(57)【要約】溶媒和メソフェーズピッチのためのＵＳ０１１８５２３ｎｇ成分。溶媒和成分は、約２８５℃から約４６０℃（約５５０°Ｆ〜９３２°Ｆ）の大気圧相当沸点範囲に沸点を有する芳香族炭化水素の混合物を含む。炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％は、炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性である。芳香族炭化水素は、２から５個の芳香環を有する芳香族化合物、２から５個の芳香環を有する置換された芳香族化合物であって、前記置換基は１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物、２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物、２から５個の環を有する置換された芳香族化合物であって、前記置換基は１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物、およびそれらの混合物からなる群より選択される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒和メソフェーズピッチの溶媒和成分であって、
約２８５℃から約５５０℃までの大気圧相当沸点（ＡＥＢＰ）範囲内に沸点を有する芳香族炭化水素の混合物を含み、前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％が炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性であり、前記芳香族炭化水素が、（ｉ）２から５個の環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物であって、前記置換基は、１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択される溶媒和成分。
【請求項２】
前記溶媒和成分の化合物の少なくとも８０％が、前記溶媒和成分の平均沸点のプラスまたはマイナス６０℃の範囲で沸騰する請求項１記載の溶媒和成分。
【請求項３】
全Ｎ、ＯおよびＳヘテロ原子含有量が１０重量パーセントまでである請求項１記載の溶媒和成分。
【請求項４】
前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８５％が芳香族性である請求項１記載の溶媒和成分。
【請求項５】
前記溶媒和成分が熱処理されたデカント油画分である請求項１記載の溶媒和成分。
【請求項６】
等方性のメソフェーズピッチを抽出するための混合溶媒系にして、
約２８５℃から約５００℃までの大気圧相当沸点（ＡＥＢＰ）範囲内の沸点を有し、前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％が炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性であり、前記芳香族炭化水素が、（ｉ）２から５個の環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択されるところの第１の芳香族溶媒系、および
前記第１の溶媒系と組み合わせられた、１〜３個の芳香環を有する芳香族溶媒を含む第２の芳香族溶媒系を含む混合溶媒系であって、前記第１の溶媒系対前記第２の溶媒系の比が１：２０から２：５までである混合溶媒系。
【請求項７】
前記第１の溶媒系の前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８５％が芳香族性である請求項６記載の混合溶媒系。
【請求項８】
全Ｎ、ＯおよびＳヘテロ原子含有量が１０重量パーセントまでである請求項６記載の混合溶媒系。
【請求項９】
高融点メソゲンを製造する方法であって、
約２８５℃から約５００℃までの大気圧相当沸点（ＡＥＢＰ）範囲内の沸点を有する第１の芳香族炭素溶媒系であって、前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％が炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性であり、前記芳香族炭化水素が、（ｉ）２から５個の環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択されるところの第１の芳香族炭素溶媒系と８から１１．５の範囲の溶解度パラメーターを有する第２の溶媒系と前記第１の溶媒系対前記第２の溶媒系の比が１：２０から２：５の範囲内であるように組み合わせて抽出溶液を形成し、
