ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формование полиакрилонитрильного штапельного волокна из "Основы химии и технологии химических волокон" Характерным отличием метода формования полиакрилонитрильного штапельного волокна от формования других штапельных волокон мокрым способом является большое число растворителей, которые используются или могут быть использованы для приготовления концентрированных прядильных растворов полимеров или сополимеров акрилонитрила. При полимеризации или сополимеризации акрилонитрила в растворе в производственных условиях может использоваться несколько растворителей. При получении прядильных растворов методом растворения полиакрилонитрила, синтезированного методом эмульсионной полимеризации, количество используемых растворителей дополнительно увеличивается. Естественно, что основные параметры процесса формования, в частности состав осадительной ванны, температура и скорость формования, должны быть соответственно изменены. [c.200] Рассмотрим основные закономерности процесса формования полиакрилонитрильного штапельного волокна мокрым способом. [c.200] Осадителями при формовании волокна из растворов полиакрилонитрила в органических растворителях служат органические жидкости, в которых полиакрилонитрил не растворяется и не набухает, или водные растворы, содержащие большее или меньшее количество растворителя. [c.200] НЫХ спиртов составляет 90—100 °С. Такая высокая температура ванны услол няет процесс формования и ухудшает условия труда. [c.201] Основное преимущество глицериновой осадительной ванны по сравнению с водной заключается в том, что волокно можио формовать с более высокой скоростью. [c.201] В качестве основного компонента осадительной ванны предложено применять высшие спирты и жирные кислоты, а также неполярные жидкости, например керосин, четыреххлористый углерод и т. д. Имеются сведения, что наиболее прочное волокно получается при применении в качестве осадительной ванны высших спиртов (Сю—Си) или высших жирных кислот (С17—С21). [c.201] Однако использование летучих и легко воспламеняющихся жидкостей, таких, как керосин, естественно, нецелесообразно и не может быть рекомендовано для практического применения. [c.201] Основным преимуществом формования волокна в органических ваннах до последнего времени являлась возможность проведения процесса в мягких условиях. Однако применение органических осадительных ванн в производственных условиях нецелесообразно, так как этот метод значительно менее экономичен, чем формование в водных ваннах. Изменяя состав водной ванны, в последнее время удалось сформовать волокно, не уступающее по эластичности волокну, получаемому в органических ваннах. [c.201] При формовании в водных ваннах существенное, а в ряде случаев решающее влияние на свойства получаемого волокна оказывает концентрация растворителя в осадительной ванне. Чем выше концентрация растворителя в ванне, тем больше равномерность структуры и выше эластичность волокна. Например, минимальная концентрация диметилформамида в осадительной ванне, при которой получается волокно со сравнительно удовлетворительными эластическими свойствами, составляет 30—40%. Применение ванны, со-дерл ащей меньшее количество диметилформамида, нецелесообразно, так как при этом значительно ускоряется процесс коагуляции и получается более хрупкое волокно. Наоборот, при увеличении концентрации диметилформамида в ванне до 60—70% в результате замедления процесса коагуляции повышается эластичность волокна, и в частности уменьшается потеря прочности в петле. Одновременно возрастает плотность и уменьшается пористость волокна. [c.201] Эти данные показывают, что при увеличении концентрации диметилформамида в осадительной ванне несколько повышается прочность и удлинение и значительно возрастает эластичность волокна, характеризуемая числом двойных изгибов, выдерживаемых волокном до разрушения. [c.202] Наиболее мягкие условия коагуляции достигаются при формовании волокна в 70—80%-ном водном растворе диметилфэрмамида. При такой концентрации и даже в 55—60%-ном водном растворе вся вода связывается диметилформамидом в результате образования гидратов (3—4 моль воды на 1 моль диметилформамида). Следовательно, в этих условиях формование волокна происходит фактически в органической ванне. [c.202] Предельная концентрация растворителя в осадительной ванне различна в зависимости от характера применяемого растворителя и изменяется от 10—12% (при формовании волокна из растворов полимера в роданистых солях) до 70—80% (при формовании волокна из растворов полимера в диметилформамиде). Вопрос об оптимальной и максимально допустимой концентрации растворителя в водной ванне при формовании волокна из растворов полиакрилонитрила в других растворителях достаточно полно не исследован. [c.202] Формование полиакрилонитрильного волокна мокрым способом производится, как правило, с отрицательной фильерной вытяжкой при низких скоростях формования. Обычно скорость приемки нити, выходящей из осадительной ванны, составляет 5—8 м/мин. Однако благодаря тому, что свежесформованная нить вытягивается в 5— 7 раз, скорость приема сформованного и вытянутого штапельного волокна составляет 35—40 м/мин. [c.202] Несмотря на низкую скорость формования, количество волокна, получаемого в единицу времени с одной фильеры, в несколько раз больше, чем при формовании любого другого вида штапельного волокна. Это объясняется тем, что при формовании полиакрилонитрильного штапельного волокна применяются фильеры с 30 000—40000 отверстиями. Однако даже такое количество отверстий в фильере, значительно превышающее число отверстий в фильерах, используемых при формовании других штапельных волокон мокрым способом, не является предельным. В производственных и в опытно-промышленных условиях применяются уже фильеры с 150 000 и более отверстиями. Учитывая трудность заправки и обслуживания прядильного места, а также возможность увеличения засоряемости фильер с таким большим числом отверстий, следует дополнительно проверить целесообразность их применения. По-видимому, на данном этапе оптимальное число отверстйй находится в пределах 40 000—60 000. [c.202] НЫХ растворов полиакрилонитрила в диметилформамиде формуют при 10—12 °С. При этом получается волокно с более плотной структурой, содержащее меньшее количество пор и обладающее высокой устойчивостью к многократным деформациям. При 22—24 С И более высокой температуре прядильной ванны эластические свойства получаемого волокна ухудщаются. Формование волокна при температуре осадительной ванны ниже 10 °С экономически нецелесообразно. Кроме того, при таких температурах ухудшаются условия труда. При получении волокна из растворов полимера в роданистых солях температура осадительной ванны составляет 10— 12 °С, а при формовании волокна из растворов полимера в азотной кислоте должна быть снижена до О—5°С, что является дополнительным недостатком этого способа. Длина пути нити в ванне составляет 0,25—0,5 м. [c.203] Форма среза волокна и плотность его структуры при формовании волокна из диметилформамидных растворов зависит от pH осадительной ванны. При снижении pH ванны с 3 до 1 (путем добавки в ванну небольших количеств щавелевой кислоты) набухание свежесформованного волокна уменьшается в 1,5—2 раза [26]. Одновременно снижается скорость сорбции и количество поглощаемого волокном красителя. Следовательно, чем ниже pH прядильной ванны, тем больше плотность структуры полученного волокна. При понижении pH прядильно й ванны изменяется форма среза — вместо круглого среза волокно имеет бобовидный срез. [c.203] Плотность волокна зависит также и от характера применяемого растворителя. Волокна, сформованные из растворов полимера в диметилформамиде, обладают меньшей плотностью и большей пористостью, чем волокна, сформованные из растворов полимеров в диметилсульфоксиде [27]. [c.203] Вернуться к основной статье