PT2471983E - Método para preparar fibras meta-aramidas - Google Patents
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Description
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DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA PREPARAR FIBRAS META—ARAMIDAS"
Campo da invenção
Esta invenção refere-se, em geral, ao campo técnico de produção de fibras sintéticas. Mais particularmente, a invenção refere-se a um método de preparar fibras meta-aramidas, que apresenta as vantagens de uma linha de produção curta, eficiência de produção aumentada e custos de produção reduzidos.
Antecedentes da invenção
As fibras de poliamida aromáticas, conhecidas como fibras aramidas, são fibras sintéticas obtidas por policondensação e rotação de compostos aromáticos como materiais em bruto. As fibras aramidas incluem tipicamente fibras de politereftaloílo de p-fenilenodiamina e fibras de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina. As fibras de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina exibem propriedades de estabilidade térmica excelente e persistente, retardamento da chama notável e isolamento elétrico excecional, uma vez que têm uma estrutura conjugada formada por um anel de meta-benzeno e uma ligação amida na cadeia principal da molécula e têm interação da ligação de hidrogénio entre as moléculas. Portanto, as fibras de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina encontram uma ampla gama de aplicações no vestuário de proteção especializado, materiais de filtração a alta temperatura e materiais retardantes de chama arranjados de forma hexagonal.
Atualmente, uma abordagem para preparar as fibras de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina é um processo de polimerização interfacial que resulta num polímero em pó, o polímero em pó é dissolvido com um co-solvente num solvente amida e depois rodado. Por exemplo, esta abordagem é reportada na Patente US N.° US3 640 970. Contudo, esta 2 abordagem opera de forma intermitente e é difícil obter uma solução estável.
Outra abordagem para preparar as fibras de isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina é um processo de polimerização de solução a baixa temperatura, no qual o isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina é preparada por uma reação de polimerização num solvente amida a uma baixa temperatura, com um produto secundário de cloreto de hidrogénio que é neutralizado na solução para produzir sais, sendo a solução do polímero contendo os sais diretamente utilizada para rotação a seco. Esta abordagem pode ser encontrada na Patente US N.° 3 063 966. Devido à produção de conteúdos elevados de sais, a rotação húmida conduziria a fibras com baixas propriedades mecânicas e, portanto, não é aplicável a esta abordagem.
Além disso, têm sido feitas tentativas para utilizar diferentes tipos e agentes neutralizantes para neutralizar o produto secundário da polimerização, cloreto de hidrogénio, por exemplo, no pedido de patente Chinesa N.° CN1341169A. Este pedido ensina um agente neutralizante que pode ser reagido com cloreto de hidrogénio para originar um sal insolúvel no solvente que pode ser removido por filtração. Com este processo, pode ser obtida uma solução de polímero com baixo conteúdo em sais. Contudo, o polímero tem uma viscosidade relativamente elevada, pelo que é difícil para a operação de filtração. Além disso, a filtração seria acompanhada com perda de muita da solução de polímero e os procedimentos de produção deste processo são complicados. O pedido de patente Chinesa N.° CN101285214A revela um processo para preparar fibras aramidas 1313 por rotação húmida, compreendendo pré-polimerizar m-fenilenodiamina (MPD) com cloreto de isoftaloílo (IPC) para originar um pré-polímero que é filtrado e expelido através de extrusora de parafuso duplo; neutralizando completamente o cloreto de 3 hidrogénio produzido pela pré-polimerização utilizando hidróxido de cálcio para obter um produto de rotação; e rodando por rotação húmida o produto de rotação para produzir as fibras acabadas.
Outra patente Chinesa N.° CN100455706C revela um processo para produzir um produto de rotação de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina, compreendendo polimerizar m-fenilenodiamina com cloreto de isoftaloilo num solvente amida orgânica polar a uma temperatura baixa e neutralizar o cloreto de hidrogénio produzido pela polimerização utilizando compostos de metais alcalinoterrosos para originar cloretos de metais alcalinoterrosos que são solúveis no sistema de reação.
