭质多孔体是由无定形碳或无定形碳与碳粉末的复合体形成的，平均孔径1～100μm，孔隙率10～85％，以及由于毛细现象而具有液体渗透性和导电性，所述燃料电池具备：在该基材的表面依次层叠有燃料极/电解质层/空气极的基材作为电池支撑体共享的单位电池或使该单位电池隔着间隔连接2个以上而成的连接体，且具备：使液体燃料渗透于上述基材，且使形成于基材的外表面的空气极面暴露于空气的结构。
5.专利文献3中公开了一种蒸散用多孔陶瓷制吸液芯，其特征在于，其是将无机粉末焙烧而成的吸液芯，在该吸液芯中具备无机质的骨架部、和由该骨架部所包围、且溶液能在吸液芯表面移动的连通孔。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2012-82258号公报
9.专利文献2：日本专利第4596814号公报
10.专利文献3：日本特开平7-10707号公报


技术实现要素：

11.发明要解决的问题
12.专利文献1和3的吸液性连续多孔体虽然吸液性优异，但是化学稳定性不充分，因此，所吸收的液体有时受到限制。
13.另外，专利文献2的炭质多孔体虽然稳定性良好，但是关于吸液性，存在改善的余地。
14.因此，需要提供具有良好的吸液性的、炭质的吸液体。
15.用于解决问题的方案
16.本发明人等进行了深入研究，结果发现通过以下的方案可以解决上述课题，完成了本发明。即，本发明如下述：
17.《方式1》一种吸液体，其含有：无定形碳、和分散于前述无定形碳中的结晶碳颗粒，
18.将前述无定形碳和前述结晶碳颗粒的总质量作为基准，前述结晶碳颗粒的含有率为60～90质量％，
19.所述吸液体的根据广角x射线散射法测得的取向度为75％以上、且
20.依据jis r 1634：1998的开孔率为10％以上。
21.《方式2》根据方式1所述的吸液体，其中，前述结晶碳颗粒为选自由石墨烯、碳纳米管、富勒烯和石墨颗粒组成的组中的至少一种。
22.《方式3》根据方式1或2所述的吸液体，其表面进行了亲水化。
23.《方式4》根据方式1～3中任一项所述的吸液体，其最大内切球直径为2mm以下。
24.《方式5》根据方式1～4中任一项所述的吸液体，其为圆柱状或棱柱状、且前述取向度为轴向的取向度。
25.《方式6》根据方式1～4中任一项所述的吸液体，其为片状、且前述取向度为面方向的取向度。
26.《方式7》一种吸液块体，其具有多个方式5所述的吸液体，且
27.其是使圆柱状或棱柱状的多个前述吸液体收束并一体化而构成的。
28.《方式8》一种吸液块体，其具有多个方式6所述的吸液体，且
29.其是使片状的多个前述吸液体重叠并一体化而构成的。
30.《方式9》一种方式1～6中任一项所述的吸液体或方式7或8所述的吸液块体的使用方法，其包括如下步骤：使前述吸液体或前述吸液块体的至少一部分浸渗于液体。
31.《方式10》一种吸液体的制造方法，其包括如下步骤：
32.将无定形碳前体和结晶碳颗粒进行混炼以制作前体组合物；
33.将前述前体组合物进行挤出成型；和，
34.对挤出成型后的前述前体组合物进行热处理。
35.发明的效果
36.根据本发明，可以提供：具有良好的吸液性的、炭质的吸液体。
具体实施方式
37.《吸液体》
38.本发明的吸液体含有：无定形碳、和分散于前述无定形碳中的结晶碳颗粒，
39.将前述无定形碳和前述结晶碳颗粒的总质量作为基准，前述结晶碳颗粒的含有率为60～90质量％，
40.所述吸液体的根据广角x射线散射法测得的取向度为75％以上、且
41.依据jis r 1634：1998的开孔率为10％以上。
