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JPH0686525B2 - Method for producing silicon-containing polycyclic aromatic polymer - Google Patents
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JPH0686525B2 - Method for producing silicon-containing polycyclic aromatic polymer - Google Patents

Method for producing silicon-containing polycyclic aromatic polymer

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JPH0686525B2
JPH0686525B2 JP1078090A JP7809089A JPH0686525B2 JP H0686525 B2 JPH0686525 B2 JP H0686525B2 JP 1078090 A JP1078090 A JP 1078090A JP 7809089 A JP7809089 A JP 7809089A JP H0686525 B2 JPH0686525 B2 JP H0686525B2
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silicon
pitch
mesophase
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純一 釘本
敏弘 石川
泰広 塩路
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、機械的性質、耐酸化性、複合材料用マトリッ
クスに対する適合性に優れた無機繊維や、機械的特性、
耐酸化性、耐摩耗性、耐熱性等に優れた複合材料用マト
リックス、成形体等の製造に好適な前駆体ポリマーの製
造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to an inorganic fiber excellent in mechanical properties, oxidation resistance and compatibility with a matrix for composite materials, mechanical properties,
The present invention relates to a method for producing a precursor polymer suitable for producing a matrix for a composite material, a molded body, etc., which are excellent in oxidation resistance, abrasion resistance, heat resistance and the like.

(従来の技術及びその問題点) 炭素繊維は、軽量でしかも高強度、高弾性であるため、
スポーツ・レジャー用品をはじめ、航空機、自転車、建
材など広い分野に亙ってその利用が図られている。
(Prior art and its problems) Since carbon fiber is lightweight, yet has high strength and high elasticity,
It is used in a wide range of fields such as sports / leisure goods, aircraft, bicycles, and building materials.

炭素繊維としては、ポリアクリロニトリルを原料として
たPAN系炭素繊維と、石油系、石炭系のピッチを原料と
する、所謂ピッチ系炭素繊維が知られている。
Known carbon fibers include PAN-based carbon fibers made from polyacrylonitrile and so-called pitch-based carbon fibers made from petroleum-based and coal-based pitches.

ピッチ系炭素繊維は、一般に強度がPAN系炭素繊維に比
べて劣るが、原料が安価なことから、強度を高める方法
について種々の検討がなされ、例えば、特開昭59-22331
6号公報には、効果的にメソフェーズを生成させ、紡糸
時に配向させる方法が開示されている。
Pitch-based carbon fibers are generally inferior in strength to PAN-based carbon fibers, but since the raw material is inexpensive, various studies have been made on methods for increasing the strength, for example, JP-A-59-22331.
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6 discloses a method in which mesophase is effectively generated and oriented during spinning.

しかし、基本的には、炭素繊維は結晶性の繊維であるた
め、硬く、毛羽が発生し易く、また複合材料とする際マ
トリックスとの濡れ性も劣るという欠点がある。
However, since carbon fibers are basically crystalline fibers, they have the drawbacks that they are hard and easily fluffy, and that they are inferior in wettability with the matrix when they are used as a composite material.

そこで種々の炭素繊維の表面処理法が提案され、現在知
られている方法として、繊維に柔軟性を付与するととも
に、毛羽発生を抑制する目的で、ポリビニルアルコー
ル、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂のようなサ
イジング剤を表面に塗布する方法や、マトリックスとの
接着性を向上させる目的でその表面を乾式又は湿式で酸
化処理する方法等がある。
Therefore, various surface treatment methods for carbon fibers have been proposed, and currently known methods include polyvinyl alcohol, unsaturated polyester resin, and epoxy resin for the purpose of imparting flexibility to the fiber and suppressing fuzz formation. There is a method of applying a different sizing agent to the surface, a method of oxidizing the surface by a dry method or a wet method for the purpose of improving the adhesiveness with the matrix.

これらの処理のうち、特に表面酸化層を設ける方法で
は、酸化時に繊維に損傷を与えるため、物性は低下する
傾向にある。更に、炭素繊維は500℃を超える酸化雰囲
気中では、燃焼するため使用できない。
Among these treatments, in particular, the method of providing the surface oxidation layer tends to deteriorate the physical properties because the fibers are damaged during the oxidation. Furthermore, carbon fibers cannot be used because they burn in an oxidizing atmosphere exceeding 500 ° C.

このような背景から、高強度、高弾性率を有し、しかも
マトリックスとの濡れ性、接着性が良好で、従来広範囲
の分野で使用されているPAN系炭素繊維よりも安価な新
繊維の開発が強く要望されてきた。
Against this background, we have developed a new fiber that has high strength, high elastic modulus, good wettability with the matrix, and good adhesion, and is cheaper than the PAN-based carbon fiber that has been used in a wide range of conventional fields. Has been strongly requested.

また、炭素繊維のより高温での耐酸化性を向上させるこ
とが種々の分野で強く望まれている。
Further, it is strongly desired in various fields to improve the oxidation resistance of carbon fibers at higher temperatures.

一方、強化繊維として炭素繊維、無機質マトリックスと
して炭素を用いた、所謂C/Cコンポジットや炭素成形体
は、比強度、比弾性、非酸化性雰囲気中における耐熱
性、靱性、摩擦特性に優れ、耐熱構造材、ブレーキ材と
して有望なものである。
On the other hand, so-called C / C composites and carbon moldings that use carbon fiber as a reinforcing fiber and carbon as an inorganic matrix are excellent in specific strength, specific elasticity, heat resistance in a non-oxidizing atmosphere, toughness, friction characteristics, and heat resistance. It is a promising material for structural materials and brake materials.

しかし、C/Cコンポジットや炭素成形体はマトリックス
が炭素のみからなるため、酸化性雰囲気中での長時間の
使用は困難であり、また、摩擦特性においても潤滑性に
は優れているものの、耐摩耗性は必ずしも充分とは言え
ず、一層の機械的特性の向上が期待されている。
However, since the matrix of C / C composites and carbon moldings consists only of carbon, it is difficult to use them for a long time in an oxidizing atmosphere. Wearability is not always sufficient, and further improvement in mechanical properties is expected.

前記繊維における問題点を解決する方法として、例え
ば、特開昭62-209139号公報、特開昭62-215016号公報に
は、石炭系又は石油系ピッチ中の有機溶媒可溶成分とポ
リシランを混合・加熱反応させてオルガノポリアリール
シランを合成し、それを紡糸、不融化、焼成により炭化
珪素繊維と炭素繊維の中間の性質を有する無機質繊維を
製造する方法が記載されている。
As a method of solving the problem in the fiber, for example, JP-A-62-209139, JP-A-62-215016, mixing organic solvent-soluble components in coal-based or petroleum-based pitch and polysilane. -A method for producing an inorganic fiber having an intermediate property between silicon carbide fiber and carbon fiber by heating, synthesizing organopolyarylsilane and spinning, infusibilizing, and firing it is described.

