SK442003A3 - Solvating component and solvent system for mesophase pitch - Google Patents

Description

Solvatačná zložka a rozpúšťadlový systém na mezofázovú frakciu

Oblasť techniky

Vynález sa týka zlepšenia v solvátovanej mezofázovej frakcii. Konkrétnejšie vynález poskytuje rozpúšťadlový systém vhodný na použitie ako solvatačná zložka mezofázových frakcií s vysokou teplotou tavenia alebo netavitelných. Okrem toho vynález poskytuje rozpúšťadlový systém vhodný na výrobu mezofázovej frakcie s vysokou molekulovou hmotnosťou.

Doterajší stav techniky

Mezofázové frakcie sú uhlíkové materiály, ktoré obsahujú mezofázy vykazujúce optickú anizotropiu spôsobenú aglomerovanou vrstvovou štruktúrou. Molekuly majú aromatické štruktúry, ktoré sú vzájomnou interakciou spojené za vzniku usporiadaných kvapalných kryštálov, ktoré

A sú v závislosti od teploty buď kvapalné alebo pevné. Mezofázová frakcia nie je bežne dostupná v existujúcich uhlovodíkových frakciách získaných normálnymi spôsobmi rafinácie. Mezofázovú frakciu možno však pripraviť spracovaním aromatickej suroviny, čo je spôsob v danom odbore známy. Pri známych spôsoboch rastová reakcia prevedie relatívne malé aromatické molekuly na väčšie mezofázové molekuly a tieto molekuly sa zahustia. Mezofáza sa z frakcie teda extrahuje spracovaním aromatickej suroviny.

• · · · · ·

-0100-03-Če ·..··..· ·..·

Je známe, že mezofázové frakcie možno predlžovať do uhlíkových vlákien na báze tejto frakcie, ktoré majú celý rad komerčných využití. Problém pri príprave vysokovýkonných uhlíkových vlákien zo zvyškov mezofázovej frakcie spočíva v tom, že pri zvlákňovaní je potrebné, vzhladom na vysokú teplotu mäknutia frakcie, použiť výrazne vysokú teplotu.

Vynálezom je produkt pokračujúceho výskumu v oblasti solvátovanej mezofázovej frakcie. Solvátované mezofázové frakcie boli opísané už v patente US 5 259 947, obsah ktrého je tu zabudovaný formou odkazu. Solvátovaná mezofáza obsahuje nízke percento hmotnosti rozpúšťadla v kvapalnej kryštalickej štruktúre, takže pri nízkej teplote sa topí alebo se taví. Ako už bolo uvedené v patente US 5 259 947 a nasledujúcich patentoch, týkajúcich sa tohto predmetu, má táto mezofázové frakcia oproti tradičnej mezofázovej frakcii niekolko výhod. Základnou výhodou je možnosť použiť mezofázovú frakciu s vysokou teplotou tavenia alebo netaviteľnou mezofázovou frakciou pri zvlákňovaní uhlíkových vlákien.

Doposiaľ sa základné rozpúšťadlá, používané ako solvatačná zložka, skladali z jednokruhových až troj kruhových aromatických zlúčenín. Aromatické zlúčeniny sú radom uhľovodíkových kruhových zlúčenín. Tieto jednokruhové až trojkruhové zlúčeniny sú síce účinné, ale poskytujú len obmezený rozsah zlúčitelnosti s ťažkými aromatickými frakciami.

U niektorých aplikácií sú výhodné solvatačné rozpúšťadlá s vyššou teplotou varu. To umožňuje spracovanie roztavených frakcií pri bežnom (inými slovami atmosférickom) tlaku.

• · • · · » · ·

01-0100-03-Če

Ďalej sú výhodné solvatačné rozpúšťadlá s vyššou teplotou varu, ktoré zasahujú do vyšších teplôt. Týmto sa rozšíria hranice, v ktorých sa uskutočňuje odparovanie rozpúšťadla a rýchlosť odparovania možno pri výrobe alebo spracovaní frakcie kontrolovať.

Základným cieľom a účelom vynálezu je produkcia nových rozpúšťadiel, ktoré uľahčujú spracovanie uhlíkových frakcií.

