JPS6224522B2 - - Google Patents

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JPS6224522B2
JPS6224522B2 JP4916784A JP4916784A JPS6224522B2 JP S6224522 B2 JPS6224522 B2 JP S6224522B2 JP 4916784 A JP4916784 A JP 4916784A JP 4916784 A JP4916784 A JP 4916784A JP S6224522 B2 JPS6224522 B2 JP S6224522B2
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JP
Japan
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fibers
aromatic
temperature
ptcd
fiber
Prior art date
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JP4916784A
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Japanese (ja)
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Mutsuaki Murakami
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

a 産業上の利用分野 本発明は電導体、抵抗体、発熱体、電極の材料
あるいはFRP、FRMなどの複合材料用強化材と
して広く使用されている炭素質繊維の製造法に関
する。 b 従来技術 従来、炭素質繊維の製造法としては、(1)ポリア
クリロニトリル、セルローズ、ピツチなどを繊維
にし、これを不融化し、さらに焼成する方法が広
く行われている。この方法とは別に(2)ベンゼン、
メタン、エタンなどの炭化水素ガスを熱分解して
気相反応により直接繊維を製造する方法も知られ
ている。この方法で製造された繊維は気相生長炭
素繊維と呼ばれ、前記(1)の方法により製造された
炭素質繊維に比べて、弾性率、引張り強度、電導
度などで優れた特性を有する。例えばポリアクリ
ロニトリルから製造された炭素質繊維の引張り強
度、弾性率、室温電気抵抗率の値は、それぞれ、
6〜12ton/cm2、600ton/cm2、5〜10×10-3Ωcm
であるに対し、気相生成炭素質繊維(ベンゼン原
料、生成温度1100℃)の値は、それぞれ、10〜
30ton/cm2、2000〜4000ton/cm2、1×10-3Ωcmで
あつて優れた特性を有している。 そのため、気相生成炭素繊維は、プラスチツ
ク、金属、炭素材との複合材料、電導体、抵抗
体、発熱体などのエレクトロニクス材料として期
待されているが、次のような欠点があるため、未
だ広く一般に使用されていない。 (1) 気相生長炭素繊維は連続した長繊維で得難
く、短繊維となり、また欠陥があつたりするこ
とが多く、均一な繊維が得にくい。 (2) 繊維の太さが5〜50μm程度でばらつきが多
く不均一である。一般に細い繊維の方が高い強
度と弾性率を有するので、強化材料として使用
する場合は細い繊維が好ましい。しかし、5μ
m以下の直径の繊維を安定に得ることは困難で
ある (3) 反応温度が高く、一般には1000℃以上の温度
を必要とする。 (4) 生長反応を促進するためには、触媒、例えば
Fe、Ni、Coなどの超微粉末を必要とする。触
媒を使用しない時は反応の制御が難しく繊維が
得られない場合もある。 c 発明の目的 本発明は従来の気相生長炭素繊維の欠点を解消
するためになされたもので、その目的は繊維の太
さが0.1〜5μmと細く、しかも繊維全体に亘つ
て均一な太さを有する繊維を300〜1000℃の低温
でも製造可能な新規な気相成長炭素繊維からなる
炭素質繊維の製造法を提供するにある。 d 発明の構成 本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結
果、従来の気相生長炭素繊維の原料としては、ベ
ンゼン、トルエン、メタン、エタン、オクタン等
の炭化水素、あるいは低沸点モノマーが使用さ
れ、これを触媒表面で脱水素反応を起させながら
炭素繊維を生成させている。このような脱水素反
応は一般に1000℃以上で起るので、1000℃以上の
高温を必要としている。本発明者らは、脱水素反
応以外の反応を利用して炭素繊維を生長させるこ
とができる原料について、幅広く検討したとこ
ろ、芳香族2酸無水物を原料として使用し、これ
を気化させると、カルボニル基の部分が解裂し、
これによつて生じた芳香族炭化水素ラジカルが気
相で会合して生長して繊維状の生成物となること
を知見した。このような生長のメカニズムは従来
の気相生長炭素繊維の生長メカニズムとは全く異
