Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к волокну из полностью ароматического полиамида метатипа. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к новому волокну из полностью ароматического полиамида метатипа, которое не содержит слоистого глинистого минерала, является превосходным по механическим характеристикам и может обеспечить получение высококачественного продукта.

Уровень техники

Хорошо известно то, что полностью ароматические полиамиды, полученные из ароматических диаминов и дихлорангидридов ароматических дикарбоновых кислот, являются превосходными по теплостойкости и превосходными по пламезамедлению. Кроме того, также известно то, что данные полностью ароматические полиамиды являются растворимыми в растворителях на амидной основе, и из данных полимерных растворов могут быть получены волокна по способам, таким как сухое прядение, мокрое прядение и полусухое полумокрое прядение.

В числе таких полностью ароматических полиамидов волокно из полностью ароматического полиамида метатипа (ниже в настоящем документе в некоторых случаях сокращенно называемого «метаарамидом»), представляемого поли-м-фениленизофталамидом, является в особенности хорошо подходящим для использования в качестве теплостойкого и пламезамедляющего волокна. В качестве способов получения такого метаарамидного волокна использовали следующие далее два способа (a) и (b). Кроме того, в качестве способов получения метаарамидного волокна, отличных от данных способов, также были предложены способы, такие как от (c) до (e).

(a) Способ получения метаарамидного волокна в результате проведения для м-фенилендиамина и изофталоилхлорида низкотемпературной растворной полимеризации в НМ-диметилацетамиде для получения раствора поли-м-фениленизофталамида, после этого нейтрализации хлористо-водородной кислоты, получаемой в качестве побочного продукта в растворе, гидроксидом кальция для получения полимерного раствора, содержащего хлорид кальция, и проведения сухого прядения для получающегося в результате полимерного раствора (патентный документ 1: JP-B-35-14399).

(b) Способ выделения порошкообразного полимерного поли-м-фениленизофталамида в результате введения системы органического растворителя (например, тетрагидрофурана), который не является хорошим растворителем для продукта полиамида, включающего соль м-фенилендиамина и изофталоилхлорид, в контакт с системой водного раствора, содержащей акцептор неорганической кислоты и растворимую нейтральную соль, (патентный документ 2: JP-B-47-10863) и повторного растворения данного полимерного порошка растворителе на амидной основе с последующим проведением мокрого прядения в водной коагуляционной ванне, содержащей неорганическую соль, (патентный документ 3: JP-B-48-17551).

(c) Способ получения формованного изделия, такого как волокно, по способу мокрого формования из раствора метаарамида, не содержащего неорганическую соль или содержащего незначительное количество (от 2 до 3%) хлорида лития и полученного в результате растворения метаарамида, синтезированного по способу растворной полимеризации в растворителе на амидной основе, (патентный документ 4: JP-A-50-52167).

(d) Способ экструдирования раствора метаарамидного полимера, полученного в результате проведения растворной полимеризации в растворителе на амидной основе и содержащего хлорид кальция, образованный в результате проведения нейтрализации гидроксидом кальция, оксидом кальция и тому подобным, и воду, в газ через отверстия для обеспечения его прохождения через газ, после этого введения его в водную коагулирующую ванну, а затем обеспечения его прохождения через водный раствор неорганической соли, такой как хлорид кальция, для преобразования раствора в волокнистый материал (патентный документ 5: JP-A-56-31009).

(e) Способ прядения для раствора метаарамидного полимера, полученного в результате проведения растворной полимеризации в растворителе на амидной основе и содержащего хлорид кальция, образованный в результате проведения нейтрализации гидроксидом кальция, оксидом кальция и тому подобным, и воду, в водную коагуляционную ванну, содержащую хлорид кальция с высокой концентрацией, через отверстия для преобразования раствора в волокнистый материал (патентный документ 6: JP-A-8-074121, патентный документ 7: JP-A-10-88421 и тому подобное).

