Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2869085B2 - Precursor for carbon fiber production - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2869085B2 - Precursor for carbon fiber production - Google Patents

Precursor for carbon fiber production

Info

Publication number
JP2869085B2
JP2869085B2 JP1108149A JP10814989A JP2869085B2 JP 2869085 B2 JP2869085 B2 JP 2869085B2 JP 1108149 A JP1108149 A JP 1108149A JP 10814989 A JP10814989 A JP 10814989A JP 2869085 B2 JP2869085 B2 JP 2869085B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ester
acid
minutes
unsaturated carboxylic
polymerizable unsaturated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1108149A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0284505A (en
Inventor
真 木林
春夫 尾原
角田  敦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TORE KK
Original Assignee
TORE KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TORE KK filed Critical TORE KK
Publication of JPH0284505A publication Critical patent/JPH0284505A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2869085B2 publication Critical patent/JP2869085B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、炭素繊維製造用プリカーサー、特に耐炎化
時間を短縮したり、単繊維繊度を大きくしたときにも高
品質、高性能を有する炭素繊維が得られる炭素繊維製造
用プリカーサーに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a precursor for producing carbon fiber, particularly carbon having high quality and high performance even when shortening the oxidization resistance time or increasing the single fiber fineness. The present invention relates to a precursor for producing carbon fibers from which fibers can be obtained.

[従来の技術] アクリル系繊維から炭素繊維を製造する方法は広く知
られており、まず、空気または他の酸化性ガス雰囲気中
にて、200〜300℃で耐炎化した耐炎化繊維となし、次い
でこれを窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中にて80
0〜2000℃で炭化して製造される。また、さらに2000℃
以上の不活性ガス雰囲気中で黒鉛化を行ない、弾性率が
一段と高い黒鉛繊維を製造することも行なわれる。
[Prior art] A method for producing carbon fiber from an acrylic fiber is widely known. First, in an air or other oxidizing gas atmosphere, there is provided a flame-resistant fiber which has been flame-resistant at 200 to 300 ° C. Next, this is treated in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon, etc.
Manufactured by carbonization at 0-2000 ° C. Also 2000 ° C
Graphitization is carried out in the above inert gas atmosphere to produce graphite fibers having an even higher elastic modulus.

上記耐炎化工程は酸化と環化による発熱をともない、
その反応を十分コントロールしながら処理する必要があ
る。また、物性の高い炭素繊維を得るためには、耐炎化
反応に必要な酸素を充分に単糸内部へ拡散させる必要が
あるが、それには長時間を要するため、この耐炎化工程
が炭素繊維の製造費に占める割合は高い。
The above-mentioned flame-proofing step involves heat generation by oxidation and cyclization,
It is necessary to carry out the reaction while controlling the reaction sufficiently. In addition, in order to obtain carbon fibers having high physical properties, it is necessary to sufficiently diffuse oxygen necessary for the oxidation reaction into the inside of the single yarn, but this takes a long time. Its share in manufacturing costs is high.

そこで、耐炎化時間短縮を図るために、前駆体繊維に
熱風を吹き付けたり、また、たとえば特公昭53-21396号
公報には加熱固体表面に間欠的に接触させる方法が、さ
らに、特願昭62-190301号には、流動化した加熱熱媒中
で耐炎化する方法が示されている。これらの方法は、い
ずれも耐炎化反応熱を効率的に除去し、暴走反応を抑制
しつつ高温処理する技術である。
Therefore, in order to shorten the flame resistance time, hot air is sprayed on the precursor fiber, and for example, Japanese Patent Publication No. 53-21396 discloses a method of intermittently contacting the surface of a heated solid. No. -190301 discloses a method of achieving flame resistance in a fluidized heating heat medium. Each of these methods is a technique of efficiently removing heat of oxidation reaction and performing high-temperature treatment while suppressing runaway reaction.

[本発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の方法によれば単に耐炎化時間は
短縮されるものの、得られる炭素繊維の物性は大幅に低
下する。たとえば、一定の弾性率を得るためには炭化温
度を上げるなどして対処しなければならなかった。そこ
で、本発明者らは耐炎化糸単糸断面方向の酸素濃度分布
について検討した結果、酸素濃度分布がより均一な耐炎
化糸を焼成すると、極めて高い物性の炭素繊維を得るこ
とができ、さらに、耐炎化時間を短縮したり、単繊維繊
度を大きくした時にもこの均一性を保てば極めて物性低
下を小さくできることを見出し、本発明に至ったもので
ある。
[Problems to be Solved by the Present Invention] However, according to the above method, although the oxidization time is simply shortened, the physical properties of the obtained carbon fiber are significantly reduced. For example, in order to obtain a certain elastic modulus, it was necessary to increase the carbonization temperature. Then, the present inventors examined the oxygen concentration distribution in the cross-sectional direction of the oxidized single yarn, and as a result of firing the oxidized yarn having a more uniform oxygen concentration distribution, it was possible to obtain carbon fibers having extremely high physical properties. The present inventors have also found that a decrease in the physical properties can be extremely reduced by maintaining this uniformity even when the flame resistance time is shortened or the single fiber fineness is increased, and the present invention has been accomplished.

