BE873337A - Werkwijze ter bereiding van een optisch anisotrope, deformeerbare pek. - Google Patents

Description

  "Werkwijze ter bereiding van een optisch anisotrope, deformeerbare-pek"

  
onder inroeping van het recht van voorrang uit de overeen-

  
 <EMI ID=1.1> 

  
Staten van Amerika, d.d. 5 mei 1978, op naam van Russell J.Diefendorf en Dennis M.Riggs.

  
&#65533; 

  
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op de vorming

  
 <EMI ID=2.1> 

  
gelijke. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op de Yorming van een deformeerbaar, optisch anisotroop pek dat in het bijzonder geschikt is voor de vorming van continue kool- en grafietfilamenten.

  
Petroleumkoolteer en chemische pek zijn vanwege hun hoge kool-

  
 <EMI ID=3.1> 

  
vormen van diverse koolprodukten. Bijzonder commercieel interessante produkten zijn koolvezels. De uitvinding is speciaal gericht op de vor-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
vorden door de uitvinding omvat. Kool vezels worden momenteel veelvuldig toegepast voor het versterken van kunststof en metaalmatrices vanwege het feit dat de uitzonderlijke eigenschappen van de versterkte gecombineerde materialen, zoals een hoge sterkte tot gewichtverhoudingen, duidelijk een compensatie vormen voor de in het algemeen hoge prijs van deze vezels. Het is de algemene opvatting dat de toepassing van koolvezels als een versterkend materiaal een nog grotere vlucht zou kunnen nemen indien de kosten verbonden met de vorming van deze vezels aanmerkelijk zouden kunnen worden verlaagd. Het grootste gedeelte van de momenteel commercieel beschikbare koolvezels is verkregen door het

  
 <EMI ID=5.1> 

  
kosten van deze koolvezels worden ten dele veroorzaakt door de hoge kosten van de polyacrylonitrilevezels die worden verkoold, alsmede de lage opbrengst van koolvezels uit deze verkolingstrap en de verwerkingstrappen die noodzakelijk zijn om een gewenste fysische structuur van de atomen in de vezel te handhaven, waardoor men een voldoende sterk-

  
 <EMI ID=6.1> 

  
In de laatste tijd is de aandacht gevestigd op betrekkelijk goedkope peksoorten als materiaal voor kool vezels. Ondanks toepassing van betrekkelijk goedkope pekmaterialen is men er echter niet in geslaagd de kosten voor de vorming van koolvezels met commercieel aan-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
Tot dusver worden alle koolvezels met hoge sterkte en een hoge modulus verkregen uit pekmaterialen ten dele gekenmerkt door de aanwezigheid van koolkristallieten die preferentieel evenwijdig aan de vezelas zijn gericht. Dit sterk georiënteerde structuur-type in de koolvezel is verkregen door hetzij deze oriëntatie in de voorloperpekvezel in te voeren door een hoge temperatuurstrekking van de pekvezel of door eerst een pek voor de vorming van vezels te produceren die een aanzienlijke structuur bezit.

  
Het strekken van koolvezels bij hoge temperatuur heeft niet geleid tot goedkope vezels met voldoende sterkte en modulus, onder meer omdat het moeilijk is de pekvezels bij hoge temperaturen te strekken zonder hen te breken, alsmede de hoge kosten van de installatie nodig voor het uitvoeren van de strekbehandeling.

  
Het is bij de vorming van een koolvezel uit een pekmateriaal dat een hoge graad van oriëntatie bezit noodzakelijk geacht de koolhoudende pek, tenminste ten dele, thermisch te transformeren in een

  
 <EMI ID=8.1> 

  
fase-toestand is gekenmerkt door de aanwezigheid van twee componenten, waarvan er een een optisch anisotroop, sterk georiënteerd materiaal met een pseudokristallijne aard en de ander een isotroop niet-georiënteerd materiaal is. Zoals b.v. beschreven in het Amerikaanse octrooi-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
lijk oplosbaar in pyridine en chinoline terwijl het mesofase-deel

  
in deze oplosmiddelen onopbsbaar is. Aldus wordt de hoeveelheid onoplosbaar materiaal in het thermisch behandelde pek als equivalent behandeld met de hoeveelheid gevormde mesofase. Hoe dit ook zij, deze

  
 <EMI ID=10.1>  temperatuur die nodig is om een isotroop pek in de mesofase-toestand om te zetten, gewoonlijk tenminste 1 week verhitting noodzakelijk,

  
waarna het mesofase-gehalte van het pek nog maar slechts 40% is. Daarbij is b.v. wanneer men vezels vormt uit een pek die zoveel als 60% mesofase-materiaal bevat, nog steeds een omslachtige en dure naspinbehandeling nodig om een vezel te verkrijgen met de vereiste Youngmodulus, hetwelk nodig is om deze vezels commercieel aantrekkelijk en belangrijk te maken.

