JPS594682A - 低融点中間相ピツチ類 - Google Patents

低融点中間相ピツチ類

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JPS594682A
JPS594682A JP58106581A JP10658183A JPS594682A JP S594682 A JPS594682 A JP S594682A JP 58106581 A JP58106581 A JP 58106581A JP 10658183 A JP10658183 A JP 10658183A JP S594682 A JPS594682 A JP S594682A
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シ・ヒユイ・チエン
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Exxon Research and Engineering Co
Esso Research and Engineering Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C1/00Working-up tar
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C3/00Working-up pitch, asphalt, bitumen
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/145Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues

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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】 高度の異方性を有する繊維又はフィルムの形状の炭素質
又は黒鉛物品は炭素先部物質として特殊の化学構造及び
性質を有する物質を選択することによって製造される。
一つの公矧の方法は原料としてピッチを使用し、それは
溶融紡糸によって繊維の形状に形成され、その後不融化
処理(Infuslblllzatlon treat
ment)  に、次いで炭素化(carboniza
tion)に付される。このような処理は、例えば米国
特許第3.629.378号;第a、016.247号
、+ Re  278794号及び欧州特許出願公告第
0026647号に記載されている。
炭素繊維の紡糸には原料として高パーセントの中間相(
mesophas・)を有するピッチ類を使用するのが
一般に望ましい。然しなから・これらのピッチ類は屡々
高い軟化温度を有しかつ軟化点より約40℃以上高いと
ころの処理中に遭遇する温度で紡糸するとき分解する。
中間相ピッチ(mesophasep l tch) 
 から非中間相成分(non −meaophasec
omponent )  の大部分を除去するための溶
剤分離技術によるネオ中間相(neomesophas
e)  の生成は米国特許第4,184,942号: 第4,208,267号に記載されている。然しなから
、ネオ中間相ピッチ類は、なお、寧ろ高い紡糸温度を必
要とし、かつ非ニユートン流れ(non−Newton
ian flow)と最低の安定度とを示す。
紡糸される材料の溶融温度を低下し、それにより紡糸温
度を低下するために’oJ塑剤を添加するのは繊維紡糸
には普通のことである6残念乍ら、良好な可塑剤と考え
られる低分子物質は中間相構造には一般に有害である。
可塑剤は一般に等方性液体を形成しそれ数回塑剤ピッチ
系における中間相転移温度を低下させる。分裂(dls
rulotlon)  の程度は特殊の可塑剤により変
るが、斯る材料はすべて分裂性(d+5rupt+ve
)  である。
もしある原料が特殊の手段で処理されるならば、生成物
は低融点、低分子量の中間相ピッチであシ、それFi紡
糸によって炭素繊維を得るのにそれ自体で使用できるか
又は炭素繊維を生成するのに使用される中間相又はネオ
中間相ピッチと可塑剤として使用できることが意外にも
発見された。
従って、このような低融点、低分子量の中間相ピッチ類
及びその製造方法を提供するのが本発明の目的である。
本発明のこれらの目的及びその他の目的は以下の説明に
よp当業者には明らかになるであろう。
本発明は前述の通シ低融点、低分子量の中間相ピッチ類
及びその製造方法に関するものであり、特に、クリセン
、トリフェニレン、ノfラテルフェニル並びにその混合
物及び上記物質を含有する炭化水素留分を加熱し、この
加熱せる均熱物質を1.2.4−トリクロロベンゼンで
溶解し、不溶解物を回収し、そして1,2,4−トリク
ロロベンゼン可溶分をヘプタンと接触せしめて低分子量
の中間相ピッチをそれから沈澱することによって生成す
ることのできる低融点、低分子量のへブタン不溶性、I
s 2.4−)リクロロベンゼン可溶性の中間相ピッチ
に関するものである。
クリセン、トリフェニレン及びバラテルフエニルは幾何
学的に全く異なるけれども、それらの各各又はその混合
