SU562593A1 - Способ получени пр дильного раствора дл формовани ароматических полиамидных волокон - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАНИЯ АРОМ Изобретение относитс  к области производства тепло- и термостойких волокон, в частности к разработке способа получени  волокна, например фенилона (на основе поли-м-фениленнзофталамида ), из реакционных сиропов в осадительных ваннах различного состава. Известны способы получени  волокон кз поли-м-4ениленизофталамида, включающее следующие стадии процесса: низкотемпературна  поликонденсаци  дихлорангндрида изофталевой кислоты и метафенилендиамина в среде диметилацетамида -(в одну и две стадии); нейтрализаци , фильтраци , обезвоздушивание реакционной массы; формование волокна по мокрому способу в осадительных ваннах различного состава; плаоти|  1кацвош1а  выт жка, промывка, сушка, термовыт жка и термофиксаци  волокна; проведение операций по подготовке волокна Е текстильной переработке (нанесение антистатиков , дл  штапельных волокон-гофрирование и резка, дл  нити-крутка, перемот ка) l. ДИЛЬНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ЕСКИХ ПОЛИАМИДНЫХ ОКОН В известных споссбах получени  волокон из поли-м-фениленизофталамида получение пр дильных :растворов (полнконденсаци , нейтрализаци ), подготовка их к формованию (фильтраци , обез воздушивание) и формование волокна провод т при низких Tef пературах , не превышающих 4О°С (как правило , не выше 25 С, а в р де операций примен ют охлаждение до -15-1О С). Применение низких температур бызвано наличием у системы поли-м-фе1шленизофталамид (ПмФИФА)-диметилацетамид (ДМА) в данной области температур нижней критической температуры смешени  (НКТС). Пр  повышении температуры происходит фазовое разделение системы в результате ухудшени  растворимости ПмФИФА в . Облает фазового разделени  зависит от температуры , концентрации и молекул рного веса полимера а также от содержани  различных примесей (в частности, различных солей, воды, механических примесей или примесей эмульгатора при эмульсионном способе он теза полимера) Проведение процесса синтеза полимера, подготовка раствора к формованию и формо Бо ие волокна осуществл ют в области стабильности системы при температурах, . в достаточной мере более низких, чем крива  температур фазового разделени  (бииодаль) системы ПмФИФА ДМА. Дл  повышени  прочности волокна иног да провод т формование из анизотропных пр дильных растворов, содержащих гелики, фибриллы, кристаллиты и т.п. Однако формование волокон из таких пр дильных растворов  вл етс  неустойчивым . Известен способ получени  пр дильного раствора дл  формовани  ароматических полиамидных волокон растворением продуктов попиконденсапии хлорангидридов дикарбоновых кислот и диаминов в органических раст верител х с нюкней критической температурой смешени  с последующей термообработкой при повыщенной температуре 3J. Од нако этот способ не обеспечивает получени эопокон -с достаточно высокой прочностью. Целью изобретени   вл етс  повышение прочности волокна и обеспечение стабильности процесса формовани . Указанна  цель достигаетс  тем, что пр дильный раствор перед формованием подвергают предварител ному термостатированию при температурах бинодали, т, е. в успови х, когда пр  дилькый раствор находитс  в метастабильном состо нии. . Биноданьна  крива , раздеп юша  области стабипьности и метастабип.ьности системы ПмФИФА-ДМА, определ етс  следующим об разом. Дл  раствора данной концентрации и молекул рного веса из зависимости мутности Т (при характеристической длине вол ны Л ) и/или в зкости от времени термо статировани  при фиксированной температуре определ ют скорость роста мутности ( или скорость роста в зкости ггод ,Ti/Ti &t)rAe По мутность (в зкост исходного раствора, дГ д Т| - приращени мутности (в зкости) за интервал времениД . Предельна  температура Т„р при которой V (v) О  вл етс  граничной температурой стабильности раствора данной концентрации и соответствует точке на би- нодали. Геометрическое место точек в оп- рейеленном интервале составов полимера с растворителем определ ет бинодальн гю кривую . Другой предельный случай, температура ТПР при которой v() ОО или -(у) О J, отвечает точке, на спинодально кривой. Спинодаль раздел ет области мета- стабильности и абсолютной неустойчивости системы. Фазовое разделение происходит в две стадии; относительно медленное, а затем быстрое увеличение мутности и в зкости раствора . Продолжительность первой стадии CQ характеризуемую малыми изменени ми начальной ньютоновской в зкости (менее 5% от в зкости походного раствора), и мутности ( t ОД см ) принимают за индукционный период фазового разделени  системы. Мутность определ ют nof - „ где 6 - длина кюветы с раствором, см; 1 - оптическа  плотность, обусловленна  рассе  нием на часгича- дисперсной фазы, определ ема  по в 1)д - Б - D D -оптическа  плотность, обусловленна  поглощением, Б - оптическа  плотность, обусловленна  молекул рным рассе нием ; Вд - обща  оптическа  плотность при характеристической длине волны, например А вОО нм; 3) д измер етс  на приборах со спектральгным диапазоном, включающим указанную характеристическую длину волны, например, на серийных фотоэлектроколориметрах или спектрофотометрах марки СФ. Дл  характеристики второй стадии интенсивного фазововрем  tc , за котого разделени  прин ли система достигает уровн  мутности рое tj начальна  нью17- 1О см . За врем  тоновска  в зкость повышаетс  не более чем на 300% по сравнению с в зкостью исходного раствора (после завершени  синтеза ), Врем  t и tc, в области метастабильности линейно зависит от температуры, а прочность волокна имеет наибольшие значени  именно в диапазоне времени термостатирОБШШ  от t до t т.