KR102236622B1 - A method for isotropic pitch for manufacturing carbon fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정 화합물의 함량, 이들의 비 및 물성을 가지는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료에 적합한 제조방법을 통해 등방성피치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 등방성 피치는 우수한 방사성 및 물성을 가져 고강도, 고탄성 탄소섬유를 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for producing an isotropic pitch through a manufacturing method suitable for a raw material having a content of a specific compound, a ratio and physical properties thereof, and a raw material produced in an intermediate step, and the isotropic pitch produced according to the present invention is excellent. It has spinnability and physical properties, so it is possible to manufacture high-strength, highly elastic carbon fibers.

Description

탄소섬유 제조용 등방성 피치의 제조방법{A method for isotropic pitch for manufacturing carbon fiber}Method for manufacturing isotropic pitch for manufacturing carbon fiber {A method for isotropic pitch for manufacturing carbon fiber}

본 발명은 등방성 피치의 제조방법으로서, 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 제조단계에서 생성되는 원료에 포함되는 특정 화합물의 함량 및 이들의 비가 매우 제한적인 조건을 만족하고, 이에 적합한 제조방법으로 제조된 등방성 피치는 물성 및 방사성이 뛰어나 고탄성, 고강도 탄소섬유를 제조하는데 사용될 수 있다.The present invention is a method for producing an isotropic pitch, in which the content and ratio of specific compounds contained in the raw material and the raw material produced in the manufacturing step including one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar fraction are very The isotropic pitch that satisfies the limiting conditions and is manufactured by a manufacturing method suitable for this is excellent in physical properties and spinning It can be used to manufacture high elasticity, high strength carbon fiber.

탄소섬유는 상대적으로 강한 강도에 비해 무게가 가벼워 스포츠 용품, 항공산업, 자동차 등 다양한 분야에 사용될 수 있어, 고강도 및 고탄성의 탄소섬유를 얻기 위해 많은 연구가 거듭되고 있다. 주로 고강도, 고탄성의 탄소섬유는 주로 PAN계 공중합 고분자 섬유를 산화안정화 및 탄화하여 제조된다. 또한 이방성 피치를 사용해 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조할 수는 있으나 원하는 강도 및 탄성 수준에 이르는 탄소섬유 제조를 위해서는 제조공정이 번거로워 비용이 증가하는 문제가 있다. 이로 인해, 최근에는 등방성 피치를 사용하여 고강도, 고탄성의 탄소섬유 제조에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Carbon fiber is light in weight compared to its relatively strong strength, so it can be used in various fields such as sports goods, aviation industry, and automobiles, so many studies are being conducted to obtain high strength and high elasticity carbon fiber. Mainly, high-strength, high-elasticity carbon fibers are mainly produced by oxidation-stabilizing and carbonizing PAN-based copolymerized polymer fibers. In addition, carbon fibers having high strength and high elasticity can be manufactured using anisotropic pitch, but there is a problem in that the manufacturing process is cumbersome and cost increases for the production of carbon fibers reaching the desired strength and elasticity level. For this reason, in recent years, studies on the production of high-strength, high-elasticity carbon fibers using isotropic pitch have been actively conducted.

피치계 탄소섬유 제조를 위해 나프타 분해 잔사유(naphtha cracker bottom oil. NCB oil)가 주목받고 있는데, 나프타 분해 잔사유는 나프타 분해 공정에서 생기는 부산물로서 여기에 포함되어 있는 화합물들의 방향족화도가 높고 황 및 불용분의 함량이 적어 탄소재료 제조에 적합한 것으로 알려져있다. 나프타 분해 잔사유는 열처리시 조건에 따라서 피치계 탄소섬유 제조를 위한 등방성 피치 또는 이방성 피치로 제조될 수 있다. 이 중 등방성 피치는 무정형으로서 이로부터 제조된 탄소섬유는 강도가 낮기 때문에 고강도, 고탄성의 탄소섬유 제조를 위해서는 이방성 피치가 주로 사용된다. 나프타 분해 잔사유 외에도 석유계 중질유, 유분, 석탄 타르 또한 탄소재료 제조에 사용되고 있다. Naphtha cracker bottom oil (NCB oil) is attracting attention for the production of pitch-based carbon fiber, and naphtha cracker bottom oil (NCB oil) is a by-product generated in the naphtha cracking process. It is known to be suitable for manufacturing carbon materials due to its low insoluble content. The naphtha decomposition residue may be prepared as an isotropic pitch or anisotropic pitch for producing a pitch-based carbon fiber depending on conditions during heat treatment. Among them, the isotropic pitch is amorphous, and since the carbon fiber produced therefrom has low strength, anisotropic pitch is mainly used for the production of high strength and high elasticity carbon fiber. In addition to the naphtha cracking residue, petroleum heavy oil, oil, and coal tar are also used in the manufacture of carbon materials.

고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조하기 위해서는 등방성 피치의 물성 및 조성이 중요하다. 특히 일정한 범위 및 수준의 분자량, 연화점 및 점도 등을 가지는 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 사용하여야 고강도의 탄소섬유를 제조할 수 있다. 종래 일본 특개 1996-144131의 경우 일정 범위의 분자량을 가지는 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 발명하였으나 이로부터 제조된 탄소섬유는 인장강도가 낮아 기존의 등방성피치계 탄소섬유 같이 범용 재료 정도로만 사용될 수 있었다. 또한, 최근에는 촉매를 이용한 등방성 피치의 제조방법이 제시되고 있으나, 이로부터 제조된 탄소섬유의 구체적인 물성에 대하여 알려진 바가 없는 것으로 보인다. In order to manufacture high-strength and high-elasticity carbon fibers, the physical properties and composition of the isotropic pitch are important. In particular, it is possible to manufacture high-strength carbon fibers only when an isotropic pitch for producing carbon fibers having a certain range and level of molecular weight, softening point, and viscosity is used. In the case of Japanese Patent Laid-Open No. 1996-144131, an isotropic pitch for producing carbon fibers having a certain range of molecular weight was invented, but the carbon fibers produced therefrom had low tensile strength and could be used only as general-purpose materials like conventional isotropic pitch-based carbon fibers. In addition, in recent years, a method for producing an isotropic pitch using a catalyst has been proposed, but it does not seem to be known about the specific physical properties of the carbon fiber produced therefrom.

대부분의 종래 발명은 탄소섬유용 등방성 피치를 제조하기 위해 촉매를 사용하는 등 제조방법에 주로 주목하였고, 원료의 분석에서부터 그에 맞는 제조방법에 대한 연구는 찾아보기 어려웠다. Most of the conventional inventions mainly paid attention to a manufacturing method such as using a catalyst to prepare an isotropic pitch for carbon fiber, and it was difficult to find a study on a manufacturing method suitable for it from the analysis of raw materials.

이러한 문제를 인식하고 본 발명자들은 탄소섬유 제조용 등방성 피치의 원료분석에서부터 그에 맞는 제조방법에 대한 연구를 하였고, 그 결과 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있는 등방성 피치 및 이의 제조방법을 발명하기에 이르렀다.Recognizing this problem, the present inventors conducted research on a manufacturing method suitable for the analysis of raw materials for isotropic pitch for manufacturing carbon fiber, and as a result, inventing an isotropic pitch capable of manufacturing high strength and high elastic carbon fiber and a manufacturing method thereof. Arrived.

일본등록특허 3695077Japanese registered patent 3695077

본 발명은 뛰어난 물성 및 방사성을 가지고 고강도, 고탄성 탄소섬유의 제조에 사용될 수 있는 등방성 피치의 제조방법의 제공하며, 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질유 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료의 분석과 이에 적합한 제조방법에 의해 달성될 수 있다. The present invention provides a method for producing an isotropic pitch that can be used for the production of high strength, high elastic carbon fibers with excellent physical properties and spinnability, and a raw material comprising at least one of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar oil And it can be achieved by the analysis of the raw material produced in the intermediate step and a manufacturing method suitable thereto.

본 발명은 등방성 피치의 제조방법에 관한 것으로 특정 범위의 물성, 화합물 함량 및 이들의 비를 만족하는 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질유 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료와 이에 적합한 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing an isotropic pitch, in a raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar fraction satisfying a specific range of physical properties, compound content, and ratios thereof, and in an intermediate step Provides the raw materials to be produced and a manufacturing method suitable therefor.

본 발명에서 상기 원료는 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질유 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 얻을 수 있다. In the present invention, the raw material may be obtained by pretreating a raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar oil.

본 발명에서 상기 전처리는 가열 및 분획과정을 포함할 수 있다. In the present invention, the pretreatment may include heating and fractionation.

본 발명은 등방성 피치 제조방법의 중간단계에서 생성되는 원료가 원자비, 방향족화도, 평균분자량 그리고 포함된 화합물의 함량 및 이들의 비가 특정 범위를 만족하는 제조방법을 제공한다.The present invention provides a manufacturing method in which the raw material produced in the intermediate step of the isotropic pitch manufacturing method satisfies a specific range in terms of atomic ratio, degree of aromatization, average molecular weight, content of compounds contained, and ratios thereof.

본 발명에서 상기 원료가 열중합 및 가열단계를 거치는 등방성 피치 제조방법을 제공한다.In the present invention, there is provided a method for producing an isotropic pitch in which the raw material undergoes thermal polymerization and heating steps.

본 발명에 따라 제조된 등방성 피치를 제공한다.It provides an isotropic pitch produced according to the present invention.

본 발명에 따른 제조방법은 특징적인 물성을 가지고 방사성이 뛰어난 등방성 피치를 고수율로 제조할 수 있고, 제조된 등방성 피치를 사용하여 탄소복합재에 사용할 수 있을 정도의 고강도 및 고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있다. The manufacturing method according to the present invention can produce isotropic pitch having characteristic physical properties and excellent spinnability in high yield, and using the prepared isotropic pitch to produce carbon fibers of high strength and high elasticity that can be used in carbon composites. I can.

도 1은 원시재료인 NCB oil로부터 등방성 피치의 원료 및 등방성 피치를 제조하는 공정을 나타낸다.
도 2는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료의 대표 조성을 나타낸다.
Fig. 1 shows a process of manufacturing a raw material of isotropic pitch and an isotropic pitch from NCB oil, which is a raw material.
2 shows representative compositions of raw materials and raw materials produced in an intermediate step.

본 발명에 대한 설명에서 따로 정의하지 않는 용어는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 내용을 이해하기에 적합하도록 이해될 수 있으며, 설명 및 첨부된 도면에서 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지의 내용에 대하여는 따로 기재하지 않을 수 있다.Terms that are not separately defined in the description of the present invention may be understood to be suitable for those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs to understand the contents of the present invention, and will obscure the subject matter of the present invention in the description and the accompanying drawings. The contents of the possible notice may not be separately described.

본 발명은 나프타 분해 잔사유(naphta cracking botto oil, NCBO), 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 얻은 원료를 열중합 및 가열하는 등방성 피치 제조방법이다. The present invention is a method for thermally polymerizing and heating raw materials obtained by pretreating raw materials containing at least one of naphta cracking botto oil (NCBO), petroleum heavys, or coal tar fraction.

본 발명은 나프타 분해 잔사유(naphta cracking botto oil) 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 얻은 원료를 열중합 및 가열하는 등방성 피치 제조방법이다. The present invention is a method for producing an isotropic pitch in which a raw material obtained by pretreating a raw material containing at least one or more of naphta cracking botto oil petroleum-based heavy oil or coal tar oil is thermally polymerized and heated.

나프타 분해 잔사유는 나프타 분해공정 잔사유의 일종인 열분해 연료유 (pyrolized fuel oil, PFO)를 포함할 수 있다. PFO는 나프타 크래킹 공정의(naphtha cracking center; NCC) 탑저부위(bottom)에서 생성되는 것으로 방향화도가 높고 수지의 함량이 풍부하다. 또한, PFO에는 포화화합물뿐만 아니라 벤젠류(benzene)류, 나프탈렌(naphthalene)류, 인덴(indene)류 및 비페닐(biphenyl)류 등과 같은 다양한 방향족 탄화수소류가 포함되어 있다. The naphtha cracking residual oil may include pyrolysis fuel oil (PFO), which is a kind of naphtha cracking process residual oil. PFO is produced at the bottom of the naphtha cracking center (NCC) and has a high degree of aroma and rich in resin content. In addition, PFO contains not only saturated compounds, but also various aromatic hydrocarbons such as benzene, naphthalene, indenene, and biphenyl.

나프타 분해 잔사유뿐만 아니라 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 역시 포화화합물 및 다양한 방향족 탄화수소류가 포함되어 있어 피치 및 탄소섬유의 제조에 사용될 수 있다. Not only the naphtha cracking residue, but also petroleum heavy or coal tar oil contains saturated compounds and various aromatic hydrocarbons, so that it can be used for the production of pitch and carbon fibers.

나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료의 전처리 조건에 따라 등방성 피치 제조의 원료의 물성 및 조성을 조절할 수 있고, 상기 원료의 물성 및 조성은 고강도, 고탄성의 탄소섬유 제조를 위한 등방성 피치 제조에 중요한 영향을 미친다.The physical properties and composition of the raw material for isotropic pitch production can be adjusted according to the pretreatment conditions of the raw material containing at least one of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar oil, and the physical properties and composition of the raw material are high strength and high elasticity. It has an important influence on the production of isotropic pitch for the production of carbon fiber.

본 발명에서 등방성 피치 제조방법은,In the present invention, the method for producing an isotropic pitch,

(a) 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 원료를 생성하는 단계; 및(a) producing a raw material by pretreating a raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar oil; And

(b) 상기 (a)에서 제조된 원료를 열중합 및 가열하는 단계;(b) thermally polymerizing and heating the raw material prepared in (a);

를 포함하는 등방성 피치의 제조방법이다. It is a method for producing an isotropic pitch comprising a.