また、本発明者らは耐炎化糸単糸断面方向の水素濃度
分布について検討した結果、単糸内部の水素濃度が低い
耐炎化糸は内外構造差が小さく、また、その耐炎化糸を
焼成すると、極めて高い物性の炭素繊維を得ることがで
き、さらに、耐炎化時間を短縮したり、単繊維繊度を大
きくした時にもこの条件を満足すれば極めて物性低下を
小さくできることを見出し、本発明に至ったものであ
る。
In addition, the present inventors have studied the hydrogen concentration distribution in the cross-sectional direction of the oxidized yarn single yarn, the oxidized yarn having a low hydrogen concentration inside the single yarn has a small difference in inner and outer structures, and when the oxidized yarn is fired, It has been found that carbon fibers having extremely high physical properties can be obtained, and furthermore, the reduction in the physical properties can be extremely reduced if this condition is satisfied even when the flame resistance time is shortened or when the single fiber fineness is increased. It is a thing.

すなわち、本発明の課題は、高品質、高性能な炭素繊
維を効率よく製造することにある。
That is, an object of the present invention is to efficiently produce high-quality, high-performance carbon fibers.

[課題を解決するための手段] 本発明の上記課題は、アクリロニトリル85%以上、ア
クリル酸またはメタクリル酸のノルマルプロピルエステ
ル、ノルマルブチルエステル、イソブチルエステル、セ
カンダリーブチルエステル、炭素数が5以上であるアル
キルのエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種
の重合性不飽和カルボン酸アクリルエステル1〜10%、
および、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸からな
る群より選ばれる少なくとも1種の重合性不飽和カルボ
ン酸0.25〜5%からなる共重合体より構成され、かつ、
260℃で5分間、さらに280℃で5分間、空気中、常圧に
て耐炎化した後の、二次イオン質量分析(SIMS)により
求めた単糸内外層酸素濃度比率が6以下であることを特
徴とする炭素繊維製造用プリカーサーによって解決する
ことができる。
[Means for Solving the Problems] The object of the present invention is to provide at least 85% of acrylonitrile, normal propyl ester, normal butyl ester, isobutyl ester, secondary butyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, and alkyl having 5 or more carbon atoms. At least one polymerizable unsaturated carboxylic acid acrylic ester selected from the group consisting of
And a copolymer consisting of at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid in an amount of 0.25 to 5%, and
The oxygen concentration ratio of the inner and outer layer of the single yarn obtained by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after oxidizing at 260 ° C for 5 minutes and at 280 ° C for 5 minutes in air at normal pressure is 6 or less And a precursor for producing carbon fiber.

ここで、空気中とは、耐炎化反応に用いる雰囲気が空
気であることを意味し、流動化した加熱熱媒中で加熱す
る等の方法も含まれる。
Here, "in air" means that the atmosphere used for the flame resistance reaction is air, and includes a method of heating in a fluidized heating heat medium.

すなわち、本発明の炭素繊維製造用プリカーサー(以
下単にプリカーサーという)において、260℃で5分
間、さらに280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化し
た後の、SIMSにより求めた単糸内外層酸素濃度比率と
は、得られた耐炎化糸の単糸を並べて測定したSIMSによ
るO/Cによって次式で求められる。
That is, in the precursor for carbon fiber production of the present invention (hereinafter simply referred to as “precursor”), the single yarn determined by SIMS after flame resistance at 260 ° C. for 5 minutes and further at 280 ° C. for 5 minutes in air at normal pressure. The inner / outer layer oxygen concentration ratio is determined by the following equation using O / C by SIMS which is obtained by arranging single yarns of the obtained oxidized yarn.

(O/C)o:表面より単糸直径の2.5%深部における16O-
12O-(強度比) (O/C)i:表面より単糸直径の40%深部における16O-
12O-(強度比) ここに言う単糸直径とは、単糸断面の最大内接円直径
を意味する。
(O / C) o: 16 O / at a depth 2.5% of the single yarn diameter from the surface
12 O - (intensity ratio) (O / C) i: 16 in 40% deep of single fiber diameters from the surface O - /
12 O - (intensity ratio) is a single yarn diameter referred to herein means the maximum inscribed circle diameter of the single yarn cross-section.

本発明の目的を達成するためには、260℃で5分間、
さらに280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後
の、SIMSにより求めた単糸内外層酸素濃度比率は6以
下、好ましくは5.5以下、さらに好ましくは5以下であ
る。6を超えると、強度ならびに弾性率が低い炭素繊維
しか得られなくなる。
To achieve the object of the present invention, at 260 ° C. for 5 minutes,
Further, the oxygen concentration ratio of the single yarn inner and outer layers determined by SIMS after oxidizing at 280 ° C. for 5 minutes in air at normal pressure is 6 or less, preferably 5.5 or less, more preferably 5 or less. If it exceeds 6, only carbon fibers having low strength and low elastic modulus can be obtained.

