JPH07133318A - Acrylonitrile polymer solution and production thereof - Google Patents

Acrylonitrile polymer solution and production thereof

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JPH07133318A
JPH07133318A JP30217693A JP30217693A JPH07133318A JP H07133318 A JPH07133318 A JP H07133318A JP 30217693 A JP30217693 A JP 30217693A JP 30217693 A JP30217693 A JP 30217693A JP H07133318 A JPH07133318 A JP H07133318A
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JP
Japan
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acrylonitrile
solution
polymer
polymerization
ion
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JP30217693A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Kasabo
行生 笠坊
Koji Nishida
耕二 西田
Toshihiro Makishima
俊裕 槙嶋
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a solution of an acrylonitrile polymer in an organic solvent which has good thermal stability and is less apt to gel by regulating the conductance of the solution to a specific value. CONSTITUTION:The solution comprises an acrylonitrile polymer (a) obtained by aqueous suspension polymerization using an inorganic redox polymerization initiator and an organic solvent (b) in which the polymer (a) is soluble. It has a conductance of 75S/cm or lower. This solution is obtained by purifying a solution (c) of the polymer (a) in the solvent (b) by contacting the solution (c) with an ion exchanger insoluble in the solvent (b) to remove ionic impurities consisting mainly of cations and anions from the solution (c).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアクリロニトリル系繊
維、および、それを焼成して得られるカーボン繊維製造
用原料となる熱安定性に優れたアクリロニトリル系重合
体繊維を作り得るアクリロニトリル系重合体溶液、およ
び、その製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an acrylonitrile-based fiber, and an acrylonitrile-based polymer solution capable of producing an acrylonitrile-based polymer fiber having excellent thermal stability, which is a raw material for producing carbon fiber obtained by firing the acrylonitrile-based fiber, And a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクリル繊維は、羊毛に似た優れた嵩高
性、風合、染色鮮明性等の性質を有し、広範囲の用途に
利用されている。このアクリル繊維は、原料となるアク
リロニトリル系重合体を有機溶媒、または無機溶媒に溶
解した紡糸原液を、湿式紡糸法、乾式紡糸法または乾湿
式紡糸法などの紡糸法で紡糸し、ステープルまたはフィ
ラメントとして製品化されている。原料のアクリロニト
リル系重合体は、アクリロニトリル単量体およびそれと
共重合可能な単量体をラジカル重合反応により重合して
製造するのが一般的である(繊維総合研究所発行「繊維
ハンドブック、1991年度版)。また、上記方法で得られ
たアクリロニトリル系繊維を、焼成工程を経て、炭素化
した炭素繊維は強度、弾性率、耐熱性等の点で高性能を
有しているので、航空機素材をはじめ種々の用途に利用
されている。
2. Description of the Related Art Acrylic fibers have excellent bulkiness, texture, and dyeing clarity similar to wool, and are used in a wide range of applications. This acrylic fiber is prepared by dissolving an acrylonitrile-based polymer as a raw material in an organic solvent or an inorganic solvent, and spinning it into a spinning solution such as a wet spinning method, a dry spinning method, or a dry-wet spinning method to form a staple or a filament. It has been commercialized. The acrylonitrile-based polymer as a raw material is generally produced by polymerizing an acrylonitrile monomer and a monomer copolymerizable therewith by a radical polymerization reaction. In addition, the acrylonitrile fiber obtained by the above method is carbonized through a firing process, and the carbon fiber has high performance in terms of strength, elastic modulus, heat resistance, etc. It is used for various purposes.

【0003】アクリロニトリル系単量体の水系不均一重
合である懸濁重合法は、歴史も古く、かつ、広く採用さ
れているアクリロニトリル系重合体の製造方法であり、
得られる重合体の品質の管理が容易なこと、その製造工
程からの未反応単量体の回収が容易なこと、および、そ
の製造工程全体の管理が容易なこと等の長所がある(丸
善株式会社発行、繊維学会編「繊維便覧、原料編」)。
このアクリロニトリル系重合体の製造は、水を反応媒体
とした連続懸濁重合法が採用され、重合開始剤として
は、一般的に無機系開始剤が使用される。アクリロニト
リル単量体を主成分とする単量体を、無機系開始剤(例
えば、過硫酸アンモニウム−亜硫酸水素アンモニウム−
硫酸第一鉄の酸化−還元系の組合せ)を使用し、反応媒
体として硫酸酸性の水を用いて重合すると、重合したア
クリロニトリル系重合体は粒子を形成し、該重合体粒子
の水性分散液の状態で得られる。重合終了後、該重合体
の水性分散液を濾別し、得られた重合体粒子を洗浄し、
乾燥することにより、アクリル繊維の原料となるアクリ
ロニトリル系重合体を得る。
The suspension polymerization method, which is an aqueous heterogeneous polymerization of acrylonitrile-based monomers, has a long history and is a widely adopted method for producing acrylonitrile-based polymers.
It has advantages such as easy control of the quality of the obtained polymer, easy recovery of unreacted monomer from the manufacturing process, and easy management of the entire manufacturing process (Maruzen Co., Ltd. Published by the company, edited by the Textile Society, "Textile Handbook, Raw Material Edition").
For the production of this acrylonitrile-based polymer, a continuous suspension polymerization method using water as a reaction medium is adopted, and an inorganic initiator is generally used as a polymerization initiator. A monomer containing an acrylonitrile monomer as a main component is treated with an inorganic initiator (for example, ammonium persulfate-ammonium hydrogen sulfite-
(Ferrous sulfate oxidation-reduction system combination) and polymerized with sulfuric acid water as a reaction medium, the polymerized acrylonitrile-based polymer forms particles, and an aqueous dispersion of the polymer particles is formed. Obtained in the state. After completion of the polymerization, the aqueous dispersion of the polymer was filtered off, and the obtained polymer particles were washed,
By drying, an acrylonitrile-based polymer that is a raw material for acrylic fibers is obtained.

【0004】また、連続水系懸濁重合法でアクリロニト
リル系重合体を得るには、反応容器としてはアルミニウ
ム製反応容器を用いることが好ましい。アクリロニトリ
ル系重合体を水系連続懸濁重合法で製造する場合、反応
容器としてステンレス製の反応容器やグラスライニング
製の反応容器を用いた場合、生成したアクリロニトリル
系重合体が反応容器の器壁へ付着するスケール生成のた
め、実質的にアクリロニトリル系単量体を連続水系懸濁
重合することが不可能となるからである。反応容器とし
てアルミニウム製反応容器を使用してアクリロニトリル
系単量体を水系懸濁重合した場合、反応系は酸性水溶液
となっているために、アルミニウム表面が腐食溶解する
ことにより、スケール生成を阻止している。
In order to obtain an acrylonitrile polymer by the continuous aqueous suspension polymerization method, it is preferable to use an aluminum reaction vessel as the reaction vessel. When an acrylonitrile-based polymer is produced by the water-based continuous suspension polymerization method, when a stainless steel reaction vessel or a glass-lined reaction vessel is used as the reaction vessel, the generated acrylonitrile-based polymer adheres to the vessel wall of the reaction vessel. This is because it is substantially impossible to continuously polymerize the acrylonitrile-based monomer by suspension polymerization due to the generation of the scale. When an acrylonitrile-based monomer is subjected to aqueous suspension polymerization using an aluminum reaction vessel as a reaction vessel, the reaction system is an acidic aqueous solution, so that the aluminum surface is corroded and dissolved to prevent scale formation. ing.

