KR101558064B1 - 메타아라미드 조성물 및 그 용도 - Google Patents

메타아라미드 조성물 및 그 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명의 메타아라미드 조성물 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 섬유 및 필름은 높은 내열성을 가지면서도 종래기술로 제조된 메타아라미드 조성물보다 뛰어난 산화방지 효과 및 우수한 변색방지 효과를 나타낸다.

Description

메타아라미드 조성물 및 그 용도{META-ARAMIDE COMPOSITION AND USING THEREOF}
본 발명은 메타아라미드 조성물 및 그 용도에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 종래의 메타아라미드 조성물보다 우수한 산화방지 효과 및 이로 인한 변색방지를 제공할 수 있는 메타아라미드 조성물 및 그 용도에 관한 것이다.
일반적으로 폴리아미드계 합성수지는 지방족 폴리아미드와 방향족 폴리아미드로 분류된다. 지방족 폴리아미드는 일반적으로 나이론이란 상표명으로, 방향족 폴리아미드는 아라미드라는 상표명으로 잘 알려져 있다.
상기 지방족 폴리아미드. 특히 나일론 6, 그리고 나일론 6,6 등은 가장 일반적인 열가소성 엔지니어링 플라스틱으로 중요한 응용분야는로는 섬유 뿐 만 아니라 여러 분야의 성형재료로 사용되고 있다. 성형분야에 사용되는 나일론 수지는 향상된 난연성과 내충격성을 갖도록 하고 가격을 낮추고 탄성율과 같은 기계적 물성을 향상시키기 위하여 광물 또는 유리섬유로 보강하여 복합재료인 강화플라스틱(reinforced plastics)으로 제조한다.
1960년대 개발된 아라미드라는 방향족 폴리아미드는 지방족 폴리아미드인 나일론의 내열성을 개선시키기 위해 개발된 것으로 노멕스(Nomex), 케블라(Kevlar)와 같은 상품명으로 잘 알려져 있는 방향족 폴리아미드는 난연성 섬유직물, 타이어 코드 등의 섬유용도로 사용될 수 있는 뛰어난 내열성과 높은 인장강도를 갖는다.
일반적인 지방족 폴리아미드는 아미드기 사이에 지방족 탄화수소가 결합되어 있는 합성수지이나, 아라미드(aramid)는 아미드기 사이에 벤젠기가 85%의 아미드 결합이 두 개의 방향족 고리에 결합되어 있는 합성수지를
말한다. 상기 지방족 폴리아미드의 지방족 탄화수소는 열을 가하면 쉽게 분자운동이 일어나는 데 반하여, 방향족 폴리아미드의 벤젠 환은 분자쇄가 강직하고 열을 가하여도 분자가 쉽게 움직이지 않으므로 열에 안정하고 탄성률이 높아 일반 지방족 폴리아미드와는 특성에 있어서 많은 차이를 나타낸다.
상기 방향족 폴리아미드는 파라계 아라미드(para-aramid)와 메타계 아라미드(meta-aramid)로 분류되며, 파라계 아라미드는 듀폰사에서 개발된 케블라(Kevlar)가 대표적이다. 파라계 아라미드는 벤젠 고리가 파라 위치에서 아미드기와 결합된 것이다. 분자쇄가 매우 뻣뻣하고 선상구조를 가지므로 강도가 매우 높고 탄성률이 특히 높아 충격을 흡수하는 성능이 매우 우수하여 방탄복, 방탄 핼멧, 안전용 장갑이나 부츠, 소방복에 사용되며, 테니스 라켓, 보트, 하키용 스틱, 낚시 줄, 골프 클럽등의 스포츠 기구 재료로 또한 산업용으로는 FRP(Fiber Reinforced Plastic), 석면대체용 섬유등에 사용되고 있다. 메타계 아라미드는 듀폰사에서 개발된 노멕스(Nomex), 데이진사에서 개발된 코넥스(Conex)가 대표적이다. 메타계 아라미드는 벤젠고리가 메타 위치에서 아미드기와 결합된 것으로 강도와 신도는 보통의 나일론과 비슷하나 열에 대한 안정성이 대단히 좋으며, 다른 내열용 소재에 비하여 가볍고 땀흡수도 어느정도 가능하므로 쾌적하다는 장점을 가지고 있다. 초기에는 색상이 몇 가지로 제한되었으나, 최근에는 형광색을 포함한 다양한 색상으로 만들어지고 있다. 소방복, 경주용 자동차 운전자를 위한 유니폼, 우주 비행사 유니폼, 작업복 등의 내열용 의복 소재로 사용 되며, 산업용으로는 고온용 필터 등으로 쓰인다.
