KR920009001B1 - Process for the production of aromatic polyamide fiber - Google Patents

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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
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Abstract

The method for producing an aromatic polyamide fiber comprises (a) polymerizing the mixture soln. of amide solvent, inorganic salt, aromatic diamine and aromatic diacid chloride at a low temp. of 40 deg.C or less to obtain a prepolymer, (b) adding a tertiary amine to the prepolymer to obtain a spinning soln., and (c) spinning, washing, drying and winding it. The tertiary amine for mfg. the spinning soln. is pref. pyridine, quinoline, triethylamine, t-butylamine, pirimidine, pyrazine, picoline or quinoxaline. The fiber has a high tenacity and elasticity.

Description

방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법Method for producing aromatic polyamide fibers

제1도는 본 발명에 따른 섬유의 제조공정 개략도이다.1 is a schematic diagram of a process for producing a fiber according to the present invention.

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

1 : 액정예비중합체 공급조 2 : 제3급아민 저장조1: liquid crystal prepolymer supply tank 2: tertiary amine storage tank

3 : 액정예비중합체 공급펌프 4 : 제3급아민 공급펌프3: liquid crystal prepolymer supply pump 4: tertiary amine supply pump

5 : 스테이틱믹서(static mixer) 6 : 방사구금5: static mixer 6: spinneret

7 : 응고욕조 8 : 권취로울러7: coagulation bath 8: winding roller

본 발명은 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방향족 폴리아미드의 액정예비중합체를 미리 제조한 후 여기에 제3급아민 또는 아미드계 용매를 함유하는 제3급아민을 사용하여 분자량을 증가시킨 뒤 오리피스 또는 섬유 제조용 구금을 통해 응고액에 방사, 연신하여 결정결함층이 존재하지 않으면서 단일구조를 갖는 고강도 및 고탄성율의 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an aromatic polyamide fiber, and more particularly, by preparing a liquid crystal prepolymer of an aromatic polyamide in advance and using a tertiary amine containing a tertiary amine or an amide solvent therein. The present invention relates to a method for producing a high-strength and high modulus aromatic polyamide fiber having a single structure without increasing the molecular weight and spinning and stretching the solidification liquid through an orifice or a mold for manufacturing a fiber.

최근 항공기 및 우주비행 산업분야 등에서 매우 가볍고 강하며, 견고하게 사용될 수 있는 신소재의 개발이 요청되어 세라믹이나 흑연 또는 붕소등을 이용하여 고강도, 고탄성의 무기섬유를 개발하여 사용하고 있으나, 이와 같은 물질들은 상당히 비싸고, 취급하기가 어려워서 널리 응용되지는 못하는 실정이다. 이에 신소재로서 방향족 폴리아미드 섬유는 높은 내마모성과 고강도, 고탄성을 가지고 있을 뿐만 아니라 불용, 불용의 특성까지도 겸비하여 자동차나 항공산업 등의 여러분야에서 보강된 플라스틱의 재료원료로서 많이 사용되고 있다. 이러한 유용성으로 인하여 방향족 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법이 다양하게 연구되고 개발되어 왔는 바, 이에 대한 종래기술로는 다음과 같은 것들이 있다.Recently, the development of new materials that can be used very lightly, strong, and robust in the aircraft and aerospace industries, etc., has been requested to develop high strength, high elastic inorganic fibers using ceramics, graphite, or boron. It is quite expensive and difficult to handle, so it is not widely applied. As a new material, aromatic polyamide fibers not only have high abrasion resistance, high strength and high elasticity, but also have insoluble and insoluble properties, and thus are widely used as raw materials for plastics reinforced in automobiles and aviation industries. Due to this usefulness, various methods for producing aromatic polyamide fibers have been researched and developed, and the related arts are as follows.

