BE826311A - POLYARYLENE-OXADIAZOLES-1,3,4 MODIFICATIONS, THEIR PREPARATION PROCESS AND PROCESS FOR THE PREPARATION OF POLYOXADIAZOLE-DERIVED FIBERS - Google Patents

POLYARYLENE-OXADIAZOLES-1,3,4 MODIFICATIONS, THEIR PREPARATION PROCESS AND PROCESS FOR THE PREPARATION OF POLYOXADIAZOLE-DERIVED FIBERS

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BE826311A BE154020A BE154020A BE826311A BE 826311 A BE826311 A BE 826311A BE 154020 A BE154020 A BE 154020A BE 154020 A BE154020 A BE 154020A BE 826311 A BE826311 A BE 826311A
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    • C08G73/08Polyhydrazides; Polytriazoles; Polyaminotriazoles; Polyoxadiazoles
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Description

       

  "Polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 modifiés, leur procédé de préparation et procédé de préparation de fibres de polyoxadiazole dérivées".

  
La présente invention concerne des polyarylèneoxadiazoles-1,3,4-, leur procédé de préparation ainsi qu'un procédé de préparation de fibres dérivées. 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
ges spéciaux pour le personnel d'industries variées ainsi que pour la confection de vêtements ignifuges usuels; ils s'emploient également pour la fabrication de tissus ignifuges décoratifs ou de tissus d'ameublement (rideaux, tapis, tapisseries, etc) et pour la fabrication d'ouvrages techniques en caoutchouc utilisés à des températures élevées et soumis à des déformations alternées, tels que des pneus d'automobiles et d'avions, des courroies et des bandes transporteuses.

  
On connaît déjà des polyarylène-oxadiazoles1,3,4, dont les nacromolécules se composent de motifs suivants:

  

 <EMI ID=2.1> 


  
 <EMI ID=3.1> 

  
des radicaux aryléniques monocycliques.

  
On connaît déjà un procédé de préparation de polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 qui comprend l.es stades de polycondensation de dichlorures d'acides arylènedicarboxyliques sur des dihydrazides d'acides arylène-dicarboxyliques dans des sol-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
obtenus par chauffage, en absence ou en présence de catalyseurs
(Cf.Journal of Polymer Science, A2,N[deg.]3,pp.1147, 1157, 1171 (1964) et Polymer Preprints, 9, N[deg.]2, 109.1 (1968)).

  
Le principal inconvénient de ce procédé est qu'il comprend deux stades ce qui complique la préparation des polymères ainsi que des fibres dérivées. 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
l'économie et de la simplicité-de l'industrialisation, consiste à synthétiser en une seule étape des polyarylène-oxadiazoles1,3,4. Ce procédé consiste à chauffer au sein d'un oléum, à 85-
1451,Ci du sulfate d'hydrazine avec des acides arylènedicarboxyliques (acide téréphtalique, acide isophtalique, des mélanges d'acide téréphtalique-acide isophtalique, acides polycycliques

  
 <EMI ID=6.1> 

  
(1970) , 29959 (1968), 21903 (1971), 21901(1971), 16904 (1971) ;  Journal of Polymer Science, A3, 45, 1965 et Journal of Applied

  
 <EMI ID=7.1> 

  
obtenus à base des acides téréphtalique et isophtalique qui sont les plus prometteurs au point de vue de la préparation des fibres, étant donné leur prix relativement faible et l'accessibilité des polymères dérivés qui sont caractérisés par une masse moléculaire suffisamment élevée.

  
On connaît d'autre pa&#65533;un procédé de préparation de fibres de polyoxadiazole à partir des polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 que l'on obtient par polycondensation des monomères au sein d'un oléum. Ce procédé consiste à diluer les solutions réactionnelles qui se forment après l'accomplissement de la polycondensation, à l'acide sulfurique concentré et à extruder les solutions de filage obtenues dans un bain de préciconstitué

  
 <EMI ID=8.1> 

  
sulfurique. On soumet la fibre ainsi obtenue à un étirage plastifiant, on la libère par lavage à l'acide sulfurique et on la soumet à un traitement thermique (cf. Journal of Applied Polymer

  
 <EMI ID=9.1> 

  
classe C3R) .

  
Un inconvénient sérieux des polyoxadiazoles et des fibres dérivées, obtenues par des procédés connus, est leur combustibilité. Enflammés et ensuite retirés de la flamme d'un brûleur, des polyoxadiazoles et les fibres dérivées brûlent complètement à l'air libre . La combustibilité des fibres de  polyoxadiazoles restreint leur domaine d'utilisation. En outre les fibres de polyoxadiazoles connues, à base d'acides téréphtalique et isophtalique, présentent une résistance insuffisante à la fatigue sous l'effet de déformations.

  
Le nombre de flexions doubles de la fibre jusqu' à la rupture , déterminé sur un appareil du type DP-15 de la Société Shopper sous une charge de 5 kgf/cm<2>, ne dépasse pas
4000 ou 5000 alors que pour une fibre de capron le nombre de flexions doubles déterminé pour la même charge sur ce même appareil se chiffre par 25000 à 30000. Cette résistance à la fatigue insuffisante limite les applications des fibres de polyoxadiazoles connues en vue de la fabrication d'ouvrages techniques en caoutchouc qui sont explicités sous des déformations alternées.

  
Un but de la présente invention consiste à éliminer les inconvénients susdits.

  
On s'est donc proposé de créer des polyarylèneoxadiazoles-1,3,4, qui soient appropriées pour le filage de fibres et qui présentent une meilleure stabilité aux flexions

  
et une combustibilité plus faible, ainsi que de créer un procédé

  
 <EMI ID=10.1> 

  
cédé de préparation de fibres dérivées.

  
La solution consiste à mettre en oeuvre de nouveaux polyarylène-oxadiazoles-1,3,4, à appliquer leur procédé de préparation et à utiliser un procédé de préparation de fibres dérivées de ces polymères.

  
Les polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 proposés suivant la présente invention sont des composés dont les macromolécules sont constituées de motifs suivants: 

  

 <EMI ID=11.1> 


  
où R' représente un radical phénylène ou diphénylène, et R" représente un radical bromo-phénylène , bromodiphénylène,R (Br]

  
, un radical méta-aminophénylène

  

 <EMI ID=12.1> 


  
ou un radical

  
azodiphénylène-4,4'

  

 <EMI ID=13.1> 


  
, la teneur molaire maxi-

  
mum en motifs contenant un radical bromophénylène ou bromodiphé-

  
 <EMI ID=14.1> 

  
 <EMI ID=15.1> 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
Suivant l'invention le procédé de préparation des polyoxadiazoles susdits consiste à effectuer la polycondensation de sulfate d'hydrazone sur de l'acide isophtalique et/ou de l'acide téréphtalique, à une température de 85 à 145[deg.]C, dans de l'oléum, en présence d'un additif constitué par des sels d'acide bromhydrique , par de l'acide amino-5-isophtalique ou

  
par de l'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4'.

  
Grâce à l'utilisation d'additifs de ce genre dans la synthèse des polyoxadiazoles, on introduit dans les macromolécules des polymères des éléments modificateurs tels que des atomes de brome, des groupements azo-N=N- ainsi que des groupements amino-aromatiques qui se substituent aux atomes d'hydrogène des noyaux benzéniques. L'introduction d'atomes de

  
brome réduit la combustibilité des polyoxadiazoles, et l'introduction des groupements azo et'des groupements amino-aromatiques élève la stabilité aux flexions des fibres polyoxadiazole, c'est-

  
 <EMI ID=17.1> 

  
troduction d'un additif confère à une macromolécule de polyary-lène-oxadiazole-1,3,4 une structure chimique qui améliore l'ensemble des propriétés des fibres de polyoxadiazole par réduction de leur combustibilité ainsi que de leur fatigue aux déformations alternées.

