KR920006383B1

KR920006383B1 - 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR920006383B1
Application number: KR1019890019716A
Authority: KR
Inventors: 김학묵; 김경준; 정훈기
Original assignee: 주식회사코오롱; 하기주
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1992-08-03
Also published as: KR910012390A

Abstract

내용 없음.

Description

방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유의 제조방법

본 발명은 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드로 이루어진 단일상의 방사도우프를 비교적 간단한 공정으로 높은 분자량을 가지며, 피브릴이 없는 단일구조의 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유로 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래, 전방향족 폴리아미드 섬유의 제조는, 미국특허 제 3,671,542호, 제 3,869,429호, 제 3,869,430호에는 단량체로부터 중합된 방향족 폴리아미드를 황산에 용해시켜 액정도우프를 만든 다음, 방사하여 섬유를 제조하는 기술이 소개되어 있는데, 이러한 방법을 사용하여 섬유를 제조할 경우에는 중합세척 후 건조하여 순도가 98% 이상의 농축된 황산에 용해시켜 액정도우프를 제조하고, 방사, 연신, 황산세척, 중화세척 및 건조시키는 여러 공정단계가 필요함에 따라 그 제조공정이 상당히 길고, 복잡하여 제조비용을 상승시키는 요인이 되므로 비경제적인 방법이었다.

또한, 이러한 방법으로 제조된 섬유제품은 황산에 의한 분해작용(degradation)으로 분자량이 낮으며, 섬유자체의 피브릴현상에 의하여 압축강도가 미약한 훨씬 낮은 물성을 나타내며, 섬유자체에 결정결합층이 형성되어 있어서 내약품성도 상당히 뒤떨어지는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여, 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드를 적정량 혼련시켜서 된 단일상의 액정도우프를 방사용액으로 사용함으로써, 종래의 공정보다 간단하고, 우수한 물성을 갖는 방향족-지방족 폴리아미드 혼성 섬유를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드를 혼용하여 방사도우프를 제조한 다음, 이를 응고욕으로 방사시켜 응고시키면서 권취하고 수세, 건조 및 열처리하여서 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유를 제조하는데 있어서, 다음 일반식(I)로 표시되는 고유점도 2.0 내지 3.0인 방향족 폴리아미드 예비중합체 용액 90 내지 97 중량%와, 통상의 용융중합에 의하여 얻어진 다음 일반식(II)로 표시되는 고유점도가 0.7이상인 지방족 폴리아미드 중합체 용액 3 내지 10중량%를 혼련하여 단일상의 액정도우프를 제조하고, 습식방사법을 이용하여 3급아민으로 이루어진 응고욕으로 방사하여 접촉시켜서 되는 것임을 특징으로 하는 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유의 제조방법인 것이다.

윗 식에서, n은 20 내지 40인 정수이고,

m은 500 내지 10,000인 정수이다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 방향족 폴리아미드 예비중합체 용액과 지방족 폴리아미드 중합체 용액을 적정비율 혼용하여서 제조된 도우프를 방사용액으로 사용하면서 습식방사법을 통하여 분자중합촉진용매인 응고욕과 접촉시켜서 섬유를 제조하게 되므로 그 섬유의 제조공정이 상당히 간단하고, 전방향족 폴리아미드 섬유에서 문제가 되는 피브릴화가 일어나지 않게 되며, 도우프 제조시 황산을 사용하지 않으므로써 공정시 위험성이 없고, 단일구조를 갖는 고분자량의 혼성섬유를 제조하는데 그 특징이 있는 것인바, 본 발명에서 방향족 폴리아미드 폴리아미드 예비중합체 용액은 무기역이 함유되어 있는 아미드계 용매에 p-페닐렌디아민을 첨가시켜 완전히 녹인다음, 상온에서 냉각하고, 이어서 테레프탈산디클로라이드를 첨가하여 저온중합법에 의해 겔화되기 이전에 액정상태로 제조하게 되는 것으로서, 여기서 아미드계 용매로는 예를를면, N -메틸-2-피롤리돈, 헥사메틸포스포르아미드, N,N-디메틸아세트아미드를 사용하고, 무기염으로는 염화칼슘, 염화리튬을 사용하며 이들의 혼합은 아미드계 용매에 대해 무기염을 0.5 내지 13중량% 혼합시켜 사용하면 된다. 그리고 아미드계용매에 대한 폴리머의 함량비율은 5 내지 12중량%로 하면 된다.