しかし、上記方法では、一方の出発物質として、有機溶
媒不溶分を全く含まないピッチを選び、オルガノポリア
リールシラン製造においても前記不溶分が全く生成しな
い条件下で反応を行っている。
However, in the above method, a pitch containing no organic solvent insoluble matter is selected as one of the starting materials, and the reaction is carried out under the condition that the insoluble matter is not produced even in the production of organopolyarylsilane.

すなわち、得られる生成物である紡糸原料中には、炭素
繊維の強度発現に必須である配向性の成分が含まれてお
らず、上記紡糸原料からは高弾性無機繊維は得られてい
ない。
That is, the spinning raw material that is the obtained product does not contain an orientation component that is essential for developing the strength of the carbon fiber, and no highly elastic inorganic fiber is obtained from the spinning raw material.

更に上記公報の方法では、ピッチ成分が多くなる程、不
活性ガスの耐熱性は向上するものの、耐酸化性は逆に低
下し、しかも機械的特性が著しく低下するという問題点
がある。
Further, in the method of the above-mentioned publication, as the pitch component increases, the heat resistance of the inert gas is improved, but on the contrary, the oxidation resistance is lowered, and further, the mechanical properties are remarkably lowered.

また、前記炭素マトリックスの持つ本質的欠点を補う方
法として、Am.Ceram.Soc.Bull.62(1983)916におい
て、ウォーカー(B.E.Walker.Jr)らは、C/Cコンポジッ
トに有機珪素高分子を含浸後、熱分解し、マトリックス
への炭素珪素成分の導入を図るという方法について記載
しているが、得られた複合材の曲げ強度は158MPと低強
度である。
In addition, as a method for compensating for the essential drawbacks of the carbon matrix, in Walker (JW), Am. Ceram. Soc. Bull. 62 (1983) 916, C / C composite was impregnated with an organosilicon polymer. After that, a method of thermally decomposing and introducing a carbon-silicon component into the matrix is described, but the bending strength of the obtained composite material is as low as 158 MP.

また、Proc.of Int.Symp.on.Ceramic,Compon.for Engin
e,1983,Japan,p505において、フィッツアー(E.Fitze
r)らは、C/Cコンポジットに珪素融液を含浸し、マトリ
ックスの炭化珪素化を図るという方法について記載して
いるが、得られた複合材は、そのマトリックス粒子間に
未反応のまま残存する金属珪素のため、1300℃以上の高
温ではクリープ変成を生じ、C/Cコンポジットの有する
高温特性を有していない。
Also, Proc.of Int.Symp.on.Ceramic, Compon.for Engin
e, 1983, Japan, p505, Fittour (E.Fitze
r) et al. describe a method of impregnating a C / C composite with a silicon melt to convert the matrix into silicon carbide, but the obtained composite material remains unreacted between the matrix particles. Because of the metallic silicon, which undergoes creep metamorphism at high temperatures above 1300 ° C, it does not have the high-temperature characteristics of C / C composites.

上記のいずれのプロセスも、従来の複雑なC/Cコンポジ
ット製造過程に加え、さらに煩雑なプロセスが付加さ
れ、工業的利用の困難なものであった。
In any of the above processes, in addition to the conventional complicated C / C composite manufacturing process, a more complicated process was added, which made industrial use difficult.

そこで、無機化により容易に、優れた炭素質無機繊維や
複合材料用マトリックス等に変換しうる前駆体ポリマー
の開発が強く要望されている。
Therefore, there is a strong demand for the development of a precursor polymer that can be easily converted into an excellent carbonaceous inorganic fiber or a matrix for a composite material by mineralization.

(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は、上記問題点を解決しピッチ繊維の持つ
高弾性の特徴を有し、且つ強度、耐酸化性、複合材マト
リックスに対する濡れ性の優れた炭素系無機繊維の前駆
体ポリマーの製造方法を提供することにある。
(Means for Solving Problems) An object of the present invention is to solve the above problems and to have the characteristic of high elasticity of pitch fibers, and to have excellent strength, oxidation resistance, and wettability to a composite material matrix. It is to provide a method for producing a precursor polymer of carbon-based inorganic fibers.

また、本発明の他の目的は、機械的特性、耐酸化性、耐
熱性等に優れた複合材料用マトリックス、成形体等の製
造に好適な前駆体ポリマーの製造方法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a method for producing a precursor polymer suitable for producing a matrix for a composite material, a molded body and the like which are excellent in mechanical properties, oxidation resistance, heat resistance and the like.

本発明によれば、 i)結合単位(Si-CH2)、または結合単位(Si-CH2)と結合
単位(Si-Si)から主としてなり、珪素原子の側鎖に水素
原子、低級アルキル基、フェニル基及びシリル基からな
る群から選ばれる置換基を有し、結合単位(Si-CH2)の全
数対結合単位(Si-Si)の全数の比が1:0〜20の範囲にある
有機珪素重合体の珪素元素の少なくとも一部が、石油系
又は石炭系のピッチあるいはその熱処理物であって、有
機溶媒に対する可溶分を除去したピッチより得られた多
環状芳香族化合物の芳香族環の炭素と結合したランダム
共重合体100重量部、及び ii)石油系又は石炭系ピッチあるいはその熱処理物中の
有機溶媒不溶成分をさらに熱処理することにより得られ
るメソフェーズまたはメソフェーズと光学的等方相との
両相からなる多環状芳香族化合物(以下、両者を総称し
て「メソフェーズ多環状芳香族重合体」と言うことがあ
る。)5〜900重量部を、 200〜500℃の範囲の温度で加熱反応及び/又は加熱溶融
することを特徴とする珪素含有多環状芳香族重合体の製
造方法が提供される。
According to the present invention, i) a bond unit (Si-CH 2 ), or a bond unit (Si-CH 2 ) and a bond unit (Si-Si) is mainly contained, and a hydrogen atom or a lower alkyl group is present in the side chain of the silicon atom. , Having a substituent selected from the group consisting of a phenyl group and a silyl group, the ratio of the total number of bond units (Si-CH 2 ) to the total number of bond units (Si-Si) is in the range of 1: 0 to 20. At least a part of the silicon element of the organosilicon polymer is a petroleum-based or coal-based pitch or a heat-treated product thereof, and the aromatic of the polycyclic aromatic compound obtained from the pitch from which the soluble matter in the organic solvent has been removed 100 parts by weight of a random copolymer bonded to ring carbon, and ii) a mesophase or a mesophase and an optically isotropic phase obtained by further heat-treating an organic solvent-insoluble component in a petroleum-based or coal-based pitch or a heat-treated product thereof. And a polycyclic aromatic compound consisting of both phases (hereinafter, May be collectively referred to as "mesophase polycyclic aromatic polymer". 5 to 900 parts by weight are heated and / or melted at a temperature in the range of 200 to 500 ° C. A method for producing a silicon-containing polycyclic aromatic polymer is provided.

まず、本発明の珪素含有多環状芳香族重合体について説
明する。以下の記載において、「部」はすべて「重量
部」であり、成分含有量の単位としてのパーセント
(%)は全て「重量%」である。
First, the silicon-containing polycyclic aromatic polymer of the present invention will be described. In the following description, all "parts" are "parts by weight" and all percentages (%) as a unit of component content are "% by weight".

