Волокниста пульпа з полі (пара-фенілентерефталаміду) та спосіб її виготовлення

1.Волокниста пульпа з полі(пара-фенілентерефталаміду), яка відрізняє ться тим, що містить сплав полі(пара-фенілен-терефталаміду) з полі(вінілпіролідоном), в якому полімерні компо ненти знаходяться в такому спів-відношенні: полі(пара-фенілен тере фталамід) - ві д 70 до 95 мас.% і полі (вінілпіролідон) - від 5 до ЗО мас.%, середи ьов'язкісна молекулярна маса пульпи більша, ніж 100000, а окремі частки пульпи вільні ві д о стей і ма ють до вж ин у ві д 0 ,5 до 1 0 мм , діаметр - від 0,1 до 50 мкм та співвідношення дов жини до діаметра більше, ніж 100. 2.Спосіб виготовлення волокнистої пульпи шляхом реакції полімеризації полі(пара-фенілентерефталаміду) у присутності полі(вінілпіролідону), який відрізняє ться тим, що створюють змішан у полі меризаційну систему з полі(пара-фенілентерефталаміду), що вміщує розчинник для полімеризаційних компонентів, та полі(вінілпіролідону) з се ре дньо в'язкі сно ю мо лек уляр но ю ма сою не _ менш, ніж 100000, і в такій кількості, щоб досягти в полімеризаційній системі його концентрації від 5 до ЗО мас.% від маси полімеру, який повинен бути отриманим, додають стехіометричні кількості полімеризаційних компонентів полі(пара-фенілентерефталаміду) і підтримують реактивний контакт полімеризаційних компонентів впродовж проміжку часу, достатнього для переходу полімеризаційної системи в анізотропний стан, та здійснюють повну реакцію полімеризаційних компонентів полі(парафенілентерефталаміду) з утворенням суміші полі(пара-фенілентерефталаміду) з полі(вінілпіролідоном), після чого відокремлюють суміш від полімеризаційної системи. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняє ться тим, що на етапі підтримки реактивного контакту полімериза ційних компонентів здійснюють перемішування. 4. Спосіб за п. 2, який від різняє ться тим, що як полімеризаційні компоненти використовують парафенілендіамін і терефталоілхлорид. 5. Спосіб за п. 2, який від різняє ться тим, що як полі(вінілпіролідон) використовують лінійний полі мер з середньов'язкісною молекулярною масою не менш, ніж 100000 6. Спосіб за п. 2, який від різняє ться тим, що як полі(вінілпіролідон) використовують суміш полі мерів з середньов'язкісною молекулярною масою не менш, ніж 100000. Винахід належить до галузі хімії, зокрема, до виробництва хімічних волокон, а саме - однокомпонентних хімічних волокон із синтетичних полімерів, і може бути застосований у виробництві високоякісної волокнистої пульпи з використанням полі(пара-фенілентерефталаміду). Відомо, що традиційно пульпу утворюють з формованих арамідних волокон, які очищують механічним шляхом і яким надають форму волокон або пучка з фібрил, що від нього відходять. Такі пучки часток пульпи мають невисокий відсоток фібрил і високий відсоток остей. Відомо технологію виготовлення безперервних моноволокон, що містять пара-амід і полі(вінілпіролідон), та спосіб формування цих волокон [1] і [2]. Відомо також волокнисту пульпу та спосіб її виго товлення шля хом піддання зсувній де формації анізотропних розчинів пара-амідів, що полімеризуються, з метою орієнтації полімерних ланцюгів по мірі їх нарощування [3].. Відомо і сплави певних ароматичних поліамідів з полі(вінілпіролідоном), а також безперервні волокна і плівки, що виготовлені на їх основі, та спосіб виго товлення волокон із полімеризованої (21)97052089 (22)22.09.1995 (24) 16.10.2000 CM о о 00 CM еі(відносна в'язкість) співвідношення між часом протікання об'єму полімерного розчину і розчинника при 30°С у капілярному віскозиметрі. Оцінка властивої в'язкості прово дилася за допомо го ю концен тро вано ї сірчаної кислоти (96% H2SO4). Середньов'язкісна молекулярна маса полі(вінілпіролідону) Поняття "Молекулярна маса", що тут використо вуєть ся , н ада не з гідн о з Ki rk-Otnme r, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Volume 23, John VMley & Sons, на с.986 під заголовком "Полімери вінілу (N-вініл)". Середньов'язкісна молекулярна маса Mv пов'язана з властивою в'язкістю r)mt таким чином: 1.4x10 1/0.7 -4 28079 Властива в'язкість визначається загальновідомим методом вимірювання відносних в'язкостей при кількох концентраціях полімеру та екстраполяції на в'язкість при нульовій концентрації (властива в'язкість). Поставники полі(вінілпіролідону) часто визначають продукцію "числом К", яке пов'язане з властивою в'язкістю таким рівнянням: n,nt= 2,303(0,001 К+0.000075К2). Середньов'язкісні молекулярні маси для полі(вінілпіролідону) можуть бути розраховані за значенням "числа К" за допомо гою ви щена ведени х рівнянь. Термогравіметричний аналіз ТГА для наведених тут тестів було проведено з гі дно з п ро цедур ам и , ви зн а че ни ми в ASTM D 3850-84 з використанням азоту. Приклади Приклад 1 У посудині для реакції змішану полі(пара-фенілентерефталамідну) полімеризаційну систему було створено шляхом розчинення 12,5 частин хлориду кальцію у 147,5 