[go: up one dir, main page]

RU2034861C1 - Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон - Google Patents

Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон Download PDF

Info

Publication number
RU2034861C1
RU2034861C1 SU4917393A RU2034861C1 RU 2034861 C1 RU2034861 C1 RU 2034861C1 SU 4917393 A SU4917393 A SU 4917393A RU 2034861 C1 RU2034861 C1 RU 2034861C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
preparing
solution
phenylenediamine
aminophenyl
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Г.М. Михайлов
Л.Н. Коржавин
В.В. Кудрявцев
М.М. Котон
Т.А. Маричева
М.А. Иванова
Н.В. Боброва
С.В. Бронников
Н.А. Григорьева
О.П. Шкурко
В.П. Боровик
С.М. Якопсон
О.С. Карчмарчик
Original Assignee
Институт высокомолекулярных соединений РАН
Новосибирский институт органической химии СО РАН
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт химических волокон и композиционных материалов с экспериментальным заводом"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт высокомолекулярных соединений РАН, Новосибирский институт органической химии СО РАН, Акционерное общество "Научно-исследовательский институт химических волокон и композиционных материалов с экспериментальным заводом" filed Critical Институт высокомолекулярных соединений РАН
Priority to SU4917393 priority Critical patent/RU2034861C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2034861C1 publication Critical patent/RU2034861C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

Использование: для получения прочных и термостойких полимерных волокон, которые широко применяются при производстве высокотермостойких текстильных изделий и органопластиков, используемых в авиации и космической технике. Сущность: предлагается способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон конденсацией диангидрида 3,3′, 4,4′ -дифенилтетракарбоновой кислоты и смеси п-фенилендиамина и 2,5-бис(n-аминофенил)пиримидина при молярном соотношении (20 - 80) : (80 - 20). 1 табл.

Description

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности к способу приготовления полиамидокислотного раствора для получения прочных и термостойких полиимидных волокон.
Известны двухстадийные методы получения полиимидных волокон [1] Первой стадией являются способы приготовления полиамидокислотных (ПАК) растворов путем поликонденсации эквимолярных количеств диангидрида тетракарбоновой кислоты с диамином в полярном, обычно апротонном (амидном) растворителе по схеме
n O
Figure 00000001
Q
Figure 00000002
O + n H2N-R-NH2_→
Figure 00000003

Второй стадией являются способы формования полиамидокислотного волокна с последующей его химической или термической имидизацией с образованием полиимидного (ПИ) волокна по схеме
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
N
Figure 00000007
Q
Figure 00000008
N-
Figure 00000009

