СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АРАМИДНЫХ НИТЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ 5(6)-АМИНО-2(П-АМИНОФЕНИЛ)-БЕНЗИМИДАЗОЛ Российский патент 2015 года по МПК D01F6/80 D01F11/16 

Изобретение относится к области обработки синтетических волокон для улучшения эксплуатационной характеристики волокон - разрушающего напряжения при растяжении в микропластике.

Изобретение предназначено для изменения физико-механических свойств нитей, в частности повышения разрушающего напряжения при растяжении в микропластике арамидных нитей, изготовленных из ароматических полиамидов, содержащих в качестве одного из мономеров 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол (далее по тексту - «нитей из ароматических полиамидов, содержанщх 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол»), используемых в качестве исходного сырья для композиционных материалов, из которых могут изготавливаться средства индивидуальной защиты, корпуса технических устройств и средств передвижения и другие изделия.

Известен способ получения углеродистого волокнистого материала (RU 2475571 С1, D01F 9/16, 20.02.2013), согласно которому целлюлозное волокно сначала сушат с применением источника СВЧ, а затем нагревают до температуры 2400°C. Изобретение повышает эффективность способа получения углеродного волокна с повышенным уровнем прочности.

Известен способ сушки волокнистого материала из полибензимидазола при помощи микроволнового излучения частотой 890 МГц за время от 2 с до 10 мин без нагрева материала (US 3814793 А, D01F 6/74, 04.06.1974). Изобретение позволяет понизить влажность материала без нарушения гофрирования.

Наиболее близким аналогом из уровня техники по своей технической сущности является способ повышения разрывной прочности и модуля упругости пара-арамидных нитей на основе поли-парафенилентерефталамида (US 5175239, D01F 6/60, 29.12.1992). В источнике описано повышение прочности таких нитей с использованием микроволнового воздействия на нить с частотой от 100 до 10000 МГц. Нагрев нити производится под натяжением до температуры от 250 до 425°C с получением модуля не менее 1100 грамм/денье. Недостатком данного изобретения является недостаточное упрочнение обработанных микроволновым излучением нитей.

Заявленный способ упрочняющей обработки нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, включает нагрев указанных нитей под натяжением или в свободном состоянии в камере генератора сверхвысоких частот СВЧ-излучением и последующее их кондиционирование на воздухе.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является направленное изменение физико-химических свойств нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол.

Техническим результатом изобретения является повышение физико-химических свойств нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, в частности повышение разрушающего напряжения и уровня прочности обрабатываемого материала.

Способ включает обработку указанных нитей с применением источника СВЧ-излучения в течение определенного времени и кондиционирования обработанных нитей. Для обработки используют источник энергии сверхвысоких частот с выходной мощностью от 0,5 кВт и выше и с рабочей частотой от 300 МГц и выше.

Заявляемый способ заключается в следующем. Исходные нити из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, подвергают обработке с применением генератора сверхвысоких частот (СВЧ), а рабочая камера с нитью является нагрузкой для источника энергии СВЧ. Нить при обработке может находиться как под натяжением, так и в свободном состоянии.

В качестве источников СВЧ-энергии используются СВЧ-генераторы мощностью от 0,5 кВт с рабочей частотой от 300 МГц. Выбор типа генератора и его мощность определяют размерами рабочей камеры и количеством помещаемого материала в камеру.

СВЧ-обработка имеет следующие преимущества по сравнению с традиционными источниками:

- тепловая безинерционность, т.е. возможность практически мгновенного включения и выключения теплового воздействия на обрабатываемый материал, что приводит к высокой точности регулировки процесса нагрева и его воспроизводимости;

- возможность равномерной обработки при соответствующем подводе энергии в камеру, т.к. нагрев полем СВЧ происходит одновременно во всех точках обрабатываемого материала;

- высокий КПД преобразования СВЧ-энергии в тепловую (теоретически близок к 100%) при соответствующей конструкции камеры.

Предложенный способ отвечает условиям патентоспособности "промышленная применимость", поскольку он может быть реализован существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Примеры

Последующие примеры предназначены для иллюстрации изобретения и пояснения специалистам назначения и применения изобретения. Эти примеры не предназначены для какого-либо ограничения изобретения материалами, условиями, параметрами процессов и тому подобное, приведенными в настоящих примерах.

Пример 1. Контрольный. Проводятся испытания не обработанных СВЧ-нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 259 сН/текс и линейной плотностью 59,4 текс, по ГОСТ 28007-88 на разрушающее напряжение при растяжении в микропластике. Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 456 кгс/мм².

