JPH03177494A - メソフェースピッチの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメソフェースピッチの改質に関する。

〔発明の背景〕

ピッチ系炭素繊維は、石油系減圧軽油の熱接触分解（Ｆ
　ＣＣ）或はナフサの熱分解によって副生される残渣炭
素物質の石油系ピッチ、及び石炭系タールを原料として
、熱処理によりメソフェースピッチを生成させ、溶融紡
糸、不融化、炭化、黒鉛化により製造されており、従来
この方法により高強度高弾性率の炭素繊維が得られてい
る。

ところで、従来の高強度高弾性率炭素繊維用メソフェー
スピッチは、異方性含有率が極めて高いため軟化温度が
いきおい上昇し、紡糸温度が３００〜４００℃と一般の
高分子に比べて高くなっており、ピッチ分解、紡糸用口
がね材質、温度分布の制御等の点で種々の欠点を有して
いる。

一方、不融化についていえば、この不融化工程は炭素繊
維製造の際の律速段階となっており、従来、不融化の促
進に関しては、酸素濃度の増加や酸化剤の選択等の方法
が提案されているが、不融化促進効果、最終製品である
炭素繊維物性などからみて、満足なものはまだ得られて
いないのが現状である。こうした問題点を解決するため
多数の試みが検討されている。例えば、メソフェースピ
ッチの製造に先立ち原料ピッチを水素化する方法がある
。また、メソフェースピッチの製造に際し出発原料油に
水素供与性溶媒を共存させる方法が検討されている。し
かし、従来提案されている方法においては、メソフェー
スピッチを精製する際の熱処理によって脱水素反応が進
行してしまい、その効果が限定的となる。メソフェース
ピッチを改質するため酸化反応性の高いピッチの混合、
あるいは溶解性の水素化剤、例えばＬｉ−エチルジアミ
ンによる水素化も提案されている。前者は簡便であるが
効果はさほど大きくない。後者はメソフェースピッチの
横進を大きく変えるが水素化剤及びその反応物の除去回
収が困難であり、再使用できないなど工学的適用におい
て著しく不利である。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、メソフェースピッチの改質にあり、特
にメソフェースピッチの溶融紡糸温度を低下させ、不融
化反応速度を促進させることにある。前記本発明の目的
は、水素供与性溶媒をメソフェースピッチに混合反応さ
せることにより、ピッチ中に水素を移行させることによ
って達成される。また、使用した溶媒は反応後回収し、
水素化により再生することができる。

すなわち、本発明によるメソフェースピッチの製造方法
は、石油系及び／または石炭系メソフェースピッチに水
素供与性溶媒を混合し、加圧下において３４０〜４５０
℃で反応させた後、溶媒を減圧蒸留によって除去するこ
とにより、紡糸温度の低下と紡糸繊維の不融化反応の促
進が図られたメソフェースピッチを得ることを特徴とす
るものである。

本発明においては、前記二つの課題、すなわち紡糸温度
の低下と不融化反応の促進を解決するために、ピッチに
ナフテン基を導入することが有効であることに着目して
、さらに研究を進めた結果、熱処理時に液相状態が保持
されるような水素化溶媒を選択することにより、メンフ
ェースピッチの水素化を、重合反応の進行しない条件下
で進められることを見出した。また、使用した溶媒は簡
ｆｉｌに回収再使用できることを見出し本発明を完成し
た。

メソフェースピッチの原料である石油系残渣或は水素化
した石炭系原料は、芳香族指数は０．７〜０．８とかな
り低いが、異方性含有率を上昇させるための熱処理によ
り芳香族指数は０．９程度にまで上昇し、ナフテン基、
アルキル側鎖が減少する。このため軟化温度が上昇し、
酸化反応速度が低下する。

