KR900003334B1 - Aromatic polyamide pulp type single fiber and that's process of manufacutre - Google Patents

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KR900003334B1 KR1019870015773A KR870015773A KR900003334B1 KR 900003334 B1 KR900003334 B1 KR 900003334B1 KR 1019870015773 A KR1019870015773 A KR 1019870015773A KR 870015773 A KR870015773 A KR 870015773A KR 900003334 B1 KR900003334 B1 KR 900003334B1
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Abstract

Aromatic polyamide pulp-type single fiber is prepd. by: preparing an optical anisotropic liquid crystal prepolymer having 1.0-4.0 inherent viscosity before polymn. terminating by adding equiv. mol. pts. of aromatic diamine and aromatic diacidchloride in amide based solvent insolving 0.5-15 wt.% inorg salt; extrusionspraying the prepolmer through a spinning nozzle at below 50≰C with the soln. of t-amine or the mixt. soln of the t-amine and amide together with polymn. accelerating agent; making the final fiber not contg. crystalline- defect layer by above 50 sec-1 shear stress. The prepolymer has the repeat unit of formula (I) or (II). In formulas, R1, R2, R3=(II)-(XI) are different or same; X=H, Cl or Br.

Description

방향족 폴리아미드펄프상단섬유와 그의 제조방법Aromatic Polyamide Pulp Upper Fiber and Manufacturing Method Thereof

제 1 도는 본 발명에 따른 폴리아미드펄프상단섬유의 제조장치에 대한 제조공정 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of the apparatus for manufacturing polyamide pulp upper fiber according to the present invention.

제 2 도는 제 1 도의 노즐제트장치를 확대시킨 단면도.2 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle jet apparatus of FIG.

제 3a 도 및 제 3b 도는 제 2 도의 노즐을 확대시킨 단면도.3A and 3B are enlarged cross-sectional views of the nozzle of FIG. 2.

제 4a 도는 본 발명에 따른 폴리아미드펄프상단섬유의 단면을 전자현미경으로 확대시켜서 촬영한 사진.Figure 4a is a photograph taken by enlarging the cross section of the polyamide pulp upper fiber according to the present invention with an electron microscope.

제 4b 도는 단순압출에 의한 섬유상의 단면을 전자현미경으로 확대시켜서 촬영한 사진.4b is a photograph taken by enlarging a cross section of a fibrous phase by simple extrusion with an electron microscope.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 반응기 2 : 저장조1: reactor 2: reservoir

3 : 이송선 4 : 기어펌프3: feed line 4: gear pump

5 : 순환펌프 6 : 이송선5: circulation pump 6: feed line

7 : 노즐제트 8 : 분출관7: nozzle jet 8: ejection pipe

9 : 회수조9: recovery tank

본 발명은 방향족 폴리아미드펄프상단섬유와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전방향족폴리아미드의 액정예비중합체를 제조한 후 이 예비중합체와 중합촉진첨전제를 분자배향중합법에 의해 압출분사시켜서, 최종 생성물의 분자쇄내에 결정결함층이 없으며 강도도 매우 우수한 방향족 폴리아미드펄프상단섬유와 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aromatic polyamide pulp upper fiber and a method for manufacturing the same. More specifically, after preparing a liquid crystal prepolymer of an aromatic polyamide, the prepolymer and the polymerization accelerator are injected by molecular orientation polymerization. The present invention relates to an aromatic polyamide pulp upper fiber and a method for producing the same, which have no crystal defect layer in the molecular chain of the final product and are excellent in strength.

일반적으로 방향족 폴리아미드섬유, 일명 아라미드섬유는 아미드기가 주된 결합으로 분자쇄를 형성한 전방향족 고분자물로 구성된 섬유로서, 특히 파라배향을 가지게 될 경우에는 고강도 및 고탄성율을 가질 뿐 아니라 화학적, 기계적 안정성 및 내열성이 우수하다는 장점을 가지고 있는데, 이러한 아라미드섬유는 특히 고강력 경량복합재료의 보강섬유로서 많은 산업분야에 이용되고 있다.In general, aromatic polyamide fibers, also known as aramid fibers, are fibers composed of wholly aromatic polymers in which molecular chains are formed by main bonds of amide groups. In particular, in the case of para-orientation, they have high strength and high modulus as well as chemical and mechanical stability. And it has the advantage of excellent heat resistance, such aramid fibers are used in many industrial fields, especially as a reinforcing fiber of a high strength lightweight composite material.

상술한 바와 같은 특징을 가진 파라배향 아라미드섬유는, 독일연방공화국의 크블렉(Kwolek)에 의해 발표된 바와같이 광화적 비등방성인 카르복실방향족폴리아미드의 도우프를 사용하여 습식방사시킴으로써 제조할 수 있는데, 이와같이 제조된 파라배향 아라미드섬유는 탁월한 강도를 가지며, 또, 장력하의 열처리에 의해 그의 인장강도와 탄성을 더욱 향상시킬 수 있다.Para-oriented aramid fibers having the characteristics described above can be prepared by wet spinning using a dope of photonic anisotropic carboxyaromatic polyamide, as published by Kwolek of the Federal Republic of Germany. The para-oriented aramid fibers thus produced have excellent strength and can further improve their tensile strength and elasticity by heat treatment under tension.

