RU1838468C - Способ получени полиамидоимидного волокна - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : формуют 21%- ный раствор полимера на основе тримел- литового ангидрида, терефталевой кислоты, соли натри  сульфоизофталевой кислоты и 4,4 -дифенилэфирдиизоциана- та в диметилэтиленмочевине в водную коагул ционную ванну, содержащую 60-70% диметил тиленмочевины, или ди- метилформамида, или их смеси. Гелеобраз- ное волокно выт гивают на 100%, промывают, сушат. Затем провод т ориентационное выт гивание при 260-320°С на 170-180% при общей степени выт жки 325-347%. 4 табл.

Description

Изобретение относитс  к технологии получени  синтетических волокон, в частности к получению полиамидоимидных волокон с улучшенными свойствами.

Цель изобретени  - повышение прочностных показателей.

Цель обеспечиваетс  тем, что 21%-ный раствор полимера на основе тримеллитово- го ангидрида терефталевой кислоты соли натри  сульфоизофталевой кислоты и 4,4 - дифенилэфирдиизоцианата в диметилэти- ленмочевине формуют в водную коагул ционную ванну, содержащую 60- 70% органического растворител  (димети- лэтиленмочевину, диметилформамид или их смесь в соотношении 72:78 соответственно) при комнатной температуре. Гелеообраз- ное волокно выт гивают на 100%, промывают , сушат; ориентационное выт гивание провод т при 260-320°С на 170-180% при общей степени выт жки 325-347%.

Нити, согласно изобретению, отличаютс  следующим: показатель полидисперсности 1 2,2, прочность 45 cN/текс, модуль

Юнга 3,7 ГПа, выт гивание 25% и цвет, определ емый  ркостью 25%, степень белого СБ 30, показатель желтого .

Измерение прочности осуществл етс  на ручном или автоматическом динамометре с посто нным градиентом выт гивани  на образце нити, подвергаемому продольному раст жению до разрыва. Динамометр соединен с калькул тором, который выдает цифровые значени  титра (дтекс) усили  на разрыв (с N), прочности на разрыв, равные

Усилие на разрыв (с N),

Исходный титр (текс)

и выт жку при разрыве (%). Значени  соответствуют средней из 20 измерений.

Выт жка при разрыве измер етс , как указано выше. Она меньше или равна 25%.

Продольный модуль Юнга Е нитей ПАИ, согласно изобретению составл ет 3,8 ГПа, предпочтительно 4 ГПа. Он представл ет собой соотношение:

Удельное усилие

Е -:- (соответствующее единичное)

1о

ел

У -т%ц

СО 00 СО

О

со

со

полученное в начале кривой усилие/выт гивание .

Удельное усилие (прочность) соответствует отношению. Усилие (с N) Исходный титр (текс)

при этом I - длина образца в момент т, которому соответствует фактическое значение титра, а 10 - исходна  длина образца.

Согласно изобретению, нить ПАИ отличаетс  также слабым поверхностным окрашиванием , которое оцениваетс  трем  основными значени ми:

 ркость Y % - 25%, предпочтительно 30%;

степень белого СБ 30, предпочтительно 28%;

индекс желтого ИЖ 170, предпочтительно 190, измеренные следующим образом:

образец измельчают в кофейной мельнице дл  получени  массы волокна толщиной несколько миллиметров и объемом 4 см2;

волокнистую массу помещают между двум  стекл нными пластинами и все это помещают в аппарат марки Эльрефо (Цесс). Получены следующие результаты:

Y - % :  ркость, котора  дает классификацию образца по шкале серых цветов и котора  передает впечатление светлого и темного:

Y - % 100 соответствует безукоризненному белому

Y - % 0 соответствует безукоризнен ному черному.

Степень белого определ ет цветную точку в плоскости цветности.

Индекс желтого выражает колориметрическую чистоту в желтом.

Нити ПАИ, согласно изобретению, обладают также хорошей светостойкостью, измеренной посредством экспозиции в жестких услови х старени  и количественно выраженных в следующем:

сохранение прочности на разрыв 50 %, п редпочтител ьно 52 %;

сохранение работы на разрыв 18%, предпочтительно 20%;

сохранение выт жки 35%, предпочтительно 38%.

Измерени  светостойкости осуществл ют в камере, котора  позвол ет экспериментально исследовать старение полимеров под действием света в сухой атмосфере . Испытуемые образцы размещают на цилиндрической головке, приводимой в круговое вращательное движение, размещенной в центре параллелепипедной камеры , четыре угл  которой зан ты ртутной лампой среднего давлени  типа МАЗДА МА 400 Вт. Колба лампы пропускает только излучени , превышающие 300 нм (солнечный спектр). Температура в камере составл ет 60°С.

Услови  работы: бумажное окно в 1,4 см на котором крепитс  образец при определении механических свойств на ИНСТРОНЕ, размещают на одном из 24 кронштейнов турели камеры. После экспозиции извлекают бумажное окно и определ ют механические свойства одноволоконной нити по вышеуказанному методу определени  меха- нических свойств.

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами.

