DE2829288A1

DE2829288A1 - Optisch anisotrope deformierbare peche, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung

Info

Publication number: DE2829288A1
Application number: DE19782829288
Authority: DE
Inventors: Russell J Diefendorf; Dennis M Riggs
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1979-01-25
Also published as: FR2396793A1; DE2829288C2; GB2002024B; CA1113876A; FR2396793B1; US4208267A; DE2858793C2; GB2002024A

Description

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Unsere Nr. 22 0^8 Ka/La

Exxon Research and Engineering Company Linden, N.J., V.St.A.

Optisch anisotrope deformierbare Peche, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.

Die vorliegende Erfindung betrifft optisch anisotrope deformierbare Peche, sowie Verfahren zur Herstellung von deformierbaren optisch anisotropen Pechen, die insbesondere zur Bildung von geformten Kohlenstoff-Artikeln, wie Elektroden und dergleichen nützlich sind·, insbesondere die Bildung von deformierbaren, optisch anisotropen Pechen, die insbesondere zur Bildung von Kohlenstoff-und Graphitfasern von kontinuierlichen Längen geeignet sind, sowie solche Peche, und die unter Verwendung derselben hergestellte Pechfasern.

Erdölkohlenteer und chemische Peche (chemical pitches) haben aufgrund ihres hohen Verhältnisses von Kohlenstoff zu Wasserstoff die Möglichkeit^ zumindest kommerziell bei der Bildung einer Vielzahl von Kohlenstoff-Kunsterzeugnissen verwendet zu werden. Ein Kohlenstoff-Kunsterzeugnis von besonderem kommerziellen Interesse ist heute die Kohlefaser. Obgleich hierin besonderer Bezug auf die Technologie von Kohlefasern genommen wird, besitzt die vorliegende Erfindung Anwendbarkeit auch in anderen Bereichen als den der Bildung von Kohlefasern.

Bezugnehmend insbesondere auf Kohlefasern, ist es ausreichend zu sagen, daß die Verwendung von Kohlefasern beim.Verstärken von Kunststoff- und Metallmatrizen beachtliche kommerzielle Geltung erreicht hat, wo die außergewöhnlichen Eigenschaften der verstärkten zusammengesetzten Materialien, wie ihre hohen Verhältnisse von Festigkeit zu Gewicht, klar die im allgemeinen

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hohen Kosten, die mit ihrer Herstellung verbunden sind, ausgleichen. Es wird im allgemeinen akzeptiert, daß die Verwendung von Kohlenstoff-Fasern in großem Maßstab als ein Verstärkungsmaterial eine weit größer Geltung auf dem Markt erreichen würde, wenn die mit der Bildung der Fasern verbundenen Kosten wesentlich reduziert werden könnten. Viele der heute kommerziell verfügbaren Kohlefasern werden durch Carbonisieren von synthetischen Polymeren, wie Polyacrylnitril erhalten. Die hohen Kosten solcher Kohlefasern ist z.Teil auf die hohen Kosten der zu carbonisierenden Polyaerylnitrilfasern, die daraus resultierende geringe Ausbeute an Kohlefaser und die Verfahrensstufen zurückzuführen, die zur Aufrechterhaltung einer wünschenswerten physikalischen Struktur der Atome in der Faser, welche der resultierenden Kohlefaser eine adäquate Festigkeit verleihen wird, notwendig sind. Unlängst hat die Bildung von Kohlefasern aus relativ billigen Teeren beachtliche Aufmerksamkeit erhalten. Die Verwendung von relativ billigen Pechmaterialien hat jedoch die Kosten der Bildung der Kohlefasern mit kommerziell akzeptablen physikalischen Eigenschaften nicht wesentlich vermindert.

Bis heute sind alle Kohlefasern mit hoher Festigkeit und hohem Modulus, die aus Pechen hergestellt werden, zum Teil durch das Vorliegen von Kohlenstoff-Kristalliten, die vorzugsweise parallel zur Faserachse ausgerichtet sind, charakterisiert . Dieser hoch-orientierte Strukturtyp in der Kohlefaser wurde entweder durch Einführung von Orientierung in die Vorläufer-Pechfaser durch Strecken der Pechfaser bei hoher Temperatur oder durch zunächst Bildung eines Peches zur Faserbildung, welches beachtliche Struktur besitzt, erhalten.

Das Strecken von Pech-Fasern bei hohen Temperaturen führte aus zahlreichen Gründen, einschließlich der Schwierigkeit beim Strecken der Pechfasern bei hohen Temperaturen ohne Brechen der Fasern und der begleitenden Kosten der Anlage

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zur Durchführung des Streckens, um wenige zu nennen, nicht zu billigen Pasern mit adäquater Pectigkeit und adäquaten Modulus.

Bei der Bildung einer Kohlefaser aus einem Pech-Material, welches einen hohen Orientierungsgrad besitzt, wurde es als notxtfendig betrachtet, das kohlenstoffhaltige Pech mindestens zum Teil thermisch in einen Flüssigkristall oder den sogenannten "Mesophase"-Zustand zu überführen. Dieser Mesophasen-Zustand wurde dadurch charakterisiert, daß er aus 2 Komponenten besteht, von denen eine ein optisch anisotropes, hochorientiertes Material mit pseudokristalliner Natur und das andere ein isotropes nicht-orientiertes Material ist. Wie z.B. in der US-PS 4 005 187 offenbart, ist der Nicht-Mesophasen-Teil des Peches in Pyridin und Chinolin leicht löslich und der Mesophasen-Teil des Peches in diesen Lösungsmitteln unlöslich. Tatsächlich wird die Menge an unlöslichem Material in dem thermisch behandelten Pech so behandelt, als wäre es der Menge der gebildeten Mesophase äquivalent. In jedem Fall ist diese thermische Verfahrensstufe aufwendig, insbesondere in der Form der Mesophasen-Produktions-Rate. Zum Beispiel ist bei 35O°C, der Minimumtemperatur, die im allgemeinen zur Umwandlung eines isotropen Peches in den Mesophasen-Zustand erforderlich ist, gevröhnlich mindestens einwöchiges Erhitzen notwendig und dann beträgt der Mesophasen-Gehalt des Peches lediglich etwa 40 %. Zusätzlich dazu erfordert die Bildung von Fasern aus Pechen, die z.B. 60 % Mesophasen-Material enthalten weiterhin aufwendige und teure Nach-Spinn-Behandlungen. um eine Faser bereitzustellen, welche den erforderlichen Young*s-Modulus besitzt, der diese Fasern kommerziell attraktiv und bedeutend macht.

