Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к волокну из полностью ароматического полиамида мета-типа. Более конкретно, изобретение относится к светостойкому волокну из полностью ароматического полиамида мета-типа, в котором может быть подавлен сгон светостабилизатора во время окрашивания с переносчиками.

Уровень техники

Волокна из полностью ароматического полиамида (далее в настоящем документе иногда называемые просто арамидом) включают волокна мета-арамида, такие как Сопех® и Nomex®, и волокна пара-арамида, такие как Technora®, Kevlar® и Twaron®.

Такие арамидные волокна имеют жесткую молекулярную структуру и высокую степень кристалличности. Соответственно, по сравнению с широко используемыми обычными волокнами из алифатического полиамида, такими как нейлон 6 и нейлон 66, волокна из арамида имеют превосходную надежность в плане термических свойств, таких как термостойкость и огнестойкость (замедленное воспламенение), химической стойкости, высокой радиационной стойкости, электрических характеристик и т.д. Поэтому они широко используются в одежде, такой как защитные костюмы, для которых требуется огнестойкость (замедленное воспламенение) и термостойкость, в промышленных материалах, таких как рукавные фильтры, и в оформлении интерьеров, например в шторах.

Получение окрашенного волокна для применения в одежде и т.п. обычно включает способы, в которых используется окраска, и способы, в которых используется окрашивание волокна в массе с помощью красителей и пигментов. Кроме того, для волокна из полностью ароматического полиамида хорошо известен, например, способ, в котором волокно окрашивают с использованием основного красителя и вспомогательного средства (переносчика), такого как бензиловый спирт или ацетофенон.

Однако существует такая проблема, что когда волокна из полностью ароматического полиамида окрашивают основными красителями, такими как красители, используемые для окрашивания волокон из алифатического полиамида, полученные окрашенные волокна имеют исключительно низкую светостойкость и, таким образом, под действием света в значительной степени выцветают.

В соответствии с этим, с целью улучшения светостойкости окрашенного волокна из полностью ароматического полиамида в JP-A-49-075824 предлагается способ, в котором раствор ароматического полиамида прядут сухим или мокрым способом, затем полученное волокно промывают, и перед окрашиванием волокно пропитывают водной дисперсией вещества, защищающего от УФ-излучения. Однако такой способ обладает тем недостатком, что во время окрашивания с помощью переносчика переносчик может вызывать сгон вещества, защищающего от УФ-излучения.

Далее, в JP-A-2003-239136 в качестве светостойкого волокна из полностью ароматического полиамида, которое может быть окрашено без использования переносчика, раскрывается волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа, содержащее в качестве вспомогательного средства ониевую соль алкилбензолсульфоновой кислоты, а в качестве светостабилизатора - стерически затрудненный амин. Такое волокно можно окрашивать без переносчика, и таким образом можно избежать сгона светостабилизатора во время окрашивания. Однако добавление ониевой соли повышает стоимость производства волокна. Кроме того, снижается огнестойкость полученного волокна, что приводит к необходимости добавлять еще и антипирен или подобные вещества.

Далее, известно светостойкое окрашенное волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа, содержащее специфический пигмент, который не выцветает под действием света (JP-A-50-59522). Однако в таком способе пигмент добавляют в процессе получения волокна. Соответственно, недостатками такого процесса оказываются: высокая потеря продукции, сложности в работе с малым объемом, сложность получения волокна различных цветов, какие могут требоваться и т.д.

Раскрытие изобретения

Задачи, решаемые настоящим изобретением

Изобретение направлено на преодоление вышеуказанных недостатков. Целью изобретения является светостойкое волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа, которое можно окрашивать в различные цвета путем окрашивания с переносчиком, и в котором сгон светостабилизатора во время такого окрашивания может быть подавлен.

Решение поставленных задач

Авторы настоящего изобретения провели широкие исследования для решения вышеуказанных задач. В результате авторы обнаружили, что вышеуказанные задачи могут быть решены путем формования волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа, в котором используется высокогидрофобный поглотитель УФ, имеющий определенные физические свойства. Таким образом было осуществлено настоящее изобретение.