  
Er is nu gevonden dat isotrope koolhoudende pekmaterialen een isoleerbare fractie bevatten die bij verhitting tot temperaturen in

  
 <EMI ID=11.1> 

  
een optisch anisotrope fase van meer dan 75% ontwikkelen.

  
De sterk georiënteerde, optisch anisotrope pekmaterialen verkregen volgens de uitvinding zijn sterk oplosbaar in pyridine en in . chinoline. Bijgevolg zal dit materiaal hierna worden aangeduid als een "neomesofase"-pek, waarbij het voorvoegsel "neo" wordt gebruikt

  
 <EMI ID=12.1> 

  
wel onoplosbaar in pyridine en chinoline zijn.

  
Aldus wordt in een uitvoeringsvorm van de uitvinding een karakteristieke verkoolbare isotrope pek behandeld en daaruit een oplosmiddel-onoplosbare fractie geïsoleerd, de hierna wordt aangeduid als een "neomesofase-vormfractie" van het pek, welke fractie gemakkelijk wordt omgezet in een deformeerbaar neomesofase-bevattend pek van ongewone chemische en thermische stabiliteit. Aangezien een neomesofasevormfractie van een isotroop pek oplosbaar is in oplosmiddelen zoals benzeen en tolueen, wordt geschikt oplosmiddelextractie toegepast

  
 <EMI ID=13.1> 

  
In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt voorzien in een deformeerbaar pek dat meer dan 75% en bij voorkeur meer dan
90% van een optisch anisotrope fase en minder dan 25 gew.% chinolineonoplosbaar materiaal bevat. Deze en andere uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen nu in de volgende beschrijving tezamen met de bijgaande tekeningen worden toegelicht.

  
Fig.l is een microfoto met gepolariseerd licht in een vergroting van 500 x van een neomesofase-vormfractie die in meer dan 95% neomesofase volgens de uitvinding is omgezet. Fig.2 is een microfoto met gepolariseerd licht in een vergroting van 500 x van een commercieel verkrijgbare pek die met een snel- <EMI ID=14.1>  Fig.3 is een microfoto met gepolariseerd licht in een vergroting van 500 x van een commercieel beschikbare verhitte pek. Fig.4 is,een microfoto met gepolariseerd licht in een vergroting van 500 x van een neomesofase-vormfractie volgens de uitvinding die in 95% neomesofase is omgezet. Fig.5 is een microfoto met gepolariseerd licht in een vergro- <EMI ID=15.1> 

  
uur in 80% neomesofase is omgezet.

  
De uitdrukking "pek", zoals hierin gebruikt, omvat petroleumpek, koolteerpek, natuurlijke asfalt, pek verkregen als nevenprodukt  in de naftakraakindustrie, pek met een hoog koolstofgehalte verkregen uit petroleumasfalt en andere materialen met pekeigenschappen, geproduceerd als nevenprodukten in verschillende industriële produktieme,thoden. De uitdrukking "petroleumpek" betreft residu koolhoudend materiaal verkregen uit de destillatie van ruwe oliën en uit de katalytische kraking van petroleumdestillaten. "Koolteerpek" heeft betrekking op een materiaal verkregen door destillatie van kool. "Synthetische pek" betreft in het algemeen een residu verkregen door destillatie van smeltbare organische materialen.

  
In het algemeen zijn sterk aromatische pekmaterialen geschikt voor het uitvoeren van de uitvinding. In het algemeen geschikt zijn aromatische koolhoudende pekmaterialen met een koolstofgehalte van  ongeveer 88 - 96 gew.% en een waterstof gehalte van ongeveer 12 - 4 gew.%. Gewoonlijk zijn andere elementen dan koolstof en waterstof, zoals b.v. zwavel en stikstof, normaal in een dergelijke pek aanwezig, maar het is belangrijk dat van deze andere elementen niet meer dan

  
 <EMI ID=16.1> 

  
uit deze pekmaterialen vormen van koolvezels. Tevens zijn de getalsgemiddelde molecuulgewichten van deze bruikbare pekmaterialen in het algemeen in de orde van ongeveer 300 - 4000. 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
minder dan 0,1 gew.% vreemde stoffen bevatten, die hierna worden aangeduid als chinoline-onoplosbaar (afgekort QI). De QI van het pek

