Compositional Fibers Based on Coal Tar Mesophase Pitch Obtained by Electrospinning Method

Abstract

Досліджено можливість використання відходів перероблення вугілля родовища Шубарколь (Казахстан) для отримання таких корисних матеріалів, як вуглецеві волокна. Термічним обробленням кам’яновугільної смоли за 773 К одержано мезофазний пек. Приготовлено спініговий розчин подрібненням мезофазного пеку з додаванням полі(метилметакрилату) як волокноутворюючого матеріалу та 1,2-дихлоретану як розчинника. За допомогою елементного аналізу підтверджено, що термооброблення за 773 К приводить до повного видалення сірковмісних компонентів, які впливають на утворення мезофази (хімічний склад мезофазного пеку С – 91,48 %; О – 8,52 %; S – 0,00 %). Присутність вуглецевих матеріалів і зв'язків C–H підтверджено даними раманівської спектроскопії (пікі D (1366 см-1) та G (1605 см-1), пік при 2900 см-1, відповідно). Методом електроспіннінгу в лабораторних умовах одержано вуглецеві волокна діаметром 0,8–1,75 мкм.This research examines the use of coal-processing wastes of Shubarkol deposit (Kazakhstan) in obtaining useful materials such as carbon fibers. For our experiments, mesophase pitch was obtained by coal tar heat treatment at 773 K. Spinnable solution was prepared by crushing mesophase pitch into the pieces with adding poly(methylmethacrylate) as a fiber-forming material and 1,2-dichloroethane as a solvent. Elemental analysis revealed that the chemical composition of mesophase pitch (С – 91.48 %; О – 8.52 %; S – 0.00 %) showed that heat treatment up to 773 K leads to the complete removal of sulfur-containing components which affect the mesophase formation. Raman data of the obtained pitch revealed the appearance of D (1366 cm-1) and G (1605 cm-1) peaks, which are responsible for carbon materials; another peak at 2900 cm-1 shows the presence of C–H bonds. Carbon fibers with the diameter of 0.8–1.75 μm were obtained by electrospinning method in laboratory settings.