JPH0429771B2 - - Google Patents

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JPH0429771B2
JPH0429771B2 JP63065626A JP6562688A JPH0429771B2 JP H0429771 B2 JPH0429771 B2 JP H0429771B2 JP 63065626 A JP63065626 A JP 63065626A JP 6562688 A JP6562688 A JP 6562688A JP H0429771 B2 JPH0429771 B2 JP H0429771B2
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polyimide
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は芳香族複素環ポリイミド繊維の製造法
に関するものである。詳しくは、高弾性率で、か
つ、耐熱性に優れた、主鎖中にベンゾビスアゾー
ル骨格を含有する新規含芳香族複素環ポリイミド
繊維を製造する方法に関するものである。 (従来の技術) 芳香族複素環ポリマーは、高強度、高弾性率及
び高耐熱性素材として期待されているが、ポリイ
ミド、ポリベンツイミダゾール以外のものは、未
だ研究段階にある。中でも高弾性率繊維が得られ
るとされる、ポリ−p−フエニレンベンゾビスチ
アゾール(PBT)は、2,5−ジアミノベンゼ
ン−1,4−ジチオール二塩酸塩とテレフタル酸
とをポリリン酸中で160〜200℃の高温下に長時間
反応させて得られる、剛直鎖高分子であり、全芳
香族ポリアミドの一種であるポリ−p−フエニレ
ンテレフタルアミド(PPTA)(ケブラー )の
2倍以上の引張弾性率(310GPa)を与える。 しかしPBTはメタンスルホン酸、クロルスル
ホン酸等の強酸以外の溶媒には不溶であり、しか
もかゝる溶媒は装置の腐触性が強くこの点におい
ても工業上の不利益は明らかである。 (本発明が解決しようとする課題) 本発明は、かかる腐触性の強い溶媒を用いるこ
となく、高弾性率で且つ耐熱性に優れる繊維を製
造することを目的とする。 (課題を解決するための手段) 即ち、本発明は、主鎖中に、下記ベンゾビスア
ゾール骨格を含有する芳香族複素環ポリイミドか
ら、ポリイミド繊維を製造する際に、該ポリイミ
ドに対し、10〜1000MPaの張力を与えながら最
終熱処理温度を420〜550℃とする、緊張熱処理を
施こすことを特徴とする芳香族複素環ポリイミド
繊維の製造法を要旨とするものである。 ベンゾビスアゾール骨格を含有する芳香族複素
環ポリイミド: 甲群と乙群より選ばれる構造単位のそれぞれの
総量が実質的に当量であり、甲群中で以下に示す
構造()が30〜100モル%、構造()が70〜0モル
%であり、乙群中で構造()が70〜100モル%、
構造()及び/又は()が30〜0モル%の構造を
有する。 甲群: N−Ar1−N () 乙群: (式中Xは、S、OまたはNHを表わし、Ar1
【式】
【式】
【式】 または を表わし、 Ar2
【式】を表わし、Y, Y1,Y2及びY3は、H、アルキル基、アルコキシ
基又はハロゲン原子を表わし、そして、Z、Z1
びZ2は単結合、−O−、−CH2−、−S−、
【式】 −SO2−、
【式】又は
【式】を表わす。) 本発明のポリマーの製造に必要なモノマーとし
ては、具体的には次の様な化合物を挙げることが
出来る。すなわち、芳香族ジアミンとしては、構
造()を与える、2,6−(4,4′−ジアミノ−ジ
フエニル)ベンゾ〔1,2−d:4,5−d′〕ビ
スチアゾール、2,6−(4,4′−ジアミノ−ジ
フエニル)ベンゾ〔1,2−d:4,5−d′〕ビ
スオキサゾール、2,6−(4,4′−ジアミノ−
ジフエニル)ベンゾ〔1,2−d:4,5−d′〕
ビスイミダゾール、構造()を与える、m−およ
びp−フエニレンジアミン、2,5−ジアミノト
ルエン、4,4′−および3,3′−ジアミノジフエ
ニルエーテル、4,4′−および3,3′−ジアミノ
ジフエニルメタン、4,4′−および3,3′−チオ
ジアニリン、4,4′−および3,3′−ジアミノビ
フエニル、4,4′−および3,3′−ジアミノジフ
エニルスルホン、ビス(4−アミノフエニル)イ
ソプロパン、ビス−(4−アミノフエニル)ビス
(トリフルオロメチル)メタン、4,4′−ジアミ
ノベンゾフエノン、4,4′−メチレンビス−(o
−クロロアニリン)、4,4′−メチレンビス−(3
