СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРАМИДНОЙ НИТИ Российский патент 2012 года по МПК D01F6/80 

Настоящее изобретение относится к способу получения высокопрочной арамидной нити сополимера, полученного из смеси мономеров, содержащей 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, ароматический пара-диамин и ароматическую пара-дикислоту, в котором нить нагревается на, по меньшей мере, двух стадиях способа.

Способы термообработки нити из спряденного сополимера, полученного из смеси мономеров, содержащей (5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол) и парафенилендиамин (ПФД), в нагревательной печи являются известными в технике. Обычно свежеформованные нити проводят через печь при температуре примерно 450°C. Время пребывания нити в печи регулируется скоростью нити и обычно устанавливается в интервале от 20 сек до 5 мин при регулируемых натяжениях в интервале от 0,2 до 1 сН/текс. Такой способ, использующий единственную стадию нагревания, известен, например, из патента Швейцарии 1473969. Способы термообработки спряденной нити из сополимера 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол и парафенилендиамин на двух отдельных стадиях способа являются также известными в технике. Двухстадийная термообработка рассматривается в РФ патенте 2017866. Указанные полимеры подвергают стадии вытяжки до 120% с последующими стадиями промывки и сушки с последующей термообработкой при 320-350°C и дополнительной вытяжкой при 360-420°C на 1-3%. Первую стадию термообработки выполняют с нитью на бобине при помещении бобины в печь на 30 мин. В данном способе натяжение нити не может регулироваться, и время термообработки различных слоев нити на бобине будет различным благодаря времени переноса тепла через слои нити.

Термическая вытяжка рассматривается в работе Sugak et al., Fibre Chemistry. Vol. 31, № 1, 1999. Нагревание осуществляют в зоне нагрева, и, кроме того, волокна нагреваются (при нераскрытой температуре), когда образцы наматываются на шпули. Однако нагревание нитей в процессе намотки ведет к неконтролируемому способу, который неблагоприятно влияет на свойства нити. В патенте РФ 2045586 рассматривается подобный способ, в котором филаменты наматывают, промывают и сушат и как таковые нагревают при 350-370°C и затем подвергают горячей вытяжке при 390-400°C. Могут быть получены нити с высокой разрывной прочностью, однако, только с оптимальными количествами 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол и 2-хлоро-пара-фенилендиамина. Так, пример 20 предусматривает высокопрочную нить, использующую 7,5 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол и 25 мол.% 2-хлоро-пара-фенилендиамин. Патент РФ 2045586, кроме того, указывает, что любое увеличение содержания 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол и/или любое снижение содержания 2-хлоро-пара-фенилендиамин приводит к снижению разрывной прочности. Кроме того, было установлено, что разрывная прочность, по меньшей мере, 2500 мН/текс может быть получена только в присутствии 2-хлоро-пара-фенилендиамин (по меньшей мере, 20 мол.%). Патент подчеркивает, что использование 2-хлоро-пара-фенилендиамин и несомненно более высоких количеств его является менее предпочтительным из-за присутствия хлора, так как он может неблагоприятно влиять на свойства нити, когда используется нагрев.

Снова неконтролируемая первая термообработка на бобине будет неблагоприятно влиять на конечные свойства нити, имеющей высокие количества 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол или низкие количества 2-хлоро-пара-фенилендиамин.

Поэтому целью настоящего изобретения является создание способа, который не имеет недостатков известных способов двухстадийного нагревания, поскольку свойства нити, имеющей относительно высокие количества 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол и/или низкие количества 2-хлоро-пара-фенилендиамин, являются намного лучше, чем свойства, получаемые традиционным одностадийным способом.

С этой целью создан способ получения высокопрочной арамидной нити, выполненной из сополимера, полученного из смеси мономеров 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, ароматического пара-диамина и ароматической пара-дикислоты, в котором получаемая нить нагревается на, по меньшей мере, двух стадиях способа, отличающийся тем, что на первой стадии нить нагревается при температуре 200-360°C и при натяжении, по меньшей мере, 0,2 сН/дтекс и на последующей второй стадии, на которой нить нагревается при температуре 370-500°C и при натяжении менее 1 сН/дтекс.

Данный способ состоит из двух различных стадий нагрева в двух зонах нагрева, таких как две системы нагревательных устройств, таких как печи или в одной печи, имеющей температурный градиент.

