СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОЛИИМИДНОГО ВОЛОКНА Российский патент 1995 года по МПК D01F6/74 

Изобретение относится к получению высокопрочных полиимидных волокон, которые находят применение в изделиях космической и ракетной техники, обладают высокими показателями по прочности, модулю и сохраняют свои показатели в широком диапазоне температур от (-196) до (+400)^оС.

Использование органотекстолитов на основе полиимидных волокон позволит уменьшить пожароопасность самолетов и снизить массу изделия на 20-30%
Известен способ получения растворов для формования таких волокон методом низкотемпературной поликонденсации при введении диангидрида тетракарбоновой кислоты в раствор ароматического диамина в амидном растворителе (1). Волокна, полученные из указанных растворов полиамидокислот, обладают высокими прочностными показателями (от 80 до 150 гс/текс), но очень низким разрывным удлинением (1,3-2% ). Последнее приводит к низкому коэффициенту реализации прочности при изготовлении изделий.

Существенным недостатком известного способа является использование дорогостоящих, малодоступных мономеров, имеющих высокую точность (как бензидин, 2,7-диаминофлуоренон и др.).

Наиболее близким изобретению является способ получения раствора для формования полиимидного волокна, согласно которому диамин 5-амино-2(п-аминофенил) бензимидазол смешивают с диангидридом пиромеллитовой кислоты в N, N'-диметилацетамиде и проводят низкотемпературную поликонденсацию (2), при этом синтезированная полиамидокислота имеет низкую мол.массу и не может быть использована для получения волокон с высокими свойствами.

Технической задачей, на которую направлено данное изобретение является разработка способа получения полиимидных волокон с высокими физико-механическими свойствами при использовании доступных мономеров, выпускаемых отечественной промышленностью.

Поставленную задачу решают за счет того, что в способе поликонденсации диаминного компонента 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола с диангидридом тетракарбоновой кислоты диаминную компоненту предварительно смешивают с диангидридом тетракарбоновой кислоты и полученную смесь загружают в течение 20-30 мин, причем в начале 2/3 общего количества дозируют непрерывно в течение 5-7 мин, а затем в интервале 5 мин равномерными частями все оставшееся количество.

Изменение временного и количественного режима в сторону уменьшения или увеличения указанных пределов приводит к получению полиамидокислоты с пониженной молекулярной массой.

Волокна, сформированные из предложенного раствора полиамидокислоты, имеют прочность выше 170 сн/текс, удлинение 4% Остальные показатели находятся на уровне известного способа. Нижеприведенные примеры иллюстрируют изобретение.

П р и м е р 1. 2,24 г (0,01 моля) 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола смешивают с 2,18 г (0,01 моля) диангидрида пиромеллитовой кислоты и 2,9 г этой смеси (2/3) засыпают непрерывно в 73,5 мл N,N'-диметилацетамида в течение 5 мин. Скорость перемешивания 180 об/мин. Остальные 1,52 г смеси дозируют равными порциями через каждые 5 мин. Общее время дозирования 20 мин. После добавления последней порции смеси раствор перемешивают 4 ч при 20^оС. Полученная полиамидокислота имеет характеристическую вязкость 4,01 дл/г. По обычной технологии из этого раствора полиамидокислоты были получены волокна, которые имеют следующие физико-механические свойства.

Прочность при разрыве 175 сн/текс.

Удлинение при разрыве 3,8%
Кислородный индекс 72%
П р и м е р 2. 6,72 г (0,03 моля) 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола смешивают с 6,54 г (0,03 моля) диангидрида пиромеллитовой кислоты и 8,8 г (2/3) полученной смеси засыпают непрерывно в течение 7 мин в 170 мл N,N'-диметилацетамида, Остальные 4,8 г смеси дозируют равными порциями через каждые 5 мин. Общее время дозирования 30 мин. После добавления последней порции смеси раствор перемешивают 4 ч при 20^оС. Полученная полиамидокислота имеет характеристическую вязкость 4,87 дл/г. По обычной технологии из этого раствора полиамидокислоты были получены волокна, имеющие следующие физико-механические свойства.

Прочность при разрыве 185 сн/текс.

Удлинение при разрыве 4,0%
Кислородный индекс 73%
П р и м е р 3 (сравнительный). 11,2 г (0,05 моля) 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола смешивают с 10,9 (0,05 моля) диангидрида пиромеллитовой кислоты и 14,2 г (2/3) этой смеси засыпают непрерывно в 370 мл N,N'-диметилацетамида в течение 5 мин. Остальные 7 г смеси дозируют равными порциями через 5 мин, общее время дозирования 15 мин. После добавления последней порции смеси раствор перемешивают 4 ч при 20^оС. Полученная полиамидокислота имеет характеристическую вязкость 2,75 дл/г. По обычной технологии из этого раствора полиамидокислоты были получены волокна, имеющие следующие физико-механические свойства:
прочность при разрыве 120 сн/текс
удлинение при разрыве 3%
кислородный индекс 73%
П р и м е р 4 (сравнительный). 11,2 г (0,05 моля) 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола смешивают с 10,9 г (0,05 моля) диангидридапиромеллитовой кислоты и 14,2 г (2/3) этой смеси засыпают непрерывно в 370 мл диметилацетамида в течение 7 мин. Остальные 7 г смеси дозируют равными порциями через 5 мин. Общее время дозирования 35 мин. После добавления последней порции смеси раствор перемешивают 4 ч при 20^оС. Полученная полиамидокислота имеет характеристическую вязкость 2,85 дл/г. По обычной технологии из этого раствора полиамидокислоты были получены волокна, которые имеют следующие физико-механические свойства.

Прочность при разрыве 125 сн/текс,
удлинение при разрыве 3,2%
кислородный индекс 72%
П р и м е р 5 (сравнительный). 11,2 г (0,05 моля) 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола засыпают в 370 мл N,N'-диметилацетамида. Скорость перемешивания 180 об/мин. После 15 мин перемешивания загружают 10,9 г (0,05 моля) диангидрида пиромеллитовой кислоты непрерывно в течение 20 мин в суспензию 5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазола, так как последний полностью не растворяется в N,N'-диметилацетамиде. После добавления последней порции диангидрида пиромеллитовой кислоты раствор перемешивают 4 ч. Полученная полиамидокислота имеет характеристическую вязкость 0,9 дл/г.

По обычной технологии из этого раствора полиамидокислоты были получены хрупкие волокна, не имеющие прочности.

Использование: космическая и ракетная техника. Сущность изобретения: смешивают диамин-5-амино-2(n-аминофенил)бензимидазол с диангидридом пиромеллитовой кислоты. Полученную смесь вводят в растворитель - N,N′ -диметилацетамид в течение 20 - 30 мин. Вводят сначала 2/3 от общего количества смеси 5 - 7 мин, затем равными порциями с интервалом 5 мин. В смесь можно вводить 15 - 85% от массы диамина 4,1-диаминодифениловый эфир. 1 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОЛИИМИДНОГО ВОЛОКНА низкотемпературной поликонденсацией диамина 5-амино-2(п-аминофенил)бензимидазола с диангидридом пиромеллитовой кислоты в N,N'-диметилацетамиде, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, предварительно смешивают указанные диамин с ангидридом и полученную смесь вводят в растворитель в течение 20 30 мин: сначала 2/3 от общего количества смеси 5 7 мин, а затем равными порциями с интервалом 5 мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения удлинения нити при сохранении прочности, в смесь дополнительно вводят 4,1-диаминодифиниловый эфир в количестве 15 85 мол. по отношению к указанному диамину.