Es wurde nun gefunden, daß isotrope kohlenstoffhaltige Peche eine abtrennbare Fraktion enthalten, welche, wenn sie auf Temperaturen im Bereich von etwa 230 bis ¹IOO⁰C 10 Minuten oder weniger erhitzt wird, eine optisch anisotrope Phase

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von mehr als 75 % entwickelt.

Das hoch-orientierte, optisch anisotrope Pechmaterial, das erfindungsgemäß erhalten wird, besitzt eine wesentliche Löslichkeit in Pyridin und Chinolin. Daher wird dieses Material nachfolgend als "Neomesophase"-Pech bezeichnet, wobei das Präfix "Neo" verwendet wird, um dieses Γ-faterial von den Mesophase-Pechen, welche im wesentlichen in Pyridin und in Chinolin unlöslich sind, zu unterscheiden.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Behandlung von typischen gräphitisierbaren, isotropen Pechen zur Abtrennung einer in Lösungsmittel unlöslichen Fraktion, die nachfolgend als eine "Neomesophasen-Bildungs-Fraktion" (neomesophase former fraction) des Peches bezeichnet wird, welche Fraktion leicht in ein deformierbares Neomesophaseenthaltendes Pech von ungewöhnlicher chemischer und thermischer Stabilität umgewandelt werden kann. Da eine Neomesophasebildende Fraktion eines isotropen Peches in Lösungsmitteln, wie Benzol und Toluol, unlöslich ist, wird geeigneterweise zur Abtrennung einer Neomesophase-bildenden Fraktion die Lösungsmittelextraktion angewandt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein deformierbares Pech bereitgestellt, das mehr als 75 % und vorzugsweise mehr als 90 % einer optisch anisotropen Phase und weniger als 25 Gew.-? an in Chinolin unlöslichen Substanzen enthält.

Diese und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 stellt eine mikrophotographisehe Aufnahme unter polarisiertem Licht bei einem Vergrößerungsfaktor von 500 X einer Neomesophase.— bildenden Fraktion, welche erfindungsgemäß in mehr als 95 % Neomesophase umgewandelt wurde» dar.

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Figur 2 stellt eine mikrophotographische Aufnahme unter polarisiertem Licht bei einem Vergrößerungsfaktor von 500 X eines kommerziell verfügbaren Peches dar, welches in einer Geschwindigkeit von 10⁰C pro Minute auf 35O°C erhitzt wurde.

Figur 3 stellt eine mikrophotographische Aufnahme unter polarisiertem Licht bei einem Vergrößerungsfaktor von 500 X eines kommerziell verfügbaren wärmebehandelten Peches dar.

Figur 4 stellt eine mikrophotographische Aufnahme unter polarisiertem Licht bei einem Vergrößerungsfaktor von 500 X einer Neomesophasen-bildenden Fraktion gemäß der vorliegenden Erfindung dar, die in 95 % Neomesophase umgewandelt worden war.

Figur 5 stellt eine mikrophotographische Aufnahme unter polarisiertem Licht bei einem Vergrößerungsfaktor von 250 X einer anderen erfindungsgemäß hergestellten Neomesophase-bildenden Fraktion dar, die durch 0,5 stündiges Erhitzen bei 45O°C in 80 % Neomesophase umgewandelt wurde.

Der Ausdruck "Peche" (pitches), wie er hierin verwendet wird, umfaßt Erdölpeche (petroleum pitches), Steinkohlenteere, natürliche Asphalte, Peche, die als Nebenprodukte in der Naphthacrackindustrie enthalten sind, Peche mit hohem Kohlenstoffgehalt, die aus Petroleumasphalt erhalten wurden und andere Substanzen mit den Eigenschaften von Pechen, die als Nebenprodukte in verschiedenen industriellen Produktionsverfahren hergestellt werden. Es ist leicht verständlich, daß der Ausdruck "Erdölpeche" sich auf das zurückbleibende kohlenstoffhaltige Material, das aus der Destillation von Rohölen und beim katalytischen Cracken von Erdöldestillaten erhalten wird, bezieht. "Steinkohlenteer" bezieht sich auf das Material, das durch die Destillation von Kohle erhalten wird. "Synthetische Peche" bezieht sich im allgemeinen auf

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Rückstände, die aus der Destillation von schmelzbaren organischen Substanzen erhalten werden.

Im allgemeinen sind Peche, die einen hohen Grad an Aromatizität besitzen, für das Durchführen der vorliegenden Erfindung geeignet. Tatsächlich sind aromatische kohlenstoffhaltige Peche mit Kohlenstoffgehalten von etwa 88 bis 96 Gew.-? und einem Wasserstoffgehalt von etwa 12 bis h Gew.-? in dem erfindungsgemäßen Verfahren nützlich. Während andere Elemente als Kohlenstoff und .Wasserstoff, wie Schwefel und Stickstoff, um nur wenige zu nennen, normalerweise in solchen Pechen vorliegen, ist es wichtig, daß diese anderen Elemente 4 Gew.-JS des Peches nicht überschreiten, wobei dies insbesondere bei der Bildung von Kohle^fasern aus diesen Pechen zutrifft. Diese nützlichen Peche besitzen typischerweise ebenfalls ein durchschnittliches Molekulargewicht ( Zahlenmittel) in der Größenordnung von etwa 300 bis 4.000.

Eine andere wichtige Eigenschaft der erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial verwendeten Peche ist die, daß diese Peche im allgemeinen weniger als 5 Gew.-& und vorzugsweise weniger als 0,3 Gew.-JS und insbesondere weniger als 0,1 Gew.-5? Fremdsubstanzen aufweisen, welche als Chinolin unlösliche Substanzen (QI) bezeichnet werden. Die Chinolin-unlösliehen Substanzen des Peches werden durch die Standardtechnik des Extrahierens des Peches mit Chinolin bei 75°C bestimmt. In den als Ausgangsmaterialien verwendeten Pechen besteht die QI-Praktion typischerweise aus Koks, Ruß, Asche oder mineralischem Wasser, das in diesen Pechen gefunden wird. Das Vorliegen dieser Premdsubstanzen ist für die nachfolgende Bearbeitung insbesondere für die Paserbildung ungünstig.

