JPH01292120A - 化学環化ポリイミド繊維の製造方法 - Google Patents

化学環化ポリイミド繊維の製造方法

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JPH01292120A
JPH01292120A JP12031488A JP12031488A JPH01292120A JP H01292120 A JPH01292120 A JP H01292120A JP 12031488 A JP12031488 A JP 12031488A JP 12031488 A JP12031488 A JP 12031488A JP H01292120 A JPH01292120 A JP H01292120A
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JP
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fiber
polyamic acid
dried
chemically
water
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JP12031488A
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Takuma Kanda
神田 拓馬
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐熱性繊維もしくは高強度・高弾性率繊維と
して有用な全芳香族ポリイミド繊維の化学環化法による
製造方法に関するものである。
[従来の技術] 全芳香族ポリイミド繊維は耐熱性繊維として、また、特
定の剛直構造のポリマからなる繊維は高強度・高弾性率
繊維として極めて有用である。
全芳香族ポリイミドは一般にはそれを溶かす溶剤がない
ため、可溶性の前駆重合体であるポリアミド酸の段階で
紡糸して繊維化し、ついで熱的あるいは化学的手段を用
いてイミド化させてつくられている。イミド化の方法と
しては熱環化の方が化学環化よりもコスト的には有利で
あるが、41 Fil特性の面では化学環化の方がすぐ
れている場合が多い。
湿式紡糸法で化学環化ポリイミド繊維を得るには大別し
て二つの方法が用いられる。
第一の方法は、特公昭37−97号公報に開示されてい
る方法で、化学環化剤、もしくはそれを含む凝固洛中に
湿式紡糸する方法である。
第二の方法は、水系凝固洛中に湿式紡糸し、ついで化学
環化する方法である。
しかし、第一の方法は、以下のような欠点を有している
。すなわち、化学環化剤として通常用いられる無水酢酸
および環化触媒のピリジンはいずれも極めて刺激臭の強
い薬品であり、通常、凝固浴は開放系で用いられるので
作業環境上、問題である。また、化学環化が完全に進む
には少なくとも数分以上の長時間を要するがら、滞留時
間の長い凝固浴が必要となり、紡糸装置が異常に大きく
なる。
また、第二の方法では、通常水洗したままの凝固糸条を
そのまま化学環化するが、この場合、凝固糸条は乾、燥
糸の約3〜4倍(重量)の水を含んでいるので、その水
がすべて無水酢酸と反応して酢酸に変化してしまう。す
なわち、化学環化剤の使用効率が極めて悪くなる。一方
、よく水洗して乾燥したポリアミド酸もしくは部分環化
ポリアミド酸繊維は化学環化剤で処理してももはや全く
環化が進まないという問題があった。
[発明が解決しようとする課題] したがって、水系凝固浴を用いて湿式紡糸したポリアミ
ド酸繊維または部分環化ポリアミド酸繊維を環化剤の使
用効率よく化学環化する方法が特に望まれるのである。
本発明者らはこれを目標に鋭意検討した結果、乾燥繊維
中にアミド系触媒が特定の割合で残存するように水洗条
件を制御し、ついで乾燥後、化学環化させれば、この目
的を達成することを見出し、本発明に到達した。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明は、芳香族ジアミンと芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物を重合させて得たポリアミド酸または
該ポリマのアミド酸単位の一部を化学的にイミド化させ
た部分環化ポリアミド酸のアミド系溶媒溶液を水系凝固
洛中に湿式紡糸し、ついで化学環化させてポリイミド繊
維を得るに当り、乾燥後のポリアミド酸繊維または部分
環化ポリアミド酸繊維のポリマ濃度が50〜85重景%
になるよう湿式紡出糸を水洗し、ついで乾燥後、化学環
化剤で処理することを特徴とする化学環化ポリイミド繊
維の製造方法である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明のポリイミド繊維を構成する芳香族ジアミントシ
