Una dispersión que contiene un polímero ignífugo, que comprende un disolvente orgánico y un polímero ignífugo dispersado en el mismo,

en la que el polímero ignífugo se obtiene por tratamiento térmico de una dispersión en la que un polímero de acrilonitrilo se dispersa en un disolvente orgánico polar, en presencia de al menos un ácido, un anhídrido ácido o un cloruro ácido, y en la que una resistencia a la tracción en agua por área unitaria en sección transversal del polímero ignífugo es 1,0 MPa o más y 6,5 MPa o menos, medida para una película obtenida estirando la dispersión que contiene el polímero ignífugo, coagulando la película en agua a entre 25ºC y 30ºC, cortando la película hasta un grosor de 100 Μm a 150 Μm, sujetando la película de manera que el sitio de longitud de muestra es de 10 mm, midiendo la resistencia a la tracción de la película en agua a una velocidad de 20 mm/min usando una máquina de prueba de tracción y dividiendo el valor de la resistencia a la tracción por un área en sección transversal de un plano perpendicular a la dirección de la prueba de tracción.

Dispersión que contiene polímero ignífugo, fibra ignífuga y fibra de carbono

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a una dispersión que contiene un polímero ignífugo, y una fibra ignífuga obtenida por conformación del mismo, y una fibra de carbono obtenida por carbonización de la fibra ignífuga.

TÉCNICA ANTERIOR

Dado que una fibra ignífuga es excelente en resistencia al calor y resistencia a la llama, se usa ampliamente, por ejemplo, en la pantalla contra salpicaduras para proteger el cuerpo humano de los gránulos de hierro de alta temperatura que salen despedidos en un trabajo de soldadura, o de una chispa de soldadura y, además, en el material termoaislante incombustible de un avión, y la demanda de la fibra ignífuga en estos campos se encuentra en aumento.

Además, la fibra ignífuga es importante también como una materia prima intermedia para obtener una fibra de carbono. La fibra de carbono se usa ampliamente en diversas utilidades como, por ejemplo, materiales aeronáuticos para aviación/espaciales como aviones y cohetes, y en artículos deportivos como raquetas de tenis, palos de golf y cañas de pescar y, además, está empezando a usarse en el campo de las utilidades de la maquinaria de transporte de barcos y automóviles, debido a sus excelentes propiedades dinámicas, sus diversas propiedades químicas y su ligereza. Además, en los últimos años, la aplicación a partes de instrumentos electrónicos como cubiertas para teléfonos móviles y ordenadores personales, y utilidades en electrodos de pilas de combustible es objeto de una fuerte demanda, debido a las propiedades de alta conductividad eléctrica y radiación térmica de la fibra de carbono.

La fibra de carbono se obtiene generalmente por calentamiento de una fibra ignífuga a una alta temperatura en un gas inerte como nitrógeno, y por tratamiento de carbonización de la fibra. Además, una fibra ignífuga convencional, por ejemplo, una fibra ignífuga de poliacrilonitrilo (PAN) se obtiene sometiendo una fibra precursora de PAN a una reacción de ignifugación (reacción de ciclación + reacción de oxidación de PAN) a una alta

temperatura de 200 a 300˚C en aire. Esta reacción de ignifugación es una reacción exotérmica, y es una reacción en

forma de fibra, es decir, en un estado de fase sólida. Por este motivo, es necesario un tratamiento de larga duración para el control de la temperatura y, con el fin de completar la ignifugación en un tiempo deseado, es necesario limitar la finura de la fibra individual de la fibra precursora de PAN a una finura pequeña de un valor especificado o inferior. Así, no puede decirse que el procedimiento conocido actualmente de ignifugación sea un procedimiento suficientemente eficaz.

