JP6066501B2 - 低残留硫黄を有するアラミドコポリマー糸条を調製する方法 - Google Patents
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Description
Vinh=ln(Vrel)/C
式中、lnは、自然対数関数であり、Cは、ポリマー溶液の濃度である。Vrelは、無単位の比率であり、このようにVinhは、濃度の逆数を単位として、典型的にはデシリットル/グラム(「dl/g」)として表される。
本明細書において使用される、用語化学種の「残基」は、その化学種から実際に得られるかどうかにかかわらず、特定の反応スキームまたは続いての生成もしくは化学製品における化学種の生成物である部分を指す。従って、パラフェニレンジアミンの残基を含んでなるコポリマーは、式
同様に、DAPBIの残基を含んでなるコポリマーは、構造
テレフタロイルジクロリドの残基を有するコポリマーは、式
糸条の引張強さは、ASTM D885に従って測定され、力/単位断面積(ギガパスカル(GPa)として)、または力/単位質量/長さ(グラム/デニールまたはグラム/dtex)のどちらかで表される、繊維の最大応力または破壊応力である。
塩化カルシウム(CaCl2)を最終溶液の濃度に適切な量含有するN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶媒を、FM130D Littleford反応器に装入した。次に、適切な量のモノマー5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミゾール(DAPBI)およびレフタロイルジクロリド(TCL)を反応器に加え、反応させて、オリゴマーを形成した。この混合物に、適切な量のパラ−フェニレンジアミン(PPD)およびTCLを加え、最終のコポリマーのクラムを形成した。クラムを微細粒子に粉砕した後、水酸化ナトリウム溶液で最初に洗浄して反応副産物を中和し、その後水で洗浄しNMPを除去した。次に、ポリマーを回収し、乾燥させ、表1に要約するように、その固有粘度を決定した。
塩化カルシウム(CaCl2)を最終溶液の濃度に適切な量含有するN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶媒を、FM130D Littleford反応器に装入した。次に、適切な量のモノマー5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミゾール(DAPBI)、PPD、および一部のテレフタロイルジクロリド(TCL)を反応器に加え、反応させてオリゴマーを形成した。この混合物に、適切な量のTCLを加え、最終のコポリマーのクラムを形成した。クラムを微細粒子に粉砕した後、水酸化ナトリウム溶液で最初に洗浄して反応副産物を中和し、その後水で洗浄しNMPを除去した。次に、ポリマーを回収し、乾燥させ、表2に要約するように、その固有粘度を決定した。
70/30のDAPBI/PPDモル比を有するコポリマーを用いて、22.2wt%の固形分濃度を有する、ポリマーの溶液を形成した。270個の孔を有する紡糸口金を介してコポリマー溶液を紡糸して、フィラメント当り約3.0デニールの名目上の線密度をもたらした。糸条を凝固させて、硫黄が7.1重量パーセントになるまで、水で洗浄した。1リットルの真水の浴において、20℃で、浴当たり60秒の洗浄時間を用い、弛んだかせの状態でのこの糸条の試料(およそ1.4グラムの試料)を洗浄した。各々60秒の洗浄後、過剰の流体を清潔な乾いたペーパータオルで繊維試料から拭き取った。この試料に関して、7連続の真水での洗浄を用いた。燃焼分析により、残留硫黄の濃度2.37wt%が決定された。
70/30のDAPBI/PPDモル比を有するコポリマーを用いて、22.2wt%の固形分濃度を有する、ポリマーの溶液を形成した。270個の孔を有する紡糸口金を介してコポリマー溶液を紡糸して、フィラメント当り約1.5デニールの名目上の線密度をもたらした。糸条を凝固させて、硫黄が2.71重量パーセントになるまで、水で洗浄した。次いで、1リットルの真水において、30秒間、糸条の弛んだかせの状態での湿った未乾燥の試料(およそ1.4グラムの試料)を洗浄した。過剰の流体を清潔な乾いたパーパータオルで繊維試料から拭き取り、次いで試料を、表3に示すように、水酸化アンモニウム水溶液の1リットルの浴にて20℃で30秒間洗浄した。過剰の流体を清潔な乾いたパーパータオルで繊維試料から拭き取り、次いで試料を、1リットルの真水において5分間洗浄した。燃焼によって決定された糸条中の残留硫黄を表3に示す。
TClおよびモル比が70/30のDAPBI/PPDジアミンから作製した、中和されたコポリマー(固有粘度5.33を有する)を用いて、濃硫酸に溶かされたポリマーの溶液(22wt%の固形分濃度を有する)を形成した。270個の孔を有する紡糸口金を介してコポリマー溶液を紡糸して、フィラメント当り1.75デニールの名目上の線密度をもたらした。糸条を凝固させて、硫黄濃度3.0重量パーセントになるまで、水で洗浄した。
実施例2を繰り返したが、この実施例においては、湿った未乾燥の試料を、フィラメント当り約1.50デニールの名目上の線密度で紡糸し、硫黄濃度2.83重量パーセントになるまで、水で洗浄した。
70/30のDAPBI/PPDモル比を有するコポリマーを用いて、22wt%の固形分濃度を有する、ポリマーの溶液を形成した。270個の孔を有する紡糸口金を介してコポリマー溶液を紡糸して、フィラメント当り1.75デニールの名目上の線密度をもたらした。
5.2の固有粘度を有する、TClおよびモル比が70/30のDAPBI/PPDジアミンから作製した中和されたコポリマーを用いて、濃硫酸に溶かされたポリマーの溶液(22wt%の固形分濃度を有する)を形成した。270個の孔を有する紡糸口金を介してコポリマー溶液を紡糸して、フィラメント当り1.5デニールの名目上の線密度をもたらした。糸条を凝固させて、硫黄が2.83重量パーセントになるまで、水で洗浄した。
〔1〕(a)多孔紡糸口金を介してポリマー硫酸溶液を紡糸することによって複数のドープフィラメントを生産する工程であって、前記ポリマーはイミダゾール基を含んでなる工程と、
(b)前記複数のドープフィラメントを凝固させてas−spun糸条にする工程と、 (c)前記糸条を11以下のpKaを有する水性塩基と接触させる工程と、
(d)前記糸条を濯ぐ工程と、
を含んでなる糸条を生産する方法。
〔2〕工程c)では、前記糸条は、水酸化アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含んでなる水性塩基と接触する、前記〔1〕に記載の方法。
〔3〕前記ポリマーは、5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾール、芳香族ジアミン、および芳香族二酸クロリドの残基を含む、前記〔1〕または〔2〕に記載の方法。
〔4〕前記芳香族二酸クロリドは、テレフタロイルジクロリドである、前記〔3〕に記載の方法。
〔5〕前記芳香族ジアミンは、パラ−フェニレンジアミンである、前記〔3〕または〔4〕に記載の方法。
〔6〕前記ポリマーは、パラ−フェニレンジアミン、5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾール、およびテレフタロイルジクロリドの共重合から得られるコポリマーを含んでなり、5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾールの芳香族ジアミンに対するモル比は、30/70〜85/15である、前記〔3〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の方法。
