KR20220084613A - Paraaramid copolymer, method for preparing the same and method for preparing paraaramid fiber using the same - Google Patents

Paraaramid copolymer, method for preparing the same and method for preparing paraaramid fiber using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 파라아라미드 공중합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파라아라미드 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 파라아라미드 공중합체의 제조 방법은 중합 용매로서 공용매를 사용하고, 단량체의 투입 순서 및 투입량을 제어하며, 예비중합체를 특정 교반 속도로 에이징 처리하여 고점도를 가지면서도 용해도가 우수한 파라아라미드 공중합체를 제공하고, 이러한 파라아라미드 공중합체는 아라미드 섬유에 기대되는 고유 물성이 더욱 강화된 아라미드 섬유를 제공할 수 있다. The present invention relates to a para-aramid copolymer, a method for producing the same, and a method for producing a para-aramid fiber using the same. In the method for producing the para-aramid copolymer, a cosolvent is used as a polymerization solvent, the order and amount of the monomers are controlled, and the prepolymer is aged at a specific stirring speed to obtain a para-aramid copolymer having high viscosity and excellent solubility. Provided, these para-aramid copolymers can provide aramid fibers with enhanced intrinsic properties expected from aramid fibers.

Description

파라아라미드 공중합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파라아라미드 섬유의 제조 방법{PARAARAMID COPOLYMER, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND METHOD FOR PREPARING PARAARAMID FIBER USING THE SAME}Para-aramid copolymer, manufacturing method thereof, and method of manufacturing para-aramid fiber using the same

본 발명은 파라아라미드 공중합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파라아라미드 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a para-aramid copolymer, a method for producing the same, and a method for producing a para-aramid fiber using the same.

방향족 디카르복실산 성분과 방향족 디아민 성분으로 구성되는 아라미드 섬유, 특히 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드(PPTA) 섬유 등의 파라계 아라미드 섬유는 강도, 탄성률 및 내열성이 우수하여 산업 용도, 의료 용도 등에 넓게 이용되고 있다. 그렇지만, 섬유의 강도, 탄성률 등의 기계적 물성이 이용되는 용도에 따라 아직 충분하지 않아 보다 우수한 물성의 섬유를 제공하기 위한 노력이 계속 시도되고 있다. Aramid fibers composed of an aromatic dicarboxylic acid component and an aromatic diamine component, especially para-aramid fibers such as polyparaphenylene terephthalamide (PPTA) fibers, are widely used in industrial and medical applications due to their excellent strength, elastic modulus and heat resistance. is becoming However, mechanical properties such as strength and modulus of fibers are not yet sufficient depending on the intended use, and efforts are being made to provide fibers with superior physical properties.

본 발명은 기존의 아라미드 섬유보다 강화된 물성의 아라미드 섬유를 제공할 수 있는 파라아라미드 공중합체의 제조 방법 및 이로부터 제조된 파라아라미드 공중합체를 제공한다. The present invention provides a method for preparing a para-aramid copolymer capable of providing aramid fibers with enhanced physical properties than conventional aramid fibers, and a para-aramid copolymer prepared therefrom.

본 발명은 또한 상기 파라아라미드 공중합체로부터 파라아라미드 섬유를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for preparing para-aramid fibers from the para-aramid copolymer.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 파라아라미드 공중합체의 제조 방법과 상기 제조 방법으로부터 제조된 파라아라미드 공중합체 및 이로부터 형성된 파라아라미드 섬유 등에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for producing a para-aramid copolymer according to a specific embodiment of the present invention, a para-aramid copolymer prepared by the method, and a para-aramid fiber formed therefrom will be described.

발명의 일 구현예에 따르면, a) 유기 용매, 공용매 및 무기염을 포함하는 혼합 용매와 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계; b) 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸의 몰 수보다 적은 몰 수의 테레프탈로일 디클로라이드를 첨가하고 반응시켜 올리고머 용액을 형성하는 단계; c) 올리고머 용액에 p-페닐렌 디아민 및 테레프탈로일 디클로라이드를 첨가하고 반응시킨 후 10 내지 100 rpm의 속도로 교반하여 에이징 처리한 예비중합체 용액을 형성하는 단계; 및 d) 예비중합체로부터 중합체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, 헥사메틸포스포아미드, N,N,N',N'-테트라메틸 우레아, N,N-디메틸포름아미드 및 디메틸설폭사이드로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하고, 상기 공용매는 아세테이트 또는 이미다졸류를 포함하는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법이 제공된다. According to one embodiment of the invention, a) forming a slurry by mixing 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole with a mixed solvent comprising an organic solvent, a cosolvent, and an inorganic salt ; b) adding and reacting terephthaloyl dichloride in moles less than the moles of 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole to form an oligomeric solution; c) adding p-phenylene diamine and terephthaloyl dichloride to the oligomer solution, reacting it, and stirring at a speed of 10 to 100 rpm to form an aged prepolymer solution; and d) forming a polymer from the prepolymer, wherein the organic solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoamide, N,N,N'; A method for preparing a para-aramid copolymer comprising at least one selected from the group consisting of N'-tetramethyl urea, N,N-dimethylformamide and dimethyl sulfoxide, and wherein the cosolvent includes acetate or imidazoles provided

본 발명자들은 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸(이하, DAPBI), p-페닐렌 디아민(이하, PPD) 및 테레프탈로일 디클로라이드(이하, TPC)를 중합하여 얻어지는 파라아라미드 공중합체의 중합도를 향상시키기 위해 연구한 결과, 상술한 단계들을 거쳐 파라아라미드 공중합체를 제조할 경우 파라아라미드 공중합체의 중합도를 현저하게 향상시킬 수 있음을 실험을 통해 발견하고 본 발명을 완성하였다. The present inventors polymerized 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole (hereinafter DAPBI), p-phenylene diamine (hereinafter referred to as PPD) and terephthaloyl dichloride (hereinafter referred to as TPC). As a result of research to improve the degree of polymerization of the para-aramid copolymer obtained by was completed.

이하, 상기 파라아라미드 공중합체의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for preparing the para-aramid copolymer will be described in detail.

상기 a) 단계에서는 유기 용매, 공용매 및 무기염을 포함하는 혼합 용매와 DAPBI을 혼합하여 슬러리를 형성한다. In step a), a slurry is formed by mixing DAPBI with a mixed solvent containing an organic solvent, a cosolvent, and an inorganic salt.

DAPBI 및 PPD를 포함하는 디아민과 TPC의 반응 부산물인 HCl은 디아민과 TPC의 반응 생성물인 파라아라미드 공중합체와 이온 결합을 형성하여 생성물의 용해도를 저하시킨다. 그러나, 상기 일 구현예에 따른 제조 방법에서는 HCl과 이온 결합하여 복합체(complex)를 형성할 수 있는 공용매를 사용하여 기존의 유기 용매 및 무기염의 조합 대비 파라아라미드 공중합체의 용해도를 더욱 향상시킬 수 있다. HCl, which is a by-product of the reaction of diamine and TPC, including DAPBI and PPD, forms an ionic bond with the para-aramid copolymer, which is a reaction product of diamine and TPC, to reduce the solubility of the product. However, in the preparation method according to the embodiment, the solubility of the para-aramid copolymer can be further improved compared to the conventional combination of an organic solvent and an inorganic salt by using a cosolvent capable of ionically bonding with HCl to form a complex. have.

