способ крашения арамидных волокон
Классы МПК: | D06P3/04 амидные группы D06P3/24 полиамиды; полиуретаны D01F8/08 с одним или несколькими полиакрилонитрилами в качестве составляющих волокон |
Автор(ы): | Волохина А.В., Сокира А.Н., Огнева Т.М., Кия-Оглу В.Н., Лукашева Н.В., Полеева И.В., Педченко Н.В., Будницкий Г.А., Мачалаба Н.Н. |
Патентообладатель(и): | Государственное предприятие Всероссийский научно- исследовательский институт полимерных волокон с опытным заводом |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-05-10 публикация патента:
20.08.2003 |
Изобретение относится к способу получения окрашенных термо- и огнестойких арамидных волокон, используемых для изготовления защитной спецодежды. Описывается способ получения окрашенного арамидного волокна с использованием формования из раствора ароматического полиамида мокрым или сухомокрым способом, причем для формования волокон применяют раствор смеси ароматического полиамида и полиакрилонитрила при содержании полиакрилонитрила 1,5-20 мас.% с последующей термообработкой волокон в воздушной среде при 240-350oС. Способ позволяет упростить технологический процесс крашения арамидных волокон. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ получения окрашенного арамидного волокна с использованием формования из раствора ароматического полиамида мокрым или сухомокрым способом, отличающийся тем, что для формования волокон применяют раствор смеси ароматического полиамида и полиакрилонитрила при содержании полиакрилонитрила 1,5-20 мас. %, с последующей термообработкой волокон в воздушной среде при 240-350oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку ведут при 240-280oС. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве ароматического полиамида используют полипарафенилентерефталамид, полиметафениленизофталамид, сополимеры на основе диаминов: метафенилендиамина, парафенилендиамина, диаминобензанилида, 5(6)-амино-2-парааминофенилбензимидазола и терефталоилхлорида. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что формование волокон ведут из раствора в амидном растворителе или из сернокислотных растворов. 5. Способ получения окрашенного арамидного волокна с использованием формования из раствора полимера в амидном растворителе, отличающийся тем, что применяют раствор полиакрилонитрила в амидном растворителе, в который вводят 5(6)-амино-2-парааминофенилбензимидазол, метафенилендиамин и терефталоилхлорид с получением при этом ароматического полиамида с последующей термообработкой сформованного волокна в воздушной среде при 240-350oС.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии получения окрашенного в темные тона (коричневый и черный) арамидного волокна текстильного назначения. Арамидные волокна текстильного назначения используются главным образом для изготовления защитной спецодежды спасателей, пожарных, сварщиков металла, металлургов, военного обмундирования и др. Как правило, одним из основных требований к тканям для пошива такой одежды является окраска в глубокие темные тона. Известно, что арамидные волокна окрашиваются с большим трудом обычным способом поверхностного крашения, поскольку они имеют плотную структуру, высокую кристалличность полимера и низкое содержание функциональных групп, способных взаимодействовать с красителем. Наиболее близкими по технической сущности являются два способа крашения арамидов, в частности волокна фенилон /1/. В первом способе краситель вводят в прядильный раствор (крашение в массе). Во втором способе свежесформованное не подвергнутое сушке волокно красят в водных растворах (дисперсиях) красителей (крашение в геле). Недостатком способов-прототипов является то, что оба способа заметно осложняют технологический процесс производства волокна и его аппаратурное оформление. Задачей изобретения является упрощение технологического процесса производства окрашенного в темные тона (коричневый и черный), а также удешевление этого волокна. Поставленная задача решается благодаря тому, что для формования волокна используют раствор смеси полимеров - ароматического полиамида и полиакрилонитрила, при этом полиакрилонитрил в процессе термоупрочнения или термофикасации волокна при высоких температурах в воздушной среде окисляется, придавая волокну необходимую окраску. Удешевление дорогого арамидного волокна связано с введением в него до 20% относительно дешевого окисленного полиакрилонитрила. Известно, что окисленный полиакрилонитрил характеризуется высокими показателями термо- и огнестойкости и поэтому он не ухудшает арамидные волокна по этим показателям. Способ предназначен для крашения арамидных волокон на основе полимеров как мета-, так и параструктуры, в частности волокна на основе ароматического полиамида, синтезированного из 30 мол.% 5(6)-амино-2-парааминофенилбензимидазола, 70 мол.% метафенилендиамина и 100 мол.