제조방법에서 전처리는 가열 및 분획과정을 포함할 수 있고 열중합 반응에 의해 올리고머를 생성할 가능성이 낮은 저분자물질을 제거할 수 있으며, 동시에 다양한 반응을 수반하여 원시재료에 포함된 반응성이 강하며 불안정한 화합물을 제거할 수 있다. 예를 들어, 등방성 피치 합성 단계에서 부정적인 부반응을 유발할 수 있는 알케닐 벤젠류나 인덴류와 같은 하나의 벤젠고리를 포함하는 화합물을 보다 안정적이며 등방성 피치의 제조에 유효한 화합물로 전환하는 것을 주요 목적 중 하나로 볼 수 있다. 전처리는 원시재료를 150 내지 260℃, 바람직하게는 160 내지 240℃, 더 바람직하게는 175 내지 235℃의 온도에서 더 이상 휘발분이 발생하지 않을 때까지 상압에서 가열 및 분획하여 진행할 수 있다. In the manufacturing method, the pretreatment may include heating and fractionation, and low molecular weight substances that are unlikely to generate oligomers can be removed by thermal polymerization, and at the same time, the reactivity contained in the raw material is strong and unstable due to various reactions. The compound can be removed. For example, one of the main objectives is to convert a compound containing a single benzene ring such as alkenyl benzenes or indenes, which may cause negative side reactions in the isotropic pitch synthesis step, to a more stable and effective compound for the production of isotropic pitch. can see. The pretreatment may be performed by heating and fractionating the raw material at normal pressure at a temperature of 150 to 260°C, preferably 160 to 240°C, more preferably 175 to 235°C until no more volatiles are generated.

상기 전처리는 가압 또는 감압 하에서도 진행할 수 있다. 감압하에서는 보다 낮은 온도에서 공정을 진행할 수 있으며, 가압하는 경우에는 보다 높은 온도를 필요로 하지만 장치의 설계를 보완하여 보다 정밀하게 분획할 수 있는 장점이 있다. 전처리 과정은 상압과 동일한 효과를 얻을 수 있는 범위 내에서 압력 및 온도를 자유롭게 조절할 수 있다. 또한, 증류 후 필요에 따라 상압, 가압 또는 감압하에서 여과 과정이 진행될 수 있다. The pretreatment may be performed under pressure or reduced pressure. The process can be carried out at a lower temperature under reduced pressure, and when pressurized, a higher temperature is required, but there is an advantage of being able to fractionate more precisely by supplementing the design of the device. The pretreatment process can freely control the pressure and temperature within a range that can obtain the same effect as normal pressure. In addition, after distillation, the filtration process may be performed under normal pressure, pressurization, or reduced pressure as needed.

상기 여과단계는 고상 물질을 제거하며 상기 고상 물질은 금속, 황, 질소 등의 불순물이 포함된 고체상의 잔류물로서 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유의 구조에서 크래커(cracker)로 작용하여 강도저하를 유발할 수 있다. The filtration step removes the solid material, and the solid material is a solid residue containing impurities such as metal, sulfur, nitrogen, etc., and acts as a cracker in the structure of the carbon fiber produced from isotropic pitch, causing a decrease in strength. I can.

여과단계는 당업계에서 통상적으로 수행하는 방식, 예를 들어 여과, 원심분리, 침강, 흡착, 추출 등으로 수행할 수 있다.The filtration step may be performed in a manner commonly performed in the art, for example, filtration, centrifugation, sedimentation, adsorption, extraction, and the like.

본 발명의 제조방법의 중간단계에서 생성되는 원료의 주요 물성은 중요하다. 상기 주요 물성 중에서도 탄소와 수소의 원자비, 방향족화도, 평균분자량 등이 있는데, 특정범위의 물성을 가지는 것이 등방성 피치의 제조방법 및 나아가 고강도 고탄성 탄소섬유를 제조하는데 있어 큰 영향을 미친다.The main physical properties of the raw material produced in the intermediate step of the manufacturing method of the present invention are important. Among the main physical properties, there are atomic ratio of carbon and hydrogen, degree of aromatization, average molecular weight, etc., and having a specific range of physical properties has a great influence on the method of manufacturing an isotropic pitch and further, manufacturing of high-strength high elastic carbon fibers.

원료의 방향족화도(fa)는 0.70 내지 0.95, 바람직하게는 0.75 내지 0.90 일 수 있다. 방향족화도가 낮은 경우 탄화 수율이 저하될 수 있다. 방향족화도가 높은 경우에 대해서는 특별한 제한은 없으나, 상기 바람직한 범위 이상인 경우 본 발명에서 개시한 등방성 피치의 제조가 용이하지 않을 수 있다.The degree of aromatization (fa) of the raw material may be 0.70 to 0.95, preferably 0.75 to 0.90. When the degree of aromatization is low, the carbonization yield may decrease. There is no particular limitation on the case where the degree of aromatization is high, but it may not be easy to manufacture the isotropic pitch disclosed in the present invention if it is more than the above-described preferred range.

원료의 평균분자량(Mw)는 150 내지 300, 바람직하게는 185 내지 290, 더 바람직하게는 190 내지 245의 분포를 가질 수 있다. 원료의 적정 분자량의 범위는 제조되는 등방성 피치의 분자량에 영향을 미치고, 등방성 피치의 특정 분자량의 범위는 고강도, 고탄성 탄소섬유를 제조하는데 중요한 영향을 미친다. 분자량이 낮을 경우 제조된 등방성 피치의 분자량도 낮아져 원하는 강도의 탄소섬유를 제조하기 어려울 수 있으며, 분자량이 높은 경우는 고강도 탄소섬유의 제조를 위해 정밀하게 제어되는 열중합 및 가열에 의한 효과가 낮을 수 있다. The average molecular weight (Mw) of the raw material may have a distribution of 150 to 300, preferably 185 to 290, more preferably 190 to 245. The range of the appropriate molecular weight of the raw material affects the molecular weight of the isotropic pitch to be produced, and the range of the specific molecular weight of the isotropic pitch has an important influence on the production of high strength and high elasticity carbon fibers. If the molecular weight is low, the molecular weight of the produced isotropic pitch is also low, so it may be difficult to manufacture carbon fibers of the desired strength.If the molecular weight is high, the effect of precisely controlled thermal polymerization and heating for the production of high strength carbon fibers may be low. have.

본 발명의 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료에 포함된 화합물은 방향족 고리의 수에 따라, 포화화합물, 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물, 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물, 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물, 네 개 이상의 방향족고리 이상을 포함하는 화합물로 구성될 수 있다. 상기 화합물들은 축합다환화합물 구조가 포함되거나 비페닐과 같이 방향족 고리가 단일 또는 다중 결합으로 연결된 다환화합물 구조가 포함된 화합물일 수 있다. 예를 들어, 이러한 화합물들로는 벤젠류, 인덴류, 나프탈렌류, 비페닐류, 안트라센류 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 방향족 고리를 포함하는 매우 다양한 화합물 및 유도체가 존재할 수 있다.The raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue, petroleum heavy or coal tar fraction of the present invention, and the compound contained in the raw material produced in the intermediate step, depending on the number of aromatic rings, are saturated compounds, one aromatic It may be composed of a compound containing a ring, a compound containing two aromatic rings, a compound containing three aromatic rings, and a compound containing more than four aromatic rings. The compounds may include a condensed polycyclic compound structure or a polycyclic compound structure in which an aromatic ring is connected by single or multiple bonds, such as biphenyl. For example, these compounds include, but are not limited to, benzene, indenes, naphthalenes, biphenyls, and anthracenes, and a wide variety of compounds and derivatives including an aromatic ring may exist.

나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료에서 방향족 고리를 포함하는 화합물의 종류는 매우 다양하나, 이 중에서 본 발명이 목적하는 등방성 피치의 제조를 위해서는 상기 원시재료 및 원료에 포함된 화합물 중 함량이 조절될 필요가 있는 주요 화합물이 존재한다. The types of compounds containing aromatic rings in raw materials containing at least one or more of naphtha decomposition residues, petroleum heavys, or coal tar fractions and raw materials produced in the intermediate stage are very diverse, but among them, the object of the present invention is For the production of isotropic pitch, there are main compounds whose content needs to be adjusted among the raw materials and the compounds contained in the raw materials.

한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 중에서는 특히 알케닐 벤젠, 인덴류의 함량이 중요하고, 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 중에서는 특히 비페닐류 및 나프탈렌류의 함량을 조절하는 것이 중요하며, 세 개의 방향족 고리 이상을 포함하는 화합물의 함량은 전체적으로 조절되어야 물성 및 방사성이 뛰어난 등방성 피치를 제조할 수 있고, 최종적으로 고탄성 및 고강도 물성을 지닌 탄소섬유를 제조할 수 있다. 그 이유는 피치 합성 단계에서 반응에 참여하지 않거나 지나치게 반응성이 큰 화합물들에 의해 불용고형분 또는 합성된 피치에 부분적으로 메조페이스를 생성하기 때문이다. 이러한 불용고형분과 메조페이스 부분은 피치의 물성 및 방사성과 탄소섬유의 기계적 물성을 저하시키는 주요 요인이 되어 본 발명에서 목적하는 고강도 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 수득할 수 없게 된다. Among compounds containing one aromatic ring, the content of alkenyl benzene and indenes is particularly important, and among compounds containing two aromatic rings, it is particularly important to control the content of biphenyls and naphthalenes. The content of the compound containing more than two aromatic rings must be adjusted as a whole to produce an isotropic pitch excellent in physical properties and spinnability, and finally, a carbon fiber having high elasticity and high strength properties can be produced. The reason is that in the pitch synthesis step, a mesophase is partially generated in an insoluble solid or synthesized pitch by compounds that do not participate in the reaction or are too reactive. These insoluble solids and mesophase portions become a major factor deteriorating the physical properties and spinnability of the pitch and the mechanical properties of the carbon fiber, so that the isotropic pitch for producing high-strength carbon fibers that is desired in the present invention cannot be obtained.

즉, 고강도, 고탄성 탄소섬유 제조용 등방성 피치는 매우 제한된 조건을 만족하여야 제조가 가능하다. That is, the isotropic pitch for producing high-strength, high-elastic carbon fiber can be manufactured only when very limited conditions are satisfied.

본 발명에서는 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 함량비가 특정범위에 포함될 때 상기의 매우 제한된 조건을 만족하며 이를 통해 고강도, 고탄성 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 제조할 수 있다. In the present invention, when the content of the compound contained in the raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue, petroleum heavy, or coal tar fraction and the raw material produced in the intermediate step and the content ratio thereof are included in a specific range, the above It satisfies very limited conditions, and through this, it is possible to manufacture an isotropic pitch for producing high strength and high elastic carbon fibers.

우선, 본 발명에서 목적하는 등방성 피치 제조를 위해 중간단계에서 생성되는 원료의 함량에 대하여 구체적으로 설명한다.First, the content of the raw material produced in the intermediate step for producing the isotropic pitch desired in the present invention will be described in detail.

한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 20.0 내지 45.0중량%, 바람직하게는 30.0 내지 40.0중량%, 더 바람직하게는 35.0 내지 40.0중량%이다. 이 중에서 인덴류는 매우 강한 반응성을 가진 물질로서 장기간 보관이나 고온에서 진행되는 피치의 합성 과정 중 다양한 부반응을 수반하고, 피치의 중합 단계에서 불융고형분이나 부분적으로 생선된 메조페이즈를 생성할 수 있게 하므로 함량을 제한할 필요가 있다. 인덴류의 함량은 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 75.0중량%이하, 바람직하게는 35.0 내지 75.0중량%이고, 원료의 총량 대비 5.0 내지 30.0중량%, 바람직하게는 15.0 내지 25.0중량%이며, 나프탈렌류 함량과 특정 범위의 비를 만족하도록 조절될 수 있다. 그리고, 올레핀인 알케닐 벤젠류 역시 인덴류와 유사하게 매우 강한 반응성을 가지며, 피치의 중합 단계에서 주위 화합물에 양성자와 전자를 제공하여 매우 다양한 부반응을 유발하게 되어 원하는 물성의 등방성 피치를 제조하기 어려운데 알케닐 벤젠류의 경우 전처리 과정에서 대부분 휘발시켜 제거할 수 있다.The compound containing one aromatic ring is 20.0 to 45.0% by weight, preferably 30.0 to 40.0% by weight, and more preferably 35.0 to 40.0% by weight, based on the total amount of the raw material. Among them, indenes are materials with very strong reactivity, which accompany various side reactions during the process of synthesizing pitches that are stored for a long time or at high temperatures, and can produce insoluble solids or partially fished mesophases in the polymerization stage of pitches. It is necessary to limit the content. The content of indenes is 75.0% by weight or less, preferably 35.0 to 75.0% by weight, based on the total amount of the compound containing one aromatic ring, and 5.0 to 30.0% by weight, preferably 15.0 to 25.0% by weight, based on the total amount of raw materials. , It can be adjusted to satisfy the ratio of the naphthalene content and a specific range. In addition, alkenyl benzenes, which are olefins, have very strong reactivity similar to indenes, and it is difficult to produce an isotropic pitch of desired physical properties by providing protons and electrons to the surrounding compounds in the polymerization step of the pitch to induce a wide variety of side reactions. In the case of alkenyl benzenes, most can be removed by volatilization during the pretreatment process.

두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 50.0 내지 70.0중량%, 바람직하게는 55.0 내지 65.0중량%, 더 바람직하게는 55.0 내지 60.0중량%이다. 이 중에서 나프탈렌류의 함량은 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 30.0중량%이상, 바람직하게는 35.0중량%이상이고, 원료의 총량 대비 15.0 내지 75.0중량%, 바람직하게는 20.0 내지 60.0중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 50.0중량%이다. 비페닐류는 중합 반응에 크게 기여하지 못하므로 그 함량이 낮을수록 좋은데 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 15.0중량%이하, 바람직하게는 10.0중량%이하이고, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋고, 원료의 총량 대비 10.0중량%이하, 바람직하게는 5.0중량%이하, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋다.The compound containing two aromatic rings is 50.0 to 70.0% by weight, preferably 55.0 to 65.0% by weight, more preferably 55.0 to 60.0% by weight, based on the total amount of the raw material. Among them, the content of naphthalenes is 30.0% by weight or more, preferably 35.0% by weight or more, and 15.0 to 75.0% by weight, preferably 20.0 to 60.0% by weight, based on the total amount of the compound containing two aromatic rings. , More preferably 30.0 to 50.0% by weight. Since biphenyls do not contribute significantly to the polymerization reaction, the lower the content is, the better.It is 15.0% by weight or less, preferably 10.0% by weight or less, and more preferably, it is measurable with respect to the total amount of the compound containing two aromatic rings. It is preferable that a very small amount is included or not so as to be absent, 10.0% by weight or less, preferably 5.0% by weight or less, and more preferably a very small amount so as not to be measurable, relative to the total amount of the raw material.