Ešte ďalším cieľom a účelom vynálezu je produkcia nového rozpúšťadla alebo solvatačného činidla, ktoré solvátuje hlavne mezogény s vysokou teplotou tavenia.

Ďalším cieľom a účelom vynálezu je produkcia nového rozpúšťadla, ktoré podporuje zvýšené zoslabenie vlákna počas zvlákňovania.

Ďalším cieľom a účelom vynálezu je poskytnúť aromatické rozpúšťadlo s vysokou teplotou varu ako použiteľnú zložku pri extrakcii rozpúšťadiel, s cieľom izolovať ťažké aromatické frakcie z izotropnej alebo mezofázovej frakcie.

Ďalším cieľom a účelom vynálezu je izolovať mezogénne nerozpustné zložky rozpúšťadlovou frakcionáciou.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje rozpúšťadiový systém vhodný na použitie ako solvatačná zložka solvátovanej mezofázovej frakcie. Rozpúšťadiový systém obsahuje zmes aromatických uhľovodíkov, ktoré majú teplotu varu v rozhraní atmosférických ekvivalentov teplôt varu („AEBP) približne • · • · · · • · · · · ·

01-0100-03-Ce

285 °C približne až 500 °C. V rozpúšťadlovom systéme je aspoň 80 % atómov uhlíka aromatických, charakterizované

C NMR.

aromatických kruhov, (ii) zlúčenín a dusíkových,

Aromatické uhľovodíkové zlúčeniny tvoriace rozpúšťadlový systém sa zvolia z množiny, skladajúcej sa z (i) aromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 substituovaných aromatických kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 aromatických kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny majúcej 1 až 3 atómy uhlíka, (iii) hydroaromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 aromatických kruhov, (iv) substituovaných hydroaromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny majúcej 1 až 3 atómy uhlíka, a (v) ich zmesi. Aromatické uhľovodíkové zlúčeniny môžu obsahovať až 10 % hmotn. heteroatómov dusíka, kyslíka a síry. Ak sú prítomné, potom sa heteroatómy vyskytujú prevažne v stabilných aromatických kruhových štruktúrach, akými sú napríklad pyroly, pyridiny, furány a tiofény. Nové, tu navrhnuté rozpúšťadlá ulahčujú manipuláciu a použitie solvá.tovanej mezofázovej frakcie.

Vynález ďalej poskytuje rozpúšťadlový systém na extrakciu izotropnej a mezofázovej frakcie. Rozpúšťadlový systém vhodný na extrakcie frakcií obsahuje vyššie opísaný prvý rozpúšťadlový systém na solvatáciu mezofázovej frakcie v kombinácii s druhým aromatickým rozpúšťadlovým systémom, obsahujúcim jednokruhové až trojkruhové aromatické zlúčeniny, ktoré majú parameter rozpustnosti 8 až 11,5, kde sú substituenty alkylovej skupiny, ktoré majú 1 až 3

01-0100-03-Če atómy uhlíka, a ich zmesi. Pomer prvého rozpúšťadlového systému k druhému rozpúšťadlovému systému sa môže pohybovať približne od 1:20 približne do 2:5.

Extrakčný roztok sa pridá do frakcie v pomere roztok ku frakcii, ktorý sa pohybuje približne od 3:1 približne do 20:1. Frakcia sa následne extrahuje za vzniku mezogénneho zvyšku. S použitím rozpúšťadlového systému podlá vynálezu sa dosiahne vynikajúca kontrola extrakčného procesu. Okrem toho je akékoľvek reziduálne rozpúšťadlo v mezogénnom produkte vhodným rozpúšťadlom na vytvorenie solvátovanej mezofázovej frakcie.

Stručný opis obrázkov

Obr. 1 až 5 znázorňujú príklady aromatických zlúčenín, ktoré tvoria rozpúšťadlový systém, ktorý tvorí jeden z predmetov vynálezu;

obr. 6 znázorňuje vývojový diagram extrakčného spôsobu, ktorý vedie k vzniku mezofázovej frakcie s vysokou molekulovou hmotnosťou podľa vynálezu.