なるものであり、芳香族2酸無水物の種類によつ
ては300℃程度の低温でも繊維に生長させること
が可能である。このような新規な知見に基いて本
発明を完成したものである。 本発明の要旨は、芳香族2酸無水物または加熱
により芳香族2酸無水物を生成する化合物をアル
ゴン、チツ素、ヘリウム、水素及びこれらの混合
ガスから選ばれたガス雰囲気中あるいは真空中で
加熱気化させて気相生長させることを特徴とする
炭素質繊維の製造法にある。 芳香族2酸無水物の代表的な化合物としては、
次のような化合物が挙げられる。 ピロメリツト酸2無水物(BTCDと略す);
1・4・5・8・ナフタレンテトラカルボン酸2
無水物(NTCD−1);2・3・6・7・ナフタ
レンテトラカルボン酸2無水物(NTCD−2);
1・2・5・6・ナフタレンテトラカルボン酸2
無水物(NTCD−3);3・4・9・10ペリレン
テトラカルボン酸2無水物(PTCD−1);1・
12・6・7ペリレンテトラカルボン酸2無水物
(PTCD−2);3・4・8・9アントラセンテ
トラカルボン酸2無水物(ATCD);3・4・
8・9・ピレンテトラカルボン酸2無水物;3・
3′・4・4′ビフエニルテトラカルボン酸2無水
物;2・2′・3・3′ビフエニルテトラカルボン酸
2無水物;2・2−ビス(3・4−ベンゾフエノ
ンテトラカルボン酸2無水物;ビス(3・4−ジ
カルボキシフエニル)スルフオン2無水物;ビス
(3・4−ジカルボキシフエニル)エーテル2酸
無水物;2・3・4・5チオフエンテトラカルボ
ン酸2無水物;また、これらの2酸無水物異性
体、フエナンスレン、アクリジン、ピロール、キ
ノリン、コロメン等の2酸無水物がある。しか
し、これら例示の化合物に限定されるものではな
い。 更にまた、本発明における出発原料としては、
加熱により前記芳香族2酸無水物を生成する化合
物、例えば加熱により脱水反応を起して、芳香族
2酸無水物を生ずるテトラ芳香族カルボン酸も同
様に使用することができる。 芳香族2酸無水物を原料として気相生長炭素繊
維の生長させるメカニズムにおいては、本質的に
は生長促進のための触媒を必要としない。実際に
多くの芳香族2酸無水物は単に加熱するだけで繊
維状生成物を製造することができる。しかしなが
ら、BTCDA(融点283〜286℃)のような融点が
比較的低い化合物の場合には、触媒の存在がカル
ボニル基の解裂反応を促進するので触媒の存在が
好ましい。このような場合に使用される触媒とし
ては、Fe、Co、Ni、V、Nb、Ta、またはこれら
の炭化物、窒化物などの化合物を初めとして、通
常の気相生長炭素繊維の製造に使用される触媒も
使用することができる。これらの触媒は炭素質繊
維が析出する加熱帯域中に置かれ、特に超微粉末
である場合が有効である。 生長反応は、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素
及びそれらの混合ガスから選ばれたガス雰囲気中
あるいは真空中で行う。特に気化する温度が高い
原料を用いる場合は真空中で行うのが有効であ
る。逆に気化温度が低い原料を用いる場合は、オ
ートクレーブを用いて前記ガスの加圧下で行うの
が有効である。水素の存在は一般に生長反応をお
そくする傾向があるが、実施例2で示すように、
四角の断面を持つ平板状の繊維が得られる。また
触媒を共存させて生長反応を行う場合は水素を存
在させることが好ましい。この場合、水素は触媒
の活性を保持するのに有効に働くものと考えられ
る。少量の酸素の存在は生長反応を促進する効果
があるが、10%以上の酸素の存在は生長反応を阻
害する。酸素の多量の存在は燃焼を起こさせてス
ス状炭素を発生させ、これが生長反応を阻害する
ものと考えられる。 次に芳香族テトラカルボン酸2無水物の内最も
典型的化合物であるPTCD−1を用いた場合にお
ける炭素繊維の生成メカニズムについて述べる。 PTCD−1は516℃で減量反応が開始し、この
温度附近から急激な酸素の減少が観察される。こ
れによりカルボニル置換基の解裂が起つて酸素が
ぬけ、ペリレンラジカルが生成するものと考えら
れる。アルゴン中で600℃、800℃、1000℃で製造
した繊維のFT−IRスペクトルを示すと、第1図
のa,b,c,dの通りである。ただしaは
PTCD−1のスペクトルで、bは600℃、cは800
℃、dは1000℃におけるスペクトルである。
PTCD−1のスペクトルaで、1774cm-1の吸収は
νC=0に基づく吸収、1757、1743、1730cm-1
吸収は芳香族のδC−H(面外)、1595、1508cm
-1の吸収は芳香族νC=C、1407cm-1の吸収は不
飽和炭素のδC−H(面内)、1299、1234cm-1
吸収はC−O−C、1022cm-1の吸収は
