RU2111978C1 - Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора - Google Patents

Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора Download PDF

Info

Publication number
RU2111978C1
RU2111978C1 RU96120345/04A RU96120345A RU2111978C1 RU 2111978 C1 RU2111978 C1 RU 2111978C1 RU 96120345/04 A RU96120345/04 A RU 96120345/04A RU 96120345 A RU96120345 A RU 96120345A RU 2111978 C1 RU2111978 C1 RU 2111978C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
copolyamide
anisotropic
aromatic
tex
Prior art date
Application number
RU96120345/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU96120345A (ru
Inventor
Т.А. Рождественска
Т.А. Рождественская
Л.Я. Тиканова
Л.Д. Серова
А.Н. Малышев
С.С. Гитис
В.А. Субботин
Original Assignee
Производственное предприятие "Терлон" - товарищество с ограниченной ответственностью
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Производственное предприятие "Терлон" - товарищество с ограниченной ответственностью filed Critical Производственное предприятие "Терлон" - товарищество с ограниченной ответственностью
Priority to RU96120345/04A priority Critical patent/RU2111978C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2111978C1 publication Critical patent/RU2111978C1/ru
Publication of RU96120345A publication Critical patent/RU96120345A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Artificial Filaments (AREA)
  • Polyamides (AREA)

Abstract

Высокопрочные высокомодульные волокна и нити, которые используют для армирования пластмасс, в резинотехнических изделиях, теплоизоляционных и защитных материалах, получают из анизотропного раствора на основе ароматического сополиамида, содержащего ароматический сополиамид структуры, указанной в описании, при m = 0,95 - 0,75; n = 0,05 - 0,25; где X = Н или Сl, Y = Сl, с логарифмической вязкостью 2,96-6,08 дл/г, и высококонцентрированную 98,0 - 99,8%-ную серную кислоту. Концентрация сополиамида в растворе 11 - 20 мас. %. Формованные изделия характеризуются линейной плотностью не менее 29,8-33,4 текс, кислородным индексом 33-46, прочностью на разрыв не менее 35 сН/текс, удлинением при разрыве 3,2-15%, начальным модулем упругости не менее 3250 кгс/мм2 и термостойкостью 90 - 118%. 2 c.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение касается технологии получения формованных изделий как волокна и нити из ароматического сополиамида, в частности анизотропного раствора на основе ароматического сополиамида и формованных изделий, полученных из данного раствора, обладающих высокими эксплуатационными свойствами и используемых для получения армированных пластиков, резинотехнических изделий, теплоизоляционных и защитных материалов.
В патенте [1] для получения волокон с высокой прочностью и начальным модулем упругости используют оптически анизотропные растворы, содержащие ароматические полиамиды, например полипарафенилентерефталамид, полипарабензамид и растворители, как высококонцентрированная серная кислота, олеум, хлор- и бромсульфоновые кислоты, метансульфоновые кислоты или амидные растворители, как N-метилпирролидон, N,N'-диметилацетамид, содержащие хлористый литий или кальций. Из данных растворов с концентрацией полимера в растворе > 10% методом сухомокрого формования получены волокна, обладающие прочностью элементарной нити 22 г/денье, начальным модулем 900 г/денье.
В патенте [2] описаны волокна, полученные из анизотропного раствора полиамида формулы
Figure 00000001

в высококонцентрированной серной кислоте (99,5 - 100,2%-ной концентрации). Анизотропные растворы содержат 5 - 25 мас.% полимера с характеристической вязкостью не менее 0,72 дл/г. Полученные из этих растворов по сухомокрому способу волокна имеют прочность примерно 15 г/денье и модуль упругости 170 г/денье. Волокна обладают низкими физико-механическими свойствами.
В патенте [3] описано формованное изделие, выполненное из ароматического сополиамида структурной формулы
[(CO - Ar1-CONH-Ar2 - NH)m(CO - Ar1-CONH-Ar3 - NH)n]q
при m = 0,2 - 0,8; m + n = 1,0, где Ar1, Ar2. Ar3 - двухвалентные ароматические радикалы в параположении, причем
Ar1 -
Figure 00000002