세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 및 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 중합반응에 참여하지 않거나 알케닐 벤젠과 같은 올레핀과 인덴과 같은 납센계 화합물의 영향으로 과도하게 많은 고리 수를 가지는 축합방향족고리 화합물을 형성할 수 있다. 이러한 축합방향족고리 화합물은 쉽게 적층구조를 만들고 불용고형분 또는 합성된 피치에 부분적으로 메조페이스를 생성하게 되어 세 개 및 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량도 조절할 필요가 있다. 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 10.0중량%이하, 바람직하게는 5.0중량%이하, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋다. 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 5.0중량%이하, 바람직하게는 3.0중량%이하, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋다.Compounds containing three aromatic rings and compounds containing four or more aromatic rings do not participate in the polymerization reaction or condensed aromatics having an excessively large number of rings under the influence of olefins such as alkenyl benzene and leadene compounds such as indene. Cyclic compounds can be formed. Such condensed aromatic ring compounds easily form a layered structure and form a mesophase partially in an insoluble solid or synthesized pitch, so it is necessary to control the content of a compound containing three and four or more aromatic rings. The compound containing three aromatic rings is preferably 10.0% by weight or less, preferably 5.0% by weight or less, and more preferably in a very small amount so as not to be measurable, based on the total amount of the raw material. The compound containing four or more aromatic rings is preferably 5.0% by weight or less, preferably 3.0% by weight or less, and more preferably in a very small amount so as not to be measurable, based on the total amount of the raw material.

본 발명에서 목적하는 등방성 피치 제조를 위해서는 상기와 같이 원료에 포함된 화합물들이 각각의 함량을 만족하면서, 이와 함께 이들이 특정 함량비를 만족해야 하는데 이에 대하여 구체적으로 설명한다. In order to prepare the isotropic pitch for the purpose of the present invention, the compounds contained in the raw materials as described above must satisfy their respective contents, and together with them, they must satisfy a specific content ratio, which will be described in detail.

본 발명의 중간단계에서 생성되는 원료에 포함된 화합물의 함량비는 다음을 만족해야 한다.The content ratio of the compound contained in the raw material produced in the intermediate step of the present invention should satisfy the following.

방향족고리를 포함한 화합물의 각 함량비는 Ar1/Ar2에 있어서 0.30< Ar1/Ar2<0.75, 바람직하게는 0.40<Ar1/Ar2<0.70, 더 바람직하게는 0.65<Ar1/Ar2<0.70이다. 다음으로 Ar1/Ar3에 있어서 2.00<Ar1/Ar3<12.00, 바람직하게는 4.00<Ar1/Ar3<10.00, 더 바람직하게는 8.00<Ar1/Ar3<9.00이다. 그리고 Ar3/Ar2에 있어서 Ar3/Ar2<0.20, 바람직하게는 Ar3/Ar2<0.15, 더 바람직하게는 Ar3/Ar2<0.10 이다. 상기 함량비에서 Ar1는 원료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고, Ar2는 원료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이며, Ar3는 원료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량을 나타낸다. 또한 원료의 총량 대비 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 Ar4로 나타낼 수 있다.Each of the content ratio of the compound containing an aromatic ring in Ar 1 / Ar 2 0.30 <Ar 1 / Ar 2 <0.75, preferably 0.40 <Ar 1 / Ar 2 < 0.70, more preferably 0.65 <Ar 1 / Ar 2 <0.70. Next, in Ar 1 /Ar 3 , 2.00 <Ar 1 /Ar 3 <12.00, preferably 4.00 <Ar 1 /Ar 3 <10.00, more preferably 8.00 <Ar 1 /Ar 3 <9.00. And Ar 3 /Ar 2 in Ar 3 /Ar 2 <0.20, preferably Ar 3 /Ar 2 <0.15, more preferably Ar 3 /Ar 2 <0.10 to be. In the above content ratio, Ar 1 is the content of the compound containing one aromatic ring relative to the total amount of the raw material, Ar 2 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar 3 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material. It indicates the content of the compound containing two aromatic rings. In addition, a compound containing four or more aromatic rings relative to the total amount of raw materials can be represented by Ar 4.

원료의 총량 대비 인덴류와 나프탈렌류의 함량비는 0.10<인덴류 중량/나프탈렌류 중량<2.00, 바람직하게는 0.15<인덴류 중량/나프탈렌류 중량<1.50, 더 바람직하게는 0.50<인덴류 중량/나프탈렌류 중량<0.80이다. The content ratio of indenes and naphthalenes relative to the total amount of raw materials is 0.10 <weight of indenes / weight of naphthalenes <2.00, preferably 0.15 <weight of indens / weight of naphthalenes <1.50, more preferably 0.50 <weight of indens / The weight of naphthalenes is <0.80.

원료의 총량 대비 비페닐류와 나프탈렌류의 함량비는 낮을수록 좋은데 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량<0.20, 바람직하게는 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량<0.15로 이와 같이 조절되는 것이 특히 중요하다. 중간단계에서 생성되는 상기 원료의 비페닐류와 나프탈렌류의 함량비(중량비)가 0.20 이상이 되는 경우 이유는 명확하지 않으나, 제조되는 등방성 피치의 방사성 및 물성이 좋지 못하고 탄소섬유 제조시 인장강도가 현저히 감소한다. The lower the content ratio of biphenyls and naphthalenes to the total amount of raw materials is, the better, but it is particularly important that the weight of biphenyls/naphthalenes is <0.20, preferably the weight of biphenyls/naphthalenes is <0.15. . When the content ratio (weight ratio) of biphenyls and naphthalenes of the raw material produced in the intermediate step is 0.20 or more, the reason is not clear, but the spinning property and physical properties of the produced isotropic pitch are not good, and the tensile strength when manufacturing carbon fiber is not Significantly decreases.

본 발명에서 목적하는 등방성피치를 제조하기 위해서 상기에서 설명한 화합물의 함량 및 이들의 비를 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되어야 한다. 예를 들어 Ar1, Ar2, Ar3의 함량 및 Ar1/Ar2의 조절을 통해서 등방성 피치를 제조할 수 있고, 여기에 보다 구체적으로 인덴류, 나프탈렌류, 비페닐류의 함량 및 이들의 비가 추가로 조절되어 본 발명에서 목적하는 등방성 피치를 제조할 수 있다. In order to produce the desired isotropic pitch in the present invention, a raw material that satisfies the content of the compounds described above and their ratio must be produced in an intermediate step. For example Ar 1 , An isotropic pitch can be prepared through the control of the contents of Ar 2 and Ar 3 and Ar 1 /Ar 2 , and more specifically, the content of indenes, naphthalenes, and biphenyls, and their ratios are further adjusted. In the present invention, the desired isotropic pitch can be produced.

상기에서 설명한 화합물의 함량 및 이들의 비를 부분적으로 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 등방성 피치의 방사성이 좋지 못하고 최종적으로 제조되는 탄소섬유의 강도가 급격히 감소할 수 있으며 신장률도 감소할 수 있다. 예를 들어, 함량비에 있어 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량이 중요한데 상기 바람직한 범위를 벗어나는 경우 다른 조건을 만족하여도 등방성 피치의 물성과 방사성이 좋지 못하고 이로부터 제조되는 탄소섬유의 강도가 급격히 감소할 수 있다. If a raw material that partially satisfies the content of the compounds and their ratios described above is produced in an intermediate step, the spinnability of the isotropic pitch is not good, and the strength of the finally produced carbon fiber may decrease rapidly, and the elongation rate may also decrease. . For example, in the content ratio, the weight of biphenyls / weight of naphthalenes is important, but if it is out of the above preferred range, the physical properties and spinnability of the isotropic pitch are not good even if other conditions are satisfied, and the strength of the carbon fiber produced therefrom is rapidly reduced. can do.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 함량 및 이들의 비를 부분적으로 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 제조되는 등방성 피치는 용융방사가 가능하나 단사빈도가 높아 방사성이 좋지 않다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 단사빈도가 높지 않더라도 상기 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유는 강도 및 신장률이 좋지 않다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 함량 및 이들의 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 최소 1.5GPa 이상의 강도를 가지며 신장률이 2%이상인 탄소섬유를 제조할 수 있는 용융방사 가능하며 방사시 단사빈도가 없는 등방성 피치를 제조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when a raw material partially satisfying the content and the ratio thereof is produced in an intermediate step, the produced isotropic pitch can be melt-spinned, but the spinning is not good due to the high frequency of single yarns. According to another embodiment of the present invention, even if the single yarn frequency is not high, the carbon fiber produced from the isotropic pitch has poor strength and elongation. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, when the content and raw materials satisfying them are produced in an intermediate step, melt spinning is possible to produce carbon fibers having a strength of at least 1.5 GPa or more and an elongation of 2% or more. Isotropic pitch without single yarn frequency can be produced.

이상에서 설명한 원료의 화합물 함량 및 이들의 비를 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 방사성이 매우 우수한 물성을 가지는 등방성 피치를 제조할 수 있고, 이로부터 제조되는 탄소섬유는 고강도, 고탄성의 물성을 만족한다. When a raw material that satisfies the compound content and ratio of the raw materials described above is produced in an intermediate step, an isotropic pitch having very excellent spinning properties can be prepared, and the carbon fiber produced therefrom can have high strength and high elastic properties. Satisfies.

본 발명에서 제조되는 등방성피치는 연화점이(℃) 250 내지 280, 바람직하게는 260 내지 270이고, 평균분자량(Mw)은 1450 내지 2850, 바람직하게는 1600 내지 2600, 더 바람직하게는 1700 내지 2500이다. 이러한 본 발명의 등방성 피치의 물성은 우수한 방사성 및 이로부터 제조되는 탄장섬유의 물성에 영향을 미치며, 상기와 같은 물성을 지니면서 나타나는 등방성 피치의 특이적인 성상 역시 방사성 및 이로부터 제조되는 탄소섬유의 물성에 중요한 요인이다.The isotropic pitch prepared in the present invention has a softening point (°C) of 250 to 280, preferably 260 to 270, and an average molecular weight (Mw) of 1450 to 2850, preferably 1600 to 2600, more preferably 1700 to 2500. . The physical properties of the isotropic pitch of the present invention affect the excellent spinnability and physical properties of the carbon fiber produced therefrom, and the specific properties of the isotropic pitch appearing while having the above properties are also spinnability and the physical properties of carbon fibers produced therefrom. Is an important factor.

본 발명에서 제조되는 등방성 피치는 용융방사(melt spinning)가 가능하고, 섬유 방사시 단사가 일어나지 않거나 극히 드문 우수한 방사성을 가진다. 용융방사는 고분자 물질이나 피치를 용융하여 연속 섬유로 제조하는 방법으로 섬유 방사시 필요한 고가의 용매를 사용할 필요가 없어, 방사 공정의 구성을 단순화시킬 수 있고 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 매우 경제적인 방법이다. 탄소섬유 제조를 위한 상기 용융방사가 가능하기 위해서는 피치의 방사성이 우수해야 하는데 본 발명에 따라 제조되는 등방성 피치는 방사성이 매우 우수하여 탄소섬유 제조를 위한 용융방사가 가능하면서 단사가 극히 드물거나 일어나지 않는다. 또한, 본 발명의 용융방사가 가능한 등방성 피치는 기존의 멜트-블로잉(melt-blowing)을 통해 단섬유를 제조하는데 그치던 등방성 피치에 비해 방사성이 매우 뛰어나 이로부터 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있다.The isotropic pitch produced in the present invention is capable of melt spinning, and has excellent spinning properties that do not occur or are extremely rare during fiber spinning. Melt spinning is a method of manufacturing continuous fibers by melting a polymer material or pitch, and it is a very economical method that can simplify the configuration of the spinning process and significantly reduce the cost because it does not require the use of expensive solvents required for fiber spinning. to be. In order to enable the melt spinning for the production of carbon fibers, the spinnability of the pitch must be excellent, but the isotropic pitch produced according to the present invention has excellent spinnability, enabling melt spinning for the production of carbon fibers, and single yarn is extremely rare or does not occur. . In addition, the melt-spinning isotropic pitch of the present invention has excellent spinnability compared to the conventional isotropic pitch, which was limited to producing short fibers through melt-blowing, and from this, it is possible to manufacture high-strength, high-elasticity carbon fibers. have.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 700rpm, 20분 연속으로 용융방사 중 끊김의 빈도를 단사빈도로 하여 측정한 결과 단사빈도가 0에 해당하여 방사성이 매우 우수하다.According to an embodiment of the present invention, as a result of measuring the frequency of interruption during melt spinning at 700 rpm for 20 minutes in a row as a single yarn frequency, the single yarn frequency corresponds to 0, so that the spinning property is very excellent.

본 발명에서 제조되는 등방성 피치는 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있고, 기존의 탄소섬유보다 강도가 매우 우수하고 신장률도 높다. 기존의 등방성피치계 탄소섬유는 낮은 강도로 인해 범용 탄소섬유로 사용되었으나, 본 발명의 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유는 강도가 매우 우수하고 신장률도 높아 이방성피치계 탄소섬유 또는 PAN계 탄소섬유를 사용하던 탄소강화복합재에도 사용될 수 있다.The isotropic pitch prepared in the present invention can produce high-strength, high-elasticity carbon fibers, and has very good strength and high elongation than conventional carbon fibers. Conventional isotropic pitch-based carbon fiber was used as a general-purpose carbon fiber due to its low strength, but the carbon fiber produced from the isotropic pitch of the present invention has very good strength and high elongation, so anisotropic pitch-based carbon fiber or PAN-based carbon fiber is used. It can also be used for conventional carbon reinforced composites.

본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명의 제조방법으로 제조된 등방성 피치로 1.5GPa이상의 매우 고강도이고 신장률이 2%이상인 탄소섬유를 제조할 수 있다. 이러한 물성을 가지는 탄소섬유는 탄소복합체, 재료, 소재 등에 응용될 수 있는 강도를 만족하는 것으로 넓은 활용범위를 가진다. According to an embodiment of the present invention, a carbon fiber having an isotropic pitch of 1.5 GPa or more and an elongation of 2% or more can be manufactured with an isotropic pitch manufactured by the manufacturing method of the present invention. Carbon fiber having such physical properties satisfies the strength that can be applied to carbon composites, materials, materials, etc. and has a wide range of applications.