그 이후에도 파라배향 아라미드섬유의 제조에 관한 많은 기술들이 꾸준히 발표되어 왔는 바, 예컨대 미국특허 제3,869,429호와 제3,869,430호에서는 방향족 폴리아미드섬유의 제조시 중합체의 제조, 이를 이용한 황상산도우프의 제조 및 방사, 연신공정을 통하여 고강도의 섬유를 형성한다고 기술하고 있으나, 이러한 방법에 따르면 황상도우프의 제조 등 부수적인 공정이 필요하게 되며, 황산 사용에 의해 섬유제조시 섬유구조내부에 결정결함층을 갖게 되어 바람직하지 못하였다.Since then, a number of techniques for the production of para-oriented aramid fibers have been steadily published. For example, US Pat. Although it is described that high-strength fibers are formed through the stretching process, this method requires an additional process such as the manufacture of yellow-doped dope, and has a crystal defect layer inside the fiber structure when the fiber is manufactured by using sulfuric acid. It was not desirable.

또한, 일본 특공소 59-47,694호에 기재된 방향족 폴리아미드펼프상단섬유의 제조방법은 아미드계 유기용매에 녹인 중합체 용액의 교반, 침전에 의한 제조방법인데, 이 경우에는 저분자량 중합체이어야만 유기용매에 용해 시킬 수 있으며, 또 물이나 알코올 등의 용매중에서 교반침전시키기 때문에 중합도의 향상을 기대할 수 없다는 결점이 있다.In addition, the manufacturing method of the aromatic polyamide expanded upper fiber described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-47,694 is a method of preparing by stirring and precipitation of a polymer solution dissolved in an amide organic solvent, in which case it must be a low molecular weight polymer to dissolve it in an organic solvent. In addition, it is possible to improve the degree of polymerization due to stirring and precipitation in a solvent such as water or alcohol.

한편, 이와같은 결점을 개선한 다른 기술로는 미국특허 제4,511,623호 및 일본특공소 57-10,885호를 대표적인 예로 들수 있으나, 이들 기술에 따르면 단순분자 배향법에 의해 반응속도가 급격히 상승하는데 기인해서 공정관리가 불가능할 뿐 아니라 300포아즈의 초기중합용액을 제3급아민 등에 단순압출시킴으로써 섬유 내부에 결정결함층을 갖게 되는 단점이 있었다.On the other hand, the other techniques to improve the defects are U.S. Patent No. 4,511,623 and Japanese Patent Application No. 57-10,885 as examples, but according to these techniques due to the rapid increase in the reaction rate by the simple molecular orientation method Not only was it impossible to manage, there was a drawback of having a crystal defect layer inside the fiber by simply extruding a 300-poise initial polymerization solution into a tertiary amine.

특히, 상기 일본특공소 57-10885호에 의한 방법에 의해 제조되는 섬유는 초기 중합체용액의 합성과정중에 생성되는 HCl에 의해 중합체의 아민말단기가 -

Figure kpo00001
와 같은 이온성의 사슬말단부(ionic molecularchain end)가 생성되고, 이 부분이 섬유형성시 군(cluster)을 형성하게 되어 결정의 마디부분이 되고 섬유축에 수직으로 결정결함층을 형성하므로써 연약한 부분으로 변하게되어 섬유의 물성을 저하시키곤 하였다.In particular, the fiber produced by the method according to the Japanese Patent Application No. 57-10885 is HCl produced during the synthesis of the initial polymer solution by the amine terminal of the polymer-
Figure kpo00001
An ionic molecular chain end is formed, and this part forms a cluster during fiber formation, forming a node of crystal and turning into a weak part by forming a crystal defect layer perpendicular to the fiber axis. This lowered the physical properties of the fibers.

이에 따라 본 발명자는 동일한 화합물이라도 그 결정구조에 따라 물성이 크게 변화된다는 점에 착안하여 방향족 폴리아미드의 신규하고 유용한 제조방법에 대해 오랫동인 연구한 결과, 본 발명에 도달하게 되었다.Accordingly, the inventors of the present invention have long reached a new and useful method for preparing aromatic polyamides, considering that the physical properties of the same compound vary greatly depending on the crystal structure.