約３：１から約２０：１の範囲の溶液対ピッチ比で前記抽出溶液をピッチに加える工程、
融点３７５℃以上のメソゲン残渣を得るために前記抽出溶液で前記ピッチを抽出する
ことを包含する方法。
【請求項１０】
メソゲン、
約２８５℃から約５００℃の大気圧相当沸点（ＡＥＢＰ）範囲の沸点を有する芳香族炭化水素の混合物を含み、前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％が炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性であり、前記芳香族炭化水素が、（ｉ）２から５個の環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択されるところの溶媒和成分５から４０％まで
を含む溶媒和メソフェーズピッチ。
【請求項１１】
前記溶媒和成分が熱処理されたデカント油画分である請求項１０記載の溶媒和メソフェーズピッチ。
【請求項１２】
前記溶媒和成分の炭素原子の少なくとも８５％が芳香族炭素原子である請求項１０記載の溶媒和メソフェーズピッチ。
【請求項１３】
前記溶媒和成分の化合物の少なくとも８０％が、前記溶媒和成分の平均沸点のプラスまたはマイナス６０℃の範囲で沸騰する請求項１０記載の溶媒和メソフェーズピッチ。
【請求項１４】
繊維に紡糸されるとき１３ミクロン未満の直径を有するグリーン繊維を生産する請求項１０記載の溶媒和メソフェーズピッチ。
【請求項１５】
８０重量％未満の芳香族炭素を有する芳香族炭化水素を選択する工程、
芳香族炭素含有量を８０％を超えるまで高めるのに十分な時間４００℃から５４０℃までの温度で、１０００ｐｓｉｇまでの圧力で、前記芳香族炭化水素を熱分解する工程、および
２８５℃から５００℃の範囲で沸騰する蒸留物を得るために前記熱分解された芳香族炭化水素を分留する工程
を具備する溶媒和メソフェーズピッチの熱分解された芳香族溶媒和成分を製造する方法。
【請求項１６】
１３ミクロン未満の直径を有する溶媒和メソフェーズピッチを含むグリーン繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、溶媒和メソフェーズピッチの改善に関する。より具体的には、本発明は、高温溶融性または非溶融性メソフェーズピッチの溶媒和成分としての使用に適切な溶媒系を提供する。加えて、本発明は、高分子量メソフェーズピッチを製造するのに適切な溶媒系を提供する。
【０００２】
２．先行技術
メソフェーズピッチは、凝集層状構造による光学的異方性を示すメソフェーズを含む炭素質材料である。その分子は、相互作用を通して、温度に応じて液体または固体のいずれかである規則性のある液晶を形成するように互いに会合する芳香族構造を有する。メソフェーズピッチは、通常の精製手順から得られて存在する炭化水素画分では通常入手可能ではない。しかしながら、メソフェーズピッチは、当該技術で周知である芳香族供給原料の処理により調製され得る。公知のプロセスで、成長反応は比較的小さな芳香族分子をより大きなメソフェーズサイズの分子に変換させ、それらの分子は濃縮される。従って、メソフェーズは、芳香族供給原料の処理によりピッチから抽出される。
【０００３】
メソフェーズピッチは、多数の商業的用途を有するピッチ系炭素繊維に延伸され得ることが知られている。メソフェーズピッチから高性能炭素繊維を調製することにおける課題は、ピッチの高い軟化点のために紡糸段階で顕著な高温を使用することが必要であるということにある。
【０００４】
本発明は、溶媒和メソフェーズピッチの分野における進展中の研究の成果である。溶媒和メソフェーズピッチは、早くも、参照により本明細書に組み込まれる（本発明の譲渡人により所有されている）米国特許第５，２５９，９４７号に開示されていた。溶媒和メソフェーズは、液晶構造中に少ない重量パーセンテージの溶媒を含み、そのため、それは低い温度で溶融または溶解する。この主題に関連する’９４７特許および続く特許において記載されたように、溶媒和メソフェーズピッチは、従来のメソフェーズピッチに対していくつかの利点を有する。主たる利点は、炭素繊維紡糸プロセスにおいて高温溶融性または非溶融性メソフェーズピッチを用いることができることである。
