JPS6225193A - 光学的異方性小球体の製造方法 - Google Patents

光学的異方性小球体の製造方法

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JPS6225193A
JPS6225193A JP16317585A JP16317585A JPS6225193A JP S6225193 A JPS6225193 A JP S6225193A JP 16317585 A JP16317585 A JP 16317585A JP 16317585 A JP16317585 A JP 16317585A JP S6225193 A JPS6225193 A JP S6225193A
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勝博 長山
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光学的異方性小球体を高収率で粒径を制御して
製造する方法に関するものである。
〈従来技術とその問題点〉 ピッチ類を熱処理すると、熱処理の進行と共に重縮合反
応が活発化し、巨大な多環芳香族化合物が生成し、ピッ
チマトリンラス中から光学的異方性小球体が析出するこ
とは良く知られている。
該光学的異方性小球体は黒鉛の前駆体としても知られて
おり、未だ高い化学反応性を有しているため、バインダ
ーレスの等方性高密度炭素材料、液体クロマトグラフィ
ーのカラム充填剤等の炭素材原料としての利用が期待さ
れている・徒来、該光学的異方性小球体の製造はタール
ピッチあるいは石油系重質油等のピッチ類を350〜5
00℃の温度で単に熱処理を行うことにより行われてい
た。しかし、該方法によれば高収率で選択的に光学的異
方性小球体を製造することが困難でその収率はせいぜい
30701%程度であり、しかもフリーカーボンを含有
しないピッチ類を原料とした場合には10マof%と極
めて低いものであった。
該欠点を解消すべく検討した結果、本発明者等は熱処理
あるいは熱処理と水素化処理を組み合せることにより得
られるフリーカーボンを含まないピッチ類を原料として
、芳香族系の溶剤を用いて溶剤分別した後、分別した溶
剤可溶分と溶剤不溶分とを種々の比率で再配合した後、
あるいは特定成分を分別17たピンチを、前記熱処理よ
り幾分低い温度で再熱処理することにより高収率で光学
的異方性小球体の製造が可能であることを見い出し特、
31出願した(特願昭59−278808号)。
しかし該方法によれば高収率での光学的異方性小球体の
製造は可能であったが、その粒径の制御が困難であった
本発明者等は該前記特許の問題点を解決すべく更に検f
−tを重ねた結果、上記の再配合ピッチあるいは特定成
分を分別したピッチ、熱処理した後攪拌しながら冷却す
る期間を選定してやれば、得られる光学的異方性小球体
の粒径が制御可能であることを見い出し本発明にいたっ
たものである。
〈発明の目的〉 本発明はに述した実状に鑑みてなされたもので1粒径を
制御した光学的異方性小球体を高収率で製造する方法を
提供することを目的とする。
〈発明の構成〉 本発明は、熱処理あるいは熱処理と水素化処理の組み合
せにより得られるフリーカーボンを含まないピッチ類を
原料とし、芳香族系溶剤を用いて溶剤可溶成分と溶剤不
溶成分とに分別し、分別した溶剤可溶成分と溶剤不溶成
分を再度その比率を変化させて配合し、前記熱処理温度
ないしこれより200℃低い温度範囲で攪拌しながら再
熱処理を行い、光学的異方性小球体を生成させた後、 IjO記再熱処理物を攪拌しながら冷却する温度を選択
することにより、生成する小球体の粒径を制御すること
を特徴とする光学的異方性小球体の製造方法を提供する
ものである。
未発明はまた、熱処理あるいは熱処理と水素化処理の組
み合せにより得られるフリーカーボンを含まないピッチ