物並びに実質的な量のそれらを含有する炭化水素留分は
本発明の低融点中間相ピッチ類の形成に供給物質として
利用できる。さらに、これらの先駆物質は288〜23
0の分子量を有しかつ1.29〜1.5の同じC/H比
を有することに注目すべきである。生成する中間相留分
は900〜10000分子量、比較的低い粘度及び1.
5〜1.7のC/)−1比を有する。このデータは平均
構造が処理中に生ずる僅かの環融解(rlngfusl
on )  を有する四量体であることを示している。
又変色は最低であり・、これは追加の環融解のないとと
\合致している。これに対し、熱的に製造した中間相ピ
ッチ類は同じ分子量を有するが、環融解並びに高融点の
しるしである著しく高いC/H比を有する。本明細書に
示す分子量は気相浸透圧法によって測定されている。
本発明方法の第1工程において、クリセン、トIJフェ
ニレン、ハラ−テルフェニル又はその混合物は例えば非
酸化性雰囲気にお込て長時間、普通の手段で高a度に均
熱することKよって重質化(heavy ) 宮れる。
例えば、米国特許第3.718,574号を参照せられ
たい。熱処理によるピッチ類の重質化(heavyln
g )  は王として重縮合に基〈ものである。触媒が
使用されないときけ、一般に高温度とは約300〜60
0℃の範囲、通常は少くとも400℃であり、時間は実
質的なパーセントの中間相を含有する均熱された生成物
を得るために0.5〜30時間以上で変えることができ
る。均熱は生成する均熱された材料が好ましくは少くと
も95重JIXの炭素含有量、400以上の平均分子量
を有し、320〜480℃の温度範囲の均一な溶融状態
を呈することができ、かつ0,41?イズより大きいが
700ポイズを超えない溶融粘彦を有するまで、選ばれ
た時間と温度の74ラメ−ターの下で続けられる。
所望のピッチを生成するために使用される時間と温度の
条件は、原料でπ−型型化化合物生成することのできる
ルイス酸触媒例え゛ばAiCItいFa Cj5及びそ
の間動物を採用することによって実質的に低減すること
ができる・このような触媒が使用されるときは、触媒残
渣は均熱せる材料を適当な溶剤に溶解し然る後適当の量
の酸及び(又は)塩基を添加することによって破壊させ
るべきである。
本発明方法の次の工程において、均熱された原料は十分
な量の1.2.4−)リクロロベンゼンと接触せしめて
、それに可溶性のすべての部分を溶解する。一般に、少
くとも約50−の1.2.4−トリクロロベンゼンが均
熱せる原料1tに対し使用される・この工程は周囲の温
度と圧力の状態の下で行なわれ、その後可溶性留分は濾
過によるような適当な手段によって集められる。
本発明方法の次の工程において、1s  2t 4−茎
すクロロインゼン可溶性留分は十分、な量のへブタンと
、ヘプタン可溶性留分がそれに溶解されるように接触せ
しめられる。一般に、ヘプタン溶剤の容量は処理される
溶液の容量の少くとも約5倍量であり、好ましくは過剰
のへブタンかヘプタン可溶性留分の完全な溶解を確保す
るのに使用される。この工程も又周囲の温度及び圧力の
状態の下で行なうことができる。
ヘプタン不溶9%  1,2.4− トリクロロ々ンゼ
ン可溶性留分の回収伊、それは普通の中間相及びネオ中
間相ピッチ類に対し可塑剤としてそれ自体で使用するこ
とができる。別に、ヘプタン可溶性留分は蒸発乾個され
、普通の炭素繊維紡糸に使用することができる。経済的
な理由で、このように製造された低融点、低分子量の中
間相ピッチ類を可塑剤として使用するのが好ましい。
本発明方法によって実現されるヘプタン不溶性、1.2
.4−トリクロロベンゼン可溶性ピッチは低融点、低分
子量、100%中間相ピッチである。
一般に、分子量は約1000より少なく、又融点は約2
50℃以下、好ましくは約230℃である。
新規の低融点、低分子量の中間相ピッチは、可塑剤とし
て使用されるとき、有効な可塑化する量で使用される。
使用される特殊のfは勿論、添加される特殊の中間相又
はネオ中間相ピッチにより変り、正確な童は当業者によ
り容易に決定することができる。
繊維又はフィルムは普通の手段でU[塑剤として本発明
の低融点、低分子層中間相ピッチ類を含有゛する中間相
ピッチ類より生成される。繊維状の形状は溶融紡糸によ
り生成され、その後生成繊維を不融化処理にかけ、次い
で炭素化に付される。
成形後の不融化処理は通常、オゾン、酸素、窒素の酸化
物、ハロケ9ン及び三酸化硫黄の如き酸化性雰囲気又は
これらのがスの1つ又はそれ以上を含有する雰囲褒又は
硫黄N頻において行なわれる。
酸化処理什ピッチ*維のアンモニアガスとの接触は通常
不融化処理を促進し又炭素化の収率及び炭素繊維の機械
的強度を改善する。不融化処理にかけられた成形体は次
いで非酸化性雰囲気において炭素化又は黒鉛化される。
本発明を次の実施例により説明する。不明a豊中、部及
び%はすべてM量であり、又温度はすべて摂氏である。
実施例1 クリセンの1匍に対し6%に等[7いAICj 5の倉
をクリセンと混合し、生成混合物を270℃で20時間
均熱する。加熱処理した混合物を1.2゜4−トリクロ
ロベンゼン(TCB)に溶解して1o y、y、tの濃
度となし、不溶性部分を濾過により除去する、可溶性部