【0005】また、水系懸濁重合を終了させるために
は、重合系に重合停止剤を添加する。アクリロニトリル
系重合体を水系懸濁重合法で製造する場合に用いる重合
停止剤としては、反応系の酸性水溶液を中和する機能を
有するものであることが必要であり、例えば、シュウ酸
ナトリウム、エチレンジアミンテトラアセテートナトリ
ウム塩、重炭酸ナトリウム等の電解質が用いられてい
る。
To terminate the aqueous suspension polymerization, a polymerization terminator is added to the polymerization system. The polymerization terminator used when the acrylonitrile-based polymer is produced by the aqueous suspension polymerization method is required to have a function of neutralizing the acidic aqueous solution of the reaction system, for example, sodium oxalate and ethylenediamine. An electrolyte such as sodium tetraacetate salt or sodium bicarbonate is used.

【0006】このように、水系懸濁重合法によるアクリ
ロニトリル系重合体の製法は、少なくとも重合開始剤に
起因ずる電解質、重合釜表面の腐食溶解により生成する
電解質、および重合停止剤に起因する電解質の存在下で
行われていることになる。しかも水系懸濁重合時に水相
に分散するアクリロニトリル系重合体は、重合反応の進
行とともに、径が数十ミクロンの重合体粒子まで成長す
るので、該重合体粒子中には、上記各種の電解質が混入
することは避けられない。
As described above, in the method for producing an acrylonitrile polymer by the aqueous suspension polymerization method, at least the electrolyte caused by the polymerization initiator, the electrolyte generated by the corrosion dissolution of the surface of the polymerization kettle, and the electrolyte caused by the polymerization terminator are used. It is being done in the presence. Moreover, since the acrylonitrile-based polymer dispersed in the aqueous phase during the aqueous suspension polymerization grows into polymer particles having a diameter of several tens of microns as the polymerization reaction proceeds, the above-mentioned various electrolytes are contained in the polymer particles. Mixing is inevitable.

【0007】ところで、従来のこのような水系懸濁重合
にて製造したアクリロニトリル系重合体を用いて、アク
リロニトリル系炭素繊維用前駆体繊維を製造するには、
重合上がりのアクリロニトリル系重合体を洗浄、乾燥
し、溶媒に溶解してアクリロニトリル系重合体ドープ溶
液とし、このドープ溶液を湿式紡糸法、乾湿式紡糸法ま
たは乾式紡糸法で紡糸して炭素繊維用前駆体繊維を製造
している。しかし、上記のごとくして得たアクリロニト
リル系重合体ドープ溶液を、高品質アクリル繊維製造用
ドープ溶液として用いる際には、種々の問題をもたらし
ている。例えば、炭素繊維用前駆体繊維製造に使用する
ドープ溶液は、紡糸を良好に行うため比較的長時間高温
(100 ℃)に保持することが必要であるが、この高温に
保持したドープ溶液は、黄色の着色が顕著となり、さら
にドープ溶液自体がゲル化して溶液流動性の低下をもた
らす。これが原因で、このドープ溶液を用いては安定し
た紡糸の確保ができず、その結果、糸切れ現象が生じ、
充分品質のよい炭素繊維用前駆体繊維を製造することが
困難となる。また、上記のごとくして得たアクリロニト
リル系繊維中に含まれる上記各種電解質は、該前駆体繊
維の焼成工程で無機電解質として析出し、焼成工程の安
定性を低下させている。また、上記のごとくして得た前
駆体繊維を用いて得た炭素繊維は、その強度低下や品質
の低下をももたらしている。
By the way, in order to produce an acrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber using an acrylonitrile-based polymer produced by the conventional aqueous suspension polymerization,
The acrylonitrile-based polymer after polymerization is washed, dried, and dissolved in a solvent to prepare an acrylonitrile-based polymer dope solution, and the dope solution is spun by a wet spinning method, a dry-wet spinning method or a dry spinning method to prepare a carbon fiber precursor. Manufactures body fibers. However, when the acrylonitrile polymer dope solution obtained as described above is used as a dope solution for producing a high quality acrylic fiber, various problems are caused. For example, the dope solution used for producing the precursor fiber for carbon fiber needs to be kept at a high temperature (100 ° C) for a relatively long time in order to perform good spinning, but the dope solution kept at this high temperature is Yellow coloring becomes noticeable, and the dope solution itself gels, resulting in a decrease in solution fluidity. Due to this, stable spinning cannot be secured using this dope solution, and as a result, a yarn breakage phenomenon occurs,
It becomes difficult to produce a carbon fiber precursor fiber of sufficient quality. Further, the various electrolytes contained in the acrylonitrile fiber obtained as described above are deposited as an inorganic electrolyte in the firing step of the precursor fiber, and the stability of the firing step is reduced. In addition, the carbon fiber obtained by using the precursor fiber obtained as described above also causes a decrease in strength and a decrease in quality.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】水系懸濁重合方式で得
られたアクリロニトリル系重合体を原料として、アクリ
ル繊維、または炭素繊維製造用前駆体であるアクリル繊
維を製造すると、アクリロニトリル系重合体粒子中に取
込まれたイオン性不純物たる電解質が、紡糸性を低下さ
せ、かつ、得られたアクリル繊維の品質の低下を招くと
いう難点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] When an acrylic fiber or an acrylic fiber which is a precursor for carbon fiber production is produced from an acrylonitrile polymer obtained by an aqueous suspension polymerization method as a raw material, the acrylonitrile polymer particles are The electrolyte, which is an ionic impurity taken in, has a drawback that the spinnability is deteriorated and the quality of the obtained acrylic fiber is deteriorated.