【０００５】
本発明以前には、溶媒和成分として用いられる基本溶媒は、１から３環の芳香族化合物からなっていた。芳香族化合物は、一連の炭化水素環状化合物である。それらの１から３環化合物は有効であるけれども、それらは、重質芳香族ピッチに、限定された範囲の相溶性しか提供しない。
【０００６】
一部の用途では、高沸点溶媒和溶媒を有することが有利である。このことは、通常の（言い換えれば、大気の）圧力で溶融されたピッチを処理することを可能とする。
【０００７】
加えて、高温に至る高沸点溶媒和溶媒を有することは有利である。このことは、ピッチ製品を作るかまたは処理するとき溶媒蒸発速度が制御される範囲を拡張する。
【０００８】
それゆえ、本発明の基本的な課題および目的は、カーボンピッチの加工処理をより容易にする新規な溶媒を製造することである。
【０００９】
本発明のさらに加えての課題および目的は、特に高融点メソゲンを溶媒和する新規な溶媒または溶媒和剤を製造することである。
【００１０】
本発明の更なる課題および目的は、紡糸の間に優れた繊維の細線化を促進する新規な溶媒を製造することである。
【００１１】
本発明の更なる課題および目的は、等方性またはメソフェーズピッチから重質芳香族ピッチを単離するために抽出溶媒中の有用な成分として高沸点芳香族溶媒を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる課題および目的は、溶媒分留によりメソゲン不溶物を単離することである。
【００１３】
発明の概要
本発明は、溶媒和メソフェーズピッチの溶媒和成分としての使用に適切な溶媒系を提供する。溶媒系は、約２８５℃から約５００℃（約５５０°Ｆ〜９３２°Ｆ）の大気圧相当沸点（「ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ；ＡＥＢＰ」）範囲内の沸点を有する芳香族炭化水素の混合物を含む。その溶媒系において、炭素原子の少なくとも８０％は、炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性である。
【００１４】
溶媒系を構成する芳香族炭化水素化合物は、（ｉ）２から５個の芳香環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の芳香環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の芳香環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択される。加えて、芳香族炭化水素化合物は、１０重量％までのヘテロ原子窒素、酸素および硫黄を含み得る。存在するとき、ヘテロ原子は主に、ピロール、ピリジン、フランおよびチオフェンのような安定な芳香環構造中に存在する。本明細書で提案される新規な溶媒は、溶媒和メソフェーズピッチの取り扱いと使用を促進する。
【００１５】
加えて本発明は、等方性のメソフェーズピッチを抽出するための溶媒系を提供する。ピッチを抽出するのに適切な溶媒系は、メソフェーズピッチを溶媒和するための上記第１の溶媒系を、８から１１．５の範囲の溶解度パラメーターを有する１から３環芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物およびそれらの混合物を含む第２の芳香族溶媒系との組合せで含む。第１の溶媒系対第２の溶媒系の比は、約１：２０から約２：５の範囲にあり得る。
【００１６】
抽出溶液は、約３：１から約２０：１の範囲の溶液対ピッチ比でピッチに加えられる。ついでピッチは、メソゲン残渣を生成させるために抽出される。本発明の溶媒系を用いて、抽出プロセスの良好な制御が達成される。加えて、メソゲン生成物中の残留溶媒は、溶媒和メソフェーズピッチを生成するのに適切な溶媒である。
【００１７】
好ましい態様の詳細な説明
本明細書に記載される態様は、本発明を行い、用いる具体的な方式の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００１８】