Известен способ приготовления ПАК-раствора для получения ПИ-волокон, который реализуется следующей совокупностью существенных признаков. Проводят поликонденсацию эквимолярных количеств диангидрида ароматической кислоты и смеси двух диаминов. Поликонденсацию ведут в полярном апротонном (амидном) растворителе. В качестве ароматической кислоты берут пиромеллитовую кислоту.
В качестве смеси двух диаминов выбирают такую, где один диамин имеет гибкую структуру за счет шарнирного атома, например 4,4'-диаминодифенилоксид со структурой
H2N
Figure 00000010
O
Figure 00000011
NH2 а второй диамин характеризуется жесткой структурой, например 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидин или 4,4'-диамино-п-терфенил при количественном соотношении гибкого и жесткого диаминов (50-85): (15-50) мол. соответственно.
Из ПАК-раствора методом мокрого формования в спиртово-гликолевую коагуляционную ванну формуют ПАК-волокно, которое затем подвергают термоимидизации при нагревании до 350-400оС с образованием ПИ-волокон. Эти волокна характеризуются разрывной прочностью 103 гс/текс, удлинением при разрыве 3-9% и начальным модулем Юнга 13-35 ГПа. Нагрев и выдержка волокна при той же температуре снизила прочность до 29 гс/текс, удлинение до 4-8% и начальный модуль Юнга до 18 ГПа. При этом термостойкость при температуре 5%-ной потери массы характеризовалась температурами 440-470оС.
Основными недостатками волокон, полученных по известному способу, являются низкие физико-механические параметры и малая термостойкость.
Известен также способ приготовления полиамидокислотных растворов для получения полиимидных волокон [2] который реализуется путем поликонденсации диангидрида, выбранного из ряда, включающего пиромеллитовый диангидрид, диангидриды 3,3', 4,4'-дифенил-, 3,3',4,4'-дифенилоксид-, 3,3',4,4'-бензофенонтетракарбоновой кислоты, с диамином жесткой структуры, выбранным из ряда, состоящего из п-фенилендиамина, бензидина и 2,7-диаминофлуорена.
Сформованное ПАК-волокно термоимидизуют и дополнительно термообрабатывают при температурах на 5-100оС выше температур стеклования соответствующих ПИ.
Лучшее по физико-механическим свойствам волокно на основе диангидрида 3,3', 4,4'-дифенилтетракарбоновой кислоты и п-фенилендиамина имело следующие физико-механические характеристики:
ТоС 20 450
Прочность на
разрыв, гс/текс 138 27
Удлинение при
разрыве, 0,9 0,7
Начальный модуль
Юнга, ГПа 192 49
Низкие значения физико-механических показателей, невозможность эксплуатации выше 450оС являются основными недостатками ПИ-волокон, полученных по известному способу.
Целью изобретения является улучшение физико-механических свойств в широком интервале температур и повышение предельной температуры кратковременной эксплуатации ПИ-волокна до 500оС.
Поставленная цель достигается способом приготовления ПАК-раствора для получения ПИ-волокон, который включает следующую совокупность существенных признаков. Проводят поликонденсацию эквимолярных количеств диангидрида ароматической тетракарбоновой кислоты и смеси двух диаминов. Поликонденсацию ведут в полярном апротонном растворителе. В качестве ароматической тетракарбоновой кислоты берут 3,3',4,4'-дифенилтетракарбоновую кислоту. В качестве смеси двух диаминов выбирают такую, где оба диамина имеют жесткую структуру: 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидин и п-фенилендиамин при их молярном соотношении (20-80): (20-80).
Из ПАК-раствора методом мокрого формования в спиртово-гликолевую коагуляционную ванну формуют ПАК-волокно, которое подвергают фильерной и пластификационной вытяжке; термоимидизацией из ПАК-волокна получают ПИ-волокно.
Отличительным признаком является использование в качестве смеси двух диаминов такой, где оба диамина имеют жесткую структуру, а состав смеси следующий, мол. 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидин 20-80, п-фенилендиамин 20-80.
Изобретение иллюстрируется примерами 1-7.
П р и м е р 4. 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидин получают по известному методу с последующей очисткой сублимацией при 220-230оС и 10-2 мм рт. ст. Тпл 253оС. Товарный диангидрид 3,3'4,4'-дифенилтетракарбоновой кислоты очищают возгонкой при 250оС/10-3 мм рт. ст. и при последующем прогреве при 240-250оС/5 мм рт.ст. Тпл 300-302оС.
В 102,42 г N-метилпирролидона растворяют 3,0952 г (0,0118 моля) 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидина и 1,2857 г (0,0118 моля) п-фенилендиамина. После полного растворения диаминов в раствор добавляют 7,0 г (0,0236 моля) диангидрида 3,3'4,4'-дифенилтетракарбоновой кислоты. По окончании реакции, которую проводят при комнатной температуре, в атмосфере азота раствор дополнительно перемешивают в течение часа. [ η
Figure 00000012
3,1 дл/г. Полученный раствор полиамидокислоты фильтруют, дегазируют и используют для получения волокна. Волокно получают методом мокрого формования, используя спиртогликолевую коагуляционную ванну при соотношении этанола и этиленгликоля 1:1 и фильеру с отверстием диаметром 0,4 мм. Кратность фильерной вытяжки 1,5. Образовавшуюся нить подвергают 3-кратной пластификационной вытяжке в обессоленной воде при температуре 50оС, промывке в воде при 50оС и сушке в вакууме при остаточном давлении 5 мм рт. ст. и температуре 60оС. Полиамидокислотное строение материала подтверждено данными ИК-спектроскопии ( ν 3280, 1660, 1535 см-1). Высушенную нить подвергают термической обработке в атмосфере азота, нагревая систему со скоростью 5-6оС/мин до 430оС, после чего выдерживают 10-15 мин при этой температуре, при этом происходит циклическая циклодегидратация образующих волокно ПАК, и полиамидокислотное волокно превращается в полиимидное. Полученное полиимидное волокно охлаждают до комнатной температуры. Полимидная структура волокна подтверждена данными ИК-спектроскопии ( ν 720 см-1 и 1780, 1720 см-1). П р и м е р ы 1-3, 5-7 выполнены в условиях примера 4. Концентрация мономеров в реакционной смеси составляла 9-10 мас. предельная характеристическая вязкость ПАК [η] 2,5-3,2 дл/г.
Физико-механические характеристики полиимидных волокон, приведенные в таблице, определяли по известным методикам. Прочность на разрыв волокон определяли на приборах УМИВ-3 и ИНСТРОН-1195. При проведении испытаний при комнатной температуре образцы волокон, вклеенные в рамки, кондиционировали 24 ч при относительной влажности 65% База образцов, испытываемых на УМИВ-3, составляла 15 мм, скорость нагружения 5 мм/мин. База образцов, испытываемых на ИНСТРОН-1195, составляла 50 мм, скорость нагружения 10 мм/мин. В каждом определении прочности характеристика является средним значением, полученным на 5 параллельных образцах.
При определении теплостойкости образцы волокон помещали в зажимные рамки из фольги (база 15 мм), которые закрепляли в зажимы установки УМИВ-3 и помещали в термокамеру, нагретую предварительно до заданной температуры. После достижения образцом заданной температуры его выдерживали 5 мин и осуществляли испытание на разрыв при той же температуре.
Термостойкость полиимидных волокон определяли на дериватографе фирмы МОМ (навеска 50 мг, тигель керамический, в токе воздуха).
В таблице приведены значения τ5,оС температуры 5%-ной потери массы волокна при термогравиметрическом анализе на воздухе. Эта величина является основной характеристикой термостойкости полиимидов.
Анализ данных таблицы показал, что изобретением достигнута заявленная цель улучшены физико-механические характеристики как при комнатной, так и при повышенных до 400-500оС температурах.
Прочность (σ) удлинение (ε ) и модуль Юнга (Е) ПИ-волокон, полученных в соответствии с изобретением, достигают 214-360 гс/текс, 2,9-4,8% 223-282 ГПа (20о), 95-171 гс/текс, 1,8-2,1% 79-94 ГПа (400оС), 76-127 гс/текс, 1,5-2,0% 70-86 ГПа (450оС) и 41-60 гс/текс, 1,1-1,6% 54-56 ГПа (500оС) при τ5 540-560оС.
В то время, как для базового аналога и прототипа известны следующие характеристики: прочность (гс/текс), удлинение (%), модуль (ГПа) 85; 1,4; 101 и 102,8; 5,3; 29 соответственно (20оС); и далее для баз аналога 40; 16,8; 4,9 (400оС); 37,8; 4,4; 11,7 (450оС) при τ5 470оС.
В таблице даны обоснования заявленным интервальным параметрам. Уменьшение содержания в смеси диаминов 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидина до 15 мол. (пример 7) приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик, как при 20оС, так и в интервале 400-500оС. Увеличение содержания в смеси диаминов 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидина до 85 мол. (пример 1) позволяет получать волокна с достаточно высокими эксплуатационными характеристиками при 20оС, но в интервале 400-500оС происходит более резкое падение характеристик, чем для волокон, получаемых в соответствии с изобретением.

