JP2006176617A - Copolymerized polybenzazole fiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To industrially provide a polybenzazole fiber which retains excellent strength and heat resistance inherent in a polybenzazole fiber, has a reduced amount of the acid solvent remaining in the fiber, exhibits only a small amount of strength reduction under a high temperature and high humidity condition, and is improved in durability. <P>SOLUTION: In the copolymerized polybenzazole fiber, repeating units expressed by general formulas (1) and (2) are random- or block-copolymerized in the molecular chain. The apparent crystal size on the (200) plane perpendicular to the axis of the fiber is ≤49 Å. In the formulas, n is a real number in the range of 0.01≤n≤0.99; X is an S or an O atom or an NH group; Z is a C-H group or an N atom; the N atom and the X atom/group in the azole ring may be in the trans position or the cis position. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、共重合ポリベンザゾール繊維に関する。さらに詳しくは、保存安定性に優れた高耐久性ポリベンザゾール系繊維に関するものである。   The present invention relates to copolymerized polybenzazole fibers. More specifically, the present invention relates to a highly durable polybenzazole fiber excellent in storage stability.

ポリベンザゾール繊維は、ポリベンゾオキサゾールやポリベンゾチアゾールポリマーと酸溶媒を含むドープを紡糸口金より押し出した後、凝固性流体(水、または水と無機酸の混合液)中に浸漬して凝固させ、さらに水洗浴中で徹底的に洗浄し溶媒を除去した後、無機塩基の水溶液槽を通し、糸中に残っている酸を中和した後、乾燥する方法によって製造されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、糸中の残存無機酸溶媒濃度を低減するためには、高温で長時間の洗浄が必要であり、工業レベルで製造することは容易ではなかった(例えば、特許文献2)。残存した無機酸は、ポリベンザゾール繊維の強度などの力学特性の耐久性に悪影響を及ぼすため、更なる改善が望まれており、特に、高温高湿度環境において優れた耐久性を有するポリベンザゾール系繊維の出現が期待されている。
特開平8−170222号公報 特開平8−60437号公報
Polybenzazole fiber is solidified by extruding a dope containing polybenzoxazole or polybenzothiazole polymer and an acid solvent from a spinneret, and then dipping in a coagulating fluid (water or a mixture of water and inorganic acid). In addition, it is manufactured by a method of thoroughly washing in a water washing bath to remove the solvent, passing through an aqueous bath of an inorganic base, neutralizing the acid remaining in the yarn, and drying (for example, patents) Reference 1).
However, in order to reduce the residual inorganic acid solvent concentration in the yarn, washing at a high temperature for a long time is required, and it was not easy to produce at an industrial level (for example, Patent Document 2). The remaining inorganic acid adversely affects the durability of the mechanical properties such as the strength of the polybenzazole fiber, and therefore further improvement is desired. Especially, polybenzazole having excellent durability in a high temperature and high humidity environment. The appearance of fiber is expected.
JP-A-8-170222 JP-A-8-60437

本発明は、上記の事情に着目してなされたものであり、ポリベンザゾール分子鎖中に共重合成分を導入し、かつ繊維微細構造を制御することにより、ポリベンザゾール繊維本来の優れた強度や耐熱性を有しながら、糸中の酸溶媒残存量の低減化が容易であり、さらに、繊維の強度低下の誘引となる分子鎖切断が少なく、高温高湿度環境下において、より耐久性能を向上させたポリベンザゾール系繊維を工業的に提供しようとするものである。   The present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and by introducing a copolymer component into the polybenzazole molecular chain and controlling the fiber microstructure, the original excellent strength of the polybenzazole fiber It is easy to reduce the residual amount of acid solvent in the yarn while having heat resistance, and there are few molecular chain breaks that induce a decrease in the strength of the fiber, making it more durable in high temperature and high humidity environments. It is intended to provide an improved polybenzazole-based fiber industrially.

すなわち、本発明は、以下の構成を採用するものである。
1.分子鎖中に下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位がランダムまたはブロック共重合され、かつ繊維軸に垂直な、(200)面の見かけの結晶サイズが49Å以下であることを特徴とする共重合ポリベンザゾール繊維。

Figure 2006176617
但し、nは、一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位の合計モル数に対する一般式(1)で表される繰り返し単位のモル分率であり、0.01≦n≦0.99の範囲で表される実数である。XはS、O原子またはNH基を、Zは、C−H基またはN原子を示す。アゾール環においてN原子とX原子/基はトランス位であってもシス位であってもよい。
2.繊維軸に垂直な(010)面の見かけの結晶サイズが25Å以下であることを特徴とする前記1に記載の共重合ポリベンザゾール繊維。
3.繊維軸方向の真の結晶サイズが120Å以下であることを特徴とする前記1又は2に記載の共重合ポリベンザゾール繊維。
本発明の共重合ポリベンザゾール繊維は、上記一般式(2)で表される繰り返し単位を分子鎖中に含有せしめない場合と比較して、繊維中の結晶サイズを小さくすることができ、結晶サイズを小さくすることにより、繊維の高温高湿度に対する耐久性が改善されることを見出したのである。 That is, the present invention employs the following configuration.
1. The repeating unit represented by the following general formulas (1) and (2) in the molecular chain is random or block copolymerized, and the apparent crystal size of the (200) plane perpendicular to the fiber axis is 49 mm or less. Copolymer polybenzazole fiber characterized by.
Figure 2006176617
However, n is the mole fraction of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to the total number of moles of the repeating units represented by the general formulas (1) and (2), and 0.01 ≦ n ≦ 0 A real number in the range of .99. X represents an S, O atom or NH group, and Z represents a C—H group or an N atom. In the azole ring, the N atom and the X atom / group may be trans or cis.
2. 2. The copolymerized polybenzazole fiber according to 1 above, wherein an apparent crystal size of a (010) plane perpendicular to the fiber axis is 25 mm or less.
3. 3. Copolymer polybenzazole fiber according to 1 or 2 above, wherein the true crystal size in the fiber axis direction is 120 mm or less.
Compared with the case where the repeating unit represented by the general formula (2) is not contained in the molecular chain, the copolymerized polybenzazole fiber of the present invention can reduce the crystal size in the fiber, It has been found that by reducing the size, the durability of the fiber against high temperature and high humidity is improved.