42.本发明人等发现：根据上述构成，可以提供化学上稳定的吸液体。期望不受理论的约束，但认为这是由于，在良好地取向的结晶碳颗粒与无定形碳之间产生的微细的空隙可以成为液体的流路。
43.从使吸液性良好的观点出发，本发明的吸液体优选的是，表面进行了亲水化。此处，亲水化例如通过利用无中心加工等研磨加工、切削加工等来去除吸液体的表层而进行。
44.本发明的吸液体的最大内切球直径可以超过0mm。从制造上的观点出发，优选该最大内切球直径为2.0mm以下、1.5mm以下、1.2mm以下、1.0mm以下、0.8mm以下、0.6mm以下、或0.5mm以下。
45.本发明的吸液体为圆柱状的情况下，吸液体的底面的依据jis b0621-1984的圆度、即、偏离圆形形体的几何学上准确的圆的偏差的大小可以为0.01μm以上、0.05μm以上、
0.1μm以上、0.3μm以上、0.5μm以上、0.7μm以上、或1μm以上，而且可以为5μm以下、4μm以下、3μm以下、或2μm以下。
46.本发明的吸液体为圆柱状的情况下，吸液体的依据jis b 0621-1984的圆筒度、即、偏离圆筒形体的几何学上准确的圆筒的偏差的大小可以为0.01μm以上、0.05μm以上、0.1μm以上、0.3μm以上、0.5μm以上、0.7μm以上、或1μm以上，而且可以为12μm以下、10μm以下、8μm以下、6μm以下、5μm以下、4μm以下、3μm以下、或2μm以下。
47.本发明的吸液体的根据广角x射线散射法测得的取向度可以为75％以上、80％以上、85％以上、或90％以上，而且可以为100％以下、低于100％、98％以下、或95％以下。
48.本发明的吸液体的依据jis r 1634：1998的开孔率、即根据以下的式(1)而算出的开孔率可以为10％以上、15％以上、或20％以上，而且可以为50％以下、45％以下、40％以下、35％以下、或30％以下。
49.p0＝{(w
3-w1)/(w
3-w2)}
×
100
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
50.(式中，p0是指开孔率(％)、w1是指干燥质量、w2是指水中质量、w3是指饱水质量)
51.一方式中，本发明的吸液体可以为圆柱状或棱柱状。该情况下，上述取向度为轴向的取向度。另外，本发明的吸液体为圆柱状的情况下，上述最大内切球直径也可以为底面的直径。本发明的吸液体为棱柱状的情况下，上述最大内切球直径也可以为底面的内切圆的直径。
52.一方式中，本发明的吸液体可以为片状。该情况下，上述取向度为面方向的取向度。另外，该情况下，上述最大内切球直径也可以为吸液体中最厚的部分的厚度。
53.以下，对本发明的各构成要素进行说明。
54.〈无定形碳〉
55.无定形碳例如可以通过使含有固化性树脂和溶剂的前体组合物碳化而得到。详细地，对吸液体的制造方法进行说明。
56.〈结晶碳颗粒〉
57.结晶碳颗粒可以为分散于无定形碳中的碳颗粒。
58.作为结晶碳颗粒，例如可以举出石墨烯、碳纳米管、富勒烯和石墨颗粒等。它们可以单独使用，另外也可以组合而使用。
59.结晶碳颗粒的形状没有特别限定，例如可以为扁平状、阵列状、球状等形状。
60.结晶碳颗粒的平均粒径可以为10nm以上、20nm以上、30nm以上、50nm以上、70nm以上、100nm以上、200nm以上、300nm以上、500nm以上、700nm以上、1μm以上、2μm以上、或3μm以上，而且可以为20μm以下、18μm以下、15μm以下、13μm以下、10μm以下、或7μm以下。此处，本说明书中，平均粒径是指，激光衍射法中根据体积基准而算出的中值粒径(d50)。碳颗粒的平均粒径通过为10nm以上，从而使分散变得容易，且抑制增稠，其结果，可以使对模具的填充和脱泡处理变得容易。另外，结晶碳颗粒的平均粒径通过为20μm以下，从而抑制结晶碳颗粒的沉降，其结果，可以使分散变得容易。