  
A titre de réactifs introduisant du brome dais les macromolécules des polyoxadiazoles, on propose d'utiliser des bromures, tels que KBr ou NaBr. Ces sels au sein d'un oléum subissent une oxydation, en dégageant du brome élémentaire suivant la réaction:

  

 <EMI ID=18.1> 


  
Pour obtenir des polyoxadiazoles bromés au cours de leur synthèse à partir de monomères au sein de l'oléum on peut utiliser également comme agent bromurant le brome élémentaire . Toutefois son prix de revient est beaucoup plus élevé

  
 <EMI ID=19.1> 

  
tions que les bromures.

  
A titre de réactifs modificateurs introduisant dans les macromolécules de polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 des groupements azo et amino,on propose suivant la présente invention d'utiliser des acides arylèneazodicarboxyliques HOOCArN=N-Ar COOH, en particulier l'acide azobenzène-dicarboxylique-

  
4,4',

  

 <EMI ID=20.1> 


  
ainsi que les acides amino-

  
arylènedicarboxyliques HOOCAr (NH2)COOH., en particulier l'acide

  
amino-5-isophtalique

  

 <EMI ID=21.1> 


  
Les polyarylènes oxadiazoles .1,3,4 peuvent être utilisés tels quels comme produits fibrogènes. Toutefois il est plus avantageux de les utiliser en tant qu'additifs à des acides arylène-dicarboxyliques moins onéreux et plus accessibles, comme l'acide téréphtalique et/ou l'acide isophtalique. Pour obtenir des polyoxadiazoles à base d'acide téréphtalique et/ou isophtalique , il est avantageux d'employer des additifs d'acide amino5-isophtalique dans une proportion ne dépassant pas 30% molaires, afin d'éviter une baisse de la masse moléculaire des polymères obtenus ainsi qu'une détérioration rapide de la résistance mécanique des fibres de polyoxadiazole qui en dérivent .

   Dans le cas où l'on utilise l'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4' sa quantité ajoutée à l'acide tétéphtalique et/ou à l'acide isophtalique n'est pas limitée, l'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4', en absence d'autres acides dicarboxyliques, se prêtant par luimême à la préparation de polyoxadiazoles macromoléculaires ainsi que de fibres dérivées suffisamment résistantes.

  
A titre d'acides arylène-dicarboxyliques on peut utiliser des acides aromatiques dicarboxyliques quelconques qui ne se désintègrert pas sous l'action de l'oléum à chaud et qui

  
ne subissent pas la sulfonation par l'oléum. Au point de vue d&#65533;rix de revient, de la tendance à la formation de macromolécules, il est préférable d'utiliser l'acide téréphtalique et/ou l'acide isophtalique.

  
L'acide arylène-dicarboxylique et le sulfate d'hydrazine sont pris dans des proportions pratiquement équimoléculaires. Toutefois dans les cas où la liqueur réactionnelle chauffée ne s'épaissit pas, il est recommandé de prendre un excès de sulfate d'hydrazine de 20% au maximum de la proportion stoechiométrique.

  
Il convient d'introduire dans le mélange de monomères le même excès de sulfate d'hydrazine avant la polycondensation dans le cas où l'on cherche à obtenir un polymère d'une masse moléculaire suffisamment élevée et d'un haut degré de bromuration. 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
ditions d'iode dans des proportions jusqu'à 10% de la masse du bromure éventuellement employé. En présence de ces additifs , la vitesse et le degré d'halogénation du polymère augmentent considérablement. 

  
La limite inférieure des quantités d'agents de bromuration utilisées qui permettent d'obtenir des polyoxadiazoles d'une combustibilité réduite, notamment des polyoxadiazoles auto-extinguibles, dépend des particularités chimiques des acides arylènedicarboxyliques utilisés. La limite supérieure dépend de l'usage des polymères, étant donné que la masse moléculaire des polymères tombe au fur et à mesure qu'augmerite le degré de bromuration. Pour obtenir des polyoxadiazoles fibrogènes auto-extinguibles à base d'acides aromatiques dicarboxyliques en présence d'additifs d'iode, on prend le rapport molaire bromure/acide dicarboxylique ou mélange d'acides aromati-  ques dicarboxyliques dans un intervalle de 0,1/1 jusqu'à 1,5/1.

  
Pour obtenir un polymère à teneur en brome maximale, donnant des fibres d'une résistance mécanique accrue, il est recommandé d'introduire le bromure avant la polycondensation au sein d'une suspension d'acide dicarboxylique ou d'un mélange d'acides dicarboxyliques dans l'oléum, de porter le mélange obtenu à une température de 50[deg.] à 100[deg.]C en ajoutant ensuite le sulfate d'hydrazine et en chauffant jusqu'à une température de
100[deg.] à 145[deg.]C.

  
Suivant l'invertion le procédé de préparation de la fibre consiste à l'extruder à partir de solutions (liqueurs) de filage dans l'acide sulfurique qui contiennent les

  
 <EMI ID=23.1> 

  
une solution aqueuse à 30-55% d'acide sulfurique à titre  <EMI ID=24.1> 

  
tifiant de la fibre fraîchement filée dans un rapport de 1/2  à 1/6 et en renforçant cette fibre en l'étirant à une tempéra-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
Le procédé proposé de préparation de polyarylèneoxadiazoles-1,3,4.modifiés suivant l'invention, est simple à industrialiser car il consiste simplement à chauffer un mélange de matières premières sous agitation. Les liqueurs réactionnelles obtenues sont directement utilisées pour la préparation des solutions de filage. Les polymères s'obtiennent en un rendement pratiquement quantitatif. Les acides arylène-dicarboxyliques utilisés en tant que matières premières les plus prometteuses,

  
à savoir l'acide téréphtalique et l'acide isophtalique, sont  des produits relativement bon marché de la grande synthèse or-

  
 <EMI ID=26.1> 

  
isophtalique et l'acide azobenzènedicarboxylique-4,4', s'obtiennent facilement en partant respectivement de l'acide isophtalique et de'acide nitro-4-benzoîque. L'oléum, NaBr, KBr et l'acide sulfurique sont des produits bon marché de la chimie minérale.

  
On voit donc que le procédé suivant l'invention est simple et économique.

  
On applique le procédé suivant l'invention de  la manière suivante. 

  
On peut introduire les bromures de trois façons  différentes:
a) on peut les placer dans une suspension d'un  <EMI ID=27.1> 

  
et/ou de l'acide isophtalique, dans l'oléum. On porte ensuite le mélange à une température de 50 à 100[deg.]C pendant un laps de temps nécessaire pour achever la bromuration de l'acide arylène dicarboxylique (2 à 5 heures), en ajoutant ensuite le sulfate  <EMI ID=28.1>  <EMI ID=29.1>  c) on peut les introduire, enfin, dans une solution réactionnelle de polymère, après achèvement de la polycondensation, en portant le mélange à une température de 50 à
100[deg.]C pendant 2 à 5 heures. La première version est la meilleure, car elle conduit à la formation de polymères caractérisés par un degré de bromuration plus élevé et qui se prêtent à l'extrusion en-fibres de resistance mécanique plus élevée.

Le procédé proposé de préparation de polyary-lène-oxadiazoles-1,3,4 bromés dans sa version optimale (version

  
a) est réalisé de la manière suivante. On place dans un réacteur l'oléum, de l'acide arylène-dicarboxylique, un bromure et , éventuellement, une addition d'iode cristallisé et on porte le mélange, en l'agitant, à une température de 50[deg.] à 100[deg.]C pendant un laps de temps suffisant pour la disparition complète des vapeurs de brome dans l'espace libre au-dessus de la surface de la solution (2 à 5 heures). On ajoute ensuite à la solution dans l'oléum de l'acide bromuré du sulfate d'hydrazine; on porte le mélange à 100[deg.]- 145[deg.]C sous agitation jusqu'à la cessation de la polycondensation et la formation d'une solution de polyoxydiazole ayant la viscosité imposée que l'on utilise après dilution à l'acide sulfurique à 94-96%, filtration et dégazage pour l'extrusion de la fibre.