즉, 종래의 폴리아미드 섬유의 중합 및 방사에 관한 기술이 미국특허 제3,869,429호, 제3,869,430호에 소개되어 있는 바, 상기 기술은 아미드계 용매에 무기염과 방향족 디아민을 용해시킨 후 방향족 디에시드 클로라이드를 저온에서 중합시켜서 된 크럼형태, 예를 들면, 에시드 크럼형태의 폴리머를 물로 세척하여 중합용매와 무기염을 분리하고 건조시킨 다음 98% 이상의 황산, 클로로황산이나 플루오르황산 등의 황산계용매에 20중량% 정도 녹여서 액정도우프(Dope)를 만들고, 이 도우프를 구금을 통해서 물에 방사, 중화, 수세, 건조 및 기계적 처리과정을 거쳐 방향족 폴리아미드 섬유를 제조하는 기술인 것이다. 그러나, 이와 같은 방법을 사용할 경우에는 예컨대, 중합방법이나 세척과정, 황산을 이용한 도우프의 제조, 방사 및 기계적 처리과정을 반드시 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고, 그에 따라 제조원가가 상승하게 되는 단점이 있으며, 황산의 사용으로 인하여 제조장치가 부식될 염려가 있고 위험성도 따르게 되어 좋지 않으며, 도우프내의 중합체 분해반응으로 섬유의 물성이 저하되기도 하고 부산물로 생성되는 황산칼슘(CaSO4)의 처리가 곤란한 점 이외에 섬유내의 잔류황산으로 인하여 시간이 경과함에 따라 섬유의 색상이 어두운 쪽으로 변화하게 되어 좋지 않았다.That is, conventional techniques for polymerization and spinning of polyamide fibers have been introduced in U.S. Patent Nos. 3,869,429 and 3,869,430. The technique dissolves an inorganic salt and an aromatic diamine in an amide solvent and then aromatic dieside chloride. The crumb obtained by polymerization at low temperature, for example, acid crumb polymer was washed with water to separate the polymerization solvent and the inorganic salt and dried, and then dried in a sulfuric acid solvent such as sulfuric acid, chlorosulfuric acid or fluorosulfuric acid at least 98%. It is a technology for producing aromatic polyamide fibers by melting about 20% by weight to form a liquid crystal dope (Dope), and the dope is spun, neutralized, washed, dried and mechanically treated in water. However, when using such a method, for example, a polymerization method, a washing process, a preparation of a dope using sulfuric acid, a spinning and a mechanical treatment process must be performed, and thus, the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost increases accordingly. Due to the use of sulfuric acid, there is a risk that the manufacturing apparatus may be corroded and the risks are not followed. In addition, it is difficult to treat calcium sulfate (CaSO 4 ), which is produced as a byproduct, due to degradation of the polymer in the dope. Due to the residual sulfuric acid in the fiber, the color of the fiber was not good to change over time.

또한 이러한 방법으로 제공된 섬유는 자체의 킹크밴드(kink band)현상에 의하여 압축강도가 미약하여 방향족 폴리아미드 섬유의 본래의 이론강도 보다 훨씬 낮은 강도를 나타내며 섬유자체에 결정결함층(crystal defect layer)이 형성되어 있어서 내약품성도 상당히 뒤떨어지는 단점이 있었다. 따라서 본 발명자는 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액정예비중합체(Prepolymer)를 미리 제조한 후 등량(액정예비중합체 제조시 발생하는 HCl를 모두 반응시키는)의 제3급아민 또는 아미드계 용매를 함유하는 제3급아민을 사용하여 분자량을 증가시킨 뒤 오리피스 또는 섬유제조용 구금을 통해 응고액에 방사, 연신하여 결정결합층이 존재하지 않으면서 단일구조를 갖는 고강도 및 고탄성율의 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, the fibers provided by this method have a weak compressive strength due to their own kink band phenomena, which results in a strength much lower than the original theoretical strength of the aromatic polyamide fibers, and has a crystal defect layer on the fiber itself. There was a drawback that the chemical resistance is also significantly inferior. Therefore, the present inventors prepared a liquid crystal prepolymer in advance in order to solve such a conventional problem, and then contains an equivalent amount of a tertiary amine or an amide solvent (which reacts all HCl generated during the preparation of the liquid crystal prepolymer). Method of producing a high strength and high modulus aromatic polyamide fiber having a single structure without increasing the molecular weight by using a tertiary amine and spinning or stretching the coagulation solution through an orifice or a fiber manufacturing mold, without a crystal binding layer To provide.