本発明によれば、ポリベンザゾール分子鎖中にピリジン環を共重合成分として導入することにより、酸溶媒の除去が容易になるとともに、酸溶媒の除去条件によって繊維微細構造の制御が容易になり、糸中の結晶サイズを小さくすることができ、分子鎖に対する残留応力や応力集中が抑制でき、繊維の強度低下の誘引となる分子鎖切断が少なく、高温高湿度環境下での耐久性が改善されたポリベンザゾール系繊維を提供することが可能になった。   According to the present invention, by introducing a pyridine ring as a copolymerization component into a polybenzazole molecular chain, the removal of the acid solvent is facilitated, and the fiber microstructure can be easily controlled by the removal conditions of the acid solvent. The size of the crystal in the yarn can be reduced, the residual stress and stress concentration on the molecular chain can be suppressed, the molecular chain breakage that induces a decrease in fiber strength, and the durability under high temperature and high humidity environment is improved. It has become possible to provide an improved polybenzazole-based fiber.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール(以下、PBZともいう)とは、ポリベンゾオキサゾール(以下、PBOともいう)、ポリベンゾチアゾール(以下、PBTともいう)、ポリベンズイミダゾール(以下、PBIともいう)から選ばれるポリマーを言い、分子鎖中に上記一般式(1)及び(2)で表される繰り返し単位がランダムまたはブロック共重合したポリベンザゾールである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polybenzazole fiber according to the present invention refers to a fiber made of a polybenzazole polymer, and the polybenzazole (hereinafter also referred to as PBZ) refers to polybenzoxazole (hereinafter also referred to as PBO) or polybenzothiazole (hereinafter referred to as PBOZ). , PBT) and polybenzimidazole (hereinafter also referred to as PBI), and the repeating units represented by the general formulas (1) and (2) in the molecular chain are random or block copolymerized. Polybenzazole.

具体的には下記の構造が挙げられるが、勿論本発明はこれらに限定されるものではない。

Figure 2006176617
Specific examples include the following structures, but the present invention is not limited to these.
Figure 2006176617

Figure 2006176617
Figure 2006176617

本発明における共重合ポリベンザゾールの合成方法としては、基本的には、例えばWolfeらの米国特許第4,533,693号明細書(1985.8.6)、Sybertらの米国特許第4,772,678号明細書(1988.9.22)、Harrisの米国特許第4,847,350号明細書(1989.7.11)、Gregoryらの米国特許第5,089,591号明細書(1992.2.18)などに記載されている方法を採用することができる。すなわち、好適なモノマーは、非酸化性で脱水性の酸溶液中で、非酸化性雰囲気下で高速撹拌及び高剪断条件のもと、約60℃から230℃までの段階的または一定昇温速度で温度を上げることで反応させられる。   The method for synthesizing the copolymerized polybenzazole in the present invention basically includes, for example, Wolfe et al., US Pat. No. 4,533,693 (1985.8.6), Sybert et al., US Pat. No. 4,772,678 (1988.9.22). ), Harris, U.S. Pat. No. 4,847,350 (1989.7.11), Gregory et al., U.S. Pat. No. 5,089,591 (1992.2.18), and the like. That is, a suitable monomer is a stepwise or constant rate of temperature increase from about 60 ° C. to 230 ° C. in a non-oxidizing, dehydrating acid solution under high-speed stirring and high shear conditions in a non-oxidizing atmosphere. It can be made to react by raising the temperature.

ピリジン環を含有するポリベンザゾールは、下記の反応式に従って合成される。反応溶媒としては、一般にポリリン酸が用いられる。

Figure 2006176617
Polybenzazole containing a pyridine ring is synthesized according to the following reaction formula. As a reaction solvent, polyphosphoric acid is generally used.
Figure 2006176617

但し、nは、一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位の合計モル数に対する一般式(1)で表される繰り返し単位のモル分率であり、0.01≦n≦0.99の範囲で表される実数である。XはS、O原子またはNH基を、ZはC−H基またはN原子を示す。mは2または4を示す。アゾール環においてN原子とX原子/基はトランス位であってもシス位であっても良い。 However, n is the mole fraction of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to the total number of moles of the repeating units represented by the general formulas (1) and (2), and 0.01 ≦ n ≦ 0 A real number in the range of .99. X represents an S, O atom or NH group, and Z represents a C—H group or an N atom. m represents 2 or 4. In the azole ring, the N atom and the X atom / group may be trans or cis.

ここで使用されるフェニレンジアミン誘導体は、そのままの形で用いても良いが、通常は安定化のために塩酸塩の形で使用される。まず、フェニレンジアミン誘導体と芳香族ジカルボン酸をポリリン酸中に添加し、窒素等の不活性ガス気流下で塩化水素ガスが完全に脱離するまで30〜130℃で加熱される。次に、130〜160℃に昇温して3〜20時間反応させ、IV=4〜8dL/gのオリゴマーが生成する。次に170〜250℃に昇温して重合反応を完結させ、IV=15dL/g以上の高分子量のポリベンザゾールが得られる。この重合反応で得られたポリマードープを水やアルコールのような溶媒で洗浄することによりポリリン酸を除去することができる。 The phenylenediamine derivative used here may be used as it is, but is usually used in the form of hydrochloride for stabilization. First, a phenylenediamine derivative and an aromatic dicarboxylic acid are added to polyphosphoric acid, and heated at 30 to 130 ° C. until hydrogen chloride gas is completely desorbed under an inert gas stream such as nitrogen. Next, the temperature is raised to 130 to 160 ° C. and the reaction is carried out for 3 to 20 hours to produce an oligomer having IV = 4 to 8 dL / g. Next, the temperature is raised to 170 to 250 ° C. to complete the polymerization reaction, and a high molecular weight polybenzazole having IV = 15 dL / g or more is obtained. The polyphosphoric acid can be removed by washing the polymer dope obtained by this polymerization reaction with a solvent such as water or alcohol.

重合時及び紡糸時のドープ中のポリマー濃度は、好ましくは少なくとも約7質量%であり、より好ましくは少なくとも10質量%、特に好ましくは少なくとも12質量%である。最大濃度は、例えばポリマーの溶解性やドープ粘度といった実際上の取り扱い性により決定されるが、ポリマー濃度は通常では25質量%を越えることはなく、通常は20質量%以下である。 The polymer concentration in the dope during polymerization and spinning is preferably at least about 7% by weight, more preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 12% by weight. The maximum concentration is determined by practical handling properties such as polymer solubility and dope viscosity, but the polymer concentration usually does not exceed 25% by mass and is usually 20% by mass or less.