Nižšie uvedené príkladné uskutočnenia vynálezu majú len ilustratívny charakter a nijako neobmedzujú rozsah vynálezu, ktorý je jednoznačne vymedzený priloženými patentovými nárokmi.

Aj napriek tomu, že vynález bude opísaný na konkrétnom uskutočnení, je potrebné poznamenať, že možno pri realizácii vynálezu použiť mnoho modifikácií, pokial sa jedná o konštrukciu a usporiadanie jednotlivých zložiek, a

01-0100-03-Če to tak, aby nedošlo k prekročeniu rozsahu vynálezu. Teda je potrebné pochopiť, že sa vynález ako taký neobmedzuje len na príkladné uskutočnenia, ktoré sú tu uvedené len pre ilustratívne účely.

Vynález poskytuje rozpúšťadlový systém použiteľný ako solvatačná zložka solvátovanej mezofázovej frakcie. Vynález ďalej poskytuje rozpúšťadlový systém na extrakciu izotropnej a mezofázovej frakcie. Vynález umožňuje izolovať mezogénne nerozpustné zložky rozpúšťadlovou frakcionáciou. Okrem toho vynález poskytuje mezofázovú frakciu s vysokou molekulovou hmotnosťou a spôsob výroby tejto mezofázovej frakcie s vysokou molekulovou hmotnosťou.

Rozpúšťadlá podľa vynálezu sú prchavé, ale nie drahé, a môžu byť použité na uľahčenie spracovania izotropnej a mezofázovej frakcie. Uhľovodíky vo výhodnej realizácii majú aspoň 80 % atómov uhlíka aromatických. Obsah aromatických látok možno určiť ¹³C NMR (test prirodzene sa vyskytujúceho izotopu). Rozpúšťadlá možno použiť jednak ako rozpúšťadlá, taktiež ako korozpúšťadlá, ktoré napomáhajú pri extrakcii izotropnej a mezofázovej frakcie a ako solvatačné činidlá na zníženie viskozity frakcii. To, či budú pôsobiť ako extrakčné rozpúšťadlá alebo solvatačné činidlá a/lebo korozpúšťadlá, závisí od množstva rozpúšťadla kombinovaného s frakciou.

Ako extrakčné rozpúšťadlá sa aromatické rozpúšťadlá podľa vynálezu spravidla kombinujú s bezvodými aromatickými uhľovodíkovými rozpúšťadlami s nízkym parametrom rozpustnosti, akými sú napríklad toluén, xylén alebo benzén, za vzniku zmiesených rozpúšťadlových systémov. Zmiesené rozpúšťadlá sa používajú na extrakciu izotropnej a mezofázovej frakcie v pomeroch rozpúšťadlo k frakcii 3:1 až • · · ·

01-0100-0 3-Če

20:1. Tepelne krakované rozpúšťadlá v zmiesenom rozpúšťadle zvyšujú parametre rozpustnosti rozpúšťadla, a tým podporujú extrakciu materiálu s vysokou molekulovou hmotnosťou z izotropnej a mezofázovej frakcie, čo má za následok získanie ťažkých mezogénov, alebo mezogénov s vysokou molekulovou hmotnosťou a vysokou teplotou topenia, ktoré tvoria extrakčný zvyšok. Výťažok mezofázy je nepriamo úmerný koncentrácii aromatického rozpúšťadla podlá vynálezu v zmiesených rozpúšťadlách; pričom teplota topenia mezogénov je od koncentrácie roztoku priamo závislá; takže možno koncentráciu aromatického rozpúšťadla použitého pri extrakciách izotropnej a mezofázovej frakcie použiť pri kontrolovaní vlastností výsledných reziduálnych mezogénov.