61.将无定形碳和结晶碳颗粒的总质量作为基准，吸液体中的结晶碳颗粒的含有率可以为60质量％以上、65质量％以上、70质量％以上、或75质量％以上，而且可以为90质量％以下、85质量％以下、或80质量％以下。结晶碳颗粒的含有率通过为60质量％以上，从而可以使取向性良好，其结果，可以使吸液性良好。另外，结晶碳颗粒的含有率通过为90质量％
以下，从而可以充分确保吸液体中的液体的流路。
62.《吸液块体》
63.本发明的吸液块体具有多个上述吸液体。
64.一方式中，上述吸液体为圆柱状或棱柱状的情况下，吸液块体是使圆柱状或棱柱状的吸液体收束并一体化而构成的。
65.另一方式中，上述吸液体为片状的情况下，吸液块体是使片状的吸液体重叠并一体化而构成的。
66.根据上述吸液块体，不仅可以进一步提高吸液体本身的吸液性，而且由于可以使吸液体间的空隙进一步吸液，因此，可以进一步提高吸液性。
67.〈吸液体或吸液块的使用方法〉
68.使用上述吸液体或吸液块的本发明的方法包括如下步骤：使上述吸液体或吸液块的至少一部分浸渗于液体。
69.特别是使上述吸液体或吸液块的、与结晶碳颗粒的取向垂直的端面浸渗于液体的情况下，带来沿结晶碳颗粒的取向的吸液，因此，能进行迅速的吸液。
70.《吸液体的制造方法》
71.制造吸液体的本发明的方法包括如下步骤：
72.将无定形碳前体和结晶碳颗粒进行混炼以制作前体组合物；
73.将前述前体组合物进行挤出成型；和，
74.对挤出成型后的前述前体组合物进行热处理。
75.〈前体组合物的制作〉
76.前体组合物的制作通过将无定形碳前体和结晶碳颗粒进行混炼而进行。
77.作为无定形碳前体，例如可以使用：酚醛树脂、呋喃树脂、酰亚胺树脂、环氧树脂、聚氯乙烯(pvc)、和不饱和聚酯树脂、以及它们的衍生物、例如氯化聚氯乙烯(cpvc)等。它们可以单独使用，另外也可以混合2种以上而使用。
78.作为结晶碳颗粒，可以使用关于吸液体列举的结晶碳颗粒。
79.将无定形碳和结晶碳颗粒的总质量作为基准，吸液体中的结晶碳颗粒的含有率可以为60质量％以上、65质量％以上、70质量％以上、或75质量％以上，而且可以为90质量％以下、85质量％以下、或80质量％以下。结晶碳颗粒的含有率通过为60质量％以上，从而使取向性良好，其结果，可以使吸液性良好。另外，结晶碳颗粒的含有率通过为90质量％以下，从而可以充分确保吸液体中的液体的流路。该含有率可以根据无定形碳前体的残碳率、即碳化后的无定形碳前体相对于碳化前的无定形碳前体的质量比，以满足上述提及的吸液体中的期望的结晶性碳颗粒的含有率的方式进行调节。需要说明的是，无定形碳前体的残碳率可以通过变更无定形碳前体的种类、分子量、取代基等而变化。
80.前体组合物可以还含有分散剂。作为分散剂，例如可以使用硬脂酸钠等。
81.从使开孔率良好的观点出发，优选前体组合物含有增塑剂。作为增塑剂，例如可以使用邻苯二甲酸二异丁酯等二羧酸二酯等。从使开孔率适当的观点出发，优选增塑剂的含有率为18.0质量％以下、17.5质量％以下、或17.0质量％以下。
82.混炼可以以分散器等公知的搅拌装置进行。
83.〈挤出成型〉
84.挤出成型可以用公知的挤出成型手段来进行。
85.成型速度可以为任意速度。
86.〈热处理〉
87.热处理例如可以在500℃以上、600℃以上、700℃以上、800℃以上、9000℃以上、或1000℃以上、且2000℃以下、1900℃以下、1800℃以下、1700℃以下、或1600℃以下的温度下进行。