本発明の珪素含有多環状芳香族重合体は、構成成分
(A)、(B)及び(C)からなり、構成成分(A)の
珪素原子の少なくとも一部が、構成成分(B)及び/ま
たは構成成分(C)の芳香族環の炭素原子と結合してい
る。構成成分(A)と構成成分(B)及び構成成分
(C)の総和との重量比率が1:0・5〜200であり、且つ
構成成分(B)と構成成分(C)重量比率が1:0.02〜4
であることが好ましい。
The silicon-containing polycyclic aromatic polymer of the present invention comprises the constituent components (A), (B) and (C), and at least a part of the silicon atoms of the constituent component (A) is the constituent component (B) and / or Alternatively, it is bonded to a carbon atom of the aromatic ring of the component (C). The weight ratio of the component (A) to the sum of the component (B) and the component (C) is 1: 0.5 to 200, and the weight ratio of the component (B) to the component (C) is 1. : 0.02-4
Is preferred.

構成成分(A)と構成成分(B)及び構成成分(C)の
総和との重量比率が0.5未満では、珪素含有多環状芳香
族重合体中の配向性の成分が不足し、例えば、この重合
体より無機繊維を製造しても、強度、弾性率が低いもの
しか得られない。また、上記割合が200を越えた場合
は、珪素含有多環状芳香族重合体中の有機珪素成分の不
足により、この重合体の無機化物の耐酸化性が低下し、
プラスチック等との濡れ性が低くなる。
If the weight ratio of the component (A) to the sum of the component (B) and the component (C) is less than 0.5, the orientation component in the silicon-containing polycyclic aromatic polymer will be insufficient, and for example, Even if the inorganic fiber is manufactured from the coalescence, only those having low strength and low elastic modulus can be obtained. Further, when the above ratio exceeds 200, the oxidation resistance of the inorganic compound of this polymer decreases due to the lack of the organosilicon component in the silicon-containing polycyclic aromatic polymer,
The wettability with plastic etc. becomes low.

また、(B)に対する(C)の重量比率が0.02未満で
は、珪素含有多環状芳香族重合体が高融点、高軟化点の
ものとなり、流動性に乏しく成形上不都合を生ずる。例
えば、この重合体を用い溶融紡糸を試みても、曳糸性の
低下、ドープの粘度むらによる断糸等、紡糸が著しく困
難になり好ましくない。上記割合が4を超えた場合は、
珪素含有多環状芳香族重合体中のメソフェーズ成分の不
足により、重合体から得られる無機化物は強度、弾性率
ともに低いものとなる。
If the weight ratio of (C) to (B) is less than 0.02, the silicon-containing polycyclic aromatic polymer has a high melting point and a high softening point, resulting in poor fluidity and inconvenience in molding. For example, even if melt spinning is attempted using this polymer, spinning becomes extremely difficult, such as a decrease in spinnability and a breakage due to uneven viscosity of the dope. If the above ratio exceeds 4,
Due to the lack of the mesophase component in the silicon-containing polycyclic aromatic polymer, the inorganic compound obtained from the polymer has low strength and low elastic modulus.

本発明の珪素含有多環状芳香族重合体は、珪素原子を0.
25〜30%含有しており、重量平均分子量が200〜11000
で、融点が180〜350℃である。
The silicon-containing polycyclic aromatic polymer of the present invention has a silicon atom of 0.
Contains 25 to 30% and weight average molecular weight of 200 to 11000
And the melting point is 180-350 ° C.

珪素含有多環状芳香族重合体中の珪素原子含有量が0.25
%未満では、重合体の無機化合物におけるSi、C、Oよ
りなる非晶相又はβ−SiC超微粒子の量が少なすぎるた
め、例えば、FRPマトリックスに対する濡れ性や耐酸化
性の向上が顕著に表れず、30%を越えた場合は、上記無
機化物中のグラファイト超微粒結晶の配向による高弾
性、非酸化性雰囲気中での耐熱性向上が達成できない。
The silicon atom content in the silicon-containing polycyclic aromatic polymer is 0.25.
If it is less than%, the amount of the amorphous phase composed of Si, C, and O or the β-SiC ultrafine particles in the inorganic compound of the polymer is too small, so that, for example, the wettability to the FRP matrix and the oxidation resistance are significantly improved. If the amount exceeds 30%, it is not possible to achieve high elasticity in a non-oxidizing atmosphere with high elasticity due to the orientation of the ultrafine graphite particles in the above-mentioned inorganic material.

珪素含有多環状芳香族重合体の重量平均分子量が200よ
り低いものは、実質的に配向性成分をほとんど含んでい
ないため、高性能の無機繊維、複合材、成形体を提供で
きず、11000より大きい場合は、高融点となり流動性に
乏しい任意の形状に成形しにくくなる。
A silicon-containing polycyclic aromatic polymer having a weight average molecular weight of less than 200 cannot provide a high-performance inorganic fiber, composite material, or molded article because it contains substantially no orienting component, and is more than 11000. If it is large, the melting point becomes high, and it becomes difficult to form an arbitrary shape having poor fluidity.

珪素含有多環状芳香族重合体の融点が180℃より低い場
合は、実質的にメソフェーズを含んでいないうえ、この
重合体を紡糸して無機繊維を製造する場合、プレカーサ
ー糸は不融化時に融着しやすく、強度、弾性率の高い焼
成糸は得られない。一方、上記重合体の融点が350℃よ
り高い場合は、軟化・流動温度が高温となり好ましくな
い。
When the melting point of the silicon-containing polycyclic aromatic polymer is lower than 180 ° C, it does not substantially contain mesophase, and when this polymer is spun to produce an inorganic fiber, the precursor yarn is fused during infusibilization. It is difficult to obtain a fired yarn having high strength and elastic modulus. On the other hand, if the melting point of the polymer is higher than 350 ° C., the softening / flowing temperature becomes high, which is not preferable.

また、珪素含有多環状芳香族重合体は、ベンゼン、トル
エン、キシレン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒に対
する不溶分を10〜98%含有しており、且つ室温における
化学的異方性度が5〜97%であることが好ましい。
Further, the silicon-containing polycyclic aromatic polymer contains 10 to 98% insoluble matter in an organic solvent such as benzene, toluene, xylene, and tetrahydrofuran, and has a chemical anisotropy degree of 5 to 97% at room temperature. Is preferred.

珪素含有多環状芳香族重合体の上記有機溶媒に対する不
溶分が10%未満または光学的異方性度が5%未満では、
重合体を溶融成形、無機化しても、メソフェーズの配向
がほとんど起こらず、機械的特性の優れた無機繊維、成
形体、複合材料等は得られない。また、上記有機溶媒に
対する不溶分を98%より多く含有するか、光学的異方性
度が97%より大きい場合は、重合体中のメソフェーズが
過多となり、重合体の紡糸や成形等が困難になる。
If the content of the silicon-containing polycyclic aromatic polymer insoluble in the above organic solvent is less than 10% or the degree of optical anisotropy is less than 5%,
Even if the polymer is melt-molded and made inorganic, there is almost no mesophase orientation, and inorganic fibers, molded products, composite materials, etc. having excellent mechanical properties cannot be obtained. Further, when the content of the insoluble matter in the organic solvent is more than 98% or the optical anisotropy degree is more than 97%, the mesophase in the polymer becomes excessive, which makes spinning and molding of the polymer difficult. Become.