Jene Erdölpeche und Steinkohlenteere, die gut bekannte graphitisierbare Peche darstellen, erfüllen die vorstehend genannten Erfordernisse und sind bevorzugte Ausgangsmaterialien für das

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erfindungsgemäße Verfahren.

Daher ist es einleuchtend, daß kommerziell verfügbare isotrope Peche, insbesondere kommerziell verfügbare neutrale isotrope Peche, die bekannt sind, daß sie während der Wärmebehandlung auf Temperaturen, wo dieses Pech flüssig wird, aber unterhalb der Temperaturen, wo das Verkoken stattfindet, in wesentlichen Mengen, z.B. der Größenordnung von 75 bis 90 Gew.-% ein Mesophasen-Pech bilden, besonders bevorzugte billige Ausgangsmaterialien für die Durchführung der vorliegen-

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den Erfindung/. Andererseits sind jene Peche, die durch bestimmte Steinkohlenteere illustriert sind, die bei Temperaturen, wo das Pech flüssig ist, isotrop verbleiben und, wenn es auf erhöhte Temperaturen, wo ebenfalls das Verkoken stattfindet, erhitzt werden, anisotrop werden, für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht geeignet.

Wie vorstehend aufgeführt, wurde gefunden, daß die bevorzugten isotropen Peche, die vorstehend erwähnt wurden, eine abtrennbare Fraktion besitzen, welche als "Neomesophasen-bildende oder NMF-Fraktion" bezeichnet wird, welches im allgemeinen in weniger als 10 Minuten und insbesondere in weniger als 1 Minute, wenn die NMF-Fraktion auf Temperaturen im Bereich von etwa 230 bis 400°C erhitzt wird, in ein optisch anisotropes Pech, das mehr als 75 % und sogar mehr als 90 % eines hochorientierten pseudokristallinen Materials (nachfolgend als Neomesophase bezeichnet) enthält, umgewandelt werden kann.

Das Ausmaß der aus dem Erhitzen einer NMF-Fraktion des Peches resultierenden Neomesophasen-Bildung wird optisch, d.h. durch mikroskopische Untersuchung mit polarem Licht einer polierten Probe des erhitzten Peches, das auf Raumtemperatur, z.B. 20 bis 25°C abgekühlt worden war, bestimmt. Der Gehalt an Neomesophase wird optisch bestimmt, da das durch Erhitzen der konzentrierten und isolierten NMF-Fraktion erhaltene Neomeso-

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phasen-Material eine signifikante Löslichkeit in siedendem J Chinolin und in Pyridin besitzt. Tatsächlich liefert die NMF-Fraktion des Peches, wenn es auf Temperaturen zwischen etwa 230 bis 400°C erhitzt wurde, ein optisch anisotropes deformier- ^: bares Pech, das im allgemeinen unter etwa 25 Gew.-# an in Chinolin unlöslichen Substanzen und insbesondere unter etwa 15 Gew.-% an in Chinolin unlöslichen Substanzen enthält. Wie bereits angezeigt, wird die Menge der in Chinolin unlöslichen Substanzen durch Chinolinextraktion bei 75°C bestimmt. Die in Pyridin unlöslichen Substanzen (nachfolgend als PI bezeichnet) werden durch Soxhlet-Extraktion in siedendem Pyridin bestimmt.

Zusätzlich sollte beachtet werden, daß durch Erhitzen einer _; NMF-Fraktion auf eine Temperatur, die etwa 30⁰C über dem ! Punkt liegt, wo die NMF-Praktion eine Flüssigkeit wird, in Zeitspannen von im allgemeinen weniger als 10 Minuten im < wesentlichen das gesamte Material zu einem Flüssigkristall umgewandelt wird, der große zusammengewachsene oder sich schmelzend verbundene Bereiche besitzt. Für die Kohlefaser-Produktion ist es jedoch nicht notwendig, daß große zusammen- \ gewachsene Bereiche vorliegen. Tatsächlich wird bei Temperaturen unter dem Punkt, wo die NMF-Fraktion flüssig wird, sich die NMF-Fraktion in mehr als 75 % Neomesophase mit einer feinen Bereichsstruktur umgewandelt haben. Der zu beachtende Punkt ist, daß die exakte Natur der NMF-Fraktion abhängig von zahlreichen Faktoren, wie der Quelle der NMF-Fraktion, der Methode der Abtrennung von den nicht-Mesophase-bildenden Materialien und der gleichen variiert. Im allgemeinen jedoch ist die NMF-Fraktion durch die Geschwindigkeit, in welcher sie thermisch in ein optisch anisotropes Pech umgewandelt wird, charakterisiert. Wie angezeigt, ist eine NMF-Pech-Fraktion im allgemeinen ebenfalls durch ihre Unlöslichkeit in Benzol, z.B. bei Umgebungstemperatur, d.h. bei Temperaturen von etwa 22 bis 30⁰C gekennzeichnet. Tatsächlich wird, da die Neomeso-

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phasen-bildende Fraktion eines isotropen Peches in Benzol und anderen Lösungsmitteln und Gemischen von Lösungsmitteln mit einem Löslichkeitsparameter, der im wesentlichen der gleiche wie Benzol ist, unlöslich ist, die Lösungsmittelextraktion geeigneterweise angewandt, um die NMF-Fraktion von einem wesentlichen Teil des isotropen Peches zu trennen. Im allgemeinen besitzt das Lösungsmittelsystem bei 25°C einen Löslxchkextsparameter von zwischen etwa 8,0 und 9*5 und vorzugsweise von 8,7 bis 9,2.