본 발명의 다른 목적은 공정관리가 용이하고 제조원가가 저렴하며 연속생산이 가능한 방향족 폴리아미드 섬유를 중합과 동시에 직접 얻을 수 있는 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법을 제조하는데 있다.Another object of the present invention is to prepare a method for producing an aromatic polyamide fiber which can be directly obtained simultaneously with polymerization of an aromatic polyamide fiber which is easy to process and has low manufacturing cost and is capable of continuous production.

본 발명의 또 다른 목적은 고유점도가 4.0 이상이고 분자사슬 끝분포가 균등하며 결정결합층과 킹크밴드가 나타나지 않으며 색상도 변하지 않는 방향족 폴리아미드 섬유를 제조하는데 있다.Still another object of the present invention is to prepare aromatic polyamide fibers having an intrinsic viscosity of 4.0 or more, uniform molecular chain end distribution, no crystal bonding layer and kinkband, and no change in color.

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

본 발명은 아미드계 용매 또는 소량의 3급아민을 함유하는 아미드계 용매에 무기염을 용해한 용매에 방향족 디아민과 방향족 디에시드 클로라이드를 등몰량 첨가시켜서 되는 혼합용액을 저온에서 중합하여 액정예비중합체를 제조한 후 응고욕에 방사하며 수세, 건조, 권취하여 방향족 폴리아미드 섬유를 제조함에 있어서, 액정예비중합체 제조 후 여기에 제3급아민을 첨가하여 분자량과 점도를 높인 방사용액을 제조한 후 이를 연신율 1 내지 4로서 물로 이루어진 응고욕내로 방사하고 통상의 방법으로 수세, 건조 및 권취함을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법인 것이다.The present invention provides a liquid crystal prepolymer by polymerizing a mixed solution obtained by isotropically adding an molar amount of an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride to a solvent in which an inorganic salt is dissolved in an amide solvent or an amide solvent containing a small amount of tertiary amine. After spinning in a coagulation bath, washing with water, drying, and winding to prepare aromatic polyamide fibers, after preparing a liquid crystal prepolymer, a tertiary amine was added thereto to prepare a spinning solution having a high molecular weight and a viscosity. 4 to 4, which is a method for producing an aromatic polyamide fiber, which is spun into a coagulation bath made of water and washed with water, dried and wound by a conventional method.

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

본 발명은 아미드계 용매 단독 또는 소량의 3급아민을 함유하는 아미드 용매에 무기염을 첨가 용해하고 여기에 등몰량의 방향족 디아민과 디에시드 클로라이드를 40℃ 이하의 저온에서 중합시켜서 고유점도가 0.8 내지 2.5인 다음 일반식(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 반복단위를 가지며 코폴리머 또는 호모폴리머인 광학적 비등방성 액정예비중합체(이하 예비중합체라 한다)를 제조한다.The present invention adds and dissolves an inorganic salt in an amide solvent alone or an amide solvent containing a small amount of tertiary amine, and polymerizes an equimolar amount of aromatic diamine and dieside chloride at a low temperature of 40 ° C. or lower to intrinsic viscosity of 0.8 to An optically anisotropic liquid crystalline prepolymer (hereinafter referred to as a prepolymer) having a repeating unit of formula (I) or (II), which is 2.5, and is a copolymer or homopolymer is prepared.

이와 같이 제조된 액정예비중합체와 중합도를 증가시키는 역할을 하는 제3급아민 또는 아미드 용매가 혼합된 제3급아민과 혼합후 분자량이 증가된 방사용액(이하 방사용액이라 한다)을 제조한 뒤 이를 연신율 1 내지 4로서 방사하고, 세정, 건조하여 방향족 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법인 것이다.After preparing a spinning solution (hereinafter referred to as spinning solution) having a molecular weight increased after mixing with a tertiary amine mixed with a tertiary amine or an amide solvent, which serves to increase the degree of polymerization, It is a method of spinning at an elongation of 1 to 4, washing and drying to produce an aromatic polyamide fiber.

Figure kpo00001
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Figure kpo00002
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(X는 H,Cl,Br, I이다.)(X is H, Cl, Br, I.)

Figure kpo00010
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Figure kpo00012
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Figure kpo00013
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Figure kpo00017
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R1과 R2는 동일할 수 있고 다를 수도 있으며, R1과 R2는 대체로 등몰량 존재한다.R 1 and R 2 may be the same or may be different, and R 1 and R 2 are generally present in equimolar amounts.