本発明の珪素含有多環状芳香族重合体は、加熱により溶
融するので、例えば無機繊維の前駆体として好適に使用
される。
Since the silicon-containing polycyclic aromatic polymer of the present invention is melted by heating, it is preferably used as a precursor of inorganic fibers, for example.

次に、本発明の珪素含有多環状芳香族重合体の製造方法
を説明する。
Next, a method for producing the silicon-containing polycyclic aromatic polymer of the present invention will be described.

出発原料の一つである有機珪素重合体は、公知の方法で
合成することができ、例えばジメチルジクロロシランと
金属ナトリウムの反応により得られるポリジメチルシラ
ンを、不活性ガス中で40℃以上に加熱することにより得
られる。
The organosilicon polymer, which is one of the starting materials, can be synthesized by a known method. For example, polydimethylsilane obtained by the reaction of dimethyldichlorosilane and metallic sodium is heated to 40 ° C. or higher in an inert gas. It is obtained by doing.

上記有機珪素重合体は、結合単位(Si-CH2)、または結合
単位(Si-Si)と結合単位(Si-CH2)より主としてなり、結
合単位(Si-CH2)の全数対結合単位(Si-Si)の全数の比率
は1:0〜20の範囲内にある。
The organosilicon polymer, binding unit (Si-CH 2), or binding units (Si-Si) and mainly consists binding units (Si-CH 2), the total number pairing unit of coupling units (Si-CH 2) The ratio of the total number of (Si-Si) is in the range of 1: 0 to 20.

有機珪素重合体の重量平均分子量は、一般的には300〜1
000、特に400〜800のものが、優れた無機繊維、複合
材、成形体等を得るための中間原料であるランダム共重
合体(2)を調整するために好ましい。
The weight average molecular weight of the organosilicon polymer is generally 300 to 1
000, especially 400 to 800, is preferable for adjusting the random copolymer (2) which is an intermediate raw material for obtaining excellent inorganic fibers, composite materials, molded bodies and the like.

もう一つの出発原料である多環状芳香族化合物は、石油
類の流動接触分解残渣油(FCCスラリーオイル)または
その熱分解油より、軟質留分を除去して得られるピッ
チ、ナフサタールより得られるピッチ、及びコールター
ルピッチ等石炭系ピッチ中の、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、テトラヒドロフランより選ばれた少なくとも一
種類の有機溶媒に対する不溶成分(以下、この有機溶媒
に対する不溶成分を「有機溶媒不溶分(1)」と言うこ
とがある。)を用いることが適している。
Another starting material, polycyclic aromatic compounds, are pitches obtained by removing soft fractions from fluid catalytic cracking residual oil (FCC slurry oil) of petroleum or its pyrolysis oil, and pitch obtained from naphthatar. , And an insoluble component in at least one organic solvent selected from benzene, toluene, xylene, and tetrahydrofuran in coal-based pitch such as coal tar pitch (hereinafter, the insoluble component in this organic solvent is referred to as “organic solvent insoluble component (1) It is suitable to use).

有機溶媒不溶分(1)を得るのに用いる上記ピッチとし
ては、上記有機溶媒に対する不溶分含有量が98%以下の
ものが好ましい。上記ピッチが98%より多い有機溶媒不
溶分を含有していることは、それ自体ほとんどコークス
に近い状態にまで環化が進行していることを示すもので
あり、このピッチ及びその有機溶媒洗浄残渣は、前記有
機珪素重合体と共重合を行わせることが困難であり、一
部共重合体を含む生成物も高融点(300℃以上)で、不
均一なものである。
The pitch used for obtaining the organic solvent insoluble matter (1) preferably has an insoluble content in the organic solvent of 98% or less. The fact that the pitch contains an organic solvent insoluble content of more than 98% indicates that the cyclization has progressed to a state close to coke itself, and the pitch and its organic solvent washing residue are shown. Is difficult to copolymerize with the organosilicon polymer, and the product partially containing the copolymer also has a high melting point (300 ° C. or higher) and is non-uniform.

ランダム共重合体(2)は、有機珪素重合体に、有機溶
融不溶分(1)を添加し、不活性ガス中で好ましくは25
0〜500℃の温度で加熱反応させることにより調製され
る。
The random copolymer (2) is preferably prepared by adding the organic melt insoluble matter (1) to an organic silicon polymer, and preferably adding it in an inert gas at 25
It is prepared by reacting by heating at a temperature of 0 to 500 ° C.

有機溶媒不溶分(1)の使用割合は、有機珪素重合体10
0部当たり83〜1900部であることが好ましい。有機溶媒
不溶分(1)の使用割合が過渡に小さい場合は、有機珪
素成分が多くなり、メソフェーズ多環状芳香族化合物と
の相溶性が悪化し、溶融時における均一性が損なわれ、
繊維、成形体を製造した場合、弾性率が低下する。ま
た、その割合が過渡に多い場合は、有機珪素重合体成分
が少なすぎるため、本発明の重合体から製造される複合
材におけるマトリックスとの適合性、耐酸化性が低下す
る。
The proportion of the organic solvent insoluble component (1) used is 10% by weight of the organosilicon polymer.
It is preferably 83-1900 parts per 0 part. When the proportion of the organic solvent insoluble component (1) used is transiently low, the amount of the organic silicon component increases, the compatibility with the mesophase polycyclic aromatic compound deteriorates, and the uniformity during melting is impaired.
When a fiber or a molded product is manufactured, the elastic modulus decreases. If the ratio is excessively high, the amount of the organosilicon polymer component is too small, and the compatibility with the matrix and the oxidation resistance of the composite material produced from the polymer of the present invention are deteriorated.

上記反応の反応温度が過渡に低いと、珪素原子と芳香族
炭素の結合が生成しにくくなり、反応温度が過渡に高い
と、生成したランダム共重合体(1)の分解及び高分子
量化が激しく起こり好ましくない。
When the reaction temperature of the above reaction is transiently low, a bond between a silicon atom and an aromatic carbon is hard to be generated, and when the reaction temperature is transiently high, the generated random copolymer (1) is decomposed and becomes high in molecular weight. It does not happen.

不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が好適に使用さ
れる。
Nitrogen, argon and the like are preferably used as the inert gas.

メソフェーズ多環状芳香族化合物(3)は、有機溶媒不
溶分(1)を不活性ガス中で300〜500℃に加熱し、生成
する軟質留分を除去しながら縮重合することによって調
製することができる。
The mesophase polycyclic aromatic compound (3) can be prepared by heating the organic solvent-insoluble matter (1) to 300 to 500 ° C. in an inert gas and polycondensing while removing the produced soft fraction. it can.