где R = Cl или H;
Ar2 -
Figure 00000003

где R' - алкилрадикал, алкоксирадикал с 4 атомами углерода, галоид или водород,
Ar3 - гетероциклический радикал формулы
Figure 00000004

где Y = O, N, S или NH с характеристической вязкостью 5,9 - 10,9 дл/г, прочностью на разрыв по крайней мере 170 Гс/текс, линейной плотностью по крайней мере 25,4 текс, начальным модулем упругости по крайней мере 9100 кгс/мм2, удлинением 2,0 - 3,8%, кислородным индексом 35 - 45. Формованное изделие получают из поликонденсационного раствора.
Наиболее близким техническим решением является решение, согласно которому анизотропный раствор содержит ароматический сополиамид следующей структуры:
[(CO - Ar1-CONH-Ar2 - NH)m(CO - Ar1-CONH-Ar3 - NH)n]
при n = 0,02 - 0,2; m + n = 1,0, где Ar1, Ar2, Ar3 - двухвалентные ароматические радикалы в параположении, причем
Ar1 -
Figure 00000005

где R = Cl или H,
Ar2 -
Figure 00000006

где R' - алкил, алкокси-радикал с числом C=4, атом галоида или водорода,
Ar3 -
Figure 00000007

где Y = O, N, S или NH
и высококонцентрированную серную кислоту [4], концентрация сополиамида составляет 10 - 25 мас.%. Из данного раствора получены волокна и нити, характеризующиеся прочностью на разрыв не менее 190 Гс/текс, линейной плотностью не менее 85,4 текс, начальным модулем упругости не менее 12000 кгс/мм2, удлинением при разрыве 2,0 - 3,8%
Как видно из двух указанных патентов [3 и 4], улучшение физико-механических свойств формованного изделия связано с введением в сополиамид мономера с гетероциклом в цепи. Однако этот мономер является дорогостоящим. Кроме того, волокна обладают низким удлинением, что ухудшает их переработку в изделия.
Технической задачей является получение экономически выгодного анизотропного прядильного раствора и формованного изделия с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Техническая задача достигается за счет того, что анизотропный раствор, состоящий из высококонцентрированной серной кислоты и ароматического сополиамида, согласно изобретению в качестве последнего содержит сополиамид следующей структурной формулы:
Figure 00000008

при m = 0,95 - 0,75; n = 0,05 - 0,25, где X = H или Cl и Y = Cl.
Ароматические сополиамиды характеризуются логарифмической вязкостью (ηлог) = 2,96 - 6,08 дл/г. Соотношение компонентов в растворе следующее: ароматические сополиамид 11 - 20 мас. %; высококонцентрированная 98,0 - 99,8%-ная серная кислота - до 100%.
Формованное изделие, полученное из данного раствора по мокрому или сухомокрому способу, характеризуется вышеуказанной структурой, линейной плотностью 29,8 - 33,4 текс, прочностью на разрыв по крайней мере 35 сН/текс, начальным модулем упругости по крайней мере 3250 кгс/мм2, удлинением 3,2 - 15%, кислородным индексом 33 - 46 и термостойкостью 90 - 118%. Характеристики формованного изделия определяли по следующим методикам.
Линейную плотность, удлинение при разрыве, прочность на разрыв - по ГОСТ 6611.0-73 - ГОСТ 6611.4-73 "Нити текстильные. Правила приемки и методы испытания".
Начальный модуль упругости - по ГОСТ 28007-88 "Нить и жгут СВМ высокомодульные технические. Технические условия".
Термостойкость - по СТП 6-06-31-5-78 "Нити химические термостойкие. Метод определения термостойкости - термическое старение в воздушной среде".
Кислородный индекс - по ГОСТ 12.1.044.8-79 ССБТ. "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура, показатели и методы их определения".
Логарифмическую вязкость сополиамидов определяли из соотношения
Figure 00000009

