(57)【要約】【課題】アクリルアミド系ポリマーからなり、高い炭化収率を有し、成形加工性に優れた炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法を提供すること。【解決手段】重量平均分子量が１万〜２０万のアクリルアミド系ポリマーからなることを特徴とする炭素材料前駆体、前記炭素材料前駆体と、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも１種の添加成分とを含有することを特徴とする炭素材料前駆体組成物、並びに、前記炭素材料前駆体又は前記炭素材料前駆体組成物に、必要に応じて耐炎化処理を施した後、炭化処理を施すことを特徴とする炭素材料の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量が１万〜２０万のアクリルアミド系ポリマーからなることを特徴とする炭素材料前駆体。
【請求項２】
前記アクリルアミド系ポリマーがシアン化ビニル系モノマー単位を含有するものであることを特徴とする請求項１に記載の炭素材料前駆体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の炭素材料前駆体と、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも１種の添加成分とを含有することを特徴とする炭素材料前駆体組成物。
【請求項４】
前記添加成分の含有量が前記炭素材料前駆体１００質量部に対して０．１〜４０質量部であることを特徴とする請求項３に記載の炭素材料前駆体組成物。
【請求項５】
請求項１若しくは２に記載の炭素材料前駆体又は請求項３若しくは４に記載の炭素材料前駆体組成物に炭化処理を施すことを特徴とする炭素材料の製造方法。
【請求項６】
前記炭化処理の前に、前記炭素材料前駆体又は前記炭素材料前駆体組成物に耐炎化処理を施すことを特徴とする請求項５に記載の炭素材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素材料の１種である炭素繊維の製造方法としては、従来から、ポリアクリロニトリルを紡糸して得られる炭素繊維前駆体に耐炎化処理を施した後、炭化処理を施す方法が主として採用されている（例えば、特公昭３７−４４０５号公報（特許文献１）、特開２０１５−７４８４４号公報（特許文献２）、特開２０１６−４０４１９号公報（特許文献３）、特開２０１６−１１３７２６号公報（特許文献４））。この方法に用いられるポリアクリロニトリルは安価な汎用溶媒に溶解しにくいため、重合や紡糸の際に、ジメチルスルホキシドやＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の高価な溶媒を使用する必要があり、炭素繊維の製造コストが高くなるという問題があった。
【０００３】
一方、ポリアクリルアミドは水溶性のポリマーであり、重合や成形加工（フィルム化、シート化、紡糸等）の際に、安価で環境負荷の小さい水を溶媒として使用することができるため、炭素材料の製造コストの削減が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭３７−４４０５号公報
【特許文献２】特開２０１５−７４８４４号公報
【特許文献３】特開２０１６−４０４１９号公報
【特許文献４】特開２０１６−１１３７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のポリアクリルアミドを含有する水溶液は、粘度が極めて高いため、成形加工性が極めて低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、アクリルアミド系ポリマーからなり、高い炭化収率を有し、成形加工性に優れた炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体において、アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量を特定の範囲に低分子量化することによって、前記アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液は、粘度が低くなるため、成形加工性が向上すること、さらに、前記炭素材料前駆体は炭化収率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の炭素材料前駆体は、重量平均分子量が１万〜２０万のアクリルアミド系ポリマーからなることを特徴とするものである。このような炭素材料前駆体において、前記アクリルアミド系ポリマーはシアン化ビニル系モノマー単位を含有するものであることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の炭素材料前駆体組成物は、前記本発明の炭素材料前駆体と、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも１種の添加成分とを含有することを特徴とするものである。このような炭素材料前駆体組成物において、前記添加成分の含有量は前記炭素材料前駆体１００質量部に対して０．１〜４０質量部であることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の炭素材料の製造方法は、前記本発明の炭素材料前駆体又は前記本発明の炭素材料前駆体組成物に炭化処理を施すことを特徴とする。また、本発明の炭素材料の製造方法においては、前記炭化処理の前に、前記炭素材料前駆体又は前記炭素材料前駆体組成物に耐炎化処理を施すことが好ましい。
【００１１】
なお、本発明において、水性溶液とは、溶媒として水性溶媒（水、アルコール等、及びこれらの混合溶媒）を含有する溶液であり、水系混合溶液とは、溶媒として水系混合溶媒（前記水性溶媒と有機溶媒（テトラヒドロフラン等）との混合溶媒）を含有する溶液である。また、前記水系混合溶媒中の有機溶媒の含有量としては、前記水性溶媒に不溶又は難溶なアクリルアミド系ポリマーが有機溶媒を混合することによって溶解する量であれば特に制限はない。
【００１２】
また、本発明の炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低くなる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、高分子量のアクリルアミド系ポリマーにおいては、ポリマー鎖同士の絡み合いやポリマー鎖間の水素結合により擬似的な架橋構造が生成するため、その水性溶液又は水系混合溶液の粘度が高くなると推察される。一方、アクリルアミド系ポリマーを低分子量化すると、ポリマー鎖同士の絡み合いやポリマー鎖間の水素結合が少なくなるため、擬似的な架橋構造が生成しにくく、その水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低くなると推察される。また、アクリルアミド系ポリマーがシアン化ビニル系モノマー単位を含有するものである場合には、アクリルアミド系ポリマー中のアクリルアミド系モノマー単位の割合が減少するため、ポリマー鎖間の水素結合が更に少なくなり、水性溶液又は水系混合溶液の粘度も更に低くなると推察される。