즉, 용융방사 가능하여 매우 경제적이고 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있는 본 발명의 등방성 피치는 기존의 등방성 피치로부터 얻을 수 없던 효과를 가진다. That is, the isotropic pitch of the present invention, which can be melt-spun to produce very economical, high-strength, and highly elastic carbon fibers, has an effect that cannot be obtained from the existing isotropic pitch.

이상에서 설명한 중간단계에서 생성된 원료는 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하는 방법 또는 이와 함께 특정 범위의 화합물 조성을 포함하는 원시재료를 사용하여 중간단계에서 생성될 수 있다. The raw material produced in the intermediate step described above is a method of pretreating a raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar fraction, or a raw material containing a specific range of compound composition together with it. It can be created in an intermediate step.

상기 원시재료를 전처리하는 방법은 상압에서 가열 및 분획과정을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가열은 160 내지 240℃, 바람직하게는 175 내지 235℃의 온도에서 더 이상 휘발분이 발생하지 않을 때까지 가열하고 분획하여 진행할 수 있다. 상기 온도에서 가열하는 경우 본 발명의 제조방법의 중간단계에서 생성되는 원료가 등방성 피치 제조를 위한 화합물의 함량 및 이들의 비를 만족할 수 있다. 구체적으로, 상기 온도를 벗어나는 경우 인덴류가 나프탈렌류로 충분히 전환되지 않아 나프탈렌류의 함량이 부족할 수 있다. 그리고, 인덴류나 세 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물 또는 그외 기타 화합물의 함량이 지나치게 감소하거나 증가할 수 있다. 또한, 비페닐류의 함량이 지나치게 증가하여 제조하고자 하는 물성 및 방사성을 지닌 등방성 피치에 적합하지 않은 원료가 중간단계에서 생성될 수 있다. The above raw materials It is preferable that the pretreatment method includes heating and fractionation at normal pressure. The heating may be performed by heating and fractionating at a temperature of 160 to 240°C, preferably 175 to 235°C until no more volatiles are generated. When heating at the above temperature, the raw material produced in the intermediate step of the production method of the present invention may satisfy the content of the compound for producing isotropic pitch and the ratio thereof. Specifically, when the temperature is exceeded, indenes are not sufficiently converted to naphthalenes, and the content of naphthalenes may be insufficient. In addition, the content of indenes, compounds containing three or more aromatic rings, or other compounds may be excessively decreased or increased. In addition, the content of biphenyls is excessively increased, so that raw materials not suitable for isotropic pitch having physical properties and spinnability to be produced may be produced in an intermediate step.

이상에서 설명한 중간단계에서 생성되는 원료의 조건을 만족하는 등방성 피치의 제조방법은,The method for producing an isotropic pitch that satisfies the conditions of the raw material produced in the intermediate step described above,

(a) 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 160 내지 240℃에서 전처리하여 하기 식 (1)~(4)를 만족하는 원료를 준비하는 단계; 및(a) preparing raw materials satisfying the following formulas (1) to (4) by pretreating a raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar fraction at 160 to 240°C. ; And

20.0 중량% ≤ Ar1 ≤ 45.0 중량% --- (1)20.0% by weight ≤ Ar 1 ≤ 45.0% by weight --- (1)

50.0 중량% ≤ Ar2 ≤ 70.0 중량% --- (2)50.0 wt% ≤ Ar 2 ≤ 70.0 wt% --- (2)

0.0 중량% ≤ Ar3 ≤ 10.0 중량% --- (3)0.0% by weight ≤ Ar 3 ≤ 10.0% by weight --- (3)

0.30 < Ar1/Ar2 < 0.75 --- (4)0.30 <Ar 1 /Ar 2 <0.75 --- (4)

(b) 상기 (a)에서 제조된 원료를 열중합 및 가열하는 단계를 포함하는 등방성 피치의 제조방법으로 나타낼 수 있다.(b) It can be represented by a method of manufacturing an isotropic pitch comprising the steps of thermal polymerization and heating the raw material prepared in (a).

본 발명의 일 실시예에 따르면 전처리 온도가 150℃이하 경우 상기 식 (1) 및 (4)를 만족하지 못하고, 인덴류 함량이 지나치게 많은 반면 나프탈렌류의 함량은 지나치게 적었다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 전처리 온도가 250℃이상인 경우 상기 식 (4)를 만족하지 못하고, 비페닐류의 함량이 지나치게 많은 반면 나프탈렌류의 함량이 지나치게 적었다. According to an embodiment of the present invention, when the pretreatment temperature is 150° C. or less, the above equations (1) and (4) are not satisfied, and the content of indenes is too high, while the content of naphthalenes is too small. According to another embodiment of the present invention, when the pretreatment temperature is 250° C. or higher, the above equation (4) is not satisfied, and the content of biphenyls is too high, while the content of naphthalenes is too small.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (1), (2) 및 (3)을 만족하여도 함량비를 나타내는 상기 (4)를 만족하지 못하면 등방성 피치의 용융방사시 단사빈도가 높고, 제조되는 탄소섬유의 강도가 1.0GPa에도 미치지 못한다. 다른 일 실시예에 따르면, 상기 (1) 및 (2)를 만족하고 함량비인 상기 (4)를 만족하여도 상기 (3)을 만족하지 못하면 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유의 강도가 1.0GPa에 미치지 못하고 신장률이 2%미만으로 떨어진다. 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 (2) 및 (4)를 만족하여도 상기 (1) 또는 (3)을 만족하지 못하면 등방성 피치의 용융방사시 단사빈도가 높고, 제조되는 탄소섬유의 신장률이 2%미만으로 떨어진다.According to an embodiment of the present invention, even if the above (1), (2) and (3) are satisfied, if the content ratio (4) is not satisfied, the single yarn frequency is high during melt spinning of the isotropic pitch, The strength of carbon fiber is less than 1.0 GPa. According to another embodiment, even if the above (1) and (2) are satisfied and the content ratio (4) is satisfied, if the above (3) is not satisfied, the strength of the carbon fiber produced from the isotropic pitch is less than 1.0 GPa. It is not possible and the elongation rate drops to less than 2%. According to another embodiment, even if the above (2) and (4) are satisfied, if the above (1) or (3) is not satisfied, the single yarn frequency is high during melt spinning of the isotropic pitch, and the elongation rate of the produced carbon fiber is It falls below 2%.

상기 제조방법의 (1) 내지 (4)를 만족하면서 중간단계에서 생성되는 원료의 나프탈렌류 함량은 원료의 총량 대비 20.0 내지 60.0 중량%, 비페닐류 함량은 5.0 중량%이하이고 이들의 함량비인 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량은 0.20미만인 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 나프탈렌류, 비페닐류 함량 및 이들의 함량비가 상기 바람직한 범위를 만족하여도 상기 제조방법의 (1) 내지 (4)를 만족하지 않는 경우 등방성피치의 용융방사시 단사빈도가 높을 수 있고, 제조되는 탄소섬유의 강도가 현저히 낮아지거나 신장률이 떨어진다. 다른 일 실시예에 따르면, 나프탈렌류 및 비페닐류 함량비가 상기 바람직한 범위를 만족하여도 나프탈렌류 또는 비페닐류의 함량이 상기 바람직한 범위를 만족하지 못하는 경우에도 등방성 피치의 용융방사시 단사빈도가 높을 수 있고, 제조되는 탄소섬유의 강도가 현저히 낮아지거나 신장률이 떨어진다.While satisfying (1) to (4) of the above manufacturing method, the naphthalene content of the raw material produced in the intermediate step is 20.0 to 60.0% by weight, the biphenyl content is 5.0% by weight or less, and the ratio of the content It is preferable that the weight of phenyls/weight of naphthalenes is less than 0.20. According to an embodiment of the present invention, when the content of naphthalenes and biphenyls and the content ratio thereof do not satisfy (1) to (4) of the above production method, even if the content of naphthalenes and biphenyls are within the above preferred range, single yarn during melt spinning of the isotropic pitch The frequency may be high, and the strength of the produced carbon fiber is significantly lowered or the elongation rate is lowered. According to another embodiment, even if the content ratio of naphthalenes and biphenyls satisfies the above preferred range, even if the content of naphthalenes or biphenyls does not satisfy the above preferred range, the single yarn frequency during melt spinning of the isotropic pitch may be high. In addition, the strength of the carbon fiber to be produced is significantly lowered or the elongation rate is lowered.

다음으로, 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 함량비에 따라서도 본 발명의 제조방법에서 등방성 피치 제조를 위한 원료가 중간단계에서 생성될 수 있다.
상기 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료는 하기 식 (1)~(5)을 만족하는 것일 수 있다.
30.0% ≤ Ar'1 ≤ 60.0% --- (1)
55.0% ≤ Ar'2 ≤ 70.0% --- (2)
0.55 < Ar'1/Ar'2 < 1.75 --- (3)
0.0% ≤ Ar'3 ≤ 5.0% --- (4)
0.0% ≤ Ar'4 ≤ 3.0% --- (5)
(상기 Ar'1은 상기 원시재료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar'2는 상기 원시재료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고, 상기 Ar'3는 상기 원시재료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar'4는 상기 원시재료의 총량 대비 네 개 이상의 방향족 고리를 포함하는 화합물의 함량이다.)
to the next, In raw materials containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy substances, or coal tar oil The raw material for isotropic pitch production in the production method of the present invention may be produced in an intermediate step according to the content of the included compound and the content ratio thereof.
The raw material including at least one or more of the naphtha decomposition residue oil, petroleum-based heavy oil, or coal tar oil may satisfy the following equations (1) to (5).
30.0% ≤ Ar' 1 ≤ 60.0% --- (1)
55.0% ≤ Ar' 2 ≤ 70.0% --- (2)
0.55 <Ar' 1 /Ar' 2 <1.75 --- (3)
0.0% ≤ Ar' 3 ≤ 5.0% --- (4)
0.0% ≤ Ar' 4 ≤ 3.0% --- (5)
(The Ar' 1 is the content of the compound containing one aromatic ring relative to the total amount of the raw material, the Ar' 2 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar' 3 Is the content of the compound containing three aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar' 4 is the content of the compound containing four or more aromatic rings relative to the total amount of the raw material.)

구체적으로, 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 상기 원시재료의 총량 대비 30.0 내지 60.0 중량%가 바람직하다. 이 중에서 인덴류는 전처리 과정 동안 일부가 나프탈렌류로 전환될 수 있으나 강한 반응성을 가진 물질이므로 이후 제조되는 등방성피치의 물성 및 방사성에 악영향을 미칠 수 있어 함량을 제한할 필요가 있다. 인덴류의 함량은 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 25.0 내지 70.0 중량%, 바람직하게는 30.0 내지 65.0 중량%이고, 상기 원시재료의 총량 대비 5.0 내지 50.0 중량%, 바람직하게는 10.0 내지 40.0 중량%이다. 그리고, 올레핀인 알케닐 벤젠류 역시 인덴류와 유사하게 매우 강한 반응성을 가져 이후 제조되는 등방성피치의 물성 및 방사성에 악영향을 미칠 수 있으나, 전처리 과정 중 대부분 휘발되어 함량이 크게 제한되지 않으며 바람직하게는 3.0 중량%이하이다. Specifically, the compound containing one aromatic ring is preferably 30.0 to 60.0% by weight based on the total amount of the raw material. Among them, some of indenes may be converted to naphthalenes during the pretreatment process, but since it is a material having a strong reactivity, it may adversely affect the physical properties and radioactivity of the isotropic pitch to be produced, so it is necessary to limit the content. The content of indenes is 25.0 to 70.0% by weight, preferably 30.0 to 65.0% by weight, based on the total amount of the compound containing one aromatic ring, and 5.0 to 50.0% by weight, preferably 10.0 to 40.0, based on the total amount of the raw material. It is weight percent. In addition, alkenyl benzenes, which are olefins, also have very strong reactivity similar to indenes, and may adversely affect the physical properties and radioactivity of the isotropic pitch to be produced later, but most of them are volatilized during the pretreatment process, and the content is not greatly limited. It is not more than 3.0% by weight.

두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원시재료의 총량 대비 30.0 중량%이상, 바람직하게는 35.0 내지 80.0 중량%, 더 바람직하게는 55.0 내지 70.0 중량%이다. 이 중에서 나프탈렌류의 함량은 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 30.0 중량%이상, 바람직하게는 35.0 중량%이상이고 상기 원시재료의 총량 대비 5.0 내지 60.0 중량%, 바람직하게는 10.0 내지 45.0 중량%이어야 이 후 충분한 나프탈렌류가 포함된 원료를 중간단계에서 생성할 수 있다. 비페닐류는 중합 반응에 크게 기여하지 못하므로 그 함량이 낮을수록 좋은데 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 15.0 중량%이하, 바람직하게는 10.0 중량% 이하이고 상기 원시재료의 총량 대비 10.0 중량%이하, 바람직하게는 5.0 중량%이하, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이거나 없는 것이 좋다. The compound containing two aromatic rings is 30.0% by weight or more, preferably 35.0 to 80.0% by weight, more preferably 55.0 to 70.0% by weight, based on the total amount of the raw material. Among them, the content of naphthalenes is 30.0% by weight or more, preferably 35.0% by weight or more, based on the total amount of the compound containing two aromatic rings, and 5.0 to 60.0% by weight, preferably 10.0 to 45.0% by weight, based on the total amount of the raw material. It should be% so that raw materials containing sufficient naphthalenes can be produced in the intermediate stage. Since biphenyls do not contribute significantly to the polymerization reaction, the lower the content is, the better, but 15.0% by weight or less, preferably 10.0% by weight or less, and 10.0% by weight relative to the total amount of the raw material. % Or less, preferably 5.0% by weight or less, more preferably in a very small amount or not so that it cannot be measured.