본 발명에서 특징으로 하는 광학적 비등방성 액정예비중합체라 하는 것은 아미드계 용매 또는 소량의 3급 아민을 함유하는 아미드계 용매에 무기염이 용해된 용액에 방향족 디아민과 방향족 디에시드 클로라이드를 첨가하여 중합반응을 실시하는 도중에 스티어 오팔리신스(stir opalesence) 이후 겔화(gellation) 이전의 싯점에서 형성되는 중합체 용액을 말하며, 이 중합체는 코폴리머(copolymer) 또는 호모폴리머 (homopolymer)의 특성을 갖는다. 또한 방사용액이라 하는 것은 상기와 같은 액정예비중합체에 제3급아민 또는 아미드계 용매를 함유하고 제3급아민을 혼합하여 분자량과 점도를 높인 용액을 말한다. 여기서와는 달리 한국특허 공고 제84-726호(방향족 폴리아미드 단섬유의 제조방법)에서와 같이 초기(액정예비중합체를 제조하기 이전)에 제3급아민을 아미드계 용매에 대한 3중량% 이상으로 하여 중합하는 경우는 최종 투입 모노머인 방향족 디에시드 클로라이드를 투입 직후 수초(2~7초)이내 겔화되어 액정예비중합체와 방사용액의 제조가 힘들어 연속으로 섬유제조는 불가능하다.An optically anisotropic liquid crystalline prepolymer characterized by the present invention is a polymerization reaction by adding an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride to a solution in which an inorganic salt is dissolved in an amide solvent or an amide solvent containing a small amount of tertiary amine. It refers to a polymer solution formed at the point before the gelation after the stear opalesence (stir opalesence) during the process, the polymer has the characteristics of a copolymer (copolymer) or homopolymer (homopolymer). In addition, the spinning solution refers to a solution containing a tertiary amine or an amide solvent in the liquid crystal prepolymer as described above and tertiary amine mixed to increase molecular weight and viscosity. Unlike here, as in Korean Patent Publication No. 84-726 (Method for Preparing Aromatic Polyamide Short Fiber), at least 3% by weight of the tertiary amine in the amide-based solvent at the initial stage (before preparing the liquid crystal prepolymer) In the case of the polymerization, the aromatic dieside chloride, which is the final charged monomer, is gelled within a few seconds (2 to 7 seconds) immediately after the injection, and thus it is difficult to manufacture the liquid crystal prepolymer and the spinning solution.

예컨대, 본 발명의 액정예비중합체 용액의 중합방법으로는 무기염(할로겐화 금속염)이 용해되어 있는 아미드계 용매 또는 소량(아미드계 용매에 대해 0 내지 2중 량%)의 3급아민이 포함된 아미드계 용매에 방향족 디아민을 용해시킨 다음 질소기류하에서 저온으로 냉각시키고, 방향족 디에시드 클로라이드를 40℃ 이하의 저온에서 반응시키는 용액중합법에 의하여 중합시키게 되면 얻어지게 되는데, 이때 단량체와 용매속에는 최소량의 불순물을 함유시키고 정량적으로 중합반응이 진행되도록 해야만 한다. 또한 방사용액의 제조방법으로는 상기에서와 같이 제조된 액정예비중합체에 제3급아민 또는 아미드계 용매가 함유된 제3급아민을 혼합하게 되면 고분자량의 방사용액이 얻어지게 된다.For example, the polymerization method of the liquid crystal prepolymer solution of the present invention includes an amide solvent in which an inorganic salt (halogenated metal salt) is dissolved or an amide containing a small amount (0 to 2% by weight of tertiary amine) based on the amide solvent. It is obtained by dissolving aromatic diamine in a solvent and then cooling it to a low temperature under a nitrogen stream and then polymerizing it by a solution polymerization method in which aromatic dieside chloride is reacted at a low temperature of 40 ° C. or lower. Must be contained and allowed to proceed quantitatively. In addition, as a method for preparing a spinning solution, when a tertiary amine containing a tertiary amine or an amide solvent is mixed with the liquid crystal prepolymer prepared as described above, a high molecular weight spinning solution is obtained.

