Способ получения полиимидных нитей с улучшенными механическими и термическими характеристиками

 

Использование: в текстильной промышленности, при производстве плюшевых меховых тканей, в химической промышленности при изготовлении фильтрующих материалов для горячих газов и агрессивных жидкостей, в производстве электро- и термоизоляторов, материалов, устойчивых к воздействию космического и ультрафиолетового излучения. Сущность изобретения: раствор ароматической полиамидокислоты в полярном апротонном органическом растворителе формуют в водно-органическую осадительную ванну, сушат, затем обрабатывают в термокамере с инертной средой в присутствии орто-фосфорной кислоты под натяжением не более 10 сН/текс и температуре на выходе из камеры, превышающей температуру на входе на 250 400°С. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения модифицированных нитей на основе ароматического полиимида и может быть использовано в текстильной промышленности при производстве плюшевых, меховых тканей, рабочей защитной одежды, в химической промышленности при изготовлении фильтрующих материалов для горячих газов и агрессивных жидкостей, в производстве термо- и электроизоляторов, а также термостойких тканей, стойких к воздействию космического и ультрафиолетового излучения.

Известен способ получения полиимидных нитей, согласно которому полиамидокислоту (ПАК) синтезируют из пиромеллитового диангидрида и 4,4'-диаминодифенилметана или мета-фенилендиамина в растворе диметилформамида (ДМФ), формуют в водно-осадительной ванне и подвергают пластификационной вытяжке и термообработке [1] Волокна имеют прочность 25-27 сН/текс с невысокой теpмической стабильностью.

Наиболее близким изобретению является способ получения полиимидных нитей с улучшенными механическими и термическими характеристиками, согласно которому используют ароматический полиимид общей формулы NQNR где n 80-300; Q остаток одной или нескольких тетракарбоновых кислот, которые были выбраны из пиромеллитовых, дифенилтетракарбоновых, дифенилоксидтетракарбоновых, бензофенонтетракарбоновых кислот, гидрохинон-бис-(3,4-дикарбоксифенилового) эфира, резорцин-бис(3,4-дикарбоксифенилового) эфира или парафенилен-бис-тримеллита.

R-остаток одного или нескольких диаминов, в частности парафенилендиамин; М фенилендиамин; 4,4'-диаминодифенилметан; 4,4'-диаминодифенилоксид; 4,4'-диаминодифенил; 4,4'-диаминотерфенил; 4,4'-диаминодифенилсульфид; 2,7-диаминофлуорен; 2,7-диаминофлуоренон и 2,8-диаминофеноксазин, а также диамины, содержащие азольные группировки. В целом предпочтительны также полиимиды, в которых Q является производным от одной из тетракаpбоновых кислот (пиромеллитовой 3,3' 4,4'-дифенилтетракарбоновой, 3,3' 4,4'-бензофенонтетракарбоновой и 3,3' 4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой), а R производное от парафенилендиамина, М фенилендиамина, 4,4'-диаминофенилоксида. 4,4'-диаминоодинфенилметана и диаминов с азольными группами.

Сформованные по мокрому способу нити подвергают пластификационной вытяжке, промывают, сушат и обрабатывают в инертной среде в термокамере при 350-600^оС [2] Прочность полученных нитей достигает 140 сН/текс, однако, устойчивость таких нитей к действию высоких температур и открытого пламени находится на уровне обычных полиимидных нитей.

Цель изобретения придание нитям устойчивости к тепловому удару 700-800^оС, надежности при эксплуатации в атмосфере с повышенным содержанием кислорода 40-70% и контактов с открытым пламенем и термостабильностью при действии высоких температур.

Цель достигается за счет того, что нити, сформованные по мокрому способу из раствора ароматической полиамидокислоты в полярном апротонном органическом растворителе и высушенные, подвергают термообработке в камере с инертной средой в присутствии ортофосфорной кислоты или ее производных под натяжением не более 10 сН/текс и температуре на выходе из камеры, превышающей температуру на входе на 250-400^оС.

П р и м е р 1. В реактор, снабженный мешалкой и термостатирующей рубашкой, загружают раствор 4,4'-диаминодифенилового эфира в диметилацетоамиде. Затем при постоянном перемешивании и температуре 10-15^оС в раствор диамина добавляют эквимолярное количество сухого диангидрида пиромеллитовой кислоты. В результате реакции поликонденсации получают вязкий раствор полиамидокислоты с концентрацией 12,8 мас. и динамической вязкостью раствора 42,5 Па.с.

После фильтрации и обезвоздушивания под вакуумом раствор полиамидокислоты формуют в водно-диметилацетамидную осадительную ванну через фильеру, имеющую 100 отверстий с диаметром отверстия 0,08 мм. Затем свежесформованную нить подвергают пластификационной вытяжке на воздухе при 20^оС в 2,5 раза. Вытянутую нить промывают обессоленной водой и обрабатывают ортофосфорной кислотой. Затем нить сушат при 50^оС в вакууме и подвергают термообработке, непрерывно пропуская через нагретую трубку с инертной атмосферой, температура на входе трубки 286^оС, на выходе 550^оС. Натяжение при обработке 8 сН/текс, скорость прохождения 20 м/мин (показатели нити приведены в таблице).

П р и м е р 2. Синтез полиамидокислоты, получение полиамидокислотной нити, ее пластификационную вытяжку, промывку, сушку, обработку и термообработку проводят как в примере 1 за исключением того, что в качестве диаминной компоненты используется смесь 4,4'-диаминодифенилоксида и 5(6) амино-2 (n-аминофенил)-бензимидазола в соотношении 70:30 мол. пропитывают ортофосфорной кислотой.

П р и м е р 3. По методике, описанной в примере 1 за исключением того, что в качестве диаминной компоненты используют 5(6)-амино-2(n-аминофенил)-бензимидазол. Концентрация полимера в прядильном растворе 8,0 мас.

П р и м е р 4. По методике, описанной в примере 1 за исключением того, что в качестве диаминной компоненты используют n-фенилендиамин, в качестве диангидридной компоненты смесь диангидридов дифенилтетракарбоновой и пиромеллитовой кислот в соотношении 75:25 мол.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИИМИДНЫХ НИТЕЙ С УЛУЧШЕННЫМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ И ТЕРМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ формованием раствора ароматической полиамидокислоты в полярном апротонном органическом растворителе в водно-органической осадительной ванне, сушкой и термообработкой в камере с инертной средой, отличающийся тем, что термообработку проводят в присутствии орто-фосфорной кислоты или ее производных под натяжением не более 10 CN/текс и температуре на выходе из камеры, превышающей температуру на входе на 250 - 400^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1