  
On obtient des polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 contenant des groupements amino-aromatiques et des groupements azo en procédant de la manière suivante. On place dans un réacteur de l'oléum à 20-45%, du sulfate d'hydrazine, un acide ary-

  
 <EMI ID=30.1> 

  
liques ainsiqu'une addition d'acide amino-5-isophtalique ou  <EMI ID=31.1> 

  
dilue à l'acide sulfurique à '95-96% jusqu'à une concentration de 3 à 6%, on la filtre et on l'emploie pour le filage de la

  
 <EMI ID=32.1> 

  
ques/oléum varie en 1/5 et 1/10 . Le rapport d'acide arylène dicarboxylique/sulfate d'hydrazine est équimolaire. Toutefois dans le cas où il ne se forme pas de polymère d'une viscosité suffisamment élevée, notamment dans le cas de fortes additions d'acide amino-5-isophtalique il est recommandé de prendre un excès de sulfate d'hydrazine en une quantité ne dépassant pas
20% de la proportion stoechiométrique.

  
On prépare des fibres à partir des polyarylèneoxadiazoles-1,3,4 modifiés en procédant de la manière suivante. Après polycondensation du sulfate d'hydrazine sur des acides

  
 <EMI ID=33.1> 

  
et on la mélange .à l'acide sulfurique concentré jusqu'à la formation d'une solution ayant la viscosité cinématique requise. On homogénéise le mélange en l'agitant, on filtre la solution obtenue à travers un tissu résistant aux acides et on le libère de gaz inclus par traitement sous vide. On file la solution de polyoxadiazole obtenue en fibre en utilisant comme bain de précipitation une solution aqueuse d'acide sulfurique d'une concentration de 30 à 55%. On soumet la fibre non lavée et fraîchement filée à un étirage plastifiant à l'air ou dans un bain d'acide sulfurique aqueux d'une concentration de 10

  
à 70% pris dans un rapport de 1/2 jusqu' à 1/6 et on la lave à l'eau pour la débarrasser d'acide sulfurique et on la sèche ensuite. On renforce la fibre par étirage dans un tube chauffé

  
 <EMI ID=34.1>  

  
non modifiées à base de 1'acide téréphtalique et/ou de l'acide

  
 <EMI ID=35.1> 

  
une fibre de polyoxadiazole étirée à chaud à base d'un mélange de 90 moles % d'acide téréphtalique et de 10 moles % d'acide amino-5-isophtalique est caractérisée par un nombre de flexions

  
 <EMI ID=36.1> 

  
polyoxadiazole obtenue à partir de l'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4' est caractérisée par un nombre limite de flexions doubles >65.000. Essayées dans des conditions identiques les fibres en polyoxadiazole non modifiées n'ont qu'un nombre de flexions doubles limite de 4000 à 5000.

  
Les polyoxadiazoles contenant des restes de l'acide amino-5-isophtalique offrent également de l'intérêt compte tenu de la possibilité de modifications chimiques variées sur des groupes diazonium que peuvent donner les groupements aminoaromatiques du polymère par diazotation dans des conditions  hétérogènes ou bien en solution dans de l'acide sulfurique concentré.

  
La groupements azo-contenus dans les polyarylèneoxadiazoles-1,3,4 leur confèrent une coloration qui varie suivant la teneur de cas groupements. A ce propos il convient de noter que les polyoxadiazoles ; contenant des groupements azo sont aptes au filage de fibres colorées (orangées,jaunes,rouges) dont la coloration garde une vivacité pratiquement invariable sous les effets prolongés de la lumière ou des intempéries. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples concrets de réalisation.

Exemple 1

  
On place dans un réacteur, muni d'un agitateur mécanique, d'un capteur (absorbeur) d'anhydride sulfurique gazeux pourvu d'acide sulfurique concentré et d'un dispositif de réchauf-fage, 24,0 parties pondérales d'acide téréphtalique, 8,6 parties pondérales de KBr (rapport moléculaire KBr /acide téréphtalique:

  
 <EMI ID=37.1> 

  
dérale d'iode. On porte le mélange en l'agitant à 55[deg.]-65[deg.]C pendant trois heures jusqu'à la disparition des vapeurs de brome dans l'enceinte libre du réacteur. On ajoute ensuite à la solution dans l'oléum d'acide bromé 19,6 g de sulfate d'hydrazine
(excès de 4% en poids de la quantité stoechiométrique) et on chauffe le tout à 120-140[deg.]C en agitant pendant 4 heures. On obtient une solution épaisse de couleur jaune de polyoxadiazole que l'on utilise pour le filage de fibres auto-extinguibles.

  
Exemples 2 à 9

  
On prépare des polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 fibrogènes, auto-extinguibles suivant le même schéma que dans l'exemple précédent, mais en utilisant d'autres monomères ou

  
en prenant les réactifs de départ dans d'autres rapports. Les  conditions de préparation de ces polymères sont résumées dans

  
le tableau 1 ci-après.

Exemple 10

  
On place dans un réacteur de polycondensation
15,8 parties pondérales d'acide téréphtalique, 0,91 partie pondérale d'acide amino-5-isophtalique, 91 parties pondérales d'oléum à 40% et 13,6 parties pondérales (excès de 5%) de sulfate d'hydrazine . On porte ce mélange à une température de 130-135[deg.]C , en agitant , pendant 4 heures. On obtient une solution épaisse brun clair de polymère apte au filage. Ce polymère contient des groupements amino-aromatiques dont la présence peut être constatée par diazotation du polymère et par copulation avec des composés azoïques variés . 

  
Le procédé suivant l'invention de préparation de fibres de polyoxadiazoles est économique et simple au point  de vue industrialisation car il utilise pour filer des fibres des solutions de polymères obtenues par un procédé peu compliqué à partir de réactifs relativement bon marché ainsi qu'avec des appareillages ordinairement employés pour filer des fibres thermostables à partir des solutions de polymères polyhétéroaryléniques.

  
Les polyoxadiazoles et les fibres de polyoxadiazole à base de l'acide téréphtalique et/ou de l'acide isophtalique à teneur en brome au moins égale à 5-8% sont auto-extinguibles. Ces procédés brûlent après inflammation, mais s'éteignent aussitôt qu'on les a retirés de la flamme d'un brûleur.

  
L'introduction de brome réduit la combustibilité des polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 tout en augmentant leut thermostabilité. Les fibres de polyoxadiazole bromées exposées à  l'air, notamment à 350[deg.]C pendant 50 h, conservent à 50 - 60% leur résistance mécanique initiale, alors que les fibres non modifiées essayées dans les mêmes conditions ne gardent que

  
 <EMI ID=38.1> 

  
fibres de polyoxadiazole bromées non étirées à chaud présentent une haute aptitude à l'absorption de l'humidité jusqu'à 16% lorsque le degré hygrométrique de l'air est de 65%. Une telle propriété de la fibre est d'un grandintérêt lorsqu'on l'utilise pour la confection des vêtements et des sous-vêtements.

  
La résistance à la flexion des fibres de polyoxadiazole contenant des restes d'acide amino-5-isophtalique ou des restes d'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4' dépasse sensi-

  
 <EMI ID=39.1>  

Exemple 11

  
On effectue, d'après l'exemple précédent, la polycondensation de sulfate d'hydrazine sur des mélanges d'acide téréphtalique/acide amino-5-isophtalique, pris dans des rapports moléculaires de 90/10 et 80/20, ainsi que sur un mélange de

  
70 moles % d'acide téréphtalique, de 20 moles % d'acide isophtalique et de 10 moles % d'acide amino-5-isophtalique. Dans tous les cas on obtient des solutions de pdymères aptes au filage.

Exemple 12

  
On place dans un réacteur de polycondensation
206,0 parties pondérales d'oléum à 30%, 13,0 parties pondérales de sulfate d'hydrazine et 27,0 parties pondérales d'acidë azo-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
deux heures en agitant . On obtient une solution épaisse de couleur cerise foncé d'un polymère qui précipite quand on le coule dans l'eau sous forme de fils.

