KR100993871B1 - Method of manufacturing aromatic polyamide filament - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전방향족 폴리아미드 필라멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조시에 방향족 디에시드클로라이드와 방향족 디아민이 용해되어 있는 중합용매를 중합용 반응기 내에 구분되어 있는 (ⅰ) 제2교반구간(Ⅱ)과 대비시 스크류의 회전 속도가 상대적으로 높고 온도 및 전단속도(Shear rate)이 상대적으로 낮은 제1교반 구간(Ⅰ)과, (ⅱ) 제1교반구간(Ⅰ)과 대비시 스크류의 회전속도가 상대적으로 낮고 온도 및 전단속도(Shear rate)이 상대적으로 높은 제2교반구간(Ⅱ)을 차례로 통과시키면서 혼합, 중합하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for producing an wholly aromatic polyamide filament, comprising: a second solvent in which a polymerization solvent in which an aromatic dieside chloride and an aromatic diamine are dissolved in a polymerization reactor is prepared in a polymerization reactor. Compared to the stirring section (II), when the screw rotation speed is relatively high and the temperature and shear rate are relatively low, the first stirring section (I) and (ii) the first stirring section (I) It is characterized in that the mixing and polymerization while passing through the second stirring section (II) having a relatively low rotational speed of the screw and a relatively high temperature and shear rate.
본 발명은 전방향족 폴리아미드 중합체를 중합시 겔(Gel) 형성 시간을 늦추어 중합체 고유점도를 5.6∼9.0dℓ/g으로 향상시킨다.The present invention improves the polymer intrinsic viscosity to 5.6 to 9.0 dL / g by slowing down the gel formation time when polymerizing the wholly aromatic polyamide polymer.
그로 인해 본 발명으로 제조된 전방향족 폴리아미드 필라멘트는 보다 향상된 강도 및 탄성률 등의 물성을 나타낸다.Therefore, the wholly aromatic polyamide filament produced by the present invention exhibits improved physical properties such as strength and elastic modulus.
전방향족 폴리아미드, 필라멘트, 중합체, 겔 형성, 지연, 고유점도, 강도, 탄성률. Wholly aromatic polyamide, filament, polymer, gel formation, retardation, intrinsic viscosity, strength, elastic modulus.
Description
도 1은 건습식 방사 방식으로 전방향족 폴리아미드 필라멘트를 제조하는 공정 개략도.1 is a process schematic diagram of making a wholly aromatic polyamide filament in a wet-wet spinning manner.
도 2는 본 발명에서 사용하는 중합용 반응기의 단면 개략도.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the reactor for polymerization used in the present invention.
도 3은 중합시간에 따른 중합체의 고유점도 변화를 나타내는 그래프(중합시간-고유점도 그래프).Figure 3 is a graph showing the intrinsic viscosity change of the polymer with polymerization time (polymerization time-intrinsic viscosity graph).
*도면중 주요 부분에 대한 부호 설명* Description of symbols on the main parts of the drawings
10 : 모노머 및 중합용매 저장조10: monomer and polymerization solvent storage tank
11 : 모노머 및 중합용매 공급관11: monomer and polymerization solvent supply pipe
20 : 중합용 반응기 21 : 고속 회전 스크류20: polymerization reactor 21: high speed rotary screw
22 : 고속 회전 모터 23 : 저속 회전 스크류22: high speed rotation motor 23: low speed rotation screw
24 : 저속 회전 모터 30 : 방사원액 저장조 24: low speed rotary motor 30: spinning solution reservoir
40 : 방사 구금 50 : 응고액 욕조40: spinneret 50: coagulation bath
60 : 수세 장치 70 : 건조장치60: washing device 70: drying device
80 : 열처리 장치 90 : 권취기80: heat treatment apparatus 90: winder
Ⅰ : 제1교반구간 Ⅱ : 제2교반구간Ⅰ: 1st Stirring Section Ⅱ: 2nd Stirring Section
A : 본 발명에 따른 중합시간-고유점도 그래프 A: polymerization time-intrinsic viscosity graph according to the present invention
B : 종래 방법에 따른 중합시간-고유점도 그래프B: polymerization time-intrinsic viscosity graph according to the conventional method
a : 겔 발생점 b : 액정 상태a: gel generating point b: liquid crystal state
본 발명은 전방향족 폴리아미드 필라멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고강도와 고탄성의 물성을 갖는 전방향족 폴리아미드 필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a wholly aromatic polyamide filament, and more particularly to a method for producing a wholly aromatic polyamide filament having high strength and high elastic properties.