예컨대, 본 발명은 중합과정중에서 중합이 완료되기 전인 스티어 오팔리션스 이후 겔화이전의 중합체 용액, 즉 액정예비중합체를 제3급 아민 또는 제3급 아민과 아미드용매와외 혼합용매와 함께 압출 접촉분사시켜 분자배향중합법에 의해 고강도 및 고배향성을 갖도록 함은 물론 공정을 단축, 고유점도의 증가 및 연속제조가 가능한 방향족 폴리아미드펄프상단섬유 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.For example, the present invention is an extrusion contact injection of the polymer solution before the gelation after the steer ophalation before the completion of the polymerization process, that is, the liquid crystal prepolymer with a tertiary amine or tertiary amine and an amide solvent and an external mixed solvent. It is an object of the present invention to provide an aromatic polyamide pulp upper fiber and a method for producing the same, which have high strength and high orientation by the molecular orientation polymerization method, as well as shorten the process, increase the intrinsic viscosity, and enable continuous production.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 아미드계 용매에 무기염을 첨가하여 용해시킨 후 여기에 등몰량의 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 40℃ 이하의 저온에서 중합시켜서 고유점도가 1.0 내지 4.0이며 다음 구조식(I) 또는(II)의 반복단위를 갖는 광학적 비등방성 액정예비중합체를 제조한 후 분출노즐을 통해 압출분사시키되 적어도 50sec-1이상의 전단속도로 3급 아민계 단독 도는 3급 아민계와 아미드계 용매가 혼합된 혼합용매를 중합촉진침전제로 하여 저온에서 압출분사시켜서 최종 중합 및 분자쇄의 배향이 동시에 이루어지도록 하여서 되어짐을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드펄프상단섬유의 제조방법인 것이다.In the present invention, an inorganic salt is added to the amide solvent to dissolve it, followed by polymerization of an equimolar amount of aromatic diamine and aromatic dieside chloride at a low temperature of 40 ° C. or lower, and having an intrinsic viscosity of 1.0 to 4.0, and the following structural formula (I) or ( After preparing an optically anisotropic liquid crystalline prepolymer having a repeating unit of II) and extruded through a blowing nozzle, a mixture of tertiary amine-based or tertiary amine-based and amide-based solvents was mixed at a shear rate of at least 50 sec −1 or higher. It is a method for producing an aromatic polyamide pulp top fiber characterized in that the final polymerization and molecular chain orientation are simultaneously performed by extrusion spraying at a low temperature using a solvent as a polymerization accelerator precipitater.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

Figure kpo00003
Figure kpo00003

Figure kpo00004
Figure kpo00004

R1과 R2는 동일할 수도 있고 다를 수도 있으며, R1과 R2는 대체로 등몰량으로 존재한다.R 1 and R 2 may be the same or different, and R 1 and R 2 are generally present in equimolar amounts.

또한, 본 발명은 최종 형성된 섬유의 미세구조가 충분한 분자배향중합법에 의하여 완전히 확장된 분자사슬구조를 갖되 50sec-1이상의 전단속도로 노즐제트와 접촉하여 사슬끝 분포가 중성형태로 존재하면서 섬유축방향으로 균일하게 분포되어 있고, 섬유축방향으로 결정결함층이 존재하지 않으며, 고유점도가 4.0 이상이며, 강도는 15g/d 이상인 단일구조로 되어진 것을 특징으로하는 방향족 폴리아미드펄프상단섬유인 것이다.In addition, the present invention has a finely expanded molecular chain structure by sufficient molecular orientation polymerization method of the final fiber formed in contact with the nozzle jet at a shear rate of 50 sec -1 or more, the chain tip distribution in the neutral form while the fiber axis It is an aromatic polyamide pulp upper fiber which is uniformly distributed in the direction, there is no crystal defect layer in the fiber axis direction, has an intrinsic viscosity of 4.0 or more and a strength of 15 g / d or more.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서 광학적 비등방성 액정예비중합체용액의 제조는 아미드계 용매에 무기염이 용해된 용액을 제조한 후, 여기에 방향족 디아민과 방향족디에시드 클로라이드를 첨가시켜서 중합반응 도중에 형성되게 되는데, 이때 무기염은 중합용매에 대하여 0.5 내지 15중량%를 첨가 용해시키는 것이 좋다.In the present invention, the preparation of the optically anisotropic liquid crystal prepolymer solution is prepared during the polymerization reaction by preparing a solution in which an inorganic salt is dissolved in an amide solvent and then adding an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride, wherein the inorganic salt It is preferable to add and dissolve 0.5-15 weight% with respect to a silver polymerization solvent.

상기의 조성에서 액정예비중합체 용액의 중합방법으로는 무기염(할로겐화 금속염)이 용해되어 있는 아미드계 용매에 방향족 디아민을 용해시킨 다음, 질소기류하에서 저온으로 냉각시키고, 방향족 디에시드 클로라이드를 40℃ 이하의 저온에서 반응시키는 용액중합법에 의하여 제조되며, 이때 용매와 단량체에는 최소량의 불순물이 함유되야 하며, 그 반응은 정량적으로 진행되어야 한다.As a polymerization method of the liquid crystal prepolymer solution in the above composition, an aromatic diamine is dissolved in an amide solvent in which an inorganic salt (metal halide salt) is dissolved, and then cooled to low temperature under a nitrogen stream, and the aromatic dieside chloride is 40 ° C. or less. It is prepared by a solution polymerization method which reacts at low temperature, and at this time, the solvent and monomer should contain a minimum amount of impurities, and the reaction should proceed quantitatively.