특히, 상기 공용매로서 아세테이트 또는 이미다졸류를 포함하는 공용매를 사용하여 무기염의 사용량을 줄이고, 고농도로 고중합도의 파라아라미드 공중합체를 제조할 수 있다. In particular, by using a co-solvent containing acetate or imidazole as the co-solvent, the amount of inorganic salt used can be reduced, and a para-aramid copolymer having a high degree of polymerization can be prepared at a high concentration.

상기 아세테이트로는 아세테이트 리튬, 아세테이트 나트륨, 아세테이트 칼륨, 아세테이트 아연, 아세테이트 칼슘 및 아세테이트 구리로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상이 사용될 수 있다. 또한, 상기 아세테이트로는 2 종의 아세테이트가 사용될 수 있으며, 아세테이트 나트륨 및 아세테이트 칼륨의 조합, 아세테이트 아연 및 아세테이트 칼슘의 조합, 또는 아세테이트 리튬 및 아세테이트 구리의 조합이 사용될 수 있다. As the acetate, at least one selected from the group consisting of lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, zinc acetate, calcium acetate, and copper acetate may be used. In addition, two types of acetate may be used as the acetate, a combination of sodium acetate and potassium acetate, a combination of zinc acetate and calcium acetate, or a combination of lithium acetate and copper acetate may be used.

상기 이미다졸류는 이미다졸을 포함한 이의 유도체를 의미하는 것으로, 이미다졸, C1-3 알킬로 치환된 이미다졸 및 벤즈이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이미다졸류는 이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1-에틸이미다졸 및 벤즈이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상일 수 있다. The imidazoles refer to derivatives thereof including imidazole, and may be at least one selected from the group consisting of imidazole, C 1-3 alkyl-substituted imidazole, and benzimidazole. More specifically, the imidazoles are selected from the group consisting of imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-ethylimidazole and benzimidazole. There may be more than one type.

상기 공용매는 상기 혼합 용매 총 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%, 0.5 내지 3 중량% 또는 1.0 내지 2.5 중량%로 포함되어 상술한 효과를 나타낼 수 있다. The cosolvent may be included in an amount of 0.05 to 5% by weight, 0.5 to 3% by weight, or 1.0 to 2.5% by weight based on the total weight of the mixed solvent to exhibit the above-described effect.

상기 혼합 용매에 포함되는 무기염은 할로겐화 알칼리 금속염 또는 할로겐화 알칼리 토금속염을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 무기염은 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr 및 KBr로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 이러한 무기염은 상기 혼합 용매 총 중량을 기준으로 0.01 내지 15 중량%, 0.05 내지 13 중량%, 0.1 내지 11 중량% 또는 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.The inorganic salt included in the mixed solvent may include a halogenated alkali metal salt or a halogenated alkaline earth metal salt. For example, the inorganic salt may include at least one selected from the group consisting of CaCl 2 , LiCl, NaCl, KCl, LiBr, and KBr. The inorganic salt may be included in an amount of 0.01 to 15% by weight, 0.05 to 13% by weight, 0.1 to 11% by weight, or 1 to 10% by weight based on the total weight of the mixed solvent.

특히, 상기 일 구현예의 제조 방법에 따르면, 기존의 아라미드 중합체 제조 시보다 적은 함량의 무기염을 사용하더라도 고중합도의 파라아라미드 공중합체를 제공할 수 있다. In particular, according to the manufacturing method of the one embodiment, it is possible to provide a para-aramid copolymer having a high degree of polymerization even when using a smaller amount of inorganic salt than when preparing the conventional aramid polymer.

상기 혼합 용매에 포함되는 유기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, 헥사메틸포스포아미드, N,N,N',N'-테트라메틸 우레아, N,N-디메틸포름아미드 및 디메틸설폭사이드로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 상기 혼합 용매 총 중량을 기준으로 상기 공용매와 무기염을 제외한 잔량의 함량으로 포함될 수 있다. The organic solvent included in the mixed solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoamide, N,N,N',N'-tetramethyl urea, N,N - May include at least one selected from the group consisting of dimethylformamide and dimethyl sulfoxide. The organic solvent may be included in the remaining amount excluding the cosolvent and the inorganic salt based on the total weight of the mixed solvent.

상기 a) 단계에서는 슬러리 내의 DAPBI의 함량이 0.5 내지 10 중량%가 되도록 혼합 용매와 DAPBI를 혼합할 수 있다. In step a), the mixed solvent and DAPBI may be mixed so that the content of DAPBI in the slurry is 0.5 to 10 wt%.

상기 b) 단계에서는 a) 단계에서 제조한 슬러리에 DAPBI의 몰 수보다 적은 몰 수의 TPC를 첨가하고 반응시켜 올리고머 용액을 제조할 수 있다. In step b), an oligomer solution may be prepared by adding and reacting TPC in a mole number less than the mole number of DAPBI to the slurry prepared in step a).

DAPBI, PPD 및 TPC를 중합하여 얻어지는 파라아라미드 공중합체는 중합체 사슬을 이루는 단량체들의 배열에 따라 방사 용매 내에서의 용해도나 이로부터 형성된 섬유 내 중합체 사슬의 정렬이 달라져 다른 특성의 섬유를 제공하게 된다. 특히, DAPBI의 양쪽 아민기는 서로 다른 반응성을 나타내며, 벤즈이미다졸기에 결합한 아민기가 페닐기에 결합한 아민기보다 반응성이 더 좋아 중합체 사슬 내의 단량체들의 배열을 제어하는 것은 어렵다.The para-aramid copolymer obtained by polymerizing DAPBI, PPD and TPC provides fibers with different properties because solubility in the spinning solvent or alignment of the polymer chains in the fibers formed therefrom varies depending on the arrangement of monomers constituting the polymer chains. In particular, both amine groups of DAPBI show different reactivity, and since the amine group bonded to the benzimidazole group is more reactive than the amine group bonded to the phenyl group, it is difficult to control the arrangement of the monomers in the polymer chain.

이에, 상기 일 구현예에 따른 제조 방법에서는 상기 b) 단계를 통해 DAPBI를 이의 몰 수 보다 적은 몰 수의 TPC와 반응시켜 하기와 같은 구조의 삼량체를 메인으로 포함하는 올리고머 용액을 제조할 수 있다. Accordingly, in the preparation method according to the embodiment, DAPBI is reacted with TPC in a number of moles less than the number of moles thereof through step b) to prepare an oligomer solution mainly containing a trimer having the following structure. .