전방향족 폴리아미드 필라멘트는 미국특허 제 3,869,492 호 및 미국특허 제 3,869,430 호 등에 게재되어 있는 바와 같이 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시켜 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정과, 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사원액을 제조하는 공정과, 상기 방사원액을 방사 구금으로부터 방사하여 방사된 방사물을 비응고성 유체층을 통해 응고액 욕조내로 통과시켜 필라멘트를 형성하는 공정과, 상기 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하는 공정 들을 거쳐 제조된다.The wholly aromatic polyamide filaments are prepared by polymerizing aromatic diamines and aromatic dieside chlorides in a polymerization solvent containing N-methyl-2-pyrrolidone, as disclosed in U.S. Patent Nos. 3,869,492 and 3,869,430. Preparing a polyamide polymer; dissolving the polymer in a concentrated sulfuric acid solvent to produce a spinning stock solution; spinning the spinning stock solution from a spinneret and passing the spun spinning material through a non-coagulating fluid layer into a coagulating bath. And filaments are formed, and the filaments are washed with water, dried and heat treated.
도 1은 통상적인 건습식 방사 방식으로 전방향족 폴리아미드 필라멘트를 제 조하는 공정개략도이다.1 is a process schematic diagram of making a wholly aromatic polyamide filament in a conventional wet and dry spinning manner.
종래 방법에서는 상기의 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조할 때 중합용 모노머인 방향족 디에시드클로라이드와 중합용 모노머인 방향족 디아민이 용해되어 있는 중합 용매를 일정한 속도로 회전하는 1개의 스크류가 설치된 중합용 반응기(20) 내에서 교반, 중합하기 때문에 중합시 겔(Gel) 형성 시간을 늦출 수가 없어서 중합체의 고유점도가 5.5dℓ/g 수준으로 낮은 문제가 있었다.In the conventional method, when preparing the wholly aromatic polyamide polymer, a polymerization reactor in which one screw is installed to rotate a polymerization solvent in which an aromatic dieside chloride as a polymerization monomer and an aromatic diamine as a polymerization monomer are dissolved at a constant speed ( 20) due to agitation and polymerization in the polymerization, it was not possible to slow down the gel formation time during polymerization, resulting in a low intrinsic viscosity of the polymer at a level of 5.5 dℓ / g.
종래방법으로 제조된 전방향족 폴리아미드 중합체는 고유점도가 6.0dℓ/g 수준으로 낮아 결국에는 최종 제품인 전방향족 폴리아미드 필라멘트의 강도 및 탄성률을 저하시키는 결과를 초래하였다.The wholly aromatic polyamide polymer prepared by the conventional method has a low intrinsic viscosity to 6.0 dL / g level, resulting in a decrease in strength and elastic modulus of the final product, wholly aromatic polyamide filament.
본 발명에서는 이와 같은 종래의 문제점을 해결함으로써 강도 및 탄성률이 더욱 향상된 전방향족 폴리아미드 필라멘트를 제조하기 위한 것이다.The present invention is to produce a wholly aromatic polyamide filament with improved strength and elastic modulus by solving such a conventional problem.
본 발명은 전방향족 폴리아미드 중합체를 중합할 때 겔(Gel) 형성 시간을 늦추어 중합체의 고유점도를 5.6∼9.0dℓ/g 수준까지 올려서 최종 제품인 전방향족 폴리아미드 필라멘트의 강도 및 탄성률을 보다 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to improve the strength and elastic modulus of the final product of the wholly aromatic polyamide filament by increasing the intrinsic viscosity of the polymer to the level of 5.6 ~ 9.0dℓ / g by slowing the gel formation time when polymerizing the wholly aromatic polyamide polymer It is a technical problem.