Aromatické rozpúšťadlá podľa vynálezu možno taktiež použiť na solvatáciu mezogénov. Pri nízkom obsahu rozpúšťadla v rozhraní 5 % hmotn. až 30 % hmotn. je výsledná solvštovaná mezofázová frakcia spravidla 100% anizotropná. Pri vyššom obsahu rozpúšťadla, tj. 20 % hmotn. až 40 % hmotn. tvorí izotropná fáza maximálne 60 % obj. solvátovanej mezofázovej frakcie. Teplota tečenia alebo tavenia solvátovanej mezofázovej frakcie spravidla klesá s rastúcim obsahom rozpúšťadla. Pre väčšinu aplikácií je najžiadanejšou solvátovanou mezofázovou frakciou frakcia, ktorá má najnižšiu teplotu tavenia alebo tečenia konzistentnú so zachovaním 100% anizotropie. Pretože vyššie obsahy rozpúšťadiel poskytujú nižšie teploty tečenia, takže solvátovaná mezofázová frakcia s najvyšším obsahom rozpúšťadla je konzistentná so zachovaním 100% anizotropie. Teraz sa zistilo, že sa najžiadanejší produkt získa použitím zmiesených rozpúšťadiel s vysokým obsahom aromatických zlúčenín. Najefektívnejšie sú aromatické • · · ·

01-0100-03-Če zmesi, ktoré majú >80 % a výhodne >85 % aromatických uhlíkov, stanovené ¹³C NMR analýzou.

Ďalej sa zistilo, že výhodné je aromatické rozpúšťadlo s pomerne úzkym rozhraním teplôt varu. Výhodné aromatické rozpúšťadlo má aspoň 80 % svojich zložiek, vriacich v rozhraní ±60 °C a výhodnejšie v rozhraní ±30 °C priemernej teploty varu.

Schopnosť redukovať viskozitu solvátovaných mezofázových frakcií a kontrolovať teplotu tavenia mezogénov pridaním aromatických rozpúšťadiel je použiteľná pri takých aplikáciách mezofázovej frakcie, akými sú zvlákňovanie uhlíkových vlákien a impregnácia kompozitu. Hlavne čo sa týka zvlákňovania vlákien, možno mezofázy solvátované týmito rozpúšťadlami zvlákňovať pri nízkych teplotách. Okrem toho možno použitím rozpúšťadiel podľa vynálezu lepšie regulovať stenčenie počas zvlákňovania. Odparovanie prchavých zložiek frakcie z vysokotavnej frakcie v hlave zvlákňovacieho stroja je jedným z faktorov obmedzujúcich schopnosť stenčiť vlákna frakcie na malé priemery. Aromatické rozpúšťadlá podlá vynálezu môžu mať velmi nízky tlak pár pri teplotách zvlákňovania solvátovanej frakcie, čo umožňuje stenčenie frakcie do vlákien s malým priemerom.

Aromatickými rozpúšťadlami podľa vynálezu sú zmesi aromatických uhlovodíkov, ktorých teploty varu v rozhraní atmosférických ekvivalentov teplôt varu sa pohybujú v rozhraní približne 285 °C, približne až 500 °C. Aspoň 80 % atómov uhlíka uhlovodíkov je aromatických, merané ¹³C NMR. Aromatické uhlovodíky sa zvolia z množiny skladajúcej sa z (i) aromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré • · · ·

01-0100-03-Če majú 2 až 5 kruhov, (ii) substituovaných aromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny, majúcej 1 až 3 atómy uhlíka, (iii) hydroaromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, (iv) substituovaných hydroaromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín majúcich 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny, ktorá má 1 až 3 atómy uhlíka a (v) ich zmesi. Okrem toho môžu byť aromatické uhlovodíkové zlúčeniny tvorené až 10 % heteroatómami dusíka, kyslíka a síry. Ak sú tieto heteroatómy prítomné, potom sa spravidla nachádzajú na stabilných aromatických kruhových štruktúrach, akými sú napríklad pyroly, pyridiny, furány a tiofény.