共重合ポリベンザゾール繊維は、共重合ポリベンザゾールを含有するドープより製造されるが、当該ドープを調製するための好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解しうる非酸化性の酸が挙げられる。好適な非酸化性の酸の例としては、ポリリン酸、メタンスルホン酸および高濃度の硫酸あるいはそれらの混合物などの無機酸類が挙げられる。中でもポリリン酸及びメタンスルホン酸が、特にポリリン酸が好適である。また、重合終了後、ベンザゾール共重合体を単離すること無く、そのまま紡糸用ドープとして使用することもできる。 Copolymerized polybenzazole fibers are produced from a dope containing copolymerized polybenzazole, and suitable solvents for preparing the dope include cresol and a non-oxidizing acid capable of dissolving the polymer. Can be mentioned. Examples of suitable non-oxidizing acids include inorganic acids such as polyphosphoric acid, methanesulfonic acid and high concentrations of sulfuric acid or mixtures thereof. Of these, polyphosphoric acid and methanesulfonic acid are particularly preferred. Further, after completion of the polymerization, the benzazole copolymer can be used as it is as a dope for spinning without isolation.

このようにして得られるドープを紡糸口金から押し出し、空間で引き伸ばしてフィラメントが形成される。好適なフィラメントの製造法は、米国特許第5034250号明細書に記載されている方法を採用することができる。紡糸口金を出たドープは紡糸口金と洗浄バス間の空間に入る。この空間は一般にエアギャップと呼ばれているが、空気である必要はない。この空間は、溶媒を除去すること無く、かつ、ドープと反応しない溶媒で満たされている必要があり、例えば空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられる。 The dope thus obtained is extruded from a spinneret and stretched in space to form a filament. As a method for producing a suitable filament, the method described in US Pat. No. 5,034,250 can be adopted. The dope exiting the spinneret enters the space between the spinneret and the washing bath. This space is commonly referred to as an air gap, but need not be air. This space needs to be filled with a solvent that does not react with the dope without removing the solvent, and examples thereof include air, nitrogen, argon, helium, and carbon dioxide.

エアギャップで形成されたフィラメント状のドープ(以下、ドープフィラメント)は凝固・洗浄浴に導かれる。凝固・洗浄浴では、ポリベンザゾールを溶解している無機酸に対し相溶性であり、ポリベンザゾールに対して溶媒とならない液体にドープフィラメントを接触させ、ドープフィラメントから酸溶媒を除去する。これにより分子鎖が結晶化し、繊維微細構造が形成される。好適な抽出媒体としては、水や水と酸溶媒との混合物がある。次いで、適宜水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等の無機塩基で中和され、ほとんどの溶媒は除去される。 A filamentous dope (hereinafter referred to as a dope filament) formed by an air gap is guided to a coagulation / cleaning bath. In the coagulation / cleaning bath, the dope filament is brought into contact with a liquid which is compatible with an inorganic acid dissolving polybenzazole and does not serve as a solvent for polybenzazole, and the acid solvent is removed from the dope filament. As a result, the molecular chain is crystallized and a fiber microstructure is formed. Suitable extraction media include water and mixtures of water and acid solvents. Then, it is neutralized with an inorganic base such as sodium hydroxide, calcium hydroxide or potassium hydroxide as appropriate, and most of the solvent is removed.

発明者らは鋭意検討の結果、本発明に係る上記の共重合ポリベンザゾール繊維においては、上記した凝固・洗浄浴を1段ではなく2段に分けること、および各段の酸濃度と温度の管理することにより、溶媒除去が容易で、かつ繊維微細構造の制御が可能であることを見出した。
すなわち、所望の繊維微細構造の主要部を形成する1段目の凝固・洗浄浴と、形成された繊維微細構造を保持しつつ溶媒の酸を除去する2段目の浴を設けることが重要である。1段目の凝固・洗浄浴の酸濃度が概ね30%以下なら効果を発揮するが、あまり低すぎると抽出に使用した酸溶液中の酸回収効率が悪くなるので生産効率的に望ましくない。1段目の凝固・洗浄浴における最適な酸濃度は5〜30%が好ましく、さらに好ましくは5〜20%である。
As a result of intensive studies, the inventors of the present invention made the above-mentioned copolymer polybenzazole fiber according to the present invention by dividing the above-mentioned coagulation / cleaning bath into two stages instead of one stage, and the acid concentration and temperature of each stage. It has been found that the solvent can be easily removed and the fiber microstructure can be controlled by the management.
That is, it is important to provide a first-stage coagulation / washing bath that forms the main part of the desired fiber microstructure and a second-stage bath that removes the acid of the solvent while retaining the formed fiber microstructure. is there. The effect is exhibited if the acid concentration of the first stage coagulation / cleaning bath is approximately 30% or less, but if it is too low, the efficiency of acid recovery in the acid solution used for extraction deteriorates, which is undesirable in terms of production efficiency. The optimum acid concentration in the first stage coagulation / cleaning bath is preferably 5 to 30%, more preferably 5 to 20%.

1段目の凝固・洗浄浴温度も重要であり、好ましくは20〜80℃、さらに好ましくは30〜70℃である。浴温度が低すぎると、凝固・洗浄による結晶構造形成の速度が小さいため、表面における繊維構造の緻密化を誘い、酸の洗浄効果が落ちることになる。逆に、浴温が高いと結晶構造形成の速度は大きく、生成する結晶は小さくなるが、浴温が高すぎると今度は生成する結晶が小さすぎること、および、結晶構造形成速度が大きすぎることによって、分子鎖は安定なコンホメーション状態を取ることができなくなるので、繊維内部中に残留応力が生じ、分子鎖切断を誘発しやすく、繊維強度低下の誘引になるので好ましくない。 The first-stage coagulation / cleaning bath temperature is also important, preferably 20 to 80 ° C, more preferably 30 to 70 ° C. If the bath temperature is too low, the rate of crystal structure formation by coagulation / cleaning is low, leading to densification of the fiber structure on the surface and the acid cleaning effect is reduced. Conversely, if the bath temperature is high, the rate of crystal structure formation is large and the crystals produced are small, but if the bath temperature is too high, then the crystals produced are too small, and the crystal structure formation rate is too high. As a result, the molecular chain cannot take a stable conformation state, so that residual stress is generated in the fiber interior, the molecular chain breakage is easily induced, and the fiber strength is reduced.