類を原料とし 芳香族系溶剤を用いて溶剤可溶成分と溶
剤不溶成分とに分別して、前記原料ピッチから特定の溶
剤分別成分を除去したものを前記熱処理温度ないしこれ
により200°C低い温度範囲で再熱処理を行い、光学
的異方性小球体を生成させた後、 事暴こ i楕が1(執帆押氾[庄篇■で傳坤1かh(ち
有n熱処理し、 該熱処理物を攪拌しながら冷却する温度を選択すること
により生成する小球体の粒径を制御することを特徴とす
る光学的異方性小球体の製造方法を提供するものである
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明者らは光学的異方性小球体の生成が熱処理により
生成する巨大な多環芳香族成分(即ち溶′ei)とピッ
チマトリックス(即ぢ溶媒)との相互溶解作用の結果に
よるものであるとの観点に立ち、 溶剤分別成分の再配合熱処理あるいは特定分別成分熱処
理により、高収率で光学的異方性小球体を製造する方法
を見い出し、# 34出願を行った(特願昭59−27
8808号)。
しかし今回、更に検討を加えた結果、この相互溶解作用
が再熱処理物の粘度即ち温度に強く影響されることが見
い出された。つまり、光学的異方性小球体の生成はrl
f配合ピッチあるいは特定分別成分を熱処理して(1)
たピッチ状物の熱処理後、冷却過程において巨大芳香族
分子が再配列することにより起こるものと考えられる。
従って再配合ピッチあるいは特定分別成分熱処理物を再
熱処理会冷却する際に攪拌を行い、光学的異方性小球体
を形成可能な巨大芳香族分子を均一に分散し、その冷却
過程において巨大芳香族分イが再配列する温度で攪拌を
停止し、静置放冷することにより生成する光学的異方性
小球体の粒径を制御しようとするものである。
冷却時の攪拌停止の温度を高くすれば再熱処理物の粘度
は低く巨大芳香族分子の再配列が容易なため粒径の大き
な光学的異方性小球体が生成する。一方、攪拌の停止温
度を低くすれば再熱処理物の粘度が高く、再配列化が難
かしく粒径の小さな光学的異方性小球体が多数発生する
傾向にある。
本発明においては、こうした攪拌の停止温度と粒径との
関係は再配合ピッチあるいは特定分別成分の性状(粘度
)によって異るため、その都度必要に応じて決定するこ
とにより光学的異方性小球体の粒径を制御する。
特に、特定の溶剤分別成分を用いると、例えば、溶解力
の異なるこの種の溶剤を用い、溶解力の弱い溶剤に可溶
な成分と、溶解力の強い溶剤に不溶な成分とを除去した
成分(つまり弱溶解力溶剤不溶成分と強溶解力可溶成分
からなる成分)は、狭い分子量分布をもった類似な性状
をもつため、溶剤分別した成分を再配合した場合と比較
して光学的異方性組織構成成分とピッチマトリックスの
性状がより均質なものであり、光学的異方性組織構成成
分が均一に分散することにより、より微小な粒径の光学
的異方性小球体の製造が可能である。
まず、本発明の第1の発明について述べる。
熱処理あるいは熱処理・水素化の組み合せで処理された
石炭系、石油系などのピッチ類を原料として用い、該原
料ピッチの溶剤分別を行う。溶剤分別に使用される溶剤
としては、例えばベンゼン、トルエン、テトラハイドワ
フラン、ピリジンあるいはキノリン等が使用される。ま
た、タール系溶媒等も使用可能である。
次いで溶剤分別により得られる溶剤可溶分と溶剤不溶分
の再配合処理を行う、配合比率は使用される原料ピッチ
及び溶剤の種類によって異り、それぞれの条件下で選択
的に高収率で光学的異方性小球体が発生し得る配合比率
の決定を行う。
このようにして調整されたピッチ類を上述した熱処理温
度ないしその温度より200°C低い温度範囲、より好
ましくは該熱処理温度よりも50°C〜100℃低い温
度で攪拌を行いながら再熱処理を行い、光学的異方性小
球体を生成させる。
再熱処理を行う際に減圧処理あるいは不活性ガスのバブ
リング処理を施すとより効果的に光学的異方性小球体が
生成する。
続いて攪拌を行いながら冷却する。冷却過程において適