−メチルアニリン)、4,4′−メチレンビス−(2
−メトキシアニリン)、4,4′−メチレンビス−
(2−メチルアニリン)、4,4′−オキシビス−
(2−メトキシアニリン)、4,4′−オキシビス−
(2−クロロアニリン)、4,4′−チオビス−(2
−メチルアニリン)、4,4′−チオビス−(2−メ
トキシアニリン)、4,4′−チオビス−(2−クロ
ロアニリン)、4,4′−スルホニルビス−(2−メ
チルアニリン)、4,4′−スルホニルビス−(2−
エトキシアニリン)、4,4′−スルホニルビス−
(2−クロロアニリン)、3,3−ジメチル−4,
4′−ジアミノベンゾフエノン、3,3′−ジメトキ
シ−4,4′−ジアミノベンゾフエノン、3,3′−
ジクロロ−4,4′−ジアミノベンゾフエノン、
3,3′−ジメチルベンジジン、3,3′−ジメトキ
シベンジジン、3,3′−ジクロロベンジジン、
2,2′−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フ
エニル〕プロパン、ビス〔4−(4−アミノフエ
ノキシ)フエニル〕スルホン、1,4ビス(4−
アミノフエノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4
−アミノフエノキシ)ベンゼン、1,3−ビス
(3−アミノフエノキシ)ベンゼン等である。 又芳香族テトラカルボン酸二無水物としては構
造()を与えるピロメリツト酸無水物、構造()
を与える、3,4,3′,4′−ベンゾフエノンテト
ラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフエ
ニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,
3′−ジフエニルテトラカルボン酸二無水物、2,
2′−ビス(3,4−ジカルボキシフエニル)プロ
パン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフエ
ニル)ビス(トリフルオロメチル)メタン二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフエニル)スル
ホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフエ
ニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカル
ボキシフエニル)メタン二無水物等が挙げられ、
又構造()を与えるものとしてトリメリツト酸無
水物、トリメリツト酸無水物クロライド等が挙げ
られる。 重合に使用されるアミド溶媒としては、N−メ
チル−2−ピロリドン(MMP)、1,3−ジメ
チル−2−イミダゾリノン(DMI)、N,N′−ジ
メチルホルムアミド(DMF)、N,N′−ジメチ
ルアセトアミド(DMAc)、ヘキサメチルホスホ
ルトリアミド(HMPA)、及びそれらの混合溶媒
等が挙げられる。 以上のようなアミド溶媒中で上記芳香族ジアミ
ンと芳香族カルボン酸誘導体とを反応させること
によりポリアミド酸溶液が得られる。 本発明はポリイミドがその前駆体としてポリア
ミド酸を経由することに着目している。本発明で
使用されるポリイミド酸は上記甲群、乙群に示さ
れた構造を有する芳香族ジアミン、芳香族テトラ
カルボン酸無水物及び/又は芳香族ジカルボン酸
無水物、モノカルボン酸をアミド系溶媒中で反応
させて製造する事が出来るが、これらはいづれも
最終的に得られるポリイミド構造に対しより柔軟
性を有していることから、アミド系溶媒に代表さ
れる極性有機溶剤に対する溶解性に優れており、
かゝる溶液より極めて容易に繊維状物を紡出する
ことが出来る。 本発明においては、かゝる特定構造を有する、
ポリアミド酸紡出繊維をアミド化させるととも
に、特定の処理を施こすことにより、高弾性率
で、かつ、耐熱性に優れるポリイミド繊維を製造
する。 即ち、紡出繊維に緊張昇温熱処理を施こすに際
し、10〜1000MPa、好ましくは、50〜700MPaの
張力を与えながら最終熱処理温度を420〜550℃、
好ましくは、480〜510℃に保つ事を特徴とするも
のである。 本発明方法においては、かゝる緊張処理と熱的
処理が互いに不可欠であり、そのいづれか一方が
満足されない場合合は、本発明の目的を達成する
ことは出来ない。 即ち、張力が10MPaを超えること、しかも熱
処理温度が420℃を超すことは高弾性率繊維を得
る上で必須の要件である。 しかしながら、1000MPaを超す張力を繊維に
施こすことは熱処理時の糸切れの原因となり、又