【0009】本発明者らは、水系連続懸濁重合法で得た
アクリロニトリル系重合体の溶剤溶液が長時間の加熱に
よって、黄色に着色したり、ゲル化してその流動性が低
下するのは、水系懸濁重合法で得たアクリロニトリル系
重合体粒子中に残留する不純物たる上記した各種電解質
に起因していることを確認した。上記したごとく、アク
リロニトリル系重合体の連続水系懸濁重合では、重合体
の取扱いが重合開始剤による電解質、アルミニウム製重
合釜表面の腐食溶解による電解質、回収した重合系に添
加する重合停止剤による電解質等の存在下で行われるた
め、水相に粒子物として分散したアクリロニトリル系重
合体重合体粒子中には、その内部にまで各種電解質が混
入しており、重合後に行う重合体粒子の水洗浄だけで
は、重合体粒子表面の電解質の除去は可能であっても、
重合体粒子内部に捕捉された電解質を水洗浄で除去する
のは困難である。とくに無機系重合開始剤を使用した水
系懸濁重合方式を用いて重合したアクリロニトリル系重
合体は、その末端がイオン化した形態を保持しており、
不純物たる各種電解質がこれと対イオンを形成して、該
重合体中に結合されるため、アクリロニトリル系重合体
粒子の水による洗浄で除去することは極めて困難であ
る。
The inventors of the present invention have found that the solvent solution of the acrylonitrile polymer obtained by the aqueous continuous suspension polymerization method is colored yellow or gels by heating for a long time, and its fluidity decreases. It was confirmed that the above-mentioned various electrolytes, which are impurities remaining in the acrylonitrile-based polymer particles obtained by the aqueous suspension polymerization method, are responsible. As described above, in continuous aqueous suspension polymerization of an acrylonitrile-based polymer, the polymer is handled by an electrolyte by a polymerization initiator, an electrolyte by corrosion dissolution of the surface of an aluminum-made polymerization kettle, and an electrolyte by a polymerization terminator added to a recovered polymerization system. Since it is carried out in the presence of, etc., in the acrylonitrile-based polymer polymer particles dispersed as particles in the aqueous phase, various electrolytes are mixed up to the inside, and it is sufficient to wash the polymer particles with water only after the polymerization. , Even if it is possible to remove the electrolyte on the surface of the polymer particles,
It is difficult to remove the electrolyte trapped inside the polymer particles by washing with water. In particular, the acrylonitrile-based polymer polymerized using the aqueous suspension polymerization method using an inorganic polymerization initiator, the terminal retains the ionized form,
Since various electrolytes, which are impurities, form counterions with this and are bound in the polymer, it is extremely difficult to remove the acrylonitrile polymer particles by washing with water.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記難点のないアクリロニトリル系重合体の有機溶媒溶
液を得るべく検討した結果、この不純物たる電解質はア
クリロニトリル系重合体を有機溶剤溶液にして、この溶
液をイオン交換樹脂で精製することにより、該溶液中に
存在する無機質電解質を完全に無くするか、極めて少量
にすることができることを知り、本発明を完成した。す
なわち、本発明の要旨とするところは、無機系レドック
ス重合開始剤を使用した水系懸濁重合法によって製造し
たアクリロニトリル系重合体と、該重合体を溶解できる
有機溶剤とからなる溶液であり、その電導度が75μS/cm
以下となるようにした、熱安定性に優れたアクリロニト
リル系重合体溶液、および無機系レドックス重合開始剤
を使用した水系懸濁重合法で得たアクリロニトリル系重
合体と、該重合体を溶解できる有機溶剤とからなる溶液
を、該有機溶剤に溶解しないイオン交換能のある物質と
接触させることにより、該重合体溶液中に含有する鉄化
合物またはそのイオン、アルミニウム化合物またはその
イオン、硫酸イオンである不純物を精製、除去すること
を特徴とするアクリロニトリル系重合体溶液の製造方法
にある。
Therefore, the present inventors have
As a result of studying to obtain an organic solvent solution of an acrylonitrile-based polymer without the above-mentioned problems, the electrolyte as an impurity is an acrylonitrile-based polymer in an organic solvent solution, and the solution is purified by an ion exchange resin to give a solution in the solution. The present invention has been completed, knowing that the inorganic electrolyte present in the can be completely eliminated or can be made extremely small. That is, the gist of the present invention is a solution comprising an acrylonitrile polymer produced by an aqueous suspension polymerization method using an inorganic redox polymerization initiator, and an organic solvent capable of dissolving the polymer, Conductivity is 75 μS / cm
An acrylonitrile-based polymer solution having excellent thermal stability, and an acrylonitrile-based polymer obtained by an aqueous suspension polymerization method using an inorganic redox polymerization initiator, and an organic solvent capable of dissolving the polymer Impurity which is an iron compound or its ion, an aluminum compound or its ion, or a sulfate ion contained in the polymer solution by bringing a solution containing a solvent into contact with a substance having an ion-exchange ability that is insoluble in the organic solvent. The method for producing an acrylonitrile-based polymer solution is characterized in that the above is purified and removed.

【0011】このように、鉄化合物またはそのイオン、
アルミニウム化合物またはそのイオン、硫酸イオン等の
不純物の含有量の極めて少ないアクリロニトリル系重合
体溶液は、そのゲル化性が著しく改善できるため、この
溶液は炭素繊維前駆体繊維製造に使用するドープ溶液と
しても、極めてよい適性を示している。また、このドー
プ溶液を用いて、半乾湿式紡糸法により該前駆体繊維を
製造する場合においても、ドープ溶液のゲル化による流
動異常を防ぐことができるため、その紡糸性が向上す
る。さらに、上記した方法によって得た前駆体繊維の焼
成工程では、無機物質の析出をなくし、焼成工程の安定
性が向上し、得られる炭素繊維の強度の向上、品質の向
上を図ることができる。
Thus, the iron compound or its ion,
Aluminum compound or its ion, an acrylonitrile-based polymer solution having an extremely low content of impurities such as sulfate ion can remarkably improve its gelation property, and thus this solution is also used as a dope solution used for producing carbon fiber precursor fibers. , Shows very good suitability. Further, even when the precursor fiber is produced by a semi-dry wet spinning method using this dope solution, abnormal flow due to gelation of the dope solution can be prevented, so that the spinnability thereof is improved. Further, in the firing step of the precursor fiber obtained by the above method, precipitation of an inorganic substance can be eliminated, the stability of the firing step can be improved, and the strength and quality of the obtained carbon fiber can be improved.

【0012】無機系レドックス重合開始剤を使用した水
系懸濁重合で得たアクリロニトリル系重合体を電解質を
含まないか、極めて少量しか含まないアクリロニトリル
系重合体にするには、重合したアクリロニトリル系重合
体を、該重合体を溶解できる有機溶媒に溶解してドープ
溶液とし、このドープ溶液を該有機溶媒に溶解しないイ
オン交換性能のある物質、例えば、イオン交換樹脂また
はイオン交換繊維等と接触せしめることにより、該アク
リロニトリル系重合体中に含有する鉄化合物またはその
イオン、アルミニウム化合物またはそのイオン等の不純
物を除去するという、高度な精製を施すことにより得る
ことができたのである。
The acrylonitrile-based polymer obtained by the aqueous suspension polymerization using an inorganic redox polymerization initiator is converted into an acrylonitrile-based polymer containing no or only a very small amount of an electrolyte by polymerizing the acrylonitrile-based polymer. Is dissolved in an organic solvent capable of dissolving the polymer to obtain a dope solution, and the dope solution is brought into contact with a substance having an ion exchange performance which is not dissolved in the organic solvent, for example, an ion exchange resin or an ion exchange fiber. It was possible to obtain it by carrying out a high-level purification of removing impurities such as an iron compound or its ion, an aluminum compound or its ion contained in the acrylonitrile polymer.