Однако в соответствии с вышеупомянутым способом (a) в растворе волокнистого полимера, прядомом из прядильной головки, происходят испарение растворителя и высушивание в окрестности поверхности волокнистого материала, полученного в результате сухого прядения, так что на поверхности волокна образуется слой плотной и твердой оболочки. В соответствии с этим, удаление остаточного растворителя в достаточной степени было затруднительным даже в случае непрерывного прополаскивания волокнистого материала в результате водного промывания и тому подобного. Таким образом, вследствие сохранения в волокне растворителя во время использования волокна, полученного по способу (a), в высокотемпературной атмосфере в волокне возникает пожелтение. По этой причине необходимо избегать проведения тепловой обработки при высоких температурах. В результате возникла проблема, заключающаяся в трудности увеличения прочности.

С другой стороны, в вышеупомянутых способах от (b) до (e) испарение растворителя на стадии прядения не происходит вследствие мокрого прядения. Однако при введении полимера, преобразованного в волокнистую форму, в водную коагуляционную ванну или водную коагуляционнную ванну, содержащую неорганическую соль с высокой концентрацией, растворитель высвобождается из окрестности поверхности волокнистого полимера в водную коагуляционную ванну, и одновременно вода, содержащаяся в жидкости коагуляционной ванны, поступает во внутреннее пространство волокнистого материала из окрестности поверхности коагулированного волокнистого материала с образованием слоя твердой оболочки. По этой причине удаление растворителя, остающегося в волокне, в достаточной степени было затруднительным, и нельзя было избежать окрашивания и изменения окраски (в частности, пожелтения) в высокотемпературной атмосфере вследствие присутствия остаточного растворителя, подобно случаю с волокном, полученным по способу сухого прядения. В соответствии с этим, также и для волокна, полученного по способам от (b) до (е), необходимо избегать проведения тепловой обработки при высоких температурах, и все еще сохраняется проблема, заключающаяся в трудности увеличения прочности волокна.

Кроме того, в патентном документе 8 (JP-A-2001-348726) предлагается способ коагуляции метаарамидного раствора для получения волокнистого материала, имеющего поры, после этого растяжения при нагревании для волокнистого материала на воздухе при одновременном содержании коагуляционной жидкости в порах или в состоянии, в котором пластифицирующей жидкости позволяется находиться в порах, а после этого нагревания волокнистого материала при одновременном содержании коагуляционной жидкости и тому подобного в порах с последующим проведением тепловой обработки.

В соответствии со способом, описанным в патентном документе 8, на стадии, на которой метаарамидный раствор преобразуют в волокнистый материал в результате коагуляции, получают пористый волокнистый материал, по существу не имеющий на своей поверхности слоя оболочки. Однако при нагревании пористого волокнистого материала, содержащего пластифицирующую жидкость, последующее удаление растворителя становится в значительной степени затруднительным. В результате также и для волокна, полученного по данному способу, нельзя было избежать окрашивания и изменения окраски (в частности, пожелтения) в высокотемпературной атмосфере вследствие присутствия остаточного растворителя. В соответствии с этим, также и для волокна, полученного по способу, описанному в патентном документе 8, необходимо избегать проведения тепловой обработки при высоких температурах, и все еще сохраняется проблема, заключающаяся в трудности увеличения прочности волокна.

В патентных документах 9 и 10 описываются волокна из полностью ароматического полиамида метатипа, содержащие слоистый глинистый минерал. Волокна из полностью ароматического полиамида метатипа, описанные в патентных документах 9 и 10, становятся волокнами, содержащими малое количество остаточного растворителя, вследствие примешивания слоистого глинистого материала. Однако данные волокна из полностью ароматического полиамида метатипа, содержащие слоистый глинистый минерал, являются неудовлетворительными по изоляционным свойствам, которые характеризуют ароматический полиамид метатипа, и слоистый глинистый материал в некоторых случаях выпадает и рассыпается во время переработки с резкой или переработки со скручиванием. В соответствии с этим, с точек зрения улучшения изоляционных свойств и предотвращения выпадения и рассыпания слоистого глинистого минерала требовалось дополнительное улучшение.