이와같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시켜 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정과 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사원액을 제조하는 공정과 상기 원액을 방사 구금으로부터 방사 하여 방사된 방사물을 비응고성 유체층을 통해 응고액 욕조 내로 통과시켜 필라멘트를 형성하는 공정과 상기 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하는 공정들을 거쳐 전방향족 폴리아미드 필라멘트를 제조함에 있어서, 상기의 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조시에 방향족 디에시드클로라이드와 방향족 디아민이 용해되어 있는 중합용매를 중합용 반응기내에 구분되어 있는 (ⅰ) 제2교반구간(Ⅱ)과 대비시 스크류의 회전 속도가 상대적으로 높고 온도 및 전단속도(Shear rate)이 상대적으로 낮은 제1교반구간(Ⅰ)과, (ⅱ) 제1교반구간(Ⅰ)과 대비시 스크류 회전속도가 상대적으로 낮고 온도 및 전단속도(Shear rate)이 상대적으로 높은 제2교반구간(Ⅱ)을 차례로 통과시키면서 혼합, 중합하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the present invention polymerizes an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride in a polymerization solvent containing N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a wholly aromatic polyamide polymer, and the polymer is concentrated sulfuric acid. Dissolving in a solvent to prepare a spinning stock solution, spinning the spinning stock from the spinneret, and passing the spinning material through a non-coagulating fluid layer into a coagulation bath to form a filament; and washing, drying, and heat treatment of the filament. In the preparation of the wholly aromatic polyamide filament through the process of preparing, the polymerizing solvent in which the aromatic dieside chloride and the aromatic diamine are dissolved at the time of preparing the wholly aromatic polyamide polymer is separated from the reactor for polymerization. The rotational speed of the screw relative to the two stirring sections (Ⅱ) , The screw rotation speed is relatively low and the temperature and shear rate are relatively low compared to the first stirring section (I) and (ii) the first stirring section (I), which are high in temperature and relatively low in shear rate. It is characterized by mixing and polymerizing while passing through the second stirring section (II), which is relatively high.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail.
먼저, 본 발명에서는 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시켜 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조한다.First, in the present invention, an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride are polymerized in a polymerization solvent containing N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a wholly aromatic polyamide polymer.
상기 방향족 디아민은 P-페닐렌디아민등이고, 방향족 디에시드클로라이드는 테레프탈로일 클로라이드 등이다.The aromatic diamine is P-phenylenediamine and the like, and the aromatic dieside chloride is terephthaloyl chloride and the like.
또한, 상기의 중합용매는 염화칼슘이 용해되어 있는 N-메틸-2-피롤리돈 등이다.The polymerization solvent is N-methyl-2-pyrrolidone or the like in which calcium chloride is dissolved.
본 발명은 상기와 같이 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조할 때 도 2에 도시된 바와 같이 방향족 디에시드클로라이드와 방향족 디아민이 용해되어 있는 중합용매를 중합용 반응기 내에 구분되어 있는 (ⅰ)스크류의 회전 속도가 상대적으로 높고 온도 및 전단속도(Shear rate)이 상대적으로 낮은 제1교반구간(Ⅰ)과, (ⅱ)스크류 회전속도가 상대적으로 낮고 온도 및 전단속도(Shear rate)이 상대적으로 높은 제2교반구간(Ⅱ)을 차례로 통과시키면서 혼합, 중합하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when manufacturing the wholly aromatic polyamide polymer as described above, as shown in Fig. 2, the rotational speed of the screw is divided into a polymerization solvent in which the aromatic dieside chloride and aromatic diamine are dissolved in the polymerization reactor. Is the first stirring section (I) having a relatively high temperature and relatively low temperature and shear rate, and (ii) a second stirring with a relatively low screw rotation speed and a relatively high temperature and shear rate. It is characterized by mixing and polymerizing while passing section (II) one after the other.
도 2는 본 발명에서 사용하는 중합용 반응기의 단면 개략도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a polymerization reactor used in the present invention.