그러나 일반적으로 종래의 메타계 아라미드 제조방법으로 제조되는 메타아라미드 조성물을 사용하여 필름 및 섬유를 제조할 경우 고온에서 견뎌야하는 메타아라미드 조성물이 산화가 진행되면서 변색이 되는 문제점이 있었다. 이에 한국특허출원 제2011-78895호에서는 히드라진 산화방지제를 포함하는 방향족 디아민의 정제방법을 개시하여 변색문제를 해결하려고 노력하였다. 그러나, 정제방법으로 사용되는 열증류법은 지나치게 복잡할 뿐 아니라, 히드라진 산화방지제만으로는 원하는 변색방지효과를 달성하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산화방지효과 및 변색방지가 우수한 메타아라미드 조성물 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 섬유 및 필름을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 메타아라미드 중합체, 인계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제 및 용매를 포함하는 메타아라미드 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 중합체는 방향족 디아민 및 방향족 이산클로라이드가 중합된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 방향족 디아민은 메타페닐렌디아민일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방향족 이산클로라이드는 나프탈렌-2-7-디카보닐클로라이드, 나프탈렌-2-6-디카보닐클로라이드 및 이소프로탈로일클로라이드 중에서 선택되는 어느 하나이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매는 아미드계 용매일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 아미드계 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설 파이드 및 디메틸아세트아미드 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 인계 산화방지제 0.2 ~ 0.5 중량부가 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 페놀계 산화방지제 0.9 ~ 4.0 중량부가 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 인계 산화방지제는 트리페닐포스파이트, 트리스노닐페닐포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸-5-메틸페닐)포스파이트, 트리스[2-tert-부틸-4-(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐티오)-5-메틸페닐]포스파이트, 트리데실포스파이트, 옥틸디페닐포스파이트, 디(디실)모노페닐포스파이트, 디(트리데실)펜타에리트리톨디포스파이트, 디(노닐페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4,6-트리tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디큐밀페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 테트라(트리데실)이소프로필리덴디페놀디포스파이트, 테트라(트리데실)-4,4'-n-부틸리덴비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀)디포스파이트, 헥사(트리데실)-1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-tert-부틸페닐)부탄트리포스파이트, 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)비페닐렌디포스포나이트, 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)-2-에틸헥실포스파이트, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)-옥타데실포스파이트, 2,2'-에틸리덴비스(4,6-디-tert-부틸페닐)플루오로포스파이트, 트리스(2-[(2,4,8,10-테트라키스-tert-부틸디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀-6-일)옥시]에틸)아민 및 2-에틸-2-부틸프로필렌글리콜과 2,4,6-트리-tert-부틸페놀로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 페놀계 산화방지제는 펜타에리스리톨-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸)이소시아누르산, 1,3,5-트리스(4-sec-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸)이소시아누르산, 1,3,5-트리스(4-네오펜틸-3-히드록시-2,6-디메틸)이소시아누르산, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, 3,9-비스{2-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]-1,1-디메틸에틸}-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나아미드), 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질포스포네이트-디에틸에스테르, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, 이소옥틸-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페놀)프로피오네이트, N,N'-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피온닐]히드라진, p-클로로메틸스티렌과 p-크레졸의 중축합물, p-클로로메틸스티렌과 디비닐벤젠의 중축합물 및 p-크레졸과 디비닐벤젠 중축합물의 이소부티렌반응물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 인계 산화방지제는 폴리인산이고, 페놀계 산화방지제는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상술한 본 발명의 메타아라미드 조성물을 포함하여 제조된 섬유 및 필름을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 메타아라미드 중합체, 인계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제을 포함하는 섬유를 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 중합체 100 중량부에 대하여 인계 산화방지제 0.2 ~ 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 중합체 100 중량부에 대하여 페놀계 산화방지제 0.9 ~ 4.0 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 인계 산화방지제는 폴리인산이고, 페놀계 산화방지제는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)일 수 있다.
본 발명의 메타아라미드 조성물 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 섬유 및 필름은 높은 내열성을 가지면서도 종래기술로 제조된 메타아라미드 조성물보다 뛰어난 산화방지 효과 및 우수한 변색방지 효과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래기술로 제조된 메타아라미드 조성물을 사용하여 필름 및 섬유를 제조할 경우 산화가 진행되면서 원하는 변색방지효과를 달성하기 어려운 문제가 있었다.