세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 및 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 중합반응에 참여하지 않거나 알케닐 벤젠과 같은 올레핀과 인덴과 같은 납센계 화합물의 영향으로 과도하게 많은 고리 수를 가지는 축합방향족 고리 화합물을 형성할 수 있다. 즉, 등방성피치 제조방법에서 원하는 원료가 등방성 피치의 중간단계에서 생성되지 않을 수 있다. 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원시재료의 총량 대비 8.0 중량%이하, 바람직하게는 5.0 중량%이하, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이거나 없는 것이 좋으며, 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 3.0 중량%이하, 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋다. Compounds containing three aromatic rings and compounds containing four or more aromatic rings do not participate in the polymerization reaction or condensed aromatics having an excessively large number of rings under the influence of olefins such as alkenyl benzene and leadene compounds such as indene. Cyclic compounds can be formed. That is, in the isotropic pitch manufacturing method, a desired raw material may not be produced in an intermediate step of the isotropic pitch. The compound containing three aromatic rings is 8.0% by weight or less, preferably 5.0% by weight or less, more preferably in a very small amount or not so that it cannot be measured, based on the total amount of the raw material, and contains four or more aromatic rings. It is preferable that the compound is 3.0% by weight or less, and preferably contains or does not contain a very small amount so as not to be able to measure it.

방향족고리를 포함한 화합물의 각 함량비(중량비)는 Ar'1/Ar'2에 있어서 0.50<Ar'1/Ar'2<2.00, 바람직하게는 0.55< Ar'1/Ar'2<1.75이다. 다음으로 Ar'1/Ar'3에 있어서 5.00<Ar'1/Ar'3<30.00, 바람직하게는 8.00<Ar'1/Ar'3<25.00이다. 그리고 Ar'3 /Ar'2에 있어서 5.00<Ar'3/Ar'2<20.00, 바람직하게는 10.00<Ar'3/Ar'2<15.00 이다. 상기 함량비에서 Ar'1는 상기 원시재료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고, Ar'2는 상기 원시재료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이며, Ar'3는 상기 원시재료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량을 나타낸다. 또한 상기 원시재료의 총량 대비 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 Ar'4로 나타낼 수 있다.Each of the content ratio (by weight) of a compound containing an aromatic ring is in 0.50 <Ar '1 / Ar' 2 <2.00, preferably 0.55 <Ar '1 / Ar' 2 <1.75 in Ar '1 / Ar' 2. Next, in Ar' 1 /Ar' 3 , 5.00<Ar' 1 /Ar' 3 <30.00, preferably 8.00<Ar' 1 /Ar' 3 <25.00. And in Ar' 3 /Ar' 2 , 5.00<Ar' 3 /Ar' 2 <20.00, preferably 10.00<Ar' 3 /Ar' 2 <15.00 to be. In the content ratio, Ar' 1 is the content of the compound containing one aromatic ring relative to the total amount of the raw material, Ar' 2 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material, Ar' 3 represents the content of the compound containing three aromatic rings relative to the total amount of the raw material. In addition, compounds containing more than three aromatic rings than the total amount of the raw material may be represented by Ar 4 '.

나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료의 총량 대비 인덴류와 나프탈렌류의 함량비(중량비)는 0.20<인덴류 중량/나프탈렌류 중량<4.00, 바람직하게는 0.25<인덴류 중량/나프탈렌류 중량<3.50이다. Of raw materials containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar oil The content ratio (weight ratio) of indenes and naphthalenes to the total amount is 0.20<indenes weight/naphthalenes weight <4.00, preferably 0.25<indenes weight/naphthalenes weight<3.50.

원시재료에서 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 비페닐류와 나프탈렌류의 함량비(중량비)는 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량<0.15, 바람직하게는 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량<0.10이다.The content ratio (weight ratio) of biphenyls and naphthalenes to the total amount of compounds containing two aromatic rings in the raw material is biphenyls weight/naphthalenes weight <0.15, preferably biphenyls weight/naphthalenes weight< Is 0.10.

상기 원시재료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 비를 만족하는 원시재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 Ar'1, Ar'2의 함량 및 Ar'1/Ar'2의 조절을 통해서 본 발명의 중간단계에서 생성되는 원료를 만족할 수 있다. 그리고 여기에 보다 구체적으로 인덴류, 나프탈렌류, 비페닐류 등 구체적인 화합물의 함량 및 비의 범위가 더 조절될 수 있다.It is preferable to use a raw material that satisfies the content of the compound contained in the raw material and the ratio thereof. For example Ar' 1 , Through the control of the content of Ar' 2 and Ar' 1 /Ar' 2 , the raw material produced in the intermediate step of the present invention can be satisfied. And more specifically, the content and ratio of specific compounds such as indenes, naphthalenes, and biphenyls may be further controlled.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 원시재료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 비를 부분적으로 만족하는 나프타 분해 잔사유를 사용하는 경우 중간단계에서 생성되는 원료의 함량 및 비가 적절하지 못할 수 있다. 예를 들어, 상기 원시재료의 함량비에 있어 인덴류/나프탈렌류가 중요한데 상기 바람직한 범위를 벗어나는 경우 다른 조건을 만족하여도 중간단계에서 생성되는 원료의 함량 및 비가 적절하지 못할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when a naphtha decomposition residue partially satisfying the content and ratio of the compound contained in the raw material is used, the content and ratio of the raw material generated in the intermediate step may not be appropriate. For example, indenes/naphthalenes are important in the content ratio of the raw material, but if it is out of the above-described preferred range, the content and ratio of the raw material produced in the intermediate step may not be appropriate even if other conditions are satisfied.

본 발명에서 원료 생성 후 진행되는 열중합은 350 내지 380℃에서 0.1 내지 2시간 진행할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 열중합법은 진행 시 불활성기체 분위기에서 진행할 수 있으며, 질소와 폴리콘덴세이션(poly-condensation) 진행 중에 발생하는 기체 부산물을 분취하여 진행할 수 있다. 반응온도는 380℃를 넘지 않는 것이 좋은데, 반응온도가 380℃를 초과하는 경우, 불용 고형분이 생성되거나, 균일한 등방성 피치의 범위를 초과하는 과량의 메조페이즈가 생성되거나 또는 코크스화가 진행되어 탄소섬유 제조시 불균일한 탄소섬유가 생성될 수 있다.In the present invention, the thermal polymerization performed after the raw material is generated may be performed at 350 to 380°C for 0.1 to 2 hours, but is not limited thereto. The thermal polymerization method can be carried out in an inert gas atmosphere during the process, and can be carried out by separating nitrogen and gaseous by-products generated during the poly-condensation process. It is recommended that the reaction temperature does not exceed 380°C. When the reaction temperature exceeds 380°C, insoluble solids are generated, excessive mesophases exceeding the range of uniform isotropic pitch are generated, or coking proceeds to carbon fiber. During manufacture, non-uniform carbon fibers may be produced.

다음으로, 가열은 증발을 촉진하여 메조페이스 생성을 억제하고, 방사가 가능한 등방성 피치를 제조하는 공정일 수 있다. 가열은 통상적인 박막증류법으로 진행될 수 있으며, 이를 통해 메조페이스의 생성을 억제할뿐만 아니라 불용 고형분을 제거하는 추가적인 공정이 필요하지않는 장점이 있다. Next, heating may be a process of promoting evaporation to suppress generation of mesophase, and producing an isotropic pitch capable of spinning. The heating can be performed by a conventional thin film distillation method, and there is an advantage of not requiring an additional process of removing insoluble solids as well as suppressing the formation of mesophase through this.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 등방성 피치는 특정범위의 분자량, 고연화점 및 방사성이 뛰어나 이로부터 고강도, 고탄성을 가지는 탄소장유를 제조할 수 있다. The isotropic pitch prepared according to the production method of the present invention is excellent in molecular weight, high softening point, and spinnability in a specific range, from which it is possible to manufacture carbon oil having high strength and high elasticity.

탄소섬유의 제조는 용융방사 후 안정화 단계와 탄화단계를 거쳐 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 탄소섬유 제조단계에서 섬유간 점착 방지를 위한 집속제를 사용할 수 있고, 탄화 단계 후 표면처리 및 사이징 단계를 추가하여 복합재 제조 시 매트릭스 레진과의 부착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 방사조건은 방사기의 홀 수나 제조 설비의 용량에 따라 자유롭게 변경될 수 있다. The carbon fiber may be manufactured through a stabilization step and a carbonization step after melt spinning, but is not limited thereto. In the carbon fiber manufacturing step, a binding agent for preventing adhesion between fibers may be used, and surface treatment and sizing steps may be added after the carbonization step to improve adhesion to the matrix resin when manufacturing the composite material. In addition, the spinning conditions can be freely changed depending on the number of holes in the spinning machine or the capacity of the manufacturing facility.

이하에서 실시예를 통해 본 발명에 따른 등방성 피치 제조방법에 대하여 더욱 자세히 설명한다. 하기 실시예에서 각 실시예 및 비교예는 본 발명을 바람직하게 실시하기 위한 예시에 해당하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for manufacturing an isotropic pitch according to the present invention will be described in more detail through examples. In the following examples, each of the examples and comparative examples corresponds to an example for preferably carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto.

물성 측정 방법How to measure physical properties

1. 탄소와 수소 원자비(H/C)1. Carbon and hydrogen atomic ratio (H/C)

CHNS 원소분석기로 분석Analysis with CHNS Elemental Analyzer

2. 방향족화도(fa)2. Aromatization degree (fa)

13C NMR로 분석(ASTM D5292) Analysis by 13 C NMR (ASTM D5292)

3. 원시재료 및 원료의 조성3. Raw materials and composition of raw materials

2D-GC로 분석Analysis with 2D-GC

4. 평균분자량(Mw)4. Average molecular weight (Mw)

평균분자량은 TOF-MS로 분석, 피치의 평균 분자량은 GPC로 분석The average molecular weight is analyzed by TOF-MS, and the average molecular weight of the pitch is analyzed by GPC.

5. 점도(Pa·s)5. Viscosity (Pa·s)

점도는 TMA(Thermo Mechanical Analyzer)로 측정Viscosity is measured by TMA (Thermo Mechanical Analyzer)

6. 연화점(℃)6. Softening point (℃)

연화점은 TMA(Thermo Mechanical Analyzer)로 측정Softening point is measured by TMA (Thermo Mechanical Analyzer)

7. 수율7. Yield

수율은 투입된 나프타 분해 잔사유 중량 대비 최종 수득된 피치의 중량에 의해 계산되었다.The yield was calculated by the weight of the finally obtained pitch relative to the weight of the added naphtha decomposition residue.

8. 기계적 물성8. Mechanical properties

인장강도(GPa)와 신장율(%)을 산출하기 위해 탄소섬유의 샘플에 대해 2N의 로드셀을 장착한 UTM(Universal Test Machine)으로 Stress-Strain 커브를 측정하였고, 인장강도는 상기 측정 결과와 전자현미경에 의해 분석된 섬유의 직경으로부터 계산되었다.
In order to calculate the tensile strength (GPa) and elongation (%), the stress-strain curve was measured with a UTM (Universal Test Machine) equipped with a 2N load cell for the carbon fiber sample. It was calculated from the diameter of the fiber analyzed by.

<실시예 1~4> 및 <비교예 1~3><Examples 1 to 4> and <Comparative Examples 1 to 3>

하기 표 1 내지 2의 조성 및 방향족화도를 가지는 Naphtha Cracker Bottom Oil(NCBO)를 원시재료로 준비하였다.Naphtha Cracker Bottom Oil (NCBO) having the composition and degree of aromatization shown in Tables 1 to 2 below was prepared as a raw material.

탄소
(C, 중량%)
carbon
(C, wt%)
수소
(H, 중량%)
Hydrogen
(H, wt%)
질소
(N, 중량%)
nitrogen
(N, wt%)
황(S, 중량%)Sulfur (S, wt%) H/C(원자비)H/C (atomic cost)
92.4892.48 7.327.32 0.100.10 0.130.13 0.950.95

지방족 탄화물(%)Aliphatic carbide (%) 방향족 탄화물(%)Aromatic carbide (%) 방향족화도(fa)Aromatization degree (fa) 메틸카본
(CH3, Ar-CH3)
Methyl carbon
(CH3, Ar-CH3)
메틸렌카본
(나프탈렌)
Methylene carbon
(naphthalene)
미치환카본
(Ar-H)
Unsubstituted carbon
(Ar-H)
사차탄소Quaternary carbon 치환카본
(Ar-C)
Substituted carbon
(Ar-C)
5.855.85 16.8616.86 49.7049.70 12.3812.38 15.2115.21 0.740.74

실시예 1~4는 준비된 NCBO를 각각 190℃, 200℃, 210℃, 220℃에서 상압증류로 전처리하였고, 비교예 1은 전처리하지 않았으며, 비교예 2~3는 준비된 NCBO를 각각 150℃, 250℃에서 전처리하여 원료를 생성하였다. 각각의 실시예 및 비교예에 따라 중간단계에서 생성된 상기 원료의 물성은 하기 표 3에 나타내었다. In Examples 1 to 4, prepared NCBO was pretreated by atmospheric distillation at 190°C, 200°C, 210°C, and 220°C, respectively, Comparative Example 1 was not pretreated, and Comparative Examples 2 to 3 were prepared NCBO at 150°C, respectively, Raw materials were produced by pretreatment at 250°C. The physical properties of the raw materials produced in the intermediate step according to each of the Examples and Comparative Examples are shown in Table 3 below.

원자비
(H/C)
Atomic ratio
(H/C)
방향족화도
(fa)
Degree of aromatization
(fa)
평균 분자량
(Mw)
Average molecular weight
(Mw)
비교예 1Comparative Example 1 0.950.95 0.740.74 170170 비교예 2Comparative Example 2 0.950.95 0.750.75 180180 실시예 1Example 1 0.950.95 0.780.78 195195 실시예 2Example 2 0.940.94 0.840.84 220220 실시예 3Example 3 0.940.94 0.860.86 245245 실시예 4Example 4 0.960.96 0.880.88 260260 비교예 3Comparative Example 3 0.940.94 0.910.91 295295

각각의 실시예 및 비교예에 따라 상기 중간단계에서 생성된 원료에 포함된 화합물의 조성은 하기 표 4 내지 표 7에 나타내었다. The compositions of the compounds contained in the raw materials produced in the intermediate step according to each of the Examples and Comparative Examples are shown in Tables 4 to 7 below.