Иными словами, изобретение относится к волокну из полностью ароматического полиамида, содержащему поглотитель УФ с растворимостью в воде менее 0,04 мг/л и имеющему степень выбирания красителя 90% или более в форме окрашенного волокна и имеющему сохранение светостойкости 80% или более после окрашивания с помощью переносчика.

Преимущество изобретения

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению служит в качестве светостойкого волокна, которое можно окрашивать в различные цвета путем окрашивания с помощью переносчика, и в котором сгон светостабилизатора во время процесса окрашивания можно подавить.

Кроме того, даже в случае, когда волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению подвергается длительному воздействию светового излучения, такому как длительное воздействие солнечного света, процессы разрушения можно подавить, в результате чего прочность волокна может быть сохранена.

Соответственно, промышленная ценность настоящего изобретения исключительно высока в тех областях, в которых требуются сродство к красителю и светостойкость. Изобретение можно соответственно использовать в областях, например, постельных принадлежностей, швейных изделий, оформления интерьера и т.п., где важны эстетические свойства и внешний вид.

Способ осуществления изобретения

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению имеет указанные далее специфические физические свойства. Физические свойства, конфигурация, способ получения и т.п.волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению будут описаны далее в настоящем документе.

Физические свойства волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа

Остаточное содержание растворителя

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа обычно получают из прядильного раствора, полученного путем растворения полимера в амидном растворителе. Таким образом, какое-то количество растворителя неизбежно остается в волокне. Однако предпочтительно в волокне из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению количество остаточного растворителя составляет 0,1 мас.% или менее относительно массы волокна. Предпочтительно это количество составляет 0,1 мас.% или менее и еще более предпочтительно - 0,08 мас.% или менее.

В случае, когда количество остаточного растворителя в волокне превышает 0,1 мас.% относительно массы волокна, летучие компоненты остаточного растворителя во время переработки или использования в атмосфере с высокой температурой свыше 200°С могут привести к ухудшению характеристик безопасности для окружающей среды. Кроме того, разрушается молекулярная структура, что приводит к существенному снижению прочности. Следовательно, такое содержание растворителя нежелательно.

В рамках изобретения для того, чтобы получить волокно до окрашивания (необработанное волокно) с содержанием остаточного растворителя 0,1 мас.% или менее, в процессе производства волокна компоненты коагуляционной ванны или условия процесса подбирают таким образом, чтобы получить коагулированную форму, не имеющую структуру оболочка-сердцевина (skin core), а также до определенной степени выполняют пластическое вытягивание.

В связи с этим «содержание остаточного растворителя волокна до окрашивания (необработанное волокно)» в изобретении представляет собой величину, полученную описанным далее способом.

Способ измерения содержания остаточного растворителя

Примерно 8,0 г волокна до окрашивания (необработанное волокно) собирают, сушат при 105°С в течение 120 минут и затем охлаждают в эксикаторе, и измеряют массу волокна (Ml). Затем волокно подвергают экстракции метанолом при кипячении с обратным холодильником в течение 1,5 часов с использованием экстрактора Сокслета для экстрагирования амидного растворителя, содержащегося в волокне. После экстракции волокно извлекают, сушат в вакууме при 150°С в течение 60 минут, затем охлаждают в эксикаторе, и измеряют массу волокна (М2). С использованием полученных величин Ml и М2 вычисляют количество остаточного растворителя в волокне (массу амидного растворителя) N (%) по следующему уравнению:

N(%)=[(M1-М2)/М1]×100.

Предел прочности волокна до окрашивания (необработанного волокна) при разрыве

Предпочтительно волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению до окрашивания (необработанное волокно) имеет предел прочности при разрыве 2,5 сН/дтекс или больше. Еще более предпочтительно предел прочности при разрыве составляет 2,7 сН/дтекс или больше, и особенно предпочтительно - 3,0 сН/дтекс или больше. В случае, когда предел прочности при разрыве составляет менее 2,5 сН/дтекс, волокно разрушается на стадии последующей обработки, такой как прядение, что приводит к снижению производительности процесса; следовательно, такие значения прочности при разрыве нежелательны.

