DE3024423A1 - Verwendung pikrierbarer pechfraktionen zur herstellung von anisotropem kohlenstoff - Google Patents
Verwendung pikrierbarer pechfraktionen zur herstellung von anisotropem kohlenstoffInfo
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Description
■ι-
RÜTGERSWERKE AKTIENGESELLSCHAFT, D-6000 Frankfurt
Pat-771-R
Patentanmeldung
15
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Verwendung pikrierbarer Pechfraktionen zur Herstellung
von anisotropem Kohlenstoff
Die Erfindung betrifft die Verwendung von mittels Pikrierung 'abgetrennter Steinkohlenteerfraktionen zur Herstellung von
anisotropem Kohlenstoff.
Anisotroper technischer Kohlenstoff spielt zur Herstellung von Werkstoffen mit speziellen Eigenschaften sowie in der
metallurgischen Industrie eine wichtige Rolle. Als Rohstoff
zu seiner Herstellung ist zwar häufig Steinkohlenteernormalpech,
d.h. der Destillationsrückstand der technischen Destillation von Steinkohlenhochtemperaturteer, vorgeschlagen
worden, doch beziehen sich die bekannten Verfahren auf die Gewinnung von für die Carbonisierung geeigneten
Fraktionen aus Steinkohlenteerpech unter Verwendung von
-Z-
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organischen Lösungsmitteln, durch die Anwendung von Katalysatoren wie zum Beispiel Aluminiumchlorid, durch den Zusatz
von Additiven wie zum Beispiel Schwefel, oder durch ausgewählte Temperaturen und/oder Verweilzeiten und/oder Drucke beim
Carbonisierungsprozeß.
Diese Verfahren werden sowohl einzeln als auch als Kombinationen miteinander vorgeschlagen und sie liefern Produkte,
die sich durch mehrstündige Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen meist 450 - 5000C zti anisotropem Kohlenstoff carbo
nieren lassen.
Dieser langsame Carbonisierungsprozeß wird als unbedingt notwendig erachtet, da man von der Vorstellung ausgeht, daß
nur durch eine lange Verweil zeit und eine ruhige Reaktion in einem turbulenzfreien Reaktionsmedium die Bildung von
hochorientierten Kohlenstoffen ermöglicht wird (vgl. a.J. Hlittinger; Bitumen, Teere, Asphalte, Peche , 24_, 255 - 262/
1973).
Abgesehen von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Dauer
dieses Prozesses für die meisten Verwendungen der anisotropen Kohlenstoffe nicht nachteilig.Zur Herstellung von v
Kohlenstoffasern aus Pech/äber sucht man nach Pechfraktionen,
bei denen eine derartige Umwandlung in möglichst kurzer Zeit
erfolgt.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hochreaktives Pech zu finden, das sich bei relativ niedriger
Temperatur quantitativ und schnell in anisotropen Kohlenstoff umwandeln läßt.
-3-130067/0018
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in der Verwendung von Pechfraktionen, die durch Pikrierung von
Steinkohlenteerpech, Abtrennung und anschließende Zerlegung
der Pikrate erhalten werden, zur Herstellung von anisotropem
Kohlenstoff.
5
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Die Möglichkeit der Fraktionierung von Steinkohlenteernormalpech
unter Verwendung von Pikrinsäure als Charge-Transfer-Komplexierungsagens ist als analytische Methode
in der Literatur beschrieben (6.-P. Blümer und M.Zander, Compendium 77/78, Ergänzungsband der Zeitschrift Erdöl und
Kohle·Erdgas'Petrochemie S.235-251).
Bei der näheren Untersuchung der mittels der Pikrinsäurekomplexe erhaltenen Steinkohlenteerpechfraktionen zeigte sich,
daß diese sich auffallend schnell carbonisieren lassen. Entgegen der allgemeinen Erwartungen führt diese Carbonisierung
zu hochanisotropem Kohlenstoff.
Wie ein Vergleich der in den folgenden Beispielen beschriebenen Verkokungsversuche von filtriertem Steinkohlenteerpech
und einer mittels Pikrinsäurekomplex gewonnenen Pechfraktion
zeigt, erfolgt bei letzterer die Umwandlung in anisotropen Kohlenstoff mehr als zehnmal schneller.
100 ' . g Steinkohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt
(nach Krämer-Sarnow) von 720C werden mit 5 1 siedendem
Toluol unter Rühren 15 min lang extrahiert, die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und das Unlösliche (19,9 g)
abgesaugt. Zur Lösung werden weitere 0,5 1 Toluol
-4-
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ORIGINAL INSPECTED
gegeben und anschließend mit 4 g Pikrinsäure, gelöst in 0,125 1 Toluol, bei Raumtemperatur versetzt. Das sich sofort
abscheidende Pikrat wird nach 30-minütigem Rühren der Suspension abgesaugt, mit Toluol gewaschen und getrocknet (Ausbeute: 11,7 g),
Das Pikrat wird in 0,625 1 Chloroform suspendiert, die Suspension bei Raumtemperatur mit 15-proz. wäßrigem Ammoniak
behandelt, wobei die aromatische Kohlenwasserstoff-Fraktion in Lösung geht. Anschließend wird die Lösung mit
Wasser zur Entfernung des entstandenen Ammoniumpikrats gewaschen
und das Chloroform abdestiliiert.
Der Rückstand (9,8 g) mit einem Erweichungspunkt nach Krämer-Sarnow von 19O0C wird 70 min lang in einer Druckapparatur
auf 4250C erhitzt. Der sich dabei einstellende Druck beträgt 10 bar. Man erhält in quantitativer Ausbeute Kohlenstoff.
Die Beurteilung des Kohlenstoffs hinsichtlich Anisotropie erfolgt durch die Aufnahme von Mikroschliffen unter
dem Polarisationsmikroskop. In dieser für die Beurteilung der Anisotropie von Kohlenstoffen üblichen Methode zeigt
der erfindungsgemäß erhaltene Kohlenstoff große, ungestörte, ' anisotrope Strukturen.
Vergleichsbeispiel
Filtriertes Steinkohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt (nach Krämer-Sarnow) von 7O0C und einem Gehalt an chinolinunlöslichen
Bestandteilen von 0,35 % wird in einer Druckapparatur auf 4250C erhitzt, bei einem Druck von 10 bar. Die
Verweilzeit für eine vollständige Umwandlung in einen anisotropen Kohlenstoff beträgt 13 Stunden.
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Claims (1)
- 302U23RÜTGERSWERKE AKTIENGESELLSCHAFT, D-6000 FrankfurtPat-771-RPatentanspruchVerwendung von Pechfraktionen, die durch Pikrierung von Steinkohlenteerpech, Abtrennung und anschließende Zerlegung der Pikrate erhalten werden, zur Herstellung von.anisotropem Kohlenstoff.130067/0018ORIGINAWNSPECTED
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