当な粘度となる温度で攪拌を止め、静置放冷する。
攪拌を止める温度として、高すぎると光学的異方性相の
沈降が起こり、光学的異方性相と等方性珀バ益鐘子ス−
才+ 低中ぎムとモザイク状の組織が生成する。
次に1本発明の第2の発明について述べる。
−上記と同様の原料ピッチを同様の芳香族系溶剤を用い
て溶剤分別し、特定の溶剤分別成分を除去する。比較的
溶解力の弱い溶剤に可溶な成分と、溶解力の強い溶剤に
不溶な成分を除去した成分、つまり弱溶解力溶剤不溶成
分と強溶解力可溶成分とからなる成分を得る。
この成分を前述の原料ピッチを得る際の熱処理温度と同
じないしその温度より200℃低い温度の範囲、好まし
くは50℃〜100℃低い温度で再熱処理を行い、光学
的異方性小球体を生成させる。
更に、その生成小球体を含む再熱処理物を再熱処理温度
範囲と同様の温度で攪拌しながら加熱外Jψする。
この加熱処理物を攪拌しながら冷却し、冷却過程におい
て適当な粘度となる温度で攪拌を止め、静置放冷する。
上記再熱処理及びその後の熱処理の過程で減圧処理ある
いは不活性ガスのバブリング処理を施すことにより、効
果的に小球体を生成させることができる。この第2の方
法は第1の方法と比較して、成分性状が均質に近いため
、熱処理で均一に分散し、より微小な光学的異方性小球
体を生成させることができる。
〈実施例〉 次に本発明を実施例および比較例につき具体的に説明す
る。
(実施例1) タールピッチをテトラリンを使用して430℃の温度で
水素化し、更に490℃で熱処理したピッチを原料ピッ
チ(BI=89wt%、QI=25wt%)とした、こ
の原料ピッチは偏光m微鏡観察結果では視野の全面が光
学的異方性組織を呈していた。
この原料ピッチをテトラハイドロフラン(THE)を用
いて溶剤分別を行い、テトラハイドロフラン町溶分(T
HFS)、テトラハイドロフラン不溶分(THFI)に
分別した。偏光顕微鏡観察結果はTHFSは光学的等方
性組織であったのに対し、THFIは全面が光学的異方
性M【織を呈していた。
このTHFS、THFIをTHFS/THFI= 70
/30の重量比で配合後、窒素雰囲気下、攪拌しながら
440℃まで加熱し再溶解を行った。
そのまま、攪拌しながら冷却し、冷却過程390℃、3
50℃、320℃で攪拌を停止し、室温まで静置・放冷
した。
偏光wJ微鏡で観察したところ、各ピッチとも光学的異
方性小球体が40 マロ1%程度生成し、390℃停【
F(第1図参照)では、大部分が粒径70〜110 (
gm)、350℃停止Fでは30〜90 (gm)、3
20°C停止F(第2図参照)ではlO〜60(ルm)
であった。
第3図に、攪拌停[二温度と生成する光学的異方性小球
体の平均粒径との関係を示す、攪拌を停止する温度を下
げることにより、粒径を小さく制御できることが明らか
である (比較例1) 実施例1において、440℃で攪拌を停+h L、静1
0・放冷すると光学的異方性組織構成成分が沈降した(
第4図参照)。
(比較例2) 実施例1において、ピッチが固止する寸前まで攪拌を続
けると、モザイク状の組織が生成した(第5図参照)。
(実施例2) 実施例1における原料ピッチをピリジンを用いてピリジ
ン可溶分(ps)、ピリジン不溶分(PI)に溶剤分別
した。PSは光学的等方性、PIは光学的異方性組織で
あった。
該PS、PI奢、PS/P I = 70/30の重陽
比で配合後、窒素雰囲気下、攪拌しながら440°Cま
で加熱し再溶解を行った。
そのまま、390℃まで冷却した後、攪拌を停止LL室
温まで静置・放冷した。
偏光W4微鏡でv1察したところ、粒径が50〜120
(jLm)の光学的異方性小球体が70マ01%生成し
た(第6図参照)。
(実施例3) 実施例■におけるTHFIを用いてピリジンで溶剤分別
し、可溶分をテトラハイド口フラン不溶−ピリジン可溶
分(THFI−PS)として抽出した。
このTHFI−PSを窒素バブリング下、440℃で再