メソフェーズ多環状芳香族化合物(3)は、一般に融点
が200〜350℃の範囲にあり、また、重量平均分子量が20
0〜8000である。
The mesophase polycyclic aromatic compound (3) generally has a melting point in the range of 200 to 350 ° C and a weight average molecular weight of 20.
0 to 8000.

メソフェーズ多環状芳香族化合物(3)の中でも、20〜
100%の光学的異方性を有し、2〜30%のキノリン不溶
分を含むもにが、無機繊維用原料としての重合体を得る
ために特に好ましい。
Among the mesophase polycyclic aromatic compounds (3), 20-
What has 100% of optical anisotropy and contains 2 to 30% of quinoline insoluble matter is particularly preferable for obtaining a polymer as a raw material for inorganic fibers.

ピッチ中の有機溶媒可溶成分を除く利点は、ピッチ中の
多環状芳香族化合物と有機珪素化合物との共重合、及び
ピッチのメソフェーズ化を阻害する成分を除くことによ
り、共重合及びメソフェーズ化を温和な条件下で完結す
ることが可能となり、従って、過度に高分子量化した縮
合物の生成を抑制することにある。特に、メソフェーズ
多環状芳香族化合物(3)に関しては、光学的異方度が
高く、しかも、低融点であって、キノリン不溶分含有量
の低いものを得ることができる。
The advantage of removing the organic solvent-soluble component in the pitch is that the copolymerization of the polycyclic aromatic compound and the organosilicon compound in the pitch, and the component inhibiting the mesophase formation of the pitch are eliminated, whereby the copolymerization and the mesophase formation are prevented. It is possible to complete the reaction under mild conditions, and thus to suppress the formation of an excessively high molecular weight condensate. In particular, regarding the mesophase polycyclic aromatic compound (3), it is possible to obtain a compound having a high optical anisotropy, a low melting point, and a low quinoline insoluble content.

ランダム共重合体(2)がメソフェーズ多環状芳香族化
合物(3)を200〜500℃で加熱反応及び/又は加熱溶融
し、珪素含有多環状芳香族重合体を得る。
The random copolymer (2) heat-reacts and / or heat-melts the mesophase polycyclic aromatic compound (3) at 200 to 500 ° C. to obtain a silicon-containing polycyclic aromatic polymer.

メソフェーズ多環状芳香族化合物(3)の使用割合は、
ランダム共重合体(2)100部当たり5〜900部であるこ
とが好ましく、5部未満では、生成重合体における配向
性を持った成分量が不足するため、得られた重合体を無
機化しても、高弾性の繊維や成形体は得られず、また、
900部より多い場合は、珪素成分の不足のためマトリッ
クスに対する濡れ性に優れた繊維や、耐酸化性の向上し
た成形体は得られない。
The proportion of mesophase polycyclic aromatic compound (3) used is
The amount of the random copolymer (2) is preferably 5 to 900 parts per 100 parts, and if less than 5 parts, the amount of components having orientation in the produced polymer will be insufficient. However, highly elastic fibers and molded products cannot be obtained, and
When the amount is more than 900 parts, fibers having excellent wettability with respect to the matrix and a molded article having improved oxidation resistance cannot be obtained due to lack of silicon component.

上記溶融混合温度が200℃より低いと不融部分が生じ、
系が不均一となり、また、溶融混合温度が500℃より高
いと縮合反応が激しく進行し、生成重合体が高融点とな
り、その流動性が失われる。
When the melt-mixing temperature is lower than 200 ° C, an infusible portion is generated,
If the system becomes heterogeneous, and if the melt-mixing temperature is higher than 500 ° C, the condensation reaction will proceed violently, and the resulting polymer will have a high melting point and lose its fluidity.

(効果) 本発明による珪素含有多環状芳香族重合体は、重合体中
に有機珪素共重合体及びメソフェーズ多環状芳香族化合
物を含有するため、この重合体を溶融紡糸、不融化、焼
成することにより、超微粒子のグラファイト結晶上にS
i、C、及びOからなる非晶質及び/又はβ−SiC超微粒
子が分散した構造の高強度、高弾性にして、しかもプラ
スチックとの濡れ性に優れた炭素系無機繊維を得ること
ができる。このように、機械特性とプラスチックとの濡
れ性を同時に満足できる繊維は従来存在しなかったた
め、特にFRP用の用途の開発が大きく期待される。ま
た、本発明による重合体より得られた繊維は、炭素系繊
維の高温酸化雰囲気での使用を可能とすると共に、本発
明の重合体の成形加工により耐酸化性炭素系材料を得る
ことができる。また、本発明は、ピッチの有効利用の観
点からも資するところ大なるものがある。
(Effect) Since the silicon-containing polycyclic aromatic polymer according to the present invention contains an organosilicon copolymer and a mesophase polycyclic aromatic compound in the polymer, it is necessary to melt-spin, infusibilize, and calcine this polymer. Enables S on the graphite crystal of ultrafine particles.
It is possible to obtain a carbon-based inorganic fiber having a structure in which amorphous and / or β-SiC ultrafine particles composed of i, C, and O are dispersed, which has high strength and high elasticity and which is excellent in wettability with plastics. . As described above, there has been no fiber that can satisfy both mechanical properties and wettability with plastics at the same time, so that development of applications for FRP is particularly expected. Further, the fiber obtained from the polymer according to the present invention makes it possible to use the carbon-based fiber in a high temperature oxidizing atmosphere, and at the same time, the oxidation-resistant carbon-based material can be obtained by molding the polymer of the present invention. . Further, the present invention has a great advantage in terms of effective use of pitch.

(実施例) 以下実施例によって本発明を説明する。(Examples) The present invention will be described below with reference to Examples.

参考例1(有機珪素重合体の製法) 5lの三口フラスコに無水キシレン2.5l及びナトリウム40
0gを入れ、窒素ガス気流下でキシレンの沸点まで加熱
し、ジメチルジクロロシラン1を1時間で滴下した。
滴下終了後、10時間加熱還流し沈澱物を生成させた。沈
澱を濾過し、メタノールついで水で洗浄して、白色粉末
のポリジメチルシラン420gを得た。
Reference Example 1 (Production Method of Organosilicon Polymer) 2.5 l of anhydrous xylene and 40 parts of sodium were placed in a 5 l three-necked flask.
0 g was added, the mixture was heated to the boiling point of xylene under a nitrogen gas stream, and dimethyldichlorosilane 1 was added dropwise over 1 hour.
After completion of the dropping, the mixture was heated under reflux for 10 hours to form a precipitate. The precipitate was filtered, washed with methanol and then with water to obtain 420 g of white powdery polydimethylsilane.