また、本発明の上記課題は、アクリロニトリル85%以
上、アクリル酸またはメタクリル酸のノルマルプロピル
エステル、ノルマルブチルエステル、イソブチルエステ
ル、セカンダリーブチルエステル、炭素数が5以上であ
るアルキルのエステルよりなる群より選ばれる少なくと
も1種の重合性不飽和カルボン酸アルキルエステル1〜
10%、および、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸
からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性不飽和
カルボン酸0.25〜5%からなる共重合体より構成され、
かつ、260℃で5分間、さらに280℃で5分間、空気中、
常圧にて耐炎化した後の、SIMSにより求めた内層のH/C
が0.03以下であることを特徴とする炭素繊維製造用プリ
カーサーによって解決することができる。すなわち、本
発明のプリカーサーにおいて、260℃で5分間、さらに2
80℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後のSIMSに
より求めたH/Cとは、表面から単糸直径の40%深部にお
ける内層の1H-12C-(強度比)を言う。ここに言う単
糸直径とは、単糸断面の最大内接円直径を意味する。
The object of the present invention is selected from the group consisting of 85% or more of acrylonitrile, normal propyl ester, normal butyl ester, isobutyl ester, secondary butyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, and esters of alkyl having 5 or more carbon atoms. At least one polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester
10%, and a copolymer consisting of 0.25 to 5% of at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid;
And at 260 ° C for 5 minutes, and at 280 ° C for 5 minutes, in air,
H / C of inner layer obtained by SIMS after flame resistance at normal pressure
Is 0.03 or less. That is, in the precursor of the present invention, at 260 ° C. for 5 minutes,
H / C determined by SIMS after flame resistance in air at normal pressure for 5 minutes at 80 ° C. is 1 H / 12 C of the inner layer at a depth of 40% of the single yarn diameter from the surface (strength ratio Say). The single yarn diameter referred to herein means the maximum inscribed circle diameter of the single yarn cross section.

本発明の目的を達成するためには、260℃で5分間、
さらに280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後
の、SIMSにより求めた内層のH/Cは0.03以下、好ましく
は0.025以下、さらに好ましくは0.02以下である。0.03
を超えると、強度ならびに弾性率が低い炭素繊維しか得
られなくなる。
To achieve the object of the present invention, at 260 ° C. for 5 minutes,
Further, the H / C of the inner layer determined by SIMS after flame resistance at 280 ° C. for 5 minutes in air at normal pressure is 0.03 or less, preferably 0.025 or less, and more preferably 0.02 or less. 0.03
If it exceeds, only carbon fibers having low strength and low elastic modulus can be obtained.

なお、使用したSIMSの装置名、測定条件は次のとおり
である。
The used SIMS device name and measurement conditions are as follows.

・ATOMIKA社製 A−DIDA3000 ・一次イオン種 :Cs+ ・一次イオン加速電圧:12kV ・一次イオン電流 :200nA ・ラスター領域 :300μm×300μm ・分析領域 :ゲート20% ・測定真空度 :7×10-9Torr ・E−GUN :0.3kV−3.0A(Focus:0) ・H−Q−H :#12 また、ごく簡便に耐炎化糸の単糸内外層構造差を検出
する方法として、室温硬化型エポキシ樹脂に包埋硬化
し、研磨した断面を反射顕微鏡で観察する方法がある
が、本発明のプリカーサーによる、260℃で5分間、さ
らに280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した耐炎
化糸は、上記反射顕微鏡像に実質的な二層構造を示さな
い。
· Atomika Co. A-DIDA3000 · Primary ion species: Cs +, Primary ion acceleration voltage: 12 kV · Primary ion current: 200 nA · Raster area: 300 [mu] m × 300 [mu] m - analysis region: Gate 20% Measuring Vacuum degree: 7 × 10 - 9 Torr ・ E-GUN: 0.3kV-3.0A (Focus: 0) ・ HQH: # 12 Also, as a simple method for detecting the difference between the inner and outer layer structure of the single-layered flame-resistant yarn, a room temperature curing type There is a method of observing the polished cross-section embedded in epoxy resin and polished by a reflection microscope, but with the precursor of the present invention, it is flame-resistant at 260 ° C. for 5 minutes, further at 280 ° C. for 5 minutes in air at normal pressure. The oxidized yarn does not show a substantial two-layer structure in the above-mentioned reflection microscopic image.