一方、2段目の凝固・洗浄浴では、1段目で形成された糸中の結晶構造をある程度保ったまま、溶媒の酸を除去することが重要である。従って2段目の凝固・洗浄浴の酸濃度は1段目の酸濃度と同等あるいは数%程度だけ下回る濃度にすること、および温度は抽出媒体が凍結しない範囲内で、できるだけ下げることが有効である。2段目における最適な酸濃度は(x−3)%(xは1段目の酸濃度)、最適な温度は5〜10℃である。
上記工程を経てフィラメントは、残留酸濃度(酸を構成する無機原子として)が8000ppm以下、好ましくは5000ppm以下、更に好ましくは3000ppm以下に洗浄される。この後、フィラメントは、乾燥、熱処理、巻取りなどが必要に応じて行われる。
On the other hand, in the second stage coagulation / washing bath, it is important to remove the acid of the solvent while maintaining the crystal structure in the yarn formed in the first stage to some extent. Therefore, it is effective to make the acid concentration of the second stage coagulation / washing bath equal to or lower than the acid concentration of the first stage by a few percent, and to reduce the temperature as much as possible within the range where the extraction medium does not freeze. is there. The optimum acid concentration in the second stage is (x-3)% (x is the acid concentration in the first stage), and the optimum temperature is 5 to 10 ° C.
Through the above steps, the filament is washed so that the residual acid concentration (as an inorganic atom constituting the acid) is 8000 ppm or less, preferably 5000 ppm or less, and more preferably 3000 ppm or less. Thereafter, the filament is subjected to drying, heat treatment, winding and the like as necessary.

本発明に係る上記のポリベンザゾール繊維は、望ましくは繊維中に残留する無機塩基と無機酸の化学量論比が0.8〜2:1であることである。繊維中に残留する無機塩基と無機酸の化学量論比が0.8未満であれば、糸内部のpHが極端に酸性となるため、ポリベンザゾールの加水分解が進行し、強度が低下しやすくなる。ピリジン環を共重合していないホモポリマーからなるポリベンザゾール繊維ではこの傾向がさらに顕著になり、高温かつ高湿度下に長時間暴露されることによる強度低下が大きくなる。一方、繊維中に残留する無機塩基と無機酸の化学量論比が2を超えると、糸内部のpHが極端に塩基性となるため、PBZ分子の加水分解が進行し、強度が低下しやすくなる。ピリジン環を共重合していないホモポリベンザゾール繊維ではその傾向が特に顕著になり、高温かつ高湿度下に長時間暴露されることによる強度低下が大きくなる。以上より、繊維中に残留する無機塩基と無機酸の化学量論比は0.8〜2:1であることが望ましく、より好ましくは1〜1.5:1であり、微視的に見たとき繊維中どの部分においても上記化学量論比を実現していることが望ましい。洗浄中での無機塩基による中和方法として、ガイドオイリング方式、シャワリング方式、ディップ方式などが挙げられるが、特に限定されるものではない。   The polybenzazole fiber according to the present invention desirably has a stoichiometric ratio of inorganic base and inorganic acid remaining in the fiber of 0.8 to 2: 1. If the stoichiometric ratio between the inorganic base and the inorganic acid remaining in the fiber is less than 0.8, the pH inside the yarn becomes extremely acidic, so that the hydrolysis of polybenzazole proceeds and the strength decreases. It becomes easy. This tendency becomes more prominent in polybenzazole fibers made of a homopolymer that is not copolymerized with a pyridine ring, and the strength is greatly reduced when exposed to high temperatures and high humidity for a long time. On the other hand, if the stoichiometric ratio between the inorganic base remaining in the fiber and the inorganic acid exceeds 2, the pH inside the yarn becomes extremely basic, so that the hydrolysis of PBZ molecules proceeds and the strength tends to decrease. Become. This tendency is particularly noticeable in homopolybenzazole fibers that are not copolymerized with a pyridine ring, and the strength decreases greatly when exposed to high temperatures and high humidity for a long time. From the above, it is desirable that the stoichiometric ratio of the inorganic base and the inorganic acid remaining in the fiber is 0.8 to 2: 1, more preferably 1 to 1.5: 1. It is desirable that the stoichiometric ratio is realized in any part of the fiber. Examples of the neutralization method using an inorganic base during washing include a guide oiling method, a showering method, and a dip method, but are not particularly limited.

本発明に係る上記ポリベンザゾール繊維は、一般式(2)で示した成分が1〜99モル%、好ましくは5〜99モル%、より好ましくは10〜99モル%である。共重合成分が5モル%未満であれば、ピリジン環構造を繊維構造中に導入せしめることにより期待される効果、すなわち、高温高湿度環境下での強度低下抑制効果が小さくなる。共重合成分が5〜99モル%の範囲では、繊維の初期強度が低下することもなく、ピリジン環を含まないポリベンザゾールと同等の強度および弾性率を発現し、また、紡糸時の可紡性も良好であり、糸切れのない良好な操業性が可能である。   In the polybenzazole fiber according to the present invention, the component represented by the general formula (2) is 1 to 99 mol%, preferably 5 to 99 mol%, more preferably 10 to 99 mol%. If the copolymerization component is less than 5 mol%, the effect expected by introducing a pyridine ring structure into the fiber structure, that is, the effect of suppressing the strength decrease in a high temperature and high humidity environment is reduced. When the copolymerization component is in the range of 5 to 99 mol%, the initial strength of the fiber is not lowered, and the same strength and elastic modulus as those of polybenzazole not containing a pyridine ring are exhibited. Good operability and good operability without thread breakage are possible.

分子鎖中における一般式(2)で表される成分の作用については以下のように推察している。
すなわち、本発明に係る上記ポリベンザゾール系繊維は、ピリジン環構造を繊維構造中に有しないポリベンザゾール繊維に比べて、分子鎖中のベンゼン環の少なくとも一部がピリジン環に置き換わっているために、環部分の原子間距離が僅かに変化し、乱れの大きい結晶構造を形成することになる。従って、ピリジン環を繊維構造中に有するポリベンザゾール系繊維は、ピリジン環を繊維構造中に有しないポリベンザゾール繊維と比べて、繊維軸に垂直なa軸およびb軸方向の見かけの結晶サイズおよび繊維軸方向の真の結晶サイズが小さくなり、結晶サイズが小さくなると、繊維中の結晶と結晶の間に、非晶部分が短い間隔で頻繁に出現するようになる。
繊維の曲げに追随する部分は微視的に見ると非晶部分の分子鎖であると考えられるので、各結晶のサイズが小さく、非晶部分が短い間隔で多数存在することにより、繊維を曲げた時に、分子鎖は曲げに対して容易に追随すること可能になり、分子鎖切断は起きにくくなると考えられる。
一方、繊維中に切断された分子鎖が存在すると、高温高湿環境下での暴露によってさらなる分子鎖分解の起点となり、強度低下が進行する要因の一つになると考えられる。
About the effect | action of the component represented by General formula (2) in a molecular chain, it estimates as follows.
That is, the polybenzazole-based fiber according to the present invention has at least a part of the benzene ring in the molecular chain replaced with a pyridine ring, as compared with a polybenzazole fiber that does not have a pyridine ring structure in the fiber structure. In addition, the interatomic distance of the ring portion slightly changes, and a highly disordered crystal structure is formed. Therefore, the polybenzazole-based fiber having a pyridine ring in the fiber structure has an apparent crystal size in the a-axis and b-axis directions perpendicular to the fiber axis, compared to a polybenzazole fiber having no pyridine ring in the fiber structure. When the true crystal size in the fiber axis direction is reduced and the crystal size is reduced, amorphous portions frequently appear at short intervals between crystals in the fiber.
Microscopically, the part that follows the bending of the fiber is considered to be a molecular chain of an amorphous part.Therefore, the size of each crystal is small, and there are many amorphous parts at short intervals, so the fiber is bent. It is considered that the molecular chain can easily follow the bending and the molecular chain breakage is less likely to occur.
On the other hand, the presence of a broken molecular chain in the fiber is considered to be a starting point for further degradation of the molecular chain due to exposure in a high-temperature and high-humidity environment, and one of the factors that cause a decrease in strength.