보다 구체적으로, 상기의 중합용 반응기(20)에는 도 2와 같이 중앙부로부터 중합용 모노머 및 중합용매가 투입되는 공급관(11)이 설치된 부분까지에는 고속 회전 스크류(21) 및 고속 회전 모터(22)가 설치된 제1교반구간(Ⅰ)이 위치하고, 나머지 부분에는 저속 회전 스크류(23) 및 저속 회전 모터(24)가 설치된 제2교반구간(Ⅱ)이 위치하고 있다.More specifically, in the polymerization reactor 20, a high
다시 말해, 본 발명에서 사용하는 중합용 반응기(20)에는 상대적으로 회전 속도가 빠른 고속 회전 스크류(21)와 상대적으로 회전속도가 느린 저속 회전 스크류(23) 2개가 중앙부를 기준으로 각각 양측에 설치되어 있으며, 상기 고속 회전 스크류(21)는 중합용 모노머 공급관(11)이 설치된 쪽에 위치하고 상기 저속회전 스크류(23)는 그 반대편에 위치한다.In other words, in the polymerization reactor 20 used in the present invention, two high-
한편, 상기의 제1교반구간(Ⅰ) 내의 온도는 0∼30℃이고 전단속도(Shear rate) 1∼100/sec로서 제2교반구역(Ⅱ)의 온도와 전단속도 보다 상대적으로 낮다.On the other hand, the temperature in the first stirring section (I) is 0 ~ 30 ℃, shear rate (Shear rate) 1 ~ 100 / sec is relatively lower than the temperature and shear rate of the second stirring zone (II).
상기의 제2교반구간(Ⅱ) 내의 온도는 30∼70℃이고 전단속도(Shear rate)은 10∼1,000/sec로서 제1교반구역(Ⅰ)의 온도와 전단속도 보다 상대적으로 높다.The temperature in the second stirring section II is 30 to 70 ° C. and the shear rate is 10 to 1,000 / sec, which is relatively higher than the temperature and shear rate of the first stirring section I.
중합용 반응기 내에 투입된 중합용 모노머 및 중합용매 들은 교반 및 중합되어 제1교반구역(Ⅰ)에서는 졸(Sol) 상태가 되고, 점차 중합이 진행되면서 제2교반 구역(Ⅱ)에서는 겔(Gel) 상태가 된다.The polymerization monomer and the polymerization solvent introduced into the polymerization reactor are stirred and polymerized to a sol state in the first stirring zone (I), and gradually to a gel state in the second stirring zone (II) as the polymerization proceeds. Becomes
그로 인하여 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 경우에는 종래에 하나의 스크류를 사용하는 방식에 비해 겔(Gel) 형성 시간이 지연되고, 그 결과 중합체의 고유점도도 5.6∼9.0dℓ/g 수준까지 크게 향상된다.Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, the gel formation time is delayed compared to the conventional method using one screw, and as a result, the intrinsic viscosity of the polymer is up to 5.6 to 9.0 dℓ / g. Greatly improved.
도 3은 중합시간에 따른 중합체의 고유점도 변화를 나타내는 그래프(중합시간-고유점도 그래프)이다.3 is a graph showing the change in intrinsic viscosity of a polymer with polymerization time (polymerization time-intrinsic viscosity graph).
도 3중 A그래프는 본 발명에 따른 중합시간-고유점도 그래프이고, B그래프는 종래 방법에 따른 중합시간-고유점도 그래프이다.In Figure 3 A graph is a polymerization time-intrinsic viscosity graph according to the present invention, B graph is a polymerization time-intrinsic viscosity graph according to the conventional method.
한편, 제1교반구역의 스크류 회전속도가 제2교반구역의 스크류 회전 속도보다 더 빠르기 때문에 제2교반구역(Ⅱ)에서 형성된 겔은 제1교반구역(Ⅰ)으로 역류되지 않는다.On the other hand, the gel formed in the second stirring zone (II) does not flow back to the first stirring zone (I) because the screw rotation speed of the first stirring zone is faster than the screw rotation speed of the second stirring zone.
중합체의 기타 중합조건은 미국등록 특허 제 3,869,429 호 등에 게재된 공지의 중합조건들과 동일하다.Other polymerization conditions of the polymer are the same as the known polymerization conditions disclosed in US Pat. No. 3,869,429 and the like.