В патентном документе 11 описывается волокно из полностью ароматического полиамида метатипа, превосходное по высокотемпературной перерабатываемости, которое характеризуется тем, что количество растворителя, остающегося в волокне, составляет 1,0% (масс.) и менее, что процентная степень усадки под действием сухого тепла при 300°C составляет 3% и менее, и что предел прочности при разрыве у волокна составляет 3,0 сн/дтекс и более. Однако в патентном документе 11 не сообщается о волокне, характеризующемся пределом прочности при разрыве, равным 4,5 сн/дтекс и более, и в отношении такого высокого предела прочности при разрыве и стабильности геометрических размеров, требуемых для использования в качестве материала основы в высокотемпературных фильтрах, использования при армировании каучука и тому подобного, требуется дополнительное улучшение.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1- JP-B-35-14399

Патентный документ 2 - JP-B-47-10863

Патентный документ 3 - JP-B-48-17551

Патентный документ 4 - JP-A-50-52167

Патентный документ 5 - JP-A-56-31009

Патентный документ 6 - JP-A-8-074121

Патентный документ 7 - JP-A-10-88421

Патентный документ 8 - JP-A-2001-348726

Патентный документ 9 - JP-A-2007-254915

Патентный документ 10 - JP-A-2007-262589

Патентный документ 11 - WO-A-2007/089008

Раскрытие изобретения

Проблемы, которые должны разрешить изобретение

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеупомянутого современного уровня техники, и его цель заключается в предложении нового волокна из полностью ароматического полиамида метатипа, которое характеризуется высоким пределом прочности при разрыве и может ингибировать окрашивание или изменение окраски при высоких температурах при одновременном сохранении скрытых свойств волокна из полностью ароматического полиамида метатипа, таких как теплостойкость и пламезамедление.

Средства разрешения проблем

Для разрешения вышеупомянутой проблемы изобретатели настоящего изобретения провели интенсивные исследования. В результате было установлено то, что вышеупомянутая проблема может быть разрешена в результате надлежащего контроля компонентов или условий коагуляционной ванны в целях получения плотного коагуляционного состояния, не включающего структуры «оболочка-сердцевина», проведения пластического растяжения в пределах специфической степени и дальнейшего обеспечения получения надлежащих условий последующего растяжения при нагревании, что, таким образом, приводит к совершению настоящего изобретения.

Другими словами, настоящее изобретение представляет собой волокно из полностью ароматического полиамида метатипа, по существу не содержащее слоистого глинистого минерала, и волокно из полностью ароматического полиамида метатипа, в котором количество растворителя, остающегося в волокне, составляет 1,0% (масс.) и менее в расчете на массу совокупного волокна, и предел прочности при разрыве у волокна находится в диапазоне от 4,5 до 6,0 сн/дтекс.

В данном случае волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения предпочтительно характеризуется процентной степенью усадки под действием сухого тепла при 300°C, равной 5,0% и менее.

Кроме того, волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения предпочтительно характеризуется начальным модулем упругости в диапазоне от 800 до 1500 сн/мм.

Преимущества изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается волокно из полностью ароматического полиамида метатипа (в частности, волокно на основе поли-м-фениленизофталамида), которое является хорошим по механическим характеристикам, теплостойкости и тому подобному, характеризуется чрезвычайно незначительным количеством растворителя, остающегося в волокне, и по существу не содержит слоистого глинистого минерала. Волокно настоящего изобретения характеризуется прочностью в дополнение к скрытым свойствам волокна из полностью ароматического полиамида метатипа, таким как теплостойкость и пламезамедление, и может ингибировать окрашивание или изменение окраски (в частности, пожелтение) волокна или волоконного продукта при переработке и использовании при высоких температурах. В соответствии с этим, волокно настоящего изобретения становится подходящим для использования даже в областях, в которых обычное волокно из полностью ароматического полиамида метатипа не может быть использовано, и его промышленное значение является чрезвычайно высоким.

