【발명의 명칭】

^' 탄소섬유 제조용 등방성 피치의 제조방법

【기술분야】

<ι> 본 발명은 등방성 피치의 제조방법으로서， 나프타분해 잔사유， 석유계 중질 류 또는 석탄 타르 유분 중 하나 이상올 포함하는 원시재료 및 제조단계에서 생성 되는 원료에 포함되는 특정 화합물의 함량 및 이들의 비기- 매우 제한적인 조건을 만족하고， 이에 적합한 제조방법으로 제조된 등방성 피치는 물성 및 방사성이 뛰어 나 고탄성ᅳ 고강도 탄소섬유를 제조하는데 사용될 수 있다.

【배경기술】

<2> 탄소섬유는 상대적으로 강한 강도에 비해 무게가 가벼워 스포츠 용품， 항공 산업， 자동차 등 다양한 분야에 사용될 수 있어, 고강도 및 고탄성의 탄소섬유를 얻기 위해 많은 연구가 거듭되고 있다 . 주로 고강도， 고탄성의 탄소섬유는 주로

PAN계 공중합 고분자 섬유를 산화안정화 및 탄화하여 제조된다. 또한 이방성 피치 를 사용해 고강도， 고탄성의 탄소섬유를 .제조할 수는 있으나 원하는 강도 및 탄성 수준에 이르는 탄소섬유 제조를 위해서는 제조공정이 번거로워 비용이 증가하는 문 제가 있다. 이로 인해， 최근에는 등방성 피치를 사용하여 고강도, 고탄성의 탄소섬 유 제조에 할한 연구가 활발하게 진행되고 있다 _. .

<3> 피치계 탄소섬유.제조를 위해 _: 나프타 분해 잔사유 (naphtha cracker . bot tom oi l . NCB oi U가 주목받^ 있는데, 나프타분해 잡사 는 나 타 분해 공¾에서 생 기는 부산물로서 ,여기에 포함되어 _. 있는 화합물들의 방향^화도가높고 황 및 불용 분의 함량이 적어 탄소재료 제조에 적합한 것으로 알려져있다. 나프타 분해 잔사유 는 열처리시 조건에 따라서 피치계 탄소섬유 제조를 위한 등방^ 피치 또는 이방성 피치로 제조될 수 있다. 이 중 등방성 피치는 무정형으로서 이로부터 제조된 탄소 섬유는 강도가 낮기 때문에 고강도， 고탄성의 탄소섬유 제조를 위해서는 이방성 피 치가주로사용된다. 나프타 분해 잔사유 외에도석유계 중 유., 유분, 석탄 타르 또한 탄소재료 제조에 사용되고 있다.

<4> 고강도， 고탄성의 탄소섬유를 제조하기 위해서는 등방성 피치의 물성 및 조 성이 중요하다. 특히 일정한 범위 및 수준의 분자량, 연화점 및 점도.등을 가지는 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 사융하여야 고강도의 탄소섬유를 제조할 수 있다. 종래 일본 특개 1996-144131의 경우 일정 범워의 분자량을 가지는 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 발명하였으나 이로부터 제조된 탄소섬유는 인장강도가 낮아 기존의 등방성피치계 탄소섬유. 같이 범용 재 ₍ 료 ¾도로만 사용될 수 있었다. 또한， 최근에 는 촉매를 이용한 등방성 피치의 제조방법이 제시되고 있으나， 이로부터 제조된 탄 소섬유의 구체적인 물성에 대하여 알려진 바가 없는 것으로 보인다.

<5> 대부분의 종래 발명은 탄소섬유용 등방성 피치를 제조하기 위해 촉매를 사용 하는 등 제조방법에 주로 주목하였고， 원료의 분석에서부터 그에 맞는 제조방법에 대한 연구는찾아보기 어려웠다.

<6> 이러한 문제를 인식하고 본 발명자들은 탄소심유 제조용 등방성 피치의 원료 분석에서부터 그에 맞는 제조방법에 대한 연구를 하였고， 그 결과 고강도， 고탄성 의 탄소섬유를 .제조할 수 있는 등방성：피치 및 이외 제조방법을:발명하기에 이르렀 다-

<7> 「(특허문헌 1) 일본등록특허 3695077」

【발명의 상세한 설명]

【기술적 과제】

<8> 본 발명은 뛰어난 물성 및 방사성을 가지고 고강도， 고탄성 탄소섬유의 제조 에 사용될 수 ¾는 등방성 피치의 제조방법의 제공하며, 나프타 분해 잔사유, 석유 계 중질유 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 중간 단계에서 생성되는 원료의 분석과 이에 적합한 제조방법에 의해 달성될 수 있다. 【기술적 해결방법】

<9> 본 발명은 등방성 피치의 제조방법에 관한 것으로 특정 범위의 물성， 화합물 함량 및 이들의 비를 만족하는 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질유 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상올 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료와 이에 적합한 제조방법을 제공한다.

<10> 본 발명에서 상기 원료는 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질유 또는 석탄 타 르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 얻을수 있다. <1 1> . 본 발.명에서 상기 처리는 가열 및 분획과정을 포함할수 있다.

<12> ^, 본 발명은 ^■ 방성 피치 제조방법의 중간단계에서 _.. 생성되는 _. .원료가 원자비， 방향족화도， 평균분자량 그리.고 포함된 화합물의, 함량 및 이들의 비.가 특정 범위를 만족하는 제조방법을 제공한다.

< 13> 본 발 _: 명에서 상가 원료가 열중합 및 가열단계를 거치는 등방성. 피치 제조방 법을 제공한다.

<14> 본 발명에 따라 제조된 등방성 피치를 제공한다.

[유리한 효과】

<15> 본 발명에 따른 제조방법은 특징적인 물성을 가지고 방사성아뛰어난 등방성 피치를 고수율로 제조할 수 있 제조된 등방성 피치를 사용하여 탄소복합재에 사 용할 수 있을 정도의 고강도 및 고탄성의 탄소섬유를 제조할수 있다.

【도면의 간단한 설명】 . ^' '

<16> 도 1은 원시재료인 NCB oil로부터 등방성 피치의 원료 및 등방성 피치를 제 조하는 공정을 나타낸다.