a. Field of Industrial Application The present invention relates to a method for producing carbonaceous fibers that are widely used as materials for conductors, resistors, heating elements, electrodes, or as reinforcing materials for composite materials such as FRP and FRM. b. Prior Art Conventionally, as a method for producing carbonaceous fibers, the following methods have been widely used: (1) making fibers from polyacrylonitrile, cellulose, pitch, etc., making them infusible, and then firing them. Apart from this method, (2) benzene,
A method of directly producing fibers by thermally decomposing hydrocarbon gases such as methane and ethane and performing a gas phase reaction is also known. Fibers produced by this method are called vapor-grown carbon fibers, and have superior properties in terms of modulus of elasticity, tensile strength, electrical conductivity, etc., compared to carbon fibers produced by the method (1) above. For example, the tensile strength, elastic modulus, and room temperature electrical resistivity of carbon fibers made from polyacrylonitrile are as follows:
6~12ton/ cm2 , 600ton/ cm2 , 5~10× 10-3 Ωcm
On the other hand, the values of vapor phase-generated carbonaceous fiber (benzene raw material, generation temperature 1100℃) are 10 to 1, respectively.
30ton/cm 2 , 2000 to 4000ton/cm 2 , and 1×10 −3 Ωcm, and have excellent properties. Therefore, vapor-generated carbon fibers are expected to be used as electronic materials such as composite materials with plastics, metals, and carbon materials, electrical conductors, resistors, and heating elements, but they are still not widely used due to the following drawbacks. Not commonly used. (1) Vapor-grown carbon fibers are difficult to obtain as continuous long fibers; they are short fibers and often have defects, making it difficult to obtain uniform fibers. (2) The thickness of the fibers is approximately 5 to 50 μm, which is highly variable and non-uniform. Thin fibers are preferred when used as reinforcing materials because they generally have higher strength and modulus of elasticity. However, 5μ
It is difficult to stably obtain fibers with a diameter of less than m. (3) The reaction temperature is high, generally requiring a temperature of 1000°C or higher. (4) To promote the growth reaction, catalysts, e.g.