Осуществление изобретения

<Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа>

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения обладает следующими далее специфическими физическими свойствами.

Физические свойства, состав, способ получения и тому подобное для волокна из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения будут описываться ниже.

Физические свойства волокна из полностью ароматического полиамида метатипа Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения характеризуется пределом прочности при разрыве в предварительно определенном диапазоне и содержит чрезвычайно малое количество растворителя, остающегося в волокне. Говоря конкретно, волокно из полностью ароматического полиамида метатипа изобретения является волокном из полностью ароматического полиамида метатипа, по существу не содержащим слоистого глинистого минерала, количество растворителя, остающегося в волокне, составляет 1,0% (масс.) и менее, и предел прочности при разрыве у волокна находится в диапазоне от 4,5 до 6,0 сн/дтекс. По этой причине волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения может ингибировать окрашивание или изменение окраски у волокна или продукта при переработке и использовании при высоких температурах.

Количество остаточного растворителя

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа в общем случае получают из прядильного исходного раствора, образованного в результате растворения полимера в растворителе на амидной основе таким образом, что растворитель неизбежно остается в волокне. Однако в волокне из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения количество растворителя, остающегося в волокне, составляет 1,0% (масс.) и менее в расчете на массу волокна. Оно по существу составляет 1,0% (масс.) и менее, а более предпочтительно 0,5% (масс.) и менее. В особенности предпочтительно оно находится в диапазоне от 0,01 до 0,1%(масс.).

При сохранении растворителя в волокне в количестве, превышающем 1,0% (масс.) в расчете на массу волокна, это будет неблагоприятным вследствие вероятного возникновения пожелтения и значительного уменьшения прочности в случае переработки или использования в такой высокотемпературной атмосфере, как превышение 200°C.

В настоящем изобретении для уменьшения количества остаточного растворителя в волокне из полностью ароматического полиамида метатипа до 1,0% (масс.) и менее проводят пластическое растяжение в специфическом диапазоне степеней, а кроме того, обеспечивают получение надлежащих условий последующего растяжения при нагревании.

Между тем, термин «количество растворителя, остающегося в волокне» в настоящем изобретении обозначает значение, полученное по следующему далее методу (Метод измерения количества остаточного растворителя).

Образец волокна отбирают на выходной стороне стадии прополаскивания. После этого волокно центрифугируют (число оборотов: 5000 об./мин) в течение 10 минут и в данный момент измеряют массу волокна (M1). Данное волокно кипятят в М2 г массы метанола в течение 4 часов для экстрагирования растворителя на амидной основе и воды в волокне. Волокно после экстрагирования высушивают в атмосфере при 105°C в течение 2 часов и после высушивания измеряют массу волокна (Р). Кроме того, при использовании газового хроматографа определяют массовую концентрацию (C) растворителя на амидной основе, содержащегося в экстракте.

Количество растворителя, остающегося в волокне (массу растворителя на амидной основе) N%, рассчитывают по следующему далее уравнению при использовании описанных выше величин M1, М2, P и C.

N=[С/100]x[(M1+М2-Р)/Р]x100

Предел прочности при разрыве

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения характеризуется пределом прочности при разрыве в диапазоне от 4,5 до 6,0 сн/дтекс. Он находится по существу в диапазоне от 4,5 до 6,0 сн/дтекс, предпочтительно в диапазоне от 5,5 до 6,0 сн/дтекс, более предпочтительно в диапазоне от 5,7 до 6,0 сн/дтекс, а еще более предпочтительно в диапазоне от 5,8 до 6,0 сн/дтекс. В случае предела прочности при разрыве, меньшего чем 4,5 сн/дтекс, прочность получающегося в результате продукта будет невелика. В соответствии с этим, в областях его применения он не сможет выдерживать использование, что неблагоприятно. С другой стороны, в случае превышения пределом прочности при разрыве 6,0 сн/дтекс существенно уменьшится относительное удлинение, что вызовет возникновение такой проблемы, как трудность работы с продуктом.