где c - концентрация полимера в растворе, равная 0,5 г/дл (0,5 г полимера в 100 мл 96%-ной серной кислоты); ηотн. - относительная вязкость раствора, равная отношению времени истечения раствора полимера к времени истечения растворителя и определенная в капиллярном вискозиметре при 25oC.
Вязкость анизотропных растворов полимеров определяли на реовискозиметре Хепплера при скорости сдвига примерно 1 с-1 и температурах, близких к температурам переработки растворов для получения нити. Прочность при растяжении крученой комплексной нити определяли по стандартной методике на разрывной машине Инстрон.
Сополиамиды, используемые в данном изобретении, получают из соответствующих мономеров по методу низкотемпературной растворной поликонденсации в апротонном полярном растворителе амидного типа с добавками хлорида лития. После завершения реакции полимер осаждают, промывают и сушат.
Для получения анизотропного раствора сополиамид растворяют в 98,0 - 99,8%-ной серной кислоте, концентрация полимера в растворе составляет 11 - 20 мас.%, растворение осуществляют при нагревании.
Из полученного анизотропного раствора формованием по мокрому или сухомокрому способу получают нити, которые после промывки сушат.
Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами и таблицами.
Пример 1. Получение мономера 2-хлор-4,4'-диаминобензанилида.
В основу получения мономера положена реакция конденсации 2-хлор-4-нитроанилина с 4-нитробензоилхлоридом с последующим восстановлением 2-хлор-4,4'-динитробензанилида до соответствующего диамина
Figure 00000010

0,1 моль перекристаллизованного 2-хлор-4-нитроанилина из смеси уксусной кислоты и воды (1 : 1) подвергали ацилированию 0,1 моль 4-нитробензоилхлоридом в среде ледяной уксусной кислоты в течение 2 часов. Из реакционной смеси кристаллизуется 2-хлор-4,4'-динитробензанилид с выходом 80 - 85%.
Динитросоединение восстанавливали в среде диметилацетамида с помощью катализатора Ni/Re при температуре не выше 140oC. При более высокой температуре происходит частичный гидролиз амидной связи. Выход мономера составляет 75%. Данные элементного анализа приведены в табл.1.
Пример 2. Получение сополиамида следующей структуры:
Figure 00000011

при m = 0,9; n = 0,1.
Растворяют 2,397 г (0,0222 моль) парафенилендиамина и 0,6445 г (0,0028 моль) 2-хлор-4,4'-диаминобензанилида в смеси 202 мл безводного N,N'-диметилацетамида (ДМАА) с 3,03 г хлористого лития и 4,8 мл α -пиколина. После растворения диаминов раствор охлаждают до 10 - 12oC и при интенсивном перемешивании добавляют 5 г (0,0246 моль) дихлорангидрида терефталевой кислоты. Через 2 - 3 минуты после добавления терефталоилхлорида вязкость реакционной массы начинает быстро нарастать. Реакцию продолжают в течение последующих 30 минут при перемешивании и подъеме температуры до комнатной. Получают гелеобразную массу, полимер из которой высаживают водой, разбавленным (0,5%-ным) раствором соды, водой и сушат в вакууме при 80 - 100oC.
Синтез сополиамидов других химических составов отличается от вышеописанного лишь тем, что берут другое соотношение диаминов. Данные элементного анализа, приведенные в табл.1, подтверждают их химическое строение. Подтверждением получения сополиамидов являются также их более низкие температуры плавления кристаллосольвата для 19 - 20%-ных растворов в 99,5 - 100%-ной серной кислоте относительно температуры плавления для растворов полипарафенилентерефталамида.
Порошкообразный сополиамид с ηлог= 5,47 дл/г в количестве 54,0 г растворяют в 216 г (118,0 мл) 99,8%-ной серной кислоте при 20oC. Смесь перемешивают при помощи мешалки. В результате экзотермической реакции взаимодействия полимера с кислотой температура смеси повышается до 65 - 70oC, после чего температуру держат на уровне 75 - 80oC подачей теплоносителя в рубашку аппарата. Перемешивание ведут 3 часа преимущественно при температуре 75oC, затем раствор фильтруют и обезвоздушивают при той же температуре 2 часа. Получают анизотропный 20%-ный раствор с вязкостью при 80oC - 380 Па•с, температурой плавления кристаллосольвата 67oC.
Формование нити проводят по сухомокрому способу через 5 мм воздушную прослойку в воду с температурой 10oC со скоростью приема нити 120 м/мин при кратности вытягивания струй в прослойке 6,0 и использовании фильер с числом отверстий 100 и диаметром отверстий 0,08 мм. Мокрую нить принимают на бобину и на бобине промывают от кислоты, затем нить сушат при комнатной температуре и подкручивают до 150 круч/м. Свойства полученной нити приведены в табл. 2.
Пример 3. Анизотропный раствор содержит ароматический сополиамид следующей структуры:
Figure 00000012