550℃を超す熱処理は繊維の熱劣化を顕著なもの
とする。 紡出繊維を得る方法としては、公知の湿式紡糸
法を挙げることができる。その後、イミド閉環を
行うが、その方法としては、凝固浴中に紡出させ
て得た繊維を、脱溶媒乾燥させ、上記処理条件下
で併わせイミド閉環させても良いし、又は、無水
酢酸−ピリジンの様なイミド閉環試薬を凝固浴な
いしは凝固浴中に共存させることにより、紡出及
びイミド閉環を同時に行つても良い。 (実施例) 以下実施例によりさらに本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。 ポリアミド酸の重合は窒素気流下、室温で行つ
た。 またポリアミド酸の対数粘度ηinhは、ポリマー
濃度が0.2g/dlとなる様にN−メチル−2−ピ
ロリドンで希釈して30℃で測定した。 なお2,6−(4,4′−ジアミノ−ジフエニル)
ベンゾ〔1,2−d:4,5−d′〕ビスチアゾー
ルをDAPBT、ピロメリツト酸二無水物を
PMDA、N−メチル−2−ピロリドンをNMP、
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを
DMIと略する。 参考例 1 DAPBT4.494g(12ミリモル)をNMP45mlに
スラリー化させた。このスラリーにPMDAの粉
末2.592g(11.6ミリモル)をNMP20mlとともに
加え重合を開始させた。溶液は徐々に粘稠になる
とともに均一となつた。重合開始7時間後に、
ηinh3.2dl/gのポリアミド酸溶液を得た。 実施例 1〜5 参考例1で得られたポリアミド酸溶液を0.5φの
単孔ノズルより、無水酢酸/ピリジン=70/30
(容積比)から成る凝固浴中に紡出した。更に同
じ組成の溶液中で一昼夜浸漬して化学閉環させポ
リイミド繊維を得た。 次にこの繊維をトルエン中に移し3時間浸漬
后、1.5倍に延伸しながら室温下で乾燥させた。
この時点での繊維径は160μであつた。 この繊維に一定荷重を与えながら、下記に示し
た熱処理を施こした。 100℃を10秒、160℃を10秒、200℃を10秒、250
℃を10秒、350℃を10秒、400℃を10秒、500℃を
10秒。 この様にして得られたポリイミド繊維の動的弾
性率を、東洋ボルドウイン社製、バイブロン
DOV型装置により測定した。得られた結果を
第1表に示す。なお第1表中の張力は荷重と最終
繊維径から算出したものである。
【表】 比較例 1 張力を与えないこと以外は実施例1と同様の処
法でポリイミド繊維を得た。この繊維の最終繊維
径は140μであつた。又動的弾性率は60GPaであ
つた。 比較例 2 実施例1〜5における熱処理工程中、「500℃で
10秒」の工程を除き、最高熱処理温度を400℃に
止めたこと以外は、実施例1〜5と同様にポリイ
ミド繊維を得、同様の荷重を与えながら熱処理を
行なつた。 しかしながら、得られた繊維はいずれももろい
ものであり、弾性率を測定するまでに到らなかつ
た。 (発明の効果) 本発明方法によれば、高弾性率で且つ耐熱性に
優れる芳香族複素環ポリイミド繊維を得ることが
出来る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 主鎖中に、下記ベンゾビスアゾール骨格を含
    有する芳香族複素環ポリイミドから、ポリイミド
    繊維を製造する際に、該ポリイミドに対し、10〜
    1000MPaの張力を与えながら最終熱処理温度を
    420〜550℃とする、緊張熱処理を施こすことを特
    徴とする芳香族複素環ポリイミド繊維の製造法。 ベンゾビスアゾール骨格を含有する芳香族複素
    環ポリイミド: 甲群と乙群より選ばれる構造単位のそれぞれの
    総量が実質的に当量であり、甲群中で以下に示す
    構造()が30〜100モル%、構造()が70〜0モル
    %であり、乙群中で構造()が70〜100モル%、
    構造()及び/又は()が30〜0モル%の構造を
    有する。 甲群: N−Ar1−N () 乙群: (式中Xは、S、OまたはNHを表わし、Ar1
    は【式】【式】 【式】 または を表わし、 Ar2は【式】を表わし、Y, Y1,Y2及びY3は、H、アルキル基、アルコキシ
    基又はハロゲン原子を表わし、そして、Z、Z1
    びZ2は単結合、−O−、−CH2−、−S−、 【式】−SO2−、【式】又は【式】 を表わす。)
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