Exemple 13 

  
On effectue comme dans l'exemple précédent la polycondensation de sulfate d'hydrazine sur un mélange de

  
80 moles % d'acide téréphtalique et de 20 moles % d'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4', le rapport de sulfate d'hydrazine/

  
 <EMI ID=41.1> 

  
lange d'acide azobenzènedicarboxylique.-4,4'/acide téréphtalique/acide isophtalique pris dans des proportions moléculaires

  
de 10/70/20, en absence et en présence d'un excès de sulfate d'hydrazine de 10% en poids par rapport à la proportion stoechiométrique. Dans tous les cas on obtient des solutions colorées

  
de polymères aptes au filage.

Exemple 14

  
On file une solution à 6,5% de poly-paraphénylène-oxadiazole-1,3,4 filtrée à travers un tissu résistant aux  <EMI ID=42.1>  <EMI ID=43.1> 

  
dans de l'acide sulfurique concentré (à 94-98%) pour obtenir

  
 <EMI ID=44.1> 

  
dans un bain de précipitation constitué par de l'acide sulfurique à 54%. On soumet la fibre fraîchement filée à un étirage

  
 <EMI ID=45.1> 

  
la 

  
 <EMI ID=46.1> 

  
 <EMI ID=47.1> 

  
39 gf/tex pour un allongement de 3,4%. Cette fibre est autoextinguible d'une façon très marquée. Sa stabilité à la chaleur évaluée par le taux de conservation de la résistance à la rupture exprimée en % de la résistance initiale après échauffement

  
à l'air à 350[deg.]C, a les valeurs suivantes: après 10 heures-96%;

  
 <EMI ID=48.1> 

  
30%. La teneur en humidité de la fibre initiale, dans une atmosphère d'un degré hygrométrique de 65% et à 20[deg.]C, est de 16,8%, la teneur en humidité de la fibre étirée à chaud est égale dans les mêmes conditions à 4,5%.

Exemple 15

  
On file la fibre comme dans l'exemple précédent. Le poly-para-phénylène-oxadiazole-1,3,4 utilisé contient 9,73% de brome, et sa viscosité spécifique est de 3,4.La concentration de la solution de filage est de 4,1%. Le rapport d'étirage plastifiant est de 1/3,4, le rapport d'étirage à chaud

  
à 400[deg.]C est de 1/1,7. La fibre finale est auto-extinguible . Sa thermostabilité à 350[deg.]C a les valeurs suivantes après exposition à l'air: après 25 heures-79%; après 50 heures -59%. La résistance à la rupture de la fibre est de 37 gf/tex pour un allongement de 3,8%. 

  
 <EMI ID=49.1> 

  
On file la fibre comme dans l'exemple 14.

  
Comme solution de filage on prend une solution

  
 <EMI ID=50.1> 

  
par polycondensation de suif aie d'hydrazine sur de l'acide diphénylène-dicarboxlique-4,4', à taneur en brome de 15,2% et à viscosité spécifique de 1,9. On utilise pour filer la fibre une filière de 300 trous de 0,08 mm de diamètre. Le bain de précipitation est constitué par de l'acide sulfurique aqueux à 54%. On soumet la fibre fraîchement formée à un étirage plastifiant à l'air dans un rapport de 1/2,0. On étire la fibre libérée d'aci-

  
 <EMI ID=51.1> 

  
1/1,2. La fibre obtenue a une résistance à la rupture de 20 gf/ tex pour un allongement de 4,6%. Cette fibre est nettement autoextinguible. Sa thermostabilité à 350[deg.]C est de 86% (durée d'exposition à l'air de 25 heures). 

Exemple 17

  
On file la fibre d'une façon analogue à celle de l'exemple 14&#65533; On prend, en tant que solution de filage, une solution à 4,2% dans de l'acide sulfurique d'un polyoxadiazole obtenu par polycondensation de sulfate d'hydrazine sur de l'acide sulfodiphénylène-dicarboxylique-4,4' à teneur en brome de 10,4% et d'une viscosité spécifique de 0,97. Le bain de précipitation est constitué par de l'acide sulfurique à 55%. On effectue l'étirage plastifiant dans un rapport de 1/1,9. On fait passer la fibre débarrassée par lavage de l'acide sulfurique et séchée à travers un réchauffeur à 450[deg.]C, sans étirage. La fibre obtenue

  
a une résistance à la rupture de 12,5 gf/tex pour un allongement de 9,7%. Cette fibre est nettement auto-extinguible. Sa thermostabilité à 350[deg.]C est de 98% (en cas d'exposition à l'air pendant 25 heures).. 

  
 <EMI ID=52.1> 

  
On. emploie en tant que solution de filage une 

  
 <EMI ID=53.1> 

  
 <EMI ID=54.1> 

  
de 95 moles % d'acide téréphtalique et de 5 moles % d'acide amino-  5-isophtalique. La viscosité spécifique de la solution de 1 g de

  
 <EMI ID=55.1> 

  
20[deg.]C est égale à 4,4. La concentration de la solution est de 5%.

  
On effectue le filage de la solution de co-poly-oxadiazole con- 

  
 <EMI ID=56.1> 

  
de 300 trous de 0,08 mm de diamètre. Le bain de précipitation

  
est constitué par de l'acide sulfurique à 54%. On soumet la fibre 

  
 <EMI ID=57.1> 

  
de 1/3,0 à 1/3, 5. enclave à l'eau pour la débarrasser de l'acide 

  
 <EMI ID=58.1> 

  
 <EMI ID=59.1> 

  
un allongement de 6%. Le nombre de flexions doubles de la fibre

  
 <EMI ID=60.1> 

  
DP-15 Shopper est de 52.000.

Exemple 19

  
On-utilise, comme solution de filage, une solu-  tion à 4% dans de l'acide sulfurique de polyoxadiazole obtenue  en polycondensant du sulfate d'hydrazine sur de l'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4'. La viscosité spécifique du polymère est de 4,8. A titre .'de bain de précipitation , on utilise de l'acide sulfurique aqueux à 52%. Le rapport d'étirage plastifiant à l'air est de 1/4. Le rapport d'étirage à 400[deg.]C est de 1/1,5. La fibre de couleur cerise foncé obtenue a une résistance à la rupture de
52 gf/tex pour un allongement de 6%. Le nombre de flexions doubles de la fibre jusqu'à la rupture sous une charge de 5 kgf/mm<2> est de 65.000. 

  
 <EMI ID=61.1> 

  
On effectue le filage de la fibre comme dans l'exemple précédent, à cette seule différence que l'on utilise en tant que polymère un co-pdlyoxadiazole obtenu en partant d'un mélange de 80 moles % d'acide téréphtalique et de 20 moles % d'acide azobenzène-dicarboxylique-4,4'. La fibre écarlate obtenue a une résistance à la rupture de 43 gf/tex pour un allongement de 4%. Le nombre de flexions doubles de la fibre sous une charge de 5 kgf/mm<2> est de 9000.

  
Exemples 21 à 34

  
Dans les exemples cités, le filage des fibres

  
à partir des solutions de filage de polyarylène-oxadiazole-1,3, 4 modifiés et les traitements ultérieurs des fibres formées

  
sont effectués en faisant varier les conditions dans de larges limites afin d'obtenir les valeurs limites tolérées des paramè-  tres de préparation des fibres. Le tableau 2 ci-après résume

  
les caractéristiques des solutions de filage initiales ainsi que les conditions de leur transformation en fibres. Les fibres formées dans les conditions citées sont aptes à la transformation dans des établissements textiles.

  
Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 

  

 <EMI ID=62.1> 


  

 <EMI ID=63.1> 


  

 <EMI ID=64.1> 
 

  

 <EMI ID=65.1> 


  

 <EMI ID=66.1> 
 

  

 <EMI ID=67.1> 


  

 <EMI ID=68.1> 


  

 <EMI ID=69.1> 
 

REVENDICATIONS

  
 <EMI ID=70.1> 

  
térisés en ce que leur macromolécule se compose de motifs suivants: 

  

 <EMI ID=71.1> 


  
ou d.phénylène

  
dans lesquels R' représente un radical phénylène/, et R" représente un radical bromophénylène , bromodiphénylène, R' (Br),

  
méta-amino-phénylène

  

 <EMI ID=72.1> 


  
ou un radical azodiphénylène-

  

 <EMI ID=73.1> 


  
, la teneur molaire en motifs con-

  
tenant un radical bromophénylène ou bromodiphénylène étant égale au maximum à 80%, la teneur molaire en motifs contenant un radical méta-aminophénylène étant égale au maximum à 25% et la teneur molaire en motifs contenant le radical azodiphénylène
-4,4' étant égale au maximum à 100%.