В изобретении предел прочности при разрыве волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа до окрашивания (необработанного волокна) можно регулировать степенью вытяжки на стадии пластического вытягивания в ванне и температурой термообработки на стадии сухой термообработки в способе получения, описанном ниже. Для того, чтобы достичь предела прочности при разрыве 2,5 сН/дтекс или больше, необходимо, чтобы степень вытяжки составляла 3,5-5,0, а также, чтобы температура при сухой термообработке составляла 260-330°С.

В связи с этим, «предел прочности при разрыве» в изобретении представляет собой величину, полученную путем измерения согласно JIS L1015 с использованием динамометра (изготовитель Instron, модель 5565) в условиях, указанных далее.

Условия измерения

Расстояние между зажимами 20 мм

Начальная нагрузка 0,044 сН (1/20 г)/дтекс

Скорость растяжения 20 мм/мин

Относительное удлинение при разрыве волокна перед окрашиванием (необработанного волокна)

Предпочтительно волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению до окрашивания (необработанное волокно) имеет относительное удлинение при разрыве 30% или более. Еще более предпочтительно относительное удлинение при разрыве составляет 35% или более, и особенно предпочтительно - 40% или более. Относительное удлинение при разрыве менее 30% ведет к снижению возможности прохождения стадий последующей переработки, таких как прядение, и таким образом, является нежелательным.

В изобретении относительное удлинение при разрыве волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению до окрашивания (необработанного волокна) можно регулировать условиями в коагуляционной ванне на стадии коагуляции в способе получения, описанном ниже, Для того, чтобы достичь относительного удлинения при разрыве 30% или более, необходимо, чтобы жидкость для коагуляции представляла собой водный раствор амидного растворителя, такого как К-метил-2-пирролидон (NMP), с концентрацией 45-60 мас.%, и чтобы температура жидкости в ванне составляла 10-35°С.

В связи с этим «относительное удлинение при разрыве» в изобретении представляет собой величину, полученную измерением согласно JIS L1015 с использованием динамометра (изготовитель Instron, модель 5565) в тех же условиях, как в случае указанного выше измерения «предела прочности при разрыве».

Рамановский коэффициент ориентации волокна перед окрашиванием (необработанного волокна)

Предпочтительно волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению до окрашивания (необработанное волокно) имеет рамановский коэффициент ориентации в интервале 1,3-2,2. Еще более предпочтительно рамановский коэффициент ориентации находится в интервале 1,5-2,0, и особенно предпочтительно - в интервале 1,7-2,0. В случае, когда рамановской коэффициент ориентации оказывается менее 1,3, прочность окрашенного волокна, которое подвергается обработке окрашиванием проявляется недостаточно; такой коэффициент ориентации является нежелательным. Между тем, в случае, когда ориентация превышает 2,2, сродство к красителю существенно снижается; такой коэффициент ориентации также является нежелательным. Кроме того, в случае, когда рамановский коэффициент ориентации волокна до окрашивания (необработанного волокна) выходит за указанный выше интервал, может быть затруднительно получить волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению до окрашивания (необработанное волокно) со степенью выбирания красителя 90% или больше.

В изобретении рамановский коэффициент ориентации волокна до окрашивания (необработанного волокна) можно регулировать степенью вытяжки на стадии пластического вытягивания в ванне в способе получения, описанном ниже. Более конкретно, нужно, чтобы степень вытяжки составляла 3,5-5,0.

Здесь следует упомянуть, что «рамановский коэффициент ориентации» в изобретении представляет собой величину, полученную описанным далее способом.

Способ вычисления индекса рамановской ориентации

Волокно перед окрашиванием (необработанное волокно) фиксируют в держателе образца, и выполняют измерение с использованием однолучевого лазерного микроспектрометра комбинационного рассеяния (изготовитель Jobin-Yvon, модель Т6400) в следующих условиях: твердотельный лазер (λ=785 нм), выходная мощность 76 мВт. «Рамановский коэффициент ориентации» вычисляют с использованием пиковой анизотропии поляризации вблизи волнового числа рамановского сдвига 1000 см^-1, что является собственным числом полностью ароматического полиамида мета-типа, по следующему уравнению:

Рамановский коэффициент ориентации = [интенсивность спектра комбинационного рассеяния ХХ/интенсивность спектра комбинационного рассеяния YY].