Для доведения «предела прочности при разрыве» до величины в пределах вышеупомянутого диапазона у волокна из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения надлежащим образом контролируют компоненты или условия коагуляционной ванны в целях получения плотного коагуляционного состояния, не включающего структуры «оболочка-сердцевина», проводят пластическое растяжение в пределах специфической степени, а кроме того, обеспечивают получение надлежащих условий последующего растяжения при нагревании.

Между тем, термин «предел прочности при разрыве» в настоящем изобретении обозначает значение, полученное в результате проведения измерения на основании документа JIS L 1015 при использовании измерительного прибора (номер модели 5565), изготовленного в компании Instron Corp., в следующих далее условиях.

(Условия проведения измерения)

Расстояние между зажимами: 20 мм

Первоначальное натяжение: 0,044 сн (1/20 г)/дтекс

Скорость растяжения: 20 мм/мин.

Относительное удлинение при разрыве

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения характеризуется относительным удлинением при разрыве, равным предпочтительно 15% и более, более предпочтительно 18% и более, в особенности предпочтительно 20% и более. В случае относительного удлинения при разрыве, меньшего, чем 15%, свойства, обеспечивающие реализацию способа, на стадиях последующей переработки, таких как прядение, ухудшатся, что неблагоприятно.

В настоящем изобретении «относительное удлинение при разрыве» у волокна из полностью ароматического полиамида метатипа можно контролировать в результате получения плотного коагуляционного состояния, не включающего структуры «оболочка-сердцевина», на стадии коагуляции в описанном ниже способе получения. Для доведения относительного удлинения при разрыве до 15% и менее в качестве коагуляционной жидкости может быть использован водный раствор растворителя на амидной основе (например, NMP (N-метил-2-пирролидона)), имеющий концентрацию в диапазоне от 45 до 60%) (масс), и температура жидкости ванны может быть доведена до величины в диапазоне от 10 до 50°C.

Между тем, термин «относительное удлинение при разрыве» в соответствии с использованием в настоящем документе обозначает значение, полученное в результате проведения измерения на основании документа JIS L 1015 в вышеупомянутых условиях проведения измерения «предела прочности при разрыве».

Процентная степень усадки под действием сухого тепла при 300°C

Кроме того, волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения характеризуется процентной степенью усадки под действием сухого тепла при 300°C, предпочтительно равной 5,0% и менее, более предпочтительно находящейся в диапазоне от 1,0 до 4,0%. В случае высокой процентной степени усадки под действием сухого тепла при 300°C происходит усадка волокна при воздействии на полученную структуру волокна высокой температуры, так что разработка структуры волокна становится затруднительной. Вышеупомянутая процентная степень усадки под действием сухого тепла предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 0,1 до 3%.

Для уменьшения вышеупомянутой процентной степени усадки под действием сухого тепла при 300°C до 5,0% и менее у волокна из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения температура тепловой обработки на стадии растяжения при нагревании в описанном ниже способе получения может быть доведена до величины в диапазоне от 310 до 335°C. Температура, меньшая чем 310°C, в результате приводит к увеличению процентной степени усадки под действием сухого тепла, в то время как превышение 335°C в результате приводит к уменьшению прочности и возникновению окрашивания вследствие термического ухудшения характеристик полимера.

Между тем, термин «процентная степень усадки под действием сухого тепла при 300°C» в настоящем изобретении обозначает значение, полученное по следующему далее методу (Метод измерения процентной степени усадки под действием сухого тепла при 300°C).

С одного конца жгута при приблизительно 3300 дтекс подвешивают нагрузку в 98 сн (100 г) и в положениях на удалении 30 см друг от друга размещают метки. После удаления нагрузки жгут размещают атмосфере при 300°C на 15 минут, а после этого измеряют длину L (см) между метками. За процентную степень усадки под действием сухого тепла при 300°C принимают значение, полученное в следующем далее уравнении на основании результата измерения L (см).