<17> 도 2는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료의 대표 조성을 나타낸다.

【발명의 실시 * 위한 최선의 형태】 ^'

<18> 본 발명에 대한 설명에서 따로 정의하지 않는 용어는본 발 ^이 속하는분야 에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 내용을 이해하기에 적합하도록 이해될 수 있으며， 설명 및 첨부된 도면에서 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지의 내용에 대하 여는 따로 기재하지 않을 수 있다 .

【발명의 실시를 위한 형태】

<19> 본 발명에 대한 설명에서 따로 정의하지 않는 용어는 본 발명이 속하는 분야 에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 내용을 이해하기에 적합하도록 이해될 수 있으며， 설명 ,및. 첨부된.도면에서 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지의 내용에 대하 여는 따로 기재하지 않을 수 있다.

<20> 본 발명은 나프타 분해 잔사유 (naphta cracking botto oil. NCBO), 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 증 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하 여 얻은 원료를 열중합 및 가열하는 등방성 피치 제조방법이다.

<2i> 본 발명은 나프타 분해 잔사유 (naphta cracking botto oil) ,석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 얻은 원료를 열중합 및 가열하는 등방성 피치 제조방법이다.

<22> 나프타 분해 잔사유는 나프타 분해공정 잔사유의 일종인 열분해 연료유

(pyrolized fuel oil, PF0)를 포함할 수 있다. PF0는 나프타 크래킹 공정의 (naphtha cracking center; CC) 탑겨부위 (bottom)에서 생성되는 것으로 방향화도 가 높고 수지의 _, 함량이 풍부하다. 또한， PTO에는 포화화합물뿐만 아니라 벤젠류 (benzene)류, 나프탈렌 (naphtiialene)류， 인덴 (indene)류 및 비페닐 (biphenyl)류 등 과 같은 다양한 방향족 탄화수소류가포함되어 있다.

<23> 나프타 분해 잔사유뿐만 아니라 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 역시 포 화화합물 및 다양한 방향족 탄화수소류가 포함되어 있어 피치 및 탄소섬유의 제조 에 사용될 수 있다.

<24> 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이 상을 포함하는 원시재료의 전처리 조건에 따라 등방성 피치 제조의 원료의 물성 및 조성을 조절할 수 있고， 상기 원료의 물성 및 조성은 고강도, 고탄성의 탄소섬유 제조를 위한등방성 피치 제조에 중요한 영향을 미친다.

<25> 본 발명에서 등방성 피치 제조방법은,

<26> ( a) 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하 나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하여 원료를 생성하는 단계; 및

<27> ( b) 상기 ( a)에서 제조된 원료를 열중합 및 가열하는 단계;

<28> 를 포함하는 등방성 피치의 제조방법이다.

<29> 제조방법에서 전처리는 가열 및 분획과정을 포함할 수 있고 열중합 반응에 의해 올리고머를 생성할 가능성이 낮은 저분자물질올 제거할 수 있으며 , 동시에 다 양한 반웅을 수반하여 원시재료에 포함된 반웅성이 강하며 불안정한 화합물을 제거 할 수 있다. 예를 들어， 등방성 피치 합성 단계에서 부정적인 부반응을 유발할 수 있는 알케닐 벤젠류나 인덴류와 같은 하나의 벤젠고리를 포함하는 화합물을 보다 안정적이며 등방성 피치의 제조에 유효한 화합물로 전환하는 것을 주요 목적 증 하 나로 블 수 있다. 전처리는 원시재료를 150 내지 260 ^° C , 바람직하게는 160 내지 240 ^° C , 더 바람직하게는 175 내지 235 ^° C의 온도에서 더 이상 휘발분이 발생하지 않 을 때까지 상압에서 가열 및 분획하여 진행할 수 있다.

<30> 상기 전처리는 가압 또는 감압 하에서도 진행할 수 있다. 감압하에서는보다 낮은 온도에서 공정을 진행할 수 있으며， 가압하는 경우에는 보다 높은 온도를 필 요로 하지만 장치의 설계를 보완하여 보다 정밀하게 분획할 수 있는 장점이 있다. 전처리 과정은 상압과 동일한 효과를 얻을 수 있는 범위 내에서 압력 및 온도를 자 유롭게 조절할 수 있다. 또한， 증류 후 필요에 따라 상압, 가압 또는 감압하에서 여과 과정이 진행될 수 있다.

<31> 상기 여과단계는 고상 물질을 제거하며 상기 고상 물질은 금속， 황， 질소 등 의 불순물이 포함된 고체상의 잔류물로서 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유의 구조에서 크래커 ( cracker )로 작용하여 강도저하를 유발할수 있다.

<32> 여과단계는 당업계에서 통상적으로 수행하는 방식， 예를 들어 여과， 원심분 리， 침강， 흡착， 추출 등으로 수행할수 있다.

<33> 본 발명의 제조방법의 중간단계에서 생성되는 원료의 주요 물성은 중요하다. 상기 주요 물성 중에서도 탄소와 수소의 원자비, 방향족화도, 평균분자량 등이 있 는데， 특정범위의 물성을 가지는 것이 등방성 피치의 제조방법 및 나아가 고강도 고탄성 탄소섬유를 제조하는데 있어 큰 영향을 미친다.

<34> 원료의 방향족화도 ( fa)는 0.70 내지 0.95， 바람직하게는 0.75 내지 0.90 일 수 있다. 방향족화도가 낮은 경우 탄화 수율이 저하될 수 있다. 방향족화도가 높은 경우에 대해서는 특별한 제한은 없으나, 상기 바람직한 범위 이상인 경우 본 발명 에서 개시한 등방성 피치의 제조가 용이하지 않을 수 있다.

<35> 원료의 평균분자량 (Mw)는 150 내지 300 , 바람직하게는 185 내지 290 , 더 바 람직하게는 190 내지 245의 분포를 가질 수 있다. 원료의 적정 분자량의 범위는 제 조되는 등방성 피치의 분자량에 영향을 미치고, 등방성 피치의 특정 분자량의 범위 는 고강도, 고탄성 탄소섬유를 제조하는데 중요한 영향을 미친다. 분자량이 낮을 경우 제조된 둥방성 피치의 분자량도 낮아져 원하는 강도의 탄소섬유를 제조하기 어려울 수 있으며， 분자량이 높은 경우는 고강도 탄소섬유의 제조를 위해 정밀하게 제어되는 열증합 및 가열에 의한 효과가 낮을 수 있다.