本発明は、ある程度詳細に記載されてきたけれども、この開示の精神と範囲から逸脱することなく発明の構成およびその構成部分の結合の詳細について多くの修正がなされ得ることに注意すべきである。本発明は、例示目的のための本明細書に記載される態様に限定されないことが理解される。
【００１９】
本発明は、溶媒和メソフェーズピッチの溶媒和成分としての使用のための溶媒系を提供する。本発明はまた、等方性のメソフェーズピッチを抽出するための溶媒系も提供する。本発明は、溶媒分留によるメソゲン不溶物の単離を可能とする。加えて、本発明は、高分子量メソフェーズピッチおよび高分子量メソフェーズピッチを製造するプロセスを提供する。
【００２０】
本発明の溶媒は用途が多いが廉価であり、等方性のメソフェーズピッチの処理を容易にするために用いられ得る。好ましい態様の炭化水素は、芳香族として少なくとも８０％の炭素原子を有する。芳香族含量は、炭素１３ＮＭＲ（天然に存在する同位体による試験）により定量され得る。溶媒は、等方性のメソフェーズピッチの抽出を助ける溶媒および共溶媒（ｃｏ−ｓｏｌｖｅｎｔ）としてならびにピッチの粘度を低下させる溶媒和剤としての両方に用いられ得る。それが抽出溶媒または溶媒和剤として機能するかどうかは、ピッチと組み合わせられる溶媒の量および／または共溶媒が用いられるかどうかに依存する。
【００２１】
抽出溶媒として、本発明の芳香族溶媒は、一般的に、混合された溶媒系を作るためにトルエン、キシレン、またはベンゼンのような低溶解度パラメーターの純粋な（ｎｅａｔ）芳香族炭化水素溶媒と組み合わせられる。混合された溶媒は、３：１から２０：１の溶媒対ピッチ比で等方性のメソフェーズピッチを抽出するために用いられる。混合された溶媒の熱分解された溶媒は、溶媒の溶解度パラメーターを増加させ、それにより、等方性のメソフェーズピッチからの高分子量物質の抽出を促進し、そのことは、抽出残渣として重質または高分子量高融点メソゲンをもたらす。メソフェーズの収率は、間接的に混合溶媒中の本発明の芳香族溶媒の濃度に関連する。メソゲンの融点は、直接、溶媒濃度に関連している。従って、等方性のメソフェーズピッチの抽出に用いられる芳香族溶媒の濃度は、得られる残留メソゲンの特性の制御において有用である。
【００２２】
本発明の芳香族溶媒はまた、メソゲンを溶媒和するためにも用いられ得る。５から３０重量パーセントの少ない溶媒量では、得られる溶媒和メソフェーズピッチは、典型的には、１００パーセント異方性である。２０から４０以上の重量パーセント溶媒のより大きな溶媒量では、溶媒和メソフェーズピッチにおいては６０体積パーセントまで等方性相にある傾向がある。溶媒和メソフェーズピッチの流動または溶融温度は、一般的に、溶媒添加の増加とともに減少する。多くの用途において、最も望ましい溶媒和メソフェーズピッチは、１００パーセント異方性を維持することと一致する最低溶融または流動温度（ｆｌｕｉｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有するピッチである。より大きな溶媒含有量はより低い流動温度を与えるので、このことは、１００パーセント異方性を維持することと一致する最大溶媒含有量溶媒和メソフェーズピッチに対応する。この最も望ましい生成物は、高度に芳香性の混合溶媒により得られることが発見された。炭素１３ＮＭＲ試験により＞８０％および好ましくは＞８５％芳香族炭素を有する実質的に芳香族の混合物が有効である。
【００２３】
相当に狭い沸点範囲の芳香族溶媒が好ましいことがさらに発見された。好ましい芳香族溶媒は、その成分の少なくとも８０パーセントが平均沸点の±６０℃以内、より好ましくは±３０℃以内で沸騰する。
【００２４】
溶媒和メソフェーズピッチの粘度を減少させ、芳香族溶媒の添加によりメソゲンの溶融温度を制御する能力は、ピッチ炭素繊維の紡糸および複合材料含浸のようなメソフェーズピッチの用途において有用である。特に繊維の紡糸については、それらの溶媒で溶媒和されたメソフェーズは低温で紡糸され得る。加えて、本発明の溶媒を用いての紡糸の間の細線化についてはより良い制御となる。ダイチップでの熱溶融ピッチからの揮発性ピッチ成分の蒸発は、ピッチ繊維を小さな直径に繊維化する能力を制限する要因の１つである。本発明の芳香族溶媒は、溶媒和ピッチ紡糸温度で極めて低い蒸気圧を有しうるものであり、それにより小さな直径の繊維への良好なピッチの細線化を可能とする。