このようにして調製したメソフェースピッチを、水素供
与性溶媒によりピッチを水素化する。水素化は、水素供
与性溶媒１〜１０ｆｆｉｆｆｉ％をピッチ中に混合し、
加圧下３４０〜４００℃で０〜３０分熱処理することに
より行うことが好ましい。このピッチから水素供与性溶
媒を取り除いた後に溶融紡糸すると紡糸性自体は低下せ
ず、紡糸温度が２０〜５０℃低下する。本発明者は、こ
のピッチを空気中で不融化すると、不融化反応性が向上
することを見出した。

〔発明の詳細な説明〕

以下、発明をさらに詳細に説明する。

本発明に用いるメソフェースピッチとしては、石油系メ
ソフェースピッチでも、石炭系メソフェースピッチでも
よいが本発明においては、これらのメソフェースピッチ
は、偏光顕微鏡下の異方性含有率が９０％以上のものが
好ましく、さらには文責的に１００％のものが最も望ま
しい。このメソフェースピッチに水素供与性溶媒をたと
えば１〜１０％混合し、温度３４０〜４５０℃、窒素等
の不活性ガス加圧下、たとえば１０〜３０ａ　ｔｍニオ
イて１０〜３０分反応させることが好ましい。

用いる水素供与性溶媒としては、熱処理時において、加
圧下で液相状態が保持される溶媒が広く使用できるが、
水素供与能、沸点域からヒドロアントラセンあるいはヒ
ドロフルオレンなどが好ましい。具体的には、９．１０
−ジヒドロアントラセン、ヘキサヒドロアントラセン、
オクタヒドロアントラセン、テトラヒドロフルオレンな
どが有効である。

加圧下で反応させるのは、水素供与性溶媒を反応温度で
液相状態に保持するのに有効であるためである。反応後
は急冷することが好ましい。

処理ピッチは水素供与性溶媒を回収するためへキサン抽
出あるいは減圧抽出を行う。この操作により水素供与性
溶媒は９５％以上回収することができる。

このようにして得られたメソフェースピッチを紡糸用メ
ソフェースピッチとする。

紡糸は、通常の溶融紡糸を行ったのち、空気中で不融化
する。このようにして得られたメソフェースピッチは水
素化処理により良好な状態に水素化されており、このた
め紡糸温度が低下し、不融化反応量間が短縮化されると
いうすぐれた効果を奏する。

以下に実施例及び比較例をあげ本発明を具体的に説明す
る。

実施例１ 光学異方性相を１００％含有し、軟化点が２６５℃であ
る石油系メソフェースピッチに９゜１０−ジヒドロアン
トラセン１０％を混合添加し加圧容器に窒素加圧１０ｋ
ｇ／ｃｍ−’で封入し、３６０℃ですず浴中にて反応を
行わせた。このときの昇温速度は約２５０℃／ｗｉｎで
ある。３０分反応させた後、加圧容器ごと水中につけ急
冷させた。このピッチを取り出しヘキサンでソックスレ
ー抽出し、９．１０−ジヒドロアントラセン及び、脱水
素物を取り除いた。このピッチは軟化点はもとのピッチ
と変化ないが、Ｌ／Ｄ−１、Ｄ−０３ｍｍのノズルより
、吐出圧０６１気圧で紡糸温度は３１７℃と低下した。

このピッチ繊維を５℃／ｍｉｎ昇温し、２７０℃で不融
化すると、４５分で不融化が達成された。その他の性状
を表１に示す。

比較例１ 実施例１で用いたメソフェースピッチ（光学的異方性相
１００％）を水素供与性溶媒を混合しないでそのまま紡
糸、不融化処理した。不融化時間は６０分であった。そ
の他の性状を表１に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石油系及び／または石炭系メソフェースピッチに水素供
   与性溶媒を混合し、加圧下において３４０〜４５０℃で
   反応させた後、溶媒を減圧蒸留によって除去することに
   より、紡糸温度の低下と紡糸繊維の不融化反応の促進が
   図られたメソフェースピッチを得ることを特徴とする、
   メソフェースピッチの製造方法。