ところで、繊維製造工程においては、紡糸工程中のローラー、オイリングガイド等との接触、回転部による曲げなど、製造過程で繊維は様々な応力を受け、分子鎖切断に至る可能性は避けられない。従って本発明では、繊維製造工程で加えられる応力に対して追随しやすい繊維構造を形成することにより、糸条の工程通過性を向上させ、分子レベルの小さな糸キズをも減少させることにより、分子鎖切断、ひいては分子鎖分解を抑制することができるため、耐久性の向上が可能になったものと考えられる。また、同様のメカニズムにより、撚りをかけた糸でも耐久性を向上させることができるものと考えられる。 By the way, in the fiber manufacturing process, there is an unavoidable possibility that the fiber is subjected to various stresses during the manufacturing process such as contact with a roller, an oiling guide, etc. during the spinning process, bending by a rotating part, and the like, leading to molecular chain breakage. Therefore, in the present invention, by forming a fiber structure that easily follows the stress applied in the fiber manufacturing process, the processability of the yarn is improved, and even a small molecular scratch is reduced. It can be considered that durability can be improved because chain breakage and thus molecular chain degradation can be suppressed. Further, it is considered that the durability can be improved even with a twisted yarn by the same mechanism.

勿論、繊維中の結晶部分は繊維の強度を発現させるのに重要な役割を果たすから、結晶サイズが小さすぎると所望の強度が発揮されないが、本発明では先に述べたように、凝固・水洗工程の条件を制御して繊維微細構造を制御することにより、繊維の強度を落とすことなく、結晶サイズを小さくすることを可能にしたのである。   Of course, since the crystal portion in the fiber plays an important role in developing the strength of the fiber, if the crystal size is too small, the desired strength cannot be exhibited. By controlling the process conditions and controlling the fiber microstructure, it was possible to reduce the crystal size without reducing the fiber strength.

本発明に係る上記共重合ポリベンザゾール繊維は、単糸の平均直径Dが5〜22μm、好ましくは10〜20μmである。なお、繊維径の測定は、光学的な手法、マイクロメーターのような機械的な手法のいずれであってもよいが、測定作業の簡便性から走査電子顕微鏡(SEM)や、レーザー式外径測定器等の光学的方法が好ましい。また、繊維母集団の全体像を反映させる為に、多くの単糸の測定することが好ましく、概ね50〜100本の単糸を測定するのが妥当である。
また、本発明の共重合ポリベンザゾール繊維の平均強度は、4.5GPa以上であるのが好ましく、5.0〜8.0GPaであるのがより好ましい。
The copolymer polybenzazole fiber according to the present invention has a single yarn average diameter D of 5 to 22 μm, preferably 10 to 20 μm. The fiber diameter may be measured by either an optical technique or a mechanical technique such as a micrometer. However, a scanning electron microscope (SEM) or laser-type outer diameter measurement is used because of the simplicity of measurement work. An optical method such as a vessel is preferred. In order to reflect the entire image of the fiber population, it is preferable to measure many single yarns, and it is appropriate to measure approximately 50 to 100 single yarns.
The average strength of the copolymerized polybenzazole fiber of the present invention is preferably 4.5 GPa or more, and more preferably 5.0 to 8.0 GPa.

以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の主旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲に含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following descriptions. Of course, it is also possible, and they are all included in the technical scope of the present invention.

(撚りかけ方法)
JIS−L1013に準じて、検ねん器を用い、つかみ間隔を50cmとして、下記の計算式から得られる所定荷重のもと、検ねん器に試料を取り付け、撚り係数30となるように撚りかけを行った。なお、撚りかけはS撚りとした。30秒放置した後、S撚りで撚り係数6になる撚り数まで解撚し、S撚りの撚り係数6のサンプル(撚り糸)を得た。なお、撚りをかける際の所定荷重(a)の計算式、および撚り係数(K)と撚り数(Tw)の関係式を下記に示す。
a=(1/10)D
K=0.124×Tw×D1/2
a:所定荷重(g)
Tw:撚数(回/inch)
D:フィラメント繊度(Dtex)
(Twisting method)
In accordance with JIS-L1013, using a tester, setting the grip interval to 50 cm, attaching the sample to the tester under the prescribed load obtained from the following formula, and twisting so that the twist coefficient is 30 went. The twisting was S twisting. After leaving for 30 seconds, untwisting was performed until the number of twists reached 6 by S twist, and a sample (twisted yarn) having a twist coefficient 6 of S twist was obtained. In addition, the calculation formula of the predetermined load (a) at the time of applying a twist, and the relational expression of a twist coefficient (K) and the number of twists (Tw) are shown below.
a = (1/10) D
K = 0.124 × Tw × D1 / 2
a: Predetermined load (g)
Tw: Number of twists (times / inch)
D: Filament fineness (Dtex)

(高温高湿度処理法及び耐久性評価方法)
直径10cmの樹脂ボビンに糸サンプルを巻き付けた状態で、さらに、上記した撚りかけ方法により撚りをかけたサンプル(S撚りの撚り係数6の状態)を巻き付けた状態で、恒温恒湿器(ヤマト科学社製Humidic Chamber 1G43M)中に入れ、かつ恒温恒湿器中に光が入らないよう完全に遮光して、80℃、相対湿度80%の条件下で暴露処理を実施した。処理サンプルと未処理サンプルとを、JIS−L1013に準じて引張試験機(島津製作所製、型式AG−50KNG)で引張強度を測定した。
得られた測定値から、以下の引張強度保持率(%)を求めて、耐久性を評価した。
引張強度保持率(%)=(処理サンプル引張強度/未処理サンプル引張強度)×100
(High temperature and high humidity treatment method and durability evaluation method)
A thermo-hygrostat (Yamato Science) with a yarn sample wound around a resin bobbin having a diameter of 10 cm and a sample twisted by the above-described twisting method (S twist factor 6). In a chamber (Humic Chamber 1G43M) and completely shielded from light so as not to enter the thermo-hygrostat, and the exposure treatment was carried out under conditions of 80 ° C. and 80% relative humidity. The treated sample and the untreated sample were measured for tensile strength with a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, model AG-50KNG) according to JIS-L1013.
From the measured values obtained, the following tensile strength retention ratio (%) was determined to evaluate the durability.
Tensile strength retention rate (%) = (treated sample tensile strength / untreated sample tensile strength) × 100