  
 <EMI ID=18.1> 

  
gens de standaardtechniek. In de uitgangspekmaterialen bestaat de QIfractie typerend uit kooks, roet, as of mineraal water, aangetroffen

  
in de pekmaterialen. De aanwezigheid van deze vreemde stoffen is nadelig voor een latere verwerking, in het bijzonder de vorming van ve- 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
Deze petroleum- en koolteerpekmaterialen, die bekende verkoolbare pekmaterialen zijn, voldoen aan de voornoemde voorwaarden en zijn de voorkeursuitgangsmaterialen voor de uitvinding.

  
Het zal uiteraard duidelijk zijn dat commercieel beschikbare isotrope pekmaterialen, in het bijzonder commercieel beschikbare natuurlijke isotrope pekmaterialen, waarvan bekend is dat deze in aanzienlijke hoeveelheden, b.v. van de orde van 75 - 90 gew.%, een mesofasepek vormen, gedurende een verhitting tot temperaturen waarbij het pek vloeibaar is maar beneden temperaturen waar verkooksing plaats vindt, bijzonder de voorkeur hebben als goedkope uitgangsmaterialen voor het uitvoeren van de uitvinding. Daarentegen zijn bepaalde pekmaterialen, met als voorbeeld bepaalde koolteerpekmaterialen, die bij temperaturen waarbij de pek vloeibaar is isotroop blijven en anisotroop worden bij verhitting tot verhoogde temperaturen, waarbij tevens verkooksing plaats vindt, niet geschikt voor de uitvinding.

  
Als boven vermeld is gevonden dat de genoemde voorkeursisotrope pekmaterialen een isoleerbare fractie bevatten, hierna aangeduid als

  
 <EMI ID=20.1> 

  
dan 10 minuten en in het bijzonder in minder dan 1 minuut, wanneer de NMF-fractie wordt verhit tot temperaturen in het gebied van ongeveer

  
 <EMI ID=21.1> 

  
dan 75% en zelfs meer dan 90% van.een sterk georiënteerd pseudokristallijn materiaal (hierna genoemd neomesofase) bevat. Opgemerkt wordt,

  
 <EMI ID=22.1>   <EMI ID=23.1> 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
door een microscopisch onderzoek met gepolariseerd licht van een gepolijst monster van het verhitte pek, dat men tot omgevingstemperatuur, b.v. 20 - 25[deg.]C, heeft laten afkoelen. Het neomesofasegehalte wordt optisch bepaald aangezien het door verhitting van de geconcen-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
oplosbaar is in kokende chinoline en in pyridine. De NMF-fractie van het pek vormt dan ook bij verhitting tot temperaturen tussen ongeveer
230 en 400[deg.]C een optisch anisotroop deformeerbaar pek dat in het algemeen minder dan ongeveer 25 gew.% en in het bijzonder minder dan 15  gew.% chinoline-onoplosbaar materiaal bevat. Zoals aangegeven wordt de hoeveelheid QI bepaald door extractie met chinoline bij 75[deg.]C. Het pyridine-onoplosbare materiaal (hierna aangeduid als PI) wordt bepaald door een soxhlet-extractie in kokende pyridine.

  
Er wordt verder opgemerkt, dat bij verhitting van een NMF-

  
 <EMI ID=26.1> 

  
het is echter voor de koolvezelproduktie niet noodzakelijk grote gecoalesceerde domeinen te hebben. Bij temperaturen beneden het punt

  
 <EMI ID=27.1> 

  
Op te merken valt dat het j uiste type van de NMF-fractie zal variëren afhankelijk van talrijke factoren, zoals de bron van de NMF-fractie, de scheidingsmethode uit niet-mesofase vormende materialen en derge- 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
de snelheid waarmee deze thermisch in een optisch anisotroop pek wordt omgezet. Zoals aangegeven wordt een NMF-pekfractie in het alge-  meen tevens gekenmerkt door zijn onoplosbaarheid in benzeen, b.v. bij omgevingstemperaturen, d.w.z. bij temperaturen van ongeveer 22 -

  
 <EMI ID=29.1> 

  
zeen en andere oplosmiddelen en oplosmiddelmengsels met een oplosbaarheidsparameter die vrijwel gelijk is aan benzeen onoplosbaar zijn, wordt oplosmiddelextractie dan ook geschikt toegepast voor het isole- <EMI ID=30.1> 

  
heidsparameter hebben tussen ongeveer 8,0 en 9,5, en bij voorkeur van 8,7 - 9,2 bij 25[deg.]C.