  
2. Procédé de préparation de polyarylène-oxadia-



  "Modified polyarylene-oxadiazoles-1,3,4, method of preparation thereof and method of preparation of derivatized polyoxadiazole fibers".

  
The present invention relates to polyaryleneoxadiazoles-1,3,4-, their preparation process as well as a process for the preparation of derived fibers.

  
 <EMI ID = 1.1>

  
special measures for the personnel of various industries as well as for the manufacture of standard flame-retardant clothing; they are also used for the manufacture of decorative fire-retardant fabrics or furnishing fabrics (curtains, rugs, tapestries, etc.) and for the manufacture of technical rubber articles used at high temperatures and subjected to alternating deformations, such as as automotive and aircraft tires, belts and conveyor belts.

  
Polyarylene oxadiazoles1,3,4 are already known, the nacromolecules of which consist of the following units:

  

 <EMI ID = 2.1>


  
 <EMI ID = 3.1>

  
monocyclic arylene radicals.

  
A process for the preparation of polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 is already known which comprises the stages of polycondensation of dichlorides of arylenedicarboxylic acids on dihydrazides of arylene-dicarboxylic acids in sol-

  
 <EMI ID = 4.1>

  
obtained by heating, in the absence or in the presence of catalysts
(See Journal of Polymer Science, A2, N [deg.] 3, pp. 1147, 1157, 1171 (1964) and Polymer Preprints, 9, N [deg.] 2, 109.1 (1968)).

  
The main disadvantage of this process is that it comprises two stages which complicates the preparation of the polymers as well as of the derived fibers.

  
 <EMI ID = 5.1>

  
economy and simplicity of industrialization, consists in synthesizing in a single step of polyarylene-oxadiazoles1,3,4. This process consists of heating in an oleum, to 85-
1451, Ci hydrazine sulfate with arylenedicarboxylic acids (terephthalic acid, isophthalic acid, mixtures of terephthalic acid-isophthalic acid, polycyclic acids

  
 <EMI ID = 6.1>

  
(1970), 29959 (1968), 21903 (1971), 21901 (1971), 16904 (1971); Journal of Polymer Science, A3, 45, 1965 and Journal of Applied

  
 <EMI ID = 7.1>

  
obtained on the basis of terephthalic and isophthalic acids which are the most promising from the point of view of the preparation of fibers, given their relatively low price and the accessibility of derived polymers which are characterized by a sufficiently high molecular mass.

  
Another known pa &#65533; a process for preparing polyoxadiazole fibers from polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 which is obtained by polycondensation of the monomers in an oleum. This process consists in diluting the reaction solutions which form after the completion of the polycondensation with concentrated sulfuric acid and in extruding the spinning solutions obtained in a bath of preconstituted.

  
 <EMI ID = 8.1>

  
sulfuric. The fiber thus obtained is subjected to a plasticizer drawing, it is released by washing with sulfuric acid and it is subjected to a heat treatment (cf. Journal of Applied Polymer

  
 <EMI ID = 9.1>

  
class C3R).

  
A serious drawback of polyoxadiazoles and derived fibers, obtained by known methods, is their combustibility. Ignited and then removed from the flame of a burner, polyoxadiazoles and derived fibers burn completely in the open. The combustibility of polyoxadiazole fibers restricts their field of use. In addition, the known polyoxadiazole fibers, based on terephthalic and isophthalic acids, exhibit insufficient resistance to fatigue under the effect of deformations.

  
The number of double bends of the fiber until breaking, determined on a device of the type DP-15 from the Shopper Company under a load of 5 kgf / cm <2>, does not exceed
4000 or 5000 whereas for a capron fiber the number of double bends determined for the same load on this same device is 25000 to 30,000. This insufficient fatigue resistance limits the applications of known polyoxadiazole fibers for the purpose of manufacture technical rubber works which are explained under alternating deformations.

  
An aim of the present invention consists in eliminating the aforementioned drawbacks.

  
It has therefore been proposed to create polyaryleneoxadiazoles-1,3,4, which are suitable for spinning fibers and which exhibit better flexural stability.

  
and lower combustibility, as well as to create a process

  
 <EMI ID = 10.1>

  
preparation of derivative fibers.

  
The solution consists in using new polyarylene-oxadiazoles-1,3,4, in applying their preparation process and in using a process for preparing fibers derived from these polymers.

  
The polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 proposed according to the present invention are compounds whose macromolecules consist of the following units:

  

 <EMI ID = 11.1>


  
where R 'represents a phenylene or diphenylene radical, and R "represents a bromo-phenylene or bromodiphenylene radical, R (Br])

  
, a meta-aminophenylene radical

  

 <EMI ID = 12.1>


  
or a radical

  
4,4 'azodiphenylene

  

 <EMI ID = 13.1>


  
, the maximum molar content

  
mum in units containing a bromophenylene or bromodiphé radical

  
 <EMI ID = 14.1>

  
 <EMI ID = 15.1>

  
 <EMI ID = 16.1>

  
According to the invention, the process for preparing the aforementioned polyoxadiazoles consists in carrying out the polycondensation of hydrazone sulphate on isophthalic acid and / or terephthalic acid, at a temperature of 85 to 145 [deg.] C, in oleum, in the presence of an additive consisting of salts of hydrobromic acid, of 5-amino-isophthalic acid or

  
with azobenzene-dicarboxylic acid-4,4 '.

  
Thanks to the use of additives of this kind in the synthesis of polyoxadiazoles, modifying elements such as bromine atoms, azo-N = N- groups as well as amino-aromatic groups are introduced into the macromolecules of the polymers which are substituted for the hydrogen atoms of the benzene rings. The introduction of atoms of

  
bromine reduces the combustibility of polyoxadiazoles, and the introduction of azo groups and amino-aromatic groups raises the flexural stability of polyoxadiazole fibers, i.e.

  
 <EMI ID = 17.1>

  
Troduction of an additive confers on a polyary-lene-oxadiazole-1,3,4 macromolecule a chemical structure which improves all the properties of polyoxadiazole fibers by reducing their combustibility as well as their fatigue at alternating deformations.

  
As reagents introducing bromine into the macromolecules of the polyoxadiazoles, it is proposed to use bromides, such as KBr or NaBr. These salts in an oleum undergo oxidation, releasing elemental bromine following the reaction:

  

 <EMI ID = 18.1>


  
To obtain polyoxadiazoles brominated during their synthesis from monomers in oleum, it is also possible to use elemental bromine as an agent for brominating. However, its cost price is much higher

  
 <EMI ID = 19.1>

  
tions than bromides.

  
As modifying reagents introducing azo and amino groups into the polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 macromolecules, it is proposed according to the present invention to use arylene-azodicarboxylic acids HOOCArN = N-Ar COOH, in particular azobenzene acid -dicarboxylic-

  
4.4 ',

  

 <EMI ID = 20.1>


  
as well as amino acids

  
arylenedicarboxylic HOOCAr (NH2) COOH., in particular the acid

  
amino-5-isophthalic

  

 <EMI ID = 21.1>


  
The polyarylene oxadiazoles .1,3,4 can be used as such as fibrogenic products. However, it is more advantageous to use them as additives to less expensive and more accessible arylene dicarboxylic acids, such as terephthalic acid and / or isophthalic acid. To obtain polyoxadiazoles based on terephthalic and / or isophthalic acid, it is advantageous to use 5-amino-isophthalic acid additives in a proportion not exceeding 30 mol%, in order to avoid a drop in the molecular mass of the products. polymers obtained as well as a rapid deterioration of the mechanical strength of the polyoxadiazole fibers derived therefrom.