<36> 본 발명의 나프타 분해 잔사유， 석유계 증질류 또는 석탄타르 유분 중 적어 도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 증간단계에서 생성되는 원료에 포함된 화합 물은 방향족 고리의 수에 따라, 포화화합물， 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합 물， 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물， 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합 물, 네 개 이상의 방향족고리 이상을 포함하는 화합물로 구성될 수 있다. 상기 화 합물들은 축합다환화합물 구조가 포함되거나 비페닐과 같이 방향족 고리가 단일 또 는 다증 결합으로 연결된 ^' 다환화합물 구조가 포함된 화합물일 수 있다. 예를 들어， 이러한 화합물들로는 벤젠류, 인덴류, 나프탈렌류, 비페닐류， 안트라센류 등이 있 으나 이에 한정되는 것은 아니며 방향족 고리를 포함하는 매우 다양한 화합물 및 유도체가존재할 수 있다.

<37> 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이 상을 포함하는 원시재료 및 중간단계에서 생성되는 원료에서 방향족 고리를 포함하 는 화합물의 종류는 매우 다양하나, 이 중에서 본 발명이 목적하는 등방성 피치의 제조를 위해서는 상기 원시재료 및 원료에 포함된 화합물 증 함량이 조절될 필요가 있는 주요 화합물이 존재한다.

<38> 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 중에서는 특히 알케닐 벤젠, 인덴류 의 함량이 중요하고, 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 증에서는 특히 비페닐 류 및 나프탈렌류의 함량을 조절하는 것이 중요하며 , 세 개의 방향족 고리 이상을 포함하는 화합물의 함량은 전체적으로 조절되어야 물성 및 방사성이 뛰어난 등방성 피치를 제조할 수 있고， 최종적으로 고탄성 및 고강도 물성을 지닌 탄소섬유를 제 조할 수 있다. 그 이유는 피치 합성 단계에서 반응에 참여하지 않거나 지나치게 반 웅성이 큰 화합물들에 의해 불용고형분 또는 합성된 피치에 부분적으로 메조페이스 를 생성하기 때문이다. 이러한 불용고형분과 메조페이스 부분은 피치의 물성 및 방 사성과 탄소섬유의 기계적 물성을 저하시키는 주요 요인이 되어 본 발명에서 목적 하는 고강도 탄소섬유 제조용 등방성 피치를 수득할수 없게 된다. <39> 즉， 고강도, 고탄성 탄소섬유 제조용 등방성 피치는 매우 제한된 조건을 만 족하여야 제조가 가능하다.

<40> 본 발명에서는 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료 및 증간단계에서 생성되는 원료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 함량비가 특정범위에 포함될 때 상기의 매우 제한된 조건 을 만족하며 이를 통해 고강도, 고탄성 탄소섬유 제조용 둥방성 피치를 제조할 수 있다.

<41> 우선， 본 발명에서 목적하는 등방성 피치 제조를 위해 중간단계에서 생성되 는 원료의 함량에 대하여 구체적으로 설명한다 .

<42> 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 20.0 내지

45.0%, 바람직하게는 30.0 내지 40.0¾， 더 바람직하게는 35.0 내지 40.0%이다. 이 중에서 인덴류는 매우 강한 반웅성을 가진 물질로서 장기간 보관이나 고온에서 진 행되는 피치의 합성 과정 중 다양한 부반웅을 수반하고， 피치의 중합 단계에서 불 융고형분이나 부분적으로 생선된 메조페이즈를 생성할 수 있게 하므로 함량올 제한 할 필요가 있다. 인덴류의 함량은 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 75.0%이하, 바람직하게는 35.0 내지 75.0%이고， 원료의 총량 대비 5.0 내지 30.0% , 바람직하게는 15.0 내지 25.0%이며， 나프탈렌류 함량과 특정 범위의 비를 만족하도록 조절될 수 있다. 그리고， 을레핀인 알케닐 벤젠류 역시 인덴류와 유사 하게 매우 강한 반웅성을 가지며, 피치의 중합 단계에서 주위 화합물에 양성자와 전자를 제공하여 매우 다양한 부반웅을 유발하게 되어 원하는 물성의 등방성 피치 를 제조하기 어려운데 알케닐 벤젠류의 경우 전처리 과 ^에서 대부분 휘발시켜 제 거할수 있다.

<43> 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 50.0 내지

70.0% , 바람직하게는 55.0 내지 65 .0% , 더 바람직하게는 55.0 내지 60.0%이다. 이 중에서 나프탈렌류의 함량은 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비

30.0%이상， 바람직하게는 35.0%이상이고， 원료의 총량 대비 15.0 내지 75.0% , 바람 직하게는 20.0 내지 60.0%， 더 바람직하게는 30.0 내지 50.0%이다. 비페닐류는 중 합 반웅에 크게 기여하지 못하므로 그 함량이 낮을수록 좋은데 두 개의 방향족고리 를 포함하는 화합물의 총량 대비 15.0%이하, 바람직하게는 .10 .0%이하이고 더 바람 직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋고, 원료의 총 량 대비 10.0%이하， 바람직하게는 5.0%이하， 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도 로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋다.

<44> 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 및 네 개 이상의 방향족고리를 포함 하는 화합물은 중합반응에 참여하지 않거나 알케닐 벤젠과 같은 올레핀과 인덴과 같은 납센계 화합물의 영향으로 과도하게 많은 고리 수를 가지는 축합방향족고리 화합물을 형성할 수 있다. 이러한 축합방향족고리 화합물은 쉽게 적층구조를 만들 고 불용고형분 또는 합성된 피치에 부분적으로 메조페이스를 생성하게 되어 세 개 및 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량도 조절할 필요가 있다. 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 10.0%이하， 바람직하게는 5.0%이하, 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되거나 없는 것이 좋다. 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원료의 총량 대비 5.0%이하, 바람직하게는 3.0%이하， 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되 거나 없는 것이 좋다.