As tecnologias atuais, incluindo as abordagens e processos discutidos anteriormente, têm uma caracteristica comum que consiste no facto de ser necessário remover completamente o produto secundário como um resultado da reação de neutralização, cloreto de hidrogénio, através de uma reação de neutralização completa. Isto pode evitar a degradação do produto de rotação que contém ácido clorídrico antes de ser introduzido na estação de rotação, mas seriam incluídos no produto de rotação um número maior de sais produzidos pela reação de neutralização. É bem conhecido na arte que a inclusão dos sais pode ter um forte impacto nas propriedades das fibras acabadas, por exemplo, com um resultado de isolamento elétrico fraco e escala de cinzas das fibras aumentada. Consequentemente, é necessário lavar minuciosamente as fibras para remover os sais. Contudo, a lavagem repetida das fibras não só consome uma grande quantidade de água e desperdiça recursos valiosos, como também prolonga o processo de produção, e ainda mais importante, remover os sais lavando as fibras não é muito eficaz. A invenção é desenvolvida para abordar o problema técnico anterior providenciando um método de preparar 4 fibras meta-aramidas que é eficaz para encurtar o tempo de produção e reduz significativamente os custos de produção. De acordo com o método da invenção, o produto de rotação contém uma pequena quantidade de sais que podem ser completamente removidos de forma fácil pelas operações de lavagem. Assim, ambos os custos dos materiais em bruto e o consumo de energia necessário para preparar as fibras são reduzidos.
Sumário da invenção
Um objeto da invenção é providenciar um método de preparar fibras meta-aramidas que é eficaz para encurtar o tempo de produção, potenciar a eficiência de produção e reduzir os custos de produção.
Este objeto e vantagens da invenção são satisfeitos providenciando um método para preparar fibras meta-aramidas utilizando m-fenilenodiamina e cloreto de isoftaloilo como materiais em bruto através de polimerização, neutralização e rotação. 0 método compreende as etapas de: i) polimerizar m-fenilenodiamina com cloreto de isoftaloilo num solvente amida orgânica polar a uma temperatura baixa para originar uma solução de polímero isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina e cloreto de hidrogénio; ii) neutralizar o cloreto de hidrogénio dado na etapa i) com um agente neutralizante numa extrusora de parafuso duplo para originar um produto de rotação de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina; iii) expelir o produto de rotação obtido na etapa ii) através da extrusora de parafuso duplo, rodando o produto de rotação expelido através de uma fiandeira num banho de precipitação para precipitar filamentos rodados que são fibras meta-aramidas primárias; e iv) lavar as fibras meta-aramidas primárias obtidas na etapa iii) pelo menos uma vez, secar e puxar as fibras para obter as fibras meta-aramidas acabadas, 5 em que na etapa ii) , o agente neutralizante é adicionado numa quantidade de 5% a 50% de uma razão molar igual à reação de neutralização, de modo que o produto de rotação resultante de isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina contenha sais produzidos pela reação de neutralização e uma parte de cloreto de hidrogénio não neutralizado.
Numa modalidade preferida da invenção, o solvente amida orgânica polar é selecionado de N,N-dimetilacetamida ou N-metil pirrolidinona, e o agente neutralizante é de hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio. Na etapa ii) , hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio é adicionado a 5% a 50%, preferencialmente 25% a 35%, de uma razão molar igual à reação de neutralização.
Na etapa ii), a quantidade de adição do agente neutralizante pode ser ajustada ou variar juntamente com uma taxa de fluxo da solução de polímero isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina, para asegurar a adição do agente neutralizante numa proporção pré-determinada.
De acordo com a invenção, a extrusora de parafuso duplo pode ser diretamente seguida por e ligada a uma bomba medidora através da qual o produto de rotação que contém o cloreto de hidrogénio não neutralizado e os sais produzidos pela reação de neutralização é doseada e depois introduzida na fiandeira para ser expelida para o banho de precipitação.
Na etapa ii) , o produto de rotação obtido após a reação de neutralização contém, por peso, isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina que oscila de 16,56 % a 19,37%, cloreto de hidrogénio 2,54% a 5,81%, cloreto de cálcio 0,39% a 4,52%, água 0,13% a 1,47%, sendo o restante N, N-dimetilacetamida ou N-metil pirrolidinona. O produto de rotação obtido da etapa ii) tem uma temperatura num intervalo de 20°C a 80°C, preferencialmente no intervalo de 40°C a 50°C. Numa modalidade da invenção, a extrusora de parafuso duplo é de configuração de invólucro 6 de duas faces, em que água à temperatura ambiente (por exemplo, a 20°C a 25°C) é inserida numa face frontal do invólucro para trocar com o calor gerado pela reação de neutralização com o fim de arrefecimento e é introduzida água a temperatura constante numa face traseira da invólucro para assegurar que a temperatura do produto de rotação está no intervalo anterior, isto é, 20°C a 80°C, preferencialmente 40°C a 50°C. Em geral, a temperatura da água a temperatura constante pode corresponder à temperatura do produto de rotação, por exemplo, a água a temperatura constante pode ter uma temperatura que oscila entre 30°C e 80°C, preferencialmente entre 40°C e 50°C.