중합체를 제조하는 한가지 예로는 1몰의 파라-페닐렌디아민을 약 1몰의 염화칼슘을 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 용액과 1몰의 테레프탈로일 클로라이드를 앞에서 설명한 바와 같이 제1교반구역(Ⅰ)과 제2교반구역(Ⅱ)을 갖는 중합용 반응기(20) 내에 투입한 후 교반하여 겔상의 중합체를 제조하고, 이를 분쇄, 수세 및 건조하여 미세 분말상의 중합체를 제조한다. 이때 상기 테레프탈로일 클로라이드는 2 단계로 나누어 중합용 반응기(20) 내에 투입할 수도 있다.One example of preparing the polymer is a solution in which one mole of para-phenylenediamine is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone containing about one mole of calcium chloride and one mole of terephthaloyl chloride as described above. It is charged into a polymerization reactor 20 having a first stirring zone (I) and a second stirring zone (II), followed by stirring to prepare a gel polymer, which is ground, washed with water and dried to prepare a fine powder polymer. . In this case, the terephthaloyl chloride may be introduced into the reactor 20 for polymerization in two stages.
다음으로는, 상기와 같이 제조된 전방향족 폴리아미드 중합체를 농황산 용매 에 용해시켜 방사원액을 제조한 다음, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사원액을 방사 구금(40)을 통해 방사 한 후 방사된 방사물을 비응고성 유체층을 통해 응고액 욕조(50)내로 통과시켜 필라멘트를 형성한 다음, 형성된 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하여 전방향족 폴리아미드 필라멘트를 제조한다. 도 1은 방사원액을 건습식 방사하여 전방향족 폴리아미드 필라멘트를 제조하는 공정 개략도이다.Next, the spinning solution is prepared by dissolving the wholly aromatic polyamide polymer prepared as described above in a concentrated sulfuric acid solvent, and then spinning the spinning solution through the spinneret 40 as shown in FIG. The spinning is passed through a non-coagulating fluid layer into the coagulating
방사원액 제조시에 사용되는 농황산 농도를 97%∼100%인 것이 바람직하며, 클로로황산이나 플루오로황산 등도 사용될 수 있다.The concentration of concentrated sulfuric acid used in the production of the spinning stock solution is preferably 97% to 100%, and chlorosulfuric acid, fluorosulfuric acid, and the like may also be used.
이때 황산의 농도가 97% 미만인 경우에는 폴리머의 용해성이 저하되고 비등방성 용액의 액정성 발현이 곤란해지며, 따라서 일정한 점도의 방사원액 제조가 어려워져 방사시 공정관리가 힘들고 최종 섬유의 기계적 물성이 저하될 수 있다.At this time, when the concentration of sulfuric acid is less than 97%, the solubility of the polymer is reduced and the liquid crystalline expression of the anisotropic solution becomes difficult. Therefore, it is difficult to manufacture a spinning solution having a constant viscosity, which makes it difficult to control the process during spinning and to provide mechanical properties of the final fiber. Can be degraded.
반대로, 농황산의 농도가 100%를 초과하면, 과리(過離) SO3를 함유하는 발연 황산에서 SO3가 과다해져 취급상 바람직하지 않을 뿐만 아니라 고분자의 부분적 용해가 일어나기 때문에 방사원액으로는 부적당하며, 또한, 비록 방사하여 얻어진 섬유라 할지라도 섬유의 내부구조가 치밀하지 않고 외관상 광택이 없으며 응고용액 내로 확산되는 황산의 속도가 떨어져 섬유의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.On the other hand, if the concentration of the concentrated sulfuric acid exceeds 100%, gwari (過離) because in oleum containing SO 3, as well as undesirable phase handled becomes an SO 3 over takes place is partly dissolved in the polymer spinning solution to the inadequate and In addition, even if the fiber is obtained by spinning, there may be a problem that the internal structure of the fiber is not dense, the appearance is not gloss, and the speed of sulfuric acid diffused into the coagulation solution is lowered, thereby lowering the mechanical properties of the fiber.
한편, 방사 원액내 중합체의 농도는 10∼25중량% 인 것이 섬유물성에 바람직하다.On the other hand, it is preferable for the fiber property that the concentration of the polymer in the spinning stock solution is 10 to 25% by weight.
그러나, 본 발명에서는 농황산의 농도 및 방사 원액내 중합체의 농도를 특별 하게 한정하는 것은 아니다.However, the present invention does not specifically limit the concentration of concentrated sulfuric acid and the concentration of the polymer in the spinning stock solution.
상기의 비응고성 유체층은 주로 공기층이나 불활성 기체층도 사용될 수 있다.The non-coagulating fluid layer may mainly be an air layer or an inert gas layer.