Obr. 1 až 5 ilustruje neobmedzujúce príklady aromatických uhlovodíkov, použiteľných v rámci vynálezu. Obr. 1 ilustruje príklad aromatickej zlúčeniny, ktorá má 2 až 5 kruhov, v tomto prípade aromatický chrysén majúci 4 kruhy. Obr. 2 ilustruje príklad substituovanej aromatickej zlúčeniny, ktorá má 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny, ktorá má 1 až 3 atómov uhlíka. V tomto prípade sa jedná o alkylaromatickú zlúčeninu so 4 kruhmi 1,7-dimetylchrysen. Obr. 3 znázorňuje príklad hydroaromatickej zlúčeniny, ktorá má 2 až 5 kruhov, v tomto prípade hydroaromatickej zlúčeniny so 4 kruhmi, akou je 5, 6-dihydrochrysen. Obr. 4 znázorňuje príklad substituovanej hydroaromatickej zlúčeniny, ktorá má 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny majúcej 1 až 3 atómy uhlíka, pričom v tomto prípade sa jedná o 1-metyl5, 6-dihydrochrysen. Nakoniec obr. 5 ilustruje • · · · · ·

01-0100-03-Če heterocyklickú aromatickú zlúčeninu, obsahujúcu síru a majúcu 2 až 5 kruhov s tiofénovým kruhom, ktorou je v tomto prípade dibenzotiofén.

Vhodné aromatické rozpúšťadlá pre vynález možno získať z celého radu zdrojov, vrátane kvapalín z koksární, plynových olejov, dekantačných olejov, uhlových dechtov a chemických dechtov, napríklad etylénových dechtov. Tieto prirodzene sa vyskytujúce zmesi sú výhodnejšie ako čisté zlúčeniny, pretože sú lahko dostupné, omnoho lacnejšie a zostávajú kvapalné v širokom díapazóne použiteľných teplôt. Na zvýšenie obsahu aromatických uhlíkov na vyššiu hodnotu ako 80 %, a teda na to, aby bolo rozpúšťadlo použiteľné, je potrebné v niektorých prípadoch rozpúšťadlo tepelne krakovať.

Vo výhodnej rozpúšťadlo získa dekantačného oleja.

realizácii vynálezu sa aromatické z tepelne krakovaného destilátu Dekantačný olej je najvhodnejší na prípravu destilátu s teplotou varu 285 °C až 500 °C. Tento čistý destilát sa tepelne krakuje pri teplote 400 °C až 540 °C a pri tlaku 6,59 MPa za dostatočný čas na prevedenie zvyšku na materiál, obsahujúci viac ako 80 % a výhodnejšie viac akož 85 % aromatických uhlíkov, merané ¹³C NMR. Tepelne krakovaný destilát dekantačného oleja sa vákuovo destiluje, čím sa získa aromatické rozpúšťadlo, ktoré má hranice teplôt varu, obsah aromatických uhľovodíkov a chemickú štruktúru, ktoré boli tu opísané na rozpúšťadlo podlá vynálezu.

Spôsob použitia aromatických rozpúšťadiel podľa vynálezu na výrobu mezogénu s vysokou molekulovou hmotnosťou, je znázornený na obr. 6. Najskôr sa prvé aromatické rozpúšťadlo, ktoré má teplotu varu medzi « ♦ • · • · · ·

01-0100-03-Če ·..··./ atmosférickými ekvivalentami teplôt varu približne 285 °C až 500 °C zmiesi s druhým rozpúšťadlovým systémom. Prvým aromatickým rozpúšťadlom je vyššie opísané ťažké aromatické rozpúšťadlo podlá vynálezu. Druhý rozpúšťadlový systém má parameter rozpustnosti 8 až 11,5. Pomer prvého rozpúšťadlového systému k druhému rozpúšťadlovému systému se pohybuje v hraniciach od 1:20 do 2:5. Kombinácia prvého aromatického rozpúšťadla a druhého aromatického rozpúšťadla má za následok vznik extrakčného roztoku. Tento extrakčný roztok sa následne pridá do frakcie v pomere roztok k frakcii približne 3:1, približne až 20:1. Následne sa frakcia extrahuje za použitia extrakčného roztoku. Týmto spôsobom sa získa zvyšok tvorený mezogénmi.