(a軸、およびb軸方向の見かけの結晶サイズの測定方法)
繊維構造中での(200)面に垂直な方向、および、(010)面に垂直な方向の見かけの結晶サイズ(以下、単にACSとする)は、赤道線方向への反射に現れる(200)回折および(010)回折由来の実測プロファイル半値幅βobsから次式を用いて算出した。
β=(βobs2−β02)1/2
ACS=(0.9 λ)/(β cosθ)
ここで、β0は測定に供した入射X線の拡がり(半値幅)、λはX線の波長、2θは回折角を表わす。
(Measurement method of apparent crystal size in the a-axis and b-axis directions)
The apparent crystal size in the direction perpendicular to the (200) plane and the direction perpendicular to the (010) plane in the fiber structure (hereinafter simply referred to as ACS) appears in the reflection in the equatorial direction (200). It was calculated from the measured half-value width β obs derived from diffraction and (010) diffraction using the following formula.
β = (βobs2-β02) 1/2
ACS = (0.9 λ) / (β cos θ)
Here, β0 is the spread (half width) of incident X-rays used for measurement, λ is the wavelength of X-rays, and 2θ is the diffraction angle.

(繊維軸方向の真の結晶サイズの測定方法)
繊維構造中での繊維軸方向の真の結晶サイズDは、Hosemannプロットの切片により求めた。すなわち、広角X線回折の(00m)面から得られる各子午線ピークの積分幅δβから、以下の式を用いて算出した:
δβ=δβ0+(πgm)2/c
D=1/δβ0
ここで、δβ0は繊維軸方向の真の結晶サイズのみで決まる積分幅、πは円周率、gは結晶格子のオーダーパラメータ、mは子午線回折ピークの指数、cは(001)面の面間隔である。すなわち、m2を横軸にとり、そのmに対応する子午線回折ピークの積分幅δβを縦軸にプロットすることにより、プロットした点について直線近似すれば、その切片でδβ0を求めることができる。
(Measurement method of true crystal size in fiber axis direction)
The true crystal size D in the fiber axis direction in the fiber structure was determined from the intercept of the Rosemann plot. That is, the integral width δβ of each meridian peak obtained from the (00m) plane of wide angle X-ray diffraction was calculated using the following formula:
δβ = δβ0 + (πgm) 2 / c
D = 1 / δβ0
Here, δβ0 is an integral width determined only by the true crystal size in the fiber axis direction, π is the circular ratio, g is an order parameter of the crystal lattice, m is an index of the meridian diffraction peak, and c is a plane spacing of the (001) plane. It is. That is, if m2 is taken on the horizontal axis and the integration width δβ of the meridian diffraction peak corresponding to m is plotted on the vertical axis, if the plotted points are linearly approximated, δβ0 can be obtained at the intercept.

(広角X線回折)
リガク社製リント2500回折装置(銅対電極、出力40kV、200mA)を用い、対象透過法で測定した。
(Wide-angle X-ray diffraction)
Using a Rigaku Lint 2500 diffractometer (copper counter electrode, output 40 kV, 200 mA), the target transmission method was used.

(フィラメント中の残留酸濃度及びナトリウム濃度)
試料をペレット状に固めて走査型蛍光X線分析装置(株式会社リガク ZSX 100e)を用いて、残留リン濃度(ppm)および残留ナトリウム濃度(ppm)を測定した。
(Residual acid concentration and sodium concentration in the filament)
The sample was solidified into a pellet and the residual phosphorus concentration (ppm) and the residual sodium concentration (ppm) were measured using a scanning X-ray fluorescence analyzer (Rigaku ZSX 100e).

(繊維径)
走査電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率5000倍で単糸直径を測定した。
(Fiber diameter)
The single yarn diameter was measured at a magnification of 5000 using a scanning electron microscope (SEM).