   In the case where azobenzene-dicarboxylic-4,4 'acid is used, its amount added to tetephthalic acid and / or isophthalic acid is not limited, azobenzene-dicarboxylic acid-4, 4 ', in the absence of other dicarboxylic acids, lending itself to the preparation of macromolecular polyoxadiazoles as well as sufficiently strong derived fibers.

  
As arylene-dicarboxylic acids one can use any aromatic dicarboxylic acids which do not disintegrate under the action of hot oleum and which

  
do not undergo sulfonation by oleum. From the point of view of cost, the tendency for macromolecule formation, it is preferable to use terephthalic acid and / or isophthalic acid.

  
The arylene-dicarboxylic acid and the hydrazine sulfate are taken in practically equimolecular proportions. However, in cases where the heated reaction liquor does not thicken, it is recommended to take an excess of hydrazine sulphate of at most 20% of the stoichiometric proportion.

  
It is advisable to introduce into the mixture of monomers the same excess of hydrazine sulphate before the polycondensation in the case where it is desired to obtain a polymer of a sufficiently high molecular mass and a high degree of bromination.

  
 <EMI ID = 22.1>

  
ditions of iodine in proportions up to 10% of the mass of the bromide optionally used. In the presence of these additives, the rate and degree of halogenation of the polymer increases considerably.

  
The lower limit of the quantities of bromination agents used which make it possible to obtain polyoxadiazoles of reduced combustibility, in particular self-extinguishing polyoxadiazoles, depends on the chemical characteristics of the arylenedicarboxylic acids used. The upper limit depends on the use of the polymers, since the molecular weight of the polymers drops as the degree of bromination increases. To obtain self-extinguishable fibrogenic polyoxadiazoles based on aromatic dicarboxylic acids in the presence of iodine additives, the bromide / dicarboxylic acid molar ratio or mixture of aromatic dicarboxylic acids is taken in a range of 0.1 / 1 up to 1.5 / 1.

  
To obtain a polymer with maximum bromine content, giving fibers of increased mechanical resistance, it is recommended to introduce the bromide before polycondensation in a suspension of dicarboxylic acid or a mixture of dicarboxylic acids. in oleum, to bring the mixture obtained to a temperature of 50 [deg.] to 100 [deg.] C, then adding hydrazine sulfate and heating to a temperature of
100 [deg.] To 145 [deg.] C.

  
Following the inversion, the process for preparing the fiber consists of extruding it from solutions (liquors) of spinning in sulfuric acid which contain the

  
 <EMI ID = 23.1>

  
a 30-55% aqueous solution of sulfuric acid with a content of <EMI ID = 24.1>

  
tifying freshly spun fiber in a ratio of 1/2 to 1/6 and strengthening this fiber by stretching it at a temperature

  
 <EMI ID = 25.1>

  
The proposed process for the preparation of polyaryleneoxadiazoles-1,3,4.modified according to the invention is simple to industrialize because it simply consists in heating a mixture of raw materials with stirring. The reaction liquors obtained are directly used for the preparation of the spinning solutions. The polymers are obtained in practically quantitative yield. Arylene-dicarboxylic acids used as the most promising raw materials,

  
namely terephthalic acid and isophthalic acid, are relatively inexpensive products of great gold synthesis.

  
 <EMI ID = 26.1>

  
Isophthalic acid and 4,4 'azobenzenedicarboxylic acid are easily obtained starting from isophthalic acid and 4-nitro-benzoic acid, respectively. Oleum, NaBr, KBr and sulfuric acid are inexpensive products of inorganic chemistry.

  
It can therefore be seen that the method according to the invention is simple and economical.

  
The process according to the invention is applied as follows.

  
We can introduce bromides in three different ways:
a) they can be placed in a suspension with an <EMI ID = 27.1>

  
and / or isophthalic acid, in oleum. The mixture is then brought to a temperature of 50 to 100 [deg.] C for a period of time necessary to complete the bromination of the arylene dicarboxylic acid (2 to 5 hours), then adding the sulfate <EMI ID = 28.1 > <EMI ID = 29.1> c) they can be introduced, finally, into a reaction polymer solution, after completion of the polycondensation, bringing the mixture to a temperature of 50 to
100 [deg.] C for 2 to 5 hours. The first version is the best, because it leads to the formation of polymers characterized by a higher degree of bromination and which lend themselves to fiber extrusion of higher mechanical strength.

The proposed process for preparing brominated polyary-lene-oxadiazoles-1,3,4 in its optimal version (version

  
a) is carried out as follows. The oleum, arylene-dicarboxylic acid, a bromide and, optionally, an addition of crystallized iodine are placed in a reactor and the mixture is brought, with stirring, to a temperature of 50 [deg.] To 100 [deg.] C for a time sufficient for the complete disappearance of the bromine vapors in the free space above the surface of the solution (2 to 5 hours). Brominated acid hydrazine sulfate is then added to the oleum solution; the mixture is brought to 100 [deg.] - 145 [deg.] C with stirring until the end of the polycondensation and the formation of a polyoxydiazole solution having the required viscosity which is used after dilution with 94-96% sulfuric acid, filtration and degassing for fiber extrusion.

  
Polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 containing amino-aromatic groups and azo groups are obtained by proceeding as follows. 20-45% oleum, hydrazine sulfate, an aryl acid are placed in a reactor.

  
 <EMI ID = 30.1>

  
liquids as well as an addition of 5-amino-isophthalic acid or <EMI ID = 31.1>

  
diluted with 95 -96% sulfuric acid to a concentration of 3 to 6%, filtered and used for spinning

  
 <EMI ID = 32.1>

  
ques / oleum varies in 1/5 and 1/10. The ratio of arylene dicarboxylic acid / hydrazine sulfate is equimolar. However, in the event that a polymer of a sufficiently high viscosity does not form, in particular in the case of strong additions of 5-amino-isophthalic acid, it is recommended to take an excess of hydrazine sulfate in an amount not not exceeding
20% of the stoichiometric proportion.

  
Fibers are prepared from modified 1,3,4-polyaryleneoxadiazoles by proceeding as follows. After polycondensation of hydrazine sulphate on acids

  
 <EMI ID = 33.1>

  
and mixed with concentrated sulfuric acid until a solution having the required kinematic viscosity is formed. The mixture is homogenized by stirring, the resulting solution is filtered through an acid resistant cloth and released from included gases by vacuum treatment. The polyoxadiazole solution obtained is spun into the fiber using an aqueous solution of sulfuric acid with a concentration of 30 to 55% as a precipitation bath. The unwashed and freshly spun fiber is subjected to a plasticizer drawing in air or in a bath of aqueous sulfuric acid at a concentration of 10.

  
70% taken in a ratio of 1/2 to 1/6 and washed with water to free it from sulfuric acid and then dried. The fiber is reinforced by stretching in a heated tube

  
 <EMI ID = 34.1>

  
unmodified based on terephthalic acid and / or acid

  
 <EMI ID = 35.1>

  
a hot-drawn polyoxadiazole fiber made from a mixture of 90 mole% terephthalic acid and 10 mole% 5-amino-isophthalic acid is characterized by a number of flexures

  
 <EMI ID = 36.1>

  
polyoxadiazole obtained from azobenzene-dicarboxylic-4,4 'acid is characterized by a limit number of double flexures> 65,000. Tested under identical conditions, the unmodified polyoxadiazole fibers only have a limit number of double bends of 4000 to 5000.

  
Polyoxadiazoles containing residues of 5-amino-isophthalic acid are also of interest given the possibility of various chemical modifications on diazonium groups which the aminoaromatic groups of the polymer can give by diazotization under heterogeneous conditions or else by solution in concentrated sulfuric acid.

  
The azo groups contained in the 1,3,4-polyaryleneoxadiazoles give them a color which varies according to the content of the groups. In this connection it should be noted that the polyoxadiazoles; containing azo groups are suitable for spinning colored fibers (orange, yellow, red) the coloring of which retains an almost invariable liveliness under the prolonged effects of light or bad weather. Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of several concrete embodiments.

