ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Волокна из ароматических полиамидов и полиэфиров из "Основы химии и технологии химических волокон" Термостойкие волокна, используемые в различных областях техники, должны одновременно обладать и высокой теплостойкостью [2], т. е. в незначительной степени снижать, хотя и обратимо, комплекс механических свойств, в первую очередь прочность при высоких температурах. [c.304] Наиболее перспективным является использование для получения термостойких волокон специального класса термостойких волокнообразующих полимеров, химическое строение которых определяет их термическую стойкость и температурный интервал эксплуатации изделий. [c.305] Для создания термостойких полимеров необходимо обеспечить интенсивное взаимодействие между макромолекулами, высокую степень кристалличности полимера и наличие объемных заместителей в цепи, затрудняющих свободное вращение отдельных цепей или сегментов, но не препятствующих их плотной упаковке (наличие жестких цепей) [3]. Исходные полимеры должны быть достаточно высокого молекулярного веса, так как от этого зависят способность волокон к вытягиванию ц их механические свойства. Полимеры должны растворяться в некоторых растворителях. Для выполнения этих требований необходимо, чтобы макромолекулы волокнообразующего полимера содержали ароматические или циклические звенья, обусловливающие жесткость цепи, высокий начальный модуль, тепло- и термостойкость волокон. [c.305] Технологические методы получения термостойких гетероцепных волокон существенно отличаются от методов производства многотоннажных синтетических гетероцепных волокон (полиамидных и полиэфирных). Если волокна будут использоваться при 250°С и более высокой температуре, то, естественно, температура плавления исходных полимеров и получаемых из них волокон должна быть выше, чем температура их эксплуатации. Получить такие волокна формованием из расплава нельзя, так как температура плавления этих полимеров, как правило, превышает температуру их разложения. Поэтому термостойкие органические волокна можно формовать только из растворов полимеров. Термостойкие волокнообразующие полимеры растворяются в ограниченном числе органических апротонных растворителей, обладающих высокой растворяющей способностью по отношению к различным классам полимеров. [c.305] В качестве растворителя при получении термостойких волокон может быть использована и концентрированная серная кислота, которая является наиболее дешевым веществом. Однако использование ее связано с большими трудностями, так как ухудшаются условия труда. Если эти трудности будут преодолены, серная кислота найдет широкое применение. [c.306] Последующие процессы вытягивания и упрочнения сформованных термостойких волокон производятся по обычной схеме, при повышенных температурах на различных стадиях технологического процесса. [c.306] Для получения термостойких волокон используются ароматические полиамиды и полиэфиры, гетероциклические и лестничные полимеры. [c.306] В качестве исходных продуктов для синтеза термостойких полимеров могут быть использованы различные ароматические диамины и ароматические дикарбоновые кислоты. Наибольшее практическое применение получили продукты поликонденсации фени-лендиамина и фталевых кислот. При одинаковом составе исходных продуктов положение реакционноспособной группы в молекуле мономера оказывает существенное, а в ряде случаев решающее влияние на тепло- и термостойкость получаемых полимеров и их растворимость. Наиболее высокой термостойкостью обладает полиамид, синтезированный методом поликонденсацни п-фениленди-амина и терефталевой кислоты (температура разложения 500— 600 °С) [6]. Но полученный полимер плохо растворяется, поэтому переработка его в волокно сопряжена со значительными трудностями. Из этого класса термостойких волокнообразующих полимеров наиболее широко применяется продукт взаимодействия Л4-фе-нилендиамина и изофталевой кислоты. Йз этого полимера в США вырабатывается волокно номекс. [c.307] Эти ароматические полиамиды растворяются в различных апротонных растворителях, например в диметилформамиде, причем растворимость значительно улучшается при добавлении небольщих количеств (5—8% от массы раствора) хлоридов магния или кальция, а особенно хлорида лития. Такие