전처리(℃)Pretreatment (℃) 포화
탄화물
saturation
Carbide
방향족고리
1개 포함
(Ar1)(중량%)
Aromatic ring
1 included
(Ar 1 ) (% by weight)
방향족고리
2개 포함
(Ar2)(중량%)
Aromatic ring
Includes 2
(Ar 2 ) (% by weight)
방향족고리
3개 포함
(Ar3)(중량%)
Aromatic ring
Includes 3
(Ar 3 ) (% by weight)
방향족고리
4개 이상포함
(Ar4)(중량%)
Aromatic ring
4 or more included
(Ar 4 ) (% by weight)
총량(%)Total amount (%)
비교예 1Comparative Example 1 -- 1.81.8 51.851.8 43.043.0 3.43.4 0.00.0 100100 비교예 2Comparative Example 2 150150 1.61.6 48.348.3 46.346.3 3.83.8 0.00.0 실시예 1Example 1 190190 1.31.3 38.038.0 56.256.2 4.54.5 0.00.0 실시예 2Example 2 200200 1.31.3 30.030.0 61.461.4 7.37.3 0.00.0 실시예 3Example 3 210210 2.62.6 33.133.1 57.257.2 7.17.1 0.00.0 실시예 4Example 4 220220 1.81.8 30.230.2 59.759.7 8.38.3 0.00.0 비교예 3Comparative Example 3 250250 1.51.5 27.427.4 55.355.3 13.813.8 2.12.1

전처리(℃)Pretreatment (℃) 방향족 고리 1개 포함 화합물(중량%)Compound containing one aromatic ring (% by weight) 알킬 벤젠Alkyl benzene 알케닐 벤젠Alkenyl benzene 인단(indan) 유도체Indan derivatives 인덴류Indens 기타Etc 총량(%)Total amount (%) 비교예 1Comparative Example 1 -- 7.07.0 5.55.5 3.33.3 52.652.6 31.631.6 100100 비교예 2Comparative Example 2 150150 5.75.7 0.00.0 4.24.2 54.154.1 36.036.0 실시예 1Example 1 190190 2.62.6 0.00.0 5.75.7 65.965.9 25.825.8 실시예 2Example 2 200200 8.38.3 0.00.0 13.313.3 56.756.7 21.721.7 실시예 3Example 3 210210 10.010.0 0.00.0 9.49.4 58.458.4 22.222.2 실시예 4Example 4 220220 8.48.4 0.00.0 11.711.7 44.344.3 35.635.6 비교예 3Comparative Example 3 250250 9.39.3 0.00.0 16.416.4 33.233.2 41.141.1

전처리(℃)Pretreatment (℃) 방향족 고리 2개 포함 화합물(중량%)Compound containing two aromatic rings (% by weight) 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 총량(%)Total amount (%) 비교예 1Comparative Example 1 -- 0.50.5 62.562.5 37.437.4 100100 비교예 2Comparative Example 2 150150 0.60.6 64.264.2 35.235.2 실시예 1Example 1 190190 0.70.7 85.385.3 14.014.0 실시예 2Example 2 200200 7.77.7 51.951.9 40.440.4 실시예 3Example 3 210210 6.06.0 53.253.2 40.840.8 실시예 4Example 4 220220 7.27.2 51.851.8 41.041.0 비교예 3Comparative Example 3 250250 14.814.8 33.733.7 51.551.5

포화탄화수소Saturated hydrocarbon 방향족고리
1개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 1 (% by weight)
방향족 고리
2개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 2 (% by weight)
방향족 고리
3개
포함(중량%)
Aromatic ring
Three
Included (% by weight)
방향족 고리
4개
이상
포함(중량%)
Aromatic ring
4
More than
Included (% by weight)
총량
(%)
Total amount
(%)
알킬벤젠Alkylbenzene 알케닐벤젠Alkenylbenzene 인단류Indanyu 인덴류Indens 기타Etc 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 비교예 1Comparative Example 1 1.81.8 3.63.6 2.82.8 1.71.7 27.227.2 16.416.4 0.20.2 26.926.9 16.116.1 3.43.4 0.00.0 100100 비교예 2Comparative Example 2 1.61.6 2.82.8 0.00.0 2.02.0 26.126.1 17.417.4 0.30.3 29.729.7 16.316.3 3.83.8 0.00.0 100100 실시예 1Example 1 1.31.3 1.01.0 0.00.0 2.22.2 25.025.0 9.89.8 0.40.4 47.947.9 7.97.9 4.54.5 0.00.0 100100 실시예 2Example 2 1.31.3 2.52.5 0.00.0 4.04.0 17.017.0 6.56.5 4.74.7 31.931.9 24.824.8 7.37.3 0.00.0 100100 실시예 3Example 3 2.62.6 3.33.3 0.00.0 3.13.1 19.319.3 7.47.4 3.43.4 30.430.4 23.323.3 7.17.1 0.00.0 100100 실시예 4Example 4 1.81.8 2.52.5 0.00.0 3.53.5 13.413.4 10.810.8 4.34.3 30.930.9 24.524.5 8.38.3 0.00.0 100100 비교예 3Comparative Example 3 1.51.5 2.52.5 0.00.0 4.54.5 9.19.1 11.311.3 8.28.2 18.618.6 28.528.5 13.813.8 2.12.1 100100

이 후 상기 원료를 여과를 통해 고상 물질을 제거 한 후 100 중량부를 금속 재질의 용기에 투입하고 370℃에서 0.5시간 동안 가열하였다. 이 후 박막 증발장치에 각각 투입한 후, 진공분위기, 340℃에서 30분간 가열하여 등방성피치를 제조하였다. 제조된 등방성 피치의 평균 분자량, 연화점 및 점도는 표 23에 나타내었다.
Thereafter, the raw material was filtered to remove the solid material, and then 100 parts by weight of the material was put into a metal container and heated at 370° C. for 0.5 hours. Thereafter, each was introduced into a thin film evaporator, and then heated in a vacuum atmosphere at 340° C. for 30 minutes to prepare an isotropic pitch. The average molecular weight, softening point, and viscosity of the prepared isotropic pitch are shown in Table 23.

<실시예 5~7> 및 <비교예 4~5 ><Examples 5 to 7> and <Comparative Examples 4 to 5>

하기 표 8의 물성을 가지고, 표 9 내지 12의 화합물 조성을 가지는 Naphtha Cracker Bottom Oil(NCBO)를 원시재료로 준비하였다. Naphtha Cracker Bottom Oil (NCBO) having the physical properties of Table 8 and the compound compositions of Tables 9 to 12 was prepared as a raw material.

원자비(H/C)Atomic ratio (H/C) 방향족화도(fa)Aromatization degree (fa) 평균 분자량(Mw)Average molecular weight (Mw) 비교예 4Comparative Example 4 1.121.12 0.600.60 120120 실시예 5Example 5 0.960.96 0.740.74 170170 실시예 6Example 6 1.101.10 0.650.65 140140 실시예 7Example 7 0.930.93 0.800.80 220220 비교예 5Comparative Example 5 0.920.92 0.850.85 260260

포화
탄화물
saturation
Carbide
방향족고리
1개 포함
(Ar'1)(중량%)
Aromatic ring
1 included
(Ar' 1 ) (% by weight)
방향족 고리
2개 포함
(Ar'2)(중량%)
Aromatic ring
Includes 2
(Ar' 2 ) (% by weight)
방향족 고리
3개 포함
(Ar'3) (중량%)
Aromatic ring
Includes 3
(Ar' 3 ) (% by weight)
방향족 고리
4개 이상포함
(Ar'4)(중량%)
Aromatic ring
4 or more included
(Ar' 4 ) (% by weight)
총량
(%)
Total amount
(%)
비교예 4Comparative Example 4 2.32.3 62.462.4 33.233.2 2.12.1 00 100100 실시예 5Example 5 1.81.8 51.851.8 43.143.1 3.43.4 00 실시예 6Example 6 1.71.7 59.859.8 35.735.7 2.82.8 00 실시예 7Example 7 1.41.4 34.234.2 59.859.8 4.14.1 0.50.5 비교예 5Comparative Example 5 1.51.5 29.629.6 56.356.3 8.48.4 4.24.2

표 9를 보면 각각의 실시예에서 Ar'1은 34.2~51.8(중량%)%, Ar'2는 35.7~59.8(중량%)%, Ar'3는 4.1(중량%)% 미만, Ar'4는 0.5(중량%)%미만에 속했다. 이들의 함량비 중 Ar'1/Ar'2는 0.57~1.67, Ar'3/Ar'2는 0.068~0.078, Ar'1/Ar'3은 8.34~21.35에 속했다. Looking at Table 9, in each of the examples, Ar' 1 is 34.2 to 51.8 (wt%)%, Ar' 2 is 35.7 to 59.8 (wt%)%, Ar' 3 is less than 4.1 (wt%)%, Ar' 4 Belonged to less than 0.5 (% by weight)%. Among these content ratios, Ar' 1 /Ar' 2 was 0.57 to 1.67, Ar' 3 /Ar' 2 was 0.068 to 0.078, and Ar' 1 /Ar' 3 was 8.34 to 21.35.

방향족 고리 1개 포함 화합물(중량%)Compound containing one aromatic ring (% by weight) 총량
(%)
Total amount
(%)
알킬 벤젠Alkyl benzene 알케닐 벤젠Alkenyl benzene 인단(indan) 유도체Indan derivatives 인덴류Indens 기타Etc 비교예 4Comparative Example 4 6.16.1 4.64.6 3.43.4 66.066.0 19.919.9 100100 실시예 5Example 5 6.96.9 5.45.4 3.33.3 52.752.7 31.731.7 실시예 6Example 6 5.25.2 4.04.0 3.23.2 65.065.0 22.722.7 실시예 7Example 7 8.58.5 6.76.7 6.16.1 31.031.0 47.747.7 비교예 5Comparative Example 5 10.810.8 8.48.4 8.18.1 29.029.0 43.643.6

방향족 고리 2개 포함 화합물(중량%)Compound containing two aromatic rings (% by weight) 총량(%)Total amount (%) 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 비교예 4Comparative Example 4 1.21.2 34.034.0 64.864.8 100100 실시예 5Example 5 0.50.5 62.162.1 37.437.4 실시예 6Example 6 0.30.3 35.035.0 64.764.7 실시예 7Example 7 6.56.5 68.968.9 24.624.6 비교예 5Comparative Example 5 11.511.5 73.773.7 14.714.7

포화탄화물Saturated carbide 방향족고리
1개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 1 (% by weight)
방향족 고리
2개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 2 (% by weight)
방향족
고리 3개 포함 (중량%)
Aromatic
Includes 3 rings (% by weight)
방향족 고리
4개 이상포함(중량%)
Aromatic ring
Including 4 or more (% by weight)
총량
(%)
Total amount
(%)
알킬벤젠Alkylbenzene 알케닐벤젠Alkenylbenzene 인단류Indanyu 인덴류Indens 기타Etc 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 비교예 4Comparative Example 4 2.32.3 3.83.8 2.92.9 2.12.1 41.241.2 12.412.4 0.40.4 11.311.3 21.521.5 2.12.1 00 100100 실시예 5Example 5 1.81.8 3.63.6 2.82.8 1.71.7 27.327.3 16.416.4 0.20.2 26.726.7 16.116.1 3.43.4 00 100100 실시예 6Example 6 1.71.7 3.13.1 2.42.4 1.91.9 38.938.9 13.513.5 0.10.1 12.512.5 23.123.1 2.82.8 00 100100 실시예 7Example 7 1.41.4 2.92.9 2.32.3 2.12.1 10.610.6 16.316.3 3.93.9 40.240.2 15.715.7 4.14.1 0.50.5 100100 비교예 5Comparative Example 5 1.51.5 3.23.2 2.52.5 2.42.4 8.68.6 12.912.9 6.56.5 41.541.5 8.38.3 8.48.4 4.24.2 100100

표 12를 보면 각각의 실시예에서 주요 화합물 중 인덴류의 함량은 10.6~38.9(중량)%, 나프탈렌류의 함량은 12.5~40.2(중량)%, 비페닐류 함량은 0.1~3.9(중량)%에 속했다. 이들의 함량비(중량비) 중 인덴류 중량/나프탈렌류 중량은 0.26~3.11, 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량은 0.007~0.094에 속했다.In Table 12, in each example, the content of indenes among the main compounds is 10.6 to 38.9 (weight)%, the content of naphthalenes is 12.5 to 40.2 (weight)%, and the content of biphenyls is 0.1 to 3.9 (weight)% Belonged to. Among these content ratios (weight ratio), the weight of indenes/naphthalenes was 0.26 to 3.11, and the weight of biphenyls/naphthalenes was 0.007 to 0.094.

상기 실시예 5~7 및 비교예 4~5에 해당하는 준비된 NCBO를 모두 200℃에서 상압증류로 전처리하였다. 각각의 실시예 및 비교예에 따라 전처리 후 생성된 원료의 물성은 하기 표 13에 나타내었다. All prepared NCBOs corresponding to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 4 to 5 were pretreated by atmospheric distillation at 200°C. The physical properties of the raw materials produced after pretreatment according to each of the Examples and Comparative Examples are shown in Table 13 below.

원자비
(H/C)
Atomic ratio
(H/C)
방향족화도
(fa)
Degree of aromatization
(fa)
평균 분자량
(Mw)
Average molecular weight
(Mw)
비교예 4Comparative Example 4 1.111.11 0.650.65 150150 실시예 5Example 5 0.940.94 0.840.84 220220 실시예 6Example 6 1.051.05 0.820.82 170170 실시예 7Example 7 0.930.93 0.860.86 250250 비교예 5Comparative Example 5 0.920.92 0.890.89 270270

각각의 실시예 및 비교예에 따라 중간단계에서 생성된 원료에 포함된 화합물의 조성은 하기 표 14 내지 표 17에 나타내었다. The composition of the compounds contained in the raw materials produced in the intermediate step according to each of the Examples and Comparative Examples are shown in Tables 14 to 17 below.