Der Löslichkeitsparameter^J > eines Lösungsmittels oder Gemisches von Lösungsmitteln wird durch den Ausdruck

worin H die Verdampfungswärme des Materials, R die molare Gaskonstante, T die Temperatur in ⁰K und V das Molvolumen bedeuten, gegeben. '

In diesem Zusammenhang wird z.B. auf J. Hildebrand und R. Scott, "Solubility of Non-Electrolytes", 3. Aufl., Reinhold Publishing Co., New York (19^9) und "Regular Solutions", Prentice Hall, New Jersey (1962) verwiesen. Die Löslichkeitsparameter bei 25°C für einige typische organische Lösungsmittel sind folgende: Benzol 9,2'i Toluol 8,8j Xylol 8,7 und Cyclohexan 8,2. Von den vorstehend genannten Lösungsmitteln wird Toluol bevorzugt. Wie ebenfalls gut bekannt, können Lösungsmittelgemische ebenfalls hergestellt werden, um ein Lösungsmittelsystem mit einem gewünschten Löslxchkextsparameter herzustellen. Von den gemischten Lösungsmittelsystemen wird ein

etwa Gemisch aus Toluol und Heptan mit mehr als/60 Vol.-» Toluol wie etwa 60 % Toluol und 40 % Heptan und 85 % Toluol und 15 % Heptan bevorzugt. Andere Variationen in der Temperatur

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und im Löslichkeitsparameter können ebenfalls angewandt werden, um eine Fraktion des Peches zu erhalten, die der aus einem Lösungsmittelsystem mit dem vorstehend beschriebenen Löslichkeit sparamefer erhaltenen äquivalent ist.

Daher wird bei der Durchführung der vorlxegenden Erfindung ein typisches graplitisierbares isotropes Pech mit unter etwa 5 Gew.-% QI (d.h. Koks, Kohlenstoff, Mineralien und dergleichen) und vorzugsweise unter etwa 0,3 Gew.-% QI bei Umgebungstemperaturen und vorzugsweise bei 28 C mit ausreichend Lösungsmittel in Berührung gebracht, um mindestens einen Teil des isotropen Peches aufzulösen und eine in Lösungsmittel unlösliche Fraktion des Peches, von der mindestens 1 Teil in Benzol unlöslich ist, zurückzulassen. Am geeignetsten kann ein solches isotropes Pech mit Benzol oder Toluol bei Umgebungstemperaturen, d.h. bei etwa 25 bis etwa 30⁰C in solchen Mengen behandelt werden, die ausreichen, um mindestens einen Teil des Peches aufzulösen, wobei eine unlösliche konzentrierte Neomesophasenbildende Fraktion zurückbleibt. Typischerweise sollten von etwa 5 ml bis etwa 150 ml und vorzugsweise etwa 10 bis 20 ml Benzol pro g isotropes graÄtisierbares Pech angewandt werden, um eine NMF-Fraktion mit bevorzugten Eigenschaften bereitzustellen.

Zu den bevorzugten Eigenschaften der NMF-Fraktion gehören ein C/H-Verhältnis von größer als 1,4 und vorzugsweise zwischen etwa 1,60 und 2,0. Typischerweise wird die bevorzugte, von dem isotropen Pech abgetrennte Fraktion einen Sinterungspunkt, d.h einen Punkt, bei welchem durch thermische Differentialanalyse einer Probe in Abwesenheit von Sauerstoff Phasenänderung zuerst festgestellt werden kann, unter 35.0 C und

^e ' _oaufweisen

im allgemeinen im Bereich von etwa 310 bis 340 C/. Besonders wünschenswerterweise besitzt die aus einem isotropen Pech abgetrennte NMF-Fraktion einen Löslichkeitsparameter von größer als etwa 10,5 bei 25°C

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Die Wahl des Lösungsmittels oder der Lösungsmittel, die angewandt werden, der Extraktionstemperatur und dergleichen beeinflußt die Menge und die genaue Natur der abgetrennten Neomesophase-bildenden'Fraktion. Die präzisen physikalischen Eigenschaften der NMF-Fraktion können wiederum variieren. Jedoch wird es bei der Bildung der Kohlefaser besonders bevorzugt, daß die Fraktion des isotropen Peches, die nichtlöslich ist, die Fraktion ist, welche nach Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von etwa 23O°C bis etwa 400°C in ein optisch anisotropes Pech umgewandelt wird, das mehr als 75 % und insbesondere mehr als 90 % Neomesophase enthält. In anderen Worten: ein ausreichender Teil eines isotropen Peches wird in einem organischen Lösungsmittel oder Gemisch von Lösungsmitteln gelöst, um eine in Lösungsmittel unlösliche Fraktion zurückzulassen, welche, wenn sie im Bereich von etwa 230 bis ¹JOO⁰C 10 Minuten oder weniger erhitzt wird und anschließend auf Raumtemperatur gekühlt wird, wie durch Mikroskopie mit polarisiertem Licht bei Vergrößerungsfaktoren von z.B. 10 bis 1.000 gefunden wird, zu mehr als 75 % optisch anisotrop ist. Es sollte notiert werden, daß das Neomesophasen-Material, das aus einer in Toluol unlöslichen NMF-Fraktion erhalten wird, unter polarisiertem Licht große zusammengewachsene Bereiche zeigen wird, während die Neomesophase, die aus der in binärem Lösungsmittel unlöslichen Fraktion (z.B. Toluol-Heptan-Gemischen) erhalten wird, unter polarisiertem Licht eine feinere Struktur zeigen wird.

Andere Unterschiede sind folgende: Zum Beispiel,wenn allein Benzol oder allein Toluol als Lösungsmittel zum Extrahieren des Peches verwendet wird, wird die Neomesophase-bildende Fraktion in allgemeinen zu mehr als 90 % einer optisch anisotropen Phase und mehr als 95 % Neomesophase umgewandelt, wenn Proben der Neomesophase-bildenden Fraktion,die auf etwa 230 bis etwa 400°C innerhalb von 10 Minuten oder weniger er-

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hitzt wurden, auf Raumtemperatur gekühlt werden und unter polarisiertem Licht untersucht werden. Im Gegensatz dazu umfaßt die Neomesophase-bildende Fraktion^wenn ein binäres Lösungsmittelsystem aus Toluol und Heptan zur Extraktion angewandt wird, offensichtlich ebenfalls etwas isotropes Material, so daß sich nach Erhitzen über 10 Minuten oder weniger lediglich etwa 75 % Neomesophase nach Kühlen auf Raumtemperatur entwickeln wird. Der niedrigere Gehalt an Neomesophase, wie er im letzteren Fall erhalten wird, vermindert jedoch nicht die Nützlichkeit einer solchen Fraktion, z.B. bei der Herstellung von Kohlefasern. Tatsächlich ist die Neomesophase, die aus in binären Lösungsmxttelsystem unlöslichen Fraktionen des Peches erhalten wird, durchaus bei der Faserbildung nützlich, da diese Fraktionen dazu neigen, daß sie geringere Erweichungspunkte besitzen, wodurch die Extrudierfähigkeit in Fasern erhöht wird. Darüberhinaus wird während des Spinnens beachtliche Orientierung eingeführt.