본 발명에서 사용되는 중합용매로는 아미드계 우레아계 유기용매의 단독 사용 및 이들의 혼합물이 사용되거나 또는 소량의 3급아민이 포함되는 아미드계 및 우레아계 유기용매가 사용되는데 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N,N-디메틸아세트아미드(DMAC), 헥사메틸포스포라미드(HMPA), N,N-디메틸포름아미드(DMF), N, N-디메틸설폭사이드(DMSO), N,N,N', N'-테트라메틸우레아(TMU) 등이 주로 사용되고, 그 이외 N-메틸피페리돈, N-메틸카프로락탐, N-아세틸피롤리돈, 디메틸프로피온아미드, 디메틸이소부틸아미드, 디메틸프로필우레아 등도 중합용매로 사용될 수 있다.As the polymerization solvent used in the present invention, an amide urea-based organic solvent may be used alone and a mixture thereof, or an amide- and urea-based organic solvent containing a small amount of tertiary amine may be used. Methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAC), hexamethylphosphoramide (HMPA), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylsulfoxide ( DMSO), N, N, N ', N'-tetramethylurea (TMU), etc. are mainly used, and other than that, N-methylpiperidone, N-methylcaprolactam, N-acetylpyrrolidone, dimethylpropionamide, dimethyl Isobutylamide, dimethylpropylurea and the like can also be used as the polymerization solvent.

또한 액정예비중합체 제조시 제3급아민은 아미드 용매에 대하여 0 내지 2중량 %를 사용하는 것이 좋으며, 3급아민류로는 일반적으로 피리딘, 퀴놀린, 트리에틸아민, t-부틸아민, 피콜린, 피리미딘, 피라진, 퀴녹살린 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 만일 중합용매중 3급아민의 첨가량이 2중량% 이상인 경우에는 반응속도 조절이 어려워 공정관리가 용이하지 못하므로 2중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.In the preparation of the liquid crystal prepolymer, the tertiary amine is preferably used in an amount of 0 to 2% by weight based on the amide solvent. As the tertiary amines, pyridine, quinoline, triethylamine, t-butylamine, picoline, and pyriline are generally used. It can be selected from midines, pyrazine and quinoxaline. If the addition amount of the tertiary amine in the polymerization solvent is 2% by weight or more, it is difficult to control the reaction rate, so that it is not easy to manage the process, and it is preferable to add it in 2% by weight or less.

한편, 고분자의 용해도를 증가시키기 위하여 사용되는 무기염으로는 할로겐화 금속염이 좋은데 예를 들면, 염화리듐(LiCl)을 비롯하여 염화칼슘(CaCl2), 염화칼륨 (KCl), 브롬화칼륨(KBr), 브롬화리튬(LiBr)등이 주로 사용되며 사용량은 1.0 내지 10.0중량%(염의 무게/아미드 용매 부피)를 첨가시켜서 사용하는 것이 좋다.On the other hand, the inorganic salt used to increase the solubility of the polymer is a metal halide salt, for example, lithium chloride (LiCl), calcium chloride (CaCl 2 ), potassium chloride (KCl), potassium bromide (KBr), lithium bromide ( LiBr) and the like are mainly used and the amount used is preferably used by adding 1.0 to 10.0% by weight (weight of salt / amide solvent volume).

이와 같은 아미드계 단독 또는 소량의 3급아민을 함유하는 아미드계 용매에 할로겐화 금속염을 투입시킨 후 저온에서 단량체인 방향족 디아민, 예를 들면 p-페닐렌디아민과 방향족 디에시드 클로라이드, 예를 들면 테레프탈로일클로라이드를 투입, 교반시켜서 어느정도 반응을 시키게 되면 반응이 완결되기 이전 상태인 광학적 비등방성 액정예비중합체 용액내의 중합체가 다음 구조식(Ⅲ)을 갖는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)로 얻어지게 된다.A halogenated metal salt is added to an amide solvent containing such an amide alone or a small amount of tertiary amine, and then at low temperature, an aromatic diamine such as p-phenylenediamine and an aromatic dieside chloride such as terephthalate. When some reaction is carried out by adding and stirring monochloride, the polymer in the optically anisotropic liquid crystalline prepolymer solution which is in the state before the reaction is completed is obtained as poly (p-phenylene terephthalamide) having the following structural formula (III).