На первой стадии нить предварительно вытягивается при натяжении, которое является как можно высоким без нарушения способа. Температура на данной стадии, предпочтительно, поддерживается при 240-330°C. За первой стадией, предпочтительно, непосредственно следует вторая стадия вытяжки при температуре, предпочтительно, 400-470°C при низком натяжении. Между двумя стадиями, предпочтительно, отсутствует намотка и размотка нитей. Предпочтительно, на обеих стадиях уровни кислорода поддерживаются ниже 0,5 мас.%, предпочтительно, примерно 0,25 мас.%.

Для достижения оптимальных свойств нити важно, чтобы между двумя стадиями способа не осуществлялись другие стадии способа. Таким образом, для оптимальных результатов важно, чтобы между двумя стадиями способа не имела место намотка и размотка нити. Нить проводят через зоны нагрева обычно со скоростью, обеспечивающей время пребывания при нагреве, по меньшей мере, 5 сек, предпочтительно, по меньшей мере, 10 сек, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 20 сек, в обеих зонах нагрева.

Натяжение нити в нагревательных устройствах (таких как печи) регулируется степенью вытяжки в печах. На второй стадии натяжение поддерживается как можно низким без нарушения транспортирования нити. На практике оно обычно составляет примерно 15 сН для пучка приблизительно 130 дтекс.

Для получения наилучших результатов, т.е. наивысшей разрывной прочности, стадии способа осуществляются в условиях, в которых натяжение поддерживается как можно постоянным. Это может быть получено, например, при поддержании колебаний скорости нити как можно меньшими.

Кроме того, предпочтительно использовать сополимеры, имеющие относительную вязкость, составляющую, по меньшей мере, 3,5. Относительная вязкость может быть измерена известными методами, например, как рассмотрено в Европейском патенте 1689805.

Мономеры, используемые для получения нити изобретения, содержат ДАФБИ (5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол). Термин «ароматическая пара-дикислота», как использовано в данном описании, означает ароматическую пара-дикислоту или ее производное. Обычно кислота как таковая не используется в качестве мономера для реакции полимеризации, но используется ее сложный эфир или галогенид, в частности, хлорангидрид.

Термин «ароматический пара-диамин» имеет значение ароматического пара-диамина или его производного. Примерами являются парафенилендиамин, 2-хлоро-пара-фенилендиамин, Ме-парафенилендиамин, МеО-парафенилендиамин и т.п. Наиболее предпочтительно, используются парафенилендиамин и 2-хлоро-пара-фенилендиамин. Хотя 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол также является ароматическим диамином, данное соединение не включено в определение «ароматического пара-диамина».

Сополимер 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол-парафенилендиамин получают сополимеризацией мономера ароматического диамина 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазола и мономера ароматического пара-диамина пара-фенилендиамина и производного ароматической пара-дикислоты терефталоилдихлорида. Хотя это не требуется, часть или все из вышеуказанных пара-ароматических мономеров могут быть заменены другими пара-ароматическими мономерами, например часть или весь парафенилендиамин могут быть заменены аналогами парафенилендиамин, такими как 2-хлоро-пара-фенилендиамин, и терефталоилдихлорид может быть частично или полностью заменен на 2-хлоротерефталоилдихлорид.

Наиболее используемыми нитями для данного способа являются свежеформованные нити. Свежеформованными нитями являются нити, которые спрядены, но не подвергались термообработке при 200°C или выше. Особенно хорошие результаты также получаются для нити (или свежеформованной нити), полученной из сернокислотного прядильного раствора. Нити, полученные из сернокислотного прядильного раствора, имеют содержание серы, по меньшей мере, 0,1 мас.%. Предпочтительно использовать сернокислотные прядильные растворы, так как при использовании таких прядильных растворов могут быть получены намного более высокие скорости прядения, чем когда используются N-метилпирролидон- или диметилацетамид-содержащие прядильные растворы. Кроме того, предпочтительно иметь в нити как можно низкое содержание хлорида водорода для предотвращения высвобождения хлорида водорода из нити. Предпочтительным является содержание хлорида водорода менее 0,5 мас.%. Наиболее предпочтительными являются нити, которые совсем или практически не содержат хлорид водорода.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа первая стадия способа осуществляется при 240-330°C и при натяжении, по меньшей мере, 1 сН/дтекс, предпочтительно, по меньшей мере, 3 сН/дтекс. В принципе, для получения наилучших результатов в процессе первой стадии термообработки натяжение поддерживается высоким. Наиболее возможное высокое натяжение составляет примерно 95% от предела прочности при растяжении при применяемой температуре. При более высоких натяжениях нить будет рваться. Для предотвращения любого разрыва предпочтительно не использовать натяжения выше 90% от предела прочности при растяжении при применяемой температуре. Предпочтительно, используемое время пребывания составляет обычно, по меньшей мере, 20 сек.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа вторая стадия способа осуществляется при 400-470°C при натяжении менее 0,2 сН/дтекс. Указанное натяжение поддерживается как можно низким. При использовании специального оборудования, такого как ленточный конвейер, могут быть достигнуты такие низкие натяжения, как 0 сН/дтекс (т.е. натяжения отсутствует). Время пребывания составляет, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 20 сек.