Requires ultrafine powder of Fe, Ni, Co, etc. When a catalyst is not used, it is difficult to control the reaction and fibers may not be obtained. c. Purpose of the Invention The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of conventional vapor-grown carbon fibers, and the purpose is to create fibers with a thin thickness of 0.1 to 5 μm and a uniform thickness throughout the fiber. It is an object of the present invention to provide a method for producing carbonaceous fibers made of novel vapor-grown carbon fibers, which can produce fibers having the following properties even at low temperatures of 300 to 1000°C. d Structure of the Invention As a result of research to achieve the above object, the present inventors found that hydrocarbons such as benzene, toluene, methane, ethane, and octane, or low-boiling monomers are used as raw materials for conventional vapor-grown carbon fibers. This is used to produce carbon fibers while causing a dehydrogenation reaction on the catalyst surface. Such dehydrogenation reactions generally occur at temperatures of 1,000°C or higher, so a high temperature of 1,000°C or higher is required. The present inventors extensively studied raw materials that can grow carbon fibers using reactions other than dehydrogenation reactions, and found that when aromatic dianhydride is used as a raw material and it is vaporized, The carbonyl group part is cleaved,
It was found that the aromatic hydrocarbon radicals generated by this process associate in the gas phase and grow to form a fibrous product. This growth mechanism is completely different from that of conventional gas-phase grown carbon fibers, and depending on the type of aromatic dianhydride, fibers can be grown at temperatures as low as 300°C. It is. The present invention was completed based on such new knowledge. The gist of the present invention is to prepare an aromatic diacid anhydride or a compound that produces an aromatic diacid anhydride by heating in a gas atmosphere selected from argon, nitrogen, helium, hydrogen, and a mixed gas thereof or in a vacuum. A method for producing carbonaceous fibers characterized by vapor phase growth through heating and vaporization. Representative compounds of aromatic diacid anhydrides include:
Examples include the following compounds. Pyromellitic acid dianhydride (abbreviated as BTCD);
1, 4, 5, 8, naphthalenetetracarboxylic acid 2
Anhydride (NTCD-1); 2, 3, 6, 7, naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCD-2);
1, 2, 5, 6, naphthalenetetracarboxylic acid 2
Anhydride (NTCD-3); 3, 4, 9, 10 perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCD-1); 1.
12.6.7 Perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCD-2); 3.4.8.9 Anthracenetetracarboxylic dianhydride (ATCD); 3.4.
8.9.Pyrenetetracarboxylic dianhydride; 3.
3', 4, 4' biphenyltetracarboxylic dianhydride; 2, 2', 3, 3' biphenyltetracarboxylic dianhydride; 2, 2-bis(3, 4-benzophenonetetracarboxylic acid) 2 anhydride; bis(3,4-dicarboxyphenyl) sulfone 2 anhydride; bis(3,4-dicarboxyphenyl) ether 2 acid anhydride; 2,3,4,5 thiophenetetracarboxylic acid 2 Anhydrides; There are also diacid anhydrides such as these diacid anhydride isomers, phenanthrene, acridine, pyrrole, quinoline, colomene, etc. However, the present invention is not limited to these exemplified compounds. As starting materials for invention,