また、本発明のプリカーサーは、アクリロニトリル85
%以上、アクリル酸またはメタクリル酸のノルマルプロ
ピルエステル、ノルマルブチルエステル、イソブチルエ
ステル、セカンダリーブチルエステル、炭素数が5以上
であるアルキルのエステルからなる群より選ばれる少な
くとも1種の重合性不飽和カルボン酸アルキルエステル
1〜10%、および、アクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性不
飽和カルボン酸0.25〜5%からなる共重合体より構成さ
れる。
Further, the precursor of the present invention is acrylonitrile 85
% Or more, at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from the group consisting of normal propyl ester, normal butyl ester, isobutyl ester, secondary butyl ester and alkyl ester having 5 or more carbon atoms of acrylic acid or methacrylic acid The copolymer is composed of 1 to 10% of an alkyl ester and 0.25 to 5% of at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid.

なお、共重合組成は、特にことわらない限り重量とす
る。
The copolymer composition is expressed by weight unless otherwise specified.

前記重合性不飽和カルボン酸アルキルエステルの共重
合量が少ないと、得られる効果が小さく、一方、多すぎ
ると得られる炭素繊維の物性や炭化収率が低下するよう
になる。従って、2〜9%より好ましく、3〜8%がさ
らに好ましい。
If the copolymerization amount of the polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester is small, the obtained effect is small, while if it is too large, the physical properties and carbonization yield of the obtained carbon fiber are reduced. Therefore, it is more preferably 2 to 9%, and still more preferably 3 to 8%.

前記重合性不飽和カルボン酸アルキルエステルは、汎
用性、効果の点からアクリル酸、メタクリル酸のエステ
ルとし、具体的には、アクリル酸ノルマルプロピル、メ
タクリル酸ノルマルブチル、メタクリル酸イソブチル、
アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ステアリル等
を挙げることができる。その中でも、アクリル酸または
メタクリル酸のノルマルプロピルエステル、ノルマルブ
チルエステル、イソブチルエステルが特に好ましい。
The polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester, acrylic acid, methacrylic acid ester from the viewpoint of versatility and effect, specifically, normal propyl acrylate, normal butyl methacrylate, isobutyl methacrylate,
Examples thereof include cyclohexyl acrylate and stearyl methacrylate. Among them, normal propyl ester, normal butyl ester, and isobutyl ester of acrylic acid or methacrylic acid are particularly preferable.

これらの共重合成分は、それ自身耐炎化反応を促進す
ることはないが、酸素透過性を改善する。本発明者ら
は、耐炎化糸単糸断面方向の酸素濃度分布について検討
した結果、酸素濃度分布がより均一な耐炎化糸を焼成す
ると、極めて高い物性の炭素繊維を得ることができ、さ
らに、耐炎化時間を短縮したり、単繊維繊度を大きくし
た時にもこの均一性を保てば極めて物性低下を小さくで
きることが判明した。
These copolymer components do not themselves promote the oxidization reaction, but improve the oxygen permeability. The present inventors have studied the oxygen concentration distribution in the cross section direction of the oxidized yarn single yarn, when firing the oxidized yarn having a more uniform oxygen concentration distribution, it is possible to obtain carbon fibers with extremely high physical properties, It has been found that even when the flame resistance time is shortened or when the single fiber fineness is increased, if the uniformity is maintained, the decrease in physical properties can be extremely reduced.

また、酸素透過性が改善された結果、主鎖の不飽和化
がより進行した、単糸内部の水素濃度が低い耐炎化糸を
焼成すると、極めて高い物性の炭素繊維を得ることがで
き、さらに、耐炎化時間を短縮したり、単繊維繊度を大
きくした時にもこの均一性を保てば極めて物性低下を小
さくできることが判明した。
In addition, as a result of the improved oxygen permeability, the unsaturation of the main chain has progressed further, and when the oxidized yarn having a low hydrogen concentration inside the single yarn is fired, carbon fibers having extremely high physical properties can be obtained. It was also found that even when the flame-proofing time was shortened or when the single fiber fineness was increased, if the uniformity was maintained, the decrease in physical properties could be extremely reduced.

また、本発明のプリカーサー中の、前記重合性不飽和
カルボン酸アルキルエステルは耐炎化反応を促進しない
ため、一層耐炎化時間を短縮するためには、耐炎化反応
を促進する重合性不飽和カルボン酸を0.25〜5%共重合
することが好ましい。そして、共重合量が少ないと耐炎
化反応を促進する効果が小さい上に得られる炭素繊維の
物性が低く、また、多すぎても得られる炭素繊維の物性
が低下するため、共重合量としては0.5〜4.5%がより好
ましく、0.75〜4%がさらに好ましい。不飽和カルボン
酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、またはイタコ
ン酸を用いる。
In addition, in the precursor of the present invention, the polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester does not promote the flame-proofing reaction, and therefore, in order to further shorten the flame-proofing time, the polymerizable unsaturated carboxylic acid that promotes the flame-proofing reaction is used. Is preferably copolymerized at 0.25 to 5%. And when the copolymerization amount is small, the effect of promoting the oxidization resistance reaction is small and the physical properties of the obtained carbon fiber are low, and also, the physical properties of the obtained carbon fiber are reduced even if it is too large, so that the copolymerization amount is 0.5 to 4.5% is more preferable, and 0.75 to 4% is still more preferable. As the unsaturated carboxylic acid, acrylic acid, methacrylic acid, or itaconic acid is used.