  
 <EMI ID=31.1> 

  
middelmengsel wordt aangegeven door de uitdrukking

  

 <EMI ID=32.1> 


  
waarin Hv de verdampingswarmte van het materiaal,

  
R de molaire gasconstante,

  
 <EMI ID=33.1> 

  
V het molaire volume is.

  
Hierbij wordt onder meer verwezen naar J.Hildebrand en R.Scott, "Solubility of Non-Electrolytes", 3e druk, Reinhold Publishing Co.,

  
 <EMI ID=34.1> 

  
tieke organische oplosmiddelen zijn als volgt: benzeen 9,2; tolueen 8,8; xyleen 8,7; en cyclohexaan 8,2. Van de voornoemde oplosmiddelen heeft tolueen de voorkeur. Tevens kan men zoals bekend, oplosmiddelmengsels bereiden om een oplosmiddelsysteem met de gewenste oplosbaarheidsparameter te verkrijgen. Van de oplosmiddelmengsystemen heeft een mengsel van tolueen en heptaan de voorkeur, welk mengsel meer dan

  
 <EMI ID=35.1> 

  
baarheidsparameter kan tevens worden toegepast om een fractie van het pek te verkrijgen die equivalent is aan de fractie verkregen uit een oplosmiddelsysteem met de bovenbeschreven oplosbaarheidsparameters.

  
Bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding wordt aldus een typerende verkoolbare isotrope pek met minder dan ongeveer 5 gew.% QI (d.w.z. kooks, kool, mineralen en dergelijke) en bij voor.keur minder dan ongeveer 0,3 gew.% QI in aanraking gebracht met vol-  doende oplosmiddel om tenminste een deel van het isotrope pek op te lossen en een oplosmiddel-onoplosbare fractie van het pek achter te . laten, waarvan tenminste een deel bij omgevingstemperaturen en bij <EMI ID=36.1> 

  
een dergelijke isotrope pek te behandelen met benzeen of tolueen bij omgevingstemperaturen, d.w.z. ongeveer 25 - 30[deg.]C, in voldoende hoe-  veelheden om tenminste een deel van het pek op te lossen, waarbij een onoplosbare geconcentreerde neomesofase-vormfractie achterblijft.

  
Het beste is ongeveer 5 - 150 cm<3>, en bij voorkeur ongeveer 10 - 20

  
 <EMI ID=37.1> 

  
door differentiële thermische analyse van een monster in afwezigheid van zuurstof een faseverandering kan worden opgemerkt, beneden 350[deg.]C

  
 <EMI ID=38.1> 

  
Het is duidelijk dat de keuze van het oplosmiddel of de oplosmiddelen, de temperaatuur van de extractie en dergelijke invloed zullen hebben op de hoeveelheid en de j uiste aard van de geïsoleerde neomesofase-vormfractie. De nauwkeurige fysische eigenschappen van de

  
 <EMI ID=39.1> 

  
het echter bijzondere voorkeur dat de fractie van het isotrope pek die niet oplosbaar is, een fractie is .die na verhitting tot een tem-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
optisch anisotrope pek die meer dan 75% en in het bijzonder meer dan
90% neomesofase bevat. M.a.w. wordt een voldoende hoeveelheid van een isotrope pek in een organisch oplosmiddel of mengsel daarvan opgelost waarbij een oplosmiddel-onoplosbare fractie achterblijft die na verhitting in het gebied van ongeveer 230 - 400[deg.]C gedurende 10 minuten of minder gevolgd door afkoeling tot omgevingstemperatuur;' voor meer dan 75% optisch anisotroop blijkt te zijn, na microscopisch onderzoek met gepolariseerd licht met vergrotingsfactoren van b.v. 10 - 1000.

  
Op te merken valt, dat het neomesofasemateriaal, verkregen uit een

  
 <EMI ID=41.1> 

  
alesceerde domeinen zal vertonen, terwijl daarentegen neomesofase gevormd uit de onoplosbare fractie van het binaire oplosmiddel (b.v. 