(В уравнении XX показывает, что характерная плоскость поляризации и детектируемая плоскость поляризации параллельны оси волокна, и YY показывает, что характерная плоскость поляризации и детектируемая плоскость поляризации перпендикулярны оси волокна.)

Степень кристалличности волокна до окрашивания (необработанного волокна)

Предпочтительно волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению до окрашивания (необработанное волокно) имеет степень кристалличности 5-20%. Еще более предпочтительно степень кристалличности составляет 5-15%, и особенно предпочтительно - 5-10%. В случае, когда степень кристалличности превышает 20%, сродство к красителю существенно снижается; таким образом, столь высокая степень кристалличности нежелательна. Между тем в случае, когда степень кристалличности меньше 5%, волокно сильно склонно к усадке, и, таким образом, с ним затруднительно работать на стадии окрашивания; столь низкая степень кристалличности также является нежелательной. Кроме того, в случае, когда степень кристалличности волокна до окрашивания (необработанного волокна) находится вне указанного выше интервала, может быть затруднительно получение волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению (необработанного волокна) со степенью выбирания красителя 90% или больше.

В изобретении степень кристалличности волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа до окрашивания (необработанного волокна) можно регулировать степенью вытяжки на стадии пластического вытягивания в ванне и температурой термообработки на стадии сухой термообработки в описанном ниже способе получения. Более конкретно, нужно, чтобы степень вытяжки составляла 3,5-5,0, и чтобы температура сухой термообработки находилась в интервале 260-330°С.

«Степень кристалличности» в изобретении получают из профиля волокна до окрашивания (необработанного волокна) в форме пучка примерно 1 мм в диаметре, который измеряют с использованием дифракционной рентгеновской установки (торговое наименование RIGAKU RINT TTRIII) в условиях, описанных далее.

Условия измерения

Источник рентгеновского излучения: линия Ka Cu

Столик для образца волокна - вращение 50 об/мин

Развертка 2θ 5-50°

Непрерывное измерение 0,1°

Измерение ширины - развертка в 1°/мин

Более конкретно, воздушное рассеяние и некогерентное рассеяние в измеренном дифракционном профиле корректируют методом линейного приближения, и получают профиль интенсивности общего рассеяния. Подбирают профиль невысушенной нити аморфного волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа к полученной интенсивности общего рассеяния путем визуальной оценки, и различие принимают за интенсивность кристаллического рассеяния. Степень кристалличности вычисляют с использованием площадей интенсивности кристаллического рассеяния и интенсивности общего рассеяния (интегрированная величина) по следующему уравнению:

Степень кристалличности (%) = [площадь интенсивности кристаллического рассеяния /площадь интенсивности общего рассеяния] ×100.

Степень выбирания красителя окрашенного волокна

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению имеет степень выбирания красителя 90% или более, предпочтительно 92% или более, в форме волокна после окрашивания (окрашенное волокно). Степень выбирания красителя окрашенного волокна менее 90% не является желательной с точки зрения эстетических требований, выдвигаемых в области швейных изделий, и такое волокно не может быть окрашено в желательный цвет.

В изобретении нужная степень выбирания красителя волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа после окрашивания (окрашенного волокна) может быть достигнута, когда в описанном ниже способе получения условия в коагуляционной ванне на стадии коагуляции подбирают таким образом, чтобы получить коагулированную форму с пленочной сердцевиной, не имеющую структуру оболочка-сердцевина, а также когда сухую термообработку на стадии сухой термообработки выполняют при определенной температуре, что приводит к получению волокна специфической ориентации и кристалличности. Для того, чтобы получить окрашенное волокно со степенью выбирания красителя 90% или более, необходимо, чтобы жидкость для коагуляции представляла собой водный раствор амидного растворителя, такого как N-метил-2-пирролидон (NMP) с концентрацией 45-60 мас.%, температура жидкости в ванне составляла 10-35°С и температура сухой термообработки находилась в интервале 260-330°С, что равно температуре стеклования (Tg) волокна или превышает ее. Кроме того, волокно перед окрашиванием (необработанное волокно) предпочтительно имеет рамановский коэффициент ориентации в интервале 1,3-2,2 и степень кристалличности в интервале 5-20%.