포화탄화물Saturated carbide 방향족고리
1개 포함
(Ar1)(중량%)
Aromatic ring
1 included
(Ar 1 ) (% by weight)
방향족고리
2개 포함
(Ar2)(중량%)
Aromatic ring
Includes 2
(Ar 2 ) (% by weight)
방향족고리
3개 포함
(Ar3) (중량%)
Aromatic ring
Includes 3
(Ar 3 ) (% by weight)
방향족고리
4개 이상포함
(Ar4)(중량%)
Aromatic ring
4 or more included
(Ar 4 ) (% by weight)
총량
(%)
Total amount
(%)
비교예 4Comparative Example 4 0.90.9 41.241.2 52.352.3 5.65.6 00 100100 실시예 5Example 5 1.31.3 30.030.0 61.461.4 7.37.3 00 실시예 6Example 6 1.51.5 36.236.2 55.555.5 6.86.8 00 실시예 7Example 7 1.21.2 22.522.5 66.666.6 7.47.4 2.32.3 비교예 5Comparative Example 5 1.31.3 19.819.8 61.961.9 10.510.5 6.56.5

방향족 고리 1개 포함 화합물(중량%)Compound containing one aromatic ring (% by weight) 알킬 벤젠Alkyl benzene 알케닐 벤젠Alkenyl benzene 인단(indan) 유도체Indan derivatives 인덴류Indens 기타Etc 총량(%)Total amount (%) 비교예 4Comparative Example 4 7.37.3 00 8.38.3 71.671.6 12.912.9 100100 실시예 5Example 5 8.38.3 00 13.313.3 56.756.7 21.621.6 실시예 6Example 6 7.77.7 00 10.510.5 70.270.2 11.611.6 실시예 7Example 7 13.813.8 00 20.920.9 40.440.4 24.924.9 비교예 5Comparative Example 5 19.219.2 00 24.724.7 34.334.3 21.721.7

방향족 고리 2개 포함 화합물(중량%)Compound containing two aromatic rings (% by weight) 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 총량(%)Total amount (%) 비교예 4Comparative Example 4 8.08.0 27.327.3 64.664.6 100100 실시예 5Example 5 7.77.7 52.052.0 40.440.4 실시예 6Example 6 6.86.8 39.139.1 54.154.1 실시예 7Example 7 7.47.4 73.973.9 18.818.8 비교예 5Comparative Example 5 12.612.6 76.076.0 11.411.4

포화탄화수소(중량%)Saturated hydrocarbons (% by weight) 방향족고리
1개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 1 (% by weight)
방향족 고리
2개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 2 (% by weight)
방향족
고리
3개 포함(중량%)
Aromatic
ring
Includes 3 (% by weight)
방향족
고리
4개 이상포함(중량%)
Aromatic
ring
Including 4 or more (% by weight)
총량(%)Total amount (%)
알킬벤젠Alkylbenzene 알케닐벤젠Alkenylbenzene 인단류Indanyu 인덴류Indens 기타Etc 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 비교예 4Comparative Example 4 0.90.9 3.03.0 0.00.0 3.43.4 29.529.5 5.35.3 4.24.2 14.314.3 33.833.8 5.65.6 0.00.0 100100 실시예 5Example 5 1.31.3 2.52.5 0.00.0 4.04.0 17.017.0 6.56.5 4.74.7 31.931.9 24.824.8 7.37.3 0.00.0 100100 실시예 6Example 6 1.51.5 2.82.8 0.00.0 3.83.8 25.425.4 4.24.2 3.83.8 21.721.7 30.030.0 6.86.8 0.00.0 100100 실시예 7Example 7 0.90.9 3.13.1 0.00.0 4.74.7 9.19.1 5.65.6 4.94.9 49.249.2 12.512.5 7.47.4 2.32.3 100100 비교예 5Comparative Example 5 1.31.3 3.83.8 0.00.0 4.94.9 6.86.8 4.34.3 7.87.8 47.047.0 7.17.1 10.510.5 6.56.5 100100

이 후 상기 원료를 여과를 통해 고상 물질을 제거 한 후 100 중량부를 금속 재질의 용기에 투입하고 370℃에서 0.5시간 동안 가열하였다. 이 후 박막 증발장치에 각각 투입한 후, 진공분위기, 340℃에서 30분간 가열하여 등방성 피치를 제조하였다. 제조된 등방성 피치의 평균 분자량, 연화점 및 점도는 표 23에 나타내었다.
Thereafter, the raw material was filtered to remove the solid material, and then 100 parts by weight of the material was put into a metal container and heated at 370° C. for 0.5 hours. Thereafter, each was introduced into a thin film evaporator, and then heated in a vacuum atmosphere at 340° C. for 30 minutes to prepare an isotropic pitch. The average molecular weight, softening point, and viscosity of the prepared isotropic pitch are shown in Table 23.

중간단계에서 생성된 원료의 분석Analysis of raw materials produced in the intermediate stage

하기 표 18은 모든 실시예 및 비교예의 중간단계에서 생성된 원료의 물성을 나타낸다. Table 18 below shows the physical properties of the raw materials produced in the intermediate steps of all Examples and Comparative Examples.

원자비
(H/C)
Atomic ratio
(H/C)
방향족화도
(fa)
Degree of aromatization
(fa)
평균 분자량
(Mw)
Average molecular weight
(Mw)
비교예 1Comparative Example 1 0.950.95 0.740.74 170170 비교예 2Comparative Example 2 0.950.95 0.750.75 180180 실시예 1Example 1 0.950.95 0.780.78 195195 실시예 2Example 2 0.940.94 0.840.84 220220 실시예 3Example 3 0.940.94 0.860.86 245245 실시예 4Example 4 0.960.96 0.880.88 260260 비교예 3Comparative Example 3 0.940.94 0.910.91 295295 비교예 4Comparative Example 4 1.111.11 0.650.65 150150 실시예 5Example 5 0.940.94 0.840.84 220220 실시예 6Example 6 1.051.05 0.820.82 170170 실시예 7Example 7 0.930.93 0.860.86 250250 비교예 5Comparative Example 5 0.920.92 0.890.89 270270

표 18을 보면 각각의 실시예에서 방향족화도는 0.78 ~ 0.88에 속했고, 평균분자량은 170 ~ 260에 속했다. Referring to Table 18, in each example, the degree of aromatization was in the range of 0.78 to 0.88, and the average molecular weight was in the range of 170 to 260.

하기 표 19 내지 22는 모든 실시예 및 비교예의 중간단계에서 생성된 원료에 포함된 화합물의 조성을 나타낸다.Tables 19 to 22 below show the compositions of compounds contained in the raw materials produced in the intermediate steps of all Examples and Comparative Examples.

포화탄화물Saturated carbide 방향족고리
1개 포함
(Ar1)(중량%)
Aromatic ring
1 included
(Ar 1 ) (% by weight)
방향족고리
2개 포함
(Ar2)(중량%)
Aromatic ring
Includes 2
(Ar 2 ) (% by weight)
방향족고리
3개 포함
(Ar3) (중량%)
Aromatic ring
Includes 3
(Ar 3 ) (% by weight)
방향족고리
4개 이상포함
(Ar4)(중량%)
Aromatic ring
4 or more included
(Ar 4 ) (% by weight)
총량
(%)
Total amount
(%)
비교예 1Comparative Example 1 1.81.8 51.851.8 43.043.0 3.43.4 0.00.0 100100 비교예 2Comparative Example 2 1.61.6 48.348.3 46.346.3 3.83.8 0.00.0 실시예 1Example 1 1.31.3 38.038.0 56.256.2 4.54.5 0.00.0 실시예 2Example 2 1.31.3 30.030.0 61.461.4 7.37.3 0.00.0 실시예 3Example 3 2.62.6 33.133.1 57.257.2 7.17.1 0.00.0 실시예 4Example 4 1.81.8 30.230.2 59.759.7 8.38.3 0.00.0 비교예 3Comparative Example 3 1.51.5 27.427.4 55.355.3 13.813.8 2.12.1 비교예 4Comparative Example 4 0.90.9 41.241.2 52.352.3 5.65.6 00 실시예 5Example 5 1.31.3 30.030.0 61.461.4 7.37.3 00 실시예 6Example 6 1.51.5 36.236.2 55.555.5 6.86.8 00 실시예 7Example 7 1.21.2 22.522.5 66.666.6 7.47.4 2.32.3 비교예 5Comparative Example 5 1.31.3 19.819.8 61.961.9 10.510.5 6.56.5

표 19를 보면 각각의 실시예에서 방향족고리를 포함한 화합물의 함량은 Ar1은 22.5~38.0(중량)%, Ar2는 55.5~66.6(중량)%, Ar3는 4.5~8.3(중량)%, Ar4는 0.0~2.3(중량)%에 속했다. 이들의 함량비(중량비) 중 Ar1/Ar2는 0.33~0.67, Ar3/Ar2은 0.08~0.13, Ar1/Ar3는 3.04~8.44에 속했다.From Table 19 the content of the compound containing an aromatic ring in each embodiment is Ar 1 is 22.5 ~ 38.0 (wt)%, Ar 2 is 55.5 ~ 66.6 (wt)%, Ar 3 is 4.5 ~ 8.3 (wt)%, Ar 4 belonged to 0.0 to 2.3 (weight)%. Among these content ratios (weight ratio), Ar 1 /Ar 2 belonged to 0.33 to 0.67, Ar 3 /Ar 2 to 0.08 to 0.13, and Ar 1 /Ar 3 to 3.04 to 8.44.

방향족 고리 1개 포함 화합물(중량%)Compound containing one aromatic ring (% by weight) 총량
(%)
Total amount
(%)
알킬 벤젠Alkyl benzene 알케닐 벤젠Alkenyl benzene 인단(indan) 유도체Indan derivatives 인덴류Indens 기타Etc 비교예 1Comparative Example 1 7.07.0 5.55.5 3.33.3 52.652.6 31.631.6 100100 비교예 2Comparative Example 2 5.75.7 0.00.0 4.24.2 54.154.1 36.036.0 실시예 1Example 1 2.62.6 0.00.0 5.75.7 65.965.9 25.825.8 실시예 2Example 2 8.38.3 0.00.0 13.313.3 56.756.7 21.721.7 실시예 3Example 3 10.010.0 0.00.0 9.49.4 58.458.4 22.222.2 실시예 4Example 4 8.48.4 0.00.0 11.711.7 44.344.3 35.635.6 비교예 3Comparative Example 3 9.39.3 0.00.0 16.416.4 33.233.2 41.141.1 비교예 4Comparative Example 4 7.37.3 00 8.38.3 71.671.6 12.912.9 실시예 5Example 5 8.38.3 00 13.313.3 56.756.7 21.621.6 실시예 6Example 6 7.77.7 00 10.510.5 70.270.2 11.611.6 실시예 7Example 7 13.813.8 00 20.920.9 40.440.4 24.924.9 비교예 5Comparative Example 5 19.219.2 00 24.724.7 34.334.3 21.721.7

방향족 고리 2개 포함 화합물(중량%)Compound containing two aromatic rings (% by weight) 총량
(%)
Total amount
(%)
비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 비교예 1Comparative Example 1 0.50.5 62.562.5 37.437.4 100100 비교예 2Comparative Example 2 0.60.6 64.264.2 35.235.2 실시예 1Example 1 0.70.7 85.385.3 14.014.0 실시예 2Example 2 7.77.7 51.951.9 40.440.4 실시예 3Example 3 6.06.0 53.253.2 40.840.8 실시예 4Example 4 7.27.2 51.851.8 41.041.0 비교예 3Comparative Example 3 14.814.8 33.733.7 51.551.5 비교예 4Comparative Example 4 8.08.0 27.327.3 64.664.6 실시예 5Example 5 7.77.7 52.052.0 40.440.4 실시예 6Example 6 6.86.8 39.139.1 54.154.1 실시예 7Example 7 7.47.4 73.973.9 18.818.8 비교예 5Comparative Example 5 12.612.6 76.076.0 11.411.4

포화탄화수소Saturated hydrocarbon 방향족고리
1개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 1 (% by weight)
방향족 고리
2개 포함(중량%)
Aromatic ring
Includes 2 (% by weight)
방향족 고리 3개 포함 (중량%)Contains 3 aromatic rings (% by weight) 방향족 고리
4개 이상포함(중량%)
Aromatic ring
Including 4 or more (% by weight)
총량
(%)
Total amount
(%)
알킬벤젠Alkylbenzene 알케닐벤젠Alkenylbenzene 인단류Indanyu 인덴류Indens 기타Etc 비페닐류Biphenyls 나프탈렌류Naphthalene 기타Etc 비교예 1Comparative Example 1 1.81.8 3.63.6 2.82.8 1.71.7 27.227.2 16.416.4 0.20.2 26.926.9 16.116.1 3.43.4 0.00.0 100100 비교예 2Comparative Example 2 1.61.6 2.82.8 0.00.0 2.02.0 26.126.1 17.417.4 0.30.3 29.729.7 16.316.3 3.83.8 0.00.0 100100 실시예 1Example 1 1.31.3 1.01.0 0.00.0 2.22.2 25.025.0 9.89.8 0.40.4 47.947.9 7.97.9 4.54.5 0.00.0 100100 실시예 2Example 2 1.31.3 2.52.5 0.00.0 4.04.0 17.017.0 6.56.5 4.74.7 31.931.9 24.824.8 7.37.3 0.00.0 100100 실시예 3Example 3 2.62.6 3.33.3 0.00.0 3.13.1 19.319.3 7.47.4 3.43.4 30.430.4 23.323.3 7.17.1 0.00.0 100100 실시예 4Example 4 1.81.8 2.52.5 0.00.0 3.53.5 13.413.4 10.810.8 4.34.3 30.930.9 24.524.5 8.38.3 0.00.0 100100 비교예 3Comparative Example 3 1.51.5 2.52.5 0.00.0 4.54.5 9.19.1 11.311.3 8.28.2 18.618.6 28.528.5 13.813.8 2.12.1 100100 비교예 4Comparative Example 4 0.90.9 3.03.0 0.00.0 3.43.4 29.529.5 5.35.3 4.24.2 14.314.3 33.833.8 5.65.6 0.00.0 100100 실시예 5Example 5 1.31.3 2.52.5 0.00.0 4.04.0 17.017.0 6.56.5 4.74.7 31.931.9 24.824.8 7.37.3 0.00.0 100100 실시예 6Example 6 1.51.5 2.82.8 0.00.0 3.83.8 25.425.4 4.24.2 3.83.8 21.721.7 30.030.0 6.86.8 0.00.0 100100 실시예 7Example 7 0.90.9 3.13.1 0.00.0 4.74.7 9.19.1 5.65.6 4.94.9 49.249.2 12.512.5 7.47.4 2.32.3 100100 비교예 5Comparative Example 5 1.31.3 3.83.8 0.00.0 4.94.9 6.86.8 4.34.3 7.87.8 47.047.0 7.17.1 10.510.5 6.56.5 100100