бинарные смеси растворителей впервые были использованы при формовании термостойкого волокна из приведенного полиамида. [c.307] Полиамид, из которого вырабатывается волокно типа номекс, растворяется и в других органических растворителях, например в диметилсульфоксиде, капролактаме, N-метилпирролидоне, но на практике применяется только бинарная смесь, состоящая из диметилформамида и хлоридов магния, кальция или лития (5-8%). [c.308] Для формования волокна мокрым способом применяется 15— 25%-ный раствор полимера. Чем больше Li I содержится в смеси, тем выше стабильность раствора и тем больше может быть количество воды в смеси растворителей, необходимое для получения устойчивых растворов. Например, при содержании в прядильном растворе 2—37о Li l максимально допустимое количество воды составляет 1% (от массы раствора), а при повышении концентрации Li l в растворе до 6—8% содержание воды может быть увеличено до 4%. [c.308] Введение в состав прядильного раствора небольших количеств L1 1 обусловливает также понижение вязкости эквиконцентрированных растворов полимера. Минимальная вязкость достигается при наличии в растворе 5% Li l. Формование волокна номекс из раствора полимера в диметилформамиде или в диметилацетамиде производится при низких скоростях (5—8 м/мин) в осадительной ванне — водном растворе того же растворителя, содержащего 30— 50% воды [3]. [c.308] Температура осадительной ванны 50—70 °С. Вытягивание волокна номекс осуществляется обычно в две стадии. Для фиксации структуры вытянутого волокна и его дополнительной кристаллизации производится термообработка при 360 °С. [c.308] Волокно номекс обладает высокими механическими свойствами [7] прочность 46—55 гс/текс (460—550 мН/текс) удлинение 20—40% начальный модуль 1300—1500 кгс/мм (13-10 — 15-103 мН/м ). Плотность волокна 1,35 г/см . [c.308] Характерной особенностью волокна номекс, так же как и других термостойких волокон, не содержащих гидрофильных функциональных групп, является сравнительно высокая гигроскопичность, состав51яющая 5% при относительной влажности воздуха 65%. Это объясняется, по-видимому, пористой структурой волокна. [c.308] Изделия из волокна номекс можно в течение длительного времени эксплуатировать при 250 °С. При температуре 280 °С волокно сохраняет 50% начальной прочности, следовательно, оно обладает высокой теплостойкостью. Температура нулевой прочности этого волокна 370°С. После нагрева волокна номекс при 175°С в течение 2000 ч прочность волокна снижается на 20—25% [8] (после охлаждения). [c.308] Так же как и другие ароматические полиамидные волокна, волокно номекс характеризуется высокой радиационной стойкостью. Вытянутое волокно растворяется только в концентрированной серной кислоте, диметилформамиде и диметилацетамиде [9]. [c.308] Наличие группы 50г между фенильными ядрами повышает гибкость полимера и его растворимость и соответственно облегчает условия переработки и улучшает эластические свойства получаемых волокон. [c.309] Реакция поликонденсации при синтезе полисульфонамидов, так же как и при получении полиамида типа номекс, производится на поверхности раздела фаз или в растворе. При проведении реакции поликонденсации в среде, в которой растворяются мономеры и получаемый полимер (например, в диметилацетамиде), образуется концентрированный прядильный раствор, который после фильтрации поступает на прядильную машину. Сформованное волокно подвергается вытягиванию в две стадии (пластификационная вытяжка при 20 °С на 200—250% и дополнительное вытягивание при 300— 350°С на 30—60%). [c.309] При замене изофталевой кислоты терефталевой получается полимер с более высокой степенью кристалличности и соответственно с более высокой термостойкостью и температурой плавления. Из такого полимера в Советском Союзе [3] получено волокно суль-фон, по ряду показателей превосходящее волокно номекс. В частности, волокно сульфон обладает более высокой термо- и теплостойкостью. Например, при 300—310°С волокно сульфон сохраняет 50% начальной прочности после нагрева в течение 100 ч на воздухе при 300°С оно необратимо теряет только 10—15% прочности. В течение непродолжительного времени волокно сульфон можно использовать и при 400 °С. При этой температуре оно сохраняет 20—25% начальной прочности. [c.309] Вернуться к основной статье