【００１３】
さらに、本発明の炭素材料前駆体が高い炭化収率を示す理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の炭素材料前駆体においては、重量平均分子量が特定の範囲に低分子量化されているため、アクリルアミド系ポリマーのポリマー鎖同士の絡み合いやポリマー鎖間の水素結合が少なく、擬似的な架橋構造が少ないことから、加熱処理によって、ポリマー分子が環化しやすく、耐熱性の高い環状構造が形成され、炭化収率が高くなると推察される。また、アクリルアミド系ポリマーがシアン化ビニル系モノマー単位を含有するものである場合には、加熱処理において、アクリルアミド系モノマー単位同士による環化反応よりも、アクリルアミド系モノマー単位とシアン化ビニル系モノマー単位による環化反応や、シアン化ビニル系モノマー単位同士による環化反応が優先的に進行することにより、ポリマー鎖に剛直な環状構造が導入されて耐熱性が向上し、また、このような環状構造によって、ポリマー鎖の末端からの連鎖的な熱分解が抑制されることにより、熱安定性が向上するため、炭化収率が更に向上すると推察される。さらに、本発明の炭素材料前駆体組成物においては、添加成分である酸やその塩がアクリルアミド系ポリマーの脱水反応を触媒することにより環状構造が形成され、アクリルアミド系ポリマーが耐熱性の高い構造に変換されるため、炭素材料前駆体の炭化収率が更に高くなると推察される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アクリルアミド系ポリマーからなり、高い炭化収率を有し、成形加工性に優れた炭素材料前駆体を得ることが可能となる。また、このような本発明の炭素材料前駆体を用いることによって、低コストで効率よく安定して炭素材料を製造することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１６】
〔炭素材料前駆体〕
先ず、本発明の炭素材料前駆体について説明する。本発明の炭素材料前駆体は、重量平均分子量が１万〜２０万の範囲内にあるアクリルアミド系ポリマーからなるものである。
【００１７】
（アクリルアミド系ポリマー）
本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量は１万〜２０万である。アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量が前記上限を超えると、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が高くなり、成形加工性が低下し、また、炭素材料前駆体の炭化収率が十分に向上しない。他方、アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量が前記下限未満になると、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体の強度が低下する。さらに、前記アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量の上限としては、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低下して成形加工性が向上し、また、炭素材料前駆体の炭化収率が向上するという観点から、１５万以下が好ましく、１０万以下がより好ましく、９万以下が更に好ましく、８万以下がまた更に好ましく、７万以下が一層好ましく、６万以下がより一層好ましく、５万以下が特に好ましく、４．７万以下が最も好ましい。また、アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量の下限としては、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体の強度が向上するという観点から、１万以上が好ましく、２万以上がより好ましい。
【００１８】
このようなアクリルアミド系ポリマーとしては、アクリルアミド系モノマーの単独重合体であっても、アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体であってもよいが、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低下して成形加工性が向上し、また、炭素材料前駆体の炭化収率が向上するという観点から、アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体が好ましい。
【００１９】
前記アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体におけるアクリルアミド系モノマー単位の含有量の下限としては、前記共重合体の水性溶媒又は水系混合溶媒に対する可溶性の観点から、５０モル％以上が好ましく、６０モル％以上がより好ましく、７０モル％以上が特に好ましい。また、アクリルアミド系モノマー単位の含有量の上限としては、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低下して成形加工性が向上し、また、炭素材料前駆体の炭化収率が向上するという観点から、９９．９モル％以下が好ましく、９９モル％以下がより好ましく、９５モル％以下が更に好ましく、９０モル％以下が特に好ましく、８５モル％以下が最も好ましい。
【００２０】
前記アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体における他の重合性モノマー単位の含有量の下限としては、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低下して成形加工性が向上し、また、炭素材料前駆体の炭化収率が向上するという観点から、０．１モル％以上が好ましく、１モル％以上がより好ましく、５モル％以上が更に好ましく、１０モル％以上が特に好ましく、１５モル％以上が最も好ましい。また、他の重合性モノマー単位の含有量の上限としては、前記共重合体の水性溶媒又は水系混合溶媒に対する可溶性の観点から、５０モル％以下が好ましく、４０モル％以下がより好ましく、３０モル％以下が特に好ましい。
【００２１】