Pridanie aromatického rozpúšťadla podľa vynálezu do druhého rozpúšťadla zvyšuje parameter rozpustnosti extrakčného roztoku. Vyšší parameter rozpustnosti podporuje extrakciu, čo vedie k izolácii mezogénov s vysokou molekulovou hmotnosťou a vysokou teplotou topenia. Ľahko získatelné sú mezogény, ktoré sa topia pri teplote 375 °C alebo vyššej.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Príklad 1 znázorňuje hodnoty nasýtenosti pre krokové pridanie aromatického rozpúšťadla podľa vynálezu do suchých mezogénov. Mezogény pre príklad 1 sa získali extrakciou izotropnej frakcie obsahujúcej mezogén, pripravený z tepelne spracovanej frakcie dekantačného oleja. Mezogény v tomto príklade sa topili pri teplote 475 °C, merané mikroskopom s vykurovacím blokom. Suché mezogény sa zlúčili • ·

01-0100-03-Če ·..··..· ·..· so zvyšujúcimi sa množstvami aromatického rozpúšťadla, získaného frakčnou destiláciou tepelne spracovaného destilátu dekantačného oleja. Viac ako 80 % rozpúšťadla vrelo v teplotnom rozhraní 393 °C až 421 ’C. Podstatnú časť materiálu v tomto rozhraní teplôt varu tvoria trojkruhové a štvorkruhové aromatické zlúčeniny a ich jednoduché deriváty, stanovené plynovou chromatografiou a hmotovou spektroskopiou (GCMS). Rozpúšťadlo obsahovalo 90,0 % aromatických uhlíkov, stanovené ¹³C NMR.

Mezogén teplota topenia, 0 C	W	Aromatické sc rozpúšťé Rozhranie teplôt varu, °C	jlvatačné idlo Pridaná koncentrácia, %	Rozpustená %Anizotropia	mezofáza Teplota toku, °C
475	393-421	18,2	100	300
393-421	20, 2	100	297
393-421	22, 2	100	293
393-421	24,2	100	282
393-421	26, 2	100	280
393-421	28,2	100	266
393-421	30,2	97	260
393-421	32, 2	90	253

Vzrastajúce množstvá rozpúšťadla znižujú teplotu toku solvátovanej mezofázy. Teplota toku je uvedená ako teplota, pri ktorej frakcia vykazuje približne 100 Pas a s rýchlosťou trenia približne 100 s”¹. V prípade tejto kombinácie mezogénov a rozpúšťadla sa mezogény nasýtili rozpúšťadlom približne pri 28 % hmotn. až 30 % hmotn. Solvátované mezofázy s vyšším obsahom rozpúšťadla sú čiastočne izotropné.

01-0100-03-Če ·· ·«··

Príklad 2

Príklad 2 znázorňuje zvýšenú účinnosť aromatickéjších rozpúšťadiel podlá vynálezu. Mezogény topiace sa pri 395 °C a získané extrakciou frakcie obsahujúcej mezogén sa zmiesili s 22 % aromatického rozpúšťadla, ktorého viac ako 80 % vrie v rozhraní 338 °C až 366 °C. Podstatnú časť materiálu v tomto rozhraní teplôt varu tvoria podľa GCMS analýzy dvoj-, troj- a štvorkruhové aromatické zlúčeniny a ich jednoduché deriváty.

Obsah aromatických uhlíkov v rozpúšťadlách sa pohyboval v rozhraní 83 % až 89 %, stanovené ¹³C NMR. Aromatickejšie rozpúšťadlá poskytujú solvátovanú mezofázovú frakciu s nižšou teplotou toku, čo naznačuje lepšiu solvatačnú účinnosť. Všetky rozpúšťadlá, zlúčené s týmito mezogénmi, tvoria solvátované mezofázy s rovnako malým obsahom izotropnej fázy. Kombinovaním 22 % rozpúšťadla s teplotou varu 393 °C až 421 °C pri vzrastajúcom obsahu aromatických uhlíkov s mezogénmi tohto príkladu ukazuje rovnaký trend znižovania teploty toku s použitím aromatickéjšieho rozpúšťadla.