본 발명에 사용되고 있는 중합용매로는 아미드계 또는 우레아계 용매를 단독으로 사용하거나 또는 이들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있는데, 예를들면 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), 헥사메틸포스포라미드(HMPA)등이주로사용되며이외에 N-메틸피페리돈, N-메틸카프롤락탐, 디메틸이소부틸아미드 등도 사용될 수 있다.As the polymerization solvent used in the present invention, an amide solvent or a urea solvent may be used alone, or two or more thereof may be mixed. For example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N -Dimethylacetamide (DMAc), hexamethylphosphoramide (HMPA) and the like are mainly used. In addition, N-methylpiperidone, N-methylcaprolactam, dimethylisobutylamide and the like can also be used.

한편, 중합용매중의 무기염, 즉 할로겐화 금속염으로는 염화리튬, 염화칼슘, 염화칼륨 및 브롬화칼륨 등이 주로 사용된다.On the other hand, lithium chloride, calcium chloride, potassium chloride, potassium bromide and the like are mainly used as inorganic salts, that is, halogenated metal salts in the polymerization solvent.

상기와 같은 중합조성에 의해 저온에서 단량체인 방향족 디아민, 예를들면 p-페닐렌디아민과 방향족 디에시드 클로라이드, 예를들면 테레프탈로일클로라이드를 투입, 교반시켜서 어느정도 반응을 시키게 되면 반응이 완결되기 이전상태인 광학적 비등방성액정예비중합체가 다음 구조식(III)을 갖는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)로 얻어지게 된다.By the above polymerization composition, aromatic diamines, such as p-phenylenediamine and aromatic dieside chlorides, for example terephthaloyl chloride, which are monomers at low temperatures, are reacted to some extent by adding and stirring before the reaction is completed. The optically anisotropic liquid crystal prepolymer in the state is obtained as poly (p-phenylene terephthalamide) having the following structural formula (III).

Figure kpo00005
Figure kpo00005

여기서 상기 액정예비중합체 용액은 중합체의 함량율이 4 내지 20중량%이면 좋으나 더욱 바람직하기로는 5 내지 15중량%이다.Herein, the liquid crystal prepolymer solution may be used in an amount of 4 to 20% by weight, more preferably 5 to 15% by weight.

또한, 상기의 액정예비중합체의 고유점도는 1.0 내지 4.0이면 좋으나, 공정관리면에서 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5이면 더욱 좋다.The intrinsic viscosity of the liquid crystal prepolymer may be 1.0 to 4.0, but more preferably 1.5 to 2.5 in terms of process control.

만일 중합체의 함량율이나 고유점도가 높은 경우에는 도우프로서 이용하기가 어려워지며 본 발명의 노즐을 통하여 압출시킬 때 본 발명의 효과를 얻기 어려운 문제가 있으므로 상기 범위의 함량율이나 고유점도를 갖는 것이 좋다.If the polymer content rate or intrinsic viscosity is high, it is difficult to use as a dope, and when extruded through the nozzle of the present invention, it is difficult to obtain the effects of the present invention. good.

한편, 제 1 도는 본 발명의 구현예를 나타낸 공정 개략도로서 우선 예비중합체 용액을 반응기(1)에서 이송선(3)에 부착되어 있는 기어펌프(4)를 작동시켜서 노즐제트(7)에 공급하는 동시에 저장조(2) 내에 저장되어있던 중합촉진침전제를 순환펌프(5)를 통해서 이송선(6)을 따라 노즐제트(7)에 공급한다.On the other hand, Figure 1 is a process diagram showing an embodiment of the present invention to first supply a prepolymer solution to the nozzle jet (7) by operating the gear pump (4) attached to the transfer line (3) in the reactor (1) At the same time, the polymerization promoter precipitate stored in the storage tank 2 is supplied to the nozzle jet 7 along the feed line 6 through the circulation pump 5.

상기의 이송선(3)에 의해 노즐제트(7)에 유입된 액정예비중합체는 상기의 노즐제트(7)의 작은 구멍을 통해서 적어도 50sec-1이상의 전단속도로 노즐제트(7)에 유입된 중합촉진침전제와 압출분사되면서 접촉하여 분출관(8)내에서 중합이 이루어지게 된다. 즉 펄프상 단섬유 제조장치인 노즐제트(7)를 통과한 예비중합체 용액과 중합촉진침전제가 접촉하므로써 급격히 반응속도가 증가하여 중합이 완결되는 동시에 고유점도가 현저하게 상승된다. 이때 중합촉진침전제의 전단력에 의해서 이송선(6)에서 배향이 성장하며 예비중합체 용액내의