Наибольшее увеличение разрывной прочности по сравнению с традиционным одностадийным способом получается, когда сополимер выполнен из смеси мономеров, в которой, по меньшей мере, 12,5 мол.%, предпочтительно, по меньшей мере, 17 мол.% мономеров составляет 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол. Сополимеры могут быть получены известными способами, такими как рассмотренные в патенте США 4018735 или в публикации WO 2005/054337.

Способ согласно данному изобретению создает арамидные нити, имеющие дополнительно улучшенную разрывную прочность. Было установлено, что данный способ дает нити, имеющие разрывную прочность приблизительно на 200 мН/текс выше, чем традиционно получаемые нити. Поэтому объектом настоящего изобретения является также мультифиламентная арамидная нить, имеющая разрывную прочность, по меньшей мере, 2500 мН/текс, в которой нитью является сополимер, полученный из смеси мономеров, содержащей 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, ароматический пара-диамин и ароматическую пара-дикислоту, в которой, по меньшей мере, 12,5 мол.% мономеров составляет 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, менее 20 мол.% составляет 2-хлоро-пара-фенилендиамин, и в которой нить имеет содержание серы, по меньшей мере, 0,1 мас.%. Предпочтительно, смесь содержит мономеры, в которой, по меньшей мере, 17 мол.% мономеров составляет 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол. Такие высокопрочные мультифиламентные нити, спряденные из сернокислотного прядильного раствора, являются еще неизвестными. В другом предпочтительном варианте осуществления в качестве ароматического пара-диамина смесь содержит только парафенилендиамин.

В альтернативном варианте осуществления согласно настоящему изобретению мультифиламентная арамидная нить имеет разрывную прочность, по меньшей мере, 2500 мН/текс, где нить выполнена из сополимера, полученного из смеси мономеров, содержащей 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, ароматическую пара-дикислоту и ароматический пара-диамин, которым является исключительно парафенилендиамин, в которой, по меньшей мере, 12,5 мол.% мономеров составляет 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, и в которой нить имеет содержание серы, по меньшей мере, 0,1 мас.%.

Предпочтительно, такая мультифиламентная арамидная нить имеет разрывную прочность, по меньшей мере, 2750 мН/текс, более предпочтительно, 2850 мН/текс. Мультифиламентная арамидная нить имеет, по меньшей мере, 2 филамента. Наиболее предпочтительная мультифиламентная арамидная нить имеет, по меньшей мере, 25 филаментов. В патенте США 4018735 ранее рассмотрены мультифиламентые нити, имеющие разрывную прочность 30 г/денье (около 2650 мН/текс) для 10 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол (пример 14) и 30,5 г/денье (около 2690 мН/текс) для 25 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол (пример 7). Однако необходимо иметь ввиду, что разрывная прочность в патенте США 4018735 была измерена на филаментах, а не на нити. Указанные значения поэтому не могут сравниваться прямо с настоящими заявленными значениями. В соответствии со стандартным руководством Kevlar Aramid Fiber, H.H.Yang (John Wiley & Sons, 1993, pages 34-35) разрывная прочность нити обычно составляет 80-85% от разрывной прочности единичного филамента. Данный фактор должен учитываться при сравнении свойств нити со свойствами филамента. Таким образом, значения для филамента из патента США 4018735 в плане настоящих заявленных значений разрывной прочности нити составляют самое большое около 2250 и 2290 мН/текс соответственно.

Настоящее изобретение дополнительно иллюстрируется следующими неограничительными примерами.