Figure pat00001
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상기 삼량체의 양 말단은 페닐기에 결합한 아민기로 서로 반응성이 같고, PPD와도 반응성이 유사하다. 이에 따라, 상기 올리고머 용액에 PPD와 나머지 함량의 TPC를 첨가하여 중합함으로써 DAPBI의 양쪽 디아민의 반응성 차이로 인한 문제를 해결하고, 우수한 물성의 파라아라미드 공중합체를 제공할 수 있다. Both terminals of the trimer have the same reactivity with an amine group bonded to a phenyl group, and have similar reactivity with PPD. Accordingly, by adding PPD and TPC of the remaining content to the oligomer solution and polymerization, the problem caused by the difference in reactivity between both diamines of DAPBI can be solved, and a para-aramid copolymer with excellent physical properties can be provided.

구체적으로, 상기 b) 단계에서 TPC는 DAPBI의 몰 수의 30 내지 80 몰%, 40 내지 70 몰%, 45 내지 60 몰% 또는 45 내지 55 몰%의 함량으로 첨가되어 상술한 삼량체를 메인으로 하는 올리고머 용액을 형성할 수 있다. Specifically, in step b), TPC is added in an amount of 30 to 80 mol%, 40 to 70 mol%, 45 to 60 mol%, or 45 to 55 mol% of the mole number of DAPBI to use the above-mentioned trimer as main. An oligomer solution can be formed.

하나의 예시로, a) 단계에서 첨가된 DAPBI가 100 몰이고, DAPBI 몰 수의 50 몰%의 TPC를 첨가하려는 경우 50 몰의 TPC를 첨가하면 된다. As an example, when the amount of DAPBI added in step a) is 100 moles, and 50 mole% of TPC of the number of moles of DAPBI is added, 50 moles of TPC may be added.

디아민과 방향족 디에시드 할라이드의 중합 반응은 발열과 함께 빠른 속도로 진행되기 때문에 중합체들 사이의 중합도 차이가 큰 문제가 있다. 구체적으로 설명하면, 중합 반응이 반응 계 전체에서 동시에 진행되는 것이 아니기 때문에 먼저 중합 반응이 시작된 중합체는 긴 사슬을 형성하는 반면 나중에 중합 반응이 시작된 중합체는 먼저 중합 반응이 시작된 중합체 대비 짧은 사슬을 형성할 수 밖에 없고 중합 속도가 빠를 경우 그 차이는 더욱 커지게 된다. 이렇게 중합체들 사이의 중합도 차이가 커지면 물성 편차가 커져 원하는 특성 구현이 어렵게 된다. 따라서, 상기 일 구현예에 따른 제조 방법에서는 c) 단계와 같이 예비 중합 공정을 통해 일단 소정 길이의 사슬을 갖는 예비중합체(prepolymer)를 형성하고, d) 단계에서 예비중합체를 중합하여 중합도 차이가 최소화된 최종 중합체를 제조할 수 있다. Since the polymerization reaction of diamine and aromatic diecide halide proceeds at a high speed with exothermic heat, there is a problem in that there is a large difference in the degree of polymerization between the polymers. Specifically, since the polymerization reaction does not proceed simultaneously throughout the reaction system, the polymer in which the polymerization reaction starts first forms a long chain, whereas the polymer in which the polymerization reaction starts later forms a shorter chain compared to the polymer in which the polymerization reaction begins first. Inevitably, if the polymerization rate is fast, the difference becomes even greater. If the difference in the degree of polymerization between the polymers increases, the deviation in physical properties increases, making it difficult to implement desired properties. Therefore, in the manufacturing method according to the exemplary embodiment, a prepolymer having a predetermined length is first formed through a prepolymerization process as in step c), and the difference in polymerization degree is minimized by polymerizing the prepolymer in step d). The finished polymer can be prepared.

상기 c) 단계에서는 b) 단계를 통해 형성된 올리고머 용액에 PPD 및 TPC를 첨가하여 예비중합체를 제조할 수 있다. In step c), a prepolymer may be prepared by adding PPD and TPC to the oligomer solution formed in step b).

상기 일 구현예에 따른 제조 방법에서 사용되는 PPD와 DAPBI의 몰 비는 0.01:99.99 내지 99.99:0.01, 1:99 내지 99:1, 10:90 내지 90:10 또는 20:80 내지 80:20 일 수 있다. 이에 따라, 상기 c) 단계에서는 a) 단계에서 첨가된 DAPBI의 함량을 고려하여 PPD와 DAPBI의 몰 비가 상술한 범위 내에 있도록 PPD를 첨가할 수 있다. The molar ratio of PPD and DAPBI used in the manufacturing method according to the embodiment is 0.01:99.99 to 99.99:0.01, 1:99 to 99:1, 10:90 to 90:10, or 20:80 to 80:20 days. can Accordingly, in step c), PPD may be added so that the molar ratio of PPD to DAPBI falls within the above-mentioned range in consideration of the content of DAPBI added in step a).

상기 b) 및 c) 단계에서 TPC는 상기 일 구현예에 따른 제조 방법에서 첨가된 PPD와 DAPBI를 포함하는 디아민의 몰 수보다 적은 함량으로 첨가될 수 있다. 구체적으로, 상기 b) 및 c) 단계에서 첨가된 TPC의 총 함량은 상기 a) 단계에서 첨가된 DAPBI와 상기 c) 단계에서 첨가된 PPD를 포함하는 디아민의 몰 수의 20 내지 60 몰%일 수 있다. In steps b) and c), TPC may be added in an amount less than the number of moles of diamine including PPD and DAPBI added in the manufacturing method according to the exemplary embodiment. Specifically, the total content of TPC added in steps b) and c) may be 20 to 60 mole % of the number of moles of diamine including DAPBI added in step a) and PPD added in step c). have.

이에 따라, 상기 c) 단계에서 제조된 예비중합체는 디아민 유래 말단기를 방향족 디에시드 할라이드 유래 말단기 보다 많이 포함할 수 있다. 상기 일 구현예에 따른 제조 방법은 TPC를 포함하는 방향족 디에시드 할라이드를 단계적으로 첨가하므로, 예비중합체의 말단이 방향족 디에시드 할라이드 유래 말단기인 것 보다는 디아민 유래 말단기인 경우에 d) 단계에서 첨가될 방향족 디에시드 할라이드에 의해 예비중합체들이 서로 연결되어 분자량이 균일하게 증가하고 중합도 차이가 적은 최종 중합체가 얻어질 수 있다. Accordingly, the prepolymer prepared in step c) may include more diamine-derived end groups than aromatic dieside halide-derived end groups. In the preparation method according to the embodiment, since the aromatic diecide halide including TPC is added stepwise, when the end of the prepolymer is a diamine-derived end group rather than an aromatic dieside halide-derived end group, the aromatic to be added in step d) The prepolymers are linked to each other by the diecide halide, so that a final polymer having a uniform molecular weight increase and a small difference in polymerization degree can be obtained.