【００２５】
本発明の芳香族溶媒は、約２８５℃から約５００℃（約５５０°Ｆ〜９３２°Ｆ）の大気圧相当沸点範囲の沸点を有する芳香族炭化水素の混合物である。炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％は、炭素１３ＮＭＲにより測定して芳香族のものである。芳香族炭化水素は、（ｉ）２から５個の環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、置換基が１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物、および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択される。加えて、芳香族炭化水素化合物は、１０重量パーセントまでのヘテロ原子窒素、酸素および硫黄を含み得る。存在するとき、ヘテロ原子は、主に、ピロール、ピリジン、フランおよびチオフェンのような安定な芳香環構造中に存在する。
【００２６】
図１から図５は、本発明において有用な芳香族炭化水素の非限定的な例を例示する。図１は、２から５個の環を有する芳香族化合物の例で、この場合は、４環芳香族のクリセンを例示する。図２は、２から５個の環を有する置換された芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物の例を例示する。この場合は、４環アルキル芳香族の１，７−ジメチルクリセンである。図３は、２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物の例で、この場合は、４環ヒドロ芳香族、５，６−ジヒドロクリセンを例示する。図４は、２から５個の環を有する置換されたヒドロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有するアルキル基である化合物の例で、この場合は、１−メチル，５，６−ジヒドロクリセンを例示する。最後に、図５は、チオフェン環を有する２から５個の環を有する硫黄含有へテロ環芳香族化合物のジベンゾチオフェンを例示する。
【００２７】
本発明にとって適切な芳香族溶媒は、製油所コーカー液、軽油、デカント油、コールタールおよびエチレンタールのような化学タールを含む多数の供給源から得られ得る。そのような天然に産出する混合物は、本発明の範囲では純粋な化合物より好ましい。というのは、それらは容易に入手可能であり、経費の点でより廉価であり、広い範囲の有用な温度にわたって液体のままである傾向があるからである。一部の事例においては、溶媒を有用にするために、溶媒は、８０％を超えるまで芳香族炭素含有量を増加させるために熱分解されねばならない。
【００２８】
本発明の好ましい態様において、芳香族溶媒は、熱分解されたデカント油の蒸留物から得られる。デカント油は、２８５℃から５００℃の範囲で沸騰する蒸留物を調製するために常圧蒸留される。この清浄な蒸留物は、炭素１３ＮＭＲで測定して８０％を超える、好ましくは８５％を超える芳香族炭素まで残渣を変換させるのに十分な時間、４００℃から５４０℃で１０００ｐｓｉｇまでで熱分解される。その熱分解されたデカント油蒸留物は、本発明の溶媒について本明細書で記載された沸騰範囲、芳香族性および化学構造を有する芳香族溶媒を得るために減圧蒸留される。
【００２９】
高分子量メソゲンを製造するために本発明の芳香族溶媒を用いる方法は、図６に例示されている。最初に、約２８５℃から５００℃の大気圧相当沸点範囲内の沸点を有する第１の芳香族溶媒は、第２の溶媒系と組み合わせられる。その第１の芳香族溶媒は、上記の本発明の重質芳香族溶媒である。第２の溶媒系は、８から１１．５の範囲の溶解度パラメーターを有する。第１の溶媒系対第２の溶媒系の比は、１：２０から２：５の範囲にある。第１の芳香族溶媒と第２の芳香族溶媒の組み合わせは、抽出溶液をもたらす。その後抽出溶液は、約３：１から約２０：１の範囲の溶液対ピッチ比でピッチに加えられる。その後、ピッチは、抽出溶液の使用により抽出される。生成するのはメソゲン残渣である。
【００３０】