Figure kpo00006
의 이온그룹을 충분히 중화시키므로써 액정예비중합체의 아민말단이 중성형태로 존재하게 되고 이와같은 중성의 아민말단기가 압출분사시 형성하게 되어 결정결함층이 섬유내에 존재하지 않는 펄프상단섬유를 형성하게 된다.The liquid crystal prepolymer introduced into the nozzle jet 7 by the transfer line 3 is introduced into the nozzle jet 7 at a shear rate of at least 50 sec −1 or more through the small hole of the nozzle jet 7. The injection is in contact with the accelerated precipitant to be polymerized in the ejection pipe (8). That is, the reaction rate rapidly increases by contact between the prepolymer solution passing through the nozzle jet 7, which is a pulp-like short fiber manufacturing apparatus, and the polymerization accelerator, and the intrinsic viscosity is markedly increased while the polymerization is completed. At this time, the orientation grows in the transfer line 6 due to the shearing force of the polymerization accelerator.
Figure kpo00006
By sufficiently neutralizing the ionic groups of, the amine end of the liquid crystal prepolymer is present in a neutral form, and such a neutral amine end is formed during extrusion injection to form a pulp upper fiber in which the crystal defect layer does not exist in the fiber. .

첨부도면 제 2 도는 본 발명에 따른 노즐제트장치를 확대시켜서 나타낸 개략도로서 여기서 사용되는 노즐은 a : b가 1 : 3 내지 1 : 7의 비율을 갖는 것이 좋으며 "a"는 0.03 내지 0.1㎜의 크기를 가지는 것이 좋다.2 is a schematic view showing an enlarged nozzle jet apparatus according to the present invention, wherein the nozzles used herein preferably have a ratio of a: b of 1: 3 to 1: 7 and "a" of 0.03 to 0.1 mm. It is good to have.

이와같은 슬리트 형태의 노즐이의에도 원형의 노즐을 사용할 경우 직경이 0.2㎜ 이하의 직경을 갖는 것이 좋으나 더욱 바람직하게는 0.05∼0.15㎜의 직경을 갖는 것이 좋으며, 노즐의 갯수는 중합촉진제의 전단력에따라 20 내지 500개를 설치하여 사용하는 것이 가장 적당하다.In the case of a slitting nozzle, a circular nozzle is preferably used with a diameter of 0.2 mm or less, more preferably 0.05 to 0.15 mm, and the number of nozzles is the shear force of the polymerization promoter. Depending on the installation, it is most suitable to use 20 to 500 pieces.

이와같이 펄프상단섬유를 제조하게 되는 노즐제트(7)에 의해서 압출분사되어진 액정예비중합체와 중합촉진침전제는 분자배향중합법에 의하여 분출관(8)내에서 충분히 접촉되어 회수조(9)에서 직접적으로 섬유내에 결정결함층이 없는 폴리아미드펄프상단섬유가 얻어지게 되는 것이다.In this way, the liquid crystal prepolymer and the polymerization accelerator precipitated by the nozzle jet 7 for producing the pulp upper fiber are sufficiently contacted in the ejection pipe 8 by the molecular orientation polymerization method, and directly in the recovery tank 9. Polyamide pulp upper fibers having no crystal defect layer in the fiber are obtained.

이때 분출관(8)의 길이는 예비중합체용액과 중합촉진침전제가 접촉되어 반응이 완결될 때 까지 충분한 시간이 필요하게 되므로 통상적으로 1 내지 50m의 길이가 요구되고 있다.In this case, the length of the ejection pipe 8 is generally required to be 1 to 50m in length because a sufficient time is required until the reaction of the prepolymer solution and the polymerization accelerator precipitant is completed.

한편, 상기와 같은 공정에서 사용되는 중합촉진침전제는 제 3 급 아민류를 일반적으로 들 수 있는데, 예를들면 피리딘, 트리에틸아민, t-부틸아민, 피콜린, 퀴놀린, 피리미딘, 피라진, 퀴녹살린중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 높은 고유점도, 배향도 및 충분한 중화 효율을 위해서는 피리딘이 가장 효과적인 중합촉진침전제이다. 또한 이와같은 중합촉진침전제로는 제3급 아민류를 단독으로 사용할 수 있으나, 중합촉진침전제의 확산속도를 증가시키기 위해서는 부분적으로 NMP, DMAc, HAMPA 등의 아미드계 용매와 혼합하여 사용할 수도 있다.On the other hand, the polymerization accelerator used in the above process generally includes tertiary amines, for example, pyridine, triethylamine, t-butylamine, picoline, quinoline, pyrimidine, pyrazine, quinoxaline Pyridine is the most effective polymerization precipitant for high intrinsic viscosity, orientation and sufficient neutralization efficiency. In addition, tertiary amines may be used alone as the polymerization promoter precipitate, but in order to increase the diffusion rate of the polymerization accelerator, the mixture may be partially mixed with an amide solvent such as NMP, DMAc or HAMPA.

상기의 중합촉진침전제의 수분함유량은 약 5000ppm 이하이면 좋으며 중합촉진침전제의 온도는 통상적으로 50℃ 이하의 저온에서 실시하는 것이 바람직하다.The water content of the polymerization accelerator is preferably about 5000 ppm or less, and the temperature of the polymerization accelerator is generally preferably performed at a low temperature of 50 ° C or less.