Bezugnehmend auf das erfindungsgemäße Verfahren wird es vor dem In-Berührung-Bringen des isotropen Peches mit dem geeigneten Lösungsmittel um die Neomesophase-bildende Fraktion des Peches zu isolieren und abzutrennen, besonders bevorzugt, das Pech in kleinere Partikel mit einer Größe in der Größenordnung von weniger als φ.49 mm (100 mesh size) mechanisch oder anderweitig zu zerteilen. Die Herstellung eines Peches mit der erforderlichen Teilchengröße kann durch einfache Techniken, wie durch Mahlen, durch Behandeln in einer Hammermühle, in einer Kugelmühle und dergleichen erreicht werden.

Nach Erzielung eines Peches von geeigneter Teilchengröße wird das Pech mit einem organischen Lösungsmittel oder einem Gemisch von Lösungsmitteln,wie vorstehend beschrieben, extrahiert, wobei eine in Lösungsmittel unlösliche Neomesophase-bildende Fraktion zurückbleibt. Zum Beispiel werden mit kommerziell verfügbarem Ashland 260-Pech im allgemeinen 75 bis 90 % des

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Peches gelöst. Bei kommerziell verfügbarem Ashland 240-Pech werden etwa 80 bis 90 % des Peches galöst.

Wie vorstehend angezeigt, kann die Vorbehandlung mit Lösungsmittel über einen weiten Temperaturbereichs wie bei Temperaturen im Bereich von etwa 25 bis 200⁰C, erfolgen, obgleich Umgebungstemperatur, d.h. eine Temperatur von etwa 28°C, besonders bevorzugt wird, um die Kosten des Kühlens oder Erhitzens des Lösungsmittels während der Extraktion zu vermeiden.

Die Neomesophase-bildende Fraktion, die durch die vorstehend genannten Techniken erhalten wird, wird, wenn sie bei einer Temperatur von über etwa 230 bis etwa 400°C erhitzt wird, in einer Zeitspanne von im allgemeinen weniger als 10 Minuten im wesentlichen, zu einem anisotropen Pech, das mehr als 75 % Neomesophase enthält, umgewandelt. Tatsächlich erfolgt, sobald sich die NMF-Fraktion bei etwa dem Punkt, wo sie flüssig wird, befindet, die Umwandlung so schnell, daß angenommen werden kann, als daß sie fast augenblicklich stattfindet. Diese Umwandlung zur Neomesophase ist jedoch bei großen zusammenwachsenden Bereichen bei Temperaturen von etwa 30⁰C über dem Schmelzpunkt stärker wahrnehmbar.

Die Bildung von im wesentlichen vollständigen Neomesophaseenthaltendem Pech aus einer NMF-Fraktion gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch visuelle Beobachtung von erhitzten Proben, die auf umgebende Raumtemperatur abgekühlt wurden, unter Ver- ■ Wendung von mikroskopischen Techniken mit polarisiertem Licht demonstriert werden. Wenn die erhitzten Proben abgeschreckt werden, insbesondere wenn die in binären Lösungsmittelsystemen unlöslichen Proben abgeschreckt werden, kann die beobachtete Menge an Neomesophase merklich geringer sein, als wenn man die Proben langsamer, z.B. über eine Zeitspanne von 1/2 Stunde_? auf Raumtemperatur abkühlen läßt. " . r

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In der Vergangenheit erforderte das Bilden von Kohleartikeln., wie Pasern,aus isotropen Pechen das Erhitzen der isotropen Peche über eine lange Zeitspanne bei erhöhten Temperaturen, um das isotrope Pech zu einem Pech umzuwandeln, das einen Mesophasen-Gehalt im Bereich von etwa 40 bis 70 % besitzt. Tatsächlich wird die bevorzugte Technik in der US-PS 3 97²J zur Herstellung eines Mesophasen-Peches durch Erhitzen des isotropen Peches bei zwischen 380 bis 440⁰C über 2 bis 60 Stunden beschrieben. Wie in diesem Patent angezeigt wird, weisen die so hergestellten Mesophasen-Peche Viskositäten bei Temperaturen bei etwa 300 bis 38O°C in der Größenordnung von 10 bis etwa 200 Poise auf. Bei diesen Viskositäten können Fasern aus dem Mesophase-enthaltenden Pech gesponnen werden. Wenn jedoch die isotropen Peche dieser Patentschrift erhitzt werden, insbesondere auf Temperaturen von etwa 400°C und höher, so tritt beachtlicherGewichtsverlust auf, was chemische und thermische Instabilität dieser Materialien anzeigt. Tatsächlich sind die durch lediglich thermisches Behandeln eines isotropen Peches hergestellten, 90 % und mehr Hesophase enthaltenden Peche im allgemeinen bei Spinn-Temperaturen chemisch oder thermisch nicht stabil. Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß ein hoch-orientierteSytatsächlich von 75 bis im wesentlichen 100 % Neomesophase-Material bereitgestellt, das ohne irgendwelchen wesentlichen Gewichtsverlust und ohne wesentliche chemische Reaktion auf Temperaturen bis zu 400°C erhitzt werden kann. Bei Temperaturen von bis zu 400° C geht das erfindungsgemäße Neomesophasen-Material keine signifikante Verkokung ein und zeigt es typischerweise weniger als 5 % Gewichtsverlust. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Neomesophasen-Pech auf Temperaturen erhitzt werden, bei weichendes eine für das Spinnen geeignete Viskosität aufweist, und weiterhin auf eine Temperatur gebracht werden, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Verkoken normalerweise leicht stattfindet. Daher können erfindungsgemäß Kohleartikel,