% терефталоилхлорида (арамид состава 1), волокон на основе полиметафениленизофталамида, полипарафенилентерефталамида и др. Первое из приведенных волокон по своим прочностным и термическим показателям не уступает известным метаарамидным волокнам аналогичного текстильного назначения: номексу (США), конексу (Япония), но выгодно отличается от последних повышенной огнестойкостью (кислородный индекс 35-37 против 28-30) и улучшенными гигиеническими свойствами, обусловленными более высоким влагосодержанием. В качестве добавки в прядильный раствор ароматического полиамида вводят полиакрилонитрил (сополимер с массовым содержанием акрилонитрила 92,3%, метакрилата 6,5% и итаконовой кислоты 1,2%, молекулярная масса сополимера 55 000) в виде порошка после синтеза или волокна, полученного осаждением из раствора или в виде 23,5%-ного раствора в диметилацетамиде. Полиакрилонитрил вводят в прядильные растворы ароматических полиамидов, на основе апротонных амидных растворителей, например диметилацетамида, а также концентрированной серной кислоты. Известно, что акрильные группы полиакрилонитрила недостаточно устойчивы к гидролизу в концентрированной серной кислоте. Однако из-за взаимодействия ароматического полиамида с серной кислотой при его растворении, сопровождаемого значительно тепловым эффектом, кислота существенно теряет химическую активность. Это отмечено, например, в /2/, что позволяет использовать полиакрилонитрил в качестве добавки в жидкокристаллические высококонцентрированные сернокислотные растворы ароматических полиамидов параструктуры. Необходимо отметить, что арамиды и полиакрилонитрил в диметилацетамидном растворе являются термодинамически несовместимыми полимерами, образующими двухфазную систему. Однако они образуют, хотя и мутные, но достаточно стабильные, кинетически устойчивые прядильные растворы, что представлено в таблице на примере арамида состава 1 и полиакрилонитрила. Для этой системы стабильность прядильных растворов обеспечивает возможность их переработки в волокна в течение 2-14-ти суток с момента приготовления раствора. С увеличением содержания полиакрилонитрила в смесевом волокне до 20 мас. % от ароматического полимера наблюдается снижение прочности нити. С учетом снижения и стабильности раствора следует заключить, что 20%-ная добавка полиакрилонитрила является предельной для достижения поставленной цели (см. таблицу). Наиболее благоприятным температурным интервалом для термофиксации смесевых нитей является 240-260oС. При 280oС намечается тенденция к некоторому снижению прочности, разрывного удлинения и изгибоустойчивости нитей, хотя эти показатели находятся еще на удовлетворительном уровне. Поэтому исследованный интервал температур (240-280oС) является приемлемым при продолжительности термофиксации 20 минут (см. данные таблицы). Допустима кратковременная термофиксация при более высоких температурах до 350oС. Из данных, приведенных в таблице, видно также, что арамидное волокно желтого цвета в присутствии окисленного полиакрилонитрила приобретает либо темно-коричневую (при минимальном содержании полиакрилонитрила в 1,5%), либо черную окраску. Важно, что при этом прочностные показатели волокна не только не снижаются, но в ряде случаев заметно повышаются. Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение. Пример 1. В 3-х горлую колбу с мешалкой загружают 80 мл сухого диметилацетамида, содержащего 2,8% хлорида лития, 2,464 г (0,01098 моля) 5 (6)-амино-2-парааминофенилбензимидазола и 2,772 г (0,02563 моля) метафенилендиамина. Общее содержание влаги в реакционной смеси не превышает 0,05%. После получения однородной суспензии диаминов в диметилацетамиде при температуре 10-15oС в колбу постепенно вносят 7,434 г (0,03661 моля) терефталоилхлорида и продолжают перемешивание в течение 3-х часов при подъеме температуры до 20oС. В полученный таким образом 11%-ный (мас.) раствор ароматического полиамида на основе 30 мол.% 5 (6)-амино-2-парааминофенилбензимидазола, 70 мол.% метафенилендиамина и 100 мол.% терефталоилхлорида в диметилацетамиде с вязкостью раствора 71,3 Па![способ крашения арамидных волокон, патент № 2210649](/images/patents/260/2210004/8226.gif)
![способ крашения арамидных волокон, патент № 2210649](/images/patents/260/2210004/8226.gif)
![способ крашения арамидных волокон, патент № 2210649](/images/patents/260/2210004/8226.gif)
![способ крашения арамидных волокон, патент № 2210649](/images/patents/260/2210004/8226.gif)
![способ крашения арамидных волокон, патент № 2210649](/images/patents/260/2210006/177.gif)
![способ крашения арамидных волокон, патент № 2210649](/images/patents/260/2210004/8226.gif)
1. Ж. "Химические волокна", 1978, 1, с.65-67. 2. Патент США 3767756, 1973.
Класс D06P3/24 полиамиды; полиуретаны
Класс D01F8/08 с одним или несколькими полиакрилонитрилами в качестве составляющих волокон