<45> 본 발명에서 목적하는 등방성 피치 제조를 위해서는 상기와 같이 원료에 포 함된 화합물들이 각각의 함량을 만족하면서， 이와 함께 이들이 특정 함량비를 만족 해야 하는데 이에 대하여 구체적으로 설명한다.

<46> 본 발명의 중간단계에서 생성되는 원료에 포함된 화합물의 함량비는 다음을 만족해야 한다.

<47> 방향족고리를 포함한 화합물의 각 함량비는 Α /Αΐ" ₂ 에 있어서 0.30<

An/Ar ₂ <0.75 , 바람직하게는 O . TO , 더 바람직하게는 0.65<An/Ar ₂ 으 70 이다. 다음으로 ArVAr ₃ 에 있어서 2.00<Αη/Αι· ₃ <12.00 , 바람직하게는 4.00<Αη/Αι· ₃ <10.00, 더 바람직하게는 8.00<ΑινΑι· ₃ <9.00이다. 그리고 Ar ₃ /Ar ₂ 에 있어 서 Ar ₃ /Ar ₂ <0.20 , 바람직하게는 Ar ₃ /Ar ₂ <0. 15 , 더 바람직하게는 Ar ₃ /Ar ₂ <0. 10 이다. 상기 함량비에서 는 원료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고， Ar ₂ 는 원료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이 며， Ar ₃ 는 원료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량을 나타 낸다. 또한 원료의 총량 대비 네 개 이상의 방향족고리를 포함하는 화합물은 Ar ₄ 로 나타낼 수 있다.

<48> 원료의 총량 대비 인덴류와 나프탈렌류의 함량비는 0. 10<인덴류 /나프탈렌류

<2.00 , 바람직하게는 0. 15<인덴류 /나프탈렌류 <1.50， 더 바람직하게는 0.50<인덴류 / 나프탈렌류 <0.80이다.

<49> 원료의 총량 대비 비페닐류와 나프탈렌류의 함량비는 낮올수록 좋은데 비페 닐류 /나프탈렌류 <0.20， 바람직하게는 비페닐류 /나프탈렌류 <0. 15로 이와 같이 조절 되는 것이 특히 중요하다ᅳ 증간단계에서 생성되는 상기 원료의 비페닐류와 나프탈 렌류의 함량비가 0.20 이상이 되는 경우 이유는 명확하지 않으나, 제조되는 등방성 피치의 방사성 및 물성이 좋지 못하고 탄소섬유 제조시 인장강도가 현저히 감소한 다.

<50> 본 발명에서 목적하는 등방성피치를 제조하기 위해서 상기에서 설명한 화합 물의 함량 및 이들의 비를 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되어야 한다. 예를 들어 An , Ar ₂ , Ar ₃ 의 함량 및 Ar _L /Ar ₂ 의 조절을 통해서 등방성 피치를 제조할 수 있 고， 여기에 보다 구체적으로 인덴류, 나프탈렌류， 비페닐류의 함량 및 이들의 비가 추가로 조절되어 본 발명에서 목적하는 등방성 피치를 제조할수 있다.

<51> 상기에서 설명한 화합물의 함량 및 이들의 비를 부분적으로 만족하는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 등방성 피치의 방사성이 좋지 못하고 최종적으로 제조 되는 탄소섬유의 강도가 급격히 감소할 수 있으며 신장를도 감소할 수 있다. 예를 들어, 함량비에 있어 비페닐류 /나프탈렌류가 중요한데 상기 바람직한 범위를 벗어 나는 경우 다른 조건을 만족하여도 등방성 피치의 물성과 방사성이 좋지 못하고 이 로부터 제조되는 탄소섬유의 강도가 급격히 감소할 수 있다.

<52> 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 함량 및 이들의 비를 부분적으로 만족하 는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 제조되는 등방성 피치는 용융방사가 가능하 나 단사빈도가 높아 방사성이 좋지 않다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 단사 빈도가 높지 않더라도 상기 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유는 강도 및 신장 률이 좋지 않다. 반면 , 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 함량 및 이들의 만족하 는 원료가 중간단계에서 생성되는 경우 최소 1 .5GPa 이상의 강도를 가지며 신장를 이 2%이상인 탄소섬유를 제조할 수 있는 용융방사 가능하며 방사시 단사빈도가 없 는 등방성 피치를 제조할 수 있다.

<53> 이상에서 설명한 원료의 화합물 함량 및 이들의 비를 만족하는 원료가 중간 단계에서 생성되는 경우 방사성이 매우 우수한 물성을 가지는 등방성 피치를 제조 할 수 있고， 이로부터 제조되는 탄소섬유는 고강도, 고탄성의 물성을 만족한다.

<54> 본 발명께서 제조되는 등방성피치는 연화점이 ( ^° C ) 250 내지 280， 바람직하게 는 260 내지 270이고， 평균분자량 (Mw)은 1450 내지 2850， 바람직하게는 1600 내지 2600 , 더 바람직하게는 1700 내지 2500이다. 이러한 본 발명의 등방성 피치의 물성 은 우수한 방사성 및 이로부터 제조되는 탄장섬유의 물성에 영향을 미치며， 상기와 같은 물성을 지니면서 나타나는 등방성 피치의 특이적인 성상 역시 방사성 및 이로 부터 제조되는 탄소섬유의 물성에 중요한 요인이다. <55> 본 발명에서 제조되는 등방성 피치는 용융방사 (mel t spinning)가 가능하고， 섬유 방사시 단사가 일어나지 않거나 극히 드문 우수한 방사성을 가진다. 용융방사 는 고분자 물질아나 피치를 용융하여 연속 섬유로 제조하는 방법으로 섬유 방사시 필요한 고가의 용매를 사용할 필요가 없어， 방사 공정의 구성을 단순화시킬 수 있 고 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 매우 경제적인 방법이다. 탄소섬유 제조를 위 한 상기 용융방사가 가능하기 위해서는 피치의 방사성이 우수해야 하는데 본 발명 에 따라 제조되는 등방성 피치는 방사성이 매우 우수하여 탄소섬유 제조를 위한 용 융방사가 가능하면서 단사가 극히 드물거나 일어나지 않는다. 또한， 본 발명의 용 융방사가 가능한 등방성 피치는 기존의 멜트-블로잉 (mel tᅳ blowing)을 통해 단섬유 를 제조하는데 그치던 등방성 피치에 비해 방사성이 매우 뛰어나 이로부터 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조할수 있다.