  
 <EMI ID=42.1>   <EMI ID=43.1> 

  
Zoals eerder aangegeven kan de oplosmiddelvoorbehandeling in een breed temperatuurgebied worden uitgevoerd, zoals temperaturen

  
van ongeveer 25 - 200[deg.]C, hoewel omgevingstemperaturen, d.w.z. een temperatuur van ongeveer 28[deg.]C, bijzondere voorkeur verdienen uit commer-

  
 <EMI ID=44.1> 

  
De volgens de voornoemde technieken verkregen neomesofasevormfractie wordt', bij verhitting tot temperaturen boven ongeveer

  
 <EMI ID=45.1> 

  
dan 75% neomesofase bevat, in een tijdsperiode die meestal kleiner is dan 10 minuten. Wanneer de NMF-fractie ongeveer het punt bereikt dat deze vloeibaar wordt, verloopt verder de omzetting zo snel dat deze als vrijwel momentaan kan worden beschouwd; deze omzetting in de neomesofase is echter beter waarneembaar door de grote.gecoalesceerde domeinen aanwezig bij temperaturen van ongeveer 30[deg.]C bóven het smeltpunt. 

  
De vorming van een vrijvel geheel neomesofase bevattend pek

  
 <EMI ID=46.1> 

  
door een visuele waarneming van verhitte monsters die men tot kamertemperatuur heeft laten afkoelen, met behulp van microscopische technieken met gepolariseerd licht. Indien de verhitte monsters snel wor-  den afgekoeld, in het bijzonder indien de binaire oplosmiddel-onoplosbare monsters snel worden afgekoeld, kan de hoeveelheid waargenomen neomesofase aanmerkelijk minder zijn dan wanneer men de monsters langzamer tot kamertemperatuur laat afkoelen, b.v. gedurende een periode van een half uur.

  
Bij de bekende methoden voor het vormen van koolprodukten, zoals vezels, uit isotrope pekmaterialen diende men de isotrope pekmaterialen gedurende een langere tijdsperiode op verhoogde temperaturen

  
 <EMI ID=47.1> 

  
uren. De aldus bereide mesofasepekmaterialen hebben viscositeiten van f

  
de orde van grootte van 10 poise tot 200 poise bij temperaturen van ongeveer 300 - 380[deg.]C. Bij deze viscositeiten kunnen uit het mesofasebevattende pek vezels worden gesponnen; wanneer men echter deisotrope pekmaterialen volgens dit octrooischrift verhit, in het bijzonder tot

  
 <EMI ID=48.1> 

  
wichtsverlies plaats hetgeen wijst op de chemische en thermische instabiliteit van deze materialen. Inderdaad blijken pekmaterialen die

  
 <EMI ID=49.1> 

  
pek alleen thermisch te behandelen in het algemeen bij de spintemperatuur niet chemisch of thermisch stabiel te zijn. In tegenstelling daarmede voorziet de werkwijze van de uitvinding in een sterk georienteerd, van 75 tot vrijwel 100%, neomesofasemateriaal dat tot tempe-

  
 <EMI ID=50.1> 

  
mesofasemateriaal van de uitvinding plaats, terwijl het typerend een

  
 <EMI ID=51.1> 

  
neomesofasepek volgens de uitvinding op verhoogde temperaturen worden gebracht waarbij de viscositeit geschikt is voor het verspinnen en daarbij een temperatuur bezitten die onder de temperatuur ligt waarbij normaal het verkooksen zal optreden. Aldus kunnen volgens de uitvinding koolprodukten zoals vezels, gemakkelijk worden verkregen bij temperaturen in het gebied van ongeveer 230 - &#65533;00[deg.]C, waarbij tenminste 75% neomesofasepek wordt gevormd in tijdsperioden minder dan ongeveer 3 minuten, waarna het pek met een hoog neomesofasegehalte gevormd kan worden tot een voorwerp, zoals vezels, en dit voorwerp in aanraking kan worden gebracht met een oxyderende atmosfeer bij temperaturen van ongeveer 200 - 350[deg.]C om het voorwerp onsmeltbaar te ma-

  
 <EMI ID=52.1> 

  
atmosfeer bij verhoogde temperaturen in het gebied van b.v. 800 -
2800[deg.]C, bij voorkeur tussen ongeveer 1000 en 2000[deg.]C, gedurende een voldoende tijdsperiode om de vezels te verkolen.

  
De uitvinding zal nu nader worden toegelicht met de volgende voorbeelden, die slechts ter illustratie zijn bedoeld. 

  
Voorbeeld I 

  
Een commercieel beschikbaar petroleumpek, Ashland 240, werd gemalen, gezeefd (100 Taylor mesh. , 0,1&#65533;9 mm) en bij 28[deg.]C met benzeen geëxtraheerd in een verhouding van 1 g pek per 100 cm<3> benzeen. De  benzeen-onoplosbare fractie werd door filtratie geïsoleerd en gedroogd.