Compounds that produce the aromatic diacid anhydride when heated, such as tetraaromatic carboxylic acids that produce aromatic diacid anhydrides when heated, can also be used. The mechanism for growing gas-phase growth carbon fibers using aromatic diacid anhydride as a raw material essentially does not require a catalyst for growth promotion. In fact, many aromatic dianhydrides can be made into fibrous products simply by heating. However, in the case of a compound with a relatively low melting point such as BTCDA (melting point 283-286°C), the presence of a catalyst is preferred since the presence of a catalyst promotes the cleavage reaction of the carbonyl group. Catalysts used in such cases include Fe, Co, Ni, V, Nb, Ta, or compounds such as their carbides and nitrides, which are commonly used in the production of vapor-grown carbon fibers. Catalysts can also be used. These catalysts are placed in the heating zone where the carbonaceous fibers are precipitated, and are particularly effective when they are in the form of ultrafine powders. The growth reaction is carried out in a gas atmosphere selected from argon, nitrogen, helium, hydrogen, and mixed gases thereof, or in vacuum. Particularly when using raw materials whose vaporization temperature is high, it is effective to carry out the process in a vacuum. On the other hand, when using a raw material with a low vaporization temperature, it is effective to use an autoclave and pressurize the gas. Although the presence of hydrogen generally tends to slow down the growth reaction, as shown in Example 2,
A flat fiber with a square cross section is obtained. Furthermore, when the growth reaction is carried out in the presence of a catalyst, it is preferable to have hydrogen present. In this case, hydrogen is considered to work effectively to maintain the activity of the catalyst. The presence of a small amount of oxygen has the effect of promoting the growth reaction, but the presence of 10% or more of oxygen inhibits the growth reaction. It is thought that the presence of a large amount of oxygen causes combustion and generates soot-like carbon, which inhibits the growth reaction. Next, a carbon fiber production mechanism will be described when PTCD-1, which is the most typical compound among aromatic tetracarboxylic dianhydrides, is used. The weight loss reaction of PTCD-1 starts at 516°C, and a rapid decrease in oxygen is observed from around this temperature. It is thought that this causes cleavage of the carbonyl substituent, which eliminates oxygen and generates perylene radicals. The FT-IR spectra of fibers produced at 600°C, 800°C, and 1000°C in argon are shown in a, b, c, and d in Figure 1. However, a is
In the spectrum of PTCD-1, b is 600℃ and c is 800℃.
°C and d are spectra at 1000 °C.
In spectrum a of PTCD-1, the absorption at 1774 cm -1 is based on νC = 0, and the absorptions at 1757, 1743, and 1730 cm -1 are aromatic δC-H (out-of-plane), 1595, and 1508 cm
The absorption at -1 is aromatic νC=C, the absorption at 1407 cm -1 is δC-H (in-plane) of unsaturated carbon, the absorption at 1299 and 1234 cm -1 is C-O-C, and the absorption at 1022 cm -1 is

【式】859、808、792、733cm-1の各吸収 は芳香族化合物のδC−H(面外)であると同定
できる。600℃で作成した繊維のスペクトルbで
はC−O−C、
[Formula] Each absorption at 859, 808, 792, and 733 cm -1 can be identified as δC-H (out-of-plane) of an aromatic compound. In the spectrum b of the fiber prepared at 600℃, C-O-C,

【式】に基づく吸収はほ ぼ消失してしまうが、芳香族化合物のδC−H、
νC=C、に基づく各吸収は消失しないで残つて
いる。一方、800℃、1000℃で作成した繊維のス
ペクトルc,dはδC−Hの吸収もほとんど消失
し全体的にブロートなスペクトルになり赤外光の
透過性も悪くなつてくる。一方、元素分析の結果
では600℃で作成した繊維はC=93.6%、H=2.4
%であり800℃での繊維はC=94.5%、H=0.9
%、1000℃で作成した繊維はC=98.5%、H=
0.4%であつた。また、XPSの測定ではいずれの
試料でも酸素の存在量は1.5%以下であつた。こ
の様な結果から繊維はPTCDの分解により生成し
たペリレンラジカルが第2図に示す様なメカニ
ズムによつて生長するものと考えられる。ここで
ポリペリレン構造のでは水素の存在量は3.2%
であり、が2分子結合したの構造では1.6%