при m = 0,75 и n = 0,25,
в количестве 54,0 г и 99,8%-ную серную кислоту в количестве 216 г (118,0 мл).
Получают сополиамид с ηлог= 5,66 дл/г как описано в примере 2. Структура сополиамида доказана элементным анализом в табл.1. Получение раствора и формование осуществляют аналогично примеру 2. Получают 20%-ный анизотропный раствор с температурой плавления кристаллосольвата 56oC, динамической вязкостью при 80oC - 520 Па•с. Свойства нити приведены в табл.2.
Пример 4. Анизотропный раствор содержит ароматический сополиамид следующей структуры:
Figure 00000013

при m = 0,95 и n = 0,05,
в количестве 52,2 г и 99,8%-ную серную кислоту в количестве 216 г (118,0 мл).
Получают сополиамид с ηлог= 5,72 дл/г как описано в примере 2. Структура сополиамида доказана элементным анализом в табл. 1. Получение раствора и формование осуществляют аналогично примеру 2. Получают 19,5%-ный анизотропный раствор с температурой плавления кристаллосольвата 64oC, динамической вязкостью при 80oC - 450 Па•с. Свойства нити приведены в таблице 2.
Пример 5. Анизотропный раствор содержит ароматический сополиамид следующей структуры:
Figure 00000014

при m = 0,75 и n = 0,25,
в количестве 26,7 г и 98,0%-ную серную кислоту в количестве 216 г (118,0 мл).
Получают сополиамид с ηлог= 2,96 дл/г , как описано в примере 2. Структура сополиамида доказана элементным анализом в табл. 1.
Растворение полимера проводят при 45oC в течение 3 часов. Затем раствор фильтруют и обезвоздушивают в течение 2 часов при 45oC. Получают анизотропный раствор с динамической вязкостью при 45oC - 350 Па•с и температурой плавления кристаллосольвата ниже 30oC.
Из полученного таким образом 11%-ного раствора при 45oC формуют волокна по мокрому способу, используя фильеры на 100 отверстий с диаметром отверстий 0,07 мм. В качестве осадительной ванны берут 20%-ный водный раствор кислоты при 40 - 45oC. Кратность фильерного вытягивания струй в осадительной ванне 2,25. Скорость приема нити на перфорированную бобину 20 м/мин. Нить промывают водой, нейтрализуют остатки кислоты разбавленным раствором щелочи, сушат при 100oC и подкручивают. Свойства волокна приведены в табл. 2.
Пример 6. Анизотропный раствор содержит ароматический сополиамид следующей структуры
Figure 00000015

при m = 0,7 и n = 0,3,
в количестве 54,0 г и 99,8%-ную серную кислоту в количестве 216 г (118,0 мл).
Получают сополиамид с ηлог= 6,08 дл/г как описано в примере 2. Структура сополиамида доказана элементным анализом в табл. 1. Получение раствора и формование осуществляют аналогично примеру 2. Получают 20%-ный анизотропный раствор с температурой плавления кристаллосольвата 52oC, динамической вязкостью при 80oC - 860 Па•с. Свойства нити приведены в таблице 2.
Пример 7. Анизотропный раствор содержит ароматический сополиамид следующей структуры
Figure 00000016

при m = 0,98 и n = 0,02,
в количестве 54,0 г и 99,8%-ную серную кислоту в количестве 216 г (118,0 мл).
Получают сополиамид с ηлог= 5,48 дл/г как описано в примере 2. Структура сополиамида доказана элементным анализом в табл. 1. Получение раствора и формование осуществляется аналогично примеру 2. Получают 20%-ный анизотропный раствор с температурой плавления кристаллосольвата 76oC, динамической вязкостью при 80oC - 250 Па•с. Свойства нити приведены в табл. 2.