前記アクリルアミド系モノマーとしては、例えば、アクリルアミド；Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド等のＮ−アルキルアクリルアミド；Ｎ−シクロヘキシルアクリルアミド等のＮ−シクロアルキルアクリルアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド等のジアルキルアクリルアミド；ジメチルアミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド等のジアルキルアミノアルキルアクリルアミド；Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシエチル）アクリルアミド等のヒドロキシアルキルアクリルアミド；Ｎ−フェニルアクリルアミド等のＮ−アリールアクリルアミド；ジアセトンアクリルアミド；Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド等のＮ，Ｎ’−アルキレンビスアクリルアミド；メタクリルアミド；Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピルメタクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリルアミド等のＮ−アルキルメタクリルアミド；Ｎ−シクロヘキシルメタクリルアミド等のＮ−シクロアルキルメタクリルアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド等のジアルキルメタクリルアミド；ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド等のジアルキルアミノアルキルメタクリルアミド；Ｎ−（ヒドロキシメチル）メタクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシエチル）メタクリルアミド等のヒドロキシアルキルメタクリルアミド；Ｎ−フェニルメタクリルアミド等のＮ−アリールメタクリルアミド；ジアセトンメタクリルアミド；Ｎ，Ｎ’−メチレンビスメタクリルアミド等のＮ，Ｎ’−アルキレンビスメタクリルアミドが挙げられる。これらのアクリルアミド系モノマーは１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。また、これらのアクリルアミド系モノマーの中でも、水性溶媒又は水系混合溶媒への溶解性が高いという観点から、アクリルアミド；ジアルキルアクリルアミド、メタクリルアミド、ジアルキルメタクリルアミドが好ましく、アクリルアミドが特に好ましい。
【００２２】
前記他の重合性モノマーとしては、例えば、シアン化ビニル系モノマー、不飽和カルボン酸及びその塩、不飽和カルボン酸無水物、不飽和カルボン酸エステル、ビニル系モノマー、オレフィン系モノマーが挙げられる。前記シアン化ビニル系モノマーとしては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、２−ヒドロキシエチルアクリロニトリル、クロロアクリロニトリル、クロロメタクリロニトリル、メトキシアクリロニトリル、メトキシメタクリロニトリル等が挙げられる。前記不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等が挙げられ、前記不飽和カルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、イタコン酸無水物等が挙げられ、前記不飽和カルボン酸エステルとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等が挙げられ、前記ビニル系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、塩化ビニル、ビニルアルコール等が挙げられ、前記オレフィン系モノマーとしては、エチレン、プロピレン等が挙げられる。これらの他の重合性モノマーは１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。また、これらの他の重合性モノマーの中でも、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液の粘度が低下して成形加工性が向上し、また、炭素材料前駆体の炭化収率が向上するという観点から、シアン化ビニル系モノマーが好ましく、アクリロニトリルが特に好ましい。
【００２３】
このようなアクリルアミド系ポリマーからなる本発明の炭素材料前駆体を含有する水性溶液又は水系混合溶液は、前記炭素材料前駆体の濃度が高濃度（例えば、２０質量％以上）であっても粘度が低く、成形加工性に優れている。具体的には、前記炭素材料前駆体の濃度が３０質量％である前記水性溶液又は前記水系混合溶液について、直径２５ｍｍ、角度０．０４ｒａｄのコーンプレートを備えた回転式レオメーター（例えば、ティー・エイ・インスツルメント社製「ＡＲＥＳ−Ｇ２」）を用いて、室温、せん断速度１０ｓ−１の条件で測定した粘度が、２００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、２０Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましく、２Ｐａ・ｓ以下であることが特に好ましい。これにより、例えば、前記水性溶液又は前記水系混合溶液を用いて溶液キャスト法によりフィルムを形成した場合に、厚みムラが少なく、表面外観に優れたフィルムを得ることができる。また、高濃度化により製造効率（生産性）の向上を図ることができる。前記水性溶液又は前記水系混合溶液の粘度が２０Ｐａ・ｓを超えると、得られるフィルムの表面外観が悪化する傾向にあり、１００Ｐａ・ｓを超えると、得られるフィルムの厚みムラが大きくなる（１０％超）傾向にあり、２００Ｐａ・ｓを超えると、キャスト時のハンドリング性が低く、フィルムが得られなかったり、フィルムが得られた場合でも、フィルムに気泡が含まれたり、厚みムラが更に大きく（２０％超）なったりする傾向にある。
【００２４】
このような本発明の炭素材料前駆体を製造する方法としては、溶液重合、懸濁重合、沈殿重合、分散重合、乳化重合（例えば、逆相乳化重合）等の公知の重合方法を採用することができる。溶液重合を採用する場合、溶媒としては、原料のモノマー及び得られるアクリルアミド系ポリマーが溶解するものであれば特に制限はないが、低コストで安全に製造できるという観点から、前記水性溶媒（水、アルコール等、及びこれらの混合溶媒等）又は前記水系混合溶媒（前記水性溶媒と有機溶媒（テトラヒドロフラン等）との混合溶媒）を使用することが好ましく、前記水性溶媒を使用することがより好ましく、水を使用することが特に好ましい。また、重合開始剤としては従来公知の重合開始剤を使用することができるが、溶媒として前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒を使用する場合には、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒（好ましくは前記水性溶媒、より好ましくは水）に可溶なラジカル重合開始剤が好ましい。