Общее

Разрывную прочность определяют в соответствии с методом, описанным в документе Американского общества по испытанию материалов D 885.

Содержание Na, S, Cl и Са определяют с использованием рентгеновского флюоресцентного спектрометра, как указано ниже.

Предварительная обработка образца

Образец измельчают до тонкодисперсного порошка в мельнице Herzog HMS 100 c cосудом для измельчения из карбида вольфрама. Арамидный порошок прессуют в таблетку диаметром 20 мм на прессе Fontijne TP 400 при давлении 175 кН в течение 2 мин.

Измерение

Данное измерение осуществляют с помощью рентгеновского флуоресцентного спектрометра PW2400 Philips и алюминиевых держателей образцов для 20 мм таблеток.

Используют следующие приборные принадлежности:

Рентгеновская трубка - хромовый анод.

Детектор - счетчик потока для Ca, Cl, Na, S.

Фильтр - отсутствует.

Коллиматорная маска - 16 мм.

Среда - вакуум.

Заданные параметры прибора являются следующими:

Спектраль-ная линия кВ мА Угол 2θ (°) Фоновое смеще-ние (°) T_p (c) T_b (с) Кристалл Коллиматор (мкм) PHD-установка верхнего уровня/ нижнего уровня (мас.%) Ca-Kα 60 50 113,200 +/-2,00 50 10 LiF200 150 80/20 Cl-Kα 60 50 92,810 +/-2,00 50 10 Ge 111 550 70/30 Na-Kα 50 60 28,180 +/-2,00 50 10 PX1 700 80/20 H-Kα 60 50 140,994 +/-1,60 50 10 Ge 111 550 80/20 S-Kα 60 50 110,680 +/-2,00 50 10 Ge 111 550 80/20

Принцип определения количества основан на линейном соотношении интенсивности Na-, S-, Cl- и Са-Kα-флуоресценции с известными концентрациями с получением калибровочной кривой, которая (кривая) используется для определения неизвестных концентраций.

Пример 1

(сравнительный; одностадийный способ)

Полимер, полученный из смеси 25 мол.% парафенилендиамин и 25 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол (и 50% мол. терефталоилдихлорид), имеющей относительную вязкость 6,0, растворяют в 99,8 мас.% серной кислоте, как описано в WO 2006/045517. Зонные температуры в двухшнековом экструдере находятся в интервале от 90 до 75°C. Концентрация полимера в растворе составляет 20 мас.%, и раствор был спряден через 50 прядильных отверстий диаметром 75 мкм. Фильеру поддерживают при температуре 125°C. Поток выводят в воздушный зазор и коагулируют в воде при 2°C. После промывки в воде 0,5 мас.% NaOH используют в качестве нейтрализующей жидкости, и на второй стадии промывки отмывают нейтрализующую жидкость. Нить сушат при 160°C и наматывают при скорости 147 м/мин с получением свежеформованных нитей.

Данная нить имеет линейную плотность 148 дтекс, разрывную прочность 1305 мН/текс и модуль 65 ГПа.

Указанную нить подвергают вытяжке в печи при температурах в интервале от 400 до 475°C в атмосфере азота. Во всех случаях время пребывания в печи составляет 28 сек. В процессе указанной вытяжки применяют различные натяжения, находящиеся в интервале от 0,17 сН/дтекс до 2,53 сН/дтекс, с получением в результате степеней вытяжки от 1,01 до 1,03. Свойства и основные заданные машинные параметры представлены в таблице 1.

Таблица 1 Натяжение в печи, сН/дтекс Температура печи, °C Линейная плот-ность, дтекс Разрывная проч-ность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная проч-ность, Дж/г Необработанная нить 148 1305 4,2 65 31 0,17 400 130 2065 2,80 122 31 1,40 400 130 1959 2,43 131 25 2,83 400 127 1759 2,07 135 20 0,19 425 130 2338 3,09 123 37 1,27 425 129 2108 2,56 131 28 2,53 425 128 1664 1,95 135 17 0,21 450 132 2468 3,16 124 40 1,16 450 131 2212 2,61 134 30 2,38 450 130 1687 1,93 136 17 0,27 475 131 2438 3,10 126 39 1,20 475 131 2030 2,44 131 26 2,26 475 129 1472 1,68 135 13

Самая высокая разрывная прочность достигается при 450°C при использовании самого низкого приложенного натяжения.