  
 <EMI ID=53.1> 

  
vormfractie, onderworpen aan differentiële thermische analyse (DTA) en thermisch gravimetrische analyse (TGA) door het monster in afwezigheid van zuurstof met een snelheid van 10[deg.]C per minuut tot een tempe-

  
 <EMI ID=54.1> 

  
mesofasemateriaal.

  
Ter vergelijking werd een monster van hetzelfde onbehandelde Ashland 240 pek met 10[deg.]C per minuut tot 350[deg.]C verhit, waarbij de TGA een gewichtsverlies van ongeveer 28% aangaf. Zoals verder blijkt uit

  
 <EMI ID=55.1> 

  
een gepolijst monster van het verhitte pek, in fig.2, kan geen mesofasemateriaal worden waargenomen.

  
Voorbeeld II

  
In dit voorbeeld werd hetzelfde onbehandelde commercieel be-

  
 <EMI ID=56.1> 

  
tuur gehandhaafd. Daarna werd het verhitte pek afgekoeld, gemalen, gezeefd (100 Taylor mesh) en onderworpen aan TGA door verhitting tot
380[deg.]C met een snelheid van 10[deg.]C per minuut. Deze behandeling leidde nog steeds tot een zeer beperkte mesofasevorming, zoals blijkt uit de microfoto van fig.3 (vergrotingsfactor 500 x). Het gewichtsverlies  gedurende thermische analyse was ongeveer 36%.

  
In tegenstelling daarmede werd een monster van het verhitte

  
 <EMI ID=57.1> 

  
filtreerd. Het onoplosbare deel werd daarna gewassen met vers benzeen tot het filtraat helder was. De onoplosbare neomesofase-vormfrae-tie werd na drogen aan TGA als boven onderworpen. Gedurende de thermische analyse was het gewichtsverlies ongeveer 3%. De microfoto van <EMI ID=58.1> 

  
453 g) waarbij een tolueen-onoplosbare neomesofase-vormfractie verd" verkregen. Dit materiaal werd daarna tot 450[deg.]C verhit en gedurende ongeveer 0,5 uur op die temperatuur gehandhaafd. De microfoto (vergrotingsfactor 250 x) met gepolariseerd licht van het aldus verhitte monster (fig.5) toonde ongeveer 80% neomesofasemateriaal aan; niettemin had het aldus behandelde materiaal na extractie met kokende chinoline een chinoline-oplosbaar gehalte van slechts ongeveer 12%. Voorbeeld IV 

  
Volgens de algemene procedures als boven beschreven werd een neomesofase-vormfractie bereid uit Ashland 260 pek. Bij benadering 0,5 kg pek werd bij kamertemperatuur in 4 dm<3> benzeen geroerd. Na filtratie werd de onoplosbare fractie met 500 cm<3> benzeen en daarna met
2000 cm<3> benzeen gewassen. Vervolgens werd de benzeen-onoplosbare neomesofase-vormfractie gedroogd. Daarna werd ongeveer 2 g van de gedroogde neomesofase-vormfractie geladen in een spinmatrijs onder

  
 <EMI ID=59.1> 

  
lengte tot diameter-verhouding van 1 - 8. De spinmatrijs was tevens voorzien van een rotor die zich coaxiaal uitstrekte in de holte van de cilindrische matrijs. De rotor had een conische top van vrijwel dezelfde omtrek als de matrijsholte en een concentrische kanaalbreedte,die vrijwel gelijk was aan de diameter van de matrijsopening. De lading werd met een snelheid van 10[deg.]C per minuut tot 380[deg.]C verhit. Daarna werd de rotor aangedreven met snelheden die varieerden van

  
50 tot 2000 toeren per minuut. Er werden goede continue vezels gesponnen onder een stikstofdruk van ongeveer 0,35 bar. De aldus gesponnen vezels werden aan een oxydatietrap onderworpen door hen van

  
 <EMI ID=60.1>   <EMI ID=61.1> 

  
ongeveer 1,5 x 106 kg/cm'. 