【0013】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、無機系レドックス重合開始剤を使用した水系懸濁重
合法で得たアクリロニトリル系重合体を対象とするもの
である。用いうる無機系レドックス重合開始剤として
は、通常の酸化剤、還元剤の中から選ぶことができる。
酸化剤と還元剤との組合せからなるレドックス重合開始
剤の場合、代表的なものは、酸化剤として過硫酸アンモ
ニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等であり、
還元剤としては亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウ
ム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、
チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム、亜二チオ
ン酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルフォ
キシレート、L-アルコルビン酸、デキストローズ等が例
示できる。これらのレドックス系重合開始剤において
は、硫酸第一鉄または硫酸銅などの化合物も組合せて使
用できる。その中でも過硫酸アンモニウム−亜硫酸水素
ナトリウム(またはアンモニウム)−硫酸第一鉄の組合
せが好ましい。還元剤/酸化剤の比率はどんな割合でも
使用可能であるが、アクリロニトリルの重合をより効率
よく進めるうえで、還元剤/酸化剤の当量比を1〜4の
範囲とすることが好ましい。
The present invention will be described in detail below. The present invention is directed to an acrylonitrile polymer obtained by an aqueous suspension polymerization method using an inorganic redox polymerization initiator. The inorganic redox polymerization initiator that can be used can be selected from ordinary oxidizing agents and reducing agents.
In the case of a redox polymerization initiator composed of a combination of an oxidizing agent and a reducing agent, typical ones are ammonium persulfate, potassium persulfate, sodium persulfate, etc. as the oxidizing agent,
As the reducing agent, sodium sulfite, ammonium sulfite, sodium hydrogen sulfite, ammonium hydrogen sulfite,
Examples thereof include sodium thiosulfate, ammonium thiosulfate, sodium dithionite, sodium formaldehyde sulfoxylate, L-alcorbic acid and dextrose. In these redox-based polymerization initiators, compounds such as ferrous sulfate or copper sulfate can also be used in combination. Among them, a combination of ammonium persulfate-sodium bisulfite (or ammonium) -ferrous sulfate is preferable. Although any ratio of reducing agent / oxidizing agent can be used, it is preferable to set the equivalent ratio of reducing agent / oxidizing agent in the range of 1 to 4 in order to promote the polymerization of acrylonitrile more efficiently.

【0014】本発明を実施するに際して用いられるアク
リロニトリル系重合体は、アクリロニトリル単量体の単
独重合体またはアクリロニトリルと共重合可能なモノオ
レフィン性単量体の共重合体であってもよい。これらの
アクリロニトリル系重合体中には、少なくとも60重量%
のアクリロニトリル単量体ユニットを含んでいることが
必要である。アクリロニトリル単量体ユニットの含有量
が60重量%未満であるアクリロニトリル系重合体より作
ったアクリロニトリル系合成繊維は、該繊維が本来有す
る繊維機能を保有することができなくなりやすいためで
ある。アクリロニトリルと共重合可能なモノオレフィン
性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸
およびそれらのエステル類、アクリルアミド、酢酸ビニ
ル、スチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、無水マレ
イン酸、N-置換マレインイミド、ブタジエン、イソプレ
ン、p-スルホニルメタリルエーテル、メタリルスルホン
酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリ
ルアミド−2-メチルプロパンスルホン酸、2-スルホエチ
ルメタクリレートおよびこれらの塩類等を挙げることが
できる。
The acrylonitrile polymer used in carrying out the present invention may be a homopolymer of an acrylonitrile monomer or a copolymer of a monoolefinic monomer copolymerizable with acrylonitrile. At least 60% by weight in these acrylonitrile polymers
It is necessary to include the acrylonitrile monomer unit of This is because an acrylonitrile-based synthetic fiber made of an acrylonitrile-based polymer having an acrylonitrile monomer unit content of less than 60% by weight tends to be unable to retain its original fiber function. Examples of the monoolefinic monomer copolymerizable with acrylonitrile include acrylic acid, methacrylic acid and their esters, acrylamide, vinyl acetate, styrene, vinyl chloride, vinylidene chloride, maleic anhydride, N-substituted maleimide. , Butadiene, isoprene, p-sulfonylmethallyl ether, methallylsulfonic acid, allylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-sulfoethylmethacrylate and salts thereof. .

【0015】アクリロニトリル系単量体の重合は、次の
ようにして行う。すなわち、重合反応温度は30〜80℃に
することが好ましい。重合温度が80℃を越えると、アク
リロニトリルが重合反応系より蒸発して反応系外へ離散
し、アクリロニトリルの重合転化率が低下する。また重
合温度が30℃未満では、アクリロニトリルの重合速度が
低下し、アクリロニトリル系重合体の生産性が低下する
ばかりでなく、重合安定性を損なう。重合媒体としての
水はイオン交換水を使用することが好ましい。さらに重
合系に存在させる単量体に対する水の割合(以下、水/
単量体比という)はいかなる比率でもよいが、好ましく
は水/単量体比 1.0〜5.0 の範囲である。重合反応釜内
での単量体の平均滞在時間は、アクリロニトリル系重合
体を水系懸濁重合方式で製造する際に採用される通常の
重合時間の範囲でよい。重合反応釜内での水素イオン濃
度は、使用される触媒が速やかに酸化・還元反応を起こ
す範囲であればよく、好ましくはpH 2.0〜4の酸性領域
とするのがよい。反応釜としては、アルミニウム製の反
応釜を用いるのがよい。アルミニウム製の反応釜を用い
てアクリロニトリルの水系懸濁重合を行う場合には、反
応系が硫酸にてpH2〜4の酸性に保たれているため、重
合の進行により生成する重合体が反応器壁へ付着して
も、アルミニウムの表面の腐食による溶解により容易に
はがれ、スケールとして付着しないというメリットがあ
る。
Polymerization of the acrylonitrile monomer is carried out as follows. That is, the polymerization reaction temperature is preferably 30 to 80 ° C. When the polymerization temperature exceeds 80 ° C., acrylonitrile evaporates from the polymerization reaction system and is dispersed outside the reaction system, and the polymerization conversion rate of acrylonitrile decreases. On the other hand, if the polymerization temperature is lower than 30 ° C., the polymerization rate of acrylonitrile decreases, which not only lowers the productivity of the acrylonitrile-based polymer but also impairs the polymerization stability. It is preferable to use ion-exchanged water as the polymerization medium. Further, the ratio of water to the monomers present in the polymerization system (hereinafter, water /
The ratio (referred to as the monomer ratio) may be any ratio, but the water / monomer ratio is preferably in the range of 1.0 to 5.0. The average residence time of the monomers in the polymerization reaction kettle may be in the range of the usual polymerization time adopted when the acrylonitrile polymer is produced by the aqueous suspension polymerization method. The hydrogen ion concentration in the polymerization reaction vessel may be in the range where the catalyst used causes a rapid oxidation / reduction reaction, and is preferably in the acidic range of pH 2.0 to 4. As the reaction kettle, it is preferable to use an aluminum reaction kettle. When an aqueous suspension polymerization of acrylonitrile is carried out using an aluminum reaction kettle, the reaction system is kept acidic with sulfuric acid at a pH of 2 to 4, so that the polymer produced by the progress of the polymerization is the reactor wall. Even if it adheres to, there is an advantage that it is easily peeled off due to dissolution due to corrosion of the surface of aluminum and does not adhere as scale.