Claims (1)

  1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИДОКИСЛОТНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКОН путем поликонденсации диангидрида 3,3′,4,4′-дифенилтетракарбоновой кислоты и п-фенилендиамина, взятых в эквимолярном соотношении, в среде апротонного полярного растворителя, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств в широком интервале температур и повышения предельной температуры кратковременной эксплуатации до 500oС процесс проводят в присутствии 2,5-бис(п-аминофенил)пиримидина при молярном соотношении к п-фенилендиамину (20 80) (80 20).
SU4917393 1991-03-07 1991-03-07 Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон RU2034861C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4917393 RU2034861C1 (ru) 1991-03-07 1991-03-07 Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4917393 RU2034861C1 (ru) 1991-03-07 1991-03-07 Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2034861C1 true RU2034861C1 (ru) 1995-05-10

Family

ID=21564009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4917393 RU2034861C1 (ru) 1991-03-07 1991-03-07 Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034861C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394947C1 (ru) * 2008-12-22 2010-07-20 Геннадий Михайлович Михайлов Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Полиимиды - новый класс термостойких полимеров, под ред. Т.И.Бессонова, Л.: Наука, 1983, с.301. *
2. Авторское свидетельство СССР N 765413, кл. C 08G 73/10, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394947C1 (ru) * 2008-12-22 2010-07-20 Геннадий Михайлович Михайлов Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5071997A (en) Polyimides comprising substituted benzidines
US5969087A (en) Polyimide, a method for manufacturing the same, a gas separation membrane using the polyimide and a method for manufacturing the same
KR0161313B1 (ko) 폴리이미드 아미 에스테르 화합물 및 그 제조방법
Gao et al. Structure and properties of novel PMDA/ODA/PABZ polyimide fibers
US5328979A (en) Thermoplastic copolyimides and composites therefrom
US6046303A (en) Soluble polyimide resin having alkoxy substituents and the preparation method thereof
RU2394947C1 (ru) Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон
RU2034861C1 (ru) Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон
US4438256A (en) Copolyamide acid and copolyimide
RU2062276C1 (ru) Способ получения полиамидокислотного раствора для формования волокон
US4530993A (en) Poly 2,2'-dichloro-4,4'-biphenylene pyromellitimide film
CN119710965A (zh) 一种网球拍线用高弹性尼龙纤维的制备方法
CA2642827A1 (en) Polyamide
US5442031A (en) Polyimides from oxydiphthalic anhydride and 2,4-diaminotoluene
JP2718212B2 (ja) 耐熱性フィルム
JPH0447048B2 (ru)
Hsiao et al. Synthesis and evaluation of novel polyimides derived from spirobichroman diether anhydride
Akutsu et al. Synthesis and properties of aromatic polyimides derived from 2, 7‐triptycenediamine
JP3532699B2 (ja) 芳香族ポリイミドの製造方法
JPH04320422A (ja) ポリアミック酸共重合体及びそれからなるポリイミドフィルム並びにそれらの製造方法
US5112557A (en) Process for preparing a polyimide molded form
SU376406A1 (ru) Способ получения растворимых полиимидов1
RU2034862C1 (ru) Жесткоцепные сополиимиды в качестве высокопрочного высокомодульного термостойкого пленочного материала
SU359836A1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИДОИМИДОВИностранец Пьер Алл р (Франци )Иностранна фирма «Родиасета»(Франци )
JP2728495B2 (ja) コポリイミド繊維の製造法