また、その他のアクリロニトリルと共重合可能な重合
性不飽和単量体と共重合することも可能である。
It is also possible to copolymerize with other polymerizable unsaturated monomers copolymerizable with acrylonitrile.

重合方法は、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等、公知
の方法いずれによってもよい。
The polymerization method may be any of known methods such as solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization.

紡糸に用いる溶媒は、有機、無機の公知の溶媒を使用
することができる。本発明においてはこのアクリル系重
合体溶液を公知の方法に従って、紡糸、浴中延伸、乾燥
緻密化する。紡糸は直接凝固浴中に紡出してもよいし、
一度、空気中に紡出した後浴中凝固させてもよい。浴中
延伸は紡出糸を直接行なってもよいし、また、一度水洗
して溶媒を除去したのちに行なってもよい。浴中延伸は
通常50〜98℃の延伸浴中で約2〜6倍に延伸されるが本
発明はこれに限定されない。乾燥緻密化は、浴中延伸後
の糸条をホットドラムなどで乾燥することによって行な
われるが、乾燥温度、時間等は適宜選択することができ
る。また、必要に応じて乾燥緻密化後の糸条を加圧スチ
ーム延伸することも行なわれる。さらに、前駆体繊維に
は、高温で処理して耐炎化時間を短縮しうる耐熱性を持
たせるため、シリコン油剤で処理することもできる。付
与の方法としては、ディップ付与等通常の方法をとるこ
とができる。
As a solvent used for spinning, a known organic or inorganic solvent can be used. In the present invention, the acrylic polymer solution is spun, stretched in a bath, and dried and densified according to a known method. Spinning may be spun directly into the coagulation bath,
Once spun into air, it may be coagulated in a bath. Stretching in the bath may be carried out directly on the spun yarn, or may be carried out after once washing with water to remove the solvent. Stretching in a bath is usually performed in a stretching bath at 50 to 98 ° C. by about 2 to 6 times, but the present invention is not limited to this. Drying and densification are performed by drying the drawn yarn in a bath with a hot drum or the like, and the drying temperature, time, and the like can be appropriately selected. Further, if necessary, the dried and densified yarn is subjected to pressure steam stretching. Further, the precursor fiber may be treated with a silicone oil agent in order to impart heat resistance capable of shortening the flame-proofing time by treating at a high temperature. As a method of giving, a usual method such as dip giving can be used.

また、本発明のプリカーサーは、公知のいずれの耐炎
化方法によっても耐炎化糸とすることができるが、その
特徴を発揮させるには、流動化した加熱熱媒中で耐炎化
する方法、また、加熱固体表面に間欠的に接触させる方
法等、耐炎化時間を短縮しうる場において耐炎化するこ
とが好ましい。
In addition, the precursor of the present invention can be made into a flame-resistant yarn by any known flame-proofing method, but in order to exhibit its characteristics, a method of flame-resistance in a fluidized heating heat medium, It is preferable to perform flame resistance in a place where the flame resistance time can be shortened, such as a method of intermittently contacting the heated solid surface.

[実施例] 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.

実施例1 ジメチルスルホキシドを溶媒とする溶液重合法によ
り、重合体濃度20%の紡糸原液を得て、それを3000ホー
ルの口金を用いてジメチルスルホキシド水溶液中に紡出
した後、沸水中で延伸しながら水洗し、乾燥緻密化した
後に、加圧スチーム中でさらに延伸することにより、単
糸デニール1.0d、3000フィラメント、第1表に示した共
重合組成の繊維A〜Eを得た。この繊維を加熱空気で流
動化した黒鉛粉末熱媒中260〜280℃において10分間で耐
炎化し、窒素気流中1300℃まで加熱処理して炭素繊維を
得た。結果を第2表に示す。また、耐炎化糸の単糸断面
方向の16O-12C-1H-12C-の分布をSIMSによって測
定した結果を、繊維Cの場合につきそれぞれ第1図、第
2図に示す。
Example 1 By a solution polymerization method using dimethyl sulfoxide as a solvent, a spinning solution having a polymer concentration of 20% was obtained, spun into a dimethyl sulfoxide aqueous solution using a 3,000-hole die, and then stretched in boiling water. After washing with water while drying and densifying, the fibers were further stretched in pressurized steam to obtain single yarn denier 1.0d, 3,000 filaments, and fibers A to E having the copolymer compositions shown in Table 1. This fiber was oxidized in a graphite powder heat medium fluidized with heated air at 260 to 280 ° C. for 10 minutes, and heat-treated to 1300 ° C. in a nitrogen stream to obtain a carbon fiber. The results are shown in Table 2. The results of measuring the distribution of 16 O / 12 C and 1 H / 12 C − in the cross section direction of the single yarn of the flame resistant yarn by SIMS are shown in FIGS. 1 and 2 for the fiber C, respectively. Show.