«Окрашивание» для вычисления «степени выбирания красителя» осуществляют способом, описанным далее.

Способ окрашивания

Получают жидкость для окрашивания, содержащую 6% от массы волокна (owf) катионного красителя (изготовитель Nippon Kayaku, торговое наименование Kayacryl Blue GSL-ED (В-54)), 0,3 мл/л уксусной кислоты, 20 г/л нитрата натрия, 70 г/л бензилового спирта в качестве переносчика и 0,5 г/л вспомогательного вещества для окрашивания (изготовитель Meisei Chemical Works, торговое наименование DISPER TL) в качестве диспергатора.

Затем выполняют процедуру окрашивания при 120°С в течение 60 минут при отношении в ванне между волокном и жидкостью для окрашивания 1:40. После обработки окрашиванием выполняют восстановительное осветление при 80°С в течение 20 минут при отношении в ванне 1:20 с использованием жидкости для обработки, содержащей 2,0 г/л гидросульфита, 2,0 г/л AMILADIN D (изготовитель Dai-ichi Kogyo Seiyaku, торговое наименование AMILADIN D) и 1,0 г/л гидроксида натрия. Затем волокно промывают водой и сушат, и получают окрашенное волокно.

«Степень выбирания красителя» в изобретении представляет собой величину, полученную способом, описанным далее.

Способ измерения степени выбирания красителя

К оставшейся жидкости для окрашивания, которой окрашивали необработанное волокно, добавляют для экстракции оставшегося красителя дихлорметан в таком же объеме, как объем оставшейся жидкости для окрашивания. Затем измеряют поглощение экстаркта при длинах волн 670 нм, 540 нм и 530 нм, и вычисляют концентрацию красителя в экстракте при каждой длине волны из калибровочных кривых для трех вышеуказанных длин волн, предварительно полученных с использованием дихлорметанового раствора красителя известной концентрации. Среднее из концентраций при указанных выше длинах волн принимают за концентрацию красителя в экстракте (С). Величину, полученную по приведенному далее уравнению с использованием концентрации красителя до окрашивания (Со), определяют как степень выбирания красителя (U).

Степень выбирания красителя (U)=[(Со-С)/Со]×100

Сохранение прочности окрашенного волокна после погружения в водный раствор серной кислоты (кислотостойкость)

Предпочтительно волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению сохраняет 65% или более прочности в форме окрашенного волокна после погружения в 20 мас.% водный раствор серной кислоты при 50°С на 150 часов. Сохранение прочности после погружения в водный раствор серной кислоты предпочтительно составляет 65% или более, еще более предпочтительно -70% или более, и наиболее предпочтительно - 75% или более.

Сохранение прочности окрашенного волокна после погружения в водный раствор серной кислоты служит показателем кислотостойкости. Сохранение прочности менее 65% ведет к недостаточной кислотостойкости и пониженной надежности, и, следовательно, является нежелательным.

В изобретении для того, чтобы получить окрашенное волокно с сохранением прочности 65% или более, в процессе производства волокна подбирают компоненты или режим коагуляционной ванны таким образом, чтобы получить коагулированную форму, не имеющую структуру оболочка-сердцевина.

Окрашенное волокно, используемое для оценки «сохранения прочности», представляет собой волокно, окрашенное таким же способом, как в описанном выше способе окрашивания для вычисления «степени выбирания красителя». Кроме того, «сохранение прочности окрашенного волокна после погружения в водный раствор серной кислоты» в изобретении представляет собой величину, полученную способом, описанным далее.

Способ вычисления сохранения прочности после погружения в водный раствор серной кислоты (испытание на кислотостойкость)

В делительную склянку помещают 20 мас.% водный раствор серной кислоты, и в него погружают окрашенное волокно длиной 51 мм. Затем делительную склянку погружают в водяную баню с постоянной температурой, и поддерживают температуру 50°С. Погружение продолжается в течение 150 часов. Измеряют предел прочности окрашенного волокна при разрыве до и после погружения, и определяют сохранение прочности окрашенного волокна после погружения.