分は60ydに真空蒸留され、次いで10 flItの
濃度で塩基を有するにOH溶液60m1と結合される。
にQH浴溶液分別漏斗によってトリクロロベンゼンより
除去される。処理は次′いで10%堪酔彪液60 tn
$を使用して繰返される。
その後、トリクロロベンゼン溶?iHf6oomzのへ
ブタンと混合され、沈澱した固体l″ii濾過つ′で拒
められる。
実施例2 クリ−1,ンの代りにトリフェニレンを使用し、260
℃で10時間均熱を行なう辺外は実施例1を繰返1−0
中間相形成は250℃で観察される〇実施例3 り、リセンの代りにパラ−テルフェニル’e fffi
 用り、、300℃で4時曲均熱する以外はソI施例1
を繰返す。加熱処理した混合物は2 [] ?/Jlの
濃度でトルエンに溶解される。トルエン不溶性部分け濾
過により回収され、次すてTCBに再溶解される。残り
の処理は実姉例1と同じとする。中間相形成は約250
℃で観察される。
種々の変更及び修正を本発明の精神と範囲を逸脱するこ
となしで本発明の方法及び製品に実施することができる
。斯くして、例えば、熱的処理又は触媒処理が、温和な
重合を包含すると考えられる熱処理工程を行なうのに使
用できる・他方、植種の段階で使用される溶剤は、それ
らの作用が未反応供給材料、二量体及び三量体の如き中
間副生物並びに等方性及び非−中間相の前者を所望の留
分より除去することにあるので、変えられる。特に、1
,2.4−)リクロロベンゼン及びヘプタンと実質上同
じ作用を行なう溶剤も又本発明を実施するのに利用する
ことができる。使用される特殊の溶剤の選択は熱処理に
続く反応生成混合物のC/l−1比及び融点並びに所望
の最終、製品の正確な形式によりある程度変わる。もし
望むならば、高分子を成分を除くために中間の溶剤抽出
工程と同様に追加の予備の溶剤抽出工程を採用すること
もできる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11約250℃月下の融点及び約1ooou下の分子
    itを有する低融点、低分子量のへブタン不溶性、1,
    2.a−トリクロロベンゼン溶性の中間相ピッチ。 (2)  さらに約1.5〜1.7のC/)−1比を有
    する特許請求の範囲第(1)項記載のピッチ。 (3)  クリセン、トリフェニレン及びノ臂うテルフ
    ェニルより成る群よシ選択される供給材料よp生成され
    る特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載のピッ
    チ。 (4)  クリセン、トリフェニレン及びノ4ラテルフ
    ェニルより成る群より選ばれる供給材料を加熱し、加熱
    せる材料を1.2.4−トリクロロ村ンゼンで溶解し、
    可溶性部分をそこから回収し、生成する1、2.4−ト
    リクロロベンゼン溶液をへブタンと接触せしめて、ヘプ
    タン不溶性、1.2.4−)リクロロベンゼン可溶性の
    中間相ピッチを沈澱せしめることより成る低融点、低分
    子量のへブタン不溶性、52.4−)IJジクロロンゼ
    ン可溶性の中間相ピッチを製造する方法。 (5)供給材料がクリセンである特許請求の範FIj4
    IiiJ(4)項記載の方法。 (6)・・供給材料がトリフェニレンである特許請求の
    範囲第(4)項記載の方法。 (7)供給材料がノ4ラテルフェニルである特許請求の
    範囲第(4)項記載の方法。 (8)加熱は約300℃以上の温度における均熱によっ
    て行々われる特許請求の範囲第(4)項記載の方法。 (9)  中間相又はネオ中間相ピッチと結合せる特許
    請求の範囲第(1)項記載の低融点、低分子量のへブタ
    ン不溶性%  1. 2.a−hリクロロベンゼン可溶
    性の中間相ピッチ。 曲 炭素化せる不融性フィラメントの形状である特許請
    求の範囲第(1)項記載の低融点、低分子量のヘプタン
    不溶性s  1*  2* 4−)リクロロペンゼン可
    溶性の中間相ピッチ。
JP58106581A 1982-06-14 1983-06-14 低融点中間相ピッチ類 Expired - Lifetime JPH0629435B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US388479 1982-06-14
US06/388,479 US4443324A (en) 1982-06-14 1982-06-14 Low melting mesophase pitches

Publications (2)

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JPS594682A true JPS594682A (ja) 1984-01-11
JPH0629435B2 JPH0629435B2 (ja) 1994-04-20

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DE (1) DE3368676D1 (ja)
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