比較例1 実施例1と同様の方法にて第1表に示した共重合組成
の繊維F〜Hを得た。この繊維を実施例1と同様の方法
で焼成して炭素繊維を得た。結果を第2表に示す。
Comparative Example 1 Fibers F to H having the copolymer compositions shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. This fiber was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a carbon fiber. The results are shown in Table 2.

実施例2 実施例1と同様の方法にて、第3表に示した共重合組
成の、単糸デニール1.0d、3000フィラメントの繊維I〜
Mを得た。この繊維を実施例1と同様の方法で焼成して
炭素繊維を得た。結果を第4表に示す。
Example 2 In the same manner as in Example 1, single-filament denier 1.0d, 3,000 filament fibers I to I of the copolymer composition shown in Table 3
M was obtained. This fiber was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a carbon fiber. The results are shown in Table 4.

比較例2 実施例1と同様の方法にて第3表に示した共重合組成
の繊維N〜Pを得た。この繊維を実施例1と同様の方法
で焼成して炭素繊維を得た。結果を第4表に示す。
Comparative Example 2 Fibers N to P having the copolymer compositions shown in Table 3 were obtained in the same manner as in Example 1. This fiber was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a carbon fiber. The results are shown in Table 4.

実施例3 水を溶媒とする懸濁重合法により、アクリロニトリル
92.5%、イタコン酸1.5%、メタクリル酸ノルマルブチ
ル6%よりなる共重合体を得て、それを重合体濃度25%
のジメチルホルムアミド溶液とし、ジメチルホルムアミ
ド水溶液中に紡出する以外は、実施例1と同様に紡糸
し、3000フィラメント、第5表に示した単繊維繊度の繊
維Q、Rを得た。この繊維を空気中で240〜260℃におい
て30分間で耐炎化し、窒素気流中1300℃まで加熱処理し
て炭素繊維を得た。結果を第6表に示す。
Example 3 Acrylonitrile was prepared by a suspension polymerization method using water as a solvent.
A copolymer consisting of 92.5%, itaconic acid 1.5%, and normal butyl methacrylate 6% was obtained, and the polymer concentration was 25%.
Of dimethylformamide and spun into an aqueous solution of dimethylformamide, and spun in the same manner as in Example 1 to obtain 3,000 filaments and fibers Q and R having a single fiber fineness shown in Table 5. The fiber was made flame-resistant at 240 to 260 ° C. for 30 minutes in the air and heat-treated to 1300 ° C. in a nitrogen stream to obtain a carbon fiber. The results are shown in Table 6.