상기 c) 단계에서는 상기 올리고머 용액에 PPD 및 TPC를 첨가한 후 0 ℃ 내지 45 ℃, 5 ℃ 내지 40 ℃, 5 ℃ 내지 30 ℃, 10 ℃ 내지 20 ℃ 또는 12 ℃ 내지 18 ℃의 온도에서 1 분 내지 30 분 또는 5 분 내지 15 분 정도 교반하여 예비중합체 용액을 형성할 수 있다. 상기 c) 단계에서는 상기 올리고머 용액에 PPD 및 TPC를 첨가한 후 100 내지 500 rpm, 150 내지 450 rpm, 200 내지 400 rpm 또는 250 내지 350 rpm의 속도로 교반하여 예비중합체 용액을 형성할 수 있다. In step c), after adding PPD and TPC to the oligomer solution, 0 °C to 45 °C, 5 °C to 40 °C, 5 °C to 30 °C, 10 °C to 20 °C or 12 °C to 18 °C for 1 minute The prepolymer solution may be formed by stirring for about 30 minutes or about 5 minutes to 15 minutes. In step c), after adding PPD and TPC to the oligomer solution, the prepolymer solution may be formed by stirring at a speed of 100 to 500 rpm, 150 to 450 rpm, 200 to 400 rpm, or 250 to 350 rpm.

상기 c) 단계에서는 예비중합체 용액을 에이징 처리할 수 있다. 이러한 에이징 처리를 통해 예비중합체가 양이온과 배위 결합을 형성하여 아미드 결합 사이의 강한 수소 결합이 일부 끊어져 예비중합체의 용해도가 향상될 수 있으며, 이에 따라 파라아라미드 공중합체의 중합도를 더욱 향상시킬 수 있다. 그 결과, 최종 중합체의 고유 점도가 향상되며, 파라아라미드 공중합체의 방사 용매에 대한 용해도도 향상되어 방사성이 좋아짐에 따라 우수한 기계적 물성의 파라아라미드 섬유를 제공할 수 있다.In step c), the prepolymer solution may be subjected to an aging treatment. Through this aging treatment, the prepolymer forms a coordinating bond with the cation, and the strong hydrogen bond between the amide bonds is partially broken, so that the solubility of the prepolymer can be improved, and thus the degree of polymerization of the para-aramid copolymer can be further improved. As a result, the intrinsic viscosity of the final polymer is improved, and the solubility of the para-aramid copolymer in the spinning solvent is also improved, thereby providing para-aramid fibers with excellent mechanical properties as the spinnability is improved.

상기 에이징 처리는 10 내지 100 rpm, 20 내지 90 rpm, 30 내지 70 rpm 또는 40 내지 60 rpm의 속도로 교반하여 수행될 수 있다. 상기 예비중합체 용액을 에이징 처리할 때 자칫 예비중합체가 변질되어 물성 저하가 발생할 수 있는데, 에어징 시의 교반 속도를 상기 범위 내로 조절하여 예비중합체의 변질 우려 없이 예비중합체 내의 양이온의 함량을 상기 범위 내로 조절할 수 있다.The aging treatment may be performed by stirring at a speed of 10 to 100 rpm, 20 to 90 rpm, 30 to 70 rpm, or 40 to 60 rpm. When the prepolymer solution is subjected to the aging treatment, the prepolymer may be deteriorated and physical properties may be deteriorated. By adjusting the stirring speed during aerging within the above range, the content of cations in the prepolymer is reduced within the above range without fear of deterioration of the prepolymer. can be adjusted

상기 에이징 처리는 0.01 내지 48 시간 동안 수행되어 예비중합체와 양이온이 충분히 배위 결합될 시간을 부여할 수 있다. The aging treatment may be performed for 0.01 to 48 hours to give time for the prepolymer and the cation to be sufficiently coordinated.

또한, 상기 에이징 처리는 20 내지 40 ℃ 또는 25 내지 35 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 온도 범위 하에서 에이징 처리함으로써 예비중합체의 변질 우려 없이 예비중합체와 양이온이 충분히 배위 결합될 수 있다. In addition, the aging treatment may be performed at a temperature of 20 to 40 ℃ or 25 to 35 ℃. By aging under this temperature range, the prepolymer and the cations can be sufficiently coordinated without fear of deterioration of the prepolymer.

상기 에이징 처리 후 예비중합체 내의 양이온의 함량은 0.002 내지 2 중량% 또는 0.005 내지 1 중량%로 조절될 수 있다. 상기 예비중합체 내의 양이온의 함량은, 예비중합체 용액을 여과하여 예비중합체에 배위 결합되지 않은 양이온을 제거하고 측정한 예비중합체와 배위 결합된 양이온의 함량을 의미하는 것으로, 예비중합체 내의 양이온의 함량이 상기 범위일 때 예비중합체의 용해도가 향상될 수 있으며, 이에 따라 파라아라미드 공중합체의 중합도를 더욱 향상시킬 수 있다.After the aging treatment, the content of cations in the prepolymer may be adjusted to 0.002 to 2% by weight or 0.005 to 1% by weight. The content of cations in the prepolymer means the content of cations coordinated with the prepolymer measured by filtering the prepolymer solution to remove cations that are not coordinated to the prepolymer, and the content of cations in the prepolymer is When it is in the range, the solubility of the prepolymer can be improved, and thus the degree of polymerization of the para-aramid copolymer can be further improved.

상기 일 구현예에 따른 제조 방법에서는 상기 제조 방법에 사용된 모든 단량체 100 중량부에 대해 상기 제조 방법에 사용된 무기염의 함량이 40 내지 60 중량부가 되도록 무기염의 함량을 조절할 수 있다.In the preparation method according to the embodiment, the content of the inorganic salt may be adjusted so that the content of the inorganic salt used in the preparation method is 40 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of all the monomers used in the preparation method.

이에 따라, 상기 c) 단계에서는 무기염을 추가로 첨가할 수 있다. 상기 무기염으로는 상술한 무기염을 사용할 수 있으며, 이러한 무기염은 모든 단량체 100 중량부에 대해 전체 첨가된 무기염의 함량이 40 내지 60 중량부가 되도록 첨가될 수 있다.Accordingly, in step c), an inorganic salt may be additionally added. The above-mentioned inorganic salt may be used as the inorganic salt, and the inorganic salt may be added such that the total content of the inorganic salt added to 100 parts by weight of all monomers is 40 to 60 parts by weight.

상기 d) 단계에서는 예비중합체 용액에 TPC 등의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가하고 반응시켜 최종 중합체를 형성할 수 있다.In step d), an aromatic diecide halide such as TPC may be added to the prepolymer solution and reacted to form a final polymer.

상기 중합체를 제조하기 위해 첨가된 전체 방향족 디에시드 할라이드에 대한 상기 중합체를 제조하기 위해 첨가된 전체 디아민의 몰 비는 0.9 내지 1.1 일 수 있으므로, 상기 방향족 디에시드 할라이드는 전체 방향족 디에시드 할라이드 및 전체 디아민의 몰 비가 상술한 범위 내에 속하도록 적절한 함량으로 첨가될 수 있다. Since the molar ratio of the total diamine added to prepare the polymer to the total aromatic dieside halide added to prepare the polymer may be 0.9 to 1.1, the aromatic dieside halide is a wholly aromatic diecide halide and a total diamine It may be added in an appropriate amount so that the molar ratio of is within the above-mentioned range.