Como un procedimiento para resolver los problemas técnicos mencionados anteriormente, se está estudiando la solubilización con un disolvente. Por ejemplo, se ha propuesto la técnica de tratamiento térmico de un polvo de polímero de acrilonitrilo en una atmósfera inerte hasta que la densidad sea 1, 20 g/cm3 o más, disolviéndolo en un disolvente para reducirlo a fibra, y de tratamiento térmico del material fibroso resultante (véase Documento de Patente 1) . Sin embargo, dado que esta propuesta usa un polvo de polímero de acrilonitrilo, del cual no se ha obtenido una reacción de ignifugación, existe el problema de que el cambio en la viscosidad de la solución con el tiempo es elevado, y con frecuencia se produce fácilmente la rotura del hilo. Además, dado que como disolvente se usa un disolvente fuertemente ácido como ácido sulfúrico y ácido nítrico que descompone fácilmente un polímero orgánico general, es necesario usar un aparato de un material especial que tenga anticorrosión, lo cual no resulta práctico desde el punto de vista del coste.

Además, se ha propuesto análogamente un procedimiento de mezclado de un polvo de polímero con base de acrilonitrilo tratado térmicamente y un polvo de polímero de acrilonitrilo no tratado térmicamente para disolver la mezcla en un disolvente ácido (véase Documento de Patente 2) , pero el problema de la impartición de anticorrosión al aparato, y de la inestabilidad de la solución, siguen sin resolverse.

Además, se ha propuesto un procedimiento de tratamiento térmico de una solución de poliacrilonitrilo en dimetilformamida para convertir el poliacrilonitrilo en un polímero con una estructura ciclada (véase Documento no de Patente 1) . Sin embargo, en esta propuesta, dado que la concentración del polímero es del 0, 5%, por lo que es una solución diluida, y la viscosidad es demasiado baja, la conformación y el moldeado en una fibra sustancial son difíciles y, cuando se intenta aumentar la concentración, el polímero precipita, y es imposible su uso como solución.

Además, se ha propuesto una solución obtenida modificando poliacrilonitrilo con una amina primaria (véase Documento no de Patente 2) , pero esta solución imparte carácter hidrófilo al poliacrilonitrilo en sí, cuya ignifugación no ha progresado, y la idea técnica es totalmente diferente a la de una solución que contiene polímero ignífugo.

Los autores de la presente invención consiguieron obtener una dispersión que contiene un polímero ignífugo que puede ser conformado en hilos o películas, haciendo reaccionar poliacrilonitrilo mediante el uso de un nucleófilo y un agente de oxidación en un disolvente polar, y esto ya lo han propuesto (véase Documento de Patente 3) .

Como un medio para mejorar adicionalmente la productividad de un producto ignífugo obtenido por este procedimiento, se esperan mejoras en la estabilidad en una etapa para producir un cuerpo conformado, en particular estabilidad de producción en una etapa de coagulación que incluye un sitio de coagulación para conformación en una forma de hilo, y un sitio de lavado para eliminar productos químicos y restos de disolvente en el hilo.

Documento de Patente 1: JP-B nº 63-14.093 Documento de Patente 2: JP-B nº 62-57.723 Documento de Patente 3: WO-05/080.448 y EP-1.717.252 Documento no de Patente 1: "Polymer Science (USSR) " (Polym. Sci. USSR) , 1968, vol. 10, pág. 1537 Documento no de Patente 2: "Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistr y " (J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.) , 1990, vol. 28, pág. 1623

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Problemas que deben resolverse mediante la invención

A la vista de los problemas mencionados anteriormente, un objeto de la presente invención es proporcionar una dispersión que contenga un polímero ignífugo que pueda mejorar la estabilidad de conformación del polímero ignífugo durante la expulsión desde el orificio de una hilera, y la estabilidad física de un producto conformado en una etapa de lavado.

Medios para resolver los problemas

La presente invención adopta los siguientes medios con el fin de resolver los problemas mencionados anteriormente. Es decir, una dispersión que contiene un polímero ignífugo es una dispersión en la que un polímero ignífugo se dispersa en un disolvente orgánico, en la que la resistencia a la tracción del polímero ignífugo por área en sección transversal en agua es de 1, 0 MPa o más y 6, 5 MPa o menos, y en la que el polímero ignífugo se obtiene por tratamiento térmico de una dispersión en la que un polímero de acrilonitrilo dispersado en un disolvente orgánico polar recibe tratamiento térmico en presencia de al menos una clase de un ácido, un anhídrido ácido o un cloruro ácido.

Según un aspecto preferible de la dispersión que contiene un polímero ignífugo de la presente invención, el disolvente orgánico es un disolvente orgánico polar. Es preferible que la cantidad de la suma total del ácido, el anhídrido ácido y el cloruro ácido esté en un intervalo de 0, 05 partes en peso a 7, 0 partes en peso basándose en 10, 0 partes en peso del polímero de acrilonitrilo.

Según un aspecto preferible de la dispersión que contiene un polímero ignífugo de la presente invención, el ácido es un ácido carboxílico o un ácido sulfónico, y entre los ejemplos del ácido carboxílico se incluyen un ácido monocarboxílico como ácido benzoico, ácido hidroxibenzoico, ácido metilbenzoico y ácido aminobenzoico, y un ácido dicarboxílico como ácido ftálico, ácido isoftálico y ácido tereftálico. Los ejemplos del ácido sulfónico incluyen ácido... [Seguir leyendo]

1. Una dispersión que contiene un polímero ignífugo, que comprende un disolvente orgánico y un polímero ignífugo dispersado en el mismo, en la que el polímero ignífugo se obtiene por tratamiento térmico de una dispersión en la que un polímero de acrilonitrilo se dispersa en un disolvente orgánico polar, en presencia de al menos un ácido, un anhídrido ácido o un cloruro ácido, y en la que una resistencia a la tracción en agua por área unitaria en sección transversal del polímero ignífugo es 1, 0 MPa o más y 6, 5 MPa o menos, medida para una película obtenida estirando la dispersión que contiene el polímero ignífugo, coagulando la película en agua a entre 25˚C y 30˚C, cortando la película hasta un grosor de 100 m a 150 m, sujetando la película de manera que el sitio de longitud de muestra es de 10 mm, midiendo la resistencia a la tracción de la película en agua a una velocidad de 20 mm/min usando una máquina de prueba de tracción y dividiendo el valor de la resistencia a la tracción por un área en sección transversal de un plano perpendicular a la dirección de la prueba de tracción.

2. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 1, en la que el disolvente orgánico en la dispersión es un disolvente orgánico polar.

3. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 1 ó 2, en la que un disolvente orgánico polar es uno o más seleccionados entre sulfóxido de dimetilo (DMSO) , N-metil-2-pirrolidona (NMP) , dimetilformamida (DMF) , dimetilacetamido (DMAc) , sulfolano, dimetilimidazolidona, etilenglicol y dietilenglicol.

4. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la que el contenido del polímero ignífugo es de 5 partes en peso o más a 45 partes en peso o menos basándose en la cantidad total de la dispersión.

5. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la cantidad de suma total de un ácido, un anhídrido ácido y un cloruro ácido está en un intervalo de 0, 05 partes en peso a 7, 0 partes en peso basándose en 10, 0 partes en peso del polímero de acrilonitrilo.

6. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el ácido es un ácido carboxílico.

7. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 6, en la que el ácido carboxílico es un ácido monocarboxílico o un ácido dicarboxílico.

8. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 7, en la que el ácido monocarboxílico es ácido benzoico, ácido hidroxibenzoico, ácido metilbenzoico o ácido aminobenzoico.

9. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 7, en la que el ácido dicarboxílico es ácido ftálico, ácido isoftálico o ácido tereftálico.

10. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 6, en la que el ácido es un ácido sulfónico.

11. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 10, en la que el ácido sulfónico es un ácido aminosulfónico.

12. La dispersión que contiene un polímero ignífugo según la reivindicación 11, en la que el ácido aminosulfónico es taurina, o ácido sulfanílico.

13. Una fibra ignífuga que comprende una dispersión conformada, en la que la dispersión es la dispersión que contiene un polímero ignífugo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Una fibra de carbono que comprende una fibra ignífuga carbonizada, en la que la fibra ignífuga es la fibra ignífuga según la reivindicación 13.