Ароматические полиамиды — это линейные макромолекулы, состоящие из ароматических колец, связанных амидными связями, в которых не менее 85% амидных связей непосредственно соединены с двумя ароматическими кольцами, а менее 50% амидных связей могут быть заменены имидными связями. Волокна, изготовленные из этих ароматических полиамидных длинноцепочечных полимеров, известны какарамидные волокна.
Изофталоилхлорид растворяют в тетрагидрофуране и затем добавляют при комнатной температуре в тщательно перемешиваемый водный раствор м-фенилендиамина и карбоната натрия. Реакция поликонденсации протекает быстро на границе раздела фаз в течение нескольких минут, в течение которых образующаяся кислота нейтрализуется карбонатом натрия. После охлаждения, разделения, промывки и сушки получают полимер поли(м-фениленизофталамида).
Используя в качестве растворителя диметилформамид (ДМФ) или диметилацетамид (ДМАц), м-фенилендиамин растворяют небольшим количеством акцептора кислоты и охлаждают до 0–1°С. Затем медленно добавляют изофталоилхлорид при непрерывном перемешивании. После завершения реакции добавляют воду для осаждения полимера. Твердое вещество фильтруют, промывают и сушат с получением поли(м-фениленизофталамида).
Полимер растворяют в ДМФ или ДМАЦ, содержащих определенные хлориды, для приготовления прядильного раствора. Затем раствор прядут методом сухого прядения. Пряные волокна содержат на поверхности неорганические соли и многократно промываются водой. Далее волокна растягивают 4–5 раз при температуре 300°С. Этим методом можно производить как комплексную пряжу, так и штапельное волокно.
Прядильный раствор контролируют при температуре 22°C и экструдируют через фильеру с отверстиями 0,07 мм и 34000 капилляров в коагуляционную ванну при 60°C, содержащую DMAc и хлорид кальция (плотность: 1,366 г/см³). Образующиеся волокна промывают, 2–3 раза растягивают в горячей воде, сушат на нагретых валках и далее 1,5–1,8 раза растягивают на горячей плите при температуре 320°С с получением конечной продукции, главным образом штапельных волокон.
Прочность на разрыв и ударная вязкость арамида 1313 сравнимы с нейлоновыми и полиэфирными волокнами.
Усадка в сухом воздухе при 260°С составляет около 1,7%, в кипящей воде — около 2%. Ткани, затвердевшие при нагревании, практически не дают усадки в кипящей воде.
Арамид 1313 по своей природе является огнестойким. Он горит только при воздействии прямого пламени и самозатухает после прекращения огня.
Арамид 1313 устойчив к большинству кислот, хотя длительное воздействие соляной, азотной или серной кислоты может снизить прочность. Он также устойчив к щелочам, за исключением сильных оснований, таких как гидроксид натрия, при длительном воздействии. Он демонстрирует хорошую устойчивость к отбеливателям, восстановителям, фенолу, муравьиной кислоте и многим органическим растворителям, таким как ацетон.
Полые волокна из арамида 1313 также можно использовать для опреснения воды на основе принципов обратного осмоса.
Поли(п-фенилентерефталамидное) волокно (ППТА) – арамид 1414
Химическая структурная формула ППТА
Арамид 1414 (коммерчески известный какКевлар®) было впервые представлено компанией DuPont в 1972 году как высокопрочное ароматическое полиамидное волокно, разработанное в первую очередь для армирования шин и других резиновых изделий.
Используемые мономеры представляют собой терефталоилхлорид и п-фенилендиамин. Полимеризацию осуществляют путем низкотемпературной поликонденсации в растворе с использованием слабоосновных растворителей, таких как гексаметилфосфорамид (ГМФА), ДМАц или N-метил-2-пирролидон (НМП). Для достижения более высокой молекулярной массы обычно используется смешанная система растворителей, состоящая из HMPA и NMP (1:2 по массе).
Полимеризацию проводят при температуре 0–20°С в строго безводных условиях. После реакции полимер осаждают в воде, фильтруют, промывают, измельчают и сушат с получением волокнообразующего полимера.
Прядильный раствор нагревают до 70–90°C и экструдируют через фильеру, проходя через воздушный зазор 0,52 см, прежде чем поместить в коагуляционную ванну с температурой около 10°C, содержащую 20–27% серной кислоты.
Благодаря высокой степени молекулярной ориентации образующиеся волокна не требуют дополнительной вытяжки и уже проявляют превосходные свойства. После тщательной стирки и сушки при температуре 150°C их можно использовать в качестве волокон корда для шин.
Ароматические полиамидные волокна (арамидные волокна) представляют собой ведущий класс высокоэффективных материалов. Обладая выдающейся механической прочностью, термостойкостью, химической стабильностью и уникальными функциональными свойствами, они играют незаменимую роль во многих отраслях промышленности. От арамида 1313 для высокотемпературной фильтрации и защитной одежды до арамида 1414 для армирования шин и композитов — эти материалы продолжают способствовать технологическому прогрессу в высокопроизводительных приложениях.