한편, 본 발명의 구현예에 따라 제조된 펄프상단섬유의 물성평가는 일반적으로 다음에 나타낸 고유점도 관계식으로부터 쉽게 알 수 있다.On the other hand, the physical property evaluation of the pulp upper fiber prepared in accordance with an embodiment of the present invention can be easily seen from the intrinsic viscosity relationship shown in general.

Figure kpo00007
Figure kpo00007

여기서 C는 중합물용액의 농도이고, ηrel은 상대점도로서 30℃의 온도에서 모세관점도계로 측정된 용액과 용매사이의 유동시간비이며, 이때 사용되는 용매는 대개 농황산(95 내지 98% H2SO4이다.Where C is the concentration of the polymer solution, ηrel is the relative viscosity, and the flow time ratio between the solution and the solvent measured with a capillary viscometer at a temperature of 30 ° C. The solvent used is usually concentrated sulfuric acid (95-98% H 2 SO 4 to be.

또한, 제조된 펄프상단섬유의 압축강도에 대한 특성은 압축모울딩 방법을 통해서 섬유다발에 에폭시수지를 함침시킨 후 압축시켜 여분의 수지를 추출함으로써 섬유함량이 높은 복합체를 제조하고 경화시킨 후 시편을 제작하여 측정한 결과에 의한 복합체의 압축강도로부터 섬유의 압축강도를 환산하여 쉽게 알 수 있다.In addition, the characteristics of the compressive strength of the prepared pulp upper fiber was impregnated with epoxy resin in the fiber bundles by compression molding method and then compressed to extract the excess resin to prepare a composite having a high fiber content and harden the specimen. It can be easily known by converting the compressive strength of the fiber from the compressive strength of the composite by the results of the fabrication and measurement.

따라서 본 발명은 다음과 같은 점에서 종래 방법과 현저히 차이가 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the present invention is significantly different from the conventional method in the following points.

첫째로, 중합체를 중합체용액에서 분리, 수세한 후 황산도우프를 제조하여 방사하는 부수적인 공정이 필요 없이 중합과정에서 직접 펄프상단섬유를 제조하므로 공정이 간편하고 제조경비를 감소시킬 수 있다.First, since the upper pulp fibers are produced directly during the polymerization process without the need for a secondary process of separating and washing the polymer in the polymer solution and preparing the dope of sulfuric acid, the process is simple and the manufacturing cost can be reduced.

둘째로, 중합과정중에서 중합이 완료되기전의 액정예비중합체를 중합촉진침전제와 함께 작은 규격의 노즐을 통해 50sec-1이상의 전단속도로 압출분사시킴으로써 중합촉진과 동시에 분자배향을 일으키게 하는 분자배향 중합법에 의해 고강도, 고배향을 가질 뿐 아니라 섬유의 미세구조가 결정결함층이 없는 방향족 폴리아미드펄프상단섬유를 얻을 수 있다.Secondly, the molecular orientation polymerization method is carried out by extruding the liquid crystal prepolymer before the completion of polymerization in the polymerization process with a polymerization accelerator precipitant at a shear rate of 50 sec −1 or more through a nozzle of a small size to promote the polymerization and the molecular orientation at the same time. As a result, it is possible to obtain aromatic polyamide pulp upper fibers not only having high strength and high orientation but also having a microstructure of the fiber without a crystal defect layer.

한편, 이와같은 제조공정상의 차이에 따라 본 발명에, 의해서 얻어지는 펄프상단섬유제품은 중성의 아민말단기가 균일한 분포를 이루게 되어 섬유내에 결정결함층을 형성하지 않으므로 섬유의 강도가 월등히 우수한 특징을 가지고 있다(제 4 도 참조).On the other hand, according to such a difference in the manufacturing process, the pulp upper fiber product obtained by the present invention has a uniform distribution of the neutral amine end group does not form a crystal defect layer in the fiber has excellent characteristics of the fiber has excellent characteristics (See FIG. 4).

세째로, 중합조성중에 소량의 3급 아민을 함유시킬 때에도 결정결함층이 없는 섬유를 형성할 수 있으나 중합속도가 급격하게 상승되는 문제가 있는데 반해, 본 발명은 이에 비해 액정예비중합체용액의 공정관리면에서 큰 유용성이 있다.Third, even when a small amount of tertiary amine is included in the polymerization composition, a fiber without a crystal defect layer can be formed, but the polymerization rate is rapidly increased, whereas the present invention has a process control of the liquid crystal prepolymer solution. There is great utility in this respect.

이와같이 거의 완벽하게 확장된 방향족 폴리아미드섬유는 기존의 제품보다 월등한 강도를 나타내게 된다.이와같은 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Such an almost completely expanded aromatic polyamide fiber exhibits superior strength than conventional products. The present invention will be described in more detail based on examples.