Пример 2

Свежеформованные нити получают, как описано в примере 1. Нить подвергают операции двухстадийной термообработки, где первую стадию выполняют при более низких температурах (300-360°C), чем вторую стадию (450°C), и ниже, чем в примере 1, и где натяжение, приложенное к нитям, является выше на первой стадии, чем на второй стадии. Между двумя стадиями нити не наматывают, но транспортируют роликом, который действует как регулятор натяжения/скорости. Натяжения нити на второй стадии находятся в интервале от 0,25 до 0,29 сН/дтекс. Время пребывания в обеих зонах нагревания составляет 28 сек.

Свойства и основные заданные машинные параметры представлены в таблице 2.

Таблица 2 Натяжение в печи 1, сН/дтекс Натяжение в печи 2, сН/дтекс Темпе-ратура печи 1, °C Темпе-ратура печи 2, °C Линейная плотность, дтекс Разрывная прочность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная проч-ность, Дж/г свежеформованная нить 153 1356 4,3 68 33 0,33 0,27 300 450 131 2603 3,3 124 43 1,63 0,26 300 450 131 2698 3,3 127 44 3,68 0,28 300 450 130 2770 3,3 129 46 0,24 0,29 330 450 130 2652 3,3 125 45 1,52 0,26 330 450 131 2698 3,3 128 45 3,40 0,25 330 450 131 2663 3,2 128 44 0,22 0,25 360 450 132 2601 3,4 122 45 1,44 0,26 360 450 132 2696 3,4 125 46 3,15 0,25 360 450 133 2656 3,3 126 44

Пример 3

Свежеформованные нити получают, как описано в примере 1. Температура фильеры составляет 91°C, нейтрализующая жидкость имеет концентрацию NaOН 0,8 мас.%, и скорость намотки составляет 140 м/мин свежеформованная нить имеет линейную плотность 147 дтекс, разрывную прочность 1451 мН/текс, модуль 62 ГПа и ударную прочность 35 Дж/г. Нить подвергают операции двухстадийной термообработки, где первую стадию выполняют при более низких температурах (260-300°C), чем вторую стадию (450°C). Температура первой стадии является также ниже, чем температура первой стадии в примере 2. Натяжения, приложенные к нитям, являются выше на первой стадии, чем на второй стадии. Между двумя стадиями нити не наматывают, но транспортируют роликом, который действует как регулятор натяжения/скорости. Натяжение нити на второй стадии составляет 0,1 сН/дтекс. Время пребывания в обеих зонах нагревания составляет 28 сек.

Свойства и основные заданные машинные параметры представлены в таблице 3.

Таблица 3 Натяжение в печи 1, сН/дтекс Натяжение в печи 2, сН/дтекс Темпе-ратура печи 1, °C Темпе-ратура печи 2, °C Линейная плотность, дтекс Разрывная прочность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная прочность, Дж/г 0,52 0,1     134 2730 3,67 114,8 50,0 1,93 0,1 260 450 135 2720 3,64 116,6 49,8 4,22 0,1     132 2790 3,62 118 50,5 0,46 0,1     133 2640 3,59 114,3 47,7 1,83 0,1 280 450 134 2710 3,58 117,4 49 4,03 0,1     134 2740 3,61 118,5 49,6 0,36 0,1     136 2660 3,61 116,5 48,6 1,79 0,1 300 450 136 2600 3,6 113,8 48 3,99 0,1     137 2780 3,63 118,4 50,3

Пример 4

Свежеформованные нити получают согласно примеру 3, но время пребывания в обеих зонах нагревания увеличивают до 56 сек.

Свойства и основные заданные машинные параметры представлены в таблице 4.

Таблица 4 Натяжение в печи 1, сН/дтекс Натяжение в печи 2, сН/дтекс Темпе-ратура печи 1, °C Темпе-ратура печи 2, °C Линейная плотность, дтекс Разрывная прочность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная прочность, Дж/г 0,42 0,1     135 2590 3,69 110,9 47,7 1,81 0,1 300 450 133 2720 3,66 114,9 49,6 4,06 0,1     132 2900 3,80 116,4 54,5

Пример 5

Свежеформованные нити получают согласно примеру 3, за исключением того, что скорость намотки составляет 160 м/мин. Свежеформованная нить имеет следующие свойства: линейная плотность - 133 дтекс, разрывная прочность - 1579 мН/текс, модуль - 72 ГПа, и ударная прочность - 37 Дж/г.