このポリジメチルシラン400gを、ガス導入管、攪拌機、
冷却器及び留出管を備えた3lの三口フラスコに仕込み、
攪拌しながら50ml/分の窒素気流下に420℃で加熱処理し
て、留出受器に350gの無色透明な少し粘性のある液体を
得た。
This polydimethylsilane 400g, a gas introduction pipe, a stirrer,
Charge a 3 liter three-necked flask equipped with a condenser and a distillation tube,
Heat treatment was carried out at 420 ° C. under a nitrogen stream of 50 ml / min while stirring to obtain 350 g of a colorless transparent slightly viscous liquid in the distilling receiver.

この液体の数平均分子量は蒸気圧浸透法で測定したとこ
ろ470であった。
The number average molecular weight of this liquid was 470 as measured by the vapor pressure osmosis method.

この物質の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、65
0〜900cm-1と1250cm-1にSi-CH3の吸収、2100cm-1にSi-H
の吸収、1020cm-1付近と1355cm-1にSi-CH2の吸収、2900
cm-1と2950cm-1にC-Hの吸収が認められ、またこの物質
の遠赤外線吸収スペクトルを測定したところ、380cm-1
にSi-Siの吸収が認められることから、得られた液状物
質は、主として(Si-CH2)結合単位及び(Si-Si)結合単位
からなり、珪素の側鎖に水素原子及びメチル基を有する
有機珪素重合体であることが判明した。
The infrared absorption spectrum of this substance was measured and found to be 65
Absorption of Si-CH 3 in 0~900Cm -1 and 1250cm -1, Si-H to 2100 cm -1
Absorption of Si-CH 2 at around 1020 cm -1 and at 1355 cm -1 , 2900
cm -1 and 2950 cm -1 absorption of CH is observed, also was measured far-infrared absorption spectrum of this material, 380 cm -1
Since the absorption of Si-Si is observed in, the obtained liquid substance is mainly composed of (Si-CH 2 ) bond unit and (Si-Si) bond unit, and has a hydrogen atom and a methyl group in the side chain of silicon. It was found to be an organosilicon polymer having

核磁気共鳴分析及び赤外線吸収分析の測定結果から、こ
の有機珪素重合体は(Si-CH2)結合単位の全数対(Si-Si)
結合単位の全数の比率がほぼ1:3である重合体であるこ
とが確認された。
From the measurement results of nuclear magnetic resonance analysis and infrared absorption analysis, this organosilicon polymer shows that the total number of (Si-CH 2 ) bond units versus (Si-Si)
It was confirmed that the polymer had a ratio of the total number of bonding units of approximately 1: 3.

上記有機珪素重合体300gをエタノールで処理して低分子
量物を除去して、数平均分子量が1200の重合体40gを得
た。
300 g of the above organosilicon polymer was treated with ethanol to remove low molecular weight substances, and 40 g of a polymer having a number average molecular weight of 1200 was obtained.

この物質の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、上
記と同様の吸収ピークが認められ、この物質は主として
(Si-CH2)結合単位及び(Si-Si)結合単位からなり、珪素
の側鎖に水素原子及びメチル基を有する有機珪素重合体
であることが判明した。
When the infrared absorption spectrum of this substance was measured, the same absorption peak as above was observed.
It was revealed that the organosilicon polymer is composed of a (Si—CH 2 ) bond unit and a (Si—Si) bond unit and has a hydrogen atom and a methyl group in the side chain of silicon.

核磁気共鳴分析及び赤外線吸収分析の測定結果から、こ
の有機珪素重合体は(Si-CH2)結合単位の全数対(Si-Si)
結合単位の全数の比率がほぼ7:1である重合体であるこ
とが確認された。
From the measurement results of nuclear magnetic resonance analysis and infrared absorption analysis, this organosilicon polymer shows that the total number of (Si-CH 2 ) bond units versus (Si-Si)
It was confirmed that the polymer had a ratio of the total number of bonding units of approximately 7: 1.

参考例2(FCCスラリーオイルの製法) 石油留分のうち、軽油以上の高沸点物をシリカ・アルミ
ナ系分解触媒の存在下、500℃の温度で流動接触分解・
精留を行い、その塔底より残渣を得た。以下この残渣を
FCCスラリーオイルと呼ぶ。
Reference Example 2 (Production method of FCC slurry oil) Among petroleum fractions, high-boiling substances above light oil were subjected to fluid catalytic cracking at a temperature of 500 ° C in the presence of a silica-alumina cracking catalyst.
Fractionation was performed to obtain a residue from the bottom of the column. Below this residue
Called FCC slurry oil.

このFCCスラリーオイルは、元素分析の結果、炭素原子
対水素原子の原子比(C/H)が0.75で、核磁気共鳴分析
による芳香炭素分率が0.55であった。
As a result of elemental analysis, the FCC slurry oil had an atomic ratio of carbon atoms to hydrogen atoms (C / H) of 0.75, and an aromatic carbon fraction by nuclear magnetic resonance analysis of 0.55.

実施例1 (第1工程) 参考例2で得られたFCCスラリーオイル100gを窒素ガス
気流下420℃に加熱し、同温度における留出分を留去後
残渣を150℃にて熱時濾過し、同温度における不融部を
除去し、軽質分除去ピッチ98gを得た。
Example 1 (First Step) 100 g of the FCC slurry oil obtained in Reference Example 2 was heated to 420 ° C. under a nitrogen gas stream, the distillate at the same temperature was distilled off, and the residue was hot filtered at 150 ° C. The infusible portion at the same temperature was removed to obtain a light content removal pitch of 98 g.

この軽質分除去ピッチより、キシレン可溶分を除去し、
60gのキシレン不溶成分を得た。
Xylene solubles are removed from this light content removal pitch,
60 g of xylene-insoluble component was obtained.

このキシレン不溶成分60gに参考例1で得た有機珪素重
合体25g及びキシレン20mlを加え、攪拌しながら昇温
し、キシレンを留去後400℃で4時間反応させ58gのラン
ダム共重合体(2)を得た。
To 60 g of this xylene-insoluble component, 25 g of the organosilicon polymer obtained in Reference Example 1 and 20 ml of xylene were added, the temperature was raised with stirring, and xylene was distilled off and reacted at 400 ° C. for 4 hours to give 58 g of a random copolymer (2 ) Got.

このランダム共重合体(2)は赤外線吸収スペクトル測
定の結果、有機珪素重合体中に存在するSi-H結合(IR:2
100cm-1)の減少及び新たなSi-C(ベンゼン環の炭素)
結合(IR:1135cm-1)の生成が認められることより有機
珪素重合体の珪素原子の一部が多環状芳香族環と直接結
合した部分を有していることがわかった。
As a result of infrared absorption spectrum measurement, this random copolymer (2) was found to have Si-H bonds (IR: 2) present in the organosilicon polymer.
100cm -1 ) decrease and new Si-C (carbon of benzene ring)
The formation of the bond (IR: 1135 cm -1 ) was confirmed, and it was found that a part of the silicon atoms of the organosilicon polymer has a part directly bonded to the polycyclic aromatic ring.

また、この共重合体は、キシレン不溶部を含まず重量平
均分子量は1250、融点は248℃であった。
In addition, this copolymer did not contain a xylene-insoluble portion, had a weight average molecular weight of 1250 and a melting point of 248 ° C.