【0016】重合釜から反応系外へ取り出した重合体の
水分散液に、重合停止剤を添加し、重合反応を停止させ
る。重合反応の停止剤としては、通常アクリロニトリル
系重合体を水系懸濁重合で製造する際使用される前述し
たごときものであれば問題なく用いることができる。重
合停止剤を添加されたアクリロニトリル系重合体の水性
分散液は、次いで、未反応単量体の回収を行う。未反応
単量体の回収方法としては、重合体の水性分散液を直接
蒸留する方法、または、一旦脱水し、未反応単量体を含
む水相と重合体とに分離した後、水相を蒸留する方法等
がある。後者の方法を実施するに際して用いる脱水洗浄
機としては、通常公知の濾過脱水機である回転式真空濾
過器、遠心脱水機等が使用しうる。これらの装置を用い
て重合体の水性分散相からアクリロニトリル系重合体を
分離するに際し、その分離をより効率よく行うためには
該水相に硫酸アンモニウム、硫酸アルミニウム、硫酸ナ
トリウム等の凝集剤を添加したり、重合体の水相内での
凝集を促進するため、重合体含有溶液を加温する等の操
作を加えることが好ましい。分離した重合体中に残った
水分は、該重合体を通常の乾燥方式を適用することによ
って取り除かれる。
A polymerization terminator is added to the aqueous dispersion of the polymer taken out of the reaction system from the polymerization kettle to terminate the polymerization reaction. As the terminator for the polymerization reaction, any of the above-mentioned ones which are usually used when an acrylonitrile polymer is produced by aqueous suspension polymerization can be used without any problem. The aqueous dispersion of the acrylonitrile polymer to which the polymerization terminator has been added then recovers the unreacted monomers. As a method of recovering the unreacted monomer, a method of directly distilling an aqueous dispersion of the polymer, or once dehydrated and separated into an aqueous phase containing the unreacted monomer and the polymer, the aqueous phase is separated. There are methods such as distillation. As a dehydrating and washing machine used for carrying out the latter method, a rotary vacuum filter, a centrifugal dehydrator, or the like, which is a commonly known filter dehydrator, can be used. When separating the acrylonitrile-based polymer from the aqueous dispersion phase of the polymer using these devices, in order to carry out the separation more efficiently, a coagulant such as ammonium sulfate, aluminum sulfate or sodium sulfate is added to the aqueous phase. Alternatively, in order to promote aggregation of the polymer in the aqueous phase, it is preferable to add an operation such as heating the polymer-containing solution. Water remaining in the separated polymer is removed by applying a normal drying method to the polymer.

【0017】次いで、上記のごとくして得られたアクリ
ロニトリル系重合体を有機溶剤に溶解する。本発明を実
施するに際して用いられる有機溶剤としては、上記アク
リロニトリル系重合体が溶解する溶媒であることが必要
であり、とくに、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、ジメチルスルフォキシドなどを用いるのが好
ましい。本発明のアクリロニトリル系重合体溶液は、ア
クリロニトリル系重合体5〜35重量%と有機溶媒95〜65
重量%とからなる溶液とするのが好ましい。アクリロニ
トリル系重合体溶液中の重合体含有量を5〜35重量%と
したのは、該溶液の紡糸性を良好に保つことを考慮した
からであり、該重合体含有量が5重量%未満の溶液で
は、該重合体の濃度が低すぎるために満足な紡糸性を確
保できず、一方、重合体含有量が35重量%を越えるアク
リロニトリル系重合体溶液は、該重合体溶液の粘度が高
くなりすぎ、良好な紡糸性を確保できないためである。
Next, the acrylonitrile polymer obtained as described above is dissolved in an organic solvent. The organic solvent used for carrying out the present invention is required to be a solvent in which the acrylonitrile polymer is dissolved, and it is particularly preferable to use dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like. The acrylonitrile-based polymer solution of the present invention comprises 5 to 35% by weight of an acrylonitrile-based polymer and 95 to 65% of an organic solvent.
It is preferable that the solution is composed of 10% by weight. The reason why the polymer content in the acrylonitrile-based polymer solution is 5 to 35% by weight is that it is considered that the spinnability of the solution is kept good, and the polymer content is less than 5% by weight. In the solution, a sufficient spinnability cannot be ensured because the concentration of the polymer is too low.On the other hand, an acrylonitrile polymer solution having a polymer content of more than 35% by weight has a high viscosity of the polymer solution. This is because too good spinnability cannot be ensured.

【0018】本発明においては、上記のごときアクリロ
ニトリル系重合体溶液を有機溶剤に溶解しないイオン交
換能のある物質と接触せしめることにより、該溶液中に
存在するイオン性不純物を除去する。用い得るイオン交
換能のある物質としては、架橋型イオン交換樹脂、また
は架橋型イオン交換繊維等が挙げられるが、その中で、
ジビニルベンゼン−スチレン共重合体からなる架橋型イ
オン交換樹脂を用いるのがより好ましい。本発明を実施
するに際して用いるイオン交換能のある物質は、アクリ
ロニトリル系重合体を有機溶媒に溶解したドープ溶液と
親和性を備えていることが必要である。
In the present invention, the acrylonitrile polymer solution as described above is brought into contact with a substance having an ion exchange ability which is insoluble in an organic solvent to remove the ionic impurities present in the solution. Examples of the substance having an ion exchange ability that can be used include crosslinked ion exchange resins and crosslinked ion exchange fibers.
It is more preferable to use a crosslinked ion exchange resin composed of a divinylbenzene-styrene copolymer. It is necessary that the substance having an ion-exchange ability used in carrying out the present invention has an affinity with a dope solution in which an acrylonitrile polymer is dissolved in an organic solvent.

【0019】イオン交換能を有する物質としては、官能
基としてスルホン酸基を保有する強陽イオン交換樹脂が
挙げられるが、イオン交換すべきドープ溶液中に含まれ
るイオン種が、陽イオン種、陰イオン種双方の場合に
は、スルホン酸基を保有する強酸型陽イオン交換樹脂と
第4級アミノ基を保有する強塩基型陰イオン交換樹脂と
の双方を使用する。ドープ溶液中に含まれる重金属を捕
捉するには、イミノジ酢酸型、ポリアミン型等の官能基
を有するキレート型イオン交換樹脂を用いるのがよい。
さらに官能基としてメタクリル酸、アクリル酸等のカル
ボン酸基を有する弱酸型陽イオン交換樹脂や、官能基と
して第1、2、3級アミン型官能基を有する弱塩基型陰
イオン交換樹脂等をドープ溶液の性状に合わせて併用す
るのがよい。本発明を実施するに際して用いるイオン交
換樹脂としては、スルホン酸基を保有する強酸型陽イオ
ン交換樹脂を単独で、あるいはスルホン酸基を保有する
強酸型陽イオン交換樹脂と第4級アミノ基を保有する強
塩基型陰イオン交換樹脂との双方の使用がとくに好まし
い。
Examples of the substance having an ion exchange capacity include strong cation exchange resins having a sulfonic acid group as a functional group. The ionic species contained in the dope solution to be ion-exchanged are cation species and anion species. In the case of both ionic species, both a strong acid type cation exchange resin having a sulfonic acid group and a strong base type anion exchange resin having a quaternary amino group are used. In order to capture the heavy metal contained in the dope solution, it is preferable to use a chelate ion exchange resin having a functional group such as iminodiacetic acid type and polyamine type.
Further, a weak acid type cation exchange resin having a carboxylic acid group such as methacrylic acid or acrylic acid as a functional group, or a weak base type anion exchange resin having a primary, secondary or tertiary amine type functional group as a functional group is doped. It is preferable to use them together depending on the properties of the solution. As the ion exchange resin used for carrying out the present invention, a strong acid type cation exchange resin having a sulfonic acid group is used alone, or a strong acid type cation exchange resin having a sulfonic acid group and a quaternary amino group are held. It is particularly preferable to use both the strong base type anion exchange resin and the strong base type anion exchange resin.