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wie Pasern, leicht bei Temperaturen im Bereich von etwa 230 bis 400 C hergestellt werden, wobei mindestens 75 % Neomesophase-Pech in Zeitspannen von weniger als etwa 3 Minuten gebildet wird und anschließend das Pech mit hohem Neomesophasen-Gehalt in einen geformten Gegenstand, wie Pasern, überführt werden kann und anschließend dieser geformte Gegenstand, um ihn unschmelzbar zu machen, bei Temperaturen im Bereich von etwa 200 bis 35O°C einer oxidierenden Atmosphäre unterworfen wird. Anschließend werden die Pasern durch Erhitzen bei erhöhten Temperaturen im Bereich von z.B. etwa 800 bis 2.8OO°C und vorzugsweise zwischen etwa 1.000 und 2.000 C über eine Zeitspanne, die zum Carbonisieren der Fasern ausreicht, in einer inerten Atmosphäre carbonisiert.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Ein handelsüblich verfügbares Erdölpech, Ashland 240, wurde gemahlen, gesiebt (lichte Maschenweitεφ.49 mm) und bei 28 C mit Benzol in einem Verhältnis von Ig Pech pro 100 ml Benzol extrahiert. Die in Benzol unlösliche Fraktion wurde abfiltriert und getrocknet. Anschließend wurde eine Probe der unlöslichen Fraktion, der Neomesophase-bildenden Fraktion, der differentieIlen thermischen Analyse (DTA) und der thermischen gravimetrischen Analyse (TGA) durch Erhitzen der Probe in Abwesenheit von Sauerstoff bei einer Geschwindigkeit von 10°C pro Minute auf eine Temperatur von 35O°C unterworfen. Die DTA zeigte einen Sinterpunkt unter 35O°C und die TGA zeigte einen Gewichtsverlust während der Wärmebehandlung von etwa 3 #· Wie aus der mikropho t ographis chen Aufnahme unter polarisiertem Licht (Figur 1, Vergrößerungsfaktor von 500 X) ersichtlich ist,

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zeigte eine polierte Probe des erhitzten, Benzol-unlöslichen Peches eine MikroStruktur, welche mehr als etwa 95 % optisch anisotropes Neomesophasen-Material aufwies.

Zum Vergleich dazu zeigte eine Probe des gleiche^ unbehande It en Ashland 240-Peches, wenn sie in einer Geschwindigkeit von 10⁰C pro Minute auf 35O⁰C erhitzt wurde, bei der TGA-Analyse einen Gewichtsverlust von etwa 28 %. Darüberhinaus kann, wie aus Figur 2 der mikrophotographischen Aufnahme unter polarisiertem Licht (Vergrößerungsfaktur 500X) einer polierten Probe des erhitzten Peches entnommen werden kann, kein Mesophasen-Material beobachtet werden.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde das gleiche unbehandelte, kommerziell verfügbare Pech auf 400°C erhitzt und 1,5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurde das erhitzte Pech gekühlt, gemahlen, gesiebt (^.49 mm lichte Maschenweite) und durch Erhitzen in einer Geschwindigkeit von 10 C pro Minute auf 38O⁰C der TGA-Analyse unterworfen. Diese Behandlung führte weiterhin zu einer sehr limitierten Mesophasen-Bildung, wie aus der mikrophotographischen Aufnahme von Figur 3 (Vergrößerungsfaktor 500 X) ersichtlich ist. Der Gewichtsverlust während der thermischen Analyse betrug etwa 36 %-

Im Gegensatz dazu wurde eine Probe des erhitzten Peches bei 2i}°C mit Benzol (Ig Pech pro 100 ml Benzol) behandelt und filtriert. Der unlösliche Teil wurde anschließend mit frischem Benzol gewaschen, bis das Filtrat klar war. Die unlösliche Neomesophase-bildende Fraktion wurde nach Trocknen, wi-e vorstehend beschrieben, der TGA unterworfen. Während der thermischen Analyse wurde ein Gewichtsverlust von etwa 3 % beobachtet. Die mxkrophotographisehe Aufnahme von Figur k (Ver-

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größerungsfaktor 500 X) zeigte etwa 95 % Neomesophasen-Material. Beispiel 3

Gemäß den vorstehend beschriebenen allgemeinen Techniken wurde ein kommerziell verfügbares Pech mit Toluol (3,8 1 pro 453 g) extrahiert, um eine in Toluol unlösliche Neomesophasenbildende Fraktion bereitzustellen. Dieses Material wurde anschließend auf 45O⁰C erhitzt und etwa 0,5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten.

Die mikrophotographisehe Aufnahme unter polarisiertem Licht der so erhitzten Probe (Figur 5, Vergrößerungsfaktor 250 X) zeigte etwa 80 % Neomesophasen-Material. Nichtsdestoweniger besaß das so behandelte Material, wenn es mit siedendem Chinolin behandelt wurde, einen Gehalt an in Chinolin unlöslichen Substanzen von nur etwa 12 %. - '

Beispiel 4

Gemäß den vorstehend beschriebenen allgemeinen Verfahren wurde eine Neomesophasen-bildende Fraktion aus Ashland 260-Pech hergestellt. Bei Raumtemperatur wurden etwa 0,5 kg Pech in 4·. ' 1 Benzol gerührt. Nach Filtration wurde die unlösliche Fraktion mit 1.500 ml Benzol und dann mit 2.000 ml Benzol gewaschen. Anschließend wurde die in Benzol unlösliche Neomesophase-bildende Fraktion getrocknet. Anschließend wurden etwa 2 g der getrockneten Neomesophase-bildenden Fraktion unter einer Stickstoffatmosphäre in eine Spinn-Düse oder -Form gebracht. Die Form hatte einen Durchmesser von 0,04 cm und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 1:8. Die Spinn-Form war ebenfalls mit einem Rotor ausgestatt, der sich coaxial in den zylindrischen Hohlraum der Form erstreckte. Der Rotor hatte eine konische Spitze von im wesentlichen der gleichen

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Gestalt wie der Hohlraum der Form und einen konzentrischen Kanal, dessen Weite im wesentlichen gleich dem Durchmesser der öffnung der Form war. Die Beschickung wurde in einer Geschwindigkeit von 10⁰C pro Hinute auf 380⁰C erhitzt. Anschließend wurde der Rotor bei einer Geschwindigkeit von 50 bis 2.000 UpM betrieben. Anschließend wurdeivgute kontinuierliche Fasern unter einem Stickstoffdruck von etwa 0,35 bar gesponnen. Die so gesponnenen Fasern wurden durch Erhitzen von Raumtemperatur auf 28O°C in Luft bei einer Geschwindigkeit von 15°C pro Minute und anschließendes 20minütiges Halten der Faser bei 28O⁰C einer Oxidationsstufe unterworfen. Nach Erhitzen der Fasern in' einer inerten Stickstoffatmosphäre auf 1.000⁰C besaßen die Fasern einen Young's-Modulus von etwa 1,48 χ 10⁶ kg/cm².