상기 d) 단계에서는 상기 예비중합체 용액에 TPC 등의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가한 후, 상기 예비중합체 용액을 0 ℃ 내지 45 ℃의 온도에서 5 분 내지 1 시간 또는 10 분 내지 40 분 정도 중합하여 최종 중합체를 제조할 수 있다. 그러나, 상기 중합 조건이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 바에 따라 조절될 수 있다. In step d), after adding an aromatic diecide halide such as TPC to the prepolymer solution, the prepolymer solution is polymerized at a temperature of 0° C. to 45° C. for 5 minutes to 1 hour or 10 minutes to 40 minutes. Polymers can be prepared. However, the polymerization conditions are not limited thereto, and may be adjusted as known in the art to which the present invention pertains.

상기 일 구현예의 제조 방법에서는 상술한 DAPBI, PPD 및 TPC 외의 공단량체를 사용하여 파라아라미드 공중합체를 제조할 수 있다. 일 예로, 상기 공단량체로는 PPD 및 DAPBI 외에 4,4'-디아미노비페닐, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민 또는 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드 등의 디아민이나, 혹은 [1,1'-비페닐]-4,4'-디카르보닐 디클로라이드, 4,4'-옥시비스(벤조일 클로라이드), 2,6-나프탈렌디카복실산 디클로라이드 또는 1,5-나프탈렌디카복실산 디클로라이드 등의 방향족 디에시드 할라이드 등을 예시할 수 있다. 상기 공단량체로서 디아민을 사용하는 경우 상기 c) 단계의 PPD의 첨가 시 공단량체를 PPD와 함께 첨가할 수 있고, 상기 공단량체로서 방향족 디에시드 할라이드를 사용하는 경우 상기 c) 단계의 TPC의 첨가 시 공단량체를 TPC와 함께 첨가하거나 혹은 d) 단계에서 공단량체를 첨가할 수 있다. In the preparation method of the one embodiment, a para-aramid copolymer may be prepared by using a comonomer other than the above-described DAPBI, PPD and TPC. For example, as the comonomer, in addition to PPD and DAPBI, diamines such as 4,4'-diaminobiphenyl, 2,6-naphthalenediamine, 1,5-naphthalenediamine or 4,4'-diaminobenzanilide or , or [1,1'-biphenyl]-4,4'-dicarbonyl dichloride, 4,4'-oxybis(benzoyl chloride), 2,6-naphthalenedicarboxylic acid dichloride or 1,5-naphthalene Aromatic diecide halides, such as dicarboxylic acid dichloride, etc. can be illustrated. In the case of using a diamine as the comonomer, the comonomer may be added together with the PPD when adding the PPD in step c), and in the case of using an aromatic diecide halide as the comonomer, when adding the TPC in step c) The comonomer can be added together with the TPC or the comonomer can be added in step d).

상기 일 구현예의 제조 방법은 d) 단계 이후, 생성된 중합체를 중합 반응 계로부터 분리하는 단계, 중합체를 세척하는 단계, 중합체를 중화하는 단계 및 중합체를 분쇄하는 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 기재된 순서에 상관 없이 포함할 수 있다. In the production method of the above embodiment, after step d), any one or more steps of separating the resulting polymer from the polymerization reaction system, washing the polymer, neutralizing the polymer, and pulverizing the polymer are performed in the order described It can be included regardless.

한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 제조 방법에 따라 제조된 파라아라미드 공중합체가 제공된다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a para-aramid copolymer prepared according to the preparation method of the embodiment.

상기 파라아라미드 공중합체는 고중합도로 인해 고유 점도가 7.0 dl/g 이상, 8.0 dl/g 이상 또는 8.5 dl/g 이상일 수 있다. The para-aramid copolymer may have an intrinsic viscosity of 7.0 dl/g or more, 8.0 dl/g or more, or 8.5 dl/g or more due to the high degree of polymerization.

본 명세서에서 고유 점도는 하기 식 1에 따라 측정된 값일 수 있다. In the present specification, the intrinsic viscosity may be a value measured according to Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

I.V. = ln(ηrel)/CIV = ln(η rel )/C

상기 식 1에서, ln은 자연 대수 함수이고, C는 중합체 용액의 농도(예컨대, 95 내지 98 중량%의 농황산 100 mL에 중합체 0.5 g을 용해시킨 용액)이고, 상대 점도(ηrel)는 30 ℃에서 모세관 점도계로 측정한 중합체 용액과 용매 사이의 유동 시간의 비이다. In Equation 1, ln is a natural logarithmic function, C is the concentration of the polymer solution (eg, a solution of 0.5 g of polymer dissolved in 100 mL of 95 to 98 wt% of concentrated sulfuric acid), and the relative viscosity (η rel ) is 30 ° C. is the ratio of the flow time between the polymer solution and the solvent as measured by a capillary viscometer in

또한, 상기 파라아라미드 공중합체에 잔류하는 양이온의 함량은 0.03 내지 0.05 중량%일 수 있다. In addition, the content of cations remaining in the para-aramid copolymer may be 0.03 to 0.05 wt%.

한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 파라아라미드 공중합체를 포함하는 방사 용액을 방사하는 단계를 포함하는, 파라아라미드 섬유의 제조 방법이 제공된다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a method for producing para-aramid fibers, comprising the step of spinning a spinning solution containing the para-aramid copolymer.

상기 방사 용액은 상기 파라아라미드 공중합체의 제조 방법에서 얻은 중합 용액이거나, 혹은 상기 파라아라미드 공중합체의 제조 방법에서 얻은 중합체를 정제한 후 다시 방사 용매에 용해한 방사 용액일 수 있다. The spinning solution may be a polymerization solution obtained in the method for preparing the para-aramid copolymer, or a spinning solution obtained by refining the polymer obtained in the method for preparing the para-aramid copolymer and then dissolving it again in a spinning solvent.

상기 방사 용매로는 황산이나 혹은 상술한 유기 용매에 상술한 무기염을 혼합한 용매를 사용할 수 있다. As the spinning solvent, sulfuric acid or a solvent obtained by mixing the above-mentioned inorganic salt with the above-mentioned organic solvent may be used.

상기 방사하는 단계는 방사 용액을 방사 구금을 통해 압출하며, 압출 시의 압력 및 방사 속도를 통해 파라아라미드 섬유의 굵기를 제어할 수 있다. In the spinning step, the spinning solution is extruded through a spinneret, and the thickness of the para-aramid fiber can be controlled through the pressure and spinning speed during extrusion.