[発明の効果] 本発明のプリカーサーは、上記特定の共重合組成を有
する共重合体より構成され、かつ、260℃で5分間、さ
らに280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後
の、SIMSにより求めた単糸内外層酸素濃度比率を6以下
に保持することによって、または、SIMSにより求めた内
層のH/Cを0.03以下に保持することによって、 ・引張強度、弾性率向上 ・物性を低下させずに耐炎化時間短縮 ・物性を低下させずに単糸太繊度化 が可能となり、ひいては炭素繊維のコストダウンがで
きるなどの効果がある。
[Effect of the Invention] The precursor of the present invention is composed of a copolymer having the above-mentioned specific copolymer composition, and is oxidized at 260 ° C. for 5 minutes and 280 ° C. for 5 minutes in air at normal pressure. By maintaining the oxygen concentration ratio of the inner and outer layers of the single yarn obtained by SIMS at 6 or less, or by maintaining the H / C of the inner layer obtained by SIMS at 0.03 or less; Improvement • Shortening of flame resistance time without lowering physical properties. • Larger single-fiber fineness is possible without lowering physical properties, which has the effect of reducing carbon fiber costs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明に係るプリカーサー(実施例1,繊維
C)を、260℃で5分間、さらに280℃で5分間、空気
中、常圧にて耐炎化した後の、SIMSによって求めた単糸
断面方向の16O-12C-分布図である。この耐炎化糸の単
糸直径は10μmであるため、表面より250nm、4000nmに
おける16O-12C-より単糸内外層酸素濃度比率を計算す
る。 第2図は、同じ耐炎化糸についてSIMSによって求めた単
糸断面方向の1H-12C-分布図である。表面より単糸直
径の40%、4000nmにおける1H-12C-をH/Cとする。
FIG. 1 shows the results obtained by SIMS after oxidizing the precursor according to the present invention (Example 1, Fiber C) at 260 ° C. for 5 minutes and further at 280 ° C. for 5 minutes in air at normal pressure. 16 of the single yarn cross-sectional direction O - / 12 C - is a distribution diagram. Since the diameter of the single yarn of this flame-resistant yarn is 10 μm, the oxygen concentration ratio between the inner and outer layers of the single yarn is calculated from 16 O / 12 C − at 250 nm and 4000 nm from the surface. FIG. 2 is a 1 H / 12 C distribution diagram in the single yarn cross-sectional direction obtained by SIMS for the same flame-resistant yarn. H / C is 40% of the single yarn diameter from the surface and 1 H / 12 C at 4000 nm.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 220:18) (56)参考文献 特開 昭63−59409(JP,A) 特開 昭58−200143(JP,A) 特開 昭61−74950(JP,A)────────────────────────────────────────────────── (5) Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C08F 220: 18) (56) References JP-A-63-59409 (JP, A) JP-A-58-200143 (JP, A) JP-A-61-74950 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アクリロニトリル85%以上、アクリル酸ま
たはメタクリル酸のノルマルプロピルエステル、ノルマ
ルブチルエステル、イソブチルエステル、セカンダリー
ブチルエステル、炭素数が5以上であるアルキルのエス
テルよりなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性不
飽和カルボン酸アルキルエステル1〜10%、および、ア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸より選ばれる少な
くとも1種の重合性不飽和カルボン酸0.25〜5%からな
る共重合体より構成され、かつ、260℃で5分間、さら
に280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後の、
二次イオン質量分析(SIMS)により求めた単糸内外層酸
素濃度比率が6以下であることを特徴とする炭素繊維製
造用プリカーサー。
At least one selected from the group consisting of 85% or more of acrylonitrile, normal propyl ester, normal butyl ester, isobutyl ester, secondary butyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, and alkyl ester having 5 or more carbon atoms. From 1 to 10% of a polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester, and 0.25 to 5% of at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid, And after oxidizing at 260 ° C for 5 minutes and further at 280 ° C for 5 minutes in air at normal pressure,
A precursor for producing carbon fiber, wherein the oxygen concentration ratio of the inner and outer layers of the single yarn determined by secondary ion mass spectrometry (SIMS) is 6 or less.
【請求項2】アクリロニトリル85%以上、アクリル酸ま
たはメタクリル酸のノルマルプロピルエステル、ノルマ
ルブチルエステル、イソブチルエステル、セカンダリー
ブチルエステル、炭素数が5以上であるアルキルのエス
テルよりなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性不
飽和カルボン酸アルキルエステル1〜10%、および、ア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸より選ばれる少な
くとも1種の重合性不飽和カルボン酸0.25〜5%からな
る共重合体より構成され、かつ、260℃で5分間、さら
に280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後の、
二次イオン質量分析(SIMS)により求めた内層のH/Cが
0.03以下であることを特徴とする炭素繊維製造用プリカ
ーサー。
2. At least one selected from the group consisting of acrylonitrile 85% or more, normal propyl ester, normal butyl ester, isobutyl ester, secondary butyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, and alkyl ester having 5 or more carbon atoms. From 1 to 10% of a polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester, and 0.25 to 5% of at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid, And after oxidizing at 260 ° C for 5 minutes and further at 280 ° C for 5 minutes in air at normal pressure,
H / C of inner layer determined by secondary ion mass spectrometry (SIMS)
A precursor for producing carbon fiber, which is not more than 0.03.
【請求項3】アクリロニトリル85%以上、アクリル酸ま
たはメタクリル酸のノルマルプロピルエステル、ノルマ
ルブチルエステル、イソブチルエステル、セカンダリー
ブチルエステル、炭素数が5以上であるアルキルのエス
テルよりなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性不
飽和カルボン酸アルキルエステル1〜10%、および、ア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸より選ばれる少な
くとも1種の重合性不飽和カルボン酸0.25〜5%からな
る共重合体より構成され、かつ、260℃で5分間、さら
に280℃で5分間、空気中、常圧にて耐炎化した後の、
二次イオン質量分析(SIMS)により求めた単糸内外層酸
素濃度比率が6以下であり、内層のH/Cが0.03以下であ
ることを特徴とする炭素繊維製造用プリカーサー。
3. At least one selected from the group consisting of acrylonitrile 85% or more, normal propyl ester, normal butyl ester, isobutyl ester, secondary butyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, and alkyl ester having 5 or more carbon atoms. From 1 to 10% of a polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester, and 0.25 to 5% of at least one polymerizable unsaturated carboxylic acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid, And after oxidizing at 260 ° C for 5 minutes and further at 280 ° C for 5 minutes in air at normal pressure,
A precursor for carbon fiber production, wherein the oxygen concentration ratio of the inner and outer layers of the single yarn determined by secondary ion mass spectrometry (SIMS) is 6 or less, and the H / C of the inner layer is 0.03 or less.
【請求項4】前記重合性不飽和カルボン酸アルキルエス
テルが、アクリル酸またはメタクリル酸のノルマルプロ
ピルエステル、ノルマブチルエステル、イソブチルエス
テルからなる群より選ばれる少なくとも1種である特許
請求の範囲第(1)〜(3)項のいずれかに記載の炭素
繊維製造用プリカーサー。
4. The method according to claim 1, wherein said polymerizable unsaturated carboxylic acid alkyl ester is at least one selected from the group consisting of normal propyl ester, normal butyl ester and isobutyl ester of acrylic acid or methacrylic acid. The precursor for producing carbon fiber according to any one of the above items (1) to (3).
JP1108149A 1988-04-26 1989-04-26 Precursor for carbon fiber production Expired - Fee Related JP2869085B2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10315588 1988-04-26
JP13628488 1988-06-02
JP63-136284 1988-06-02
JP63-103155 1988-06-02