熱処理を行った。窒素流星は0.11 / win −
g −pitchとした。室温まで冷却後、偏光顕微鏡
で観察したところ、粒径J、 0〜50gmの光学的異
方性小球体が生成した。この小球体を含む再熱処理物を
さらに窒素雰囲気下440°Cまで攪拌を行いながら加
熱処理し、300℃まで冷却した後攪拌を停■トし、室
温まで静置−放冷した。
偏光顕微鏡で観察したところ、2〜10gmとより微小
な粒径の光学的異方性小球体が生成していた(第7図参
照)。
(実施例4) 実施例3の再熱処理によって粒径10〜50gmの光学
的異方性小球体を含む再熱処理物を。
さらに窒素雰囲気下440°Cまで攪拌しながら加熱処
理し、350°Cまで冷却した後攪拌を停止し放冷した
ところ、粒径8〜20pmの光学的異方性小球体が生成
していた。
〈発明の効果〉 本発明によりフリーカーボンを含まないピッチ類から所
定の粒径に(粒径を制御した)種々の粒径の光学的異方
性小球体を高収率で製造することができる。本発明によ
り製造した光学的異方性小球体は高い反応性を有してい
るので、バインダーレスの等方性高密度高強度炭素材料
、液体クロマトグラフィーの充填剤など炭素材料一般の
原料としての利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第4図、第5図、第6図、および第7
図は粒子構造を示す図面代用写真である。 第1図は実施例1で得られた光学的異方性小球体の偏光
顕微鏡写真(200倍)である。 第2図は実施例1で得られた光学的異方性小球体の偏光
顕微鏡写真(200倍)である。 第3図は冷却時の攪拌停止温度と生成する光学的異方性
小球体の平均粒径との関係を示すグラフである。 第4図は比較例1で得られた光学的異方性小球体の偏光
顕微鏡写真(200倍)である。 第5図は比較例2で得られた光学的異方性小球体の偏光
顕微鏡写真(200倍)である。 第6図は実施例2で得られた光学的異方性小球体の偏光
顕微鏡写真(200倍)である。 第7図は実施例3で得られた光学的異方性小球体の偏光
顕微鏡写真(200倍)である。 FIG、1 ン FIG、2 FIG、3

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)熱処理あるいは熱処理と水素化処理の組み合せに
    より得られるフリーカーボンを含まないピッチ類を原料
    とし、芳香族系溶剤を用いて溶剤可溶成分と溶剤不溶成
    分とに分別し、 分別した溶剤可溶成分と溶剤不溶成分を再度その比率を
    変化させて配合し、前記熱処理温度ないしこれより20
    0℃低い温度範囲で攪拌しながら再熱処理を行い、光学
    的異方性小球体を生成させた後、 前記再熱処理物を攪拌しながら冷却する温度を選択する
    ことにより、生成する小球体の粒径を制御することを特
    徴とする光学的異方性小球体の製造方法。
  2. (2)熱処理あるいは熱処理と水素化処理の組み合せに
    より得られるフリーカーボンを含まないピッチ類を原料
    とし、芳香族系溶剤を用いて溶剤可溶成分と溶剤不溶成
    分とに分別して、 前記原料ピッチから特定の溶剤分別成分を除去したもの
    を前記熱処理温度ないしこれより200℃低い温度範囲
    で再熱処理を行い、光学的異方性小球体を生成させた後
    、 更に、前記再熱処理温度範囲で攪拌しながら加熱処理し
    、 該熱処理物を攪拌しながら冷却する温度を選択すること
    により生成する小球体の粒径を制御することを特徴とす
    る光学的異方性小球体の製造方法。
JP16317585A 1985-07-24 1985-07-24 光学的異方性小球体の製造方法 Granted JPS6225193A (ja)

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