상기 파라아라미드 섬유의 제조 방법은 방사하는 단계 이후에 압출된 방사 용액을 응고시켜 멀티필라멘트를 얻는 단계, 멀티필라멘트를 세척 및 건조하는 단계를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 연신하는 단계 및/또는 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. The method for producing the para-aramid fiber may include a step of coagulating the extruded spinning solution after the spinning step to obtain a multifilament, washing and drying the multifilament, and, if necessary, stretching and/or heat treatment may include the step of

상술한 방법으로 제조된 파라아라미드 섬유는 용해도가 우수한 고점도의 파라아라미드 공중합체로부터 제조되어 아라미드 섬유의 고유 물성이 더욱 강화된 특징을 나타낼 수 있다. The para-aramid fiber prepared by the above-described method is prepared from a high-viscosity para-aramid copolymer with excellent solubility, so that the intrinsic properties of the aramid fiber are further enhanced.

일 예로, 상기 파라아라미드 섬유는 ASTM D885에 의거하여 측정된 강도가 26 내지 32 g/d이고, 영 탄성률이 800 내지 1000 g/d이며, 신도가 3.2 내지 3.9 %일 수 있다. For example, the para-aramid fiber may have a strength of 26 to 32 g/d, a Young's modulus of 800 to 1000 g/d, and an elongation of 3.2 to 3.9%, measured according to ASTM D885.

또한, 상기 파라아라미드 섬유를 구성하는 모노필라멘트는 ASTM D885에 의거하여 측정된 강도가 26 내지 32 g/d로 높으며, 강도 표준 편차가 0.1 내지 12로 매우 낮은 값을 나타낼 수 있다.In addition, the monofilament constituting the para-aramid fiber may have a high strength of 26 to 32 g/d measured according to ASTM D885, and a very low value with a strength standard deviation of 0.1 to 12.

발명의 일 구현예에 따른 파라아라미드 공중합체의 제조 방법은 중합 용매로서 공용매를 사용하고, 단량체의 투입 순서 및 투입량을 제어하며, 예비중합체를 특정 교반 속도로 에이징 처리하여 고점도를 가지면서도 용해도가 우수한 파라아라미드 공중합체를 제공하고, 이러한 파라아라미드 공중합체는 아라미드 섬유에 기대되는 고유 물성이 더욱 강화된 아라미드 섬유를 제공할 수 있다. The method for producing a para-aramid copolymer according to an embodiment of the present invention uses a cosolvent as a polymerization solvent, controls the input order and amount of monomers, and ages the prepolymer at a specific stirring speed to have high viscosity and high solubility. It provides an excellent para-aramid copolymer, and this para-aramid copolymer can provide aramid fibers with further enhanced intrinsic properties expected from aramid fibers.

이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the action and effect of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, this is presented as an example of the invention and the scope of the invention is not limited in any way by this.

실시예 1: 파라아라미드 공중합체의 제조Example 1: Preparation of para-aramid copolymer

질소 분위기 하에서 반응기 내에 유기 용매로서 N,N-디메틸아세트아미드, 공용매로서 아세테이트 나트륨 및 아세테이트 칼륨, 및 무기염으로서 CaCl2을 97:2:1의 중량비로 혼합한 혼합 용매를 넣고, 슬러리 내의 DAPBI의 농도가 5 중량%가 되도록 DAPBI를 첨가하여 슬러리를 제조하였다. In a reactor under a nitrogen atmosphere, a mixed solvent in which N,N-dimethylacetamide as an organic solvent, sodium and potassium acetate as a cosolvent, and CaCl 2 as an inorganic salt in a weight ratio of 97:2:1 was mixed, and DAPBI in the slurry DAPBI was added so that the concentration of was 5% by weight to prepare a slurry.

이어서, 반응기의 온도를 10 ℃로 냉각하고, 상기 반응기에 DAPBI의 몰 수의 약 50 몰%에 해당하는 TPC를 첨가한 후 반응시켜 TPC와 DAPBI의 벤즈이미다졸에 결합한 아민기가 반응하여 결합한 삼량체를 메인으로 하는 올리고머 용액을 얻었다. Then, the temperature of the reactor is cooled to 10° C., and TPC corresponding to about 50 mol% of the number of moles of DAPBI is added to the reactor, and then reacted. TPC and the amine group bound to the benzimidazole of DAPBI are reacted and bound to the trimer An oligomer solution containing as the main was obtained.

다시 반응기의 온도를 상온으로 올리고, 상기 올리고머 용액에 DAPBI:PPD의 몰 비가 20:80이 되도록 PPD를 첨가하여 PPD가 모두 용해될 때까지 교반하였다. 이후, 앞서 첨가된 TPC를 포함하는 TPC의 투입량이 앞서 첨가된 DAPBI 및 PPD의 몰 수의 약 30 몰%에 해당하도록 TPC를 첨가하고 약 15 ℃에서 약 300 rpm의 속도로 교반하였다. 약 5 분 뒤 겔화된 예비중합체 용액이 얻어졌으며, 상기 예비중합체 용액을 약 30 ℃에서 약 50 rpm의 속도로 12 시간 동안 교반하여 에이징 처리를 하였다. 상기 예비중합체 내의 양이온의 함량이 약 0.453 중량%인 것을 확인하고, 상기 예비중합체 용액에 총 투입된 디아민에 대한 총 투입된 TPC의 몰비가 1.0이 되도록 TPC를 추가 투입한 후 추가로 약 15 ℃에서 약 300 rpm의 속도로 약 30 분간 교반하여 예비중합체로부터 중합체를 제조하였다. 제조된 중합체의 고유 점도는 8.6 dl/g 이었다. The temperature of the reactor was raised to room temperature again, and PPD was added to the oligomer solution so that the molar ratio of DAPBI:PPD was 20:80, and the mixture was stirred until all of the PPD was dissolved. Thereafter, TPC was added so that the amount of TPC containing the previously added TPC corresponds to about 30 mol% of the number of moles of DAPBI and PPD added previously, and stirred at about 15° C. at a speed of about 300 rpm. After about 5 minutes, a gelled prepolymer solution was obtained, and the prepolymer solution was stirred at about 30° C. at a speed of about 50 rpm for 12 hours to perform aging treatment. After confirming that the content of cations in the prepolymer is about 0.453 wt%, TPC is additionally added so that the molar ratio of the total amount of TPC to the diamine added to the prepolymer solution becomes 1.0, and then about 300 at about 15 ° C. A polymer was prepared from the prepolymer by stirring at a speed of rpm for about 30 minutes. The intrinsic viscosity of the prepared polymer was 8.6 dl/g.

<양이온 함량 측정 방법><Method for measuring cation content>

예비중합체 용액의 일부를 채취하여 여과함으로써 예비중합체에 배위 결합되지 않은 양이온은 제거하고, 예비중합체를 50 ℃ 에서 10 시간 동안 건조한 후, 유도결합플라즈마 원자방출분광광도계(Inductively Coupled Plasma Spectrophotometer)를 사용하여 예비중합체 내의 양이온의 함량을 측정하였다. A portion of the prepolymer solution was collected and filtered to remove cations that were not coordinated to the prepolymer, and after drying the prepolymer at 50 °C for 10 hours, using an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (Inductively Coupled Plasma Spectrophotometer) The content of cations in the prepolymer was measured.