Указанная свежеформованная нить имеет содержание S - 1,84 мас.%, содержание Cl - 154 ч./млн, содержание Na - 0,06 мас.%, и содержание Са - 22 ч./млн.

Указанную свежеформованную нить термообрабатывают согласно примеру 4.

Натяжение в первой печи составляет 4,47 сН/дтекс и во второй печи - 0,13 сН/дтекс.

В результате получают нить с линейной плотностью 114 дтекс, разрывной прочностью 2998 мН/текс, модулем 127 ГПа и ударной прочностью 51,5 Дж/г.

Указанная термообработанная нить имеет содержание S - 1,88 мас.%, содержание Cl - 100 ч./млн, содержание Na - 0,07 мас.%, и содержание Са - 37 ч./млн.

Пример 6

Полимер, полученный из смеси 40 мол.% парафенилендиамин и 10 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол (и 50 мол.% терефталоилдихлорид), имеющей относительную вязкость 6,7, растворяют в 99,8 мас.% серной кислоте, как описано в WO 2006/045517. Зонные температуры в двухшнековом экструдере составляют 85°C. Концентрация полимера в растворе составляет 19 мас.%, и раствор был спряден через 100 прядильных отверстий диаметром 70 мкм. Фильеру поддерживают при температуре 90°C. Поток выводят в воздушный зазор и коагулируют в воде при 2°C. После промывки в воде 0,8 мас.% NaOH используют в качестве нейтрализующей жидкости, и на второй стадии промывки отмывают нейтрализующую жидкость. Нить сушат при 160°C и наматывают при скорости 160 м/мин с получением свежеформованных нитей, которые термообрабатывают, как в примере 3.

Свойства и основные заданные машинные параметры представлены в таблице 5.

Таблица 5 Натяжение в печи 1, сН/дтекс Натяжение в печи 2, сН/дтекс Темпе-ратура печи 1, °C Темпе-ратура печи 2, °C Линейная плотность, дтекс Разрывная прочность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная проч-ность, Дж/г Свойства свежеформованной нити 220 1915 4,6 75 45 1,79 300 0,12 450 199 2310 2,47 137,3 28,6 3,69 300 0,11 450 195 2400 2,51 139,3 30,1 5,48 300 0,15 450 196 2360 2,46 139 28,8

Пример 7

Нити получают в соответствии с примером 6 из полимера, полученного из смеси 45 мол.% парафенилендиамин и 5 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол (и 50 мол.% терефталоилдихлорид), имеющей относительную вязкость 5,7, причем полученная нить имеет линейную плотность 213 дтекс, разрывную прочность 2140 мН/текс и модуль 80 ГПа.

Наиболее важные заданные машинные параметры и свойства нити представлены в таблице 6.

Таблица 6 Натяжение в печи 1, сН/дтекс Натяжение в печи 2, сН/дтекс Темпе-ратура печи 1, °C Темпе-ратура печи 2, °C Линейная плотность, дтекс Разрывная прочность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная прочность, Дж/г 1,84 300 0,12 450 196 1990 2,19 129,8 21,8 2,64 300 0,12 450 194 2000 2,17 131,6 22 3,84 300 0,11 450 195 1950 2,11 132,0 20,4 5,18 300 0,10 450 193 2120 2,22 135 23,2

Пример 8

Полимер, полученный из смеси 35 мол.% парафенилендиамин и 15 мол.% 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол (и 50 мол.% терефталоилдихлорид), имеющей относительную вязкость 6,4, растворяют в 99,8 мас.% серной кислоте, как описано в WO 2006/045517. Зонные температуры в двухшнековом экструдере составляют 85°C. Концентрация полимера в растворе составляет 20 мас.%, и раствор был спряден через 106 прядильных отверстий диаметром 75 мкм. Фильеру поддерживают при температуре 85°C. Поток выводят в воздушный зазор и коагулируют в воде при 2,5°C. После промывки в воде 0,8 мас.% NaOH используют в качестве нейтрализующей жидкости, и на второй стадии промывки отмывают нейтрализующую жидкость. Нить сушат при 160°C и наматывают при скорости 160 м/мин с получением свежеформованных нитей, которые термообрабатывают, как в примере 3. Перед термообработкой свежеформованную нить предварительно сушат в течение 24 ч при температуре 50°C.