표 22를 보면 나프타 분해 잔사유의 전처리 과정을 통해 원료에서 알케닐벤젠은 대부분 휘발된 것을 알 수 있고, 알킬벤젠 및 인단류는 전체적으로 함량이 감소한 것을 알 수 있다. 반면 인단류, 비페닐류 및 세 개 이상의 방향족고리를 포함한 화합물은 전체적으로 소폭 증가하였고, 나프탈렌류의 함량은 전체적으로 대폭 증가하였다. 각각의 실시예에서 원료의 주요 화합물의 함량은 알케닐벤젠의 경우 측정되지 않을 정도로 모두 휘발되었고, 인단류는 2.2~4.7(중량)%, 인덴류는 9.1~25.4(중량)%, 비페닐류는 0.4~4.9(중량)%, 나프탈렌류는 21.7~49.2(중량)%에 속했다. 그리고, 각각의 실시예에서 원료의 주요 화합물 함량의 비는 인덴류와 나프탈렌류의 비(인덴류/나프탈렌류)가 0.18~1.17이었고, 비페닐류와 나프탈렌류의 중량비(비페닐류 중량/나프탈렌류 중량)가 0.08~0.13에 속했다.Table 22 shows that most of the alkenylbenzene was volatilized from the raw material through the pretreatment process of the naphtha cracking residue, and the contents of alkylbenzene and phosphorus were reduced as a whole. On the other hand, compounds containing indans, biphenyls, and three or more aromatic rings increased slightly overall, and the content of naphthalenes increased significantly. In each example, the contents of the main compounds of the raw material were all volatilized to the extent that alkenylbenzene was not measured, indans were 2.2 to 4.7 (wt)%, indenes were 9.1 to 25.4 (wt)%, biphenyls Was in the range of 0.4 to 4.9 (weight)%, and naphthalenes in 21.7 to 49.2 (weight)%. And, in each example, the ratio of the main compound content of the raw material was the ratio of indenes and naphthalenes (indenes/naphthalenes) was 0.18 to 1.17, and the weight ratio of biphenyls and naphthalenes (biphenyls weight/naphthalenes) Flow weight) was in the range of 0.08 to 0.13.

제조된 Manufactured 등방성피치의Isotropic pitch 물성 분석 Property analysis

아래 표 23은 모든 실시예 및 비교예에 따라 제조된 등방성 피치의 물성을 나타낸다.Table 23 below shows the physical properties of the isotropic pitch prepared according to all Examples and Comparative Examples.

연화점(℃)Softening point (℃) 평균분자량(Mw)Average molecular weight (Mw) 점도(Pa·s)Viscosity (Pa·s) 비교예 1Comparative Example 1 265265 13501350 375375 비교예 2Comparative Example 2 263263 14001400 382382 실시예 1Example 1 265265 17501750 411411 실시예 2Example 2 260260 22002200 342342 실시예 3Example 3 265265 23502350 194194 실시예 4Example 4 260260 25002500 360360 비교예 3Comparative Example 3 270270 29502950 445445 비교예 4Comparative Example 4 260260 15001500 289289 실시예 5Example 5 265265 22002200 342342 실시예 6Example 6 263263 18001800 324324 실시예 7Example 7 269269 25002500 368368 비교예 5Comparative Example 5 280280 28002800 402402

표 23을 보면 각각의 실시예의 연화점은 265~269℃, 평균분자량은 1750~ 2500에 속했고, 점도는 194~411에 속했다. Referring to Table 23, the softening point of each example was 265 to 269°C, the average molecular weight belonged to 1750 to 2500, and the viscosity belonged to 194 to 411.

등방성피치Isotropic pitch 탄소섬유Carbon fiber 용융방사 가능여부Whether melt spinning is possible 단사빈도Single yarn frequency 직경(㎛)Diameter (㎛) 인장강도(GPa)Tensile strength (GPa) 신장률(%)Elongation(%) 비교예 1Comparative Example 1 OO 00 7.407.40 0.70.7 2.52.5 비교예 2Comparative Example 2 OO 00 7.607.60 1.11.1 2.62.6 실시예 1Example 1 OO 00 8.108.10 2.02.0 2.32.3 실시예 2Example 2 OO 00 7.307.30 1.71.7 2.32.3 실시예 3Example 3 OO 00 6.806.80 1.61.6 2.92.9 실시예 4Example 4 OO 00 7.107.10 1.51.5 2.12.1 비교예 3Comparative Example 3 00 00 8.708.70 0.90.9 1.51.5 비교예 4Comparative Example 4 OO 7회7 times 6.896.89 0.80.8 2.82.8 실시예 5Example 5 OO 00 7.347.34 1.71.7 2.32.3 실시예 6Example 6 OO 00 7.027.02 1.51.5 2.12.1 실시예 7Example 7 OO 00 8.218.21 1.61.6 2.22.2 비교예 5Comparative Example 5 00 5회5 times 8.328.32 1.11.1 1.91.9 단사빈도는 20분 연속 방사 중 끊김의 빈도로 측정Single yarn frequency is measured as the frequency of interruption during continuous spinning for 20 minutes

표 24를 보면 실시예는 모두 용융방사가 가능하면서 방사시 단사가 발생하지 않았고, 탄소섬유의 인장강도는 최소 1.5GPa이상이면서 신장률도 2% 이상이었다. 반면, 비교예는 용융방사가 가능하나 단사가 발생한 것이 있었으며 단사가 발생하지 않아도, 신장률이 2.0% 미만이거나, 탄소섬유의 인장강도가 최대 1.1GPa로 나타나 실시예와 현저한 강도차이가 나타났다.
Referring to Table 24, all of the examples were melt-spun, and no single yarn was generated during spinning, and the tensile strength of the carbon fiber was at least 1.5 GPa and the elongation was 2% or more. On the other hand, in the comparative example, melt spinning was possible, but there was a single yarn, and even if a single yarn did not occur, the elongation was less than 2.0% or the tensile strength of the carbon fiber was at most 1.1 GPa, showing a remarkable difference in strength from the example.

Claims (13)

(a) 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 160 내지 240℃에서 전처리하여 하기 식 (1)~(4)를 만족하는 원료를 준비하는 단계; 및
20.0중량% ≤ Ar1 ≤ 45.0중량% --- (1)
50.0중량% ≤ Ar2 ≤ 70.0중량% --- (2)
0.0중량% ≤ Ar3 ≤ 10.0중량% --- (3)
0.30 < Ar1/Ar2 < 0.75 --- (4)
(b) 상기 (a)에서 제조된 원료를 열중합 및 가열하는 단계;
를 포함하는 등방성 피치의 제조방법.
(상기 Ar1은 원료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar2는 원료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar3는 원료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이다.)
(a) preparing raw materials satisfying the following formulas (1) to (4) by pretreating a raw material containing at least one or more of naphtha decomposition residue oil, petroleum heavy oil, or coal tar fraction at 160 to 240°C. ; And
20.0% by weight ≤ Ar 1 ≤ 45.0% by weight --- (1)
50.0% by weight ≤ Ar 2 ≤ 70.0% by weight --- (2)
0.0% by weight ≤ Ar 3 ≤ 10.0% by weight --- (3)
0.30 <Ar 1 /Ar 2 <0.75 --- (4)
(b) thermally polymerizing and heating the raw material prepared in (a);
Method for producing an isotropic pitch comprising a.
(The Ar 1 is the content of the compound containing one aromatic ring relative to the total amount of the raw material, the Ar 2 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar 3 is three aromatics relative to the total amount of the raw material. It is the content of the compound containing the ring.)
제 1항에 있어서,
상기 원료는 총량 대비 20.0중량%≤나프탈렌류≤60.0중량% 및 0.0중량%≤비페닐류≤5.0중량% 를 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
The method of claim 1,
The raw material is a method of producing an isotropic pitch satisfying 20.0% by weight ≤ naphthalenes ≤ 60.0% by weight and 0.0% by weight ≤ biphenyls ≤ 5.0% by weight relative to the total amount.
제 2항에 있어서,
상기 원료는 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량<0.20을 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
The method of claim 2,
The raw material is a method of producing an isotropic pitch satisfying the weight of biphenyls / weight of naphthalenes <0.20.
제 1항에 있어서,
상기 원료는 Ar4≤5.0중량%을 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
(상기 Ar4는 원료의 총량 대비 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이다.)
The method of claim 1,
The raw material is a method for producing an isotropic pitch that satisfies Ar 4 ≤5.0% by weight.
(The Ar 4 is the content of a compound containing four or more aromatic rings relative to the total amount of the raw material.)
제 1항에 있어서,
상기 원료는 Ar3/Ar2<0.15를 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
The method of claim 1,
The raw material is Ar 3 /Ar 2 Method for producing an isotropic pitch satisfying <0.15.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료는 하기 식 (1)~(5)을 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
30.0중량% ≤ Ar'1 ≤ 60.0중량% --- (1)
55.0중량% ≤ Ar'2 ≤ 70.0중량% --- (2)
0.55 < Ar'1/Ar'2 < 1.75 --- (3)
0.0중량% ≤ Ar'3 ≤ 5.0중량% --- (4)
0.0중량% ≤ Ar'4 ≤ 3.0중량% --- (5)
(상기 Ar'1은 상기 원시재료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar'2는 상기 원시재료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고, 상기 Ar'3는 상기 원시재료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar'4는 상기 원시재료의 총량 대비 네 개 이상의 방향족 고리를 포함하는 화합물의 함량이다.)
The method according to any one of claims 1 to 5,
The raw material containing at least one or more of the naphtha decomposition residue oil, petroleum-based heavy oil, or coal tar oil is a method for producing an isotropic pitch satisfying the following formulas (1) to (5).
30.0% by weight ≤ Ar' 1 ≤ 60.0% by weight --- (1)
55.0% by weight ≤ Ar' 2 ≤ 70.0% by weight --- (2)
0.55 <Ar' 1 /Ar' 2 <1.75 --- (3)
0.0% by weight ≤ Ar' 3 ≤ 5.0% by weight --- (4)
0.0% by weight ≤ Ar' 4 ≤ 3.0% by weight --- (5)
(The Ar' 1 is the content of the compound containing one aromatic ring relative to the total amount of the raw material, the Ar' 2 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar' 3 Is the content of the compound containing three aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar' 4 is the content of the compound containing four or more aromatic rings relative to the total amount of the raw material.)
제 6항에 있어서,
상기 원시재료는 총량 대비 10.0중량%≤인덴류≤40.0중량% 및 10.0중량%≤나프탈렌류≤45.0중량%를 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
The method of claim 6,
The raw material is a method for producing an isotropic pitch satisfying 10.0% by weight of the total amount of ≤ indenes ≤ 40.0% by weight and 10.0% by weight ≤ naphthalenes ≤ 45.0% by weight.
제 7항에 있어서,
상기 원시재료는 0.25<인덴류 중량/나프탈렌류 중량<3.50을 만족하는 등방성 피치의 제조방법.
The method of claim 7,
The raw material is a method for producing an isotropic pitch that satisfies 0.25<weight of indenes/weight of naphthalenes<3.50.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 등방성 피치는 연화점 250 ℃ 내지 280 ℃인 등방성 피치의 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The isotropic pitch is a method of producing an isotropic pitch having a softening point of 250°C to 280°C.
나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 열처리 및 분획하여 하기 식 (1) 내지 (7)를 만족하는 등방성 피치 제조용 원료로서, 상기 등방성 피치는 용융방사 가능하고 연화점 250 ℃ 내지 280 ℃인 등방성 피치 제조용 원료.
20.0중량% ≤ Ar1 ≤ 45.0중량% --- (1)
50.0중량% ≤ Ar2 ≤ 70.0중량% --- (2)
0중량% ≤ Ar3 ≤ 10.0중량% --- (3)
20.0중량% ≤ 나프탈렌류 ≤ 60.0중량% --- (4)
0중량% ≤ 비페닐류 ≤ 5.0중량% --- (5)
0.30 < Ar1/Ar2 < 0.75 --- (6)
비페닐류 중량/나프탈렌류 중량 < 0.20 --- (7)
(상기 Ar1은 원료 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar2는 원료 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량, 상기 Ar3는 원료 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고, 상기 식(4),(5)에서 나프탈렌류 및 비페닐류는 원료의 총량 대비 함량이며, 상기 식(7)에서 비페닐류 중량/나프탈렌류 중량은 나프탈렌류 중량에 대한 비페닐류의 중량비이다.)
As a raw material for producing an isotropic pitch satisfying the following formulas (1) to (7) by heat treatment and fractionation of a raw material containing at least one of naphtha decomposition residues, petroleum heavys, or coal tar oil, the isotropic pitch is melted. Raw material for producing isotropic pitch which is spinnable and has a softening point of 250 to 280°C.
20.0% by weight ≤ Ar 1 ≤ 45.0% by weight --- (1)
50.0% by weight ≤ Ar 2 ≤ 70.0% by weight --- (2)
0% by weight ≤ Ar 3 ≤ 10.0% by weight --- (3)
20.0% by weight ≤ naphthalenes ≤ 60.0% by weight --- (4)
0% by weight ≤ biphenyls ≤ 5.0% by weight --- (5)
0.30 <Ar 1 /Ar 2 <0.75 --- (6)
Weight of biphenyls/weight of naphthalenes <0.20 --- (7)
(The Ar 1 is the content of the compound containing one aromatic ring relative to the total amount of the raw material, the Ar 2 is the content of the compound containing two aromatic rings relative to the total amount of the raw material, and Ar 3 contains three aromatic rings relative to the total amount of the raw material Is the content of the compound, in the formulas (4) and (5), naphthalenes and biphenyls are content relative to the total amount of raw materials, and in the formula (7), the weight of biphenyls/naphthalenes is based on the weight of naphthalenes. It is the weight ratio of biphenyls.)
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