Процентная степень усадки под действием сухого тепла при 300°C (%)=[(30-L)/30]x100

Начальный модуль упругости

Кроме того, волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения характеризуется начальным модулем упругости предпочтительно в диапазоне от 800 до 1500 сн/мм², более предпочтительно в диапазоне от 900 до 1500 сн/мм². В случае нахождения начального модуля упругости в диапазоне от 800 до 1500 сн/мм² деформирование полученной структуры волокна под действием внешней силы становится затруднительным. В соответствии с этим, в случае использования волокна в качестве материала основы для нетканого материала и тому подобного легко становится обеспечить точность геометрических размеров.

Для доведения вышеупомянутого начального модуля упругости до величины в диапазоне от 800 до 1500 сн/мм² у волокна из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения может быть проведено пластическое растяжение при степени в диапазоне от 3,5 до 10,0 раза на стадии пластического растяжения описанного ниже способа получения. В случае степени растяжения, меньшей чем 3,5 раза, начальный модуль упругости не достигнет желательного значения. С другой стороны, в случае степени, большей чем 10,0 раза, зачастую будет происходить разрыв пряди, что в результате приведет к ухудшению технологических эксплуатационных характеристик.

Между тем, термин «начальный модуль упругости» в соответствии с использованием в настоящем документе обозначает значение, полученное в результате проведения измерения на основании документа JIS L 1015 в вышеупомянутых условиях проведения измерения «предела прочности при разрыве».

Форма поперечного сечения и тонина элементарного волокна

Между тем, форма поперечного сечения волокна из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения может быть круглой формой, эллиптической формой или другими произвольными формами, и в общем случае тонина элементарного волокна (тонина у элементарного волокна) предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 10,0 дтекс.

Кроме того, волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения получают в результате проведения мокрого прядения при использовании прядильной головки, имеющей несколько прядильных отверстий, и получают, например, в виде жгута при 200-70000 дтекс через 100-30000 отверстий на одну прядильную головку, предпочтительно при 2000-45000 дтекс через 1000-20000 отверстий на одну прядильную головку.

Состав полностью ароматического полиамида метатипа

Полностью ароматический полиамид метатипа, составляющий волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения, образован из компонента в виде ароматического диамина метатипа и компонента в виде ароматической дикарбоновой кислоты метатипа, и в пределах диапазона, не ухудшающего достижение цели настоящего изобретения, может быть сополимеризован и другой сополимеризуемый компонент, такой как в случае паратипа.

С точек зрения механических характеристик, теплостойкости и пламезамедления в настоящем изобретении в особенности предпочтительно используют полностью ароматический полиамид метатипа, в основном образованный из м-фениленизофталамидных звеньев.

Что касается полностью ароматического полиамида метатипа, образованного из м-фениленизофталамидных звеньев, то м-фениленизофталамидные звенья в нем содержатся в количестве, равном предпочтительно 90% (моль.) и более, более предпочтительно 95% (моль.) и более, в особенности предпочтительно 100% (моль.), в расчете на массу совокупных повторяющихся звеньев.

Материалы исходного сырья для полностью ароматического полиамида метатипа

(Компонент в виде ароматического диамина метатипа)

В качестве примеров компонентов в виде ароматического диамина метатипа, использующихся в качестве материалов исходного сырья для полностью ароматического полиамида метатипа, могут быть упомянуты м-фенилендиамин, 3,4′-диаминодифениловый эфир, 3,4′-диаминодифенилсульфон и тому подобное и их производные, у которых их ароматическое кольцо имеет заместителя, такого как галоген или алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода, например, 2,4-толилендиамин, 2,6-толилендиамин, 2,4-диаминохлорбензол, 2,6-диаминохлорбензол и тому подобное. Прежде всего, предпочитаются м-фенилендиамин индивидуально или смешанный диамин, содержащий м-фенилендиамин в количестве, равном 85% (моль.) и более, предпочтительно 90% (моль.) и более, в особенности предпочтительно 95% (моль.) и более.