«Предел прочности при разрыве» для вычисления «сохранения прочности окрашенного волокна после погружения в водный раствор серной кислоты (кислотостойкость)» представляет собой величину, полученную таким же способом, как при описанном выше измерении предела прочности при разрыве волокна до окрашивания (необработанного волокна).

Сохранение светостойкости после окрашивания с помощью переносчика

Волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению сохраняет 80% или более светостойкости после окрашивания с помощью переносчика. Предпочтительно сохранение светостойкости составляет 85% или более и особенно предпочтительно - 90% или более. Когда сохранение светостойкости после окрашивания с помощью переносчика низкое, это указывает на сгон большого количества светостабилизатора во время окрашивания с помощью переносчика. В случае, когда сохранение светостойкости после окрашивания составляет менее 80%, эффект светостойкости продукта после окрашивания проявляется недостаточно; это является нежелательным.

«Сохранение светостойкости» в изобретении представляет собой величину, полученную способом, описанным далее.

Способ вычисления сохранения светостойкости

Для оценки светостойкости определяют сопротивление вызываемому светом обесцвечиванию и выцветанию (АЕ*) с использованием облученного светом штапельного волокна, которое облучают в измерителе обесцвечивания с дугой между угольными электродами при 63°С в течение 24 часов, и необлученного штапельного волокна. Сопротивление вызываемому светом обесцвечиванию и выцветанию (АЕ*) вычисляют следующим образом: сначала измеряют коэффициент диффузного отражения с использованием источника света D65, измерение - 10°, и затем вычисляют величину индекса освещенности L* и величины показателей цветности а* и b* обычными способами. С использованием полученных величин выполняют вычисление согласно JIS Z-8730 по следующему уравнению:

ΔЕ*=((ΔL*)²+(Δа*)²+(Δb*)²)^1/2.

«Сохранение светостойкости» представляет собой величину, вычисленную с использованием сопротивления обесцвечиванию, вызываемому светом, и выцветания (ДЕ*) штапельного волокна до и после окрашивания по следующему уравнению:

Сохранение светостойкости (%)=100 - [(ДЕ* после окрашивания - ДЕ* до окрашивания) /ДЕ* до окрашивания] ×100.

«Окрашивание» при оценке «сохранения светостойкости» представляет собой окрашивание по описанному далее способу без использования красителя.

Способ окрашивания волокна для измерения сохранения светостойкости

Получают жидкость для окрашивания без использования красителя, содержащую 0,3 мл/л уксусной кислоты, 20 г/л нитрата натрия, 70 г/л бензилового спирта в качестве переносчика и 0,5 г/л вспомогательного вещества для окрашивания (изготовитель Meisei Chemical Works, торговое наименование DISPER TL) в качестве диспергатора.

Затем выполняют обработку окрашиванием при 120°С в течение 60 минут при отношении в ванне между волокном и жидкостью для окрашивания 1:40. После обработки окрашиванием выполняют восстановительное осветление при 80°С в течение 20 минут при отношении в ванне 1:20 с использованием жидкости для обработки, содержащей 2,0 г/л гидросульфита, 2,0 г/л AMILADIN D (изготовитель Dai-ichi Kogyo Seiyaku, торговое наименование AMILADIN D) и 1,0 г/л гидроксида натрия. Затем волокно промывают водой и сушат, и получают окрашенное волокно.

Сохранение прочности окрашенного волокна после испытания на светостойкость (светостойкость)

Предпочтительно волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению после облучения в измерителе обесцвечивания с ксеноновой дугой при 63°С в течение 40 часов сохраняет 80% или более прочности (светостойкости). Еще более предпочтительно оно сохраняет 85% или более прочности, и особенно предпочтительно -90% или более прочности. В случае, когда после облучения светом сохраняется менее 80%» прочности, прочность такого волокна не будет сохраняться при продолжительном воздействии солнечного света; такое сохранение прочности является нежелательным.