Figure kpo00020
Figure kpo00020

이때 상기의 도우프는 중합이 완결된 후 중합체를 분리하여 용매에 녹인 도우프(isolated polymer dope)와는 구별된다.At this time, the dope is separated from the dope (isolated polymer dope) to separate the polymer after the polymerization is completed and dissolved in a solvent.

여기서 상기의 액정예비중합체 용액은 중합체의 함량율이 4 내지 20중량%이면 좋으나 만일 20중량% 이상일 경우에는 도우프로서 이용하기에 적합하지 않는데, 즉 반응속도가 급격하게 증가하여 공정관리에 어려움이 많으며, 이와 반대로 4중량% 이하일 경우에는 최종 중합체의 고유점도가 급격히 저하되는 단점이 있고, 원가면에서 손실이 유발되기 때문에 상기 범위로 함량율을 조정하는 것이 좋다. 더욱 바람직하기로는 5 내지 13중량%이면 더욱 좋다.Wherein the liquid crystal prepolymer solution is good if the content of the polymer is 4 to 20% by weight, but if more than 20% by weight is not suitable for use as a dope, that is, the reaction rate is rapidly increased, difficult to process management On the contrary, if the content is less than 4% by weight, the intrinsic viscosity of the final polymer is sharply lowered, and it is preferable to adjust the content ratio within the above range because loss is caused in cost. More preferably, it is 5 to 13 weight% further.

또한, 상기 액정예비중합체의 고유점도는 0.8 내지 2.5이면 좋으나, 공정관리면에서 더욱 바람직하게는 1.0 내지 1.8 정도이면 좋다.The intrinsic viscosity of the liquid crystal prepolymer may be 0.8 to 2.5, but more preferably 1.0 to 1.8 in terms of process control.

한편 방사용액제조에 사용되는 제3급아민의 양은 중합체의 함량율에 따라 차이가 있으나 일반적으로 아래식(IV)의 범위와 같은 양의 제3급아민을 사용하면 반응속도를 충분히 조절할 수 있어 공정관리가 가능하다.On the other hand, the amount of tertiary amine used in the production of spinning solution varies depending on the content of the polymer, but in general, the use of tertiary amine in an amount equal to the range of the following formula (IV) can sufficiently control the reaction rate. Management is possible.

Figure kpo00021
Figure kpo00021

단, 여기서 P는 액정예비중합체의 양, M은 제3급아민의 양, S는 중합체의 함량율(%).Where P is the amount of liquid crystal prepolymer, M is the amount of tertiary amine, and S is the content percentage of the polymer.

이와 같은 본 발명에 따른 방향족 폴리아미드 섬유를 제조하는 공정을 예시된 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.Referring to the process for producing an aromatic polyamide fiber according to the present invention as illustrated in the drawings as follows.

즉, 제1도는 공정개략도로서, 상술한 바와 같은 액정예비중합체를 일정수준 저장할 수 있는 크기를 가진 공급조(1)와 제3급아민 또는 아미드계 용매가 함유된 제3급아민의 저장조(2)를 각각 분리 설치한 상태에서 공급조(1)과 저장조(2)에 담겨있는 액정예비중합체와 제3급아민을 공급펌프(3, 4)를 거쳐 방사용액 제조기인 스테이틱믹서 (5 ; static mixer)에 공급한다.That is, FIG. 1 is a process diagram showing a supply tank 1 having a size capable of storing a predetermined level of the liquid crystal prepolymer as described above, and a storage tank 2 of a tertiary amine containing a tertiary amine or an amide solvent. ) Is a static mixer (5; static), which is a spinning solution maker, with the liquid crystal prepolymer and tertiary amine contained in the supply tank 1 and the storage tank 2 through the supply pumps 3 and 4, respectively. to a mixer).

이와 같이 제조된 방사용액은 방사구금(6)을 지난뒤 응고, 세정, 건조 후 권취하면 본 발명에서 요구하는 섬유를 제조하게 되는 것이다.The spinning solution prepared in this way is to produce the fibers required by the present invention when the spinneret (6) after the coagulation, washing, drying and winding up.