비교예 1: 파라아라미드 공중합체의 제조Comparative Example 1: Preparation of para-aramid copolymer

질소 분위기 하에서 반응기 내에 유기 용매로서 N,N-디메틸아세트아미드 및 무기염으로서 CaCl2을 97:3의 중량비로 혼합한 혼합 용매를 넣고, 슬러리 내의 DAPBI의 농도가 5 중량%가 되도록 DAPBI를 첨가하여 슬러리를 제조하였다. In a reactor under a nitrogen atmosphere, a mixed solvent mixed with N,N-dimethylacetamide as an organic solvent and CaCl 2 as an inorganic salt in a weight ratio of 97:3 was added, and DAPBI was added so that the concentration of DAPBI in the slurry was 5% by weight. A slurry was prepared.

이어서, 반응기의 온도를 10 ℃로 냉각하고, 상기 반응기에 DAPBI의 몰 수의 약 50 몰%에 해당하는 TPC를 첨가한 후 반응시켜 TPC와 DAPBI의 벤즈이미다졸에 결합한 아민기가 반응하여 결합한 삼량체를 메인으로 하는 올리고머 용액을 얻었다. Then, the temperature of the reactor is cooled to 10° C., and TPC corresponding to about 50 mol% of the number of moles of DAPBI is added to the reactor, and then reacted. TPC and the amine group bound to the benzimidazole of DAPBI are reacted and bound to the trimer An oligomer solution containing as the main was obtained.

다시 반응기의 온도를 상온으로 올리고, 상기 올리고머 용액에 DAPBI:PPD의 몰 비가 20:80이 되도록 PPD를 첨가하여 PPD가 모두 용해될 때까지 교반하였다. 이후, 앞서 첨가된 TPC를 포함하는 TPC의 투입량이 앞서 첨가된 DAPBI 및 PPD의 몰 수와 동일하도록 TPC를 첨가하고 약 15 ℃에서 약 300 rpm의 속도로 교반하였다. 약 5 분 뒤 겔화된 예비중합체 용액이 얻어졌으며, 상기 예비중합체 용액을 추가로 약 15 ℃에서 약 300 rpm의 속도로 약 30 분간 교반하여 예비중합체로부터 중합체를 제조하였다. 상기 예비중합체 용액의 일부를 채취하여 양이온 농도를 확인하였으며, 확인 결과, 상기 예비중합체 내의 양이온의 함량이 약 0.0017 중량%이었고, 제조된 중합체의 고유 점도는 8.15 dl/g 이었다.The temperature of the reactor was raised to room temperature again, and PPD was added to the oligomer solution so that the molar ratio of DAPBI:PPD was 20:80, and the mixture was stirred until all of the PPD was dissolved. Thereafter, TPC was added so that the amount of TPC containing the previously added TPC was equal to the number of moles of DAPBI and PPD previously added, and the mixture was stirred at about 15° C. at a speed of about 300 rpm. After about 5 minutes, a gelled prepolymer solution was obtained, and the prepolymer solution was further stirred at about 15° C. at a speed of about 300 rpm for about 30 minutes to prepare a polymer from the prepolymer. A portion of the prepolymer solution was taken to check the cation concentration. As a result, the content of cations in the prepolymer was about 0.0017 wt%, and the intrinsic viscosity of the prepared polymer was 8.15 dl/g.

시험예: 파라아라미드 공중합체로부터 형성된 섬유의 물성 평가Test Example: Evaluation of physical properties of fibers formed from para-aramid copolymer

실시예 및 비교예에서 제조한 파라아라미드 공중합체로부터 다음과 같은 방법으로 파라아라미드 섬유를 제조하였다. Para-aramid fibers were prepared in the following manner from the para-aramid copolymers prepared in Examples and Comparative Examples.

<섬유의 제조><Production of fibers>

실시예 및 비교예에서 제조한 파라아라미드 공중합체를 97 중량%의 황산에 전체 중량 대비 20 중량%로 용해시켜 방사 도프를 제조한 후, 제조된 방사 도프를 방사구금을 이용하여 방사한 후 에어 갭을 거쳐 응고조 내에서 응고시킴으로써 필라멘트를 제조하였다. 이어서, 상기 필라멘트를 수세 및 건조 후 권취함으로써 파라아라미드 섬유를 제조하였다.After dissolving the para-aramid copolymer prepared in Examples and Comparative Examples in 97 wt% sulfuric acid at 20 wt% based on the total weight to prepare a spinning dope, the prepared spinning dope was spun using a spinneret, followed by an air gap A filament was prepared by coagulation in a coagulation bath through Then, the filament was washed with water and dried, and then wound to prepare a para-aramid fiber.

<물성 평가><Evaluation of physical properties>

실시예 및 비교예를 통해 제조된 각각의 파라아라미드 섬유의 멀티필라멘트 물성과 모노필라멘트의 물성을 하기 기재된 방법으로 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.The multifilament properties and the monofilament properties of each para-aramid fiber prepared in Examples and Comparative Examples were measured by the methods described below, and the results are shown in Table 1.

(1) 멀티필라멘트의 강도, 탄성률, 신도(1) Multifilament strength, modulus, and elongation

실시예 및 비교예를 통해 제조된 각각의 파라아라미드 섬유에 대하여 INSTRON사의 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)이용하여 ASTM D885 표준 시험법(시료 길이 250 mm, 연신 속도 25 mm/min)에 따라 강도, 영 탄성률(Young modulus) 및 신도를 측정하였다. According to ASTM D885 standard test method (sample length 250 mm, elongation speed 25 mm/min) using INSTRON's testing machine (Instron Engineering Corp, Canton, Mass) for each para-aramid fiber prepared through Examples and Comparative Examples Strength, Young modulus and elongation were measured.

(2) 모노필라멘트의 강도 및 편차(2) strength and deviation of monofilament

실시예 및 비교예를 통해 제조된 파라아라미드 섬유에서 각각 20 개의 모노필라멘트를 채취하여 각 모노필라멘트의 강도를 INSTRON사의 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)이용하여 ASTM D885 표준 시험법(시료 길이 250 mm, 연신 속도 25 mm/min)에 따라 강도를 측정하였다. 20 개의 모노필라멘트의 강도 평균값을 구하여 모노필라멘트의 강도로 규정하였으며, 강도 표준 편차를 구하여 표 1에 나타내었다. Each of 20 monofilaments were collected from the para-aramid fibers prepared in Examples and Comparative Examples, and the strength of each monofilament was measured using an INSTRON testing machine (Instron Engineering Corp, Canton, Mass) using ASTM D885 standard test method (sample length 250). mm, stretching speed 25 mm/min). The average strength of 20 monofilaments was obtained and defined as the strength of the monofilaments, and the strength standard deviation was obtained and shown in Table 1.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 멀티필라멘트multifilament 강도(g/d)Strength (g/d) 28.228.2 24.324.3 영 탄성률(g/d)Young's modulus (g/d) 846846 793793 신도(%)Elongation (%) 3.293.29 3.083.08 모노필라멘트monofilament 강도(g/d)Strength (g/d) 29.6529.65 28.1528.15 표준 편차Standard Deviation 11.211.2 13.613.6