【００２５】
重合反応の温度としては特に制限はないが、得られるアクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量が小さくなり、成形加工性が向上するという観点から、４０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましく、６０℃以上が更に好ましく、６５℃以上がまた更に好ましく、７０℃以上が特に好ましく、７５℃以上が最も好ましい。
【００２６】
〔炭素材料前駆体組成物〕
次に、本発明の炭素材料前駆体組成物について説明する。本発明の炭素材料前駆体組成物は、前記本発明の炭素材料前駆体と、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも１種の添加成分とを含有するものである。本発明の炭素材料前駆体に、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも１種の添加成分を添加することによって、炭化収率が更に向上する。
【００２７】
本発明の炭素材料前駆体組成物において、このような添加成分の含有量としては、炭化収率がより向上するという観点から、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して０．１〜４０質量部が好ましく、０．１〜３０質量部がより好ましく、０．２〜２５質量部が更に好ましい。
【００２８】
前記酸としては、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ポリホウ酸、硫酸、硝酸、炭酸、塩酸等の無機酸、シュウ酸、クエン酸、スルホン酸、酢酸等の有機酸が挙げられる。また、このような酸の塩としては、金属塩（例えば、ナトリウム塩、カリウム塩）、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられ、アンモニウム塩、アミン塩が好ましく、アンモニウム塩がより好ましい。特に、これらの添加成分のうち、得られる炭素材料前駆体の炭化収率が更に向上するという観点から、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ポリホウ酸、硫酸、及びこれらのアンモニウム塩が好ましく、リン酸、ポリリン酸、及びこれらのアンモニウム塩が特に好ましい。
【００２９】
このような本発明の炭素材料前駆体組成物を含有する水性溶液又は水系混合溶液は、前記炭素材料前駆体の濃度が高濃度（例えば、２０質量％以上）であっても粘度が低く、成形加工性に優れている。具体的には、前記炭素材料前駆体の濃度が３０質量％である前記水性溶液又は前記水系混合溶液について、直径２５ｍｍ、角度０．０４ｒａｄのコーンプレートを備えた回転式レオメーター（例えば、ティー・エイ・インスツルメント社製「ＡＲＥＳ−Ｇ２」）を用いて、室温、せん断速度１０ｓ−１の条件で測定した粘度が、２００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、２０Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましく、２Ｐａ・ｓ以下であることが特に好ましい。これにより、例えば、前記水性溶液又は前記水系混合溶液を用いて溶液キャスト法によりフィルムを形成した場合に、厚みムラが少なく、表面外観に優れたフィルムを得ることができる。また、高濃度化により製造効率（生産性）の向上を図ることができる。前記水性溶液又は前記水系混合溶液の粘度が２０Ｐａ・ｓを超えると、得られるフィルムの表面外観が悪化する傾向にあり、１００Ｐａ・ｓを超えると、得られるフィルムの厚みムラが大きくなる（１０％超）傾向にあり、２００Ｐａ・ｓを超えると、キャスト時のハンドリング性が低く、フィルムが得られなかったり、フィルムが得られた場合でも、フィルムに気泡が含まれたり、厚みムラが更に大きく（２０％超）なったりする傾向にある。
【００３０】
このような本発明の炭素材料前駆体組成物を製造する方法としては、溶融状態の前記炭素材料前駆体に前記添加成分を直接混合する方法（溶融混合）、前記炭素材料前駆体と前記添加成分とをドライブレンドする方法（乾式混合）、前記添加成分を含有する水性溶液又は水系混合溶液、或いは前記炭素材料前駆体は完全溶解していないが前記添加成分は溶解している溶液に所望の形状（例えば、フィルム状、シート状、繊維状）に成形した前記炭素材料前駆体を浸漬したり、通過させたりする方法等を採用することも可能であるが、使用する前記炭素材料前駆体及び前記添加成分が前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒に可溶であり、前記炭素材料前駆体と前記添加成分とを均一に混合することができるという観点から、前記炭素材料前駆体と前記添加成分とを前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒中で混合する方法（湿式混合）が好ましい。また、湿式混合としては、前記炭素材料前駆体の製造に際し、前述の重合を前記水性溶媒中又は前記水系混合溶媒中で行なった場合に、重合後等に前記添加成分を混合する方法も採用することができる。さらに、得られる溶液から前記溶媒を除去することによって本発明の炭素材料前駆体組成物を回収し、これを後述する炭素材料の製造に用いることができるほか、前記溶媒を除去することなく、得られる溶液をそのまま後述する炭素材料の製造に用いることもできる。また、前記湿式混合においては、より低コストで安全に炭素材料前駆体組成物を製造できるという観点から、溶媒として前記水性溶媒を使用することが好ましく、水を使用することがより好ましい。さらに、前記溶媒を除去する方法としては特に制限はなく、減圧留去、再沈殿、熱風乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の公知の方法のうちの少なくとも１つの方法を採用することができる。
【００３１】
〔炭素材料の製造方法〕
次に、本発明の炭素材料の製造方法について説明する。本発明の炭素材料の製造方法としては、前記本発明の炭素材料前駆体又は前記本発明の炭素材料前駆体組成物に、直接炭化処理を施すことも可能であるが、耐炎化処理を施し、次いで、炭化処理を施すことが好ましい。
【００３２】