Example 1

  
24.0 parts by weight of terephthalic acid are placed in a reactor, equipped with a mechanical stirrer, with a sensor (absorber) of gaseous sulfuric anhydride provided with concentrated sulfuric acid and with a heating device. , 8.6 parts by weight of KBr (KBr / terephthalic acid molecular ratio:

  
 <EMI ID = 37.1>

  
iodine deral. The mixture is brought with stirring at 55 [deg.] - 65 [deg.] C for three hours until the disappearance of the bromine vapors in the free chamber of the reactor. 19.6 g of hydrazine sulfate is then added to the solution in brominated acid oleum.
(excess of 4% by weight of the stoichiometric amount) and the whole is heated to 120-140 [deg.] C with stirring for 4 hours. A thick yellow solution of polyoxadiazole is obtained, which is used for the spinning of self-extinguishing fibers.

  
Examples 2 to 9

  
Polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 fibrogens, self-extinguishing, are prepared according to the same scheme as in the previous example, but using other monomers or

  
by taking the starting reagents in other reports. The conditions for the preparation of these polymers are summarized in

  
Table 1 below.

Example 10

  
We place in a polycondensation reactor
15.8 parts by weight of terephthalic acid, 0.91 parts by weight of 5-amino-isophthalic acid, 91 parts by weight of 40% oleum and 13.6 parts by weight (5% excess) of hydrazine sulfate . This mixture is brought to a temperature of 130-135 [deg.] C, with stirring, for 4 hours. A thick light brown solution of polymer suitable for spinning is obtained. This polymer contains amino-aromatic groups, the presence of which can be observed by diazotization of the polymer and by coupling with various azo compounds.

  
The process according to the invention for the preparation of polyoxadiazole fibers is economical and simple from the point of view of industrialization since it uses for spinning fibers polymer solutions obtained by an uncomplicated process from relatively inexpensive reagents as well as with Apparatus commonly employed for spinning thermostable fibers from solutions of polyheteroarylene polymers.

  
Polyoxadiazoles and polyoxadiazole fibers based on terephthalic acid and / or isophthalic acid with a bromine content of at least 5-8% are self-extinguishing. These processes burn after ignition, but extinguish as soon as they are removed from the flame of a burner.

  
The introduction of bromine reduces the combustibility of the polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 while increasing its thermostability. Brominated polyoxadiazole fibers exposed to air, especially at 350 [deg.] C for 50 h, retain 50 - 60% of their initial mechanical strength, while unmodified fibers tested under the same conditions retain only

  
 <EMI ID = 38.1>

  
Unheated brominated polyoxadiazole fibers exhibit a high moisture absorption capacity of up to 16% when the relative humidity of the air is 65%. Such a property of the fiber is of great interest when used for making clothes and undergarments.

  
The flexural strength of polyoxadiazole fibers containing 5-amino-isophthalic acid residues or azobenzene-dicarboxylic-4,4 'acid residues exceeds sensi-

  
 <EMI ID = 39.1>

Example 11

  
The polycondensation of hydrazine sulfate is carried out, according to the previous example, on mixtures of terephthalic acid / 5-amino-isophthalic acid, taken in molecular ratios of 90/10 and 80/20, as well as on a mix of

  
70 mole% terephthalic acid, 20 mole% isophthalic acid and 10 mole% 5-amino-isophthalic acid. In all cases, solutions of pdymers suitable for spinning are obtained.

Example 12

  
We place in a polycondensation reactor
206.0 parts by weight of 30% oleum, 13.0 parts by weight of hydrazine sulfate and 27.0 parts by weight of azo-

  
 <EMI ID = 40.1>

  
two hours shaking. A thick, dark cherry-colored solution of a polymer is obtained which precipitates when poured into water in the form of threads.

Example 13

  
As in the previous example, the polycondensation of hydrazine sulfate is carried out on a mixture of

  
80 mole% terephthalic acid and 20 mole% azobenzene-dicarboxylic acid-4,4 ', the ratio of hydrazine sulfate /

  
 <EMI ID = 41.1>

  
mixture of azobenzenedicarboxylic acid. -4,4 '/ terephthalic acid / isophthalic acid taken in molecular proportions

  
of 10/70/20, in the absence and in the presence of an excess of hydrazine sulfate of 10% by weight relative to the stoichiometric proportion. In all cases, colored solutions are obtained

  
of polymers suitable for spinning.

Example 14

  
A 6.5% solution of poly-paraphenylene-oxadiazole-1,3,4 is filtered through a fabric resistant to <EMI ID = 42.1> <EMI ID = 43.1>

  
in concentrated sulfuric acid (94-98%) to obtain

  
 <EMI ID = 44.1>

  
in a precipitation bath consisting of 54% sulfuric acid. The freshly spun fiber is subjected to drawing

  
 <EMI ID = 45.1>

  
the

  
 <EMI ID = 46.1>

  
 <EMI ID = 47.1>

  
39 gf / tex for an elongation of 3.4%. This fiber is very markedly self-extinguishing. Its heat stability evaluated by the rate of retention of the breaking strength expressed in% of the initial strength after heating

  
in air at 350 [deg.] C, has the following values: after 10 hours-96%;

  
 <EMI ID = 48.1>

  
30%. The moisture content of the initial fiber, in an atmosphere of 65% humidity and at 20 [deg.] C, is 16.8%, the moisture content of the hot-drawn fiber is equal in same conditions at 4.5%.

Example 15

  
The fiber is spun as in the previous example. The poly-para-phenylene-oxadiazole-1,3,4 used contains 9.73% bromine, and its specific viscosity is 3.4. The concentration of the spinning solution is 4.1%. The plasticizer stretch ratio is 1 / 3.4, the hot stretch ratio

  
at 400 [deg.] C is 1 / 1.7. The final fiber is self-extinguishing. Its thermostability at 350 [deg.] C has the following values after exposure to air: after 25 hours-79%; after 50 hours -59%. The tensile strength of the fiber is 37 gf / tex for an elongation of 3.8%.

  
 <EMI ID = 49.1>

  
The fiber is spun as in Example 14.

  
As a spinning solution we take a solution

  
 <EMI ID = 50.1>

  
by polycondensation of tallow alie hydrazine on diphenylene-dicarboxlic acid-4,4 ', with a bromine content of 15.2% and a specific viscosity of 1.9. A die with 300 holes of 0.08 mm in diameter is used to spin the fiber. The precipitation bath consists of 54% aqueous sulfuric acid. The freshly formed fiber is subjected to air stretch plasticizer at a ratio of 1 / 2.0. The fiber released from acid is stretched

  
 <EMI ID = 51.1>

  
1 / 1.2. The fiber obtained has a tensile strength of 20 gf / tex for an elongation of 4.6%. This fiber is clearly self-extinguishing. Its thermostability at 350 [deg.] C is 86% (duration of exposure to air of 25 hours).

Example 17

  
The fiber is spun in a manner analogous to that of Example 14 &#65533; As the spinning solution, a 4.2% solution in sulfuric acid of a polyoxadiazole obtained by polycondensation of hydrazine sulfate on sulfodiphenylene-dicarboxylic acid-4,4 'at a content of in bromine of 10.4% and a specific viscosity of 0.97. The precipitation bath consists of 55% sulfuric acid. The plasticizer stretching is carried out in a ratio of 1 / 1.9. The fiber freed by washing with sulfuric acid and dried is passed through a heater at 450.degree. C., without drawing. The fiber obtained

  
has a tensile strength of 12.5 gf / tex for an elongation of 9.7%. This fiber is clearly self-extinguishing. Its thermostability at 350 [deg.] C is 98% (when exposed to air for 25 hours).

  
 <EMI ID = 52.1>

  
We. employs as a spinning solution a

  
 <EMI ID = 53.1>

  
 <EMI ID = 54.1>

  
95 mole% terephthalic acid and 5 mole% 5-amino-isophthalic acid. The specific viscosity of the solution of 1 g of

  
 <EMI ID = 55.1>

  
20 [deg.] C is equal to 4.4. The concentration of the solution is 5%.