이에 본 발명의 한 측면에 따르면, 메타아라미드 중합체, 인계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제 및 용매를 포함하는 메타아라미드 조성물을 제공한다. 이를 통해 제조된 메타아라미드 조성물을 사용하여 제조하는 필름 및 섬유는 고내열성 을 가지면서도 변색방지에도 뛰어난 메타아라미드 필름 및 섬유를 제공할 수 있다.
먼저 본 발명의 메타아라미드 중합체를 설명한다. 본 발명의 메타아라미드 중합체는 바람직하게는 방향족 디아민과 방향족 이산클로라이드가 중합(공중합)되어 제조될 수 있다.
본 발명에서 상기 방향족 디아민은 상기 방향족 이산 클로라이드와 반응하여 메타 아라미드 공중합체를 구성하는 단량체의 역할을 하며, 상기 단량체는 메타아라미드 단량체로 사용되는 것은 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 메타페닐렌디아민일 수 있다.
다음 방향족 이산클로라이드에 대해 설명한다.
본 발명에서 상기 방향족 이산클로라이드는 상기 방향족 디아민과 반응하여 메타 아라미드 공중합체를 구성하는 단량체의 역할을 하며, 상기 단량체는 메타아라미드 단량체로 사용되는 것은 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 나프탈렌-2-7-디카보닐클로라이드, 나프탈렌-2-6-디카보닐클로라 이드 및 이소프로탈로일 클로라이드 중에서 선택되는 어느 하나이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 이소프로탈로일 클로라이드 일 수 있다.
상기 방향족 디아민과 방향족 이산클로라이드는 통상의 메타 아라미드 중합체를 제조할 수 있는 정도면 족하며, 바람직하게는 2 : 8 ~ 8 : 2의 몰비로 중합될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음 용매에 대해 설명한다.
본 발명에서 상기 용매는 조성물들을 용해하는 역할을 하는 것으로 통상적 으로 메타 아라미드 조성물에 사용되는 용매이면 제한없이 사용될 수 있다.
바람직하게는 용매는 아미드계 용매일 수 있으며, 보다 바람직하게는 극성 아미드계 용매를 사용하는 것으로 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설파이드,디메틸아세트아미드 중에서 선택되는 어느 하나이상을 사용할 수 있다. 한편, 용매는 바람직하게는 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 용매 50 ~ 300중량부가 포함될 수 있다.
다음, 본 발명에 포함되는 인계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제에 대하여 설명한다. 구체적으로 상기 2종류의 산화방지제를 개별적으로 첨가하는 경우 원하는 변색방지 효과를 충분히 달성하기 어려운 문제가 있었다. 특히 메타 아라미드 섬유를 제조하기 위해서는 300℃ 이상의 온도에서 제조공정을 수행하는 것이 필수적인데 이렇게 높은 온도에서는 일반적인 산화방지제를 개별적으로 첨가하더라도 색조의 변색이 발생하였다.
이에 본 발명에서는 인계 산화방지제와 페놀계 산화방지제를 함께 첨가한 결과 메타 아라미드 섬유를 제조하기 위해서는 300℃ 이상의 온도에서 제조공정을 수행되는 경우에도 색조의 변색이 최소화되는 것을 발견하였다(표 1 참조).