(第2工程) 参考例2で得られたFCCスラリーオイル500gを窒素ガス
気流下450℃に加熱し、同温度における留出分を留去後
残渣を200℃にて熱時濾過を行い、同温度における不融
部を除去し、軽質分除去ピッチ225gを得た。
(Second step) 500 g of the FCC slurry oil obtained in Reference Example 2 was heated to 450 ° C under a nitrogen gas stream, the distillate at the same temperature was distilled off, and the residue was filtered while hot at 200 ° C. The infusible part at the temperature was removed to obtain 225 g of a light material removal pitch.

この軽質分除去ピッチより、キシレン可溶分を除去し、
180gのキシレン不溶分を得た。
Xylene solubles are removed from this light content removal pitch,
180 g of xylene insoluble matter was obtained.

このキシレン不溶分180gを窒素気流下、反応により生成
する軽質分を除去しながら400℃で6時間重縮合を行
い、熱処理ピッチ96gを得た。この熱処理ピッチの融点
は262℃で、キノリン不溶分を7%含み、研磨面の偏光
顕微鏡観察による光学的異方性が96%のメソフェーズピ
ッチであった。
180 g of this xylene-insoluble matter was subjected to polycondensation at 400 ° C. for 6 hours under a nitrogen stream while removing the light components produced by the reaction to obtain 96 g of a heat-treated pitch. This heat-treated pitch had a melting point of 262 ° C., contained 7% of quinoline-insoluble matter, and had a mesophase pitch of 96% in terms of optical anisotropy observed by a polarizing microscope on the polished surface.

(第3工程) 第1工程で得られたランダム共重合体(2)40gと第2
工程で得れたメソフェーズ多環状芳香族重合体(3)80
gを窒素雰囲気下350℃で1時間溶融混合し、均一な状態
にある珪素含有多環状芳香族重合体を得た。
(Third step) 40 g of the random copolymer (2) obtained in the first step and the second step
Processed mesophase polycyclic aromatic polymer (3) 80
g was melt-mixed in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour to obtain a silicon-containing polycyclic aromatic polymer in a uniform state.

この珪素含有多環状芳香族重合体は、光学的異方性度が
58%、キシレン不溶分が71%、融点が241℃であり、温
和な条件下で水添し、ゲルパーミュエイションクロマト
グラフィー(GPC)により重量平均分子量(Mw)を測定し
たところ、Mw=1025であった。
This silicon-containing polycyclic aromatic polymer has a degree of optical anisotropy.
58%, xylene insoluble content 71%, melting point 241 ℃, hydrogenated under mild conditions, the weight average molecular weight (M w ) was measured by gel permeation chromatography (GPC), M w = 1025.

この珪素含有多環状芳香族重合体を空気中、1000℃に加
熱し、得られた灰分にアルカリ溶融、塩酸処理を施し、
水に溶解後、その水溶液について、高周波プラズマ発光
分光分析装置(ICP)を用い珪素濃度測定を行ったとこ
ろ、上記珪素含有多環状芳香族重合体中の珪素含量は、
4.8%であることがわかった。
This silicon-containing polycyclic aromatic polymer is heated in air to 1000 ° C., the obtained ash is subjected to alkali melting and hydrochloric acid treatment,
After dissolving in water, the silicon concentration of the aqueous solution was measured using a high-frequency plasma emission spectrophotometer (ICP). The silicon content in the silicon-containing polycyclic aromatic polymer was
It was found to be 4.8%.

実施例2 (第1工程) 軽質分除去ピッチ洗浄溶媒をキシレンの代わりにベンゼ
ンとし、有機珪素重合体とベンゼン不溶分との比率を60
部:40部に変更し、共重合温度を420℃、2.5時間とした
以外は実施例1と同様にしてランダム共重合体(2)を
得た。この共重合体は、融点が256℃で、重量平均分子
量(Mw)が1480であった。
Example 2 (First Step) Benzene was used as the light content removal pitch cleaning solvent instead of xylene, and the ratio of the organosilicon polymer to the benzene insoluble content was 60.
Parts: Random copolymer (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content was changed to 40 parts and the copolymerization temperature was 420 ° C. for 2.5 hours. This copolymer had a melting point of 256 ° C. and a weight average molecular weight (M w ) of 1480.

(第2工程) 軽質分除去ピッチ洗浄溶媒をキシレンの代わりにトルエ
ンとし、熱処理条件を380℃、12時間とした以外は実施
例1と同様にしてメソフェーズ含有ピッチを得た。この
ピッチの融点は248℃で、キノリン不溶分を5%含み、
研磨面の偏光顕微鏡観察による光学的異方性が75%のメ
ソフェーズピッチであった。
(Second Step) A mesophase-containing pitch was obtained in the same manner as in Example 1 except that toluene was used as the light content removal pitch cleaning solvent instead of xylene, and the heat treatment conditions were 380 ° C. and 12 hours. This pitch has a melting point of 248 ° C and contains 5% quinoline insoluble matter.
The mesophase pitch was 75% in terms of optical anisotropy observed by a polarizing microscope on the polished surface.

(第3工程) 第1工程で得たランダム共重合体(2)と第2工程で得
たメソフェーズ多環状芳香族重合体(3)の仕込割合を
40部:60部とし、溶融混合温度を370℃、30分とした以外
は、実施例1と同様にして珪素含有多環状芳香族重合体
を得た。
(Third Step) The charging ratio of the random copolymer (2) obtained in the first step and the mesophase polycyclic aromatic polymer (3) obtained in the second step
A silicon-containing polycyclic aromatic polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio was 40 parts: 60 parts and the melt mixing temperature was 370 ° C. for 30 minutes.

この重合体は、融点が255℃で、キノリン不溶分を58%
含み、光学的異方性度が45%、重量平均分子量(Mw)が12
10で、珪素含有率が8.5%であった。
This polymer has a melting point of 255 ° C and a quinoline insoluble content of 58%.
Included, the optical anisotropy is 45%, the weight average molecular weight (M w ) is 12
At 10, the silicon content was 8.5%.

比較例1 (第1工程) 参考例2で得られたFCCスラリーオイル200gを窒素ガス
気流下、420℃に加熱し、同温度における軽質留分を留
去し軽質分除去ピッチを114g得た。得られたピッチを、
130℃のキシレン500mlに溶解し、キシレン不溶分69gを
除去した後、得られたピッチ中のキシレン可溶部45gに
参考例1で得た有機珪素重合体45gを加え、400℃で6時
間共重合を行わせ32gのランダム共重合体を得た。
Comparative Example 1 (First Step) 200 g of the FCC slurry oil obtained in Reference Example 2 was heated to 420 ° C. under a nitrogen gas stream, and the light fraction at the same temperature was distilled off to obtain 114 g of a light fraction removal pitch. The obtained pitch is
After dissolving in 500 ml of xylene at 130 ° C. and removing 69 g of xylene-insoluble matter, 45 g of the xylene-soluble portion in the obtained pitch was added with 45 g of the organosilicon polymer obtained in Reference Example 1, and the mixture was mixed at 400 ° C. for 6 hours. Polymerization was carried out to obtain 32 g of a random copolymer.