【0020】イオン交換樹脂の使用量は、アクリロニト
リル系重合体溶液 100重量部に対して、0.01〜100 重量
部使用するのが好ましい。この使用量が0.01重量部未満
の場合には、イオン交換能力が不十分であり、実用的で
なくなる。一方、この使用量が 100重量部を越える場合
は、イオン交換するドープ溶液の取扱いが煩雑となり、
経済的に不利なこと、イオン交換樹脂のドープ溶液から
の回収に必要以上の手間を要することから実際的ではな
い。
The ion exchange resin is preferably used in an amount of 0.01 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylonitrile polymer solution. If the amount used is less than 0.01 parts by weight, the ion exchange capacity is insufficient and it becomes impractical. On the other hand, if the amount used exceeds 100 parts by weight, handling of the dope solution for ion exchange becomes complicated,
It is not practical because it is economically disadvantageous and the recovery of the ion exchange resin from the dope solution requires more time than necessary.

【0021】本発明を実施するには、アクリロニトリル
系重合体溶液とイオン交換樹脂とを管型反応器または槽
型反応器のどちらかを使用して行うのがよい。管型反応
器内に該イオン交換樹脂を充填して、その中にアクリロ
ニトリル系重合体ドープ溶液を連続的に供給して、該反
応器内に該溶液を流動させながら通過させて行うのが現
実的である。アクリロニトリル系重合体溶液のイオン交
換樹脂による精製は、反応温度として15〜150 ℃の温度
範囲で実施される。イオン交換反応温度が15℃未満で
は、該アクリロニトリル系重合体溶液の粘度が上昇し、
流動性に劣り、実質的にイオン交換反応が進行しにくく
なる。また、イオン交換反応温度が 150℃を越える場
合、使用するイオン交換樹脂自体の熱安定性が不足し、
実際、長時間使用できない。
In carrying out the present invention, it is preferable to carry out the acrylonitrile polymer solution and the ion exchange resin in either a tubular reactor or a tank reactor. The reality is that the tubular reactor is filled with the ion-exchange resin, the acrylonitrile-based polymer dope solution is continuously fed into the tubular reactor, and the solution is allowed to flow while passing through the reactor. Target. Purification of the acrylonitrile polymer solution with an ion exchange resin is carried out at a reaction temperature of 15 to 150 ° C. When the ion exchange reaction temperature is less than 15 ° C, the viscosity of the acrylonitrile polymer solution increases,
The fluidity is poor and the ion exchange reaction hardly progresses substantially. Also, when the ion exchange reaction temperature exceeds 150 ° C, the thermal stability of the ion exchange resin itself used is insufficient,
In fact, it cannot be used for a long time.

【0022】本発明の方法により該イオン交換樹脂でア
クリロニトリル系重合体溶液を精製すると、該溶液中に
含まれる鉄化合物またはそのイオン、アルミニウム化合
物またはそのイオン、硫酸イオンを主とする不純物の量
が減少する。かくして得られた溶液の電導度は75μS/cm
以下で、その熱安定性は良好であり、ゲル化しにくいド
ープ溶液となっている。鉄化合物またはそのイオン、ア
ルミニウム化合物またはそのイオン、および硫酸イオン
等の存在による溶液の電導度が75μS/cmを越えたアクリ
ロニトリル系重合体ドープ溶液の熱安定性が低下する。
そしてアクリロニトリル系重合体ドープ溶液の熱安定性
の低下は、前述したようにアクリル繊維の製造工程での
種々のトラブル発生の原因となり、また、得られるアク
リル繊維の品質に多大の悪影響を及ぼす。
When the acrylonitrile polymer solution is purified by the ion exchange resin according to the method of the present invention, the amount of impurities mainly composed of iron compound or its ion, aluminum compound or its ion, and sulfate ion is contained in the solution. Decrease. The conductivity of the solution thus obtained is 75 μS / cm
Below, the thermal stability is good and the dope solution is resistant to gelation. The thermal stability of the acrylonitrile polymer dope solution in which the conductivity of the solution exceeds 75 μS / cm due to the presence of the iron compound or its ion, the aluminum compound or its ion, and the sulfate ion, etc. is reduced.
The decrease in thermal stability of the acrylonitrile polymer dope solution causes various troubles in the acrylic fiber manufacturing process as described above, and has a great adverse effect on the quality of the acrylic fiber obtained.

【0023】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0024】[0024]

【実施例1】容量80リットルの攪拌翼付き重合反応容器
(反応容器はアルミニウム製ベツセル、攪拌翼はアルミ
ニウム被覆タービン型)にイオン交換水を硫酸にて pH=
3 に調整した水を35リットル仕込み、アクリロニトリル
98.5重量%、メタクリル酸 1.5重量%、過硫酸アンモニ
ウム 1.5重量%、亜硫酸水素アンモニウム 4.5重量%、
硫酸第一鉄(FeSO4・7H2O)0.00005 重量%、硫酸0.085
重量%になるように、それぞれをイオン交換水に溶解し
たものを反応容器に連続的に供給した。
Example 1 A polymerization reaction vessel with a stirring blade having a capacity of 80 liters (a reaction vessel is an aluminum vessel and an agitating blade is an aluminum-coated turbine type) is used.
Charge 35 liters of water adjusted to 3 and add acrylonitrile.
98.5% by weight, methacrylic acid 1.5% by weight, ammonium persulfate 1.5% by weight, ammonium hydrogen sulfite 4.5% by weight,
Ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) 0.00005 wt%, sulfuric acid 0.085
What was each melt | dissolved in ion-exchange water so that it might be set to weight% was continuously supplied to the reaction container.

【0025】さらにイオン交換水の全量が 400重量%と
なるように、イオン交換水を別途供給した。反応系の温
度を55℃に昇温し、十分な攪拌を行い、反応混合物の反
応容器内の平均滞在時間を80分として連続的に上記のご
とく調整した原料を供給して重量反応を行った。
Further, ion-exchanged water was separately supplied so that the total amount of ion-exchanged water would be 400% by weight. The temperature of the reaction system was raised to 55 ° C., sufficient stirring was carried out, and the average staying time of the reaction mixture in the reaction vessel was set to 80 minutes, and the raw materials adjusted as described above were continuously supplied to carry out the weight reaction. .

【0026】反応容器の溢流口より連続的に重合体水系
分散液を取りだし、これにシュウ酸アンモニウム 0.5重
量%、重炭酸アンモニウム 1.5重量%をイオン交換水に
溶解した重合停止剤水溶液を、取出した重合体水系分散
液に対し、 0.2%の速度で連続的に加え、さらにイオン
交換水を加えた後、回転式真空濾過機で反応系より重合
体を濾別し、さらにイオン交換水で洗浄した。得られた
湿潤重合体をスクリュー式押出機によりペレット状に成
型した後、通気乾燥機で乾燥し、表1に示す組成のアク
リロニトリル系重合体を得た。
The polymer aqueous dispersion was continuously taken out from the overflow port of the reaction vessel, and an aqueous solution of the polymerization terminator in which 0.5% by weight of ammonium oxalate and 1.5% by weight of ammonium bicarbonate were dissolved in ion-exchanged water was taken out. The polymer aqueous dispersion was continuously added at a rate of 0.2%, ion-exchanged water was further added, the polymer was separated from the reaction system by a rotary vacuum filter, and washed with ion-exchanged water. did. The obtained wet polymer was molded into pellets by a screw type extruder and then dried by an air dryer to obtain an acrylonitrile polymer having the composition shown in Table 1.