В изобретении для того, чтобы получить окрашенное волокно с сохранением прочности (светостойкостью) после испытания на светостойкость 80% или более, в описанном ниже процессе получения волокна таким образом подбирают компоненты или режим коагуляционной ванны, чтобы получить коагулированную форму, не имеющую структуру оболочка-сердцевина.

Окрашенное волокно, используемое для оценки «сохранения прочности окрашенного волокна после испытания на светостойкость (светостойкости)», представляет собой окрашенное волокно, окрашенное тем же способом, что и описанный выше способ окрашивания в случае вычисления «степени выбирания красителя». Кроме того, «сохранение прочности окрашенного волокна после испытания на светостойкость (светостойкость)» представляет собой величину, полученную способом, описанным далее.

Способ вычисления сохранения прочности окрашенного волокна после испытания на светостойкость (светостойкости)

Окрашенное волокно наматывают на держатель и облучают в измерителе обесцвечивания с ксеноновой дугой при 63°С в течение 40 часов. Измеряют предел прочности при разрыве волокна, облученного светом, и предел прочности при разрыве необлученного волокна, и определяют сохранение прочности окрашенного волокна после облучения светом.

«Предел прочности при разрыве» для вычисления «сохранения прочности окрашенного волокна после испытания на светостойкость (светостойкости)» представляет собой величину, полученную тем же способом, что и при измерении предела прочности при разрыве волокна до окрашивания (необработанного волокна), описанном выше.

Полностью ароматический полиамид мета-типа

Конфигурация полностью ароматического полиамида мета-типа

Полностью ароматический полиамид мета-типа, образующий волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению, включает компонент ароматический диамин мета-типа и компонент ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа. До тех пор, пока выполняются цели настоящего изобретения, также можно подвергать сополимеризации и компоненты пара-типа и другие компоненты сополимеров.

В изобретении особенно предпочтительно в плане динамических свойств, термостойкости и огнестойкости использовать полностью ароматический полиамид мета-типа с метафениленизофталамидным звеном в качестве основного компонента.

В полностью ароматическом полиамиде мета-типа с метафениленизофталамидным звеном оно предпочтительно составляет 90 мол.% или более от общего числа звеньев, еще более предпочтительно - 95 мол.% или более, и особенно предпочтительно - 100%.

Исходные материалы для полностью ароматического полиамида мета-типа

Компонент ароматического диамина мета-типа

Примеры компонентов ароматических диаминов мета-типа, используемых в качестве исходных материалов для полностью ароматического полиамида мета-типа, включают метафенилендиамин, 3,4'-диаминодифениловый эфир и 3,4'-диаминодифенилсульфон, а также их производные, имеющие на ароматических циклах такие заместители, как атомы галогена и C_1-3-алкильные группы, в том числе 2,4-толуилендиамин, 2,6-толуилендиамин, 2,4-диаминохлорбензол, 2,6-диаминохлорбензол и т.д. Из них предпочтительно использовать чистый метафенилендиамин или смесь диаминов, содержащую метафенилендиамин в количестве 90 мол.% или более, предпочтительно - 95 мол.% или более.

Компонент ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа

Компонент ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа в качестве исходного материала для образования полностью ароматического полиамида мета-типа может представлять собой, например, галогенангидрид ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа. Примеры галогенангидридов ароматических дикарбоновых кислот мета-типа включают изофталоилгалогениды, такие как изофталоилхлорид и изофталоилбромид, а также их производные, имеющие на ароматических циклах такие заместители, как атомы галогена и C_1-3-алкоксигруппы, в том числе 3-хлоризофталоилхлорид и т.д. Из них предпочтительно использовать изофталоилхлорид или смесь галогенангидридов карбоновых кислот, содержащую изофталоилхлорид в количестве 90 мол.% или более, предпочтительно - 95 мол.% или более.