Beispiel 5

Dieses Beispiel veranschaulicht die verwendung eines binären Lösungsmittelsystems zur Erzielung einer Neomesophase-bildenden Fraktion. In diesem Beispiel wurde ein kommerziell verfügbares Pech (Ashland 240) 50 Minuten im Temperaturbereich von 104 bis 3l6°C, anschließend 110 Minuten von 316 bis 42O°C und schließlich 60 Minuten bei 42O°C im Vakuum in einen Autoklaven erhitzt. Bei 385⁰C wurde Atmosphärendruck erreicht und der Autoklav geöffnet und 91 »9 % der Beschickung wurden gewonnen. Gemäß dentin vorstehenden Beispielen erläuterten allgemeinen Verfahren wurden verschiedene Proben von jeweils etwa 40 g des pulverisierten festen Peches mit etwa 320 ml Lösungsmittel extrahiert, filtriert und erneut in 120 ml Lösungsmittel aufgeschlämmt. Anschließend wurde der Feststoff filtriert, mit Lösungsmittel behandelt und im Vakuum bei 120°C auf ein konstantes Gewicht getrocknet. Diese Proben wurden auf 400°C erhitzt und der Gehalt an Neomesophase wurde, nachdem die Probe auf Raumtemperatur gekühlt worden war., unter Verwendung von polarisiertem Licht bestimmt. Zusätzlich wurden Proben, welche in einer Spinndüse oder Form erhitzt wurden und zu Fasern versponnen wurden, unter polarisiertem Licht

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untersucht.

Die verwendeten Lösungsmittel und die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle I zusammengestellt:

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Tabelle I

Ver- Lösungsmittel
such

A Toluol

B Toluol/Heptan

C Toluol/Heptan

D Toluol/Heptan

Vol.-SS Gew.-%, in

Lösungsmittel

unlösliche

Fraktion Erweichungsbereich der
in Lösungsmittel unlöslichen
Fraktion C

mesophase

/S,Neomesophase, gesponnene Faser

100 85/15 70/30 60/40

30,0 34,3 39,9 42,3 325-350
325-350
300-325
275-3ΟΟ

>90

>50

100

>60

CO

ro

CD NJ OO CXD

Offensichtlich war das Material von Versuch D zu viskos als es von 400°C gekühlt wurde und daher konnte sich keine Neomesophase entwickeln; nichtsdestoweniger führte die kurze Erhitzungszeit in der Spinn-Düse oder -Form und die nachfolgende Orientierung während des Spinnens zur Bildung von signifikanten Mengen an Neomesophasen-Material.

Beispiel 6

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung eines chemischen Peches aus einer chemischen Vakuumeinheit. Das Pech hatte einen Erweichungspunkt von 130 C. Es wurde in der vorstehend beschriebenen Weise mit einem binären Losungsmittelsystem (70 Vol.-JS Toluol - 30 % Heptan) extrahiert, wobei 24,8 Gew.-JS einer NMF-Fraktion mit einem Erweichungspunkt von etwa bis 400 C erhalten wurde, die nach lOminütigem Erhitzen bei 400 C zu mehr als 90 % Neomesophasen-Material umgewandelt wurde.

Für: Exxon Research and Engineering Company

Linden, N*J., V.St.A,

Jf

Dr.H.J.Wolff Rechtsanwalt

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Claims

Patentansprüche:

ru.

Verfahren zur Herstellung eines optisch anisotropen,
deformierbaren Peches, dadurch gekennzeichnet, daß man ein kohlenstoffhaltiges isotropes Pech mit einem organischen Lösungsmittelsystem in einer zur Bereitstellung einer in dem Lösungsmittel unlöslichen Fraktion mit
einem Sinterungspunkt unter etwa 35O°C, bestimmt durch thermische Differentialanalyse einer Probe der unlöslichen Fraktion in Abwesenheit von Sauerstoff, ausreichenden Menge behandelt und die in Lösungsmittel unlösliche Fraktion auf eine Temperatur im Bereich von etwa 23O°C bis JlOO⁰C unter Umwandlung der Fraktion in ein Pech, das mehr als 75 % einer optisch anisotropen Phase enthält, erhitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das organische Lösungsmittelsystem in einer Menge verwendet, die ausreicht, um eine in Lösungsmittel unlösliche Fraktion mit einem Sinterungspunkt im Bereich von etwa 310 bis 3¹IO⁰C bereitzustellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das organische Lösungsmittelsystem in einer Menge verwendet, die ausreicht, um eine in Lösungsmittel unlösliche Fraktion bereitzustellen, welche einen Löslichkeitsparameter von größer als etwa 10,5 bei 25°C aufweist.

H. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein organisches Lösungsmittelsystem verwendet, das einen Löslichkeitsparameter bei 25°C von etwa 8,0 bis 9,5 aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein organisches Losungsmittelsystem verwendet, dessen Löslxchkeitsparameter zwischen 8,7 und 9jO liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein organisches Losungsmittelsystem verwendet, das im wesentlichen aus Benzol besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein organisches Losungsmittelsystem verwendet, das im wesentlichen aus Toluol besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Losungsmittelsystem ein Gemisch aus organischen Lösungsmitteln verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gemisch von Lösungsmitteln ein solches verwendet, das im wesentliehen aus Toluol und Heptan besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch verwendet, in welchem Toluol in Mengen

von größer als etwa 60 Vol.-$ vorliegt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das isotrope Pech mit von etwa 5 ml bis etwa 150 ml des organischen Lösungsmittelsystems pro g Pech bei Umgebungstemperatur behandelt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Bereich von etwa 22 bis 30⁰C liegt.