이와 같은 방법으로 제조된 본 발명에 따른 섬유의 미세구조는 완전히 확장된 분자사슬구조를 갖되 그 사슬끝 분포는 섬유축방향으로 균등하게 형성되어 있으며, 섬유축방향으로는 결함부(defect zone)와 주름진 시트구조에 따른 결정결함층이 존재하지 않으며, 고유점도는 4.0 이상, 강도 15g/d 이상, 초기모듈러스 450g/d 이상인 단일구조로 된 것을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드 섬유인 것이다.The microstructure of the fiber according to the present invention prepared in this way has a fully extended molecular chain structure, the chain end distribution is formed evenly in the fiber axis direction, the defect zone (defect zone) and There is no crystal defect layer according to the corrugated sheet structure, and the intrinsic viscosity is an aromatic polyamide fiber characterized in that it has a single structure of 4.0 or more, strength of 15 g / d or more, and initial modulus of 450 g / d or more.

한편, 본 발명에 따라 제조된 섬유의 물성평가는 일반적으로 다음에 나타낸 고유점도(I. V. )의 관계식으로 부터 쉽게 알 수 있다.On the other hand, the physical property evaluation of the fiber produced according to the present invention can be easily seen from the relation of the intrinsic viscosity (I. V.) shown in the following.

I. V. =ln(ηrel)/CIV = ln (η rel ) / C

윗 식중 C는 중합물의 농도(용매 100ml에 0.5g의 중합물이나 섬유)이고, ηrel은 상대점도를 나타낸 것으로서, 30℃의 온도에서 모세관 점도계로 측정된 용액과 용매사이의 유동시간비이며, 용매는 한정하지 않는한 보통 농황산(95 내지 98% 황산)이다.Where C is the concentration of the polymer (0.5 g of polymer or fiber in 100 ml of solvent), η rel is the relative viscosity and is the ratio of the flow time between the solution and the solvent, measured by a capillary viscometer at a temperature of 30 ° C, Is usually concentrated sulfuric acid (95 to 98% sulfuric acid), unless defined.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described based on Examples.

[실시예 1]Example 1

5ℓ의 용적을 가지는 4구 플라스크를 질소로 충분히 치환시키고 수분을 가능한한 제거시킨 다음, NMP 1,200ml를 상기 플라스크에 투입하고 100℃까지 온도를 올린 상태에서 27.0g의 무기염(CaCl2)을 가하고 완전히 용해시킨 다음, 24.5g의 PPD를 상기 용액에 충분히 용해시키고, 냉각수조를 설치하여 냉각시켜서 온도를 저하시키면서 45.95g의 TPC를 넣고 3분간 잘 교반하여 액정예비중합체를 만든다. 이렇게 제조된 액정예비중합체를 스테이틱 믹서에 100g/분으로 공급함과 동시에 피리딘을 10g/분의 양으로 공급하여 방사용액을 만든다. 이와 같이 얻어진 방사용액을 구금 ø0.2mm이고 홀수가 70개인 방사구금을 통해 방사한 뒤 70m/분의 속도로 권취하였다. 이때 응고제는 물을 사용하였다. 이어서 이를 물로 세척시키고 건조하여 방향족 폴리아미드 섬유를 얻는다. 이때 섬유의 고유점도는 6.5ml/g이고, E/T/Mi의 측정결과는 3.5/23/520이다.A four-necked flask having a volume of 5 L was sufficiently replaced with nitrogen, and water was removed as much as possible. Then, 1,200 ml of NMP was added to the flask, and 27.0 g of inorganic salt (CaCl 2 ) was added while raising the temperature to 100 ° C. After completely dissolving, 24.5 g of PPD was sufficiently dissolved in the solution, and a cooling water bath was installed to cool the mixture, and 45.95 g of TPC was added while lowering the temperature to stir well for 3 minutes to form a liquid crystal prepolymer. The liquid crystal prepolymer thus prepared is supplied to the static mixer at 100 g / min, and at the same time, pyridine is supplied in an amount of 10 g / min to make a spinning solution. The spinning solution thus obtained was spun through a spinneret having a diameter of ø0.2mm and an odd number of 70, and then wound up at a speed of 70m / min. At this time, the coagulant used water. It is then washed with water and dried to give aromatic polyamide fibers. At this time, the intrinsic viscosity of the fiber is 6.5ml / g, the measurement result of E / T / Mi is 3.5 / 23/520.