Пример 2. Нить из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 259 сН/текс и линейной плотностью 59,4 текс, подвергают обработке в среде азота или на воздухе длительностью 1 мин, используя СВЧ-генератор мощностью 0,7 кВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный материал кондиционируют на воздухе в течение 15 ч. Затем проводятся испытания нити по ГОСТ 28007-88 по показателю «Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике».

Проведенные исследования показали, что при обработке нити разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 472 кгс/мм², что примерно на 4% выше аналогичного показателя у исходной нити.

Пример 3. Нить из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 259 сН/текс и линейной плотностью 59,4 текс подвергают обработке в среде азота или на воздухе длительностью 10 минут, используя СВЧ-генератор мощностью 0,7 кВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный материал кондиционируют на воздухе в течение 15 ч. Затем проводятся испытания нити по ГОСТ 28007-88 по показателю «Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике»..

Проведенные исследования показали, что при обработке нити разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 478 кгс/мм², что примерно на 5% выше аналогичного показателя у исходной нити.

Пример 4. Нить из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 259 сН/текс и линейной плотностью 59,4 текс подвергают обработке в среде азота или на воздухе длительностью 25 мин, используя СВЧ-генератор мощностью 0,7 кВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный материал кондиционируют на воздухе в течение 15 ч. Затем проводятся испытания нити по ГОСТ 28007-88 по показателю «Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике».

Проведенные исследования показали, что при обработке нити разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 485 кгс/мм², что примерно на 6% выше аналогичного показателя у исходной нити.

Пример 5. Нить из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 259 сН/текс и линейной плотностью 59,4 текс подвергают термической обработке в среде азота или на воздухе длительностью 30 мин, используя СВЧ-генератор мощностью 0,7 кВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный материал кондиционируют на воздухе в течение 15 ч. Затем проводятся испытания нити по ГОСТ 28007-88 по показателю «Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике». Проведенные исследования показали, что при обработке нити разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 490 кгс/мм², что примерно на 7% выше аналогичного показателя у исходной нити.

Пример 6 - контрольный. Проводятся испытания нити из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, не обработанных СВЧ, с удельной разрывной нагрузкой 257 сН/текс и линейной плотностью 58,5 текс по ГОСТ 28007-88 по показателю «Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике». Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 420 кгс/мм².

Пример 7. Нить из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 257 сН/текс и линейной плотностью 58,5 текс подвергают обработке в среде азота или на воздухе длительностью 5 мин, используя СВЧ-генератор мощностью 1,0 кВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный материал кондиционируют на воздухе в течение 15 ч. Затем проводятся испытания нити по ГОСТ 28007-88 по показателю «Разрушающее напряжение при растяжении в микропластике».

Проведенные исследования показали, что при обработке нити разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 448 кгс/мм², что примерно на 7% выше аналогичного показателя у исходной нити.

Пример 8. Нить из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, с удельной разрывной нагрузкой 257 сН/текс и линейной плотностью 58,5 текс подвергают обработке в среде азота или на воздухе длительностью 10 мин, используя СВЧ-генератор мощностью 1,0 кВт с рабочей частотой 2450 МГц, после чего полученный материал кондиционируют на воздухе в течение 15 ч. Затем проводятся испытания нити по ГОСТ 28007-88 на разрушающее напряжение при растяжении в микропластике.

Проведенные исследования показали, что при обработке нити разрушающее напряжение при растяжении в микропластике составило 454 кгс/мм², что примерно на 8% выше аналогичного показателя у исходной нити.

Таким образом, применение предложенного способа обеспечивает повышение уровня разрушающего напряжения при растяжении в микропластике нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, за счет обработки указанных нитей СВЧ-излучением.

Изобретение относится к области обработки синтетических волокон и касается способа повышения физико-механических характеристик арамидных нитей, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол. Включает обработку нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол, в камере генератора сверхвысоких частот СВЧ-излучением. Нагрев нитей осуществляют под натяжением или в свободном состоянии. Затем осуществляют кондиционирование нитей на воздухе. Изобретение обеспечивает повышение физико-химических свойств нитей из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол. 2 з.п. ф-лы, 8 пр.

1. Способ упрочняющей обработки нитей из ароматических полиамидов, включающий нагрев указанных нитей в камере генератора сверхвысоких частот СВЧ-излучением и последующее кондиционирование арамидных нитей на воздухе, отличающийся тем, что упрочняющей обработке подвергают нити из ароматических полиамидов, содержащих 5(6)-амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев нитей осуществляют под натяжением.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев нитей осуществляют в свободном состоянии.