  
The spinning of the solution of co-poly-oxadiazole is carried out.

  
 <EMI ID = 56.1>

  
300 holes of 0.08 mm in diameter. The precipitation bath

  
consists of 54% sulfuric acid. We submit the fiber

  
 <EMI ID = 57.1>

  
from 1 / 3.0 to 1/3, 5.water enclave to get rid of acid

  
 <EMI ID = 58.1>

  
 <EMI ID = 59.1>

  
an elongation of 6%. The number of double flexures of the fiber

  
 <EMI ID = 60.1>

  
DP-15 Shopper is 52,000.

Example 19

  
As the spinning solution, a 4% solution in sulfuric acid of polyoxadiazole obtained by polycondensing hydrazine sulfate with azobenzene-dicarboxylic acid-4,4 'is used. The specific viscosity of the polymer is 4.8. As the precipitation bath, 52% aqueous sulfuric acid is used. The air plasticizer stretch ratio is 1/4. The draw ratio at 400 [deg.] C is 1 / 1.5. The resulting dark cherry-colored fiber has a breaking strength of
52 gf / tex for an elongation of 6%. The number of double flexes of the fiber to failure under a load of 5 kgf / mm <2> is 65,000.

  
 <EMI ID = 61.1>

  
The fiber is spun as in the previous example, with the sole difference that a co-pdlyoxadiazole obtained by starting from a mixture of 80 mole% of terephthalic acid and 20 moles is used as polymer. % azobenzene-dicarboxylic acid-4,4 '. The scarlet fiber obtained has a tensile strength of 43 gf / tex for an elongation of 4%. The number of double flexures of the fiber under a load of 5 kgf / mm <2> is 9000.

  
Examples 21 to 34

  
In the examples cited, the spinning of the fibers

  
from the modified polyarylene-oxadiazole-1,3,4 spinning solutions and subsequent treatments of the fibers formed

  
are carried out by varying the conditions within wide limits in order to obtain the tolerated limit values of the parameters of preparation of the fibers. Table 2 below summarizes

  
the characteristics of the initial spinning solutions as well as the conditions of their transformation into fibers. The fibers formed under the conditions cited are suitable for processing in textile establishments.

  
Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the devices or methods which have just been described by way of non-limiting examples without departing from the scope of the invention.

  

 <EMI ID = 62.1>


  

 <EMI ID = 63.1>


  

 <EMI ID = 64.1>
 

  

 <EMI ID = 65.1>


  

 <EMI ID = 66.1>
 

  

 <EMI ID = 67.1>


  

 <EMI ID = 68.1>


  

 <EMI ID = 69.1>
 

CLAIMS

  
 <EMI ID = 70.1>

  
terized in that their macromolecule consists of the following units:

  

 <EMI ID = 71.1>


  
or d.phenylene

  
in which R 'represents a phenylene / radical, and R "represents a bromophenylene or bromodiphenylene radical, R' (Br),

  
meta-amino-phenylene

  

 <EMI ID = 72.1>


  
or an azodiphenylene radical

  

 <EMI ID = 73.1>


  
, the molar content of con-

  
holding a bromophenylene or bromodiphenylene radical being equal to a maximum of 80%, the molar content of units containing a meta-aminophenylene radical being equal to a maximum of 25% and the molar content of units containing the azodiphenylene radical
-4.4 'being equal to a maximum of 100%.

  
2. Process for the preparation of polyarylene-oxadia-


    

Claims (1)

zoles-1,3,4 suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise la polycondensation de sulfate d'hydrazine sur de l'acide isophtalique et/ou sur de l'acide téréphtalique, à une température de 85[deg.] à 145[deg.]C dans de l'oléum, en présence d'un additif tel que des sels d'acide bromhydrique, de l'acide amino5-isophtalique ou de l'acide azobenzènedicarboxylique-4,4'. zoles-1,3,4 according to Claim 1, characterized in that the polycondensation of hydrazine sulfate is carried out on isophthalic acid and / or on terephthalic acid, at a temperature of 85 [deg. ] at 145 [deg.] C in oleum, in the presence of an additive such as salts of hydrobromic acid, amino5-isophthalic acid or azobenzenedicarboxylic acid-4,4 '. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise le sulfate d'hydrazine en un excès atteignant jusqu'à 20% de la quantité stoechiométrique. 3. Method according to claim 2, characterized in that the hydrazine sulfate is used in an excess of up to 20% of the stoichiometric amount. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'en cas de l'utilisation d'un sel d'acide bromhydrique, on effectue les réactions en présence d'une addition <EMI ID=74.1> 4. Method according to claim 2, characterized in that in the case of the use of a hydrobromic acid salt, the reactions are carried out in the presence of an addition <EMI ID = 74.1> bromhydrique. hydrobromic. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport molaire sel d'acide bromhydrique/acide aromatique dicarboxylique ou'mélange d'acides aromatiques dicarboxyliques se trouve dans les limites de 0,1/1 à 1,5/1 respectivement. 5. Method according to claim 4, characterized in that the molar ratio of hydrobromic acid salt / aromatic dicarboxylic acid or mixture of aromatic dicarboxylic acids is within the limits of 0.1 / 1 to 1.5 / 1 respectively. . 6. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on introduit le sel d'acide bromhydrique avant la polycondensation dans la suspension de l'oléum et de l'acide aromatique dicarboxylique ou du mélange d'acides aromatiques dicarboxyliques, et en ce que l'on porte le mélange obtenu à une température de 50 à 100[deg.]C, en ajoutant ensuite le sulfate <EMI ID=75.1> 6. Process according to claim 2, characterized in that the hydrobromic acid salt is introduced before the polycondensation in the suspension of oleum and of the aromatic dicarboxylic acid or of the mixture of aromatic dicarboxylic acids, and in bringing the mixture obtained to a temperature of 50 to 100 [deg.] C, then adding the sulfate <EMI ID = 75.1> 7. Procédé de préparation de fibres par filage depuis des solutions de filage dans l'acide sulfurique, contenant des polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 modifiés, par la mise en oeuvre d'un bain de précipitation d'acide sulfurique aqueux avec élévation subséquente de la résistance de la fibre fraichement formée par étirage à chaud, caractérisé en ce que l'on utilise, comme solutions de filage dans l'acide sulfurique, des solutions contenant des polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 suivant la revendication 1 et, comme bain de précipitation , une solution à 30-35% d'acide sulfurique , avec étirage plastifiant subséquent de la fibre fraîchement filée dans un rapport de 1/2 à 1/6 et renforcement par étirage à une température de 350[deg.] 7. Process for the preparation of fibers by spinning from spinning solutions in sulfuric acid, containing modified polyarylene-oxadiazoles-1,3,4, by carrying out an aqueous sulfuric acid precipitation bath with subsequent increase in the strength of the freshly formed fiber by hot drawing, characterized in that as spinning solutions in sulfuric acid, solutions containing polyarylene-oxadiazoles-1,3,4 according to claim 1 and, as a precipitation bath, a 30-35% solution of sulfuric acid, with subsequent plasticizing stretching of the freshly spun fiber in a ratio of 1/2 to 1/6 and strengthening by stretching at a temperature of 350 [ deg.] à 450[deg.]C. at 450 [deg.] C. 8.Polyarylène-oxadiazoles-1,3,4 modifiés, leur procédé de préparation et le procédé de préparation de fibres <EMI ID=76.1> 8.Modified 1,3,4-polyarylene oxadiazoles, their preparation process and the fiber preparation process <EMI ID = 76.1> <EMI ID=77.1> <EMI ID = 77.1>
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2285416A1 (en) * 1974-09-17 1976-04-16 Ici Ltd PROCESS FOR PRODUCING A STRETCHED FILAMENT OF POLYPHENYLENE-1,3,4-OXADIAZOLE
CN117645296A (en) * 2024-01-30 2024-03-05 四川大学 High-heat-conductivity aromatic heterocyclic polymer-based graphite film and preparation method thereof

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