<56> 본 발명의 일 실시예에 따르면， 700rpm, 20분 연속으로 용융방사 중 끊김의 빈도를 단사빈도로 하여 측정한 결과 단사빈도가 0에 해당하여 방사성이 매우 우수 하다.

<57> 본 발명에서 제조되는 등방성 피치는 고강도， 고탄성의 탄소 ¾유를 제조할 수 있고， 기존의 탄소섬유보다 강도가 매우 우수하고 신장률도 높다 . 기존의 등방 성피치계 탄소섬유는 낮은 강도로 인해 범용 탄소섬유로 사용되었으나， 본 발명의 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유는 강도가 매우 우수하고 신장률도 높아 이방 성피치계 탄소섬유 또는 PA 계 탄소섬유를 사용하던 탄소강화복합재에도 사용될 수 있다.

<58> 본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명의 제조방법으로 제조된 등방성 피치 로 1.5GPa이상의 매우 고강도이고 신장률이 2%이상인 탄소섬유를 제조할 수 있다. 이러한 물성을 가지는 탄소섬유는 탄소복합체， 재료, 소재 등에 응용될 수 있는 강 도를 만족하는 것으로 넓은 활용범위를 가진다.

<59> 즉， 용융방사 가능하여 매우 경제적이고 고강도, 고탄성의 탄소섬유를 제조 할 수 있는 본 발명의 등방성 피치는 기존의 등방성 피치로부터 얻을 수 없던 효과 를 가진다.

<60> 이상에서 설명한 중간단계에서 생성된 원료는 나프타 분해 잔사유. 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 증 적어도 하나 이상을 포함하는 원시재료를 전처리하 는 방법 또는 이와 함께 특정 범위의 화합물 조성을 포함하는 원시재료를 사용하여 증간단계에서 생성될 수 있다.

<61 > 상기 원시재료를 전처리하는 방법은 상압에서 가열 및 분획과정을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가열은 160 내지 240°C , 바람직하게는 175 내지 235°C의 온 도에서 더 이상 휘발분이 발생하지 않을 때까지 가열하고 분획하여 진행할 수 있 다. 상기 온도에서 가열하는 경우 본 발명의 제조방법의 중간단계에서 생성되는 원 료가 등방성 피치 제조를 위한 화합물의 함량 및 이들의 비를 만족할 수 있다. 구 체적으로， 상기 온도를 벗어나는 경우 인덴류가 나프탈렌류로 충분히 전환되지 않 아 나프탈렌류의 함량이 부족할 수 있다. 그리고， 인덴류나 세 개 이상의 방향족고 리를 포함하는 화합물 또는 그외 기타 화합물의 함량이 지나치게 감소하거나 증가 할 수 있다. 또한， 비페닐류의 함량이 지나치게 증가하여 제조하고자 하는 물성 및 방사성을 지닌 등방성 피치에 적합하지 않은 원료가중간단계에서 생성될 수 있다. 이상에서 설명한 중간단계에서 생성되는 원료의 조건을 만족하는 등방성 피 치의 제조방법은,

(a) 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하 나 이상올 포함하는 원시재료를 160 내지 240 ^° C에서 전처리하여 하기 식 ( 1)~(4)를 만족하는 원료를 준비하는 단계; 및

20.0% < Ar: < 45.0% ― ( 1)

50.0% < Ar ₂ < 70.0% ― (2 ) 0.0% < Ar ₃ 10.0% ― (3)

0.30 < Ari/Ar ₂ < 0.75 -—— (4)

(b) 상기 (a)에서 제조된 원료를 열중합 및 가열하는 단계를 포함하는 등방 성 피치의 제조방법으로 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 전처리 온도가 150 ^° C이하 경우 상기 식 ( 1) 및 (4)를 만족하지 못하고， 인덴류 함량이 지나치게 많은 반면 나프탈렌류의 함량 은 지나치게 적었다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 전처리 온도가 250 ^° C이상 인 경우 상기 식 (4)를 만족하지 못하고， 비페닐류의 함량이 지나치게 많은 반면 나프탈렌류의 함량이 지나치게 적었다.

본 발명의 일 실시예에 따르면， 상기 ( 1)， (2) 및 (3)을 만족하여도 함량비 를 나타내는 상기 (4)를 만족하지 못하면 둥방성 피치의 용융방사시 단사빈도가 높 고， 제조되는 탄소섬유의 강도가 l . OGPa에도 미치지 못한다. 다른 일 실시예에 따 르면， 상기 ( 1) 및 (2)를 만족하고 함량비인 상기 (4)를 만족하여도 상기 (3)을 만 족하지 못하면 등방성 피치로부터 제조되는 탄소섬유의 강도가 l . OGPa에 미치지 못 하고 신장률이 2%미만으로 떨어진다. 또 다른 일 실시예에 따르면， 상기 (2) 및 (4)를 만족하여도 상기 ( 1) 또는 (3)을 만족하지 못하면 등방성 피치의 용융방사시 단사빈도가높고， 제조되는 탄소섬유의 신장률이 2%미만으로 떨어진다. <7 i> 상기 제조방법의 ( 1) 내지 (4)를 만족하면서 중간단계에서 생성되는 원료의 나프탈렌류 함량은 원료의 총량 대비 20.0 내지 60.0%， 비페닐류 함량은 5. 이하 이고 이들의 함량비인 비페닐류 /나프탈렌류는 0.20미만인 것이 바람직하다. 본 발 명의 일 실시예에 따르면 나프탈렌류， 비페닐류 함량 및 이들의 함량비가 상기 바 람직한 범위를 만족하여도 상기 제조방법의 ( 1) 내지 (4)를 만족하지 않는 경우 등 방성피치의 용융방사시 단사빈도가 높을 수 있고. 제조되는 탄소섬유의 강도가 현 저히 낮아지거나 신장률이 떨어진다. 다른 일 실시예에 따르면， 나프탈렌류 및 비 페닐류 함량비가 상기 바람직한 범위를 만족하여도 나프탈렌류 또는 비페닐류의 함 량이 상기 바람직한 범위를 만족하지 못하는 경우에도 등방성 피치의 용융방사시 단사빈도가 높을 수 있고， 제조되는 탄소섬유의 강도가 현저히 낮아지거나 신장률 이 떨어진다.