[실시예 1]Example 1

반응기를 N2로 충분히 정화시켜 수분을 제거한 다음 N-메탈-2-피롤리돈 250ml를 투입하고 온도를 올린 후에 무기염으로서 칼슘클로라이드(CaCl2)를 가하여 녹인다. 무기염이 용해된 아미드계중합용매에 p-페닐렌 디아민 10.38g을 투입하여 용해한 후 30℃ 이하의 저온에서 테레프탈로일클로라이드(TPC) 19.55g을 투입하고 격렬하게 교반시킨다.이때 얻어지는 액정예비중합체를 반응기에서 기어펌프를 이용하여 2m/분의 속도로 1/2인치의 이송관을 통해 노즐제트장치로 보낸다.After purifying the reactor sufficiently with N 2 to remove moisture, 250 ml of N-metal-2-pyrrolidone was added, and after raising the temperature, calcium chloride (CaCl 2 ) was added as an inorganic salt and dissolved. After dissolving 10.38 g of p-phenylene diamine in an amide polymerization solvent in which an inorganic salt is dissolved, 19.55 g of terephthaloyl chloride (TPC) is added at a low temperature of 30 ° C. or lower and stirred vigorously. Is sent to the nozzle jet device through a 1/2 inch feed pipe at a speed of 2 m / min using a gear pump in the reactor.

이때의 노즐의 규격은 0.1×0.35㎜이며 노즐의 갯수는 50개이다.At this time, the size of the nozzle was 0.1 x 0.35 mm and the number of nozzles was 50.

상기의 액정예비중합체 용액이 노즐제트장치로 압출이 시작된 직후 피리딘을 이송펌프로 20m/분의 속도로 이송관을 통해 노즐제트장치로 압출시킨다. 노즐제트장치에서 서로 접촉된 액정예비중합체용액과 피리딘은 길이가 5m인 이송선을 통해 압출된다. 압출되어나온 펄프상 단섬유 및 피리딘은 여과장치에 의해서 펄프상 단섬유는 여과되고 여과액인 피리딘은 순환되며 펄프상 단섬유는 수세후 진공건조장치에서 110℃의 온도조건으로 5시간동안 건조시킨다. 이때의 최종 펄프상 단섬유의 1.V.는 6.3이며 압축강도는 27kg/㎟이다.The pyridine is extruded through the transfer pipe to the nozzle jet apparatus at a speed of 20 m / min with a transfer pump immediately after the liquid crystal prepolymer solution is started to the nozzle jet apparatus. The liquid crystal prepolymer solution and pyridine contacted each other in the nozzle jet apparatus are extruded through a transfer line having a length of 5 m. The extruded pulp-like short fibers and pyridine are filtered by a filtering device, and the pulp-like short fibers are circulated, and the filtrate, pyridine, is circulated, and the pulp-like short fibers are dried in a vacuum drying apparatus at a temperature of 110 ° C. for 5 hours. . At this time, 1.V. of the final pulp-like short fiber was 6.3 and the compressive strength was 27kg / mm 2.

[실시예 2][비교실시예 1]Example 2 [Comparative Example 1]

본 실시예는 다음 표 1과 같은 중합촉진침전제 및 침전용액에 따른 단섬유 제조결과를 나타낸 것으로서 그 결과는 다음 표 1과 같다. 이때 예비중합체 용액의 제조 및 압출조건은 상기 실시예 1과 동일하다.This example shows the results of manufacturing short fibers according to the polymerization accelerator and precipitation solution as shown in Table 1 below, and the results are shown in Table 1 below. The preparation and extrusion conditions of the prepolymer solution are the same as in Example 1.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00008
Figure kpo00008

[실시예 3]Example 3

본 실시예는 액정예비중합체와 중합촉진침전제를 압출분사시킬때 사용된 노즐의 규격에 다른 펄프상 단섬유의 제조결과를 나타낸 것으로서 그 결과는 다음 표 2와같다. 이때, 노즐의 형태, 규격, 갯수를 제외한 예비중합체용액의 제조 및 압출조전은 상기 실시예 1과 동일하다.This embodiment shows the results of the preparation of pulp-like short fibers according to the specifications of the nozzles used in the extrusion injection of the liquid crystal prepolymer and the polymerization promoter precipitate, the results are shown in Table 2 below. At this time, the preparation of the prepolymer solution except the shape, size, number of nozzles and the extrusion aid is the same as in Example 1.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00009
Figure kpo00009

[실시예 4]Example 4

본 실시예는 중합촉진침전제의 전단력에 따른 펄프상단섬유의 제조결과를 나타낸 것으로서 그 결과는 다음표 3과 같다. 이때, 중합촉진침전제의 전단력을 제외한 장치조건은 상기 실시예 1의 장치조건과 유사하며 이송관(6)은 1/2인치 이송관을 사용하고, 노즐의 규격은 0.05×0.35㎜의 슬릿형으로 갯수는 100개이다.This embodiment shows the results of the pulp upper fiber in accordance with the shear force of the polymerization promoter precipitate, the results are shown in Table 3 below. At this time, the device conditions except for the shearing force of the polymerization accelerator is similar to the device conditions of Example 1, the transfer pipe 6 uses a 1/2 inch transfer pipe, the nozzle size is 0.05 × 0.35 mm slit type The number is 100.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00010
Figure kpo00010