てはm−フ二二しンジアミン、p−フ二二レンジアミン
、4.4°−ジアミノジフェニルエーテル、 3 、4
−−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジンあるいは
これらの核メチルもしくはハロゲン置換体である。また
、芳香族テトラカルボン酸二無水物としては無水ピロメ
リット酸。
3.3−.4.4−−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、3.3−.4.4−−ベンゾフエノンテ1−ラカ
ルボン酸二無水物、3.3−4,4゜−ジフェニルエー
テルテトラカルボン酸二無水物などがある。これらのモ
ノマを単独で用いるとホモポリマが生成する。また、い
くつかのモノマを組合せたランダム共重合体でもがまわ
ない。
本発明で用いるアミド系溶媒としてはN−メチルピロリ
ドン(NMP)、N、N−ジメチルポルムアミド、N、
N−ジメチルアセトアミドなどがある。
湿式紡糸原液としては重合で得たポリアミド酸溶液その
ものでもよいが、本発明者らが先に特開昭59−463
416号公報などで提案した方法、すなわち、アミド酸
単位の一部を部分的にイミド化させた部分環化ポリアミ
ド酸溶液を用いる方が、透明性のよい、ボイドの少ない
凝固糸条を与えるのでより好ましい。
凝固浴としては、重合に用いたものと同じアミド系溶媒
の水溶液を用いる。凝固糸条はついで水洗するが、系中
に適当な量のアミド系溶媒が残るように水洗することが
重要である。すなわち、乾燥して水分を蒸発さぜな段階
でポリマ濃度が50〜85重量%になるように水洗工程
を制御する必要がある。乾燥糸のポリマ濃度が50%未
満の場合、単糸間さらにはヤーン間で膠着が起こって好
ましくない。また、乾燥糸のポリマ濃度が85%を越え
ると、化学環化剤で処理しても環化が全く進まないか極
めて緩慢にしか進まないので不都合である。乾燥糸のポ
リマ濃度を上記範囲に制御するための因子は水洗浴の塔
長、濃度などである。
水洗した凝固糸条はついで乾燥して水分を蒸発させる。
この場合、風乾、オーブンを用いるバッチ屹燥、あるい
は熱風ローラーもしくは熱ローラーを用いて連続系で乾
燥する方法のいずれでもよい。乾燥濃度は100’C以
下が、アミド系溶媒が同時に留去しないので好ましい。
乾燥したポリアミド酸繊維もしくは部分環化ポリアミド
酸繊維を化学環化剤で処理してポリイミドに閉環させる
。化学環化剤としては通常、無水酢酸、無水プロピオン
酸などの脂肪族酸無水物を用いる。また、環化触媒とし
てピリジン、3−メチルピリジン、3,5−ルチジンな
どの有機塩基を同時に用いてもよい。この化学環化時に
他の活性水素をもたない有機溶剤を希釈剤として使用す
ることも可能である。かかる希釈剤としてはジオキサン
、ベンゼン、トルエン、クロロホルムなどがある。化学
環化の処理条件は濃度15〜50℃。
また、処理時間は10分から1日である。
化学環化した繊維はついで乾燥し、最後に高温で熱延伸
もしくは熱処理に供して力学特性の向上を図る。
[実施例] 以下の実施例中のポリアミド酸の固有粘度(η1nh)
はポリマ0.5g/溶媒100m1の割合になるよう、
重合溶液をNMI)で希釈し、25℃で測定しな。
乾燥糸のポリマ濃度は、オーブン中、280℃に30分
加熱して脱溶媒と熱環化を進めて得たボッイミド繊維の
重量を基準にして熱環化前のポリマ重量を求めて算出し
たものである。
また、繊維の引張特性は東洋ボールドウィン■製テンシ
ロンを用い、ヤーンについて測定した。
武具100順、引張速度50mm/m!n。
実施例1 本実施例は、紡出した部分環化ポリアミド酸繊維をバッ
チ乾燥後、化学環化させて得たポリ(4゜4°−オキシ
ジフェニレンピロメリットイミド)繊維の製造例とその
特性を示す。
NMP中、4.4−一ジアミノジフェニルエーテル(D
A)と無水ピロメリット酸(PMDA)を反応させて得
たη1nh1.56のポリアミド酸   −溶液にアミ
ド酸単位の0,25当量の無水酢酸およびピリジンを添
加し、ポリマ濃度12%、溶液粘度190ボイズ(25
℃)の部分環化ポリマ溶液を得た。
この溶液を0 、08mmJ2(、20ホールの口金を
用いてNMP/水(容積比25/75 )からなる20
℃の凝固洛中に湿式紡糸しく紡糸速度10m/m1n)
、ついで塔長1mの水浴(20℃)中で1゜4倍に延伸
するとともに水洗し、ガラスボビンに巻取った後、室温
で1時間風乾した。乾燥後の部分環化ポリアミド酸繊維
のポリマ濃度は69%であった。
この乾燥糸を無水酢酸/ピリジン(容積比70/30)
に室温で一夜浸漬して化学的にイミド化させた後、トル
エンに1時間浸漬して環化剤を抽出し、ついで乾燥した
。この条件で完全に化学環化されたことはIn図で3.