【0027】上記のごとくして乾燥した重合体をジメチ
ルホルムアミドに固形分濃度23重量%になるように溶解
して重合体溶液とし、スルホン酸基を保有する強酸型陽
イオン交換樹脂(三菱化成社製、PK-228LH)を充填した
チューブ(直径10mm、長さ 300mm、本数15本、イオン交
換樹脂量合計 200g)と第4級アミノ基を保有する陰イ
オン交換樹脂を充填したチューブ(直径10mm、長さ 300
mm、本数15本、イオン交換樹脂量合計 200g)を組込ん
だ配管に該アクリロニトリル系重合体溶液を樹脂充填配
管内流速 0.5cm/sec の速度で送液して表1に示すアク
リロニトリル系重合体溶液を得た。その電導度および熱
安定性を測定した結果も合わせて表1に示した。このア
クリロニトリル系重合体溶液を紡糸原液として、 2,000
ホール、直径0.15mmの紡糸口金を通して、78%のジメチ
ルホルムアミド水溶液(15℃)を凝固浴とし、半乾湿式
紡糸法にて紡糸し、得られた糸条を引き続き洗浄、延伸
を施した後、アミノシロキサン系油剤を繊維重量に対
し、 1.0重量%となるように付着し、さらに乾燥緻密化
処理を施し、単繊維繊度 1.0デニールの前駆体繊維を得
た。この前駆体繊維を常法に従って、 225〜260 ℃の範
囲で温度勾配を有する熱風雰囲気の耐炎化炉にロール駆
動によって連続的に供給し、滞在時間34分で耐炎化処理
を行った。このようにして得られた耐炎化糸を窒素ガス
雰囲気にある 320〜700 ℃の範囲の温度勾配を有する炭
素化炉と 1,350℃の熱処理炉を、各々7分と45分との滞
在時間で炭素化焼成し、炭素繊維を得た。得られた炭素
繊維の性能を表1に示した。
The polymer dried as described above is dissolved in dimethylformamide at a solid concentration of 23% by weight to obtain a polymer solution, which is a strong acid type cation exchange resin having a sulfonic acid group (Mitsubishi Chemical Corporation. Manufactured by PK-228LH) (10 mm in diameter, 300 mm in length, 15 tubes, total amount of ion-exchange resin: 200 g) and a tube filled with an anion-exchange resin having a quaternary amino group (10 mm in diameter, Length 300
mm, 15 pieces, total amount of ion exchange resin 200 g) was fed to the pipe containing the acrylonitrile polymer solution at a flow rate of 0.5 cm / sec in the resin-filled pipe to give the acrylonitrile polymer shown in Table 1. A solution was obtained. The results of measuring the electric conductivity and thermal stability are also shown in Table 1. This acrylonitrile polymer solution was used as a spinning stock solution,
After passing through a hole and a spinneret with a diameter of 0.15 mm, a 78% dimethylformamide aqueous solution (15 ° C.) was used as a coagulation bath and was spun by a semi-dry wet spinning method, and the obtained yarn was continuously washed and stretched, An aminosiloxane-based oil agent was attached so as to be 1.0% by weight based on the weight of the fiber, and further subjected to dry densification treatment to obtain a precursor fiber having a single fiber fineness of 1.0 denier. This precursor fiber was continuously fed by a roll drive to a flameproofing furnace in a hot air atmosphere having a temperature gradient in the range of 225 to 260 ° C. by a conventional method, and a flameproofing treatment was carried out for a residence time of 34 minutes. The flame-resistant yarn thus obtained was subjected to carbonization in a nitrogen gas atmosphere with a temperature gradient in the range of 320 to 700 ° C. and a heat treatment furnace at 1,350 ° C. at a residence time of 7 minutes and 45 minutes, respectively. Chemical firing was performed to obtain carbon fibers. The performance of the obtained carbon fiber is shown in Table 1.

【0028】[0028]

【実施例2】実施例1と同様の操作でアクリロニトリル
系重合体を得、この重合体をジメチルホルムアミドに固
形分濃度23重量%となるように溶解して重合体溶液と
し、スルホン酸基を保有する強酸型陽イオン交換樹脂
(三菱化成社製、PK-228LH)を、充填したチューブ(直
径10mm、長さ 300mm、本数15本、イオン交換樹脂量合計
200g)と第4級アミノ基を保有する陰イオン交換樹脂
を充填したチューブ(直径10mm、長さ 300mm、本数15
本、イオン交換樹脂量合計 200g)を組込んだ配管に、
該アクリロニトリル系重合体溶液を樹脂充填配管内流速
0.25cm/sec の速度で送液して、表1に示すアクリロニ
トリル系重合体溶液を得た。その電導度および熱安定性
を測定した結果を表1に示す。このアクリロニトリル系
重合体溶液を紡糸原液として使用し、実施例1と同様の
半乾湿式紡糸法にて紡糸して前駆体繊維を作り、この前
駆体繊維を実施例1と同様にして耐炎化、炭素化処理し
て炭素繊維を得た。得られた炭素繊維の性能を表1に示
す。
Example 2 An acrylonitrile polymer was obtained in the same manner as in Example 1, and this polymer was dissolved in dimethylformamide to a solid concentration of 23% by weight to prepare a polymer solution having a sulfonic acid group. A tube filled with strong acid type cation exchange resin (PK-228LH manufactured by Mitsubishi Kasei) (diameter 10 mm, length 300 mm, 15 tubes, total ion exchange resin amount)
200 g) and a tube filled with an anion exchange resin having a quaternary amino group (diameter 10 mm, length 300 mm, number 15)
Pipe, the total amount of ion exchange resin 200g)
Flow rate of the acrylonitrile-based polymer solution in a resin-filled pipe
The solution was fed at a rate of 0.25 cm / sec to obtain an acrylonitrile polymer solution shown in Table 1. The results of measuring the electric conductivity and the thermal stability are shown in Table 1. Using this acrylonitrile polymer solution as a spinning dope, spinning was carried out by the same semi-dry wet spinning method as in Example 1 to produce a precursor fiber, and this precursor fiber was made flame resistant in the same manner as in Example 1, Carbonization was performed to obtain carbon fibers. The performance of the obtained carbon fiber is shown in Table 1.