Примеры 1-3. Получают раствор ПАИ, содержащий, моль %: Тримеллитовый ангидрид (AN/TM)40 Терефталева  кислота (Al) 8 Натриева  соль 5-суль- фоизофталевой кислоты (AiSNa) 2 4,4 -Дифенилэфирди- изоцианат (Д1ДЕ) 50 в диметилэтиленмочевине с рН 7 дл  получени  концентрации в 21%, показатель полидисперсности полимера составл ет 1,78.

Раствор, в зкостью 598 Пз экструдиру- ют в водной коагул ционной ванне, содержащейдиметилэтиленмочевину . филаменты, поступающие из коагул ционной ванны в состо нии гел , выт гивают на воздухе при обычной температуре. Промывают их водой в ванне дл  удалени  растворител  и высушивают на роликах. Промытые и высушенные филаменты подвергают дополнительной выт жке в печи , выдерживаемой при повышенной температуре , затем наматывают на шпулю. Точные услови  способа указаны в ниже- приведенной табл.1.

Механические свойства нитей, полученные в результате испытаний на раст жение, указаны в нижеприведенной табл. 2 в сравнении с нит ми, полученными из раствора ПАИ в N-метилпирролидоне (пример Зс).

После экспонировани  о камере в течение только 20 ч по вышеописанному методу, нагл дно отмечаетс  также значительное уменьшение массы полимера ПАИ согласно примеру 3C:MW снижаетс  от 147120 до 62950, то есть потер  - 84170.

Зато полимер, согласно изобретению, тер ет  вно меньше: MW снижаетс  от 116400 до 99720. то есть потер  в 16680.

Таким же образом показатель полидисперсности полимера согласно изобретению после экспонировани  переходит от 2,05 до 2,13 в то врем , как, согласно примеру ЗС, показатель полидисперсности переходит от 3 до 4,12.

Следовательно, отмечаетс , что снижение механических свойств выражаетс  в более значительном разрушении полимерных цепей дл  нитей по примеру ЗС, чем дл  нитей, согласно изобретению.

Термостойкость. Кинетика разрушени , то есть потер  в весе в зависимости от времени, представлена  в % час 375°С, на воздухе {скорость разрушени , % ) Пример 1 2 Пример 2 1,9 Пример 3 6,8 П р и м е р 4. Получают полимер, идентичный полимеру, описанному в примерах 1,2,3, но с показателем полидисперсности, равным 1,85.

Раствор этого полимера в ДМЕИ имеет концентрацию 21% и в зкость 781 Пз. Коагул ционна  Температура,°С24 ванна

Пропорци  ДМЕИ -вода60/40 Выт жка на Коэффициент % 167 воздухе

Промывка (продолжительность, с)8 Высушивание, °С 200 Дополнитель- коэффициент, % 180 на  выт жка

температура, °С260 Механические свойства нитей по примере 4:

Удлинение,0/,23 Прочность, с N/текс 51 Модуль, ГПа 6.3 Температура Т щ, °С 265 Показатель полидисперсности 1 2,2 Поверхностна  окраска: Яркость Y, % 31 : Степень белого СБ 2G Показатель желтого ИЖ 196 Светостойкость (после 40 ч экспонировани  в камере) Сохранение

прочности52% работы на разрыв 20% выт жки 38% Показатель полидисперсности: после 20 ч экспонировани  2,2.

Термостойкость:

Кинетика разрушени  (% ) 2.

Примеры 5-7. Получают раствор ПАИ такой же химической структуры, что и рас- 5 твор описанный в примере 1 в смеси ДМЕУ/ДМР в пропорции 72/28. Полученный полимер имеет индекс полидисперсности 1 1,73, а 21%-ный раствор имеет в зкость 405 Пз.

0Его экструдируют в водной коагул ци- онной ванне, затем филаменты выт гивают и обрабатывают в услови х, указанных в нижеприведенной табл.2.

Полученные механические свойства ни- 5 тей указаны в нижеприведенной табл.3.

В качестве сравнени , полиметафени- ленизофталамидное волокно, известное в продаже под маркой Nomex Т 450, подвергают такому же тесту на разрушение под 0 действием света, что и волокна изобретени . Сохранение некоторых свойств указано в нижеприведенной табл.4.

Термостойкость (скорость разрушени ,

5

% час 1)

Claims (2)

1. Способ получени  полиамидоимид0 ного волокна формованием 21%-ного раствора полимера на основе тримеллитового ангидрида, терефталевой кислоты, соли натри  сульфоизофталевой кислоты, и 4,4 -ди- фенилэфирдиизоцианата в пол рном

5 безводном органическом растворителе в водную коагул ционную ванну, содержащую 60-70% органического растворител , при комнатной температуре, выт гиванием гелообразного волокна, промывкой, сушкой

0 и ориентационным выт гиванием, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочностных показателей, в качестве пол рного безводного органического растворител , используют диметилзтиленмочевину,

5 выт гивают гелеобразно- волокно на 100%, ориентационнсе выт гивание провод т при 260-320°Сна 170-180% при общей степени выт жки 325-347%.

2. Способ по п. 1,отличающийс 

0 тем, что формование осуществл ют в коагул ционной ванне, содержащей Б качестве

органического растворител  диметмлэтиленмочевину , диметилформамид или их

.смесь в соотношении 72:78 соответственно.

5

Таблица 1

Т а б л и ца 2

Таблица 3

Таблица 4