(第2工程) 第1工程で得たキシレン可溶のピッチ成分200gを、窒素
雰囲気下、400℃にて6時間熱処理し熱処理ピッチ41gを
得た。
(Second Step) 200 g of the xylene-soluble pitch component obtained in the first step was heat-treated at 400 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a heat-treated pitch 41 g.

(第3工程) 第1工程で得たランダム共重合体30gと第2工程で得た
熱処理ピッチ60gを300℃で、2.5時間加熱混合した。
(Third Step) 30 g of the random copolymer obtained in the first step and 60 g of the heat-treated pitch obtained in the second step were heated and mixed at 300 ° C. for 2.5 hours.

得られた生成物は、重量平均分子量(Mw)が1750で、珪素
含有率が10.5%であったが、融点は198℃と低く、キシ
レン不溶分が11%しか含まない光学的等方性の重合体で
あった。
The obtained product had a weight average molecular weight (M w ) of 1750 and a silicon content of 10.5%, but had a low melting point of 198 ° C and an optical isotropy containing only 11% of xylene-insoluble matter. Was a polymer of.

比較例2 実施例1で得た軽質分除去ピッチ100gに参考例1で得た
有機珪素重合体50gを加え400℃で6時間反応し、79gの
ランダム共重合体を得た。
Comparative Example 2 50 g of the organosilicon polymer obtained in Reference Example 1 was added to 100 g of the light component removal pitch obtained in Example 1 and reacted at 400 ° C. for 6 hours to obtain 79 g of a random copolymer.

得られた共重合体は融点が261℃、珪素含有率が15%
で、平均重量分子量(Mw)は1450であった。
The obtained copolymer has a melting point of 261 ° C and a silicon content of 15%.
And the average weight molecular weight (M w ) was 1450.

実施例3 実施例1及び実施例2で得た珪素含有多環状芳香族重合
体を紡糸ドープとし、口径0.3mmのノズルを用い溶融紡
糸した。得られたプレカーサー糸を空気流通下、300℃
にて不融下し、アルゴン気流下1300℃で焼成し、炭素化
無機繊維を得た。この繊維の糸径、引張強度、引張弾性
率は、それぞれ、実施例1のドープの場合で、12μ、28
8kg/mm2、26t/mm2、実施例2のドープの場合で、11μ、
270kg/mm2、24t/mm2であった。
Example 3 The silicon-containing polycyclic aromatic polymer obtained in Example 1 and Example 2 was used as a spinning dope, and melt-spun using a nozzle having a diameter of 0.3 mm. The obtained precursor yarn is 300 ° C under air circulation.
Was infusible and was fired at 1300 ° C. in an argon stream to obtain a carbonized inorganic fiber. The yarn diameter, tensile strength, and tensile elastic modulus of this fiber are 12 μm and 28 μm in the case of the dope of Example 1, respectively.
8 kg / mm 2 , 26 t / mm 2 , in the case of the dope of Example 2, 11 μ,
The values were 270 kg / mm 2 and 24 t / mm 2 .

走査型電子顕微鏡観察により、両繊維ともピッチ繊維で
用いられるラジアル構造に類似した組織の断面構造をし
ており、ドープ中にメソフェーズ成分が、紡糸、不融
化、焼成過程で繊維軸方向に配向したことを示してい
た。
Scanning electron microscope observation shows that both fibers have a cross-sectional structure similar to the radial structure used in pitch fibers, and the mesophase component in the dope was oriented along the fiber axis during spinning, infusibilization, and firing. Was showing that.

比較例3 比較例1及び2で得れた重合体を実施例9と同条件下で
紡糸、不融化、焼成を行い焼成糸を得た。各々の繊維の
糸径、引張強度、引張弾性率は、それぞれ、比較例1の
ドープの場合で、17μ、105kg/mm2、7.1t/mm2、比較例
2のドープの場合で、16μ、80kg/mm2、5.5t/mm2であっ
た。
Comparative Example 3 The polymers obtained in Comparative Examples 1 and 2 were spun, infusibilized and fired under the same conditions as in Example 9 to obtain a fired yarn. The thread diameter, tensile strength, and tensile elastic modulus of each fiber are 17μ in the case of the dope of Comparative Example 1, 105 kg / mm 2 , 7.1 t / mm 2 , and 16μ in the case of the dope of Comparative Example 2, respectively. It was 80 kg / mm 2 and 5.5 t / mm 2 .

また、繊維断面は何ら配向した構造の部分を含んでいな
かった。
Further, the fiber cross section did not include a portion having an oriented structure.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 昌樹 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内 審査官 保倉 行雄 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaki Shibuya 5 1978, Kogushi, Ube-shi, Yamaguchi Prefecture 5 Ube Kosan Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】i)結合単位(Si-CH2)、または結合単位(S
i-CH2)と結合単位(Si-Si)から主としてなり、珪素原紙
の側鎖に水素原子、低級アルキル基、フェニル基及びシ
リル基からなる群から選ばれる置換基を有し、結合単位
(Si-CH2)の全数対結合単位(Si-Si)の全数の比が1:0〜20
の範囲にある有機珪素重合体の珪素元素の少なくとも一
部が、石油系又は石炭系のピッチあるいはその熱処理物
であって、有機溶媒に対する可溶分を除去したピッチよ
り得られた多環状芳香族化合物の芳香族環の炭素と結合
したランダム共重合体100重量部、及び ii)石油系又は石炭系ピッチあるいはその熱処理物中の
有機溶媒不溶成分をさらに熱処理することにより得られ
るメソフェーズまたはメソフェーズと光学的等方相との
両相からなる多環状芳香族化合物5〜900重量部を、 200〜500℃の範囲の温度で加熱反応及び/又は加熱溶融
することを特徴とする珪素含有多環状芳香族重合体の製
造方法。
1. A bond unit (Si—CH 2 ) or a bond unit (S)
i-CH 2 ) and a bonding unit (Si-Si), having a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, a lower alkyl group, a phenyl group and a silyl group in the side chain of the silicon raw paper, and a bonding unit.
The ratio of the total number of (Si-CH 2 ) to the total number of bonding units (Si-Si) is 1: 0 to 20.
At least a part of the silicon element of the organosilicon polymer in the range of is a petroleum-based or coal-based pitch or a heat-treated product thereof, and a polycyclic aromatic compound obtained from a pitch from which a soluble component in an organic solvent has been removed 100 parts by weight of a random copolymer bonded to the carbon of the aromatic ring of the compound, and ii) mesophase or mesophase obtained by further heat-treating an organic solvent-insoluble component in petroleum-based or coal-based pitch or a heat-treated product thereof and optical A silicon-containing polycyclic aromatic compound, characterized in that 5 to 900 parts by weight of a polycyclic aromatic compound composed of both a phase and an isotropic phase are heated and reacted and / or melted at a temperature in the range of 200 to 500 ° C. Method for producing polymer.
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