【0029】[0029]

【比較例1】実施例1と同様の操作でアクリロニトリル
系重合体を得、この重合体をジメチルホルムアミドに固
形分濃度23重量%になるように溶解して重合体溶液と
し、スルホン酸基を保有する強酸型陽イオン交換樹脂
(三菱化成社製、PK-228LH)を充填したチューブ(直径
10mm、長さ 300mm、本数15本、イオン交換樹脂量合計 2
00g)を組込んだ配管に、該アクリロニトリル系重合体
溶液を樹脂充填配管内流速0.5cm/sec の速度で送液し
て、表1に示すアクリロニトリル系重合体溶液を得た。
その電導度および熱安定性を測定した結果も合わせて表
1に示した。このアクリロニトリル系重合体溶液を紡糸
原液として使用し、実施例1と同様に半乾湿式紡糸法に
て紡糸して、アクリロニトリル系前駆体繊維を得、この
前駆体繊維を実施例1と同様の焼成処理を行い、炭素繊
維を得た。得られた炭素繊維の性能を表1に示す。
Comparative Example 1 An acrylonitrile polymer was obtained in the same manner as in Example 1, and this polymer was dissolved in dimethylformamide to a solid concentration of 23% by weight to obtain a polymer solution having sulfonic acid groups. Tube filled with strong acid type cation exchange resin (Mitsubishi Chemical Co., PK-228LH)
10mm, length 300mm, 15 pieces, total amount of ion exchange resin 2
The acrylonitrile-based polymer solution shown in Table 1 was obtained by feeding the acrylonitrile-based polymer solution into a pipe containing 00 g) at a flow rate of 0.5 cm / sec in the resin-filled pipe.
The results of measuring the electric conductivity and thermal stability are also shown in Table 1. Using this acrylonitrile polymer solution as a spinning dope, spinning was carried out by a semi-dry wet spinning method in the same manner as in Example 1 to obtain an acrylonitrile precursor fiber, and this precursor fiber was fired in the same manner as in Example 1. Treatment was performed to obtain carbon fibers. The performance of the obtained carbon fiber is shown in Table 1.

【0030】[0030]

【比較例2】実施例1と同様の操作でアクリロニトリル
系重合体を得、この重合体をジメチルホルムアミドに固
形分濃度23重量%となるように溶解してアクリロニトリ
ル系重合体溶液を得た。この溶液の電導度および熱安定
性を測定した結果を表1に示した。この重合体溶液を紡
糸原液として使用し、実施例1と同様の方法で紡糸して
前駆体繊維を得た。この前駆体繊維を実施例1と同様の
焼成処理を行い、炭素繊維を得た。本発明のものと比較
してドープの熱安定性は劣り、かつ、得られた前駆体繊
維の焼成工程での無機物質の析出が多く、この前駆体繊
維より得られた炭素繊維の性能も低く、性能にむらがあ
った。
Comparative Example 2 An acrylonitrile polymer was obtained in the same manner as in Example 1, and this polymer was dissolved in dimethylformamide to a solid content concentration of 23% by weight to obtain an acrylonitrile polymer solution. The results of measuring the electrical conductivity and thermal stability of this solution are shown in Table 1. Using this polymer solution as a spinning dope, spinning was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a precursor fiber. The precursor fiber was subjected to the same firing treatment as in Example 1 to obtain a carbon fiber. The thermal stability of the dope is inferior to that of the present invention, and there is much precipitation of inorganic substances in the firing step of the obtained precursor fiber, and the performance of the carbon fiber obtained from this precursor fiber is also low. , There was uneven performance.

【0031】[0031]

【表1】 表1における評価項目の測定は以下の通りである。 (1) 電導度 ポリマ23%/溶剤(ジメチルホルムアミド)77%の紡糸
原液を60℃に保温し測定した。 (2) 紡糸原液熱安定性 ポリマ23%/溶剤(ジメチルホルムアミド)77%の紡糸
原液を粘度管に入れ、恒温槽に浸け、85℃に保ち、その
粘度変化をボール落下値によって測定した。 ○ 20日間まで、粘度の上昇(ゲル化)が認められなか
ったもの。 △ 15日間まで、粘度の上昇(ゲル化)が認められなか
ったもの。 × 5日間まで、粘度の上昇(ゲル化)が認められなか
ったもの。 (3) ストランド強度 JIS R 7601に規定されている樹脂含浸ストランド強度試
験法に準じて測定した。測定数は10で、表1の値はその
平均値を示す。ストランド強度、ストランド弾性率の変
動係数は数1、数2、数3に従って求めた。
[Table 1] The measurement of the evaluation items in Table 1 is as follows. (1) Conductivity A spinning solution containing 23% polymer / 77% solvent (dimethylformamide) was kept warm at 60 ° C. for measurement. (2) Thermal stability of spinning stock solution A spinning stock solution of 23% polymer / 77% solvent (dimethylformamide) was placed in a viscosity tube, immersed in a thermostat and kept at 85 ° C, and the change in viscosity was measured by a ball drop value. ○ No increase in viscosity (gelation) was observed for up to 20 days. △ No increase in viscosity (gelation) was observed for up to 15 days. × No increase in viscosity (gelation) was observed for up to 5 days. (3) Strand strength Measured according to the resin-impregnated strand strength test method specified in JIS R 7601. The number of measurements was 10, and the value in Table 1 shows the average value. The variation coefficients of the strand strength and the strand elastic modulus were obtained according to the equations 1, 2 and 3.

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 [Equation 3]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 無機系レドックス重合開始剤を使用し、
水系懸濁重合法で得られたアクリロニトリル系重合体
と、該重合体を溶解できる有機溶剤とからなるアクリロ
ニトリル系重合体溶液であり、その溶液の電導度を75μ
S/cm以下としたアクリロニトリル系重合体溶液。
1. An inorganic redox polymerization initiator is used,
An acrylonitrile polymer solution comprising an acrylonitrile polymer obtained by an aqueous suspension polymerization method and an organic solvent capable of dissolving the polymer, and the conductivity of the solution is 75 μm.
Acrylonitrile polymer solution with S / cm or less.
【請求項2】 無機系レドックス重合開始剤を使用し、
水系懸濁重合法で得られたアクリロニトリル系重合体
と、該重合体を溶解できる有機溶剤とからなる溶液を、
該有機溶剤に溶解しないイオン交換物質と接触し、該重
合体溶液中に含有する陽イオンおよび陰イオンを主とす
るイオン性不純物を除去精製し、該溶液の電導度を75μ
S/cm以下としたことを特徴とするアクリロニトリル系重
合体溶液の製造方法。
2. An inorganic redox polymerization initiator is used,
A solution of an acrylonitrile polymer obtained by an aqueous suspension polymerization method and an organic solvent capable of dissolving the polymer,
By contacting with an ion exchange material that is not soluble in the organic solvent, the ionic impurities mainly containing cations and anions contained in the polymer solution are removed and purified, and the conductivity of the solution is 75 μm.
A method for producing an acrylonitrile-based polymer solution, which is S / cm or less.
JP30217693A 1993-11-09 1993-11-09 Acrylonitrile polymer solution and production thereof Pending JPH07133318A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006070706A1 (en) * 2004-12-27 2006-07-06 Toray Industries, Inc. Oil agent for carbon fiber precursor fiber, carbon fiber and method for producing carbon fiber
JP2009203317A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd Polyacrylonitrile-based polymer particle, and method for producing same
JP2015071722A (en) * 2013-10-04 2015-04-16 三菱レイヨン株式会社 Acrylonitrile-based copolymer, carbon fiber precursor acrylonitrile-based fiber, carbon fiber, and manufacturing method of carbon fiber
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