13. Verfahren zur Herstellung eines optisch anisotropen,deformierbaren Peches, das mehr als 90 Gew.-% pseudokristalline Phase enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man ein kohlenstoffhaltiges isotropes Pech mit einem orga-

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nischen Lösungsmittelsystem mit einem Löslichkeitsparameter von zwischen etwa 8,0 und 9,5 und in einer solchen Menge behandelt, die zur Bereitstellung einer in Lösungsmittel unlöslichen Fraktion, die bei einer Temperatur im Bereich von etwa 22 bis 30⁰C in Benzol unlöslich ist, ausreicht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die unlösliche Fraktion auf eine Temperatur erhitzt, die etwa 30⁰C über dem Punkt liegt, wo sie flüssig wird, wobei die Fraktion in weniger als 10 Minuten in ein optisch anisotropes Pech, das mehr als 90 % pseudokristalline Phase aufweist, umgewandelt wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines optisch anisotropen, deformierbaren kohlenstoffhaltigen Peches, das mehr als 75 % einer flüssigen kristallinen Phase enthält, durch Erhitzen eines isotropen kohlenstoffhaltigen Peches auf eine Temperatur im Bereich von etwa 230 bis 400°C, dadurch gekennzeichnet, daß man das isotrope kohlenstoffhaltige Pech mit einem Lösungsmittel, wie organischen Lösungsmitteln oder Gemischen derselben,bei einer Temperatur und in einer Menge extrahiert, die ausreicht, um eine in Lösungsmittel unlösliche Fraktion mit einem Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff von zwischen etwa 1,6 und 2,0 und einem Sinterpunkt unter etwa 35°°C, bestimmt durch thermische Differentialanalyse der Probe der unlöslichen Fraktion in Abwesenheit von Sauerstoff, bereitzustellen, und anschließend die in Lösungsmittel unlösliche Fraktion bei Temperaturen im Bereich von etwa 230 bis ¹JOO⁰C unter. Umwandlung der unlöslichen Fraktion in ein optisch anisotropes Harz, das mehr als 75 % einer flüssigen kristallinen Phase enthält, erhitzt.

16. Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Peches, das mehr als 75 % einer optisch anisotropen, orientierten

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Phase und weniger als etwa 25 Gew.-? in Chinolin unlösliche Substanzen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man ein kohlenstoffhaltiges isotropes Pech, das weniger als etwa 5 Gew.-? an in Chinolin unlöslichen Stoffen enthält, mit einem organischen Lösungsmittelsystera, wie organischen Lösungsmitteln oder Gemischen derselben, extrahiert, wobei das organische Lösungsmittelsystem einen Löslichkeitsparameter von zwischen etwa 8,0 bis etwa 9,5 aufweist, das Verhältnis des organischen Lösungsmittelsystems zu dem isotropen kohlenstoffhaltigen Pech im Bereich von etwa 5 ml bis 150 ml Lösungsmittel pro g isotropen Pechs liegt und die Extraktion bei Temperaturen im Bereich von etwa 22 bis 30°C unter Erzielung einer in Lösungsmittel unlöslichen Fraktion durchgeführt wird, die in Lösungsmittel unlösliche Fraktion von dem Lösungsmittelsystem abtrennt, die abgetrennte unlösliche Fraktion in einer Säuerstoff-freien Atmosphäre trocknet und anschließend die getrocknete Lösungsmittel-unlösliche Fraktion bei einer Temperatur im Bereich von etwa 230 bis *tOO°C unter Umwandlung der in Lösungsmittel unlöslichen Fraktion in ein mehr als 75 ? einer optisch anisotropen orientierten Phase und weniger als etwa 25 Gew.-? an in Chinolin unlöslichen Stoffen enthaltendes Pech erhitzt.

17· Verfahren zur Herstellung einer Pech-Faser, dadurch gekennzeichnet, daß man ein graphitisierbares isotropes Pech mit einem organischen Lösungsmittelsystem mit einem Löslichkeitsparameter von zwischen etwa 8,0 und 9,5 bei 25°C in einer Menge, die zur Bereitstellung einer in Lösungsmittel unlöslichen Fraktion, welche wenn sie 10 Minuten und weniger auf eine Temperatur von etwa 30°C über dem Punkt, wo sie flüssig wird, erhitzt wird, in ein Pech umgewandelt wird, welches nach Abkühlung auf Umgebungstemperatur mehr als 75 ? einer optisch anisotropen Phase und weniger als 25 Gew.-? an in Chinolin unlöslichen Substanzen enthält, ausreicht, extrahiert und die in

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Lösungsmittel unlösliche Fraktion auf eine Temperatur von etwa 300 bis 38O⁰C erhitzt, während die erhitzte· unlösliche Fraktion durch eine Extrusionsöffnung unter Bildung einer Pech-Faser extrudiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittelsystem ein Gemisch aus Toluol und Heptan verwendet, das mehr als etwa 60 Vol.-# Toluol enthält .

19. Optisch anisotropes kohlenstoffhaltiges Pech, gekennzeichnet durch einen Gehalt von mehr als 75 % einer pseudokristallinen Phase und weniger als etwa 25 Gew.-% an in siedendem Chinolin unlöslichen Substanzen.

20. Optisch anisotropes Pech nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als etwa 15 Gew.-5? an in siedendem Chinolin unlöslichen Substanzen enthält.

21. Optisch anisotropes Pech nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es mehr als 90 % einer pseudokristallien Phase enthält.

22. Kohlenstoffhaltiges Pech, dadurch gekennzeichnet, daß es beim Erhitzen auf Temperaturen bis zu etwa ¹IOO⁰C in einer Geschwindigkeit von etwa 10 C pro Minute einen Gewichtsverlust von weniger als etwa 5 % aufweist und in ein Pech überführt wird, das mehr als 75 % einer optisch anisotropen Phase enthält und zu mindestens 75 Gew.-%

in siedendem Chinolin löslich ist.

23. Kohlenstoffhaltige Pech-Faser, gekennzeichnet durch einen Gehalt an mehr als 75 % Neomesophase.

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24. Kohlenstoffhaltige Pech-Faser, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu weniger als 25 Gew.-% in siedendem Chinolin löslich ist und zu mehr als 75 % aus einem optisch anisotropen, flüssig-kristallinem Material besteht.

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