De acordo com a invenção, o banho de precipitação contém, por peso, N,N-dimetilacetamida 30% a 70%, cloreto de cálcio 10% a 20%, sendo os restantes água e o banho de precipitação tem uma temperatura num intervalo de 0°C a 10°C.
Uma vez que apenas uma parte do cloreto de hidrogénio producido pela polimerização é neutralizado, o produto de rotação contém uma pequena quantidade de sais e, em vez disso, contém relativamente mais ácido clorídrico. O ácido clorídrico é conhecido por ser removido prontamente e a pequena quantidade de sais pode ser removida simplesmente por operações de lavagem. Portanto, podem ser grandemente reduzidos os custos dos materiais em bruto e uma grande quantidade de água para lavagem das fibras para remover os sais, estando também assegurada a redução da escala de cinzas das fibras acabadas. De acordo com a invenção, a estação de rotação é ajustada na vizinhança da extrusora de parafuso duplo que é seguida diretamente por e ligada à bomba medidora, de modo que o produto de rotação obtido pela neutralização na extrusora de parafuso duplo é transportado para a estação de rotação imediatamente após ser doseado pela bomba medidora, evitando, assim, a degradação do produto de rotação devido à presença de ácido 7 clorídrico. Além disso, a ligação direta da bomba medidora à extrusora de parafuso duplo assegura uma linha de produção curta. Na prática, verificou-se que o produto de rotação da invenção, que contém muito mais ácido clorídrico, não tem uma influência adversa nas propriedades das fibras acabadas.
Para um melhor entendimento das vantagens e dos efeitos técnicos da invenção, é feita referência à seguinte descrição detalhada da invenção e modalidades da mesma. Descrição detalhada das modalidades preferidas
Para um fim ilustrativo, a invenção é descrita em modalidades preferidas nas quais m-fenilenodiamina (MPD) e cloreto de isoftaloílo (IPC) são utilizados como materiais em bruto para a preparação de fibras de isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina através de um proceso de rotação húmida. Em geral, o método da invenção compreende as etapas de polimerização, neutralização e rotação.
Na etapa de polimerização, o MPD é reagido com o IPC num solvente amida orgânica polar a uma temperatura baixa para originar um polímero isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina e um produto secundário, cloreto de hidrogénio. A neutralização ocorre numa extrusora de parafuso duplo. A solução do polímero isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina e o produto secundário, cloreto de hidrogénio, é doseada de forma exata e transportada para a extrusora de parafuso duplo. Um agente neutralizante é doseado de forma exata de acordo com uma razão pré-determinada e introduzido na extrusora de parafuso duplo onde uma parte de cloreto de hidrogénio é neutralizada com o agente neutralizante para originar um produto de rotação que contém o cloreto de hidrogénio não neutralizado e os sais produzidos pela neutralização.
Na etapa de rotação, o produto de rotação obtido na etapa de neutralização é expelido através da extrusora de parafuso duplo para uma bomba medidora, e depois expelido através de uma fiandeira disposta na vizinhança da extrusora de parafuso duplo em filamentos rodados. Os filamentos rodados são transportados para um banho de precipitação para originar fibras meta-aramidas primárias. As fibras primárias são lavadas duas vezes, secas e puxadas para obter as fibras acabadas. A invenção é caracterizada por apenas uma parte do cloreto de hidrogénio produzido pela polimerização de MPD com IPC ser neutralizada com o agente neutralizante. 0 agente neutralizante é adicionado a 5% a 50%, preferencialmente 25% a 35%, de uma razão molar igual à reação de neutralização. Uma vez que a quantidade do agente neutralizante não é suficiente para a neutralização completa, o produto de rotação de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina contém os sais de formação de neutralização e uma parte do cloreto de hidrogénio não neutralizado. Como pode ser observado, a quantidade do agente neutralizante é diminuída em cerca de 50% a 95% da razão molar igual, o que reduz significativamente os custos dos materiais em bruto.