Mezogén teplota topenia, °C	ω	Aromatick Rozhranie teplôt varu, °C	é solvatacn Aromatický uhlík, %	é rozpúšťadlo Pridaná koncentrácia, %	Rozpustená % anizotropie	mezofáza Teplota toku, °C
395	338-366	83	22	96	216
338-366	87	22		215
338-366	89	22	90	211
338-366	88	22	96	209
395
393-421	85	22		231
393-421	87	22		224
393-421	91	22	90	226
393-421	90	22	88	218

• ·

01-0100-03-Če «··· · · · · · « · ·

Príklad 3

Príklad 3 je porovnaním aromatického rozpúšťadla podľa vynálezu a menej aromatického rozpúšťadla, ktoré netvorí vynález. Mezogény topiace sa pri 404 °C a získané extrakciou frakcie obsahujúcej mezogén, sa skombinovali s 19 % až 28 % každého rozpúšťadla. Prukázalo sa, že rozpúšťadlo podľa vynálezu približne s 83% obsahom aromatických uhlíkov, skombinované s mezogénmi podľa vynálezu, poskytuje 100% anizotropnú solvátovanú mezofázu s teplotou toku <233 °C. Najnižšia teplota toku, získaná pri 100% anizotropii s použitím kontrolného rozpúšťadla približne so 72% obsahom aromatických uhlíkov, je približne 260 °C.

V aromatických zlúčeninách v rozpúšťadle podľa vynálezu v príklade 3, sa elementárnou analýzou zistilo 1,1 % síry. Ukázalo sa, že viac ako 90 % tejto síry sa nachádza v tiofénových aromatických štruktúrach.

Mezogén Teplota topenia, °C	ω	Aromatick Rozhranie teplôt varu, °C	é solvatačn Aromatický uhlík, %	é rozpúšťadlo Pridaná koncentrácia, %	Rozpustená % anizotropie	mezofáza Teplota toku, °C
4 0 4			19	100	248
340-400	~83	22	100	242
		25	100	233
		28	96	226
		19	100	257
393-416	-72	22	99	262
		25	93	257
		28	87	255

01-0100-03-Če • · ·« ·« · · r·· · · · · · r ···· · · · ·« · · * v · · · · · · · ··· · • ·· · · ·· · · · · • · · · · · · · · · ··

Príklad 4

Príklad 4 znázorňuje solvátované mezofázové frakcie pripravené z mezogénov a aromatických rozpúšťadiel· podlá vynálezu s relatívne vysokou a relatívne nízkou teplotou varu. To ilustruje širokú využitelnosť vynálezu.

Mezogén Teplota topenia, °C	CQ	Aromatick Rohranie teplôt varu, °C	š solvatační Aromatický uhlík, %	rozpúšťadlo Pridaná koncentrácia %	Rozpustená % anizotropie	mezofáza Teplota toku, °C
383	340-400	-82	17	100	294
340-400	-84	17	100	305

Príklad 5

Príklad 5 ukazuje použitie aromatických rozpúšťadiel podľa vynálezu ako zložiek extrakčných rozpúšťadiel na izoláciu mezogénov z frakcií, obsahujúcich mezogén. Extrakcie ukazujú vynikajúce kontroly teploty topenia reziduálneho mezogénu použitím rôznych množstiev aromatického rozpúšťadla.

Extrakčné rozpúšťadlo	Solvátovaný mezogénny zvyšok % anizotropie	Suchý mezogén teplota topenia, °C
Zloženie	Parameter rozpustnosti extrakčného rozpúšťadla
Xylén	8,75	100 %	390
95/5
Xylén/arómatie ké rozpúšťadlo	8,79	100 %	409
90/10
Xylén/aromatické rozpúšťadlo	8, 83	100 %	429

01-0100-03-Če

Príklad 6

Príklad 6 ukazuje, že aromatické rozpúšťadlá podľa vynálezu ponúkajú ekonomickú voľbu na získanie mezogénov s vysokou teplotou topenia extrakciou. Rozpúšťadlá podľa vynálezu sú lacnými prevádzkovými vedľajšími produktami, ktoré sú v malých množstvách účinné pri kontrole teploty topenia mezogénov, získaných extrakciou frakcií obsahujúcich mezogén.

