烃材料以及其制造方法技术

本发明专利技术提供通过对以容易得到的价廉的多糖类作为主要成分的原料进行热处理而得到的、电极单位体积的离子吸收能（比容量）高的烃材料。具体而言，提供在非活性气体的环境下，对多糖类原料和热反应助剂一起进行热处理得到的具有下述特性的烃材料：（ａ）氢／碳（原子比）为０．０５～０．５，（ｂ）由ＢＥＴ法得到的比表面积值为６００～２０００ｍ↑［２］／ｇ，（ｃ）由ＢＪＨ法得到的中孔容积为０．０２～１．２ｍｌ／ｇ，（ｄ）由ＭＰ法得到的总细孔容积为０．３～１．２５ｍｌ／ｇ，（ｅ）使用该烃材料得到的电极的容积密度为０．６０ｇ／ｍｌ或更高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有导电性的烃材料。
技术介绍
高分子材料在成形性、轻量性以及大量生产性等方面具有优异的特性。特别是在以电子产业为代表的多数产业领域中，除了这些特性以外，还需求具有半导电性或者导电性的有机高分子类材料。特别是，不只是要求电导率在半导体或者导体范围内的有机高分子类半导体，而且要求如硅、锗等那样具有作为n型或者p型半导体的性质，可以应用于利用这些p-n接合等的二极管及太阳能电池等的有机高分子类半导体。作为具有n型或者p型半导体性质的有机高分子类材料，已知有聚乙炔、聚亚苯基等。例如，在合成金属(化学增刊87，1980年发行，15-28页)中，公开了聚合乙炔直接得到膜状的聚乙炔后，通过向其中掺杂电子供给性掺杂剂或者电子接受性掺杂剂而得到使电导率大幅度增加的p型或者n型半导体的方法。但是，聚乙炔容易被氧所氧化因而极其缺乏实用性。还有，聚亚苯基与聚乙炔不同，有比较优异的氧化稳定性。但是，因聚亚苯基是亚苯基骨架线状地形成单键，碳原子间的共轭系小，因此认为由掺杂剂掺杂而达成的电导率是有限的。另外，也认为在用掺杂剂来控制不纯物方面也是有限的。因此，开发了具有半导体乃至导体的导电性、优异的物理性质、而且具有优异的氧化稳定性的导电性有机高分子材料(特公平6-43545号公报)。该材料，是多环芳香族类烃材料(一般称作低温处理碳材料，或者聚并苯类有机半导体)，现在，作为半导体材料而被广泛地制造和应用。聚并苯类有机半导体在耐氧化性、耐药品性、耐热性等具有优异的稳定性，具有通过选择反应条件能得到广范围的电导率、可以在多数导电性高分子(聚苯胺，聚吡硌等)中难以实现的p型(负离子)、n型(阳离子)的双掺杂等许多优点。聚并苯类有机半导体，具有1维石墨的端部发展成为3维网状而形成具有分子水平的间隙的高维结构。因此，与活性炭相比离子吸附能强，能迅速储备大量的掺杂物。另外，因为即使在掺杂物的进出时，材料的体积变化小、非常稳定，所以即使作为电双层电容器材料也广受关注。还有，由于该材料完全不含有重金属，是有利于环境的安全的高信赖性材料。但是，上述公知的聚并苯类有机半导体，在作为电双层电容器用电极材料的情况时，具有电极单位体积的离子吸附能不充分的问题，而且，因原料中使用酚醛树脂，具有原料成本高的问题。因此，迫切要求电极的单位体积以及单位重量的离子吸附能高、而且原料价格低、制造容易的烃材料。然而，近年报告了在非活性气体的环境下对以沥青为主要成分的材料进行热处理来制造活性多环芳香族类烃材料，使用该材料作为电极材料能够制造出单位重量以及单位体积的容量高的电容器用电极(特开2001-266640号公报以及特开2001-274044号公报)。但是，在这些报告例中记载的材料，在得到原料的容易程度、成本以及单位体积的容量方面有更进一步改善的余地。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供通过对以价廉的多糖类作为主要成分的原料进行热处理而得到的、电极的单位体积的容量(F/cc)[＝电极单位重量的容量(F/g)×电极容积密度(g/cc)](以下，也称作“单位体积的比容量”)高的烃材料，以及其制造方法。并且，本专利技术的目的也在于提供使用上述烃材料的电极或者电容器。本专利技术人为了解决上述课题进行了专心致志的研究，其结果，发现了通过在特定的条件下处理特定的多糖类原料，可以制造出具有特定物性的烃材料，进而进行了反复研究完成了本专利技术。即，本专利技术提供下述的。项1.在非活性气体的环境下，对多糖类原料和热反应助剂一起进行热处理得到的、具有下述特性的烃材料(a)氢/碳(原子比)为0.05～0.5，(b)由BET法得到的比表面积值为600～2000m2/g，(c)由BJH法得到的中孔容积为0.02～1.2ml/g，(d)由MP法得到的总细孔容积为0.3～1.25ml/g，(e)使用该烃材料而得到的电极的容积密度为0.60g/ml或更高。项2.项1所述的烃材料，其特征在于，多糖类原料是氧浓度为25～50％的多糖类原料。项3.项2所述的烃材料，其特征在于，氧浓度为25～50％的多糖类原料是由多糖类原料的氧交联反应或者脱氧反应调制而成的。项4.项1～3中任意一项所述的烃材料，其特征在于，多糖类原料是纤维素类原料和/或淀粉质原料。