De acordo com a invenção, podem ser utilizados N,N-dimetilacetamida ou N-metil pirrolidinona como o solvente orgânico polar.
Em geral, o agente neutralizante é compostos de base, tais como hidróxido de cálcio (Ca(OH) 2) , para originar o sal cloreto de cálcio (CaCl2) . O cloreto de cálcio pode servir como o co-solvente para providenciar uma solução homogénea e transparente de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina. É necessário dosificar exatamente a quantidade da solução de isoftaloilo de poli-metafenilenodiamina produzida pela polimerização e a quantidade de hidróxido de cálcio a ser adicionada. A quantidade de adição de hidróxido de cálcio é ajustada com a taxa de fluxo da 9 solução de polímero isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina, para assegurar a adição do hidróxido de cálcio à solução numa proporção pré-determinada. Isto pode assegurar que o produto de rotação de isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina contém os seus componentes numa razão pré-determinada. 0 produto de rotação de isoftaloílo de poli-metaf enilenodiamina obtido após a neutralização contém, por peso, isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina que oscila entre 16,56 % e 19,37%, cloreto de hidrogénio 2,54% e 5,81%, cloreto de cálcio 0,39% e 4,52%, água 0,13% e 1,47%, sendo o restante N,N-dimetilacetamida.
Conforme descrito anteriormente, a neutralização é realizada na extrusora de parafuso duplo que é seguida diretamente pela bomba medidora. O produto de rotação que contém o cloreto de hidrogénio não neutralizado e os sais de formação da neutralização é rodado diretamente. Devido à eliminação de um reator de neutralização, bem como de bombas e tubos em associação com o mesmo, o arranjo pode encurtar eficazmente a linha de produção, poupar os custos do equipamento durante a produção das fibras e reduzir o consumo de energia para transportar os materiais.
De acordo com a invenção, a extrusora de parafuso duplo é de configuração de invólucro de duas faces para que um meio adequado possa ser introduzido de acordo com as necessidades reais para assegurar a temperatura necessária para a produção das fibras aramidas. No método da invenção, a neutralização ocorre na parte frontal da extrusora de parafuso duplo para gerar uma massa de energias térmicas. Assim, é normalmente inserida água à temperatura ambiente numa face frontal do invólucro para trocar com as energias térmicas. Enquanto água a temperatura constante, por exemplo a 40°C a 50°C, é normalmente inserida numa face traseira do invólucro para assegurar a temperatura de rotação do produto de rotação no intervalo de 20°C a 80°C, 10 preferencialmente 40°C a 50°C. O banho de precipitação contém uma mistura de água, N,N-dimetilacetamida e cloreto de cálcio. Em geral, os banhos de precipitação contêm, por peso, N,N-dimetilacetamida 30% a 70%, cloreto de cálcio 10% a 20%, sendo o restante água. A temperatura do banho de precipitação está no intervalo de 0°C a 10°C.
As fibras primárias são precipitadas lentamente no banho de precipitação para formar uma estrutura fibrosa homogénea e menos densa, porque a temperatura do banho de precipitação é relativamente baixa. Tal estrutura fibrosa permite a permeação do ácido clorídrico nas fibras para o banho de precipitação, que permite a remoção de uma grande parte do ácido clorídrico. As fibras primárias que saem do banho de precipitação são lavadas duas vezes, o que pode eliminar basicamente o ácido clorídrico restante e os sais produzidos pela neutralização. 0 cloreto de hidrogénio tem uma grande solubilidade na e as fibras contêm uma pequena quantidade de sais, pelo que o ácido e os sais podem ser facilmente eliminados pelas operações de lavagem. Isto permite poupar uma grande quantidade de água para lavar as fibras. Uma vez que o ácido e os sais ocorrem apenas em quantidades residuais, as fibras acabadas têm uma escala de cinzas muito baixa e excelentes propriedades de isolamento elétrico.
Após as operações de lavagem, as fibras meta-aramidas primárias são sujeitas a secagem, puxamento por calor seco e ondulação para originar as fibras acabadas.