<72> 다음으로. 나프타 분해 잔사유, 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어 도 하나 이상을 포함하는 원시재료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 함량비에 따 라서도 본 발명의 제조방법에서 등방성 피치 제조를 위한 원료가 중간단계에서 생 성될 수 있다.

<73> 구체적으로， 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 상기 원시재료의 총량 대비 30.0 내지 60.0%가 바람직하다. 이 증에서 인덴류는 전처리 과정 동안 일부가 나프탈렌류로 전환될 수 있으나 강한 반웅성을 가진 물질이므로 이후 제조되는 등 방성피치의 물성 및 방사성에 악영향을 미칠 수 있어 함량을 제한할 필요가 있다. 인덴류의 함량은 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 25.0 내지 70.0%， 바람직하게는 30.0 내지 65.0%이고， 상기 원시재료의 총량 대비 5.0 내지 50.0%, 바람직하게는 10.0 내지 40.0%이다. 그리고， 올레핀인 알케닐 벤젠류 역시 인덴류와 유사하게 매우 강한 반웅성을 가져 이후 제조되는 등방성피치의 물성 및 방사성에 악영향을 미칠 수 있으나， 전처리 과정 증 대부분 휘발되어 함량이 크게 제한되지 않으며 바람직하게는 3 .0%이하이다.

<74> 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물은 원시재료의 총량 대비 30.0%이상, 바람직하게는 35.0 내지 80.0%， 더 바람직하게는 55.0 내지 70.0%이다. 이 중에서 나프탈렌류의 함량은 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비. 30.0%이 상 바람직하게는 35.0%이상이고 상기 원시재료의 총량 대비 5.0 내지 60.0%， 바람 직하게는 10.0 내지 45.0%이어야 이 후 충분한 나프탈렌류가 포함된 원료를 중간단 계에서 생성할 수 있다. 비페닐류는 증합 반웅에 크게 기여하지 못하므로 그 함량 이 낮올수록 좋은데 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량 대비 15.0%이 하， 바람직하게는 ₁₀ . o% 이하이고 상기 원시재료의 총량 대비 10.0%이하， 바람직하 게는 5.0%이하， 더 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이거나 없는 것이 좋다.

<75> 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 및 네 개 이상의 방향족고리를 포함 하는 화합물은 증합반웅에 참여하지 않거나 알케닐 벤젠과 같은 올레핀과 인덴과 같은 납센계 화합물의 영향으로 과도하게 많은 고리 수를 가지는 축합방향족 고리 화합물을 형성할 수 있다. 즉， 등방성피치 제조방법에서 원하는 원료가 등방성 피 치의 증간단계에서 생성되지 않을 수 있다. 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물 은 원시재료의 총량 대비 8.0%이하, 바람직하게는 5.0%이하， 더 바람직하게는 측정 할 수 없올 정도로 극소량이거나 없는 것이 좋으며， 네 개 이상의 방향족고리를 포 함하는 화합물은 3.0%이하， 바람직하게는 측정할 수 없을 정도로 극소량이 포함되 거나 없는 것이 좋다.

<76> 방향족고리를 포함한 화합물의 각 함량비는 에 있어서

0.50<Ar'i/Ar' ₂ <2.00, 바람직하게는 0.55< Ar VAr ' ₂ <1.75이다. 다음으로 Ar' /Ar' ₃ 에 있어서 5.00<Ar' ₁ /Ar' ₃ <30.00 ₎ 바람직하게는 8.00<Ar ' ^Ar ' ₃ <25.00이다. 그리고 Ar' ₃

/Ar' ₂ 에 있어서 5.00<Ar' ₃ /Ar' ₂ <20.00, 바람직하게는 10.00<Ar' ₃ /Ar ' ₂ <15.00이다. 상 기 함량비에서 ^ 는 상기 원시재료의 총량 대비 한 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량이고, Ar' ₂ 는 상기 원시재료의 총량 대비 두 개의 방향족고리를 포함 하는 화합물의 함량이며， Ar' ₃ 는 상기 원시재료의 총량 대비 세 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 함량올 나타낸다. 또한 상기 원시재료의 총량 대비 네 개 이상 의 방향족고리를 포함하는 화합물은 Ar' 4로 나타낼 수 있다.

<77> 나프타 분해 잔사유， 석유계 중질류 또는 석탄 타르 유분 중 적어도 하나 이 상을 포함하는 원시재료의 총량 대비 인덴류와 나프탈렌류의 함량비는 0.20<인덴류 /나프탈렌류 <4.00， 바람직하게는 0.25<인덴류 /나프탈렌류 <3.50이다.

<78> 원시재료에서 두 개의 방향족고리를 포함하는 화합물의 총량—대비 비페닐류 와 나프탈렌류의 함량비는 비페닐류 /나프탈렌류 <0.15, 바람직하게는 비페닐류 /나프 탈렌류 <0.10이다.

<79> 상기 원시재료에 포함된 화합물의 함량 및 이들의 비를 만족하는 원시재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 Ar'i, Ar'2의 함량 및 Ar'i/Ar' ₂ 의 조절을 통 해서 본 발명의 중간단계에서 생성되는 원료를 만족할 수 있다. 그리고 여기에 보 다 구체적으로 인덴류, 나프탈렌류， 비페닐류 등 구체적인 화합물의 함량 및 비의 범위가 더 조절될 수 있다.