(実施例1−4、比較例1−3)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩381.6g、テレフタル酸29.8g、2,5−ピリジンジカルボン酸269.4g、116%ポリリン酸1880.8g、五酸化二リン570.1gを60℃で1時間攪拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で25時間、150℃で5時間、170℃で40時間反応せしめた。得られたポリマーは、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が22dL/gであった。得られたポリマードープ2.0kgを用いて、単糸フィラメント径が11.5μmになるような条件で紡糸を行った。
すなわち、紡糸温度175℃で孔径0.18mm、孔数166のノズルから紡糸ドープを押し出してドープフィラメントとし、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするために配置された第1段目の凝固・洗浄浴に浸漬して凝固させ、引き続き第2段目の凝固・洗浄浴に浸漬して洗浄した。
なお、第1段目及び第2段目の凝固・洗浄のリン酸濃度及び温度は表1に記載した条件で行い、また、紡糸ノズルと第1段目の凝固・洗浄浴の間のエアギャップには、より均一な温度でフィラメントが引き伸ばされるようにクエンチチャンバーを設置し、クエンチ温度は65℃とした。
洗浄したフィラメントは、乾燥させずに巻取り速度200m/分で樹脂ボビンに巻き取った。
巻き取ったフィラメント糸は、1%NaOH水溶液で10秒間中和し、その後15秒間水洗した後、80℃で4時間乾燥し、撚り無し糸を作製した。撚り無し糸及び上記した方法で撚りをかけた撚り糸のそれぞれについて、高温高湿度環境下における耐久性の評価を実施した。また、撚り無し糸について、広角X線回折結果からACSおよび繊維軸方向の真の結晶サイズを算出した。これらの測定結果及び評価結果を表1及び2に示す。
(Example 1-4, Comparative example 1-3)
Under a nitrogen stream, 381.6 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 29.8 g of terephthalic acid, 269.4 g of 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 1880.8 g of 116% polyphosphoric acid, and 570.1 g of diphosphorus pentoxide After stirring at 60 ° C. for 1 hour, the temperature was slowly raised and reacted at 135 ° C. for 25 hours, 150 ° C. for 5 hours, and 170 ° C. for 40 hours. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 22 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C. Spinning was performed using 2.0 kg of the obtained polymer dope under the condition that the single filament diameter was 11.5 μm.
That is, a spinning dope is extruded from a nozzle having a hole diameter of 0.18 mm and a hole number of 166 at a spinning temperature of 175 ° C. to form a dope filament, which is arranged to converge at a suitable position to form a multifilament. It was immersed in a washing bath and solidified, and subsequently immersed in a second-stage coagulation / washing bath and washed.
The concentration and temperature of the first stage and second stage coagulation / washing are performed under the conditions shown in Table 1, and the air gap between the spinning nozzle and the first stage coagulation / washing bath. The quench chamber was installed so that the filament was stretched at a more uniform temperature, and the quench temperature was 65 ° C.
The washed filament was wound around a resin bobbin at a winding speed of 200 m / min without drying.
The wound filament yarn was neutralized with a 1% NaOH aqueous solution for 10 seconds, then washed with water for 15 seconds, and then dried at 80 ° C. for 4 hours to produce an untwisted yarn. Each of the untwisted yarn and the twisted yarn twisted by the above-described method was evaluated for durability under a high temperature and high humidity environment. For untwisted yarns, the true crystal size in the ACS and fiber axis directions was calculated from the wide-angle X-ray diffraction results. These measurement results and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例4)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩381.6g、テレフタル酸148.8g、2,5−ピリジンジカルボン酸149.7g、116%ポリリン酸1880.8g、五酸化二リン570.1gを60℃で1時間攪拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で25時間、150℃で5時間、170℃で20時間反応せしめた。得られたポリマーは、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が25dL/gであった。得られたポリマードープ2.0kgを用いて、単糸フィラメント径が11.5μmになるように、紡糸温度175℃で孔径0.18mm、孔数166のノズルから紡糸ドープを押し出してドープフィラメントとし、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするために配置された第1段目の凝固・洗浄浴に浸漬して凝固させ、引き続き第2段目の凝固・洗浄浴に浸漬して洗浄した。なお、第1段目及び第2段目の凝固・洗浄のリン酸濃度及び温度は表1に記載した条件で行い、また、紡糸ノズルと第1段目の凝固・洗浄浴の間のエアギャップには、クエンチ温度が65℃になるようにクエンチチャンバーを設置した。
洗浄したフィラメントは、乾燥させずに巻取り速度200m/分で樹脂ボビンに巻き取り、巻き取った糸は、1%NaOH水溶液で10秒間中和、15秒間水洗した後、80℃で4時間乾燥し、撚り無し糸を作製した。撚り無し糸及び上記した方法で撚りをかけた撚り糸のそれぞれについて、高温高湿度環境下における耐久性の評価を実施した。また撚り無し糸について、広角X線回折結果からACSおよび繊維軸方向の真の結晶サイズを算出した。これらの繊維の分析結果、測定結果及び評価結果を表1及び2に示す。
Example 4
Under a nitrogen stream, 381.6 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 148.8 g of terephthalic acid, 149.7 g of 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 1880.8 g of 116% polyphosphoric acid, and 570.1 g of diphosphorus pentoxide. After stirring at 60 ° C. for 1 hour, the temperature was slowly raised and reacted at 135 ° C. for 25 hours, 150 ° C. for 5 hours, and 170 ° C. for 20 hours. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 25 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C. Using the obtained polymer dope 2.0 kg, the spinning dope was extruded from a nozzle having a hole diameter of 0.18 mm and a hole number of 166 at a spinning temperature of 175 ° C. so that the single yarn filament diameter would be 11.5 μm to form a dope filament, It was immersed in a first-stage coagulation / cleaning bath arranged to converge at an appropriate position to form a multifilament and solidified, and subsequently immersed in a second-stage coagulation / cleaning bath for cleaning. The concentration and temperature of the first stage and second stage coagulation / washing are performed under the conditions shown in Table 1, and the air gap between the spinning nozzle and the first stage coagulation / washing bath. The quench chamber was installed so that the quench temperature was 65 ° C.
The cleaned filament is wound around a resin bobbin at a winding speed of 200 m / min without drying, and the wound yarn is neutralized with a 1% NaOH aqueous solution for 10 seconds, washed with water for 15 seconds, and then dried at 80 ° C. for 4 hours. Thus, untwisted yarn was produced. Each of the untwisted yarn and the twisted yarn twisted by the above-described method was evaluated for durability under a high temperature and high humidity environment. For untwisted yarns, the true crystal size in the ACS and fiber axis directions was calculated from the wide-angle X-ray diffraction results. The analysis results, measurement results, and evaluation results of these fibers are shown in Tables 1 and 2.

(実施例5)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩381.6g、テレフタル酸208.3g、2,5−ピリジンジカルボン酸89.8g、116%ポリリン酸1880.8g、五酸化二リン570.1gを60℃で1時間攪拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で25時間、150℃で5時間、170℃で20時間反応せしめた。得られたポリマーは、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が25dL/gであった。
得られたポリマードープを用いて、実施例4と同様にして、共重合ポリベンザゾール繊維を製造し、実施例4と同様にして、繊維の分析、測定及び評価を実施した。得られた結果を表1及び2に示す。
(Example 5)
Under a nitrogen stream, 381.6 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 208.3 g of terephthalic acid, 89.8 g of 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 1880.8 g of 116% polyphosphoric acid, and 570.1 g of diphosphorus pentoxide. After stirring at 60 ° C. for 1 hour, the temperature was slowly raised and reacted at 135 ° C. for 25 hours, 150 ° C. for 5 hours, and 170 ° C. for 20 hours. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 25 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C.
Using the obtained polymer dope, a copolymerized polybenzazole fiber was produced in the same manner as in Example 4. The fiber was analyzed, measured, and evaluated in the same manner as in Example 4. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例6)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩381.6g、テレフタル酸238.1g、2,5−ピリジンジカルボン酸59.9g、116%ポリリン酸1880.8g、五酸化二リン570.1gを60℃で1時間攪拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で25時間、150℃で5時間、170℃で20時間反応せしめた。得られたポリマーは、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が26dL/gであった。
得られたポリマードープを用いて、実施例4と同様にして、共重合ポリベンザゾール繊維を製造し、実施例4と同様にして、繊維の分析、測定及び評価を実施した。得られた結果を表1及び2に示す。
(Example 6)
Under a nitrogen stream, 381.6 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 238.1 g of terephthalic acid, 59.9 g of 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 1880.8 g of 116% polyphosphoric acid, and 570.1 g of diphosphorus pentoxide. After stirring at 60 ° C. for 1 hour, the temperature was slowly raised and reacted at 135 ° C. for 25 hours, 150 ° C. for 5 hours, and 170 ° C. for 20 hours. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 26 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C.
Using the obtained polymer dope, a copolymerized polybenzazole fiber was produced in the same manner as in Example 4. The fiber was analyzed, measured, and evaluated in the same manner as in Example 4. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例7)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩381.6g、テレフタル酸267.8g、2,5−ピリジンジカルボン酸30.0g、116%ポリリン酸1880.8g、五酸化二リン570.1gを60℃で1時間攪拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で25時間、150℃で5時間、170℃で20時間反応せしめた。得られたポリマーは、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が27dL/gであった。
得られたポリマードープを用いて、実施例4と同様にして、共重合ポリベンザゾール繊維を製造し、実施例4と同様にして、繊維の分析、測定及び評価を実施した。得られた結果を表1に示す。
(Example 7)
Under a nitrogen stream, 381.6 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 267.8 g of terephthalic acid, 30.0 g of 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 1880.8 g of 116% polyphosphoric acid, and 570.1 g of diphosphorus pentoxide. After stirring at 60 ° C. for 1 hour, the temperature was slowly raised and reacted at 135 ° C. for 25 hours, 150 ° C. for 5 hours, and 170 ° C. for 20 hours. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 27 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C.
Using the obtained polymer dope, a copolymerized polybenzazole fiber was produced in the same manner as in Example 4. The fiber was analyzed, measured, and evaluated in the same manner as in Example 4. The obtained results are shown in Table 1.