먼저, 본 발명에 첨가되는 인계 산화방지제는 후공정에서의 빛과 열에의한 산화를 방지하는 기능을 수행하는 것으로서 바람직하게는, 인계 산화방지제는 트리페닐포스파이트, 트리스노닐페닐포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸-5-메틸페닐)포스파이트, 트리스[2-tert-부틸-4-(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐티오)-5-메틸페닐]포스파이트, 트리데실포스파이트, 옥틸디페닐포스파이트, 디(디실)모노페닐포스파이트, 디(트리데실)펜타에리트리톨디포스파이트, 디(노닐페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4,6-트리tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디큐밀페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 테트라(트리데실)이소프로필리덴디페놀디포스파이트, 테트라(트리데실)-4,4'-n-부틸리덴비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀)디포스파이트, 헥사(트리데실)-1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-tert-부틸페닐)부탄트리포스파이트, 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)비페닐렌디포스포나이트, 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)-2-에틸헥실포스파이트, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)-옥타데실포스파이트, 2,2'-에틸리덴비스(4,6-디-tert-부틸페닐)플루오로포스파이트, 트리스(2-[(2,4,8,10-테트라키스-tert-부틸디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀-6-일)옥시]에틸)아민 및 2-에틸-2-부틸프로필렌글리콜과 2,4,6-트리-tert-부틸페놀로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 또한 보다 바람직하게는 폴리인산일 때 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다(표 1 참조)
한편, 인계 산화방지제는 아라미드 중합체 100중량부에 대하여 0.2 ~ 0.5 중량부를 포함할 수 있다. 만일 0.2 중량부 미만이면 색조개선의 효과가 미미하고, 0.5중량부를 초과하면 색조가 오히려 나빠질 수 있다.(표 1 참조)
다음, 본 발명에 첨가되는 페놀계 산화방지제는 열에의한 산화를 방지하는 기능을 수행하는 것으로서 바람직하게는, 페놀계 산화방지제는 펜타에리스리톨-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸)이소시아누르산, 1,3,5-트리스(4-sec-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸)이소시아누르산, 1,3,5-트리스(4-네오펜틸-3-히드록시-2,6-디메틸)이소시아누르산, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, 3,9-비스{2-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]-1,1-디메틸에틸}-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나아미드), 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질포스포네이트-디에틸에스테르, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, 이소옥틸-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페놀)프로피오네이트, N,N'-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피온닐]히드라진, p-클로로메틸스티렌과 p-크레졸의 중축합물, p-클로로메틸스티렌과 디비닐벤젠의 중축합물 및 p-크레졸과 디비닐벤젠 중축합물의 이소부티렌반응물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 또한 보다 바람직하게는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)일 때 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다(표 1 참조)
한편, 페놀계 산화방지제는 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 0.9 ~ 4.0 중량부를 포함할 수 있다. 만일 0.9 중량부 미만이면 변색방지 효과가 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 4.0 중량부를 초과하면 색조가 나빠지는 경향이 있다(표 1 참조)
한편, 본 발명에서 상기 변색방지제의 투입시기는 중합체를 생성한 투입하는 것이 안정적일 수 있다.
한편, 본 발명에서 메타아라미드 중합체가 형성되는 온도는 0 ~ 70℃에서 진행될 수 있으며, 메타아라미드 중합체는 폴리(메타 페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m-벤즈아미드), 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m,m'-페닐렌 벤즈아미드), 및 폴리(1,6-나프틸렌 이소프탈아미드)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
그리고 중합체을 제조한 후에는 부산물로 염산이 제조되어 부산물을 중화단계를 거칠 수 있다.
구체적으로 예를들면, 반응식 1과 같이 본 발명에 사용할 수 있는 방향족디아민인 메타페닐렌디아민과 방향족이산클로라이드인 이소프탈로일 클로라이드(IPC)로 반응하면 중합된 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드와 부산물인 염산(HCl)이 생성될 수 있다.
[반응식 1]
Figure 112013119865446-pat00001
이 때 생성된 부산물인 염산을 중화하기 위한 단계가 필요하며, 이는 고분자 조성물의 안정성을 위함이고, 중화제로는 수산화칼슘(Ca(OH)2)이나 또는 수산화리튬(LiOH)등의 염기성 화합물을 첨가하여, 반응식 2와 같이 중화시킬 수 있다.
[반응식 2]
HCl + Ca(OH)2→ CaCl2 +2H2O
상기 중화단계에서 첨가되는 중화제가 첨가되는 양은 방향족디아민 또는 방향족 이산클로라이드의 사용량에 따라 조절되어야 하며, 사용되는 방향족디아민 또는 방향족 이산클로라이드의 몰비와 동일하거나 10%증가된 양을 첨가하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 탈수및 탈포하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 염화칼슘을 더 포함할 수도 있다.
다음 탈수 및 탈포하는 단계에 대해 설명한다.
상기 탈수공정은 중화공정에서 생성되는 물을 제거하는 공정이고, 탈포공정은 중합공정에서 교반으로 생성되는 기포를 제거하는 공정으로 일반적인 탈수, 탈포공정으로 실시할 수 있다.