<80> 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 원시재료에 포함된 화합물의 함량 및 이 들의 비를 부분적으로 만족하는 나프타 분해 잔사유를 사용하는 경우 중간단계에서 생성되는 원료의 함량 및 비가 적절하지 못할 수 있다 . 예를 들어， 상기 원시재료 의 함량비에 있어 인덴류 /나프탈렌류가 증요한데 상기 바람직한 범위를 벗어나는 경우 다른 조건을 만족하여도 증간단계에서 생성되는 원료의 함량 및 비가 적절하 지 못할 수 있다.

<81 > 본 발명에서 원료 생성 후 진행되는 열증합은 350 내지 380 ^° C에서 0. 1 내지

2시간 진행할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 열증합법은 진행 시 불활성기 체 분위기에서 진행할 수 있으며， 질소와 폴리콘덴세이션 (po ly-condensat ion) 진행 중에 발생하는 기체 부산물을 분취하여 진행할 수 있다. 반응온도는 380 ^° C를 넘지 않는 것이 좋은데, 반웅온도가 380 ^° C를 초과하는 경우, 불용 고형분이 생성되거나， 균일한 등방성 피치의 범위를 초과하는 과량의 메조페이즈가 생성되거나 또는 코크 스화가 진행되어 탄소섬유 제조시 불균일한 탄소섬유가 생성될 수 있다.

<82> 다음으로, 가열은 증발을 촉진하여 메조페이스 생성을 억제하고， 방사가 가 능한 등방성 피치를 제조하는 공정일 수 있다. 가열은 통상적인 박막증류법으로 진 행될 수 있으며， 이를 통해 메조페이스의 생성을 억제할뿐만 아니라 불용 고형분을 제거하는 추가적인 공정이 필요하지않는 장점이 있다.

<83> 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 등방성 피치는 특정범위의 분자량， 고연 화점 및 방사성이 뛰어나 이로부터 고강도， 고탄성을 가지는 탄소장유를 제조할 수 있다.

<84> 탄소섬유의 제조는 용융방사 후 안정화 단계와 탄화단계를 거쳐 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 탄소섬유 제조단계에서 섬유간 점착 방지를 위 한 집속제 * 사용할 수 있고， 탄화 단계 후 표면처리 및 사이징 단계를 추가하여 복합재 제조 시 매트릭스 레진과의 부착성을 향상시킬 수 있다. 또한， 방사조건은 방사기의 홀 수나 제조 설비의 용량에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.

<85> 이하에서 실시예를 통해 본 발명에 따른 등방성 피치 제조방법에 대하여 더 욱 자세히 설명한다. 하기 실시예에서 각 실시예 및 비교예는 본 발명을 바람직하 게 실시하기 위한 예시에 해당하며， 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

<86> 물성 측정 방법

<87> 1. 탄소와 수소 원자비 (H/C)

<88> CHNS 원소분석기로 분석

<89> 2. 방향족화도 ( f a ) <90> ¹³ C画 R로 분석 (ASTM D5292)

<91> 3. 원시재료 및 원료의 조성

<92> 2D-GC로 분석

<93> 4. 평균분자량 (Mw)

<94> 평균분자량은 TOF-MS로 분석， 피치의 평균 분자량은 GPC로 분석

<95> 5. 점도 (Pa · s)

< 6> 점도는 TMA( Thermo Mechanical Analyzer)로 측정

< 7> 6. 연화점 ( ^° C)

<98> 연화점은 TMA(Thermo Mechanical Analyzer)로 측정

<99> 7. 수율

<100> 수율은 투입된 나프타 분해 잔 Λ卜유 중량 대비 최종수득된 피치의 중량에 의 해 계산되었다 .

<ιοι> 8. 기계적 물성

<102> 인장강도 (GPa)와 신장율 (¾)을 산출하기 위해 탄소섬유의 샘플에 대해 2N의 로드셀을 장착한 UT (Universal Test Machine)으로 Stress-Strain 커브를 측정하였 고, 인장강도는 상기 측정 결과와 전자현미경에 의해 분석된 섬유의 직경으로부터 계산되었다.

103> <실시예 1~4> 및 <비교예 1~3>

<104> 하기 표 1 내지 2의 조성 및 방향족화도를 가지는 Naphtha Cracker Bottom

0il(NCB())를 원시재료로 준비하였다.

<105> 【표 1】

<106> 【표 2】'

실시예 1~4는 준비된 NCB0를 각각 190 ^° C, 200 ^° C , 210 ^° C, 220 ^° C에서 상압중류 로 전처리하였고, 비교예 1은 전처리하지 않았으며， 비교예 2~3는 준비된 NCB0를 각각 150 ^° C , 250 ^° C에서 전처리하여 원료를 생성하였다. 각각의 샬시예 및 비교예에 따라 중간단계에서 생성된 상기 원료의 물성은 하기 표 3에 나타내었다.

【표 3】

각각의 실시예 및 비교예에 따라 상기 중간단계에서 생성된 원료에 포함된 화합물 의 조성은 하기 표 4 내지 표 7에 나타내었다.

【표 4】

<ι ι ι> 【표 5】 전처리 ( 방향족 고리 .포한 화합몸

V) 알킬 벤젠 알케닐 인단 (indan 인덴 기타 총량 (¾

Ξ

벤젠 ) 유도체 ΤΓ ) 비교예 1 - 7.0 ^■ 5.5 3.3 52.6 31.6 100 비교예 2 150 5.7 0.0 4.2 54.1 36.0 심시예 1 190 2.6 0.0 5.7 65.9 25.8 심시예 2 200 8.3 0.0 13.3 56.7 21.7 심시예 3 210 10.0 0.0 9.4 58.4 22.2 심시예 4 220 8.4 0.0 11.7 44.3 35.6 비교예 3 250 9.3 0.0 16.4 33.2 41.1

【표 6】

【표 7】

<U4> 이 후 상기 원료를 여과를 통해 고상 물질을 제거 한 후 100 중량부를 금속 재질의 용기에 투입하고 370 ^° C에서 0.5시간 동안 가열하였다. 이 후 박막 증발장치 에 각각 투입한 후, 진공분위기, 340 ^° C에서 30분간 가열하여 등방성피치를 제조하 였다. 제조된 등방성 피치의 평균 분자량, 연화점 및 점도는 표 23에 나타내었다.