상기와 같은 방법을 통하여 중합반응을 실시하게 되면, 상기 구조식(I)로 표시되는 고유점도가 2.0 내지 3.0인 방향족 폴리아미드 액정에 비중합체가 제조되게 된다. 한편, 지방족 폴리아미드는 종래기술의 용융중합에 의해서 제조하면 되는 바, 즉, 고유점도가 0.7 이상인 폴리머를 상술한 바와 같은 아미드계 용매에 용해시킨 것을 사용하되 상기 폴리머를 아미드계 용매에 대하여 5 내지 12중량%로 용해시킨 것을 사용한다.

이와같은 방법으로 하여 제조된 상기 일반식(I)로 표시되는 방향족 폴리아미드 예비중합체와 상기 일반식(II)로 표시되는 지방족 폴리아미드를 방사도우프로 제조할 때에는 이들의 혼합비율을 방향족 폴리아미드는 90 내지 97중량%로 하고, 지방족 폴리아미드는 3 내지 10중량%로 하여 단순혼련시키면 된다.

상기에서 얻어진 단일상의 도우프를 응고욕으로 방사시켜 응고시킨 후 연속적으로 귄취하게 되면, 배향도와 물성이 우수한 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유가 제조되게 된다.

이때 응고욕은 분자중합을 촉진시키는 용매로서 피리딘이나 트리에틸아민과 같은 3급아민을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 방사도우프가 3급아민과 접촉하게 되면, 고화와 동시에 분자량을 충분히 상승시킬 수 있기 때문이다.

한편, 방사의 형태로는 방사도우프를 응고욕으로 유도하기 전에 활성 및 불활성가스분위기의 일정층을 거치게 하는 공지의 건식제트 습식방사법을 사용하는 것이 유리한데, 이것은 방사도우프가 응고욕에 의해 응고 되기 전에 순간적으로 공기층에서 연신되어 분자쇄가 완전 배양상태로 되기 때문이다.

이와같은 방법으로 하여 얻어진 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유를 수세 및 건조하면 완제품을 얻을수 있는데, 이 섬유제품은 200 내지 400℃의 온도에서 연신비 5중량% 이하로 열 연신하게 되면, 인장강도 및 초기 묘듈러스가 5 내지 50중량% 증가하여 매우 우수한 기계적 강도를 갖는 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유임을 알 수 있으며, 이때에 고유점도는 다음 식에 의해서 계산할 수 있다.

고유점도(ninh) =ln(nrel)/C

상식기에서,nrel는 용액의 낙류초수/용매의 낙류초수이고, C는 용매 100ml에 대한 폴리머의 g수로 표시되는 농도 (2g/100ml)이며, 측정온도는 25℃이다.

본 발명에 따른 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드가 혼입되어 단일구조를 나타내며, 위험물질인 황산의 사용이 필요없으므로, 황산도우프를 이용하는 제조법에 비해 공정이 간단하고, 3급아민의 촉매작용으로 높은 분자량의 섬유의 제조가 용이하며, 피브릴화가 발생되지 않기 때문에 종래보다 더 높은 물성의 섬유 제조가 가능한 효과가 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

4구의 플라스크를 준비하고, 건조 질소를 충분히 통과시킨 다음, N-메틸-2-피롤리돈 1200ml를 플라스크에 투입하고, 100℃까지 승온시킨 후, 염화칼슘 27.0g을 투입하여 완전히 용해시킨다. 이어서 상기 용액에 p-페닐렌디아민 34.08g(0.32몰)을 첨가한 후, 냉각수를 이용하여 냉각시키면시 63.90g(0.32몰)의 테레프탈로일 디클로라이드를 투입하고, 회전속도를 3,000rpm으로 교반하면서 15분간 반응시켜 예비중합체용액(A)를 별도로 제조한다. 고유점도 0.85의 나일론-62.3g을 37ml의 N-메틸-2-피롤리돈에 완전히 용해시켜 중합체용액(B)을 제조한 다음, 예비중합체용액(A)과 혼련하여 단일상의 방사용액을 제조하였다. 이때 A : Bdml 혼합비율은 94:6의 비율로 혼합하였다. 이 방사용액을 직경 0.5mm, L/D 0.1의 구금이 장착된 실린더로 옮기고, 피리딘 응고액속으로 방사하여 250m/min의 속도로 권취하면서 얻어진 섬유를 물로 세척하고, 건조시켜 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유를 제조하였다.