项5.项4所述的烃材料，其特征在于，纤维素类原料是选自椰子壳、木粉以及果实壳中的至少一种。项6.项4所述的烃材料，其特征在于，淀粉质原料是选自谷物以及谷物的穗轴中的至少一种。项7.项1所述的烃材料，其特征在于，热反应助剂是氯化锌。项8.制造烃材料的方法，其特征在于，含有下列工序(a)通过对多糖类原料进行氧交联反应或者脱氧反应，调制氧浓度为25～50％的多糖类原料的工序，以及(b)将氧浓度为25～50％的多糖类原料和热反应助剂一起在非活性气体的环境下进行热处理的工序。项9.项8所述的制造方法，其特征在于，相对于多糖类原料的重量，热反应助剂的使用量为0.3～2.0倍左右。项10.电极，其特征在于，含有项1～7中任意一项所述的烃材料。项11.电极的制造方法，其特征在于，将项1～7中任意一项所述的烃材料、碳黑以及胶粘剂混合后，将该混合物成形。项12.电极，其特征在于，通过项11所述的制造方法来制造。项13.电容器，其特征在于，备有含有项1～7中任意一项所述的烃材料的电极。专利技术详述I.烃材料的制造方法本专利技术的烃材料，能够在非活性气体的环境下，通过对多糖类原料进行热处理而制造。作为多糖类原料，是以单糖类由糖苷键连结而成的化合物作为主要成分的原料。作为主要物质，可以举出纤维素类原料、淀粉质原料、糖原等。作为纤维素类原料，是以β-葡萄糖为直链状缩合的化合物(纤维素)作为主要成分的原料。在纤维素类原料中，纤维素可以含有20％或更高，进一步30％或更高，特别是50％或更高。在纤维素类原料中，作为纤维素以外的成分，可以含有木质素等的其他成分。作为具体的纤维素类原料，例如可以举出椰子壳，木粉，果实(例如，核桃，桃子，梅等)壳等，优选椰子壳，木粉。淀粉质原料，是以α-葡萄糖的聚合物(直链淀粉，支链淀粉等)作为主要成分的原料。作为具体的淀粉质原料，可以举出例如谷物(例如，米，麦，玉米等)、谷物穗轴等。这些物质可以单独使用，或者也可以2种或更多种混合使用。要使本专利技术的烃材料具有期望的特性，优选富含氧原子以及氢原子的物质。作为多糖类原料，优选氧浓度为25～50％左右、特别是30～50％左右的多糖类原料。在此，氧浓度是指根据元素分析测定的多糖类原料中的氧原子的重量％(重量含有率)。可在本专利技术使用的多糖类原料，可以使用上述例示的物质(椰子壳等)，但是优选使用对纤维素类原料等预先进行氧交联反应或者脱氧反应，将氧浓度调制到25～50％左右内的最适氧浓度的多糖类原料。本专利技术的烃材料，例如，是经过以下过程制造的。(1)多糖类原料的氧交联反应或者脱氧反应。作为将多糖类原料进行氧交联反应或者脱氧反应的方法，例如，可以举出加热多糖类原料的方法，使多糖类原料和硝酸、硫酸等的酸性液体接触的方法等各种方法。使用的多糖类原料优选具有容易进行氧交联或者脱氧的、表面积大的粉末状物质。采用加热多糖类原料的方法的情况下，加热温度例如可以是100～350℃左右，优选150～300℃左右。压力通常可以是常压。时间例如可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
烃材料，其特征在于，在非活性气体的环境下，通过对多糖类原料和热反应助剂一起进行热处理而得到，并具有下述特性：（ａ）氢／碳（原子比）为０．０５～０．５、（ｂ）由ＢＥＴ法得到的比表面积值为６００～２０００ｍ↑［２］／ｇ、 （ｃ）由ＢＪＨ法得到的中孔容积为０．０２～１．２ｍｌ／ｇ、（ｄ）由ＭＰ法得到的总细孔容积为０．３～１．２５ｍｌ／ｇ、（ｅ）使用该烃材料而得到的电极的容积密度为０．６０ｇ／ｍｌ或更高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-8-26 301124/20031.烃材料，其特征在于，在非活性气体的环境下，通过对多糖类原料和热反应助剂一起进行热处理而得到，并具有下述特性(a)氢/碳(原子比)为0.05～0.5、(b)由BET法得到的比表面积值为600～2000m2/g、(c)由BJH法得到的中孔容积为0.02～1.2ml/g、(d)由MP法得到的总细孔容积为0.3～1.25ml/g、(e)使用该烃材料而得到的电极的容积密度为0.60g/ml或更高。2.权利要求1所述的烃材料，其特征在于，多糖类原料是氧浓度为25～50％的多糖类原料。3.权利要求2所述的烃材料，其特征在于，氧浓度为25～50％的多糖类原料是由多糖类原料的氧交联反应或者脱氧反应调制而成的。4.权利要求1～3中任意一项所述的烃材料，其特征在于，多糖类原料是纤维素类原料和/或淀粉质原料。5.权利要求4所述的烃材料，其特征在于，纤维素类原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：田尻博幸，高桥克幸，国本泰德，滨崎功，
申请(专利权)人：大阪瓦斯株式会社，日本生活环境化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]