である。従つて、600℃で製造した繊維は水素の
存在比よりとの中間構造のものであり、800
℃、1000℃で製造した繊維はの構造より更にグ
ラフアイト化したものと考えられる。 以上はPTCD−1を原料とした場合における生
成メカニズムと繊維の基本的構造について述べた
が、他の原料を使用した場合も、その原料に対応
して同様な生成メカニズムとそれに対応した繊維
構造のものが得られる。 e 実施例 実施例 1 ペレツト状にプレス加工した各種の芳香族2酸
無水物(ペレツト径13mm、厚さ1mm)を加熱炉に
セツトし10℃/minの速度で200〜1000℃の間の
あらかじめ設定した温度まで昇温し、1時間その
温度に保持した後40℃/minの速度で降温した。
反応はすべてアルゴン気流中で行ない、反応終了
後ペレツト表面を観察して生成物の有無を確かめ
た。生成物の存在の認められる最低の温度を生成
温度とし、この生成温度と1000℃の間の温度で生
成した繊維の一般的な形状(径と長さ)を電子顕
微鏡で測定した。この結果を第1表に示す。
BTCDでは加熱によつてペレツトがすべて気化し
てしまい何の残渣ものこらず、この方法では繊維
状生成物は得られなかつた。その他の芳香族2酸
無水物ではいずれの場合にも繊維状生成物が得ら
れた。生成温度は原料の気化反応が起こる温度に
ほぼ対応しており、これらの反応が気相反応であ
る事を示している。 表1に示した各種の原料のうちでもつとも多量
の繊維状生成物が得られたのはPTCD−1であつ
た。PTCD−1の700℃の熱処理により生成する
繊維状生成物の電子顕微鏡写真を第3図に示す。
The absorption based on [Formula] almost disappears, but δC-H of aromatic compounds,
Each absorption based on νC=C remains without disappearing. On the other hand, in the spectra c and d of fibers prepared at 800°C and 1000°C, absorption of δC-H almost disappears, resulting in an overall broad spectrum and poor infrared light transmittance. On the other hand, the results of elemental analysis show that the fiber made at 600℃ has C=93.6% and H=2.4.
%, and the fiber at 800℃ is C = 94.5%, H = 0.9
%, fibers made at 1000℃ have C=98.5%, H=
It was 0.4%. Furthermore, XPS measurements showed that the amount of oxygen present in all samples was 1.5% or less. From these results, it is thought that fibers grow through the mechanism shown in Figure 2, in which perylene radicals generated by the decomposition of PTCD occur. Here, in the polyperylene structure, the amount of hydrogen present is 3.2%
and 1.6% in the structure where two molecules are bonded.
It is. Therefore, the fiber produced at 600℃ has an intermediate structure with hydrogen abundance ratio of 800℃.
The fibers produced at 1000°C and 1000°C are considered to have a more graphite structure than the structure of . The above has described the formation mechanism and basic fiber structure when using PTCD-1 as the raw material, but even when other raw materials are used, the same generation mechanism and corresponding fiber structure will apply depending on the raw material. You can get something. e Examples Example 1 Various aromatic dianhydrides pressed into pellets (pellet diameter 13 mm, thickness 1 mm) were set in a heating furnace and heated to a temperature between 200 and 1000°C at a rate of 10°C/min. The temperature was raised to the set temperature, held at that temperature for 1 hour, and then lowered at a rate of 40°C/min.
All reactions were carried out in an argon atmosphere, and after the reaction was completed, the pellet surface was observed to confirm the presence or absence of products. The lowest temperature at which the presence of the product was recognized was defined as the formation temperature, and the general shape (diameter and length) of the fibers formed between this formation temperature and 1000°C was measured using an electron microscope. The results are shown in Table 1.
In BTCD, all the pellets were vaporized by heating, leaving no residue, and no fibrous product was obtained with this method. With other aromatic dianhydrides, fibrous products were obtained in all cases. The formation temperature approximately corresponds to the temperature at which the vaporization reaction of the raw materials occurs, indicating that these reactions are gas phase reactions. Among the various raw materials shown in Table 1, PTCD-1 yielded the largest amount of fibrous product. FIG. 3 shows an electron micrograph of a fibrous product produced by heat treating PTCD-1 at 700°C.