이때 고유점도는 6.2이고, E(신도 %)/T(인장강도 g/d)/Mi(초기 묘듈러스 g/d)=5.5/16/330인 혼성섬유를 고열로울러를 이용해서 240℃에서 30%의 연신비로 열 연신한 곁과 E/T/Mi는 4.0/26/660으로 증가되었다.

[실시예 2 내지 3]

실시예 1과 같은 방법으로 실시하되 예비중합체용액(A)과 중합체용액(B)의 혼합비율을 다음 표 1과 같이 변화시키면서 실시하였다. 그 결과는 다음 표 1과 같으며, 열연신후의 물성은 다음 표 2와 같다.

[표 1]

[표 2]

[실시예 4 내지 6]

실시예 1과 같은 방법으로 실시하되 예비중합체 용액(A)과 중합체 용액(B)의 조성과 고유점도를 다음 표 3과 같이 변화시키면서 실시하였다.

그 결과는 다음 표 3과 같다.

[표 3]

[비교예 1]

4구의 플라스크를 준비하고, 건조 질소를 충분히 통과시킨 다음, N-메틸-2-피롤리돈 1200ml를 플라스크에 투입하고 100℃까지 승온시킨 후, 염화칼슘 27.0g을 투입하여 완전히 용해시켰다. 이어서 상기 용액에 p-페닐렌디아민 34.08g(0.32몰)을 첨가한 후 냉각수를 이용하여 냉각시키면서 63.90g(0.32몰)의 테레프탈로일 디클로라이드를 투입하고, 회전속도를 3,000rpm으로 교반하면서 15분간 반응시켜 예비중합체 용액을 제조하여 물과 메탄올로 세척하고 중합용매를 제거한 다음, 진공건조시켜서 얻는 중합체 폴리머(A)를100% 농황산에 19중량%로 용해시켰다. 그리고 고유점도가 0.85인 중합체용액(B) 나일론-6, 2.3g을 중합체 폴리머(A)에 투입하여 완전히 용해시켜 단일상의 방사도우프를 제조한 후, 이 방사용액을 직경 0.5mm, L/D 1.0의 구금이 장착된 실린더로 옮기고, 물을 주로 사용하는 응고욕 속으로 방사하여 250m/min의 속도로 권취하면서 얻어진 섬유를 물로 세척하고, 건조시켰다. 그 결과 고유점도는 5.2이고, E/T/Mi=5.4/17/535 이었다.

[비교예 2 내지 3]

비교예 1과 같은 방법으로 실시하되 예비중합체 용액(A)과 중합체 용액(B)의 혼합비율을 다음 표 4와같이 변화시키면서 실시하였다. 그 결과는 다음 표 4와 같다.

[표 4]

[비교예 4 내지 6]

비교예 1과 같은 방법으로 실시하되 예비중합체 용액(A)과 중합체 용액(B)의 고유점도를 다음 표 5와 같이 변화시키면서 실시하였다. 그 결과는 다음표 5와 같다.

[표 5]

Claims

방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드를 혼용하여 방사도우프를 제조한 다음 이를 응고욕으로 방사시켜 응고시키면서 권취하고 수세, 건조 및 열처리하여서 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유를 제조하는데 있어서, 다음 일반식(I)로 표시되는 고유점도가 2.0 내지 3.0인 예비중합체 용액 90 내지 97중량%와 통상의 용융중합에 의하여 얻어진 다음 일반식(II)로 표시되는 고유점도가 0.7이상인 지방족 폴리아미드 중합체용액 3내지 10중량%를 혼련하여 단일상의 액정도우프를 제조하고, 습식방사법을 이용하여 3급아민으로 이루어진 응고욕으로 방사하여 접촉시켜서 되는 것임을 특징으로 하는 방향족-지방족 폴리아미드 혼성섬유의 제조방법.

윗 식에서, n은 20 내지 40인 정수 이고, m은 500 내지 10,000인 정수이다.