(Компонент в виде ароматической дикарбоновой кислоты метатипа) Материалы исходного сырья для компонента в виде ароматической дикарбоновой кислоты метатипа, составляющего полностью ароматический полиамид метатипа, включают, например, дигалогенангидриды ароматических дикарбоновых кислот метатипа. В качестве примеров дигалогенангидридов ароматических дикарбоновых кислот метатипа могут быть упомянуты дигалогенангидриды изофталевой кислоты, такие как изофталоилхлорид и изофталоилбромид, и их производные, у которых их ароматическое кольцо имеет заместителя, такого как галоген или алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода, например, 3-хлоризофталоилхлорид и тому подобное. Прежде всего, предпочтительными являются сам изофталоилхлорид или смешанный галогенангидрид карбоновой кислоты, содержащий изофталоилхлорид в количестве, равном 85% (моль.) и более, предпочтительно 90% (моль.) и более, в особенности предпочтительно 95% (моль.) и более.

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения по существу не содержит слоистого глинистого минерала. Термин «по существу не содержащий слоистого глинистого минерала» обозначает то, что при получении полностью ароматического полиамида метатипа и волокна из полностью ароматического полиамида метатипа никакого слоистого глинистого минерала намеренно не добавляют. Несмотря на отсутствие конкретных ограничений, накладываемых на его концентрацию, она составляет, например, 0,01% (масс.) и менее, предпочтительно 0,001% (масс.) и менее, а более предпочтительно 0,0001% (масс.) и менее.

Способ получения полностью ароматического полиамида метатипа

На способ получения полностью ароматического полиамида метатипа конкретных ограничений не накладывают, и полимер может быть получен, например, в результате проведения растворной полимеризации, межфазной полимеризации и тому подобного при использовании в качестве материалов исходного сырья компонента в виде ароматического диамина метатипа и компонента в виде дихлорангидрида ароматической дикарбоновой кислоты метатипа.

Между тем, на молекулярную массу полностью ароматического полиамида метатипа, использующегося в настоящем изобретении, конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока она будет соответствовать уровню, допускающему пленкообразование. В общем случае подходящим для использования при получении волокна, обладающего достаточными физическими свойствами, является полимер, демонстрирующий характеристическую вязкость (ХВ) в диапазоне от 1,0 до 3,0, что измеряют в концентрированной серной кислоте при концентрации полимера 100 мг/100 мл серной кислоты при 30°C, и в особенности предпочтительным является полимер, демонстрирующий характеристическую вязкость в диапазоне от 1,2 до 2,0.

<Способ получения волокна из полностью ароматического полиамида метатипа>

Волокно из полностью ароматического полиамида метатипа настоящего изобретения получают при использовании ароматического полиамида, полученного по вышеупомянутому способу получения, например, в результате проведения стадии получения прядильного раствора, стадии коагуляции при прядении, стадии растяжения в ванне для пластического растяжения, стадии прополаскивания, стадии обработки сухим теплом и стадии растяжения при нагревании, которые описываются ниже.

Стадия получения прядильного раствора

На стадии получения прядильного раствора полностью ароматический полиамид метатипа растворяют в растворителе на амидной основе для получения прядильного раствора (раствора полностью ароматического полиамидного полимера метатипа). При получении прядильного раствора обычно используют растворитель на амидной основе. В качестве примеров использующегося растворителя на амидной основе могут быть упомянуты N-метил-2-пирролидон (NMP), диметилформамид (DMF), диметилацетамид (DMAc) и тому подобное. В их числе с точек зрения растворимости и безопасности при работе предпочтительным является использование NMP или DMAc.

Что касается концентрации раствора, то надлежащая концентрация подходящим образом может быть выбрана с точек зрения скорости коагуляции на стадии коагуляции при прядении в качестве последующей стадии и растворимости полимера. Например, в случае полимера в виде полностью ароматического полиамида метатипа, такого как поли-м-фениленизофталамид, и растворителя в виде растворителя на амидной основе, такого как NMP, обычно она предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 30% (масс.).