(比較例4)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩334.5g、テレフタル酸260.8g、122%ポリリン酸2078.2gを60℃で1時間攪拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で25時間、150℃で5時間、170℃で20時間反応せしめた。得られたポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)は、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が29dL/gであった。
得られたポリマードープを用いて、実施例4と同様にして、ポリベンザゾール繊維を製造し、実施例4と同様にして、繊維の分析、測定及び評価を実施した。得られた結果を表1及び2に示す。
(Comparative Example 4)
In a nitrogen stream, 334.5 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 260.8 g of terephthalic acid, and 2078.2 g of 122% polyphosphoric acid were stirred at 60 ° C. for 1 hour, then slowly heated to 25 ° C. at 135 ° C. The reaction was carried out at 150 ° C. for 5 hours and at 170 ° C. for 20 hours. The obtained poly (p-phenylenebenzobisoxazole) had an intrinsic viscosity of 29 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C.
Using the obtained polymer dope, polybenzazole fiber was produced in the same manner as in Example 4, and analysis, measurement and evaluation of the fiber were carried out in the same manner as in Example 4. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2006176617
Figure 2006176617

Figure 2006176617
表1より、比較例と比べ、実施例の共重合ポリベンザゾール繊維は、(200)面及び(010)面のACS、および繊維軸方向の見かけの結晶サイズが小さく、高温高湿度環境下における耐久性が良好であることがわかる。表2より、応力が加えられ、微細な切断した分子鎖をも含む可能性がある撚り糸においても、高い強度保持性が得られることがわかる。
Figure 2006176617
From Table 1, compared with the comparative example, the copolymer polybenzazole fiber of the example has a small (200) plane ACS and (010) plane ACS, and an apparent crystal size in the fiber axis direction, in a high temperature and high humidity environment. It can be seen that the durability is good. From Table 2, it can be seen that high strength retention is obtained even in a twisted yarn to which stress is applied and which may include finely cut molecular chains.

本発明の共重合ポリベンザゾール繊維は、酸溶媒の残存量の低減化が容易で、工業的製造が容易である。さらに、繊維の強度低下の誘引となる分子鎖切断が少なく、高温高湿度環境下に長時間暴露されるような場合であっても、強度を充分に維持することができる。
このため、産業用資材として、より実用性を高めることができ、利用分野を拡大する効果が絶大である。即ち、織物、編物、組紐、ロープ、コードなどに加工される用途、すなわち、ケーブル、電線や光ファイバー等のテンションメンバー、ロープ、等の緊張材、耐弾性等の耐衝撃吸収用部材、手袋等の耐切創用部材、ベルト、タイヤ、靴底、ロープ、ホース、等のゴム補強材、等広範囲にわたる用途に使用可能である。
The copolymerized polybenzazole fiber of the present invention can easily reduce the residual amount of the acid solvent and can be easily manufactured industrially. Furthermore, there are few molecular chain | strand breaks which induce the fall of the intensity | strength of a fiber, and intensity | strength can fully be maintained even when it is a case where it exposes for a long time in a high temperature, high humidity environment.
For this reason, as an industrial material, practicality can be improved more and the effect which expands a utilization field is great. In other words, uses processed into woven fabrics, knitted fabrics, braids, ropes, cords, etc., such as tension members such as cables, electric wires and optical fibers, ropes, tension members such as ropes, impact resistance absorbing members such as elasticity, gloves, etc. It can be used for a wide range of applications such as cut-resistant members, belts, tires, shoe soles, ropes, hoses, and other rubber reinforcements.

Claims (3)

分子鎖中に下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位がランダムまたはブロック共重合され、かつ繊維軸に垂直な、(200)面の見かけの結晶サイズが49Å以下であることを特徴とする共重合ポリベンザゾール繊維。
Figure 2006176617
但し、nは、一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位の合計モル数に対する一般式(1)で表される繰り返し単位のモル分率であり、0.01≦n≦0.99の範囲で表される実数である。XはS、O原子またはNH基を、Zは、C−H基またはN原子を示す。アゾール環においてN原子とX原子/基はトランス位であってもシス位であってもよい。
The repeating unit represented by the following general formulas (1) and (2) in the molecular chain is random or block copolymerized, and the apparent crystal size of the (200) plane perpendicular to the fiber axis is 49 mm or less. Copolymer polybenzazole fiber characterized by.
Figure 2006176617
However, n is the mole fraction of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to the total number of moles of the repeating units represented by the general formulas (1) and (2), and 0.01 ≦ n ≦ 0 A real number in the range of .99. X represents an S, O atom or NH group, and Z represents a C—H group or an N atom. In the azole ring, the N atom and the X atom / group may be trans or cis.
繊維軸に垂直な(010)面の見かけの結晶サイズが25Å以下であることを特徴とする請求項1に記載の共重合ポリベンザゾール繊維。   The copolymer polybenzazole fiber according to claim 1, wherein an apparent crystal size of a (010) plane perpendicular to the fiber axis is 25 mm or less. 繊維軸方向の真の結晶サイズが120Å以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の共重合ポリベンザゾール繊維。
The copolymer polybenzazole fiber according to claim 1 or 2, wherein a true crystal size in a fiber axis direction is 120 mm or less.
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JP2015510046A (en) * 2012-01-11 2015-04-02 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company Method for removing sulfur from fibers using aqueous acid

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