비응고성 유체층의 길이, 다시 말해 방사 구금(40)의 저면과 응고액 욕조(50) 내에 담겨져 있는 응고액의 표면까지의 거리는 0.1∼15cm인 것이 방사성이나 필라멘트의 물성 향상에 바람직하다.The length of the non-coagulating fluid layer, that is, the distance between the bottom surface of the
상기의 응고액 욕조(50) 내의 응고액은 오버플로우 될 수도 있다. 응고액으로는 물, 염수 또는 농도가 70% 이하인 황산 수용액 등을 사용한다.The coagulant liquid in the
방사 권취 속도는 300∼1,500m/분 수준으로 한다.Spinning wind speed is 300 to 1500m / min level.
이하, 실시예 및 비교 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의하여 그의 보호범위가 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited to the scope of protection by the following examples.
실시예Example 1 One
1,000kg의 N-메틸-2-피롤리돈을 80℃로 유지시키고 여기에 염화칼슘 80kg과 48.67kg의 파라-페닐렌디아민을 녹여서 방향족 디아민 용액을 제조하였다.An aromatic diamine solution was prepared by maintaining 1,000 kg of N-methyl-2-pyrrolidone at 80 ° C. and dissolving 80 kg of calcium chloride and 48.67 kg of para-phenylenediamine.
상기와 같이 제조된 방향족 디아민 용액과 파라-페닐렌디아민과 동몰량인 용융 테레프탈로일 클로라이드를 도 2에 도시된 바와 같이 고속 회전 스크류(21)와 고속 회전모터(22)가 설치되어 있는 제1교반구역(Ⅰ)과 저속 회전 스크류(23)와 저속 회전모터(24)가 설치되어 있는 제2교반구역(Ⅱ)으로 구분되는 중합용 반응기(20) 내로 투입한 다음 상기의 제1교반구역(Ⅰ)과 상기의 제2교반구역(Ⅱ)을 차례로 통과시키면서 교반, 중합하여 고유점도가 8.0dℓ/g인 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 중합체를 제조하였다.A molten terephthaloyl chloride having the same molar amount as the aromatic diamine solution and para-phenylenediamine prepared as described above is provided with a high
이때, 제1교반구역(Ⅰ)내의 온도는 10℃, 전단속도 50/sec로 하였고, 제2교반구역(Ⅱ)내의 온도는 50℃, 전단속도은 100/sec로 하였다.At this time, the temperature in the first stirring zone (I) was 10 ° C., the shear rate was 50 / sec, the temperature in the second stirring zone (II) was 50 ° C., and the shear rate was 100 / sec.
다음으로, 제조된 상기의 중합체를 99% 농황산에 용해시켜 중합체 함량이 18중량%인 광학적 비등방성 방사원액을 제조하였다.Next, the prepared polymer was dissolved in 99% concentrated sulfuric acid to prepare an optically anisotropic radiation stock solution having a polymer content of 18% by weight.
다음으로, 상기와 같이 제조된 방사원액을 도 1에 도시된 바와 같이 방사 구금(40)을 통해 방사한 후, 방사된 방사물을 7mm의 공기층을 통해 응고액인 물이 담겨져 있는 응고액 욕조(50) 내로 통과시켜 필라멘트를 형성하였다.Next, after spinning the spinning solution prepared as described above through the
다음으로, 상기와 같이 형성된 필라멘트를 수세 및 건조한후 550℃에서 0.3초간 열처리하는 공정을 5회 반복하여 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트를 제조하였다.Next, a poly (para-phenylene terephthalamide) filament was prepared by repeating the process of washing the filament formed as described above with water and drying for 5 seconds at 550 ° C. for 5 seconds.
제조한 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트의 강도 및 탄성률을 측정한 결과를 표1과 같다.Table 1 shows the results of measuring the strength and modulus of the prepared poly (para-phenylene terephthalamide) filament.
비교실시예Comparative Example 1 One
실시예 1에서 제조한 방향족 디아민 용액과 용융 테레프탈로일 클로라이드를 하나의 스크류가 설치된 통상의 중합용 반응기내에 공급한 후 교반, 중합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 고유점도가 5.3dℓ/g인 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트를 제조하였다. The intrinsic viscosity was 5.3 dL under the same conditions as in Example 1 except that the aromatic diamine solution prepared in Example 1 and the molten terephthaloyl chloride were fed into a conventional polymerization reactor equipped with one screw, followed by stirring and polymerization. A poly (para-phenyleneterephthalamide) filament of / g was prepared.