Стадия коагуляции при прядении

На стадии коагуляции при прядении проводят прядение для полученного выше прядильного раствора (раствора полностью ароматического полиамидного полимера метатипа) в коагуляционную жидкость для его коагуляции.

На прядильный аппарат конкретных ограничений не накладывают, и может быть использован обычный известный аппарат для мокрого прядения. Кроме того, нет необходимости в наложении конкретного ограничения на количество прядильных отверстий, состояние их компоновки, форму отверстия и тому подобное для прядильной головки до тех пор, пока может быть стабильно проведено мокрое прядение. Например, может быть использована прядильная головка со многими отверстиями для штапельного волокна, имеющая от 1000 до 30000 отверстий и диаметр прядильного отверстия в диапазоне от 0,05 до 0,2 мм.

Кроме того, температура прядильного раствора (раствора полностью ароматического полиамидного полимера метатипа) во время его прядения из прядильной головки в подходящем случае находится в диапазоне от 20 до 90°C.

В качестве коагуляционной ванны, использующейся для получения волокна настоящего изобретения, используют растворитель на амидной основе, по существу свободный от неорганической соли, предпочтительно водный раствор, имеющий концентрацию NMP в диапазоне от 45 до 60% (масс.), при температуре жидкости ванны в диапазоне от 10 до 50°C. В случае концентрации растворителя на амидной основе (предпочтительно NMP), меньшей, чем 45% (масс.), образуется структура, имеющая толстую оболочку, что уменьшает эффективность прополаскивания на стадии прополаскивания. Поэтому уменьшение количества остаточного растворителя в волокне становится затруднительным. С другой стороны, в случае превышения концентрацией растворителя на амидной основе (предпочтительно NMP) 60% (масс.) во внутреннем пространстве волокна равномерную коагуляцию провести невозможно. По этой причине уменьшение количества остаточного растворителя в волокне также становится затруднительным. Между тем, время погружения волокна в коагуляционную ванну в подходящем случае находится в диапазоне от 0,1 до 30 секунд.

Предпочитается, чтобы коагуляционный раствор, по существу свободный от соли, в соответствии с использованием в настоящем изобретении по существу был бы образован только из растворителя на амидной основе и воды. Однако из полимерного раствора экстрагируются неорганические соли, такие как хлорид кальция и гидроксид кальция, так что фактически данные соли содержатся в коагуляционном растворе в небольших количествах. Подходящая для использования концентрация неорганических солей в промышленной практике находится в диапазоне от 0,3 до 10% (масс.) в расчете на массу совокупного коагуляционного раствора. Уменьшение концентрации неорганической соли до менее, чем 0,3% (масс.) является неподходящим вариантом, поскольку чрезвычайно возрастают издержки на извлечение при очистке в способе извлечения из коагуляционного раствора. С другой стороны, в случае превышения концентрацией неорганической соли 10% (масс.) вследствие пониженной скорости коагуляции вероятным будет прохождение сплавления волокон непосредственно после экструдирования из прядильной головки, и коагуляционное оборудование обязательно станет большим вследствие продолжительного времени коагуляции. Поэтому это является неблагоприятным.

В настоящем изобретении оболочка, образующаяся на поверхности волокна, может быть утончена до получения однородной структуры во внутреннем пространстве волокна, и, кроме того, у получающегося в результате волокна может быть улучшено относительное удлинение при разрыве в результате задания компонентов или условий коагуляционной ванны так, как описывалось выше.

При использовании такой стадии коагуляции при прядении в коагуляционной ванне получают волокно (жгут), образованное из скоагулированной нити из пористого полностью ароматического полиамида метатипа, которое после этого извлекают из коагуляционной ванны на воздух.

Стадия растяжения в ванне для пластического растяжения

На стадии растяжения в ванне для пластического растяжения волокно подвергают растяжению в ванне для пластического растяжения, в то время как волокно, полученное в результате коагуляции в коагуляционной ванне, находится в пластическом состоянии. На ванну для пластического растяжения конкретных ограничений не накладывают, и м