상기 표 1을 참조하면, 상기 일 구현예의 제조 방법에 따라 제조된 파라아라미드 공중합체는 동일한 단량체로부터 생성된 공중합체로 제조된 섬유와 비교하더라도 아라미드 섬유에 요구되는 물성들이 더욱 향상된 파라아라미드 섬유를 제공하는 것이 확인된다. Referring to Table 1, the para-aramid copolymer prepared according to the manufacturing method of the embodiment provides para-aramid fibers with improved physical properties required for aramid fibers even when compared to fibers prepared from copolymers produced from the same monomer. it is confirmed that

Claims (16)

a) 유기 용매, 공용매 및 무기염을 포함하는 혼합 용매와 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
b) 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸의 몰 수보다 적은 몰 수의 테레프탈로일 디클로라이드를 첨가하고 반응시켜 올리고머 용액을 형성하는 단계;
c) 올리고머 용액에 p-페닐렌 디아민 및 테레프탈로일 디클로라이드를 첨가하고 반응시킨 후 10 내지 100 rpm의 속도로 교반하여 에이징 처리한 예비중합체 용액을 형성하는 단계; 및
d) 예비중합체로부터 중합체를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 유기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, 헥사메틸포스포아미드, N,N,N',N'-테트라메틸 우레아, N,N-디메틸포름아미드 및 디메틸설폭사이드로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하고, 상기 공용매는 아세테이트 또는 이미다졸류를 포함하는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
a) forming a slurry by mixing 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole with a mixed solvent containing an organic solvent, a cosolvent, and an inorganic salt;
b) adding and reacting terephthaloyl dichloride in moles less than the moles of 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole to form an oligomeric solution;
c) adding p-phenylene diamine and terephthaloyl dichloride to the oligomer solution, reacting it, and stirring at a speed of 10 to 100 rpm to form an aged prepolymer solution; and
d) forming a polymer from the prepolymer;
The organic solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoamide, N,N,N',N'-tetramethyl urea, N,N-dimethylformamide and A method for producing a para-aramid copolymer comprising at least one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, and wherein the cosolvent includes acetate or imidazoles.
제 1 항에 있어서, 상기 공용매는 아세테이트 리튬, 아세테이트 나트륨, 아세테이트 칼륨, 아세테이트 아연, 아세테이트 칼슘 및 아세테이트 구리로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 아세테이트를 포함하는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method according to claim 1, wherein the cosolvent comprises at least one acetate selected from the group consisting of lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, zinc acetate, calcium acetate, and copper acetate.
제 1 항에 있어서, 상기 공용매는 이미다졸, C1-3 알킬로 치환된 이미다졸 및 벤즈이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 이미다졸류를 포함하는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the cosolvent comprises at least one imidazole selected from the group consisting of imidazole, C 1-3 alkyl-substituted imidazole, and benzimidazole.
제 1 항에 있어서, 상기 공용매는 상기 혼합 용매 총 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%로 포함되는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the cosolvent is included in an amount of 0.05 to 5% by weight based on the total weight of the mixed solvent.
제 1 항에 있어서, 상기 무기염은 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr 및 KBr로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the inorganic salt comprises at least one selected from the group consisting of CaCl 2 , LiCl, NaCl, KCl, LiBr and KBr.
제 1 항에 있어서, b) 단계에서 상기 테레프탈로일 디클로라이드는 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸의 몰 수의 30 내지 80 몰%로 첨가되는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The para-aramid according to claim 1, wherein, in step b), the terephthaloyl dichloride is added in an amount of 30 to 80 mole % of the mole number of 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole. A method for preparing a copolymer.
제 1 항에 있어서, 상기 p-페닐렌 디아민 및 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸의 몰 비는 0.01:99.99 내지 99.99:0.01인, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The preparation of the para-aramid copolymer according to claim 1, wherein the molar ratio of p-phenylene diamine and 2-(4-aminophenyl)-5(6)-aminobenzimidazole is 0.01:99.99 to 99.99:0.01. Way.
제 1 항에 있어서, 상기 b) 단계에서 첨가된 테레프탈로일 디클로라이드 및 상기 c) 단계에서 첨가된 테레프탈로일 디클로라이드의 총 함량은 상기 a) 단계에서 첨가된 2-(4-아미노페닐)-5(6)-아미노벤즈이미다졸과 상기 c) 단계에서 첨가된 p-페닐렌 디아민을 포함하는 디아민의 몰 수의 20 내지 60 몰%인, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
According to claim 1, wherein the total content of terephthaloyl dichloride added in step b) and terephthaloyl dichloride added in step c) is 2-(4-aminophenyl) added in step a) -5(6)-Aminobenzimidazole and 20 to 60 mol% of the number of moles of the diamine including p-phenylene diamine added in step c), A method for producing a para-aramid copolymer.
제 1 항에 있어서, 상기 에이징 처리는 0.01 내지 48 시간 동안 수행되는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the aging treatment is performed for 0.01 to 48 hours.
제 1 항에 있어서, 상기 에이징 처리는 20 내지 40 ℃의 온도에서 수행되는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
According to claim 1, wherein the aging treatment is carried out at a temperature of 20 to 40 ℃, the method for producing a para-aramid copolymer.
제 1 항에 있어서, 상기 예비중합체 용액은 예비중합체 내의 양이온의 함량이 0.002 내지 2 중량%로 제어된 것인, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the prepolymer solution has a content of cations in the prepolymer controlled to be 0.002 to 2 wt%.
제 1 항에 있어서, 상기 d) 단계에서 예비중합체 용액에 방향족 디에시드 할라이드를 첨가하는, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein an aromatic diecide halide is added to the prepolymer solution in step d).
제 1 항에 있어서, 상기 중합체를 제조하기 위해 첨가된 전체 방향족 디에시드 할라이드에 대한 상기 중합체를 제조하기 위해 첨가된 전체 디아민의 몰 비는 0.9 내지 1.1인, 파라아라미드 공중합체의 제조 방법.
The method according to claim 1, wherein the molar ratio of the total diamine added to prepare the polymer to the total aromatic diecide halide added to prepare the polymer is 0.9 to 1.1.
제 1 항의 파라아라미드 공중합체의 제조 방법에 따라 제조된 파라아라미드 공중합체.
A para-aramid copolymer prepared according to the method for preparing the para-aramid copolymer of claim 1.
제 14 항에 있어서, 상기 파라아라미드 공중합체는 고유 점도가 7.0 dl/g 이상인, 파라아라미드 공중합체.
15. The para-aramid copolymer according to claim 14, wherein the para-aramid copolymer has an intrinsic viscosity of 7.0 dl/g or more.
제 14 항의 파라아라미드 공중합체를 포함하는 방사 용액을 방사하는 단계를 포함하는, 파라아라미드 섬유의 제조 방법. A method for producing para-aramid fibers, comprising the step of spinning a spinning solution containing the para-aramid copolymer of claim 14.
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