  
Voorbeeld V

  
Dit voorbeeld illustreert de toepassing van een binair oplosmiddelsysteem ter verkrijging van een neomesofase-vormfractie. In dit

  
 <EMI ID=62.1> 

  
mosferische druk ingesteld en de autoclaaf geopend, waarbij 97,9% van de lading werd teruggewonnen. Na de algemene procedure als aangegeven in de voornoemde voorbeelden, werden verschillende monsters van

  
 <EMI ID=63.1> 

  
met ongeveer 320 cm<3> oplosmiddel, gefiltreerd, en opnieuw gesuspendeerd in 120 cm<3> oplosmiddel. Daarna werd de vaste stof gefiltreerd, aangewreven met oplosmiddel en in vacuüm bij 120[deg.]C gedroogd tot een constant gewicht was bereikt. Deze monsters werden tot 400[deg.]C verhit

  
 <EMI ID=64.1> 

  
niek werd bepaald nadat het monster tot omgevingstemperatuur was afgekoeld. Tevens werden monsters die in een spinmatrijs waren verhit en tot vezels gesponnen, onder gepolariseerd licht onderzocht.

  
De toegepaste oplosmiddelen alsmede de verkregen resultaten worden in tabel A aangegeven. 

  

 <EMI ID=65.1> 


  

 <EMI ID=66.1> 
 

  
 <EMI ID=67.1>  . ling vanaf &#65533;00[deg.]C vaardoor geen neomesofase werd ontwikkeld; niettemin leidde de korte verhittingstijd in de spinmatrijs en de aansluitende oriëntatie gedurende het verspinnen tot de vorming van significante hoeveelheden neomesofasemateriaal.

  
Voorbeeld VI 

  
Dit voorbeeld illustreert de toepassing van een chemische pek uit een chemische vacuumeenheid. Het pek had een verwekingspuut van
130[deg.]C. Het werd geëxtraheerd als boven beschreven met een binair op-

  
 <EMI ID=68.1> 

  
in een materiaal met meer dan 90% neomesofasemateri aal.

Claims (1)

1. Conclusies : <EMI ID=69.1>

   <EMI ID=70.1>

   meerbaar pek, met het kenmerk, dat men een koolstofhoudende isotrope

   pek behandelt met een organisch oplosmiddelsysteem in een voldoende hoeveelheid om een.oplosmiddel-onoplosbare fractie te verkrijgen met

   een sinterpunt beneden ongeveer 350[deg.]C, bepaald door differentiële thermische analyse van een monster van de onoplosbare fractie in afwezigheid van zuurstof, waarna men de oplosmiddel-onoplosbare fractie verhit tot een temperatuur in het gebied van ongeveer 230 - &#65533;00[deg.]C

   ter omzetting van deze fractie in een pek die meer dan 75% van een optisch arisotrope fase bevat.

   2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het organische oplosmiddelsysteem wordt toegepast in een hoeveelheid die voldoende is om een oplosmiddel-onoplosbare fractie te leveren met een

   <EMI ID=71.1>

   3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het organische oplosmiddelsysteem wordt toegepast in een hoeveelheid voldoende om een oplosmiddel-onoplosbare fractie te leveren die een oplosbaarheidsparameter heeft groter dan ongeveer 10,5 bij 25[deg.]C.

   4. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het organische oplosmiddelsysteem een oplosbaarheidsparameter tussen ongeveer

   8,0 en 9,5 bij 25[deg.]C heeft.

   <EMI ID=72.1>

   baarheidsparameter van het organische oplosmiddelsysteem tussen 8,7

   <EMI ID=73.1>

   6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het organische oplosmiddelsysteem in wezen uit benzeen bestaat.

   <EMI ID=74.1>

   nische oplosmiddel in wezen uit tolueen bestaat.

   <EMI ID=75.1>

   nische oplosmiddelsysteem een mengsel van organische oplosmiddelen is.

   9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het mengsel van oplosmiddelen in wezen uit tolueen en heptaan bestaat. 10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het tolueen aanwezig is in hoeveelheden groter dan ongeveer 60 vol.%.

   11. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het iso-

   <EMI ID=76.1>

   organische oplosmiddelsysteem per g pek bij omgevingstemperatuur.

   12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de temperatuur in het gebiéd van ongeveer 22 - 30[deg.]C is.

   13. Werkwijze voor het bereiden van een optisch anisotroop deformeerbaar pek dat meer dan 90 gew.% pseudokristallijne fase bevat, met het kenmerk, dat men een koolstofhoudend isotroop pek behandelt met een organisch oplosmiddelsysteem met een oplosbaarheidsparameter tussen ongeveer 8,0 en 9,5, in een hoeveelheid voldoende om een oplosmiddel-onoplosbare fractie te leveren die bij een temperatuur van

   <EMI ID=77.1>

   14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de onop-

   <EMI ID=78.1>

   de fractie in een optisch anisotroop pek wordt omgezet met meer dan 90% pseudokristallijne fase in minder dan 10 minuten.