Claims (2)

1. Анизотропный раствор для получения формованных изделий, состоящий из 11 - 20 мас.% ароматического сополиамида и высококонцентрированной 98,0 - 99,8 %-ной серной кислоты до 100 %, отличающийся тем, что в качестве ароматического сополиамида содержит сополиамид следующей структуры
Figure 00000017

при m = 0,95 - 0,75;
n = 0,05 - 0,25;
n + m = 1,0,
где X - H или Cl;
Y - Cl.
2. Формованные изделия из ароматического сополиамида на основе ароматической дикарбоновой кислоты и смеси ароматических диаминов, отличающиеся тем, что они выполнены из сополиамидов структурной формулы
Figure 00000018

при m = 0,95 - 0,75;
n = 0,05 - 0,25;
m + n = 1,0,
где X - H или Cl;
Y - Cl,
с логарифмической вязкостью 2,96 - 6,08 дл/г и характеризуются линейной плотностью не менее 29,8 - 33,4 текс, прочностью на разрыв не менее 35 сН/текс, начальным модулем упругости не менее 3250 кгс/мм2, удлинением при разрыве 3,2 - 15%, кислородным индексом 33 - 46 и термостойкостью 90 - 118%.
RU96120345/04A 1996-09-26 1996-09-26 Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора RU2111978C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96120345/04A RU2111978C1 (ru) 1996-09-26 1996-09-26 Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96120345/04A RU2111978C1 (ru) 1996-09-26 1996-09-26 Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2111978C1 true RU2111978C1 (ru) 1998-05-27
RU96120345A RU96120345A (ru) 1998-09-20

Family

ID=20186431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96120345/04A RU2111978C1 (ru) 1996-09-26 1996-09-26 Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2111978C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2547268C2 (ru) * 2013-08-07 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Фенил" (ООО "Фенил") Способ получения хлорзамещенных 4,4'-диаминобензанилидов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. US, патент 3767756, кл. 264 - 184, 1973. 2. US, патент 3673143, кл. 260 - 302, 1972. 3. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2547268C2 (ru) * 2013-08-07 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Фенил" (ООО "Фенил") Способ получения хлорзамещенных 4,4'-диаминобензанилидов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2045586C1 (ru) Анизотропный раствор для формования нити и нить, полученная из этого раствора
KR100531989B1 (ko) 메타형 방향족 폴리아미드 섬유의 제조방법
RU2285761C1 (ru) Способ получения высокопрочных термостойких нитей из ароматического сополиамида с гетероциклами в цепи
US4018735A (en) Anisotropic dopes of aromatic polyamides
US5646234A (en) Production of fibers or films using specific forming solutions and the fibers of films obtainable thereby
US4162346A (en) High performance wholly aromatic polyamide fibers
JPH0333812B2 (ru)
US4075269A (en) Process for producing wholly aromatic polyamide fibers of high strength
EP0246634B1 (en) Heat resistant organic synthetic fibers and process for producing the same
US3804791A (en) Polyamide spinning dope
JP2010163506A (ja) 芳香族コポリアミドの製造方法
US4317902A (en) SO3 -Containing aromatic polyamides
US5399431A (en) Fiber materials from homogeneous blends of aromatic polyamides and poly-N-vinylpyrrolidone, production thereof, and use thereof
KR940005925B1 (ko) 방향족 폴리아미드 혼합물로부터 제조된 화이버 및 얀(yarn)
JPH07150413A (ja) 高強度かつ高線密度のアラミド繊維、その製造、及びその使用
JP2011037984A (ja) 芳香族コポリアミドの製造方法
CA1051594A (en) Aromatic polyamides and their production
US3801528A (en) Novel polymers and dopes of aromatic polyamides containing a stilbene radical
RU2111978C1 (ru) Анизотропный раствор на основе ароматических сополиамидов и формованные изделия из данного раствора
US5543492A (en) Hydrolysis-resistant aramids
JP3847515B2 (ja) 緻密なメタ型芳香族ポリアミド繊維の製造法
US5599623A (en) Aramid composition
EP1988114A1 (en) Polyamide
US3869419A (en) Anisotropic dopes of polyamides from fumaric and/or mesaconic acid
RU2130980C1 (ru) Способ получения высокопрочного волокна

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040927

NF4A Reinstatement of patent
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070927