JPH0733514B2 - メソフェ−ズピッチの製造法 - Google Patents

メソフェ−ズピッチの製造法

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JPH0733514B2
JPH0733514B2 JP62187749A JP18774987A JPH0733514B2 JP H0733514 B2 JPH0733514 B2 JP H0733514B2 JP 62187749 A JP62187749 A JP 62187749A JP 18774987 A JP18774987 A JP 18774987A JP H0733514 B2 JPH0733514 B2 JP H0733514B2
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mesophase pitch
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春夫 寺西
昭 横山
博文 原田
隆伸 河井
英昌 本田
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日本カ−ボン株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、メソフェーズピッチの製造法に関し、詳しく
はコールタールピッチから溶剤分別によりβ−レンジを
抽出し、これを水素化(水素添加)、重質化処理を行な
うことにより、加熱下で軟化、溶融可能であり、黒鉛繊
維の原料として好適なメソフェーズピッチの製造法に関
する。
[従来技術] 現在、炭素繊維や黒鉛繊維は、ポリアクリロニトリルや
石油または石炭等のピッチを原料として製造されてい
る。
しかしながら、ポリアクリロニトリルを原料とした場合
に、原料が高価であり、しかも加熱炭化または黒鉛化時
に、収率も悪いという問題がある。
そこで、安価なピッチを原料として炭素繊維や黒鉛繊維
を製造する方法が数多く提案されている。しかし、安価
なピッチを原料とし、そのまま溶融紡糸、不融化、炭素
化または黒鉛化を行なった場合には、紡糸性や得られる
繊維の強度等の特性に問題がある。
このため、ピッチを原料としてこれを熱処理することに
より、メソフェーズと呼ばれる光学的異方性の液晶を有
するピッチ(前駆体ピッチ)を得、この前駆体ピッチを
溶融紡糸し、不融化、炭素化または黒鉛化することによ
り、弾性率等の繊維特性を向上させる試みがなされてい
る。
[発明が解決しようとする問題点] しかるに、このようなメソフェーズを有する前駆体ピッ
チ、特にコールタールピッチにおいては、カーボンブラ
ック状のキノリンに不溶で不融性の物質を有しており、
これらの物質は前駆体ピッチの不均一性の原因となり、
紡糸性を悪くすると共に、得られる繊維の弾性率等の特
性を低下させることとなる。
例えば、コールタールピッチをそのまま、あるいはテト
ラリン、テトラヒドロキノリン、水添アントラセン油、
水素ガス等で水素添加し、不活性雰囲気中で重質化を行
なって調製されたメソフェーズピッチは、キノリン不溶
分を多量に含有している。
また、キノリン、ピリジン等の溶剤を用いてメソフェー
ズのみを分離すると、このものは加熱しても軟化溶融し
ない。このため、炭化を行なっても固相炭化が進行し、
黒鉛化性はあまりよくない。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、
黒鉛化性が良好で、しかも得られる繊維の特性に優れ、
黒鉛繊維の原料として好適なメソフェーズピッチの製造
法を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、コールタールピッチから溶剤分別によりβ−
レジンを抽出し、これを水素化(添加)、重質化処理を
行なうことを特徴とするメソフェーズピッチの製造法に
ある。
本発明で出発原料として用いるコールタールピッチは、
石炭乾留により得られる生タールを蒸留する際に得られ
る留分であり、本発明においては、この留分をそのまま
用いてもさらに後処理したものを用いてもよい。
本発明においては、このコールタールピッチを出発原料
として用い、このコールタールピッチから溶剤分別によ
りβ−レジンを抽出する。このβ−レジンは、トルエ
ン、ベンゼン等に不溶で、キノリン、ピリジン等に可溶
である。一方、α−レジンはキノリン等に不溶で、γ−
レジンはトルエン等に可溶なので、これらの溶剤を適宜
組合わせることによって、β−レジンのみを溶剤分別に
よって抽出する。
本発明では、上記溶剤分別により抽出されたβ−レジン
を溶剤等を用いて水素化(水素添加)し、過を行ない
不溶分を除去した後、蒸留を行ない水素化処理に用いた
溶剤等を除去する。ここにおいて、水素化処理として
は、テトラリン、テトラヒドロキノリン、水添アントラ
セン油等による溶剤処理、あるいは水素ガスおよび触媒
を用いたガス処理等によって行なわれる。
次に、水素化処理されたβ−レジンは、重質化処理され
る。この重質化処理は、不活性雰囲気下で行なわれ、例
えば、窒素ガス雰囲気下等が採用される。また、このと
きの処理温度は360〜430℃、処理時間は30〜300分の条
件で行なうのが望ましい。
このように、コールタールピッチを溶剤、水素化、重質
化処理を行なうことによって、メソフェーズを80%以上
有するメソフェーズピッチが得られる。
本発明では、このメソフェーズピッチを、さらに擂かい
機、クラッシャー等で微粉砕し、次いでベンゼンまたは
トルエンにより、これらの溶剤に可溶な成分を除去し、
メソフェーズのみを分離させることが好ましい。このよ
うに微粉砕、溶剤可溶分を除去することによって、メソ
フェーズが100%で、しかも100%キノリンに可溶なメソ
フェーズピッチが得られる。
本発明によって得られたメソフェーズピッチは、加熱下