Exemplo 1
A -20 °C, uma parte, por peso, de MPD foi dissolvido em 9,1 partes, por peso, de N,N-dimetilacetamida sob agitação num reator de polimerização. À solução de agitação foram adicionadas 1,88 partes, por peso, de IPC, a mistura da reação foi agitada durante 30 minutos para suportar uma solução de polímero contendo cloreto de hidrogénio. A 11 solução de polímero foi misturada com 0,21 partes, por peso, de hidróxido de cálcio e a mistura foi inserida na extrusora de parafuso duplo onde a reação de neutralização parcial ocorreu. Uma vez que o hidróxido de cálcio adicionado correspondia apenas a uma pequena porção da razão molar igual à reação de neutralização, todo o hidróxido de cálcio adicionado foi reagido com uma parte de cloreto de hidrogénio e o cloreto de hidrogénio restante permaneceu não neutralizado. Assim, o produto de rotação resultante contém isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina 18,08%, cloreto de hidrogénio 3,88%, cloreto de cálcio 2,53%, água 0,82% e N,N-dimetilacetamida 74,69%. O produto de rotação foi mantido a 40°C e doseado pela bomba medidora e depois imediatamente transportado para a fiandeira e o banho de precipitação preparado na vizinhança da extrusora de parafuso duplo. O banho de precipitação foi mantido a 8°C e contém N,N-dimetilacetamida 45%, cloreto de cálcio 15% e água 40%. As fibras primárias do banho de precipitação foram puxadas em água a ferver, lavadas duas vezes, secas, puxadas em calor seco e onduladas para suportar as fibras meta-aramidas acabadas. Foi testado que as fibras meta-aramidas acabadas têm um denier de 2,0 dtex, uma força tênsil de 4,5 CN/dtex e uma escala de cinzas de 983 ppm.
Exemplo 2 A -20°C, 1 parte, por peso, de MPD foi dissolvida em 9,1 partes, por peso, de N, N-dimetilacetamida sob agitação num reator de polimerização. À solução de agitação foram adicionadas 1,88 partes, por peso, de IPC, a mistura da reação foi agitada durante 30 minutos para suportar uma solução de polímero contendo cloreto de hidrogénio. A solução de polímero foi misturada com 0,27 partes, por peso, de hidróxido de cálcio e a mistura foi inserida na extrusora de parafuso duplo onde a reação de neutralização parcial ocorreu. O produto de rotação resultante após a 12 reação de neutralização contém isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina 17,98%, cloreto de hidrogénio 3,31%, cloreto de cálcio 3,35%, água 1,09% e N,N-dimetilacetamida 74,27%. O produto de rotação foi mantido a 40°C e doseado pela bomba medidora e depois transportado imediatamente para a fiandeira e o banho de precipitação preparado na vizinhança da extrusora de parafuso duplo. O banho de precipitação foi mantido a 8°C e contém N,N-dimetilacetamida 45%, cloreto de cálcio 15% e água 40%. As fibras primárias do banho de precipitação foram puxadas em água a ferver, lavadas duas vezes, secas puxadas em calor seco e onduladas para suportar as fibras meta-aramidas acabadas. Foi testado que as fibras meta-aramidas acabadas têm um denier de 2,0 dtex, uma força tênsil de 4,5 CN/dtex e uma escala de cinzas de 1532 ppm.
Exemplo 3 A -20°C, 1 parte, por peso, de MPD foi dissolvida em 9,1 partes, por peso, de N,N-dimetilacetamida sob agitação num reator de polimerização. À solução de agitação foram adicionadas 1,88 partes, por peso, de IPC, a mistura de reação foi agitada durante 30 minutos para suportar uma solução de polímero contendo cloreto de hidrogénio. A solução de polímero foi misturada com 0,04 partes, por peso, de hidróxido de cálcio e a mistura foi inserida na extrusora de parafuso duplo onde a reação de neutralização parcial ocorreu. O produto de rotação resultante após a reação de neutralização contém isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina 18,34%, cloreto de hidrogénio 5,34%, cloreto de cálcio 0,43%, água 0,14% e N,N-dimetilacetamida 75, 75%. O produto de rotação foi mantido a 40°C e doseado pela bomba medidora e depois transportado imediatamente para a fiandeira e o banho de precipitação preparado na vizinhança da extrusora de parafuso duplo. O banho de precipitação foi mantido a 8°C e contém N,N-dimetilacetamida 45%, cloreto de cálcio 15% e água 40%. As 13 fibras primárias do banho de precipitação foram puxadas em água a ferver, lavadas duas vezes, secas, puxadas em calor seco e onduladas para suportar as fibras meta-aramidas acabadas. Foi testado que as fibras meta-aramidas acabadas têm um denier de 2,1 dtex, uma força tênsil de 3,7 CN/dtex e uma escala de cinzas de 517 ppm.
