ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формование полиакрилонитрильных волокон сухим способом из "Карбоцепные синтетические волокна" Сухим способом производятся ПАН волокна орлон фирмы Дюпон , дралон фирмы Байер , а также ряд других волокон [1]. Этот способ формования используется для выработки нитей и штапельного волокна. При получении волокна сухим способом в промышленности используются только растворы ПАН в диметилформамиде, как наиболее летучем из всех растворителей. Однако сухим способом можно формовать волокна из растворов ПАН в диметилацетамиде и диметилсульфоксиде. [c.91] При сухом формовании ПАН волокна одновременно протекает ряд процессов, тесно связанных между собой, которые можно разделить по отдельным признакам. [c.91] Изменение диаметра нити. Изменение диаметра во время образования волокна происходит главным образом в результате испарения растворителя и вытягивания нити. [c.91] Исходя из указанных выше условий и уравнения (5.2), только в результате испарения растворителя диаметр волокна должен уменьшиться почти в 2 раза (со 125 до 60 мкм). Дальнейшее уменьшение диаметра (с 400 до 125 мкм) происходит в зоне фильерной вытяжки под действием напряжений, возникающих при вытягивании нити в шахте. Таким образом, в шахте нить вытягивается почти в 10 раз. [c.91] Изменение вязкости струйки [2—41. Формование ПАН волокон сухим способом производится из концентрированных прядильных растворов, содержащих 25—35% полимера [5—7]. Вязкость этих растворов при температуре формования 120—135° С равна 50—100 П. Вследствие такой высокой температуры растворитель в начальный момент испаряется быстро и температура струйки может понижаться в зависимости от того, насколько адиабатично протекает процесс. В случае адиабатического процесса испарения струйка может охладиться до 50—60 °С. При этом вязкость раствора только в результате снижения температуры увеличится в 15—16 раз, т. е. до 1000—1500 П. Одновременно испаряется примерно одна треть всего растворителя. Изменение характера нагрузки, а именно переход к одноосному растяжению, приводит к тому, что продольная вязкость охлажденной струйки раствора будет равна 3000—4500 П. [c.92] Увеличение вязкости происходит также из-за повышения концентрации полимера в струйке при испарении растворителя. В соответствии с установленными концентрационными зависимостями вязкости растворов ПАН в диметилформамиде повышение концентрации полимера на 8—9%, которое имеет место в начальной стадии испарения растворителя, приводит к росту вязкости еще примерно в 40 раз. Таким образом, в начальный период испарения растворителя вязкостное сопротивление струйки увеличивается в 600 раз. Кроме того, по-видимому, на этом участке происходит основная деформация струйки, которая, в свою очередь, приводит к увеличению вязкости раствора в несколько раз. В итоге на расстоянии 1 м от фильеры при формовании волокна сухим способом вязкостное сопротивление струйки сильно возрастает и становится равным 10 —10 П. При экспериментальных измерениях вязкость струйки прядильного раствора на начальном участке при 25 °С равнялась 2-10 П, а при растяжении ее в 1,8 раза — 8-10 П. В это время образуется студнеобразная структура, после чего происходит дальнейшее постепенное увеличение вязкости струйки до 10 П. Вязкость струйки прядильного раствора, по-видимому, изменяется равномерно по сечению волокна без образования плотного поверхностного слоя. [c.92] Изменение объема струйки. По мере прохождения струйки прядильного раствора через шахту происходит непрерывное уменьшение ее объема. Причины изменения объема могут быть разные испарение растворителя, вытягивание струйки и в некоторой степени изменение ее структуры. Объем струйки в результате испарения растворителя в шахте прядильной машины снижается примерно в 3 раза. Настолько же уменьшается объем в результате вытягивания струйки в шахте. [c.92] По мере удаления растворителя из пор макромолекулярной сетки образующегося волокна под действием поверхностного натяжения испаряющегося растворителя и при достаточно эластичной структуре пластифицированного растворителя полимера происходит смыкание пор и уплотнение полимера 19]. Это, в свою очередь, замедляет дальнейшее испарение растворителя.Таким образом, удаление растворителя из струйки происходит сначала быстро и с постоянной скоростью, затем еще скорее и также с постоянной скоростью, а далее скорость испарения падает и непрерывно замедляется по мере приближения волокна к концу шахты. Поэтому полностью испарить растворитель из волокна в прядильной шахте не удается. В волокне остается 8— 12% диметилформамида, который удаляется затем промывкой волокна. [c.93] — теплота растворения полимера в диметилформамиде, равная 2,7 ккал/кг. [c.93] Исходя из этого уравнения, получается, что на 1 кг волокна требуется около 300 ккал теплоты, отдаваемой паро-воздушной смесью. [c.93] Начальная температура, т. е. температура прядильного раствора, составляет обычно 120—130 °С. [c.94] Сформованное сухим способом невытянутое волокно отличается от волокон, полученных мокрым способом, отсутствием крупных пустот и пор, малым количеством мелких пор и гантелевидным поперечным срезом. [c.94] Вернуться к основной статье