Способ получения волокон Советский патент 1992 года по МПК D01F6/90 

сл

с

Использование: химическая промышленность, производство шинного корда. Сущность изобретения: раствор смеси по- ли-п-фенилентерефталамида с 2.5-25 мас.% сополиамида, n-фенилендиамина, терефта- левой кислоты и третьего мономера, с содержанием нафталиновых звеньев равным 2,1-10 мол.%, в серной кислоте формуют через воздушную прослойку в коагуляцией ную ванну. Волокно промывают и сушат. Третий мономер выбирают из группы: 1,5- 2,6-нафталиндиамин: 1,5-2,6-нафталинди- карбоновая кислота. 4 табл.

Изобретение относится к технологии получения химических волокон, в частности, к получению волокон из смеси ароматических полиамидов, и может быть использовано для получения шинного корда.

Известен способ получения волокон из полипарафенилентерефталамида формованием по сухомокрому способу из 15-30%-но- го раствора поли-п-фенилентерефталамида в серной кислоте.

Волокна имеют недостаточно высокие прочностные показатели.

Наиболее близким изобретению является способ получения волокон формованиемрастворасмесиполи-п-фенилентерефталамида и другого ароматического сополиамида с регулярным распределением ароматических и алифатических звеньев,-в концентрированной серной кислоте через воздушную прослойку в коагуляционную ванну. Полученное волокно промывают и сушат.

Однако полученные волокна также обладают недостаточно высокими прочностными показателями.

Данные по пределу прочности на разрыв сформованного волокна определяют согласно стандарту ASTM-2101 при проведении испытаний на предел прочности на разрыв на отдельных нитях с помощью измерителя прочности на разрыв Instron. Номинальная длина образца составляет0,10 м, а скорость растяжения 0,01 м/мин. Нити предварительно выдерживают при 20°С и при относительной влажности 65%. Средний результат по 10 испытаниям нитей на предел прочности на разрыв был подсчитан. Таким образом, были определены следующие свойства волокон: предел прочности на разрыв: 168,0 сН/текс, относительное удлинение: 3,52%.

Цель изобретения - повышение прочности волокон.

Цель достигается тем, что волокно формуют через воздушную прослойку в коагуляVJсо to ю ел

CJ

GJ

ционную осадительную ванну из раствора смеси поли-п-фенилентерефталамида и со- полиамида и n-фенилендиамина, терефта- левой кислоты и третьего мономера, выбранного из группы: 1,5-; 2,6-нафталин- диамин; 1,5-2,6-нафталиндикарбоновзя кислота, с содержанием нафталиновых звеньев, равным 2,1-10 мол.%. Указанный сополиамид вводят в исходную смесь в количестве 2,5-2,5 мас.%.

Пример. Получение ПФТФ (поли-п- фенилентерефталамида).

Получают ПФТФ в смеси с М-метилпир- ролидоном и хлоридом кальция при содержании хлорида кальция 9,5 мас.% в пересчете на всю реакционную массу. Отношение мономерных n-фенилендиаминэ и терефталоилдихлорида составляет 0,997, а их общая концентрация составляет 13 мас.% в пересчете на общую реакционную массу. После нейтрализации, промывания и высушивания получен полимер с характерной вязкостью 5,4.

Получение сополиамида со звеньями 2,6-нафталина.

,, Для получения сополиамида использована вышеприведенная методика в реакторе на 1 л в среде 470 г N-метилпирролидона и 55 г хлорида кальция. И в этом случае концентрация мономера составляет примерно 13 мас.%, при этом используют27,36 г n-фенилендиамина и в зависимости от целевого содержания нафталина 1,33-46 г хло- рангидрида нафталин - 2,6-дикарбоновой кислоты и 47,73-50,41 г терефталоилдихлорида. Время реакции 30 минут, температура реакции примерно 50°С. В результате получен полимерный продукт с характерной вязкостью 4,8 (при нижнем значении содержания нафталина) и 6 (при самом высоком значении содержания нафталина).

Получение сополиамида со звеньями 1,5-нафталина.

Сололиамид приготовлен в среде 495 г N-метилпирролидона и 45 г хлорида кальция. После растворения в указанной среде 25,16 г n-фенилен диамина и 1,998 г нафтз- лин-1,5-диамина при температуре примерно в 20°С начинают реакцию с добавлением 49,74 г терефталоилдихлорида. Время реакции примерно пятнадцать минут, и в результате получают полимерный продукт с относительной вязкостью 3,31.

Получение прядильного раствора .

В качестве растворителя используют концентрированную серную кислоту силой 99,8%. Раствор получают путем смешивания 495 г полимера с 2005 г твердой охлажденной серной кислоты.

Прядение.