88.实施例
89.根据实施例和比较例，对本发明具体地进行说明，但本发明不限定于这些。
90.《吸液体或吸液块体的制作》
91.〈实施例1〉
92.将作为无定形碳前体的聚氯乙烯(pvc)(残碳率30％)41质量份、作为结晶碳颗粒的鳞片状天然石墨(平均粒径8μm)41质量份、作为分散剂的硬脂酸钠1质量份、和作为增塑剂的邻苯二甲酸二异丁酯17质量份在亨舍尔混合机中进行混合分散(混合分散时间20分钟、以下同样)，用加压捏合机和辊进行混炼，挤出成型后，在空气气氛中、以200℃进行加热处理，然后在氮气气氛中、以1000℃进行10小时加热处理，从而制作直径0.56mm、长度30mm的圆柱状的实施例1的吸液体。
93.需要说明的是，上述碳轴体的直径(芯径)用激光外径测定器(ls-3030、keyence公司)测定(n＝100)。以下的实施例、比较例中也同样。
94.〈实施例2〉
95.使挤出成型时的模具形状为平板矩形状，除此之外，以与实施例1相同的配方、相同的工序，制作厚度0.2mm、宽度5mm、长度30mm的片状的实施例2的吸液体。宽度和厚度用测微器测定。
96.〈实施例3〉
97.准备40根实施例1的吸液体，将其端部对齐并收束后，使单侧端部用环氧树脂固定并一体化，得到实施例3的吸液块体。
98.〈实施例4〉
99.使挤出成型时的模具直径变细，除此之外，以与实施例1相同的配方、相同的工序，制作直径0.16mm、长度30mm的圆柱状的实施例4的吸液体。
100.〈实施例5〉
101.使实施例1中得到的碳轴体通过无中心加工而变细至φ0.4mm，从而进行亲水化，制作实施例5的吸液体。
102.〈比较例1〉
103.使前体组合物的组成如表1所示进行变更，成型为弹簧状，除此之外，与实施例1同样地制作比较例1的吸液体。需要说明的是，表1中的“cpvc”是指，氯化聚氯乙烯(残碳率50％)。
104.〈比较例2～3〉
105.使前体组合物的组成如表1所示进行变更，除此之外，与实施例1同样地制作比较例2～3的吸液体。
106.《评价》
107.〈特性评价〉
108.根据广角x射线散射法，测定各样品的轴向或面方向的取向度。另外，依据jis r 1634：1998，算出各样品的开孔率。
109.〈吸液试验〉
110.将制作好的吸液体或吸液块体在100℃下加热30分钟，使吸湿的水分飞散。然后，在保留于容器的液体中沉淀并静置。作为液体，使用“纯化水”和“合成烃系齿轮油(运动粘度66.3mm2/s：40℃)”这2种。
111.浸渍规定的时间后，取出浸渍后的吸液体或吸液块体，使表面的多余的液体迅速地使用擦拭纸等吸入并拭去后，测定重量，算出重量增加率。
112.对于实施例1和比较例3的样品，进一步，将样品沿相对于成型加工的方向为垂直的方向切成一半，进行与上述同样的试验，求出与上述重量增加率的差值。
113.将实施例和比较例的各构成和评价结果示于表1。
114.[表1]
[0115]
表1
[0116][0117]
由表1可以理解：结晶碳颗粒的含有率为60～90质量％、取向度为75％以上、且开孔率为10％以上的、实施例1～5的样品与结晶碳颗粒的含有率和取向度低的比较例1～2、以及开孔率低的比较例3的样品相比，得到了良好的吸液性。
[0118]
另外，实施例1中，将吸液体分割成一半时，可见吸液速度的增加，因此可以理解：
端面有利于吸液，即，液体沿吸液体的取向方向向轴向渗透。
[0119]
实施例中，使多根圆柱状的吸液体收束而成的实施例3的样品与其他实施例相比，质量增加率多，因此可以理解：吸液体间的区域也有利于吸液。另外，实施了无中心加工的实施例5的样品与未实施无中心加工的实施例1的样品相比，初始的吸液速度大。