[비교실시예 2]Comparative Example 2

실시예 1과 같은 중합조성 및 조건에 의하여 예비중합체용액을 제조하되 반응물의 점도가 100∼200포아즈에 도달할때까지 실시한 후, 직경 0.3㎜의 세공(細孔)을 100개가진 방사구금을 통하여 응고욕에 압출시켜 섬유상물질을 얻고 이를 수세후 건조하여 제반물성을 측정하였다. 이와같이 피리딘의 응고욕을 통하여 얻은 섬유상물질의 I.V.는 4.5이며. 강도는 9.6g/d이며, 압축모울딩법에 의하여 환산된 섬유의 압축강도는 17kg/㎟이다.A prepolymer solution was prepared according to the same polymerization composition and conditions as in Example 1, but was carried out until the viscosity of the reactant reached 100 to 200 poise, followed by spinning spinneret having 100 pores 0.3 mm in diameter. Extruded through a coagulation bath to obtain a fibrous material, washed with water and dried to measure the overall physical properties. The I.V. of the fibrous material obtained through the coagulation bath of pyridine is 4.5. The strength is 9.6 g / d, and the compressive strength of the fiber converted by the compression molding method is 17 kg / mm 2.

Claims (5)

아이드계용매에 무기염을 용해시키고 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라디드를 첨가하여 섬유내부에 결정결함층이 없는 방향족폴리아미드 펄프상 단섬유를 제조하는데 있어서, 아미드계용매에 무기염을 용해시키되 무기염은 0.5 내지 15중량%를 용해시키고 여기서 등몰량의 방향족디아민과 방향족디에시드클로라이드를 첨가하여 40℃이하의 저온에서 완전히 중합시키기 전에 고유점도가 1.0 내지 4.0이며 다음 구조식(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 반복단위를 갖는 광학적 비등방성 액정예비중합체를 제조한 다음, 이 액정예비중합체를 분출노즐을 통해 압출분사시키되 50℃이하의 저온에서 3급아민계 단독 또는 아미드계용매와의 혼합용액을 중합촉진제와 함께 압출분사시켜 중합촉진제에 의해 적어도 50sec-1이상의 전단력에 의해 결정결합층이 없는 최종 섬유가 얻어지는 것을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드 펄프상 단섬유의 제조방법.In order to prepare an aromatic polyamide pulp-like short fiber having no crystal defect layer in the fiber by dissolving an inorganic salt in an id solvent and adding aromatic diamine and aromatic dieside chloride, the inorganic salt is dissolved in an amide solvent. Inorganic salts dissolve 0.5 to 15% by weight, where the intrinsic viscosity is 1.0 to 4.0 before the complete polymerization at low temperature below 40 ° C. by adding equimolar amounts of aromatic diamine and aromatic dieside chloride, and the following structural formula (I) or (II) After preparing an optically anisotropic liquid crystal prepolymer having a repeating unit of), the liquid crystal prepolymer is extruded through an ejection nozzle and polymerized with a tertiary amine-based solvent or a mixed solution with an amide solvent at a low temperature of 50 ° C. or lower. final island extruded with the accelerator jet without determining the bonding layer by the above at least 50sec -1 shear force by polymerization accelerator The method of the aromatic polyamide pulp, the short fibers, characterized in that is obtained.
Figure kpo00011
Figure kpo00011
Figure kpo00012
Figure kpo00012
이며, 여기서, R1과 R2는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있으며, R1과 R2는 대체로 등몰량으로 존재한다.Wherein, R 1 and R 2 may be the same or different, and R 1 and R 2 are generally present in equimolar amounts.
제 1 항에 있어서, 무기염은 염화칼슘, 염화리튬, 염화칼륨 또는 브롬화 칼륨중에서 선택되어짐을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the inorganic salt is selected from calcium chloride, lithium chloride, potassium chloride or potassium bromide. 제 1 항에 있어서, 중합촉진침전제는 피리딘, 트리에틸아민, 퀴놀린, 피리미딘, 피라진, 퀴녹살린을 단독 또는 NMP, DMAc, HMPA중 적어도 어느하나와 혼합되어서 이루어진것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the polymerization accelerator is a pyridine, triethylamine, quinoline, pyrimidine, pyrazine, quinoxaline alone or mixed with at least one of NMP, DMAc, HMPA. 제 1 항에 있어서, 압출분사장치로서는 노즐제트장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein a nozzle jet device is used as the extrusion jet device. 방향족 폴리아미드섬유에 있어서, 그 섬유의 미세구조가 분자배향중합법에 의하여 완전히 확장된 분자사슬구조를 갖되 아민의 말단기가 균일하게 분포되어 있으며 고유점도가 4.0이상인 것을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드펄프상단섬유.Aromatic polyamide pulp, characterized in that the microstructure of the fiber has a fully extended molecular chain structure by molecular orientation polymerization method, in which the end groups of the amine are uniformly distributed and has an intrinsic viscosity of 4.0 or more. fiber.
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