Из раствора полимера с примерным содержанием полимера 19,8% прядут волокно по воздушному способу по существу так, как описано в известном примере через фильеру с 50 отверстиями, каждое из которых имеет диаметр 75 fi м. Температура прядения примерно 80°С, скорость намотки 180 м/мин и температура в коагуляционной ванне 14°С, В коагуляционной ванне образующиеся нити пропускают через кольцо диаметром 10 мм и направляют через керамическую шпильку. Полученные нити наматывают с приложенным натяжением или без него, промывают при 14°С водой, нейтрализуют при 60°С в 1%-ном (мае) растворе карбоната натрия, после чего промывают при 60°С водой. Затем нити сушат на воздухе.

Испытание прочностных свойств нитей. Прочностные данные получены в соответствии с ASTM-D2101 проведением прочностных испытаний на отдельных нитях с помощью прочностномера типа Инстрон.

Номинальная замеряемая длина составляла 0,1 м, скорость натяжения составляла 0,01 м/мин. Нити предварительно выдерживают при 20°С и относительной влажности 65%. Для каждого типа нитей подсчитывают

средний результат для прочностных испытаний 10 нитей.

Результаты испытаний; полученные для различных полимерных смесей изобретения, суммированы в таблицах.

Опыты в таблицах, отмеченные как стандартные, относятся к контрольным испытаниям, проведенным с гомополиамидом ПФТФ. Разница в значениях величин проч- ностина разрыв для различных стандартов

представляет собой серу, до которой различные загрузки гомополиамида отмыты от примесей. Операция промывки может включать до двадцати или более циклов с использованием от умеренного до большого

количества воды при комнатной или повышенной температуре.

Мол.% нафталина указывает на число молей нафталиновых звеньев на 100 молей всех образованных в сополиамиде кислотами или аминами звеньев. Так, 2,1 мол.% соответствует ,&вес.% звеньев в сополиамиде. В табл,1, 2, 3 нафталиновые звенья происходят из хлорангидрида нафталин- 2,6-дикарбоновой кислоты, а в табл.4 эти

звенья возникают при использовании для получения сополиамида нафталин-1,5-диа- мина.

Натяжение в cH/dTex указывает на натяжение, приложенное к нити во влажном состоянии перед ее намоткой. Модуль упругости измеряют согласно ASTM-D885 для определения модуля упругости в гигапаска- лях.

Значения прочности на разрыв и модуля упругости ясно указывают на их рост в присутствии сополиамида при увеличении содержания нафталиновых звеньев, а также при увеличении натяжения перед намоткой. Наиболее высокие единичные значения прочности на разрыв были получены в экспериментальных сериях 22-24 при натяжении 0,2 сН/Тех и равнялись 365 сН/Тех. Перевод этого значения в граммы на денье при номинальной замеряемой длине в 2,5 см дает значение прочности на разрыв в 45 г/денье.

андарт)

2,1 1,6 2,1 ,2

м

ю ю

10 10

(мае)

10

(стандарт)

О

(стандарт)

1,25

1,25

2,5

2,5

2,5

5

5

5

10

10

10

%

25

100 100

7,5 7,5 7,5 7.5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5

2,И

2,05

2,3 2,36 2.21 1,96 2,04 1,92 2,03 2,02 1,83 2,22 2,21, 2,35 2.31 2,25 2,28 2.0Ц 1,92

0

Формула изобретения Способ получения волокон формованием раствора смеси поли-п-фенилентерефта- ламида и другого ароматического полиамида в серной кислоте через воздушную прослойку в коагуляциейную ванну, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности волокон, в качестве другого ароматического полиамида используют сополиамид п-фени- лендиамина, терефталевой кислоты и третьего мономера, выбранного из группы: 1,5-2,6-нафталиндиамин 1,5-2,6-нафталин- дикарбоновая кислота, с содержанием нафталиновых звеньев 2,1-10 мол.% причем указанный сополиамид вводят в исходную смесь в количестве 2,5-25 мас.%..

1,0

1,6

О

1,6

1,,6

3,2

1,6

3,2

82 7

87

6Э

89

101)

135

93

130

195 204

221

214 228 213 233 240 239

3,2 3,6

3,3 3,9 3,6 2,9 2,5 3,5 2,7

Та6лица2

51

Таблица 3

6 2

6

2

6

2

6

2

6

2

6

2

6

96 128

82

00

121

72

95

119

65

86

117

7k

101

103

54

90

110

68

n t

238 252

241 21.1 254 243 246 255 257 26g 267 244 245 246 248 242 24g 227 246

3,4 3,0

3,7 3,5 3,1 3,9 3,5 3,1 4,2 3,8 3,2 3.9 3,3 3,2 4,4 3,5

3 4,1 3,4