本発明の炭素材料の好ましい製造方法においては、先ず、本発明の炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物に酸化性雰囲気下（例えば、空気中）で加熱処理を施す（耐炎化処理）。これにより、炭素材料前駆体を構成する前記アクリルアミド系ポリマーの構造が耐熱性の高い構造に変換されるため、炭素材料前駆体の炭化収率が向上する。特に、前記炭素材料前駆体組成物においては、添加成分である酸やその塩の触媒作用により、前記アクリルアミド系ポリマーの脱水反応が促進されるため、環状構造が形成されやすく、アクリルアミド系ポリマーの構造が耐熱性の高い構造に変換されやすいため、炭素材料前駆体の炭化収率が更に高くなる。このような耐炎化処理における加熱温度としては５００℃以下が好ましく、１５０〜４５０℃がより好ましく、２００〜４００℃が更に好ましい。また、耐炎化処理における加熱時間としては特に制限はなく、長時間（例えば１時間超）の加熱も可能であるが、コスト低減の観点から１〜６０分間が好ましい。
【００３３】
次に、このようにして耐炎化処理が施された炭素材料前駆体（耐炎化炭素材料前駆体）又は炭素材料前駆体組成物（耐炎化炭素材料前駆体組成物）に、不活性雰囲気下（窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス中）、前記耐炎化処理における加熱温度よりも高い温度で加熱処理を施す（炭化処理）。これにより、耐炎化炭素材料前駆体が炭化し、所望の炭素材料が得られる。このような炭化処理における加熱温度としては５００℃以上が好ましく、１０００℃以上がより好ましい。また、加熱温度の上限としては３０００℃以下が好ましく、２０００℃以下がより好ましい。さらに、炭化処理における加熱時間としては特に制限はないが、１〜６０分間が好ましく、１〜３０分間がより好ましい。また、前記炭化処理においては、例えば、先に１０００℃未満の温度で加熱処理を行なった後、１０００℃以上の温度で加熱処理を行うといったように、複数回の加熱処理を行うこともできる。なお、本発明の炭素材料の製造方法においては、前記耐炎化処理を施さずに、このような炭化処理を、本発明の炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物に直接施すことも可能である。
【００３４】
また、本発明の炭素材料の製造方法においては、耐炎化処理の前に（耐炎化処理を施さなかった場合には炭化処理の前に）、使用する炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物を予め所望の形状（例えば、フィルム状、シート状、繊維状）に成形加工することが好ましい。このとき、炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物をそのまま加圧成形したり、溶融状態の炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物を用いて溶融成形（例えば、溶融キャスト成形、溶融押出成形、射出成形、溶融紡糸、スパンボンド、メルトブローン、遠心紡糸）してもよいが、本発明の炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物が前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒に可溶であり、成形加工性が高まるという観点から、前記炭素材料前駆体又は前記炭素材料前駆体組成物を前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒に溶解し、得られた水性溶液又は水系混合溶液を用いて成形すること、或いは、前述の重合後の炭素材料前駆体の溶液又は前述の湿式混合で得られる炭素材料前駆体組成物の溶液をそのまま若しくは所望の濃度に調整した後、成形すること、が好ましい。このような成形方法としては、溶液キャスト成形、湿式成形、乾式紡糸、湿式紡糸、乾湿式紡糸、ゲル紡糸、フラッシュ紡糸、又はエレクトロスピニングを行うことが好ましい。これにより、所望の形状の炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物を低コストで安全に製造することができる。また、より低コストで安全に炭素材料を製造することができるという観点から、溶媒として前記水性溶媒を使用することがより好ましく、水を使用することが特に好ましい。このように予め所望の形状に成形加工した炭素材料前駆体又は炭素材料前駆体組成物を用いることによって、所望の形状の炭素材料（例えば、炭素フィルム、炭素シート、炭素繊維）を製造することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で使用した各アクリルアミド系ポリマーは以下の方法により合成した。
【００３６】
（合成例１）
アクリルアミド（ＡＡｍ、和光純薬工業株式会社製）１２．８ｇ（０．１８ｍｏｌ）をイオン交換水１８０ｍｌに溶解し、得られた水溶液に過硫酸アンモニウム０．２５２ｇ（０．００１１ｍｏｌ）及びテトラメチルエチレンジアミン１．３５ｍｌを添加して、窒素雰囲気下、６０℃で３時間重合反応を行なった。得られた水溶液をメタノール中に投入して重合物を析出させ、これを回収して真空乾燥させることにより、水溶性のポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）を得た。このＰＡＡｍの重量平均分子量Ｍｗを、ゲル浸透クロマトグラフィー（東ソー株式会社製「ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ」、カラム：ＴＳＫｇｅｌ  ＧＭＰＷＸＬ×２本＋ＴＳＫｇｅｌ  Ｇ２５００ＰＷＸＬ×１本、溶離液：１００ｍＭ硝酸ナトリウム水溶液／アセトニトリル＝８０／２０、カラム温度：４０℃、分子量標準物質：標準ポリエチレンオキシド／標準ポリエチレングリコール）を用いて測定したところ、Ｍｗ＝１３００００であった。
【００３７】
（合成例２）
アクリルアミド（ＡＡｍ、和光純薬工業株式会社製）１２．８ｇ（０．１８ｍｏｌ）をイオン交換水１８０ｍｌに溶解し、得られた水溶液に過硫酸アンモニウム０．２５２ｇ（０．００１１ｍｏｌ）及びテトラメチルエチレンジアミン１．３５ｍｌを添加して、窒素雰囲気下、８０℃で３時間重合反応を行なった。得られた水溶液をメタノール中に投入して重合物を析出させ、これを回収して真空乾燥させることにより、水溶性のポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）を得た。このＰＡＡｍの重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝９５０００であった。
【００３８】
（合成例３）