е. на второй стадии интенсивного фазового разделени . Термостатирование пр дильного раствора при временах,превышаюш;их приводит к застудневанию системы, в результате чего прочность волокон снижаетс . Пример 1 (сравнительный). Поликонденсацией в одну или две стадии м-фенилендиамина и дихлоранг-идрида изофталевой кислоты в диметилацетамиде при температуре -10 С получают 18-2О%-ный раствор ПмФИФА. После нейтрализации сап ной кис-оты аммиаком, фильтрации и обезвоздуши- вани  при 10-20 С раствор направл ют на формование. Исходный раствор имеет в зкость 334,6 пз, мутность (при длине волны А 8ОО нм) равна 0,63 см . формуют при 2О- Полученный раствор формуют при 5 С на лабораторной пр дильной установе . Используют фильеру 100 отверстий с иаметром каждого отверюти  0,08 мм. саудительна  ванна представл ет водный раствор димегилацетамида (концентраци  ДМА 59 ± 1%). Максимально вазможна  фильерна  выт жка дл  данного раствора составл ет 380%. Сформованное волокно подвергают максимальной пластификационной выт жке кл воздухе, после чего его отмывают и сушат. .Физико-механические испытани  одиночного волокна, проведенные стандартным образом, дают значени  разрывной прочности Р ЗО гс/гекс, удлинени  1 43%. На следующей стадии волокно подвергают термовыт жке при 360 С, добива сь максимальной кратности. При этом разрывные характеристики приобретают значени  Pg 42 гс/текс, j 19%. Характеристики растворов и физико-механические свой ства волокна приведены в таблице. П р и м .е р 2 . .Пр дильный раствор, полученный как в примере 1, перед формованием подвер ают термообработке в облао ти метастабильности при 80 С. Определенна  дл  раствора данной концентрации битемпература равна 60 С. Термо нодальна  80 С в течение времени меобработка при нее t 12 час не приводит к существенному улучшению физико-механических свойств волокна по сравнению с приведенными в примере 1. Услови  формовани  и термовыт жки те же, что и в примере 1. Если раствор термостатируют в течешю 12 час, это приводит к повышению прочности волокна примерно на 70% при некотором увеличении удлинени . Термостатиро вание в течение 25 час дает значение проч кости на 45% выше приведенного в прим&ре 1. Дальнейшее термостатирование приво дит к снижению прочности волокна (при t 35 час, прочность практически равна приведенной в примере 1). Характеристики раствора и волокна по лримеру 2 также приведены в таблице. Пример 3 . Пр дильный раствор, полученный по примеру 1, перед формованием подвергают термообработке при 70°Сг более низкой по сравнению с приведенной в примере 2, но также соответствующей области метастабильности. Термостатирование в течение времени ц 18 час, t j 40 час и i 50 час приводит к повышению прочности волокна по сравнению с npkMepoM 1. Максимум прочности соответствует времени термостатировани  tg Цифровые данные приведены в таблице. Пример 4. Пр дильный раствор, полученный по примеру 1, перед формованием подвергают термообработке при 90°С. Параметры раствора и волокна при времени термостатировани  4, 12 и 16 час приведены в таблице. Максимум прочностных свойств соответствует времени t. В таблице приведены характеристики раствора , показатели формуемости и результаты физико-механических испытаний волокон в зависимости от времени термостатировани  пр дильного раствора при 7О-9О°С в облаоти метастабильности. Из таблицы  вствует,что при времени термостатировани  раствора между to и 5 Р изменении мутности 0,l f«lO см, размеров частиц дноперсной фазы O,l fJtT liO и в зкости 5 tl ЗОО% прочность волокна достигав максимальных значений.

Ф о р м ула изобретени 

Способ получени  пр дильного раствора дл  формовани  ароматических полиамидных волокон растворением продуктов аоликон- денсации хлорангидридов дикарбоновых киолот и диаминов в органических растворител х с нижней критической температурой смешени  с последующей термообработкой, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  прочности сформованных волокон , термообработку провод т в области

метастабильного состо ни  раствора до образовани  частиц дисперсной фазь размером 0,1-1,0 мкм.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Биман, Морган и др. Хими  и технологи  полимеров, I960, № 5, 17.

2.Пакшвер А. Б. Физико-химические основы технологии химических волокон. М,, изд. Хими , 1972. стр. 63,

3.Патент Японии № 280, кл. 42 li 11, 1973 г. (прототип).