1μのアミド酸の吸収が完全に消えていることから確認
した。
上記処方で得なポリイミド繊維を290°Cの熱板を用
い1.4倍に熱延伸しな。得られた延伸糸の糸質は繊度
55デニール、強度3.3g/d。
伸度10.0%1弾性率68 E/dであった。また、
この繊維を290℃のエアオーブン中、64時間処理し
た後の強度は3.2g/d(保持率96%)、伸度10
.2%(保持率102%)と耐熱寿命は著しくすぐれて
いた。
比較例1 なお、実施例1中のガラスボビンに巻取っな紡出糸を直
ちに流水中に入れ、10分間水洗を続げた後、室温で1
時間風乾した乾燥糸のポリマ濃度は95%であった。こ
の乾燥糸を無水酢酸/ピリジン(容積比70/30 )
に室温で一夜浸漬した糸のIR図は環化処理前のそれと
全く同じであり、化学環化は全く進んでいなかった。
実施例2 本実施例は、紡出した部分環化ポリアミド酸繊維を連続
系で乾燥後、化学環化させて得なポリ(4,1−オキシ
ジフェニレンピロメリットイミド)繊維の製造例とその
特性を示す。
NMP中、DAとPMDAを反応させて得たη1nh2
.94のポリアミド酸溶液から、実施例1の処方でポリ
マ濃度9.8%1部分環化度25%。
溶液粘度1440ポイズ(25℃)の部分環化ポリアミ
ド酸溶液を得た。
この溶液を0.08mmg、30ホールの口金を通じて
NMP/水(容積比25/75 )の凝固浴(25℃)
中に湿式紡糸しく紡糸速度13m/m1n)、 ライで
塔長1TrLの水浴(23°C)を用いて1゜4倍に延
伸するとともに水洗した後、60℃の熱ローラーに20
回巻いて乾燥俊、8角形のカセ型処理枠に巻取った。こ
の乾燥糸のポリマ濃度は60%であった。この乾燥糸を
実施例1と同じ処方で化学環化、乾燥俊、290℃の熱
板を用い、1゜6倍に延伸した繊維の糸質は繊度57デ
ニール。
強度4.69/d、伸度7.8%1弾性率759/dで
あり、また、エアオーブン中、290’Cで64時間処
理した俊の強度保持率は96%、伸度保持率109%で
あった。
実施例3 本実施例はp−フェニレンジアミン(P)と3゜3”、
4.4−−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BP
DA)からなる化学環化ポリイミド繊維の製造例とその
特性を示す。
NMP中、PとBPDAを反応さゼて得たη1nh2.
74のポリアミド酸溶液から、実施例1に準じた処方で
ポリマ濃度9.052部分環化度25%、溶液粘度66
0ポイズ(25℃)の部分環化ポリマ溶液を得た。
この溶液を実施例1と全く同じ装置および処方を用いて
湿式紡糸俊、風乾し、ポリマ濃度61%の部分環化ポリ
アミド酸繊維を(qた。この乾燥糸を実施例1と同じ処
方で化学環化、屹燥俊、窒素気流下、450℃で4.2
倍に延伸し、ざらに575℃で緊張熱処理した。得られ
た繊維の糸質は繊度15デニール、強度14.29/d
、伸度1゜89%1弾性率870y/dと(へめて高強
度・高弾性率であった。
このIli維を空気中、400℃で1時間処理したあと
の糸質は強度13.09/d (保持率92%)、伸度
1.62%〈保持率86%〉と耐熱性も著しくすぐれて
いた。
[発明の効果] 本発明の方法で得られる化学環化ポリイミド繊維は一般
に極めて耐熱性が高く、また、剛直構造をとるポリマ種
の場合、高強度・高弾性率になる。
したかって、電気絶縁材料、防炎服、タイヤコード、F
RPなど各種産業資材用途に広く展開可能 ・である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水
    物を重合させて得たポリアミド酸、または該ポリマのア
    ミド酸単位の一部を化学的にイミド化させた部分環化ポ
    リアミド酸のアミド系溶媒溶液を水系凝固浴中に湿式紡
    糸し、ついで化学環化させてポリイミド繊維を得るに当
    り、乾燥後のポリアミド酸繊維または部分環化ポリアミ
    ド酸繊維のポリマ濃度が50〜85重量%になるよう湿
    式紡出して水洗し、ついで乾燥後、化学環化剤で処理す
    ることを特徴とする化学環化ポリイミド繊維の製造方法
    。
JP12031488A 1988-05-16 1988-05-16 化学環化ポリイミド繊維の製造方法 Pending JPH01292120A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006026727A3 (en) * 2004-08-31 2006-09-28 Us Agriculture Methods of inhibiting the burning of natural fibers, synthetic fibers, or mixtures thereof, or fabric or yarn composed of natural fibers, synthetic fibers, or mixtures thereof, and products produced by such methods
WO2009054349A1 (ja) 2007-10-26 2009-04-30 Kaneka Corporation ポリイミド繊維集合体、吸音材料、断熱材料、難燃マット、濾布、耐熱服、不織布、航空機用途断熱吸音材、及び耐熱性バグフィルター

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