Exemplo 4 A -20°C, 1 parte, por peso, de MPD foi dissolvida em 9,1 partes, por peso, de N,N-dimetilacetamida sob agitação num reator de polimerização. À solução de agitação foram adicionadas 1,88 partes, por peso, de IPC, a mistura de reação foi agitada durante 30 minutos para suportar uma solução de polímero contendo cloreto de hidrogénio. A solução de polímero foi misturada com 0,34 partes, por peso, de hidróxido de cálcio e a mistura foi inserida na extrusora de parafuso duplo onde a reação de neutralização parcial ocorreu. O produto de rotação resultante após a reação de neutralização contém isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina 17,88%, cloreto de hidrogénio 2,74%, cloreto de cálcio 4,17%, água 1,35% e N,N-dimetilacetamida 73, 86%. O produto de rotação foi mantido a 40°C e doseado pela bomba medidora e depois transportado imediatamente para a fiandeira e o banho de precipitação preparado na vizinhança da extrusora de parafuso duplo. O banho de precipitação foi mantido a 8°C e contém N,N-dimetilacetamida 45%, cloreto de cálcio 15% e água 40%. As fibras primárias do banho de precipitação foram puxadas em água a ferver, lavadas duas vezes, secas, puxadas em calor seco e onduladas para suportar as fibras meta-aramidas acabadas. Foi testado que as fibras meta-aramidas acabadas têm um denier de 2,0 dtex, uma força tênsil de 4,3 CN/dtex e uma escala de cinzas de 2039 ppm.
Exemplo Comparativo 1
Neste exemplo comparativo, o cloreto de hidrogénio produzido pela polimerização foi completamente neutralizado 14 na etapa de neutralização. A -20°C, 1 parte, por peso, de MPD foi dissolvida em 9,1 partes, por peso, de N,N-dimetilacetamida sob agitação num reator de polimerização. À solução de agitação foram adicionadas 1,88 partes, por peso, de IPC, a mistura de reação foi agitada durante 30 minutos para suportar uma solução de polímero contendo cloreto de hidrogénio. A solução de polímero foi misturada com 0,68 partes, por peso, de hidróxido de cálcio e a mistura foi inserida na extrusora de parafuso duplo onde a reação de neutralização completa ocorreu. O produto de rotação resultante após a reação de neutralização contém isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina 17,40%, cloreto de hidrogénio 0,04%, cloreto de cálcio 8,06%, água 2,61% e N,N-dimetilacetamida 71,89%. O produto de rotação foi mantido a 40°C e doseado pela bomba medidora e depois transportado imediatamente para a fiandeira e o banho de precipitação preparado na vizinhança da extrusora de parafuso duplo. O banho de precipitação foi mantido a 8°C e contém N,N-dimetilacetamida 45%, cloreto de cálcio 15% e água 40%. As fibras primárias do banho de precipitação foram puxadas em água a ferver, lavadas duas vezes, secas, puxadas em calor seco e onduladas para suportar as fibras meta-aramidas acabadas. Foi testado que as fibras meta-aramidas acabadas têm um denier de 2,1 dtex, uma força tênsil de 4,2 CN/dtex e uma escala de cinzas de 3621 ppm.
Os exemplos anteriores revelaram que neutralizando uma parte do cloreto de hidrogénio na etapa de neutralização não só diminui grandemente a quantidade do agente neutralizante, que diminui, assim, o conteúdo dos sais contidos no produto de rotação e nas fibras aramidas acabadas, mas também conduz a uma redução da escala de cinzas das fibras (em particular, a escala de cinzas fica abaixo dos 1000 nos Exemplos 1 e 3) para melhorar as propriedades de isolamento elétrico das fibras. O método da invenção tem uma linha de produção curta com quantidade 15 reduzida do agente neutralizante, portanto tanto os custos dos materiais em bruto como o consumo da energia de produção são poupados.