【表】【table】

【表】 第3図に示すように得られた繊維の径は0.2〜
0.3μmで、長さは3mm程度で、非常に均一の太
さのものが得られた。 比較例 1 2無水カルボン酸置換基を有しないペリレン、
アントラセン、ピレンのペレツトを使用して実施
例1と同様に加熱処理したが、繊維状生成物は全
く得られなかつた。従つて、芳香族2無水カルボ
ン酸であることが必要であることが分かる。 実施例 2 実施例1と同じ方法でペレツト状にプレス加工
したPTCD−1を処理温度、処理時間、雰囲気を
変えて熱処理した。結果を第2表に示す。PTCD
−1は520℃未満の温度では繊維状の生成物は得
られず生成には520℃以上の温度が必要である事
が分る。繊維の生長は比較的低温520〜600℃で起
こりこれ以上の温度では太さ方向の生長がおこる
(700〜1000℃)。長時間の処理により長さ方向及
び太さ方向の生長が進むがそれはあまり大きくな
い。また、ArとHe、N2、真空中での生長はいず
れも同じ様に起こり差はほとんど認められない。
水素の存在下で処理すれば平板状の形状をもつ特
異な繊維が生成する。少量(5%)の酸素の存在
は繊維の生長をさまたげずむしろ促進する効果を
もつている。
[Table] As shown in Figure 3, the diameter of the obtained fibers is 0.2~
The thickness was 0.3 μm, the length was about 3 mm, and the thickness was very uniform. Comparative Example 1 Perylene without 2 carboxylic anhydride substituents,
Pellets of anthracene and pyrene were heat-treated in the same manner as in Example 1, but no fibrous product was obtained. Therefore, it can be seen that an aromatic dicarboxylic anhydride is required. Example 2 PTCD-1, which had been pressed into a pellet shape in the same manner as in Example 1, was heat-treated by changing the treatment temperature, treatment time, and atmosphere. The results are shown in Table 2. PTCD
It can be seen that in case of -1, a fibrous product cannot be obtained at a temperature of less than 520°C, and a temperature of 520°C or higher is required for formation. Fiber growth occurs at a relatively low temperature of 520 to 600°C, and growth in the thickness direction occurs at higher temperatures (700 to 1000°C). Although the long-term treatment causes growth in the length and thickness directions, it is not very large. Furthermore, the growth in Ar, He, N 2 , and vacuum is the same, with almost no difference observed.
When treated in the presence of hydrogen, unique fibers with a flat plate shape are produced. The presence of a small amount (5%) of oxygen has the effect of promoting fiber growth rather than hindering it.

【表】 実施例 3 原料の加熱(第一炉)と基板の加熱(第二炉)
を独立に行なえる炉を使用し、第一炉で気化した
原料を触媒のおかれた第二炉中の基板上で分解し
繊維状の生成物が得られるかどうか実験を行つ
た。触媒としてはFeの超微粉末を使用しメタノ
ール中に分散したFe超微粉末をセラミツク基板
上にスプレーし熱処理して基板担体とした。第一
炉に設置された芳香族テトラカルボン酸2無水物
(BTCD、NTCD−1、PTCD−1、PyTCD−
1)を10℃/minの速度で800℃まで加熱し気化
成分をアルゴン又はアルゴン・水素の混合キヤリ
ヤーガスと共に800℃に加熱された基板担体上に
みちびいた。800℃で1時間保つた後炉を冷却
し、基板上に繊維状の生成物が生成しているかど
うかを調べた。キヤリヤーガスがアルゴンのみの
場合には繊維状の生成物は得られず黒色皮膜が生
成した。これは触媒活性が低下したことによるも
のと考えられる。一方、アルゴン・水素の混合ガ
スをキヤリヤーガスとして使用した場合には繊維
状の生成物が生じた。生成した繊維は0.4〜5μ
mの径をもち0.1〜10mmの長さであつて出発原料
による差はほとんど認められなかつた。又、実施
例1の方法では繊維状生成物の得られなかつた
BTCDにおいても生成物が得られた。 比較例 2 実施例3と同じ方法でベンゼンを原料として炭
素繊維の生成を試みたが800℃では生成物は得ら
れなかつた。 f 発明の効果 以上のように、本発明の方法によると、従来の
気相生長炭素繊維の原料を異にする芳香族2酸無
水物を使用することにより、触媒を必ずしも必要
とせず、従来法における気相生長炭素繊維の生成
温度よりもはるかに低温で生成し得られ、また得
られる炭素質繊維は従来法により得られる気相生
長炭素繊維よりもはるかに細く、しかも均一な太
さの繊維である優れた効果を奏し得られる。
[Table] Example 3 Heating of raw materials (first furnace) and substrate heating (second furnace)
Using a furnace that can perform these processes independently, we conducted an experiment to see if a fibrous product could be obtained by decomposing the raw material vaporized in the first furnace on a substrate in the second furnace containing a catalyst. Ultrafine Fe powder was used as a catalyst, and the ultrafine Fe powder dispersed in methanol was sprayed onto a ceramic substrate and heat treated to form a substrate carrier. Aromatic tetracarboxylic dianhydrides (BTCD, NTCD-1, PTCD-1, PyTCD-