で軟化、溶融可能であり、炭化を行なった場合に、液相
炭化が進行し、黒鉛化性が良好である。
[実施例] 以下、本発明を実施例等に基づいて具体的に説明する。
実施例1 軟化点84℃の光学的等方性のコールタールピッチ(キノ
リン不溶分0.2wt%)を原料とし、キノリンおよびトル
エンを用いてコールタールピッチからβ−レジンのみを
抽出した。次に、これをテトラヒドロキノリンを用いて
オートクレーブ中で水素化処理し、この水素化処理物を
吸引過し、不溶分を除去した後、過液を蒸留してテ
トラヒドロキノリンを除去、回収した。
次に、窒素ガス雰囲気下、380℃で53分間加熱して重質
化処理を行ないメソフェーズピッチ(前駆体ピッチ)を
得た。
得られたメソフェーズピッチは、トルエン不溶分(TI)
=75wt%、キノリン不溶分(QI)=0wt%、軟化点288
℃、メソフェーズ量90%であった。
このメソフェーズピッチを、20ホールのマルチホール紡
糸装置にて紡糸した。この焼成繊維の特性は1500℃で
は、引張り強度は382kg/mm2、引張り弾性率は24t/mm2
あった。また、2500℃で黒鉛化したところ、引張り強度
は541kg/mm2、引張り弾性率は82t/mm2であった。
この得られたメソフェーズピッチの偏光顕微鏡写真を第
1図に示す。
次に、上記メソフェーズピッチをメノウ製乳鉢で微粉砕
し、60メッシュ以下の微粉とし、この微粉に過剰量のト
ルエンを加え、80℃で加熱洗浄し、トルエン不溶分をア
セトンで洗浄後、減圧乾燥によりトルエンを除去し、メ
ソフェーズのみを分離した。
得られたメソフェーズのみからなるメソフェーズピッチ
は、TI=100wt%、QI=0wt%で、加熱により軟化溶融
し、軟化点450℃、メソフェーズ量100%であった。この
分離されたメソフェーズピッチの加熱溶融後の偏光顕微
鏡写真を第2図に示した。
この分離されたメソフェーズピッチを800〜2800℃で炭
化、黒鉛化を行ない、X線回折によって黒鉛化性を調べ
た。その結果を第3図および第4図に示す。
比較例1 実施例1で用いたコールタールピッチを原料とし、これ
を窒素ガス雰囲気下、380℃で53分間加熱したが、メソ
フェーズピッチは全く得られなかった。
比較例2 実施例1で用いたコールタールピッチを原料とし、これ
をテトラヒドロキノリンによりオートクレーブ中で水素
化処理した後、実施例と同様に吸引過、蒸留を行ない
テトラヒドロキノリンを除去、回収した。
さらに窒素ガス雰囲気下、380℃で110分の熱処理を行な
いメソフェーズピッチを得た。
得られたメソフェーズピッチは、TI=86wt%、QI=50wt
%、軟化点321℃、メソフェーズ量97%であった。
このメソフェーズピッチを、20ホールのマルチホール紡
糸装置にて紡糸した。この焼成繊維の特性は1500℃で
は、引張り強度は267kg/mm2、引張り弾性率は18t/mm2
あった。また、2500℃で黒鉛化したところ、引張り強度
は285kg/mm2、引張り弾性率は51t/mm2であった。
次に、上記メソフェーズピッチを実施例1と同様に60メ
ッシュに微粉砕し、トルエン不溶分をアセトンで洗浄
後、減圧乾燥し、メソフェーズのみを分離した。
得られたメソフェーズのみからなるメソフェーズピッチ
は、TI=100wt%、QI=59wt%で加熱しても軟化しなか
った。
この分離されたメソフェーズピッチを実施例1と同様に
800〜2800℃で炭化、黒鉛化を行ない、X線回折によっ
て黒鉛化性を調べた。その結果を第3図および第4図に
示した。
実施例1および比較例2のX線回析より求めた値をプロ
ットした第3図および第4図は、各熱処理温度における
黒鉛化の程度を示したものである。
この第3図および第4図において、d(002)は、黒鉛
結晶における(002)面の面間隔を示しており、この値
が小さいほど黒鉛化が進んでいると判断される。
Lc(002),Lc(004)はそれぞれ(002)面,(004)面
から求めた黒鉛層の積み重なりの厚さを示すもので、こ
の値が大きいほど黒鉛化性が良いと判断される。
La(110)は、(110)回析線から求めた炭素網平面の広
がりの大きさを示すもので、この値が大きいほど黒鉛化
性が良いと判断される。
第3図および第4図において、比較例2に対して実施例
1では、d(002)が小さく、Lc(002),Lc(004),La
(110)が大きいことから、黒鉛化性が良いと判断され
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明により得られたメソフェー
ズピッチは、加熱下で軟化、溶融可能であり、炭化が液
相炭化が進行するため、黒鉛化性が良好であり、また得
られる繊維特性も優れたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で得られたメソフェーズピッチの結
晶の構造を示す偏光顕微鏡写真(200倍)、 第2図は、第1図のメソフェーズピッチをさらに微粉
砕、溶剤処理して得られたメソフェーズピッチの加熱溶
融後の結晶の構造を示す偏光顕微鏡写真(200倍)、 第3図および第4図は、炭化、黒鉛化温度と黒鉛化性と
の関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コールタールピッチから溶剤分別によりβ
    −レジンを抽出し、これを水素添加、重質化処理を行な
    うことを特徴とするメソフェーズピッチの製造法。
  2. 【請求項2】前記重質化処理後、微粉砕し、次いでベン
    ゼンまたはトルエンにより溶剤可溶分を除去する特許請
    求の範囲第1項記載のメソフェーズピッチの製造法。
JP62187749A 1987-07-29 1987-07-29 メソフェ−ズピッチの製造法 Expired - Lifetime JPH0733514B2 (ja)

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