   15. Werkwijze ter bereiding van een optisch anisotroop deformeerbaar koolstofhoudend pek dat meer dan 75% van een vloeibare kristallijne fase bevat door verhitting van een isotroop koolstofhoudend

   <EMI ID=79.1>

   kenmerk, dat men het isotrope koolstofhoudende pek extraheert met

   een oplosmiddel gekozen uit organische oplosmiddelen en mengsels daarvan bij een temperatuur en in een voldoende hoeveelheid om een oplosmiddel-onoplosbare fractie te leveren met een koolstof/waterstofverhouding tussen ongeveer 1,6 en 2,0 alsmede een sinterpunt beneden

   <EMI ID=80.1>

   van het monster van de onoplosbare fractie in afwezigheid van zuurstof, waarna de oplosmiddel-onoplosbare fractie wordt verhit tot tem-

   <EMI ID=81.1>

   onoplosbare fractie in een optisch anisotroop pek dat meer dan 75% van een vloeibare kristallijne fase bevat.

   <EMI ID=82.1> I

   dan 75% van een optisch anisotrope georiënteerde fase en minder dan

   . pngeveer 25 gew.% chinoline-oplosbaar bevat, met het kenmerk, dat een koolstofhoudend isotroop pek, dat minder dan ongeveer 5 gew.% chinoline-onoplosbaar bevat, wordt geëxtraheerd met een organisch oplosmiddelsysteem gekozen uit organische oplosmiddelen en mengsels daarvan, welk organisch oplosmiddelsysteem een oplosbaarheidsparameter tussen ongeveer 8,0 en 9,5 heeft, waarbij de verhouding van het organische oplosmiddelsysteem tot het isotrope koolstofhoudende pek in het gebied van ongeveer 5 cm<3> tot 150 cm<3> oplosmiddel per g isotroop pek is, de extractie wordt uitgevoerd bij temperaturen in het <EMI ID=83.1>

   tie in een zuurstofvrije atmosfeer wordt gedroogd en de gedroogde oplosmiddel-onoplosbare fractie daarna wordt verhit tot een temperatuur in het gebied van ongeveer 230 - 400[deg.]C, waardoor de oplosmiddel-onopiosbare fractie wordt omgezet in een pek die meer dan 75% van een optisch anisotrope georiënteerde fase en minder dan ongeveer 25 gew.% chinoline-onoplosbaar bevat.

   17. Werkwijze voor het vormen van pekvezels, met het kenmerk, dat een verkoolbaar isotroop pek wordt geëxtraheerd met een organisch oplosmiddelsysteem met een oplosbaarheidsparameter tussen ongeveer 8,0

   <EMI ID=84.1>

   losbare fractie te leveren die, indien gedurende 10 minuten of minder verhit tot een temperatuur die ongeveer 30[deg.]C boven het punt ligt waar deze vloeibaar wordt, wordt omgezet in een pek, dat na afkoeling tot omgevingstemperatuur meer dan 75% van een optisch anisotrope fase en

   <EMI ID=85.1>

   onoplosbare fractie wordt.verhit tot een temperatuur van ongeveer 300 - 380[deg.]C onder extrusie van de verhitte onoplosbare fractie door een extrusieopening ter vorming van een pekvezel.

   18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het oplosmiddelsysteem een mengsel is van tolueen en heptaan dat meer dan 60 vol.% tolueen bevat.

   19. Optisch anisotroop koolstofhoudend pek, dat meer dan 75% van een pseudokristallijne fase bevat, welke pek tevens minder dan ongeveer 25 gew.% materialen bevat die onoplosbaar zijn in kokende chinoline.

   20. Optisch anisotroop pek volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat dit minder dan ongeveer 15 gew.% materialen bevat die onoplosbaar zijn in kokende chinoline.

   21. Optisch anisotroop pek volgens conclusie 20, met het kenmerk,

   <EMI ID=86.1>

   22. Koolstofhoudend pek dat na verhitting tot temperaturen tot ongeveer 4000c in een snelheid van ongeveer 10[deg.]C per minuut een gewichtsverlies van minder dan ongeveer 5% vertoont, en dat wordt omgezet in een pek die meer dan 75% van een optisch anisotrope fase be-

   <EMI ID=87.1>

   dan 75% neomesofase bevatten.

   24. Koolstofhoudende pekvezels, met het kenmerk, dat minder dan 25 gew.% daarvan oplosbaar is in kokende chinoline en meer dan 75% daarvan een optisch anisotroop vloeibaar kristallijn materiaal is.