1) was heated to 800°C at a rate of 10°C/min, and the vaporized components were delivered onto the substrate carrier heated to 800°C together with argon or a mixed carrier gas of argon and hydrogen. After keeping the temperature at 800°C for 1 hour, the furnace was cooled and it was examined whether fibrous products were formed on the substrate. When the carrier gas was only argon, no fibrous product was obtained and a black film was formed. This is considered to be due to a decrease in catalyst activity. On the other hand, when a mixed gas of argon and hydrogen was used as a carrier gas, a fibrous product was produced. The fiber produced is 0.4~5μ
The diameter was 0.1 to 10 mm, and almost no difference was observed depending on the starting material. Furthermore, the method of Example 1 did not yield a fibrous product.
The product was also obtained in BTCD. Comparative Example 2 An attempt was made to produce carbon fiber using benzene as a raw material in the same manner as in Example 3, but no product was obtained at 800°C. f. Effects of the Invention As described above, according to the method of the present invention, by using aromatic diacid anhydride, which is a different raw material for conventional vapor-grown carbon fibers, a catalyst is not necessarily required, and the conventional method The carbon fibers are produced at a much lower temperature than the production temperature of vapor-grown carbon fibers, and the carbon fibers obtained are much thinner than the vapor-grown carbon fibers obtained by conventional methods, and have a uniform thickness. This provides excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はPTCD−1及びPTCD−1より作成し
た炭素質繊維のFT−IRスペクトルであり、aは
PTCD−1、bは600℃で作成した繊維、cは800
℃で作成した繊維、dは1000℃で作成した繊維の
スペクトル、第2図はPTCD−1の炭素質繊維生
成のメカニズムを示す図、第3図はPTCD−1を
アルゴン中700℃で処理して得られた炭素質繊維
の電子顕微鏡写真である。
Figure 1 shows the FT-IR spectra of PTCD-1 and carbonaceous fibers made from PTCD-1, where a is
PTCD-1, b is fiber made at 600℃, c is 800℃
d is the spectrum of the fiber made at 1000°C, Figure 2 shows the mechanism of carbon fiber formation of PTCD-1, and Figure 3 shows the spectrum of PTCD-1 treated at 700°C in argon. This is an electron micrograph of carbonaceous fiber obtained by

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 芳香族2酸無水物または加熱により芳香族2
酸無水物を生成する化合物をアルゴン、チツ素、
ヘリウム、水素及びこれらの混合ガスから選ばれ
たガス雰囲気中あるいは真空中で加熱気化させて
気相生長させることを特徴とする炭素質繊維の製
造法。
1 Aromatic 2 acid anhydride or aromatic 2 by heating
Compounds that produce acid anhydrides include argon, nitrogen,
A method for producing carbonaceous fibers, which is characterized by vapor phase growth by heating and vaporizing in a gas atmosphere selected from helium, hydrogen, and a mixed gas thereof or in a vacuum.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0681020B2 (en) * 1987-06-02 1994-10-12 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 Delay circuit

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JPH0681020B2 (en) * 1987-06-02 1994-10-12 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 Delay circuit

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