결국, 본 발명의 메타아라미드 조성물을 통해 제조된 섬유 및 필름은 기존 제품처럼 열처리공정이나 시간에 따라 산화하여 변색이 발생하지 않고, 본 발명의 변색방지제로 인해 이를 변색이 일어나지 않게 되어 고온에서도 산화방지 효과 및 내열성이 우수하게 된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 메타아라미드 조성물로 제조된 메타아라미드 필름 및 메타아라미드 섬유를 제공할 수 있으며, 본 발명의 메타아라미드 조성물로 제조된 메타아라미드 필름 및 메타아라미드 섬유는 고내열성을 갖으면서도 산화방지효과를 가지고 있어서 변색이 나타나지 않는다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
<실시예 1>
메타페닐렌디아민과 이소프로탈로일클로라이드가 2 : 3의 중량비로 공중합된 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 디메틸 아세트아마이드 400중량부, 인계산화방지제로서 폴리인산 0.5 중량부 및 페놀계산화방지제로서 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)(바스프, Irganox 1010) 3.6 중량부를 포함하는 메타아라미드 조성물을 제조하였다. 이후 수산화칼슘을 메타아라미드 공중합체 100 중량부에 대하여 4 중량부를 첨가하여 중화공정을 하였다. 상기 중화 후에 탈포공정으로 메타아라미드 조성물을 제조하였다. 그 뒤 방사하여 섬유를 제조하였다.
<실시예 2 ~ 8 및 비교예 1 ~ 2>
하기 표 1과 같은 조성을 갖는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 섬유를 제조하였다.
<실험예>
실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 2의 섬유에 대하여 하기와 같은 조건으로 변색정도를 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. dE(색차)
상기 섬유를 280℃에서 5분간 열처리 후 열처리 이전과 이후의 색조변화를 반사법을 사용하여 색차계(Konica Minolta CM-3600A)로 색차를 측정하였다.
인계 산화방지제 페놀계 산화방지제 dE*
종류 함량(중량부) 종류 함량(중량부) dE*
실시예 1 폴리인산 0.3 Irganox 1010 3.6 2.44
실시예 2 트리페닐포스페이트 0.3 Irganox 1010 3.6 3.21
실시예 3 폴리인산 0.3 뷰틸레이티트히드록시톨루엔 3.6 3.35
실시예 4 폴리인산 0.25 Irganox 1010 3.6 2.78
실시예 5 폴리인산 0.3 Irganox 1010 1.3 2.97
실시예 6 트리페닐포스페이트 0.3 뷰틸레이티트히드록시톨루엔 3.6 5.42
실시예 7 폴리인산 0.1 Irganox 1010 3.6 4.35
실시예 8 폴리인산 0.3 Irganox 1010 0.6 4.38
실시예 9 폴리인산 0.7 Irganox 1010 3.6 4.02
실시예 10 폴리인산 0.3 Irganox 1010 4.7 4.12
비교예 1 트리페닐포스페이트 0.3 - 6.21
비교예 2 - Irganox 1010 3.6 6.59
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 인계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제를 모두 첨가한 실시예 1 ~ 10의 섬유가 이를 포함하지 않은 비교예 1 ~ 2에 비하여 색차가 낮았다. 또한 본 발명의 폴리인산과 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)를 포함하는 실시예들이 이를 포함하지 않는 다른 실시예들에 비하여 우수한 색차를 가졌다. 또한 본 발명의 함량범위를 만족하는 실시예들이 이를 만족하지 않는 비교예들에 비하여 우수한 색차를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (18)

  1. 메타아라미드 중합체, 인계 산화방지제, 페놀계 산화방지제 및 용매를 포함하고,
    상기 인계 산화방지제는 폴리인산이고, 페놀계 산화방지제는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)이며,
    상기 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 인계 산화방지제 0.2 ~ 0.5 중량부를 포함하고, 페놀계 산화방지제 0.9 ~ 4.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 메타아라미드 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메타아라미드 중합체는 방향족 디아민 및 방향족 이산클로라이드가 중합된 것을 특징으로 하는 메타아라미드 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방향족 디아민은 메타페닐렌디아민인 것을 특징으로 하는 메타아라미드 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 방향족 이산클로라이드는 나프탈렌-2-7-디카보닐클로라이드, 나프탈렌-2-6-디카보닐클로라이드 및 이소프로탈로일클로라이드 중에서 선택되는 어느 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 메타아라미드 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 아미드계 용매인 것을 특징으로 하는 메타아라미드 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아미드계 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설 파이드 및 디메틸아세트아미드 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 메타아라미드 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 메타아라미드 조성물을 포함하여 제조된 섬유.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 메타아라미드 조성물을 포함하여 제조된 필름.
  14. 메타아라미드 중합체, 인계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제를 포함하고,
    상기 인계 산화방지제는 폴리인산이고, 페놀계 산화방지제는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)이며,
    상기 메타아라미드 중합체 100중량부에 대하여 인계 산화방지제 0.2 ~ 0.5 중량부를 포함하고, 페놀계 산화방지제 0.9 ~ 4.0 중량부를 포함하는 섬유.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제14항의 섬유를 포함하여 직조된 직물.
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