Наиболее важные заданные машинные параметры и свойства нити представлены в таблице 7.

Таблица 7 Натяжение в печи 1, сН/дтекс Натяжение в печи 2, сН/дтекс Темпе-ратура печи 1, °C Темпе-ратура печи 2, °C Линейная плотность, дтекс Разрывная прочность, мН/текс Удлинение при разрыве, % Модуль, ГПа Ударная проч-ность, Дж/г Свойства свежеформованной нити 190 1606 4,35 67,7 37,5 0,92 300 0,088 450 169 2590 3,01 131,1 39,1 1,79 300 0,082 450 170 2640 3,03 131 39,8 2,74 300 0,065 450 170 2720 3,04 134 41,2

Изобретение относится к химической технологии текстильных материалов и касается способа получения высокопрочной арамидной нити. Нить выполняют из сополимера, полученного из смеси мономеров. Содержит 5-(6)-амино-2-(пара-аминофенил)бензимидазол, ароматический пара-диамин и ароматическую пара-дикислоту, при котором нить нагревается на, по меньшей мере, двух стадиях. На первой стадии нить нагревают при температуре 200-360°С при натяжении, по меньшей мере, 0,2 сН/дтекс и на второй стадии нить нагревают при температуре 370-500°С и натяжении менее 1 сН/дтекс. Мультифиламентная арамидная нить, спряденная из сернокислотного прядильного раствора имеет разрывную прочность, составляющую по меньшей мере, 2500 мН/текс. Изобретение обеспечивает создание высокопрочной арамидной нити. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 табл., 8 пр.

1. Способ получения высокопрочной арамидной нити, выполненной из сополимера, полученного из смеси мономеров, содержащей 5-(6)-амино-2-(парааминофенил)бензимидазол, ароматический парадиамин и ароматическую парадикислоту, при котором нить нагревается на, по меньшей мере, двух стадиях, отличающийся тем, что на первой стадии нить нагревают при температуре 200-360°С и при натяжении, по меньшей мере, 0,2 сН/дтекс и на последующей второй стадии нить нагревают при температуре 370-500°С и при натяжении менее 1 сН/дтекс.

2. Способ по п.1, в котором нить после первой стадии нагрева направляют непосредственно в нагревательное устройство для осуществления второй стадии нагрева без намотки или размотки нити между двумя стадиями нагрева.

3. Способ по п.1 или 2, в котором нитью является свежеформованная нить.

4. Способ по п.1, в котором нить прядут из сернокислотного прядильного раствора.

5. Способ по п.1, в котором первую стадию нагрева осуществляют при температуре 240-330°С и натяжении, по меньшей мере, 1 сН/дтекс, предпочтительно, по меньшей мере, 3 сН/дтекс.

6. Способ по п.1, в котором вторую стадию нагрева осуществляют при температуре 400-470°С и натяжении менее 0,5 сН/дтекс.

7. Способ по п.1, в котором время нагрева на двух стадиях составляет, по меньшей мере, 10 с.

8. Способ по п.7, в котором сополимер получают из смеси мономеров, содержащей 5-(6)-амино-2-(парааминофенил)бензимидазол, терефталоилдихлорид и/или 2-хлоротерефталоилдихлорид и парафенилендиамин и/или 2-хлоропарафенилендиамин.

9. Способ по п.8, в котором сополимер получают из смеси мономеров, при этом, по меньшей мере, 12,5 мол.%, предпочтительно, по меньшей мере, 17 мол.% мономеров составляет 5-(6)-амино-2-(парааминофенил)бензимидазол.

10. Мультифиламентная арамидная нить, имеющая разрывную прочность, составляющую по меньшей мере, 2500 мН/текс и выполненную из сополимера, полученного из смеси мономеров, содержащей 5-(6)-амино-2-(парааминофенил)бензимидазол, араматический парадиамин и ароматическую парадикислоту, при этом, по меньшей мере, 12,5 мол.% мономеров составляет 5-(6)-амино-2-(парааминофенил)бензимидазол, менее 20 мол.% составляет 2-хлоропарафенилендиамин, и в которой нить имеет содержание серы, по меньшей мере, 0,1 мас.%.

11. Мультифиламентная арамидная нить по п.10, в которой ароматический парадиамин представляет собой исключительно парафенилендиамин.