이때, 중합용 반응기의 온도는 30℃, 전단속도 100/sec로 하였다.At this time, the temperature of the polymerization reactor was 30 ℃, shear rate 100 / sec.
제조한 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트의 강도 및 탄성률을 측정한 결과는 표1과 같다.The results of measuring the strength and elastic modulus of the prepared poly (para-phenylene terephthalamide) filament are shown in Table 1.
<표1> 필라멘트 물성 평가 결과<Table 1> Filament Property Evaluation Results
구분
division
실시예 1
Example 1
비교실시예 1
Comparative Example 1
강도(g/d)
Strength (g / d)
28
28
22
22
탄성률(g/d)
Modulus of elasticity (g / d)
890
890
740
740
본 발명에 있어서 강도 및 탄성률은 아래와 같은 방법으로 측정하였다.In the present invention, the strength and elastic modulus were measured by the following method.
·강도(g/d) Strength (g / d)
인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)에서 길이가 25cm인 샘플사를 이용하여 샘플사가 파단될 때의 강력(g)을 측정한 다음 이를 샘플사의 데니어로 나누어 강도를 구하였다. 상기 강도는 5회 테스트한 후 그 평균값으로 하였다. 이때 인장속도는 300 mm/분으로 하였고, 초하중은 섬도×1/30g으로 하였다.Instron tester (Instron Engineering Corp, Canton, Mass) was used to measure the strength (g) when the sample yarn is broken using a sample yarn having a length of 25cm and then divided by the denier of the sample yarn to obtain the strength. The said intensity | strength was made into the average value after testing 5 times. At this time, the tensile speed was 300 mm / min, the ultra-load was fineness × 1 / 30g.
·탄성률(g/d) Modulus of elasticity (g / d)
상기의 강도 측정 조건으로 샘플사의 응력-변형 곡선을 구한 다음, 상기 응력-변형율 곡선상의 기울기로부터 계산한다.The stress-strain curve of the sample yarn is obtained under the above-described strength measurement conditions, and then calculated from the slope on the stress-strain curve.
·고유점도 Intrinsic viscosity
98% 황산 25.0ml에 시료(중합체 또는 필라멘트) 0.1250g을 녹여 시료용액을 제조한다. 다음으로 30℃ 항온 수조에서 모세관 점도계 (Cannon Fenske Viscometer : Type 300)로 상기 시료용액의 유동시간(낙류초수)과 용매(황산 용액)의 유동시간을 각각 측정한 후 시료용액의 유동시간(낙류초수)를 용매(황산용액)의 유동시간(낙류초수)로 나누어 상대점도(ηrel)를 구한다.A sample solution is prepared by dissolving 0.1250 g of a sample (polymer or filament) in 25.0 ml of 98% sulfuric acid. Next, the flow time of the sample solution was measured with a capillary viscometer (Cannon Fenske Viscometer: Type 300) in a 30 ° C. constant temperature water bath, and the flow time of the sample solution was then measured. ) Is divided by the flow time of the solvent (sulfuric acid solution) (the number of falling seconds) to determine the relative viscosity (ηrel).
다음으로, 상대점도(ηrel)를 시료용액의 농도로 나누어 고유점도를 계산한다.Next, the intrinsic viscosity is calculated by dividing the relative viscosity ηrel by the concentration of the sample solution.
본 발명은 중합체 중합시 겔 형성 시간을 지연시킬 수 있어서 중합체의 고유점도를 8.0dℓ/g 수준까지 높일 수 있다.The present invention can delay the gel formation time during the polymer polymerization, thereby increasing the intrinsic viscosity of the polymer to a level of 8.0 dℓ / g.
이로 인해, 본 발명으로 제조된 전방향족 폴리아미드 필라멘트는 강도 및 탄성률이 크게 향상된다.For this reason, the wholly aromatic polyamide filament produced by the present invention greatly improves the strength and elastic modulus.
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KR1020050060313A KR100993871B1 (en) | 2005-07-05 | 2005-07-05 | Method of manufacturing aromatic polyamide filament |
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- 2005-07-05 KR KR1020050060313A patent/KR100993871B1/en active IP Right Grant
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