アクリルアミド（ＡＡｍ、和光純薬工業株式会社製）９６．０ｇ（１．３５ｍｏｌ）及びアクリロニトリル（ＡＮ）２３．９ｇ（０．４５ｍｏｌ）をイオン交換水４８０ｍｌに溶解し、得られた水溶液に過硫酸アンモニウム１．０３ｇ（０．００４５ｍｏｌ）及びテトラメチルエチレンジアミン６．７５ｍｌを添加して、窒素雰囲気下、５０℃で３時間重合反応を行なった。得られた水溶液をメタノール中に投入して共重合物を析出させ、これを回収して真空乾燥させることにより、水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝１６００００であった。
【００３９】
（合成例４）
過硫酸アンモニウムの量を１．５２ｇ（０．００６７ｍｏｌ）に変更した以外は合成例３と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝１３００００であった。
【００４０】
（合成例５）
過硫酸アンモニウムの量を２．５２ｇ（０．０１１ｍｏｌ）に変更した以外は合成例３と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝９５０００であった。
【００４１】
（合成例６）
過硫酸アンモニウムの量を４．１１ｇ（０．０１８ｍｏｌ）に変更した以外は合成例３と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝７８０００であった。
【００４２】
（合成例７）
過硫酸アンモニウムの量を６．１７ｇ（０．０２７ｍｏｌ）に変更し、重合温度を６０℃に変更した以外は合成例３と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝５４０００であった。
【００４３】
（合成例８）
アクリルアミド（ＡＡｍ）の量を１０８．８ｇ（１．５３ｍｏｌ）に、アクリロニトリル（ＡＮ）の量を１４．３ｇ（０．２７ｍｏｌ）に、過硫酸アンモニウムの量を４．１１ｇ（０．０１８ｍｏｌ）に変更し、重合温度を７０℃に変更した以外は合成例３と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝８５ｍｏｌ％／１５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝６００００であった。
【００４４】
（合成例９）
アクリルアミド（ＡＡｍ）の量を８９．６ｇ（１．２６ｍｏｌ）に、アクリロニトリル（ＡＮ）の量を２８．７ｇ（０．５４ｍｏｌ）に、過硫酸アンモニウムの量を４．１１ｇ（０．０１８ｍｏｌ）に変更し、重合温度を７０℃に変更した以外は合成例３と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７０ｍｏｌ％／３０ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝６００００であった。
【００４５】
（合成例１０）
重合温度を７８℃に変更した以外は合成例６と同様にして水溶性のアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％）を得た。このＡＡｍ／ＡＮ共重合体の重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝４４０００であった。
【００４６】
（実施例１）
炭素材料前駆体として合成例１で得られたＰＡＡｍ（Ｍｗ＝１３００００）をそのまま使用した。
【００４７】
（実施例２）
炭素材料前駆体として合成例１で得られたＰＡＡｍ（Ｍｗ＝１３００００）を、炭素材料前駆体濃度が２０質量％となるようにイオン交換水に溶解した。得られた水溶液に、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して２質量部のリン酸水素二アンモニウムを添加し、完全に溶解させた。得られた水溶液から水を減圧留去した後、得られた固体成分を真空乾燥して、ＰＡＡｍ及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００４８】
（実施例３）
炭素材料前駆体として合成例２で得られたＰＡＡｍ（Ｍｗ＝９５０００）をそのまま使用した。
【００４９】
（実施例４）
炭素材料前駆体として合成例２で得られたＰＡＡｍ（Ｍｗ＝９５０００）を用いた以外は実施例２と同様にして、ＰＡＡｍ及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００５０】
（実施例５）
リン酸水素二アンモニウムの代わりにリン酸を、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して２質量部添加した以外は実施例４と同様にして、ＰＡＡｍ及びリン酸を含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００５１】
（実施例６）
炭素材料前駆体として合成例３で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝１６００００）をそのまま使用した。
【００５２】
（実施例７）
炭素材料前駆体として合成例３で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝１６００００）を用いた以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００５３】
（実施例８）
炭素材料前駆体として合成例４で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝１３００００）をそのまま使用した。
【００５４】
（実施例９）
炭素材料前駆体として合成例４で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝１３００００）を用い、リン酸水素二アンモニウムの添加量を前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部に変更した以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００５５】
（実施例１０）
炭素材料前駆体として合成例５で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝９５０００）をそのまま使用した。
【００５６】
（実施例１１）
炭素材料前駆体として合成例５で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝９５０００）を用いた以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００５７】
（実施例１２）
リン酸水素二アンモニウムの添加量を前記炭素材料前駆体１００質量部に対して２０質量部に変更した以外は実施例１１と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００５８】