Extrakčné rozpúšťadlo	Solvátovaný	Suchý mezogén Teplota topenia, °C
mezogénny % anizotropie	zvyšok Teplota toku, °C
Zloženie	Parameter rozpustnosti extrakčného rozpúšťadla
60/40 Xylén/tetralín	8,78	100 %	221	421
90/10
Xylén/aromatické rozpúšťadlo	8,83	99 %	217	417

Príklad 7

Príklad 7 ilustruje schopnosť zvlákňovať vlákna s malým priemerom s použitím rozpúšťadiel podľa vynálezu s relatívne vysokou teplotou varu. Každá frakcia sa zvlákňovala pri rôznych teplotách a prietoku frakcie, v snahe identifikovať podmienky, poskytujúce zelené vlákno s najmenším priemerom. Obidve rozpúšťadlá podľa vynálezu sú účinné v tom, že umožňujú predlžovať solvátované mezofázové frakcie z príkladov do vlákien s malým priemerom. Odborník v odbore zvlákňovania vlákien z mezofázovej frakcie zistí,

01-0100-03-Če ·« · · • · · · · · · · · · * · · · ·« ·· ·· ·« že karbonizované vlákna z oboch príkladných zelených vlákien budú mať priemerný priemer <10 jim.

Mezogén Teplota topenia, “C	ω	Aromatické rozpúš Rozhranie teplôt varu, °C	solvataéné ťadlo Pridaná koncentrácia,%	Zvlákňovanie Teplota, °C	Zelené vlákno Stredný minimálny priemer, μπι
383	340-400	17	328	12,4
455-490	17	350	10, 0

• · · ·

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rozpúšťadlový systém, vyznačujúci sa tým, že obsahuje zmes aromatických uhľovodíkov, ktoré majú teploty varu v atmosférickom rozhraní ekvivalentov teplôt varu (AEBP) približne 285 °C až približne 550 °C, aspoň 80 % atómov uhlíka uvedených uhľovodíkov je aromatických, charakterizované ¹³C NMR, a aromatické uhľovodíky sa zvolia z množiny, skladajúcej sa z (i) aromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, (ii) substituovaných aromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heteroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny, ktorá má 1 až 3 atómy uhlíka, (iii) hydroaromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heterohydroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, (iv) substituovaných hydroaromatických zlúčenín a dusíkových, kyslíkových a sírových heterohydroaromatických zlúčenín, ktoré majú 2 až 5 kruhov, kde sú substituenty alkylovej skupiny majúcej 1 až 3 atómy uhlíka, a (v) ich zmesí.
2. 2. Rozpúšťadlový systém podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aspoň 80 % ktorejkoľvek zo zlúčenín (i) až (iv) vrie v rozhraní plus alebo mínus 60 °C priemernej teploty varu uvedeného systému.
3. 3. Rozpúšťadlový systém podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že celkový obsah heteroatómov dusíka, kyslíka a síry dosahuje až 10 % hmotn.

   * · · · « · · φ * · · · · · « · · · » t * · · · · · · · · · · · s, «·······*

   01-0100-03-Ce ..........
4. 4. Rozpúšťadlový systém podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aspoň 85 % atómov uhlíka uvedených uhlovodíkov je aromatických.
5. 5. Rozpúšťadlový systém podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje druhý aromatický rozpúšťadlový systém, kombinovaný s prvým rozpúšťadlovým systémom, pričom druhý rozpúšťadlový systém obsahuje aromatické rozpúšťadlá, ktoré majú 1 až 3 aromatické kruhy a pomer prvého rozpúšťadlového systému k druhému rozpúšťadlovému systému sa pohybuje od 1:20 do 2:5.
6. 6. Spôsob výroby mezogénov s vysokou molekulovou hmotnosťou, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa pridanie rozpúšťadlového systému podlá nároku 5 do frakcie v pomere rozpúšťadlo k frakcii približne 3:1, približne až 20:1; a extrakciou uvedené frakcie uvedeným rozpúšťadlovým systémom za vzniku zvyšku, tvoreného mezogénmi, topiacimi sa pri teplote minimálne 375 ’C.
7. 7. Solvátovaná mezofázová frakcia, ktorá obsahuje mezogény a rozpúšťadlový systém podlá nároku 1.

   ·· ·« ·· «· ·· ····

   01-0100-03-Če ff 2oo3

   Obr. 1 chrysén

   1,7-dimetylchrysén h₂ h₂

   5,6-dihydrochrysén

   1-metyl-5, 6-dihydrochrysén dibenzot iofén