〔7〕5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾールの芳香族ジアミンに対するモル比は、45/55〜85/15である、前記〔3〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の方法。
〔8〕工程d)では、前記糸条は、さらなる量の水性塩基で濯がれ、前記塩基は、工程c)で使用された塩基と同一または異なる、前記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の方法。
〔9〕工程d)では、前記糸条は、水溶液で濯がれる、前記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の方法。
〔10〕工程d)では、前記糸条は、水で濯がれる、前記〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の方法。
〔11〕工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.01〜3%の硫黄含有量を有する、前記〔1〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の方法。
〔12〕工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.1〜2.5%の硫黄含有量を有する、前記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の方法。
〔13〕工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.05〜1.75%の硫黄含有量を有する、前記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の方法。
〔14〕工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.05〜1.0%の硫黄含有量を有する、前記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の方法。
〔15〕工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.01〜0.08%の硫黄含有量を有する、前記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の方法。
〔16〕工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.01〜0.05%の硫黄含有量を有する、前記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の方法。
〔17〕前記糸条を少なくとも350℃の温度まで加熱する工程をさらに含んでなる、前記〔1〕〜〔16〕のいずれか1項に記載の方法。
〔18〕前記糸条は、加熱後、32cN/dtex(35.6gpd)以上の引張強さを有する、前記〔17〕に記載の方法。
〔19〕前記糸条は、加熱後、34cN/dtex(37.8gpd)以上の引張強さを有する、前記〔17〕に記載の方法。
〔20〕前記糸条は、加熱後、36cN/dtex(40gpd)以上の引張強さを有する、前記〔17〕に記載の方法。
Claims (17)
- (a)多孔紡糸口金を介してポリマー硫酸溶液を紡糸することによって複数のドープフィラメントを生産する工程であって、前記ポリマーはイミダゾール基を含んでなる工程と、
(b)前記複数のドープフィラメントを凝固させてas−spun糸条にする工程と、 (c)前記糸条を11以下のpKaを有する水性塩基と接触させる工程と、
(d)前記糸条を濯ぐ工程と、
を含んでなる糸条を生産する方法。 - 工程c)では、前記糸条は、水酸化アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含んでなる水性塩基と接触する、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーは、5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾール、芳香族ジアミン、および芳香族二酸クロリドの残基を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記芳香族二酸クロリドは、テレフタロイルジクロリドである、請求項3に記載の方法。
- 前記芳香族ジアミンは、パラ−フェニレンジアミンである、請求項3または4に記載の方法。
- 前記ポリマーは、パラ−フェニレンジアミン、5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾール、およびテレフタロイルジクロリドの共重合から得られるコポリマーを含んでなり、5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾールの芳香族ジアミンに対するモル比は、30/70〜85/15である、請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 5(6)−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾイミダゾールの芳香族ジアミンに対するモル比は、45/55〜85/15である、請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 工程d)では、前記糸条は、さらなる量の水性塩基で濯がれ、前記塩基は、工程c)で使用された塩基と同一または異なる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 工程d)では、前記糸条は、水溶液で濯がれる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 工程d)では、前記糸条は、水で濯がれる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.01〜3%の硫黄含有量を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.1〜2.5%の硫黄含有量を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.05〜1.75%の硫黄含有量を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.05〜1.0%の硫黄含有量を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.01〜0.08%の硫黄含有量を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)の後、前記糸条は、前記糸条の重量を基準として、0.01〜0.05%の硫黄含有量を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記糸条を少なくとも350℃の温度まで加熱する工程をさらに含んでなる、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。
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