Компоненты сополимеров

Примеры компонентов сополимеров, которые могут использоваться в дополнение к компоненту ароматического диамина мета-типа и компоненту ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа, указанным выше, являются перечисленные далее материалы. Примеры ароматических диаминов включают производные бензола, такие как парафенилендиамин, 2,5-диаминохлорбензол, 2,5-диаминобромбензол и аминоанизидин, 1,5-нафтилендиамин, 4,4'-диаминодифениловый эфир, 4,4'-диаминодифенилкетон, 4,4'-диаминодифениламин и 4,4'-диаминодифенилметан. Между тем, примеры компонентов ароматических дикарбоновых кислот мета-типа включают терефталоилхлорид, хлорангидрид 1,4-нафталиндикарбоновй кислоты, хлорангидрид 2,6-нафталиндикарбоновй кислоты, хлорангидрид 4,4'-бифенилдикарбоновой кислоты и хлорангидрид (4,4'-дифениловый эфир)дикарбоновой кислоты.

Если при сополимеризации доли указанных компонентов сополимеров будут слишком велики, это вероятно может вызвать ухудшение свойств полностью ароматического полиамида мета-типа. Поэтому доли каждого из них предпочтительно составляют 10 мол.% или менее относительно всех диаминовых и кислотных компонентов полиамида. В частности, как указано выше, предпочтительными полностью ароматическими полиамидами мета-типа являются полиамиды, в которых метафениленизофталамидное звено составляет 90 мол.% или больше от общего число звеньев. Из них особенно предпочтителен полиметафениленизофталамид.

Способ получения полностью ароматического полиамида

Способ получения полностью ароматического полиамида никак, в сущности, не ограничивается. Например, его можно получить полимеризацией в растворе, межфазной полимеризацией или подобными способами с использованием в качестве исходных материалов компонента ароматического диамина и компонента хлорангидрида ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа.

Молекулярная масса полностью ароматического полиамида мета-типа для использования в изобретении никак не ограничивается до тех пор, пока из него можно сформировать волокна. Как правило, для того, чтобы получить волокна, имеющие необходимые физические свойства, подходящим является полимер, имеющий характеристическую вязкость (I.V.) в интервале 1,0-3,0 при измерении в концентрированной серной кислоте при концентрации полимера 100 мг/100 мл серной кислоты при 30°С, а полимер, имеющий характеристическую вязкость в интервале 1,2-2,0, является особенно предпочтительным.

Способ получения волокна из полностью ароматического полиамида мета-типа

С использованием полностью ароматического полиамида мета-типа, полученного вышеуказанным способом, получают волокно из полностью ароматического полиамида мета-типа по изобретению через стадию, например, получения прядильного раствора, стадию прядения/коагуляции, стадию пластического вытягивания в ванне, стадию промывки, стадию обработки для релаксации и стадию термообработки, которые будут описаны ниже.

Стадия получения прядильного раствора

На стадии получения прядильного раствора полностью ароматический полиамид мета-типа растворяют в амидном растворителе, к раствору добавляют поглотитель УФ, и получают прядильный раствор (раствор полимера полностью ароматического полиамида мета-типа). В рамках настоящего изобретения важно на стадии получения прядильного раствора к прядильному раствору добавить специфический поглотитель УФ. Если волокно формуют из прядильного раствора, содержащего специфический поглотитель УФ, то сгон поглотителя УФ во время окрашивания с помощью переносчика может быть подавлен.

При получении прядильного раствора обычно используют амидный растворитель. Примеры используемых амидных растворителей включают N-метил-2-пирролидон (NMP), диметилформамид (ДМФА) и диметилацетамид (DMAc). Из них в плане растворимости и безопасности в обращении предпочтителен для применения NMP или DMAc.

Подходящая концентрация раствора может быть выбрана с учетом скорости коагуляции на последующей стадии прядения/коагуляции и растворимости полимера. Например, в случае, когда полимер представляет собой полиметафениленизофталамид и растворителем является NMP, обычно оказывается предпочтительным, чтобы концентрация находилась в интервале 10-30 мас.%.

Поглотитель УФ

Необходимо, чтобы поглотитель УФ для применения в изобретении являлся высокогидрофобным с растворимостью в воде менее 0,04 мг/мл. Когда растворимость в воде составляет 0,04 мг/мл или больше, такой поглотитель УФ вымы