（実施例１３）
炭素材料前駆体として合成例６で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝７８０００）をそのまま使用した。
【００５９】
（実施例１４）
炭素材料前駆体として合成例６で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝７８０００）を用いた以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６０】
（実施例１５）
リン酸水素二アンモニウムの代わりにリン酸を、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して２質量部添加した以外は実施例１４と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸を含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６１】
（実施例１６）
リン酸水素二アンモニウムの代わりにホウ酸を、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して２質量部添加した以外は実施例１４と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びホウ酸を含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６２】
（実施例１７）
炭素材料前駆体として合成例７で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝５４０００）をそのまま使用した。
【００６３】
（実施例１８）
炭素材料前駆体として合成例７で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝５４０００）を用い、リン酸水素二アンモニウムの添加量を前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部に変更した以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６４】
（実施例１９）
リン酸水素二アンモニウムの代わりにリン酸を、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部添加した以外は実施例１８と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸を含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６５】
（実施例２０）
炭素材料前駆体として合成例８で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝８５ｍｏｌ％／１５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝６００００）をそのまま使用した。
【００６６】
（実施例２１）
炭素材料前駆体として合成例８で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝８５ｍｏｌ％／１５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝６００００）を用い、リン酸水素二アンモニウムの添加量を前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部に変更した以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６７】
（実施例２２）
炭素材料前駆体として合成例９で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７０ｍｏｌ％／３０ｍｏｌ％、Ｍｗ＝６００００）をそのまま使用した。
【００６８】
（実施例２３）
炭素材料前駆体として合成例９で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７０ｍｏｌ％／３０ｍｏｌ％、Ｍｗ＝６００００）を用い、リン酸水素二アンモニウムの添加量を前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部に変更した以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００６９】
（実施例２４）
炭素材料前駆体として合成例１０で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝４４０００）をそのまま使用した。
【００７０】
（実施例２５）
炭素材料前駆体として合成例１０で得られたＡＡｍ／ＡＮ共重合体（ＡＡｍ／ＡＮ＝７５ｍｏｌ％／２５ｍｏｌ％、Ｍｗ＝４４０００）を用い、リン酸水素二アンモニウムの添加量を前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部に変更した以外は実施例２と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸水素二アンモニウムを含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００７１】
（実施例２６）
リン酸水素二アンモニウムの代わりにリン酸を、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部添加した以外は実施例２５と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びリン酸を含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００７２】
（実施例２７）
リン酸水素二アンモニウムの代わりにホウ酸を、前記炭素材料前駆体１００質量部に対して３質量部添加した以外は実施例２５と同様にして、ＡＡｍ／ＡＮ共重合体及びホウ酸を含有する炭素材料前駆体組成物を得た。
【００７３】
（比較例１）
ポリアクリルアミドの１０％水溶液（東京化成工業株式会社製、製品コード：Ａ０１４０）を真空乾燥して水を除去し、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）を回収した。このＰＡＡｍの重量平均分子量Ｍｗを合成例１と同様にして測定したところ、Ｍｗ＝５８００００であった。このＰＡＡｍ（Ｍｗ＝５８００００）をそのまま、炭素材料前駆体として使用した。
【００７４】
＜炭化収率の測定＞