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16314696A Division JPH0931758A (en) 1988-04-26 1996-06-24 Carbon fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0284505A JPH0284505A (en) 1990-03-26
JP2869085B2 true JP2869085B2 (en) 1999-03-10

Family

ID=26443810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1108149A Expired - Fee Related JP2869085B2 (en) 1988-04-26 1989-04-26 Precursor for carbon fiber production

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2869085B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109790648A (en) * 2016-11-23 2019-05-21 株式会社Lg化学 Method for producing polyacrylonitrile-based fiber and polyacrylonitrile-based copolymer used therein

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101316956B (en) 2005-12-13 2012-11-28 东丽株式会社 Carbon fiber, process for production of polyacrylonitrile-base precursor fiber for carbon fiber production, and process for production of carbon fiber
EP2628827B1 (en) 2010-10-13 2020-07-08 Mitsubishi Chemical Corporation Carbon fiber bundle, and uses thereof
EP2735575B1 (en) 2011-07-22 2016-09-07 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Polyacrylonitrile-based copolymer, polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber, carbon fiber bundles, process for producing flameproofed fiber bundles, and process for producing carbon fiber bundles

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58200143A (en) * 1982-05-18 1983-11-21 Oki Electric Ind Co Ltd Analysis of impurities
JPS6174950A (en) * 1984-09-18 1986-04-17 Toyota Motor Corp Speed change ratio display device of car with stepless speed change gear
JPS6359409A (en) * 1986-08-23 1988-03-15 Mitsubishi Rayon Co Ltd Polyacrylonitrile fiber that can be rapidly flame resistant and its manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109790648A (en) * 2016-11-23 2019-05-21 株式会社Lg化学 Method for producing polyacrylonitrile-based fiber and polyacrylonitrile-based copolymer used therein
JP2019529736A (en) * 2016-11-23 2019-10-17 エルジー・ケム・リミテッド Method for producing polyacrylonitrile fiber and polyacrylonitrile copolymer used therefor
EP3546623A4 (en) * 2016-11-23 2019-11-13 LG Chem, Ltd. PROCESS FOR PRODUCING A POLYACRYLONITRILE FIBER AND A POLYACRYLONITRILE COPOLYMER USED IN SAID FIBER
CN109790648B (en) * 2016-11-23 2021-11-19 株式会社Lg化学 Method for producing polyacrylonitrile-based fiber and polyacrylonitrile-based copolymer used therein
US11535957B2 (en) 2016-11-23 2022-12-27 Lg Chem, Ltd. Method for producing polyacrylonitrile-based fiber and polyacrylonitrile-based copolymer used therein

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0284505A (en) 1990-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11241230A (en) Method for producing carbon fiber, precursor fiber for carbon fiber, composite material and carbon fiber
US4113847A (en) Process for producing carbon fibers
WO1985001752A1 (en) Carbon fibers with high strength and high modulus, and process for their production
JPS6328132B2 (en)
JPH1112856A (en) Acrylic precursor fiber for carbon fiber and method for producing the same
JPH09143824A (en) Carbon fiber, its precursor and their production
JP2869085B2 (en) Precursor for carbon fiber production
US4397831A (en) Production of carbon fibers from acrylonitrile based fibers
JPH0931758A (en) Carbon fiber
GB2142665A (en) Acrylic fibers for producing preoxidized fibers
JPH11124744A (en) Carbon fiber precursor fiber and method for producing carbon fiber
JP2011241507A (en) Flame-resistant fiber bundle, carbon fiber bundle, and method for producing them
JP3002549B2 (en) Manufacturing method of graphite fiber
JP2004060126A (en) Carbon fiber and method for producing the same
JPH11117123A (en) Acrylic precursor fiber for carbon fiber with excellent oxidation resistance
JPS5920004B2 (en) Carbon fiber manufacturing method
JP2001248025A (en) Carbon fiber production method
JP3002614B2 (en) Acrylonitrile fiber and method for producing the same
JP4565978B2 (en) Carbon fiber manufacturing method
JPH0214013A (en) Precursor for producing carbon fiber
JPS6088129A (en) Method for producing high strength and high modulus carbon fiber
JPH07292526A (en) Method for producing acrylic carbon fiber
JP3697793B2 (en) Precursor for carbon fiber, method for producing the same, and method for producing carbon fiber
JP3033960B2 (en) Novel carbon fiber production method using pre-drawing
JPH055224A (en) Production of carbon fiber having excellent uniformity

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees