방향족 폴리아미드는 아미드 결합으로 연결된 방향족 고리로 구성된 선형 고분자로, 아미드 결합의 최소 85%가 두 개의 방향족 고리에 직접 연결되어 있고, 아미드 결합의 50% 미만이 이미드 결합으로 대체될 수 있습니다. 이러한 방향족 폴리아미드 장쇄 폴리머로 만든 섬유는 다음과 같이 알려져 있습니다.아라미드 섬유.
이소프탈로일 클로라이드를 테트라히드로푸란에 용해시킨 후 실온에서 m-페닐렌디아민과 탄산나트륨의 격렬하게 교반된 수용액에 첨가합니다. 중축합 반응은 생성된 산이 탄산나트륨에 의해 중화되는 동안 몇 분 내에 경계면에서 빠르게 발생합니다. 냉각, 분리, 세척 및 건조 과정을 거쳐 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드) 중합체를 얻는다.
디메틸포름아미드(DMF) 또는 디메틸아세트아미드(DMAc)를 용매로 사용하여 m-페닐렌디아민을 소량의 산 수용체와 함께 용해시킨 후 0~1°C로 냉각합니다. 이어서, 계속 교반하면서 이소프탈로일 클로라이드를 천천히 첨가한다. 반응이 완료된 후, 물을 첨가하여 중합체를 침전시킨다. 고체를 여과하고, 세척하고, 건조하여 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드)를 얻는다.
중합체를 특정 염화물을 함유한 DMF 또는 DMAc에 용해시켜 방사 원액을 제조합니다. 그런 다음 용액을 건식 회전으로 회전시킵니다. 방사된 섬유는 표면에 무기염을 함유하고 있으며 물로 반복적으로 세척됩니다. 그 후, 섬유는 300°C에서 4~5배 늘어납니다. 이 방법으로 필라멘트사와 스테이플 섬유를 모두 생산할 수 있습니다.
방사 도프는 22°C로 제어되고 0.07mm 구멍과 34,000개의 모세관이 있는 방사구금을 통해 DMAc와 염화칼슘(밀도: 1.366g/cm3)이 함유된 60°C의 응고조로 압출됩니다. 초기 섬유를 세척하고 뜨거운 물에서 2~3회 연신한 후 가열된 롤러에서 건조하고 320°C 핫 플레이트에서 1.5~1.8회 더 연신하여 최종 제품(주로 단섬유)을 얻습니다.
Aramid 1313의 인장 강도와 인성은 나일론 및 폴리에스테르 섬유와 비슷합니다.
260°C의 건조한 공기에서 수축률은 약 1.7%이고, 끓는 물에서는 약 2%입니다. 열경화성 직물은 끓는 물에서 수축이 거의 발생하지 않습니다.
아라미드 1313은 본질적으로 난연성입니다. 직접적인 불꽃에 노출되었을 때만 연소되며, 불꽃이 제거되면 스스로 소화됩니다.
Aramid 1313은 대부분의 산에 내성이 있지만 염산, 질산 또는 황산에 장기간 노출되면 강도가 감소할 수 있습니다. 또한 장기간 노출 시 수산화나트륨과 같은 강염기를 제외하고 알칼리에 대해서도 안정적입니다. 표백제, 환원제, 페놀, 포름산 및 아세톤과 같은 많은 유기 용매에 대해 우수한 저항성을 나타냅니다.
Aramid 1313으로 만든 중공 섬유는 역삼투 원리를 기반으로 한 담수화에도 사용할 수 있습니다.
폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 섬유(PPTA) – 아라미드 1414
PPTA의 화학 구조식
아라미드 1414 (상업적으로 알려진케블라®)는 주로 타이어 강화 및 기타 고무 제품용으로 개발된 고강도 방향족 폴리아미드 섬유로 1972년 DuPont에 의해 처음 소개되었습니다.
사용되는 단량체는 테레프탈로일 클로라이드와 p-페닐렌디아민입니다. 중합은 헥사메틸포스포르아미드(HMPA), DMAc, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)과 같은 약염기성 용매를 사용하여 저온 용액 중축합에 의해 수행됩니다. 더 높은 분자량을 달성하기 위해 일반적으로 HMPA와 NMP(1:2 중량비)의 혼합 용매 시스템이 사용됩니다.
중합은 엄격한 무수 조건 하에서 0~20°C에서 수행됩니다. 반응 후 고분자를 물에 침전시킨 후 여과, 세척, 분쇄, 건조하여 섬유를 형성하는 고분자를 얻는다.
방사 도프는 70~90°C로 가열되고 방사구금을 통해 0.52cm의 공극을 통과한 후 20~27% 황산이 함유된 약 10°C의 응고조에 들어갑니다.
높은 수준의 분자 배향으로 인해 초기 섬유는 추가 연신이 필요하지 않으며 이미 우수한 특성을 나타냅니다. 철저한 세탁 후 150°C에서 건조하면 타이어코드 섬유로 사용할 수 있습니다.
방향족 폴리아미드 섬유(아라미드 섬유)는 최고의 고성능 소재를 대표합니다. 뛰어난 기계적 강도, 내열성, 화학적 안정성 및 고유한 기능적 특성을 갖춘 이 소재는 여러 산업 분야에서 대체할 수 없는 역할을 담당합니다. 고온 여과 및 보호복에 사용되는 Aramid 1313부터 타이어 강화재 및 복합재에 사용되는 Aramid 1414에 이르기까지 이러한 소재는 고성능 응용 분야에서 지속적으로 기술 발전을 주도하고 있습니다.