実施例及び比較例で得られた炭素材料前駆体（実施例１、３、６、８、１０、１３、１７、２０、２２、２４、比較例１）又は炭素材料前駆体組成物（実施例２、４〜５、７、９、１１〜１２、１４〜１６、１８〜１９、２１、２３、２５〜２７）３ｍｇを８０℃で１２時間真空乾燥した後、示差熱天秤（株式会社リガク製「ＴＧ８１２０」）を用いて、流量５００ｍｌ／ｍｉｎの窒素気流中、昇温速度２０℃／ｍｉｎで室温から１０００℃まで加熱した。５００℃及び１０００℃における炭素材料前駆体の炭化収率を、前記真空乾燥後に炭素材料前駆体に吸着した水の影響を考慮し、１５０℃における炭素材料前駆体の質量を基準として、下記式：
炭化収率［％］＝ＭＴ／Ｍ１５０×１００
〔ＭＴ：温度Ｔ（５００℃又は１０００℃）における炭素材料前駆体の質量、Ｍ１５０：１５０℃における炭素材料前駆体の質量〕
により求めた。その結果を表１に示す。
【００７５】
＜成形加工性の評価＞
炭素材料前駆体（実施例１、３、６、８、１０、１３、１７、２０、２２、２４、比較例１）又は炭素材料前駆体組成物（実施例２、４〜５、７、９、１１〜１２、１４〜１６、１８〜１９、２１、２３、２５〜２７）を、炭素材料前駆体濃度が３０質量％となるようにイオン交換水に溶解した。得られた水溶液の粘度を、直径２５ｍｍ、角度０．０４ｒａｄのコーンプレートを備えた回転式レオメーター（ティー・エイ・インスツルメント社製「ＡＲＥＳ−Ｇ２」）を用いて、室温、せん断速度１０ｓ−１の条件で測定し、下記基準で評価した。その結果を表１に示す。
５：粘度が２Ｐａ・ｓ以下の場合。
４：粘度が２Ｐａ・ｓを超え、２０Ｐａ・ｓ以下の場合。
３：粘度が２０Ｐａ・ｓを超え、１００Ｐａ・ｓ以下の場合。
２：粘度が１００Ｐａ・ｓを超え、２００Ｐａ・ｓ以下の場合。
１：粘度が２００Ｐａ・ｓを超えた場合。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１に示したように、所定の重量平均分子量を有するアクリルアミド系ポリマーからなる本発明の炭素材料前駆体（実施例１、３）は、重量平均分子量が所定の範囲を超えるアクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体（比較例１）に比べて、加熱温度５００℃及び１０００℃のいずれにおいても炭化収率が高いこと、並びに、水溶液の粘度が低く、成形加工性にも優れていることが確認された。これは、アクリルアミド系ポリマーの低分子量化によって、ポリマー分子鎖同士の絡み合いが減少したこと、並びに、加熱時の流動性が向上して分子内環化反応が促進され、耐熱性の高い環状構造が素早く、効率的に形成されたことによるものと推察される。
【００７８】
また、実施例８と実施例１、実施例１０と実施例３とを対比すると明らかなように、アクリルアミドに所定量のアクリルニトリルを共重合させたアクリルアミド／アクリロニトリル共重合体からなる炭素材料前駆体（実施例８、１０）は、同じ重量平均分子量を有するアクリルアミドの単独重合体からなる炭素材料前駆体（実施例１、３）に比べて、水溶液の粘度が低く、成形加工性が向上することがわかった。
【００７９】
さらに、実施例２と実施例１、実施例４〜５と実施例３、実施例７と実施例６、実施例９と実施例８、実施例１１〜１２と実施例１０、実施例１４〜１６と実施例１３、実施例１８〜１９と実施例１７、実施例２１と実施例２０、実施例２３と実施例２２、実施例２５〜２７と実施例２４とを対比すると明らかなように、アクリルアミド系ポリマーからなる炭素材料前駆体にリン酸、リン酸塩及びホウ酸のうちのいずれかの添加成分を所定量添加した炭素材料前駆体組成物（実施例２、４〜５、７、９、１１〜１２、１４〜１６、１８〜１９、２１、２３、２５〜２７）は、前記添加成分を添加しなかった場合（実施例１、３、６、８、１０、１３、１７、２０、２２、２４）に比べて、炭化収率が大きく増加することがわかった。
【００８０】
（製造例１）
実施例１３で得られた炭素材料前駆体を、濃度が３０質量％となるようにイオン交換水に溶解した。得られた水溶液をシャーレ上にキャストした後、水を蒸発させ、炭素材料前駆体からなるフィルムを形成した。このフィルムは、厚みにムラがなく、表面外観に優れたものであった。
【００８１】
得られた炭素材料前駆体からなるフィルムに、空気雰囲気下、３５０℃で１０分間の加熱処理（耐炎化処理）を施して耐炎化炭素材料前駆体からなるフィルムを得た。この耐炎化炭素材料前駆体からなるフィルムに、窒素ガス雰囲気下、１０００℃で１０分間の加熱処理（炭化処理）を施して炭素材料からなるフィルムを得た。
【００８２】
（製造例２）
実施例１４で得られた炭素材料前駆体組成物を、炭素材料前駆体濃度が３０質量％となるようにイオン交換水に溶解し、水溶液を調製した。この水溶液を用いた以外は製造例１と同様にして、炭素材料前駆体組成物からなるフィルムを得た。このフィルムは、厚みにムラがなく、表面外観に優れたものであった。得られた炭素材料前駆体組成物からなるフィルムを用いた以外は製造例１と同様にして耐炎化処理及び炭化処理を行い、炭素材料からなるフィルムを得た。
【００８３】
（製造例３）
実施例２４で得られた炭素材料前駆体を、炭素材料前駆体濃度が４０質量％となるようにイオン交換水に溶解し、水溶液を調製した。この水溶液を用いた以外は製造例１と同様にして、炭素材料前駆体からなるフィルムを得た。このフィルムは、製造例１に比べて製造効率（生産性）の更なる向上の観点から炭素材料前駆体濃度を増加させたにも関わらず、製造例１で得られた炭素材料前駆体からなるフィルムと同様に、厚みにムラがなく、表面外観に優れたものであった。得られた炭素材料前駆体からなるフィルムを用いた以外は製造例１と同様にして耐炎化処理及び炭化処理を行い、炭素材料からなるフィルムを得た。
【００８４】
（製造例４）
実施例２５で得られた炭素材料前駆体組成物を、炭素材料前駆体濃度が４０質量％となるようにイオン交換水に溶解し、水溶液を調製した。この水溶液を用いた以外は製造例１と同様にして、炭素材料前駆体組成物からなるフィルムを得た。このフィルムは、製造例２に比べて製造効率（生産性）の更なる向上の観点から炭素材料前駆体濃度を増加させたにも関わらず、製造例２で得られた炭素材料前駆体組成物からなるフィルムと同様に、厚みにムラがなく、表面外観に優れたものであった。得られた炭素材料前駆体組成物からなるフィルムを用いた以外は製造例１と同様にして耐炎化処理及び炭化処理を行い、炭素材料からなるフィルムを得た。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明したように、本発明によれば、アクリルアミド系ポリマーからなり、高い炭化収率を有し、成形加工性に優れた炭素材料前駆体を得ることが可能となる。
【００８６】
したがって、本発明の炭素材料の製造方法は、使用する炭素材料前駆体が高い炭化収率を有し、成形加工性に優れるため、低コストで効率よく安定して炭素材料を製造することが可能な方法として有用である。