[실시예 2]Example 2

다음 표 1에 나타난 바와 같은 무기염과 제3급아민을 사용하고 액정예비중합체 제조시의 반응용매를 변화시킨다. 이외의 모든 조건은 상기 실시예 1과 동일하게 한다. 이에 대한 고유점도 및 E/T/Mi의 측정결과는 다음 표 1과 같다.Inorganic salts and tertiary amines as shown in Table 1 below are used, and the reaction solvent in the preparation of the liquid crystal prepolymer is changed. All other conditions are the same as in Example 1 above. Intrinsic viscosity and E / T / Mi measurement results are shown in Table 1 below.

[실시예 3]Example 3

다음 표 2에 나타난 바와 같은 반응용매와 무기염을 사용하여 방사용액 제조시의 용매(제3급아민)를 변화시킨다. 이외의 모든 조건은 상기 실시예 2와 동일하게 한다. 이에 대한 고유점도 및 E/T/Mi의 측정결과는 다음 표 2와 같다.The solvent (tertiary amine) in the preparation of the spinning solution is changed by using a reaction solvent and an inorganic salt as shown in Table 2 below. All other conditions were the same as Example 2 above. Intrinsic viscosity and E / T / Mi measurement results are shown in Table 2 below.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00022
Figure kpo00022

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00023
Figure kpo00023

※ 실시예 1에서 방사용액 제조시 사용한 3급아민의 양을 기준(1.0)으로 변경※ The amount of tertiary amine used in preparing the spinning solution in Example 1 was changed to the standard (1.0).

Claims (3)

아미드게 용매 또는 소량의 3급아민을 함유하는 아미드계 용매에 무기염을 용해한 용매에 방향족 디아민과 방향족 디에시드 클로라이드를 등몰량 첨가시켜서 되는 혼합용액을 저온에서 중합하여 액정예비중합체를 제조한 후 응고욕에 방사하며 수세, 건조, 권취하여 방향족 폴리아미드 섬유를 제조함에 있어서, 액정예비중합체 제조 후 여기에 제3급아민을 첨가하여 분자량과 점도를 높인 방사용액을 제조한 후 이를 연신율 1 내지 4로서 물로 이루어진 응고욕내로 방사하고 통상의 방법으로 수세, 건조 및 권취함을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법.A liquid crystal prepolymer was prepared by polymerizing a mixed solution obtained by isotropically adding an molar amount of aromatic diamine and an aromatic dieside chloride to an amide-based solvent or a solvent in which an inorganic salt was dissolved in an amide solvent containing a small amount of tertiary amine. In preparing aromatic polyamide fibers by spinning in a bath, washing with water, drying, and winding, after preparing a liquid crystal prepolymer, a tertiary amine is added thereto to prepare a spinning solution having a high molecular weight and a viscosity, which is then used as an elongation of 1 to 4. A method for producing an aromatic polyamide fiber, which is spun into a coagulation bath made of water and washed with water, dried and wound in a conventional manner. 제1항에 있어서, 방사용액 제조시 사용되는 3급아민의 양은 다음 범위인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the amount of tertiary amine used in the preparation of the spinning solution is in the following range. P×6.3/S×2/100<M<P×6.3/S×30/100P × 6.3 / S × 2/100 <M <P × 6.3 / S × 30/100 윗 식에서, P는 액정예비중합체의 양, M은 제3급아민의 양, S는 중합체의 함량율(%)Where P is the amount of liquid crystal prepolymer, M is the amount of tertiary amine, and S is the polymer content percentage. 제1항에 있어서, 방사용액 제조시 사용되는 3급아민이 피리딘, 퀴놀린, 트리에틸아민, t-부틸아민, 피콜린, 피리미딘, 피라진, 퀴녹살린 중에서 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the tertiary amine used in preparing the spinning solution is characterized in that at least one selected from pyridine, quinoline, triethylamine, t-butylamine, picoline, pyrimidine, pyrazine, quinoxaline Way.
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