２次溶媒への本発明の芳香族溶媒の添加は、抽出溶液の溶解度パラメーターを増加させる。より大きな溶解度パラメーターは抽出を促進し、高分子量高融点メソゲンの回収をもたらす。３７５℃以上の温度で溶融するメソゲンが容易に得られる。
【００３１】
例１
例１は、乾燥メソゲンへの本発明の芳香族溶媒の段階的添加についての飽和のデータを示す。例１のためのメソゲンを、熱処理されたデカント油画分から調製されたメソゲン含有等方性ピッチを抽出することにより得た。この例のメソゲンは、温熱ステージ検鏡法（ｈｏｔ　ｓｔａｇｅ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により測定して４７５℃で溶融する。乾燥メソゲンを、熱分解されたデカント油蒸留物から分別された増加する量の芳香族溶媒と組み合わせた。溶媒の８０％を超える量は、３９３℃ないし４２１℃で沸騰する。３および４環芳香族化合物および単純な誘導体が、ガスクロマトグラフィー／マススペクトロスコーピー（ＧＣＭＳ）によるこの沸騰範囲の材料の実質的部分を構成する。溶媒は、炭素１３ＮＭＲにより９０．０％芳香族炭素と測定された。
【００３２】
【表１】
2004503659.tif 000002
溶媒量の増加は、溶媒和メソフェーズの流動温度を減少させる。流動温度は、ピッチが略１００／秒の剪断速度で略１０００ポイズの粘度を示す温度として示される。メソゲンと溶媒のこの組み合わせにより、メソゲンは、ほぼ２８から３０重量パーセントで溶媒に飽和するようになる。大きな溶媒含有量の溶媒和メソフェーズは、部分的に等方性である。
【００３３】
例２
例２は、本発明のより芳香族的な溶媒による効果の改善を示す。３９５℃で溶融し、メソゲン含有ピッチの抽出により得られるメソゲンを、その８０％を超える量が３３８℃ないし３６６℃で沸騰する２２％芳香族溶媒と組み合わせる。２、３および４環芳香族化合物および単純な誘導体は、ＧＣＭＳ分析によるこの沸騰範囲の材料の実質的な部分を構成する。
【００３４】
芳香族溶媒は、炭素１３ＮＭＲによれば芳香族性炭素が８３〜８９％である状態にある。より芳香族性の溶媒は、よりすぐれた溶媒和効果を示すより低い溶媒和メソフェーズ流動温度を与える。それらのメソゲンと組み合わせられる全ての溶媒は、同様の少量の等方性相を有する溶媒和メソフェーズを形成する。大きな芳香族炭素含有量の２２％の３９３℃から４２１℃の沸点の溶媒をこの例のメソゲンに組み合わせることは、より芳香族的な溶媒について減少する流動温度について同じ傾向を示す。
【００３５】
【表２】
2004503659.tif 000003
例３
例３は、本発明の芳香族性の溶媒と本発明ではないより芳香族性でない溶媒との間の比較である。４０４℃で溶融し、メソゲン含有ピッチの抽出により得られるメソゲンを、１９から２８％のそれぞれの溶媒と組み合わせた。実施者は、本発明の略８３％芳香族的炭素溶媒をこの例のメソゲンと組み合わせて、流動温度＜２３３℃を有する１００％異方性溶媒和メソフェーズを作り出すことを観察する。略７２％芳香族性の比較例の溶媒により１００％異方性で得られる最低流動温度は、約２６０℃である。
【００３６】
例３の本発明の芳香族溶媒を、元素分析により１．１％硫黄を含むと分析した。この硫黄の９０％を超える量が、チオフェン性芳香族構造にあることが見出された。
【００３７】
【表３】
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例４
例４は、メソゲンから生成した溶媒和メソフェーズピッチおよび本発明の比較的高沸点と低沸点の芳香族溶媒を示す。これは、本明細書の教示の適用性の広がりを例示する。
【００３８】
【表４】
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例５
例５は、メソゲン含有ピッチからメソゲンを単離するための抽出溶媒の成分としての本発明の芳香族溶媒の使用を示す。抽出は、用いられる芳香族溶媒の量について少し調節を行うことによる残留メソゲン融点の良好な制御を示す。
【００３９】
【表５】
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例６
例６は、本発明の芳香族溶媒が、抽出により高融点メソゲンを得ることについて経済的な選択肢を提供することを示す。本発明の溶媒は、メソゲン含有ピッチの抽出により得られるメソゲンの融点を制御することについて少量で有効である廉価なプロセス副生成物である。