Ao passo gue se pretende gue as modalidades descritas aqui sejam métodos exemplares para preparar fibras meta-aramidas, será apreciado por aqueles habilitados na arte que a presente invenção não está limitada às modalidades ilustradas. Aqueles habilitados na arte poderão prever muitas outras variações e modificações possíveis através da pessoa com conhecimento e habilitação comum sem partir do âmbito da invenção, contudo, tais variações e modificações deveriam cair no âmbito das reivindicações. 16
DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO
Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.
Documentos de patente referidos na descrição • US 3640970 A [0003] • US 3063966 A [0004] • CN 1341169 A [0005] • CN 101285214 A [0006] • CN 100455706 C [0007]
Claims (10)
1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método para preparar fibras meta-aramidas, que compreende as etapas de: i) polimerizar m-fenilenodiamina com cloreto de isoftaloílo num solvente amida orgânica polar a uma temperatura baixa para originar uma solução de polímero isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina e cloreto de hidrogénio; ii) neutralizar o cloreto de hidrogénio originado na etapa i) com um agente neutralizante numa extrusora de parafuso duplo para originar um produto de rotação de isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina; iii) expelir o produto de rotação obtido na etapa ii) através da extrusora de parafuso duplo, rodando o produto de rotação expelido através de uma fiandeira para um banho de precipitação para precipitar os filamentos rodados que são fibras meta-aramidas primárias; e iv) lavar as fibras meta-aramidas primárias obtidas na etapa iii) pelo menos uma vez, secar e puxar as fibras para obter as fibras meta-aramidas acabadas, caracterizadas por na etapa ii), o agente neutralizante ser adicionado numa quantidade que de 5% a 50% de uma razão molar igual à reação de neutralização, para que o produto de rotação resultante do isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina contenha sais produzidos pela reação de neutralização e uma parte de cloreto de hidrogénio não neutralizado.
2. Um método conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado por o solvente amida orgânica polar ser selecionado de N,N-dimetilacetamida ou N-metil pirrolidinona e o agente neutralizante ser selecionado de hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio. 2
3. Um método conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado por o agente neutralizante ser adicionado a 25% a 35% da razão molar igual à reação de neutralização.
4. Um método conforme reivindicado na reivindicação 1 ou 2, caracterizado por na etapa ii) , a quantidade de adição do agente neutralizante ser ajustada com uma taxa de fluxo da solução de polímero isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina, para assegurar a adição do agente neutralizante numa proporção pré-determinada.
5. Um método conforme reivindicado na reivindicação 1 ou 2, caracterizado por na etapa ii) , o produto de rotação obtido após a reação de neutralização conter, por peso, isoftaloílo de poli-metafenilenodiamina que oscila de 16,56 % a 19,37%, cloreto de hidrogénio 2,54% a 5,81%, cloreto de cálcio 0,39% a 4,52%, água 0,13% a 1,47%, sendo o restante N,N-dimetilacetamida ou N-metil pirrolidinona.
6. Um método conforme reivindicado na reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o produto de rotação obtido na etapa ii) ter uma temperatura num intervalo de 20°C a 80°C.
7. Um método conforme reivindicado na reivindicação 6, caracterizado por a temperatura do produto de rotação ser 40°C a 50°C.
8. Um método conforme reivindicado na reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a extrusora de parafuso duplo ser diretamente seguida por e ligada a uma bomba medidora através da qual o produto de rotação contendo o cloreto de hidrogénio não neutralizado e os sais produzidos pela reação de neutralização é doseado e depois inserido na fiandeira para ser expelido para o banho de precipitação e que a extrusora de parafuso duplo é de configuração de 3 invólucro de duas faces, em que água à temperatura ambiente é inserida numa face frontal do invólucro para troca com calor gerado pela reação de neutralização, e água a temperatura constante é inserida numa face traseira do invólucro para assegurar a temperatura do produto de rotação.
9. Um método conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o banho de precipitação conter, por peso, N,N-dimetilacetamida 30% a 70%, cloreto de cálcio 10% a 20%, sendo o restante água, e que o banho de precipitação tem uma temperatura num intervalo de 0°C a
10°C.
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