<1.15>

<ι ΐ6> <실시여 15~7> 및 <비교예 4~5 >

<ii7> 하기 표 8의 물성을 가지고， 표 9 내지 12의 화합물 조성을 가지는 Naphtha

Cracker Bottom Oil(NCBO)를 원시재료로 준비하였다.

<118> 【표 8】

<119> 【표 9】

<120> 포화 방향족고리 방향족 고리 방향족 고리 방향족 고리 탄화 1개 포함 2개 포함 3개 포함 4개 이상포함 량 (Ar':) (Ar' ₂ ) (Ar' ₃ ) (Ar' ₄ ) ( ) 비교예 2.3 62.4 33.2 2.1 0 100

4

실시예 1.8 51.8 43.1 3.4 0

5

실시예 1.7 59.8 35.7 2.8 0

6

실시예 1.4 34.2 59.8 4.1 0.5

7

비교예 1.5 29.6 56.3 8.4 4.2

5

표 9를 보면 각각의 실시예에서 Ar'r 34.2-51.8%, Ar' ₂ 는 35.7-59.8%, Ar' ₃ 는 4.1% 미만, Ar'4는 0.5%미만에 속했다. 이들의 함량비 증 ArVAr' ₂ 는 0.57-1.67, Ar' ₃ /Ar' ₂ 는 0.068-0.078, ArVAr' ₃ 은 8.34-21.35에 속했다.

【표 10】

【표 12】

<|25> 표 12를 보면 각각의 실시예에서 주요 화합물 증 인덴류의 함량은 10.6~38.9%， 나 프탈렌류의 함량은 12.5-40.2%, 비페닐류 함량은 0.1~3,9%에 속했다. 이들의 함량 비 중 인덴류 /나프탈렌류는 0.26-3.11, 비페닐류 /나프탈렌류는 0.007-0.094에 속했 다.

<126> 상기 실시예 5ᅳ 7 및 비교예 4~5에 해당하는 준비된 NCB0를 모두 200 ^° C에서 상압증류로 전처리하였디 ^■ . 각각의 실시예 및 비교예에 따라 전처리 후 생성된 원료 의 물성은 하기 표 13에 나타내었다.

<127> [표 13】

각각의 실시예 및 비교예에 따라 중간단계에서 생성된 원료에 포함된 화합물 의 조성은 하기 표 14 내지 표 17에 나타내었다. <129> 【표 14】 ' . ^. . ^'

<130> 【표 15】

<i3i> 【표 16】

< 132> 【표 17】

<133> .： 이 후 상가 원료를 여과를 통해 고상 물질을 제거 한 후 100 중량부를 금속 재질의 용기에 투입하고 370 ^° C에서 0.5시간 동안 가열하였다. 이 후 박막 증발장치 에 각각 투입한 후, 진공분위기， 340 ^° C에서 30분간 가열하여 등방성 피치를 제조하 였다. 제조된 등방성 피치의 평균 분자량， 연화점 및 점도는 표 23에 나타내었다.

134> < 135> 중? 다계에서 생성된 원료의 분석

<136> 하기 표 18은 모든 실시예 및 비교예의 중간단계에서 생성된 원료의 물성을 나타낸 다.

<137> 【표 18】

ci,38> 표 18을 보면 각각의 실시예에서 방향족화도는 0.78 ~ 0.88에 속했고, 평균 분자량은 170 ~ 260에 속했다.

<139> 하기 표 19 내지 22는 모든 실시예 및 비교예의 중간단계에서 생성된 원료에 포함된 화합물의 조성을 나타낸다.

< 140> 【표 19】

<i4i> 표 19를 보면 각각의 실시예에서 방향족고리를 포함한 화합물의 함량은 A 은 22.5-38.0%, Ar ₂ 는 55.5~66.6%, Ar ₃ 는 4.5~8.3%, Ar ₄ 는 0.0~2.3%에 속했다. 이들 의 함량비 중 AiVAr ₂ 는 0.33-0.67, Ar ₃ /Ar ₂ 은 0.08-0.13, Ai Ar ₃ 는 3.04-8.44에 속 했다.

<142> 【표 20】

】

】

젠은 대부분 휘발된 것을 알 수 있고， 알킬벤젠 및 인단류는 전체적으로 함량이 감 소한 것을 알 수 있다. 반면 인단류， 비페닐류 및 세 개 이상의 방향족고리를 포함 한 화합물은 전체적으로 소폭 증가하였고, 나프탈렌류의 함량은 전체적으로 대폭 증가하였다. 각각의 실시예에서 원료의 주요 화합물의 함량은 알케닐벤젠의 경우 측정되지 않을 정도로 모두 휘발되었고， 인단류는 2.2~4.7%， 인덴류는 9. 1~25.4¾ , 비페닐류는 0.4-4.9%, 나프탈렌류는 21.7 49.2%에 속했다. 그리고 각각의 실시예 에서 원료의 주요 화합물 함량의 비는 인덴류와 나프탈렌류의 비 (인덴류 /나프탈렌 류)가 0.18 1.17이었고， 비페닐류와 나프탈렌류의 비 (비페닐류 /나프탈렌류)가 0.08 0.13에 속했다.

<146>

<147> 제조된 등방성피치의 물성 분석

<148> 아래 표 23은 모든 실시예 및 비교예에 따라 제조된 등방성 피치의 물성을 나타낸다.

<149> 【표 23】

<150> 표 23을 보면 각각의 실시예의 연화점은 265~269 ^° C, 평균분자량은 1750~

2500에 속했고, 점도는 194~411에 속했다.

<151> 【표 24】

<152> 표 24를 보면 실시예는 모두 용융방사가 가능하면서 방사시 단사가 발생하지 않았고， 탄소섬유의 인장강도는 최소 1.5GPa이상이면서 신장률도 2¾ 이상이었다. 반면, 비교예는 용융방사가 가능하나 단사가 발생한 것이 있었으며 단사가 발생하 지 않아도， 신장률이 2.0% 미만이거나， 탄소섬유의 인장강도가 최대 l.lGPa로 나타 나실시예와 현저한 강도차이가 나타났다.

<153>

<154>