【００４０】
【表６】
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例７
例７は、本発明の比較的高沸点の溶媒から小さな直径のピッチ繊維を紡糸する能力を例示する。それぞれのピッチを、最小グリーン繊維直径を与える条件を確認するために様々の温度とピッチ流動速度で紡糸した。両方の本発明の溶媒は、例の溶媒和メソフェーズピッチを小さな直径の繊維に延伸させることについて有効である。メソフェーズピッチ繊維の紡糸の当業者は、両方の例のグリーン繊維から炭化された繊維が、＜１０μの平均直径を有することに注目するであろう。
【００４１】
【表７】
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本発明は、本明細書に添付の図面に関連させて記載されてきたけれども、本明細書で示され、示唆されたものとは別の、他の、そして更なる修正が本発明の精神と範囲の中でなされ得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一部を構成する溶媒系を成立させる芳香族化合物の例。
【図２】本発明の一部を構成する溶媒系を成立させる芳香族化合物の例。
【図３】本発明の一部を構成する溶媒系を成立させる芳香族化合物の例。
【図４】本発明の一部を構成する溶媒系を成立させる芳香族化合物の例。
【図５】本発明の一部を構成する溶媒系を成立させる芳香族化合物の例。
【図６】本発明による高分子量メソフェーズピッチを製造する抽出プロセスを例示する模式図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年5月6日(2002.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約２８５℃から約５５０℃の大気圧相当沸点（ＡＥＢＰ）範囲の沸点を有する芳香族炭化水素の混合物を含み、前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８０％が炭素１３ＮＭＲにより特性決定して芳香族性であり、前記芳香族炭化水素が（ｉ）２から５個の環を有する芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳへテロ芳香族化合物、（ｉｉ）２から５個の環を有する置換された芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロ芳香族化合物であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ から
Ｃ３ ）アルキル基である化合物、（ｉｉｉ）２から５個の環を有するヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族化合物、（ｉｖ）２から５環個のを有する置換されたヒドロ芳香族化合物およびＮ、ＯおよびＳヘテロヒドロ芳香族であって、前記置換基が１から３個の炭素を有する（Ｃ１ からＣ３ ）アルキル基である化合物、および（ｖ）それらの混合物からなる群より選択される溶媒系。
【請求項２】
前記化合物（ｉ）〜（ｉｖ）のいずれかの少なくとも８０％が、前記系の平均沸点のプラスまたはマイナス６０℃の範囲で沸騰する請求項１記載の溶媒系。
【請求項３】
全Ｎ、ＯおよびＳヘテロ原子含有量が１０重量パーセントまでである請求項１記載の溶媒系。
【請求項４】
前記炭化水素の炭素原子の少なくとも８５％が芳香族性である請求項１記載の溶媒系。
【請求項５】
前記第１の溶媒系と組み合わせられる第２の芳香族溶媒系をさらに含み、前記第２の溶媒系は１〜３個の芳香環を有する芳香族溶媒を含み、前記第１の溶媒系対前記第２の溶媒系の比が１：２０から２：５である請求項１記載の溶媒系。
【請求項６】
高分子量メソゲンを製造する方法であって、
約３：１から約２０：１の範囲の溶液対ピッチ比で請求項５の溶媒系をピッチに加え、
融点３７５℃以上のメソゲン残渣を生成させるために前記溶媒系で前記ピッチを抽出する
ことを包含する方法。
【請求項７】
メソゲンと請求項１の溶媒系を含む溶媒和メソフェーズピッチ。
【国際調査報告】
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