частинах N-метілпіролідону. Хлорид кальцію і N-метілпіролідон були ретельно висушені. У полімеризаційній системі було розчинено 9,329 частин пара-фенілендіаміну, після чого до неї було додано 24,2 частини розчин у, що містить 15 частин полі(вінілпіролідону) та 85 частин N-метілпіролідону. Полі(вінілпіролідон) мав молекулярну масу 630000 і був наданий фірмою Inte rnational Special ty Products, Вейн (Wa yne), Нью Джерсі, США. При перемішуванні систем у було охолоджено приблизно до 5°С, після чого до неї було до дано 17670 частин тере фталоі лхлориду. Через короткий час полімеризаційна система почала опалесціювати, що вказувало на її анізотропний стан, і приблизно через 2 хвилини система досягла максимальної в'язкості і стала подібна до густого гелю. Перемішування продовжувалося, завдяки чому гель було подрібнено на високоволокнисті частки (додаткове перемішування тривало 15 хвилин). Отримана волокниста пульпа була промита кілька разів водою у змішувачі з метою вилучення N-метілпіролідону, СаСІг та НСІ, що утворилися під час полімеризації. По лімер мав властиву в'язкість 5,7, а пульпа мала зразок форми класу 5, при цьому довжина елементарних волокон становила 5-7 мм. Порівняльний приклад 1С Полімеризація була проведена в умовах, ідентичних ви щенаведеному прикладу 1, за винятком того , що взятий для реакції полі(вінілпіролідон) мав молекулярну масу лише 38000. В результаті було отримано кришиво полі(пара-фенілентерефталамін у) зо всім без волокон із вла стиво ю в'язкістю 5,8. Приклади 2-6 У цих прикладах було використано ту ж саму процедуру полімеризації, що і в прикладі 1, за винятком того, що полі(вінілпіролідон) являв собою сплав дво х речовин з різною молекулярною масою. Для створення полі(вінілпіролідону) з різними еквівалентними молекулярними масами було використано полі(вінілпіролідон) з молекулярною масою 38000 і 630000, відповідно, у кожному з прикладів було використано 15% гюлі(вінілпіролідону). Таблиця 1, що надана нижче, містить окремі характеристики полі(вінілпіролідону), а також дані про отриману волокнисту пульпу. Таблиця 1 Номер прикладу 1С 2 3 4 5 6 1 Полі(вінілпіролідон (д*) 38М 630М 24,16 0 19,63 4,53 15,85 8,3 12,08 12,08 8,3 15,85 4,53 19,63 0 24,16 Еквівал. MM 38,000 149,000 241,000 334,000 426,000 519,000 630,000 Власна в'язкість 5,8 3,5 4,9 3,5 3,8 3,6 5,7 Клас формфактору 1 2 2 4 5 5 5 *- концентрація розчину полі(вінілпіролідону) у N-метілпіролідоні 15% (мас%/мас%). Висушено шляхом відгонки. Приклади 7-11 У цих прикладах використано ту ж процедуру полімеризації, що і у прикладі 1, за винятком того, що додавали різні кількості полі(вінілпіролідону). У цьому прикладі полі(вінілпіролідон) мав молекулярну масу близько 630000. Таблиця 2, що надана нижче, містить деталі щодо цих прикладів, включаючи дані по результатах виходу продукції пульпи. Таблиця 2 Номер прикладу 7 8 9 Полі(вінілпіролідон)* (д) 7,20 15,21 24 ,16 %, полі(вінілпіролідон) 5,0 10,0 15,0 Власна в'язкість Довжина волокна, мм 3,03 4,08 5,10 0,5 2 5 28079 Продовження таблиці 2 Номер прикладу 10 11 Полі(вінілпіролідон)* (д) 34,23 45,64 %, полі(вініл-п і рол іДОН) 20,0 25** Власна в'язкість Довжина волокна, мм 4,40 4,00 7 6 - Концентрація розчину полі(вінілпіролідону) у N-метілпіролідоні 15%(мас%/мас%). ' Масу було промито за умови збереження надлишків полі(вінілпіролідону) у п ульпі. Приклад 12 Цей приклад показує, що безперервне перемішування не є необхідним для технології даного винаходу. Як зазначено вище у прикладі 1, система полімеризації полі(пара-фенілентерефталаміду) була створена шляхом розчинення 12,5 частин хлориду кальцію у 147,5 частинах N-метилпіролідону при перемішуванні. У полімеризаційній системі було розчинено 9,329 частин пара-фенілендіаміну, після чого до неї було додано 24,2 частини розчину, що включав 15 частин полі(вінілпіролідону) у 85 частинах N-метилпіролідону. Молекулярна маса полі(вінілпіролідону) становила 630000. При продовженні перемішування систему охолоджували до 5°С і додавали до неї 17,670 частин тере-фталоілхлориду. Через дуже короткий час система почала опалесціювати, що свідчило про ії анізотропний стан, тоді перемішування було припинене і полімеризаційну систему було витримано на протязі ночі. Отриману в результаті волокнисту пульпу було кілька разів промито водою для вилучення Nметилпіролідону, СаСІг і НСІ, що утворилися в процесі полімеризації. Полімер мав власти ву в'язкість 3,84, а пульпа мала зразок форми класу З з довжиною елементарних волокон біля 2 мм. ФІГ.1 Фіг.2 Фіг.З Фіг.4 9-ИФ )) VdAJLVdHLIW31 002. 009 009 00b 00£ 6L0SZ 002 001 28079 4020 100 200 300 400 500 ТЕМПЕРАТУРА (°С) Фіг.7 ДП "Український інститут промислової власності (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044)295-81-42,295-61-97 д руу р р Підписано до друку /0 2001 р. Форм ат 60x84 1/8 Обсяг / 03 обл .-вид .арк. Тираж 50 прим. Зам.. УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 600 700